JP7256273B2 - 流体を印刷する方法 - Google Patents
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Description
フォトレジスト層のフォトリソグラフィーパターン形成、次いで、パターン形成フォトレジストをマスクとして用いた下地金属層のエッチングによって、金属線を形成することができる。しかし、フォトリソグラフィー及びエッチング設備のコストが高いので、特に約1μmから約10μmの範囲にある線幅に対して、非常に生産的な代替案が必要である。
1つの態様において、本開示は、流体を基板の印刷可能面に印刷する方法に関する。この方法によれば、印字ヘッドは、流体を連続的な流れで排出する。方法は、出力部、細長い入力部、及び出力部と細長い入力部との間のテーパー部を含む微細構造流体排出器を含む印字ヘッドを供給することを含む。出力部は、0.1μm~5μmの間の範囲にある内径の出口オリフィス、及び0.1μm未満の表面粗さを有する端面を含む。微細構造流体排出器の出力部が下方に向いた状態で、印字ヘッドを基板の上に位置決めする。印刷中に、印字ヘッド位置決めシステムは、端面と基板の印刷可能面との間の縦方向距離を0μm~5μmの範囲内に維持し、空気圧システムは、-50,000パスカル(Pa)から1,000,000パスカル(Pa)の範囲で、微細構造流体排出器における流体に圧力を加える。
開示は、添付図面に関連して開示の様々な実施形態の下記の詳細な説明を考慮してより完全に理解されるであろう。
本出願の出願人は、各開示内容全体を参照により本明細書に引用したものとする下記のポーランド特許出願を所有する。
Claims (37)
- 流体を基板の印刷可能面に印刷する方法であって、
前記基板を基板台の上の固定位置に位置決めするステップと、
微細構造流体排出器を含む印字ヘッドを供給するステップであって、前記微細構造流体排出器は、(1)0.1μmと5μmとの間の範囲にある出力内径の出口オリフィス、及び0.1μm未満の表面粗さを有する端面を含む出力部、(2)少なくとも100倍分だけ前記出力内径よりも大きい入力内径を有する細長い入力部、及び(3)前記細長い入力部と前記出力部との間のテーパー部を含み、印刷中に、前記テーパー部は、前記出力部と前記印刷可能面との接触によって、前記印刷可能面に対して傾斜させる又は曲げるように構成されており、前記印刷中に、前記出力部と前記印刷可能面との前記接触が維持される、ステップと、
前記印字ヘッドを前記基板の上に位置決めするステップと、
前記出口オリフィスが下方に向き、前記端面が前記印刷可能面の方に面した状態で、前記微細構造流体排出器を方向付けるステップと、
空気圧システムを前記印字ヘッドに連結するステップと、
前記基板に対して前記印字ヘッドの縦方向変位及び前記印字ヘッドの横方向変位を制御する印字ヘッド位置決めシステムを供給するステップと、
前記印刷中に、前記印字ヘッド位置決めシステムを動作させて、前記端面と前記印刷可能面との間の縦方向距離を0μmから5μmの範囲内に制御するステップと、
前記印刷中に、前記印字ヘッド位置決めシステムを動作させて、前記印字ヘッドを横方向に変位させるステップと、
前記空気圧システムを動作させて、前記細長い入力部を介して前記微細構造流体排出器における前記流体に圧力を加えるステップであって、前記印刷中に、前記圧力を、-50,000パスカル(Pa)から1,000,000パスカル(Pa)の範囲内に調節するステップと、
を含み、
前記印刷中に、前記印字ヘッドと前記基板との間の印加電界無しで連続的な流れで前記出口オリフィスを介して流体を排出し、前記連続的な流れは、前記印刷可能面に流体の線を形成する、
方法。 - 前記表面粗さは、1nmと20nmとの間の範囲にある、請求項1に記載の方法。
