(57)【要約】【課題】高粘度の材料を射出して基板上にパターンを形成することができるパターン形成技術を提供する。【解決手段】透明な基材４１の表面に加熱により圧力を発生する圧力発生部材４２を積層し、その層の上に複数の射出孔４６を設けたノズルプレート４５を接着している。複数の射出孔４６には被射出材たる金属ペースト４３を装填している。そして、レーザー光照射部６０が基板Ｗに対して相対移動しつつ、レーザー光照射をオンオフして複数の射出孔４６のうちの一部に対応する圧力発生部材４２を加熱する。レーザー光照射によって加熱された圧力発生部材４２の一部では、樟脳の昇華に起因した急激な体積膨張により圧力波が発生する。こうして発生した圧力により、射出孔４６に装填された金属ペースト４３を基板Ｗに向けて射出し、基板Ｗの表面に金属ペースト４３のパターンを形成する。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱されることにより圧力を発生する圧力発生部材を表面に積層した基材を支持する支持手段と、
前記圧力発生部材に当接して設けられ、その内部に被射出材が装填された複数の射出孔を有する射出板と、
前記圧力発生部材を加熱することにより、当該圧力発生部材に体積膨張による圧力を生じさせて前記複数の射出孔に装填された被射出材を前記射出板に対向配置された対象物に向けて射出させる加熱手段と、
を備えることを特徴とする射出装置。
【請求項２】
基材を支持する支持手段と、
前記基材の表面に当接して設けられ、その内部に前記基材から近い順に加熱されることにより圧力を発生する圧力発生部材と被射出材とが装填された複数の射出孔を有する射出板と、
前記圧力発生部材を加熱することにより、当該圧力発生部材に体積膨張による圧力を生じさせて前記複数の射出孔に装填された被射出材を前記射出板に対向配置された対象物に向けて射出させる加熱手段と、
を備えることを特徴とする射出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の射出装置において、
前記複数の射出孔は前記射出板に格子状に設けられていることを特徴とする射出装置。
【請求項４】
請求項３記載の射出装置において、
前記加熱手段は、前記複数の射出孔のうちの一部に対応する圧力発生部材を加熱することを特徴とする射出装置。
【請求項５】
加熱されることにより圧力を発生する圧力発生部材を表面に積層した基材を支持する支持手段と、
前記圧力発生部材に当接して設けられ、その内部に被射出材が装填された所定形状のパターン孔を有する射出板と、
前記圧力発生部材を加熱することにより、当該圧力発生部材に体積膨張による圧力を生じさせて前記パターン孔に装填された被射出材を前記射出板に対向配置された対象物に向けて射出させる加熱手段と、
を備えることを特徴とする射出装置。
【請求項６】
基材を支持する支持手段と、
前記基材の表面に当接して設けられ、その内部に前記基材から近い順に加熱されることにより圧力を発生する圧力発生部材と被射出材とが装填された所定形状のパターン孔を有する射出板と、
前記圧力発生部材を加熱することにより、当該圧力発生部材に体積膨張による圧力を生じさせて前記パターン孔に装填された被射出材を前記射出板に対向配置された対象物に向けて射出させる加熱手段と、
を備えることを特徴とする射出装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の射出装置において、
前記被射出材と前記圧力発生部材との間に空隙を設けることを特徴とする射出装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の射出装置において、
前記加熱手段は、前記基材の裏面から光を照射して前記圧力発生部材を加熱する光照射手段を含み、
前記基材は前記光照射手段から照射される光に対して透明であることを特徴とする射出装置。
【請求項９】
請求項８記載の射出装置において、
前記圧力発生部材は、前記光照射手段から照射される光を吸収して発熱することにより前記圧力発生部材を加熱する光吸収材料を含むことを特徴とする射出装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の射出装置において、
前記加熱手段は、前記圧力発生部材を加熱するヒータを含むことを特徴とする射出装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の射出装置において、
前記加熱手段は、前記圧力発生部材に通電して発熱させる通電加熱手段を含むことを特徴とする射出装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれかに記載の射出装置において、
前記圧力発生部材は、加熱されたときに昇華によって体積膨張を生じる樟脳を含むことを特徴とする射出装置。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれかに記載の射出装置において、
前記被射出材は、粘度が０．１Ｐａ・ｓ以上１０００Ｐａ・ｓ以下の高粘度材料を含むことを特徴とする射出装置。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３のいずれかに記載の射出装置と、
前記射出板に対向する位置に基板を保持する基板保持手段と、
を備え、
前記射出装置から射出された被射出材によって基板上にパターン形成を行うことを特徴とするパターン形成装置。
【請求項１５】
基材の表面に加熱されることにより圧力を発生する圧力発生部材を積層し、当該圧力発生部材に複数の射出孔を有する射出板を当接させる当接工程と、
前記射出板の前記複数の射出孔に被射出材を装填する装填工程と、
前記圧力発生部材を加熱することにより、前記圧力発生部材に体積膨張による圧力を生じさせて前記複数の射出孔に装填された被射出材を前記射出板に対向配置された対象物に向けて射出させる加熱工程と、
を備えることを特徴とする射出方法。
【請求項１６】
射出板に設けられた複数の射出孔に、加熱されることにより圧力を発生する圧力発生部材を装填する第１装填工程と、
前記圧力発生部材が装填された前記射出板に基材を当接させる当接工程と、
前記射出板の前記複数の射出孔に、前記基材とは反対側より被射出材を装填する第２装填工程と、
前記圧力発生部材を加熱することにより、前記圧力発生部材に体積膨張による圧力を生じさせて前記複数の射出孔に装填された被射出材を前記射出板に対向配置された対象物に向けて射出させる加熱工程と、
を備えることを特徴とする射出方法。
【請求項１７】
請求項１５または請求項１６に記載の射出方法において、
前記複数の射出孔は前記射出板に格子状に設けられていることを特徴とする射出方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の射出方法において、
前記加熱工程では、前記複数の射出孔のうちの一部に対応する圧力発生部材を加熱することを特徴とする射出方法。
【請求項１９】
基材の表面に加熱されることにより圧力を発生する圧力発生部材を積層し、当該圧力発生部材に所定形状のパターン孔を有する射出板を当接させる当接工程と、
前記射出板の前記パターン孔に被射出材を装填する装填工程と、
前記圧力発生部材を加熱することにより、前記圧力発生部材に体積膨張による圧力を生じさせて前記パターン孔に装填された被射出材を前記射出板に対向配置された対象物に向けて射出させる加熱工程と、
を備えることを特徴とする射出方法。
【請求項２０】
射出板に設けられた所定形状のパターン孔に、加熱されることにより圧力を発生する圧力発生部材を装填する第１装填工程と、
前記圧力発生部材が装填された前記射出板に基材を当接させる当接工程と、
前記射出板の前記パターン孔に、前記基材とは反対側より被射出材を装填する第２装填工程と、
前記圧力発生部材を加熱することにより、前記圧力発生部材に体積膨張による圧力を生じさせて前記パターン孔に装填された被射出材を前記射出板に対向配置された対象物に向けて射出させる加熱工程と、
を備えることを特徴とする射出方法。
【請求項２１】
請求項１５から請求項２０のいずれかに記載の射出方法において、
前記被射出材と前記圧力発生部材との間に空隙を設けることを特徴とする射出方法。
【請求項２２】
請求項１５から請求項２１のいずれかに記載の射出方法において、
前記加熱工程は、前記基材の裏面から光を照射して前記圧力発生部材を加熱する工程を含み、
前記基材は前記光に対して透明であることを特徴とする射出方法。
【請求項２３】
請求項２２記載の射出方法において、
前記圧力発生部材は、前記基材の裏面から照射された前記光を吸収して発熱することにより前記圧力発生部材を加熱する光吸収材料を含むことを特徴とする射出方法。
【請求項２４】
請求項１５から請求項２３のいずれかに記載の射出方法において、
前記圧力発生部材は、加熱されたときに昇華によって体積膨張を生じる樟脳を含むことを特徴とする射出方法。
【請求項２５】
請求項１５から請求項２４のいずれかに記載の射出方法において、
前記被射出材は、粘度が０．１Ｐａ・ｓ以上１０００Ｐａ・ｓ以下の高粘度材料を含むことを特徴とする射出方法。
【請求項２６】
請求項１５から請求項２５のいずれかに記載の射出方法と、
前記射出板に対向する位置に基板を配置する基板配置工程と、
を備え、
前記射出板から射出された被射出材によって基板上にパターン形成を行うことを特徴とするパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被射出材を対象物に向けて射出する射出装置および方法、並びに、射出した被射出材によって基板上にパターンを形成するパターン形成装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体ウェハーやフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用のガラス基板等の基板に金属配線（電気配線）を形成する手法としては、基板上にフォトレジスト膜（感光性樹脂膜）を形成してパターン露光および現像処理を行い、その状態で銅などの配線材料となる金属の層を形成するいわゆるフォトリソグラフィ技術が広く使用されてきた（例えば、特許文献１）。
【０００３】
また、近年、金属を含む液滴をインクジェットノズルから吐出して所定の配線パターンを形成するというインクジェット技術を用いた金属配線形成の開発も進められている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１３５１６８号公報
【特許文献２】特開２００５−９３７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、フォトリソグラフィ技術を用いて金属配線を形成する場合には、フォトレジストの塗布、露光、現像、エッチング、金属層の蒸着等、多数の工程を必要とするため、処理に長時間を要することとなる。また、これらの処理はそれぞれ専用の処理ユニットで行われるため、多数の処理ユニットが必要となって配線形成に要するコストが増大することともなっていた。
【０００６】
一方、インクジェット技術を用いて金属配線を形成する場合には、金属を含む液滴が低粘度（通常０．０１Ｐａ・ｓ（パスカル秒）以下）であるため、着液後に基板上で濡れ広がりが生じ、微細な配線パターンを形成することは困難であった。この問題を解決するために、基板上の回路パターンに沿って親水化処理（または撥水化処理）を施し、液滴の濡れ広がりを抑制するという手法が考えられるが、かかる処理には長時間を要するために実用化はされていない。
【０００７】
このため、特許文献２には、液滴を着液すべき領域を凸形状の堤防部で囲み、その囲まれた領域にインクジェットノズルから金属を含む液滴を吐出して濡れ広がりを防止する技術が提案されている。しかし、かかる技術を採用したとしても、堤防の形成自体にフォトリソグラフィ技術を用いているために、上記と同様の問題が生じる。
【０００８】
また、インクジェットノズルからは高粘度の液滴を吐出することが出来ないため、特に厚い電気配線を形成する場合には複数回の重ね塗りが必要となり、処理時間がさらに長くなることとなる。
【０００９】
