JP2003311944A

JP2003311944A - 微細パターンの形成方法

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Publication number: JP2003311944A
Application number: JP2002121036A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Fujita; 博之藤田; Ryoichi Daito; 良一大東; Yorishige Matsuba; 頼重松葉; Masayuki Ueda; 雅行上田
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd; Harima Chemical Inc
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd; Harima Chemical Inc
Priority date: 2002-04-23
Filing date: 2002-04-23
Publication date: 2003-11-06
Anticipated expiration: 2022-04-23
Also published as: JP4280025B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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の形成方
法を提供する。【解決手段】使用するインキを、平均粒子径が１〜１
００ｎｍの範囲内にある超微粒子と、この超微粒子の表
面を被覆する分散剤と、有機バインダーと、加熱により
前記分散剤を超微粒子表面から除去する補足物質とを少
なくとも含有し、かつ、粘度が１〜１００００ｃｐの範
囲内であるものとし、主電極と対向電極間に形成される
電界と供給時の低圧力とによりシリコン基板の微細孔か
らパターン被形成体上にインキを吐出して直接描画し、
その後、インキを加熱することにより所望の微細パター
ンを形成する。

Description

【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の形成
方法に係り、特にプリント配線板の導体パターン形成や
絶縁パターン形成等に応用できる微細パターンの形成方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、プリント配線板の導体パターンや
絶縁パターンの形成は、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おり、これらの形成方法
の中で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。フォトリソグラフィー法によるプリ
ント配線板の作製では、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形成される。

【０００３】

【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導体パターン形成等の
従来の微細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。また、金属微粒子を分
散させたインクをインクジェットヘッドから基板上に吐
出させ、インク中の溶媒等を乾燥除去して微細な配線パ
ターンを形成することが提案されている（特開平１０−
２０４３５０号公報）。しかし、インクジェットヘッド
から吐出可能なインクは、低粘度であることが要求さ
れ、このためインクの金属微粒子濃度が低いものとな
り、信頼性の高い配線パターン等を形成するためには同
一部位にインクジェットによる複数回のインク付着が必
要になり、パターン精度の低下、工程の複雑化が避けら
れないという問題があった。

【０００４】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、かつ、簡便に形成することができる微
細パターンの形成方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【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、本発明は、微細パターン形成装置からインキ
をパターン被形成体上に吐出させ、その後、インキを加
熱することにより所望の微細パターンを形成する方法に
おいて、前記インキは、平均粒子径が１〜１００ｎｍの
範囲内にある超微粒子と、該超微粒子の表面を被覆する
分散剤と、有機バインダーと、加熱により前記分散剤を
超微粒子表面から除去する捕捉物質とを少なくとも含有
するものであり、かつ、粘度が１〜１００００ｃｐの範
囲内であり、前記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
に配設された主電極と、前記シリコン基板の裏面側に所
定の間隔を設けて配置された対向電極と、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、主電極に電圧を印加した状態で、インキ
流路から低圧力で供給されたインキを各微細孔を介して
吐出させるような構成とした。

【０００６】また、本発明の他の態様として、主電極に
印加する電圧を調整して、インキ吐出幅および吐出量を
制御するような構成とした。また、本発明の他の態様と
して、前記インキは、粘度が１００〜１００００ｃｐの
範囲内であるような構成とした。また、本発明の他の態
様として、前記インキに含有される超微粒子は、金、
銀、銅、錫、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウ
ム、イリジウム、オスミウム、タングステン、ニッケ
ル、タンタル、ビスマス、鉛、インジウム、亜鉛、チタ
ンの少なくとも１種であるような構成、前記超微粒子の
表面を被覆する分散剤は、窒素原子、酸素原子、およ
び、イオウ原子の少なくとも１種を含む基であって、こ
れら原子の有する孤立電子対により超微粒子を構成する
元素と配位的な結合が可能な基を有する化合物であるよ
うな構成、前記インキに含有される捕捉物質は、前記分
散剤が含有する、窒素原子、酸素原子、および、イオウ
原子の少なくとも１種を含む基に対して、加熱により反
応性を発現する化合物であるような構成とした。

【０００７】また、本発明の他の態様として、前記微細
パターン形成装置は、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いるような構成、前
記微細孔の壁面は珪素酸化物層を有し、前記ノズルは珪
素酸化物からなるような構成とした。また、本発明の他
の態様として、前記微細パターン形成装置は、前記対向
電極がドラム形状および平板形状のいずれかであるよう
な構成とした。また、本発明の他の態様として、前記微
細パターン形成装置は、前記微細孔の開口径が１〜１０
０μｍの範囲内、前記微細孔の形成ピッチが２〜１００
０μｍの範囲内であるような構成とした。また、本発明
の他の態様として、前記ノズルの突出長は、１０〜４０
０μｍの範囲内にあるような構成とした。

【０００８】また、本発明の他の態様として、前記微細
パターン形成装置は、前記シリコン基板表面側の前記微
細孔の開口部がシリコン基板表面側に広がったテーパー
形状凹部であるような構成、あるいは、前記微細パター
ン形成装置は、前記シリコン基板表面側の前記微細孔の
開口部がシリコン基板表面側に広がった多段形状凹部で
あるような構成とした。また、本発明の他の態様とし
て、前記微細パターン形成装置は、前記微細孔が２以上
のグループに分けられ、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。また、本発明の
他の態様として、各微細孔グループごとに別個の主電極
を備えるような構成とした。

【０００９】このような本発明では、インキが含有する
超微粒子の平均粒径が極めて小さいので、パターン被形
成体上に吐出されたインキ中における平面方向および厚
み方向の超微粒子数が多く、その後の加熱によって分散
剤が捕捉物質により除去されることにより超微粒子同士
が密着して信頼性の高い微細パターンが形成される。

【００１０】

【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。本発明は、微細パターン形成
装置からインキをパターン被形成体上に吐出させ、その
後、インキを加熱することにより所望の微細パターンを
形成する方法である。

【００１１】本発明で使用するインキまず、本発明の微細パターン形成方法において使用する
インキについて説明する。本発明において使用するイン
キは、平均粒子径が１〜１００ｎｍ、好ましくは２〜１
０ｎｍの範囲内にある超微粒子と、この超微粒子の表面
を被覆する分散剤と、有機バインダーと、加熱により上
記分散剤を超微粒子表面から除去する作用を有する捕捉
物質とを少なくとも含有するものである。

