(57)【要約】【課題】描画線幅の微細化と厚膜化を実現して高アスペクト比のパターンを可能とするパターン形成方法を提供する。【解決手段】着弾した第３の液滴は硬化せず、硬化した第１の液滴２の間で架橋するように濡れ広がり、第１の液滴２の間を埋める。これによって、高さのバラツキが小さく、描画線幅の微細化と高アスペクト比の線を形成することができるパターン形成方法が得られる。また、第１の液滴、第２の液滴、第３の液滴、第４の液滴がいずれも同じピッチで着弾配置されているので、液滴の凝集等が同じように起こり、線幅が均一なパターンが得られる。【選択図】  図３
2013071084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェット法で、インクを液滴として吐出して基板上にパターンを形成するパターン形成方法であって、少なくとも
基板に着弾された液滴の直径よりも大きいピッチで液滴を吐出し、基板上に離間して複数の第１の液滴を配置する第１の液滴配置工程と、
前記基板上に配置された前記第１の液滴を硬化させる第１の液滴硬化工程と、
複数の第２の液滴を吐出し、前記離間した第１の液滴の中間に前記第２の液滴を着弾配置する第２の液滴配置工程と、
前記第１の液滴の間に配置された前記第２の液滴を硬化させる第２の液滴硬化工程と、
複数の第３の液滴を吐出し、前記第２の液滴の上に着弾配置し、硬化させずに濡れ広げる工程と、
複数の第４の液滴を吐出し、前記第３の液滴と同じ位置に着弾配置する第４の液滴配置工程と、
前記第４の液滴を硬化させる第の液滴硬化工程とを含む
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、
前記第１の液滴、前記第２の液滴、前記第３の液滴、前記第４の液滴がいずれも同じピッチで着弾配置されてなる
ことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のパターン形成方法において、
前記インクが光学材料からなる
ことを特徴とするパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット法を用いて液滴を基板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に関し、特に高アスペクト比のパターンを可能とするパターン形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インクジェット法を用いて液滴を吐出して、基板にパターンを形成するパターン形成方法が知られている。従来のリソグラフィを用いたパターン形成方法は、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、パターンの形成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ため、安価にパターンを形成することができる。
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、高アスペクト比厚膜細線形状のパターンを形成する技術が求められている。
【０００３】
インクジェット法を用いて基板にパターンを形成する場合、流動状のインクからなる液滴を吐出し、基板上の所定の位置に着弾させて配線を形成している。ここで、表面張力によりインク液滴同士が集まり、基板上に瘤状のインク溜まり（バルジ）からなる凝集体が形成されてしまう虞がある。着弾するインク液滴の大部分が、このバルジに集中してしまうと、形成されるパターンにおいて、パターン幅やパターン厚に極端な差異が生じてしまい、好ましくない。このため、着弾したインク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（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載された樹脂膜形成方法は、複数の第１樹脂液の液滴が互いに接触しないように基板上に離間配置する第１樹脂液配置工程と、基板上に配置された第１樹脂液の少なくとも表面を硬化させる第１樹脂液硬化工程と、第１樹脂液の液滴の少なくとも表面が硬化した後、基板上の第１樹脂液の液滴間の略中央に第２樹脂液の液滴を配置する第２樹脂液滴配置工程と、基板上に配置された第２樹脂液の液滴を硬化させる第２液滴硬化工程と、を含むことを特徴としたものである。