これらの課題を解決するためには、より高粘度の材料（例えば、金属ペースト）を直接吐出することができれば、濡れ広がりを抑制しつつ厚い配線も可能となるのであるが、従来そのような技術は存在していなかった。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、被射出材として高粘度の材料を対象物に向けて射出することができる射出装置および方法、並びに、高粘度の材料を射出して基板上にパターンを形成することができるパターン形成装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、射出装置に、加熱されることにより圧力を発生する圧力発生部材を表面に積層した基材を支持する支持手段と、前記圧力発生部材に当接して設けられ、その内部に被射出材が装填された複数の射出孔を有する射出板と、前記圧力発生部材を加熱することにより、当該圧力発生部材に体積膨張による圧力を生じさせて前記複数の射出孔に装填された被射出材を前記射出板に対向配置された対象物に向けて射出させる加熱手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２の発明は、射出装置に、基材を支持する支持手段と、前記基材の表面に当接して設けられ、その内部に前記基材から近い順に加熱されることにより圧力を発生する圧力発生部材と被射出材とが装填された複数の射出孔を有する射出板と、前記圧力発生部材を加熱することにより、当該圧力発生部材に体積膨張による圧力を生じさせて前記複数の射出孔に装填された被射出材を前記射出板に対向配置された対象物に向けて射出させる加熱手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る射出装置において、前記複数の射出孔は前記射出板に格子状に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項４の発明は、請求項３の発明に係る射出装置において、前記加熱手段は、前記複数の射出孔のうちの一部に対応する圧力発生部材を加熱することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項５の発明は、射出装置に、加熱されることにより圧力を発生する圧力発生部材を表面に積層した基材を支持する支持手段と、前記圧力発生部材に当接して設けられ、その内部に被射出材が装填された所定形状のパターン孔を有する射出板と、前記圧力発生部材を加熱することにより、当該圧力発生部材に体積膨張による圧力を生じさせて前記パターン孔に装填された被射出材を前記射出板に対向配置された対象物に向けて射出させる加熱手段と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項６の発明は、射出装置に、基材を支持する支持手段と、前記基材の表面に当接して設けられ、その内部に前記基材から近い順に加熱されることにより圧力を発生する圧力発生部材と被射出材とが装填された所定形状のパターン孔を有する射出板と、前記圧力発生部材を加熱することにより、当該圧力発生部材に体積膨張による圧力を生じさせて前記パターン孔に装填された被射出材を前記射出板に対向配置された対象物に向けて射出させる加熱手段と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項７の発明は、請求項１から請求項６のいずれかの発明に係る射出装置において、前記被射出材と前記圧力発生部材との間に空隙を設けることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項８の発明は、請求項１から請求項７のいずれかの発明に係る射出装置において、前記加熱手段は、前記基材の裏面から光を照射して前記圧力発生部材を加熱する光照射手段を含み、前記基材は前記光照射手段から照射される光に対して透明であることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項９の発明は、請求項８の発明に係る射出装置において、前記圧力発生部材は、前記光照射手段から照射される光を吸収して発熱することにより前記圧力発生部材を加熱する光吸収材料を含むことを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１０の発明は、請求項１から請求項７のいずれかの発明に係る射出装置において、前記加熱手段は、前記圧力発生部材を加熱するヒータを含むことを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１１の発明は、請求項１から請求項７のいずれかの発明に係る射出装置において、前記加熱手段は、前記圧力発生部材に通電して発熱させる通電加熱手段を含むことを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１２の発明は、請求項１から請求項１１のいずれかの発明に係る射出装置において、前記圧力発生部材は、加熱されたときに昇華によって体積膨張を生じる樟脳を含むことを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１３の発明は、請求項１から請求項１２のいずれかの発明に係る射出装置において、前記被射出材は、粘度が０．１Ｐａ・ｓ以上１０００Ｐａ・ｓ以下の高粘度材料を含むことを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１４の発明は、パターン形成装置に、請求項１から請求項１３のいずれかの発明に係る射出装置と、前記射出板に対向する位置に基板を保持する基板保持手段と、を備え、前記射出装置から射出された被射出材によって基板上にパターン形成を行うことを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１５の発明は、射出方法に、基材の表面に加熱されることにより圧力を発生する圧力発生部材を積層し、当該圧力発生部材に複数の射出孔を有する射出板を当接させる当接工程と、前記射出板の前記複数の射出孔に被射出材を装填する装填工程と、前記圧力発生部材を加熱することにより、前記圧力発生部材に体積膨張による圧力を生じさせて前記複数の射出孔に装填された被射出材を前記射出板に対向配置された対象物に向けて射出させる加熱工程と、を備えることを特徴とする。
【００２６】
また、請求項１６の発明は、射出方法に、射出板に設けられた複数の射出孔に、加熱されることにより圧力を発生する圧力発生部材を装填する第１装填工程と、前記圧力発生部材が装填された前記射出板に基材を当接させる当接工程と、前記射出板の前記複数の射出孔に、前記基材とは反対側より被射出材を装填する第２装填工程と、前記圧力発生部材を加熱することにより、前記圧力発生部材に体積膨張による圧力を生じさせて前記複数の射出孔に装填された被射出材を前記射出板に対向配置された対象物に向けて射出させる加熱工程と、を備えることを特徴とする。
【００２７】
また、請求項１７の発明は、請求項１５または請求項１６の発明に係る射出方法において、前記複数の射出孔は前記射出板に格子状に設けられていることを特徴とする。
【００２８】
また、請求項１８の発明は、請求項１７の発明に係る射出方法において、前記加熱工程では、前記複数の射出孔のうちの一部に対応する圧力発生部材を加熱することを特徴とする。
【００２９】
また、請求項１９の発明は、射出方法に、基材の表面に加熱されることにより圧力を発生する圧力発生部材を積層し、当該圧力発生部材に所定形状のパターン孔を有する射出板を当接させる当接工程と、前記射出板の前記パターン孔に被射出材を装填する装填工程と、前記圧力発生部材を加熱することにより、前記圧力発生部材に体積膨張による圧力を生じさせて前記パターン孔に装填された被射出材を前記射出板に対向配置された対象物に向けて射出させる加熱工程と、を備えることを特徴とする。
【００３０】
また、請求項２０の発明は、射出方法に、射出板に設けられた所定形状のパターン孔に、加熱されることにより圧力を発生する圧力発生部材を装填する第１装填工程と、前記圧力発生部材が装填された前記射出板に基材を当接させる当接工程と、前記射出板の前記パターン孔に、前記基材とは反対側より被射出材を装填する第２装填工程と、前記圧力発生部材を加熱することにより、前記圧力発生部材に体積膨張による圧力を生じさせて前記パターン孔に装填された被射出材を前記射出板に対向配置された対象物に向けて射出させる加熱工程と、を備えることを特徴とする。
【００３１】
また、請求項２１の発明は、請求項１５から請求項２０のいずれかの発明に係る射出方法において、前記被射出材と前記圧力発生部材との間に空隙を設けることを特徴とする。
【００３２】
また、請求項２２の発明は、請求項１５から請求項２１のいずれかの発明に係る射出方法において、前記加熱工程は、前記基材の裏面から光を照射して前記圧力発生部材を加熱する工程を含み、前記基材は前記光に対して透明であることを特徴とする。
【００３３】
また、請求項２３の発明は、請求項２２の発明に係る射出方法において、前記圧力発生部材は、前記基材の裏面から照射された前記光を吸収して発熱することにより前記圧力発生部材を加熱する光吸収材料を含むことを特徴とする。
【００３４】
また、請求項２４の発明は、請求項１５から請求項２３のいずれかの発明に係る射出方法において、前記圧力発生部材は、加熱されたときに昇華によって体積膨張を生じる樟脳を含むことを特徴とする。
【００３５】
また、請求項２５の発明は、請求項１５から請求項２４のいずれかの発明に係る射出方法において、前記被射出材は、粘度が０．１Ｐａ・ｓ以上１０００Ｐａ・ｓ以下の高粘度材料を含むことを特徴とする。
【００３６】
また、請求項２６の発明は、パターン形成方法に、請求項１５から請求項２５のいずれかの発明に係る射出方法と、前記射出板に対向する位置に基板を配置する基板配置工程と、を備え、前記射出板から射出された被射出材によって基板上にパターン形成を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３７】
請求項１から請求項１３の発明によれば、圧力発生部材を加熱することにより、当該圧力発生部材に体積膨張による圧力を生じさせて複数の射出孔またはパターン孔に装填された被射出材を射出板に対向配置された対象物に向けて射出させるため、被射出材が高粘度の材料であっても対象物に向けて射出することができる。
【００３８】
特に、請求項７の発明によれば、被射出材と圧力発生部材との間に空隙を設けるため、射出された被射出材に圧力発生部材が付着して汚染源となることを防止することができる。
【００３９】
請求項１４の発明によれば、圧力発生部材を加熱することにより、当該圧力発生部材に体積膨張による圧力を生じさせて複数の射出孔またはパターン孔に装填された被射出材を射出板に対向配置された対象物に向けて射出させるため、高粘度の材料を射出して基板上にパターンを形成することができる。
【００４０】
請求項１５から請求項２５の発明によれば、圧力発生部材を加熱することにより、当該圧力発生部材に体積膨張による圧力を生じさせて複数の射出孔またはパターン孔に装填された被射出材を射出板に対向配置された対象物に向けて射出させるため、被射出材が高粘度の材料であっても対象物に向けて射出することができる。
【００４１】
特に、請求項２１の発明によれば、被射出材と圧力発生部材との間に空隙を設けるため、射出された被射出材に圧力発生部材が付着して汚染源となることを防止することができる。
【００４２】
請求項２６の発明によれば、圧力発生部材を加熱することにより、当該圧力発生部材に体積膨張による圧力を生じさせて複数の射出孔またはパターン孔に装填された被射出材を射出板に対向配置された対象物に向けて射出させるため、高粘度の材料を射出して基板上にパターンを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係るパターン形成装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１のパターン形成装置の正面図である。
【図３】第１実施形態の積層体を上面から見た平面図である。
【図４】図３の積層体のＡ−Ａ切断面を示す断面図である。
【図５】制御部の構成を示すブロック図である。
【図６】第１実施形態におけるパターン形成の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】第１実施形態の積層体の形成手順を説明する図である。
【図８】第１実施形態の積層体の形成手順を説明する図である。
