(57)【要約】  パターン構成要素の形状やピッチを制御可能であり、微細パターン形成にあたって、液滴や基板に人工的な駆動力を付与する必要の無い微細パターン形成方法及び微細パターン形成装置を提供する。  微細パターン形成方法は、表面処理を施した面を備えかつ表面処理面に多数のピニングサイトが形成された第１基板を配置する工程Ｓ１と、第１基板の表面処理面と対向するように第１基板から離間させながら第２基板を配置する工程Ｓ２Ｃと、第１基板と第２基板との間によって形成された空間に溶液を封入する工程Ｓ２Ｄと、溶液を乾燥収縮させて溶液のコンタクトラインをピニングサイトにてピニング・ディピニングさせながら表面処理面上で移動させる工程Ｓ３と、を含む。溶液のコンタクトラインがピニングされる際に、溶液中の溶質が第２基板に析出してパターンが形成される。
2010128642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面処理を施した面を備えかつ該表面処理面に多数のピニングサイトが形成された第１基板を配置する工程と、
前記第１基板の前記表面処理面と対向するように前記第１基板から離間させながら第２基板を配置する工程と、
前記第１基板と前記第２基板との間によって形成された空間に溶液を封入する工程と、
前記溶液を乾燥収縮させて前記溶液のコンタクトラインを前記ピニングサイトにてピニング・ディピニングさせながら前記表面処理面上で移動させる工程と、
を含み、かつ、
前記第１基板の前記表面処理面に対向する前記第２基板の対向面と前記溶液との接触角は、前記第１基板の前記表面処理面と前記溶液との接触角よりも低く、
前記溶液の前記コンタクトラインがピニングされる際に、前記溶液中の溶質が前記第２基板の前記対向面に析出してパターンを形成することを特徴とする微細パターン形成方法。
【請求項２】
前記表面処理が撥液処理であることを特徴とする請求項１に記載の微細パターン形成方法。
【請求項３】
前記溶質と前記ピニングサイトを構成する材料との間のＨａｍａｋｅｒ係数が前記溶質と前記第１基板との間のＨａｍａｋｅｒ係数より大きくなるように、前記溶質と前記ピニング構成材料と前記第１基板とが選択されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の微細パターン形成方法。
【請求項４】
前記第１・第２基板は互いに平行に配置され、かつ、封入された前記溶液の上下面は前記第１・第２基板によって画定され、該上下面以外の面は、外気に開放された乾燥部分と前記溶液を密閉する密閉部分とを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の微細パターン形成方法。
【請求項５】
前記第１・第２基板の一方は他方に対して傾斜して配置され、かつ、封入された前記溶液の上面及び底面が前記第１・第２基板によって画定され、該上面及び底面以外の面は、外気に開放された乾燥部分と前記溶液を密閉する密閉部分とを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の微細パターン形成方法。
【請求項６】
前記封入溶液の前記傾斜方向の一端を密閉状態にさせかつ他端を外気に開放状態にさせるように前記一方の基板端部は他方の対向面に接触していることを特徴とする請求項５に記載の微細パターン形成方法。
【請求項７】
前記第２基板の前記対向面と前記溶液との前記接触角が２０°以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の微細パターン形成方法。
【請求項８】
前記第１基板は前記第１基板の一面に撥液処理を施され、
前記ピニングサイトは、金属を含んだインクを前記撥液処理面上に格子状又はライン状に着弾し、焼成して形成されることを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載の微細パターン形成方法。
【請求項９】
回路素子の少なくとも一部の微細パターンが、請求項１〜８のいずれか１項に記載の微細パターン形成方法によって形成されることを特徴とする回路素子。
【請求項１０】
表面処理を施した面を備えかつ該表面処理面に多数のピニングサイトが形成された第１基板と、
前記第１基板の前記表面処理面と対向するように前記第１基板から離間させながら配置された第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間によって形成された空間に溶液を封入する溶液封入手段と、
前記溶液の周囲環境を調節する環境調節手段と、
を含み、かつ
前記第１基板の前記表面処理面に対向する前記第２基板の対向面と前記溶液との接触角は、前記第１基板の前記表面処理面と前記溶液との接触角よりも低く、
前記環境調節手段は、前記溶液を乾燥収縮させて前記溶液のコンタクトラインを前記ピニングサイトにてピニング・ディピニングさせ、
前記溶液の前記コンタクトラインがピニングされる際に、前記溶液中の溶質が前記第２基板の前記対向面に析出してパターンを形成することを特徴とする微細パターン形成装置。
【請求項１１】
前記表面処理面が撥液処理された面であることを特徴とする請求項１０に記載の微細パターン形成装置。
【請求項１２】
前記溶質と前記ピニングサイトを構成する材料との間のＨａｍａｋｅｒ係数が前記溶質と前記第１基板との間のＨａｍａｋｅｒ係数より大きいことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の微細パターン形成装置。
【請求項１３】
前記第１・第２基板は互いに平行に配置され、かつ、封入された前記溶液の上下面は前記第１・第２基板によって画定され、該上下面以外の面は、外気に開放された乾燥部分と前記溶液を密閉する密閉部分とを含むことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の微細パターン形成装置。
【請求項１４】
前記第１・第２基板の一方は他方に対して傾斜して配置され、かつ、封入された前記溶液の上面及び底面が前記第１・第２基板によって画定され、該上面及び底面以外の面は、外気に開放された乾燥部分と前記溶液を密閉する密閉部分とを含むことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の微細パターン形成装置。
【請求項１５】
前記封入溶液の前記傾斜方向の一端を密閉状態にさせかつ他端を外気に開放状態にさせるように前記一方の基板端部は他方の対向面に接触していることを特徴とする請求項１４に記載の微細パターン形成装置。
【請求項１６】
前記第２基板の前記対向面と前記溶液との前記接触角が２０°以下であることを特徴とする請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の微細パターン形成装置。
【請求項１７】
前記第１基板は前記第１基板の一面に撥液処理を施され、
前記ピニングサイトは、金属を含んだインクを前記撥液処理面上に格子状又はライン状に着弾し、焼成して形成されることを特徴とする請求項１１〜１６のいずれか１項に記載の微細パターン形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細パターン形成技術に関し、詳しくは、溶液の乾燥収縮等の溶質析出現象を利用して複数の直線または曲線を描画する微細パターン形成技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、商用で通常使用されているインクジェットでの最小吐出液量は約２ピコリットル（ｐｌ）程度といわれている。これは、液滴を球形と仮定した場合、直径１６μｍ程度の大きさに相当する。ガラスやシリコン等の基板に着弾後、その液滴のドット径は数十μｍから１００μｍ程度になってしまう。また、着弾誤差も３０μｍ程度とされている。すなわち、従来型のインクジェット装置を用いて直接描画できる大きさの下限は上記ドット径と着弾誤差とを含んだ寸法となるため、従来型のインクジェット装置よる直接描画では極めて細い線を書くことは困難であった。【０００３】
この問題を解決するために、例えば特許文献１には、超微細インクジェット等により、二段階以上の液滴塗布、すなわち、電界集中のための先描画と目的物質大量塗布用の後描画とに分けて行う微細線描画方法が開示されている。【０００４】
しかしながら、特許文献１の技術では、吐出液量を抑える特殊な超小型ノズルヘッドを使用しているが、インクジェットで直接描画する方法（発想）自体は変わらず、着弾後の基板上での液滴の濡れ広がりや着弾誤差が完全に除去できるわけではない（上記二段階塗布により多少の低減はできると推測される）。【０００５】
一方、基板上の溶液の乾燥が微細な固体をもたらす挙動として、以下に説明する２つ現象が報告されている（例えば、非特許文献１〜２を参照）。【０００６】
（１）乾燥収縮に溶質の点が残る現象（ディピニング状態による乾燥収縮現象）
上記（１）の現象は、基板上に付着した液滴が乾燥する、(つまり、溶媒の乾燥と溶質の濃縮とが起こる)ときに、液滴表面が基板面と接触する線（以下、コンタクトラインと呼ぶ）が固定（ピン止め）されて溶質を析出すること（以下、ピニング（ｐｉｎｎｉｎｇ）と呼ぶ）を起こさない状態（つまり、ディピニング（ｄｅｐｉｎｎｉｎｇ）状態）のまま液滴が収縮し、最後に溶質だけが小さな点に取り残されるように乾燥する現象である。これによって大きな液滴から小さな溶質の点を基板上に形成できる。【０００７】
（２）溶質の乾燥により多重のピニングラインができる現象（連続的ピニング・ディピニング現象）
