专利名称：构图方法,构图装置,构图模板及构图模板制造方法
技术领域：
本发明一般涉及用于半导体集成电路及诸如此类的构图技术，其具体涉及一种使用模板和喷墨系统的新型构图方法。
光刻法是在硅衬底或玻璃衬底上加工集成电路等时所常采用的方法。为了利用光刻法来形成图形，要先在硅晶片上涂上一层被称作光刻胶的光敏材料薄涂层，随后利用光束来印制(转印)事先通过光蚀刻在一个玻璃制干燥模板上制备的集成电路图形。利用所转印的该光刻胶图形作为掩模，将光刻胶下的材料腐蚀掉以形成图形及各种元件。此种光刻法需要诸如涂胶，曝光及显影等多种处理，这使得其不能在半导体制造车间或诸如此类具有大型设备，配电设备及排气设备的地方之外来加工精细的图形。因此，近年来对用于以稍小的缩放比例来形成精细图形的其它方法进行了许多研究。
例如，在American Chemical Society杂志1996年第118期pp.5722-5731所发表的文章中公开了一种被称作MIMIC(毛细作用微成型)用于利用模型来形成图形的方法。在此方法中，在衬底上放置有一个其上具有由聚合物形成的μm级槽形结构的模板，在毛细作用下液体从开槽的侧壁渗入其中。该模板由多二甲基硅氧烷制成，而液体则是聚合物，聚合物溶液，胶状溶液或诸如此类的物质。在液体与衬底之间的反应结束之后，将该模板除去便可以显露出形成在衬底上的图形。
然而，由于在上述MIMIC方法中液体是利用毛细作用来发生流动的，所以液体从模板侧所供给到达的距离有很大局限，由此所产生的问题在于此方法不能使用较宽的模板来形成较大的图形。
本发明的目的便在于解决上述存在的问题，为此，本发明提供了一种能够低成本地并且不用大型设备来对各种大小面积进行构图的方法，一种能够进行此种构图的构图装置，以及一种在此种构图中所使用的构图模板。
众多发明家发现，通过使用一种具有多个通孔的模板并通过模板中的这些孔来供给足量的液体，其能够不受模板尺寸限制地形成精细图形。
与本发明有关的构图方法是一种通过靠近图形表面或基本上与其相接触地放置模板而利用液体在所要构图的表面(图形表面)上形成图形的构图方法。此种构图方法包括如下步骤靠近图形表面或基本上与其相接触地放置模板；通过多个为供给液体而形成在模板的图形转印区中的通孔供给液体；以及在液体穿过这些通孔并粘附在图形表面上之后从图形表面上移走模板。
在上述构图方法中，模板可以是凹面模板，凸面模板或平面模板。模板表面可以是平的，也可以是弯曲的。图形表面可以是弯曲的，也可以是平的。换句话说，图形表面可以由诸如衬底的坚硬材料制成，或也可以由诸如薄膜的柔软材料制成。
所述液体可以是墨水，或某种有机物或无机物，只要其具有允许其通过通孔来进行供给的黏性即可。该液体还可以是某种含有细晶粒的胶状溶液。例如，可使用如下的多种胶状溶液用于形成黑色基质而通过在溶剂中弥散碳粉末而成的溶液，用于形成透明电极而通过在溶剂中溶解透明电极材料而成的溶液，以及用于形成电极图形而通过在溶剂中弥散金属精细晶粒而成的溶液。
图形转印区既可以具有统一的图形，也可以被制备成特殊的图形。当使用光刻法来制备模板时，通过调整被曝光的区域可以形成任意的图形。
模板中的每个通孔均起到了将液体供给到图形表面的喷嘴的功能。模板中通孔的位置及数目均不受限制，只要其能够将液体供给到模板的图形转印区即可。通过确定通孔的通孔直径和数目可以确保在短时间内供给足够多的液体。优选情况下，用于向通孔供给液体的方法是一种诸如喷墨系统的向液体加压的方法，因为这种方法速度较快且易进行控制。另外也可以使用诸如通过毛细作用向通孔供给液体的自然液体供给方法。同时也可以将毛细作用及诸如喷墨系统的强制供给装置结合在一起使用。任何材料均可以被用作模板材料，只要其具有足够于承受构图的物理强度，并且不与液体发生化学反应即可。优选地，为了在供给完液体之后自然排除气体，模板由多孔材料或可渗透性材料制成。
接下来是与本发明有关的上述构图方法的多个具体示例。例如，在上述模板中，通孔可以沿构图区排列。此时，用于供给液体的步骤即为通过对模板中所形成的所有通孔加压来供给液体。
另外，也可以将这些通孔均匀地形成在上述整个模板中。此时，用于供给液体的步骤即为利用喷墨系统选择性地将液体只供给到形成在模板上的多个通孔中位于图形转印区内的那些通孔中。
另外，上述模板可以由多孔材料制成。在模板与图形表面分离的步骤中，模板是在通过通孔所供给的多余液体被多孔材料吸收完之后才与图形表面分离的。
