(57)【要約】【課題】液状材料により形成される膜の膜厚を均一化することができると共に前記膜の乾燥時間を短くすることのできる成膜方法および成膜装置を提供すること。【解決手段】導電性を有するノズルプレート２６に形成されたノズル２６１から帯電性を有する液状材料１０を液滴Ｄとして吐出する液滴吐出ヘッド２と、液滴吐出ヘッド２と液状材料１０の吐出方向に対向配置された電極３１との間に、基材Ｓを配置し、ノズルプレート２６と電極３１の間に電位差を生じさせた状態でノズル２６１から液状材料１０を液滴Ｄとして吐出することにより、液滴Ｄを該液滴Ｄよりも小さな複数の微小液滴Ｄ１に分裂した霧状にして基材Ｓに供給し、基材Ｓ上に膜を形成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有するノズルプレートに形成されたノズルから帯電性を有する液状材料を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドと前記液状材料の吐出方向に対向配置された電極との間に、前記液滴吐出ヘッドから吐出した前記液状材料を供給する受容物を配置し、前記ノズルプレートと前記電極との間に電位差を生じさせた状態で前記ノズルから前記液状材料を液滴として吐出することにより、前記液滴を該液滴よりも小さな複数の微小液滴に分裂した霧状にして前記受容物に供給し、前記受容物上に膜を形成することを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
前記ノズルから吐出された前記液状材料の液滴は、前記ノズルプレートと前記電極との間に発生した電位空間で帯電し、該帯電により発生する静電反発力によって前記複数の微小液滴に分裂する請求項１に記載の成膜方法。
【請求項３】
前記ノズルから吐出された前記液状材料の液滴は、該液滴に働く電荷反発力が表面張力よりも大きい請求項１または２に記載の成膜方法。
【請求項４】
前記ノズルから吐出された前記液状材料の液滴に働く表面張力をＴとし、前記液滴の帯電量をＱとし、前記液滴の半径をＲとし、真空の誘電率をε０とし、円周率をπとしたとき、Ｔ≦Ｑ２／６４π２ε０Ｒ３なる関係を満足する請求項３に記載の成膜方法。
【請求項５】
前記液状材料の電気伝導率が、１×１０-１２Ｓ／ｍ以上、１×１０−２Ｓ／ｍ以下である請求項３または４に記載の成膜方法。
【請求項６】
前記液滴吐出ヘッドは、前記液状材料が充填され、前記ノズルに連通するキャビティと、前記キャビティ内の圧力を変化させる圧力発生部とを有し、前記圧電素子を駆動することにより前記ノズルから前記液状材料を吐出する請求項１ないし４のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項７】
前記微小液滴の平均滴径は、１ｎｍ以上、１０μｍ以下である請求項１ないし６のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項８】
前記液状材料は、前記受容物に配線を形成するための配線形成用の液状材料である請求項１ないし７のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項９】
前記液状材料は、金属粒子を分散媒に分散したものである請求項８に記載の成膜方法。
【請求項１０】
導電性を有するノズルプレートに形成されたノズルから帯電性を有する液状材料を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドと前記液状材料の吐出方向に対向配置された電極と、
前記ノズルプレートと前記電極との間に電位差を発生させる電位差発生手段とを有し、
前記電位差発生手段により前記ノズルプレートと前記電極との間に電位差を生じさせた状態で前記ノズルから前記液状材料を液滴として吐出することにより、前記液滴を該液滴よりも小さな複数の微小液滴に分裂した霧状にして、前記液滴吐出ヘッドと前記電極との間に配置された受容物に供給し、前記受容物上に膜を形成することを特徴とする成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜方法および成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、基板上に配線用の液状材料や、カラーフィルター用の液状材料や、印刷用の液状材料（インク）を塗布する方法として、液体吐出ヘッドから液状材料を液滴状に吐出するインクジェット法が広く知られている（例えば、特許文献１参照）。
インクジェット法で用いられる液体吐出ヘッドは、ノズルが形成されたノズルプレートと、ノズルに連通し液状材料が充填されたキャビティと、キャビティ内の圧力を変化させる圧電素子とを有している。そして、圧電素子によってキャビティ内の圧力を高めることによりノズルから液状材料を液滴として吐出する。
