(57)【要約】【課題】タクトタイム（工程数）を低減し、かつ描画精度が高いパターン形成装置を必要とせずに、所望する形状の描画パターン、特に厚膜細線パターンが精度よく形成する。【解決手段】第１描画ステップでは、基板１に着弾された液滴の直径よりも大きい第１描画ピッチで液滴を吐出し、基板１表面に複数の液滴をドット状に配置する。乾燥ステップでは、第１描画ステップにて配置された液滴を乾燥し、基板上にドット状半固形物６を形成する。第２描画ステップでは、第１描画ステップで基板１に着弾した液滴の直径よりも小さい第２描画ピッチで液滴１３を吐出し、液滴１３を、ドット状半固形物６間の基板１表面に接触し、かつドット状半固形物６を覆うように塗布液滴１４を配置し、直線パターン５を描画する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固形分を含有するインクを、液滴として吐出し、基板上にパターンを描画するパターン形成方法であって、
基板に着弾された液滴の直径よりも大きい第１描画ピッチで液滴を吐出し、基板表面に複数の液滴をドット状に配置する第１描画ステップと、
前記第１描画ステップにて配置された液滴を乾燥し、基板上にドット状乾燥物を形成する乾燥ステップと、
前記第１描画ステップで基板に着弾した液滴の直径よりも小さい第２描画ピッチで液滴を吐出し、該液滴が前記ドット状乾燥物間の基板表面に接触し、かつ前記ドット状乾燥物を覆うように塗布し、基板上にパターンを描画する第２描画ステップと、からなることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記第１描画ピッチを、基板上に着弾された液滴の直径の２倍以下のピッチに設定することを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項３】
前記第２描画ピッチを、第１描画ピッチの半分以上のピッチに設定することを特徴とする請求項１または２に記載のパターン形成方法。
【請求項４】
前記乾燥ステップでは、前記ドット状乾燥物が前記インクに対し再溶解性または再分散性を示す段階で、乾燥を停止することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項５】
前記乾燥ステップでは、液滴の基板に対する接触角が後退接触角に達する前に、乾燥を停止することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項６】
前記乾燥ステップでは、液滴と基板との固液界面よりも、液滴と外部との気液界面が高温になるように、加熱することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項７】
前記インクは、固形分として、機能性粒子、および機能性粒子を分散させるための分散剤を含み、
前記乾燥ステップでは、液滴の加熱温度を、前記分散剤の分解温度以下の温度に設定することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項８】
前記インクに対する固形分の体積濃度が、少なくとも５％以上であることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項９】
前記第１描画ステップおよび前記第２描画ステップでは、
インクジェット法により、液滴を基板上に塗布することを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか１項に記載のパターン形成方法により描画されたパターンが形成されたことを特徴とするパターン形成基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液滴を対象面上に吐出することにより、所定のパターンを形成するパターン形成方法、および基板面にパターンが形成されたパターン形成基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、多種多様な基板に対して、インクジェット法により液滴を塗布して、基板面に複雑なパターニングを行う技術が注目されている。基板面のパターニングにインクジェット法を用いることにより、描画したいパターンを基板上に直接形成することができる。従来のリソグラフィを用いた印刷技術は、真空成膜工程、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程、レジスト剥離工程といったコストのかかる工程が必要になる。しかしながら、パターニングにインクジェット法を用いることにより、上記の工程を省略することができる。その結果、安価に回路基板を作成することができるという効果を奏する。
【０００３】
特に、基板に配線パターンを描画するような場合には、配線抵抗を下げるために、配線パターンの断面積を大きくする必要がある。その一方で、回路の微細化に伴い、配線幅は小さいことが好まれる。それゆえ、回路基板の配線作成技術においては、厚膜細線形状の描画パターンを形成する技術が求められている。
【０００４】
インクジェット法を用いて対象物にパターンを形成する場合、流動状のインク（液滴）を吐出し、基板上の所定の位置に着弾させて、配線を形成している。このため、基板表面の特性により、着弾したインクが広がり過ぎる、あるいは、インク液滴が互いに分離する。その結果、基板上に、瘤状のインク溜まり（バルジ）が形成されてしまう虞がある。ここで、バルジとは、基板との表面張力によって、塗布したインク同士が集まり、瘤状に形成された凝集体のことをいう。塗布する液滴の大部分が、このバルジに集中してしまうと、形成される配線パターンは、パターン幅やパターン厚に極端な差異が生じる。このため、バルジの発生は、配線パターンの形成において、好ましくない。
【０００５】
そこで、例えば特許文献１には、着弾した液滴が拡がり過ぎる、あるいは、インク液滴が互いに分離することを極力抑え、基板上に所望する描画パターンを形成することのできる技術が開示されている。
【０００６】
具体的には、特許文献１に開示された技術では、予め、基板表面の描画パターンとなり得る領域（パターン形成領域）を、液滴に対し親和性を有するように改質している。また、基板表面の描画パターンとなり得る領域以外の他の領域を、液滴に対し非親和性を有するように改質している。そして、基板上の親和性を有する領域、すなわち、パターン形成領域に液滴を吐出し、描画パターンを形成している。特許文献１に開示された技術では、パターン形成領域以外の領域が、液滴に対し非親和性を有する領域になっている。このため、基板表面のパターン形成領域上に着弾された液滴は、該パターン形成領域を越えて拡がることはない。
【０００７】
また、特許文献１に開示された技術では、液滴同士が一部で重なるように、液滴をパターン形成領域に着弾している。これにより、基板に着弾した液滴が互いに分離することを防止している。
【０００８】
また、インクジェット法を利用して、基板上に厚膜の描画パターンを形成する方法としては、例えば特許文献２に開示された技術が挙げられる。
【０００９】
特許文献２に開示された技術では、インクジェット法により、金属微粒子を含有したインクを、絶縁基板上に吐出し、導電パターンを形成する。そして、形成された導電パターンに電解めっきを施すことにより、厚膜の導電パターンを形成することができる。
【００１０】
さらに、例えば特許文献３および４には、基板上にインクを複数回に分けて塗布し、配線パターンを形成する方法が開示されている。特許文献３および４に開示された技術では、描画回数を複数回に分けて、少量の液滴をパターン上に積層している。これにより、厚膜パターンを描画することができる。
【００１１】
特許文献５には、複数の液滴を、基板上の膜形成領域全体に、基板に着弾した後の液滴の直径よりも大きいピッチで吐出する第１吐出工程と、複数の液滴を、第１吐出工程における吐出位置と異なる位置に、基板に着弾した後の液滴の直径よりも大きいピッチで吐出する第２吐出工程とを有する膜パターンの形成方法が開示されている。特許文献５に開示された技術では、第１吐出工程後および第２吐出工程後に、液滴を乾燥している。乾燥後、第３吐出工程にて、複数の液滴を、第１吐出工程におけるピッチよりも小さいピッチで吐出している。特許文献５に開示された技術によれば、第１吐出工程および第２吐出工程により吐出した液滴が完全に、又はある程度乾燥した部分は、親液性が付与されており、第３吐出工程により吐出される液滴がなじみやすくなっている。そして、これにより、第３吐出工程により吐出される液滴を、膜形成領域に留め、パターンの厚膜化を実現している。
【００１２】
特許文献６には、「基板上に吐出された液状体の膜形成部分が膜パターンの縁部に移動するように膜パターンを乾燥する工程と、膜形成部分の移動により突出した縁部の間に液滴を吐出する第２吐出工程と」を含む製膜方法が開示されている。特許文献６に開示された技術では、第２吐出工程においてこの縁部間に液滴を吐出して埋めることで、上面が平坦な膜パターンを実現している。
