(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板と、該シリコン基板の表面から裏面に貫通するように設けられた複数の微細孔と、前記シリコン基板の表面側に配設された支持部材と、前記シリコン基板表面側の前記微細孔の開口部にインキを供給するためのインキ流路と、該インキ流路に接続されたインキ供給装置と、を備え、前記微細孔の開口径は１〜１００μｍの範囲内、前記微細孔の形成ピッチは１〜１０００μｍの範囲内であり、前記微細孔の壁面は珪素酸化物層を有し、前記シリコン基板裏面側の前記微細孔の開口部にノズルが突設されており、該ノズルは珪素酸化物からなるとともに、前記微細孔の壁面に形成された珪素酸化物層と一体的に形成されたものであることを特徴とする微細パターン形成装置。
【請求項２】
支持部材の線膨張係数は、前記シリコン基板の線膨張係数の１／１０倍〜１０倍の範囲内に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装置。
【請求項３】
前記微細孔の軸方向に垂直な横断面形状は、円形、楕円形および多角形の１種または２種以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の微細パターン形成装置。
【請求項４】
前記微細孔の軸方向に沿った縦断面形状は、長方形、シリコン基板裏面側が狭い台形のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の微細パターン形成装置。
【請求項５】
前記微細孔は２以上のグループ分けがなされ、各微細孔グループごとに別個のインキ流路を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の微細パターン形成装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の微細パターン形成装置とパターン被形成体とを相対的に所定方向に走査させながら、インキ流路から供給されたインキを各微細孔を介してパターン被形成体上に連続的に吐出させることにより、ストライプ状パターンを形成することを特徴とする微細パターンの形成方法。
【請求項７】
パターンの各構成ストライプを、前記走査方向に沿って同じ列上に配設された複数の微細孔からインキを供給して形成することを特徴とする請求項６に記載の微細パターンの形成方法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の微細パターン形成装置をパターン被形成体の所定位置に配置し、インキ流路から供給された一定量のインキを各微細孔を介してパターン被形成体上に吐出させることによりパターンを形成することを特徴とする微細パターンの形成方法。
【請求項９】
シリコン基板の一方の面にパターニングされた珪素酸化膜を形成し、該珪素酸化膜をマスクとして、シリコン基板に所望の深さで微細孔を穿設する工程と、
前記珪素酸化膜を除去し、その後、シリコン基板の全面に珪素酸化物層を形成する工程と、
前記シリコン基板の表面側（前記微細孔を穿設した側）の周辺部に支持部材のフランジ部を固着する工程と、
前記フランジ部より外側に位置するシリコン基板上の前記珪素酸化物層を除去してシリコン基板の裏面を露出させ、その後、シリコン基板の裏面側をエッチングして前記微細孔内に形成された珪素酸化物層からなる微細管を突出させる工程と、
前記珪素酸化物層からなる微細管の先端を除去してノズルを形成する工程と、を有することを特徴とする微細パターン形成装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は微細パターン形成装置とこの装置を用いた微細パターン形成方法に係り、特に液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等のフラットディスプレー製造のパターン形成やプリント配線板の導体パターン形成等に応用できる微細パターン形成装置と微細パターン形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、液晶ディスプレイ用のカラーフィルタ等の微細パターンの形成は、フォトリソグラフィー法、印刷法、電着法等により行なわれている。これらの形成方法の中でも、精度、外観品位の点でフォトリソグラフィー法が優れている。また、プリント配線板の導体パターンの形成においても、高精度な配線が可能なフォトリソグラフィー法が用いられている。
【０００３】
