(57)【要約】【課題】特殊なランプを用いることなく、パルス光を照射するのと同等の効果が得られる光照射装置及び光照射方法を提供する。【解決手段】遮光板１２には、光源１０からの光を通過させるスリット１４が形成されており、遮光板１２に対して光源１０の反対側には、被照射対象物が表面に形成された基材２４が配置され、移動装置１６ａ、１６ｂにより遮光板１２に設けられたスリット１４に対して被照射対象物を相対的に直線的に移動させながら遮光板に形成されたスリットを介して被照射対象物に光源からの連続光を照射する。これにより、スリット１４を通過した光は、基材２４の表面の被照射対象物の各点に所定時間照射されることになり、光がパルス状に照射される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光を通過させるスリットが形成された遮光板と、
前記スリットを通過した光が、前記遮光板に対して前記光源の反対側に配置された被照射対象物の各点に所定時間照射されるように、前記被照射対象物を相対的に直線的に移動させる移動手段と、
を備えることを特徴とする光照射装置。
【請求項２】
前記スリットの長手方向が前記被照射対象物の移動方向と略直交することを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
【請求項３】
前記遮光板には、前記スリットが複数設けられており、複数のスリットが一定のまたは異なる間隔で複数平行に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光照射装置。
【請求項４】
前記複数のスリットの幅が同じまたは異なることを特徴とする請求項３に記載の光照射装置。
【請求項５】
前記移動手段による前記被照射対象物と前記遮光板との相対的な移動速度を制御し、前記スリットからの光が前記被照射対象物に照射される時間を調整する照射時間調整手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光照射装置。
【請求項６】
前記スリットから前記被照射対象物への光照射時または光照射後に前記被照射対象物を加圧する加圧手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光照射装置。
【請求項７】
前記光照射時に前記被照射対象物を加圧する加圧手段が透明ロールであることを特徴とする請求項６に記載の光照射装置。
【請求項８】
光源からの光を通過させるスリットが形成された遮光板と被照射対象物とを相対的に移動させながら、遮光板に形成されたスリットを介して被照射対象物に光源からの連続光を照射することを特徴とする光照射方法。
【請求項９】
前記スリットの幅および／または相対的移動速度を調整することにより被照射対象物への光照射時間を制御することを特徴とする請求項８に記載の光照射方法。
【請求項１０】
前記被照射対象物が長尺フィルムであり、ロールツーロールで移動させることを特徴とする請求項８または９に記載の光照射方法。
【請求項１１】
前記被照射対象物が金属または金属酸化物のナノ粒子、ナノワイヤ、ナノチューブ等を含むインク組成物により基材の表面に形成された層であることを特徴とする請求項８または９に記載の光照射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光照射装置及び光照射方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微細な配線パターンを作製する技術として、従来銅箔とフォトレジストを組み合わせてリソグラフィー法で配線パターンを形成する方法が一般的に用いられているが、この方法は工程数も長い上に、排水、廃液処理の負担が大きく、環境的に改善が望まれている。また、加熱蒸着法やスパッタリング法で作製した金属薄膜をフォトリソグラフィー法によりパターニングする手法も知られている。しかし、加熱蒸着法やスパッタリング法は真空環境が不可欠である上に、価格も非常に高価になり、配線パターンへ適用した場合には製造コストを低減させることが困難であった。
【０００３】
そこで、金属インキ（酸化物を還元剤により還元して金属化するものも含む）を用いて印刷により配線を作製する技術が提案されている。印刷による配線技術は、低コストで多量の製品を高速に作製することが可能であるため、既に一部で実用的な電子デバイスの作製が検討されている。
【０００４】
しかし、加熱炉を用いて金属インキを加熱焼成する方法では、加熱工程で時間がかかる上に、金属インキの焼成に必要な加熱温度にプラスチック基材が耐えることが出来ない場合には、プラスチック基材の耐える温度で焼成せざるを得ず、満足な導電率に到達しないと言う問題があった。
【０００５】