【０００５】
この樹脂膜形成方法によれば、基板上に第１樹脂液の液滴を離間配置することで第１樹脂液の液滴は互いに合一することがなく、その表面が少なくとも硬化した状態で、第１樹脂液の液滴間に第２樹脂液の液滴を配置することで、第２樹脂液の液滴は隣接する第１樹脂液の液滴間をブリッジするように濡れ広がり、第１樹脂液の液滴間の隙間を埋めることが可能となる結果、バルジ等が発生することなく、樹脂膜パターンの幅や膜厚を均一にすることを可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２５３８５９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に記載のパターン形成方法である樹脂膜形成方法では、インクジェット法にて描画線幅の微細化と厚膜化を図った場合、単に重ね塗りしただけでは描画線幅の微細化と高アスペクト比の線を描画することは難しいという問題がある。
【０００８】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、描画線幅の微細化と厚膜化を実現して高アスペクト比のパターンを可能とするパターン形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した目的を達成するべく本発明に係るパターン形成方法は、インクジェット法で、インクを液滴として吐出して基板上にパターンを形成するパターン形成方法であって、少なくとも基板に着弾された液滴の直径よりも大きいピッチで液滴を吐出し、基板上に離間して複数の第１の液滴を配置する第１の液滴配置工程と、前記基板上に配置された前記第１の液滴を硬化させる第１の液滴硬化工程と、複数の第２の液滴を吐出し、前記離間した第１の液滴の中間に前記第２の液滴を着弾配置する第２の液滴配置工程と、前記第１の液滴の間に配置された前記第２の液滴を硬化させる第２の液滴硬化工程と、複数の第３の液滴を吐出し、前記第２の液滴の上に着弾配置し、硬化させずに濡れ広げる工程と、複数の第４の液滴を吐出し、前記第３の液滴と同じ位置に着弾配置する第４の液滴配置工程と、前記第４の液滴を硬化させる第の液滴硬化工程とを含むことを特徴とする。
【００１０】
着弾した第３の液滴は硬化せず、硬化した第１の液滴の間で架橋するように濡れ広がり、第１の液滴の間を埋める。これによって、高さのバラツキが小さく、描画線幅の微細化と高アスペクト比の線を形成することができるパターン形成方法が得られる。
【００１１】
また、本発明に係るパターン形成方法は、前記第１の液滴、前記第２の液滴、前記第３の液滴、前記第４の液滴がいずれも同じピッチで着弾配置されてなることを特徴とする。
【００１２】
第１の液滴、第２の液滴、第３の液滴、第４の液滴がいずれも同じピッチで着弾配置されているので、液滴の凝集等が同じように起こり、線幅が均一なパターンが得られる。
【００１３】
また、本発明に係るパターン形成方法は、前記インクが光学材料からなることを特徴とする。
【００１４】
インクを光学材料で構成して、パターンを形成した場合には、光学設計とのマッチングが良好となる結果、光学特性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
上記のパターン形成方法によれば、パターンの厚さを増加して高アスペクト比（パターンの厚み/パターンの幅）とすることで低抵抗の微細配線が可能となる。
また、光学材料からなるインクにてプリズムパターンを形成し、その厚さを増加して高アスペクト比（パターンの厚み/パターンの幅）とすることで光学設計とのマッチングが良好となる結果、光学特性が良くなるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態における基板上に第１の液滴と第２の液滴を着弾配置させた状態を示す模式図。（Ａ）は第１の液滴を着弾配置した模式図、図１（Ｂ）は第２の液滴を第１の液滴の間に着弾配置した模式図。
【図２】第２の液滴の硬化時間を０．９秒、１．２秒、３．５秒、５．５秒、１０秒と可変したときのパターンの硬化状態を示した図。