与本发明的有关的构图装置是一种用于靠近图形表面或基本上与其相接触地放置模板并利用液体在图形表面上形成图形的构图装置。该构图装置配备有用于靠近图形表面或基本上与其相接触地放置模板的模板传送机构；用于储存液体的液体存储机构；及用于从液体存储机构向形成在模板的图形转印区中的多个通孔供给液体的液体供给机构；以及用于控制模板传送机构传送模板以及控制液体供给机构供给液体的控制装置。
在上述构图装置中，控制装置将使模板被放置在靠近图形表面或基本上与其相接触的位置上，并利用液体供给机构通过通孔来供给液体，以及在液体粘附在图形表面上之后将模板从图形表面上移走。
对液体存储机构的要求只是其能够利用某些方法来储存液体，例如其可以包括用于存储液体的储罐及通过其可以使液体从储罐中流出的导管或诸如此类的部件。
模板传送机构是一种能够改变模板与图形表面之间相对位置的机构；模板传送机构可以传送模板，衬底或诸如此类具有图形表面的物件，或同时用于传送此两类物件。
液体供给机构可以利用喷墨系统或诸如此类的系统通过压力来供给液体；还可以具有一种通过其可以通过毛细作用自动地从液体容器中供给液体的构造。当使用喷墨系统时，液体供给机构可以具有一种其中可以在模板上所需位置处从喷墨记录头中喷射液体的构造。在此情况中，液体供给机构还可以包括一种用于改变模板与喷墨记录头之间相对位置的喷射头传送结构。
例如，上述模板具有沿图形转印区排列的多个通孔，而液体供给机构则配备有用于向模板中的所有通孔供给液体的压力腔以及使得该压力腔的至少一个侧壁面变形从而使其体积发生变化的压电元件。
例如，上述模板具有均匀排列于其中的多个通孔；液体供给机构配备有用于喷射液体的喷墨系统以及用于将喷射头移动到形成在模板中的某个通孔所在位置上的喷射头传送机构。控制装置将使喷射头移动并将液体供给到位于图形转印区中的那些通孔中。
另外，上述模板由一种多孔材料制成，而在通过通孔供给来的多余液体被该种多孔材料吸收完之后控制装置将模板从图形表面上移开。
与本发明有关的构图模板是一种用于通过将液体粘附在图形表面上来形成图形的构图模板。该模板的图形转印区为凹面模板形式，在该图形转印区中形成有多个通孔。
与本发明有关的构图模板是一种用于通过将液体粘附在图形表面上来形成图形的构图模板。该模板的图形转印区为凸面模板形式，在该图形转印区中形成有多个通孔。
另外，该模板的图形转印区对液体表现出亲和性；而图形转印区之外的其它区域(非图形转印区)则对液体表现出非亲和性；在该图形转印区中形成有多个通孔。
这里，亲和性和非亲和性是根据用于构图的液体的特性来确定的。例如，如果该液体为亲水性的，则亲水成分表现出亲和性，而厌水成分便表现出非亲和性。相反，如果该液体为亲脂性的，则亲水成分表现出非亲和性，而厌水成分则表现出亲和性。根据工业应用的不同，可以以不同的方式来改变该液体的类型。
例如，上述模板可以被制成使其图形转印区具有对象图形(subjectpattern)。另外也可以将上述模板制成其中均匀排列图形转印区的标准图形。上述模板可以由多孔材料制成。另外，形成于上述模板中的多个通孔的内壁可以被制成对液体表现出非亲和性。
用于制造与本发明有关的构图模板的方法是一种用于制造用于通过将液体粘附在图形表面上来形成图形的构图模板的方法，其包括如下步骤在基片上形成光刻胶层；根据图形对光刻胶层的某些部分进行曝光；显影曝光后的光刻胶层；用显影所得的光刻胶层作为抗腐蚀掩模来对基片进行腐蚀；用多孔材料来涂覆腐蚀后的基片；烘培(curing)所涂覆的多孔材料；将烘培后的多孔材料从基片上分离下来；以及在分离下来的多孔材料的图形转印区中形成多个通孔，从而形成了模板。
在上述用于制造构图模板的方法中，曝光意味着在光刻胶层中形成掩模并用光束照射它，或利用具有位置选择性的激光拾取器将该光刻胶曝光为所规定的图形。该光刻胶层可以是正片类型的，或是负片类型的。光刻胶层的类型与曝光区域随模板是凹面模板还是凸面模板而定。
图1所示为本发明的第一实施例中所用的模板的结构平面图；图2所示为沿图1中的直线A-A所取的用于显示本发明第一实施例中所用模板结构的剖面图；图3所示为本发明的第一实施例中的构图装置的整体结构的示意图；图4所示为本发明的第一实施例中的压力腔板与模板的组合结构剖面图；图5所示为本发明的第一实施例的构图方法的剖面图；图6所示为由本发明的第一实施例中的模板所转印的图形的剖面图；图7A-F所示为用于制造本发明的第一实施例中所用模板的方法中各步骤的剖面图；图8所示为本发明的第二实施例中所用的模板的结构的平面图。