【特許文献１】特開平１１−２０４５２９号公報（平成１１(1999)年  ７月３０日公開）
【特許文献２】特開２００３−２０９３４１号公報（平成１５(2003)年  ７月２５日公開）
【特許文献３】特許第３９２５２８３号公報（平成１９(2007)年  ６月  ６日発行）
【特許文献４】特許第３９５１７９２号公報（平成１９(2007)年  ８月  １日発行）
【特許文献５】特開２００３−１３３６９１号公報（平成１５(2003)年  ５月  ９日公開）
【特許文献６】特開２００３−３１８５１６号公報（平成１５(2003)年１１月  ７日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１〜６に開示された技術には、以下の問題がある。
【００１４】
まず、特許文献１に開示された技術では、描画する基板表面に対し、予め親和性を有する領域と非親和性を有する領域とを形成する必要がある。つまり、パターン形成領域に液滴を吐出する前に、予め、基板表面を、親和性領域および非親和性領域にパターニングする工程が必要になる。それゆえ、コスト及びタクトタイム（工程数）が増加するという問題が生じる。また、この親和性領域及び非親和性領域のパターン自体には、汎用性がない。このため、基板の描画パターンに応じて、親和性領域および非親和性領域を形成する必要があり、実用に供し得ない。
【００１５】
また、特許文献２に開示された技術では、インクジェット描画装置以外に、めっき装置が必要になり、コストが増加するという問題が生じる。さらに、インクジェット法による液滴吐出に加え、めっき工程も必要になるため、タクトタイムが増大するという問題が生じる。
【００１６】
さらに、特許文献３に開示された技術では、パターンを形成するためには、描画した複数の液滴間にインクを配置する必要がある。また、特許文献４に開示された技術では、すでに形成したパターンの上に、インクを配置し積層する必要がある。特許文献３および４に開示された技術は、基板上にインクを所定位置に配置するのに、高い描画精度が必要とされる。ここで、描画精度とは、例えばインクジェットヘッドから飛翔する液滴の高い着弾精度や、インクジェットヘッドや基板を積載するステージの位置決め精度などの、描画するために必要な装置による積み重ねの精度を指す。このような描画精度が高いパターン形成装置は、コストの増大を招く。また、描画精度が高いパターン形成装置を用いても、先に描画したパターン上に多数回描画する方法では、先に描画したパターンから液滴が溢れたり滑り落ちたりする。それゆえ、微細なパターンを形成することが困難である。
【００１７】
また、特許文献５に開示された技術では、膜パターンの厚膜化を実現するために、少なくとも第１吐出工程から第３吐出工程という３回のインクの描画を行う必要があり、タクトタイムが増大するという問題がある。特に、第１吐出工程と第２吐出工程との間に、液滴の乾燥を行い、さらに第２吐出工程後に液滴の乾燥を行っているので、タクトタイムの増大は非常に大きくなる。すなわち、第１吐出工程後の液滴の乾燥が完全に完了していない場合、この乾燥によって生じた液滴の蒸気が、第２吐出工程後の液滴の乾燥時点でも液滴周囲に残存する。この残存する液滴の蒸気が、第２吐出工程後の液滴の乾燥を阻害する。その結果、第２吐出工程後の液滴の乾燥時間は、第１吐出工程後の液滴の乾燥時間よりも長くなってしまう。また、第３吐出工程後に液滴の乾燥を必要とする場合、さらに乾燥時間が増大してしまう。
【００１８】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、タクトタイム（工程数）を低減し、かつ描画精度が高いパターン形成装置を必要とせずに、所望する形状の描画パターン、特に厚膜細線パターンを精度よく形成することができるパターン形成方法およびパターン形成基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明のパターン形成方法は、上記の課題を解決するために、固形分を含有するインクを、液滴として吐出し、基板上にパターンを描画するパターン形成方法であって、基板に着弾された液滴の直径よりも大きい第１描画ピッチで液滴を吐出し、基板表面に複数の液滴をドット状に配置する第１描画ステップと、前記第１描画ステップにて配置された液滴を乾燥し、基板上にドット状乾燥物を形成する乾燥ステップと、前記第１描画ステップで基板に着弾した液滴の直径よりも小さい第２描画ピッチで液滴を吐出し、該液滴を、前記ドット状乾燥物間の基板表面に接触し、かつ前記ドット状乾燥物を覆うように塗布し、パターンを描画する第２描画ステップと、からなることを特徴している。
【００２０】
上記の構成によれば、第１描画ステップにて、基板に着弾された液滴の直径よりも大きい第１描画ピッチで液滴を吐出し、基板表面に複数の液滴をドット状に配置している。ここでいう「ピッチ」とは、基板に着弾された複数の液滴について、隣接する液滴の中心間の距離を意味する。それゆえ、基板に着弾された液滴の直径よりも大きい第１描画ピッチで液滴を吐出したとき、基板に塗布される液滴は、互いに離間しており、基板上にドット状に配置される。第１描画ステップ後、乾燥ステップにて、前記第１描画ステップにて配置された液滴を乾燥し、基板上にドット状乾燥物を形成する。続いて、第２描画ステップにて、前記第１描画ステップで基板に着弾した液滴の直径よりも小さい第２描画ピッチで液滴を吐出し、該液滴を、前記ドット状乾燥物間の基板表面に接触し、かつ前記ドット状乾燥物を覆うように塗布し、パターンを描画する。第２描画ステップでは、前記第１描画ステップで基板に着弾した液滴の直径よりも小さい第２描画ピッチで液滴を吐出しているので、基板に塗布される液滴は、互いに連結しており、その液滴量は、第１描画ステップにて塗布される液滴量よりも多くなっている。それゆえ、上記の構成によれば、実質的に基板上にパターンを描画するステップは、第２描画ステップとなる。
【００２１】
このように、上記の構成によれば、上記の第１描画ステップ、乾燥ステップ、および第２描画ステップの３ステップで、基板上に所望のパターンを描画しており、タイムタクト（工程数）を低減することができる。すなわち、上記の構成によれば、２回の描画ステップで、所望のパターンを形成することができ、さらに、乾燥ステップは１度ですむ。このため、タクトタイムを最小限にすることができる。
【００２２】
また、上記の構成によれば、第２描画ステップにおいて、液滴を、乾燥ステップにより形成されたドット状乾燥物間の基板表面に接触し、かつ前記ドット状乾燥物を覆うように塗布し、パターンを描画するので、ドット状乾燥物が楔となって、第２描画ステップにて塗布された大量の液滴の流動を抑制する。それゆえ、通常ではバルジが発生してしまいパターン描画することができない量で液滴を塗布してもパターンを描画することができる。また、ドット状乾燥物が楔となることにより、第２描画ステップにて描画されるパターンは、平面視で、ドット状乾燥物の表面形状に沿った側面を有し、線幅が増大することがない。それゆえ、上記の構成によれば、厚膜細線のパターンを形成することができる。
【００２３】
また、第２描画ステップにおいて、ドット状乾燥物からずれた位置に液滴を塗布したとしても、液滴は、ドット状乾燥物と接触している限り、セルフアライメントされる。それゆえ、上記の構成によれば、基板に対して特別な前処理は必要なく、さらに描画精度が高いパターン形成装置を必要とせずに、直線性が高い所望の描画パターンを精度よく形成することができる。
【００２４】
本発明のパターン形成方法では、前記第１描画ピッチを、基板上に着弾された液滴の直径の２倍以下のピッチに設定することが好ましい。
【００２５】
上記の構成により、描画されるパターンの単位長さ当たりのドット状乾燥物の数を多くするこことができ、その結果、第２描画ステップにて塗布する液滴に対するドット状乾燥物の楔効果を大きくすることができる。
【００２６】
本発明のパターン形成方法では、前記第２描画ピッチを、第１描画ピッチの半分以上のピッチに設定することが好ましい。
【００２７】
第２描画ピッチが第１描画ピッチの半分よりも小さい場合、ドット状半固形物６の体積に対し、第２描画ステップで塗布する液滴の体積が大きくなり、表面張力による液滴の縮みを抑制する効果を小さくしてしまう。それゆえ、上記の構成により、通常ではバルジが形成してしまい、直線パターンを形成することができない条件、あるいはパターンの幅が広くなってしまう条件であっても、ドット状乾燥物の楔効果により、パターン幅が広がることなく、厚膜のパターンを形成することが可能になる。
【００２８】
本発明のパターン形成方法では、前記乾燥ステップでは、前記ドット状乾燥物が前記インクに対し再溶解性または再分散性を示す段階で、乾燥を停止することが好ましい。