上記（２）の現象は、基板上に付着した液滴が乾燥するときに、溶質の細かい模様が残る現象である。この現象の一例として、ガラス基板に滴下された高分子溶液を用いた例を図２１に示す。まず、最初のピニングが起こりそこで溶質の析出が少しだけ起こるが、しばらくすると、コンタクトラインはそのピニング位置から外れて(ディピニング)再移動をする。その後、コンタクトラインがしばらく移動してから再度、ピニングが起こりそこで溶質が少しだけ析出するというようにピニングとディピニングを繰り返して多重のピニングラインが出来る現象（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｐｉｎｎｉｎｇ−ｄｅｐｉｎｎｉｎｇ）である。【０００８】
上記（２）の現象を利用した非特許文献１には、球形レンズと平板（シリコン基板）との間に共役高分子（ポリパラフェニレンビニレン誘導体（ＭＥＨ−ＰＰＶ））を溶質とした溶液を挟持させ、その後自然乾燥によって溶媒を蒸発させることで、コンタクトラインが動いて自発的に同心円状の複数の曲線（ピニングライン）を描画が可能であること、及び、隣接する曲線同士の中心間距離と、曲線高さと、を段階的に変化させることが可能であることが開示されている。【０００９】
また、非特許文献２では、平板状のシリコン基板を溶液（溶質：スクアライン）中に垂直に浸漬して、この基板を人の手等を使って引き上げながら徐々に溶液を乾燥させることで、スクアラインからなる水平な直線を鉛直方向に複数描画できることが開示されている。【００１０】
しかしながら、非特許文献１に開示の技術では、描画が可能な形状は同心円状の曲線のみに限られてしまうといった問題点があった。加えて、曲線同士の中心間距離や曲線高さを段階的に変化させることは可能であっても、個々別々に中心間距離や曲線間距離を任意に設定することは不可能であった。また、溶液を挟持するシリコン基板と球形ガラスとのそれぞれの表面には特段の処理を施しておらず、溶質が基板上下のどちらの面にも析出する可能性があり、すなわち、ピニングラインを所望の面のみに描画を施せるか（描画面の制御が可能か）どうかは皆目、不明であった。【００１１】
一方、非特許文献２では、直線状の描画は可能であるが、曲線状の描画は不可能である。加えて、該文献２の方法で基板に複数の直線を描画するには、人の手や駆動装置を用いて該基板を人工的に絶えず駆動・保持する必要があるため、作業者に常時操作・監視を強いる労働集約的な工程を生み出したり、装置構成が複雑になったりするといった問題があった。また、引き上げ速度を変化させれば、析出溶質の直線間のピッチを多少変化させられるものと推測されるが、溶媒・溶質は絶えず自重を受けてしまうため、それぞれの直線間ピッチを個別・任意に設定・制御したりすることは非常に困難であった。自重の影響はさらに、直線の幅を大きくしてしまうとともに、直線（水平線）を構成する溶質を重力方向にロッド状（つらら状）に結晶化して析出してしまうといった問題点もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００５−１２５５９７号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】ジャン・ズー（Ｊｕｎ  Ｘｕ）、他５名、フィジィカル・レビュー・レターズ（Ｐｈｉｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｌｅｔｔｅｒｓ）、２００６年、第ＰＲＬ９６巻、第０６６１０４号
【非特許文献２】シェンギィ・チャン（Ｃｈｅｎｇｙｉ  Ｚｈａｎｇ）、他８名、アドバンズト・マテリアルズ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）、２００８年、第９９９９号、Ｐ．１−５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
そこで、本発明は、従来の問題点を解消し、パターン構成要素の形状や間隔（ピッチ）を制御可能な微細パターン形成方法を提供することを目的とする。【００１５】
さらに、本発明は、微細パターンの形成にあたって、液滴や基板に人工的な駆動力を付与する必要の無い微細パターン形成方法を提供することを目的とする【００１６】
さらに、本発明は、溶質が析出される面や箇所つまり微細パターン形成面（箇所）を任意に選択可能な微細パターン形成方法を提供することを目的とする。【００１７】
さらに、本発明は、通常のインクジェット装置等によって形成可能な細線幅（液滴の着弾径）より小さいサイズのパターン構成要素を作成可能な微細パターン形成方法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】
【００１８】
本願の発明者は、鋭意検討の末、上記（１）ディピニング状態による乾燥収縮現象と、上記（２）連続的ピニング・ディピニング現象と、に着目し、ピニング点を多数設けた基板に溶液を滴下・自然乾燥させれば、液滴や基板をなんら人工的に駆動させる事無く、ピニング点を基点に溶質を一部析出・移動でき、ひいては、多数のピニング点からなる配置パターンを反映した溶質の析出（微細パターンの形成）ができることを見出し、本発明を完成させるに至った。【００１９】
さらに、本願発明者は、（３）物体同士に及ぼし合う力である横毛管力の存在に着目し、溶質−ピニング点に作用する分子間力（Ｈａｍａｋｅｒ係数）が溶質−基板間に作用する分子間力よりも大きくなるように溶質、ピニング点、又は基板の材料を選択して溶液を乾燥させれば、ピニング点を基点にした溶質の析出がより確実なものとなることを見出し、本発明を完成させるに至った。【００２０】
さらに、本願発明者は、（４）液滴が接触する面に対して所望の表面処理を施すことで液滴の接触角が変化する現象に着目し、大きい接触角を与える表面処理を施した基板と、前記基板の接触角よりも小さい接触角を有する基板とを用意することを考え、これらの基板間に溶液を封入し、乾燥させたところ、溶質が該小さい接触角を有する基板面にのみ析出することを見出し、本発明を完成させるに至った。【００２１】
さらに、本願発明者は、（５）上記基板間に封入された溶液が乾燥する際のメニスカスの挙動及びコンタクトラインの形状は、上記基板間の幾何学的配置に依存して異なることを見出し、本発明を完成するに至った。【００２２】
さらに、本願発明者は、（６）溶液と、該溶液を挟持する複数の基板と、によって画定される溶液界面の一部を密閉部とし、他部を外気に開放された乾燥部とすることで、メニスカスの移動方向を制御できることを見出し、本発明を完成させるに至った。【００２３】
すなわち、本発明は、次の１〜１７の構成を採用する。
１．表面処理を施した面を備えかつ該表面処理面に多数のピニングサイトが形成された第１基板を配置する工程と、
前記第１基板の前記表面処理面と対向するように前記第１基板から離間させながら第２基板を配置する工程と、
前記第１基板と前記第２基板との間によって形成された空間に溶液を封入する工程と、
前記溶液を乾燥収縮させて前記溶液のコンタクトラインを前記ピニングサイトにてピニング・ディピニングさせながら前記表面処理面上で移動させる工程と、
を含み、かつ、
前記第１基板の前記表面処理面に対向する前記第２基板の対向面と前記溶液との接触角は、前記第１基板の前記表面処理面と前記溶液との接触角よりも低く、
前記溶液の前記コンタクトラインがピニングされる際に、前記溶液中の溶質が前記第２基板の前記対向面に析出してパターンを形成することを特徴とする微細パターン形成方法。
２．前記表面処理が撥液処理であることを特徴とする１に記載の微細パターン形成方法。
３．前記溶質と前記ピニングサイトを構成する材料との間のＨａｍａｋｅｒ係数が前記溶質と前記第１基板との間のＨａｍａｋｅｒ係数より大きくなるように、前記溶質と前記ピニング構成材料と前記第１基板とが選択されていることを特徴とする１又は２に記載の微細パターン形成方法。
４．前記第１・第２基板は互いに平行に配置され、かつ、封入された前記溶液の上下面は前記第１・第２基板によって画定され、該上下面以外の面は、外気に開放された乾燥部分と前記溶液を密閉する密閉部分とを含むことを特徴とする１〜３のいずれか１項に記載の微細パターン形成方法。
５．前記第１・第２基板の一方は他方に対して傾斜して配置され、かつ、封入された前記溶液の上面及び底面が前記第１・第２基板によって画定され、該上面及び底面以外の面は、外気に開放された乾燥部分と前記溶液を密閉する密閉部分とを含むことを特徴とする１〜３のいずれか１項に記載の微細パターン形成方法。
６．前記封入溶液の前記傾斜方向の一端を密閉状態にさせかつ他端を外気に開放状態にさせるように前記一方の基板端部は他方の対向面に接触していることを特徴とする請求項５に記載の微細パターン形成方法。
７．前記第２基板の前記対向面と前記溶液との前記接触角が２０°以下であることを特徴とする１〜６のいずれか１項に記載の微細パターン形成方法。
８．前記第１基板は前記第１基板の一面に撥液処理を施され、
前記ピニングサイトは、金属を含んだインクを前記撥液処理面上に格子状又はライン状に着弾し、焼成して形成されることを特徴とする２〜７のいずれか１項に記載の微細パターン形成方法。
９．回路素子の少なくとも一部の微細パターンが、請求項１〜８のいずれか１項に記載の微細パターン形成方法によって形成されることを特徴とする回路素子。
１０．表面処理を施した面を備えかつ該表面処理面に多数のピニングサイトが形成された第１基板と、
前記第１基板の前記表面処理面と対向するように前記第１基板から離間させながら配置された第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間によって形成された空間に溶液を封入する溶液封入手段と、
前記溶液の周囲環境を調節する環境調節手段と、
を含み、かつ
前記第１基板の前記表面処理面に対向する前記第２基板の対向面と前記溶液との接触角は、前記第１基板の前記表面処理面と前記溶液との接触角よりも低く、
前記環境調節手段は、前記溶液を乾燥収縮させて前記溶液のコンタクトラインを前記ピニングサイトにてピニング・ディピニングさせ、
