专利名称：图案形成方法及图案形成设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种图案形成方法以及一种图案形成设备，且更具体地涉及使用喷墨方法的精细图案形成技术。
背景技术：
近年来，已经开始关注用于基于喷墨方法通过使用液体喷射头(喷墨头)在基板上形成精细图案(例如电线图案和掩模图案)的技术。例如，通过从喷墨头喷射液体的液滴(其中分散了金属颗粒或树脂颗粒)以便将液滴置于基板上，通过该液体在基板上形成图案图像，通过加热或类似手段来固化该图案，从而形成了电线图案或掩模图案。使用喷墨方法形成图案图像中所包含的问题是:由于当沉积在基板上的许多液滴结合到一起时发生膨胀(凝集)，并且由于液滴的飞行方向的偏离或已经沉积在基板上的液滴的运动所引起的锯齿状边缘的出现，因此墨水模糊。
图3IA和图3IB是示出了使用相关领域中的喷墨方法的精细图案形成方法的问题的视图，并且图31A和图31B描绘了基板I的图案形成表面1A。图31A示出了已经沉积在基板I的图案形成表面IA上的多个液滴2已结合到一起以形成一个大的液滴3的状态(已经发生了膨胀的状态)。另一方面，图31B示出了沉积在基板I的图案形成表面IA上的液滴2出现了着陆位置偏离并因而出现了锯齿状。在图31A和图31B中的每幅图中，原本应当形成的图案由以附图标记4标记的虚线表示。为解决这些问题已经开展了各种研究。
NPTLl公开了一种技术,该技术用于在通过使用光刻技术部分地改变基板的表面能量后，通过使用喷墨方法将液滴置于基板上来形成精确的精细图案图像。
PTLl公开了一种液体喷射设备，以如此方式构成该设备，以致液滴喷向由激光围绕的区域，由此使得离开了规定的行进路径的液滴回到规定的行进路径从而使得液滴沉积在由激光围绕的该区域内。
PTL2公开了一种方法，在该方法中通过喷墨方法喷涂包含功能性材料的溶液，由此使功能性材料留在基体上并因而制成功能性基体。在PTL2中公开的技术中，采用了如下构造，在该构造中，在喷涂功能性材料的溶液之前，用激光对基体进行照射，如此以致溶液在基体上的粘附性提高。PTL2还公开了单点的尺寸(其直径为15 μ m)大于激光的斑点尺寸(其直径为10 μ m)。
引用文献列表
专利文献
PTLl:日本专利申请公开文本N0.2004-276591
PTL2:日本专利申请公开文本N0.2005-081159
非专利文献
NPTLl:Koei Suzuki, “All Pri nted Organic TFT Array for FlexibleElectrophoresis Display，，，(Japan), Displays, Techno Times, May2010, Vol.16, N0.5, pp 35to40
发明内容
技术问题然而，NPTLl中公开的技术需要预先的光掩模，并且因此光掩模和基板之间的对准步骤是必要的。另外，由于无法使光掩模与基板的变形(扭曲)相对应，因而不能使用于改变基板的表面能量的过程遵循基板的变形或类似变化。因此，出现了所形成的图案图像因为基板的变形而发生偏离等问题。PTLl中公开的液体喷射设备能避免液滴飞行方向的偏斜，但不能避免液滴在着陆之后的运动。因此，难以避免由于液滴在基板上发生合并而引起的膨胀和由于液滴在着陆后的运动而出现的锯齿状所造成的图案的模糊。在PTL2中公开的制造功能性基体的方法中，激光的斑点尺寸比个体点的尺寸小，因而在功能性材料的图案的边缘位置中出现了锯齿状，并且功能性材料的图案的质量下降。另外，功能性材料的溶液的润湿和扩展受到激光的照射区域的限制，并且难以获得规定尺寸的点。鉴于这些情况，设计了本发明，本发明的目的是提供一种图案形成方法和一种图案形成设备，由此防止在使用喷墨方法形成精细图案时图案的模糊并且能实现遵循(响应于)基板的扭曲的精细图案形成。问题的解决方案为了获得上述目的，根据本发明的一个方面的图案形成方法包括:改性处理步骤，即，根据待形成到基体的图案形成表面上的图案，将光束施加到处理目标区域上，由此在处理目标区域上执行改性处理，所述光束的宽度小于构成图案的每个点的直径，所述处理目标区域至少包括图案形成表面中的待形成图案的区域的在宽度方向的两侧上的外边缘；以及液滴沉积步骤，即，通过喷墨方法将功能性液体的液滴喷射并沉积到待形成图案的该区域上，待形成图案的该区域包括已经执行了改性处理的处理目标区域。根据该方面，根据待形成到基体的图案形成表面上的图案，通过将光束施加到处理目标区域上来执行改性处理，所述光束的宽度小于构成图案的每个点的直径，所述处理目标区域至少包括图案形成表面中的待形成图案的区域的在宽度方向的两侧上的外边缘，则即使点的着陆位置发生偏离，该点也将被引至规定位置，从而防止点位置的偏离以及由于点位置的如此偏离而造成的点的合并。另外，通过以超过点分辨率(图像形成分辨率)的分辨率来执行改性处理，以改性处理的分辨率级别来调整所述点的定影位置，因此提高了图案质量(图像形成质量)。特别地，以改性处理的分辨率对图案的边缘部分(图案在宽度方向上的相应端部)中出现的锯齿状进行调整，从而这样的锯齿状不容易被观察到，并且提高了图案的边缘部分的质量。另外，与图案相对应的改性处理的处理目标区域合意地是将被构成图案的液体覆盖的整个区域，该整个区域包括图案的内部以及图案在宽度方向上的两侧的外边缘。用于改性处理的光束可采用激光光束(激光光斑)。例如，如果用空气中的激光照射基板表面，那么照射区域被改性成比起非照射区域具有更强的对液体的亲和性。优选地，所述基体是基板。
根据该方面，合意的精细图案通过喷墨方法直接形成基板上。
在该方面中，优选的方面是还包括相对于彼此传送喷墨头和基板的相对传送步骤。
优选地，所述方法还包括温度调节步骤，即，至少在以下时段之一对基板的温度进行调节:改性处理步骤期间、液滴沉积步骤期间以及液滴沉积步骤之后。
根据该方面，可以通过在改性处理步骤期间对基板的温度进行调节来促进改性处理。
另外，通过在液滴布置步骤期间或在液滴布置步骤之后对基板的温度进行调节，则可以适当地调整功能性液体的液滴的形状(厚度、点直径)。
优选地，所述方法在液滴沉积步骤之后还包括:将辅助光施加到沉积的液滴上的辅助光施加步骤。
根据该方面，可以促进在液滴沉积步骤中沉积的功能性液体的液滴(点)的固化，还可以控制该点的形状。
在该方面中，采用其固化能够利用辅助光照射来促进的液体作为功能性液体。
在该方面中的辅助光的示例是紫外光光束。通过调节所施加的紫外光光束的量，可以控制(调整)功能性液体的液滴(点)的固化状态。
还优选的是，基体是中间转印体；并且所述方法还包括将形成在中间转印体上的图案转印到基板上的转印步骤。
根据该方面，可以以中间转印方法在基板上形成合意的精细图案。
优选地，所述方法还包括:温度调节步骤，即，至少在以下时段之一对基板的温度进行调节:转印步骤期间以及转印步骤之后。
根据该方面，促进了被转印到基板的图案的固化。
还是优选方面的是在液滴沉积步骤期间对中间转印体的温度进行调节。
优选地，所述方法在转印步骤之后还包括:将辅助光施加到被转印的图案上的辅助光施加步骤。
根据该方面，促进了被转印到基板的图案的固化。
优选地，所述方法还包括确定基板的扭曲的确定步骤；以及校正数据生成步骤，即，根据所确定的基板的扭曲，生成用于光束施加数据的校正数据和用于液滴沉积数据的校正数据，其中:在改性处理步骤中，根据所述校正数据，将光束施加到处理目标区域上，以及在液滴沉积步骤中，根据所述校正数据，通过喷墨方法将液滴喷射并沉积到已经执行过改性处理的处理目标区域上。
根据该方面，通过使用所获得的共同确定结果作为在确定步骤中确定的基板的扭曲信息，根据要求生成用于改性处理数据的校正数据以及用于液滴沉积数据的校正数据，因此实现了与每个基板的扭曲相对应的合意的改性处理和图案形成。
优选地，确定步骤包括:读取步骤，即，读取设置在基板的图案形成表面上的读取部分；以及扭曲信息获取步骤，即，根据读取结果(读取信号)获取扭曲信息。
优选地，改性处理步骤包括:供应反应气体的步骤，即，将反应气体供应至被施加光束的区域。
