パターン形成方法及びパターン形成装置並びに複合型ヘッド
【課題】インクジェット方式を用いた微細パターンの形成におけるパターンのにじみが防止され、高速処理を可能とするパターン形成方法及びパターン形成装置並びにヘッド。
【解決手段】基板(10)のパターン形成面(10A)に形成されるパターン(12)を構成するドットが形成される処理対象の打滴位置(14)に対して改質エネルギーが照射され、当該処理対象の打滴位置に改質処理が施され、未処理の処理対象の打滴位置に改質処理が施されている間に、改質処理が施された直後(改質処理が終了してから０．１秒以内)の打滴位置に対してインクジェット方式により液滴が打滴される。改質エネルギーとして、光又はプラズマを適用することができる。
【解決手段】基板(10)のパターン形成面(10A)に形成されるパターン(12)を構成するドットが形成される処理対象の打滴位置(14)に対して改質エネルギーが照射され、当該処理対象の打滴位置に改質処理が施され、未処理の処理対象の打滴位置に改質処理が施されている間に、改質処理が施された直後(改質処理が終了してから０．１秒以内)の打滴位置に対してインクジェット方式により液滴が打滴される。改質エネルギーとして、光又はプラズマを適用することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパターン形成方法及びパターン形成装置並びに複合型ヘッドに係り、特に、インクジェット方式を用いた微細パターンの形成技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インクジェット方式の液体吐出ヘッドを用いて、基板上に電気配線パターンやマスクパターンなどの微細パターンを形成する技術が注目されている。例えば、金属を拡散させた液体をインクジェットヘッドから打滴してパターンを描画し、加熱等により該パターンを硬化させる手法が挙げられる。
【０００３】
図２０（ａ），（ｂ）は、従来技術に係るインクジェット方式を用いた微細パターン形成方法の課題を説明する図であり、基板１のパターン形成面１Ａが図示されている。図２０（ａ）は、基板１のパターン形成面１Ａに着弾した複数の液滴２が合一して１つの大きな液滴３となった状態（バルジが発生した状態）が図示されている。また、図２０（ｂ）は、基板１のパターン形成面１Ａに着弾した液滴２に着弾位置のズレが生じ、ジャギーが発生した状態が図示されている。図２０（ａ），（ｂ）とも、本来形成されるべきパターンは符号４を付し破線により図示した形状である。
【０００４】
すなわち、インクジェット方式を用いたパターンの描画における課題として、基板１上において、複数の液滴が合一することにより発生するバルジ（集まり）や、液滴の飛翔方向ズレにより生じるジャギーなどが挙げられる。かかる課題を解決するために様々な検討がなされている。
【０００５】
特許文献１は、レーザー光により取り囲まれた領域に液滴が打滴されることで、所定の起動から外れた液滴を所定の軌道に戻すように構成された液体吐出装置を開示している。また、特許文献２は薄膜パターンの形成領域に応じたバンクが形成された基板に所定の処理ガスを吹き付けて表面処理を施し、バンク間に液滴を配置して微細パターンを形成する薄膜パターン形成方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３７９４４０６号公報
【特許文献２】特開２００４−３５１３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された液体吐出装置は、液滴の飛翔方向の曲がりを回避することができるものの、基板上における液滴の合一を回避することが困難である。特許文献２に開示された薄膜パターン形成方法は、基板の表面処理に高いエネルギーが必要とされるために、表面処理に時間がかかってしまう。また、表面処理のためのプラズマ処理装置とパターンの描画のためのインクジェット装置を別々に具備し、表面処理がすべて終わった後にパターンの形成が行われるので、基板の表面処理とパターンの描画を並行して行うことができず、高速処理の実現が困難である。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、インクジェット方式を用いた微細パターンの形成におけるパターンのにじみが防止され、高速処理を可能とするパターン形成方法及びパターン形成装置並びに複合型ヘッド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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係るパターン形成方法は、基板のパターン形成面に形成されるパターンを構成するドットが形成される処理対象の打滴位置に対して改質エネルギーを照射して、当該処理対象の打滴位置に改質処理を施す改質処理工程と、前記改質処理工程において未処理の処理対象の打滴位置に改質処理が施されている間に、改質処理が施された直後の打滴位置に対してインクジェット方式により液滴が打滴される打滴工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、表面改質がされた打滴位置に液滴が打滴されることで、基板上における液滴の移動が抑制され、複数の液滴が合一することによるバルジの発生や、着弾位置の位置ズレによるジャギーの発生によるパターンのにじみが防止される。また、他の未処理の打滴位置に改質処理が施されている間に改質処理が施された直後の打滴位置に対して液滴が打滴されるので、表面処理がすべて終わった後に液滴の打滴が行われる従来方法に比べて全体の時間短縮が見込まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係るパターン形成方法の概念図
【図２】図１に示すパターン形成方法の具体例を説明する図
【図３】本発明の第１実施形態に係るパターン形成装置の概略構成図
【図４】図３に示す機能ヘッドの概略構成図
【図５】図４に示す機能ヘッドに適用されるＭＥＭＳデバイスの説明図
【図６】図４に示す機能ヘッドの他の構成例を説明する図。
【図７】図３に示す機能ヘッドのノズル配置を説明する平面図
【図８】図３に示すインクジェットヘッドの概略構成図
【図９】機能ヘッド及びインクジェットヘッドを一体構造とした複合ヘッドの概略構造図
【図１０】図３に示すパターン形成装置の制御部の構成を示すブロック図
【図１１】本発明の第２実施形態に係るパターン形成装置の概略構成図
【図１２】本発明の第２実施形態に係るパターン形成装置の他の構成例を示す概略構成図
【図１３】本発明の第３実施形態に係るパターン形成装置に適用される機能ヘッドの概略構成図
【図１４】本発明に係るパターン形成装置の変形例を説明する概略構成図
【図１５】図１４に示す変形例に係るライン型ヘッドの概略構成を示す平面透視図
【図１６】図１５に示すライン型ヘッドのノズル配置を説明する図
【図１７】本発明の変形例に係る機能ヘッドの概略構成図
【図１８】本発明の変形例に係る機能ヘッドの他の構成例の概略構成図
【図１９】本発明の機能ヘッドに適用されるＭＥＭＳデバイスの製造方法を説明する図
【図２０】従来技術に係るインクジェット方式を用いたパターン描画の課題を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１３】
〔パターン形成方法の説明〕
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の実施形態に係るパターン形成方法の概念図であり、基板１０のパターン形成面１０Ａに直線状のパターン１２（破線により図示）を形成する方法が模式的に図示されている。図１（ａ）はパターン形成面１０Ａに改質処理が施された基板１０が図示されている。パターン１２を構成するドットが形成される打滴位置に対して、ドットと略同一形状（面積）を有する微小領域に改質処理が施されている。
【００１４】
すなわち、図１（ａ）に符号１４を付してドットハッチを用いて図示した領域は、改質処理が施された領域であり、パターン１２のデータ（ドットの位置データ、ドットサイズのデータ）に基づいて改質処理の対象となる打滴位置及び処理面積（サイズ）が決められ、ドットが形成される打滴位置のみに選択的に、ドット形成の直前に、スポット状（点状）に改質処理が施される。
【００１５】
図１（ｂ）は、改質処理が施された直後の打滴位置１４に対して液滴が打滴され、直線状のパターン１２が形成された基板１０が図示されている。改質処理が施された打滴位置は当該改質処理の直後に液滴が打滴される。ここで、「改質処理の直後」とは、改質処理が終了してから０．１秒以内である。その後、基板１０のパターン形成面１０Ａに着弾した液滴（ドット）に対して、加熱やエネルギー照射による定着処理が施され、基板１０のパターン形成面１０Ａにパターン１２が形成される。
【００１６】
本例に示すパターン形成方法では、パターン１２を構成するドットが形成される打滴位置に対して順次改質処理が施され、改質処理がされた直後の打滴位置は、直ちに液滴が打滴されドットが形成される。あるタイミングにおいて、改質処理後の打滴位置に液滴が打滴されていると、他の未処理の打滴位置は改質処理が施されるというように、改質処理と液滴の打滴が同時並行して実行される。
【００１７】
改質処理の一例として、ビーム状のＬＥＤ光やレーザー光を照射して打滴位置の親液（親水）性を他の部分よりも高くする親液処理が挙げられる。例えば、ＩｎＧａＮ（窒化インジウムガリウム）を用いた青色ＬＥＤ（波長４５０ｎｍ）を１マイクロ秒から１００マイクロ秒間照射することで、当該ＬＥＤ光が照射された部分が親液性に改質され、ドットが形成される打滴位置を基板１０の標準状態よりも親液性とすることができ、着弾した液滴の移動が抑制され、ドットの位置ズレが防止される。所定の打滴位置を親液性に改質処理すると、水系の溶媒を用いた液体が適用される場合に高い効果を発揮しうる。一方、撥液性に改質処理すると有機溶媒を用いた液体が適用される場合に高い効果を発揮しうる。
【００１８】
本例に適用される液体の例として、金、銀、銅やこれらの合金などの粒子を所定の溶媒に分散させた配線インク（金属溶液）、又は、上記した金属を含む前駆体溶液、絶縁体（樹脂）、半導体、有機ＥＬ発光材などを所定の溶媒に分散させた電子材料インク、レジスト液などが挙げられる。
【００１９】
また、基板１０の材料例として、ガラス（石英、耐熱ガラス等のＬＣＤ用無鉛ガラス）、シリコンウエハ、フィルム（ＰＥＮ、ＰＥＴ、ＰＣ，ＰＥＳなど）が挙げられる。基板１０は、バリア層や導電層が含まれるものでもよい。
【００２０】
図２（ａ），（ｂ）は、図１（ａ），（ｂ）に図示したパターン形成方法の具体例を示す概略構成図である。図２（ａ），（ｂ）に示すパターン形成方法では、基板１０の幅方向（主走査方向）について改質処理及び打滴が行われ、同方向の全域についてドットが形成されると、基板１０を幅方向と直交する方向（副走査方向）に所定量移動させて、次の幅方向についての改質処理及び打滴を行い、この動作を繰り返して基板１０の全域にパターンを形成するシリアル方式が適用される。かかるシリアル方式には、基板の全幅に満たない長さを有する短尺のシリアル型ヘッドが適用される。
【００２１】
図２（ａ）は、基板１０を移動方向の上流側から下流側を見た図であり、紙面を貫く方向が基板１０の移動方向（副走査方向）となっている。また、図２（ｂ）は、基板１０のパターン形成面１０Ａを上側から見た図である。なお、図中「Ｍ」を付した方向は主走査方向であり、「Ｓ」を付した方向は副走査方向である。
【００２２】
図２（ａ），（ｂ）に示す例は、機能ヘッド（chemical reactor(CR)ヘッド）２０を用いて基板１０のパターン形成面１０Ａに対して改質エネルギー２４が付与され、インクジェットヘッド（ＩＪヘッド）２２を用いて改質処理直後の打滴位置に液滴２６が打滴される。図２（ａ）に示すように、主走査方向Ｍについて、機能ヘッド２０をインクジェットヘッド２２に先行させ、機能ヘッド２０及びインクジェットヘッド２２を一体として走査させる。先行する機能ヘッド２０により改質エネルギー２４を付与して改質させた打滴位置１４は、後続するインクジェットヘッド２２により液滴が打滴され、ドット（パターン）１２が形成される。
【００２３】
図２（ｂ）に示すように、本例に示す機能ヘッド２０は、副走査方向Ｓについて４つのノズル５０が並べられた構造を有し、インクジェットヘッド２２は、副走査方向Ｓについて４つのノズル８０が一列に並べられた構造を有しているので、主走査方向Ｍについて１回の走査で、副走査方向に沿って４ドット分改質処理を同時に施すことができ、副走査方向に沿って４ドットを同時に形成しうる。
【００２４】
図２（ａ），（ｂ）に示すパターン形成方法では、各打滴位置について改質処理が施される形状（面積）は、当該打滴位置に形成されるドット１２の形状（面積）と略同一となっている。すなわち、各打滴位置の改質処理が施される部分の面積をＳａ、当該打滴位置に形成されるドットの面積をＳｂとすると、図示の例は、ドット１２と１ノズルが改質エネルギーを付与する微小領域の中心は一致し、Ｓａ＝Ｓｂとなっている。もちろん、改質エネルギー２４が付与される微小領域を適宜変更可能に構成することで、Ｓａ＜ＳｂやＳａ＞Ｓｂとすることも可能である。例えば、Ｓａ＜Ｓｂとすると、同一の打滴位置にドットを積み重ねるときに有利であり、Ｓａ＞Ｓｂとすると、ドットを薄く拡げるときに有利である。
【００２５】
図２（ａ），（ｂ）に示すパターン形成方法では、いわゆる、シリアルスキャン方式（ラスタースキャン方式）を例示したが、走査方式として、ベクトルスキャン方式を適用してもよい。また、繰り返し走査でも単発走査でもよい。但し、繰り返し走査の場合は、機能ヘッド２０とインクジェットヘッド２２との位置関係を入れ換えて、機能ヘッド２０が常にインクジェットヘッド２２に対して先行させるために、走査方向に応じて機能ヘッド２０及びインクジェットヘッド２２を１８０°回転させるように構成される。
【００２６】
機能ヘッド２０のノズル５０と、対応するインクジェットヘッド２２のノズル８０との主走査方向におけるピッチをｘとし、機能ヘッド２０及びインクジェットヘッド２２の主走査方向への走査速度をｖとしたときに、次式（１）の関係を満たすように、機能ヘッド２０のノズル５０とインクジェットヘッド２２のノズルのピッチｘ（機能ヘッド２０及びインクジェットヘッド２２の配置関係）が決められるとともに、機能ヘッド２０及びインクジェットヘッド２２の主走査方向への走査速度をｖが決められている。
【００２７】
ｘ／ｖ≦０．１（秒）…（１）
機能ヘッド２０の処理周波数をインクジェットヘッド２２の打滴周波数と同一とし、かつ、機能ヘッド２０の処理周期とインクジェットヘッド２２の打滴周期とを同期させると、機能ヘッド２０による改質処理タイミングからインクジェットヘッド２２の打滴タイミングまでの時間間隔を、処理周期（打滴周期）の一周期分の時間とする態様が可能である。例えば、処理周波数及び打滴周波数を１０ｋＨｚとすると、１周期分の時間は０．１秒であり、かかる態様では、改質処理から打滴までの時間は上記式（１）の条件を満足する。なお、改質処理から打滴までの時間を処理周期（打滴周期）の整数倍としてもよい。
【００２８】
〔第１実施形態〕
（パターン形成装置の全体構成）
次に、上述したパターン形成方法が適用されるパターン形成装置について説明する。図３は、パターン形成装置３０の概略構成図である。同図に示すパターン形成装置３０は、機能ヘッド２０及びインクジェットヘッド２２が搭載されたキャリッジ３２を主走査方向Ｍに沿って移動させる走査機構３４と、基板１０を支持するステージ３６を副走査方向Ｓに沿って移動させる搬送機構３８と、を具備している。図３に示す走査機構３４は、キャリッジ３２の送り機構としてボールネジ３９が適用され、キャリッジ３２の支持部材としてガイド部材４０が適用される。また、搬送機構３８は、ステージ３６の送り機構としてボールネジ４２が適用される。なお、ボールねじに代わり、リニアスライダーなどのリニアアクチュエータを適用してもよいし、ｘｙテーブルを適用してもよい。
【００２９】
（機能ヘッドの説明）
図４（ａ）は、機能ヘッド２０の内部構造を模式的に図示した構造図であり、図４（ｂ）は、機能ヘッド２０の上面から内部を見た透視図である。図４（ａ）における紙面を貫く方向、及び図４（ｂ）の左右方向は、図２，３に示した主走査方向Ｍである。
【００３０】
図４（ａ），（ｂ）に示すように、機能ヘッド２０は、複数のノズル５０‐１，５０‐２，５０‐３，５０‐４が形成されたノズルプレート５２と、ノズル５０‐１，５０‐２，５０‐３，５０‐４のそれぞれに対応する複数の可動ミラー５４‐１，５４‐２，５４‐１３，５４‐１４と、光源（図４（ａ）中不図示、図４（ｂ）に符号５５を付して図示）から出された光を各可動ミラー５４‐１，５４‐２，５４‐３，５４‐４に導くための固定ミラー群５６と、を具備している。
【００３１】
なお、以下の説明では、複数のノズル５０‐１，５０‐２，５０‐３，５０‐４をまとめてノズル５０と記載することがある。また、複数の可動ミラー５４‐１，５４‐２，５４‐３，５４‐４をまとめて可動ミラー５４と記載することがある。
【００３２】