しかしながら、このような吐出ヘッドでは、ノズルから吐出される液滴が１０ｐｌ程度と比較的大いため、基板上に着弾した液状材料により形成される膜の厚さが不均一となったり、前記膜の乾燥時間が長くなったりするという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−８４３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、液状材料により形成される膜の膜厚を均一化することができると共に前記膜の乾燥時間を短くすることのできる成膜方法および成膜装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の成膜方法は、導電性を有するノズルプレートに形成されたノズルから帯電性を有する液状材料を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドと前記液状材料の吐出方向に対向配置された電極との間に、前記液滴吐出ヘッドから吐出した前記液状材料を供給する受容物を配置し、前記ノズルプレートと前記電極との間に電位差を生じさせた状態で前記ノズルから前記液状材料を液滴として吐出することにより、前記液滴を該液滴よりも小さな複数の微小液滴に分裂した霧状にして前記受容物に供給し、前記受容物上に膜を形成することを特徴とする。
これにより、基材上に形成される液状材料からなる膜の膜厚を均一化することができる。また、前記膜の乾燥時間を短くすることができる。
【０００６】
本発明の成膜方法では、前記ノズルから吐出された前記液状材料の液滴は、前記ノズルプレートと前記電極との間に発生した電位空間で帯電し、該帯電により発生する静電反発力によって前記複数の微小液滴に分裂することが好ましい。
これにより、より確実に、液滴を複数の微小液滴に分裂させることができる。
本発明の成膜方法では、前記ノズルから吐出された前記液状材料の液滴は、該液滴に働く電荷反発力が表面張力よりも大きいことが好ましい。
これにより、より確実に、液滴を複数の微小液滴に分裂させることができる。
【０００７】
本発明の成膜方法では、前記ノズルから吐出された前記液状材料の液滴に働く表面張力をＴとし、前記液滴の帯電量をＱとし、前記液滴の半径をＲとし、真空の誘電率をε０とし、円周率をπとしたとき、Ｔ≦Ｑ２／６４π２ε０Ｒ３なる関係を満足することが好ましい。
これにより、より確実に、液滴を複数の微小液滴に分裂させることができる。
本発明の成膜方法では、前記液状材料の電気伝導率が、１×１０-１２Ｓ／ｍ以上、１×１０−２Ｓ／ｍ以下であることが好ましい。
これにより、より確実に、液滴を複数の微小液滴に分裂させることができる。
【０００８】
本発明の成膜方法では、前記液滴吐出ヘッドは、前記液状材料が充填され、前記ノズルに連通するキャビティと、前記キャビティ内の圧力を変化させる圧力発生部とを有し、前記圧電素子を駆動することにより前記ノズルから前記液状材料を吐出することが好ましい。
これにより、液滴の吐出を圧電発生部の駆動により行うことができるため、液滴の霧状化を省電力で実現することができる。
【０００９】
本発明の成膜方法では、前記微小液滴の平均滴径は、１ｎｍ以上、１０μｍ以下であることが好ましい。
これにより、基材上に形成される液状材料からなる膜を充分に薄くすることができると共に、膜の厚さを均一化することができる。
本発明の成膜方法では、前記液状材料は、前記受容物に配線を形成するための配線形成用の液状材料であることが好ましい。
これにより、基板に回路が形成された回路基板の製造が簡単となると共に、回路基板の電気的特性が向上する。
本発明の成膜方法では、前記液状材料は、金属粒子を分散媒に分散したものであることが好ましい。
これにより、回路基板を形成するのに適した液状材料となる。
【００１０】
本発明の成膜装置は、導電性を有するノズルプレートに形成されたノズルから帯電性を有する液状材料を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドと前記液状材料の吐出方向に対向配置された電極と、
前記ノズルプレートと前記電極との間に電位差を発生させる電位差発生手段とを有し、
前記電位差発生手段により前記ノズルプレートと前記電極との間に電位差を生じさせた状態で前記ノズルから前記液状材料を液滴として吐出することにより、前記液滴を該液滴よりも小さな複数の微小液滴に分裂した霧状にして、前記液滴吐出ヘッドと前記電極との間に配置された受容物に供給し、前記受容物上に膜を形成することを特徴とする。
これにより、基材上に形成される液状材料からなる膜の膜厚を均一化することができる。また、前記膜の乾燥時間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の成膜装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す成膜装置が備えるインクジェットヘッドおよびテーブルの概略構成を説明するための模式図である。
【図３】図１に示す成膜装置の作動を説明するための模式図である。
【図４】図１に示す成膜装置の作動を説明するための模式図である。