前記溶液の前記コンタクトラインがピニングされる際に、前記溶液中の溶質が前記第２基板の前記対向面に析出してパターンを形成することを特徴とする微細パターン形成装置。
１１．前記表面処理面が撥液処理された面であることを特徴とする１０に記載の微細パターン形成装置。
１２．前記溶質と前記ピニングサイトを構成する材料との間のＨａｍａｋｅｒ係数が前記溶質と前記第１基板との間のＨａｍａｋｅｒ係数より大きいことを特徴とする１０又は１１に記載の微細パターン形成装置。
１３．前記第１・第２基板は互いに平行に配置され、かつ、封入された前記溶液の上下面は前記第１・第２基板によって画定され、該上下面以外の面は、外気に開放された乾燥部分と前記溶液を密閉する密閉部分とを含むことを特徴とする１０〜１２のいずれか１項に記載の微細パターン形成装置。
１４．前記第１・第２基板の一方は他方に対して傾斜して配置され、かつ、封入された前記溶液の上面及び底面が前記第１・第２基板によって画定され、該上面及び底面以外の面は、外気に開放された乾燥部分と前記溶液を密閉する密閉部分とを含むことを特徴とする１０〜１２のいずれか１項に記載の微細パターン形成装置。
１５．前記封入溶液の前記傾斜方向の一端を密閉状態にさせかつ他端を外気に開放状態にさせるように前記一方の基板端部は他方の対向面に接触していることを特徴とする１４に記載の微細パターン形成装置。
１６．前記第２基板の前記対向面と前記溶液との前記接触角が２０°以下であることを特徴とする請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の微細パターン形成装置。
１７．前記第１基板は前記第１基板の一面に撥液処理を施され、
前記ピニングサイトは、金属を含んだインクを前記撥液処理面上に格子状又はライン状に着弾し、焼成して形成されることを特徴とする１１〜１６のいずれか１項に記載の微細パターン形成装置。【００２４】
ここで、本発明において「ピニングサイト」とは、溶液が滴下される平面上に設けられた１０ｎｍ〜１００μｍ程度（ここで、ｎｍ＝１０−９×m、μｍ＝１０−６×ｍ）の寸法（等価直径・高さ）を有する微小な構造体であり、溶液の乾燥に伴って移動するコンタクトラインを一時的または永久的に停止（固定）させる機能を果たすものを意味する。なお、ピニングサイトの形状は基板面上に設置することができるものであれば特に限定されないが、球状体、柱状体（例えば、円柱や角柱）、錐体（例えば、円錐や角錐）等のように基板上に設置された際に一見点状に見える構造物の他、線状または曲線状に延びた凸部のように基板上に設置された際にライン状に見える構造物も含まれる。また、ピニングサイトの形成方法は、特に限定されないが、インクジェット装置により基板等の平面上に金属インクを着弾させることによってピニングサイトとなる球状体を形成する方法は、多数のピニングサイトをパターン状（例えば格子状）に容易に形成できるため好ましい。なお、以下に説明する図面及び発明を実施するための形態では、一例として、球状体をなすピニングサイトを用いており、この例示では「ピニング点」と呼ぶことにする。【００２５】
また、「溶液」とは、液体状態にある均一な混合物であり、その成分のうち、最も多量に存在する液体物質（溶かしている物質）を溶媒、その他の物質（溶けている物質）を溶質という。例えば、溶媒には、極性溶媒、非極性溶媒の両方が使用できる。ここで、極性溶媒としては水（溶解能力、蒸発容易性、安全、安価などの点で好ましい）、エタノール、ブタノール等が挙げられ、非極性溶媒としては、ベンゼン、キシレン、トルエン、シクロへキサン等が挙げられる。なお、物質を溶解できるものであれば、これらに限定されない。【００２６】
また、「基板」とは、電気回路が組み込まれるためのプリント板に限定されず、シリコンやガラスなどで構成された板を意味し、溶液が滴下されたときの接触角が大きくなる材料が好ましい。【００２７】
また、「撥液処理」とは、シリコン樹脂、フッ素樹脂、シランカップリング剤、チオール化合物などを用いて、物体表面に疎水性をもたせる表面処理を意味し、例えば、アルキルシラン、フッ化アルキルシラン、アルキルチオールなどで修飾を施すことが考えられるが、必ずしもこれに限定されない。【００２８】
また、「表面処理」とは、上述した撥液処理に加え、フォトリソグラフィやナノインプリンティングなどによる微細な凹凸面を形成したり、特定の化学種のみに吸着するような薄膜を形成する表面修飾処理が挙げられる。【００２９】
また、「メニスカス」とは、基板と外気とによって画定される液滴表面のことであり、通常、界面張力によって凸状または凹状の曲面をなす液滴表面である。【００３０】
また、「コンタクトライン」とは、液滴表面（メニスカス）が基板面と接触する線、すなわち三重線を意味する。具体的には基板上に滴下された溶液が該基板と画定される溶液外縁の境界線であり、溶液が乾燥する際には移動していく境界線を意味する。【００３１】
また、「ピニング」とは、基板上に付着した液滴が乾燥する(つまり、溶媒の乾燥と溶質の濃縮とが起こる)ときに、コンタクトラインの全体あるいは一部が一時的あるいは永久的に固定（ピン止め）され不動化する現象を意味する。【００３２】
また、「ディピニング」とは、ピニングされた状態のコンタクトラインが固定状態から開放されて別の位置へ移動することを意味する。
【発明の効果】
【００３３】
以上のような構成をなす本発明は、次のような顕著な効果を奏する。【００３４】
本発明によれば、通常のインクジェット装置等によって形成可能な細線幅（液滴の着弾径）よりはるかに小さいサイズ（線幅：１０ｎｍ〜１０μｍ程度）のパターン構成要素を含んだ微細パターンを形成することができる。これにより、例えば、チャンネルトランジスタなどの回路素子を提供することができる。【００３５】
また、本発明によれば、多数のピニングサイトを設けた基板に溶液を滴下・自然乾燥させるだけで、ピニングサイトを基点とした液滴のコンタクトラインの固定と移動（ピニング・ディピニング）が生じるので、微細パターン形成の際に液滴や基板をなんら人工的に駆動させる必要が無い。【００３６】
また、本発明によれば、基板面上に表面処理等を施した基板上にピニングサイトを多数設置し、これらのピニングサイトによって形成されるパターンを調整することで、描画されるパターン構成要素のピッチを任意に制御することができる。【００３７】
さらに、本発明によれば、基板面に表面処理等を施した基板と前記基板の（溶液に対する）接触角よりも小さい接触角を有する基板とを選択・併用し、これらの基板間に溶液を封入することで、溶質が析出される面や箇所を制御することができる。【００３８】
また、本発明によれば、基板面に表面処理等を施した基板と前記基板の（溶液に対する）接触角よりも小さい接触角を有する基板とを選択・併用し、これらの基板間に溶液を封入すること、及び、これらの基板間の幾何学的配置や乾燥面位置を制御することで、溶液の乾燥方向（メニスカスの移動方向）や析出する溶質（微細パターン）の形状（曲線または直線）を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の微細パターン形成方法の一つの実施形態を示したフローチャートである。
【図２】本発明の微細パターン形成方法の別の実施形態を示したフローチャートである。
【図３】ピニング点が形成された基板を用意する工程Ｓ１の詳細を説明したフローチャートである。
【図４】接触角θが溶質の析出挙動に及ぼす影響を示した図である。（ａ）は接触角θが小さい場合を示し、（ｂ）は接触角θがある程度大きい場合を示す。
【図５】（ａ）はピッチ間隔を７０μｍに設定して基板上にＡｇインクを吐出（着弾）した基板面の写真であり、（ｂ）は（ａ）の写真の縮尺を変更（拡大）した図である。なお、図５（ａ）及び（ｂ）の右下位置に白線で示すスケールは、それぞれ５００μｍ及び２００μｍである。
【図６】（ａ）はピッチ間隔を１００μｍに設定して基板上にＡｇインクを吐出（着弾）した基板面の写真であり、（ｂ）は（ａ）の写真の縮尺を変更（拡大）した図である。なお、図６（ａ）及び（ｂ）の右下位置に示すスケールは、双方とも２００μｍである。
【図７】（ａ）はピッチ間隔を１５０μｍに設定して基板上にＡｇインクを吐出（着弾）した基板面の写真であり、（ｂ）は（ａ）の写真の縮尺を変更（拡大）した図である。なお、図７（ａ）及び（ｂ）の右下位置に示すスケールは、それぞれ５００μｍ及び２００μｍである。
【図８】（ａ）は、濃度０．０５ｗｔ％のポリスチレン液滴によって基板上に形成された微細パターン（ピニングライン）を示した画像である。（ｂ）及び（ｃ）は、（ａ）の画像の縮尺を変更（拡大）した画像である（実施例１）。なお、図８（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の下部に示すスケールは、それぞれ５００μｍ、５００μｍ及び２００μｍである。
【図９】（ａ）は、濃度０．１ｗｔ％のポリスチレン液滴によって基板上に形成された微細パターン（ピニングライン）を示した画像である。（ｂ）は、（ａ）の破線部分Ａを拡大した画像である（実施例１）。なお、図９（ａ）及び（ｂ）の下部に示すスケールは、それぞれ５０．０μｍ及び２０．０μｍである。
【図１０】連続的ピニング・ディピニング現象を起こす溶質の経時的挙動の概略を示した図である。
【図１１】実施例２の微細パターン形成方法に使用した基板と溶液との配置を示した図（基板セットの図)である。（ａ）は、液滴を封入する前の２枚の基板の斜視図を示し、（ｂ）は、液滴を封入した状態の基板の平面図と正面図である。
【図１２】ＵＶオゾン処理が基板の接触角に与える影響を示した図である。
【図１３】（ａ）は、上下基板間で液滴が乾燥収縮中に基板セットを上方から撮影した図であり、（ｂ）は、液滴の乾燥収縮が終了した後に上側基板を裏返して液滴接触面を撮影した図である（実施例２）。なお、図１３（ａ）及び（ｂ）の下部に示すスケールは、それぞれ５００μｍである。