根据该方面，通过在反应气体气氛中执行改性处理，提高了改性处理效率。另外，通过选择性地切换反应气体的种类，可选择性地切换改性处理的内容。例如，如果使用氧气或氮气作为反应气体，那么所述改性处理是增强亲液性的处理，而如果使用氟气(fluoric gas)作为反应气体，则所述改性处理是增强疏液性的处理。优选地，在改性处理步骤中，将图案的内部设定为被施加光束的改性处理区域。根据该方面，功能性液体的液滴(点)被引至已经执行过改性处理的图案的内部，从而防止所述点突出到图案外而变得固定在那里。在该方面中，当将通过含有水溶剂的液体形成图案时，在改性处理步骤中执行亲水化处理，而当将通过含有有机溶剂的液体形成图案时，在改性处理步骤中执行疏水化处理。优选地，在改性处理步骤中，将施加宽度不大于图案全宽的1/2的光束施加到图案在宽度方向的两侧上的外边缘上。根据该方面，通过在图案的外边缘上执行改性处理，已经历改性处理的部分形成了将功能性液体的液滴(点)保持在图案内的屏障，因此防止了形成图案的所述点突出到图案外而变得固定在那里。在该方面中，当将通过含有水溶剂的液体形成图案时，在改性处理步骤中执行疏水化处理，而当将通过含有有机溶剂的液体形成图案时，在改性处理步骤中执行亲水化处理。优选地，在改性处理步骤中，在包括图案在宽度方向上的两侧的外边缘的外侧的处理目标区域上执行改性处理。在该方面中，优选的方面是，所述改性处理是增强疏液性的处理过程。优选地，在改性处理步骤中，施加宽度不大于每个点的直径的1/10的光束。在该方面中，优选的方面是，一个光束的施加直径不大于点直径的1/10。优选地，在改性处理步骤中，以超过点沉积分辨率的分辨率施加光束。在该方面中，“点分辨率”被表示为在图案形成表面上的每单位表面面积(或长度)的点的数量。另外，“光束分辨率”可以是图案形成表面的每单位表面面积的施加(光斑)量，并且在利用光束以规定的方向对图案形成表面进行扫描的模式中，“光束分辨率”可以是图案形成表面的每单位长度的扫描数。优选地，在改性处理步骤中，以不小于点沉积分辨率的10倍的分辨率施加光束。在该方面中，优选的方面是，光束的施加节距(pitch)小于光束的直径(施加直径)。另外，为了实现上述目的，根据本发明的一个方面的一种图案形成设备包括:改性处理装置，所述改性处理装置被构造成:根据待形成在基体的图案形成表面上的图案，将宽度小于用于构成图案的每个点的直径的光束施加到处理目标区域上，从而在处理目标区域上执行改性处理，该处理目标区域至少包括图案形成表面中的待形成图案的区域的宽度方向的两侧上的外边缘；以及喷墨头，所述喷墨头被构造成:通过利用喷墨方法将功能性液体的液滴喷射并沉积到待形成图案的该区域上，来执行液滴沉积，待形成图案的该区域包括已经被执行改性处理的该处理目标区域。优选地，所述基体是基板。在该方面中，优选的方面是，该图案形成设备还包括被构造成相对于彼此传送喷墨头和基板的相对传送装置。
优选地，图案形成设备还包括温度调节装置，所述温度调节装置被构造成至少在以下时段之一对基板的温度进行调节:改性处理期间、液滴沉积期间以及液滴沉积之后。
优选地，图案形成设备还包括辅助光施加装置，所述辅助光施加装置被构造成将辅助光施加到沉积的液滴上。
还优选的是，所述基体是中间转印体；并且所述设备还包括转印装置，所述转印装置被构造成将形成在中间转印体上的图案转印到基板上。
优选地，图案形成设备还包括温度调节装置，所述温度调节装置被构造成至少在以下时段之一对基板的温度进行调节:转印期间以及转印之后。
优选地，图案形成设备还包括辅助光施加装置，所述辅助光施加装置被构造成将辅助光施加到被转印的图案上。
优选地，图案形成设备还包括:确定装置，其被构造成确定基板的扭曲；以及校正数据生成装置，其被构造成根据所确定的基板的扭曲，生成用于光束施加数据和液滴沉积数据的校正数据，其中:所述改性处理装置被构造成根据该校正数据将光束施加到处理目标区域上，并且所述喷墨头被构造成根据该校正数据将液滴喷射并沉积到已经执行过改性处理的处理目标区域上。
优选地，改性处理装置包括反应气体供应装置，所述反应气体供应装置被构造成将反应气体供应至被施加光束的区域。
优选地，改性处理装置被构造成将图案的内部设定为被施加光束的改性处理区域。
优选地，所述改性处理装置被构造成将施加宽度不大于图案全宽的1/2的光束施加到图案在宽度方向的两侧上的外边缘上。
优选地，所述改性处理装置被构造成在包括图案在宽度方向上的两侧的外边缘的外侧的处理目标区域上执行改性处理。
优选地，所述改性处理装置被构造成将宽度不大于每个点的直径的1/10的光束进行施加。
优选地，所述改性处理装置被构造成以超过点的沉积分辨率的分辨率来施加光束。
优选地，所述改性处理装置被构造成以不小于点的沉积分辨率的10倍的分辨率来施加光束。
发明的有益效果
根据本发明，通过在与待形成在基体的图案形成表面上的图案对应的处理目标区域上执行改性处理，则即使点的着陆位置存在偏离，所述点也被引至规定位置，因此防止了点的位置的偏离并且还防止了由于点的位置的偏离所引起的点的合并。另外，通过利用宽度小于每个点的直径的光束来执行改性处理，以光束的宽度级别来调整点的定影位置，因此提高了图案的质量(图像形成质量)。具体地，将图案的边缘部分(图案在宽度方向上相应的端部)中出现的锯齿状调整至改性处理的宽度，从而这样的锯齿状不容易被观察到，并且提高了图案的边缘部分的质量。另外，通过确定基板的扭曲并相应地改变改性图案，可以根据要求对图案的偏离进行校正，并且提高图像形成的质量。
图1是与本发明的第一实施例有关的图案形成方法中的改性处理步骤的示意图。图2是解释性视图，其示出了在图1中所示的改性处理中的改性处理之后的状态的示意图。图3是根据本发明的第一实施例的图案形成方法中的液滴沉积过程步骤的示意图。图4是解释性视图，其示出了在图3中所示的液滴沉积步骤中的液滴沉积之后的状态的示意图。图5是解释性视图，其示出了通过使用根据本发明的第一实施例的图案形成方法来形成的线路基板的线路图案。图6是解释性视图，其示出了在图5中所示的线路图案的曲线区段附近在改性处理之后的状态的示意图。图7是解释性视图，其示出了图5中所示的线路图案的曲线区段附近在液滴沉积之后的状态的示意图。图8A是在液滴沉积之后点的形状的变化的解释性视图。图8B是在液滴沉积之后点的形状的变化的解释性视图。图9是解释性视图，其示出了图5中所示的线路图案的曲线区段附近的最终状态。图10是示出了根据本发明的第一实施例的图案形成设备的总体构成的总体示意图。图11是示出了图10中所示的改性处理单元的大致构成的示意图。图12是示出了图10中所示的图案形成单元的大致构成的示意图。图13A是用于描述喷墨头中的喷嘴布置的视图，该喷墨头应用于图10中所示的图案形成单元。图13B是用于描述喷墨头中的喷嘴布置的视图，该喷墨头应用于图10中所示的图案形成单元。图14示出了图10中所示的喷墨头的内部结构的截面图。图15是示出了图12中所示的图案形成单元的构成的另一示例的总体示意图。图16是示出了图15中所示的线式头(line head)的构成的平面透视图。图17是解释了图16中所示的线式头的喷嘴布置的视图。图18是示出了图10中所示的图案形成设备的控制系统的构成的框图。图19是根据本发明的第一实施例的修改后的实施例的图案形成方法的解释性图。图20是示出了根据本发明的第二实施例的图案形成设备的总体构成的透视图。图21是图20中所示的图案形成设备如从输送鼓的侧面一侧观察的侧视图。图22是示出了图20中所示的图案形成设备的控制系统的构成的框图。图23是根据本发明的第三实施例的图案形成方法中的液滴沉积过程步骤的示意图。图24是图23中所示的图案形成设备的构成的另一示例的解释性视图。
图25是示出了图23中所示的图案形成设备的控制系统的总体构成的框图。
图26是示出了根据本发明的第四实施例的图案形成设备的总体构成的示意图。
图27A是示出了图26中所示的喷墨头和紫外光源的布置的示例的平面透视图。
图27B是示出了图26中所示的喷墨头和多个紫外光源的布置的示例的平面透视图。
图28是图26中所示的图案形成设备的构成的另一示例的解释性视图。
图29是图26中所示的图案形成设备的构成的又一示例的解释性视图。
图30是示出了图26中所示的图案形成设备的控制系统的总体构成的框图。
图31A是用于描述使用相关领域中的喷墨方法的图案图像形成的问题的视图。
图31B是用于描述使用相关领域中的喷墨方法的图案图像形成的问题的视图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的优选实施例进行详细的描述。
<图案形成方法的描述>
根据本发明的实施例的图案形成方法在基板(基体)的图案形成表面上形成了精细图案(例如电线图案、掩模图案(抗蚀图案)等)，该基板例如是玻璃基板、硅基板(硅晶片)、硅树脂基板、薄膜基板、绝缘金属板等。根据本实施例的图案形成方法包括:在改性处理区域上执行改性处理的改性处理步骤，所述改性处理区域对应于待形成线路图案的区域；以及在改性处理之后将功能性液体(下文中还简称为“液体”)的液滴置于基板上的液滴沉积步骤(图案形成步骤)，该功能性液体例如是通过将金属颗粒分散到溶剂中而获得的金属颗粒分散体或者是通过将树脂颗粒分散到溶剂中而获得的树脂颗粒分散体。
图1根据本实施例的图案形成方法中的改性处理步骤的概念图。图1中所示的改性处理步骤是通过将来自改性能量施加单元14的改性处理能量施加到基板10的图案形成表面IOA上的待形成直线状精细图案12 (由双点划线表示)的区域，来执行改性处理的步骤。
基板10可采用玻璃基板、硅基板(硅晶片)、薄膜基板、硅树脂基板、绝缘金属板等。玻璃基板的材料的示例包括LCD用的石英和无铅玻璃。另外，例如也可以采用结合了玻璃和环氧树脂的玻璃环氧树脂基板。