そこで、特許文献１〜３に記載のように、ナノ粒子を含む組成物（インク）を用いて、光照射により金属配線に転化させようとの試みがあった。
【０００６】
光エネルギーやマイクロ波を加熱に用いる方法は、インク部分のみを加熱出来る可能性があり、非常に良い方法ではあるが、これらの方法では短時間に強力なパルス光を照射できる特殊なランプが必要であり、装置コストがかかる上ランプ寿命も短いという欠点があった。
【０００７】
また、パルス光照射を複数回行う場合には、照射のタイミングを工夫したり、基材を連続搬送して処理する場合には、さらにランプを多数個用意する必要があったり、搬送速度を調整したりする必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２００８−５２２３６９号公報
【特許文献２】国際公開２０１０／１１０９６９号パンフレット
【特許文献３】特表２０１０−５２８４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、特殊なランプを用いることなく、パルス光を照射するのと同等の効果が得られる光照射装置及び光照射方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の一実施形態は、光照射装置であって、光源と、前記光源からの光を通過させるスリットが形成された遮光板と、前記スリットを通過した光が、前記遮光板に対して前記光源の反対側に配置された被照射対象物の各点に所定時間照射されるように、前記被照射対象物を相対的に直線的に移動させる移動手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
上記スリットの長手方向が上記被照射対象物の移動方向と略直交するようにスリットを設けることができる。
【００１２】
また、上記遮光板には、上記スリットが複数設けられており、複数のスリットが一定のまたは異なる幅で複数平行に配置されているのが好適である。
【００１３】
また、上記複数のスリットの幅は同じあってもよく、異なっていてもよい。
【００１４】
また、上記移動手段による上記被照射対象物と上記遮光板との相対的な移動速度を制御し、上記スリットからの光が上記被照射対象物に照射される時間を調整する照射時間調整手段をさらに備えるのが好適である。
【００１５】
また、上記スリットから上記被照射対象物への光照射時または光照射後に上記被照射対象物を加圧する加圧手段をさらに備えるのが好適である。また、光照射時に上記被照射対象物を加圧する加圧手段は透明ロールであるのが好適である。
【００１６】
また、本発明の他の実施形態は、光照射方法であって、光源からの光を通過させるスリットが形成された遮光板と被照射対象物とを相対的に移動させながら、遮光板に形成されたスリットを介して被照射対象物に光源からの連続光を照射することを特徴とする。前記スリットの幅および／または相対的移動速度を調整することにより被照射対象物への光照射時間を制御することができる。
【００１７】
また、上記被照射対象物が長尺フィルムであり、ロールツーロールで移動させることを特徴とする。
【００１８】
また、上記被照射対象物が金属または金属酸化物のナノ粒子、ナノワイヤ、ナノチューブ等を含むインク組成物により基材の表面に形成された層であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、特殊なランプを用いることなく、パルス光を照射するのと同等の効果が得られ、短時間に間歇的に光照射を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態にかかる光照射装置の構成例を示す図である。
【図２】実施形態にかかるスリットの構成例を示す図である。
【図３】実施形態にかかる冷媒流通用の通路が形成された遮光板の断面図である。
【図４】実施形態にかかる光照射装置の他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００２２】
図１には、実施形態にかかる光照射装置の構成例が示される。図１において、光照射装置は、光源１０、遮光板１２、スリット１４、移動装置１６ａ、１６ｂ、移動経路調整装置１８、照射時間調整部２０及び反射鏡２２を含んで構成されている。この光照射装置は、被照射対象物が表面に形成された基材（例えばポリエチレンテレフタレート等の樹脂フィルム）２４に光をパルス状に照射する装置である。被照射対象物としては、基材２４の表面に形成された金属または金属酸化物のナノ粒子、ナノワイヤ、ナノチューブ等を含むインク組成物層、基材２４の表面に形成された半導体、金属、金属酸化物の薄膜等が挙げられるが、これらには限定されず、焼結、結晶性の向上等、光照射により何らかの処理が行えるものであればよい。なお、被照射対象物が表面に形成された基材に限らず、可撓性があれば（ロールツーロール装置に適用できれば）被照射対象物（例えば、半導体、金属、金属酸化物の膜）自体に光をパルス状に照射することができる。
