(57)【要約】【課題】作業工程管理が容易で、安価な装置を使用したパターン形成方法を提供する。【解決手段】紫外線硬化樹脂を含んだインクのみを用いて、紫外線照射炉にて硬化工程を一度に行うので、作業工程管理が容易で、加熱装置を必要とすることなく、安価な装置を使用したパターン形成方法が得られる。また、基板の表面に着弾した第１の液滴と大気との間に、表面自由エネルギーの低い液体材料の薄い層が移動し、隣接する第１の液滴同士の間に液体材料の層が介在するため、隣接する第１の液滴同士の結合が防止される。したがって、瘤状のバルジ等の発生が抑えられ、樹脂膜パターンの幅や膜厚が略均一になり、高密度で描画線幅の微細化が可能なパターン形成方法が得られる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェット法で、紫外線硬化樹脂を含んだ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、
基板の表面に液体材料を塗布する液体材料塗布工程と、
前記液体材料を塗布した前記基板上に、着弾した液滴の直径よりも長い間隔で複数の第１の液滴を吐出し、着弾配置する第１の液滴配置工程と、
前記基板上に着弾配置した前記第１の液滴の間に第２の液滴を吐出し、着弾配置する第２の液滴配置工程と、
前記第１の液滴および前記第２の液滴が着弾配置した基板を紫外線照射炉の中に入れ、前記紫外線照射炉にて、前記基板上に着弾配置した前記第１の液滴および前記第２の液滴を紫外線硬化させる硬化工程とを含む
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、
前記液体材料が低表面自由エネルギーの液体材料である
ことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項３】
請求項２に記載のパターン形成方法において、
前記低表面自由エネルギーの液体材料が紫外線硬化樹脂を含んだアクリル系液体である
ことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項４】
請求項２に記載のパターン形成方法において、
前記低表面自由エネルギーの液体材料がフッ素系不活性液体である
ことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のパターン形成方法において、
前記第１の液滴と前記第２の液滴とは同じインクから液滴化したものである
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、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、基板表面の特性により、着弾したインク液滴が広がり過ぎる、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。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広がり過ぎる、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、熱硬化性の樹脂液と紫外線硬化性の樹脂液という異なった樹脂液を用いる必要がある。このため、樹脂液毎に液体吐出ヘッドを設置する必要がある。また、１つの吐出ヘッドからそれぞれ液滴化されて吐出してもよいとあるが、性質の異なった樹脂液が混合する虞がある。また、熱硬化工程を必要とするため、加熱装置を備える必要があり、装置を安価にできない。
【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、作業工程管理が容易で、安価な装置を使用した描画線幅の微細化が可能な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、紫外線硬化樹脂を含んだ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、基板の表面に液体材料を塗布する液体材料塗布工程と、前記液体材料を塗布した前記基板上に、着弾した液滴の直径よりも長い間隔で複数の第１の液滴を吐出し、着弾配置する第１の液滴配置工程と、前記基板上に着弾配置した前記第１の液滴の間に第２の液滴を吐出し、着弾配置する第２の液滴配置工程と、前記第１の液滴および前記第２の液滴が着弾配置した基板を紫外線照射炉の中に入れ、前記紫外線照射炉にて、前記基板上に着弾配置した前記第１の液滴および前記第２の液滴を紫外線硬化させる硬化工程とを含むことを特徴とするパターン形成方法。
【００１０】
紫外線硬化樹脂を含んだインクのみを用いて、紫外線照射炉にて硬化工程を一度に行うので、作業工程管理が容易で、加熱装置を必要とすることなく、安価な装置を使用した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、前記液体材料が低表面自由エネルギーの液体材料であることを特徴とする。
【００１２】