另外，用作薄膜基板的材料的示例包括:聚乙烯奈(PEN)，聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚砜(PES)等。
薄膜基板可包括屏障层或传导层。绝缘金属板的材料可以是:通过对铝的表面进行氧化而得到的氧化铝基板等。
本实施例的改性处理步骤中使用的改性能量采用激光(光斑)。激光的示例是紫外区域或可见区域中的光，其波长是300nm、365nm、405mm等，其输出是10mJ/cm2到几百mj/cm2,激光光束的直径(光斑直径)是I μ m至2 μ m。
显然，可以采用在红外区域以及紫外区域和可见光区域中的激光。另外，可以使用各种发射激光媒介，例如半导体激光、固体激光、液体激光、气体激光等。
采用激光光束作为改性能量的改性能量施加单元14配备有产生激光的激光源单兀(振荡器)以及将已经被光学系统缩窄到规定的光束直径的激光施加到基板上的光施加头。可以将激光源合并到光施加头中或者可以将其设置在光施加头外。改性处理的示例包括增强亲液性的处理以及增强疏液性的处理。通过切换用于改性处理的反应气体，可以选择性地在增强亲液性的处理和增强疏液性的处理之间切换。例如，当作为改性处理对象的基板10被置于反应气体气氛中(已经从反应气体(气氛气体)供应单元16向该反应气体气氛供应了含有氧气的反应气体或含有氮气的反应气体)并且反应气体气氛中的基板10被激光照射时，则被激光照射的照射区域将被改性成比未被激光照射的非照射区域具有更强的亲液性。另一方面，当被布置在氟气气氛中的基板10被激光照射时,则被激光照射的照射区域将被改性成比未被激光照射的非照射区域具有更强的疏液性。此处，“具有强亲液性的状态”是指液体的液滴相对于基板10的接触角相对小的状态，而“具有强疏液性的状态”是指液体的液滴相对于基板10的接触角相对大的状态。“具有强亲液性的状态”的一个具体实例是液体的液滴相对于基板10的接触角不大于45°的状态。“具有强疏液性的状态”的一个具体实例是液体的液滴相对于基板10的接触角不小于80°的状态。图1示出了在沿规定的移动方向(在图中，所述运动方向由箭头表示)移动被保持在台18上的基板10的同时施加激光光束的状态。在垂直于基板10的移动方向的方向上，可利用激光光束沿着相同方向对基板10进行扫描，或者也可以采用沿相同方向的多束照射，在所述多束照射中，将多个光斑发射孔布置为与基板10的尺寸(全宽)相对应，并且通过该孔同时施加激光。在利用一束激光光束扫描基板10的模式中，一次扫描动作的宽度对应于光斑的直径。另外，还可以采用使光施加头(改性能量施加单元14)相对于固定基板10移动的模式。更具体地，可以是该模式，其中将激光施加到规定的照射区域上，同时通过移动机构来移动光施加头，该移动机构支撑光施加头并二维地移动光施加头。图2是解释性视图，其示出了已经在待形成精细图案12的区域(构成精细图案的点所置放的区域的内边缘的内侧；如下文所述的覆盖有液体(点)的区域)上执行改性处理的状态的示意性视图。在图2中，用双点划线表示精细图案12的形状。在改性处理步骤中，施加到基板10 (参见图1)上的激光光束的直径(照射直径)Db是2μπι，而激光光束的照射节距Pb小于2 μ m0在图2中，为了解释的目的，以附图标记20表示的激光的光束的照射区域被示为不彼此重叠；然而，在实际实践中，在图案12的整个内部区域上执行改性处理。更具体地，以如此方式用激光对改性处理目标区域(其是待形成精细图案12的区域)进行照射，使得具有每束2μπι的照射直径(照射宽度)的激光光束完全覆盖待形成精细图案12的区域，而没有任何缝隙。激光光束的照射直径(照射宽度)Db充分地小于下面描述的点的直径Dd (参见图4)，而激光光束的照射节距Pb充分地小于图案的点节距Pd (参见图4)。图3是根据本实施例的图案形成方法中的液滴沉积步骤(图案形成步骤)的概念图。图3中所示的液滴沉积步骤是如下步骤，其中液滴24从喷墨头22喷向改性处理之后的基板10，并且由沉积在基板10的图案形成表面IOA上的液滴24形成点26。
可以在本步骤中使用的液体具有使能通过喷墨方法喷射的属性(粘度等)，这样的液体的示例是布线墨水(wiring ink),该布线墨水例如是通过将银(Ag)、金(Au)、铜(Cu)等的金属颗粒或将包括这些金属的合金颗粒分散到规定的溶剂或包含前述金属的前驱体溶液中而得到的金属颗粒分散体。可以由布线墨水形成具有IOym至几十ym的精细宽度的电线。
另外，除了如上所述使用布线墨水形成电线图案之外，还可以使用通过将绝缘颗粒(例如树脂颗粒)分散到溶剂中而得到的液体(例如，抗蚀油墨)来形成掩模图案，或者还可以使用通过将半导体或有机EL发光材料等分散到溶剂中而得到的电子材料油墨来形成图案。以该方式，凭借喷墨方法的图案形成可根据要求并且在不具有掩模的情况下形成精细图案。
图3示出了在沿规定的移动方向(在图中用箭头表示)移动基板10的同时形成图案的状态。在垂直于基板10的移动方向的方向上，可以采用如下的模式，在该模式中通过利用喷墨头22在垂直于基板10的移动方向的方向上对基板10进行扫描的串式方法(serial method)来形成图案,或者可以采用如下模式,在该模式中提供了全线式头(fullline type of head)并且通过在该方向上同时喷射液滴来形成所述图案,该全线式头具有在垂直于基板10的移动方向的方向上遍及基板10的尺寸(全宽)布置的多个喷嘴。
图4是解释性视图，其示出了点26已经形成在已执行过改性处理的区域上的状态的不意图。图4中所不的点26的直径Dd充分地大于激光光束的照射直径Db,图4中所不的点26的直径Dd是激光光束的照射直径Db的10倍。
另外，点的节距Pd是激光光束的照射节距Pb的10倍。也就是说，点的分辨率是改性处理的分辨率的1/10。图4示出了对点26进行沉积使得彼此相邻的点26彼此略微地局部重叠的状态；然而，也可以对点26进行沉积使得彼此相邻的点26的重叠部分更大。
因此，在本实施例的图案形成方法中，通过使改性处理的分辨率充分地大于(精细于)点分辨率，来根据改性处理的分辨率级别对点26的着陆位置的偏离进行修正。
因此，点26的定影位置的精确度达到改性处理的分辨率的程度，并且充分地高于没有执行改性处理的情况下的精确度，并且抑制了由点26的位置偏离所引起的锯齿状以及膨胀的出现。
另外，由于在已经执行过改性处理的区域中提高了点的粘附性(基板10和点26之间的结合性能)，所以根据改性处理的分辨率来对所述点进行定影，并且即使出现了锯齿状，该锯齿状也小到不可见的程度。
图4示出了点分辨率大约为改性处理的分辨率的1/10的示例，更加合意的是，点分辨率可以被设定为甚至比改性处理的分辨率的1/10还要低，以便使改性处理的分辨率相对更高。
图5是示出了印刷线路基板的图案形成表面的平面图，通过应用本实施例中的图案形成方法，在该印刷线路基板上形成线路图案。
图5中所示的印刷线路基板10具有多个电线路图案12，该电线路图案12连接到形成在边缘部分IOB上的多个电极(焊盘)30。该多个电极30对应于卡缘连接器，该卡缘连接器附接在边缘部分IOB上，且电极的布置节距是IOym至几十μ m。线路图案12的宽度和布置节距也是10 μ m至几十μ m。
当形成图案时，如果由于点的定影位置的偏离而引起锯齿状或者膨胀，则图5中所示的线路图案12的曲线区段32是易于出现缺陷(例如图案的断开)的部分，因此在这些区段中特别需要点的位置精确性。因此，通过采用根据本实施例的图案形成方法，抑制了锯齿状和膨胀的出现，并且防止了图案12的曲线区段32中的线路图案12的缺陷出现。图6是示意性视图，其示出了已经在图5中所示的线路图案12的曲线区段32上执行了改性处理的状态。在图6中的放大图中所示的线路图案12(曲线区段32)具有20 μ m的曲率半径R、50μπι的线宽。图5示出了曲线区段32的弯曲角度大约为45°的情形，图6示出了曲线区段32的极端形状的情形，在该情形中，弯曲角度大约为90°。另外，基板10 (参见图5)是厚度为0.1mm的PET薄膜基板，改性能量由激光光束提供，所述激光光束的输出为lOOmJ/cm2、波长为405nm、光束直径Db为2 μ m。另外，含氧气体(其可以是空气)被用作反应气体，改性处理之后处理目标区域(点26 (参见图4)所沉积的区域)具有强的亲液性。如图6中所示，由于以比点分辨率充分高(在图6中的示例中大约高10倍)的分辨率执行改性处理，因而即使关于图案12的曲线在改性处理中存在某种程度的省略(即使存在指示改性部分的圆圈未出现的部分)，在图案的曲线区段32的边缘中也得到了基本上与直线部分的改性分辨率相同的改性分辨率，该改性分辨率在实践中是足够的。图7是解释性视图，其示出了银墨(或铜墨)的液滴沉积到在改性处理(增强亲液性的处理)之后的基板10上的状态的不意图。另外，图8A和图8B是解释性视图(截面图),其示出了着陆之后的液滴(点)的状态变化的示意图。