- 前記印字ヘッド位置決めシステムを動作させて、前記印字ヘッドを横方向に変位させる前記ステップは、前記印刷中に、0.01mm/secから1000mm/secの範囲にある速度で前記基板に対して前記印字ヘッドを横方向に変位させることを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記印刷可能面の上の前記線は、1.0倍分から20.0倍分の範囲だけ前記出力内径よりも大きい線幅を有する、請求項3に記載の方法。
- 前記印字ヘッド位置決めシステムを動作させて、前記縦方向距離を10μm以上に増加し、前記印刷可能面への流体の流れを停止するステップを更に含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記微細構造流体排出器は、ガラスを含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記空気圧システムは、ポンプ及び圧力調節器を含む、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記印字ヘッド位置決めシステムを動作させて、前記縦方向距離を制御する前記ステップは、前記印刷中に、前記縦方向変位を調整して、前記印刷可能面と接触して前記テーパー部を維持することを更に含む、請求項1~7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記印字ヘッド位置決めシステムを動作させて、前記印字ヘッドを横方向に変位させる前記ステップは、前記印刷中に、横方向変位の方向に沿って前記基板に対して前記印字ヘッドを横方向に変位させることを含み、
前記テーパー部を、前記印刷中に、横方向変位の前記方向に沿って傾斜させる又は曲げる、請求項8に記載の方法。 - 撮像システムを動作させて、前記テーパー部の前記傾斜又は曲げを検出するステップを更に含み、
前記印字ヘッド位置決めシステムを動作させて、前記縦方向距離を制御する前記ステップは、検出した前記傾斜又は曲げに応じて前記縦方向変位を調整することを更に含む、請求項9に記載の方法。 - 縦方向変位センサーを動作させて、前記印刷可能面の上の基準位置に対する基準縦方向変位を測定するステップを更に含み、
前記印字ヘッド位置決めシステムを動作させて、前記縦方向距離を制御する前記ステップは、測定した前記基準縦方向変位に応じて前記縦方向変位を調整することを更に含む、請求項1~10のいずれか一項に記載の方法。 - 前記縦方向変位センサーは、レーザー変位センサーである、請求項11に記載の方法。
- 前記印字ヘッド位置決めシステムを動作させて、前記印字ヘッドを横方向に変位させる前記ステップは、前記印刷中に、横方向変位の方向に沿って前記基板に対して前記印字ヘッドを横方向に変位させることを含み、
前記縦方向変位センサーを、前記印刷中に、横方向変位の前記方向に沿って前記微細構造流体排出器の前方に位置決めする、請求項11に記載の方法。 - 第1の歯を含む音叉を供給するステップであって、マーカー部位は、前記第1の歯に位置し、前記音叉は、前記出力部が前記マーカー部位と接触している場合、非摂動共振周波数f0、及び前記非摂動共振周波数f0と測定可能に異なる摂動共振周波数fNを特徴とするステップと、
前記マーカー部位の座標を第1の座標系で判定するステップと、
前記印字ヘッドを位置決めして、前記出力部を前記音叉の近傍に持って来るステップと、
測定回路を前記音叉に連結するステップと、
前記非摂動共振周波数f0及び前記摂動共振周波数fNを含む周波数の範囲にある可変周波数信号を前記音叉に伝送して、前記音叉が振動するようにするステップと、
前記出力部を多数の座標に変位させながら、前記信号に対する前記音叉の周波数応答を測定して、前記摂動共振周波数fNが検出される前記出力部の前記座標を判定するステップと、
前記摂動共振周波数fNが検出される前記出力部の前記座標に応じて、前記印字ヘッド位置決めシステムを較正するステップと
を更に含む、請求項1~13のいずれか一項に記載の方法。 - 前記マーカー部位は、マーカー点を含み、