光源５５には、ＬＥＤ光源やレーザー光源が適用される。ＬＥＤ光源の適用例として、ＩｎＧａＮ（窒化インジウムガリウム）を用いた青色ＬＥＤ（波長４５０ｎｍ）が挙げられる。これ以外にも、ＡｌＩｎＭ（窒化アルミニウムインジウム）、ＡｌＩｎＧａＮ（窒化アルミニウムインジウムガリウム）などを用いた青色ＬＥＤを適用してもよい。すなわち、本例に適用される光は、基板１０の表面を改質させるために必要なエネルギーを有するものであればよい。また、パターンを構成するドットの面積と略同一の面積を有する微小な領域について照射可能な程度の直進性や非拡散性を有していればよい。さらに、光量や照射強度、照射時間によって改質エネルギーを可変させることができるものであると好ましい。
【００３３】
図４（ｂ）に示すように、固定ミラー５６‐１〜５６‐４は、ノズル５０‐１〜５０‐４の配列に対応して、光源５５の光軸方向に沿う方向に固定ミラー５６‐１〜５６‐４が一列に並べられた構造を有している。固定ミラー５６‐１〜５６‐４は、反射特性及び透過特性を有するハーフミラー（半透過鏡）であり、光源から出された光の一部は、固定ミラー５６及び可動ミラー５４によって光軸が曲げられてノズル５０へ導かれ、光の一部は次段の固定ミラーへ導かれる。光源５５から照射された光が最終段の固定ミラーへ到達し、かつ、当該最終段の固定ミラーに対応するノズルへ到達し、さらに、該ノズルから基板１０へ照射されたときに、当該照射領域を改質させるのに十分な光量となるように、各固定ミラー５６による光量の減衰を考慮して、光源５５から照射される光の光量が決められている。
【００３４】
図４（ａ）に示すように、可動ミラー５４は、固定ミラー５６よって曲げられた光軸に対する角度を変更可能に構成されている。図４（ａ）に示す例では、実線により図示した状態の可動ミラー５４はノズル５０へ光を導き、一方、破線により図示した状態の可動ミラー５４はノズル５０へ光を導かない。ノズル５０へ導かれた光は、ノズル５０の開口を介して基板１０のパターン形成面１０Ａにおける所定の打滴位置（図２（ａ），（ｂ）参照）へ照射される。
【００３５】
すなわち、図４（ａ），（ｂ）に示す機能ヘッド２０は、内蔵される可動ミラー５４の角度を適宜調整（変更）することで、対応するノズル５０へ光を導くか否かを切り換えることでき、基板１０上の打滴位置に対して、選択的に光を照射しうる。光源５５を機能ヘッド２０の外部に備え、光源５５から出された光を機能ヘッド２０内に導き、さらに、ノズル５０を介して当該光を基板１０に照射するように構成してもよい。
【００３６】
図４（ａ），（ｂ）に図示した可動ミラー５４は、ＭＥＭＳ(micro electro mechanical system)デバイスが適用される。ＭＥＭＳデバイスとは、半導体製造プロセスや犠牲層エッチングプロセスなどの微細加工技術を用いて作製された微細な機械要素部品である。可動ミラー５４の角度を変更するために、可動ミラー５４を移動（回転）させるアクチュエータにもＭＥＭＳデバイス（ＭＥＭＳアクチュエータ）が適用される。図５（ａ），（ｂ）は、ＭＥＭＳアクチュエータの構成例として、片持ち梁構造を有するリボン状アクチュエータを示す。図５（ａ）に示すＭＥＭＳアクチュエータ６０は、対向電極基板６２上に対向電極６４が形成され、さらに、対向電極６４の上に片持ち梁６６が形成される。片持ち梁６６は、一方の端がシリコンの固定部材６８によって固定され、他方の端に可動ミラー５４が設けられた構造を有している。
【００３７】
図５（ｂ）は、ＭＥＭＳアクチュエータ６０の動作が模式的に図示されている。同図に符号６６Ａを付して実線により図示した状態は、対向電極６４に電圧が印加されていない状態の片持ち梁６６であり、先端部に形成された可動ミラー５４は起き上がった状態となることで、光軸からずれた位置となる。
【００３８】
一方、符号６６Ｂを付して破線により図示した状態は、対向電極６４に電圧が印加されている状態の片持ち梁６６であり、先端部に形成された可動ミラー５４は、光軸上に位置する。すなわち、ＭＥＭＳアクチュエータ６０の対向電極６４に対して所定の駆動電圧を印加することで、片持ち梁６６の他方の端に設けられた可動ミラー５４の角度（姿勢）を変更して、光のオンオフが可能となる。
【００３９】
なお、本発明に適用される可動ミラー５４は、図５（ａ），（ｂ）に図示した片持ち梁構造に限定されず、回転型光スイッチなどの他の形態を有するＭＥＭＳスイッチを適用することができる。
【００４０】
図４（ａ），（ｂ）に示す態様では、ノズルごとに光を導く可動ミラー５４が具備される態様を例示したが、図６に示すように、光を走査させてノズル５０ごとに光を導く態様も可能である。同図に示す構成では、光源７０から出された光は、照射レンズ７２を介して回折部７４に照射される。回折部７４により回折した回折光は、フィルター７６を介して走査ミラー７８へ到達する。ドットの位置情報、ドットのサイズ情報に基づき決められた走査シーケンスに基づいて走査ミラー７８を走査させることで、所定のノズル５０へ光が導かれる。
【００４１】
図７（ａ）は、機能ヘッド２０のノズル配置を示す機能ヘッド２０のノズル面の平面図である。同図に示すように、機能ヘッド２０は、副走査方向（図中上下方向）について、複数のノズル５０が配置ピッチＰｎで一列に並べられた構造を有している。ノズル５０の配置ピッチを高密度化するために、図７（ｂ）に示すように複数のノズル５０を千鳥状に配置してもよいし、マトリクス状に配列してもよい（図１６参照）。図７（ｂ）に示す千鳥配置におけるノズル実質的な配置ピッチＰｎ’は、図７（ａ）に示すノズル５０の配置ピッチＰｎの１／２となっている。
【００４２】
機能ヘッド２０の１ノズルが処理する処理面積は、ノズル５０の開口面積に依存する。理想的な平行光の場合は、ノズル５０の開口面積と１ノズルが担う改質処理領域の面積とは同一となる。すなわち、ノズルの開口面積を大きくすると１ノズルが担う改質処理領域の面積は大きくなり、ノズルの開口面積を小さくすると１ノズルが担う改質処理領域の面積は小さくなる。機能ヘッド２０のノズル５０の直径は、１ノズルが担う改質処理領域の直径によって決められている。
【００４３】
なお、光を絞ることで１ノズルが担う改質処理領域の面積を、当該ノズルの開口面積よりも小さくすることが可能である。また、ノズル５０の近傍に拡大光学系又は縮小光学系（例えば、マイクロレンズアレイ）を具備することで、１ノズルが担う改質処理領域の面積を適宜縮小又は拡大することも可能である。上述したように、パターンの種類（ドットを積み重ねる構成又は薄く広げる構成）に対応して、光径を変えることで、改質処理が施される領域の面積（光が照射される面積）を定量的に調整可能である。
【００４４】
光の強度を変更すると、処理時間を変更することができる。なお、光の強度を大きくすると機能ヘッド２０内における発熱が大きくなるので、処理時間及びエネルギー損失の双方の観点から光の強度は設定される。
【００４５】
なお、光源から照射される光が理想的な平行光でない場合は、光路の途中に適宜光学系（マイクロレンズアレイなどの集光レンズ（群））が具備されるので、ノズル５０に到達する光は平行光とみなすことができる。
【００４６】
（インクジェットヘッドの説明）
次に、インクジェットヘッド２２について説明する。本例に示すインクジェットヘッド２２の吐出方式には、圧電方式が適用される。図８は、記録素子単位となる１チャンネル分の液滴吐出素子（１つのノズル８０に対応したインク室ユニット）の立体的構成を示す断面図である。同図に示すように、本例のインクジェットヘッド２２は、ノズル８０が形成されたノズルプレート８２と、圧力室８４や共通流路８６等の流路が形成された流路板８８等を積層接合した構造から成る。ノズルプレート８２は、インクジェットヘッド２２のノズル面８２Ａを構成し、各圧力室８４にそれぞれ連通する複数のノズル８０が副走査方向に沿って一列に形成されている。
【００４７】
流路板８８は、圧力室８４の側壁部を構成するとともに、共通流路８６から圧力室８４にインクを導く個別供給路の絞り部（最狭窄部）としての供給口９０を形成する流路形成部材である。なお、説明の便宜上、図８では簡略的に図示しているが、流路板８８は一枚又は複数の基板を積層した構造である。ノズルプレート８２及び流路板８８は、シリコンを材料として半導体製造プロセスによって所要の形状に加工することが可能である。
【００４８】
共通流路８６はインク供給源たるインクタンク（不図示）と連通しており、インクタンクから供給されるインクは共通流路８６を介して各圧力室８４に供給される。圧力室８４の一部の面（図８における天面）を構成する振動板９２には、上部電極（個別電極）９４及び下部電極９６を備え、上部電極９４と下部電極９６との間に圧電体９８がはさまれた構造を有するピエゾアクチュエータ（圧電素子）１００が接合されている。振動板９２を金属薄膜や金属酸化膜により構成すると、ピエゾアクチュエータ１００の下部電極９６に相当する共通電極として機能する。なお、樹脂などの非導電性材料によって振動板を形成する態様では、振動板部材の表面に金属などの導電材料による下部電極層が形成される。
【００４９】
上部電極９４に駆動電圧を印加することによってピエゾアクチュエータ１００が変形して圧力室８４の容積が変化し、これに伴う圧力変化によりノズル８０からインクが吐出される。インク吐出後、ピエゾアクチュエータ１００が元の状態に戻る際、共通流路８６から供給口９０を通って新しいインクが圧力室８４に再充填される。
【００５０】
なお、本例に示すインクジェットヘッド２２の吐出方式として、サーマル方式を適用してもよい。サーマル方式についての詳細な説明は省略するが、サーマル方式では、液室内に設けられたヒータに駆動信号が印加されると液室内の液体が加熱され、液室内の液体の膜沸騰現象を利用してノズルから所定量の液滴が吐出される。
【００５１】
先に説明したように、インクジェットヘッド２２のノズル配置は、機能ヘッド２０のノズル配置と同一になっている。かかる構造により、改質処理が施された打滴位置に対して液滴を打滴しうる。例えば、図９（ａ）に示すように、機能ヘッド２０のノズル５０と、インクジェットヘッド２２のノズル８０とを一枚のノズルプレート１２０に形成し、マイクロマシニング技術を用いて、機能ヘッド２０の構造体とインクジェットヘッド２２の構造体とを別々に作製し、これらの構造体を合体させて、さらに、２つの構造体を合体させた複合構造体にノズルプレート１２０を接合して、図９（ｂ）に示すように、機能ヘッド２０とインクジェットヘッド２２とを一体構造とした複合型ヘッド（ハイブリッド型ヘッド）とすることができる。
【００５２】
かかるハイブリッド型ヘッドは、機能ヘッド２０のノズルプレート５２とインクジェットヘッド２２のノズルプレート８２とを別々に作製するよりも、機能ヘッド２０のノズル５０と機能ヘッド２０のノズル８０との位置合わせ精度が向上し、ノズルプレート１２０の生産性を上げることが可能である。
【００５３】
（制御系の説明）
図１０は、パターン形成装置３０の制御系の概略構成を示すブロック図である。パターン形成装置３０は、通信インターフェース１４０、システム制御部１４２、搬送制御部１４４、画像処理部１４６、インクジェットヘッド駆動部（ＩＪヘッド駆動部）１４８、機能ヘッド駆動部（ＣＲヘッド駆動部）１４９を備えるとともに、画像メモリ１５０、ＲＯＭ１５２を備えている。
【００５４】
通信インターフェース１４０は、ホストコンピュータ１５４から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース１４０は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）などのシリアルインターフェースを適用してもよいし、セントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用してもよい。通信インターフェース１４０は、通信を高速化するためのバッファメモリ（不図示）を搭載してもよい。
【００５５】
システム制御部１４２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、所定のプログラムに従ってパターン形成装置３０の全体を制御する制御装置として機能するとともに、各種演算を行う演算装置として機能し、さらに、画像メモリ１５０及びＲＯＭ１５２のメモリコントローラとして機能する。すなわち、システム制御部１４２は、通信インターフェース１４０、搬送制御部１４４等の各部を制御し、ホストコンピュータ１５４との間の通信制御、画像メモリ１５０及びＲＯＭ１５２の読み書き制御等を行うとともに、上記の各部を制御する制御信号を生成する。
【００５６】
ホストコンピュータ１５４から送出された画像データは通信インターフェース１４０を介してパターン形成装置３０に取り込まれ、画像処理部１４６によって所定の画像処理が施される。
【００５７】
画像処理部１４６は、画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号（画像）処理機能を有し、生成した印字データをインクジェットヘッド駆動部１４８、及び機能ヘッド駆動部１４９に供給する制御部である。画像処理部１４６において所要の信号処理が施され、該画像データに基づいて、インクジェットヘッド駆動部１４８を介してインクジェットヘッド２２の吐出液滴量（打滴量）や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。なお、図１０に示すインクジェットヘッド駆動部１４８には、インクジェットヘッド２２の駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。
【００５８】
機能ヘッド駆動部１４９は、画像処理部１４６によって生成された印字データに基づいて改質処理のための制御信号が生成される。該制御信号は、ドットのサイズの情報やパターンの種類の情報（ドットを積み重ねるか又は薄く広げるか）に応じて生成される、光源から照射される光の照射面積を調整するための信号と、画像データに基づいて生成されるノズルの選択信号（各打滴位置についてドットを形成するか否かの情報）が含まれる。光源の調整信号によって光の照射面積が決められ、ノズルの選択信号によって可動ミラー５４（図４参照）の動作が制御される。
【００５９】
機能ヘッド２０のノズルの選択信号の具体例として、インクジェットヘッド２２のノズル選択信号に対して位相を進ませる態様が挙げられる。すなわち、機能ヘッド２０のノズル５０とインクジェットヘッド２２のノズル８０は一対一で対応しているので、機能ヘッド２０のノズル５０とインクジェットヘッド２２のノズルとの主走査方向における間隔ｘを、機能ヘッド２０及びインクジェットヘッド２２の走査速度ｖで除算した（ｘ／ｖ）が、機能ヘッド２０の制御信号とインクジェットヘッド２２の制御信号との位相差となる。なお、実際には、印字データに基づいて機能ヘッド２０のノズ選択信号が生成され、機能ヘッド２０のノズ選択信号に対して上記した（ｘ／ｖ）で求められる遅延時間が付加されたインクジェットヘッド２２のノズル選択信号が生成される。
【００６０】
搬送制御部１４４は、画像処理部１４６により生成された印字制御用の信号に基づいて基板１０（図２参照）の搬送タイミング及び搬送速度を制御する。図１０における搬送駆動部１５６は、図３のボールネジ３９，４２を駆動するモータが含まれる。すなわち、搬送制御部１４４は上記のモータのドライバーとして機能している。
【００６１】
画像メモリ（一次記憶メモリ）１５０は、通信インターフェース１４０を介して入力された画像データを一旦格納する一次記憶手段としての機能や、ＲＯＭ１５２に記憶されている各種プログラムの展開領域及びＣＰＵの演算作業領域（例えば、画像処理部１４６の作業領域）としての機能を有している。画像メモリ１５０には、逐次読み書きが可能な揮発性メモリ（ＲＡＭ）が用いられる。
【００６２】
ＲＯＭ１５２は、システム制御部１４２のＣＰＵが実行するプログラムや、装置各部の制御に必要な各種データ、制御パラメータなどが格納されており、システム制御部１４２を通じてデータの読み書きが行われる。ＲＯＭ１５２は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。また、外部インターフェースを備え、着脱可能な記憶媒体を用いてもよい。
【００６３】
本例に示すパターン形成装置３０は、ユーザインターフェース１７０を具備し、該ユーザインターフェース１７０は、オペレータ（ユーザ）が各種入力を行うための入力装置１７２と、表示部（ディスプレイ）１７４を含んで構成される。入力装置１７２には、キーボード、マウス、タッチパネル、ボタンなど各種形態を採用し得る。オペレータは、入力装置１７２を操作することにより、印刷条件の入力、画質モードの選択、付属情報の入力・編集、情報の検索などを行うことができ、入力内容や検索結果など等の各種情報は表示部１７４の表示を通じて確認することができる。この表示部１７４はエラーメッセージなどの警告を表示する手段としても機能する。なお、図１０の表示部１７４は、異常を知らせる報知手段としてのディスプレイに適用することができる。
【００６４】
パラメータ記憶部１８０は、パターン形成装置３０の動作に必要な各種制御パラメータが記憶されている。システム制御部１４２は、制御に必要なパラメータを適宜読み出すとともに、必要に応じて各種パラメータの更新（書換）を実行する。
【００６５】
プログラム格納部１８４は、パターン形成装置３０を動作させるための制御プログラムが格納されている記憶手段である。
【００６６】