如图8A中所示，刚刚着陆之后的液滴(点)26具有半球形的形状，而随着时间的经过，液滴从中心径向地润湿并扩展，并且液滴的直径变大，同时液滴的高度变小。在图8A中所示的示例中，着陆时点26的直径是30 μ m，而在润湿和扩展后的该点的稳定直径是50 μ m。如图SB中所示，当已润湿并扩展了的点26开始与在相邻位置处着陆的另外的点26相接触时，这些点26由于它们相应的表面张力而彼此吸引并如图8B中所示的那样结合到一起，从而形成了如图9中所示的线路图案12。更具体地，即使在液滴(点)26的着陆位置出现了如图7中所示的位置偏离，并且即使已经润湿并扩展的点26突出到未被执行过改性处理的区域中，那么点26也将被引至已经执行过改性处理的具有强亲液性的区域。另外，如果相邻的点结合到一起，那么，点26将遵循已经执行过改性处理的图案(照射图案)，并且形成了线路图案12的点26将被保持在已经执行过改性处理的具有强亲液性的区域内并且不会突出到未改性的区域中。另外，由于改性处理的分辨率充分地高于点分辨率，因此在图案的边缘处出现的锯齿状遵循改性处理区域的边缘形状并且并不显著，因而提高了线路图案(特别是线路图案的边缘部分)的质量。通过以这种方式使改性处理中的处理分辨率充分地高于图案图像形成的点分辨率，提高了液滴(点)的定影位置的精确度，并且可以提高图案的质量。特别地，所形成的图案的边缘部分的形状是稳定的，并且得到了没有锯齿状的图案，从而实现了甚至更高的图像形成质量。
另外，通过采用激光光束作为改性能量，凭借高能量实现高效率的改性处理成为了可能，并且高质量的快速改性处理成为了可能，而不管基板的材料或形状如何。
另外，通过对被合并到改性处理气氛中的反应气体进行适当的选择，可以选择改性处理的内容，因而该处理可适应于各种材料的基板以及具有各种属性的液体。另外，由于增加了点(图案)和基板之间的结合力，因此即使基板是弯曲的，液滴也能被更精确地定影到光滑表面并且所形成的图案变得更不易于剥离，以及提高了耐久性。
通过采用本实施例中的图案形成方法制造的制品的示例是:印刷线路基板、柔性线路基板、柔性有机EL显示器(有机EL显示面板)、电子纸、太阳能电池面板等。
例如，使用本实施例中的图案形成方法，可以制造TFT节距大约为ΙΟμπιΧΙΟΟμπι至200 μ mX200 μ m、栅线和源线的最小线宽是40 μ m、间隔是20 μ m、源极的最小线宽是20 μ m、通道宽度是5 μ m的TFT阵列。
本实施例中的图案形成方法也可应用到用于形成这些电线路图案和元件的半导体层或其它掩模图案的形成。本实施例中的图案形成方法可以在用于制造上述制品的部分步骤中采用，也可与涉及其它技术的步骤结合使用。
<图案形成设备的描述>
接下来，解释了用于实现上述图案形成方法的设备构成。
图10是根据本发明的实施例的图案形成设备100的总体示意图。图10中所示的图案形成设备包括:扭曲确定单元110，其确定基板102的扭曲；改性处理单元120，其在基板102上执行改性处理；以及图案形成单元(喷墨喷射单元)130，其在改性处理之后的基板102上形成精细图案。
扭曲确定单元110由支撑基板102的输送机构112以及确定基板102的扭曲的传感器114构成。在传感器114的检测区域中，输送机构112沿规定的方向移动基板102同时将基板102保持在规定的姿态。输送机构112可米用沿一个方向输送基板102的模式，或者沿相互垂直的两个方向(例如，X方向和Y方向)输送基板102的模式。
传感器114采用包括光源(例如半导体激光、LED等)和成像单元(例如(XD)的光学检测系统。更具体地，传感器114捕捉对准标记的图像，所述对准标记(在图10中未示出，在图20中以附图标记303表示并指示)被预先布置在基板102上，该成像信号被发送到控制系统(在图18中详细不出)。
在控制系统中，基于从传感器114获得的确定信号(成像信号),来确定基板102本身的扭曲以及图像形成的扭曲，生成图案校正数据以便抵消扭曲，并且还生成与图案校正数据相对应的改性处理校正数据。更具体地，根据要求执行与图案形成之前基板102的扭曲相对应的校正。
此处所称的“基板的扭曲”包括除了基板102本身的扭曲之外图像形成的扭曲。基板102本身的扭曲包括:例如，基板102已经从规定的位置在纵向或在横向偏离，或者已经在高度方向偏离或者已经发生旋转的情形，等等。
另外，图像形成的扭曲可包括:例如，图像形成形状放大或减小或者以梯形形状扭曲的情形。
还可以采用在二维地移动传感器114的同时确定固定基板的扭曲的模式，或者采用在相对移动基板102 (传送机构112)和传感器114的同时确定基板的扭曲的模式。上述扭曲确定单元110的功能也可以被构成为前面描述的图案形成方法中的扭曲确定步骤。更具体地，上述图案形成方法可被构成为包括:确定基板10的扭曲的扭曲确定步骤；以及校正数据生成步骤，即生成用于改性处理的校正数据和用于图案形成的校正数据，这两种校正数据对应于通过扭曲确定步骤所确定的基板10的扭曲，其中根据所述校正数据执行改性处理步骤和图案形成步骤。改性处理单元120包括:腔室122，其中填充有规定的反应气体；输送机构124，其保持基板102并在腔室122内沿规定的移动方向移动基板102 ;和光施加头126，其利用激光光束对基板102的规定的区域进行照射。图11是示出了光施加头126的大致构成的示意图。图11中所示的光施加头126包括:激光振荡器126A、快门机构126B、准直仪透镜126C、调节激光光束的透镜系统126D ；以及前端光学系统(镜、透镜等)126E，其用于将所需光斑直径的激光光束施加到目标照射表面上，并且光施加头126被构造成将具有规定的照射直径的光斑施加到基板上。在本实施例中，采用串式方法，在该串式方法中用光施加头126沿垂直于基板102的移动方向的方向对基板102进行扫描,可以以沿该方向的一次扫描动作在改性处理的区域中执行改性处理，当已经完成沿该扫描方向的一次改性处理动作时，然后将基板102移动规定的量，并在下一区域中执行改性处理，通过重复该操作，基板102的整个表面都将经受改性处理。当然，还可以采用一种模式，在该模式中，不是利用光施加头126对基板102进行扫描，而是通过使用扫描光学系统用激光光束对基板102进行扫描。可以采用如下模式，在该模式中，贯穿基板102的全宽布置多个光斑端，在移动基板102的同时，将激光光束同时地施加到基板102的整个宽度上。图10中所示的图案形成单元130包括输送机构132以及喷墨头134，该输送机构保持基板102并沿规定的方向移动基板102。通过使从喷墨头134喷出的液滴沉积而在基板102形成规定的图案，然后将该基板102通过基板输出单元(未示出)输出。图10中所示的图案形成设备100还包括传递单元140和传递单元142,传递单元140在扭曲确定单元110和改性处理单元120之间传递基板102，而传递单元142在改性处理单元120和图案形成单元130之间传递基板102。图12是示出了图案形成单元130的一种模式的示意图。图12中所示的图案形成单元130采用串式方法作为由喷墨头134执行的扫描方法。更具体地，图案形成单元130包括:扫描机构152，其沿主扫描方向M移动承载器150(喷墨头134安装在该承载器上);和输送机构132，其沿副扫描方向S移动支撑基板102的台156。图12中所示的扫描机构152采用滚珠丝杠154作为用于承载器150的进给机构并且采用引导部件158作为承载器150的支撑部件。传送机构132采用滚珠丝杠160作为用于台156的进给机构。还可以采用线性致动器(例如线性滑块)或者可以采用xy工作台来代替滚珠丝杠160。图13A是示出了喷墨头134中的喷嘴布置的喷墨头134的喷嘴表面的平面视图。如图13A中所示，具有多个喷嘴170的结构的喷墨头134沿副扫描方向(图13A中的竖向方向)以布置节距Pn成一排布置。
为了减小喷嘴的布置节距170以便提高喷墨头134中喷嘴布置的密度，可以如图13B中所示的那样以错列构造来布置喷嘴170，或者以矩阵构造来布置喷嘴170 (参见图17)。图13B中所示的错列构造中喷嘴170的有效布置节距Pn’是图13A中所示的喷嘴170的布置节距Pn的1/2。
图14是截面图，其示出了一个通道的液滴喷射元件的内部结构，该一个通道是构成喷墨头134的记录元件的一个单元(即，与一个喷嘴170相对应的墨腔单元)。
如图14中所示，根据本实施例的喷墨头134具有如下结构，在该结构中，喷嘴板172 (其中形成有喷嘴170)和流道板178 (其中形成有流道)被层叠并结合在一起，该流道例如是压力腔174和公共流道176等。
喷嘴板172形成了喷墨头134的喷嘴表面172A，分别与压力腔174连接的喷嘴170沿副扫描方向成一排地形成在喷嘴板172中(参见图13A)。