【図９】圧力発生部材が加熱されて被射出材が射出される様子を説明する図である。
【図１０】第２実施形態の積層体の断面図である。
【図１１】第２実施形態におけるパターン形成の処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】第２実施形態の積層体の形成手順を説明する図である。
【図１３】第２実施形態の積層体の形成手順を説明する図である。
【図１４】第２実施形態において被射出材が射出される様子を説明する図である。
【図１５】第３実施形態のパターン形成装置の概略構成を示す斜視図である。
【図１６】第３実施形態のパターン形成装置の正面図である。
【図１７】第３実施形態の積層体を上面から見た平面図である。
【図１８】第５実施形態の積層体の構造を示す断面図である。
【図１９】第６実施形態の積層体の構造を模式的に示す図である。
【図２０】圧力発生部材の加熱手段の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００４５】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明に係るパターン形成装置１の概略構成を示す斜視図である。また、図２は、図１のパターン形成装置１の正面図である。なお、図１および以降の各図にはそれらの方向関係を明確にするためＺ方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系を適宜付している。また、図１および以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。
【００４６】
このパターン形成装置１は、高粘度の金属ペーストを基板Ｗに向けて射出することにより、基板Ｗ上に金属配線のパターンを形成する装置である。パターン形成装置１は、基板Ｗを保持するステージ１０と、ステージ１０をＸ方向に沿って移動させるステージ移動機構２０と、ステージ１０に保持された基板Ｗに向けて金属ペーストを射出する射出装置５と、を備える。射出装置５は、基材の表面に圧力発生部材を積層し、その上からさらにノズルプレートを接着して形成した積層体Ｓを支持しつつ搬送する支持搬送機構５０と、その圧力発生部材にレーザー光を照射して加熱するレーザー光照射部６０と、を備える。また、パターン形成装置１は、射出装置５を含む上記の各部を制御してパターン形成処理を実行させる制御部３を備える。
【００４７】
ステージ１０は、射出装置５の上方に設けられており、その下面に基板Ｗを保持する。射出装置５は、ステージ１０の下面に保持された基板Ｗに向けて金属ペーストを射出する。ステージ１０の下面に基板Ｗを保持する機構としては、例えば基板Ｗの端縁部を機械的に保持するクランプ機構または基板Ｗの裏面を真空吸着する吸着機構（いずれも図示省略）をステージ１０に備えるようにすれば良い。
【００４８】
第１実施形態のパターン形成装置１において、パターン形成の対象となる基板Ｗとしては、半導体ウェハー、液晶表示装置（ＬＣＤ）やプラズマ表示装置（ＰＤＰ）を含むフラットパネルディスプレイ用のガラス基板、樹脂またはセラミックスのプリント基板など、電気配線を形成する対象となる公知の種々の基板を用いることができる。基板Ｗの形状も特に限定されるものではなく、半導体ウェハーのように円形状であっても良いし、ガラス基板のように矩形状であっても良い。基板Ｗは、表面を下側に向けてステージ１０の下面に保持される。なお、本明細書において、基板Ｗの表面とはパターン形成が行われる面であり、裏面はその反対側の面である。
【００４９】
ステージ移動機構２０は、固定設置された基台２１の下側にモータ２２、ボールネジ２３およびガイドシャフト２４を取り付けて構成される。ボールネジ２３およびガイドシャフト２４はＸ方向に沿って延設されている。ボールネジ２３は、モータ２２の回転軸に連結されており、モータ２２によって回転される。ステージ１０の上側に固定されたスライドブロック１２は、ボールネジ２３に螺合されるとともに、ガイドシャフト２４に摺動自在に嵌合されている。モータ２２がボールネジ２３を回転させると、それに螺合するスライドブロック１２とともにステージ１０がガイドシャフト２４に案内されてＸ方向に沿って滑らかに移動する。
【００５０】
射出装置５は、ステージ１０の下方に設けられており、上方に向けて金属ペーストを射出する。射出装置５は、支持搬送機構５０およびレーザー光照射部６０を備えて構成される。支持搬送機構５０は、主動ローラ５１および従動ローラ５２を備える。主動ローラ５１および従動ローラ５２は、ともに回転軸がＹ方向に沿うように所定間隔を隔てて互いに平行に設けられている。主動ローラ５１および従動ローラ５２の周面の最高高さ位置は相等しい。２つのローラのうち少なくとも主動ローラ５１には図示を省略する駆動モータが連結されている。その駆動モータによって主動ローラ５１はＹ方向に沿った回転軸を中心に図２の紙面上面から見て時計回りに回転される。一方の従動ローラ５２はＹ方向に沿った回転軸を中心に回転自在とされている。なお、従動ローラ５２にも別途駆動モータを設けるようにしても良いし、リンク機構などにより主動ローラ５１と連動して従動ローラ５２が回転するようにしても良い。
【００５１】
２つのローラ５１，５２には、シート状の積層体Ｓが架け渡されている。図３は、第１実施形態の積層体Ｓを上面から見た平面図である。また、図４は、図３の積層体ＳのＡ−Ａ切断面を示す断面図である。第１実施形態の積層体Ｓは、透明な基材４１の表面に加熱されることにより圧力を発生する圧力発生部材４２の層を形成し、その圧力発生部材４２の層の上に複数の射出孔４６が穿設されたノズルプレート４５を当接して構成される。複数の射出孔４６のそれぞれには金属ペースト４３が装填されている。基材４１としては、可撓性を有するとともにレーザー光照射部６０から出射されるレーザー光に対して透明な樹脂フィルムが用いられており、例えばポリイミドのフィルムを採用することができる。
【００５２】
また、圧力発生部材４２には、加熱されたときに昇華によって体積膨張を生じる昇華性材料が含まれており、そのような昇華性材料としては例えば樟脳（カンフル：Ｃ10Ｈ16Ｏ）を用いることができる。樟脳は、液体を経ずに固体から気体へと相転移する昇華性を有しており、加熱されると急速に気化して６００倍〜１０００倍に体積膨張する。圧力発生部材４２には、昇華性材料としての樟脳の他に、グリセリン（Ｃ3Ｈ5（ＯＨ）3）およびカーボンパウダーが含まれている。基材４１の表面に形成される圧力発生部材４２の層の厚さは特に限定されるものではないが、本実施形態では約１０μｍとしている。
【００５３】
ノズルプレート４５は、樹脂フィルム（本実施形態では、基材４１と同じくポリイミドのフィルム）を用いて構成されたシート状の部材に複数の射出孔４６が穿設された射出板である。シート状のポリイミドフィルムに複数の射出孔４６が格子状（より厳密には、正方格子状）に穿設されてノズルプレート４５が構成されている。第１実施形態においては、射出孔４６の形状を孔径５０μｍの円形とし、隣り合う射出孔４６の間隔（配列ピッチ）を１００μｍとしている。また、ノズルプレート４５の厚さは数１０μｍとしている。なお、第１実施形態の射出孔４６の形状、大きさおよび配置間隔は一例であって、これらは特に限定されるものではなく、パターン形成に要求されている精度（解像度）に応じて適宜のものとすることができる。複数の射出孔４６の穿設間隔を短くして配置密度を高くすると高精度なパターン形成が可能となり、逆に穿設する間隔を大きくして配置密度を低くするとパターン形成の精度も低くならざるを得ない。
【００５４】
このようなノズルプレート４５が圧力発生部材４２の層の上に接着され、そのノズルプレート４５の複数の射出孔４６に金属ペースト４３が装填される。金属ペースト４３は、主成分としての金属粒子を有機溶剤等によってペースト状とした高粘度材料である。基板Ｗに形成すべき金属配線の種類に応じて適切な金属粒子を含む金属ペースト４３を選択することができる。例えば、基板Ｗに銅配線を形成する場合であれば銅ペーストを用い、アルミ配線を形成する場合であればアルミペーストを用いることができる。高粘度材料としての金属ペースト４３の粘度は、０．１Ｐａ・ｓ（パスカル秒）以上１０００Ｐａ・ｓ以下とされる。
【００５５】
射出孔４６に装填された金属ペースト４３の厚さは約１０μｍ程度であり、装填された金属ペースト４３と圧力発生部材４２との間には空隙４７が形成される。すなわち、ノズルプレート４５は圧力発生部材４２の層の上に接着されており、射出孔４６の下端開口は圧力発生部材４２によって閉塞されている。一方、金属ペースト４３は射出孔４６の下端には装填されておらず、金属ペースト４３と圧力発生部材４２との間には空隙４７が形成されることとなる。このため、積層体Ｓにおいて、金属ペースト４３と圧力発生部材４２とは非接触である。
【００５６】
図４に示すように、積層体Ｓは、可撓性を有するポリイミドのフィルムにて形成された基材４１と、同じくポリイミドのフィルムにて形成されたノズルプレート４５との間に圧力発生部材４２を挟み込んで積層されたものであるため、変形自在である。このため、２つのローラ５１，５２に架け渡された積層体Ｓは各ローラの円筒表面に沿って変形する。そして、積層体Ｓが架け渡された状態で主動ローラ５１が回転すると、両ローラ５１，５２間の積層体Ｓに弱い張力が作用し、積層体ＳがＸＹ平面（水平面）に沿って張られた状態となる。さらに主動ローラ５１が回転すると、それとともに積層体Ｓも移動および変形し、従動ローラ５２も回転する。具体的には、従動ローラ５２よりも上流側の積層体Ｓは上昇し、主動ローラ５１よりも下流側の積層体Ｓは下降し、両ローラ５１，５２間の積層体ＳはＸ方向に沿って移動する。
【００５７】
両ローラ５１，５２間で水平面に沿って張られた積層体Ｓの直上、すなわちその張られた積層体Ｓのノズルプレート４５に対向する位置に基板Ｗはステージ１０によって保持される。そして、両ローラ５１，５２間で張られた積層体Ｓとステージ１０に保持された基板Ｗの表面との間隔が数１００μｍとなるようにパターン形成装置１は構成されている。
【００５８】
図１，２に戻り、両ローラ５１，５２間で水平面に沿って張られた積層体Ｓの下方には、レーザー光照射部６０が設けられる。レーザー光照射部６０はレーザー光源６１を内蔵している。また、レーザー光照射部６０の上面には出射孔６２が形設されている。レーザー光源６１から出力されたレーザー光は出射孔６２から鉛直方向上方に向けて（（＋Ｚ）方向に向けて）出射される。
【００５９】
また、レーザー光照射部６０は、レーザー光走査機構６５によってＹ方向に沿って往復移動される。レーザー光走査機構６５は、モータ６８、ボールネジ６６およびガイドシャフト６７を備えている。ボールネジ６６およびガイドシャフト６７はＹ方向に沿って延設されている。ボールネジ６６は、モータ６８の回転軸に連結されており、モータ６８によって回転される。レーザー光照射部６０は、ボールネジ６６に螺合されるとともに、ガイドシャフト６７に摺動自在に嵌合されている。このため、モータ６８がボールネジ６６を回転させると、それに螺合するレーザー光照射部６０がガイドシャフト６７に案内されてＹ方向に沿って滑らかに移動する。
【００６０】
レーザー光照射部６０は両ローラ５１，５２間の積層体Ｓの下方に設けられており、レーザー光照射部６０から上方に向けて出射されたレーザー光は基材４１の裏面から積層体Ｓに照射される。基材４１は透明であるため、照射されたレーザー光は基材４１を透過して圧力発生部材４２に吸収される。その結果、レーザー光照射部６０からのレーザー光照射によって圧力発生部材４２が加熱されることとなる。
【００６１】
制御部３は、パターン形成装置１に設けられた上記の種々の動作機構を制御する。図５は、制御部３の構成を示すブロック図である。制御部３のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部３は、各種演算処理を行うＣＰＵ３１、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ３２、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭ３３および制御用プログラムやデータなどを記憶しておく磁気ディスク３４をバスライン３９に接続して構成されている。
【００６２】