【図５】回路基板の製造方法を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
《成膜装置》
まず、本発明の成膜装置の一例について説明する。
図１は、本発明の成膜装置の概略構成を示す斜視図、図２は、図１に示す成膜装置が備えるインクジェットヘッドおよびテーブルの概略構成を説明するための模式図、図３および図４は、図１に示す成膜装置の作動を説明するための模式図、図５は、回路基板の製造方法を説明するための模式図である。なお、図１において、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、互いに直交する方向である。
図１および図２に示すように、成膜装置１は、インクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）２と、基材（受容物）Ｓを載置するテーブル３と、電圧印加手段（電位差発生手段）４とを有している。このような成膜装置１の駆動は、制御装置１００により制御される。以下、これら各構成要素について順次詳細に説明する。
【００１３】
（インクジェットヘッド）
インクジェットヘッド２は、第１移動手段６１によりＸ方向に移動および位置決め可能とされている。また、インクジェットヘッド２は、リニアモータ５１によりＺ方向に移動および位置決め可能とされている。また、インクジェットヘッド２は、モータ５２、５３、５４により、それぞれα、β、γ方向に揺動（回転）および位置決め可能とされている。
【００１４】
図２に示すように、インクジェットヘッド２は、ヘッド本体２１を有している。そして、このヘッド本体２１には、リザーバ２１１と、リザーバ２１１から分岐された複数のインク室２１２が形成されている。リザーバ２１１は、各インク室２１２に液状材料１０を供給するための流路になっている。
リザーバ２１１には、図示しないインク貯留槽が搬送路を介して接続されている。インク貯留槽には、液状材料１０が貯留されており、インク貯留槽に貯留された液状材料１０が搬送路を介してリザーバ２１１へ搬送される。
【００１５】
ヘッド本体２１の下端面（テーブル３側の面）には、インク吐出面を構成するノズルプレート２６が装着されている。このノズルプレート２６には、液状材料１０を吐出する複数のノズル２６１が各インク室２１２に対応して形成されている。そして、各インク室２１２から対応するノズル２６１に向かって液状材料１０の流路が形成されている。
このノズルプレート２６は、例えば、金、銀、銅、アルミニウムまたはこれらを含む合金等の金属材料で構成されており、導電性を有している。そして、ノズルプレート２６は、電圧印加手段４と電気的に接続されている。なお、ノズルプレート２６は、導電性を有していれば、その構成材料は特に限定されず、例えば、上述した金属材料の他、カーボンナノチューブ、グラフェン、フラーレン等の炭素系材料、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリフルオレンまたはこれらの誘導体等の電子導電性高分子材料、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート等のマトリックス樹脂中に、ＮａＣｌ、Ｃｕ（ＣＦ３ＳＯ３）２等のイオン性物質を分散させたイオン導電性高分子材料、インジウム酸化物（ＩＯ）、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）等の導電性酸化物材料のような各種導電性材料が挙げられる。
【００１６】
また、ノズルプレート２６は、例えば、後述するシート状の電極３１に対向する面以外を電気的に絶縁する処理が施されていてもよい。これにより、インクジェットヘッド２の内部への不本意な漏電等を防ぐことができる。
また、ノズルプレート２６は、例えば、絶縁性の樹脂材料で構成された基体の表面に上述したような導電性の材料で構成された導電層を形成したものであってもよい。
【００１７】
ヘッド本体２１の上端面には、振動板２２が装着されている。この振動板２２は、各インク室２１２の壁面の一部を構成している。その振動板２２の外側には、各インク室２１２に対応してピエゾ素子（圧電素子：圧力発生部）２３が設けられている。ピエゾ素子２３は、水晶等の圧電材料を一対の電極で挟持したものである。このピエゾ素子２３の一対の電極は、駆動回路２４に電気的に接続されている。
【００１８】
そして、駆動回路２４からピエゾ素子２３に電気信号を入力すると、ピエゾ素子２３が膨張変形または収縮変形する。ピエゾ素子２３が収縮変形すると、インク室２１２の圧力が低下して、リザーバ２１１からインク室２１２に液状材料１０が流入する。また、ピエゾ素子２３が膨張変形すると、インク室２１２の圧力が増加して、ノズル２６１から液状材料１０が吐出される。
なお、印加電圧を変化させることにより、ピエゾ素子２３の変形量を制御することができる。また、印加電圧の周波数を変化させることにより、ピエゾ素子２３の変形速度を制御することができる。すなわち、ピエゾ素子２３への印加電圧を制御することにより、液状材料１０の吐出条件を制御することができる。