流道板178是流道形成部件，其构成了压力腔174的侧壁部分，并且所述流道形成部件中形成有供应口 180以用作个体供应通道的限制区段(最狭窄的部分)，该个体供应通道用于将油墨从公共流道176引导到相应的压力腔174。
为了进行描述，图14示出了简化的构成，并且流道板178可具有由一个基板构成的结构，或者可具有通过将多个基板层压到一起而构成的结构。可通过使用硅作为材料的半导体制造工艺来将喷嘴板172和流道板178中的每一个加工成期望的形状。
公共流道176连接到墨槽(未示出)，墨槽是供应墨水的基槽，从墨槽供应的墨水通过公共流道176被供给至压力腔174。
压电致动器(压电元件)190被结合到构成了压力腔174的正面部分(图14中的顶面)的隔膜182上。每个压电致动器190均包括上电极(个体电极)184和下电极186，并且每个压电致动器190具有压电体188被置于上电极184和下电极186之间的结构。
如果隔膜182由金属薄膜或金属氧化物薄膜构成，则隔膜182还起到公共电极的作用，该公共电极对应于压电致动器190的下电极186。在隔膜由非导电材料(例如树脂)制成的模式中，在隔膜材料的表面上形成由导电材料(例如金属)制成的下电极层。
当驱动电压被施加到上电极184时，压电致动器190变形，从而改变了压力腔174的体积。这导致了压力变化，压力变化使墨水从喷嘴170喷出。
在墨水喷射后，当压电致动器190回复到其原始位置时，从公共流道176通过供应口 180为压力腔174补充新墨水。
可以采用热方法作为本实施例中喷墨头134的喷墨方法。虽然此处省略了对热方法的详细描述，但是在该热方法中，当将驱动信号施加到被设置在液体腔内的加热器时，液体腔内的液体被加热，并且通过利用液体腔内液体的膜状沸腾现象从喷嘴喷出规定体积的液滴。
图15是示出了图12中所示的图案形成单元130的另一模式的示意图。作为串式喷墨头134的替代，图15中所示的图案形成单元130'配置有全行式喷墨头134'。
全行式喷墨头13V具有以下结构，在该结构中，喷嘴170 (参见图17)沿主扫描方向M贯穿与基板102的整个长度对应的长度来布置。通过沿副扫描方向S仅一次相对移动喷墨头134'和基板102,可在基板102的整个区域上执行图像形成。图16是示出了全行式喷墨头13V的构成(沿从喷墨头13^朝基板102的观察方向)的示例的平面透视图，图17是解释了图16中所示的喷墨头13V的喷嘴布置的视图。图16中所示的喷墨头13V构成了通过将η个头模块134A_i (其中i是从I至η的整数)沿喷墨头134'的长度方向成一排接合在一起而形成的多个头。通过头罩134Β和头罩134C从喷墨头134'的宽度方向的任一侧支撑头模块134A-1。还可以通过以错列构造来布置头模块134A而构成多个头。可通过所谓的单程方法在基板10的整个表面上形成精细图案12 (参见图4)，在该单程方法中，通过利用具有该结构的喷墨头134'对记录介质仅相对地扫描一次来执行图案形成。如图17中所示，构成喷墨头134'的头模块134A_i具有大致平行四边形形状的平面形式，并且在相邻的子头之间设置有重叠区段。重叠区段是子头之间的接合区段，在该部分中，沿头模块134A_i的对准方向相邻的各点由属于不同的子头的各喷嘴形成。如图17中所示，每个头模块134A_i均具有如下结构，在该结构中，喷嘴170以二维构造布置，并且包括这种类型的头模块134A-1的头被称为所谓的矩阵头。图17中所示的头模块134-1具有如下结构，在该结构中，喷嘴170沿列方向W以及行方向V布置，所述列方向W相对于副扫描方向Y (在图15中以附图标记S表不的方向)成α角，所述行方向V相对于主扫描方向X (在图15中以附图标记M表不的方向)成β角，从而实现了沿主扫描方向X的高密度的有效喷嘴布置。在图17中，沿行方向V布置的喷嘴组(喷嘴行)以附图标记170Α标出，而沿列方向W布置的喷嘴组(喷嘴列)以附图标记170Β标出。喷嘴170的矩阵构造的另一示例是如下的构成，在该构成中，喷嘴170沿遵循主扫描方向X的行方向，并且沿相对于主扫描方向X是斜方向的列方向布置。图18是示出了图案形成设备100的控制系统的大致构成的框图。图案形成设备100包括:通讯接口 200、系统控制器202、输送控制器204、图像处理单元206、喷墨(IJ)头驱动单元208、光施加头驱动单元209、图像存储器210以及R0M212。通讯接口 200是用于接收由主计算机214传输的图像数据的接口单元。通讯接口200可采用串行接口(例如USB (通用串行总线))或并行接口(例如并口设备)。也可以安装用于在通讯接口 200中实现高速通讯的缓冲存储器(未示出)。系统控制器202由中央处理单元(CPU)和中央处理单元的周围电路等构成，并且系统控制器202起到根据规定的 程序来控制整个图案形成设备100的控制装置的作用，以及起到执行各种计算的计算装置的作用，还起到用于图像存储器210和R0M212的存储器控制器的作用。更具体地，系统控制器202控制各个部分(例如通讯接口 200、输送控制单元204等)，并且控制与主计算机214的通讯以及对图像存储器210和R0M212进行读和写等，以及生成控制上述相应单元的控制信号。从主计算机214发送的图像数据通过通讯接口 200输入到图案形成设备100，并且通过图像处理单元206来执行规定的图像处理。
图像处理单元206是具有信号(图像)处理功能的控制单元，该控制单元用于执行各种处理、校正和其它处置以便生成用于控制从图像数据的图像形成的信号，所述控制单元将所生成的图像形成数据提供给喷墨头驱动单元208和光施加头驱动单元209。在图像处理单元206中执行规定的信号处理，并且基于图像数据通过喷墨头驱动单元208对喷射液滴体积(沉积液滴体积)以及喷墨头134的喷射时序进行控制。通过这种方式，实现了期望的点尺寸和点布置。图18中所示的喷墨头驱动单元208还可包括:用于保持喷墨头134中的一致的驱动状况的反馈控制系统。基于由图像处理单元206生成的用于控制图像形成的信号，光施加头驱动单元209生成用于改性处理(改性处理数据)的控制信号。通过改性处理数据来确定激光的照射状况和光施加头126的扫描状况等。基于由图像处理单元206生成的图像形成控制信号，输送控制单元204控制基板102的输送时序和输送速度(参见图10)。图18中的输送驱动单元216包括:驱动图12中的滚珠丝杠154的电机、驱动滚珠丝杠160的电机、在图10中所示的扭曲确定单元110中输送基板102的输送机构的驱动电机以及在改性处理单元120中输送基板102的输送机构的驱动电机等。也就是说，输送控制单元204具有作为用于上述电机的驱动器的功能。图像存储器(主存储器)210起到了用于临时存储通过通讯接口 200输入的图像数据的临时存储装置的作用，以及起到了用于存储在R0M212中的各种程序的展开区域和用于CPU的计算工作区域(例如，用于图像处理单元206的工作区域)的作用。将可以被连续地读取和写入的易失性存储器(RAM)用作图像存储器210。R0M212是存储由系统控制器202的CPU执行的程序以及用于控制设备的相应单元所需的各种数据和控制参数等的存储装置。通过系统控制器202从R0M212读取数据或将数据写入R0M212。R0M212不限于由半导体元件构成的存储器，而是也可以采用磁介质(例如硬盘)。另外，所述设备还可包括外部接口，外部接口连接到系统控制器202，并且所述设备能够使用附着到该外部接口并能从该外部接口分离的存储介质，如R0M212那样。本实施例中的图案形成设备100包括用户接口 220。用户接口 220由用于使操作者(用户)进行各种输入的输入装置222和显示单元(显示器)224构成。输入装置222可采用各种模式，例如键盘、鼠标、触摸板、按钮等。操作者通过操作输入装置222能够输入印刷条件、选择图像质量模式、输入并且编辑相关信息、检索信息等。另外，操作者通过显示单元224上的显示还可核对各种信息(例如输入内容和检索结果
O显示单元224还起到了显示警告(例如错误信息)的装置的作用。图18中的显示单元224可被用作用于报告装置的显示器，所述报告装置报告异常的发生。参数存储单元230是存储各种控制参数的存储装置，所述控制参数对于图案形成设备100的操作而言是必须的。根据需要以及当需要时，系统控制器202从参数存储单元230读出控制所需的参数，并且还执行对存储在参数存储单元230中的各种参数的更新(重写)。程序存储单元232是存 储用于操作图案形成设备100的控制程序的存储装置。
气氛气体调节单元234是用于根据来自系统控制器202的指令信号，来调节腔室122内的气氛的控制模块，所述气氛例如是被填充到图10中所示的腔室122中的反应气体的密度(填充体积)。如果图案形成设备100被如此构成以致可以选择性地将多种反应气体填充到腔室122中，那么气氛气体调节单元234对反应气体的排出和填充进行控制。