图9所示为沿图8中的直线A-A所取的用于显示本发明的第二实施例中所用模板的结构的剖面图；图10所示为用于说明本发明的第二实施例的构图方法的剖面图；图11所示为本发明的第三实施例的构图装置的整体结构的示意图；图12所示为用于显示喷墨记录头的主要元件的结构的部分剖面图13所示为用于说明喷墨记录头传送路径的示意图；及图14所示为利用本发明的第三实施例的构图方法在衬底上所形成的图形的平面示意图。
接下来将参照附图对本发明的优选实施例进行说明。第一实施例首先对作为本发明第一实施例的利用凹面模板来形成用于液晶板的诸如滤色镜或诸如此类部件中所用的黑色基质(被遮蔽图形)的方法进行说明。
图1所示为本发明中所用模板的图形转印表面的平面图。图2所示为沿图1中的直线A-A(断面)横断的用于说明此模板结构的剖面图。
如图1和2所示，本实施例的模板1具有一种其中将图形转印区10形成为原始模板100的图形转印表面(图2的底部)中的下凹部分的构造。在图形转印区10中形成有穿过原始模板100后表面(图2的顶部)的多个通孔12。优选地对通孔12的内壁进行抛光或处理以使其对液体表现出非亲和性。如果其被处理成具有非亲和性，则在不供给液体时，可以使通孔12内不会存留液体并确保液滴全被去除干净。未形成有下凹区的区域，即凸区包括有非图形转印区11。图形转印区10是根据形成在液晶板的滤色镜中的黑色基质的图形来形成的。
优选地选用多孔材料作为形成模板1的材料。当模板1被放置在基本上与所要转印图形的表面相接触的位置上的情况下从通孔供给液体时，与图形转印区10相对应的凹入部分中的空气便被挤入到该多孔材料中，从而可以将液体注入到图形转印区10的各组成部分中去。因此，使用多孔材料可以防止在下凹部分中留下空白区域。举例来说，可以用聚二甲基硅氧烷作为该种多孔材料。
对模板1的图形转印区10的厚度进行调整以使由于与非图形转印区11之间的水平差而形成的凹入部分的体积满足构图所需的液体数量。由于大部分的溶剂成分均被蒸发了，所以通过直径较小的通孔12所供给的液体的体积将会急剧减小。因此，图形转印区10的厚度必须足够于存放与此体积减小所对应的液体量。与此同时，模板1的非图形转印区11的厚度要使模板能够提供充分强的物理强度；调整此厚度以防止由于通孔12长度增大而使得流道阻力变大。
图3所示为本施例中的构图装置的整体结构的示意图。如图3所示，本实施例中的构图装置200包括具有图1和2中所示结构的模板1，压力腔板2，压电元件3，模板传送机构4，控制装置5，及液体存储机构6。
压力腔板2与模板1相接触并具有允许其向模板1的后表面供给液体的结构。其实际结构如图4的剖面图所示。压力腔板2包括与模板1的后表面的边缘部分相接触的侧壁22；在其一个表面上形成有振动板23。压力腔21由模板1的后表面，侧壁22，以及振动板23构成；通过形成在振动板23中的墨水储罐注入孔24将液体62储存于其中。压力腔板2具有一种由例如腐蚀硅，玻璃，或石英加工成的精细结构。振动板23可以由，例如热氧化物膜制成。压电元件3被形成在振动板23上与压力腔21相对应的位置上。如上所述的墨水储罐注入孔24被形成在振动板23中。利用如下所要说明的液体存储机构6将用于构图的液体从储罐60经过导管61供给到压力腔21中。另外，本发明中所用的液体是通过例如在溶剂中溶解碳粉末所形成的胶状溶液。
如图4所示，通过在低端电极30和高端电极32之间夹入压电薄膜31构成了压电元件3。低端电极30和高端电极32由某种稳定导电材料制成，比如铂。压电薄膜31则由某种具有电能-动能转换功能的材料制成，并生成一种诸如PZT(锆钛酸铅)等铁电材料的晶体结构。压电元件3被设计成根据从控制装置5加载的流出信号Sp来实现体积的变化。
另外，上述压力腔板被设计成其体积变化受压电元件的影响，当压力腔中体积发生改变时，液体将从中排出。该压力腔板还可以具有其中用加热元件来加热液体而其液滴则由于热膨胀而流出的结构。另外，如上所述，压力腔21中的液体62还可以通过由于形成压力腔板2和模板1的材料以及通孔的形状及大小而产生的毛细作用被自然地导引进图形转印区10中。
另外，为了简化说明，每幅图中只显示了一个压力腔21和压电元件3，但在规定区域中可以形成有多个压力腔，而对应于这些压力腔则可以形成有多个压电元件3。
模板传送机构4包括一种具有电机40和其它图中未显示元件的机械结构。电机40被设计成受来自控制装置5的驱动信号Sm驱动。电机40的功率被设计成能够如图所示向上及向下传送模板1和压力腔板2。另外，只要模板传送机构4是一种能够改变模板1及压力腔板2相对于衬底110的位置的构造便可满足设计要求。因此，也可以使用上述构造之外的其它构造来使衬底110相对于模板1及诸如此类的部件移动，或同时使模板1、诸如此类的部件以及衬底110移动。