【図３】パターン形成の例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明のパターン形成方法は、撥液処理工程と、第１の液滴配置工程と、第１の液滴硬化工程と、第２の液滴配置工程と、第２の液滴硬化工程と、第３の液滴配置工程と、第４の液滴配置工程と、第４の液滴硬化工程とを含む。以下で、本発明のパターン形成方法を、実施形態を挙げて詳しく述べる。
図１は、実施形態における基板上に第１の液滴と第２の液滴を着弾配置させた状態を示す模式図である。（Ａ）は第１の液滴２を着弾配置した模式図、（Ｂ）は第２の液滴３を第１の液滴２の間に着弾配置した模式図を表している。
【００１８】
まず、インクジェットヘッドから吐出された液滴の紫外線硬化までの時間について調べた。
ここでは、撥液処理工程と、第１の液滴配置工程と、第１の液滴硬化工程と、第２の液滴配置工程と、第２の液滴硬化工程とを行って液滴の紫外線硬化までの時間について調べた。
【００１９】
（撥液処理工程）
撥液処理工程では、アクリル基板１上に表面処理として撥液処理を施した。
まず、アクリル基板１の表面の異物除去洗浄を行い、アクリル基板１の表面から異物を除去する。次に異物除去洗浄を行なったアクリル板１の表面に公知の撥液性材料（例えば、紫外線硬化樹脂を含んだフッ素を含有するアクリル系樹脂材料）をスピンコート法により塗布した後、乾燥させ、その後、撥液性材料を紫外線硬化させた。
アクリル基板１の表面の撥液処理は、吐出したインクの液滴がアクリル基板１に着弾した際、インクに対する接触角が約２５°〜約７０°の範囲になるのが好ましい。
【００２０】
（第１の液滴配置工程）
次に、撥液処理を施したアクリル基板１上にインクジェット法で用いるインクジェットヘッドによりインク（紫外線照射により硬化する紫外線硬化樹脂を含んだインク）を液滴化し、アクリル基板１に向けて複数の第１の液滴２を吐出し、アクリル基板１上に着弾させる。
インクジェットヘッドから吐出された第１の液滴２のピッチは１４１μｍで、液滴の直径よりも大きくなるように設定される。そして、隣接するラインパターンのピッチが７０μｍとなるようにした。このため、第１の液滴２は互いに離間してアクリル基板１上に配設されている。
第１の液滴２のインクは粘度（１０．４ｍＰａ・ｓ（ａｔ２５℃））、表面張力（２４ｍＮ/ｍ）で、吐出時の温度は３０℃にて使用した。
【００２１】
（第１の液滴硬化工程）
第１の液滴２は、インクジェットヘッドから吐出し後、０．９秒後にインクジェットヘッド近傍に配設された紫外線ランプにて紫外線を照射して硬化させた。
【００２２】
（第２の液滴配置工程）
第２の液滴３をインクジェットヘッドから複数の液滴として吐出し、アクリル基板１上に配置された第１の液滴２の間に着弾させて配置する。このとき、第２の液滴３は第１の液滴２と当接させる。インクジェットヘッドから吐出された第２の液滴３のピッチは第１の液滴２と同様、１４１μｍで、液滴の直径よりも大きくなるように設定される。
【００２３】
（第２の液滴硬化工程）
第２の液滴３は、インクジェットヘッドから吐出し後、インクジェットヘッド近傍に配設された紫外線ランプにて紫外線を照射して硬化させるが、紫外線照射による硬化までの時間を０．９秒、１．２秒、３．５秒、５．５秒、１０秒と可変させてインクの硬化具合を観察した。
【００２４】
図２にパターンの硬化状態を示した。（Ａ）は０．９秒後、（Ｂ）は１．２秒後、（Ｃ）は３．５秒後、（Ｄ）は５．５秒後、（Ｅ）は１０秒後の結果を示している。
この結果、紫外線照射による硬化までの時間が０．９秒を除いて、第１の液滴２に引っ張られるためか、部分的にバルジが生じた。この結果から、紫外線照射による硬化までの時間は０．９秒を選択した。
ここで、紫外線ランプの照射がインクジェットヘッドに及ぶとインクジェットヘッドの吐出し口にある樹脂が硬化して吐出し動作が阻害されるため、紫外線ランプは基板側に向けておくことが肝要である。
【００２５】
図３には、比較例Ａと実施例Ｂにおけるパターン形成の例を示した。
（比較例Ａ）
第１の液滴〜第４の液滴を基板上に着弾配置した後、紫外線硬化した。
撥液処理工程と、第１の液滴配置工程と、第１の液滴硬化工程と、第２の液滴配置工程と、第２の液滴硬化工程とを前述の方法で行った。
【００２６】
（第３の液滴配置工程）