对准位置确定单元236是基于从扭曲确定单元110 (传感器114)获得的确定信号来生成关于基板102 (参见图10)的扭曲信息(以及与图像形成有关的扭曲信息)的模块。
将关于基板102的扭曲信息从对准位置确定单元236经由系统控制器202发送到图像处理单元206。图像处理单元206基于关于基板102的扭曲信息来生成用于照射(改性处理)的校正数据以及用于图像形成的校正数据。
例如，如果基板102的位置已经相对于规定位置转动，那么计算该转动的量，另夕卜，根据要求生成图案校正数据以便抵消该旋转，还根据要求生成与图案校正数据相对应的照射校正数据。
这里，“校正数据”包括照射数据和用于图像形成的点数据(与构成图案的点有关的位置信息)，所述照射数据和点数据已经受到移位处理(校正沿平面方向的偏离)、补偿处理(校正沿厚度方向的偏离)以及旋转处理，或者放大处理、缩小处理、梯形校正处理(用于将已被扭曲成梯形的图案校正回方形的处理)。
因而，改性处理单元120和图案形成单元130具有公共的反馈回路并且改性处理单元120和图案形成单元130以如此方式构成使得基于从扭曲确定单元110获得的与基板102相关的同一(公共)扭曲信息来执行照射校正和图像形成校正。
根据如上述那样构成的图案形成方法和图案形成设备，通过使改性处理的分辨率(其是激光光束的照射分辨率)充分地大于图案形成(图像形成)的点分辨率来提高改性处理的精确度。因此，由于提高了形成图案的点的定影位置的精确度，所以防止了锯齿状和膨胀的出现。另外，增加了基板和图案之间的结合力，即使基板弯曲，图案也不易剥离，并且提高了图案的耐久性。
另外，由于根据要求基于已经从扭曲确定单元110获得的与基板102和图像形成相关的扭曲信息生成了用于改性处理的校正数据和用于图像形成的校正数据，所以根据各基板之间的个体差异实现了最佳的改性处理和图案形成。
另外，通过选择在改性处理期间被引入到气氛中的反应气体的类型，执行了与基板类型和液体类型相对应的改性处理，并且在适于各类基板和液体的条件下执行图案形成。
在本实施例中，描述了在基板上形成电线图案的模式；然而，本发明还可应用于在片状介质(例如纸和树脂)上的图像印刷。更具体地，根据本发明的图案形成方法和设备还可应用于在图像印刷介质的表面上执行改性处理之后形成期望的图像的图像形成设备。
<应用示例>
接下来，描述了根据本发明的应用示例的图案形成方法。在根据本应用示例的图案形成方法中，改性处理步骤从根据前面描述的实施例的图案形成方法中变化而来。在下面的描述中，用相同的附图标记表示与前面描述的部分相同或类似的部分，并且这里省略了对这些相同或类似的部分的进一步解释。
图19是在根据本实施例的图案形成方法中采用的改性处理步骤的解释图。如图19中所示，在本实施例的改性处理步骤中，利用激光光束照射精细图案12的外边缘部分12A的外侧(激光光束的照射部分以附图标记20'表示)，点26形成在已经执行过改性处理的区域内。如果将通过使用水作为溶剂的液体来形成精细图案12，那么对图案12的外边缘部分12A的外侧施加疏水化处理，而如果将通过使用有机溶剂的液体来形成图案，那么对图案12的外边缘部分12A的外侧施加亲水化处理。通过将与待形成在基板10上的精细图案12 (参见图1)相对应的负片图案(negative pattern)的边缘部分作为改性处理区域,执行改性处理以便界定图案12的外边缘部分12A的外侧的边界。通过这样做，即使点(液体)26着陆并突出到精细图案12的外边缘部分12A之外，已经经历了改性处理的区域(以附图标记20'表示的激光光束的照射部分)形成了屏障，并且点26也会被引入任一侧被已经经历了改性处理的区域包围的部分。另外，通过仅在精细图案12的外边缘部分12A的外侧附近执行改性处理，而不是在将不形成精细图案12的区域的整个表面上执行改性处理，缩短了改性处理步骤的处理时间。另外，由于以充分高于点分辨率的分辨率来执行改性处理，所以稳定了点26的定影位置，并且提高了定影位置的精确性。图19示出了作为精细图案12的外边缘部分12A的外侧附近的一个示例，宽度为激光光束的光斑直径Db的区域(参见图4)。当然，也可以将参照图1-图9进行描述的各图案形成方法组合起来。更具体地，当将通过使用水作为溶剂的液体来形成图案12时，通过在图案12的外边缘部分12A上执行疏水化处理并且还在图案12的内边缘的内侧执行亲水化处理，点26被引至包括图案12内边缘部分的内侧，并且防止了点26突出超过图案的外边缘部分12A的外侧而被定影在图案外侧。在本实施例中，在所描述的所述方法和设备中，执行图案图像形成以在基板上创建线路图案或掩模图案；然而，本发明可应用于用于在记录介质(例如纸)上形成图像的图形印刷，或应用于精细面板(例如有机EL面板)的制造，在该情况下中可获得类似的有利效
果O<第二实施例>接下来，描述了本发明的第二实施例。图20是示出了根据本发明的第二实施例的图案形成设备300的大致构成的透视图，图21是示出了如从输送鼓301的侧面的一侧观察的、图20中描绘的图案形成设备300的侧视图。根据本实施例的图案形成设备300包括:光施加头326，其在转印鼓301 (基体)的外周表面上执行改性处理；喷墨头334，其被设置成将液体液滴(含功能性材料的液体)(例如布线墨水或树脂墨水)喷射并沉积到已经经历了改性处理的转印鼓301的外周表面上；传感器314，其确定基板302的扭曲；以及输送机构(在图21中用附图标记324示出和标记)，其输送基板302。也就是说，本实施例中描述的图案形成设备300是所谓的中间转印类型，并被构造为将已经形成在转印鼓301的外周表面上的图案(该图案是待形成在基板302上的图案的镜像)转印到基板302上。
通过传感器314确定基板302的扭曲，并且对照射数据和图像形成数据进行校正以抵消已被确定的基板302的扭曲。布置在基板302的四个边角的标记(在图20中用附图标记303表示)是对准标记303,该对准标记为确定基板302的扭曲提供了参考。
光施加头326被布置在远离转印鼓301的外周表面的规定距离处，以如此方式使得激光发射表面面向转印鼓301的外周表面。
喷墨头334被如此布置以致墨水喷射表面面向转印鼓301的外周表面，在就转印鼓301的旋转方向而言光施加头326的下游侧。
光施加头326和喷墨头334中的每个与转印鼓301的外周表面之间的距离与图10中所示的实施例中的相同。
图20和图21示出了如下的状态，其中，喷墨头334被布置在面向转印鼓301的最上部的位置处，光施加头326被布置在与喷墨头334相距90° (当被转化为转印鼓301的旋转角度时)的位置处。然而，布置不限于此，只要喷墨头334被布置在就转印鼓301的旋转方向(用箭头指示的逆时针方向)而言光施加头326的下游侧，则可以适当地改变光施加头326和喷墨头334的布置。
在图20中，由双点划线包围并且用附图标记311标出的区域是已经被光施加头326用激光照射过的改性处理区域。喷墨头334将液滴喷射并沉积到该改性处理区域311上。
将已经通过喷墨头334喷射并沉积的液滴所形成的图案进行暂时地固化以防止在转印鼓301的外周表面上移动，然后将该图案输送到转印单元305，转印单元305定位在转印鼓301的最底部。
在已经通过传感器314确定出基板302的扭曲之后，将基板302与转印鼓301的外周表面上形成的图案同步地输送到转印单元305。更具体地，在转印单元305中，将基板302上的图案形成区域的前端的位置与转印鼓301的外周表面上的图案形成区域的前端的位置对准。
随即，基板302被压靠到转印鼓301的外周表面，并且形成在转印鼓301的外周表面上的图案被转印至基板302。已被转印至基板302的图案由用附图标记312标出的虚线表不。
已经穿过转印单元305的改性处理区域在转印单元305就转印鼓301的旋转方向而言的下游侧经历清洁过程。如果在图案上没有变化(如果多个基板302将被形成为承载相同的图案)，那么通过由喷墨头334喷射并沉积的液滴将图案形成在已经经受过清洁过程的改性处理区域上。
图案形成设备300 (例如图20和图21中所示的传感器314、光施加头326、喷墨头334及类似设备)的构成、光施加头326的照射情况(光束直径和照射分辨率)以及喷墨头334的液滴沉积情况(点直径和点分辨率)等，可以采用与图10中所示的前述图案形成设备中相同的构成和相同的情况。
图22是示出了图20和图21中所示的图案形成设备300的控制系统的构成的框图。图22中所示的框图对应于图18中所示的框图加上转印鼓控制单元205和转印鼓驱动单元217。