【００１９】
インクジェットヘッド２として、このようなピエゾ方式を用いることにより、省電力駆動を図ることができる。すなわち、ピエゾ方式によれば、ピエゾ素子２３の駆動によって液状材料１０を吐出することができるため、ノズルプレート２６と電極３１との間に電圧を印加することにより発生する静電力は、液状材料１０の分裂（霧状化）にのみ作用する。これにより、ノズルプレート２６と電極３１との間に印加する電圧をより小さくすることができるため、装置の省電力化を図ることができる。
また、ピエゾ方式は、熱がほとんど発生しないため、液状材料１０に熱が加わることがなく、液状材料１０の変質等を防止することができる。なお、液状材料１０を吐出する方法としては、前述したピエゾ方式に限定されず、例えば、液状材料１０を加熱して発生した泡によりインクを吐出させるバブルジェット方式を適用することができる。
【００２０】
（テーブル３）
図１に示すように、テーブル３は、第２移動手段６２によりＹ方向に移動および位置決め可能とされ、モータ５５によりθｚ方向に揺動（回転）および位置決め可能とされている。
また、テーブル３の上面には、シート状の電極３１が形成されている。そして、この電極３１が電圧印加手段４に電気的に接続されている。電極３１の構成材料としては、導電性を有していれば、特に限定されず、例えば、金、銀、銅、アルミニウムまたはこれらを含む合金等の金属材料、カーボンナノチューブ、グラフェン、フラーレン等の炭素系材料、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリフルオレンまたはこれらの誘導体等の電子導電性高分子材料、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート等のマトリックス樹脂中に、ＮａＣｌ、Ｃｕ（ＣＦ３ＳＯ３）２等のイオン性物質を分散させたイオン導電性高分子材料、インジウム酸化物（ＩＯ）、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）等の導電性酸化物材料のような各種導電性材料が挙げられる。
なお、テーブル３を例えば金属材料で構成することにより、テーブル３に電極機能を発揮させることができ、電極３１を省略することができる。
【００２１】
（電圧印加手段）
図２に示すように、電圧印加手段４には、インクジェットヘッド２が有するノズルプレート２６とテーブル３が有する電極３１とが電気的に接続されている。電圧印加手段４は、ノズルプレート２６と電極３１との間に電圧を印加する機能、すなわち、ノズルプレート２６と電極３１とに電位差を発生させる機能を有している。
【００２２】
例えば、図３に示すように、電圧印加手段４によって、ノズルプレート２６と電極３１との間に、ノズルプレート２６が負電位、電極３１が正電位となるような電圧を印加すると、ノズルプレート２６と電極３１との間に電界Ｅが発生する。この電界Ｅを発生させた状態で、インクジェットヘッド２から液状材料１０を液滴Ｄとして吐出すると、液滴Ｄが霧状に分散する。すなわち、インクジェットヘッド２から吐出された液滴Ｄが、それよりも体積の小さい複数の微小液滴Ｄ１に分裂する。
【００２３】
この現象について詳細に説明すると、電界Ｅが発生している状態でインクジェットヘッド２から液状材料１０を液滴Ｄとして吐出すると、電界Ｅの作用によって液滴Ｄがマイナスに帯電する。このように、マイナスに帯電した液滴Ｄには、主に、図４（ａ）に示す外向き方向の電荷反発力と、図４（ｂ）に示す内向き方向の表面張力とが働く。そして、電荷反発力が表面張力より大きいと、液滴Ｄは、安定した球面形状を維持できなくなり、複数の微小液滴Ｄ１に分裂する。
なお、電圧印加手段４によって、ノズルプレート２６と電極３１との間に、ノズルプレート２６が正電位、電極３１が負電位となるような電圧を印加しても、液滴Ｄがプラスに帯電する以外は、前述と同様に複数の微小液滴Ｄ１に分裂する。
【００２４】
このように、液滴Ｄを複数の微小液滴Ｄ１に分裂させるための方法として、例えば、液滴Ｄに働く電荷反発力を表面張力よりも大きくする方法が挙げられる。すなわち、液滴Ｄを過剰帯電の状態とする方法が挙げられる。この条件を満たすためには、液滴Ｄに働く表面張力をＴとし、液滴Ｄの帯電量をＱとし、液滴Ｄの半径をＲとし、真空の誘電率をε０とし、円周率をπとしたとき、下記式（１）を満足すればよい。
Ｔ≦Ｑ２／６４π２ε０Ｒ３‥‥（１）
ここで、上記式（１）を満たすためには、必要に応じて、ピエゾ素子２３の変形量を制御することにより液滴Ｄの半径Ｒを小さくしたり、ノズルプレート２６と電極３１との間に印加する電圧の大きさを制御することにより帯電量Ｑを大きくしたりすればよい。また、半径Ｒと帯電量Ｑの両方を制御してもよい。
【００２５】
これら２つの方法は、共に制御が比較的簡単であるため、いずれも好ましいが、帯電量Ｑを制御する方法がより好ましい。これにより、液滴Ｄの半径Ｒを一定に保ったままで液滴Ｄを微小液滴Ｄ１に分裂させることができるため、基材Ｓ上に、より均一な膜を形成することができる。また、ノズルプレート２６と電極３１との間に印加する電圧の大きさを制御することは、ピエゾ素子２３の変形量を制御することに比べて簡単でもあるし、その制御も精度を要求されない。