また、バスライン３９には、ステージ１０に保持された基板ＷをＸ方向に沿って移動させるステージ移動機構２０、積層体Ｓを支持しつつＸ方向に沿って移動させる支持搬送機構５０、レーザー光照射部６０をＹ方向に沿ってスキャンさせるレーザー光走査機構６５、および、積層体Ｓの圧力発生部材４２にレーザー光を照射して加熱するレーザー光照射部６０等が電気的に接続されている。制御部３のＣＰＵ３１は、磁気ディスク３４に格納された制御用プログラムを実行することにより、これらの各動作機構を制御して基板Ｗ上に所定のパターンの金属配線を形成する。
【００６３】
さらに、バスライン３９には、表示部３５および入力部３６が電気的に接続されている。表示部３５は、例えば液晶ディスプレイ等を用いて構成されており、処理結果やレシピ内容等の種々の情報を表示する。入力部３６は、例えばキーボードやマウス等を用いて構成されており、コマンドやパラメータ等の入力を受け付ける。装置のオペレータは、表示部３５に表示された内容を確認しつつ入力部３６からコマンドやパラメータ等の入力を行うことができる。なお、表示部３５と入力部３６とを一体化してタッチパネルとして構成するようにしても良い。
【００６４】
上記の要部構成以外にもパターン形成装置１は、基板Ｗ、積層体Ｓおよびレーザー光照射部６０のそれぞれの位置を検出するための位置センサを備えている（いずれも図示省略）。位置センサとしては、基板Ｗ等の位置を直接検知する光学センサやモータの回転量から検知するエンコーダ等を使用することができる。また、パターン形成装置１は、未処理の積層体Ｓを送り出すフィード機構および使用済みの積層体Ｓを回収する回収機構を備えている。さらに、パターン形成装置１には、基板Ｗおよび積層体Ｓの周辺雰囲気を調整する機構を備えるようにしても良い。
【００６５】
次に、基板Ｗに金属配線のパターン形成を行う処理手順について説明する。図６は、パターン形成の処理手順を示すフローチャートである。パターン形成装置１での処理に先立って、積層体Ｓが形成される（ステップＳ１１〜ステップＳ１３）。まずは積層体Ｓを形成する手順について図７および図８を参照しつつ説明する。
【００６６】
ステップＳ１１では、図７（ａ）に示すような長尺シート状（帯状）の基材４１を用意し、その表面に圧力発生部材４２を積層する。第１実施形態では、基材４１としてポリイミドのフィルムを用いている。透明なポリイミドのフィルムを長尺シート状に加工してなる基材４１の表面の全面に均一な厚さで圧力発生部材４２の層を形成する。層として形成される前の圧力発生部材４２は、昇華性材料である樟脳およびカーボンパウダーをグリセリンと混合して生成されるスラリー状ものであり、塗布法によって基材４１の表面に塗布することが可能である。
【００６７】
このような塗布法としては、公知の種々の手法を用いることが可能であり、第１実施形態では図７（ｂ）に示すようなドクターブレード法によって圧力発生部材４２を基材４１の表面に塗布している。ドクターブレード法は、ノズル７１から圧力発生部材４２のスラリーを基材４１の表面に供給しつつ、ドクターブレード７２によってスラリーを平坦に均すことにより、均一な厚さの圧力発生部材４２の層を形成する塗布法である。すなわち、圧力発生部材４２のスラリーを連続して吐出するノズル７１が基材４１に対して矢印ＡＲ７の向きに相対移動される。ノズル７１としては、例えば基材４１の幅方向に沿って延びるスリット状の吐出口を有するスリットノズルを用いれば良い。
【００６８】
ノズル７１にはドクターブレード７２が装着されている。ドクターブレード７２は、ノズル７１の進行方向（矢印ＡＲ７の向き）において吐出口よりも後端側に取り付けられている。また、ドクターブレード７２は、その下端が基材４１の表面と正確に所定間隔を隔てるようにノズル７１に取り付けられている。ドクターブレード７２がその下端を圧力発生部材４２のスラリーに接触させながら基材４１の上方を矢印ＡＲ７の向きに沿って相対移動することにより、スラリーの上面は平坦に均され、その厚さは均一とされる。
【００６９】
基材４１の表面に圧力発生部材４２のスラリーが均一に塗布された後、その乾燥処理を行うことによって、図７（ｃ）に示すように基材４１の表面の全面に厚さ約１０μｍの圧力発生部材４２の層が均一な厚さにて形成される。なお、基材４１の表面に圧力発生部材４２を積層する塗布法としては、基材４１の表面に均一な厚さで塗布できるものであれば良く、ドクターブレード法の他に、スリットコート法やバーコート法などを用いるようにしても良い。
【００７０】
次に、図８（ａ）に示すように、基材４１の表面に形成された圧力発生部材４２の層の上に、複数の射出孔４６が穿設されたノズルプレート４５が接着される（ステップＳ１２）。このための接着剤としては、例えば合成ゴム系接着剤を用いるようにすれば良い。また、ノズルプレート４５の複数の射出孔４６は、例えばポリイミドのフィルムにエキシマレーザーを照射することによって格子状に穿設すれば良い。ノズルプレート４５が接着されることにより、図８（ｂ）に示すように、複数の射出孔４６を有するノズルプレート４５と基材４１との間に圧力発生部材４２の層が挟み込まれるように積層された積層体Ｓが形成される。
【００７１】
そして、図８（ｃ）に示すように、ノズルプレート４５の複数の射出孔４６に被射出材としての金属ペースト４３が装填される（ステップＳ１３）。金属ペースト４３は、金属粒子を含む高粘度材料であり、上記の圧力発生部材４２と同様に塗布法によって複数の射出孔４６に装填することが可能である。金属ペースト４３を射出孔４６に装填する塗布法としても、公知の種々の手法を用いることが可能であるが、第１実施形態ではドクターブレード法を用いている。すなわち、金属ペースト４３を連続して吐出するノズル７１がノズルプレート４５に対して矢印ＡＲ８の向きに相対移動される。ドクターブレード７２は、その下端がノズルプレート４５の上面に接触するようにノズル７１に取り付けられている。ノズル７１から金属ペースト４３を供給しつつ、ドクターブレード７２がその下端をノズルプレート４５の上面に接触させながら矢印ＡＲ８の向きに沿って相対移動することにより、複数の射出孔４６に金属ペースト４３が押し込まれるとともに、射出孔４６以外の領域では金属ペースト４３がドクターブレード７２によって掻き取られる。このようにしてノズルプレート４５の複数の射出孔４６に金属ペースト４３が装填される。なお、ノズルプレート４５の上面の射出孔４６以外の領域に金属ペースト４３が若干残留していても良い。
【００７２】
ところで、金属ペースト４３が射出孔４６に装填される際に、射出孔４６の下側開口は圧力発生部材４２によって閉塞されている。このため、射出孔４６の上側開口から高粘度の金属ペースト４３が押し込まれると、その射出孔４６の内部に残留していた空気がそのまま金属ペースト４３と圧力発生部材４２との間に閉じこめられることとなる。その結果、金属ペースト４３が残留空気によって射出孔４６の底まで入り込まなくなり、装填された金属ペースト４３と圧力発生部材４２との間には空隙４７が形成される。
【００７３】
こうして形成された積層体Ｓが主動ローラ５１および従動ローラ５２に架け渡される（ステップＳ１４）。積層体Ｓは、ノズルプレート４５が両ローラ５１，５２間で上方を向くようにセットされる。よって、両ローラ５１，５２間では、複数の射出孔４６の形設方向が鉛直方向を向く。
【００７４】
続いて、処理対象となる基板Ｗがステージ１０の下面に保持される（ステップＳ１５）。基板Ｗは、両ローラ５１，５２間における積層体Ｓのノズルプレート４５に対向する位置に、パターン形成が行われる表面を下側に向けてステージ１０に保持される。すなわち、基板Ｗは積層体Ｓの上方にて積層体Ｓに対向配置される。
【００７５】
そして、基板Ｗとレーザー光照射部６０との相対位置関係がパターン形成のための初期位置となるように、制御部３の制御によりステージ移動機構２０およびレーザー光走査機構６５がそれぞれ基板Ｗおよびレーザー光照射部６０を移動させる。具体的には、相対位置関係のＸ方向の調整はステージ移動機構２０が基板Ｗを移動させることによって行われ、Ｙ方向の調整はレーザー光走査機構６５がレーザー光照射部６０を移動させることによって行われる。また、積層体Ｓについても支持搬送機構５０によって初期位置に移動される。なお、両ローラ５１，５２間の積層体Ｓと基板Ｗの表面との間隔は数１００μｍとしておく。
【００７６】
基板Ｗ、レーザー光照射部６０および積層体Ｓの初期配設が完了した後、制御部３がレーザー光照射部６０によるレーザー光照射の制御を開始する（ステップＳ１６）。また、それと同時に、制御部３はレーザー光照射部６０の相対移動を開始させる（ステップＳ１７）。具体的には制御部３は、基板Ｗおよび積層体Ｓを停止させたまま、レーザー光走査機構６５を制御してレーザー光照射部６０をＹ方向に走査させる。
【００７７】
制御部３の記憶部（ＲＡＭ３３または磁気ディスク３４）には、基板Ｗに形成すべき金属配線のパターンのデータが予め格納されている。制御部３は、その格納されたパターンデータに従って、レーザー光照射部６０をＹ方向に走査させつつ、レーザー光源６１のオンオフ制御を行う。すなわち、基板Ｗ上の所定のＸ方向位置にてレーザー光照射部６０がＹ方向に沿って走査しているときに、パターン形成すべきＹ方向位置にレーザー光照射部６０が到達した時点で制御部３がレーザー光源６１からレーザー光を出射させる。なお、レーザー光源６１がオンとされるのは、ノズルプレート４５の射出孔４６の直下にレーザー光照射部６０が位置しているときとなるようにパターンデータは作成されている。よって、ノズルプレート４５の射出孔４６が存在しない領域の直下にレーザー光照射部６０が到達したときにはレーザー光源６１からのレーザー光照射は停止される。
【００７８】
レーザー光照射部６０のレーザー光源６１から鉛直方向上方に向けて出射されたレーザー光は積層体Ｓの裏面側から入射する。積層体Ｓの最下層を構成する基材４１は透明であるため、レーザー光照射部６０から照射されたレーザー光は基材４１を透過して圧力発生部材４２に到達して吸収される。その結果、レーザー光照射を受けた圧力発生部材４２の領域では急激な温度上昇が生じる。すなわち、レーザー光照射部６０が基材４１の裏面からレーザー光を照射して複数の射出孔４６のうちの一部の直下に位置する圧力発生部材４２を加熱するのである。これにより、圧力発生部材４２のレーザー光照射領域は短時間のうちに１５０℃以上にまで加熱される。なお、レーザー光照射領域の大きさは特に限定されるものではないが、例えば射出孔４６の孔径と同程度の直径５０μｍ程度の円形とすれば良い。
【００７９】
図９は、圧力発生部材４２が加熱されて被射出材たる金属ペースト４３が射出される様子を説明する図である。レーザー光照射部６０から基材４１を透過して複数の射出孔４６のうちの一部に対応する圧力発生部材４２にレーザー光が照射されると、その圧力発生部材４２はレーザー光を吸収して短時間のうちに１５０℃以上にまで昇温する。特に、圧力発生部材４２は黒色のカーボンパウダーを含有しているため、効率良くレーザー光を吸収して昇温する。
【００８０】
圧力発生部材４２が昇温すると、圧力発生部材４２に含まれている昇華性材料である樟脳が急速に気化して６００倍〜１０００倍に体積膨張する。その結果、図９（ａ）に示すように、レーザー光照射によって加熱された圧力発生部材４２の一部では、樟脳の昇華に起因した急激な体積膨張により、圧力波が発生する。そして、その発生した圧力波によってレーザー光照射領域の直上に位置する射出孔４６内の空隙４７の圧力が急激に上昇し、図９（ｂ）に示すように、当該射出孔４６に装填された金属ペースト４３が上方に向けて、すなわちノズルプレート４５に対向配置された基板Ｗに向けて射出されるのである。
【００８１】
このように、第１実施形態においては、レーザー光照射部６０が積層体Ｓの基材４１の裏面からレーザー光を照射して複数の射出孔４６のうちの一部に対応する圧力発生部材４２を加熱することにより、その圧力発生部材４２に急激な体積膨張による圧力を生じさせている。そして、その圧力によって当該圧力発生部材４２の直上に位置する射出孔４６に装填された被射出材たる金属ペースト４３をステージ１０に保持された基板Ｗに向けて射出させている。昇華性材料である樟脳を加熱したときの急激な体積膨張によって生じた圧力を利用しているため、０．１Ｐａ・ｓ〜１０００Ｐａ・ｓの高粘度材料である金属ペースト４３であっても基板Ｗに向けて射出することができる。また、樟脳であれば、昇華したときに有害なガスや汚染物質を発生することもない。
【００８２】