转印鼓控制单元205基于从系统控制器202发送的指令信号来生成用于控制图20中所示的转印鼓301的旋转和停止和旋转速度等的控制信号。将控制信号发送到转印鼓驱动单元217，并且基于控制信号对用于驱动转印鼓301的电机的运行进行控制，该电机包含在转印鼓驱动单元217中。也就是说，转印鼓控制单元205起到了用于驱动转印鼓301的电机的驱动器的作用。如果多个基板302上形成了相同的图案(如果相同的图案多次地在转印鼓301的外周表面上形成)，那么至少第一次在转印鼓301的外周表面上形成图案的时候就可以在转印鼓301的外周表面上执行改性处理。另外，如果适当，也可以在第二次或后续次在转印鼓301的外周表面上形成图案时在转印鼓301的外周表面上执行改性处理。当形成在基板上(以及转印鼓301的外周表面上)的图案改变时，在执行对转印鼓301的外周表面的复原处理之后，基于被改变的图像数据在转印鼓301的外周表面上执行改性处理。复原处理的实例包括:物理处理(例如更换转印鼓301的外周表面、擦光转印鼓301的外周表面等)，或对转印鼓301进行化学处理或电处理等。例如，可以有这样的情况，即，在转印鼓301的外周表面上执行通过刮刀的处理或通过电晕放电的处理等。也可以有这样的情况，即，对转印鼓301的外周表面的复原处理是没有必要的。由于在转印鼓301的外周表面上执行的改性处理被施加到最外层表面直到从转印鼓301的外周表面在转印鼓301的直径方向上深达0.1 μπι的深度，因而可以同时实现图案的良好结合力和复原处理的良好效率。改性处理在厚度方向上的范围也可适应于图案直接形成在基板的表面上的模式。根据第二实施例的图案形成设备和方法，在采用中间转印方法的精细图案形成中，由于以充分高于转印鼓301的外周表面上的点分辨率的分辨率来执行改性处理，并且液滴被沉积在已执行过改性处理的部分中，所以可以获得与直接图像形成方法类似的有利效果，该有利效果是:提高了改性处理的精确度，提高了形成图案的点的定影位置的精确度，并因而防止了锯齿状和膨胀的出现，另外由于基板和图案之间的增大的结合力而提高了弯曲强度和耐久度。<第三实施例>接下来，描述了本发明的第三实施例。图23是根据第三实施例的图案形成方法中的液滴沉积处理步骤的概念图。在下面的描述中，用相同的附图标记表示与前面描述的部分相同或类似的部分，并且这里省略了对这些相同或类似的部分的进一步解释。图23中所示的液滴沉积处理步骤包括:控制基板10 (图案形成表面10Α)的温度的温度控制步骤。图23示出了基板10被加热器19从基板10的后表面(与图案形成表面IOA相反的表面)加热的模式。作为图23中所示的加热器19的替代，可以采用包括帕尔贴元件(Peltierelement)的模式或从基板10的图案形成表面IOA侧对基板进行加热的模式。另外，一种合意的模式是其中包括用于冷却基板10的图案形成表面IOA的风扇的模式。通过适当地对基板10的温度进行调节，还可以改变点26的形状(厚度、直径)。例如，如果液滴24 (点26)在着陆后立即被置于高温状态，则点26的固化被加速，因此抑制了点的润湿和扩展，并且形成了具有较大厚度和较小直径的点26。另一方面，如果液滴24(点26)被置于低温状态，则点26的固化被减慢，因此点26显著地润湿和扩展，并且形成了具有较小厚度和较大直径的点26。由于点26的温度和固化速度之间的关系依据液体的类型而变化，因此合意的是，针对所使用的每种液体预先确定和存储点的温度和固化状态之间的关系。
虽然未在图中示出，但是一种合意的模式是在图1中所示的改性处理步骤中对基板10的温度进行控制的模式。在改性处理期间和改性处理之后可通过加热基板10来促进改性处理。
图24是解释性视图，其示出了将中间转印方法应用于根据第三实施例的图案形成方法的示例。如图24中所示，加热器319被并入到输送基板302的输送机构324中，以便在转印图案之后对基板302进行加热。
在中间转印方法中，通过在图案形成之后控制转印鼓301的温度,可对已经着陆在转印鼓301的外周表面上的液滴(点26)的粘度进行控制。
例如，如果，在从点26在转印鼓301的外周表面上的着陆开始直至点26被转印至转印单元305为止的期间，通过将点26置于高温状态(例如，在包括树脂颗粒的液体的情况下，不低于树脂颗粒的玻璃转化温度)而将点26保持在高粘度状态，并且然后当点26被转印单元305转印时降低点26的温度(例如，降低至低于玻璃转化温度)以便降低点26的粘度，那么可容易地将图案转印到基板302。
通过将加热器并入到转印鼓301中并在测量转印鼓301的外周表面的温度的同时适当地控制由加热器提供的加热量，可以实现该模式。
图25是示出了图案形成设备100'的控制系统的大致构成的框图，该图案形成设备实现了图23中所示的图案形成方法。除了图10中所示的图案形成设备100的控制系统以外，图25中所示的图案形成设备10(V还包括加热器控制单元238，该加热器控制单元控制加热器19的开/关切换和辐射热的量等。
图24中所示的中间转印方法设置有加热器控制单元，所述加热器控制单元对被并入到基板302的输送机构324中的加热器319的温度以及被并入到转印鼓301中的加热器的温度进行控制。
根据第三实施例的图案形成方法和设备，可以通过对基板10进行加热(302)，促进已经着陆在基板10上的液滴(点26)的固化，以及提高改性处理的有利效果。另外，可以通过适当地对基板10的温度进行调节，来控制点26的形状。
〈第四实施例〉
接下来，描述本发明的第四实施例。图26是示出了根据第四实施例的图案形成设备100"中的图案形成单元130的大致构成的示意图。在图26中所示的图案形成单元130中，喷墨头134和辅助光施加单元135安装在承载器150上。
本实施例采用了通过利用辅助光照射来提高粘度的液体。辅助光施加单元135将辅助光施加到已着陆在基板102上的液滴(点26)，从而提高了点26的粘度。
辅助光可采用波长从可见光区域到紫外光区域的光。当可紫外光固化的墨水(其通过利用紫外光照射来进行固化)被用作从喷墨头134喷出的液体时，则采用紫外光作为辅助光。利用可紫外光固化的墨水，通过控制所施加的紫外光的量，可以控制点26的固化状态(形状)。
例如，可以利用从几mj/cm2至大约几十mj/cm2的小量紫外光将点26照射至半固化状态，并且可以利用从lOOmJ/cm2至大约几百mj/cm2的大量紫外光将点26照射至完全固化状态。
所述“半固化状态”是如下的状态:点被固化至使点扩张(能够充分地扩展)并同时防止相邻点之间的着陆干涉的程度。
图27A和图27B是示出了喷墨头134和辅助光施加单元135的布置的示例的平面透视图。图27A示出了当承载器150沿一个方向(以附图标记M表示的方向)移动时液体液滴从喷墨头134喷出的情况下的布置的示例。
如图27A中所示，辅助光施加单元135被设置在沿喷墨头134的移动方向的下游侦牝并在液滴已着陆之后立即对液滴(点26)施加辅助光。
另外，当喷墨头134沿与图27A中用附图标记M表示的方向相反的方向移动时，可以通过由辅助光施加单元135照射辅助光来促进点26的固化。
图27B中所示的模式包括辅助光施加单元135A和辅助光施加单元135B，辅助光施加单元135A和辅助光施加单元135B沿喷墨头134的移动方向被布置在喷墨头134的两侦U。当喷墨头134从图27B中的右手侧移动至左手侧时，至少辅助光施加单元135A发射辅助光，当喷墨头134从图27B中的左手侧移动至右手侧时，至少辅助光施加单元135B发射辅助光。
根据图27B中所示的模式，即使在喷墨头134在来回往复移动的同时喷射液体液滴的情况下，如在多程方法中，也可以用辅助光对已沉积在基板102 (参见图26)上的液体(点26)进行可靠地照射。
图28是示出了根据第四实施例的图案形成设备100"中的图案形成单元的构成的另一示例的示意图。图28中所示的图案形成单元130'包括全行式喷墨头134'以及辅助光施加单兀135',辅助光施加单兀135'沿基板102的输送方向(用附图标记S标记的方向)上被布置在喷墨头13V的下游侧。
在图28中所示的辅助光施加单元135'中，沿主扫描方向布置多个光源(未示出)以便构成对与基板102沿主扫描方向的全宽相对应的长度进行跨越的照射区域。
根据该模式，可以利用处于基本上相同时序的辅助光，同时对已通过喷墨头134'以相同时序沉积的多个液滴进行照射。
图29是示出了根据第四实施例的图案形成设备的构成的又一示例的示意图。图29中所示的图案形成设备300"采用了中间转印方法，就转印鼓301的旋转方向而言，辅助光施加单元335被布置在喷墨头334的下游侧。
在图29中所示的构成中，通过就基板302的传送方向而言在转印单元305的下游侧上包括另外的辅助光施加单元，就可以快速地固化已经被转印到基板302上的精细图案。
为了防止辅助光从辅助光施加单元135 (135A、135B、135,、335)(参见图27A、图27B和图28)被施加到喷墨头134(134'、334)的喷嘴，合意的模式是在喷墨头134(134'、334)和辅助光施加单元135 (135A、135B、135,、335)之间设置遮蔽部件以遮蔽辅助光。