【００２６】
なお、前記式（１）は、インクジェットヘッド２から吐出された瞬間の液滴Ｄが満足していなくても、液滴Ｄの飛翔中に溶媒等の液体の蒸発が生じて過剰帯電となることにより満足することとなってもよい。
ここで、微小液滴Ｄ１の平均滴径は、特に限定されないが、１ｎｍ以上、１０μｍ以下程度であるのが好ましい。これにより、基材Ｓ上に供給された液状材料１０からなる塗布膜を乾燥等して形成される膜の厚さをより薄くすることができると共に、前記塗布膜の乾燥時間をより短くすることができる。
以上、成膜装置１について説明した。
【００２７】
《液状材料》
次いで、成膜装置１により供給される液状材料１０について説明する。
液状材料１０としては、電界Ｅが作用したときに液滴Ｄが帯電することができれば特に限定されず、例えば、配線（導体パターン）を形成するための材料であってもよく、液晶ディスプレイ等に設けられるカラーフィルターを形成するための材料であってもよく、画像を印刷するための印刷用の材料であってもよい。
液状材料１０が配線を形成ための材料である場合には、後述するように電気的特性に優れた回路基板を形成することができ、カラーフィルターを形成するための材料である場合には、薄くかつ膜厚が均一なカラーフィルターを容易に形成することができ、印刷用の材料である場合には、階調表現に優れた画像を印刷することができる。
【００２８】
以下では、配線を形成するための材料について代表して説明する。
配線を形成するための液状材料１０としては、例えば、銀粒子（金属粒子）を水系分散媒（分散媒）に分散してなる分散液を好適に用いることができる。このような構成とすることにより、配線を形成するのに適した液状材料となる。
〔水系分散媒〕
本明細書において、「水系分散媒」とは、水および／または水との相溶性に優れる液体（例えば、２５℃における水１００ｇに対する溶解度が３０ｇ以上の液体）で構成されたもののことを指す。このように、水系分散媒は、水および／または水との相溶性に優れる液体で構成されたものであるが、主として水で構成されたものであるのが好ましく、特に、水の含有率が７０ｗｔ％以上のものであるのが好ましく、９０ｗｔ％以上のものであるのがより好ましい。これにより、上述した効果がより顕著に発揮される。
【００２９】
水系分散媒の具体例としては、例えば、水、メタノール、エタノール、ブタノール、プロパノール、イソプロパノール等のアルコール系溶媒、１，４−ジオキサン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）等のエーテル系溶媒、ピリジン、ピラジン、ピロール等の芳香族複素環化合物系溶媒、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）等のアミド系溶媒、アセトニトリル等のニトリル系溶媒、アセトアルデヒド等のアルデヒド系溶媒等が挙げられ、これらのうち、１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
また、液状材料１０中における水系分散媒の含有量は、２０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下であることが好ましく、２５ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下であることがより好ましい。これにより、液状材料１０の粘度を好適なものとしつつ、分散媒の揮発による粘度の変化を少ないものとすることができる。
【００３０】
〔銀粒子〕
次に、銀粒子（金属粒子）について説明する。
銀粒子は、形成される導体パターンの主成分であり、導体パターンに導電性を付与する成分である。このような銀粒子は、液状材料１０中において分散している。
銀粒子の平均粒径は、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であるのが好ましく、１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下であるのがより好ましい。これにより、液状材料１０の吐出安定性をより高くすることができるとともに、微細な導体パターンを容易に形成することができる。なお、本明細書では、「平均粒径」とは、特に断りのない限り、体積基準の平均粒径のことを指す。
【００３１】
また、液状材料１０中に含まれる銀粒子（分散剤が表面に吸着していない銀粒子の含有量は、０．５ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下であるのが好ましく、１０ｗｔ％以上４５ｗｔ％以下であるのがより好ましい。これにより、導体パターンの断線をより効果的に防止することができ、より信頼性の高い導体パターンを形成することができる。