【００２９】
例えば特許文献５のように、描画ステップを増加し、液滴の描画と液滴の乾燥を繰りかえすほど、先に描画した液滴乾燥物との間に界面が形成される。特に、液滴として導電性材料を含有するインクを塗布する場合、上記界面の存在は、界面抵抗となり抵抗値が上昇するおそれがある。また、界面が存在すると液滴乾燥物間の密着力不足による剥離等のおそれも発生する。
【００３０】
上記の構成によれば、前記乾燥ステップでは、前記ドット状乾燥物が前記インクに対し再溶解性または再分散性を示す段階で、乾燥を停止するので、第２描画ステップにて液滴を、前記ドット状乾燥物間の基板表面に接触し、かつ前記ドット状乾燥物を覆うように塗布するとき、ドット状乾燥物が液滴に再溶解または再分散する。その結果、上記の構成によれば、第２描画ステップにて描画されるパターンについて、乾燥による界面の形成を抑制することができる。尚、このような再溶解や再分散の速度は遅く、楔効果を失うことはない。
【００３１】
また、上記の構成によれば、乾燥ステップにて、液滴を完全に乾燥させなくても、第２描画ステップにてパターンを描画できる程度に、乾燥を行えばよい。このため、上記の構成によれば、乾燥時間が短くてすむという効果も奏する。
【００３２】
本発明のパターン形成方法では、前記乾燥ステップでは、液滴の基板に対する接触角が後退接触角に達する前に、乾燥を停止することが好ましい。
【００３３】
通常、基板に塗布された液滴は、乾燥に伴い、体積が減少する。そして、この体積の減少に伴い、液滴の基板に対する接触角が減少し、後退接触角に達する。後退接触角に達した段階で、ドット状乾燥物が形成されていない場合、さらに接触角が減少し、形成されるドット状乾燥物は、体積が減少し、直径も減少する。上記の構成によれば、液滴の基板に対する接触角が後退接触角に達する前に、乾燥を停止し、ドット状乾燥物を形成しているので、乾燥によるドット状乾燥物の直径の減少を最小限に抑えることができる。そして、これにより、ドット状乾燥物による楔効果を最大限に得ることが可能になる。
【００３４】
本発明のパターン形成方法では、前記乾燥ステップでは、液滴と基板との固液界面よりも、液滴と外部との気液界面が高温になるように、加熱することが好ましい。
【００３５】
上記の構成のように加熱することにより、液滴と基板との固液界面よりも、液滴と外部との気液界面の方が早く乾燥が進行し、より迅速に液滴と外部との気液界面（すなわち、液滴表面）に膜を形成することができ、乾燥による液滴の蒸発を抑えることができる。その結果、乾燥ステップにて形成されるドット状乾燥物は、その内部に液滴（液体）を多量に内包した固形物になり、蒸発による体積の減少を最小限に抑えることが可能になる。そして、これにより、ドット状乾燥物による楔効果を効率的に、かつ最大限に得ることが可能になる。
【００３６】
本発明のパターン形成方法では、前記インクは、固形分として、機能性粒子、および機能性粒子を分散させるための分散剤を含み、前記乾燥ステップでは、液滴の加熱温度を、前記分散剤の分解温度以下の温度に設定することが好ましい。
【００３７】
上記の構成によれば、前記インクは、固形分として、機能性粒子、および機能性粒子を分散させるための分散剤を含み、前記乾燥ステップでは、液滴の加熱温度を、前記分散剤の分解温度以下の温度に設定するので、第２描画ステップにて液滴を塗布するに際し、効率的にドット状乾燥物を液滴に再分散させることが可能になる。その結果、上記の構成によれば、第２描画ステップにて描画されるパターンについて、より効率的に、乾燥による界面の形成を抑制することができる。
【００３８】
本発明のパターン形成方法では、前記インクに対する固形分の体積濃度が、少なくとも５％以上であることが好ましい。
【００３９】
上記の構成のように、インクに対する固形分の濃度を設定することにより、ドット状乾燥物の楔効果を大きくすることが可能になる。
【００４０】
本発明のパターン形成方法では、前記第１描画ステップおよび前記第２描画ステップでは、インクジェット法により、液滴を基板上に塗布することが好ましい。
【００４１】
インクジェット法は、任意の場所に高精度・高精細に描画することが可能であり、本発明のパターン形成方法に適している。
【００４２】
本発明のパターン形成基板は、上述のパターン形成方法により描画されたパターンが形成されたことを特徴としている。
【００４３】
上記の構成により、タクトタイム（工程数）を低減し、かつ描画精度が高いパターン形成装置を必要とせずに、所望する形状の描画パターン、特に厚膜細線パターンが精度よく形成されたパターン形成基板を提供することができる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明のパターン形成方法は、以上のように、基板に着弾された液滴の直径よりも大きい第１描画ピッチで液滴を吐出し、基板表面に複数の液滴をドット状に配置する第１描画ステップと、前記第１描画ステップにて配置された液滴を乾燥し、基板上にドット状乾燥物を形成する乾燥ステップと、前記第１描画ステップで基板に着弾した液滴の直径よりも小さい第２描画ピッチで液滴を吐出し、該液滴を、前記ドット状乾燥物間の基板表面に接触し、かつ前記ドット状乾燥物を覆うように塗布し、パターンを描画する第２描画ステップと、からなる構成である。
【００４５】
また、本発明のパターン形成基板は、上記のパターン形成方法により描画されたパターンが形成された構成である。
【００４６】
それゆえ、タクトタイム（工程数）を低減し、かつ描画精度が高いパターン形成装置を必要とせずに、所望する形状の描画パターン、特に厚膜細線パターンを精度よく形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
本発明のパターン形成方法は、固形分を含有するインクを、液滴として吐出し、基板上にパターンを描画するという方法である。本発明に適用し得る「インク」は、固形分を含有していれば、特に限定されない。固形分としては、例えば、機能性粒子、または機能性粒子を分散させるための分散剤が挙げられ、インクは、固形分として機能性粒子及び分散剤を含有していても、分散剤を含有せず機能性粒子を含有していてもよい。分散剤は、インク中での機能性粒子の分散を助ける役割を果たす。この分散剤は、パターン形成方法における乾燥ステップ等といったインクに熱を加える工程において、分解し得る。すなわち、分散剤は、パターン形成方法の各種ステップを経て、固形分として存在しなくなる。本明細書では、説明の便宜上、「分散剤」も「固形分」として取り扱う。また、「機能性粒子」は、インクの乾燥により形成された乾燥物においても固形分として存在しえる粒子であり、上記乾燥物の使用用途に適した機能を発揮する物質のことをいう。例えば、上記インクを配線パターン形成技術に適用する場合、「機能性粒子」は、導電性材料から構成された粒子であり、例えば金属ナノ粒子が挙げられる。また、上記インクをカラーフィルタ形成技術に適用する場合には、「機能性粒子」は、顔料である。また、カラーフィルタ形成技術で使用されるインクは、樹脂成分として、熱を加えることにより硬化する硬化樹脂、またはＵＶ照射により硬化するＵＶ硬化樹脂が含まれることがある。
【００４８】
また、本発明のパターン形成方法は、配線形成技術、カラーフィルタ形成技術、レンズ形成技術等に適用することが可能である。例えば、配線形成技術では、本発明のパターン形成方法を適用することにより、配線の界面抵抗による抵抗率の上昇を抑えることができる。また、カラーフィルタ形成技術においては、本発明のパターン形成方法を適用することにより、カラーフィルタの色目のばらつきに伴う影響を抑えることができる。また、レンズ作成技術においては、本発明のパターン形成方法を適用することにより、屈折率の変化に伴う影響を抑えることができる。
【００４９】
以下では、本発明のパターン形成方法の一例として、「固形分として、金属ナノ粒子、および金属ナノ粒子を分散させるための分散剤を含有した」インクを用いて、基板上に配線パターンを形成する方法について、説明する。
【００５０】
（第１実施形態）
本発明の一実施の形態について説明する前に、参考例として、従来の方法に基づき、インクジェット法によりガラス基板にインクを塗布し、直線形状の描画パターンを作成した例について、説明する。上記参考例では、インクとして、有機溶媒に金属ナノ粒子を分散させたインクを使用した。なお、このインクには、金属ナノ粒子以外にも、有機溶媒中で金属ナノ粒子を分散するための分散剤が含まれている。そして、金属ナノ粒子と分散剤とをあわせた固形分のインクに対する濃度は、１０ｖｏｌ％である。また、ガラス基板は、フッ素系の撥液性材料をスピンコート法により塗布した後、乾燥させている。なお、本願明細書に記載されている容量、長さ、濃度等を示す測定値は、その測定限界内の数値である。
【００５１】