【００１２】超微粒子の材質は、金、銀、銅、錫、白
金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、
オスミウム、タングステン、ニッケル、タンタル、ビス
マス、鉛、インジウム、亜鉛、チタン等の導電材料の１
種、あるいは、２種以上の組み合わせ、または、シリカ
（ＳｉＯ₂）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）等の電気絶縁材料
の１種、あるいは、２種以上の組み合わせとすることが
できる。このような超微粒子は、分散剤により被覆する
ことにより超微粒子状態を維持させることができる。超
微粒子の平均粒子径が１ｎｍ未満であると、超微粒子の
状態が極端に不安定となって凝集を生じ、インキとして
の安定性が悪くなり、また、平均粒子径が１００ｎｍを
超えると、本発明における超微粒子としての特徴がなく
なり、本発明の効果を奏することが困難となり好ましく
ない。上記の超微粒子の形成方法には特に制限はなく、
例えば、ガス中蒸発法により形成することができ、ま
た、他の方法により形成された超微粒子（市販品も含
む）を使用することもできる。

【００１３】超微粒子を被覆して凝集を防止する分散剤
は、超微粒子を構成する元素と配位的な結合を形成する
際、窒素、酸素、またはイオウ原子上の孤立電子対を有
する基を利用するもので、例えば、窒素原子を含む基と
してアミノ基が挙げられる。また、イオウ原子を含む基
としては、スルファニル基（−ＳＨ）、スルフィド型の
スルファンジイル基（−Ｓ−）が挙げられる。また、酸
素原子を含む基としては、ヒドロキシ基、エーテル型の
オキシ基（−Ｏ−）が挙げられる。

【００１４】利用可能なアミノ基を有する化合物の代表
として、アルキルアミンを挙げることができる。尚、こ
のようなアルキルアミンは、元素と配位的な結合を形成
した状態で、通常の保管環境、具体的には、４０℃に達
しない範囲では、離脱しないものが好適であり、沸点が
６０℃以上の範囲、好ましくは１００℃以上となるもの
が好ましい。ただし、インキの加熱処理（加熱硬化等）
を行う際には、速やかに超微粒子表面から離脱すること
が可能であることが必要であり、少なくとも、沸点が３
００℃を超えない範囲、通常、２５０℃以下の範囲とな
るものが好ましい。例えば、アルキルアミンとして、そ
のアルキル基は、Ｃ４〜Ｃ２０が用いられ、さらに好ま
しくはＣ８〜Ｃ１８の範囲に選択され、アルキル鎖の末
端にアミノ基を有するものが用いられる。例えば、Ｃ８
〜Ｃ１８の範囲のアルキルアミンは、熱的な安定性もあ
り、また、その蒸気圧もさほど高くなく、室温等で保管
する際、含有率を所望の範囲に維持・制御することが容
易であるなど、ハンドリング性の面から好適に用いられ
る。一般に、このような配位的な結合を形成する上で
は、第一級アミン型のものがより高い結合能を示し好ま
しいが、第二級アミン型、ならびに、第三級アミン型の
化合物も利用可能である。また、１，２−ジアミン型、
１，３−ジアミン型等、近接する２以上のアミノ基が結
合に関与する化合物も利用可能である。また、ポリオキ
シアルキレンアミンを用いることもできる。その他、末
端のアミノ基以外に、親水性の末端基、例えば、水酸基
を有するヒドロキシアミン、例えば、エタノールアミン
等を利用することもできる。

【００１５】また、利用可能なスルファニル基（−Ｓ
Ｈ）を有する化合物の代表として、アルカンチオールを
挙げることができる。尚、このようなアルカンチオール
も、元素と配位的な結合を形成した状態で、通常の保管
環境、具体的には、４０℃に達しない範囲では、離脱し
ないものが好適であり、沸点が６０℃以上の範囲、好ま
しくは１００℃以上となるものが好ましい。ただし、イ
ンキの加熱処理（加熱硬化等）を行う際には、速やかに
超微粒子表面から離脱することが可能であることが必要
であり、少なくとも、沸点が３００℃を超えない範囲、
通常、２５０℃以下の範囲となるものが好ましい。例え
ば、アルカンチオールとして、そのアルキル基は、Ｃ４
〜Ｃ２０が用いられ、さらに好ましくはＣ８〜Ｃ１８の
範囲に選択され、アルキル鎖の末端にスルファニル基
（−ＳＨ）を有するものが用いられる。例えば、Ｃ８〜
Ｃ１８の範囲のアルカンチオールは、熱的な安定性もあ
り、また、その蒸気圧もさほど高くなく、室温等で保管
する際、含有率を所望の範囲に維持・制御することが容
易であるなど、ハンドリング性の面から好適に用いられ
る。一般に、第一級チオール型のものがより高い結合能
を示し好ましいが、第二級チオール型、ならびに、第三
級チオール型の化合物も利用可能である。また、１，２
−ジチオール型等の、２以上のスルファニル基（−Ｓ
Ｈ）が結合に関与するものも利用可能である。

【００１６】また、利用可能なヒドロキシ基を有する化
合物の代表として、アルカンジオールを挙げることがで
きる。一例として、エチレングリコール、ジエチレング
リコール、ポリエチレングリコール等のグリコール類等
を挙げることができる。尚、このようなアルカンジオー
ルも、元素と配位的な結合を形成した状態で、通常の保
管環境、具体的には、４０℃に達しない範囲では、離脱
しないものが好適であり、沸点が６０℃以上の範囲、好
ましくは１００℃以上の範囲となるものが好ましい。た
だし、インキの加熱処理（加熱硬化等）を行う際には、
速やかに超微粒子表面から離脱することが可能であるこ
とが必要であり、少なくとも、沸点が３００℃を超えな
い範囲、通常、２５０℃以下の範囲となるものが好まし
い。例えば、１，２−ジオール型等の、２以上のヒドロ
キシ基が結合に関与するもの等がより好適に利用可能で
ある。

【００１７】上述のような分散剤による超微粒子の被覆
は、分散剤と超微粒子とを混合させること等により行う
ことができる。このように分散剤により被覆された超微
粒子のインキ中における含有量は、特に制限はなく、イ
ンキを構成する他の成分、インキ粘度の設定値、形成す
る微細パターンの使用目的等に応じて適宜設定すること
ができる。

【００１８】インキを構成する有機バインダーとして
は、後述する加熱処理によって硬化収縮を生じ、超微粒
子を接触させる作用をなすとともに、パターン被形成体
に対する接着性を発現するものが用いられる。このよう
な有機バインダーとしては、一般の導電性ペーストに使
用される熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、熱分解性樹脂等
を用いることができ、加熱、硬化処理により、十分な硬
化がなされる樹脂成分を１種以上選択して利用すること
ができる。利用できる熱硬化性樹脂としては、フェノー
ル樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニ
ルエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、オリゴエス
テルアクリレート樹脂、キシレン樹脂、ビスマレイミド
トリアジン樹脂、フラン樹脂、ユリア樹脂、ポリウレタ
ン樹脂、メラミン樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂
（オリゴマーを含有し、熱硬化性を示すもの）、オキセ
タン樹脂、オキサジン樹脂等を挙げることができる。中
でも、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、オキサジン樹脂
は、超微細な回路形成をする際にも、密着性が良好であ
り、勿論、硬化物の物性も導電性ペーストに適するの
で、有機バインダーとして好ましいものである。