また、銀粒子は、その表面に分散剤が付着した銀コロイド粒子として、水系分散媒中に分散していることが好ましい。これにより、銀粒子の水系分散媒への分散性が特に優れたものとなり、液状材料１０の吐出安定性が特に向上する。
【００３２】
分散剤としては、特に限定されないが、ＣＯＯＨ基とＯＨ基とを合わせて３個以上有し、かつ、ＣＯＯＨ基の数がＯＨ基と同じか、それよりも多いヒドロキシ酸またはその塩を含むことが好ましい。これらの分散剤は、銀粒子の表面に吸着してコロイド粒子を形成し、分散剤中に存在するＣＯＯＨ基の電気的反発力によって銀コロイド粒子を水溶液中に均一に分散させてコロイド液を安定化する働きを有する。
【００３３】
このように、銀コロイド粒子が安定して液状材料１０中に存在することにより、より容易に微細な導体パターンを形成することができる。また、液状材料１０によって形成されたパターンにおいて銀粒子が均一に分布し、クラック、断線等が発生し難くなる。このような分散剤としては、例えば、クエン酸、りんご酸、クエン酸三ナトリウム、クエン酸三カリウム、クエン酸三リチウム、クエン酸三アンモニウム、りんご酸二ナトリウム、タンニン酸、ガロタンニン酸、五倍子タンニン等が挙げられ、これらのうち１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
液状材料１０中における銀コロイド粒子の含有量は、１ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下であるのが好ましく、５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下であるのがより好ましい。
また、銀コロイド粒子の熱重量分析における５００℃までの加熱減量は、１ｗｔ％以上２５ｗｔ％以下が好ましい。
【００３４】
〔有機バインダー〕
また、液状材料１０は、有機バインダーを含んでいてもよい。有機バインダーは、液状材料１０を用いて形成された導体パターン前駆体において、銀粒子の凝集を防止するものである。また、有機バインダーは、基材Ｓに対する液状材料１０の密着性を向上させる機能を有している。
【００３５】
有機バインダーとしては、特には限定されないが、例えば、ポリエチレングリコール＃２００（重量平均分子量２００）、ポリエチレングリコール＃３００（重量平均分子量３００）、ポリエチレングリコール＃４００（平均分子量４００）、ポリエチレングリコール＃６００（重量平均分子量６００）、ポリエチレングリコール＃１０００（重量平均分子量１０００）、ポリエチレングリコール＃１５００（重量平均分子量１５００）、ポリエチレングリコール＃１５４０（重量平均分子量１５４０）、ポリエチレングリコール＃２０００（重量平均分子量２０００）等のポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール＃２００（重量平均分子量：２００）、ポリビニルアルコール＃３００（重量平均分子量：３００）、ポリビニルアルコール＃４００（平均分子量：４００）、ポリビニルアルコール＃６００（重量平均分子量：６００）、ポリビニルアルコール＃１０００（重量平均分子量：１０００）、ポリビニルアルコール＃１５００（重量平均分子量：１５００）、ポリビニルアルコール＃１５４０（重量平均分子量：１５４０）、ポリビニルアルコール＃２０００（重量平均分子量：２０００）等のポリビニルアルコール、ポリグリセリン、ポリグリセリンエステル等のポリグリセリン骨格を有するポリグリセリン化合物が挙げられ、これらのうち１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。また、ポリグリセリンエステルとしては、例えば、ポリグリセリンのモノステアレート、トリステアレート、テトラステアレート、モノオレエート、ペンタオレエート、モノラウレート、モノカプリレート、ポリシノレート、セスキステアレート、デカオレエート、セスキオレエート等が挙げられる。
【００３６】
〔乾燥抑制剤〕
また、液状材料１０は、乾燥抑制剤を含んでいてもよい。乾燥抑制剤は、液状材料１０中の水系分散媒の不本意な揮発を防止するものである。その結果、成膜装置１のノズル２６１付近において水系分散媒が揮発することを防止でき、液状材料１０の粘度の上昇、乾燥が抑えられる。このような乾燥抑制剤としては、下記式（Ｉ）で示される化合物、アルカノールアミン、糖アルコール等が挙げられ、これらのうち１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３７】
【化１】
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（ただし、Ｒ、Ｒ’は、それぞれ、Ｈまたはアルキル基である。）
【００３８】
〔表面張力調整剤〕