このように撥液性材料を塗布及び乾燥させた基板は、インクに対する接触角が３０°であった。一般的に、基板の撥液性が高いほど、バルジの発生頻度が高くなり、均一なパターンを描画することが困難になる。参考例や以下の実施形態では、本発明による効果を分かりやすく説明するため、撥液性材料を塗布したガラス基板を使用している。しかしながら、本発明者は、本発明に適用し得る基板が、上記のガラス基板に限定されないことを確認している。ここで、図１を参照して、参考例を説明する。
【００５２】
はじめに、基板１上に、インクジェットヘッドによりインク液滴を１滴塗布した。尚、インクジェットヘッドから吐出された液滴１滴の体積は、５ｐｌである。このとき、インク液滴は、基板１に着弾し、基板１との間で円形の固液界面部分を形成する。そして、基板１と接触している、この円形の固液界面部分の直径は、４５μｍであった。以降の説明では、この円形の固液界面部分の直径をドット径と表現する。
【００５３】
ここで、ドット径が４５μｍであるということは、この液滴を複数塗布することによって直線パターンを描画するためには、少なくとも隣接する液滴の中心間距離（描画ピッチ）を４５μｍ以下で塗布する必要があることを意味する。
【００５４】
続いて、インク液滴を４４μｍの描画ピッチで塗布し、基板１上に直線パターンを描画した。図１は、このようにして描画した直線パターンの画像を示す図である。なお、以降の説明では、描画した直線パターンにおいて、該直線パターンが延びる方向を長手方向（Ｙ方向）とし、基板１の法線方向を厚さ方向（Ｚ方向）とし、長手方向および厚さ方向に垂直な方向を幅方向（Ｘ方向）としている。
【００５５】
同図に示されるように、直線パターンには、所々にバルジ３が発生していた。バルジ３部分のパターンの幅（Ｘ方向の長さ）は１５０μｍであった。また、バルジ３がない部分の直線パターンの幅は４０μｍであった。さらに、本発明者は、描画ピッチを４４μｍよりも狭めてインク液滴を塗布した。その結果、描画ピッチを狭めるほどバルジ３が頻発し、バルジ３のない直線パターンを形成することはできないことがわかった。
【００５６】
バルジ３は、基板１表面に対する液滴の接触角により決定される。より詳細には、バルジ３は、以下のようにして発生する。すなわち、液滴が基板１に対する接触角により許容される量以上の量で基板１に塗布されたとき、基板１が液滴を保持することができなくなる。そして、液滴が、基板１に対する表面張力により互いに集まり、バルジ３が起こる。
【００５７】
別の参考例として、インク液滴を描画ピッチ４５μｍで塗布し、基板１上に直線パターンを描画した。このとき、描画した直線パターンの長さ（長手方向（Ｙ方向）の長さ）は、１５０ｍｍである。図２は、このようにして描画した直線パターンの画像を示す図である。
【００５８】
同図に示されるように、描画された直線パターンには、バルジ３が発生しなかった。しかしながら、インク液滴同士が連結されておらず、途切れ４が発生していた。その結果、インク液滴を描画ピッチ４５μｍで塗布した場合、完全な直線パターンを形成することができなかった。また、この途切れ４は、描画ピッチを４５μｍ以上に広げるほど、発生頻度が高まるだけであった。
【００５９】
このようにして描画した直線パターンを、３００℃で３０分間加熱して溶媒と分散剤を取り除き、基板１上に直線状の配線パターンを形成した。その後、配線パターンについて、触針式の形状測定装置を用いて、膜厚（Ｚ方向の長さ）を計測した。その結果、形成された配線パターンの平均膜厚は、２５００Åであった。
【００６０】
以上、図１に示す参考例の結果、及び図２に示す別の参考例の結果から、バルジ３も途切れ４も発生しない直線パターンを描画するためには、描画ピッチを、４４μｍと４５μｍとの間に設定することを検討する必要がある。しかしながら、このような描画ピッチの設定は、インク液滴の描画装置のステージ精度及びインクジェットによる液滴の着弾精度を考慮すると、基板１上に安定して直線パターンを描画する条件ではない。それゆえ、従来の方法では、バルジ３も途切れ４も発生しない直線パターンを描画することが困難であることがわかった。
【００６１】
バルジ３は、一度に塗布する液滴量が増えるほど発生しやすい。それゆえ、バルジ３の発生を防止するために、基板１上へのインク液滴の塗布を複数回に分けて、直線パターンを描画することが考えられる。そして、基板１へのインク液滴の塗布工程の回数が多くなればなるほど、バルジ３が発生しない直線パターンを描画しやすくなると考えられる。しかしながら、基板１へのインク液滴の塗布工程の回数が多くなると、その回数分、塗布された液滴を乾燥する工程が必要になり、タクトタイム（工程数）が増加するという問題がある。その一方で、基板１へのインク液滴の塗布工程の回数を少なくすると、タクトタイムが減少するが、バルジ３が発生しやすくなり、直線パターンを描画することが困難になる。すなわち、基板１へのインク液滴の塗布工程の回数を少なくすればするほど、バルジ３が発生しない直線パターンを描画するための技術的ハードルが高くなる。
【００６２】
そこで、本発明者らは、工程数（タクトタイム）を最小限に抑え、かつ、バルジ３の発生を抑制することができる直線パターンを描画するパターン形成方法について、鋭意検討した結果、第１描画ステップ、乾燥ステップ、および第２描画ステップという３つのステップで、各描画ステップにおける描画ピッチ、乾燥条件を設定することにより、バルジ３の発生を抑制して、直線パターンを描画することができることを見出し、本発明に至った。
【００６３】
すなわち、本発明のパターン形成方法は、基板に着弾された液滴の直径よりも大きい第１描画ピッチで液滴を吐出し、基板表面に複数の液滴をドット状に配置する第１描画ステップと、前記第１描画ステップにて配置された液滴を乾燥し、基板上にドット状乾燥物を形成する乾燥ステップと、前記第１描画ステップで基板に着弾した液滴の直径よりも小さい第２描画ピッチで液滴を吐出し、該液滴を、前記ドット状乾燥物間の基板表面に接触し、かつ前記ドット状乾燥物を覆うように塗布し、パターンを描画する第２描画ステップと、からなることを特徴としている。
【００６４】
以下、本発明の一実施形態のパターン形成方法について、図３（ａ）および（ｂ）〜図５（ａ）および（ｂ）を参照して、詳述する。図３（ａ）および（ｂ）は、第１描画ステップを示し、図３（ａ）は、第１描画ステップを模式的に示した模式図であり、図３（ｂ）は、第１描画ステップ後の基板１の画像を示す図である。また、図４（ａ）および（ｂ）は、乾燥ステップを示し、図４（ａ）は、乾燥ステップを模式的に示した模式図であり、図４（ｂ）は、乾燥ステップ後の基板１の画像を示す図である。また、図５（ａ）および（ｂ）は、第２描画ステップを示し、図５（ａ）は、第２描画ステップを模式的に示した模式図であり、図５（ｂ）は、第２描画ステップ後の基板１の画像を示す図である。なお、本実施形態のパターン形成方法では、上述した参考例および別の参考例と同じ成分のインク液滴を使用している。また、インク液滴は、参考例および別の参考例と同様に、基板１上でのドット径が４５μｍになる条件で塗布された。また、本実施形態のパターン形成方法では、上述の別の参考例と同様に、基板１上に、長さ１５０ｍｍの直線パターンを形成する。
【００６５】
本実施形態のパターン形成方法では、図３（ａ）に示されるように、まず第１描画ステップとして、基板１表面に、インク液滴１２を第１描画ピッチ６０μｍで塗布した。この第１描画ステップにおける第１描画ピッチは、インク液滴１２の基板１上でのドット径よりも大きいピッチになっている。これにより、図３（ｂ）に示されるように、インク液滴１２は、隣接するインク液滴１２同士が連結しない（すなわち、離間する）ように、基板１上に配置される。このため、第１描画ステップにて塗布されるインク液滴１２はそれぞれ、球面を有している。すなわち、ほぼ球の一部の形状になっている。ここでは、第１描画ステップにより、互いに離間するように配置されたインク液滴１２を「ドット２」と呼ぶ。
【００６６】
続いて、図４（ａ）に示されるように、乾燥ステップとして、ドット２が配置された基板１をホットプレート上に設置して、該基板１を７０℃で１５秒間加熱した。また、図４（ａ）および（ｂ）に示されるように、この乾燥ステップにより、ドット２は、その流動性が低下し、ドット状半固形物（ドット状乾燥物）６になった。なお、ドット２の流動性の低下は、ドット状半固形物６の表面を注射針に引っ掻くことで確認した。すなわち、ドット状半固形物６表面に注射針で引っ掻いた跡が残れば、流動性が低下したと判断した。
【００６７】
また、ドット状半固形物６の直径は、乾燥ステップ前のドット２のドット径からほとんど変化していなかった。つまり、乾燥ステップによって、ドット２は、高さ（Ｚ方向の長さ）のみが低くなり、基板１との接触領域の径（ドット径）が変わらずに、ドット状半固形物６になっていることがわかる。
【００６８】