【００１９】また、熱可塑性樹脂としては、ポリアミド
樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ケトン樹脂、ポ
リスチレン樹脂等を挙げることができる。熱可塑性樹脂
は、適当な溶剤に溶解した状態としてワニス状樹脂組成
物中に含有させる。熱分解性樹脂としては、セルロース
エステル、セルロースエーテル等のセルロース樹脂類、
あるいは、ポリアクリルニトリル等を挙げることができ
る。また、熱分解性樹脂も、適当な溶剤に溶解した状態
としてワニス状樹脂組成物中に含有させる。インキを微
細パターン形状に描画した後、加熱することにより溶剤
を揮発除去し、次いで、冷却固化して、熱可塑性樹脂が
バインダーとなった硬化物（微細パターン）となる。熱
可塑性樹脂のうちでも、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹
脂、アクリル樹脂が、超微細な回路形成をする際にも、
良好な密着性を示し、さらに、固化後の物性も導電性ペ
ーストに適するので、有機バインダーとして好ましいも
のである。

【００２０】尚、ワニス状の樹脂組成物には、有機バイ
ンダーとして機能する樹脂成分の他に、パターン被形成
体の表面への密着性を向上させる目的で、シランカップ
リング剤、チタンカップリング剤、グラスレジン、ガラ
スフリット等の成分を必要に応じて適量添加することも
できる。また、一般に導電ペーストに利用されるレベリ
ング剤を必要に応じて添加することもできる。その他、
得られるインキにおいて、後述するような粘度とするた
めに、予め希釈溶剤を添加したワニス状の樹脂組成物と
することもできる。このような有機バインダーの含有量
は、超微粒子１００重量部あたり、１〜３０重量部、好
ましくは３〜２０重量部程度することができる。

【００２１】また、インキを構成する捕捉物質は、加熱
によって、超微粒子を被覆している分散剤を捕捉して超
微粒子表面から除去するものであり、分散剤が含有す
る、窒素原子、酸素原子、および、イオウ原子の少なく
とも１種を含む基に対して、加熱により反応性を発現す
る化合物である。したがって、捕捉物質に含有されて反
応性を示す化合物（例えば、酸無水物または酸無水物誘
導体）の含有量は、上記の分散剤に含有される末端アミ
ノ基、ヒドロキシ基等の総和に応じて、少なくとも、そ
れと等量となる量を超えて添加することが好ましい。
尚、酸無水物または酸無水物誘導体は、加熱した際、場
合によっては、超微粒子に存在する、塩基性を有する金
属酸化物の皮膜とも反応して、カルボン酸の金属塩を生
成する機能も有するため、その反応性をも考慮にいれ、
若干過剰な量が適宜設定される。上記の反応性を示す限
り、捕捉物質に利用できる化合物は酸無水物またはその
誘導体あるいは有機酸に限定されるものではない。例え
ば、利用可能な有機酸としては、Ｃ１〜Ｃ１０の直鎖飽
和カルボン酸であるギ酸、酢酸、プロピオン酸、ブタン
酸、ヘキサン酸、オクチル酸をはじめ、ステアリン酸、
イソステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、ならびに
アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、ケイ皮酸、安
息香酸、ソルビン酸等のＣ１〜Ｃ１８の直鎖または分岐
の飽和カルボン酸ならびに各種不飽和カルボン酸、なら
びにオレイン酸、リノール酸等の重合物であるダイマー
酸やトリマー酸、更には、シュウ酸、マロン酸、セバシ
ン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、アルキルコ
ハク酸、アルケニルコハク酸等の二塩基酸等、種々のカ
ルボン酸に加えて、カルボキシ基に代えて、リン酸基
（−Ｏ−Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）₂）、あるいは、スルホ基
（−ＳＯ₃Ｈ）を有するリン酸エステル、スルホン酸等
のその他の有機酸を挙げることができる。

【００２２】また、好適に利用できる有機の酸無水物も
しくは酸無水物の誘導体として、無水フタル酸、無水ト
リメリット酸、無水ピロメリット酸、無水ベンゾフェノ
ンテトラカルボン酸、エチレングリコールビス（アンヒ
ドロトリメリテート）、グリセロールトリス（アンヒド
ロトリメリテート）等の芳香族酸無水物、無水マレイン
酸、無水コハク酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチル
テトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、ア
ルキル無水コハク酸、アルケニル無水コハク酸、ヘキサ
ヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル
酸、メチルシクロヘキセンテトラカルボン酸無水物等の
環状脂肪族酸無水物、ポリアジピン酸無水物、ポリアゼ
ライン酸無水物、ポリセバシン酸無水物等の脂肪族酸無
水物を挙げることができる。これらの中でも、メチルテ
トラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタ
ル酸、アルケニル無水コハク酸、およびこれらの誘導体
は、比較的低い加熱処理温度においても、例えば、アミ
ン化合物の末端アミノ基等に対して適度な反応性を有す
ることから好適に用いられる。

【００２３】このようなインキは、含有する超微粒子の
材質により導体ペースト、絶縁ペースト等とすることが
でき、その粘度を１〜１００００ｃｐの範囲内で設定す
ることができる。粘度が１ｃｐ未満であると、超微粒子
の含有量が低く、パターン形成が困難となる。一方、１
００００ｃｐを超えると、ラインの厚みが厚くなりすぎ
るため長時間の加熱（焼成）処理が必要となり、この処
理中にラインが崩れ、所望の寸法精度のパターンが得ら
れなくなる。尚、粘度の測定は、Ｂ型粘度計、Ｅ型粘度
計を用いて行うものとする。

【００２４】本発明で使用するインキは、上述の超微粒
子、分散剤、有機バインダー、捕捉物質の他に、溶剤を
含有してもよい。溶剤としては、特に限定はなく、室温
付近では容易に蒸散することのない、比較的高沸点な非
極性溶剤、あるいは、低極性溶剤である高級アルコー
ル、高級アミン、例えば、テルピネオール、ミネラルス
ピリット、キシレン、トルエン、テトラデカン、ドデカ
ン等を挙げることができる。

【００２５】本発明のパターン形成方法では、上記のよ
うな超微粒子を含有するインキと、後述する微細パター
ン形成装置を使用するので、従来のインクジェット方式
では使用することが困難な高い粘度、例えば、１００〜
１００００ｃｐの粘度範囲であっても、ライン幅１μｍ
程度の微細パターンの形成が可能である。