上方に向けて射出された金属ペースト４３は基板Ｗの表面に到達し、その位置にて基板Ｗの表面に付着する。このようにして、金属配線を形成するための金属ペースト４３が基板Ｗに供給される。なお、金属ペースト４３は基板Ｗの下側から付着することとなるが、金属ペースト４３が粘度が０．１Ｐａ・ｓ〜１０００Ｐａ・ｓの高粘度材料であるため、積層体Ｓに再度落下する液ダレのおそれはなく、また基板Ｗの表面に沿って濡れ広がりが生じることも防止される。
【００８３】
レーザー光照射部６０をＹ方向に走査させつつ、レーザー光源６１のオンオフ制御を行う射出処理はレーザー光照射部６０が走査終了位置に到達するまで行われる。そして、レーザー光照射部６０が走査終了位置に到達した時点で基板Ｗ上の所定のＸ方向位置における１ライン分の処理が完了となる。１ライン分の処理が完了したら、基板Ｗおよび積層体ＳをＸ方向に沿ってステップ送りする。すなわち、制御部３がステージ移動機構２０を制御して基板ＷをＸ方向に沿って所定距離だけ移動させる。これにより、レーザー光照射部６０が基板Ｗに対してＸ方向に相対移動することとなり、基板Ｗ上の新たなＸ方向位置におけるレーザー光照射部６０の走査が可能となる。また、制御部３が支持搬送機構５０を制御して積層体ＳをＸ方向に沿って所定距離だけ移動させる。これにより、レーザー光照射部６０は積層体Ｓに対してもＸ方向に相対移動することとなる。このようにしているのは、積層体ＳをＸ方向に移動させなければ、既にレーザー光を照射して使用済みとなっている積層体Ｓの射出孔４６に再度レーザー光を照射する可能性があるためである。
【００８４】
このような基板Ｗおよび積層体Ｓのステップ送りが終了した後、再び制御部３がレーザー光照射部６０をＹ方向に走査させつつ、レーザー光源６１のオンオフ制御を行う。以降、パターン形成処理が終了するまで上記と同様の手順が繰り返される。その結果、制御部３は予め記憶部に格納されたパターンデータに沿ってレーザー光照射部６０から積層体Ｓにレーザー光を照射させて圧力発生部材４２の一部を加熱することとなり、そのパターンに沿ってノズルプレート４５から金属ペースト４３が上方に射出されて基板Ｗの表面に付着して金属配線のパターン形成がなされる。
【００８５】
以上のように、第１実施形態においては、まず、透明な基材４１の表面に加熱されることにより圧力を発生する圧力発生部材４２を積層し、その圧力発生部材４２の層の上に複数の射出孔４６を設けたノズルプレート４５を接着している。そして、ノズルプレート４５の複数の射出孔４６に被射出材たる金属ペースト４３を装填して積層体Ｓを形成している。このとき、装填された金属ペースト４３と圧力発生部材４２との間には空隙４７が形成される。
【００８６】
次に、形成された積層体Ｓと処理対象となる基板Ｗとを相対向させて配置する。そして、レーザー光照射部６０が基板Ｗに対して相対移動しつつ、レーザー光照射部６０からのレーザー光照射をオンオフして圧力発生部材４２におけるレーザー光照射位置が所定のパターンを描くように、制御部３がレーザー光走査機構６５、ステージ移動機構２０およびレーザー光照射部６０を制御する。こうして積層体Ｓの基材４１の裏面から所定のパターンに沿ってレーザー光を照射して複数の射出孔４６のうちの一部に対応する圧力発生部材４２を加熱し、その圧力発生部材４２に体積膨張による圧力を生じさせてノズルプレート４５の複数の射出孔４６に装填された被射出材たる金属ペースト４３を基板Ｗに向けて射出し、基板Ｗの表面に金属ペースト４３のパターンを形成している。
【００８７】
第１実施形態の射出装置５は、昇温すると急激に体積膨張する樟脳を含む圧力発生部材４２をレーザー光照射によって加熱し、圧力発生部材４２に急激な体積膨張に起因した圧力を生じさせ、その圧力を利用して射出孔４６に装填された被射出材たる金属ペースト４３を基板Ｗに向けて射出している。昇華性材料である樟脳を加熱したときの急激な体積膨張によって生じた圧力を利用しているため、０．１Ｐａ・ｓ〜１０００Ｐａ・ｓの高粘度材料である金属ペースト４３であっても基板Ｗに向けて射出することができる。
【００８８】
また、パターン形成装置１は、射出装置５を用いて圧力発生部材４２に体積膨張による圧力を生じさせて被射出材たる金属ペースト４３を射出しているため、０．１Ｐａ・ｓ〜１０００Ｐａ・ｓの高粘度材料である金属ペースト４３を射出して基板Ｗ上にパターンを形成することができる。
【００８９】
特に、第１実施形態のパターン形成装置１は、所定のパターンデータに基づいて、レーザー光照射部６０を基板Ｗに対して相対移動させつつ、レーザー光照射部６０にレーザー光照射をオンオフさせて、基材４１の裏面から所定のパターンに沿ってレーザー光を照射して複数の射出孔４６のうちの一部に対応する圧力発生部材４２を加熱している。そして、圧力発生部材４２のレーザー光照射領域に体積膨張による圧力を生じさせて複数の射出孔４６に装填された被射出材たる金属ペースト４３を基板Ｗに向けて射出しているため、基板Ｗ上に所定のパターンに沿って正確に金属ペースト４３を付着させることができる。
【００９０】
また、射出装置５は、ノズルプレート４５に鉛直方向に沿って設けられた射出孔４６から金属ペースト４３を射出しているため、金属ペースト４３を正確に鉛直方向上方に向けて射出することができる。
【００９１】
また、装填された金属ペースト４３と圧力発生部材４２との間には空隙４７が形成されているため、双方は接触していない。このため、射出された金属ペースト４３に圧力発生部材４２が付着して基板Ｗの汚染源となることのを防止することができる。
【００９２】
また、高粘度の金属ペースト４３を直接射出して基板Ｗに供給しているため、パターン形成に要する工程数が少なく、処理時間も短くすることができる。その結果、基板Ｗに対するパターン形成に要する処理コストの増大を抑制することができる。
【００９３】
また、パターン形成装置１においては、高粘度の金属ペースト４３を直接基板Ｗに供給することができるため、いわゆる濡れ広がりが生じることはない。さらに、基板Ｗに厚い電気配線を形成する場合であっても、高粘度の金属ペースト４３を１回射出するだけで配線形成が可能となり、処理に要する時間を短くすることができる。
【００９４】
さらに、第１実施形態のパターン形成装置１においては、射出装置５がステージ１０に保持された基板Ｗよりも下方に設けられており、金属ペースト４３が上方に向けて射出される。このため、射出時に発生した金属ペースト４３のミスト等は下方の積層体Ｓに落下することとなるため、そのようなミストが基板Ｗに付着して汚染源となるのを防止することができる。
【００９５】
また、圧力発生部材４２が黒色のカーボンパウダーを含有しているため、レーザー光照射部６０から照射されるレーザー光を効率よく吸収して発熱することにより、圧力発生部材４２に含まれる昇華性材料である樟脳を効果的に加熱することができる。圧力発生部材４２に含まれる昇華性材料である樟脳は光を透過しやすい、言い換えると光を吸収しにくいので、樟脳自体を直接に光で加熱することは難しい。また、圧力発生部材４２に含まれるグリセリンも光を透過しやすい、つまりは光を吸収しにくいので、光照射によってグリセリンを加熱することも困難である。そこで、光を吸収しやすい材料、例えばカーボンパウダーなどの黒色の粒子を圧力発生部材４２に含ませて、そのような黒色粒子に光を吸収させて発熱させることにより、樟脳を加熱しているのである。
【００９６】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態が第１実施形態と相違するのは、積層体Ｓの構造および形成手順である。第２実施形態の積層体Ｓを上面から見た平面図は図３と同じである。図１０は、第２実施形態の積層体Ｓの断面図である。なお、図１０以降において、第１実施形態と同一の要素については同一の符号を付している。
【００９７】
第２実施形態の積層体Ｓは、透明な基材４１の表面に直接ノズルプレート４５を当接して構成される。ノズルプレート４５には複数の射出孔４６が穿設され、複数の射出孔４６のそれぞれには加熱されることにより圧力を発生する圧力発生部材４２および金属ペースト４３が装填されている。基材４１、圧力発生部材４２、金属ペースト４３およびノズルプレート４５の材質は第１実施形態と同様である。また、ノズルプレート４５には複数の射出孔４６が格子状に穿設されている。複数の射出孔４６の形状、大きさおよび配置間隔も第１実施形態と同様である。
【００９８】
第２実施形態においては、基材４１の表面に複数の射出孔４６を有するノズルプレート４５が接着され、複数の射出孔４６の内部には基材４１から近い順に圧力発生部材４２と被射出材たる金属ペースト４３とが装填される。また、装填された金属ペースト４３と圧力発生部材４２との間には空隙４７が形成される。すなわち、射出孔４６の下端開口は圧力発生部材４２が装填されて閉塞され、上端開口は金属ペースト４３が装填されて閉塞され、それらの間に空隙４７が形成されている。このため、積層体Ｓにおいて、金属ペースト４３と圧力発生部材４２とは非接触である。
【００９９】
第２実施形態の積層体Ｓも可撓性を有するポリイミドのフィルムにて形成された基材４１とノズルプレート４５とを積層したものであるため変形自在である。従って、２つのローラ５１，５２を有する支持搬送機構５０によって積層体Ｓを支持して搬送することが可能である。残余の射出装置５およびパターン形成装置１の構成は第１実施形態と同様である。
【０１００】
図１１は、第２実施形態におけるパターン形成の処理手順を示すフローチャートである。図６に示した第１実施形態と相違するのはステップＳ２１〜ステップＳ２４までの積層体Ｓの形成手順である。第２実施形態の積層体Ｓを形成する手順について図１２および図１３を参照しつつ説明する。
【０１０１】
まず、例えばポリイミドのフィルムにエキシマレーザーを照射して複数の射出孔４６を格子状に穿設し、図１２（ａ）に示す如きノズルプレート４５を準備する。そして、図１２（ｂ）に示すように、ノズルプレート４５の複数の射出孔４６に圧力発生部材４２を装填する（ステップＳ２１の第１装填工程）。第２実施形態にて射出孔４６に装填するときの圧力発生部材４２も樟脳およびカーボンパウダーをグリセリンと混合して生成されるスラリー状ものであるが、第１実施形態のステップＳ１１にて基材４１の表面に塗布する圧力発生部材４２のスラリーを溶剤で１０倍程度に希釈したものであり、その粘度は低い。
【０１０２】
第２実施形態の圧力発生部材４２のスラリーも塗布法によって複数の射出孔４６に装填される。圧力発生部材４２のスラリーを射出孔４６に装填する塗布法としても、公知の種々の手法を用いることが可能であるが、第２実施形態ではドクターブレード法を用いている。すなわち、圧力発生部材４２のスラリーを連続して吐出するノズル７１がノズルプレート４５に対して矢印ＡＲ１２の向きに相対移動される。ドクターブレード７２は、その下端がノズルプレート４５の上面に接触するようにノズル７１に取り付けられている。ノズル７１から圧力発生部材４２のスラリーを供給しつつ、ドクターブレード７２がその下端をノズルプレート４５の上面に接触させながら矢印ＡＲ１２の向きに沿って相対移動することにより、複数の射出孔４６に圧力発生部材４２のスラリーが押し込まれるとともに、射出孔４６以外の領域ではスラリーがドクターブレード７２によって掻き取られる。このようにしてノズルプレート４５の複数の射出孔４６に圧力発生部材４２が装填される。
【０１０３】
第２実施形態では、射出孔４６の下端開口が開放された状態で圧力発生部材４２のスラリーが装填され、しかもそのスラリーの粘度は第１実施形態よりも低いため、射出孔４６内部の空気はスラリー装填時に外部に放出される。その結果、図１２（ｂ）に示すように、圧力発生部材４２のスラリーは射出孔４６の全体に満たされるように装填（つまり充填）される。
【０１０４】
次に、図１２（ｃ）に示すように、複数の射出孔４６に圧力発生部材４２のスラリーが装填されたノズルプレート４５の下側面に基材４１が接着される（ステップＳ２２）。このための接着剤としては、例えば合成ゴム系接着剤を用いるようにすれば良い。基材４１が接着されることにより、図１３（ａ）に示すように、圧力発生部材４２のスラリーが装填された複数の射出孔４６を有するノズルプレート４５と基材４１とが積層された積層体Ｓが形成される。
【０１０５】