一般的に、乾燥ステップにより、ドット２に含まれるインク溶媒が減少するときには、ドット２の材料特性に応じて、以下の、第１または第２の現象の何れかが生じる。
【００６９】
まず、第１の現象は、基板１とドット２との接触領域の面積が変わらず、ドット２の高さのみ変わる現象であり、本実施形態における乾燥ステップにて生じた現象が、これに相当する。第２の現象は、乾燥ステップにより、ドット２における基板１との接触領域が縮小し（ドット径が小さくなる）、これに伴いドット状半固形物６の基板１との接触領域の径も小さくなる現象である。
【００７０】
上記第１または第２の現象の何れかの発生は、ドット２（インク）の材料特性に起因する「後退接触角」に関係する。乾燥ステップにおいて、ドット２は、インク溶媒の蒸発により、体積が減少する。このとき、基板１とドット２とのなす角（すなわち接触角）が、減少し、後退接触角に達する。そして、基板１とドット２とのなす角が後退接触角に達したとき、すでにドット２のインクの流動性が失われていれば、第１の現象が生じる。本実施形態のように、インク（すなわちドット２）に固形分が含まれている場合、乾燥によるインク溶媒の減少に伴い、インクに対する固形分の濃度が高くなり、ドット２は流動性を失うので、第１の現象が生じる。一方、基板１とドット２とのなす角が後退接触角に達したとき、ドット２のインクの流動性が失われていなければ、第２の現象が生じる。
【００７１】
また、乾燥ステップにより形成されたドット状半固形物６を触針式の形状測定器を用いて測定したところ、平均膜厚（ドット状半固形物６のＺ方向の高さ）が１μｍであった。このドット状半固形物６の膜厚は、インクに含まれる固形分よりもはるかに大きい膜厚である。これは、上記乾燥ステップで、インクの溶媒や分散剤が残存するように、ドット２を乾燥しているためである。
【００７２】
次に、図５（ａ）に示されるように、第２描画ステップとして、インクジェットヘッド１１を用いて、乾燥ステップにて得られたドット状半固形物６の配列に沿って、インク液滴１３を第２描画ピッチ３０μｍで塗布した。この第２描画ステップにおける第２描画ピッチは、ドット径よりも小さいピッチになっている。それゆえ、第２描画ステップにて吐出されるインク液滴１３は、基板１表面およびドット状半固形物６表面の両方に着弾することになる。その結果、インク液滴１３の塗布液滴１４は、隣接するドット状半固形物同士を連結し、かつ各ドット状半固形物６を覆うように配置される。また、第２描画ピッチ３０μｍは、隣接するドット状半固形物６同士を連結するピッチである。この第２描画ステップにより、図５（ｂ）に示されるように、基板１表面に直線パターン５が描画される。
【００７３】
上記参考例にて説明したとおり、従来のパターン形成方法でインク液滴を塗布したとき、描画ピッチ４５μｍ以下（ドット径より小さいピッチ）は、バルジが発生し直線パターンを形成することができないピッチであった。一方、本実施形態のパターン形成方法では、図５（ｂ）に示されるように、バルジが発生することない直線パターン５を形成することができた。
【００７４】
また、第２描画ステップにて描画された直線パターン５の幅を測定したところ、この幅は、乾燥ステップにて得られたドット状半固形物６の直径をほどんど変わらなかった。
【００７５】
このように第１描画ステップ、乾燥ステップ、および第２描画ステップを経て、基板１表面に直線パターン５が形成される。この直線パターン５を２５０℃で３０分間加熱することにより、基板１表面に配線パターンが形成される。この配線パターンの膜厚を確認したところ、平均膜厚は、５５００Åであった。この平均膜厚は、バルジが発生しない上記別の参考例（バルジが発生しない参考例）にて得られた配線パターンの平均膜厚の２．２倍であった。また、配線パターンの幅は、上記別の参考例にて得られた配線パターンの幅と同等であった。
【００７６】
このように、本実施形態のパターン形成方法によれば、参考例にて説明した従来のパターン形成方法と比較して、線幅が増大することなく膜厚が大きい配線パターン、すなわち厚膜細線パターンを製造することができる。これは、乾燥ステップにて形成されたドット状半固形物６が、第２描画ステップにて塗布された塗布液滴１４の楔の役割を果たし、塗布液滴１４が表面張力により流動して縮まるのを抑制しているためである。
【００７７】
また、本発明者は、本実施形態のパターン形成方法により、基板に対して特別な前処理を行うことなく、厚膜細線の描画パターンを形成できることを確認した。
【００７８】
（第２実施形態；第１描画ステップにおける第１描画ピッチの検討）
本発明の他の実施形態について説明すると以下の通りである。本実施形態では、使用するインク、基板、インクジェットヘッドについては、第１実施形態と同じであるため、その説明を省略する。また、乾燥ステップにおける乾燥方法および乾燥条件についても、第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【００７９】
本実施形態のパターン形成方法は、上記第１実施形態と同様に、第１描画ステップ、乾燥ステップ、および第２描画ステップからなる方法である。本実施形態では、第１描画ステップにおける第１描画ピッチの検討を行った。具体的には、パターン形成条件として、第１描画ピッチを５０〜１００μｍの範囲の値、第２描画ピッチを２０〜６０μｍの範囲の値に設定し、基板１上に直線パターンを描画した。そして、各パターン形成条件で描画した直線パターンについて、バルジ３の有無、または途切れ４の有無を判定した。なお、第１描画ピッチは、５０μｍ，６０μｍ，７０μｍ，８０μｍ，９０μｍ，１００μｍに設定し、第２描画ピッチは、２０μｍ，２５μｍ，３０μｍ，４０μｍ，５０μｍ，６０μｍに設定した。表１は、各パターン形成条件で描画した直線パターンにおける、バルジ３の有無、または途切れ４の有無の判定結果を示す表である。表１において、「○」は、バルジ３および途切れ４がなく直線パターン５を描画することが可能であったことを示す。また、「×」は、直線パターン５について、バルジ３または途切れ４が発生したことを示す。なお、「×」については、各パターン形成条件毎に、バルジの発生、および途切れの発生を付記している。また、表１に示される各パターン形成条件で形成した直線パターン５は何れも、第１実施形態と同様に、１５０ｍｍである。
【００８０】
【表１】
2010135628.tif 000003
【００８１】
表１に示されるように、第１描画ピッチを１００μｍ（ドット径４５μｍの２倍よりも大きい）であるとき、第２描画ピッチを２０〜６０μｍの範囲のいかなる値に設定しても、バルジが発生し、直線パターンを描画することができなかった。それゆえ、本実施形態のパターン形成方法では、第１描画ステップにおける第１描画ピッチが、ドット２の直径（ドット径）の２倍よりも小さいことが好ましい。第１描画ピッチがドット２の直径の２倍以上であり、隣接するドット２同士が離れすぎている場合、乾燥ステップにより形成されるドット状半固形物６同士の間隔が大きくなり、第２描画ステップで塗布される液滴の、表面張力による縮みを抑制する効果が小さくなるため、好ましくない。
【００８２】
また、表１に示されるように、第１描画ピッチを５０μｍに設定したとき、第２描画ピッチを２５μｍ以上に設定すると、バルジ３がなく直線パターンを描画することが可能であった。また、第１描画ピッチを６０μｍに設定したとき、第２描画ピッチを３０μｍ以上に設定すると、バルジ３がなく直線パターンを描画することが可能であった。すなわち、バルジ３がなく直線パターンを描画するためには、第２描画ピッチを、第１描画ピッチの半分以上に設定することが好ましいことが分かった。第２描画ピッチが第１描画ピッチの半分よりも小さい場合、ドット状半固形物６の体積に対し、第２描画ステップで塗布する液滴の体積が大きくなり、表面張力による液滴の縮みを抑制する効果を小さくしてしまうためである。
【００８３】
以上の表１の結果から、バルジ３がなく直線パターンを描画するためには、第１描画ステップにおける第１描画ピッチを、ドット２の直径（ドット径）の２倍よりも小さく設定することが好ましいことが分かった。また、第２描画ピッチを、第１描画ピッチの半分以上に設定することが好ましいことが分かった。
【００８４】
しかしながら、第１描画ピッチまたは第２描画ピッチは、上記の表１に基づく設定に限定されず、形成する直線パターンの長さに応じて、適宜設定することができる。一般的に、形成する直線パターンの長さが長くなるほど、バルジが発生しやすくなる。本発明者は、形成する直線パターンの長さを数１００μｍから数ｍｍまでの範囲に設定した場合、第１描画ピッチまたは第２描画ピッチが表１の結果に基づく設定に限定されないことを確認している。上記の直線パターンの長さの範囲内で比較的短い直線パターンを形成する場合、第２描画ステップにて塗布するインク液滴の液量が少なくなるため、バルジを発生させることなく直線パターンを描画することが可能である。