控制装置5具有计算机装置或程序装置的功能并被设计成可以在其控制下利用本构图装置来执行本发明的构图方法。该装置将驱动信号Sm输出到模板传送机构4的电机40并能够在所需时刻改变模板与图形表面111之间的距离。此装置被设计成向压电元件3加载流出信号Sp，以使液体62能够在所需时刻由压力腔板2供给到模板1。
液体存储机构6包括储罐60及导管61。储罐60存储了用于形成图形的液体，而导管61则用于将存储在储罐60中的液体供给到压力腔板2中的墨水储罐注入孔24。构图方法接下来将参照图4和5对利用上述构图装置200进行构图的方法进行说明。
如图4所示，当压电元件3上没有加载流出信号Sp时，液体62注入到压力腔板2的压力腔21中。由于液体的表面张力很大，所以在此状态中液体不会流入到通孔12中。被构图的衬底110被定位在模板传送机构4所能够将模板1传送到达的范围之内。
接下来，控制装置5使模板1和压力腔板2向衬底110移动，并使模板1的图形转印表面与衬底110的图形表面111如图5所示接触在一起。
随后，控制装置5向压电元件3加载流出信号Sp。由于加载电压将使压电元件3的体积发生变化，从而引起振动板23发生变形。其结果是，如图5所示，振动板23从虚线所示的位置P1变形为弯曲后的位置P2。当振动板23发生变形时，压力腔21中的液体上的压力将增大，而液体将从通孔12流入到图形转印区的下凹部分中去。当液体流入到该下凹部分中时，必须排出相应体积的气体。尽管该下凹部分由模板1和衬底110的四个侧面所包围，但由于如上所述模板1由多孔材料构成，所以其体积与流入到下凹部分中的液体相对应的空气将通过模板1的侧壁部分排出。因此，液体可以注入到图形转印区10的多个下凹部分的每一部分中，从而不会有空气仍存留于其中。
当液体接触到衬底110时，控制装置5向模板传送机构4加载驱动信号Sm，而同时向压电元件3加载流出信号Sp。沿压力腔板2升高模板1，而同时根据模板1图形转印区的形状传送适宜数量的液体。如果对衬底110进行了热处理、化学处理或诸如此类的处理并蒸发了传送给衬底110的液体的溶剂成分，则液体中的碳晶粒将被固定在衬底110上。通过这些处理，便形成了如图6所示的黑色基质112，而如图1所示的图形转印区的形状被原样地转印到衬底110的图形表面111上。
在采用其中压力腔21中的液体62通过毛细作用被自然地引入到图形转印区10的下凹部分中的结构的情况中，控制装置5只需要控制模板1的向上及向下移动。在此构造中，液体62持续注入到下凹部分中；其结果是，当与衬底110相接触地放置模板1而随后将其移走时，在图形表面111上将留下液体所形成的图形。模板制造方法接下来，将参照图7对用于制造模板1的方法进行说明。图7A-F所示为用于显示加工处理每一步骤的剖面图。形成光刻胶层(图7B)光刻胶层涂敷处理用于在基片模板100的图形转印表面上形成一层光刻胶层。首先，模压上述多孔材料以使其形成为基片模板(图7A)。接着，在基片模板100的一个表面上形成光刻胶层101。该光刻胶材料可以为正片类型，也可以为负片类型。当其为负片类型时，被曝光的部分将变得不可溶于显影溶液从而存留下来。而当其正片类型时，未曝光的部分将变得不可溶于显影溶液从而存留下来。利用诸如旋压、喷涂等类似的方法将该光刻胶涂覆成均匀的厚度并由此形成光刻胶层101。曝光(图7C)曝光处理将根据规定图形中的光刻胶的类型将光刻胶层101曝光。换句话说，当使用正片类型的光刻胶作为光刻胶层101的材料时，将用光束102照射非图形转印区11。而当使用负片类型的光刻胶时，将用光束102照射图形转印区10。所用的光刻胶材料为一种诸如酚醛树脂清漆类型或化学放大器类型的常用光刻胶材料。而所用的曝光灯102则是使用诸如UV灯或激发激光的已知光源的能量束。显影(图7D)显影处理将曝光后的光刻胶层显影并仅留下光刻胶层中与非图形转印区(图12中的区域11)相对应的那些部分。在该显影处理中可以使用如下常用的显影液诸如四甲基氢氧化铵、氢氧化钾，氢氧化钠或氢氧化钙的碱性溶液，或诸如二甲苯的有机溶剂。腐蚀(图7E)在腐蚀处理中，用该光刻胶层作为掩模对具有经过显影的光刻胶层101的基片模板材料100的侧面进行腐蚀以形成与图形转印区10相对应的下凹部分。该腐蚀方法可以是湿法各向异性腐蚀或使用某种活性气体的各向异性腐蚀，如平行平面反应离子腐蚀。