フォトリソグラフィー法によるカラーフィルタの製造の一例では、スパッタリングや蒸着等で成膜されたクロム等の金属薄膜上に感光性レジストを塗布し、フォトマスクを介して露光、現像によりレジストパターンを作製し、これをマスクとして金属薄膜をエッチングでパターニングすることによりブラックマトリックスが形成される。次に、着色顔料を含有する感光性レジストを塗布した後、フォトマスクを介して露光、現像することによりカラーフィルタの着色層が形成される。一方、プリント配線板は、銅めっき層上に感光性レジストのパターンを形成し、これをマスクとして銅めっき層をエッチングすることにより導体パターンが製造される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のようなフォトリソグラフィー法を用いたカラーフィルタのパターン形成、導体パターン形成は工程が複雑であり、製造コストの低減に支障を来たしていた。
【０００５】
本発明は上述のような実情に鑑みてなされたものであり、インキを直描することにより微細パターンを高い精度で形成することができる微細パターン形成装置と、工程が簡便な微細パターン形成方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明の微細パターン形成装置は、シリコン基板と、該シリコン基板の表面から裏面に貫通するように設けられた複数の微細孔と、前記シリコン基板の表面側に配設された支持部材と、前記シリコン基板表面側の前記微細孔の開口部にインキを供給するためのインキ流路と、該インキ流路に接続されたインキ供給装置と、を備え、前記微細孔の開口径は１〜１００μｍの範囲内、前記微細孔の形成ピッチは１〜１０００μｍの範囲内であり、前記微細孔の壁面は珪素酸化物層を有し、前記シリコン基板裏面側の前記微細孔の開口部にノズルが突設されており、該ノズルは珪素酸化物からなるとともに、前記微細孔の壁面に形成された珪素酸化物層と一体的に形成されたものであるような構成とした。
【００１０】
また、本発明の微細パターン形成装置は、支持部材の線膨張係数が、前記シリコン基板の線膨張係数の１／１０倍〜１０倍の範囲内にあるような構成とした。
【００１１】
また、本発明の微細パターン形成装置は、前記微細孔の軸方向に垂直な横断面形状が円形、楕円形および多角形の１種または２種以上であるような構成とした。
【００１２】
また、本発明の微細パターン形成装置は、前記微細孔の軸方向に沿った縦断面形状が長方形、シリコン基板裏面側が狭い台形のいずれかであるような構成とした。
【００１３】
さらに、本発明の微細パターン形成装置は、前記微細孔が２以上にグループ分けがなされ、各微細孔グループごとに別個のインキ流路を備えるような構成とした。
【００１４】
本発明の微細パターンの形成方法は、上述のような微細パターン形成装置とパターン被形成体とを相対的に所定方向に走査させながら、インキ流路から供給されたインキを各微細孔を介してパターン被形成体上に連続的に吐出させることにより、ストライプ状パターンを形成するような構成とした。
【００１５】
また、パターンの各構成ストライプを、前記走査方向に沿って同じ列上に配設された複数の微細孔からインキを供給して形成するような構成とした。
【００１６】
さらに、本発明の微細パターンの形成方法は、上述のような微細パターン形成装置をパターン被形成体の所定位置に配置し、インキ流路から供給された一定量のインキを各微細孔を介してパターン被形成体上に吐出させることによりパターンを形成するような構成とした。
また、本発明の微細パターン形成装置の製造方法は、シリコン基板の一方の面にパターニングされた珪素酸化膜を形成し、該珪素酸化膜をマスクとして、シリコン基板に所望の深さで微細孔を穿設する工程と、前記珪素酸化膜を除去し、その後、シリコン基板の全面に珪素酸化物層を形成する工程と、前記シリコン基板の表面側（前記微細孔を穿設した側）の周辺部に支持部材のフランジ部を固着する工程と、前記フランジ部より外側に位置するシリコン基板上の前記珪素酸化物層を除去してシリコン基板の裏面を露出させ、その後、シリコン基板の裏面側をエッチングして前記微細孔内に形成された珪素酸化物層からなる微細管を突出させる工程と、前記珪素酸化物層からなる微細管の先端を除去してノズルを形成する工程と、を有するような構成とした。
【００１７】
このような本発明では、シリコン基板の微細孔から吐出されたインキがパターン被形成体上に付着して直接描画がなされ、インキ供給量を変えることによりインキ付着量を任意に変えることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
微細パターン形成装置
（第１の実施形態）
図１は本発明の微細パターン形成装置の一実施形態を示す概略断面図である。図１において、微細パターン形成装置１は、シリコン基板２と、このシリコン基板２の表面２Ａ側に配設された支持部材６と、シリコン基板２と支持部材６との空隙部にインキを供給するインキ流路８と、このインキ流路８に接続されたインキ供給装置９とを備えている。
【００２０】
シリコン基板２は、表面２Ａ側から裏面２Ｂ側に貫通する複数の微細孔３を備え、この微細孔３の表面２Ａ側の開口部３ａは、上記のシリコン基板２と支持部材６とにより形成されている空隙部に露出している。シリコン基板２の材質はシリコンの単結晶が好ましく、厚みは２００〜５００μｍ程度が好ましい。このようなシリコン基板２は、その線膨張係数が約２．６×１０-6／Ｋと低いため、温度による形状変化が極めて小さいものである。