また、液状材料１０は、表面張力調整剤を含んでいてもよい。表面張力調整剤は、液状材料１０と基材Ｓとの接触角を所定の角度に調整する機能を有している。また、表面張力調整剤は、液状材料１０が式（１）を満足するよう調整する機能を有していてもよい。表面張力調整剤としては、各種界面活性剤を用いることができ、１種または２種以上を組み合わせて用いることができるが、少ない添加量で、液状材料１０と基材Ｓとの接触角を所定の範囲に調整することができる観点からアセチレングリコール系化合物を含むことが好ましい。
【００３９】
アセチレングリコール系化合物としては、例えば、サーフィノール１０４シリーズ（１０４Ｅ、１０４Ｈ、１０４ＰＧ−５０、１０４ＰＡ等）、サーフィノール４００シリーズ（４２０、４６５、４８５等）、オルフィンシリーズ（ＥＸＰ４０３６、ＥＸＰ４００１、Ｅ１０１０等）（「サーフィノール」および「オルフィン」は、日信化学工業株式会社の商品名）等が挙げられ、これらのうち１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４０】
〔その他の成分〕
なお、液状材料１０の構成成分は、上記成分に限定されず、上記以外の成分を含んでいてもよい。このような成分としては、例えば、チオ尿素等が挙げられる。
また、液状材料１０の粘度は、特に限定されないが、１．０ｍＰａ・ｓ以上１５．０ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましく、４．０ｍＰａ・ｓ以上１１．０ｍＰａ・ｓ以下であることがより好ましい。これにより、液滴の吐出安定性が向上するとともに、容易に液滴Ｄが、複数の微小液滴Ｄ１に分裂することができる。
以上、液状材料１０の一例を説明した。
このような液状材料１０の誘電率は、１×１０-１２Ｓ／ｍ以上、１×１０−２Ｓ／ｍ以下程度であるのが好ましい。これにより、より確実に、液滴Ｄを複数の微小液滴Ｄ１に分裂させることができる。
【００４１】
《基材》
液状材料１０が供給される基材Ｓとしては、特に限定されず、液状材料１０によって種々のものを用いることができる。具体的には、液状材料１０が配線（導体パターン）を形成ための材料である場合には、基材Ｓとしてセラミックス成形体（グリーンシート）を用いることができ、液状材料１０がカラーフィルターを形成するための材料である場合には、基材Ｓとしてガラス板等を用いることができ、液状材料１０が印刷用の材料である場合には、基材Ｓとして各種印刷紙等を用いることができる。
【００４２】
《成膜装置の使用方法（成膜方法）》
次いで、成膜装置１の使用方法（成膜方法）について、配線基板（積層基板）を形成する場合を例に挙げて説明する。なお、前記配線基板は、各種の電子機器に用いられる電子部品となるもので、各種配線や電極等からなる回路パターン、積層セラミックスコンデンサ、積層インダクター、ＬＣフィルタ、複合高周波部品等を基板に形成してなるものである。
【００４３】
まず、テーブル３に基材Ｓとしてのセラミックグリーンシートを載置する。このセラミックグリーンシートは、例えば、次のように製造することができる。
図５に示すように、まず、原料粉体として、平均粒径が１〜２μｍ程度のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や酸化チタン（ＴｉＯ２）等からなるセラミックス粉末と、平均粒径が１〜２μｍ程度のホウ珪酸ガラス等からなるガラス粉末とを用意し、これらを適宜な混合比、例えば１：１の重量比で混合する。次に、得られた混合粉末に適宜なバインダー（結合剤）や可塑剤、有機溶剤（分散剤）等を加え、混合・撹拌することにより、スラリーを得る。ここで、バインダーとしては、ポリビニルブチラールが好適に用いられるが、これは水に不溶であり、かつ、いわゆる油系の有機溶媒に溶解しあるいは膨潤し易いものである。次に、得られたスラリーを、ドクターブレード、リバースコーター等を用いてＰＥＴフィルム上にシート状に形成し、製品の製造条件に応じて数μｍ〜数百μｍ厚のシートに成形し、その後、ロールに巻き取る。
【００４４】
続いて、製品の用途に合わせて切断し、さらに所定寸法のシートに裁断する。本実施形態では、例えば１辺の長さを２００ｍｍとする正方形状に裁断する。次に、必要に応じて所定の位置に、ＣＯ２レーザー、ＹＡＧレーザー、機械式パンチ等によって孔開けを行うことでスルーホールを形成する。そして、このスルーホールに、金属粒子が分散した厚膜導電ペーストを充填することにより、コンタクト（導体ポスト）となるべき部位を形成する。このようにしてセラミックグリーンシートが得られる。なお、厚膜導電ペーストとしては、液状材料１０を用いることができる。
【００４５】
次いで、電圧印加手段４によって、ノズルプレート２６と電極３１との間に電圧を印加し、これらの間に電界を発生させる。ノズルプレート２６と電極３１との間に印加する電圧を大きさは、電圧印加により発生する電界によって、液状材料１０の液滴Ｄが前記式（１）を満たす値に設定される。
次いで、ピエゾ素子２３を変形させることによりノズル２６１から液状材料１０を液滴Ｄとして吐出する。吐出した液滴Ｄは、飛翔中に、電荷反発力によって複数の微小液滴Ｄ１に分裂し、霧状となって基材Ｓに供給される。
【００４６】