また、基板の表面に着弾した第１の液滴と大気との間に、表面自由エネルギーの低い液体材料が移動し、隣接する第１の液滴同士の間に液体材料が介在するため、隣接する第１の液滴同士の結合が防止される。したがって、瘤状のバルジ等の発生が抑えられ、樹脂膜パターンの幅や膜厚が略均一になり、高密度で描画線幅の微細化が可能なパターン形成方法が得られる。
【００１３】
また、本発明に係るパターン形成方法は、前記低表面自由エネルギーの液体材料が紫外線硬化樹脂を含んだアクリル系液体であることを特徴とする。
【００１４】
低表面自由エネルギーの液体材料が紫外線硬化樹脂を含んだアクリル系液体であるので、第１の液滴および第２の液体とともに、硬化工程において液体材料が紫外線照射炉の中で紫外線硬化され、低表面自由エネルギーの液体材料を除去する工程が不要となり、作業工程管理がより容易なパターン形成方法が得られる。
【００１５】
また、本発明に係るパターン形成方法は、前記低表面自由エネルギーの液体材料がフッ素系不活性液体であることを特徴とする。
【００１６】
硬化工程において、紫外線照射炉を通過させる際、紫外線照射炉の熱によってフッ素系不活性液体が乾燥、蒸発するので、低表面自由エネルギーの液体材料を除去する工程が不要となり、作業工程管理がより容易なパターン形成方法が得られる。
【００１７】
また、本発明に係るパターン形成方法は、前記第１の液滴と前記第２の液滴とは同じインクから液滴化したものであることを特徴とする。
【００１８】
第１の液滴と第２の液滴とは同じインクから液滴化したものであるので、硬化工程において、同じ硬化条件で紫外線硬化が可能で、異なる硬化工程が必要でなく、作業工程管理がより容易なパターン形成方法が得られる。
【発明の効果】
【００１９】
上記のパターン形成方法によれば、複数の樹脂を用いることなく、紫外線硬化性の樹脂を含んだインクのみを用いるため、作業工程管理が容易となる。また、加熱装置を必要とすることなく、１つの液体吐出ヘッドから構成されるため、装置を安価にできるといった効果を奏する。さらに、隣接していながらインク同士が融合しないため、高密度なパターンが形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態におけるパターン形成方法を示すフローチャート図。
【図２】直線パターンの配置を示した平面図。
【図３】パターン形成方法の工程を表すＡ−Ａ概略断面図。
【図４】第１の液滴と第２の液滴を紫外線硬化して直線パターンを形成した平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明のパターン形成方法について、実施形態を挙げて詳しく述べる。
図１は、実施形態におけるパターン形成方法を示すフローチャート図である。
図１において、実施形態におけるパターン形成方法は、液体材料塗布工程と、第１の液滴配置工程と、第２の液滴配置工程と、硬化工程とを含む。
【００２２】
図２は、実施形態において形成する直線パターン１０の配置を示した平面図である。
図３に、実施形態におけるパターン形成方法の工程を表すＡ−Ａ概略断面図を示した。ここで、図３は図２におけるＡ−Ａ概略断面図である。図３（ａ）は液体材料塗布工程を、図３（ｂ）および図３（ｃ）は第１の液滴配置工程を、図３（ｄ）および図３（ｅ）は第２の液滴配置工程を、図３（ｆ）は硬化工程を示している。ここで、図３（ｆ）に示した実線矢印は、紫外線を表している。
図２および図３に図示した構成要素の大きさ、厚さ、数等は、説明の便宜上のものであり、実際の構成要素の大きさ、厚さ、数等は、図示されたものに限定されるものではない。
【００２３】
図２において、実施形態では、例えば、直線パターン１０を複数形成する。直線パターン１０間の距離は、例えば約４０μｍとする。
なお、パターン形成方法で形成するパターンは、直線パターン１０に限らず、例えば、曲線パターンであってもよいし、直線パターンを組み合わせたパターンでもよいし、直線パターンと曲線パターンとを組み合わせたパターンであってもよい。
【００２４】
以下に、実施形態におけるパターン形成方法について工程ごとに詳しく説明する。
（液体材料塗布工程）
液体材料塗布工程では、基板の表面に液体材料を塗布する。
図３（ａ）において、まず、例えば、基板としてのアクリル基板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基板１の表面に、低表面自由エネルギーの液体材料として、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液体材料２を塗布する。アクリル系液体材料２の塗布方法は特に限定されず、スピンコート法、ロールコート法、ディップ法等を用いることができる。アクリル基板１の表面には、低表面自由エネルギーの液体層が形成される。
なお、基板は、アクリル基板１に限らず、合成樹脂基板、セラミック基板、金属基板等を用いることができる。
【００２５】
（第１の液滴配置工程）
次に、第１の液滴配置工程では、液体材料を塗布した基板上に、着弾した液滴の直径よりも大きいピッチで複数の第１の液滴を吐出し、着弾配置する。