【００８５】
例えば、第１描画ピッチ５０μｍ、および第２描画ピッチ２０μｍのパターン形成条件において、表１の結果では、直線パターンについて、「稀にバルジ」が発生する。しかしながら、本発明者は、このパターン形成条件で、数１００μｍから数ｍｍの直線パターンを形成したとき、バルジを発生させることなく、直線パターンを描画することが可能であることを確認している。
【００８６】
次に、表１に示した第１描画ピッチおよび第２描画ピッチの設定で形成した直線パターンのうち、いくつかの直線パターン５を、３００℃にて３０分間焼成し、配線パターンを形成した。続いて、配線パターンについて、触針式の形状測定装置を用いて、配線パターンの厚みを測定し平均膜厚を算出した。そして、このように算出された配線パターンの平均膜厚の、上記参考例および別の参考例で得られた配線パターンの平均膜厚に対する比を算出した。表２に結果を示す。
【００８７】
【表２】
2010135628.tif 000004
【００８８】
表２に示されるように、本実施形態にて形成された配線パターンの平均膜厚は、上記参考例および別の参考例で得られた配線パターンの平均膜厚と比較して、最大で３．１倍の膜厚であった。さらに、表１において「○」と判定されたパターン形成条件の中では、最大２．６６倍の膜厚の配線パターンを得ることができた。また、これらの配線パターンは、パターン幅を変えることなく形成することが可能であった。
【００８９】
なお、本実施形態において、配線パターンの膜厚を、上記参考例および別の参考例で得られた配線パターンの平均膜厚に対する比として評価した理由は、以下の通りである。すなわち、一般的に、使用するインクの固形分濃度を変えれば、配線パターンの膜厚の絶対値を変えることが容易であるので、配線パターンの膜厚を「膜厚の絶対値」で評価することが適切ではないという理由である。
【００９０】
それゆえ、表２の結果は、どのような固形分濃度を有するインクを用いたとしても、本実施形態のパターン形成方法を用いることにより、従来技術と比較して厚膜細線パターンを形成することが可能であることを示している。
【００９１】
（第３実施形態；乾燥ステップにおける乾燥条件の検討）
本発明のさらに他の実施形態について説明すると以下の通りである。本実施形態では、使用するインク、基板、インクジェットヘッドについては、第１実施形態と同じであるため、その説明を省略する。
【００９２】
本実施形態のパターン形成方法は、上記第１実施形態と同様に、第１描画ステップ、乾燥ステップ、および第２描画ステップからなる方法である。本実施形態では、乾燥ステップにおける乾燥条件の検討を行った。具体的には、上記乾燥条件として、加熱温度を４０℃、７０℃、１００℃、または２５０℃に設定し、各加熱温度に対し、加熱時間を１０秒、３０秒、６０秒、３００秒に設定し、基板１上に直線パターンを描画した。そして、各パターン形成条件で描画した直線パターンについて、バルジ３の有無、または途切れ４の有無を判定した。表３は、乾燥ステップにおける乾燥条件の検討結果を示す。
【００９３】
【表３】
2010135628.tif 000005
【００９４】
表３に示されるように、加熱温度を４０℃に設定したとき、加熱時間を６０秒よりも長く設定すると、バルジを発生させることなく直線パターンを形成することが可能になる。一方、加熱温度を４０℃よりも高い温度に設定すると、加熱時間を６０秒よりも短い時間に設定しても、バルジを発生させることなく直線パターンを形成することが可能になる。このことから、乾燥ステップにおいて、加熱温度を比較的低く設定する場合、乾燥時間を比較的長く設定する必要がある（加熱温度が低ければ低いほど、加熱時間を長く設定する必要がある）ことがわかる。尚、表２に示す各乾燥条件による乾燥ステップ後に、ドット２の固形物を注射針で引っ掻くことにより、ドット２の固形物がドット状半固形物６であるかの確認を行った。その結果、「×バルジ」と判定された乾燥条件「加熱温度４０℃、加熱時間１０秒」、ならびに「×稀にバルジ」と判定された乾燥条件「加熱温度４０℃、加熱時間３０秒」では、ドット２は、乾燥されず流動性が維持されていた。これに対し、「○」と判定された乾燥条件では、ドット２の固形物は、注射針で引っ掻いた跡が残る半固形状態のドット状半固形物６であった。
【００９５】
つまり、「○」と判定された乾燥条件では、第１描画ステップにより描画した液滴が、ドット状半固形物６となることにより、第２描画ステップで塗布した液滴の流動を抑制していることがわかった。そして、この液滴の流動の抑制により、バルジを発生することがなく、パターン幅が増大することがない、直線パターン形成が可能になることがわかった。
【００９６】
また、表３の結果において、加熱温度２５０℃に設定した各乾燥条件と、加熱温度１００℃、加熱時間３００秒の乾燥条件とについて、第２描画ステップで液滴を塗布して形成した直線パターンを観察した。その結果、加熱温度２５０℃に設定した各乾燥条件で形成された直線パターンでは、ドット状半固形物６と第２描画ステップで塗布した液滴との間に、境界線が確認された。図６は、表３に示す、加熱温度２５０℃に設定した各乾燥条件で形成された直線パターンのうち、代表的な直線パターンの画像を示し、図６（ａ）は、全体的な画像を示し、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ部の拡大画像を示す。
【００９７】
図６（ａ）および（ｂ）に示されるように、ドット状半固形物６と第２描画ステップで塗布した液滴との間に境界が確認されるということは、直線パターン中に界面が存在していることを示している。そして、この結果は、第２描画ステップにて液滴を塗布したとき、ドット状半固形物６が液滴中で再分散していないことを示唆する。加熱温度２５０℃は、金属ナノ粒子を分散するための分散剤が分解する分解温度以上の温度である。つまり、加熱温度２５０℃では、分散剤は、その少なくとも一部が分解し、金属ナノ粒子を分散する分散機能を一部失っている。それゆえ、加熱温度２５０℃に設定した各乾燥条件で形成されたドット状半固形物６は、第２描画ステップにて液滴を塗布するに際し、液滴中で再度分散する再分散性が低下していることが考えられる。そして、上記の境界の発生は、この再分散性の低下に起因していることが考えられる。
【００９８】
また、表３の結果では、加熱温度１００℃、加熱時間３００秒の乾燥条件で直線パターンを形成した場合でも、上記の境界が確認された。加熱温度１００℃は、分散剤の分解温度以下の温度である。このように加熱温度１００℃で境界が発生したことは、３００秒という長時間で加熱したことにより、分散剤による分散機能が一部失われたことに起因すると予想される。
【００９９】
このように、ドット状半固形物６と第２描画ステップで塗布した液滴との間に界面が存在することは、配線パターンが形成されたパターン形成基板の使用用途によっては、好ましくない。それゆえ、パターン形成基板の使用用途を広くする点では、乾燥ステップにおいて、形成されるドット状半固形物６の再分散性または再溶解性が著しく失われる前に、加熱時間を設定するか、または再分散性または再溶解性が失われない温度（例えば分散剤の分解温度以下の温度）に加熱温度を設定することが好ましい。特に、カラーフィルタ用のインクを用いてパターンを描画する場合には、上記のように乾燥条件を設定すると、光学特性の低下も抑制することができる。
【０１００】
（第４実施形態；インクに対する固形分濃度の検討）
本発明のさらに他の実施形態について説明すると以下の通りである。本実施形態では、使用するインク、基板、インクジェットヘッドについては、第１実施形態と同じであるため、その説明を省略する。
【０１０１】
本実施形態のパターン形成方法は、上記第１実施形態と同様に、第１描画ステップ、乾燥ステップ、および第２描画ステップからなる方法である。本実施形態では、第１描画ステップおよび第２描画ステップにて塗布されるインクについて、該インクに対する固形分濃度の検討を行った。具体的には、上記インクとして、固形分濃度が３ｖｏｌ％であるインクＡ、５ｖｏｌ％であるインクＢ、７ｖｏｌ％であるインクＣの３種類のインクを用いて、基板１上に直線パターンを描画した。そして、各パターン形成条件で描画した直線パターンについて、バルジ３の有無、または途切れ４の有無を判定した。なお、上記の検討では、第２描画ピッチの条件を、３０μｍ、４５μｍ、６０μｍの３条件とした。表４は、インクに対する固形分濃度の検討結果を示す。
【０１０２】
【表４】
2010135628.tif 000006
【０１０３】
表４の実験結果から、インクに対する固形分濃度が高いほど、第２描画ステップ後に形成される直線パターンは、バルジの発生が抑制されていることが分かった。これは、乾燥ステップで形成されるドット状半固形物６の体積が、インクに対する固形分濃度が高いほど大きくなり、これに伴い、第２描画ステップにおいて塗布される液滴の流動を抑える効果が大きくなることによる。