上記の如く構成されたパターン形成方法によれば、基板１０の現実にドットが形成される打滴位置に対して改質処理が施され、改質処理が施された直後の打滴位置に液滴が打滴されるので、ジャギーやバルジの発生が防止され、パターンのにじみレス化が可能となる。また、打滴位置を中心とし、ドットの被覆面積と略同一面積を有する微小領域に対して、オンデマンドによる改質処理が実行されるので、より少ないエネルギーを用いた効率のよい改質処理となる。さらに、改質処理と打滴が連続的に実行されるので、パターン形成が全体として高速化される。
【００６７】
改質処理として親液処理が適用されると、基板１０と液滴の密着力（接合力）が向上する。特に、水系の溶媒を用いた液体が適用される場合や、フレキシブル基板などの柔軟性を有する基板が用いられる場合は、パターンの剥離が防止された好ましいパターン形成が可能となる。さらに、機能ヘッド２０を用いたオンデマンド処理によって、改質処理のマスクレス化が可能となる。
【００６８】
本例では、機能ヘッド２０がインクジェットヘッド２２と同一のノズル配置を有する態様を例示したが、基板上の各打滴位置に対して選択的に改質処理を施すことが可能であれば（機能ヘッド２０に各打滴位置に対応するノズル５０が存在すれば）、機能ヘッド２０のノズル配置をインクジェットヘッド２２のノズル配置と異ならせてもよい。
【００６９】
また、本例では、機能ヘッド２０とインクジェットヘッド２２とを同一のキャリッジ３２に搭載して、一体的に走査させる態様を例示したが、機能ヘッド２０とインクジェットヘッド２２とを独立に走査させてもよい。かかる態様では、改質処理が施された直後の打滴位置に対して液滴が打滴されるように、機能ヘッド２０及びインクジェットヘッド２２が配置されるとともに、それぞれの走査が制御される。
【００７０】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係るパターン形成装置について説明する。以下に説明する第２実施形態において、先に説明した第１実施形態と同一又は類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００７１】
図１１は、第２実施形態に係るパターン形成装置２００の概略構成図である。同図に示すパターン形成装置２００は、反応ガス雰囲気２０２において基板１０に対する改質処理が施される。例えば酸素を含む反応ガス雰囲気２０２において、光と反応ガスが反応して活性酸素が生成され、この活性酸素によって光が照射された打滴位置が親液性に改質される。なお、機能ヘッド２０は、上述した第１実施形態と同様の構成を適用することができる。一方、反応ガスとしてフッ素系ガスを用いると、改質処理領域を撥液（撥水）性とすることができる。パターン形成に用いられる液体が有機溶媒を用いたものである場合は、基板１０の表面を撥液性とすることで、打滴された液滴の定着性が向上する。
【００７２】
詳細な図示は省略するが、機能ヘッド２０と基板１０との空間に反応ガスを充填させる構成の一例として、機能ヘッド２０と基板１０との間に反応ガスを放出させるための放出口と、該放出口と連通される反応ガス流路と、反応ガス流路を介して放出口と接続される反応ガスタンクと、を具備する態様が挙げられる。
【００７３】
また、図１２に示すように、機能ヘッド２０やインクジェットヘッド２２、機能ヘッド２０及びインクジェットヘッド２２の走査機構（不図示）、基板１０の搬送機構３８を内蔵するチャンバー２０４を具備し、チャンバー２０４内を反応ガス雰囲気として、改質処理及び打滴を行う態様も可能である。図１２では図示を省略するが、チャンバー２０４の基板搬入口及び基板排出口には、加熱工程等の前処理工程及び定着工程等の後処理工程との間で基板１０の受け渡しを行う搬送部が配設されている。
【００７４】
本例に適用される反応ガスの一例として、酸素、窒素、フッ化メタン（ＣＦ４）などが挙げられる。図１２に示す態様では、チャンバー２０４内に反応ガスを充填するための供給口、及びチャンバー２０４内の反応ガスを排出させるための排出口が具備される。かかる構成によって、チャンバー２０４内の反応ガスを基板１０の種類や、改質処理の内容、機能ヘッド２０から照射される光の種類に対応して、反応ガスを適宜切り換えることが可能となる。
【００７５】
上記の如く構成されたパターン形成装置によれば、反応ガスと光が反応して活性酸素となり、との組み合わせにより基板に対して改質処理が施されるので、第１実施形態に係る大気中における改質処理と比較して、効率よく改質処理を行うことが可能となる。
【００７６】
〔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。本例では、機能ヘッドから発生させたプラズマ（ラジカル）を基板に照射させて改質処理が施されるように構成されている。
【００７７】
図１３は、本例に適用される機能ヘッド３２０の概略構成図である。同図に示す機能ヘッド３２０は、プラズマ源３２１が内蔵されるとともに、複数のノズル３５０のそれぞれに対応して、シャッター（ノズル開閉機構）３５４が内部に設けられている。シャッターは、先に説明したＭＥＭＳデバイスが適用される。
【００７８】
すなわち、本例に示す機能ヘッド３２０は、図４（ａ），（ｂ）に図示した機能ヘッド２０の光源５５に代わりプラズマ源（高電圧プラズマ源）３２１が具備され、可動ミラー５４に代わりシャッター３５４が具備され、パターンを形成するドットの位置データ及びサイズのデータに基づいて改質処理の制御信号が生成され、該制御信号により各シャッター３５４の動作（ノズル３５０の開閉）が制御され、パターンを構成するドットが形成される打滴位置に対してプラズマが照射される。
【００７９】
本例に適用される改質処理では、プラズマ源３２１と機能ヘッド３２０内に充填された反応ガス３０２を用いて、機能ヘッド３２０内にプラズマ放電を発生させ、ノズル３５０を介してプラズマ放電電子を基板１０のパターン形成面１０Ａに照射することにより、パターン形成面１０Ａに親水性極性基を生成し、濡れ正・接着性・印刷性・コーティング特性等の機能が付与される。なお、空気（エアー）を用い大気中でプラズマ放電を発生させてもよい。
【００８０】
上記の如く構成された第３実施形態によれば、基板１０のパターン形成面１０Ａにおける打滴位置に対して、プラズマを用いた改質処理が施されることで、現実にドットが形成される打滴位置を中心とした所定領域が親液性となり、ジャギーやバルジの防止によるにじみレス化、少ないエネルギーを用いた効率のよい改質処理、パターン形成全体の高速化といった、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８１】
〔変形例〕
次に、上述した第１〜３実施形態の変形例について説明する。
【００８２】
（全体構成）
図１４は、本発明の変形例に係るパターン形成装置３０’の概略構成図である。同図に示すパターン形成装置３０’は、フルライン型の機能ヘッド２０’を具備するとともに、フルライン型のインクジェットヘッド２２’を具備している。フルライン型の機能ヘッド２０’とは、基板１０の主走査方向Ｍにおける全長に対応する長さにわたって、ノズル５０が並べられた構造を有し、機能ヘッド２０’と基板１０とを副走査方向Ｓについて１回だけ相対的に移動させることで、基板１０の全域にわたって改質処理を行うことができる。
【００８３】
図１４に示すパターン形成装置３０’は、副走査方向の前段（基板１０の搬送方向上流側）に機能ヘッド２０’が配置されるとともに、機能ヘッド２０’の後段（基板１０の搬送方向下流側）にインクジェットヘッド２２’が配置されている。また、機能ヘッド２０’とインクジェットヘッド２２’とは近接して配置されている。機能ヘッド２０’のノズル５０（図１４中不図示）と、機能ヘッド２０’のノズル５０に対応するインクジェットヘッド２２’のノズル８０（図１４中不図示）との副走査方向における間隔ｙ（機能ヘッド２０’とインクジェットヘッド２２’との配置間隔）は、基板１０の搬送速度をｖとしたときに、ｙ≦０．１×ｖとなっている。つまり、改質処理が施された打滴位置は、改質処理から０．１秒以内に液滴が打滴される。
【００８４】
基板１０の先頭側から順次機能ヘッド２０’の処理領域に進むと、現実にドットが形成される打滴位置に改質処理が施され、改質処理が施された直後の打滴位置には、機能ヘッド２０’の後段に位置するインクジェットヘッド２２’から液滴が打滴される。
【００８５】
（ノズル配置の説明）
図１５は、フルライン型インクジェットヘッド２２’の構成例を示す平面透視図（インクジェットヘッド２２’から基板１０を見た図）であり、図１６は、図１５に示すインクジェットヘッド２２’のノズル配置を説明する図である。なお、先に説明したように、機能ヘッド２０’とインクジェットヘッド２２’はノズル配置が同一とされるので、ここではインクジェットヘッド２２’について説明する。
【００８６】
図１５に示すインクジェットヘッド２２’は、ｎ個のヘッドモジュール２２Ａ‐ｉ（ｉは１からｎの整数）をインクジェットヘッド２２’の長手方向に沿って一列につなぎ合わせてマルチヘッドを構成している。また、各ヘッドモジュール２２Ａ‐ｉは、インクジェットヘッド２２’の短手方向の両側からヘッドカバー２２Ｂ，２２Ｃによって支持されている。なお、ヘッドモジュール２２Ａを千鳥状に配置してマルチヘッドを構成することも可能である。かかる構造を有するインクジェットヘッド２２’と記録媒体とを相対的に一回だけ走査させてパターン形成を行う、いわゆるシングルパス方式により、基板１０の全面にわたってパターンを形成し得る。
【００８７】
インクジェットヘッド２２’を構成するヘッドモジュール２２Ａ‐ｉは、略平行四辺形の平面形状を有し、隣接するサブヘッド間にオーバーラップ部が設けられている。オーバーラップ部とは、サブヘッドのつなぎ部分であり、ヘッドモジュール２２Ａ‐ｉの並び方向について、隣接するドットが異なるサブヘッドに属するノズルによって形成される。
【００８８】
図１６に示すように、各ヘッドモジュール２２Ａ‐ｉは、ノズル８０が二次元状に並べられた構造を有し、かかるヘッドモジュール２２Ａ‐ｉを備えたヘッドは、いわゆるマトリクスヘッドと呼ばれるものである。図１６に図示したヘッドモジュール２２Ａ‐ｉは、副走査方向Ｓに対して角度αをなす列方向Ｗ、及び主走査方向Ｍに対して角度βをなす行方向Ｖに沿って多数のノズル８０が並べられた構造を有し、主走査方向Ｍの実質的なノズル配置密度が高密度化されている。図３では、行方向Ｖに沿って並べられたノズル群（ノズル行）は符号８０Ａを付し、列方向Ｗに沿って並べられたノズル群（ノズル列）は符号８０Ｂを付して図示されている。
【００８９】
なお、ノズル８０のマトリクス配置の他の例として、主走査方向Ｍに沿う行方向、及び主走査方向Ｍに対して斜め方向の列方向に沿って複数のノズル８０を配置する構成が挙げられる。
【００９０】
機能ヘッド２０’の内部構造は図４（ａ），（ｂ）に図示した光照射型の構造を適用してもよいし、図１３に図示したプラズマ照射型の構造を適用してもよい。また、インクジェットヘッド２２’の内部構造は図８に図示したピエゾアクチュエータ型を適用してもよいし、図示しないサーマル型を適用してもよい。
【００９１】
さらに、図９（ｂ）に示すように、機能ヘッド２０’とインクジェットヘッド２２’とを一体構造とし、一枚のノズルプレートに機能ヘッド２０’のノズルとインクジェットヘッド２２’のノズルとを形成してもよい。
【００９２】
図１７（ａ），（ｂ）は、図４（ａ），（ｂ）に図示した光照射型ヘッドの構造をマトリクスヘッドに適用した場合の構造例を示す図である。なお、図１７（ａ），（ｂ）中、図４（ａ），（ｂ）と同一又は類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００９３】
以下に説明するマトリクスヘッドのノズル配列は、主走査方向に沿う行方向、及び主走査方向に対して斜め方向の列方向に沿って複数のノズル５０（５０‐１１，５０‐１２，…，５０‐３２，…，）が並べられているものとして説明する。
【００９４】
図１７（ａ）は、機能ヘッド２０’の立体構造を示す図であり、図１７（ｂ）は、機能ヘッド２０’を上面から見た図である。図１７（ａ）における左右方向は機能ヘッド２０’の長手方向（主走査方向Ｍ）であり、紙面を貫く方向は基板１０の搬送方向（副走査方向Ｓ）である。図１７（ａ）には、主走査方向Ｍに沿って配置された多数のノズルのうち、３つのノズル５０‐１１，５０‐１２，５０‐１３のみが図示されている。図１７（ａ）に図示された３つのノズル５０‐１１，５０‐１２，５０‐１３のうち、ノズル５０‐１１，５０‐１３は基板１０へ光を照射するオン状態のノズルであり、ノズル５０‐１２は、基板１０へ光を照射しないオフ状態のノズルである。
【００９５】
図１７（ｂ）に示すように、固定ミラー群５６は、複数の固定ミラー５６‐１，５６‐２，５６‐３，…、が副走査方向Ｓに沿って一列に並べられており、固定ミラー５６の配置ピッチは、ノズル５０の副走査方向Ｓの実質的な配置ピッチに対応している。すなわち、主走査方向に沿って並べられた複数のノズルの一群に対して１つの固定ミラー５６が具備されている。
【００９６】
固定ミラー５６は、反射特性及び透過特性を有するハーフミラー（半透過鏡）が適用される。すなわち、光源５５から照射された光は、最初の固定ミラー５６‐３によって一部が反射してノズル５０‐３１，５０‐３２，…，ごとに設けられた可動ミラー５４‐３１，５４‐３２，…，へ導かれ、一部が透過して次段の固定ミラー５６‐２へ導かれる。次段の固定ミラー５６‐２導かれた光は、一部が反射して可動ミラー５４‐２１，５４‐２２，…，へ照射され、一部は透過して次段の固定ミラー５６‐１へ到達する。
【００９７】
なお、主走査方向Ｍに沿って並べられた可動ミラー５４の一群（例えば、可動ミラー５４‐１１，‐１２，５４‐１３，…，）は、固定ミラー５６側から順にオンをなるように動作が制御される。例えば、ノズル５０‐１１，５０‐１３がオン、ノズル５０‐１２がオフとなる場合は、先ず、ノズル５０‐１１がオンとなり、ノズル５０‐１１から所定時間光が照射されオフとなった後に、ノズル５０‐１３がオンとなる。このようにして、主走査方向に沿って並べられたノズル５０の一群はタイミングをずらして順次オンとされる。
【００９８】
例えば、１つのノズル５０（可動ミラー５４）のオン時間を１マイクロ秒とすると、１マイクロ秒間隔で固定ミラー５６に近い側の可動ミラー５４から順にオンとされ、主走査方向について最終段の固定ミラー５６がオンになると、主走査方向についての一回分の走査が終了する。主走査方向における一回の走査に要するる時間に応じて、基板１０の搬送速度が決められる。
【００９９】
なお、通過する固定ミラー５６の数が多くなるほど（光源５５から離れるほど）オン時間を長くして、固定ミラーによる光量の損失を補償するとよい。例えば、ノズル５０‐３１を含む一群（透過する固定ミラーの数はゼロ）よりも、ノズル５０‐２１を含む一群（透過する固定ミラーの数１）は、固定ミラー５６の透過率に応じてオン時間を長くするとよい。
【０１００】
また、主走査方向におけるノズル５０の一群ごとに光源５５が具備され、固定ミラー群５６が省略される態様や、光ファイバー等を用いてノズルごとに点光源が具備される態様も可能である。
【０１０１】
図１８は、図１３に図示したプラズマ照射型の機能ヘッドの構造をマトリクスヘッドに適用した場合の構造例を示す図である。なお、図１８中、図１３と同一又は類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。図１８に示す機能ヘッド３２０’は、ノズル３５０‐１及びノズル３５０‐３に対応するシャッター３５４‐１，３５４‐３が開かれた状態であり、ノズル３５０‐１，３５０‐３がオンとなっている。一方、ノズル３５０‐２に対応するシャッター３５４‐２が閉じられた状態であり、ノズル３５０‐２がオフとなっている。このように、各ノズル３５０に対応するシャッター３５４を適宜オンオフさせることで、各ノズル３５０から選択的にプラズマを照射させることが可能となっている。かかる態様では、複数のノズル３５０から同時にプラズマを照射することが可能であり、また、ノズルごとに照射されるエネルギー量が異なるといった問題もない。
【０１０２】
〔可動ミラー（ＭＥＭＳデバイス）の製造方法〕
次に、機能ヘッド２０（２０’，３２０）に適用される可動ミラー５４（ＭＥＭＳデバイス）の製造方法について工程順に沿って説明する。図１９（ａ）〜（ｅ）は、ＭＥＭＳデバイスの製造工程を説明する図である。まず、シリコン基板３００を１０５０℃で加熱して、シリコン基板３００の表面にシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）３０２，３０４が形成される（図１９（ａ）：酸化膜生成工程）。なお、シリコン基板３００の面方位は（１００）であり、厚みが０．５μｍ〜４μｍ程度の中間層（ＳｉＯ２）３０６が設けられている。
【０１０３】
次に、ドライエッチング（反応性イオンエッチング（ＲＩＥ））により、マスクとなるシリコン酸化膜３０２，３０４がパターンニングされる（図１９（ｂ）：マスクパターンニング工程）。かかる工程では、反応ガスとしてＣＦ４やＨ２が用いられる。さらに、パターンニングされたシリコン酸化膜３０２，３０４をマスクとし、中間層３０６をストップ層として、ドライエッチングによりシリコン酸化膜３０２により被覆されていない領域がパターンニングされる（図１９（ｃ）：パターンニング工程）。かかる工程では、反応ガスとしてＳＦ６やＣ４Ｆ８が用いられる。
【０１０４】
その後、中間層３０６が除去され（図１９（ｄ）：中間層除去工程）、ミラーとなる部分にメッキ処理が施され、金やプラチナなどのミラーとなる金属薄膜３０８が形成される（図１９（ｅ）：メッキ処理工程）。