【図１４】（ａ）は、実施例２における液滴乾燥収縮時のコンタクトラインのピニングと溶質の析出のメカニズムを示した図であり、（ｂ）は、実施例２の方法で描画された微細パターンの形状を概略的に示した図である。
【図１５】実施例３の微細パターン形成方法に使用した基板と溶液との配置を示した図である。（ａ）は、液滴をくさび状に封入した状態の基板の正面図と平面図であり、（ｂ）はくさび状に封入された液滴の断面寸法を示し、（ｃ）は実施例３の構成で液滴の顕微鏡の下で乾燥収縮を行っている様子を示す。
【図１６】（ａ）は、下側基板に１００μｍピッチのピニング点を用いた場合の溶液の乾燥収縮中の様子を示し、（ｂ）は溶液乾燥後の下側基板の様子を示し、（ｃ）は溶液乾燥後の上側基板の様子を示す（実施例３）。なお、図１６（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の右下位置に示すスケールは、全て５００μｍである。
【図１７】（ａ）は、下側基板に１５０μｍピッチのピニング点を用いた場合の溶液の乾燥収縮中の様子を示し、（ｂ）は溶液乾燥後の下側基板の様子を示し、（ｃ）は溶液乾燥後の上側基板の様子を示す（実施例３）。なお、図１７（ａ）及び（ｃ）の右下位置に示すスケールは、双方ともに５００μｍである。
【図１８】実施例３によって形成された微細パターン（１５０μｍ間隔）及びサブライン(ＳＢＬ)を示した画像である。なお、図１８（ａ）及び（ｂ）の下部に示すスケールは、それぞれ２００μｍ及び２０．０μｍである。
【図１９】コンタクトラインの移動距離の経時変化を示した図である。
【図２０】本発明の微細パターン形成装置の一例を示した図である。
【図２１】溶液の乾燥により多重ピニングラインができる現象の一例（従来技術）を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づき説明するが、本発明は、下記の具体的な実施形態に何等限定されるものではない。なお、各図において同一又は対応する部材には同一符号を用いる。
【００４１】
［本発明の微細パターン形成方法の概略］
図１は、本発明の微細パターン形成方法の一実施形態を示したフローチャートである。図１に示すように、本発明の微細パターン形成方法は、表面処理を施した面を備えかつ該表面処理面に多数のピニング点が形成された基板（第１基板）を用意する工程（工程Ｓ１）と、基板（第１基板）の表面処理面に溶液を滴下する工程（工程Ｓ２Ａ）と、溶液を乾燥収縮させて溶液のコンタクトラインをピニング点にて（ピニング点を基点として）ピニング・ディピニングさせながら移動させる工程（工程Ｓ３）と、を含むことを特徴とする。溶液の乾燥収縮工程Ｓ３により、溶液中の溶質がピニング中に析出して線幅１０ｎｍ〜１０μｍの微細パターンが形成される。
【００４２】
ここで、表面処理には、基板面に撥液処理（撥水処理を含む）やフォトリソグラフィなどで表面に微細な凹凸処理を施すことが挙げられる。
【００４３】
本発明の微細パターン形成方法はさらに好ましくは、溶液を滴下した基板（第１基板）の上に溶液を封入するように上側基板（第２基板）を配置する工程（工程Ｓ２Ｂ）をさらに含むことを特徴とする。
【００４４】
この上側基板（第２基板）を配置する工程では、第１基板の表面処理面に対向する第２基板の対向面と溶液との接触角が、第１基板の撥液処理面と溶液との接触角よりも低くなる基板を第２基板として選択（用意）する。なお、第２基板の対向面と溶液との接触角は、第１基板の撥液処理面と溶液との接触角よりも著しく小さいことが好ましい。具体的には、第２基板の対向面と溶液との接触角は、好ましくは２０°以下であり、さらに好ましく１０°以下であり、一方、第１基板の撥液処理面と溶液との接触角は、好ましくは４０°以上であり、さらに好ましくは、６０°以上である。
【００４５】
基板面の接触角を低下させるための処理としては、例えば、基板面へのＵＶオゾン処理が挙げられる。なお、基板の種類によっては、接触角が元来低い材質の基板も存在し得る。この場合は、特段の処理を行うことなく、該基板を第２基板として使用すればよいことになる。一方、基板面の接触角を増加させるための処理としては、基板面への撥液処理やフォトリソグラフィ処理が挙げられる。
【００４６】
また、本発明の微細パターン形成方法は、図２に示すように、さらに基板（第２基板）を用意し、第１基板の表面処理面と対向するように第１基板から離間させながら第２基板を配置した後（工程Ｓ２Ｃ）に、これらの基板間に溶液を封入する（工程Ｓ２Ｄ）ようにしてもよい。図２に示す形成方法によれば、図１に示すように該表面処理基板を常に下側に配置する必要はなく、微細パターン形成上の自由度が更に増す利点がある。
【００４７】
工程Ｓ１のピニング点が格子状に形成された基板を用意する工程は、例えば、図３に示すような工程によって達成されるのが好ましい。すなわち、工程Ｓ１は、基板を洗浄する工程（工程Ｓ１１）、この基板の一面に撥液処理を施す工程（工程Ｓ１２）と、金属インクを調整する工程（工程Ｓ１３）と、基板の撥液処理面に金属インクを格子状あるいはライン状に着弾させる工程（工程Ｓ１４）と、金属インクを焼成する工程（工程Ｓ１５）と、を含むことが好ましい。
【００４８】
［微細ピニング点を基板上への適切に形成させるための条件］
まず、着弾した大きな液滴から小さな溶質の点のみを基板上に形成するための工程Ｓ１、Ｓ１１〜１５及びその好適な条件について説明する。微細ピニング点の形成には、上記（１）のディピニング状態による乾燥収縮現象を起こし易い条件を設定する必要がある。すなわち、溶媒の乾燥過程において溶質がピニングされないまま一点に集中して析出する下記条件を作り出す必要がある。
【００４９】
［接触角θの制御］
すなわち、（ｉ）溶液と基板との接触角θがある程度大きいことが条件になる。
【００５０】
（ｉ）溶液と基板との接触角θがある程度大きいこと
上記（ｉ）の条件に設定する理由を説明するために、図４に接触角θが溶質のピニング挙動に及ぼす影響を示す。図４（ａ）は接触角θが小さい場合を示し、図４（ｂ）は接触角θがある程度大きい場合を示す。
【００５１】
接触角θが小さい（θ≦２０°、好ましくはθ≦１０°）場合、乾燥時の液滴２の収縮によりコンタクトラインＣＬが中心に引きずられて行くときに（図中、右向きＡの矢印参照）、その断面は図４（ａ）に示すようなプロファイルをなし、薄い液体部分がコンタクトラインＣＬ付近に形成される。この部分では、先頭の溶質は動きづらくなり、さらに横毛管力（ｌａｔｅｒａｌ  ｃａｐｉｌｌａｒｙ  ｆｏｒｃｅ）により溶質３が中心から外側方向（図中、左向きの矢印Ｂ参照）に向かって力を受けて移動するので、コンタクトラインＣＬがピン止め（ピニング）されてしまう。
【００５２】
これに対して、接触角θが大きくなる（θ≧４０°、好ましくはθ≧６０°）と、図４（ｂ）に示すようにコンタクトラインＣＬの移動（図中、右向きの矢印Ａ参照）に伴い、液滴２内部の溶質３の流れは基板１に近いところでは、外側に向かう（図中、左向きの矢印Ｂ参照）が、液滴２表面付近では溶質３は中心に向かう還流（図中、斜め右向きの矢印Ｃ参照）になる。
【００５３】
したがって、コンタクトラインＣＬが動くと液体２の粘性により、コンタクトラインＣＬ付近には、図４（ｂ）に示す底面から上方に向かう矢印Ｃのような流れ（還流）が生じる。コンタクトラインＣＬ付近の液滴２表面ではコンタクトラインＣＬの移動速度の１．５倍程度の流速を有した内部流れが生ずる。したがって、この場合には、溶質３は基板に全く析出しない（基板上でコンタクトラインＣＬに沿って線状に析出されずに（ピニングラインは形成されずに）、中心の一点（ピニング点）に集中する）。図４（ａ）の現象から図４（ｂ）の現象への転移には、臨界接触角θｃが存在する(例えば、２０°＜θｃ＜４０°)。なお、臨界接触角θｃは使用する基板材料や溶液の種類によって値は上記範囲内を変動する。
【００５４】
このように、液滴２の接触角θを臨界接触角θｃより大きくできれば、微細ピニング点を基板上に多数形成することが可能となる。液滴２の接触角θを増大させる方法として、例えば基板１面を撥液（疎水）処理することが挙げられる。
【００５５】
また、図２に示したように、工程Ｓ１によってピニング点が形成された基板１上に、工程Ｓ２Ａによって微細パターン形成用の液滴２が滴下され、工程Ｓ３にて液滴２のコンタクトラインＣＬをピニング点にてピニング・ディピニングさせる必要がある。
【００５６】
具体的には、（ｉｉ）ピニング・ディピニングが連続的に起こり易い溶液２と溶質３と基板１との組み合わせを選択する必要がある。例えば、溶質３には、分子間力の点から例えばポリスチレンのような高分子、例えば金、銀、銅、プラチナのような金属コロイド、例えばＣｄＳｅ、ＧａＡｓ、Ｓｉ、Ｇｅのような半導体微粒子、例えばＰｂＺｒＴｉＯ、ＢａＴｉＯのような酸化物微粒子が好ましい。溶液２には、後述するようにコンタクトラインＣＬの移動を促進させるには、粘性ηが小さく、表面張力γが適切な溶媒、例えば水やエタノール、ブタノール、ベンゼン、キシレン、トルエン、シクロへキサン等が好ましい。
【００５７】
［溶質とピニング点との相互作用エネルギーの制御］
次に（ｉｉｉ）溶質３とピニング点を構成するピニング材料との相互作用（斥力あるいは引力）が溶質３と基板１との相互作用より大きいことが必要となる。つまり、本発明ではピニング点を基点に微細パターンを形成したい、つまり、溶質３を基板面ではなくピニング点のみに強くピン止めさせたいため、溶質３との相互作用が基板材料よりも大きくなる材料をピニング材料として選択する必要がある。
【００５８】
ここで、物体間の相互作用エネルギーは、ファンデルワールス（ｖａｎ  ｄｅｒ  Ｗａｌｌｓ）力で与えられる。ファンデルワールス力Ｆｖｄｗは、次式に示すように、三つの力の和である。
【００５９】
【数１】
2010128642.tif 000003
【００６０】