このような液状材料１０の基材Ｓへの供給を、前記第１、第２移動手段６１、６２、リニアモータ５１、モータ５２、５３、５４、５５を必要に応じて駆動して、インクジェットヘッド２と基材Ｓとを相対的に移動させながら行うことにより、基材Ｓの所定箇所に液状材料１０が供給され、基材Ｓ上に配線、端子等を含む導体パターン前駆体２００が形成される。
【００４７】
このように、霧状となった液状材料１０を基材Ｓに供給することにより、微小液滴Ｄ１が基材Ｓ上の比較的広い範囲に均一に分散して供給されるため、基材Ｓ上に膜厚がほぼ均一で充分に薄い導電パターン前駆体（膜）２００を形成することができる。そのため、導体パターン前駆体２００の乾燥時間をより短くすることができる。また、例えば、形成される配線や端子の膜厚、特に端子の膜厚を均一にすることができるため、端子内の電気抵抗のバラつきが抑えられたり、端子と他の配線等との接続をより確実に行うことができたりといった効果を奏することもできる。
【００４８】
また、基材ＳをＹ方向に往復移動させつつ、ヘッド１１０をＸ方向に移動させることにより、基材Ｓに対してヘッド１１０を走査させて、基材Ｓ上に液状材料１０を供給する場合には、微小液滴Ｄ１が基材Ｓ上の比較的広い範囲に均一に分散して供給されるため、走査回数を低減することができる。その結果、より短時間で、基材Ｓ上に導体パターン前駆体２００を形成することができる。
【００４９】
このようにして導体パターン前駆体２００を形成したら、同様の工程により、導体パターン前駆体２００を形成した基材Ｓを必要枚数（例えば１０枚から２０枚程度）作製する。次に、これら基材ＳからＰＥＴフィルムを剥がし、これらを積層する。このとき、積層する基材Ｓについては、上下に重ねられる基材Ｓ間で、それぞれの導体パターン前駆体２００が必要に応じてコンタクトを介して接続するように配置する。その後、基材Ｓを構成するバインダーのガラス転移点以上に加熱しつつ、各基材Ｓ同士を圧着する。これにより、積層体３００を得る。
【００５０】
このようにして積層体３００を形成したら、例えば、ベルト炉などによって加熱処理する。これにより、各基材Ｓは、焼結されることで配線基板となり、また、導体パターン前駆体２００は、これを構成する銀コロイド粒子が焼結して配線パターンや電極パターンからなる回路（導体パターン）となる。
ここで、積層体３００の加熱温度としては、基材Ｓ中に含まれるガラスの軟化点以上とするのが好ましく、具体的には、６００℃以上９００℃以下とするのが好ましい。また、加熱条件としては、適宜な速度で温度を上昇させ、かつ下降させるようにし、さらに、最大加熱温度、すなわち前記の６００℃以上９００℃以下の温度では、その温度に応じて適宜な時間保持するようにする。
【００５１】
このようにガラスの軟化点以上の温度、すなわち前記温度範囲にまで加熱温度を上げることにより、得られるセラミックス基板のガラス成分を軟化させることができる。したがって、その後常温にまで冷却し、ガラス成分を硬化させることにより、積層基板を構成する各セラミックス基板と回路との間がより強固に固着するようになる。
また、このような温度範囲で加熱することにより、得られるセラミックス基板は、９００°以下の温度で焼結されて形成された、低温焼結セラミックス（ＬＴＣＣ）となる。
ここで、基材Ｓ上に配された液状材料１０中の金属は、加熱処理によって互いに融着し、連続することによって導電性を示すようになる。
【００５２】
このような加熱処理によって、回路は、セラミックス基板中のコンタクトに直接接続させられ、導通させられて形成されたものとなる。ここで、この回路が単にセラミックス基板上に載っているだけでは、セラミックス基板に対する機械的な接続強度が確保されず、したがって衝撃等によって破損してしまうおそれがある。しかしながら、本実施形態では、前述したように基材Ｓ中のガラスを一旦軟化させ、その後硬化させることにより、回路を基材Ｓに対し強固に固着させている。したがって、形成された回路は、機械的にも高い強度を有するものとなる。
【００５３】
以上、本発明の成膜方法および成膜装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１‥‥成膜装置  １０‥‥液状材料  １１０‥‥ヘッド  ２‥‥インクジェットヘッド  ２１‥‥ヘッド本体  ２１１‥‥リザーバ  ２１２‥‥インク室  ２２‥‥振動板  ２３‥‥ピエゾ素子  ２４‥‥駆動回路  ２６‥‥ノズルプレート  ２６１‥‥ノズル  ３‥‥テーブル  ３１‥‥電極  ４‥‥電圧印加手段（電位差発生手段）  ５１‥‥リニアモータ  ５２‥‥モータ  ５３‥‥モータ  ５４‥‥モータ  ５５‥‥モータ  ６１‥‥第１移動手段  ６２‥‥第２移動手段  １００‥‥制御装置  ２００‥‥導体パターン前駆体  ３００‥‥積層体  Ｄ‥‥液滴  Ｄ１‥‥微小液滴  Ｅ‥‥電界  Ｓ‥‥基材（受容物）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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