図３（ｂ）および図３（ｃ）において、アクリル基板１上にアクリル系液体材料２を塗布した状態で、アクリル系液体材料２を乾燥、硬化させることなく、アクリル系液体材料２を塗布したアクリル基板１上にインクジェットヘッドからインク（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の表面に複数の第１の液滴３を吐出し（図３（ｂ）参照）、そして、アクリル基板１上に着弾したさせた第１の液滴３の直径よりも長い距離で複数の第１の液滴３を着弾させる（図３（ｃ）参照）。
【００２６】
このとき、アクリル基板１表面に着弾した第１の液滴３と大気との間に、表面自由エネルギーの低いアクリル系液体材料２の薄い層が移動し、隣接する第１の液滴３同士の間にアクリル系液体材料２の層が介在するため、隣接する第１の液滴３同士の結合が防止される。
例えば、インクの粘度が１０．４ｍＰａ・ｓ（ａｔ２５℃）、表面張力が２４ｍＮ/ｍの場合で、インクジェット法における吐出時の温度を３０℃にて使用し、インクジェットヘッドから吐出された第１の液滴３の１滴の体積を１４ｐｌとすると、第１の液滴３の直径は３５μｍであった。このような条件の場合、第１の液滴３間の間隔は、アクリル基板１上に着弾させた第１の液滴３の直径３５μｍよりも大きい間隔とすることができる。
【００２７】
（第２の液滴配置工程）
次に、第２の液滴配置工程では、基板上に着弾配置した複数の第１の液滴の間に第２の液滴を吐出し、着弾配置する。ここで、第２の液滴は、第１の液滴の間に一つまたは複数吐出できる。
図３（ｄ）および図３（ｅ）において、第１の液滴３と同じ液体材料で、同じ吐出液滴量である第２の液滴４を同じインクジェットヘッドから一つまたは複数の液滴として吐出し、アクリル基板１上に着弾配置された第１の液滴３の間に着弾するように吐出する（図３（ｄ）参照）。ここで、第１の液滴２と第２の液滴４は同じインクを用いて同じ条件で液滴化する。
【００２８】
インクジェットヘッドから吐出された第２の液滴４を、着弾配置した第１の液滴３の間に着弾させると、第１の液滴３と第２の液滴４は融合、結合した状態となる（図３（ｅ）参照）。
【００２９】
（硬化工程）
次に、硬化工程では、第１の液滴と第２の液滴とが着弾配置した基板を紫外線照射炉の中に入れ、紫外線照射炉にて基板上に着弾配置した第１の液滴と第２の液滴を紫外線硬化させる。
図３（ｆ）において、第１の液滴３と第２の液滴４を着弾配置させたアクリル基板１を紫外線照射炉の中を通過させる。紫外線照射によってアクリル系液体材料２と共に、着弾した第１の液滴３および第２の液滴４を硬化させる。
【００３０】
図４に、実際に第１の液滴および第２の液滴を紫外線硬化して直線パターン１０を形成した平面図を示した。ここで、図４は、直線パターン１０が形成された面を平面視した写真である。
図４において、実施形態のパターン形成方法によって、瘤状のバルジが生じることのない直線パターン１０が形成できることがわかった。また、隣接する直線パターン１０はアクリル系液体材料２の介在によって直線パターン１０同士が融合することなく、高密度に形成することができることがわかった。
【００３１】
また、アクリル基板１上の塗布処理として紫外線硬化樹脂を含んだアクリル系液体材料２を用いたが、例えば、フッ素系不活性液体、例えば、住友スリーエム株式会社製商品名「フロリナート」（登録商標）、ソルベイ  ソレクシス（株）製商品名「ガルデン」（登録商標）を用いてもよい。この場合、紫外線照射炉を通過させる際、紫外線照射炉の熱によってフッ素系不活性液体が乾燥、蒸発し、同時に、紫外線照射によって着弾した第１の液滴３と第２の液滴４を硬化させる。この硬化によって、瘤状のバルジが生じることのない直線パターン１０を形成することができる。
ここで、紫外線照射炉の熱によってフッ素系不活性液体が乾燥、蒸発するので、低表面自由エネルギーの液体材料を除去する工程が不要となり、作業工程管理がより容易なパターン形成方法が得られる。
【００３２】
同様に揮発性の観点から、低表面自由エネルギーの液体材料は、フッ素系不活性液体に限らず、例えば、エタノール、ブタノールなどのアルコール類やオクタン、ヘキサンなどの有機溶媒でも、紫外線照射炉の熱によって乾燥、蒸発するので、これらの低表面自由エネルギーの液体材料を除去する工程が不要となり、作業工程管理がより容易なパターン形成方法が得られる。
【００３３】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、例として挙げた液滴間の間隔、直線パターン間の間隔、表面張力、吐出時の温度、液滴の体積等は、実施形態以外の数値も選択可能である。
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】
【００３４】
１：基板としてのアクリル基板、２：液体材料としてのアクリル系液体材料、３：第１の液滴、４：第２の液滴、１０：直線状パターン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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