【０１０５】
同様の工程により、可動ミラー５４を動作させるＭＥＭＳアクチュエータ（図５参照）が作製される。ＭＥＭＳアクチュエータを作製する際は、対向電極（図５参照）を形成する工程（対向電極となる金属薄膜を形成する工程、該金属薄膜をパターンニングする工程）が含まれる。
【０１０６】
かかるＭＥＭＳデバイスは、高精度に微細加工された機械要素及び機械要素と電気要素とを融合させた微細デバイスであり、ミクロンオーダーやナノオーダーの精度が要求される機能ヘッド２０を構成する微細デバイスの作製に好適である。
【０１０７】
図１９（ａ）〜（ｅ）に示す各工程を経て、機能ヘッド２０の内部構造が作製されると、この内部構造体や、光源などが機能ヘッド２０のフレーム内に設置され、ノズルプレート５２（図４参照）が可動ミラー５４と位置合わせされて接合され、機能ヘッド２０が完成する。
【０１０８】
本例では、基板上の配線パターンやマスクパターンなどのパターン描画を行う方法及び装置を例示したが、本発明は、紙などの記録媒体上に画像を形成するグラフィック印刷や、有機ＥＬパネルなどの薄型パネルの作製にも適用可能であり、同様の効果を得ることができる。
【０１０９】
以上、本発明に係るパターン形成方法及びパターン形成装置並びに複合型ヘッドについて詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよい。
【０１１０】
＜付記＞
上記に詳述した実施形態についての記載から把握されるとおり、本明細書では以下に示す発明を含む多様な技術思想の開示を含んでいる。
【０１１１】
（発明１）：基板のパターン形成面に形成されるパターンを構成するドットが形成される処理対象の打滴位置に対して改質エネルギーを照射して、当該処理対象の打滴位置に改質処理を施す改質処理工程と、前記改質処理工程において未処理の処理対象の打滴位置に改質処理が施されている間に、改質処理が施された直後の打滴位置に対してインクジェット方式により液滴が打滴される打滴工程と、を含むことを特徴とするパターン形成方法。
【０１１２】
本発明によれば、表面改質がされた打滴位置に液滴が打滴されることで、基板上における液滴の移動が抑制され、複数の液滴が合一することによるバルジの発生や、着弾位置の位置ズレによるジャギーの発生によるパターンのにじみが防止される。また、他の未処理の打滴位置に改質処理が施されている間に改質処理が施された直後の打滴位置に対して液滴が打滴されるので、表面処理がすべて終わった後に液滴の打滴が行われる従来方法に比べて全体の時間短縮が見込まれる。
【０１１３】
本発明の改質処理としては、基板のパターン形成面に親水性極性基生成して親液性に改質させる親液処理が挙げられる。
【０１１４】
（発明２）：発明１に記載のパターン形成方法において、前記打滴工程は、改質処理が施された打滴位置に対して、改質処理が終了してから０．１秒以内に液滴が打滴されることを特徴とする。
【０１１５】
かかる態様によれば、パターン形成の全体の処理時間が短縮化される。
【０１１６】
（発明３）：発明１又は２に記載のパターン形成方法において、前記改質処理工程は、所定の改質処理周期に基づいて改質処理を施し、前記打滴工程は、打滴周期を前記改質処理周期と同一とし、かつ、前記打滴周期と前記改質処理周期を同期させたときに、改質処理が施された打滴位置に対して、改質処理が終了してから改質処理周期の整数倍の時間経過後に液滴が打滴されることを特徴とする。
【０１１７】
かかる態様において、改質処理周波数（改質処理周期の逆数）及び打滴周波数（打滴周期の逆数）を１０ｋＨｚとし、改質処理が終了してから改質処理周期の一周期後に当該打滴位置に液滴が打滴されるように打滴制御がされると、改質処理が施された打滴位置に対して０．１秒後に液滴が打滴される。
【０１１８】
（発明４）：発明１乃至３のいずれかに記載のパターン形成方法において、前記改質処理工程は、各打滴位置の改質処理面積をＳａ、各打滴位置に打滴される液滴により形成されるドットの面積をＳｂとしたときに、Ｓａ＜Ｓｂを満たすように改質処理が実行され、前記打滴工程は、同一の打滴位置に複数の液滴が積層されるように液滴を打滴することを特徴とする。
【０１１９】
かかる態様によれば、複数のドットが積層された好ましいパターンが形成される。
【０１２０】
（発明５）：発明１乃至３のいずれかに記載のパターン形成方法において、前記改質処理工程は、各打滴位置の改質処理面積をＳａ、各打滴位置に打滴される液滴の基板上における面積をＳｂとしたときに、Ｓａ＞Ｓｂを満たすように改質処理が実行され、前記打滴工程は、同一の打滴位置に１つの液滴を打滴することを特徴とする。
【０１２１】
かかる態様によれば、薄く広げられたドットにより構成される好ましいパターンが形成される。
【０１２２】
（発明６）：発明１乃至５のいずれかに記載のパターン形成方法において、前記改質処理工程は、前記基板のパターン形成面に反応ガスを供給する反応ガス供給工程を含むことを特徴とする。
【０１２３】
かかる態様によれば、効率のよい改質処理が実行される。
【０１２４】
かかる態様における反応ガスとして、酸素（大気）、チッ化ガス、フッ化ガスなどが挙げられる。
【０１２５】
（発明７）：発明１乃至６のいずれかに記載のパターン形成方法において、前記改質処理工程は、前記基板のパターン形成面に対して光又はプラズマを照射することを特徴とする。
【０１２６】
かかる態様における光として、ＬＥＤ光、レーザー光などが挙げられる。
【０１２７】
（発明８）：基板のパターン形成面に形成されるパターンを構成するドットが形成される処理対象の打滴位置に対して改質エネルギーを照射して、当該処理対象の打滴位置に改質処理を施す機能ヘッドと、前記機能ヘッドにより改質処理が施された打滴位置に対して液滴を打滴するインクジェットヘッドと、前記機能ヘッドにより未処理の打滴位置に改質処理が施されている間に、改質処理が施された直後の打滴位置に対して液滴を打滴するように前記インクジェットヘッドによる打滴を制御する打滴制御手段と、を備えたことを特徴とするパターン形成装置。
【０１２８】
本発明における機能ヘッドの一態様として、改質エネルギーを照射するノズル（開口）を具備する態様が挙げられる。機能ヘッドのノズルは、インクジェットヘッドのノズル配置に対応して、インクジェットヘッドの打滴位置に対して改質エネルギーを照射しうる配置とされる。
【０１２９】
本発明に適用される機能ヘッド及びインクジェットヘッドは、シリアル型ヘッドでもよいし、フルライン型ヘッドでもよい。
【０１３０】
（発明９）：発明８に記載のパターン形成装置において、前記インクジェットヘッドが前記機能ヘッドに後続するように、前記基板と前記機能ヘッド及び前記インクジェットヘッドとを相対的に移動させる相対移動手段を備えたことを特徴とする。
【０１３１】
かかる態様において、シリアル方式を適用してもよいし、フルライン型ヘッドを用いたシングルパス方式を適用してもよい。
【０１３２】
（発明１０）：発明８又は９に記載のパターン形成装置において、前記パターン形成面に形成されるパターンの描画データに基づいて、前記機能ヘッドによる改質エネルギーの照射を制御する機能ヘッド制御信号を生成するとともに、前記機能ヘッドへ前記機能ヘッド制御信号を供給する機能ヘッド制御手段を備え、前記打滴制御手段は、前記機能ヘッド制御信号に所定の遅延時間が付加されたインクジェットヘッド制御信号を前記インクジェットヘッドへ供給することを特徴とする。
【０１３３】
かかる態様によれば、複雑な制御を行うことなく、機能ヘッドとインクジェットヘッドとを同期させて動作させることができる。
【０１３４】
（発明１１）：発明８乃至１０のいずれかに記載のパターン形成装置において、前記インクジェットヘッドは、複数のノズルが所定の配置ピッチで配置された構造を有し、前記機能ヘッドは、前記インクジェットヘッドと同一の配置ピッチで複数のノズルが配置された構造を有し、前記複数のノズルを介して改質エネルギーを前記基板に対して照射する構造を有することを特徴とする。
【０１３５】
かかる態様によれば、機能ヘッドのノズルの配置ピッチと、インクジェットヘッドのノズル配置の配置ピッチとを同一とすることで、インクジェットヘッドの打滴位置に対して改質処理を実行しうる。
【０１３６】
（発明１２）：発明１１に記載のパターン形成装置において、前記機能ヘッドは、前記基板に照射される光を発する光源と、前記光源から発した光を前記ノズルに導くＭＥＭＳミラーと、前記ＭＥＭＳミラーを動作させるＭＥＭＳアクチュエータと、を具備することを特徴とする。
【０１３７】
かかる態様における「ＭＥＭＳミラー」とは、微細加工工程によって形成されたミラーである。また、「ＭＥＭＳアクチュエータ」とは、微細加工工程によって形成されたアクチュエータである。
【０１３８】
（発明１３）：発明１１に記載のパターン形成装置において、前記機能ヘッドは、前記基板に照射されるプラズマを発生させるプラズマ源と、前記プラズマ源から発生させたプラズマを前記ノズルに導くＭＥＭＳ素子と、前記ＭＥＭＳ素子を動作させるＭＥＭＳアクチュエータと、を具備することを特徴とする。
【０１３９】
かかる態様における、ＭＥＭＳ素子としてシャッターが挙げられる。
【０１４０】
（発明１４）：発明８乃至１３のいずれかに記載のパターン形成装置において、前記機能ヘッド及び前記インクジェットヘッドは一体に構成された構造を有することを特徴とする。
【０１４１】
かかる態様によれば、機能ヘッドとインクジェットヘッドとを一体構造とすることで、装置の小型化、簡素化が可能となる。
【０１４２】
かかる態様において、機能ヘッドのノズルとインクジェットヘッドのノズルとを一枚のノズルプレートに形成する態様が好ましい。
【０１４３】
（発明１５）：基板上に形成されるパターンを構成するドットが形成される打滴位置に対して改質エネルギーを照射する機能ヘッド部と、前記機能ヘッド部と一体の構造を有し、前記機能ヘッドにより改質エネルギーが照射された前記基板上の打滴位置に液滴を打滴するインクジェットヘッド部と、前記インクジェットヘッドのノズル開口が形成されるとともに、前記インクジェットヘッドのノズル開口と同一の配置を有する、前記機能ヘッドの改質エネルギーの照射開口が形成され、機能ヘッド部及びインクジェットヘッド部を合体させた構造体に接合されるノズルプレートと、を備えたことを特徴とする複合型ヘッド。
【０１４４】
本発明に係る複合型ヘッドの製造方法として、マイクロマシニング技術を用いて機能ヘッド部を作製する工程と、マイクロマシニング技術を用いてインクジェットヘッド部を作製する工程と、機能ヘッド部に対応するノズル開口及びインクジェットヘッド部に対応するノズル開口が形成されるノズルプレートを作製する工程と、機能ヘッド部とインクジェットヘッド部とを合体させる工程と、機能ヘッド部とインクジェットヘッド部とを合体させた構造体にノズルプレートを接合する工程と、を含む構成が挙げられる。
【符号の説明】
【０１４５】
１０…基板、２０，２０’，３２０…機能ヘッド、２２，２２’…インクジェットヘッド、３０，３０’，２００…パターン形成装置、３４…走査機構、３６…ステージ、３８…搬送機構、５０，８０，３５０…ノズル、５２，８２，１２０,３５２…ノズルプレート、５４…可動ミラー、１４２…システム制御部、１４４…搬送制御部、１４６…画像処理部、１４８…インクジェットヘッド駆動部、１４９…機能ヘッド駆動部、シャッター…３５４
【技術分野】
【０００１】
本発明はパターン形成方法及びパターン形成装置並びに複合型ヘッドに係り、特に、インクジェット方式を用いた微細パターンの形成技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インクジェット方式の液体吐出ヘッドを用いて、基板上に電気配線パターンやマスクパターンなどの微細パターンを形成する技術が注目されている。例えば、金属を拡散させた液体をインクジェットヘッドから打滴してパターンを描画し、加熱等により該パターンを硬化させる手法が挙げられる。
【０００３】
図２０（ａ），（ｂ）は、従来技術に係るインクジェット方式を用いた微細パターン形成方法の課題を説明する図であり、基板１のパターン形成面１Ａが図示されている。図２０（ａ）は、基板１のパターン形成面１Ａに着弾した複数の液滴２が合一して１つの大きな液滴３となった状態（バルジが発生した状態）が図示されている。また、図２０（ｂ）は、基板１のパターン形成面１Ａに着弾した液滴２に着弾位置のズレが生じ、ジャギーが発生した状態が図示されている。図２０（ａ），（ｂ）とも、本来形成されるべきパターンは符号４を付し破線により図示した形状である。
【０００４】
すなわち、インクジェット方式を用いたパターンの描画における課題として、基板１上において、複数の液滴が合一することにより発生するバルジ（集まり）や、液滴の飛翔方向ズレにより生じるジャギーなどが挙げられる。かかる課題を解決するために様々な検討がなされている。
【０００５】
特許文献１は、レーザー光により取り囲まれた領域に液滴が打滴されることで、所定の起動から外れた液滴を所定の軌道に戻すように構成された液体吐出装置を開示している。また、特許文献２は薄膜パターンの形成領域に応じたバンクが形成された基板に所定の処理ガスを吹き付けて表面処理を施し、バンク間に液滴を配置して微細パターンを形成する薄膜パターン形成方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３７９４４０６号公報
【特許文献２】特開２００４−３５１３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された液体吐出装置は、液滴の飛翔方向の曲がりを回避することができるものの、基板上における液滴の合一を回避することが困難である。特許文献２に開示された薄膜パターン形成方法は、基板の表面処理に高いエネルギーが必要とされるために、表面処理に時間がかかってしまう。また、表面処理のためのプラズマ処理装置とパターンの描画のためのインクジェット装置を別々に具備し、表面処理がすべて終わった後にパターンの形成が行われるので、基板の表面処理とパターンの描画を並行して行うことができず、高速処理の実現が困難である。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、インクジェット方式を用いた微細パターンの形成におけるパターンのにじみが防止され、高速処理を可能とするパターン形成方法及びパターン形成装置並びに複合型ヘッド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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係るパターン形成方法は、基板のパターン形成面に形成されるパターンを構成するドットが形成される処理対象の打滴位置に対して改質エネルギーを照射して、当該処理対象の打滴位置に改質処理を施す改質処理工程と、前記改質処理工程において未処理の処理対象の打滴位置に改質処理が施されている間に、改質処理が施された直後の打滴位置に対してインクジェット方式により液滴が打滴される打滴工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、表面改質がされた打滴位置に液滴が打滴されることで、基板上における液滴の移動が抑制され、複数の液滴が合一することによるバルジの発生や、着弾位置の位置ズレによるジャギーの発生によるパターンのにじみが防止される。また、他の未処理の打滴位置に改質処理が施されている間に改質処理が施された直後の打滴位置に対して液滴が打滴されるので、表面処理がすべて終わった後に液滴の打滴が行われる従来方法に比べて全体の時間短縮が見込まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係るパターン形成方法の概念図
【図２】図１に示すパターン形成方法の具体例を説明する図
【図３】本発明の第１実施形態に係るパターン形成装置の概略構成図
【図４】図３に示す機能ヘッドの概略構成図
【図５】図４に示す機能ヘッドに適用されるＭＥＭＳデバイスの説明図
【図６】図４に示す機能ヘッドの他の構成例を説明する図。
【図７】図３に示す機能ヘッドのノズル配置を説明する平面図
【図８】図３に示すインクジェットヘッドの概略構成図
【図９】機能ヘッド及びインクジェットヘッドを一体構造とした複合ヘッドの概略構造図
【図１０】図３に示すパターン形成装置の制御部の構成を示すブロック図
【図１１】本発明の第２実施形態に係るパターン形成装置の概略構成図
【図１２】本発明の第２実施形態に係るパターン形成装置の他の構成例を示す概略構成図
【図１３】本発明の第３実施形態に係るパターン形成装置に適用される機能ヘッドの概略構成図
【図１４】本発明に係るパターン形成装置の変形例を説明する概略構成図
【図１５】図１４に示す変形例に係るライン型ヘッドの概略構成を示す平面透視図
【図１６】図１５に示すライン型ヘッドのノズル配置を説明する図
【図１７】本発明の変形例に係る機能ヘッドの概略構成図
【図１８】本発明の変形例に係る機能ヘッドの他の構成例の概略構成図
【図１９】本発明の機能ヘッドに適用されるＭＥＭＳデバイスの製造方法を説明する図
【図２０】従来技術に係るインクジェット方式を用いたパターン描画の課題を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１３】