【００２１】
微細孔３は、その軸方向に垂直な横断面形状（シリコン基板２の表面２Ａに平行な断面）が円形、その軸方向に沿った縦断面形状（シリコン基板２の表面２Ａに垂直な断面）が長方形である円柱形状の空間からなるものであり、その壁面には珪素酸化物層４が設けられている。通常、この珪素酸化物層４の厚みは５０００〜１００００Å程度である。図示例では、珪素酸化物層４を備えた微細孔３の開口径、形成数、形成ピッチ等は、装置の構成を説明するために簡略化してあるが、微細孔３の開口径は１〜１００μｍ程度、微細孔３のアスペクト比は１〜１００程度の範囲で適宜設定することができる。また、微細孔３の形成数および形成ピッチは、微細パターン形成装置１により形成するパターンの形状、形成方法等に応じて適宜設定することができ、形成ピッチは最小で１μｍ程度が好ましい。
【００２２】
微細孔３の横断面形状は、上記の円形の他に楕円形、多角形等、あるいは、特殊な形状であってもよい。また、微細孔３が、横断面形状が異なる２種以上の微細孔からなるものでもよい。横断面形状が楕円形、長方形の場合、長手方向の開口径は５〜５００μｍの範囲で適宜設定することができる。また、微細孔３の縦断面形状は、上記の長方形の他に、シリコン基板２の裏面２Ｂ側が狭い台形（テーパー形状）であってもよい。
【００２３】
支持部材６は、上述のシリコン基板２の表面２Ａ側に配設され、シリコン基板２を保持するためのものである。図示例では、支持部材６はシリコン基板２と同じ平面形状の基部６ａと、この基部６ａの周縁に設けられたフランジ部６ｂ、基部６ａの中央に設けられた開口部６ｃからなり、フランジ部６ｂにてシリコン基板２の表面２Ａ側の周辺部と固着されている。これにより、シリコン基板２と支持部材６との間にインキが供給される空間が形成されている。この支持部材６は、その線膨張係数がシリコン基板２の線膨張係数の１／１０倍〜１０倍の範囲内の材料、例えば、パイレックスガラス（商品名コーニング＃７７４０、線膨張係数＝３．５×１０-6／Ｋ）、ＳＵＳ３０４（線膨張係数＝１７．３×１０-6／Ｋ）等を用いることが好ましい。これにより、熱によるシリコン基板２と支持部材６との間に発生する歪が極めて小さいものとなり、シリコン基板２の平坦性が保たれ、位置精度の高いパターン形成が可能となる。
【００２４】
インキ流路８は、上記の支持部材６の開口部６ｃに接続され、その他端はインキ供給装置９に接続されている。図示例では、パイプ形状のインキ流路８が１つ接続されているが、微細パターン形成装置１の大きさ、インキ流圧の均一性等を考慮して、開口部６ｃを複数設け、各開口部６ｃにインキ流路８を接続してもよい。また、支持部材６やシリコン基板２を加工することにより、インキ流路を支持部材６および／またはシリコン基板２の内部に形成してもよい。
【００２５】
インキ供給装置９は特に制限はなく、連続供給ポンプ、定量供給ポンプ等いずれであってもよく、微細パターン形成装置１の使用目的に応じて適宜選択することができる。
【００２６】
このような本発明の微細パターン形成装置１は、シリコン基板２の微細孔３からインキを微量かつ高精度で吐出させることができ、また、インキ供給装置９を制御して供給量を変えることによってインキ吐出量を任意に設定することが可能である。したがって、直接描画によりパターン被形成体上に高精度のパターンを安定して形成することができる。
【００２７】
（第２の実施形態）
図２は本発明の微細パターン形成装置の他の実施形態を示す概略断面図である。図２に示されるように、微細パターン形成装置１′は、基本構造は上記の微細パターン形成装置１と同じであり、シリコン基板２の裏面２Ｂ側の微細孔３の開口部３ｂにノズル５が突設されたものである。このノズル５は、珪素酸化物からなり、上記の珪素酸化物層４と一体的に形成され、突出量は０〜１００μｍの範囲で適宜設定することができる。このようなノズル５を設けることにより、微細孔３から吐出されたインキがシリコン基板２の裏面２Ｂ側に付着することが防止される。
【００２８】
（第３の実施形態）
図３は本発明の微細パターン形成装置の他の実施形態を示す概略断面図であり、図４は図３に示される微細パターン形成装置の底面図である。図３および図４において、微細パターン形成装置１１は、連続した３つの装置部１１ａ，１１ｂ，１１ｃからなり、共通のシリコン基板１２と、このシリコン基板１２の表面１２Ａ側に配設された３つの支持部材１６と、シリコン基板１２と各支持部材１６との空隙部にインキを供給する３つのインキ流路１８と、これらのインキ流路１８に接続されたインキ供給装置１９ａ，１９ｂ，１９ｃとを備えている。
【００２９】