前記マーカー点を含む前記マーカー部位のマップをメモリ記憶装置に供給するステップと、
前記マーカー点の座標が前記マップから判定されるまで、前記周波数応答を測定する前記ステップを繰り返すステップと
を更に含む、請求項14に記載の方法。 - 前記流体は、1センチポイズから2000センチポイズの範囲にある粘度を有する、請求項1~15のいずれか一項に記載の方法。
- 前記流体は、1センチポイズから10センチポイズの範囲にある粘度を有し、前記空気圧システムを動作させる前記ステップは、前記印刷中に、前記圧力を、-50,000パスカル(Pa)から0パスカル(Pa)の範囲内に調節することを含む、請求項16に記載の方法。
- 前記流体は、100センチポイズから200センチポイズの範囲にある粘度を有し、前記空気圧システムを動作させる前記ステップは、前記印刷中に、前記圧力を、20,000パスカル(Pa)から80,000パスカル(Pa)の範囲内に調節することを含む、請求項16に記載の方法。
- 前記流体は、ナノ粒子を含む、請求項1~18のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ナノ粒子は、量子ドットを含む、請求項19に記載の方法。
- 前記流体は、銀、チタン、及び炭素を含む群から選択される元素を含む、請求項1~20のいずれか一項に記載の方法。
- 前記印字ヘッドは、第2の微細構造流体排出器を更に含む、請求項1~21のいずれか一項に記載の方法。
- 流体タンクを前記印字ヘッドに連結するステップを更に含む、請求項1~22のいずれか一項に記載の方法。
- 圧電アクチュエータを前記流体タンクに連結するステップと、
前記圧電アクチュエータを動作させて、前記流体タンクの振動を引き起こすステップと
を更に含む、請求項23に記載の方法。 - 前記圧電アクチュエータを動作させる前記ステップは、前記流体タンクの前記振動を変調することを含む、請求項24に記載の方法。
- 前記流体タンクと前記細長い入力部との間に弾性流体導管を供給するステップを更に含む、請求項23に記載の方法。
- 圧電アクチュエータを前記印字ヘッドに連結するステップと、
前記圧電アクチュエータを動作させて、前記微細構造流体排出器の振動を引き起こすステップと
を更に含む、請求項1~26のいずれか一項に記載の方法。 - 前記圧電アクチュエータを動作させる前記ステップは、前記微細構造流体排出器の前記振動を変調することを含む、請求項27に記載の方法。
- 印字ヘッドを供給する前記ステップは、
ガラス管を供給することと、
前記ガラス管を集束イオンビーム装置に設置することと、
前記ガラス管のテーパー部の方へ集束イオンビームを向け、前記テーパー部を横切って、前記出口オリフィス及び前記端面を含む出力部を規定することと、
前記端面の前記表面粗さが0.1μm未満であるように、前記集束イオンビームを用いて前記端面を研磨して、微細構造流体排出器を得ることと、
前記微細構造流体排出器を前記集束イオンビーム装置から取り外すことと
を含む、請求項1~28のいずれか一項に記載の方法。 - 前記空気圧システムを動作させて、10,000パスカル(Pa)から1,000,000パスカル(Pa)の範囲にある圧力を加えながら、溶剤に前記出力部を浸漬させることを含む、前記出力部を洗浄するステップを更に含む、請求項1~29のいずれか一項に記載の方法。
- 前記印字ヘッド位置決めシステムを動作させて、前記印字ヘッドを横方向に変位させる前記ステップは、第1の方向に経路に沿って前記印字ヘッドを横切り、次に、前記第1の方向と反対側の第2の方向に前記経路に沿って前記印字ヘッドを横切ることを含む、請求項1~30のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1~31のいずれか一項に記載の方法を含む、オープン欠陥を修理する方法。
- 微細構造流体排出器を装着容器に装着するステップであって、前記微細構造流体排出器は、前記装着容器に装着される場合、前記微細構造流体排出器の縦軸を中心として回転可能であるステップと、