〔パターン形成方法の説明〕
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の実施形態に係るパターン形成方法の概念図であり、基板１０のパターン形成面１０Ａに直線状のパターン１２（破線により図示）を形成する方法が模式的に図示されている。図１（ａ）はパターン形成面１０Ａに改質処理が施された基板１０が図示されている。パターン１２を構成するドットが形成される打滴位置に対して、ドットと略同一形状（面積）を有する微小領域に改質処理が施されている。
【００１４】
すなわち、図１（ａ）に符号１４を付してドットハッチを用いて図示した領域は、改質処理が施された領域であり、パターン１２のデータ（ドットの位置データ、ドットサイズのデータ）に基づいて改質処理の対象となる打滴位置及び処理面積（サイズ）が決められ、ドットが形成される打滴位置のみに選択的に、ドット形成の直前に、スポット状（点状）に改質処理が施される。
【００１５】
図１（ｂ）は、改質処理が施された直後の打滴位置１４に対して液滴が打滴され、直線状のパターン１２が形成された基板１０が図示されている。改質処理が施された打滴位置は当該改質処理の直後に液滴が打滴される。ここで、「改質処理の直後」とは、改質処理が終了してから０．１秒以内である。その後、基板１０のパターン形成面１０Ａに着弾した液滴（ドット）に対して、加熱やエネルギー照射による定着処理が施され、基板１０のパターン形成面１０Ａにパターン１２が形成される。
【００１６】
本例に示すパターン形成方法では、パターン１２を構成するドットが形成される打滴位置に対して順次改質処理が施され、改質処理がされた直後の打滴位置は、直ちに液滴が打滴されドットが形成される。あるタイミングにおいて、改質処理後の打滴位置に液滴が打滴されていると、他の未処理の打滴位置は改質処理が施されるというように、改質処理と液滴の打滴が同時並行して実行される。
【００１７】
改質処理の一例として、ビーム状のＬＥＤ光やレーザー光を照射して打滴位置の親液（親水）性を他の部分よりも高くする親液処理が挙げられる。例えば、ＩｎＧａＮ（窒化インジウムガリウム）を用いた青色ＬＥＤ（波長４５０ｎｍ）を１マイクロ秒から１００マイクロ秒間照射することで、当該ＬＥＤ光が照射された部分が親液性に改質され、ドットが形成される打滴位置を基板１０の標準状態よりも親液性とすることができ、着弾した液滴の移動が抑制され、ドットの位置ズレが防止される。所定の打滴位置を親液性に改質処理すると、水系の溶媒を用いた液体が適用される場合に高い効果を発揮しうる。一方、撥液性に改質処理すると有機溶媒を用いた液体が適用される場合に高い効果を発揮しうる。
【００１８】
本例に適用される液体の例として、金、銀、銅やこれらの合金などの粒子を所定の溶媒に分散させた配線インク（金属溶液）、又は、上記した金属を含む前駆体溶液、絶縁体（樹脂）、半導体、有機ＥＬ発光材などを所定の溶媒に分散させた電子材料インク、レジスト液などが挙げられる。
【００１９】
また、基板１０の材料例として、ガラス（石英、耐熱ガラス等のＬＣＤ用無鉛ガラス）、シリコンウエハ、フィルム（ＰＥＮ、ＰＥＴ、ＰＣ，ＰＥＳなど）が挙げられる。基板１０は、バリア層や導電層が含まれるものでもよい。
【００２０】
図２（ａ），（ｂ）は、図１（ａ），（ｂ）に図示したパターン形成方法の具体例を示す概略構成図である。図２（ａ），（ｂ）に示すパターン形成方法では、基板１０の幅方向（主走査方向）について改質処理及び打滴が行われ、同方向の全域についてドットが形成されると、基板１０を幅方向と直交する方向（副走査方向）に所定量移動させて、次の幅方向についての改質処理及び打滴を行い、この動作を繰り返して基板１０の全域にパターンを形成するシリアル方式が適用される。かかるシリアル方式には、基板の全幅に満たない長さを有する短尺のシリアル型ヘッドが適用される。
【００２１】
図２（ａ）は、基板１０を移動方向の上流側から下流側を見た図であり、紙面を貫く方向が基板１０の移動方向（副走査方向）となっている。また、図２（ｂ）は、基板１０のパターン形成面１０Ａを上側から見た図である。なお、図中「Ｍ」を付した方向は主走査方向であり、「Ｓ」を付した方向は副走査方向である。
【００２２】
図２（ａ），（ｂ）に示す例は、機能ヘッド（chemical reactor(CR)ヘッド）２０を用いて基板１０のパターン形成面１０Ａに対して改質エネルギー２４が付与され、インクジェットヘッド（ＩＪヘッド）２２を用いて改質処理直後の打滴位置に液滴２６が打滴される。図２（ａ）に示すように、主走査方向Ｍについて、機能ヘッド２０をインクジェットヘッド２２に先行させ、機能ヘッド２０及びインクジェットヘッド２２を一体として走査させる。先行する機能ヘッド２０により改質エネルギー２４を付与して改質させた打滴位置１４は、後続するインクジェットヘッド２２により液滴が打滴され、ドット（パターン）１２が形成される。
【００２３】
図２（ｂ）に示すように、本例に示す機能ヘッド２０は、副走査方向Ｓについて４つのノズル５０が並べられた構造を有し、インクジェットヘッド２２は、副走査方向Ｓについて４つのノズル８０が一列に並べられた構造を有しているので、主走査方向Ｍについて１回の走査で、副走査方向に沿って４ドット分改質処理を同時に施すことができ、副走査方向に沿って４ドットを同時に形成しうる。
【００２４】
図２（ａ），（ｂ）に示すパターン形成方法では、各打滴位置について改質処理が施される形状（面積）は、当該打滴位置に形成されるドット１２の形状（面積）と略同一となっている。すなわち、各打滴位置の改質処理が施される部分の面積をＳａ、当該打滴位置に形成されるドットの面積をＳｂとすると、図示の例は、ドット１２と１ノズルが改質エネルギーを付与する微小領域の中心は一致し、Ｓａ＝Ｓｂとなっている。もちろん、改質エネルギー２４が付与される微小領域を適宜変更可能に構成することで、Ｓａ＜ＳｂやＳａ＞Ｓｂとすることも可能である。例えば、Ｓａ＜Ｓｂとすると、同一の打滴位置にドットを積み重ねるときに有利であり、Ｓａ＞Ｓｂとすると、ドットを薄く拡げるときに有利である。
【００２５】
図２（ａ），（ｂ）に示すパターン形成方法では、いわゆる、シリアルスキャン方式（ラスタースキャン方式）を例示したが、走査方式として、ベクトルスキャン方式を適用してもよい。また、繰り返し走査でも単発走査でもよい。但し、繰り返し走査の場合は、機能ヘッド２０とインクジェットヘッド２２との位置関係を入れ換えて、機能ヘッド２０が常にインクジェットヘッド２２に対して先行させるために、走査方向に応じて機能ヘッド２０及びインクジェットヘッド２２を１８０°回転させるように構成される。
【００２６】
機能ヘッド２０のノズル５０と、対応するインクジェットヘッド２２のノズル８０との主走査方向におけるピッチをｘとし、機能ヘッド２０及びインクジェットヘッド２２の主走査方向への走査速度をｖとしたときに、次式（１）の関係を満たすように、機能ヘッド２０のノズル５０とインクジェットヘッド２２のノズルのピッチｘ（機能ヘッド２０及びインクジェットヘッド２２の配置関係）が決められるとともに、機能ヘッド２０及びインクジェットヘッド２２の主走査方向への走査速度をｖが決められている。
【００２７】
ｘ／ｖ≦０．１（秒）…（１）
機能ヘッド２０の処理周波数をインクジェットヘッド２２の打滴周波数と同一とし、かつ、機能ヘッド２０の処理周期とインクジェットヘッド２２の打滴周期とを同期させると、機能ヘッド２０による改質処理タイミングからインクジェットヘッド２２の打滴タイミングまでの時間間隔を、処理周期（打滴周期）の一周期分の時間とする態様が可能である。例えば、処理周波数及び打滴周波数を１０ｋＨｚとすると、１周期分の時間は０．１秒であり、かかる態様では、改質処理から打滴までの時間は上記式（１）の条件を満足する。なお、改質処理から打滴までの時間を処理周期（打滴周期）の整数倍としてもよい。
【００２８】
〔第１実施形態〕
（パターン形成装置の全体構成）
次に、上述したパターン形成方法が適用されるパターン形成装置について説明する。図３は、パターン形成装置３０の概略構成図である。同図に示すパターン形成装置３０は、機能ヘッド２０及びインクジェットヘッド２２が搭載されたキャリッジ３２を主走査方向Ｍに沿って移動させる走査機構３４と、基板１０を支持するステージ３６を副走査方向Ｓに沿って移動させる搬送機構３８と、を具備している。図３に示す走査機構３４は、キャリッジ３２の送り機構としてボールネジ３９が適用され、キャリッジ３２の支持部材としてガイド部材４０が適用される。また、搬送機構３８は、ステージ３６の送り機構としてボールネジ４２が適用される。なお、ボールねじに代わり、リニアスライダーなどのリニアアクチュエータを適用してもよいし、ｘｙテーブルを適用してもよい。
【００２９】
（機能ヘッドの説明）
図４（ａ）は、機能ヘッド２０の内部構造を模式的に図示した構造図であり、図４（ｂ）は、機能ヘッド２０の上面から内部を見た透視図である。図４（ａ）における紙面を貫く方向、及び図４（ｂ）の左右方向は、図２，３に示した主走査方向Ｍである。
【００３０】
図４（ａ），（ｂ）に示すように、機能ヘッド２０は、複数のノズル５０‐１，５０‐２，５０‐３，５０‐４が形成されたノズルプレート５２と、ノズル５０‐１，５０‐２，５０‐３，５０‐４のそれぞれに対応する複数の可動ミラー５４‐１，５４‐２，５４‐１３，５４‐１４と、光源（図４（ａ）中不図示、図４（ｂ）に符号５５を付して図示）から出された光を各可動ミラー５４‐１，５４‐２，５４‐３，５４‐４に導くための固定ミラー群５６と、を具備している。
【００３１】
なお、以下の説明では、複数のノズル５０‐１，５０‐２，５０‐３，５０‐４をまとめてノズル５０と記載することがある。また、複数の可動ミラー５４‐１，５４‐２，５４‐３，５４‐４をまとめて可動ミラー５４と記載することがある。
【００３２】
光源５５には、ＬＥＤ光源やレーザー光源が適用される。ＬＥＤ光源の適用例として、ＩｎＧａＮ（窒化インジウムガリウム）を用いた青色ＬＥＤ（波長４５０ｎｍ）が挙げられる。これ以外にも、ＡｌＩｎＭ（窒化アルミニウムインジウム）、ＡｌＩｎＧａＮ（窒化アルミニウムインジウムガリウム）などを用いた青色ＬＥＤを適用してもよい。すなわち、本例に適用される光は、基板１０の表面を改質させるために必要なエネルギーを有するものであればよい。また、パターンを構成するドットの面積と略同一の面積を有する微小な領域について照射可能な程度の直進性や非拡散性を有していればよい。さらに、光量や照射強度、照射時間によって改質エネルギーを可変させることができるものであると好ましい。
【００３３】
図４（ｂ）に示すように、固定ミラー５６‐１〜５６‐４は、ノズル５０‐１〜５０‐４の配列に対応して、光源５５の光軸方向に沿う方向に固定ミラー５６‐１〜５６‐４が一列に並べられた構造を有している。固定ミラー５６‐１〜５６‐４は、反射特性及び透過特性を有するハーフミラー（半透過鏡）であり、光源から出された光の一部は、固定ミラー５６及び可動ミラー５４によって光軸が曲げられてノズル５０へ導かれ、光の一部は次段の固定ミラーへ導かれる。光源５５から照射された光が最終段の固定ミラーへ到達し、かつ、当該最終段の固定ミラーに対応するノズルへ到達し、さらに、該ノズルから基板１０へ照射されたときに、当該照射領域を改質させるのに十分な光量となるように、各固定ミラー５６による光量の減衰を考慮して、光源５５から照射される光の光量が決められている。
【００３４】
図４（ａ）に示すように、可動ミラー５４は、固定ミラー５６よって曲げられた光軸に対する角度を変更可能に構成されている。図４（ａ）に示す例では、実線により図示した状態の可動ミラー５４はノズル５０へ光を導き、一方、破線により図示した状態の可動ミラー５４はノズル５０へ光を導かない。ノズル５０へ導かれた光は、ノズル５０の開口を介して基板１０のパターン形成面１０Ａにおける所定の打滴位置（図２（ａ），（ｂ）参照）へ照射される。
【００３５】
すなわち、図４（ａ），（ｂ）に示す機能ヘッド２０は、内蔵される可動ミラー５４の角度を適宜調整（変更）することで、対応するノズル５０へ光を導くか否かを切り換えることでき、基板１０上の打滴位置に対して、選択的に光を照射しうる。光源５５を機能ヘッド２０の外部に備え、光源５５から出された光を機能ヘッド２０内に導き、さらに、ノズル５０を介して当該光を基板１０に照射するように構成してもよい。
【００３６】
図４（ａ），（ｂ）に図示した可動ミラー５４は、ＭＥＭＳ(micro electro mechanical system)デバイスが適用される。ＭＥＭＳデバイスとは、半導体製造プロセスや犠牲層エッチングプロセスなどの微細加工技術を用いて作製された微細な機械要素部品である。可動ミラー５４の角度を変更するために、可動ミラー５４を移動（回転）させるアクチュエータにもＭＥＭＳデバイス（ＭＥＭＳアクチュエータ）が適用される。図５（ａ），（ｂ）は、ＭＥＭＳアクチュエータの構成例として、片持ち梁構造を有するリボン状アクチュエータを示す。図５（ａ）に示すＭＥＭＳアクチュエータ６０は、対向電極基板６２上に対向電極６４が形成され、さらに、対向電極６４の上に片持ち梁６６が形成される。片持ち梁６６は、一方の端がシリコンの固定部材６８によって固定され、他方の端に可動ミラー５４が設けられた構造を有している。
【００３７】
図５（ｂ）は、ＭＥＭＳアクチュエータ６０の動作が模式的に図示されている。同図に符号６６Ａを付して実線により図示した状態は、対向電極６４に電圧が印加されていない状態の片持ち梁６６であり、先端部に形成された可動ミラー５４は起き上がった状態となることで、光軸からずれた位置となる。
【００３８】
一方、符号６６Ｂを付して破線により図示した状態は、対向電極６４に電圧が印加されている状態の片持ち梁６６であり、先端部に形成された可動ミラー５４は、光軸上に位置する。すなわち、ＭＥＭＳアクチュエータ６０の対向電極６４に対して所定の駆動電圧を印加することで、片持ち梁６６の他方の端に設けられた可動ミラー５４の角度（姿勢）を変更して、光のオンオフが可能となる。
【００３９】
なお、本発明に適用される可動ミラー５４は、図５（ａ），（ｂ）に図示した片持ち梁構造に限定されず、回転型光スイッチなどの他の形態を有するＭＥＭＳスイッチを適用することができる。
【００４０】
図４（ａ），（ｂ）に示す態様では、ノズルごとに光を導く可動ミラー５４が具備される態様を例示したが、図６に示すように、光を走査させてノズル５０ごとに光を導く態様も可能である。同図に示す構成では、光源７０から出された光は、照射レンズ７２を介して回折部７４に照射される。回折部７４により回折した回折光は、フィルター７６を介して走査ミラー７８へ到達する。ドットの位置情報、ドットのサイズ情報に基づき決められた走査シーケンスに基づいて走査ミラー７８を走査させることで、所定のノズル５０へ光が導かれる。
【００４１】
図７（ａ）は、機能ヘッド２０のノズル配置を示す機能ヘッド２０のノズル面の平面図である。同図に示すように、機能ヘッド２０は、副走査方向（図中上下方向）について、複数のノズル５０が配置ピッチＰｎで一列に並べられた構造を有している。ノズル５０の配置ピッチを高密度化するために、図７（ｂ）に示すように複数のノズル５０を千鳥状に配置してもよいし、マトリクス状に配列してもよい（図１６参照）。図７（ｂ）に示す千鳥配置におけるノズル実質的な配置ピッチＰｎ’は、図７（ａ）に示すノズル５０の配置ピッチＰｎの１／２となっている。
【００４２】
機能ヘッド２０の１ノズルが処理する処理面積は、ノズル５０の開口面積に依存する。理想的な平行光の場合は、ノズル５０の開口面積と１ノズルが担う改質処理領域の面積とは同一となる。すなわち、ノズルの開口面積を大きくすると１ノズルが担う改質処理領域の面積は大きくなり、ノズルの開口面積を小さくすると１ノズルが担う改質処理領域の面積は小さくなる。機能ヘッド２０のノズル５０の直径は、１ノズルが担う改質処理領域の直径によって決められている。
【００４３】
なお、光を絞ることで１ノズルが担う改質処理領域の面積を、当該ノズルの開口面積よりも小さくすることが可能である。また、ノズル５０の近傍に拡大光学系又は縮小光学系（例えば、マイクロレンズアレイ）を具備することで、１ノズルが担う改質処理領域の面積を適宜縮小又は拡大することも可能である。上述したように、パターンの種類（ドットを積み重ねる構成又は薄く広げる構成）に対応して、光径を変えることで、改質処理が施される領域の面積（光が照射される面積）を定量的に調整可能である。
【００４４】
光の強度を変更すると、処理時間を変更することができる。なお、光の強度を大きくすると機能ヘッド２０内における発熱が大きくなるので、処理時間及びエネルギー損失の双方の観点から光の強度は設定される。
【００４５】
なお、光源から照射される光が理想的な平行光でない場合は、光路の途中に適宜光学系（マイクロレンズアレイなどの集光レンズ（群））が具備されるので、ノズル５０に到達する光は平行光とみなすことができる。
【００４６】
（インクジェットヘッドの説明）
次に、インクジェットヘッド２２について説明する。本例に示すインクジェットヘッド２２の吐出方式には、圧電方式が適用される。図８は、記録素子単位となる１チャンネル分の液滴吐出素子（１つのノズル８０に対応したインク室ユニット）の立体的構成を示す断面図である。同図に示すように、本例のインクジェットヘッド２２は、ノズル８０が形成されたノズルプレート８２と、圧力室８４や共通流路８６等の流路が形成された流路板８８等を積層接合した構造から成る。ノズルプレート８２は、インクジェットヘッド２２のノズル面８２Ａを構成し、各圧力室８４にそれぞれ連通する複数のノズル８０が副走査方向に沿って一列に形成されている。