基材４１が接着された後、ステップＳ２３に進み、圧力発生部材４２のスラリーの乾燥処理を行うことによって溶剤成分が揮発して容積が減少し、射出孔４６の下端部（基材４１が接着された側の端部）に圧力発生部材４２の層が形成される。その結果、図１３（ｂ）に示すように、下端部に圧力発生部材４２の層が形成された複数の射出孔４６を有するノズルプレート４５と基材４１とが積層された状態となる。
【０１０６】
そして、図１３（ｃ）に示すように、ノズルプレート４５の複数の射出孔４６に基材４１とは反対側より被射出材としての金属ペースト４３が装填される（ステップＳ２４の第２装填工程）。複数の射出孔４６に対する金属ペースト４３の装填工程は第１実施形態と同じであり、塗布法としてドクターブレード法を用いて実行している。すなわち、金属ペースト４３を連続して吐出するノズル７１がノズルプレート４５に対して矢印ＡＲ１３の向きに相対移動される。ドクターブレード７２は、その下端がノズルプレート４５の上面に接触するようにノズル７１に取り付けられている。ノズル７１から金属ペースト４３を供給しつつ、ドクターブレード７２がその下端をノズルプレート４５の上面に接触させながら矢印ＡＲ１３の向きに沿って相対移動することにより、複数の射出孔４６に金属ペースト４３が押し込まれるとともに、射出孔４６以外の領域では金属ペースト４３がドクターブレード７２によって掻き取られる。このようにしてノズルプレート４５の複数の射出孔４６に金属ペースト４３が装填される。
【０１０７】
また、第１実施形態と同じく、射出孔４６の下側開口が圧力発生部材４２によって閉塞された状態で上側開口から（つまり、基材４１とは反対側から）高粘度の金属ペースト４３が押し込まれることによって、射出孔４６の内部に残留していた空気がそのまま金属ペースト４３と圧力発生部材４２との間に閉じこめられることとなる。その結果、金属ペースト４３が残留空気によって射出孔４６の奥まで入り込まなくなり、装填された金属ペースト４３と圧力発生部材４２との間には空隙４７が形成される。
【０１０８】
その後の、ステップＳ２５〜ステップＳ２８までの処理は、第１実施形態の図６に示したステップＳ１４〜ステップＳ１７までの処理と同じである。すなわち、上記のようにして形成された積層体Ｓが主動ローラ５１および従動ローラ５２に架け渡され（ステップＳ２５）、処理対象となる基板Ｗがノズルプレート４５に対向するようにステージ１０の下面に保持される（ステップＳ２６）。そして、制御部３がレーザー光照射部６０によるレーザー光照射の制御を開始するとともに（ステップＳ２７）、レーザー光照射部６０の相対移動を開始させる（ステップＳ２８）。制御部３は、記憶部に予め格納されたパターンデータに従って、レーザー光照射部６０を相対移動させつつ、レーザー光源６１のオンオフ制御を行う。
【０１０９】
図１４は、第２実施形態において被射出材たる金属ペースト４３が射出される様子を説明する図である。レーザー光照射部６０から基材４１を透過して射出孔４６に装填された圧力発生部材４２にレーザー光が照射されると、その圧力発生部材４２はレーザー光を吸収して短時間のうちに１５０℃以上にまで昇温する。圧力発生部材４２が昇温すると、圧力発生部材４２に含まれている昇華性材料である樟脳が急速に気化して６００倍〜１０００倍に体積膨張する。その結果、図１４（ａ）に示すように、レーザー光照射によって加熱された圧力発生部材４２は、樟脳の昇華に起因した急激な体積膨張により圧力波を発生する。そして、その発生した圧力波によって当該圧力発生部材４２が装填されている射出孔４６内の空隙４７の圧力が急激に上昇し、図１４（ｂ）に示すように、その射出孔４６に装填された金属ペースト４３が上方に向けて、すなわちノズルプレート４５に対向配置された基板Ｗに向けて射出されるのである。
【０１１０】
このように、第２実施形態においては、レーザー光照射部６０が積層体Ｓの基材４１の裏面からレーザー光を照射して射出孔４６に装填された圧力発生部材４２を加熱することにより、その圧力発生部材４２に急激な体積膨張による圧力を生じさせている。そして、その圧力によって当該圧力発生部材４２と同じ射出孔４６に装填された被射出材たる金属ペースト４３をステージ１０に保持された基板Ｗに向けて射出させている。昇華性材料である樟脳を加熱したときの急激な体積膨張によって生じた圧力を利用しているため、０．１Ｐａ・ｓ〜１０００Ｐａ・ｓの高粘度材料である金属ペースト４３であっても基板Ｗに向けて射出することができる。
【０１１１】
上方に向けて射出された金属ペースト４３は基板Ｗの表面に到達し、その位置にて基板Ｗの表面に付着する。このようにして、金属配線を形成するための金属ペースト４３が基板Ｗに供給される。レーザー光照射部６０の相対移動およびレーザー光源６１のオンオフ制御は第１実施形態と同じである。従って、制御部３は予め記憶部に格納されたパターンデータに沿ってレーザー光照射部６０から積層体Ｓにレーザー光を照射させて複数の射出孔４６のうちの一部に装填された圧力発生部材４２を加熱することとなり、そのパターンに沿ってノズルプレート４５から金属ペースト４３が上方に射出されて基板Ｗの表面に付着して金属配線のパターン形成がなされる。
【０１１２】
以上のように、第２実施形態においては、まず、ノズルプレート４５の複数の射出孔４６に圧力発生部材４２を装填し、そのノズルプレート４５に透明な基材４１を接着している。そして、ノズルプレート４５の複数の射出孔４６に被射出材たる金属ペースト４３を装填して積層体Ｓを形成している。複数の射出孔４６のそれぞれにおいては、基材４１から近い順に圧力発生部材４２と金属ペースト４３とが装填され、それらの間には空隙４７が形成される。
【０１１３】
次に、形成された積層体Ｓと処理対象となる基板Ｗとを相対向させて配置する。そして、レーザー光照射部６０が基板Ｗに対して相対移動しつつ、レーザー光照射部６０からのレーザー光照射をオンオフして積層体Ｓにおけるレーザー光照射位置が所定のパターンを描くように、制御部３がレーザー光走査機構６５、ステージ移動機構２０およびレーザー光照射部６０を制御する。こうして積層体Ｓの基材４１の裏面から所定のパターンに沿ってレーザー光を照射して複数の射出孔４６のうちの一部に装填された圧力発生部材４２を加熱し、その圧力発生部材４２に体積膨張による圧力を生じさせて同じ射出孔４６に装填された被射出材たる金属ペースト４３を基板Ｗに向けて射出し、基板Ｗの表面に金属ペースト４３のパターンを形成している。
【０１１４】
第２実施形態の射出装置５も、昇温すると急激に体積膨張する樟脳を含む圧力発生部材４２をレーザー光照射によって加熱し、圧力発生部材４２に急激な体積膨張に起因した圧力を生じさせ、その圧力を利用して射出孔４６に装填された被射出材たる金属ペースト４３を基板Ｗに向けて射出している。昇華性材料である樟脳を加熱したときの急激な体積膨張によって生じた圧力を利用しているため、０．１Ｐａ・ｓ〜１０００Ｐａ・ｓの高粘度材料である金属ペースト４３であっても基板Ｗに向けて射出することができる。
【０１１５】
また、第２実施形態のパターン形成装置１は、射出装置５を用いて圧力発生部材４２に体積膨張による圧力を生じさせて被射出材たる金属ペースト４３を射出しているため、０．１Ｐａ・ｓ〜１０００Ｐａ・ｓの高粘度材料である金属ペースト４３を射出して基板Ｗ上にパターンを形成することができる。これ以外にも、第２実施形態のパターン形成装置１は、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０１１６】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第１実施形態ではノズルプレート４５に複数の射出孔４６が格子状に設けられていたが、第３実施形態においては予め所定形状にパターン化されたパターン孔１４６がノズルプレート４５に設けられている。図１５は、第３実施形態のパターン形成装置１ａの概略構成を示す斜視図である。また、図１６は、第３実施形態のパターン形成装置１ａの正面図である。
【０１１７】
基板Ｗを保持するステージ１０およびステージ１０を移動させるステージ移動機構２０については第１実施形態と全く同じである。また、射出装置５のレーザー光照射部６０およびレーザー光走査機構６５についても第１実施形態と同様である。第３実施形態が第１実施形態と相違するのは積層体Ｓのノズルプレート４５に複数の射出孔４６に代えてパターン孔１４６を設けている点、および、そのノズルプレート４５にて構成された積層体Ｓを支持して搬送する支持搬送機構１５０である。第１実施形態の支持搬送機構５０は可撓性を有する積層体Ｓを２つのローラによって搬送するローラ搬送方式を採用していたが、第３実施形態の支持搬送機構１５０は積層体Ｓをステージに支持して搬送するステージ搬送方式を採用している。
【０１１８】
ステージ移動機構２０もステージ搬送方式によるものであり、第３実施形態の支持搬送機構１５０はステージ移動機構２０と類似する構成を備えている。すなわち、支持搬送機構１５０は、モータ１５２の回転軸に連結されたボールネジ１５３にステージ１５１を螺合させて構成されている。モータ１５２がボールネジ１５３を回転させると、それに螺合するステージ１５１がＸ方向に沿って移動する。なお、ステージ移動機構２０と同様に、ステージ１５１をＸ方向に沿って案内するガイドシャフトを設けるようにしても良い。
【０１１９】
支持搬送機構１５０のステージ１５１は、環状に構成されており、積層体Ｓの周縁部を保持することによって基板Ｗと積層体Ｓとを対向配置する。ステージ１５１の環状部分の内側は中空であるため、ステージ１５１がレーザー光照射の障害となることはない。なお、ステージ１５１をレーザー光に対して透明な素材（例えば、石英ガラス）にて形成する場合には、板状のステージ１５１にて積層体Ｓの全面を載置して保持するようにしても良い。
【０１２０】
図１７は、第３実施形態の積層体Ｓを上面から見た平面図である。第３実施形態の積層体Ｓの断面構造は、複数の射出孔４６に代えてパターン孔１４６とされている点を除いては図４に示した第１実施形態と概ね同じである。すなわち、第３実施形態の積層体Ｓは、透明な基材４１の表面に加熱されることにより圧力を発生する圧力発生部材４２の層を形成し、その圧力発生部材４２の層の上にパターン孔１４６が穿設されたノズルプレート４５を当接して構成される。ノズルプレート４５のパターン孔１４６には金属ペースト４３が装填される。
【０１２１】
第１実施形態では２つのローラ５１，５２に沿って積層体Ｓが撓む必要があったために基材４１として樹脂フィルムを用いていたが、第３実施形態では積層体Ｓに可撓性は不要であるため、基材４１はレーザー光照射部６０から出射されるレーザー光に対して透明な素材であれば良く、例えばガラス基板などを使用することができる。また、ノズルプレート４５にも可撓性は不要であるため、例えば金属プレートを使用することができる。なお、圧力発生部材４２および金属ペースト４３については第１実施形態と全く同じである。
【０１２２】
第３実施形態のパターン形成装置１ａの残余の構成は第１実施形態と同じである。また、第３実施形態におけるパターン形成の処理手順も第１実施形態（図６）と同様である。但し、第３実施形態では圧力発生部材４２の層を形成する塗布法として、回転する基材４１に圧力発生部材４２のスラリーを供給して均一な厚さの層を形成するスピンコート法を用いるようにしても良い。
【０１２３】
また、第３実施形態のノズルプレート４５は、金属プレートにフォトリソグラフィまたはレーザー加工などの手法によって所定形状のパターン孔１４６を穿設して形成される。パターン孔１４６の形状は、処理対象となる基板Ｗに形成すべきパターンの形状と同じである。このようなパターン孔１４６を有するノズルプレート４５が基材４１の表面に形成された圧力発生部材４２の層の上に当接され、そのパターン孔１４６に被射出材としての金属ペースト４３が装填される。
【０１２４】
また、制御部３がレーザー光照射部６０を相対移動させつつ、レーザー光照射の制御を行う点も第１実施形態と同じであるが、第３実施形態では必ずしもレーザー光源６１のオンオフ制御を行う必要はなく、レーザー光源６１からレーザー光を連続照射するようにしても良い。このようにしても、レーザー光照射部６０から基材４１を透過して圧力発生部材４２にレーザー光が照射されると、その圧力発生部材４２はレーザー光を吸収して短時間のうちに１５０℃以上にまで昇温して急激な体積膨張による圧力を発生する。そして、その圧力によってパターン孔１４６に装填された被射出材たる金属ペースト４３がステージ１０に保持された基板Ｗに向けて射出される。第３実施形態では、レーザー光照射のパターンにかかわらずパターン孔１４６の形状に沿って金属ペースト４３が射出されることとなるため、相対移動するレーザー光照射部６０からレーザー光を連続照射するようにしても、基板Ｗの表面にパターン孔１４６の形状に沿って金属配線のパターン形成を行うことができる。