インクジェットヘッドから第２の液滴３と同じ条件で複数の第３の液滴を吐出し、アクリル基板１上に配置された第２の液滴３と同じ箇所に着弾するように吐出した。これは第１の液滴２の間に着弾配置した第２の液滴３が第１の液滴２に引っ張られてしまい、第１の液滴２の間に着弾配置した第２の液滴３の量が減少するので、これを補充するためである。
【００２７】
第３の液滴３は、インクジェットヘッドから吐出し後、第１の液滴２と同様、０．９秒後にインクジェットヘッド近傍に配設された紫外線ランプにて紫外線を照射して硬化させる。
【００２８】
（第４の液滴配置工程）
インクジェットヘッドから第２の液滴３と同じ条件で第４の液滴を吐出し、アクリル基板１上に配置された第２の液滴３と同じ箇所に着弾配置した。
【００２９】
（第４の液滴硬化工程）
第４の液滴も第２の液滴３同様、インクジェットヘッドから吐出し後、０．９秒後にインクジェットヘッド近傍に配設された紫外線ランプにて紫外線を照射して硬化させた。
図３に示すように、このときのラインパターンの幅は約６６μｍ、接触角は約４４°、図示しないが高さが約１３μｍ、高さのバラツキは約０．８μｍであった。得られたラインパターンは隣接するラインパターン同士の間でブリッジは生じていない。このときのアスペクト比は１３μｍ/６６μｍ＝約０．２であった。
【００３０】
（第５の液滴配置工程）
さらに、厚膜化するために、インクジェットヘッドから複数の第５の液滴を吐出し、アクリル基板１上に配置された第４の液滴と同じ箇所に着弾配置した。
【００３１】
（第５の液滴硬化工程）
第５の液滴も第４の液滴同様、インクジェットヘッドから吐出し後、０．９秒後にインクジェットヘッド近傍に配設された紫外線ランプにて紫外線を照射して硬化させた。
図３に示すように、このときのラインパターンの幅は約５１μｍ、接触角は約５４°、図示しないが高さが約１５μｍ、高さのバラツキは約２．１μｍであった。得られたラインパターンは隣接するラインパターン同士の間でブリッジは生じていない。このときのアスペクト比は１５μｍ/５１μｍ＝約０．２９である。この第５の液滴を着弾配置して得られたラインパターンはその幅も接触角も良好であるが、高さのバラツキが大きくなってしまい、良好なラインパターンを得られなかった。
【００３２】
（実施例Ｂ）
比較例Ａにおいて、第３の液滴硬化工程を行わず、紫外線硬化させなかった。
この場合、着弾した第３の液滴は硬化せず、硬化した第１の液滴２の間で架橋するように濡れ広がり、第１の液滴２の間を埋める。
実施例Ｂにおいて、第４の液滴の硬化後、図３に示すように、ラインパターンの幅は約５０μｍ、接触角は約５３°、図示しないが高さは約１５μｍ、高さのバラツキは約０．４μｍであった。このときのアスペクト比は１５μｍ/５０μｍ＝０．３である。得られたラインパターンは隣接するラインパターン同士の間でブリッジは生じておらず、良好なラインパターンが得られた。
【００３３】
実施例Ｂにおいて、第５の液滴の硬化後、図３に示すように、ラインパターンの幅は６０μｍ以上となってしまい、隣接するラインパターン同士の間で結合が生じてしまった。このため、第５の液滴を着弾配置することは不適であることが分かった。
これによって、高さのバラツキが小さく、描画線幅の微細化と高アスペクト比の線を形成することができる。      
【００３４】
比較例Ａおよび実施例Ｂにおいて、第１〜第５の液滴は同じインク材料を用い、１つのインクジェットヘッドから吐出した。
なお、インクジェットヘッドの吐出し条件、インク条件、硬化時間等々を最適化した場合には、第２の液滴と最後の液滴の間に複数の液滴を吐出して厚膜化を図ることも可能であるが、描画線幅の微細化と高アスペクト比を得るためには、少なくとも液滴を硬化させずに濡れ広げるための工程が必要である。
また、インク材料を光学材料（例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、など）で構成して、パターンを形成した場合には、光学設計とのマッチングが良好となる結果、光学特性を向上させることができる。
また、その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１：アクリル基板、２：第１の液滴、３：第２の液滴。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2013071084.tif 000005