【００４７】
流路板８８は、圧力室８４の側壁部を構成するとともに、共通流路８６から圧力室８４にインクを導く個別供給路の絞り部（最狭窄部）としての供給口９０を形成する流路形成部材である。なお、説明の便宜上、図８では簡略的に図示しているが、流路板８８は一枚又は複数の基板を積層した構造である。ノズルプレート８２及び流路板８８は、シリコンを材料として半導体製造プロセスによって所要の形状に加工することが可能である。
【００４８】
共通流路８６はインク供給源たるインクタンク（不図示）と連通しており、インクタンクから供給されるインクは共通流路８６を介して各圧力室８４に供給される。圧力室８４の一部の面（図８における天面）を構成する振動板９２には、上部電極（個別電極）９４及び下部電極９６を備え、上部電極９４と下部電極９６との間に圧電体９８がはさまれた構造を有するピエゾアクチュエータ（圧電素子）１００が接合されている。振動板９２を金属薄膜や金属酸化膜により構成すると、ピエゾアクチュエータ１００の下部電極９６に相当する共通電極として機能する。なお、樹脂などの非導電性材料によって振動板を形成する態様では、振動板部材の表面に金属などの導電材料による下部電極層が形成される。
【００４９】
上部電極９４に駆動電圧を印加することによってピエゾアクチュエータ１００が変形して圧力室８４の容積が変化し、これに伴う圧力変化によりノズル８０からインクが吐出される。インク吐出後、ピエゾアクチュエータ１００が元の状態に戻る際、共通流路８６から供給口９０を通って新しいインクが圧力室８４に再充填される。
【００５０】
なお、本例に示すインクジェットヘッド２２の吐出方式として、サーマル方式を適用してもよい。サーマル方式についての詳細な説明は省略するが、サーマル方式では、液室内に設けられたヒータに駆動信号が印加されると液室内の液体が加熱され、液室内の液体の膜沸騰現象を利用してノズルから所定量の液滴が吐出される。
【００５１】
先に説明したように、インクジェットヘッド２２のノズル配置は、機能ヘッド２０のノズル配置と同一になっている。かかる構造により、改質処理が施された打滴位置に対して液滴を打滴しうる。例えば、図９（ａ）に示すように、機能ヘッド２０のノズル５０と、インクジェットヘッド２２のノズル８０とを一枚のノズルプレート１２０に形成し、マイクロマシニング技術を用いて、機能ヘッド２０の構造体とインクジェットヘッド２２の構造体とを別々に作製し、これらの構造体を合体させて、さらに、２つの構造体を合体させた複合構造体にノズルプレート１２０を接合して、図９（ｂ）に示すように、機能ヘッド２０とインクジェットヘッド２２とを一体構造とした複合型ヘッド（ハイブリッド型ヘッド）とすることができる。
【００５２】
かかるハイブリッド型ヘッドは、機能ヘッド２０のノズルプレート５２とインクジェットヘッド２２のノズルプレート８２とを別々に作製するよりも、機能ヘッド２０のノズル５０と機能ヘッド２０のノズル８０との位置合わせ精度が向上し、ノズルプレート１２０の生産性を上げることが可能である。
【００５３】
（制御系の説明）
図１０は、パターン形成装置３０の制御系の概略構成を示すブロック図である。パターン形成装置３０は、通信インターフェース１４０、システム制御部１４２、搬送制御部１４４、画像処理部１４６、インクジェットヘッド駆動部（ＩＪヘッド駆動部）１４８、機能ヘッド駆動部（ＣＲヘッド駆動部）１４９を備えるとともに、画像メモリ１５０、ＲＯＭ１５２を備えている。
【００５４】
通信インターフェース１４０は、ホストコンピュータ１５４から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース１４０は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）などのシリアルインターフェースを適用してもよいし、セントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用してもよい。通信インターフェース１４０は、通信を高速化するためのバッファメモリ（不図示）を搭載してもよい。
【００５５】
システム制御部１４２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、所定のプログラムに従ってパターン形成装置３０の全体を制御する制御装置として機能するとともに、各種演算を行う演算装置として機能し、さらに、画像メモリ１５０及びＲＯＭ１５２のメモリコントローラとして機能する。すなわち、システム制御部１４２は、通信インターフェース１４０、搬送制御部１４４等の各部を制御し、ホストコンピュータ１５４との間の通信制御、画像メモリ１５０及びＲＯＭ１５２の読み書き制御等を行うとともに、上記の各部を制御する制御信号を生成する。
【００５６】
ホストコンピュータ１５４から送出された画像データは通信インターフェース１４０を介してパターン形成装置３０に取り込まれ、画像処理部１４６によって所定の画像処理が施される。
【００５７】
画像処理部１４６は、画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号（画像）処理機能を有し、生成した印字データをインクジェットヘッド駆動部１４８、及び機能ヘッド駆動部１４９に供給する制御部である。画像処理部１４６において所要の信号処理が施され、該画像データに基づいて、インクジェットヘッド駆動部１４８を介してインクジェットヘッド２２の吐出液滴量（打滴量）や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。なお、図１０に示すインクジェットヘッド駆動部１４８には、インクジェットヘッド２２の駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。
【００５８】
機能ヘッド駆動部１４９は、画像処理部１４６によって生成された印字データに基づいて改質処理のための制御信号が生成される。該制御信号は、ドットのサイズの情報やパターンの種類の情報（ドットを積み重ねるか又は薄く広げるか）に応じて生成される、光源から照射される光の照射面積を調整するための信号と、画像データに基づいて生成されるノズルの選択信号（各打滴位置についてドットを形成するか否かの情報）が含まれる。光源の調整信号によって光の照射面積が決められ、ノズルの選択信号によって可動ミラー５４（図４参照）の動作が制御される。
【００５９】
機能ヘッド２０のノズルの選択信号の具体例として、インクジェットヘッド２２のノズル選択信号に対して位相を進ませる態様が挙げられる。すなわち、機能ヘッド２０のノズル５０とインクジェットヘッド２２のノズル８０は一対一で対応しているので、機能ヘッド２０のノズル５０とインクジェットヘッド２２のノズルとの主走査方向における間隔ｘを、機能ヘッド２０及びインクジェットヘッド２２の走査速度ｖで除算した（ｘ／ｖ）が、機能ヘッド２０の制御信号とインクジェットヘッド２２の制御信号との位相差となる。なお、実際には、印字データに基づいて機能ヘッド２０のノズ選択信号が生成され、機能ヘッド２０のノズ選択信号に対して上記した（ｘ／ｖ）で求められる遅延時間が付加されたインクジェットヘッド２２のノズル選択信号が生成される。
【００６０】
搬送制御部１４４は、画像処理部１４６により生成された印字制御用の信号に基づいて基板１０（図２参照）の搬送タイミング及び搬送速度を制御する。図１０における搬送駆動部１５６は、図３のボールネジ３９，４２を駆動するモータが含まれる。すなわち、搬送制御部１４４は上記のモータのドライバーとして機能している。
【００６１】
画像メモリ（一次記憶メモリ）１５０は、通信インターフェース１４０を介して入力された画像データを一旦格納する一次記憶手段としての機能や、ＲＯＭ１５２に記憶されている各種プログラムの展開領域及びＣＰＵの演算作業領域（例えば、画像処理部１４６の作業領域）としての機能を有している。画像メモリ１５０には、逐次読み書きが可能な揮発性メモリ（ＲＡＭ）が用いられる。
【００６２】
ＲＯＭ１５２は、システム制御部１４２のＣＰＵが実行するプログラムや、装置各部の制御に必要な各種データ、制御パラメータなどが格納されており、システム制御部１４２を通じてデータの読み書きが行われる。ＲＯＭ１５２は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。また、外部インターフェースを備え、着脱可能な記憶媒体を用いてもよい。
【００６３】
本例に示すパターン形成装置３０は、ユーザインターフェース１７０を具備し、該ユーザインターフェース１７０は、オペレータ（ユーザ）が各種入力を行うための入力装置１７２と、表示部（ディスプレイ）１７４を含んで構成される。入力装置１７２には、キーボード、マウス、タッチパネル、ボタンなど各種形態を採用し得る。オペレータは、入力装置１７２を操作することにより、印刷条件の入力、画質モードの選択、付属情報の入力・編集、情報の検索などを行うことができ、入力内容や検索結果など等の各種情報は表示部１７４の表示を通じて確認することができる。この表示部１７４はエラーメッセージなどの警告を表示する手段としても機能する。なお、図１０の表示部１７４は、異常を知らせる報知手段としてのディスプレイに適用することができる。
【００６４】
パラメータ記憶部１８０は、パターン形成装置３０の動作に必要な各種制御パラメータが記憶されている。システム制御部１４２は、制御に必要なパラメータを適宜読み出すとともに、必要に応じて各種パラメータの更新（書換）を実行する。
【００６５】
プログラム格納部１８４は、パターン形成装置３０を動作させるための制御プログラムが格納されている記憶手段である。
【００６６】
上記の如く構成されたパターン形成方法によれば、基板１０の現実にドットが形成される打滴位置に対して改質処理が施され、改質処理が施された直後の打滴位置に液滴が打滴されるので、ジャギーやバルジの発生が防止され、パターンのにじみレス化が可能となる。また、打滴位置を中心とし、ドットの被覆面積と略同一面積を有する微小領域に対して、オンデマンドによる改質処理が実行されるので、より少ないエネルギーを用いた効率のよい改質処理となる。さらに、改質処理と打滴が連続的に実行されるので、パターン形成が全体として高速化される。
【００６７】
改質処理として親液処理が適用されると、基板１０と液滴の密着力（接合力）が向上する。特に、水系の溶媒を用いた液体が適用される場合や、フレキシブル基板などの柔軟性を有する基板が用いられる場合は、パターンの剥離が防止された好ましいパターン形成が可能となる。さらに、機能ヘッド２０を用いたオンデマンド処理によって、改質処理のマスクレス化が可能となる。
【００６８】
本例では、機能ヘッド２０がインクジェットヘッド２２と同一のノズル配置を有する態様を例示したが、基板上の各打滴位置に対して選択的に改質処理を施すことが可能であれば（機能ヘッド２０に各打滴位置に対応するノズル５０が存在すれば）、機能ヘッド２０のノズル配置をインクジェットヘッド２２のノズル配置と異ならせてもよい。
【００６９】
また、本例では、機能ヘッド２０とインクジェットヘッド２２とを同一のキャリッジ３２に搭載して、一体的に走査させる態様を例示したが、機能ヘッド２０とインクジェットヘッド２２とを独立に走査させてもよい。かかる態様では、改質処理が施された直後の打滴位置に対して液滴が打滴されるように、機能ヘッド２０及びインクジェットヘッド２２が配置されるとともに、それぞれの走査が制御される。
【００７０】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係るパターン形成装置について説明する。以下に説明する第２実施形態において、先に説明した第１実施形態と同一又は類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００７１】
図１１は、第２実施形態に係るパターン形成装置２００の概略構成図である。同図に示すパターン形成装置２００は、反応ガス雰囲気２０２において基板１０に対する改質処理が施される。例えば酸素を含む反応ガス雰囲気２０２において、光と反応ガスが反応して活性酸素が生成され、この活性酸素によって光が照射された打滴位置が親液性に改質される。なお、機能ヘッド２０は、上述した第１実施形態と同様の構成を適用することができる。一方、反応ガスとしてフッ素系ガスを用いると、改質処理領域を撥液（撥水）性とすることができる。パターン形成に用いられる液体が有機溶媒を用いたものである場合は、基板１０の表面を撥液性とすることで、打滴された液滴の定着性が向上する。
【００７２】
詳細な図示は省略するが、機能ヘッド２０と基板１０との空間に反応ガスを充填させる構成の一例として、機能ヘッド２０と基板１０との間に反応ガスを放出させるための放出口と、該放出口と連通される反応ガス流路と、反応ガス流路を介して放出口と接続される反応ガスタンクと、を具備する態様が挙げられる。
【００７３】
また、図１２に示すように、機能ヘッド２０やインクジェットヘッド２２、機能ヘッド２０及びインクジェットヘッド２２の走査機構（不図示）、基板１０の搬送機構３８を内蔵するチャンバー２０４を具備し、チャンバー２０４内を反応ガス雰囲気として、改質処理及び打滴を行う態様も可能である。図１２では図示を省略するが、チャンバー２０４の基板搬入口及び基板排出口には、加熱工程等の前処理工程及び定着工程等の後処理工程との間で基板１０の受け渡しを行う搬送部が配設されている。
【００７４】
本例に適用される反応ガスの一例として、酸素、窒素、フッ化メタン（ＣＦ４）などが挙げられる。図１２に示す態様では、チャンバー２０４内に反応ガスを充填するための供給口、及びチャンバー２０４内の反応ガスを排出させるための排出口が具備される。かかる構成によって、チャンバー２０４内の反応ガスを基板１０の種類や、改質処理の内容、機能ヘッド２０から照射される光の種類に対応して、反応ガスを適宜切り換えることが可能となる。
【００７５】
上記の如く構成されたパターン形成装置によれば、反応ガスと光が反応して活性酸素となり、との組み合わせにより基板に対して改質処理が施されるので、第１実施形態に係る大気中における改質処理と比較して、効率よく改質処理を行うことが可能となる。
【００７６】
〔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。本例では、機能ヘッドから発生させたプラズマ（ラジカル）を基板に照射させて改質処理が施されるように構成されている。
【００７７】
図１３は、本例に適用される機能ヘッド３２０の概略構成図である。同図に示す機能ヘッド３２０は、プラズマ源３２１が内蔵されるとともに、複数のノズル３５０のそれぞれに対応して、シャッター（ノズル開閉機構）３５４が内部に設けられている。シャッターは、先に説明したＭＥＭＳデバイスが適用される。
【００７８】
すなわち、本例に示す機能ヘッド３２０は、図４（ａ），（ｂ）に図示した機能ヘッド２０の光源５５に代わりプラズマ源（高電圧プラズマ源）３２１が具備され、可動ミラー５４に代わりシャッター３５４が具備され、パターンを形成するドットの位置データ及びサイズのデータに基づいて改質処理の制御信号が生成され、該制御信号により各シャッター３５４の動作（ノズル３５０の開閉）が制御され、パターンを構成するドットが形成される打滴位置に対してプラズマが照射される。
【００７９】
本例に適用される改質処理では、プラズマ源３２１と機能ヘッド３２０内に充填された反応ガス３０２を用いて、機能ヘッド３２０内にプラズマ放電を発生させ、ノズル３５０を介してプラズマ放電電子を基板１０のパターン形成面１０Ａに照射することにより、パターン形成面１０Ａに親水性極性基を生成し、濡れ正・接着性・印刷性・コーティング特性等の機能が付与される。なお、空気（エアー）を用い大気中でプラズマ放電を発生させてもよい。
【００８０】
上記の如く構成された第３実施形態によれば、基板１０のパターン形成面１０Ａにおける打滴位置に対して、プラズマを用いた改質処理が施されることで、現実にドットが形成される打滴位置を中心とした所定領域が親液性となり、ジャギーやバルジの防止によるにじみレス化、少ないエネルギーを用いた効率のよい改質処理、パターン形成全体の高速化といった、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８１】
〔変形例〕
次に、上述した第１〜３実施形態の変形例について説明する。
【００８２】
（全体構成）
図１４は、本発明の変形例に係るパターン形成装置３０’の概略構成図である。同図に示すパターン形成装置３０’は、フルライン型の機能ヘッド２０’を具備するとともに、フルライン型のインクジェットヘッド２２’を具備している。フルライン型の機能ヘッド２０’とは、基板１０の主走査方向Ｍにおける全長に対応する長さにわたって、ノズル５０が並べられた構造を有し、機能ヘッド２０’と基板１０とを副走査方向Ｓについて１回だけ相対的に移動させることで、基板１０の全域にわたって改質処理を行うことができる。
【００８３】