シリコン基板１２は、各装置部１１ａ，１１ｂ，１１ｃごとに、表面１２Ａ側から裏面１２Ｂ側に貫通する複数の微細孔１３を備え、この微細孔１３の表面１２Ａ側の開口部１３ａは、シリコン基板１２と各支持部材１６とにより形成されている各空隙部に露出している。シリコン基板１２の材質は上述のシリコン基板２と同様とすることができ、厚みもシリコン基板２と同様の範囲で設定することができる。
【００３０】
微細孔１３は、各装置部１１ａ，１１ｂ，１１ｃごとに所定の方向（図４の矢印Ａ方向）に沿って同列上に複数配置するようなパターンで形成されている。すなわち、装置部１１ａでは、矢印Ａ方向に沿って配置された微細孔１３の列がピッチＰ１で複数列形成され、同様に、装置部１１ｂ、装置部１１ｃでも、微細孔１３の列がピッチＰ１で複数列形成されている。そして、各装置部１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおける微細孔１３の列は、相互にピッチＰ２（Ｐ１＝３×Ｐ２）で位置がずれているので、微細パターン形成装置１１全体としては、ピッチＰ２で各装置部１１ａ，１１ｂ，１１ｃの微細孔列が繰り返し配列されたものとなっている。このような微細孔１３の横断面形状、縦断面形状、開口径、形成ピッチは、上述の微細孔３と同様にして適宜設定できる。また、微細孔１３の壁面に形成されている珪素酸化物層１４も、上述の珪素酸化物層４と同様とすることができる。尚、図示例では、珪素酸化物層１４を備えた微細孔１３の開口径、形成数、形成ピッチ等は、装置の構成の説明を容易とするために簡略化してある。
【００３１】
支持部材１６は、上述のシリコン基板１２の表面１２Ａ側に配設され、シリコン基板１２を保持するためのものである。図示例では、支持部材１６は、上述の支持部材６と同様に、シリコン基板１２と同じ平面形状の基部１６ａと、この基部１６ａの周縁に設けられたフランジ部１６ｂ、基部１６ａの中央に設けられた開口部１６ｃからなり、フランジ部１６ｂにてシリコン基板１２の表面１２Ａ側に固着されている。これにより、シリコン基板１２と各支持部材１６との間にインキが供給される空隙が形成されている。この支持部材１６の材質は、上述の支持部材６と同様に、その線膨張係数がシリコン基板１２の線膨張係数の１／１０倍〜１０倍の範囲内の材料を用いることが好ましい。
【００３２】
インキ流路１８は、上記の各支持部材１６の開口部１６ｃに接続され、その他端はインキ供給装置１９ａ，１９ｂ，１９ｃに接続されている。インキ供給装置１９ａ，１９ｂ，１９ｃは、連続供給ポンプ、定量供給ポンプ等、微細パターン形成装置１１の使用目的に応じて適宜選択することができる。尚、図示例では、各支持部材１６に設けられているインキ流路１８は１つであるが、インキ流圧の均一性等を考慮して、１つの支持部材１６に複数の開口部１６ｃを設け、各開口部１６ｃにインキ流路１８を接続してもよい。また、インキ流路を支持部材１６の内部に形成してもよい。
【００３３】
このような本発明の微細パターン形成装置１１は、シリコン基板１２の微細孔１３からインキを微量かつ高精度で吐出させることができ、また、インキ供給装置１９ａ，１９ｂ，１９ｃから別種のインキを供給することにより、各装置部１１ａ，１１ｂ，１１ｃごとに所望のインキで直接描画によるパターン形成ができ、特に、後述する本発明の形成方法によるストライプ状パターンの形成に有利である。そして、微細パターン形成装置１１は、各装置部１１ａ，１１ｂ，１１ｃが一体となっているので、複数の装置を接合する必要がなく、かつ、各装置の位置精度が極めて高いものとなる。さらに、インキ供給装置１９ａ，１９ｂ，１９ｃを制御して供給量を変えることによってインキ吐出量を任意に設定することが可能である。
【００３４】
尚、微細パターン形成装置１１においても、図２に示されるようなノズルをシリコン基板１２の裏面１２Ｂ側の微細孔１３の開口部１３ｂに突設してもよい。
【００３５】
（第４の実施形態）
図５は本発明の微細パターン形成装置の他の実施形態を示す図であり、（Ａ）は概略断面図、（Ｂ）は底面図である。図５において、微細パターン形成装置２１は、シリコン基板２２と、このシリコン基板２２の表面２２Ａ側に配設された支持部材２６と、シリコン基板２２および支持部材２６内に形成された３種のインキ流路２８ａ，２８ｂ，２８ｃと、各インキ流路に接続されたインキ供給装置２９ａ，２９ｂ，２９ｃとを備えている。
【００３６】
シリコン基板２２は表面２２Ａ側から裏面２２Ｂ側に貫通する複数の微細孔２３を備え、この微細孔２３の表面２２Ａ側の開口部２３ａは、表面２２Ａ側に溝状に形成された３種のインキ流路２８ａ，２８ｂ，２８ｃ内のいずれかに露出している。シリコン基板２２の材質は上述のシリコン基板２と同様とすることができ、厚みもシリコン基板２と同様の範囲で設定することができる。
【００３７】