【００２３】
光源１０は、連続光を発生する装置であり、例えばキセノンランプ等を使用することができるが、上記被照射対象物に焼結や結晶性の向上等の処理を行える光を発光できるものであれば限定されない。
【００２４】
遮光板１２は、光源１０からの光を遮り、スリット１４以外からは光源１０の反対側に光を通過させない構成となっており、不透明な材料、例えば金属、透明性のない樹脂等で構成される。なお、図１において、遮光板１２は、スリット１４の長手方向に直交する方向で切断した断面図として示されている。
【００２５】
スリット１４は、上記遮光板１２に形成され、光源１０からの光を通過させて、遮光板１２に対して光源１０の反対側に配置される基材２４の表面に形成された被照射対象物に上記光を照射する。後述する図２（ａ）、（ｂ）において、スリットはその長手方向が遮光板の長手方向（図の横方向）と略直交する方向に設けられている。ここで「略直交」とは９０度±１０度、より好ましくは９０度±５度の範囲を意味する。しかしながら、略直交とする必然性はない。
【００２６】
移動装置１６ａ、１６ｂは、上記基材２４を、遮光板１２に対して光源１０の反対側で、スリット１４の長手方向に直交する方向に遮光板１２対して相対的に移動させる。図１の例では、移動装置１６ａ、１６ｂが公知のロールツーロール装置を形成しており、移動装置１６ａが備えるロールから基材２４を引き出し、基材２４の表面に形成された被照射対象物への光照射処理が終了した後、移動装置１６ｂが備えるロールに基材２４を巻き取る構成となっている。なお、移動装置１６ａ、１６ｂは、ロールツーロール装置には限定されず、スリット１４の前を基材２４を通過させることができればよい。この場合、シリコン等の可撓性のない半導体基板の表面に上記被照射対象物が形成されたもの、あるいは被照射対象物自体に光をパルス状に照射することができる。上記被照射対象物自体としては、半導体（基板、膜）、金属（基板、膜）、金属酸化物（基板、膜）等の必ずしも可撓性のない材料が挙げられる。また、図１の例では、移動装置１６ａ、１６ｂが基材２４を移動させる構成が示されているが、光源１０と遮光板１２と移動経路調整装置１８を移動する構成であってもよい。
【００２７】
移動経路調整装置１８は、例えば基材２４を架けるロールにより構成され、移動装置１６ａ、１６ｂにより遮光板１２に対して相対的に移動する基材２４を、スリット１４の光源１０の反対側における近傍を通過させる。ここで、近傍とは、光の出口側において、遮光板１２のスリット１４開口部を投影した領域とほぼ一致する位置をいう。基材２４は、上記スリット１４の近傍において、被照射対象物が形成された面がスリット１４側となるように配置されて移動する。これにより、被照射対象物には、スリット１４の前を通過するときに光源１０からの光が照射されるので、被照射対象物の各点には、所定の時間のみ光が照射されることになる。従って、被照射対象物に光をパルス状に照射でき、パルス光照射と同じ効果を得られる。なお、移動経路調整装置１８は必須ではなく、基材２４を遮光板と平行に移動させる構成とすることもできる。
【００２８】
照射時間調整部２０は、移動装置１６ａ、１６ｂによる基材２４と遮光板１２との相対的な移動速度を制御して、スリット１４からの光が基材２４の表面に形成された被照射対象物に照射される時間を調整することができる。図１の例では、照射時間調整部２０は、基材２４の移動速度を制御する速度制御装置として適宜なコンピュータ等により実現することができる。なお、上述した光源１０と遮光板１２と移動経路調整装置１８を移動する構成であっても、同様に移動速度の制御を行うことができる。
【００２９】
反射鏡２２は、光源１０からの光のうち、スリット１４と反対側に進行する光をスリット１４側に反射し、光源１０からの光の損失を低減する。
【００３０】
図２（ａ）、（ｂ）には、スリット１４の構成例が示される。図２（ａ）、（ｂ）の例は、光源１０側からスリット１４を見た際の図である。
【００３１】
図２（ａ）の例では、遮光板１２にスリット１４が一つ形成されている。スリット１４の幅Ｗは、遮光板１２と基材２４（破線で示す）との相対移動速度に基づき、被照射対象物に光を照射する時間に応じて決定する。
【００３２】