【００２６】本発明で使用する微細パターン形成装置次に、本発明の微細パターン形成方法において使用する
微細パターン形成装置について説明する。図１は本発明
で使用する微細パターン形成装置の一例を示す概略断面
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
配設された主電極６、支持部材８と、シリコン基板２の
裏面２Ｂ側に所定の間隔を設けて配置された対向電極７
と、シリコン基板２と支持部材８との空隙部にインキを
供給するインキ流路９と、このインキ流路９に接続され
たインキ供給装置１０とを備えている。

【００２７】シリコン基板２は、表面２Ａ側から裏面２
Ｂ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８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２．６×１
０^-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。

【００２８】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、シリコン基板
２の厚み、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２μｍ程度が好まし
い。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。

【００２９】図２は、シリコン基板２の表面２Ａ側に配
設された主電極６を説明するための支持部材８を取り除
いた状態の平面図である。図２に示されるように、主電
極６は、開口部６ａを有し、複数（図示例では５個）の
微細孔３を囲むように配設されている。主電極６は、ア
ルミニウム、銅、クロム、金、銀、シリコン等の導電性
薄膜からなるものであり、通常、シリコン基板２側にポ
リイミド等の電気絶縁性薄膜を介して配設することがで
きる。

【００３０】対向電極７は、電気的に接地状態および浮
遊状態のいずれであってもよい。但し、より細いライン
を描画するには、接地状態が好ましい。図示例では、対
向電極７は、電気的に接地状態にあり、上記の主電極６
に所定の電圧が印加されたときに主電極６との間で電界
を生じさせる作用をなす。この対向電極７は、例えば、
ドラム形状、平板形状等とすることができる。この場
合、シリコン基板２と対向電極７との間隙部、あるい
は、対向電極７上にパターン被形成体を位置させて、後
述するように、直接描画によりパターン形成を行うこと
ができる。また、パターン被形成体が導電性を有する場
合には、パターン被形成体に対向電極を兼ねさせてもよ
く、より細いラインを描画するには、対向電極７を接地
状態とすることが好ましい。上記の対向電極７とシリコ
ン基板２との距離は５０〜５００μｍ程度の範囲内で設
定することができる。このような対向電極７は、ＳＵＳ
３０４、銅、アルミニウム等の導電性を有する材料で形
成されたものを用いることができる。また、ガラス、樹
脂材料等の非導電性材料に導電性薄膜を形成して対向電
極とすることもできる。

【００３１】支持部材８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８はシリコン基板２
と同じ平面形状の基部８ａと、この基部８ａの周縁に設
けられたフランジ部８ｂ、基部８ａの中央に設けられた
開口部８ｃからなり、フランジ部８ｂ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８との間にインキが供給
される空間（インキ供給空間）が形成されている。この
支持部材８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（登録商標）ガラス（商品名コーニング＃
７７４０、線膨張係数＝３．５×１０^-6／Ｋ）、ＳＵＳ
３０４（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８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。

【００３２】インキ流路９は、上記の支持部材８の開口
部８ｃに接続され、その他端はインキ供給装置１０に接
続されている。図示例では、パイプ形状のインキ流路９
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８ｃを
複数設け、各開口部８ｃにインキ流路９を接続してもよ
い。また、支持部材８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８および／またはシリコ
ン基板２の内部に形成してもよい。インキ供給装置１０
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。

【００３３】このような微細パターン形成装置１は、イ
ンキ吐出手段として、主電極６と対向電極７との間に形
成される電界と、インキ供給装置１０からのインキ供給
圧とを併用するので、低いインキ供給圧でシリコン基板
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
ことができる。また、例えば、粘度が１００〜１０００
０ｃｐの範囲にある高粘度のインキを微量かつ高精度で
吐出させることができる。尚、インキ供給空間にインキ
があれば、インキ供給圧がなく電界だけでもインキの吐
出が可能である。ここで、低圧力とは、５ｐｓｉ以下の
圧力を意味する。以下、本発明の説明において同様であ
る。

【００３４】また、主電極６と対向電極７との間に形成
される電界強度を変えることにより、微細孔３から吐出
するインキの吐出幅および吐出量を制御することが可能
である。したがって、所定の開口径をもつ微細孔３から
所望の吐出幅と吐出量でインキを吐出させることができ
る。さらに、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、また、電界強度と
インキ供給圧の双方を変えることにより、微細孔３から
吐出するインキの吐出幅および吐出量を制御することが
可能である。したがって、１回の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所定の厚みで安定し
て形成することができる。

【００３５】図３は本発明で使用できる微細パターン形
成装置の他の例を示す概略断面図である。図３に示され
るように、微細パターン形成装置１１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１２の裏面１２Ｂ側の微細孔１３の開口部１３ｂにノ
ズル１５が突設されたものである。このノズル１５は、
珪素酸化物からなり、上記の珪素酸化物層１４と一体的
に形成され、突出量は１０〜４００μｍの範囲で適宜設
定することができる。このようなノズル１５を設けるこ
とにより、微細孔１３から吐出されたインキがシリコン
基板１２の裏面１２Ｂ側に付着することが防止される。
また、主電極１６は、シリコン基板１２の裏面１２Ｂ側
に配設することもできる。図４は、シリコン基板１２の
裏面１２Ｂ側に配設された枠形状の主電極を説明するた
めの背面図である。図４に示されるように、主電極１６
は、複数のノズル１５を囲むように設けられた開口部１
６ａを有している。上記の主電極１６と対向電極１７と
の距離は５０〜５００μｍ程度の範囲内で設定すること
ができる。

【００３６】このような微細パターン形成装置１１で
は、インキ吐出手段として、主電極１６と対向電極１７
との間に形成される電界と、インキ供給装置２０からの
インキ供給圧とを併用することにより、インキ供給圧力
を高くすることなくインキを微量かつ高精度で吐出させ
ることができるので、ノズル１５の破損が防止される。
また、上述の微細パターン形成装置１１では、ノズル１
５の機械的強度を向上させるために、補強層を設けても
よい。図５は、微細パターン形成装置１１に補強層を設
けた例を示す概略断面図である。図５に示されるよう
に、補強層１５′は、ノズル１５の先端面と外側面とを
覆い、さらに、内側面の先端面近傍に形成され、また、
シリコン基板１２の裏面１２Ｂに形成されている。この
補強層１５′の厚みは上述のノズル１５の厚みの２倍以
上、好ましくは５倍以上とすることができ、通常、１〜
５μｍの範囲で厚みを適宜設定することができる。この
補強層１５′は、例えば、珪素酸化物、リン珪素ガラス
等の材料により形成することができる。