【０１０４】
また、インクＡ（固形分濃度３ｖｏｌ％）を用いたとき、乾燥ステップ後に形成されたドット状半固形物６の直径は、３５μｍ程度であった。このドット状半固形物６の直径は、乾燥ステップ前のドット２の直径よりも１０μｍ小さくなっていた。これは、乾燥ステップにより、ドット２における基板１との接触領域が縮小し（ドット径が小さくなる）、これに伴いドット状半固形物６の基板１との接触領域の径も小さくなったこと（上記第２の現象）による。すなわち、インクに対する固形分濃度３ｖｏｌ％では、乾燥ステップにおいて、ドット２が、インク溶媒の蒸発によりドット径が減少し、基板１とドット２とのなす角が後退接触角に達したとき、ドット２のインク流動性が失われないことを示唆する。乾燥ステップによって、ドット状半固形物６の直径を小さくしないために、インクの固形分濃度は、少なくとも５ｖｏｌ％以上が好ましい。
【０１０５】
（第５実施形態；乾燥ステップにて使用される基板１の乾燥手段の変形例）
本発明のさらに他の実施形態について説明すると以下の通りである。本実施形態では、使用するインク、基板、インクジェットヘッドについては、第１実施形態と同じであるため、その説明を省略する。
【０１０６】
本実施形態のパターン形成方法は、上記第１実施形態と同様に、第１描画ステップ、乾燥ステップ、および第２描画ステップからなる方法である。本実施形態では、乾燥ステップにて使用される基板１の乾燥手段の構成が異なる。
【０１０７】
第１実施形態では、乾燥ステップにて、ドット２が配置された基板１をホットプレート上に設置して乾燥を行っている。すなわち、第１実施形態の乾燥ステップにて使用される乾燥手段は、基板１をＺ方向下方側から加熱する（以下、下側加熱と記す）構成になっている。これに対し、本実施形態では、乾燥手段として、基板１のＺ方向上方側に設置したヒータを使用している（以下、上側加熱と記す）。尚、本実施形態では、ヒータを基板１よりも１ｍｍ上方に設置し、輻射熱によって基板１の表面を加熱している（上側加熱）。そして、乾燥条件として、加熱温度を４０℃、７０℃、１００℃に、加熱時間を１０秒、３０秒、６０秒、３００秒に設定して、基板１上に直線パターンを描画した。そして、各パターン形成条件で描画した直線パターンについて、バルジ３の有無、または途切れ４の有無を判定した。表５は、乾燥ステップにおける乾燥条件の検討結果を示す。表５には、比較のため、基板１をホットプレート上に設置して乾燥した場合（下側加熱）の結果も示している。
【０１０８】
【表５】
2010135628.tif 000007
【０１０９】
表５に示されるように、基板１を上側加熱したとき、ホットプレートにより基板１を下側加熱したときと比較して、短時間の加熱でバルジが発生しなくなる。その一方で、基板１を上側加熱したときでは、基板１を下側加熱したときよりも、ドット状半固形物６と第２描画ステップによって塗布した液滴との間に境界が形成された加熱時間が短くなっている。
【０１１０】
つまり、ホットプレートにより基板１を下側加熱するときと加熱温度および加熱時間が同じに設定しても、ヒータにより基板１を上側加熱したときのほうが、ドット２の表面の乾燥が早く進行する。さらに換言すれば、ドット２と基板１との固液界面よりも、ドット２の表面である気液界面のほうが高温になるように加熱する（上側加熱）ことにより、乾燥ステップにおける乾燥に要する時間を短縮することができる。
【０１１１】
上記の表５に示す結果は、以下の効果による結果である。すなわち、上述したように、第２描画ステップにて塗布する液滴の流動を抑え、バルジを発生させないために、乾燥ステップにて形成されるドット状半固形物６は、その表面の流動性が失われた半固形状態になっていることが好ましい。さらに、ドット状半固形物６の体積が大きければ大きいほど、第２描画ステップにおける液滴流動性を抑える効果が大きい。乾燥ステップにてドット２を上側加熱したとき、ドット２表面に相当する気液界面が最も高温になる。これにより、ドット２表面に半固形状態の膜が形成されたとき、ドット２内部のインク溶媒は、比較的多く残存する。一方、乾燥ステップにてドット２を下側加熱したとき、ドット２と基板１との界面である固液界面が最も高温になり、ドット２内部のインク溶媒が蒸発しながら、ドット２表面に半固形状態の膜が形成される。それゆえ、ドット２を下側加熱した場合、上側加熱と比較して、ドット２内部に残存するインク溶媒が少なくなる。
【０１１２】
その結果、乾燥ステップにて上側加熱により形成されるドット状半固形物６は、表面が半固形状態であり、かつ、下側加熱により形成されるドット状半固形物６と比較して、内部にインク溶媒を多く含み、体積が大きくなる。
【０１１３】
なお、本実施形態では、上側加熱の乾燥手段として、基板１上方に設置したヒータを使用した。しかしながら、本実施形態にて使用される乾燥手段は、上記ヒータに限定されず、上側加熱を行うことができる乾燥手段であればよい。乾燥手段としては、例えば赤外線ランプが挙げられる。
【０１１４】
（第６実施形態；第２描画ステップにおけるインク液滴の塗布位置のずらし量の検討）
本発明のさらに他の実施形態について説明すると以下の通りである。本実施形態では、使用するインク、基板、インクジェットヘッドについては、第１実施形態と同じであるため、その説明を省略する。
【０１１５】
本実施形態のパターン形成方法は、上記第１実施形態と同様に、第１描画ステップ、乾燥ステップ、および第２描画ステップからなる方法である。本実施形態では、第２描画ステップにおけるインク液滴の塗布位置７を、ドット状半固形物６の整列方向から該整列方向に直交する方向にずらしている。そして、このずらし量の検討を行っている。なお、乾燥ステップにおける乾燥方法および乾燥条件についても、乾燥温度を７０℃、１００℃、２５０℃の何れかの温度に設定した以外は、第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。本実施形態では、第２描画ステップにおける塗布位置７の上記ずらし量を、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ、２５μｍの何れかに設定し、基板１上に直線パターンを描画した。
【０１１６】
具体的には、まず、第１描画ステップおよび乾燥ステップを、第１実施形態と同様の操作で行い、基板１上にドット状半固形物６を形成した。なお、乾燥ステップにおける乾燥条件は、加熱温度が７０℃、１００℃、２５０℃であり、加熱時間が１５秒である。
【０１１７】
次に、第２描画ステップとして、基板１に対し、ドット状半固形物６の整列方向に直交する方向にずらしてインク液滴を塗布した。図７（ａ）は、本実施形態のパターン形成方法の、ドット状半固形物６と第２描画ステップでの塗布位置７との位置関係を示す模式図である。同図に示されるように、塗布位置７は、ドット状半固形物６の配列から、該配列方向に直交する方向にずれた位置に設定されている。また、ドット状半固形物６の配列に対する塗布位置７のずらし量は、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ、２５μｍの何れかに設定されている。
【０１１８】
そして、上記乾燥温度および上記ずらし量の条件で描画した各直線パターンについて、直線性を判定した。表６は、各直線パターンにおける直線性の判定結果を示す表である。表６において、「○」は、描画された直線パターンの直線性が保たれたことを示す。一方、「×」は、描画された直線パターンの直線性が保たれていないことを示す。ここでいう「直線性が保たれる」とは、描画される直線パターンについて、線幅が均一に保たれていることを意味する。また「直線性が保たれていない」とは、描画される直線パターンについて、線幅が不均一になっていることを意味する。
【０１１９】
【表６】
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【０１２０】
表６に示されるように、塗布位置７のずらし量を２０μｍ以下に設定したとき、乾燥ステップにおける加熱温度を７０℃、１００℃、２５０℃の何れに設定しても、描画される直線パターンは、直線性が保たれていた。一方、塗布位置７のずらし量を２５μｍに設定したとき、直線パターンの直線性は、乾燥ステップにおける加熱温度を７０℃および１００℃に設定すると保たれるものの、加熱温度を２５０℃に設定した場合には、保たれていなかった。
【０１２１】
図７（ｂ）は、第２描画ステップにて塗布位置７のずらし量を２０μｍに設定したときに描画される直線パターンの画像を示す図であり、図７（ｃ）は、乾燥ステップにおける加熱温度を２５０℃に設定し、塗布位置７のずらし量を２５μｍに設定したときに描画される直線パターンの画像を示す図である。
【０１２２】