此种腐蚀处理优选地具有很高的选择性并能够选择性地仅仅腐蚀多孔材料。如上所述，根据图形所需液体的数量来适宜地调整腐蚀的深度。腐蚀之后，利用溶剂或诸如此类的物质将用作抗蚀掩模的残留光刻胶层101清除掉。形成通孔(图7F)利用通孔形成处理在腐蚀后的基片模板100中开通了多个通孔12。在形成这些通孔12时使用的是诸如激光抛光或冲孔的方法。通孔12的数目是确保向下凹部分供给足够多的液体所需的数目。当形成模板所用的多孔材料是一种不对液体表现出非亲和性的材料时，优选地要对通孔12的内壁进行抛光或处理以使其对液体表现非亲和性。接下来将集中针对其它多种变型中用于抛光该表面以使其对液体表现出非亲和性的方法进行说明。
可以按图7所示的方法以如下方式来加工模板。最先，通过将一个由多孔材料或其它材料制成的平板用作基片模板100，通过步骤A到E在基片模板100中形成具有凹表面和凸表面的图形。接着，将多孔材料涂覆在经过腐蚀的此基片模板上以形成由多孔材料构成的涂层，而此基片模板的图形则被转印到该多孔材料层上。其后，将具有上述转印于其上的图形的该多孔材料层从基片模板100上取下，以图7F所示的方式在该多孔材料层上形成多个通孔，由此便得到了构图模板(即被取下的多孔材料层)。
根据第一实施例，模板具有一种下凹形的结构并具有穿过下凹部分的多个通孔；这便是通过其能够作为一个单元用于形成大型图形的模板。因此，可以在不使用大型设备的情况下低成本地进行构图。使用此模板，可以从模板后侧上的通孔直接地将液体供给到图形转印表面上；因此其能够在与上述MIMIC方法相比要宽一些的区域上形成图形。因此其是一种适用于形成诸如黑色基质，透明电极，正常电极及诸如此类的用于大型液晶板的图形的适宜方法。第二实施例接下来将对作为本发明的第二实施例用于使用凸面模板来形成液晶板的滤色镜或诸如此类中所用的黑色基质(被遮蔽图形)的方法进行说明。
图8所示为本实施例中所用模板的图形转印表面的平面图。图9所示为沿图8中的A-A(断面)横断的用于说明此模板结构的剖面图。
如图8和9所示，本实施例的模板1b在基片模板100的图形转印表面上具有一种上凸形的图形转印区10b。换句话说，图8中所示的图形转印表面的平面结构与图1所示的结构相同，但图形转印区10b与该模板的上凸部分相对应。
在图形转印区10b中形成有多个穿过基片模板100后表面的通孔12b。与上述第一实施例一样，优选地将通孔12b抛光以使其对液体表现出非亲和性。基片模板100上没有形成突出的区域构成了非图形转印区11b。模板1b的材料和厚度可以与如上所述的第一实施例相同。本实施例中的模板1b被安装在一个具有如图3所示并在上述第一实施例中进行过说明的结构的构图装置200上，并与图3和4所示的压力腔板合在一起使用。构图方法本实施例中的构图方法与第一实施例中的构图方法基本上相同。如图10所示，与其中液体62注入到压力腔(未示出)中的压力腔板相连的模板1b，被沿衬底110的方向移动直到在图形转印表面10b与图形表面111之间仅剩下很细微的间隙。在此间隙中将产生毛细作用并通过通孔12b来供给液体62以将其完全地注入到图形转印区10b中。模板1一移动，控制装置5便通过压力腔来供给液体62。液体62从通孔12b供给到衬底110上并形成液滴63。在足够多的液滴63粘附到衬底110的表面上并与该表面发生化学反应之后，将模板1b与衬底110分开。利用此工序便可以在衬底110上形成图形。当溶解有碳粉末的溶剂被用作该液体而图形转印区10b具有一种如图8所示的栅格形状时，利用上述工序便可以在衬底110上形成用于液晶板中所用的滤色镜的黑色基质。
另外，用于制造本实施例中所用的模板1b的方法可以将用于制造上述第一实施例中所用的模板的方法作为基础。必要时可对其进行适当的调整，诸如将光刻胶材料倒换为正片类型或负片类型，或倒换曝光区域和非曝光区域。
利用如上所述的第二实施例，即使利用上凸类型的构图模板也可以获得与第一实施例相同的效果。第三实施例接下来将对作为本发明第三实施例的一种能够利用喷墨记录头来形成所需图形的构图装置进行说明。
图11所示为本实施例的构图装置的构造。如图11所示，本实施例的构图装置200b包括模板1，喷墨记录头2b，模板传送机构4b，控制装置5b，液体存储机构6b及喷射头传送机构7。