ここで、Ｆｋｅｅｓｏｍは永久双極子同士の相互作用によって生じる配向力（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ  ｆｏｒｃｅ）であり、ＦＤｅｂｙｅは、永久双極子と誘起双極子との相互作用によって生じる誘起力（ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  ｆｏｒｃｅ）であり、ＦＬＤは無極性分子間の分散力（Ｌｏｎｄｏｎ’ｓ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ｆｏｒｃｅ）であり、ＦＬＤが通常支配的である。
【００６１】
物体間の相互作用エネルギーＥｖｄｗとそのファンデルワールス力Ｆｖｄｗは、Ｈａｍａｋｅｒ係数によって与えられる。例えば、液体を挟んだ距離Ｌだけ離れた平板間の相互作用エネルギーと力は、次式（数２及び数３）で与えられる。
【００６２】
【数２】
2010128642.tif 000004
【００６３】
ここで、Ａ１２３は液体を挟んだ平板物質間のＨａｍａｋｅｒ係数である。なお、Ｈａｍａｋｅｒ係数については、以下に詳述する。
【００６４】
【数３】
2010128642.tif 000005
【００６５】
一方、液体を介して距離Ｌだけ離れた平板と半径Ｒの球状粒子との間の相互作用エネルギー場合には、次式で与えられる。
【００６６】
【数４】
2010128642.tif 000006
【００６７】
ここで、Ａ１２３は液体を挟んだ平板物質と球状粒子物質との間のＨａｍａｋｅｒ係数である。
【００６８】
したがって、ピニング点になる材料には、溶剤をＬ、溶質をＣ、基板をＳ、ピニング材料をＰで表すと、Ｈａｍａｋｅｒ係数が次のような関係を満たすこと必要になる。
【００６９】
【数５】
2010128642.tif 000007
【００７０】
ただし、ＡＣＬＰは、溶媒を挟んで溶質とピニング点との相互作用エネルギーの大きさを与えるＨａｍａｋｅｒ係数であり、ＡＣＬＳは溶媒を挟んで溶質と基板との相互作用エネルギーの大きさを与えるＨａｍａｋｅｒ係数である。
【００７１】
［Ｈａｍａｋｅｒ係数］
「Ｈａｍａｋｅｒ係数」とは、上述したように、物体間の相互作用エネルギーを算出するために必要な係数であり、次式で定義される。
【００７２】
【数６】
2010128642.tif 000008
【００７３】
ここで、Ｃは、２つの原子間に作用するファンデルワールス力を計算するための定数であり、ρ１、ρ２は各物質の数密度である。
【００７４】
さらにＨａｍａｋｅｒ係数を計算する手法は幾つか提案されている。最も簡便な計算方法として、ＴＷＡ(Ｔａｂｏｒ  Ｗｉｎｔｅｒｓｏｎ  Ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ)法が挙げられ、次式で定義される。
【００７５】
【数７】
2010128642.tif 000009
【００７６】
ここで、ε１、ε２、及びε３は、溶質、基板、及び溶媒の誘電率であり、ｎ１、ｎ２、及びｎ３は、溶質、基板、及び溶媒の屈折率であり、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ｈはプランク定数、νｅは物質の電磁波吸収振動数あるいはプラズマ振動数（金属の場合）である。なお、誘電関数に基づいてＨａｍａｋｅｒ係数を求めるＳＳＭ（Ｓｉｍｐｌｅ  Ｓｐｅｃｔｒａ  Ｍｅｔｈｏｄ）法を用いてもよい。
【００７７】
金属は一般的に大きなＨａｍａｋｅｒ係数を有するので、溶質３をピン止めする材料に好ましい。そこで、本発明では、一例として金属インクを原材料としてピニング点４を形成することにした。さらに、基板１との大きな接触角θを実現するには水溶物が望ましい。従って、ピニング材料には、金属インクを水で希釈した材料を使用することにした。
【００７８】
表１は、Ｈａｍａｋｅｒ係数の値の一例を示す。表１には、水中で銀（Ａｇ）基板がＡｇ基板あるいはシリカ（ＳｉＯ２）基板と相互作用するときのＨａｍａｋｅｒ係数Ａの値を示している。Ａｇ基板同士の方が一桁近く、Ｈａｍａｋｅｒ係数Ａひいては相互作用エネルギーが大きいことが分かる。この傾向はＡｇ基板の代わりに金やタンタル等の他の金属物質を使っても同じである。
【００７９】
【表１】
2010128642.tif 000010
【００８０】
本発明の工程Ｓ１の一実施形態として以下に示す原材料及び方法で微細ピニング点４を作製した。
【００８１】
［ピニング点の材料］
ピニング点の原料の一例として、金属インク材料の中で現状一番完成度の高い銀（Ａｇ）インクを使用した。本例のＡｇインクは、直径数十ｎｍのＡｇコロイド粒子の分散溶液からなる水溶性インクであり、詳細には固形分濃度４０ｗｔ％（重量パーセント）、表面張力３７．８×１０−３Ｎ／ｍ、粘度８．７×１０−３Ｐａ・ｓ（ｓは秒）の物性値を有する。このＡｇインクをさらに純水で三倍に希釈した（工程Ｓ１３）。Ａｇ微粒子濃度は１７．６ｗｔ％となった。溶液２がＡｇと水とのみから構成されていると仮定すると、密度は１．１９ｇ／ｃｍ３、体積率は１．９９Ｖｏｌ％になる。
【００８２】
［基板材料及び基板洗浄］
本発明に使用する基板には、寸法２０ｍｍ×２０ｍｍ×０．７ｍｍのガラス基板（コーニング１７３７）を使用した。なお、Ａｇインクを着弾させる前には、有機洗浄と紫外線（ＵＶ）洗浄と行った。有機洗浄として、アセトン中に基板１を浸漬して５分間超音波洗浄を行った後、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）中に基板１を浸漬して５分間超音波洗浄を行った（工程Ｓ１１参照）。ＵＶ洗浄は、波長２５４ｎｍ（＝ｍ×１０−６）の紫外線を１５分間照射した（工程Ｓ１１参照）。なお、実施例２または実施例３の上側基板を用意するにあたっても、上側基板に対して上記洗浄を行ってもよい。
【００８３】
［撥液処理］
洗浄した基板１には、さらに疎水（撥液）処理を施した（工程Ｓ１２参照）。本例では一例として、化学気相成長法（ＣＶＤ法）でフッ化アルキルシラン（ＦＡＳ１７、ＣＦ３（ＣＦ２）７（ＣＨ２）Ｓｉ（ＯＥｔ）３）の単分子膜を形成した。なお、ＣＶＤ法におけるフッ化アルキルシランの加熱温度は１２０℃、基板温度は室温に設定した。
【００８４】
上記のように基板１上に撥液処理を施す理由は、基板１上に着弾したＡｇインクの接触角を大きくさせるためである（θ≧４０°）。接触角の増大は、上記（１）の現象であるディピニング状態による乾燥収縮現象を促進させることとなり、ひいては、銀（溶質）からなるピニング点４を非常に小さくすることができる。
【００８５】
［基板１へのピニング材料の着弾方法及びインク焼成処理］
上記基板１へのピニング材料４の着弾方法の一例として、インクジェット装置（マイクロジェット社製ナノプリンター）により上記希釈Ａｇインクを上記撥液処理後の基板１に着弾させた（工程Ｓ１４参照）。なお、ノズルヘッドには、標準液で３０ピコリットル（ｐｌ）の溶液を吐出可能なダイマチック社製ＳＥヘッドを使用した。
【００８６】
基板１への着弾後、インクを焼成処理することが好ましい。本例では、希釈Ａｇインクを８０℃で１０分間焼成処理した（工程Ｓ１５参照）。これにより、着弾・乾燥収縮したＡｇインクを、さらに縮小させることができる。すなわち、着弾直後は７０μm程度の直径が、乾燥収縮により２５μm以下になり、さらに焼成による収縮で最終的には直径２０μm程度まで小さくなる。なお、焼成温度を８０℃に設定した理由は、これより高い温度に設定するとＡｇが酸化してしまうからである。
【００８７】
基板１へのＡｇインクの着弾パターンとして、ピニング点４間ピッチをそれぞれ７０μｍ、１００μｍ、及び１５０μｍに設定して三つの格子状ドットパターンを用意した。
【００８８】
［ピニング点の形成結果］
図５〜７は、ピッチ間隔をそれぞれ７０μｍ、１００μｍ、１５０μｍに設定してＡｇインクを吐出した際に基板１に形成されたピニング点４の光学顕微鏡写真を示す。図５の（ａ）は、ピッチ間隔を７０μｍに設定してＡｇインクを吐出（着弾）した基板面の写真であり、（ｂ）は縮尺を変更（拡大）した図である。図５（ａ）の結果よりピニング点４が均一の間隔で形成できていることが確認できるが、寸法が大小２種類のピニング点４が規則的に配列されていることも確認できる。また、図５（ｂ）の結果より、大小のピニング点４の直径が、それぞれ約３２μｍ、約２５μｍであることが確認できる。さらに、ピニング点４の配列状態に関してはピッチ間隔を７０μｍに設定して吐出したものの、実際に形成されたピニング点４の間隔は約１４０μｍとなっていることが確認できる。これは、その大小のピニング点４の配列とも同様である。
【００８９】
図６の（ａ）は、ピッチ間隔を１００μｍに設定してＡｇインクを吐出した場合の写真であり、（ｂ）は縮尺を変更（拡大）した図である。図６（ａ）（ｂ）より、寸法が大中小３種類のピニング点４が規則的に配列されていること、及び、大中小のピニング点４の直径が、それぞれ約２０μｍ、約１３μｍ、約６μｍであることが確認できる。これは、インクジェット装置で液滴をノズルより生成させる際に主滴に加え、余分な液滴(サテライト液滴)が規則的に生成されてしまうために発生すると考えられる。なお、この余分なサテライト液滴によって基板１に生じたＡｇ点（図６の中小のＡｇ点）を以下、「サテライト」５と呼ぶ。
【００９０】
図６（ｂ）の結果でさらに特筆すべきは、実際に形成されたピニング点４同士の間隔が、設定通りのピッチ間隔（約１００μｍ）となっていることである。
【００９１】
図７の（ａ）は、ピッチ間隔を１５０μｍに設定してＡｇインクを吐出した場合の写真であり、（ｂ）は縮尺を変更（拡大）した図である。図７（ａ）（ｂ）より、寸法が大小２種類のピニング点４が規則的に配列されていること、ピニング点４とサテライト５の直径が、それぞれ約２０μｍ、約７μｍであること、及び実際に形成されたピニング点４同士の間隔が、設定通りのピッチ間隔（約１５０μｍ）であることが確認できる。