【００３７】また、ノズル１５の内側面に形成される補
強層１５′の厚みを変えることにより、ノズル１５の実
質的な開口径を調整することができる。このため、所定
の開口径をもつノズル１５を形成し、微細パターン形成
装置の使用目的、使用するインキの特性等に応じて、ノ
ズル１５の内側面に形成する補強層１５′の厚みを制御
して、所望の開口径をもつノズル１５を形成することが
できる。補強層１５′の形成は、例えば、プラズマＣＶ
Ｄ法、イオンプレーティング法、減圧ＣＶＤ法等を用い
ることができ、これらの成膜法は回り込み量が大きいの
で、立体構造を有するノズル１５の内側面への形成に有
利である。尚、図示例では、補強層１５′は、シリコン
基板１２の裏面１２Ｂにも形成されているが、この部位
に補強層１５′を備えないものであってもよい。

【００３８】図６は本発明で使用できる微細パターン形
成装置の他の例を示す概略断面図である。図６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に形成されたテ
ーパー形状の凹部２３′ａと、シリコン基板２２の裏面
２２Ｂ側に突出したノズル２５と、シリコン基板２２の
表面２２Ａ側に配設された主電極２６、シリコン基板２
２の裏面２２Ｂ側に所定の間隔を設けた配設された対向
電極２７と、支持部材２８と、シリコン基板２２と支持
部材２８との空隙部にインキを供給するインキ流路２９
と、このインキ流路２９に接続されたインキ供給装置３
０とを備えている。

【００３９】シリコン基板２２は、表面２２Ａ側の複数
のテーパー形状の凹部２３′ａの底部から裏面２２Ｂ側
に貫通する微細孔２３を備え、この微細孔２３の表面２
２Ａ側の開口部２３ａはテーパー形状の凹部２３′ａに
露出し、テーパー形状の凹部２３′ａは上記のシリコン
基板２２と支持部材２８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２２は、表面２２Ａと裏
面２２Ｂの結晶方位が＜１００＞であるシリコンの単結
晶であり、厚みは２００〜５００μｍ程度が好ましい。
このようなシリコン基板２２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。テーパー形状の凹部２３′ａ
の壁面は、珪素酸化物層２４が設けられており、通常、
この珪素酸化物層２４の厚みは５０００〜１００００Å
程度である。凹部２３′ａのテーパー形状は、逆円錐形
状、逆四角錐形状等、いずれであってもよく、深さは５
〜１５０μｍ程度、最大開口径は１０〜２００μｍ程度
の範囲で設定することができる。また、凹部２３′ａの
形成ピッチは最小で１５μｍ程度が好ましい。

【００４０】微細孔２３は、その軸方向に垂直な横断面
（シリコン基板２２の表面２２Ａに平行な断面）形状が
円形、その軸方向に沿った縦断面（シリコン基板２２の
表面２２Ａに垂直な断面）形状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、上記の凹部
２３′ａの壁面から連続するように珪素酸化物層２４が
設けられている。また、ノズル２５は、珪素酸化物から
なり、上記の微細孔２３の壁面に形成された珪素酸化物
層２４と一体的に形成され、微細孔２３に連通してい
る。

【００４１】主電極２６は、開口部を有し、複数（図示
例では５個）のテーパー形状の凹部２３′ａを囲むよう
に配設されている。また、対向電極２７は、電気的に接
地状態および浮遊状態のいずれであってもよく、対向電
極２７とシリコン基板２２との距離は５０〜５００μｍ
程度の範囲内で設定することができる。尚、支持部材２
８、インキ流路２９、および、インキ供給装置３０は、
上述の微細パターン形成装置１の支持部材８、インキ流
路９、および、インキ供給装置１０と同様であり、ここ
での説明は省略する。

【００４２】このような微細パターン形成装置２１は、
テーパー形状の凹部２３′ａを備えることによりインキ
の流路抵抗が減少し、より高粘度のインキ、例えば、粘
度が１００〜１００００ｃｐの範囲にあるようなインキ
をシリコン基板２２の裏面の複数のノズル２５から微量
かつ高精度で吐出させることができ、同時にシリコン基
板２２の裏面へのインキ付着を防止することができる。
また、インキ吐出手段として、主電極２６と対向電極２
７との間に形成される電界と、インキ供給装置３０から
のインキ供給圧とを併用することにより、インキ供給圧
力を高くすることなくインキを微量かつ高精度で吐出さ
せることができるので、ノズル２５の破損が防止され
る。尚、微細パターン形成装置２１においても、ノズル
２５に補強層を形成してもよく、また、微細パターン形
成装置１のように、ノズルが突出していなものとしても
よい。

【００４３】図７は本発明に使用できる微細パターン形
成装置の他の例を示す概略断面図である。図７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に形成された多
段形状の凹部３３′ａと、シリコン基板３２の裏面３２
Ｂ側に突出したノズル３５と、シリコン基板３２の表面
３２Ａ側に配設された主電極３６、シリコン基板３２の
裏面３２Ｂ側に所定の間隔を設けた配設された対向電極
３７と、支持部材３８と、シリコン基板３２と支持部材
３８との空隙部にインキを供給するインキ流路３９と、
このインキ流路３９に接続されたインキ供給装置４０と
を備えている。

【００４４】シリコン基板３２は、表面３２Ａ側の複数
の多段形状の凹部３３′ａの底部から裏面３２Ｂ側に貫
通する微細孔３３を備え、この微細孔３３の表面３２Ａ
側の開口部３３ａは凹部３３′ａに露出し、この凹部３
３′ａは上記のシリコン基板３２と支持部材３８とによ
り形成されている空隙部に露出している。これにより、
微細孔３３は微細開口部である開口部３３ａと、広幅開
口部である凹部３３′ａとからなる２段の凹部開口を有
することになる。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、シ
リコン基板３２は、凹部３３′ａと微細孔３３との境界
部分に、表面と平行に酸化珪素薄膜をもつＳＯＩ（Sili
con On Insulator）ウエハであってもよい。

【００４５】凹部３３′ａの壁面は、珪素酸化物層３４
が設けられており、通常、この珪素酸化物層３４の厚み
は５０００〜１００００Å程度である。凹部３３′ａの
形状は、円柱形状、立方体形状、直方体形状等、いずれ
であってもよく、深さは１〜１５０μｍ程度、開口径は
５〜２００μｍ程度の範囲で設定することができる。ま
た、凹部３３′ａの形成ピッチは最小で１０μｍ程度が
好ましい。図示例では、上述のように、微細開口部であ
る開口部３３ａと、広幅開口部である凹部３３′ａとか
らなる２段の開口部であるが、３段以上の開口部であっ
てもよい。