図１４に示すパターン形成装置３０’は、副走査方向の前段（基板１０の搬送方向上流側）に機能ヘッド２０’が配置されるとともに、機能ヘッド２０’の後段（基板１０の搬送方向下流側）にインクジェットヘッド２２’が配置されている。また、機能ヘッド２０’とインクジェットヘッド２２’とは近接して配置されている。機能ヘッド２０’のノズル５０（図１４中不図示）と、機能ヘッド２０’のノズル５０に対応するインクジェットヘッド２２’のノズル８０（図１４中不図示）との副走査方向における間隔ｙ（機能ヘッド２０’とインクジェットヘッド２２’との配置間隔）は、基板１０の搬送速度をｖとしたときに、ｙ≦０．１×ｖとなっている。つまり、改質処理が施された打滴位置は、改質処理から０．１秒以内に液滴が打滴される。
【００８４】
基板１０の先頭側から順次機能ヘッド２０’の処理領域に進むと、現実にドットが形成される打滴位置に改質処理が施され、改質処理が施された直後の打滴位置には、機能ヘッド２０’の後段に位置するインクジェットヘッド２２’から液滴が打滴される。
【００８５】
（ノズル配置の説明）
図１５は、フルライン型インクジェットヘッド２２’の構成例を示す平面透視図（インクジェットヘッド２２’から基板１０を見た図）であり、図１６は、図１５に示すインクジェットヘッド２２’のノズル配置を説明する図である。なお、先に説明したように、機能ヘッド２０’とインクジェットヘッド２２’はノズル配置が同一とされるので、ここではインクジェットヘッド２２’について説明する。
【００８６】
図１５に示すインクジェットヘッド２２’は、ｎ個のヘッドモジュール２２Ａ‐ｉ（ｉは１からｎの整数）をインクジェットヘッド２２’の長手方向に沿って一列につなぎ合わせてマルチヘッドを構成している。また、各ヘッドモジュール２２Ａ‐ｉは、インクジェットヘッド２２’の短手方向の両側からヘッドカバー２２Ｂ，２２Ｃによって支持されている。なお、ヘッドモジュール２２Ａを千鳥状に配置してマルチヘッドを構成することも可能である。かかる構造を有するインクジェットヘッド２２’と記録媒体とを相対的に一回だけ走査させてパターン形成を行う、いわゆるシングルパス方式により、基板１０の全面にわたってパターンを形成し得る。
【００８７】
インクジェットヘッド２２’を構成するヘッドモジュール２２Ａ‐ｉは、略平行四辺形の平面形状を有し、隣接するサブヘッド間にオーバーラップ部が設けられている。オーバーラップ部とは、サブヘッドのつなぎ部分であり、ヘッドモジュール２２Ａ‐ｉの並び方向について、隣接するドットが異なるサブヘッドに属するノズルによって形成される。
【００８８】
図１６に示すように、各ヘッドモジュール２２Ａ‐ｉは、ノズル８０が二次元状に並べられた構造を有し、かかるヘッドモジュール２２Ａ‐ｉを備えたヘッドは、いわゆるマトリクスヘッドと呼ばれるものである。図１６に図示したヘッドモジュール２２Ａ‐ｉは、副走査方向Ｓに対して角度αをなす列方向Ｗ、及び主走査方向Ｍに対して角度βをなす行方向Ｖに沿って多数のノズル８０が並べられた構造を有し、主走査方向Ｍの実質的なノズル配置密度が高密度化されている。図３では、行方向Ｖに沿って並べられたノズル群（ノズル行）は符号８０Ａを付し、列方向Ｗに沿って並べられたノズル群（ノズル列）は符号８０Ｂを付して図示されている。
【００８９】
なお、ノズル８０のマトリクス配置の他の例として、主走査方向Ｍに沿う行方向、及び主走査方向Ｍに対して斜め方向の列方向に沿って複数のノズル８０を配置する構成が挙げられる。
【００９０】
機能ヘッド２０’の内部構造は図４（ａ），（ｂ）に図示した光照射型の構造を適用してもよいし、図１３に図示したプラズマ照射型の構造を適用してもよい。また、インクジェットヘッド２２’の内部構造は図８に図示したピエゾアクチュエータ型を適用してもよいし、図示しないサーマル型を適用してもよい。
【００９１】
さらに、図９（ｂ）に示すように、機能ヘッド２０’とインクジェットヘッド２２’とを一体構造とし、一枚のノズルプレートに機能ヘッド２０’のノズルとインクジェットヘッド２２’のノズルとを形成してもよい。
【００９２】
図１７（ａ），（ｂ）は、図４（ａ），（ｂ）に図示した光照射型ヘッドの構造をマトリクスヘッドに適用した場合の構造例を示す図である。なお、図１７（ａ），（ｂ）中、図４（ａ），（ｂ）と同一又は類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００９３】
以下に説明するマトリクスヘッドのノズル配列は、主走査方向に沿う行方向、及び主走査方向に対して斜め方向の列方向に沿って複数のノズル５０（５０‐１１，５０‐１２，…，５０‐３２，…，）が並べられているものとして説明する。
【００９４】
図１７（ａ）は、機能ヘッド２０’の立体構造を示す図であり、図１７（ｂ）は、機能ヘッド２０’を上面から見た図である。図１７（ａ）における左右方向は機能ヘッド２０’の長手方向（主走査方向Ｍ）であり、紙面を貫く方向は基板１０の搬送方向（副走査方向Ｓ）である。図１７（ａ）には、主走査方向Ｍに沿って配置された多数のノズルのうち、３つのノズル５０‐１１，５０‐１２，５０‐１３のみが図示されている。図１７（ａ）に図示された３つのノズル５０‐１１，５０‐１２，５０‐１３のうち、ノズル５０‐１１，５０‐１３は基板１０へ光を照射するオン状態のノズルであり、ノズル５０‐１２は、基板１０へ光を照射しないオフ状態のノズルである。
【００９５】
図１７（ｂ）に示すように、固定ミラー群５６は、複数の固定ミラー５６‐１，５６‐２，５６‐３，…、が副走査方向Ｓに沿って一列に並べられており、固定ミラー５６の配置ピッチは、ノズル５０の副走査方向Ｓの実質的な配置ピッチに対応している。すなわち、主走査方向に沿って並べられた複数のノズルの一群に対して１つの固定ミラー５６が具備されている。
【００９６】
固定ミラー５６は、反射特性及び透過特性を有するハーフミラー（半透過鏡）が適用される。すなわち、光源５５から照射された光は、最初の固定ミラー５６‐３によって一部が反射してノズル５０‐３１，５０‐３２，…，ごとに設けられた可動ミラー５４‐３１，５４‐３２，…，へ導かれ、一部が透過して次段の固定ミラー５６‐２へ導かれる。次段の固定ミラー５６‐２導かれた光は、一部が反射して可動ミラー５４‐２１，５４‐２２，…，へ照射され、一部は透過して次段の固定ミラー５６‐１へ到達する。
【００９７】
なお、主走査方向Ｍに沿って並べられた可動ミラー５４の一群（例えば、可動ミラー５４‐１１，‐１２，５４‐１３，…，）は、固定ミラー５６側から順にオンをなるように動作が制御される。例えば、ノズル５０‐１１，５０‐１３がオン、ノズル５０‐１２がオフとなる場合は、先ず、ノズル５０‐１１がオンとなり、ノズル５０‐１１から所定時間光が照射されオフとなった後に、ノズル５０‐１３がオンとなる。このようにして、主走査方向に沿って並べられたノズル５０の一群はタイミングをずらして順次オンとされる。
【００９８】
例えば、１つのノズル５０（可動ミラー５４）のオン時間を１マイクロ秒とすると、１マイクロ秒間隔で固定ミラー５６に近い側の可動ミラー５４から順にオンとされ、主走査方向について最終段の固定ミラー５６がオンになると、主走査方向についての一回分の走査が終了する。主走査方向における一回の走査に要するる時間に応じて、基板１０の搬送速度が決められる。
【００９９】
なお、通過する固定ミラー５６の数が多くなるほど（光源５５から離れるほど）オン時間を長くして、固定ミラーによる光量の損失を補償するとよい。例えば、ノズル５０‐３１を含む一群（透過する固定ミラーの数はゼロ）よりも、ノズル５０‐２１を含む一群（透過する固定ミラーの数１）は、固定ミラー５６の透過率に応じてオン時間を長くするとよい。
【０１００】
また、主走査方向におけるノズル５０の一群ごとに光源５５が具備され、固定ミラー群５６が省略される態様や、光ファイバー等を用いてノズルごとに点光源が具備される態様も可能である。
【０１０１】
図１８は、図１３に図示したプラズマ照射型の機能ヘッドの構造をマトリクスヘッドに適用した場合の構造例を示す図である。なお、図１８中、図１３と同一又は類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。図１８に示す機能ヘッド３２０’は、ノズル３５０‐１及びノズル３５０‐３に対応するシャッター３５４‐１，３５４‐３が開かれた状態であり、ノズル３５０‐１，３５０‐３がオンとなっている。一方、ノズル３５０‐２に対応するシャッター３５４‐２が閉じられた状態であり、ノズル３５０‐２がオフとなっている。このように、各ノズル３５０に対応するシャッター３５４を適宜オンオフさせることで、各ノズル３５０から選択的にプラズマを照射させることが可能となっている。かかる態様では、複数のノズル３５０から同時にプラズマを照射することが可能であり、また、ノズルごとに照射されるエネルギー量が異なるといった問題もない。
【０１０２】
〔可動ミラー（ＭＥＭＳデバイス）の製造方法〕
次に、機能ヘッド２０（２０’，３２０）に適用される可動ミラー５４（ＭＥＭＳデバイス）の製造方法について工程順に沿って説明する。図１９（ａ）〜（ｅ）は、ＭＥＭＳデバイスの製造工程を説明する図である。まず、シリコン基板３００を１０５０℃で加熱して、シリコン基板３００の表面にシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）３０２，３０４が形成される（図１９（ａ）：酸化膜生成工程）。なお、シリコン基板３００の面方位は（１００）であり、厚みが０．５μｍ〜４μｍ程度の中間層（ＳｉＯ２）３０６が設けられている。
【０１０３】
次に、ドライエッチング（反応性イオンエッチング（ＲＩＥ））により、マスクとなるシリコン酸化膜３０２，３０４がパターンニングされる（図１９（ｂ）：マスクパターンニング工程）。かかる工程では、反応ガスとしてＣＦ４やＨ２が用いられる。さらに、パターンニングされたシリコン酸化膜３０２，３０４をマスクとし、中間層３０６をストップ層として、ドライエッチングによりシリコン酸化膜３０２により被覆されていない領域がパターンニングされる（図１９（ｃ）：パターンニング工程）。かかる工程では、反応ガスとしてＳＦ６やＣ４Ｆ８が用いられる。
【０１０４】
その後、中間層３０６が除去され（図１９（ｄ）：中間層除去工程）、ミラーとなる部分にメッキ処理が施され、金やプラチナなどのミラーとなる金属薄膜３０８が形成される（図１９（ｅ）：メッキ処理工程）。
【０１０５】
同様の工程により、可動ミラー５４を動作させるＭＥＭＳアクチュエータ（図５参照）が作製される。ＭＥＭＳアクチュエータを作製する際は、対向電極（図５参照）を形成する工程（対向電極となる金属薄膜を形成する工程、該金属薄膜をパターンニングする工程）が含まれる。
【０１０６】
かかるＭＥＭＳデバイスは、高精度に微細加工された機械要素及び機械要素と電気要素とを融合させた微細デバイスであり、ミクロンオーダーやナノオーダーの精度が要求される機能ヘッド２０を構成する微細デバイスの作製に好適である。
【０１０７】
図１９（ａ）〜（ｅ）に示す各工程を経て、機能ヘッド２０の内部構造が作製されると、この内部構造体や、光源などが機能ヘッド２０のフレーム内に設置され、ノズルプレート５２（図４参照）が可動ミラー５４と位置合わせされて接合され、機能ヘッド２０が完成する。
【０１０８】
本例では、基板上の配線パターンやマスクパターンなどのパターン描画を行う方法及び装置を例示したが、本発明は、紙などの記録媒体上に画像を形成するグラフィック印刷や、有機ＥＬパネルなどの薄型パネルの作製にも適用可能であり、同様の効果を得ることができる。
【０１０９】
以上、本発明に係るパターン形成方法及びパターン形成装置並びに複合型ヘッドについて詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよい。
【０１１０】
＜付記＞
上記に詳述した実施形態についての記載から把握されるとおり、本明細書では以下に示す発明を含む多様な技術思想の開示を含んでいる。
【０１１１】
（発明１）：基板のパターン形成面に形成されるパターンを構成するドットが形成される処理対象の打滴位置に対して改質エネルギーを照射して、当該処理対象の打滴位置に改質処理を施す改質処理工程と、前記改質処理工程において未処理の処理対象の打滴位置に改質処理が施されている間に、改質処理が施された直後の打滴位置に対してインクジェット方式により液滴が打滴される打滴工程と、を含むことを特徴とするパターン形成方法。
【０１１２】
本発明によれば、表面改質がされた打滴位置に液滴が打滴されることで、基板上における液滴の移動が抑制され、複数の液滴が合一することによるバルジの発生や、着弾位置の位置ズレによるジャギーの発生によるパターンのにじみが防止される。また、他の未処理の打滴位置に改質処理が施されている間に改質処理が施された直後の打滴位置に対して液滴が打滴されるので、表面処理がすべて終わった後に液滴の打滴が行われる従来方法に比べて全体の時間短縮が見込まれる。
【０１１３】
本発明の改質処理としては、基板のパターン形成面に親水性極性基生成して親液性に改質させる親液処理が挙げられる。
【０１１４】
（発明２）：発明１に記載のパターン形成方法において、前記打滴工程は、改質処理が施された打滴位置に対して、改質処理が終了してから０．１秒以内に液滴が打滴されることを特徴とする。
【０１１５】
かかる態様によれば、パターン形成の全体の処理時間が短縮化される。
【０１１６】
（発明３）：発明１又は２に記載のパターン形成方法において、前記改質処理工程は、所定の改質処理周期に基づいて改質処理を施し、前記打滴工程は、打滴周期を前記改質処理周期と同一とし、かつ、前記打滴周期と前記改質処理周期を同期させたときに、改質処理が施された打滴位置に対して、改質処理が終了してから改質処理周期の整数倍の時間経過後に液滴が打滴されることを特徴とする。
【０１１７】
かかる態様において、改質処理周波数（改質処理周期の逆数）及び打滴周波数（打滴周期の逆数）を１０ｋＨｚとし、改質処理が終了してから改質処理周期の一周期後に当該打滴位置に液滴が打滴されるように打滴制御がされると、改質処理が施された打滴位置に対して０．１秒後に液滴が打滴される。
【０１１８】
（発明４）：発明１乃至３のいずれかに記載のパターン形成方法において、前記改質処理工程は、各打滴位置の改質処理面積をＳａ、各打滴位置に打滴される液滴により形成されるドットの面積をＳｂとしたときに、Ｓａ＜Ｓｂを満たすように改質処理が実行され、前記打滴工程は、同一の打滴位置に複数の液滴が積層されるように液滴を打滴することを特徴とする。
【０１１９】
かかる態様によれば、複数のドットが積層された好ましいパターンが形成される。
【０１２０】
（発明５）：発明１乃至３のいずれかに記載のパターン形成方法において、前記改質処理工程は、各打滴位置の改質処理面積をＳａ、各打滴位置に打滴される液滴の基板上における面積をＳｂとしたときに、Ｓａ＞Ｓｂを満たすように改質処理が実行され、前記打滴工程は、同一の打滴位置に１つの液滴を打滴することを特徴とする。
【０１２１】
かかる態様によれば、薄く広げられたドットにより構成される好ましいパターンが形成される。
【０１２２】
（発明６）：発明１乃至５のいずれかに記載のパターン形成方法において、前記改質処理工程は、前記基板のパターン形成面に反応ガスを供給する反応ガス供給工程を含むことを特徴とする。
【０１２３】
かかる態様によれば、効率のよい改質処理が実行される。
【０１２４】
かかる態様における反応ガスとして、酸素（大気）、チッ化ガス、フッ化ガスなどが挙げられる。
【０１２５】
（発明７）：発明１乃至６のいずれかに記載のパターン形成方法において、前記改質処理工程は、前記基板のパターン形成面に対して光又はプラズマを照射することを特徴とする。
【０１２６】
かかる態様における光として、ＬＥＤ光、レーザー光などが挙げられる。
【０１２７】
（発明８）：基板のパターン形成面に形成されるパターンを構成するドットが形成される処理対象の打滴位置に対して改質エネルギーを照射して、当該処理対象の打滴位置に改質処理を施す機能ヘッドと、前記機能ヘッドにより改質処理が施された打滴位置に対して液滴を打滴するインクジェットヘッドと、前記機能ヘッドにより未処理の打滴位置に改質処理が施されている間に、改質処理が施された直後の打滴位置に対して液滴を打滴するように前記インクジェットヘッドによる打滴を制御する打滴制御手段と、を備えたことを特徴とするパターン形成装置。
【０１２８】
本発明における機能ヘッドの一態様として、改質エネルギーを照射するノズル（開口）を具備する態様が挙げられる。機能ヘッドのノズルは、インクジェットヘッドのノズル配置に対応して、インクジェットヘッドの打滴位置に対して改質エネルギーを照射しうる配置とされる。
【０１２９】
本発明に適用される機能ヘッド及びインクジェットヘッドは、シリアル型ヘッドでもよいし、フルライン型ヘッドでもよい。
【０１３０】
（発明９）：発明８に記載のパターン形成装置において、前記インクジェットヘッドが前記機能ヘッドに後続するように、前記基板と前記機能ヘッド及び前記インクジェットヘッドとを相対的に移動させる相対移動手段を備えたことを特徴とする。
【０１３１】
かかる態様において、シリアル方式を適用してもよいし、フルライン型ヘッドを用いたシングルパス方式を適用してもよい。
【０１３２】
（発明１０）：発明８又は９に記載のパターン形成装置において、前記パターン形成面に形成されるパターンの描画データに基づいて、前記機能ヘッドによる改質エネルギーの照射を制御する機能ヘッド制御信号を生成するとともに、前記機能ヘッドへ前記機能ヘッド制御信号を供給する機能ヘッド制御手段を備え、前記打滴制御手段は、前記機能ヘッド制御信号に所定の遅延時間が付加されたインクジェットヘッド制御信号を前記インクジェットヘッドへ供給することを特徴とする。