微細孔２３は所定の方向（図５（Ｂ）の矢印ａ方向）に沿って同列上に複数配置され、この列がピッチＰで複数形成されている。図示例では、矢印ａ方向に沿って複数の微細孔が配列された６本の微細孔列２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅ，２３ＦがピッチＰで形成されている。このような微細孔２３の横断面形状、縦断面形状、開口径、形成ピッチは、上述の微細孔３と同様にして適宜設定できる。また、微細孔２３の壁面に形成されている珪素酸化物層２４も、上述の珪素酸化物層４と同様とすることができる。尚、図示例では、珪素酸化物層２４を備えた微細孔２３の開口径、形成数、形成ピッチ等は、装置の構成の説明を容易にするために簡略化してある。
【００３８】
支持部材２６は、上述のシリコン基板２２の表面２２Ａ側に配設されてシリコン基板２２を保持する板状の部材であり、かつ、支持部材２６のシリコン基板２２側にはインキ流路２８ｃが溝状に形成されている。
【００３９】
図６は、図５（Ａ）に示されるシリコン基板２２のＡ−Ａ線矢視における横断面図、図７は図５（Ａ）に示される支持部材２６のＢ−Ｂ線矢視における横断面図である。
【００４０】
図５（Ａ）および図６に示されるように、シリコン基板２２には、微細孔列２３Ａ，２３Ｄの各開口部とインキ供給装置２９ａとを接続するように形成された溝状のインキ流路２８ａ、および、微細孔列２３Ｂ，２３Ｅの各開口部とインキ供給装置２９ｂとを接続するように形成された溝状のインキ流路２８ｂとが形成されている。また、微細孔列２３Ｃ，２３Ｆの各開口部上にインキ流路２８ｃが溝状に形成されている。さらに、図５（Ａ）および図７に示されるように、支持部材２６には、微細孔列２３Ｃ，２３Ｆの各開口部とインキ供給装置２９ｃとを接続するように形成された溝状のインキ流路２８ｃが形成されている。
【００４１】
このような支持部材２６とシリコン基板２２との間に形成される３種のインキ流路２８ａ，２８ｂ，２８ｃは、図８に示されるように、相互に独立している。尚、支持部材２６の材質は、上述の支持部材６と同様に、その線膨張係数がシリコン基板２２の線膨張係数の１／１０倍〜１０倍の範囲内の材料を用いることが好ましい。
【００４２】
上述の各インキ流路２８ａ，２８ｂ，２８ｃの端部はインキ供給装置２９ａ，２９ｂ，２９ｃに接続されている。インキ供給装置２９ａ，２９ｂ，２９ｃには特に制限はなく、連続供給ポンプ、定量供給ポンプ等いずれでもよく、微細パターン形成装置２１の使用目的に応じて適宜選択することができる。
【００４３】
このような本発明の微細パターン形成装置２１は、シリコン基板２２の微細孔２３からインキを微量かつ高精度で吐出させることができ、また、インキ供給装置２９ａ，２９ｂ，２９ｃから別種のインキを供給することにより、各インキ流路２８ａ，２８ｂ，２８ｃに対応してグループ分け（微細孔列２３Ａと２３Ｄのグループ、微細孔列２３Ｂと２３Ｅのグループ、微細孔列２３Ｃと２３Ｆのグループ）された微細孔列ごとに所望のインキで直接描画によるパターン形成ができ、特に、後述する本発明の形成方法によるストライプ状パターンの形成に有利である。そして、微細パターン形成装置２１は、各インキごとに複数の装置を接合したものでないため、各微細孔列の位置精度が極めて高いものとなる。さらに、インキ供給装置２９ａ，２９ｂ，２９ｃを制御して供給量を変えることによってインキ吐出量を任意に設定することが可能である。
【００４４】
尚、微細パターン形成装置２１においても、図２に示されるようなノズルをシリコン基板２２の裏面２２Ｂ側の微細孔２３の開口部２３ｂに突設してもよい。
【００４５】
（第５の実施形態）
図９は本発明の微細パターン形成装置の他の実施形態を示す平面図である。図９において、微細パターン形成装置３１は、シリコン基板３２と、このシリコン基板３２の表面３２Ａ側に配設された支持部材と、シリコン基板３２と支持部材との空隙部にインキを供給するインキ流路と、このインキ流路に接続されたインキ供給装置とを備えている。ただし、図９では、シリコン基板３２のみを示し、支持部材、インキ流路、インキ供給装置は図示していない。
【００４６】
シリコン基板３２は表面２２Ａ側から裏面側に貫通する複数の微細孔３３を備え、この微細孔３３が１つのパターン３５をなすような位置に形成され、かつ、複数（図示例では１０個）のパターン３５がシリコン基板３２に設けられている。尚、微細孔３３は１つのパターン３５においてのみ示し、他のパターン３５はその輪郭のみを鎖線で示してある。
【００４７】
シリコン基板３２の材質は上述のシリコン基板２と同様とすることができ、厚みもシリコン基板２と同様の範囲で設定することができる。また、微細孔３３の横断面形状、縦断面形状、開口径、形成ピッチは、上述の微細孔３と同様にして適宜設定できる。また、微細孔３３は壁面に珪素酸化物層を備えるものでよく、この珪素酸化物層も上述の珪素酸化物層４と同様とすることができる。
【００４８】
このようなシリコン基板３２は、上述の支持部材６のように周縁にフランジ部を有する支持部材を用い、周辺部（図９に斜線で示す領域）に支持部材のフランジ部を固着することができる。そして、支持部材の開口部にインキ供給路を接続し、このインキ供給路の他端にインキ供給装置を接続することができる。