【０１２５】
このように、第３実施形態においては、まず、透明な基材４１の表面に加熱されることにより圧力を発生する圧力発生部材４２を積層し、その圧力発生部材４２の層の上に所定形状のパターン孔１４６を設けたノズルプレート４５を当接している。そして、ノズルプレート４５のパターン孔１４６に被射出材たる金属ペースト４３を装填して積層体Ｓを形成している。装填された金属ペースト４３と圧力発生部材４２との間には空隙４７が形成される。
【０１２６】
次に、形成された積層体Ｓと処理対象となる基板Ｗとを相対向させて配置する。そして、レーザー光照射部６０が基板Ｗに対して相対移動しつつ、積層体Ｓの基材４１の裏面から圧力発生部材４２にレーザー光を照射する。このとき、レーザー光照射部６０からレーザー光を連続照射するようにしても良い。こうして積層体Ｓの基材４１の裏面からレーザー光を照射してパターン孔１４６に対応する圧力発生部材４２を加熱し、その圧力発生部材４２に体積膨張による圧力を生じさせてノズルプレート４５のパターン孔１４６に装填された被射出材たる金属ペースト４３を基板Ｗに向けて射出し、基板Ｗの表面に金属ペースト４３のパターンを形成している。
【０１２７】
従って、第３実施形態のパターン形成装置１は、第１実施形態と同様に、射出装置５を用いて圧力発生部材４２に体積膨張による圧力を生じさせて被射出材たる金属ペースト４３を射出しているため、０．１Ｐａ・ｓ〜１０００Ｐａ・ｓの高粘度材料である金属ペースト４３を射出して基板Ｗ上にパターンを形成することができる。
【０１２８】
また、第３実施形態のパターン形成装置１は、所定形状のパターン孔１４６を予め穿設したノズルプレート４５を用いて積層体Ｓを構成しているため、レーザー光照射のパターンにかかわらずパターン孔１４６の形状に沿って金属ペースト４３が射出されることとなる。このため、相対移動するレーザー光照射部６０からレーザー光を連続照射するようにしても、パターン孔１４６に沿った形状にて金属ペースト４３が射出され、その形状にて基板Ｗに金属配線のパターン形成を行うことができる。よって、制御部３は必ずしもパターンデータを保持しておく必要はなく、レーザー光照射の制御は容易である。
【０１２９】
このような第３実施形態のパターン形成装置１ａは、基板Ｗに形成すべきパターンの形状が確定しているような場合に好適である。もっとも、基板Ｗに形成するパターンを自由に変更したい場合には、第１，第２実施形態のパターン形成装置１の方が好適である。
【０１３０】
また、ノズルプレート４５として金属プレートを使用するのであれば、使用済みのノズルプレート４５を回収して再利用するのが望ましい。具体的には、使用済みのノズルプレート４５を回収する機構、回収したノズルプレート４５を洗浄する機構、および、洗浄後のノズルプレート４５を備えた積層体Ｓに金属ペースト４３を装填する機構等をパターン形成装置１に付設するようにすれば良い。
【０１３１】
第３実施形態のパターン形成装置１ａが奏する残余の効果は第１実施形態と同様である。
【０１３２】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態は、第２実施形態の複数の射出孔４６に代えて第３実施形態と同様の予め所定形状にパターン化されたパターン孔１４６をノズルプレート４５に設けたものである。第４実施形態は、積層体Ｓの構造および形成手順を除いて第３実施形態と同じである。
【０１３３】
第４実施形態の積層体Ｓの断面構造は、複数の射出孔４６に代えてパターン孔１４６とされている点を除いては図１０に示した第２実施形態と概ね同じである。すなわち、第４実施形態の積層体Ｓは、透明な基材４１の表面に直接ノズルプレート４５を当接して構成される。ノズルプレート４５には所定形状のパターン孔１４６が穿設され、そのパターン孔１４６には加熱されることにより圧力を発生する圧力発生部材４２および金属ペースト４３が装填される。
【０１３４】
第４実施形態の積層体Ｓの形成手順は第２実施形態と同じである。すなわち、ノズルプレート４５の所定形状のパターン孔１４６に圧力発生部材４２を装填し、そのノズルプレート４５に透明な基材４１を接着している。そして、ノズルプレート４５のパターン孔１４６に被射出材たる金属ペースト４３を装填して積層体Ｓを形成している。ノズルプレート４５のパターン孔１４６においては、基材４１から近い順に圧力発生部材４２と金属ペースト４３とが装填され、それらの間には空隙４７が形成される。
【０１３５】
パターン形成に際しては、形成された積層体Ｓと処理対象となる基板Ｗとを相対向させて配置する。そして、レーザー光照射部６０が基板Ｗに対して相対移動しつつ、積層体Ｓの基材４１の裏面から圧力発生部材４２にレーザー光を照射する。このとき、レーザー光照射部６０からレーザー光を連続照射するようにしても良い。こうして積層体Ｓの基材４１の裏面からレーザー光を照射してパターン孔１４６に装填された圧力発生部材４２を加熱し、その圧力発生部材４２に体積膨張による圧力を生じさせてノズルプレート４５のパターン孔１４６に装填された被射出材たる金属ペースト４３を基板Ｗに向けて射出し、基板Ｗの表面に金属ペースト４３のパターンを形成している。
【０１３６】
第４実施形態のパターン形成装置は、第１実施形態と同様に、射出装置５を用いて圧力発生部材４２に体積膨張による圧力を生じさせて被射出材たる金属ペースト４３を射出しているため、０．１Ｐａ・ｓ〜１０００Ｐａ・ｓの高粘度材料である金属ペースト４３を射出して基板Ｗ上にパターンを形成することができる。第４実施形態のパターン形成装置１が奏する残余の効果は第１実施形態と同様である。
【０１３７】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態について説明する。第１実施形態から第４実施形態ではレーザー光照射部６０からのレーザー光照射によって圧力発生部材４２を加熱していたが、第５実施形態においてはヒータによって圧力発生部材４２を加熱するようにしている。
【０１３８】
図１８は、第５実施形態の積層体Ｓの構造を示す断面図である。第５実施形態では、第１実施形態と同様の積層体Ｓに射出装置５を構成する複数のヒータ１６０が付設されている。具体的には、積層体Ｓの複数の射出孔４６の直下のそれぞれにおいて、基材４１の下面にヒータ１６０が付設されている。
【０１３９】
複数のヒータ１６０のそれぞれは電力供給を受けて発熱し、基材４１を介して当該ヒータ１６０の直上に位置している圧力発生部材４２を加熱する。すなわち、個々のヒータ１６０は圧力発生部材４２の一部を加熱する加熱手段である。複数のヒータ１６０に対しては、制御部３の制御下にて個別に電力供給がなされる。従って、制御部３は、複数のヒータ１６０のうちの一部に電力供給がなされるように制御し、その一部のヒータ１６０によって形成されるパターンに沿って圧力発生部材４２を加熱して体積膨張による圧力を発生させることができる。
【０１４０】
第５実施形態においては、基材４１の表面に加熱されることにより圧力を発生する圧力発生部材４２の層を形成し、その上に複数の射出孔４６が穿設されたノズルプレート４５を接着して積層体Ｓを構成している。複数の射出孔４６のそれぞれには金属ペースト４３が装填され、その装填された金属ペースト４３と圧力発生部材４２との間には空隙４７が形成される。第５実施形態の基材４１は、透明である必要はないが、ヒータ１６０の熱を円滑に圧力発生部材４２に伝導させるために熱伝導率が高い素材にて形成するのが好ましく、例えばセラミックスや金属を用いて形成しても良い。圧力発生部材４２および金属ペースト４３については第１実施形態と同様のものを用いることができる。但し、第５実施形態のようにヒータ１６０で加熱する場合には、圧力発生部材４２に光吸収体として機能する黒色のカーボンパウダーを混合する必要はない。
【０１４１】
このような積層体Ｓの下面（基材４１の下面）に複数のヒータ１６０が格子状に付設される。複数のヒータ１６０は複数の射出孔４６に１対１で対応して設けられるため、複数のヒータ１６０によって形成される格子形状は、複数の射出孔４６によって形成される格子形状（図３参照）と同様である。
【０１４２】
パターン形成処理を行う際には、複数のヒータ１６０が付設された積層体Ｓと基板Ｗとを相対向させて配置する。第５実施形態では、複数のヒータ１６０が付設された積層体Ｓおよび基板Ｗがともに移動することなく定位置に保持される。そして、制御部３は予め記憶部に格納されたパターンデータに沿って複数のヒータ１６０のうちの一部に電力供給がなされるように制御し、そのパターンに沿って圧力発生部材４２の一部を急速に加熱して体積膨張させている。その結果、当該パターンに従って圧力発生部材４２の一部に体積膨張による圧力が生じ、電力供給がなされたヒータ１６０の直上に位置する射出孔４６に装填された被射出材たる金属ペースト４３が基板Ｗに向けて射出され、基板Ｗの表面に金属ペースト４３のパターンが形成される。なお、パターンに対応する複数のヒータ１６０に同時に電力供給を行うようにしてもよいし、順次に電力供給を行って発熱させるようにしても良い。
【０１４３】
このように、第５実施形態においては、加熱手段たる複数のヒータ１６０と基板Ｗとを相対移動させる必要はなく、ステージ１０が基板Ｗを定位置に保持していれば足りるため、ステージ移動機構２０は必ずしも必要な構成要素ではない。同様に、複数のヒータ１６０を付設した積層体Ｓと基板Ｗとを相対移動させる必要もなく、支持搬送機構５０も必須の要素ではない。但し、パターン形成処理前に積層体Ｓと基板Ｗとの位置合わせ（アライメント）を行うために、ステージ移動機構２０および／または支持搬送機構５０を設けておく方が好ましい。
【０１４４】
第５実施形態においては、複数のヒータ１６０の一部によって圧力発生部材４２の一部が加熱されて急激に体積膨張して圧力が発生し、その圧力によって射出孔４６に装填された金属ペースト４３を射出している。従って、第１実施形態から第４実施形態と同様に、０．１Ｐａ・ｓ〜１０００Ｐａ・ｓの高粘度材料である金属ペースト４３を射出して基板Ｗ上にパターンを形成することができる。
【０１４５】
＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態について説明する。第５実施形態では積層体Ｓに付設したヒータによって圧力発生部材４２を加熱していたが、第６実施形態においては圧力発生部材４２自体に直接通電して加熱するようにしている。
【０１４６】
図１９は、第６実施形態の積層体Ｓの構造を模式的に示す図である。第６実施形態では、第５実施形態の複数のヒータ１６０に代えて、射出装置５を構成する複数の電極２６０が積層体Ｓに設けられている。具体的には、図１９に示すように、積層体Ｓの基材４１の上面に一対の陽極２６０ａおよび陰極２６０ｂからなる電極２６０を立設している。電極２６０の高さ（基材４１の上面から電極２６０の上端までの距離）は圧力発生部材４２の層の厚さよりも小さくするのが好ましい。また、陽極２６０ａおよび陰極２６０ｂはそれぞれ電源２６１の正極および負極と電気的に接続されている。
【０１４７】
圧力発生部材４２にはカーボンパウダーが含有されている。このカーボンパウダーは、第１実施形態から第４実施形態ではレーザー光の吸収効率を高めるものであったが、第６実施形態では通電によって発熱する添加剤として機能する。カーボンパウダーが含まれていることによって圧力発生部材４２は通電によって発熱する抵抗発熱体となる。このため、複数の電極２６０のそれぞれに電圧を印加すると、当該電極２６０を構成する陽極２６０ａと陰極２６０ｂとの間の圧力発生部材４２が通電によって発熱する。すなわち、個々の電極２６０および電源２６１は圧力発生部材４２の一部を通電加熱する通電加熱手段である。
【０１４８】
第５実施形態と同様に、積層体Ｓには複数の電極２６０が格子状に設けられている。複数の電極２６０は複数の射出孔４６に１対１で対応して設けられるため、複数の電極２６０によって形成される格子形状は、複数の射出孔４６によって形成される格子形状（図３参照）と同様である。
【０１４９】