【００９２】
つまり、図５〜７の結果より、Ａｇインクを基板１上へ着弾させ、これを乾燥自由収縮させることにより、着弾径（７０μｍ以上）よりはるかに小さい直径（例えば、２０μｍ）の多数のピニング点４を格子状に配列できることが実証された。
【００９３】
なお、ピッチ間隔を７０μｍに設定した場合だけ、設定値どおりにピニング点４を形成できないことが判明した。これは、７０μｍのピッチ間隔で描画したが基板１上で隣接しあった四つの液滴が一つに融合したと推測される。この現象は、基板１上での着弾時の濡れ広がりが直径７０μｍを超えているときに起こる。表２に示すように吐出量３０ｐｌと着弾径７０μｍと仮定して液滴と基板１との接触角θを計算するとθ＝４６°となる。従って、図５に示すようにピッチ間隔７０μｍの場合には液滴２同士が融合する（つまり、基板１上で液滴が７０μｍ以上濡れ広がる）と推測されるので、着弾直後には接触角θは４６°以下になっている（Ａｇインクの液滴２はかなり偏平になっている）ものと推測される。
【００９４】
【表２】
2010128642.tif 000011
【００９５】
しかしながら、最小吐出量（今回３０ｐｌ）がさらに少ないインクジェットヘッドを使用したり、異なる材料で基板面を撥液処理したりすることで、着弾径や液滴の濡れ広がりを抑制することができる。また、フォトリソグラフィ技術を用いて基板表面に微細な凹凸模様を形成してもよい。従って、このような措置を採ることで７０μｍ以下のピッチ間隔でもピニング点パターンを形成できるものと考えられる。例えば、１ｐｌの場合、最小ピッチ間隔を３０μｍ程度までに抑制することができるはずである。
【００９６】
以上の方法で作製されたピニング点４付きの基板を用いて微細パターンを形成する方法について、実施例を以下に幾つか示す。
【実施例１】
【００９７】
［ドロップキャスト法による微細パターン形成］【００９８】
［ピニング点配置面への微細パターン形成］
まず、上述のように作製されたピニング点形成基板１のみを使用する前提で、この基板１のピニング点４配置面上に溶液２を滴下（ドロップキャスト）・乾燥収縮させて微細パターンを描画した。【００９９】
微細パターン形成用の溶液２として、溶媒：シクロヘキサン、溶質３：ポリスチレン（重量平均分子量は約２００×１０３）からなる溶液で濃度が０．０５ｗｔ％（重量％）、０．１ｗｔ％、０．５ｗｔ％の３種類を用意した。微細パターン形成用の基板には上述のように撥液処理ＦＡＳ修飾し、ピニング点４（Ａｇ点）を形成したガラス（コーニング１７３７）基板１を用いた。【０１００】
上記溶液２をマイクロピペットで吸取り、１００μｌ（１０−６×ｌ）程度の液滴にして上記ピニング点形成基板１上に滴下して、液滴２を乾燥収縮させた。【０１０１】
図８（ａ）は、濃度０．０５ｗｔ％の液滴によって基板１上に描画された微細パターン（ピニングライン）を示した画像である。図８（ｂ）及び（ｃ）は、縮尺を変更（拡大）した画像である。【０１０２】
図９（ａ）は、濃度０．１ｗｔ％の液滴によって基板１上に描画された微細パターン（微細線のラインアンドスペース、ピニングラインの集まり）を示した画像である。図９（ｂ）は、（ａ）の破線部分Ａを拡大した画像である。【０１０３】
図８及び図９に示されるように、乾燥収縮時にピニング点４に溶質３がトラップされ、そこでピニングされた後、ディピニングされて、内側あるいは外側のピニング点４にて再度、ピニング・ディピニング現象を起こして、ポリスチレン溶質３からなるピニングライン（微細曲線）が複数本形成できることがわかる。０．０５ｗｔ％濃度溶液２で４本（図８（ａ）参照）、０．１ｗｔ％濃度溶液２では、３本の曲線が形成されている（図９（ａ）参照）。なお、図示しないが、０．５ｗｔ％濃度溶液２では、濃度が高いためか、連続した線の形成は確認されなかった。【０１０４】
また、図８（ｂ）及び（ｃ）に示すように、ピニング点４で確実にピニングされ、さらにディピニングして連続した細線が形成されていることがわかる。さらに、図９（ｂ）から、微細パターンの幅は約２μｍであり、極めて細いラインが形成できていることが確認された。【０１０５】
溶液乾燥収縮時に連続的ピニング・ディピニング現象を起こす溶質３の経時的挙動の概略を図１０に示す。まず液滴２が基板面に着弾して濡れ広がった部分の外縁を点線で示す。これは着弾直後の液滴２が基板１に対して画定するコンタクトラインＣＬである。溶液２の乾燥収縮が進むと、コンタクトラインも内側に向かって移動する。そして、コンタクトラインＣＬは、移動中にあるピニング点４でトラップされ、最初のピニングライン（微細線、つまりパターン構成要素）が形成される。コンタクトラインはその後、溶液２の乾燥収縮に伴ってさらに内側に向かって移動して、最初のピニングラインよりもさらに内側のピニング点４にてトラップされ、２番目のピニングラインが形成されるといったように連続的にピニングラインが数本形成される。しかしながら、コンタクトラインＣＬの内側への移動はあるところまでで停止し、今度は逆にコンタクトラインＣＬ内側に存在する溶液が溶質３をその停止したコンタクトラインＣＬまで運ぶ（この現象は「コーヒーの滲み現象」と呼ばれる）ことで溶液２の乾燥収縮が終了する。【０１０６】
このように、上記実施例１に示す方法によれば、連続的ピニング・ディピニング現象を利用して、液滴着弾径（７０μｍ以上）やピニング点径（２０μｍ）よりもはるかに小さい幅（２μｍ程度）を有したパターン構成要素（曲線）を、ピニング点４を基点に数本描画できることが確認された。
【実施例２】
【０１０７】
［平行に配置した基板間に液滴を封入し、乾燥させて微細パターンを描画する方法］【０１０８】
［装置構成］
図１１に、実施例２の微細パターン形成方法に使用した基板１，６と溶液２との配置を示す。図１１（ａ）は、液滴２を封入する前の２枚の基板１，６の斜視図を示し、図１１（ｂ）は、液滴２を封入した状態の基板１，６の平面図と正面図である。【０１０９】
実施例２で使用した微細パターン形成用溶液２は、実施例１の場合と同様にポリスチレンをシクロヘキサンに固溶させた溶液（ただし、濃度０．１ｗｔ％に設定）である。また、実施例２の下側基板１は実施例１の場合と同様にＡｇ点４が形成されたＦＡＳ修飾ガラス基板（ただし、ピニング点ピッチ間隔１５０μｍ）である。【０１１０】
なお、実施例２では、液滴２を下側基板１上に滴下した後、上側基板６で蓋をしていることが実施例１の場合と決定的に異なる。上側基板６は下側基板１に対して施したような撥液処理は施しておらず、基板面の接触角を低く抑えるためにＵＶ（紫外線）オゾン処理を施したガラス基板を使用した。ここで、撥液処理済み基板１の接触角は大きく（シクロヘキサンの場合でθ＝５８〜６１°)、ＵＶオゾン処理された基板６の接触角θは小さい（シクロヘキサンの場合でθ≒１０°)。【０１１１】
ここで、図１２を参照しながらＵＶオゾン処理時間と接触角θとの関係を説明する。図１２は、ＵＶオゾン処理を施す時間（単位、秒）を横軸に示し、縦軸にある液体に対するＵＶオゾン処理面の接触角θ（単位、°）を示す。図示の丸印（白抜き）のプロット群は液体に純水を使用した場合を示し、図示の三角印（白抜き）のプロット群は液体にシクロヘキサン溶液を使用した場合である。【０１１２】
まず、液体に純水を用いた場合、ＵＶオゾン処理時間を０秒、６０秒、９０秒、１０５秒、１２０秒、及び９００秒と変化させると、ＵＶオゾン処理面の接触角θは夫々、９９．６°、９８．６°、７０．４°、４０．８°、２７．５°、及び３．３°の値となる。一方、液体にシクロヘキサン溶液を用いた場合、ＵＶオゾン処理時間を０秒、６０秒、９０秒、１０５秒、１２０秒、及び９００秒と変化させると、ＵＶオゾン処理面の接触角θは夫々、５８．９°、５６．６°、４６．６°、３１．９°、２２．４°、及び４．４°の値となる。これらの結果により、液体の種類に応じて、ＵＶオゾン処理時間を適宜調整して基板へ当該処理を施せば、所望の低接触角θを付与することが可能となる。【０１１３】
さらに、上下の基板１，６の左右両端には、図１１（ａ）に示すように厚み０．５ｍｍを有したシリコン製スペーサを挟持させるので、液滴２は封入後、図１１（ｂ）に示すように溶液２の上下面が上下の基板１，６に画定された扁平な円柱（例えば、直径７〜８ｍｍ、高さ０．５ｍｍ）をなす。【０１１４】
実施例２では、パスツールピペットで下側基板１に液滴２を一滴分滴下し、上側基板６で蓋をして、基板１，６間に拘束された液滴２を１時間以上乾燥させた。【０１１５】
［実施例２の描画方法の観測結果］
図１３（ａ）に、上下基板１，６間で液滴２が乾燥収縮中に基板セットを上方から撮影した図であり、（ｂ）は、液滴２の乾燥収縮が終了した後に、上側基板６を裏返して液滴接触面を撮影した図である。【０１１６】
図１３（ａ）から判るように、溶質３のピニング・ディピニング現象が連続して起こり、ピニングラインが数十μｍ間隔で上側基板６のＵＶオゾン処理面６ｕｔ上に多数観測された。つまり、析出したピニングラインは全て上側基板６のＵＶオゾン処理面６ｕｔ上に見受けられ、ピニング点４が形成された下側基板１（の撥液処理面１ｔ）には殆ど何も付着せず、ピニングラインは全く見受けられなかった。これはピニングライン形成面がＡｇ点形成面（撥液処理面１ｔ）である実施例１の結果とピニングラインの数において好対照をなす。すなわち、実施例１ではピニングラインの数はわずか数本のみであった。【０１１７】
さらに撮影した動画からは、コンタクトラインＣＬが間欠的な動きをする様子、すなわち、液滴乾燥中にコンタクトラインＣＬが下側基板１上のピニング点４にて一旦停止してポリスチレン溶質３が上側基板６のＵＶオゾン処理面６ｕｔ上に曲線状に析出してピニングラインを形成する。その後コンタクトラインＣＬはこのピニングラインから外れて素早く内側に移動して内側のピニング点４にて再度停止し、その停止中に上側基板６のＵＶオゾン処理面６ｕｔに溶質３の析出（次のピニングラインの形成）を行って、素早くさらに内側に移動する様子が確認された。上記間欠的な様子は、液滴２を上下方向から上下の基板１，６で拘束したために、液滴２の底面のみならず上表面も乾燥が制限されかつ円柱状の液滴側面（外縁）部分だけで乾燥が起こり（乾燥方向を意図的に制御され）、コンタクトラインＣＬが上述のように水平方向のみの動きになったためである。【０１１８】