回転デバイスを前記微細構造流体排出器に連結するステップと、
前記微細構造流体排出器の縦軸を中心として前記微細構造流体排出器に制御回転を与えるステップと
を更に含む、請求項1~31のいずれか一項に記載の方法。 - 流体を基板の印刷可能面に印刷する方法であって、
前記基板を基板台の上の固定位置に位置決めするステップと、
第1の端部、及び前記第1の端部と反対側の第2の端部を有する共通レールと、
前記第1の端部と前記第2の端部との間の前記共通レールに沿って配列される微細構造流体排出器のバンクであって、前記微細構造流体排出器の各々は、(1)0.1μmと5μmとの間の範囲にある出力内径の出口オリフィス、及び0.1μm未満の表面粗さを有する端面を含む出力部、(2)少なくとも100倍分だけ前記出力内径よりも大きい入力内径を有する細長い入力部、及び(3)前記細長い入力部と前記出力部との間のテーパー部を含むバンクと、
前記第1の端部の近くに位置決めされる第1の縦方向変位センサーと、
前記第2の端部の近くに位置決めされる第2の縦方向変位センサーと、
ベース支持体と、
前記第1の端部を前記ベース支持体に取り付ける第1の圧電スタック線形アクチュエータと、
前記第2の端部を前記ベース支持体に取り付ける第2の圧電スタック線形アクチュエータと
を含む印字ヘッドモジュールを供給するステップと、
前記印字ヘッドモジュールを前記基板の上に位置決めするステップと、
前記出口オリフィスが下方に向き、前記端面が前記印刷可能面の方に面した状態で、前記微細構造流体排出器の各々を方向付けるステップと、
空気圧システムを前記印字ヘッドモジュールに連結するステップと、
前記基板に対して前記印字ヘッドモジュールの前記ベース支持体の縦方向変位及び前記印字ヘッドモジュールの前記ベース支持体の横方向変位を制御する印字ヘッドモジュール位置決めシステムを供給するステップと、
印刷中に、前記印字ヘッドモジュール位置決めシステムを動作させて、前記基板に対して前記印字ヘッドモジュールの前記ベース支持体を横方向に変位させるステップと、
前記空気圧システムを動作させて、前記それぞれの細長い入力部を介して前記微細構造流体排出器における前記流体に圧力を加えるステップであって、前記印刷中に、前記圧力を、-50,000パスカル(Pa)から1,000,000パスカル(Pa)の範囲内に調節するステップと、
前記第1の縦方向変位センサーを動作させて、前記印刷可能面の上の第1の基準位置に対する第1の基準縦方向変位を測定するステップと、
前記第2の縦方向変位センサーを動作させて、前記印刷可能面の上の第2の基準位置に対する第2の基準縦方向変位を測定するステップと、
前記第1の圧電スタック線形アクチュエータを動作させて、前記第1の基準縦方向変位に応じて前記第1の端部と前記ベース支持体との間の第1の縦方向間隔を調整するステップと、
前記第2の圧電スタック線形アクチュエータを動作させて、前記第2の基準縦方向変位に応じて前記第2の端部と前記ベース支持体との間の第2の縦方向間隔を調整するステップと
を含む方法。 - 前記印字ヘッドモジュール位置決めシステムを動作させる前記ステップは、前記印刷中に、横方向変位の方向に沿って前記基板に対して前記印字ヘッドモジュールの前記ベース支持体を横方向に変位させることを含み、横方向変位の前記方向は、前記第1の端部から前記第2の端部へのベクトルに対して略垂直である、請求項34に記載の方法。
- 前記第1の縦方向変位センサーを横方向変位の前記方向に沿って前記微細構造流体排出器の前方に位置決めするステップと、
前記第2の縦方向変位センサーを横方向変位の前記方向に沿って前記微細構造流体排出器の前方に位置決めするステップと
を更に含む、請求項35に記載の方法。 - 第2の印字ヘッドモジュールを供給するステップを更に含む、請求項34~36のいずれか一項に記載の方法。
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