第一实施例中所用的模板1(见图1和2)可以被原封不动地用作此实施例中的模板1，其也可以使用第二实施例中所用的模板1b。由于本实施例特别具有一种其中通过移动喷墨记录头便可以形成所需图形的构造，所以该模板可以具有栅格图形或由均匀间隔开的点所构成的均匀图形。根据某种规范，可以将图形转印区10和非图形转印区11(见图2)(使用模板1时)，图形转印区10b和非图形转印区11b(见图10)(使用模板1b时)合在一起。通过选择是从通孔12还是从12b来供给液体，可以将液体供给到所要供给的图形转印区10或10b。
喷墨记录头2b具有图12所示的结构。在压力腔板20的一个表面上形成有一个其上具有压电元件3的振动板23。而在该压力腔板20的另一表面上则层压有其上具有喷嘴28的喷嘴板29。通过对例如硅，玻璃或石英进行腐蚀在该压力腔板20上形成出压力腔(空腔)21，容器25，供给孔26或诸如此类的部件。压力腔21被侧壁22隔开。振动板23和压电元件3具有与上述第一实施例中的压力腔板2所用的相同的结构。形成于喷嘴板29中的喷嘴28被形成在与压力腔21相对应的位置上。利用上述构造，将喷墨记录头2b设计成将从液体存储机构6供给来的并通过墨水储罐注入孔24引入到容器25中的液体62通过供给孔26注入到每个压力腔21中。当压电元件3上加载了电压时，与其相对应的压力腔21的体积将发生变化，从而从与那个压力腔对应的喷嘴28中将流出液滴63。
另外，上述压力腔板被设计成利用压电元件3来改变其体积以使液体从中流出来。其还可以被设计成利用加热元件来对液体加热以使其由于热膨胀而流出液滴。
模板传送机构4b具有与上述第一实施例中所用的模板传送机构4(见图3)相同类型的结构。然而在本实施例中，该模板传送机构被设计成只有模板1可以移动。这是因为喷墨记录头2b是由喷射头传送机构7独立于模板1进行传送的。
液体存储机构6b包括储罐60及导管61。储罐60存储了与本发明有关的液体；而导管61则将存储在储罐60中的液体供给到喷墨记录头2b的墨水储罐注入孔24。
喷射头传送机构7包括电机71和72以及其它未示出的机械结构。电机71被设计成根据来自控制装置5b的信号Sx沿X轴方向移动喷墨记录头2b。电机72被设计成根据来自控制装置5b的信号Sy沿Y轴方向移动喷墨记录头2b。另外，模板传送机构7还可以配备有一种用于改变喷墨记录头2b相对于模板1的位置的构造。因此，其它可接受的结构将具有使模板1和衬底110相对喷墨记录头2b均可运动，或使得喷墨记录头2b，模板1及衬底110全都运动的功能。
控制装置5b具有计算机装置或程序装置的功能，并被设计成由该构图装置来执行本发明的构图方法。该装置向模板传送机构4b输出驱动信号Sm并能够在所需时刻改变模板与图形表面111之间的距离。此装置被设计成向压电元件3加载流出信号Sp，从而能够在所需时刻将液滴63从喷墨记录头2b供给到模板1上。另外，喷射头传送机构7配备有一种能够使其在加载了X轴驱动信号Sx和Y轴驱动信号Sy时将喷墨记录头2b移动到相对于模板1所需位置上的构造。构图方法接下来将对使用上述构图装置200b，以及用具有图1和2所示结构的模板1，或具有图8和9所示结构的模板1b作为模板的构图方法进行说明。控制装置5b控制模板1(1b)向衬底110移动并将其放置在使模板1(1b)的图形转印表面与衬底110的图形表面111相接触的位置上。当所用的是第二实施例中的凸雕模板1b时，两者将被紧靠在一起，其之间将只剩下一个很细微的间隙。
控制装置5b随后向喷射头传送机构7加载X轴驱动信号Sx和Y轴驱动信号Sy。在驱动信号的作用下，喷墨记录头2b在模板上沿如图13中箭头所示的预定构图路径移动。在移动喷墨记录头2b的同时，控制装置5b向位于图形转印区10(10b)上形成有通孔12(12b)的位置上的喷墨记录头2b加载流出信号Sp。液滴63从喷墨记录头2b中流出到模板1(1b)的构图路径上的通孔12(12b)中。由于液滴63在通孔12(12b)中所产生的毛细作用，液体62穿过通孔12(12b)流到模板1(1b)的图形转印表面。当所用的是第一实施例的模板1时，模板1的图形转印表面具有凹雕形状，而转印表面则基本上与衬底110的图形表面接触在一起。当所用的是第二实施例的模板1b时，模板1b的图形转印表面具有凸雕形状，而转印表面则被放置在靠近衬底110的图形表面111并与其间隔开很细微间隙的位置上。液体62在按照喷墨记录头2b运动路径所形成的图形中粘附在衬底110上。如果要对此衬底110进行诸如热处理的后续处理，则在如图14所示的衬底110的图形表面111上便可以形成液体的图形112。