【００４６】微細孔３３は、その軸方向に垂直な横断面
（シリコン基板３２の表面３２Ａに平行な断面）形状が
円形、その軸方向に沿った縦断面（シリコン基板３２の
表面３２Ａに垂直な断面）形状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、上記の凹部
３３′ａの壁面から連続するように珪素酸化物層３４が
設けられている。また、ノズル３５は、珪素酸化物から
なり、上記の微細孔３３の壁面に形成された珪素酸化物
層３４と一体的に形成され、微細孔３３に連通してい
る。

【００４７】主電極３６は、開口部を有し、複数（図示
例では５個）の多段形状の凹部３３′ａを囲むように配
設されている。また、対向電極３７は、電気的に接地状
態および浮遊状態のいずれであってもよく、対向電極３
７とシリコン基板３２との距離は５０〜５００μｍ程度
の範囲内で設定することができる。尚、支持部材３８、
インキ流路３９、および、インキ供給装置４０は、上述
の微細パターン形成装置１の支持部材８、インキ流路
９、および、インキ供給装置１０と同様であり、ここで
の説明は省略する。

【００４８】このような微細パターン形成装置３１は、
多段形状の凹部３３′ａを備えることによりインキの流
路抵抗が減少し、より高粘度のインキ、例えば、粘度が
１００〜１００００ｃｐの範囲にあるようなインキをシ
リコン基板３２の裏面の複数のノズル３５から微量かつ
高精度で吐出させることができ、同時にシリコン基板３
２の裏面へのインキ付着を防止することができる。ま
た、インキ吐出手段として、主電極３６と対向電極３７
との間に形成される電界と、インキ供給装置４０からの
インキ供給圧とを併用することにより、インキ供給圧力
を高くすることなくインキを微量かつ高精度で吐出させ
ることができるので、ノズル３５の破損が防止される。
尚、微細パターン形成装置３１においても、ノズル３５
に補強層を形成してもよく、また、微細パターン形成装
置１のように、ノズルが突出していなものとしてもよ
い。

【００４９】図８は本発明で使用できる微細パターン形
成装置の他の例を示す概略断面図であり、図９は図８に
示される微細パターン形成装置の底面図である。図８お
よび図９において、微細パターン形成装置４１は、連続
した３つの装置部４１ａ，４１ｂ，４１ｃからなり、共
通のシリコン基板４２と、このシリコン基板４２の表面
４２Ａ側に配設された３つの主電極４６ａ，４６ｂ，４
６ｃ、３つの支持部材４８と、シリコン基板４２の裏面
４２Ｂ側に所定の間隔を設けて配置された対向電極４７
と、シリコン基板４２と各支持部材４８との空隙部にイ
ンキを供給する３つのインキ流路４９と、これらのイン
キ流路４９に接続されたインキ供給装置５０ａ，５０
ｂ，５０ｃとを備えている。

【００５０】シリコン基板４２は、各装置部４１ａ，４
１ｂ，４１ｃごとに、表面４２Ａ側から裏面４２Ｂ側に
貫通する複数の微細孔４３を備え、この微細孔４３の表
面４２Ａ側の開口部４３ａは、シリコン基板４２と各支
持部材４８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４２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。

【００５１】微細孔４３は、各装置部４１ａ，４１ｂ，
４１ｃごとに所定の方向（図９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４１ａでは、矢印Ａ方向に沿って
配置された微細孔４３の列がピッチＰ１で複数列形成さ
れ、同様に、装置部４１ｂ、装置部４１ｃでも、微細孔
４３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４１ａ，４１ｂ，４１ｃにおける微細孔４
３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４１全体とし
ては、ピッチＰ２で各装置部４１ａ，４１ｂ，４１ｃ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４３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４３の壁面に形成されている珪素酸
化物層４４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４４を備えた
微細孔４３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。

【００５２】主電極４６ａ，４６ｂ，４６ｃは、各装置
部４１ａ，４１ｂ，４１ｃごとに設けられており、各主
電極は、上述の主電極６と同様に、複数（図示例では５
個）の微細孔４３を囲むように配設されている。対向電
極４７は、電気的に接地状態および浮遊状態のいずれで
あってもよい。但し、より細いラインを描画するには、
接地状態が好ましい。図示例では、対向電極４７は、電
気的に接地状態にあり、上記の主電極４６に所定の電圧
が印加されたときに、微細孔４３に電界を印加させる作
用をなす。この対向電極４７は、上述の微細パターン形
成装置１の対向電極７と同様、必要に応じて種々の形状
とすることができる。

【００５３】支持部材４８は、上述のシリコン基板４２
の表面４２Ａ側に配設され、シリコン基板４２を保持す
るためのものであり、上述の支持部材８と同様に、その
線膨張係数がシリコン基板４２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。イ
ンキ流路４９は、上記の各支持部材４８の開口部４８ｃ
に接続され、他端はインキ供給装置５０ａ，５０ｂ，５
０ｃに接続されている。インキ供給装置５０ａ，５０
ｂ，５０ｃ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４１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４８に設
けられているインキ流路４９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４８に複数の
開口部４８ｃを設け、各開口部４８ｃにインキ流路４９
を接続してもよい。また、インキ流路を支持部材４８の
内部に形成してもよい。

【００５４】このような本発明の微細パターン形成装置
４１は、インキ吐出手段として、主電極４６ａ，４６
ｂ，４６ｃと対向電極４７との間に形成される電界と、
インキ供給装置５０ａ，５０ｂ，５０ｃからのインキ供
給圧とを併用するので、低いインキ供給圧でシリコン基
板４２の微細孔４３からインキを微量かつ高精度で吐出
させることができる。また、粘度の高いインキ、例え
ば、粘度が１００〜１００００ｃｐの範囲にあるインキ
を微量かつ高精度で吐出させることができる。尚、イン
キ供給空間にインキがあれば、インキ供給圧がなく電界
だけでもインキの吐出が可能である。また、インキ供給
装置５０ａ，５０ｂ，５０ｃから別種のインキを供給す
ることにより、各装置部４１ａ，４１ｂ，４１ｃ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。さらに、主電極４６ａ，４６
ｂ，４６ｃと対向電極４７間に形成される電界強度を変
えることにより、微細孔４３から吐出するインキの吐出
幅および吐出量を制御することが可能である。そして、
微細パターン形成装置４１は、各装置部４１ａ，４１
ｂ，４１ｃ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５０ａ，５０ｂ，
５０ｃ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。

【００５５】尚、微細パターン形成装置４１において
も、図３に示されるようなノズルをシリコン基板４２の
裏面４２Ｂ側の微細孔４３の開口部４３ｂに突設しても
よい。この場合、ノズルに上述の補強層１５′のような
補強層を形成してもよい。また、微細パターン形成装置
４１においても、微細孔４３の表面４２Ａ側の開口部４
３ａを、上述のようなテーパー形状あるいは多段形状の
凹部としてもよく、これにより、インキの流路抵抗が減
少し、より高粘度のインキを複数の微細孔４３から微量
かつ高精度で吐出させることができる。