図７（ｂ）に示されるように、塗布位置７のずらし量を２０μｍに設定したとき、描画される直線パターンは直線性が保たれている。第２描画ステップにて塗布されたインク液滴は、ドット状半固形物６と接触することにより、その塗布位置（着弾位置）７からドット状半固形物６側へ移動する。その結果、インク液滴は、ドット状半固形物６の配列にセルフアライメントされて、直線性が保たれた直線パターンを形成する。なお、このようなインク液滴のセルフアライメントは、塗布位置７のずらし量を２０μｍよりも小さく設定したときにも起きる。
【０１２３】
また、塗布位置７のずらし量を１０μｍおよび１５μｍに設定したとき、描画される直線パターンの線幅は、４５μｍであり、ドット状半固形物６の直径と同等であった。これに対し、塗布位置７のずらし量を２５μｍに設定したとき、描画される直線パターンの線幅は、５０μｍであり、ドット状半固形物６の直径よりもやや太くなっていた。
【０１２４】
塗布位置７のずらし量を２０μｍに設定したとき、ドット状半固形物６の直径に加え、当該ずらし量（すなわち２０μｍ）分だけ直線パターンが太くなるとすれば、直線パターンの幅は、６５μｍになると予想される。これに対し、実際に、塗布位置７のずらし量を２０μｍに設定すると、直線パターンの幅は、５０μｍであり、上記予想よりも１５μｍ分細くなっていることがわかる。この予想よりも細くなった１５μｍ分は、インク液滴のセルフアライメントによるものである。すなわち、本実施形態のパターン形成方法において、直線性が良好な直線パターンを描画するためには、第２描画ステップにて、ドット状半固形物６の配列に対し、塗布位置７を±１５μｍ程度の精度に設定すればよいことがわかる。すなわち、塗布位置７のずらし量は、±１５μｍ程度まで許容されることがわかる。
【０１２５】
実際のパターン形成方法において描画精度を考慮した場合、塗布位置７の±１５μｍ程度の精度は、充分に実現可能な精度である。それゆえ、本実施形態のパターン形成方法を行うにあたり、特別に高精度な描画装置の構成を用いる必要がないことがわかる。
【０１２６】
また、図７（ｃ）に示すように、加熱温度を２５０℃、塗布位置７のずらし量を２５μｍに設定したとき、直線パターンの直線性が悪くなっていた。また、直線パターンの線幅は、不均一であり、最も太い部分で６０〜７０μｍであった。つまり、これは、加熱温度２５０℃、塗布位置７のずらし量２５μｍの条件では、インク液滴の着弾位置ずれをセルフアライメントで補正し、直線性を保つことが困難であることを示す。その一方で、加熱温度を７０℃および１００℃、塗布位置７のずらし量を２５μｍに設定したとき、描画される直線パターンは、図７（ｂ）に示すパターン形状と同様になっていた。また、直線パターンの幅は、５０〜５５μｍであり、ドット状半固形物６の直径よりもやや太くなったものの、著しく直線性が失われることはなかった。これは、乾燥ステップにて加熱温度２５０℃でドット状半固形物６を形成するとき、インク液滴に含まれる溶媒および分散剤が比較的多く失われることにより、ドット状半固形物６の再溶解性や再分散性が失われることに起因する。これにより、第２描画ステップにて塗布するインク液滴とドット状半固形物６との親和性が低下し、セルフアライメントを行う力が弱まったことを示している。よって、第２描画ステップにて塗布位置ずれが生じる描画装置を用いる場合や描画安定性を考慮すると、乾燥ステップは、第１描画ステップで塗布したインク液滴が、第２描画ステップにて塗布するインク液滴に対し再溶解性または再分散性を有する半乾きの段階で乾燥を停止することが好ましいと言える。
【０１２７】
尚、各実施形態において液滴の塗布手段としてインクジェット法を用いたが、これに限るものではない。例えばディスペンサ法などにより液滴を塗布してもよい。
【０１２８】
（他の構成）
本発明を以下のように表現することもできる。
【０１２９】
（第１の構成）
固形分を含有するインクを、液滴状に対象物に塗布してパターンを描画する方法であって、塗布後に隣接する液滴が互いに連結しない間隔である第１描画ピッチで液滴を塗布する第１描画ステップと、前記第１描画ステップで塗布した液滴を乾燥させる乾燥ステップと、少なくとも前記第１描画ステップにおいて対象物に塗布された液滴の直径よりも小さく、隣接する液滴が互いに連結する間隔である第２吐出ピッチで液滴を塗布して、前記乾燥ステップを経た液滴を覆う第２描画ステップとを有することを特徴とするパターン形成方法。
【０１３０】
（第２の構成）
前記第１描画ピッチが、第１描画ステップによって対象物に塗布された液滴の直径の倍以下であることを特徴とする第１の構成に記載のパターン形成方法。
【０１３１】
（第３の構成）
前記第２描画ピッチが、第１描画ピッチの半分以上であることを特徴とする第１または第２の構成に記載のパターン形成方法。
【０１３２】
（第４の構成）
乾燥ステップ後の液滴が、前記インクに対して再溶解性または再分散性を有する半乾きの段階で、乾燥ステップを停止すること特徴とする第１〜第３の構成の何れか１項に記載のパターン形成方法。
【０１３３】
（第５の構成）
前記乾燥ステップにおいて、液滴の接触角が、後退接触角に達するより早く乾燥ステップを停止することを特徴とする第１〜４の構成の何れか１項に記載のパターン形成方法。
【０１３４】
（第６の構成）
前記乾燥ステップにおいて、液滴と対象物との固液界面よりも、液滴表面である気液界面のほうが高温になるように加熱することを特徴とする第１〜５の構成の何れか１項に記載のパターン形成方法。
【０１３５】
（第７の構成）
前記インクが、少なくとも固形分と、固形分を分散さえるための分散剤と、固形分を分散させるための溶媒とからなり、乾燥ステップにおける加熱温度を、分散剤の分解温度以下とすることを特徴とする第１〜６の構成の何れか１項に記載のパターン形成方法。
【０１３６】
（第８の構成）
前記インクの固形分の体積濃度が少なくとも５％以上であることを特徴とする第１〜７の構成の何れか１項に記載のパターン形成方法。
【０１３７】
（第９の構成）
前記液滴を塗布する手段がインクジェット法であることを特徴とする第１〜８の構成の何れか１項に記載のパターン形成方法。
【０１３８】
（第１０の構成）
第１〜９の構成に何れか１項に記載のパターン形成方法により形成されたことを特徴とするパターン形成基板。
【０１３９】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
本発明のパターン形成方法およびパターン形成基板を用いれば、所望するパターンを容易かつ精度良く基板上に形成することができるため、複数色によりパターンが形成されるカラーフィルタの製造にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】基板上にインク液滴を４４μｍの描画ピッチで塗布し描画した直線パターンの画像を示す図である。
【図２】基板上にインク液滴を４５μｍの描画ピッチで塗布し描画した直線パターンの画像を示す図である。
【図３】第１描画ステップを示し、（ａ）は、第１描画ステップを模式的に示した模式図であり、（ｂ）は、第１描画ステップ後の基板の画像を示す図である。
【図４】乾燥ステップを示し、（ａ）は、乾燥ステップを模式的に示した模式図であり、（ｂ）は、乾燥ステップ後の基板の画像を示す図である。
【図５】第２描画ステップを示し、（ａ）は、第２描画ステップを模式的に示した模式図であり、（ｂ）は、第２描画ステップ後の基板の画像を示す図である。
【図６】表３に示す、加熱温度２５０℃に設定した各乾燥条件で形成された直線パターンのうち、代表的な直線パターンの画像を示し、（ａ）は、全体的な画像を示す図であり、（ｂ）は、図６（ａ）のＡ部の拡大画像を示す図である。
【図７】第６実施形態のパターン形成方法を示し、（ａ）は、ドット状半固形物と第２描画ステップでの塗布位置との位置関係を示す模式図であり、（ｂ）は、第２描画ステップにて塗布位置のずらし量を２０μｍに設定したときに描画される直線パターンの画像を示す図であり、（ｃ）は、乾燥ステップにおける加熱温度を２５０℃に設定し、塗布位置のずらし量を２５μｍに設定したときに描画される直線パターンの画像を示す図である。
【符号の説明】
【０１４２】
１    基板
２    ドット
３    バルジ
４    途切れ
５    直線パターン
６    ドット状半固形物（ドット状乾燥物）
７    塗布位置
１１    インクジェットヘッド
１２    液滴
１３    液滴
１４    塗布液滴
【図１】
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【図２】
2010135628.tif 000010
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010135628.tif 000014
【図７】
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