如上所述，本实施例具有一种通过其模板和喷墨记录头能够相对于彼此移动的构造。因此，在不需要根据特定图形特制模板的情况下就可以形成任意的图形。尤其是，使用本技术能够提供一种由于小巧且廉价的喷墨记录头的大量生产而价格不再昂贵，且大小仅相当于家用打印机的能够形成任意图形的加工装置。其它变型本发明还可以应用于不同于上述实施例的其它变型。例如，上述实施例中所公开的形成在模板上的图形转印区的形状仅仅是一种示例；可以进行其它多种未在所述实施例中加以注解的变化。可以均匀地或有规则地形成与图1或类似附图中所示相同的图形。然而，其也可以根据所要形成在衬底上的图形在模板上形成图形转印区。此类结构使其能够将复杂图形作为一个单元来形成。
也可以以上述实施例中未加注解的方式来对模板除了构图之外的其它方面进行修正。例如，在上述实施例中，构图模板是一种凹面模板或凸面模板，但其也可以是一种平面模板。
当构图模板为平面模板时，要对模板的图形转印区进行处理以使其成为对液体具有亲和性的的亲和区，而非图形转印区则要被处理成对液体不具有亲和性的非亲和区。对模板表面的亲和性与非亲和性可以通过选择适用于模板所用材料的方法来实现。
例如，其可以使用一种用于形成硫化物自组合(self-assembling)单分子膜的方法。在此方法中，金或诸如此类元素的金属层被形成在该模板的表面上；该模板被浸入到含有硫化物的溶液中，从而形成自组合单分子膜。根据硫化物的成分其能够实现对该种液体的亲和性或非亲和性。以具有图2所示的剖面结构的模板1为例，当模板1自身由对该种液体表现出非亲和性的多孔材料制成时，在其上将形成一层金元素层，而对应于非图形转印区11的区域中的金元素将利用激光束或诸如此类的方法蒸发及清除掉。随后将模板浸入到硫化物中，从而使对该种液体表现出亲和性的硫化物自装配于其上。其中形成有硫化物的自装配膜的区域成为图形转印区10；而没有形成自装配膜的区域成为非图形转印区11通过选择性地在模板上粘附诸如石蜡等有机材料可以形成该相同类型的平面模板。以具有图2所示的剖面结构的模板1为例，首先，用对该种液体表现出亲和性的多孔材料来制造该模板。随后用石蜡涂覆模板并用图形转印区10的形状来遮蔽石蜡。利用来自激光束的能量将石蜡蒸发掉；而其中石蜡被清除掉的区域成为图形转印区10，而其中仍存留有石蜡的区域则成为非图形转印区11。
利用选择性等离子体处理也可以制造出该相同类型的平面模板。等离子体所照射的区域具有大量未发生反应的自由基，而在模板材料的表层中则具有交联层。将其暴露于空气或氧气环境，则未发生反应的自由基将被氧化从而形成碳酰基(carbonyl)及羟基。因为其均被极化，所以这些自由基具有亲和性。而同时大部分的玻璃或塑料均具有非亲和性。所以，利用局部等离子体处理可以制造出具有亲和性的区域和具有非亲和性的区域。因为该种液体是以其对水是否具有亲和性(亲水性)来进行分类的，所以通过进一步选择组成该种液体的物质，利用上述方法其能够制造出与本发明有关的平面模板。另外，通过采用一种向模板表面加载电荷的方法其还能够制造出其中对液体表现出亲和性的区域与表现出非亲和性的区域混合在一起的平面模板。
另外，通过在表现出亲和性(非亲和性)的模板上形成表现出非亲和性(亲和性)的膜，其也能够得到本发明中所用的模板。其可以通过多种类型的印刷方法来加以完成。
根据本发明，通过采用一种具有使用其中形成有多个通孔的模板来形成图形的处理的构图方法，可以低成本地并在不使用大型设备的情况下来进行构图。具体地说，由于其能够直接从通孔将液体供给到图形转印区，所以其可以供给必需数量的液体而不论模板有多大。另外，由于该模板可以被用作母版达任意次数，所以其极低的折旧成本将使能够进一步减少构图的加工成本。
根据本发明，通过采用一种具有使用其中配备有一种可以使用其中形成有多个通孔的模板来进行构图的构造的构图装置，可以低成本地并在不使用大型设备的情况下来进行构图。具体地说，由于其能够直接从通孔将液体供给到图形转印区，所以其可以供给必需数量的液体而不论模板有多大。
根据本发明，通过采用一种其中形成有多个通孔的构图模板，可以低成本地并在不使用大型设备的情况下来进行构图。具体地说，由于其能够直接从通孔将液体供给到图形转印区，所以其可以供给必需数量的液体而不论模板有多大。
根据本发明，利用用于加工其中形成有多个通孔的构图模板的方法，可以低成本地并在不使用大型设备的情况下进行构图。具体地说，由于其能够直接从通孔将液体供给到图形转印区，所以其可以供给必需数量的液体而不论模板有多大。
通过用一种其中弥散有碳粉末的胶状溶液作为该种液体，例如，利用本发明，通过蒸发溶液中的溶剂成分可以在衬底上形成用于滤色镜的黑色基质。通过将其中溶解有透明电极材料的溶液作为该种液体，可以在进行完构图之后利用热处理形成透明电极膜。通过用其中弥散有金属微粒的胶状溶液作为该种液体，在进行完构图之后可以形成导电、图形化的金属膜。