また、図２（ｂ）の例では、遮光板１２に、それぞれ幅が異なる（Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃ）スリット１４が三つ（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）形成されている。なお、遮光板１２に形成されるスリット１４の数は、三つに限らず、遮光板１２と基材２４（破線で示す）との相対移動速度に基づき、複数のスリット１４から被照射対象物に光を照射する時間の合計に応じて決定する。また、複数の各スリット１４の幅は、その一部の組または全部が同じであってもよく、上記複数のスリット１４から被照射対象物に光を照射する時間の合計に応じて決定する。さらに、各スリット１４の間の距離ｄ（図２（ｂ）の例では、ｄ１とｄ２）も適宜決定することができ、複数のスリット１４から被照射対象物に光を照射する間隔（光照射がされない時間）を任意に設定できる。
【００３３】
本実施形態では、図２（ａ）、（ｂ）に例示されたスリット１４等、種々のスリットを使用すると、照射時間調整部２０の制御による遮光板１２と基材２４との相対移動速度（例えば遮光板１２が静止しているときの基材２４の搬送速度）との組合せにより、スリット１４から被照射対象物への光の照射時間（上記所定の時間）を複数選択することができる。例えば、遮光板１２と基材２４との相対移動速度（例えば遮光板１２が静止しているときの基材２４の搬送速度）を６０ｍ／分にし、スリット幅を１ｍｍとすると１ミリ秒の照射時間になり、スリット幅を１０μｍにすれば１０μ秒となる。さらに、スリット幅を１０μｍのままにして搬送速度を６００ｍ／分にすれば、１μ秒の照射時間となる。スリットを複数設けることでパルスの繰返し照射と同等の効果が得られる。
【００３４】
以上に述べたスリット１４の開口部分は中空でもよいが、ガラスやアクリル樹脂（ポリメチルメタクリレート）、ポリカーボネートのような照射光が透過する材料をはめ込んでもよい。また、透明材料により空隙を形成し、この空隙（通路）に水等の冷媒を流して遮光板１２、基材２４及び被照射対象物の温度上昇を抑えることも出来る。
【００３５】
図３には、冷媒流通用の通路が形成された遮光板１２の断面図が示される。なお、図３の例では、スリット１４が一つ形成されているが、複数形成してもよい。図３において、遮光板１２には、スリット１４の、遮光板１２の厚さ方向の両端側開口に透明板２６ａ、２６ｂが設けられている。透明板２６ａ、２６ｂの材料としては、上記透明材料を使用することができる。この透明板２６ａ、２６ｂの厚さの合計は、遮光板１２の厚さより小さくされており、図３に示すように、透明板２６ａ、２６ｂの間に、冷媒通路となる空隙Ｇが形成されている。このため、図示しない冷媒供給路から水等の冷媒を供給し、上記冷媒通路を流すことにより、遮光板１２、基材２４及び被照射対象物を冷却することができる。
【００３６】
図４（ａ）、（ｂ）は、実施形態にかかる光照射装置の他の構成例が示され、図１と同一要素には同一符号が付されている。なお、照射時間調整部２０の記載は省略している。
【００３７】
図４（ａ）において、スリット１４の内部には、移動経路調整装置１８を構成するロールと協働して基材２４を挟み、基材２４の表面に形成された被照射対象物を加圧する加圧手段２８が設けられている。図４（ａ）に示された加圧手段２８は、透明材料で形成されたロールである。透明材料としては、上述したガラスやアクリル樹脂（ポリメチルメタクリレート）、ポリカーボネート等を使用することができる。図４（ａ）の例では、スリット１４により、被照射対象物に光照射が行われると同時に被照射対象物への加圧が行われる。
【００３８】
また、図４（ｂ）では、移動経路調整装置１８が二つのロールで構成されており、基材２４の移動方向の下流側（遮光板１２が移動する構成では、当該移動方向の上流側）の移動経路調整装置１８と協働して基材２４を挟み、基材２４の表面に形成された被照射対象物を加圧する加圧手段２８が設けられている。図４（ｂ）に示された加圧手段２８もロールであるが、透明材料である必要はなく、樹脂、金属等の適宜な材料で形成することができる。図４（ｂ）の例では、スリット１４により、被照射対象物に光照射が行われた後に被照射対象物への加圧が行われる。
【００３９】
以上のようにして、加圧手段２８により被照射対象物への光照射時または光照射後に被照射対象物を加圧することにより、被照射対象物としてインク組成物を印刷した場合には焼成された金属膜中に発生した空孔をつぶすことができ、体積抵抗の低減が図れる。
【符号の説明】
【００４０】
１０  光源、１２  遮光板、１４  スリット、１６ａ、１６ｂ  移動装置、１８  移動経路調整装置、２０  照射時間調整部、２２  反射鏡、２４  基材、２６ａ、２６ｂ  透明板、２８  加圧手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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