图30是示出了根据第四实施例的图案形成设备100" (300")的控制系统的大致构成的框图。与图18中示出的控制系统相比较，图30中所示的控制系统还包括辅助光施加控制单元240，所述辅助光施加控制单元240根据从系统控制器202发送的指令信号来控制辅助光施加单元135 (135'、335)的开/关切换和发光量。根据第四实施例的图案形成设备和方法，可以通过利用辅助光对点26进行照射来促进已着陆在基板102 (或转印鼓301的外周表面)上的液滴(点26)的固化。另外，通过调节辅助光的施加量，可以控制点26的固化状态。上文已经详细描述了根据本发明的图案形成方法和图案形成设备；然而，本发明并不局限于上述实施例，并且当然可以在不偏离本发明的范围的范围内，实施各种类型的改进和改动。附图标记的解释10,102,302:基板；10A:图案形成表面；12:图案；14:改性能量施加单元；16:反应气体供应单元;19:加热器;22、134、134'、334:喷墨头；110:扭曲确定单元；112、124、132,324:输送机构;114、314:传感器；122:腔室;126、326:光施加头；135、135'、335:辅助光施加单元；208:喷墨头驱动单元；209:光施加头驱动单元；234:气氛气体调节单元；236:对准确定单元；238:加热器控制单元；301:转印鼓；305:转印单元
权利要求
1.一种图案形成方法，包括: 改性处理步骤，用于根据待形成在基体的图案形成表面上的图案，将光束施加到处理目标区域上，从而在所述处理目标区域上执行改性处理，所述光束的宽度小于构成所述图案的每个点的直径，所述处理目标区域至少包括外边缘，所述外边缘位于所述图案形成表面中的待形成所述图案的区域的在宽度方向的两侧上；以及 液滴沉积步骤，用于通过喷墨方法将功能性液体的液滴喷射并沉积到待形成所述图案的所述区域上，待形成所述图案的所述区域包括已经被执行过所述改性处理的所述处理目标区域。
2.根据权利要求1所述的图案形成方法，其中，所述基体是基板。
3.根据权利要求2所述的图案形成方法，还包括至少在以下时段之一对所述基板的温度进行调节的温度调节步骤:所述改性处理步骤期间、所述液滴沉积步骤期间、以及所述液滴沉积步骤之后。
4.根据权利要求2或3所述的图案形成方法，还包括:在所述液滴沉积步骤之后，将辅助光施加到所沉积的所述液滴上的辅助光施加步骤。
5.根据权利要求1所述的图案形成方法，其中: 所述基体是中间转印体；并且 所述方法还包括将形成在所述中间转印体上的所述图案转印到基板上的转印步骤。
6.根据权利要求5所述的图案 形成方法，还包括至少在以下时段之一对基板的温度进行调节的温度调节步骤:所述转印步骤期间、以及所述转印步骤之后。
7.根据权利要求5或6所述的图案形成方法，还包括:在所述转印步骤之后，将辅助光施加到被转印的所述图案上的辅助光施加步骤。
8.根据权利要求2-7中的任一项所述的图案形成方法，还包括: 确定所述基板的扭曲的确定步骤；以及 校正数据生成步骤，用于根据所确定的所述基板的扭曲，生成用于所述光束的施加数据和用于所述液滴的沉积数据的校正数据，其中: 在所述改性处理步骤中，根据所述校正数据，将所述光束施加到所述处理目标区域上，并且 在所述液滴沉积步骤中，根据所述校正数据，通过所述喷墨方法将所述液滴喷射并沉积到已经被执行过所述改性处理的所述处理目标区域上。
9.根据权利要求1-8中的任一项所述的图案形成方法，其中，所述改性处理步骤包括将反应气体供应至被施加所述光束的所述区域的反应气体供应步骤。
10.根据权利要求1-9中的任一项所述的图案形成方法，其中，在所述改性处理步骤中，所述图案的内部被设定作为被施加所述光束的改性处理区域。
11.根据权利要求1-10中的任一项所述的图案形成方法，其中，在所述改性处理步骤中，将所具有的施加宽度不大于所述图案的全宽的1/2的所述光束施加到所述图案在所述宽度方向的两侧上的所述外边缘上。
12.根据权利要求1-11中的任一项所述的图案形成方法，其中，在所述改性处理步骤中，在包括所述图案的在所述宽度方向的两侧上的所述外边缘的外侧的所述处理目标区域上执行所述的改性处理。
13.根据权利要求1-12中的任一项所述的图案形成方法，其中，在所述改性处理步骤中，施加所具有的宽度不大于每个所述点的直径的1/10的所述光束。
14.根据权利要求1-13中的任一项所述的图案形成方法，其中，在所述改性处理步骤中，以超过所述点的所述沉积的分辨率的分辨率来施加所述光束。
15.根据权利要求1-14中的任一项所述的图案形成方法，其中，在所述改性处理步骤中，以不小于所述点的所述沉积的分辨率的10倍的分辨率来施加所述光束。
16.一种图案形成设备，包括: 改性处理装置，其被构造成根据待形成在基体的图案形成表面上的图案，将光束施加到处理目标区域上，从而在所述处理目标区域上执行改性处理，所述光束的宽度小于构成所述图案的每个点的直径，所述处理目标区域至少包括外边缘，所述外边缘位于所述图案形成表面中的待形成所述图案的区域的在宽度方向的两侧上；以及 喷墨头，其被构造成通过喷墨方法将功能性液体的液滴喷射并沉积到待形成所述图案的所述区域上，来执行液滴沉积，待形成所述图案的所述区域包括已经被执行过所述改性处理的所述处理目标区域。
17.根据权利要求16所述的图案形成设备，其中，所述基体是基板。
18.根据权利要求17所述的图案形成设备，还包括温度调节装置，所述温度调节装置被构造成至少在以下时段之一对所述基板的温度进行调节:所述改性处理期间、所述液滴沉积期间以及所述液滴沉积之后。
19.根据权利要求17或18所述的图案形成设备，还包括辅助光施加装置，所述辅助光施加装置被构造成将辅助光施加到被沉积的所述液滴上。
20.根据权利要求16所述的图案形成设备，其中: 所述基体是中间转印体；并且 所述设备还包括转印装置，所述转印装置被构造成将形成在所述中间转印体上的所述图案转印到基板上。
21.根据权利要求20所述的图案形成设备，还包括温度调节装置，所述温度调节装置被构造成至少在以下时段之一对所述基板的温度进行调节:所述转印期间以及所述转印之后。
22.根据权利要求20或21所述的图案形成设备，还包括辅助光施加装置，所述辅助光施加装置被构造成将辅助光施加到被转印的所述图案上。
23.根据权利要求17-22中的任一项所述的图案形成设备，还包括: 确定装置，所述确定 装置被构造成:确定所述基板的扭曲；以及 校正数据生成装置，所述校正数据生成装置被构造成:根据所确定的所述基板的扭曲，生成用于所述光束的施加数据和所述液滴的沉积数据的校正数据，其中: 所述改性处理装置被构造成根据所述校正数据将所述光束施加到所述处理目标区域上，并且 所述喷墨头被构造成根据所述校正数据，将所述液滴喷射并沉积到已经被执行过所述改性处理的所述处理目标区域上。
24.根据权利要求16-23中的任一项所述的图案形成设备，其中，所述改性处理装置包括反应气体供应装置，所述反应气体供应装置被构造成将反应气体供应到被施加所述光束的所述区域。
25.根据权利要求16-24中的任一项所述的图案形成设备，其中，所述改性处理装置被构造成将所述图案的内部设定为被施加所述光束的改性处理区域。
26.根据权利要求16-25中的任一项所述的图案形成设备，其中，所述改性处理装置被构造成将所具有的施加宽度不大于所述图案的全宽的1/2的所述光束施加到所述图案的在所述宽度方向的两侧上的所述外边缘上。
27.根据权利要求16-26中的任一项所述的图案形成设备，其中，所述改性处理装置被构造成在包括所述图案的在所述宽度方向的两侧上的所述外边缘的外侧的所述处理目标区域上执行所述改性处理。
28.根据权利要求16-27中的任一项所述的图案形成设备，其中，所述改性处理装置被构造成施加所具有的宽度不大于每个所述点的直径的1/10的所述光束。
29.根据权利要求16-28中的任一项所述的图案形成设备，其中，所述改性处理装置被构造成以超过所述点的所述沉积的分辨率的分辨率来施加所述光束。
30.根据权利要 求16-29中的任一项所述的图案形成设备，其中，所述改性处理装置被构造成以不小于所述点的所述沉积的分辨率的10倍的分辨率来施加所述光束。
全文摘要
提供一种图案形成方法和图案形成装置，该方法和装置能够在使用喷墨方法来形成精细图案时通过防止图案模糊来形成满意的精细图案。该图案形成方法包括改性处理过程和液滴配置过程。在改性处理过程中，将宽度小于图案形成点(26)的直径的光束(20)引导到目标处理区域上以由此对目标处理区域进行改性。目标处理区域对应于在基板(10)的图案形成表面(10A)上形成的图案(12)，并且在宽度方向上，该目标处理区域包括在图案形成表面(10A)中的图案形成区域的两侧处的外边缘。在液滴配置过程中，使用喷墨方法将功能性液体的液滴喷射并配置到包括被改性的目标处理区域的图案形成区域中。
文档编号B05D1/26GK103153486SQ20118004464
公开日2013年6月12日 申请日期2011年9月15日 优先权日2010年9月16日
发明者儿玉淳 申请人:富士胶片株式会社