【００５６】図１０は本発明で使用できる微細パターン
形成装置の他の例を示す図であり、図１０（Ａ）は概略
断面図、図１０（Ｂ）は底面図である。図１０におい
て、微細パターン形成装置５１は、シリコン基板５２
と、このシリコン基板５２の表面５２Ａ側に配設された
電気的に独立した３種の主電極５６ａ，５６ｂ，５６ｃ
と、支持部材５８と、シリコン基板５２の裏面５２Ｂ側
に所定の間隔を設けて配置された対向電極５７と、シリ
コン基板５２および支持部材５８内に形成された３種の
インキ流路５９ａ，５９ｂ，５９ｃと、各インキ流路に
接続されたインキ供給装置６０ａ，６０ｂ，６０ｃとを
備えている。シリコン基板５２は表面５２Ａ側から裏面
５２Ｂ側に貫通する複数の微細孔５３を備え、この微細
孔５３の表面５２Ａ側の開口部５３ａは、表面５２Ａ側
に溝状に形成された３種のインキ流路５９ａ，５９ｂ，
５９ｃ内のいずれかに露出している。シリコン基板５２
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。

【００５７】微細孔５３は所定の方向（図１０（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５
３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅ，５３Ｆがピッ
チＰで形成されている。このような微細孔５３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５３の
壁面に形成されている珪素酸化物層５４も、上述の珪素
酸化物層４と同様とすることができる。

【００５８】主電極５６ａ，５６ｂ，５６ｃは、各微細
孔列５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅ，５３Ｆ
を囲むように配設されている。すなわち、微細孔列５３
Ａと５３Ｄを囲む主電極５６ａと、５３Ｂと５３Ｅを囲
む主電極５６ｂと、５３Ｃと５３Ｆを囲む主電極５６ｃ
とからなる、電気的に独立の３つの主電極５６ａ，５６
ｂ，５６ｃからなる。対向電極５７は、電気的に接地状
態および浮遊状態のいずれであってもよい。但し、より
細いラインを描画するには、接地状態が好ましい。図示
例では、対向電極５７は、電気的に接地状態にあり、上
記の主電極５６ａ，５６ｂ，５６ｃに所定の電圧が印加
されたときに主電極５６ａ，５６ｂ，５６ｃとの間に電
界を生じる。この対向電極５７は、上述の微細パターン
形成装置１の対向電極７と同様に、必要に応じて種々の
形状とすることができる。支持部材５８は、上述のシリ
コン基板５２の表面５２Ａ側に配設されてシリコン基板
５２を保持する板状の部材であり、かつ、支持部材５８
のシリコン基板５２側にはインキ流路５９ｃが溝状に形
成されている。

【００５９】図１１は、図１０（Ａ）に示されるシリコ
ン基板５２のＡ−Ａ線矢視における横断面図、図１２は
図１０（Ａ）に示される支持部材５８のＢ−Ｂ線矢視に
おける横断面図である。図１０（Ａ）および図１１に示
されるように、シリコン基板５２には、微細孔列５３
Ａ，５３Ｄの各開口部とインキ供給装置６０ａとを接続
するように形成された溝状のインキ流路５９ａ、およ
び、微細孔列５３Ｂ，５３Ｅの各開口部とインキ供給装
置６０ｂとを接続するように形成された溝状のインキ流
路５９ｂとが形成されている。また、微細孔列５３Ｃ，
５３Ｆの各開口部上にインキ流路５９ｃが溝状に形成さ
れている。さらに、図１０（Ａ）および図１２に示され
るように、支持部材５８には、微細孔列５３Ｃ，５３Ｆ
の各開口部とインキ供給装置６０ｃとを接続するように
形成された溝状のインキ流路５９ｃが形成されている。

【００６０】このような支持部材５８とシリコン基板５
２との間に形成される３種のインキ流路５９ａ，５９
ｂ，５９ｃは、図１３に示されるように、相互に独立し
ている。尚、支持部材５８の材質は、上述の支持部材８
と同様に、その線膨張係数がシリコン基板５２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。

【００６１】このような微細パターン形成装置５１は、
インキ吐出手段として、主電極５６ａ，５６ｂ，５６ｃ
と対向電極５７との間に形成される電界と、インキ供給
装置６０ａ，６０ｂ，６０ｃからのインキ供給圧とを併
用するので、低いインキ供給圧でシリコン基板５２の微
細孔５３からインキ、例えば、粘度が１００〜１０００
０ｃｐの範囲にあるようなインキを微量かつ高精度で吐
出させることができる。また、インキ供給装置６０ａ，
６０ｂ，６０ｃを制御して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、さら
に、電界強度とインキ供給圧の双方を変えることによ
り、微細孔５３から吐出するインキの吐出幅および吐出
量を制御することが可能である。そして、微細パターン
形成装置５１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。

【００６２】また、微細パターン形成装置５１において
も、微細孔５３の表面５２Ａ側の開口部５３ａを、上述
のようなテーパー形状あるいは多段形状の凹部としても
よく、これにより、インキの流路抵抗が減少し、より高
粘度のインキ、例えば、粘度が１００〜１００００ｃｐ
の範囲にあるようなインキを複数の微細孔５３から微量
かつ高精度で吐出させることができる。

【００６３】図１４は本発明で使用可能な微細パターン
形成装置の他の例を示す平面図である。図１４におい
て、微細パターン形成装置６１は、シリコン基板６２
と、このシリコン基板６２の表面６２Ａ側に配設された
主電極と、支持部材と、シリコン基板６２の裏面側に所
定の間隔を設けて配置された対向電極と、シリコン基板
６２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１４では、シリコン基板６２の
みを示し、主電極、対向電極、支持部材、インキ流路、
インキ供給装置は図示していない。

【００６４】シリコン基板６２は表面６２Ａ側から裏面
側に貫通する複数の微細孔６３を備え、この微細孔６３
が１つのパターン６５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６５がシリコ
ン基板６２に設けられている。尚、微細孔６３は１つの
パターン６５においてのみ示し、他のパターン６５はそ
の輪郭のみを鎖線で示してある。シリコン基板６２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６３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６３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。

【００６５】このようなシリコン基板６２に表面６２Ａ
側には、主電極が各パターン６５を囲むように配設され
ている。また、対向電極は、電気的に接地状態にあり、
上記の主電極に所定の電圧が印加されたときに、微細孔
６３に電界を印加させる作用をなす。この対向電極は、
上述の微細パターン形成装置１と同様とすることができ
る。また、シリコン基板６２は、上述の支持部材８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１４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。