図１４に上記動画の様子を図解する。図１４（ａ）は、実施例２における液滴乾燥収縮時のコンタクトラインＣＬのピニングと溶質３の析出のメカニズムを示す。下側基板１付近の溶液２コンタクトラインＣＬはＡｇピニング点４にトラップされ、上述のような間欠的な動きで内側（図中右方向）へ移動する。これに伴って、上側基板６付近の溶液２も内側に間欠的に引っ張られるが、上側基板６のＵＶオゾン処理面６ｕｔで溶液メニスカスＭＳの作るコンタクトラインＣＬの水平方向位置は、図１４（ａ）に示すように下側基板１の撥液処理面１ｔに形成されたピニングラインの水平方向位置と同一ではない。そして、下側基板１の撥液処理面１ｔ上のコンタクトラインＣＬがピニング点４にトラップ（ピン止め）されている間に溶液２内部から溶質３（ポリスチレン）が上側基板６のＵＶオゾン処理面６ｕｔのコンタクトラインＣＬ（図中下向き三角印に）集まって析出し、微細パターン（ピニングライン）が形成される。【０１１９】
一旦ピニング点４においてコンタクトラインＣＬがピン止めされた際に、溶質３全てが下側の基板１でなく上側の基板６に集まり析出された理由は、基板１，６の撥液処理の有無に依存するところが大きいと推察する。つまり、図４（ｂ）を参照しながら説明したように、撥液処理済の下側基板１面では、該面に滴下された液滴２の接触角θが大きくなり溶質３の析出は起こりにくくなる（従って、Ａｇ点のような球形のピニング点４を形成することができる）。これに対して、上側基板６のＵＶオゾン処理面６ｕｔでは、図４（ａ）を参照しながら説明したように、液滴２の接触角θが臨界接触角θｃよりも小さくなって溶質３の析出は起こり易くなる。（なお、本実施例の液滴２と基板１，６との接触角θを接線法で実測すると、上側基板６のＵＶオゾン処理面６ｕｔではシクロヘキサン溶媒に対してθ＝１０．４°〜１３．４°であり、下側基板１の撥液処理面１ｔでは、シクロヘキサン溶媒に対してθ＝５８．８°〜６０．７°であった。）従って、下側基板１の撥液処理面１ｔのピニング点４を基点にトラップされたメニスカスＭＳ内部の溶質３は、接触角θが顕著に小さい上側基板６のＵＶオゾン処理面６ｕｔ上のコンタクトラインＣＬ付近により集まって析出されるものと推察される。【０１２０】
結果的に、下側基板１の撥液処理面１ｔにおけるピニング情報（ピニング点４位置、表面処理の有無）を反映させて微細パターンを上側基板６のＵＶオゾン処理面６ｕｔに転写することが行われていることが確認された。【０１２１】
なお、図１４（ｂ）に、実施例２の方法で描画された微細パターンの形状を概略的に示す。微細パターンとして円形の微細線が入れ子状に多数形成されるが、最大円（最初のピニングライン）の中心に対して、内部円（二番目以降のピニングライン）の中心は同一位置に留まっておらず、徐々に移動している。
【実施例３】
【０１２２】
［上側基板を傾斜配置して液滴をくさび状に封入し、乾燥させて微細パターンを描画する方法］【０１２３】
［装置構成］
図１５に、実施例３の微細パターン形成方法に使用した基板１，６と溶液２との配置を示す。図１５（ａ）は、液滴２をくさび状に封入した状態の基板１，６の正面図と平面図であり、（ｂ）はくさび状に封入された液滴２の断面寸法を示し、（ｃ）は実施例３の構成で液滴２の乾燥収縮を行っている様子を示す。【０１２４】
なお、実施例３では、溶液２を挟持する上下の基板１，６の位置構成が実施例２と異なる点以外は、使用した基板１，６や溶液２の組成等は実施例２の場合と同様であり、説明を省略する。【０１２５】
図１５（ａ）に示すように、下側基板１は顕微鏡台に水平に置かれている。上側基板６は、一端が下側基板１の撥水処理面１ｔに固定されるとともに他端がスペーサ（図１５（ａ）では右側に配置された厚さ０．７ｍｍのガラス基板を二枚重ねたもの）により持ち上げられた状態で固定されているので、上側基板６は下側基板１に対して傾斜している。従って、上下基板１，６とスペーサとで画定されるくさび形状は図１５（ｂ）に示すような側面の断面が直角三角形（底辺１８ｍｍ、高さ０．７ｍｍ）をなす四角柱となる。このくさび空間に溶液２が封入されることになるが、図１５（ｂ）のように、くさび先端からスペーサのエッジまでの距離を１としたときに、先端から三分の二の距離及び二分の一の距離まで液滴２が充填されていると仮定した場合の液滴２の体積をそれぞれＶ２／３及びＶ１／２とすると、Ｖ２／３＝５６ｍｍ３（５６μｌ）、Ｖ１／２＝３１．５ｍｍ３（３１．５μｌ）となる。【０１２６】
［微細パターンの形成結果］
液滴２をパスツールピペットで下側基板１に滴下した後、この液滴２に上述のように上側基板６で蓋をした。封入した溶液２は上下の基板１，６が接する線（くさびの先端）まで入り込む。一方、スペーサ側の溶液縁部（メニスカスＭＳ）は、封入開始直後、上方から確認すると凹凸のある曲線プロファイルとなるが、溶媒が乾燥するにつれて是正され直線的になった。乾燥が進み、くさび断面形状の底辺長さ１ｍｍ以下になっても、コンタクトラインＣＬは良好な直線性を保持していた。従って、すなわち、溶媒乾燥中のコンタクトラインＣＬの安定的形状は直線であると結論される。【０１２７】
図１６（ａ）に、下側基板１に１００μｍピッチのピニング点４を用いた場合の溶液２の乾燥収縮中の様子を示し、（ｂ）に溶液乾燥後の下側基板１の様子を示し、（ｃ）に溶液乾燥後の上側基板６の様子を示す。【０１２８】
図１７（ａ）に、下側基板１に１５０μｍピッチのピニング点４を用いた場合の溶液２の乾燥収縮中の様子を示し、（ｂ）に溶液乾燥後の下側基板１の様子を示し、（ｃ）に溶液乾燥後の上側基板６の様子を示す。【０１２９】
実施例３の方法での微細パターンの形成過程を動画で観察すると、溶液２のコンタクトラインＣＬは実施例２の場合と同様に上下基板１，６間を間欠的に動き、図１６（ｃ）や図１７（ｃ）に示すように上側基板６のＵＶオゾン処理面６ｕｔに一定のピッチでポリスチレン溶質３が析出して多数の微細パターンが形成された。しかしながら、描画形状は、実施例２の場合とは異なり直線形状でかつ等ピッチになった。【０１３０】
このようにパターン構成要素を直線化できたのは、基板１，６間の幾何学的配置が大きいと推察する。図１５（ａ）に示すように、溶液２の上下方向の液面は基板１，６によって画定（密閉）され、溶液２の側面は外気に開放された乾燥面と、溶液２を密閉する密閉面（密閉部）とを含んでいる。実施例３での乾燥面には、傾斜方向に沿いかつ外気に開放された溶液側面（図中の直線状メニスカスＭＳ）と、傾斜方向に垂直な方向に沿った溶液の両側面と、の三側面が含まれる。一方、密閉面（部）とは、傾斜方向に沿いかつ前記乾燥面（直線状メニスカスＭＳ）に対向する他側の一辺（基板１，６の接線位置にある溶液先端）のことである。【０１３１】
以上のような幾何学的配置により、傾斜方向に沿って溶液２が独特な乾燥現象を起こすことになる。つまり、傾斜方向に沿った溶液の一端（先端）は密閉部分となり、他端が外気に開放する乾燥部分（乾燥面つまりメニスカスＭＳ）となるため、溶液２の乾燥収縮（溶質３の析出）は溶液他端の直線状メニスカスＭＳの移動に伴って生じることになる。【０１３２】
また、傾斜方向に対して垂直な方向に沿った溶液２の両側面は、上述の通りどちらも乾燥面であり、かつ表面積も同一なため、垂直方向には乾燥現象の均衡が保たれているといえる。【０１３３】
従って、溶液２の乾燥収縮は、特に傾斜方向に沿って（つまり乾燥面から密閉面（部）に向かって）進展したと推察され、この乾燥面が直線状メニスカスＭＳを成すために直線状の微細パターンが形成されたといえる。【０１３４】
なお、実施例３の下側基板１として、上述したように（図１６（ｂ）及び図１７（ｂ）に示すように）、１００μｍピッチのＡｇピニング点４を形成した基板１と、１５０μｍピッチのＡｇピニング点４を形成した基板１と、を使用した。１００μｍピッチの下側基板１は、ピニング点形成過程においてピニング点４に加えてより小さなＡｇ点であるサテライト５が発生してしまった基板を用いており（図１６（ａ）及び（ｂ）参照）、コンタクトラインＣＬのピニング箇所が明確に特定できないと危惧されたが、形成された微細パターンの間隔は略１００μｍになっていた。従って、多少のサテライトが存在する多少品質の悪い基板１でも十分に微細パターンが形成できることが実証された。【０１３５】
表３は、微細パターンの間隔の測定結果を示す。具体的には、図１６（ｃ）の画像上に水平に横線を引き、個々の線間隔を測定し、顕微鏡のスケール値を基に実際の寸法に換算した結果である。計４５点の平均をとると１０３．４８μｍになり、下側基板１のピニング点４のピッチとほぼ一致した。上記測定時の測定誤差や顕微鏡のスケールの取り方の誤差もあるので、上記微細パターンの間隔は１００μｍと考えてよさそうである。（加えて、ピニング点ピッチも完全に１００μｍになっているとは言い切れないので、両者はほぼ同一値であるといえる。）【０１３６】
【表３】
2010128642.tif 000012
【０１３７】
また、乾燥後の下側基板１には、図１６（ｂ）及び図１７（ｂ）に示すように、ピニング点４のピッチの値に拘わらず、ポリスチレン溶質３の残渣は全く観測されなかった。【０１３８】
また、乾燥後の上側基板６には、図１６（ｃ）又は図１７（ｃ）に示すように、析出したポリスチレンからなる微細パターンが１００μｍ間隔又は１５０μｍ間隔で整然と並んで形成されていることがわかる。【０１３９】
［サブラインの形成］