以上即为1998年5月26日日本专利申请No.10-144982的包括说明书，权利要求，附图以及摘要在内的完整公开。
权利要求
1.一种用于在所要构图的表面上形成图形的构图方法，包括以下步骤靠近所要构图的表面或与其基本上相接触地放置模板；为了供给液体而将所述液体供给到形成在所述模板的图形转印区中的多个通孔；及在所述液体通过所述通孔粘附在所述表面上之后将所述模板与所述表面分开，由此在所述表面上得到所述液体的图形。
2.如权利要求1所述的构图方法，其中沿所述模板的所述图形转印区形成所述通孔，而在供给所述液体的步骤中，所述液体是通过在所述模板中的全部通孔上加载压力来进行供给的。
3.如权利要求1所述的构图方法，其中在所述模板中均匀形成所述通孔，而在供给所述液体的步骤中，所述液体是通过形成在所述模板中的全部通孔中的那些形成在图形转印区中的通孔利用喷墨系统选择性地进行供给的。
4.如权利要求1所述的构图方法，其中所述模板是由可渗透性材料制成的。
5.一种用于在所要构图的表面上形成图形的构图装置，包括用于将模板移动到靠近所要构图的表面或基本上与其相接触的位置上的模板传送机构；用于储存液体的液体存储机构；用于将所述液体从所述液体存储机构供给到形成在所述模板的图形转印区中的多个通孔的液体供给机构；及用于控制所述模板传送机构来运送所述模板及控制所述液体供给机构来供给所述液体的控制装置；其特征在于所述控制装置使所述模板传送机构将所述模板移动到靠近所述表面或基本上与其相接触的位置上，使所述液体供给机构通过所述通孔来供给所述液体，以及在所述液体粘附到所述表面上之后使所述模板与所述表面分离开。
6.如权利要求5所述的构图装置，其特征在于沿所述模板的图形转印区形成所述通孔；而所述液体供给机构包括用于将所述液体供给到形成在所述模板中的所有通孔处的压力腔，及能够使该压力腔的至少一面发生变形并改变该压力腔的体积的压电元件。
7.如权利要求5所述的构图装置，其特征在于在所述模板中均匀地形成所述通孔；所述液体供给机构包括被设计成用于流注所述液体的喷墨记录头及用于将该喷射头移动到形成在所述模板中的所需通孔位置处的喷射头传送机构；其中所述控制装置使所述喷射头被移动到所述全部通孔中那些位于图形转印区中的通孔处并供给所述液体。
8.如权利要求5所述的构图装置，其特征在于所述模板由多孔材料构成。
9.一种用于向所要构图的表面加载液体并形成图形的构图模板，其特征在于在所述模板的图形转印区中形成有多个通孔。
10.如权利要求9所述的构图模板，其特征在于所述模板的图形转印区具有凹面模板的形状。
11.如权利要求9所述的构图模板，其特征在于所述模板的图形转印区具有凸面模板的形状。
12.如权利要求9所述的构图模板，其特征在于所述模板的图形转印区被形成为对所述液体表现出亲和性，而非图形转印区则被形成为对所述液体表现出非亲和性。
13.如权利要求9所述的构图模板，其特征在于所述图形转印区为对象图形的形状。
14.如权利要求9所述的构图模板，其特征在于所述图形转印区为均匀排列的规则图形。
15.如权利要求9所述的构图模板，其特征在于所述模板由多孔材料制成。
16.如权利要求9所述的构图模板，其特征在于形成在所述模板中的通孔的内壁被形成为对所述液体表现出非亲和性。
17.一种用于制造用于将液体粘附在所要构图的表面上以形成图形的构图模板的方法，包括以下步骤在基片上形成光刻胶层；按照某个图形对所述光刻胶层的某些部分进行曝光；将经过曝光的所述光刻胶层进行显影；对其上存有经过显影的所述光刻胶层的基片进行腐蚀；用多孔材料涂覆经过腐蚀的基片；烘培所涂覆的所述多孔材料；从所述基片上移去经过烘培的所述多孔材料；在所移去的所述多孔材料中形成多个通孔以形成模板。
全文摘要
将模板1靠近要构图的表面111或与其相接触地放置,在表面111上用液体62形成图形。本方法包括以下步骤:将模板1靠近表面111或基本上与其相接触地放置,将液体供给形成在模板1的图形转印区10中用于供给液体62的多个通孔12,并在液体62经通孔12粘附在表面111上之后,将模板1从表面111分离。
文档编号G02F1/1335GK1275484SQ9910756
公开日2000年12月6日 申请日期1999年5月26日 优先权日1998年5月26日
发明者根桥聪, 西川尚南, 下田达也 申请人:精工爱普生股份有限公司