複数の電極２６０に対しては、制御部３の制御下にて電源２６１から個別に電圧が印加される。これを実現する手法としては、複数の電極２６０のそれぞれと電源２６１との間に設けられたスイッチ（図示省略）を制御部３によって開閉するようにしても良いし、複数の電極２６０に個別に設けた電源２６１自体のオンオフを制御部３が制御するようにしても良い。これにより、制御部３は、複数の電極２６０のうちの一部に電圧が印加されるように制御し、その一部の電極２６０によって形成されるパターンに沿って圧力発生部材４２を加熱して体積膨張による圧力を発生させることができる。
【０１５０】
第６実施形態においては、複数の電極２６０を取り付けた基材４１の表面に加熱されることにより圧力を発生する圧力発生部材４２の層を形成し、その上に複数の射出孔４６が穿設されたノズルプレート４５を接着して積層体Ｓを構成している。複数の射出孔４６のそれぞれには金属ペースト４３が装填され、その装填された金属ペースト４３と圧力発生部材４２との間には空隙４７が形成される。圧力発生部材４２にはカーボンパウダーが含有されている。第６実施形態の基材４１は、透明である必要はないが、短絡防止のために絶縁性を有する素材にて形成する必要があり、例えばセラミックスや樹脂を用いて形成するのが好ましい。金属ペースト４３については第１実施形態と同様である。
【０１５１】
パターン形成処理を行う際には、複数の電極２６０が設置された積層体Ｓと基板Ｗとを相対向させて配置する。第６実施形態では、複数の電極２６０が設置された積層体Ｓおよび基板Ｗがともに移動することなく定位置に保持される。そして、制御部３は予め記憶部に格納されたパターンデータに沿って複数の電極２６０のうちの一部に電圧が印加されるように制御し、そのパターンに沿って圧力発生部材４２の一部を通電加熱して体積膨張させている。その結果、当該パターンに従って圧力発生部材４２の一部に体積膨張による圧力が生じ、通電された電極２６０の直上に位置する射出孔４６に装填された被射出材たる金属ペースト４３が基板Ｗに向けて射出され、基板Ｗの表面に金属ペースト４３のパターンが形成される。なお、パターンに対応する複数の電極２６０に同時に電圧を印加するようにしてもよいし、順次に電圧を印加するようにしても良い。
【０１５２】
第６実施形態においても、加熱手段たる複数の電極２６０と基板Ｗとを相対移動させる必要はなく、ステージ１０が基板Ｗを定位置に保持していれば足りるため、ステージ移動機構２０は必ずしも必要な構成要素ではない。同様に、複数の電極２６０を設置した積層体Ｓと基板Ｗとを相対移動させる必要もなく、支持搬送機構５０も必須の要素ではない。但し、パターン形成処理前に積層体Ｓと基板Ｗとの位置合わせ（アライメント）を行うために、ステージ移動機構２０および／または支持搬送機構５０を設けておく方が好ましい。
【０１５３】
第６実施形態においては、複数の電極２６０の一部によって圧力発生部材４２の一部が通電加熱されて急激に体積膨張して圧力が発生し、その圧力によって射出孔４６に装填された金属ペースト４３を射出している。従って、第１実施形態から第５実施形態と同様に、０．１Ｐａ・ｓ〜１０００Ｐａ・ｓの高粘度材料である金属ペースト４３を射出して基板Ｗ上にパターンを形成することができる。
【０１５４】
＜変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、第４実施形態においては、積層体Ｓの裏面に対してレーザー光を走査して（つまり、パターン孔１４６に装填された圧力発生部材４２を順次加熱して）いたが、これに代えてパターン孔１４６に装填された圧力発生部材４２の全部を一括して加熱するようにしても良い。
【０１５５】
このような一括加熱の手法としては、例えば図２０に示すようにマイクロ波加熱を用いることができる。同図において、積層体Ｓの構造は第４実施形態と同様である。すなわち、積層体Ｓは、基材４１の表面に直接ノズルプレート４５を当接して構成される。ノズルプレート４５には所定形状のパターン孔１４６が穿設され、そのパターン孔１４６には基材４１から近い順に圧力発生部材４２と金属ペースト４３とが装填される。また、圧力発生部材４２と金属ペースト４３との間には空隙４７が形成される。
【０１５６】
マイクロ波加熱部３６０は、積層体Ｓの下方に設けられており、積層体Ｓに所定周波数のマイクロ波を照射する。マイクロ波加熱部３６０は、積層体Ｓの裏面全面に同時にマイクロ波を照射する。照射されたマイクロ波は積層体Ｓの基材４１を透過してパターン孔１４６に装填された圧力発生部材４２を加熱する。このとき、マイクロ波は積層体Ｓの全面に同時に照射されるため、パターン孔１４６に装填された圧力発生部材４２の全部が一括して加熱されることとなる。すなわち、マイクロ波加熱部３６０は、圧力発生部材４２の全部を一括して加熱する加熱手段である。
【０１５７】
図２０の構成において基板Ｗへのパターン形成処理を行う際には、積層体Ｓと基板Ｗとを相対向させて配置する。このとき、積層体Ｓおよび基板Ｗがともに移動することなく定位置に保持される。そして、制御部３が所定のタイミングにてマイクロ波加熱部３６０からマイクロ波を照射させることにより、パターン孔１４６に装填された圧力発生部材４２が一括して加熱されて体積膨張する。その結果、圧力発生部材４２の体積膨張によって生じた圧力によってパターン孔１４６に装填された被射出材たる金属ペースト４３が基板Ｗに向けて射出され、基板Ｗの表面に金属ペースト４３のパターンが形成される。
【０１５８】
このようにしても、ノズルプレート４５のパターン孔１４６に装填された圧力発生部材４２を一括して加熱することにより、圧力発生部材４２に体積膨張による圧力を生じさせて被射出材たる金属ペースト４３を射出しているため、０．１Ｐａ・ｓ〜１０００Ｐａ・ｓの高粘度材料である金属ペースト４３を射出して基板Ｗ上にパターンを形成することができる。また、圧力発生部材４２が一括して加熱されてパターン孔１４６に装填された金属ペースト４３が同時に射出されるため、極めて短時間に基板Ｗ上にパターンを形成することができる。
【０１５９】
図２０の構成において圧力発生部材４２の全部を一括して加熱する加熱手段として、マイクロ波加熱部３６０に代えて短い発光時間で大きなエネルギーの閃光を照射するフラッシュランプを用いるようにしても良い。
【０１６０】
また、上記各実施形態においては、圧力発生部材４２に昇華性材料として樟脳を含ませて圧力発生機能を付与するようにしていたが、他の昇華性材料によって圧力発生部材４２に圧力発生機能を付与するようにしても良い。例えば、圧力発生部材４２に昇華性材料としてドライアイスを含ませるようにしても良い。他の昇華性材料であっても加熱されたときに昇華によって体積膨張を生じるため、上記各実施形態と同様の処理を行うことができる。
【０１６１】
また、圧力発生部材４２は、昇華性材料を含むものに限定されず、加熱により圧力を発生するものであれば良い。例えば、圧力発生部材４２を爆薬にて構成するようにしても良い。また、圧力発生部材４２としてガス吸蔵材料を用いるようにしても良い。
【０１６２】
また、上記各実施形態においては、レーザー光の吸収効率を高めるために圧力発生部材４２にカーボンパウダーを含ませていたが、これに限定されるものではなく、カーボンパウダー以外の黒色の粒子を含ませるようにしても良い。要するに、光を吸収しやすい材料、換言すれば光を反射や透過しにくい材料を圧力発生部材４２に含ませるようにすれば良い。なお、昇華性材料自体が光を吸収しやすい材料、例えば黒色の昇華性材料であれば、カーボンパウダーのような黒色粒子を圧力発生部材４２に含ませなくても良い。
【０１６３】
第１実施形態から第４実施形態では、基板ＷをＸ方向に移動させるとともに、レーザー光照射部６０をＹ方向に移動させることによって相対移動を行っていたが、これに限定されるものではなく、レーザー光照射部６０をステージ１０に保持された基板Ｗに対してＸ方向およびＹ方向に相対移動させる種々の構成を採用することができる。例えば、基板Ｗを移動させることなく定位置に保持し、レーザー光照射部６０のみをＸ方向およびＹ方向に移動させるようにしても良い。
【０１６４】
また、レーザー光照射部６０をＸ方向に沿って一列に並ぶ複数本のレーザー光を出射するマルチレーザー光照射部として構成するようにしても良い。複数本のレーザー光のピッチは、複数の射出孔４６の設置間隔と同じである。このように構成した場合には、レーザー光照射部６０をＹ方向に走査してのパターン形成処理が複数ライン分同時に行われることとなるため、パターン形成に要する処理時間を短縮することができる。
【０１６５】
また、第１から第４実施形態では、レーザー光を照射して圧力発生部材４２を加熱していたが、レーザー光照射に限定されるものではなく、他の光照射によって圧力発生部材４２を加熱するようにしても良い。例えば、光源としてランプを用い、そのランプからの光を集光して圧力発生部材４２に照射するようにしても良いし、発光ダイオード（ＬＥＤ）からの光を圧力発生部材４２に照射して加熱するようにしても良い。
【０１６６】
また、上記各実施形態においては、射出装置５から上方の基板Ｗに向けて金属ペースト４３を射出するようにしていたが、射出装置５とステージ１０との上下関係を反転し、射出装置５から下方の基板Ｗに向けて金属ペースト４３を射出するようにしても良い。
【０１６７】
また、金属ペースト４３に代えて被射出材として粘度が０．１Ｐａ・ｓ以上１０００Ｐａ・ｓ以下の接着剤（例えば、エポキシ樹脂系接着剤）を用いるようにしても良い。加熱された圧力発生部材４２の体積膨張に起因した圧力によって接着剤を射出し、例えばセンサと半導体素子との接合部のような微小領域に塗布することができる。本発明に係る技術によれば、そのような微小領域に高価な接着剤を必要量だけ塗布することができ、無駄な接着剤の消費を抑制することが可能となる。
【０１６８】
また、金属ペースト４３に代えて金属粒を射出するようにしても良い。具体的には、第１実施形態から第６実施形態において、金属ペースト４３に代えて複数の金属粒を分散させた高粘度材料を射出孔４６（またはパターン孔１４６）に装填する。金属粒の材質や粒径は特に限定されるものではなく、金属粉末であっても良い。また、高粘度材料は０．１Ｐａ・ｓ〜１０００Ｐａ・ｓの粘度を有しており、例えば接着剤などを用いることができる。パターン形成処理を行うときには、多数の金属粒を含む高粘度材料が複数の射出孔４６に装填された積層体Ｓと基板Ｗとを相対向させて配置する。そして、所定のパターンに沿って圧力発生部材４２が加熱されると体積膨張による圧力が生じ、被射出材である金属粒を含む高粘度材料が射出される。射出された高粘度材料は基板Ｗの表面に付着し、当該表面に金属粒のパターンが形成される。なお、高粘度材料に金属粒を分散させるのに代えて、圧力発生部材４２の層の上に直接金属粒を分散させ、それを射出孔４６から射出するようにしても良い。
【０１６９】
さらに、本発明に係る射出装置５から金属ペースト４３を半導体素子のインナーリードに繋がるようなパターンに射出し、その金属ペースト４３によってアウターリードを形成するようにしても良い。すなわち、本発明に係る技術を用いて半導体装置のワイヤーボンディングを行うこともできる。
【産業上の利用可能性】
【０１７０】
本発明は、基板上に各種電気配線のパターン形成を行う技術に好適に適用することができ、特に高粘度材料を用いてパターン形成を行うのに適している。また、本発明は、微細領域への接着剤の塗布や半導体装置のワイヤーボンディングにも好適に適用することができる。
【符号の説明】
【０１７１】
１，１ａ  パターン形成装置
３  制御部
５  射出装置
１０  ステージ
２０  ステージ移動機構
４１  基材
４２  圧力発生部材
４３  金属ペースト
４５  ノズルプレート
４６  射出孔
５０，１５０  支持搬送機構
６０  レーザー光照射部
６５  レーザー光走査機構
１４６  パターン孔
１６０  ヒータ
２６０  電極
３６０  マイクロ波加熱部
Ｓ  積層体
Ｗ  基板
【図１】
2012151384.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2012151384.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
2012151384.tif 000018
【図１７】
2012151384.tif 000019
【図１８】
2012151384.tif 000020
【図１９】
2012151384.tif 000021
【図２０】
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