【００４９】
このような微細パターン形成装置３１は、シリコン基板３２の微細孔３３からインキを、隣接する微細孔３３から吐出されたインキ同士が接触する程度の適量で吐出させて直接描画することにより、パターン３５に対応した形状のパターンをパターン被形成体上に高い精度で安定して形成することができる。インキの吐出量は、インキ供給装置を制御することにより調整が可能である。
【００５０】
上記の例では、複数のパターン３５が全て同一形状であるが、これに限定されるものではなく、例えば、プリント配線板の導体パターンのような任意の形状とすることができる。
【００５１】
尚、微細パターン形成装置３１においても、図２に示されるようなノズルをシリコン基板３２の裏面側の微細孔３３の開口部に突設してもよい。
【００５２】
微細パターン形成装置の製造例
次に、本発明の微細パターン形成装置の製造を、図２に示される微細パターン形成装置１′を例として図１０および図１１を参照して説明する。
【００５３】
まず、表面を洗浄したシリコン基板２を熱酸化炉で酸化することにより、全面に厚み１〜２μｍ程度の珪素酸化膜２′を形成する（図１０（Ａ））。
【００５４】
次に、シリコン基板２の一方の面に感光性レジストを塗布し、所定のフォトマスクを介して露光、現像することにより、レジストパターンＲを形成する（図１０（Ｂ））。次いで、このレジストパターンＲをマスクとし、例えばＢＨＦ１６（一水素二フッ化アンモニウム２２％水溶液）を用いて珪素酸化膜２′をパターニングする（図１０（Ｃ））。このパターニングは、ＲＩＥ(Reactive Ion Etching)によるドライエッチング（プロセスガス：ＣＨＦ3）により行うことも可能である。このようなパターニングでは、レジストパターンＲが設けられていない部位の珪素酸化膜２′は除去される。
【００５５】
次に、パターニングされた珪素酸化膜２′をマスクとして、シリコン基板２に所望の深さで微細孔３を穿設する（図１０（Ｄ））。この微細孔３の穿設は、例えば、ＩＣＰ−ＲＩＥ(Inductively Coupled Plasma ? Reactive Ion Etching)エッチング、ウエットエッチング、Ｄｅｅｐ  ＲＩＥエッチング等の高アスペクトエッチングにより行うことができる。微細孔３の穿設は、シリコン基板２を貫通しない所定の深さまで行う。
【００５６】
次に、レジストパターンＲと珪素酸化膜２′を除去し、その後、再度、熱酸化炉で酸化することにより、全面に厚み５０００〜１００００Å程度の珪素酸化物層４を形成する（図１０（Ｅ））。
【００５７】
次に、支持部材６のフランジ部６ｂをシリコン基板２の表面側（微細孔穿設側）の周辺部に固着する（図１１（Ａ））。この固着は、例えば、陽極接着により行うことができる。
【００５８】
次いで、シリコン基板２の外面側のみをＢＨＦ１６に浸漬して、この部位の珪素酸化物層４を除去してシリコン基板２の裏面を露出させ、その後、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）によりシリコン基板２の裏面側からエッチングを行う（図１１（Ｂ））。このエッチングでは、微細孔３内壁に形成されている珪素酸化物層４がＴＭＡＨに対して耐性をもつので、珪素酸化物層４からなる微細管がシリコン基板２側に突出することになる。
【００５９】
次いで、この珪素酸化物層４からなる微細管の先端をＢＨＦ１６により溶解除去して開口させ（図１１（Ｃ））、その後、再びＴＭＡＨによりシリコン基板２の裏面側をエッチングする。そして、所定の長さの珪素酸化物層４からなるノズル５が形成されたところでＴＭＡＨによるエッチングを終了する（図１１（Ｄ））。その後、支持部材６の開口部６ｃにインキ流路を介してインキ供給装置を接続することにより、図２に示されるような本発明の微細パターン形成装置１′を作製することができる。
【００６０】
尚、上記のシリコン基板２の裏面側のエッチングは、ＴＭＡＨを用いる他に、ＲＩＥ(Reactive Ion Etching)によるドライプロセスでも可能である。
【００６１】
また、図１に示されるような微細パターン形成装置１は、図１０（Ｄ）に相当する工程で、シリコン基板２を貫通するように微細孔３を穿設する、あるいは、図１１（Ｃ）に相当する工程で、突出している珪素酸化物層４からなる微細管をフッ酸で溶解除去することにより製造することができる。
【００６２】
本発明の微細パターン形成方法
（第１の実施形態）
図１２は、上述の本発明の微細パターン形成装置１１を用いた本発明の微細パターン形成方法の一実施形態を説明する図である。図１２において、本発明の微細パターン形成装置１１のインキ供給装置１９ａ，１９ｂ，１９ｃから、それそれインキＡ、インキＢ、インキＣを各インキ流路１８を介して供給しながら、パターン被形成体Ｓを微細パターン形成装置１１に対して所定方向（矢印Ａ方向）に走査させる。この走査方向Ａは、上記の微細パターン形成装置１１における微細孔の配列方向Ａ（図４参照）と一致するものである。この場合、微細パターン形成装置１１のシリコン基板１２とパターン被形成体Ｓとの間隙は、０．１〜５ｍｍ程度の範囲で設定することができる。