さらに、図１８（ａ）及び（ｂ）に、実施例３によって形成された微細パターン（１５０μｍ間隔）をさらに拡大して観測した画像を示す。図１８（ａ）及び（ｂ）に示す微細パターンとも、形成過程のコンタクトラインの進行方向は左方向（図中矢印参照）である。さらに図１８（ａ）では、微細パターン（ピニングライン）が三本表示され、各ピニングラインの右隣に数本のサブラインＳＢＬが形成されていることがわかる。【０１４０】
また、図１８（ａ）をさらに拡大した図１８（ｂ）では、サブラインＳＢＬがさらに明確に表示される。メインラインであるピニングラインを微視的に観測すると、線幅は約１３μｍであり、その左側面は剥ぎ取られたようにギザギザとした形状を呈しているのに対し、右側面は滑らかなエッジであることが確認される。この左側面部分は、下側基板１のコンタクトラインＣＬがあるピニング点４を基点としてピニングして直線状メニスカスＭＳが停止し、上側基板６上のコンタクトラインＣＬで溶質３が析出している最中に下側基板のコンタクトラインＣＬがピニング点から外れて液滴内部に向かってディピニングするときに、上側基板６側コンタクトラインＣＬ付近の液滴が最後まで上側基板６に残っている（接触している）部分であり、物理的な力（剥ぎ取り力）を最も受ける部分であるからであると思われる。【０１４１】
［コンタクトラインの移動速度］
実施例３の描画方法の実施を観測した動画から、コンタクトラインＣＬの移動速度を試算した。図１９及び表４に動画により得られたコンタクトラインＣＬの移動距離の経時変化を示す。コンタクトラインＣＬは上述の通り、間欠的に動作つまり図１９に示すように静止状態と動的状態（瞬間的な移動つまりジャンプ）とを繰り返した動作をするために、コンタクトラインＣＬの移動時間（単位：μｍ）と停止時間（単位：秒、図中はｓｅｃと表記）とを計測した。なお、観測対象は、１５０μｍピッチのピニング点４が形成された下側基板１上を移動したメニスカスＭＳである。コンタクトライン平均移動速度の移動距離合計を移動所要時間合計で除した値に設定すると、計測の結果、８．４μｍ／ｓ（＝（１５００μｍ−１５０μｍ）／（１７３ｓ−１２ｓ））になった。【０１４２】
【表４】
2010128642.tif 000013
【０１４３】
［微細パターン形成装置］
以上説明した微細パターン形成方法を実現するための装置について以下説明する。ここでは、図２０を参照しながら、前述の実施例２や実施例３に示すような微細パターンの形成が可能な微細パターン形成装置について説明する。【０１４４】
本発明の微細パターン形成装置は、パターン形成を行う溶質析出手段１０を少なくとも有する。溶質析出手段１０は、表面処理を施した面１ｔを備えかつ表面処理面１ｔに多数のピニング点４が形成された第１基板１を備える。この第１基板１は、例えば、図示のように基板ホルダー１１の上に設けられる。なお、基板ホルダー１１には、第１・第２基板１，６および溶液２を加熱するためのヒーター１１ａを備えていてもよい。さらに、溶質析出手段１０は、第１基板１の表面処理面１ｔと対向するように第１基板１から離間して配置された第２基板６を備える。図示の例では、第１基板１と第２基板６との間にはスペーサ１２が設けられており、第２基板６は第１基板１から上方に離間した状態で配置されている。ここで、第１基板１と第２基板６との間によって形成された空間には、溶液封入手段２０によって微細パターン形成に適した所望の溶液２が注入される。【０１４５】
また、第２基板６の対向面６ｕｔ（少なくとも対向面６ｕｔの一部）と溶液２との接触角が、第１基板１の表面処理面１ｔと溶液２との接触角よりも低くなるように第１基板１の表面処理及び第２基板６の選択がなされている。これにより、溶液２の乾燥時に溶質３が第２基板６側に析出され易くなる。言い換えれば、パターンが形成される面や範囲を制御することが可能となる。【０１４６】
また、本発明の微細パターン形成装置は、溶液２の周囲環境（例えば、溶質析出手段１０内の温度、湿度、圧力）を調節する環境調節手段３０を備えることが好ましい。ここで、溶液２の周囲環境の検出手段として、例えば、湿度センサー１３が溶質析出手段１０内に設けられ、温度センサー１４が基板ホルダー１１の表面に設けられてもよい。【０１４７】
加えて、上記センサー１３，１４から周囲環境情報を取得し、溶質析出手段１０の内部環境を所望の条件に変更できるように、溶液封入手段２０や環境調節手段３０の動作を制御する装置制御手段４０を備えることがさらに好ましい。例えば、上記センサー１３，１４で計測されたデータは、装置制御手段４０の検知部４１に送られる。もし溶質析出手段１０の内部環境が所望の環境条件の範囲から外れている場合（例えば、基板ホルダー１１の表面温度が低すぎる場合）には、装置制御手段４０の制御部４２は、環境調節手段３０に上記表面温度を上昇させるよう指示する。制御部４１から指示を受けた環境調節手段３０は、例えば、ヒーター１１ａを用いて基板ホルダー１１を介して第１・第２基板１，６や溶液２を加熱する。【０１４８】
上記のような構成の装置内で溶液２の乾燥収縮が進むと、溶液２のコンタクトラインＣＬは、第１基板１上のピニング点４に基づいてピニングとディピニングとが繰り返されるようになる。そして、コンタクトラインＣＬのピニング時に溶液２中の溶質４が第２基板６の対向面６ｕｔに析出し、微細パターンが形成されるのである。従って、ピニング点の形状、位置、数などのパラメータを適切に設定することで、所望の形状・寸法を有した微細パターンを得ることができる。【０１４９】
本発明の微細パターン形成装置は、上述したような構成を採用するため、所望の基板面の所望の範囲に所望の形状・寸法を有した微細パターンを形成することができる。微細パターンが形成された基板は、例えば、チャンネルトランジスタ等の回路素子に利用することができる。【０１５０】
以上のような実施例を用いて説明された本発明は、以下のような作用効果を奏する。【０１５１】
本発明によれば、通常のインクジェット装置等によって形成可能な細線幅（液滴の着弾径）よりはるかに小さいサイズ（線幅：１０ｎｍ〜１０μｍ程度）のパターン構成要素を含んだ微細パターンを形成することができる。【０１５２】
また、本発明によれば、多数のピニング点を設けた基板に溶液を滴下・自然乾燥させるだけで、ピニング点を基点とした液滴のコンタクトラインの固定と移動（ピニング・ディピニング）が生じるので、微細パターン形成の際に液滴や基板をなんら人工的に駆動させる必要が無い。【０１５３】
また、本発明によれば、基板面上に表面処理等を施した基板上にピニング点を多数設置し、これらのピニング点によって形成されるパターンを調整することで、描画されるパターン構成要素のピッチを任意に制御することができる。【０１５４】
さらに、本発明によれば、基板面に表面処理等を施した基板と前記基板の（溶液に対する）接触角よりも小さい接触角を有する基板とを選択・併用し、これらの基板間に溶液を封入することで、溶質が析出される面や箇所を制御することができる。【０１５５】
また、本発明によれば、基板面に表面処理等を施した基板と前記基板の（溶液に対する）接触角よりも小さい接触角を有する基板とを選択・併用し、これらの基板間に溶液を封入すること、及び、これらの基板間の幾何学的配置や乾燥面位置を制御することで、溶液の乾燥方向（メニスカスの移動方向）や析出する溶質（微細パターン）の形状（曲線または直線）を制御することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５６】
本発明により提供される微細パターン形成方法は、超微細パターン構造を必要とする回路素子（例えば、短いチャンネルトランジスタ）を実現するにあたって有望な技術であり、産業上の利用可能性を有する。【０１５７】
本発明は上記実施例に限定されることなく、特許請求の記載した発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲に含まれることはいうまでもない。【０１５８】
例えば、実施例３として、下側基板１は水平に置かれ、上側基板６は、一端が下側基板１に固定（当接）されるとともに他端が持ち上げられた状態で傾斜配置されている装置構成を例示し、封入された溶液２の密閉部（面）として、上下基板１，６によって画定された溶液２の先端（一辺）を挙げた。しかしながら溶液２の密閉面が確保されていれば必ずしもこれに限定されず、例えば上側基板６の一端が下側基板１に当接しないように密閉スペーサを追加し、上下基板１，６と該密閉スペーサとによって溶液２先端部分を画定（密閉）して密閉面を形成してもよい。
【符号の説明】
【０１５９】
１    基板（ピニング点形成基板）
１ｔ    撥液処理面（表面処理面）
２    溶液
３    溶質
４    ピニング点（ピニングサイト）
５    サテライト
６    基板（上側基板）
６ｕｔ  ＵＶオゾン処理面（対向面）
１０    溶質析出手段
１１    基板ホルダー
１１ａ    ヒーター
１２    スペーサ
１３    湿度センサー
１４    温度センサー
２０    溶液封入手段
３０    環境調節手段
４０    装置制御手段
４１    検知部
４２    制御部
Ａ    Ｈａｍａｋｅｒ係数
ＣＬ    コンタクトライン
ＭＳ    メニスカス
ＳＢＬ    サブライン
【図１】
2010128642.tif 000014
【図２】
2010128642.tif 000015
【図３】
2010128642.tif 000016
【図４】
2010128642.tif 000017
【図５】
2010128642.tif 000018
【図６】
2010128642.tif 000019
【図７】
2010128642.tif 000020
【図８】
2010128642.tif 000021
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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