【０１３３】
かかる態様によれば、複雑な制御を行うことなく、機能ヘッドとインクジェットヘッドとを同期させて動作させることができる。
【０１３４】
（発明１１）：発明８乃至１０のいずれかに記載のパターン形成装置において、前記インクジェットヘッドは、複数のノズルが所定の配置ピッチで配置された構造を有し、前記機能ヘッドは、前記インクジェットヘッドと同一の配置ピッチで複数のノズルが配置された構造を有し、前記複数のノズルを介して改質エネルギーを前記基板に対して照射する構造を有することを特徴とする。
【０１３５】
かかる態様によれば、機能ヘッドのノズルの配置ピッチと、インクジェットヘッドのノズル配置の配置ピッチとを同一とすることで、インクジェットヘッドの打滴位置に対して改質処理を実行しうる。
【０１３６】
（発明１２）：発明１１に記載のパターン形成装置において、前記機能ヘッドは、前記基板に照射される光を発する光源と、前記光源から発した光を前記ノズルに導くＭＥＭＳミラーと、前記ＭＥＭＳミラーを動作させるＭＥＭＳアクチュエータと、を具備することを特徴とする。
【０１３７】
かかる態様における「ＭＥＭＳミラー」とは、微細加工工程によって形成されたミラーである。また、「ＭＥＭＳアクチュエータ」とは、微細加工工程によって形成されたアクチュエータである。
【０１３８】
（発明１３）：発明１１に記載のパターン形成装置において、前記機能ヘッドは、前記基板に照射されるプラズマを発生させるプラズマ源と、前記プラズマ源から発生させたプラズマを前記ノズルに導くＭＥＭＳ素子と、前記ＭＥＭＳ素子を動作させるＭＥＭＳアクチュエータと、を具備することを特徴とする。
【０１３９】
かかる態様における、ＭＥＭＳ素子としてシャッターが挙げられる。
【０１４０】
（発明１４）：発明８乃至１３のいずれかに記載のパターン形成装置において、前記機能ヘッド及び前記インクジェットヘッドは一体に構成された構造を有することを特徴とする。
【０１４１】
かかる態様によれば、機能ヘッドとインクジェットヘッドとを一体構造とすることで、装置の小型化、簡素化が可能となる。
【０１４２】
かかる態様において、機能ヘッドのノズルとインクジェットヘッドのノズルとを一枚のノズルプレートに形成する態様が好ましい。
【０１４３】
（発明１５）：基板上に形成されるパターンを構成するドットが形成される打滴位置に対して改質エネルギーを照射する機能ヘッド部と、前記機能ヘッド部と一体の構造を有し、前記機能ヘッドにより改質エネルギーが照射された前記基板上の打滴位置に液滴を打滴するインクジェットヘッド部と、前記インクジェットヘッドのノズル開口が形成されるとともに、前記インクジェットヘッドのノズル開口と同一の配置を有する、前記機能ヘッドの改質エネルギーの照射開口が形成され、機能ヘッド部及びインクジェットヘッド部を合体させた構造体に接合されるノズルプレートと、を備えたことを特徴とする複合型ヘッド。
【０１４４】
本発明に係る複合型ヘッドの製造方法として、マイクロマシニング技術を用いて機能ヘッド部を作製する工程と、マイクロマシニング技術を用いてインクジェットヘッド部を作製する工程と、機能ヘッド部に対応するノズル開口及びインクジェットヘッド部に対応するノズル開口が形成されるノズルプレートを作製する工程と、機能ヘッド部とインクジェットヘッド部とを合体させる工程と、機能ヘッド部とインクジェットヘッド部とを合体させた構造体にノズルプレートを接合する工程と、を含む構成が挙げられる。
【符号の説明】
【０１４５】
１０…基板、２０，２０’，３２０…機能ヘッド、２２，２２’…インクジェットヘッド、３０，３０’，２００…パターン形成装置、３４…走査機構、３６…ステージ、３８…搬送機構、５０，８０，３５０…ノズル、５２，８２，１２０,３５２…ノズルプレート、５４…可動ミラー、１４２…システム制御部、１４４…搬送制御部、１４６…画像処理部、１４８…インクジェットヘッド駆動部、１４９…機能ヘッド駆動部、シャッター…３５４
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板のパターン形成面に形成されるパターンを構成するドットが形成される処理対象の打滴位置に対して改質エネルギーを照射して、当該処理対象の打滴位置に改質処理を施す改質処理工程と、
前記改質処理工程において未処理の処理対象の打滴位置に改質処理が施されている間に、改質処理が施された直後の打滴位置に対してインクジェット方式により液滴が打滴される打滴工程と、
を含むことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載のパターン形成方法において、
前記打滴工程は、改質処理が施された打滴位置に対して、改質処理が終了してから０．１秒以内に液滴が打滴されることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のパターン形成方法において、
前記改質処理工程は、所定の改質処理周期に基づいて改質処理を施し、
前記打滴工程は、打滴周期を前記改質処理周期と同一とし、かつ、前記打滴周期と前記改質処理周期を同期させたときに、改質処理が施された打滴位置に対して、改質処理が終了してから改質処理周期の整数倍の時間経過後に液滴が打滴されることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のパターン形成方法において、
前記改質処理工程は、各打滴位置の改質処理面積をＳａ、各打滴位置に打滴される液滴により形成されるドットの面積をＳｂとしたときに、Ｓａ＜Ｓｂを満たすように改質処理が実行され、
前記打滴工程は、同一の打滴位置に複数の液滴が積層されるように液滴を打滴することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかに記載のパターン形成方法において、
前記改質処理工程は、各打滴位置の改質処理面積をＳａ、各打滴位置に打滴される液滴の基板上における面積をＳｂとしたときに、Ｓａ＞Ｓｂを満たすように改質処理が実行され、
前記打滴工程は、同一の打滴位置に１つの液滴を打滴することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載のパターン形成方法において、
前記改質処理工程は、前記基板のパターン形成面に反応ガスを供給する反応ガス供給工程を含むことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載のパターン形成方法において、
前記改質処理工程は、前記基板のパターン形成面に対して光又はプラズマを照射することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項８】
基板のパターン形成面に形成されるパターンを構成するドットが形成される処理対象の打滴位置に対して改質エネルギーを照射して、当該処理対象の打滴位置に改質処理を施す機能ヘッドと、
前記機能ヘッドにより改質処理が施された打滴位置に対して液滴を打滴するインクジェットヘッドと、
前記機能ヘッドにより未処理の打滴位置に改質処理が施されている間に、改質処理が施された直後の打滴位置に対して液滴を打滴するように前記インクジェットヘッドによる打滴を制御する打滴制御手段と、
を備えたことを特徴とするパターン形成装置。
【請求項９】
請求項８に記載のパターン形成装置において、
前記インクジェットヘッドが前記機能ヘッドに後続するように、前記基板と前記機能ヘッド及び前記インクジェットヘッドとを相対的に移動させる相対移動手段を備えたことを特徴とするパターン形成装置。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載のパターン形成装置において、
前記パターン形成面に形成されるパターンの描画データに基づいて、前記機能ヘッドによる改質エネルギーの照射を制御する機能ヘッド制御信号を生成するとともに、前記機能ヘッドへ前記機能ヘッド制御信号を供給する機能ヘッド制御手段を備え、
前記打滴制御手段は、前記機能ヘッド制御信号に所定の遅延時間が付加されたインクジェットヘッド制御信号を前記インクジェットヘッドへ供給することを特徴とするパターン形成装置。
【請求項１１】
請求項８乃至１０のいずれかに記載のパターン形成装置において、
前記インクジェットヘッドは、複数のノズルが所定の配置ピッチで配置された構造を有し、
前記機能ヘッドは、前記インクジェットヘッドと同一の配置ピッチで複数のノズルが配置された構造を有し、前記複数のノズルを介して改質エネルギーを前記基板に対して照射する構造を有することを特徴とするパターン形成装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のパターン形成装置において、
前記機能ヘッドは、前記基板に照射される光を発する光源と、
前記光源から発した光を前記ノズルに導くＭＥＭＳミラーと、
前記ＭＥＭＳミラーを動作させるＭＥＭＳアクチュエータと、
を具備することを特徴とするパターン形成装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載のパターン形成装置において、
前記機能ヘッドは、前記基板に照射されるプラズマを発生させるプラズマ源と、
前記プラズマ源から発生させたプラズマを前記ノズルに導くＭＥＭＳ素子と、
前記ＭＥＭＳ素子を動作させるＭＥＭＳアクチュエータと、
を具備することを特徴とするパターン形成装置。
【請求項１４】
請求項８乃至１３のいずれかに記載のパターン形成装置において、
前記機能ヘッド及び前記インクジェットヘッドは一体に構成された構造を有することを特徴とするパターン形成装置。
【請求項１５】
基板上に形成されるパターンを構成するドットが形成される打滴位置に対して改質エネルギーを照射する機能ヘッド部と、
前記機能ヘッド部と一体の構造を有し、前記機能ヘッドにより改質エネルギーが照射された前記基板上の打滴位置に液滴を打滴するインクジェットヘッド部と、
前記インクジェットヘッドのノズル開口が形成されるとともに、前記インクジェットヘッドのノズル開口と同一の配置を有する、前記機能ヘッドの改質エネルギーの照射開口が形成され、機能ヘッド部及びインクジェットヘッド部を合体させた構造体に接合されるノズルプレートと、
を備えたことを特徴とする複合型ヘッド。
【請求項１】
基板のパターン形成面に形成されるパターンを構成するドットが形成される処理対象の打滴位置に対して改質エネルギーを照射して、当該処理対象の打滴位置に改質処理を施す改質処理工程と、
前記改質処理工程において未処理の処理対象の打滴位置に改質処理が施されている間に、改質処理が施された直後の打滴位置に対してインクジェット方式により液滴が打滴される打滴工程と、
を含むことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載のパターン形成方法において、
前記打滴工程は、改質処理が施された打滴位置に対して、改質処理が終了してから０．１秒以内に液滴が打滴されることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のパターン形成方法において、
前記改質処理工程は、所定の改質処理周期に基づいて改質処理を施し、
前記打滴工程は、打滴周期を前記改質処理周期と同一とし、かつ、前記打滴周期と前記改質処理周期を同期させたときに、改質処理が施された打滴位置に対して、改質処理が終了してから改質処理周期の整数倍の時間経過後に液滴が打滴されることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のパターン形成方法において、
前記改質処理工程は、各打滴位置の改質処理面積をＳａ、各打滴位置に打滴される液滴により形成されるドットの面積をＳｂとしたときに、Ｓａ＜Ｓｂを満たすように改質処理が実行され、
前記打滴工程は、同一の打滴位置に複数の液滴が積層されるように液滴を打滴することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかに記載のパターン形成方法において、
前記改質処理工程は、各打滴位置の改質処理面積をＳａ、各打滴位置に打滴される液滴の基板上における面積をＳｂとしたときに、Ｓａ＞Ｓｂを満たすように改質処理が実行され、
前記打滴工程は、同一の打滴位置に１つの液滴を打滴することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載のパターン形成方法において、
前記改質処理工程は、前記基板のパターン形成面に反応ガスを供給する反応ガス供給工程を含むことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載のパターン形成方法において、
前記改質処理工程は、前記基板のパターン形成面に対して光又はプラズマを照射することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項８】
基板のパターン形成面に形成されるパターンを構成するドットが形成される処理対象の打滴位置に対して改質エネルギーを照射して、当該処理対象の打滴位置に改質処理を施す機能ヘッドと、
前記機能ヘッドにより改質処理が施された打滴位置に対して液滴を打滴するインクジェットヘッドと、
前記機能ヘッドにより未処理の打滴位置に改質処理が施されている間に、改質処理が施された直後の打滴位置に対して液滴を打滴するように前記インクジェットヘッドによる打滴を制御する打滴制御手段と、
を備えたことを特徴とするパターン形成装置。
【請求項９】
請求項８に記載のパターン形成装置において、
前記インクジェットヘッドが前記機能ヘッドに後続するように、前記基板と前記機能ヘッド及び前記インクジェットヘッドとを相対的に移動させる相対移動手段を備えたことを特徴とするパターン形成装置。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載のパターン形成装置において、
前記パターン形成面に形成されるパターンの描画データに基づいて、前記機能ヘッドによる改質エネルギーの照射を制御する機能ヘッド制御信号を生成するとともに、前記機能ヘッドへ前記機能ヘッド制御信号を供給する機能ヘッド制御手段を備え、
前記打滴制御手段は、前記機能ヘッド制御信号に所定の遅延時間が付加されたインクジェットヘッド制御信号を前記インクジェットヘッドへ供給することを特徴とするパターン形成装置。
【請求項１１】
請求項８乃至１０のいずれかに記載のパターン形成装置において、
前記インクジェットヘッドは、複数のノズルが所定の配置ピッチで配置された構造を有し、
前記機能ヘッドは、前記インクジェットヘッドと同一の配置ピッチで複数のノズルが配置された構造を有し、前記複数のノズルを介して改質エネルギーを前記基板に対して照射する構造を有することを特徴とするパターン形成装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のパターン形成装置において、
前記機能ヘッドは、前記基板に照射される光を発する光源と、
前記光源から発した光を前記ノズルに導くＭＥＭＳミラーと、
前記ＭＥＭＳミラーを動作させるＭＥＭＳアクチュエータと、
を具備することを特徴とするパターン形成装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載のパターン形成装置において、
前記機能ヘッドは、前記基板に照射されるプラズマを発生させるプラズマ源と、
前記プラズマ源から発生させたプラズマを前記ノズルに導くＭＥＭＳ素子と、
前記ＭＥＭＳ素子を動作させるＭＥＭＳアクチュエータと、
を具備することを特徴とするパターン形成装置。
【請求項１４】
請求項８乃至１３のいずれかに記載のパターン形成装置において、
前記機能ヘッド及び前記インクジェットヘッドは一体に構成された構造を有することを特徴とするパターン形成装置。
【請求項１５】
基板上に形成されるパターンを構成するドットが形成される打滴位置に対して改質エネルギーを照射する機能ヘッド部と、
前記機能ヘッド部と一体の構造を有し、前記機能ヘッドにより改質エネルギーが照射された前記基板上の打滴位置に液滴を打滴するインクジェットヘッド部と、
前記インクジェットヘッドのノズル開口が形成されるとともに、前記インクジェットヘッドのノズル開口と同一の配置を有する、前記機能ヘッドの改質エネルギーの照射開口が形成され、機能ヘッド部及びインクジェットヘッド部を合体させた構造体に接合されるノズルプレートと、
を備えたことを特徴とする複合型ヘッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１２−４９４７６（Ｐ２０１２−４９４７６Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９２７７６（Ｐ２０１０−１９２７７６）
【出願日】平成２２年８月３０日（２０１０．８．３０）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３０日（２０１０．８．３０）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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