【００６３】
これにより、シリコン基板１２の微細孔１３から吐出されたインキによって、パターン被形成体Ｓ上にインキＡ、インキＢ、インキＣの順で繰り返し配列されたストライプ状パターンが直接描画によって形成される。この場合の各ストライプのピッチはＰ２となる。このストライプ状パターンは、１本のストライプが同列上の複数の微細孔から吐出されるインキにより形成されるため、個々の微細孔からの吐出量が少なくても、パターン被形成体Ｓの走査速度を高めて、パターン形成速度を高くすることができる。このようなストライプ状パターンは、微細孔１３の径に対応して極めて高い精度で形成され、かつ、従来のフォトリソグラフィー法に比べて工程が簡便である。
【００６４】
尚、パターン被形成体Ｓが樹脂フィルムのような可撓性を有する場合、パターン被形成体Ｓの裏面に、微細パターン形成装置１１と対向するようにバックアップローラーを配置し、パターン被形成体Ｓにテンションをかけながら搬送して直接描画することが好ましい。
【００６５】
（第２の実施形態）
図１３は、本発明の微細パターン形成方法の他の実施形態を説明するための図であり、本発明の微細パターン形成装置３１を使用した例である。図１３において、微細パターン形成装置３１（図示例では、シリコン基板３２のみを示す）をパターン被形成体Ｓの所定位置に配置し、インキ流路から供給された一定量のインキを各微細孔３３を介してパターン被形成体上に吐出させることによりパターンを形成する。その後、パターン被形成体Ｓを矢印Ａ方向に所定の距離搬送させ、同様のパターン形成を行う。このような操作の繰り返しにより、パターン被形成体Ｓ上には、所望のパターン３５が形成できる。尚、微細パターン形成装置３１のシリコン基板３２とパターン被形成体Ｓとの間隙は、０．１〜５ｍｍ程度の範囲で設定することができる。
【００６６】
また、微細パターン形成装置３１における複数の微細孔３３から構成されるパターン３５を、例えば、プリント配線板の導体パターンとしておき、インキとして導体ペーストを用いることにより、フォトリソグラフィー法によらず簡便にプリント配線板を製造することができる。
【００６７】
【実施例】
次に、実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
【００６８】
［微細パターン形成装置の作製］
表面をＲＣＡ洗浄したシリコン基板（直径３インチ、厚み２００μｍ、片面研磨、結晶方位＜１００＞、線膨張係数＝２．６×１０-6／Ｋ）を準備した。このシリコン基板を下記の条件で熱酸化炉内で酸化することにより、全面に厚み約２μｍの珪素酸化膜を形成した。
【００６９】
（熱酸化条件）
・加熱温度  ：  １０５０℃
・水素ガス供給量  ：  １ｓｌｍ
・酸素ガス供給量  ：  １ｓｌｍ
・加熱時間  ：  約１５時間
【００７０】
次に、研磨面側に感光性レジスト（シプレイ（株）製Ｍｉｃｒｏ  Ｐｏｓｉｔ）をスピンコート法により塗布して乾燥し、その後、所定のフォトマスクを介して露光、現像することにより、レジストパターンを形成した。このレジストパターンには、円形開口（直径１０μｍ）がＸ軸方向に２０μｍピッチで同一線上に形成され、かつ、この開口列がＹ軸方向に２０μｍピッチで配列されている。次いで、レジストパターンをマスクとして、ＢＨＦ１６（一水素二フッ化アンモニウム２２％水溶液）により珪素酸化膜をパターニングするとともに、レジストパターンが設けられていない部位の珪素酸化膜を溶解除去した。
【００７１】
次に、パターニングされた珪素酸化膜をマスクとして、ＩＣＰ−ＲＩＥ(Inductively Coupled Plasma ? Reactive Ion Etching)による高アスペクトエッチングを行い、直径１０μｍ、深さ２００μｍの微細孔を穿設した。その後、硫酸と過酸化水素との混合溶液を用いてレジストパターンを除去し、さらに、フッ酸を用いて珪素酸化膜のマスクを除去した。
【００７２】
次いで、上記のように微細孔を穿設したシリコン基板に対して、加熱時間を約３時間とした他は上記と同様の条件にて熱酸化炉内で酸化処理を施することにより、全面に厚み５０００Å程度の珪素酸化物層を形成した。この酸化処理により、微細孔の壁面にも珪素酸化物層が形成された。
【００７３】
次に、フランジ部と開口部の形成加工を行ったパイレックスガラス（商品名コーニング＃７７４０、線膨張係数＝３．５×１０-6／Ｋ、直径３インチ）製の支持部材を、陽極接着（温度５００℃、印加電圧約７５０Ｖ、印加時間１０分間）によりシリコン基板の表面側（微細孔穿設側）の周辺部に固着した。
【００７４】
次いで、シリコン基板の外面側のみをＢＨＦ１６に浸漬して珪素酸化物層を除去してシリコン基板の裏面を露出させた。その後、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）にシリコン基板の裏面側を浸漬してエッチングを行った。これにより、シリコン基板の裏面には、上記の酸化処理により微細孔の壁面に形成された珪素酸化物層からなる微細管が約５μｍ突出した状態となった。
【００７５】
次いで、この珪素酸化物層からなる微細管の先端をＢＨＦ１６に浸漬して溶解除去することにより開口させ、その後、ＴＭＡＨによりシリコン基板の裏面側をエッチングして、長さ１０μｍのノズルを形成した。
【００７６】
次に、支持部材の開口部に樹脂製パイプのインキ流路を接続し、この樹脂製パイプの他端をインキ供給装置（ＥＦＤ（株）製１５００ＸＬ）を接続した。これにより、本発明の微細パターン形成装置を得た。
【００７７】
［微細パターンの形成］
インキ供給装置にインキ（富士フィルムオーリン（株）製カラーモザイクＣＲ−７００１）を充填し、パターン被形成体として、ガラス基板（１００ｍｍ×１００ｍｍ）を準備した。
【００７８】
次に、上記の微細パターン形成装置のＸ軸方向に、ガラス基板を５０ｍｍ／秒の一定速度で走査させながら、インキ供給装置からインキをシリコン基板に供給し、微細孔からインキを吐出させてストライプ形状のパターンを描画し、乾燥した。得られたパターンの各ストライプは、線幅が２５±１μｍ、線ピッチが２５±１μｍであり、極めて精度の高いものであった。
【００７９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば微細パターン形成装置は、シリコン基板の微細孔からインキを微量かつ高精度で吐出させることができ、また、インキ供給量を変えることによって吐出量を任意に設定することが可能であり、パターン被形成体上にインキを付着させて直接描画することにより高精度のパターン形成を簡便かつ安定して行うことができる。また、本発明の微細パターン形成装置とパターン被形成体とを相対的に走査させるパターン形成方法では、ストライプ状パターンを高い精度で形成でき、この走査方向に沿って同列上に配列された複数の微細孔からインキを吐出することにより、１つの微細孔からのインキ吐出量が少なくても、パターン形成速度を高めることができる。さらに、本発明の微細パターン形成装置をパターン被形成体の所定位置に位置合わせして設置し、一定量のインキを各微細孔から吐出するパターン形成方法では、所望のパターンを繰り返し簡便かつ高精度で形成することができ、マトリックス形状のカラーフィルタやプリント配線板の導体パターン形成等に応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の微細パターン形成装置の一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】本発明の微細パターン形成装置の他の実施形態を示す概略断面図である。
【図３】本発明の微細パターン形成装置の他の実施形態を示す概略断面図である。
【図４】図３に示される微細パターン形成装置の底面図である。
【図５】本発明の微細パターン形成装置の他の実施形態を示す図であり、（Ａ）は概略断面図、（Ｂ）は底面図である。
【図６】図５に示される微細パターン形成装置の支持部材のＡ−Ａ線矢視における横断面図である。
【図７】図５に示される微細パターン形成装置の支持部材のＢ−Ｂ線矢視における横断面図である。
【図８】図５に示される微細パターン形成装置のインキ流路を示す斜視図である。
【図９】本発明の微細パターン形成装置の他の実施形態を示す概略断面図である。
【図１０】本発明の微細パターン形成装置の製造例を示す工程図である。
【図１１】本発明の微細パターン形成装置の製造例を示す工程図である。
【図１２】本発明の微細パターン形成方法の一実施形態を示す斜視図である。
【図１３】本発明の微細パターン形成方法の他の実施形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１、１′、１１，２１，３１…微細パターン形成装置
２，１２，２２，３２…シリコン基板
３，１３，２３，３３…微細孔
３ａ，１３ａ，２３ａ…開口部
３ｂ，１３ｂ，２３ｂ…開口部
４，１４，２４…珪素酸化物層
５…ノズル
６，１６，２６…保持部材
８，１８，２８…インキ流路
９，１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，２９ａ，２９ｂ，２９ｃ…インキ供給装置
Ｓ…パターン被形成体
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【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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