【００６６】このような微細パターン形成装置６１は、
インキ吐出手段として、主電極と対向電極との間に形成
される電界と、インキ供給装置からのインキ供給圧とを
併用するので、低いインキ供給圧でシリコン基板６２の
微細孔６３からインキを微量かつ高精度で吐出させるこ
とができる。また、粘度の高いインキ、例えば、粘度が
１００〜１００００ｃｐの範囲にあるインキを微量かつ
高精度で吐出させることができる。尚、インキ供給空間
にインキがあれば、インキ供給圧がなく電界だけでもイ
ンキの吐出が可能である。そして、シリコン基板６２の
微細孔６３からインキを、隣接する微細孔６３から吐出
されたインキ同士がパターン被形成体上で接触する程度
の適量で吐出させて直接描画することにより、パターン
６５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。上記の例では、複数のパターン６５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。

【００６７】微細パターン形成方法次に、上述のインキおよび微細パターン形成装置を用い
た本発明の微細パターン形成方法について説明する。図
１５は、上述の微細パターン形成装置４１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１５において、まず、微細パターン形成装置４
１の主電極４６ａ，４６ｂ，４６ｃに所定の電圧を印加
した状態で、インキ供給装置５０ａ，５０ｂ，５０ｃ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４９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４１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４１における微細孔の配列方向Ａ（図９参
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４１のシリコン基板４２とパターン被形成体Ｓと
の間隙は、５０〜５００μｍ程度の範囲で設定すること
ができる。これにより、シリコン基板４２の微細孔４３
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。

【００６８】次に、ストライプ状パターンに描画された
インキを加熱することにより、超微粒子の表面を被覆し
ている分散剤を捕捉物質によって除去する。この加熱処
理の温度は、インキに使用されている分散剤、捕捉物質
等を考慮して１３０〜２３０℃の範囲で適宜設定するこ
とができる。加熱手段としては、熱風、赤外線照射、電
磁誘導等を用いることができる。この加熱処理により捕
捉物質が活性化し、化学的に分散剤を超微粒子表面から
除去するとともに、周囲の樹脂バインダーが硬化収縮す
ることで、超微粒子同士を密着させることになる。例え
ば、超微粒子が導電性物質である場合、微細な薄膜パタ
ーンであっても電気的な信頼性が高い低抵抗回路パター
ンの形成が可能となる。

【００６９】上述の例では、各ストライプのピッチはＰ
２となり、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４３
の径の大きさ、あるいは、主電極４６ａ，４６ｂ，４６
ｃと対向電極４７間に形成される電界強度を変えて微細
孔４３から吐出するインキの吐出幅を制御することによ
り、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。

【００７０】尚、図示例では、パターン被形成体Ｓは少
なくとも表面が導電性を有し、接地された対向電極４７
を兼ねている。また、紙やフィルムのような薄い電気絶
縁体をパターン被形成体とすることもでき、この場合、
薄い電気絶縁体を載置するための基板等を接地された対
向電極４７とする。対向電極４７は、電気的に接地状態
および浮遊状態のいずれであってもよいが、より細いラ
インを描画するには、接地状態が好ましい。また、パタ
ーン被形成体Ｓが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４１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。また、本発明の微細パターン形成方法で
は、上述のように対向電極４７上に描画されたパターン
を、別のパターン被形成体に転写することにより、微細
パターンを形成してもよい。

【００７１】図１６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６１を使用した例である。図１６に
おいて、まず、微細パターン形成装置６１（図示例で
は、シリコン基板６２のみを示す）をパターン被形成体
Ｓの所定位置に配置し、主電極に所定の電圧を印加した
状態で、インキ流路から供給された一定量のインキを各
微細孔６３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。尚、図示例では、パター
ン被形成体Ｓは少なくとも表面が導電性を有し、接地さ
れた対向電極を兼ねている。また、紙やフィルムのよう
な薄い電気絶縁体をパターン被形成体Ｓとすることもで
き、この場合、薄い電気絶縁体を載置するための基板等
が接地された対向電極とされる。対向電極は、電気的に
接地状態および浮遊状態のいずれであってもよいが、よ
り細いラインを描画するには、接地状態が好ましい。

【００７２】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６５が形成できる。尚、微細パタ
ーン形成装置６１のシリコン基板６２とパターン被形成
体Ｓとの間隙は、５０〜５００μｍ程度の範囲で設定す
ることができる。次に、上述のようにパターン形状で描
画されたインキを加熱することにより、超微粒子の表面
を被覆している分散剤を捕捉物質によって除去する。加
熱処理は上述と同様にして行うことができ、この加熱処
理により捕捉物質が活性化し、化学的に分散剤を超微粒
子表面から除去するとともに、周囲の樹脂バインダーが
硬化収縮することで、超微粒子同士が密着して微細パタ
ーンが形成される。

【００７３】また、微細パターン形成装置６１における
複数の微細孔６３から構成されるパターン６５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。この場合、主電極は、上述の図２、図４に
示した枠形状の電極とし、この対向電極の下方にプリン
ト配線板を位置させてパターン形成を行うことができ
る。尚、本発明の微細パターン形成方法では、上述のよ
うに対向電極上に描画されたパターンを、別のパターン
被形成体に転写することにより、微細パターンを形成し
てもよい。

【００７４】上述の微細パターン形成方法は本発明の一
例であり、上述のようなインキを使用し、例示したよう
な微細パターン形成装置を使用することにより種々の態
様で微細パターンを形成することができる。本発明の微
細パターン形成方法は、プリント配線板の導体パターン
形成、種々の絶縁パターン形成等に応用できる。

【００７５】

【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。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
基板の全面に低圧ＣＶＤ法により珪素窒化物層を０．１
μｍの厚みで形成した。その後、シリコン基板の一方の
面の珪素窒化物層上にスパッタリング法によりアルミニ
ウム薄膜を０．２μｍの厚みで形成した。

【００７６】次いで、アルミニウム薄膜上に感光性レジ
スト（シプレイ（株）製Micro Posit Ｓ１８１８）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、レジストパターンを形成した。その後、このレ
ジストパターンをマスクとしてアルミニウム薄膜をアル
ミニウムエッチャント（混酸アルミ）でエッチングし、
上記のレジストパターンを除去して、微細開口（直径２
０μｍの円形開口）が１２０μｍのピッチで同一直線上
に４２個形成された金属パターンを形成した。次に、金
属パターンをマスクとしてシリコン基板に対してＩＣＰ
−ＲＩＥ(Inductively Coupled Plasma - Reactive Ion
Etching)エッチングによるディープエッチングを行
い、シリコン基板に貫通微細孔（直径２０μｍ）を穿設
した。

【００７７】次いで、金属パターンを硫酸過水（硫酸：
過酸化水素水＝１：１）により剥離除去し、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、貫
通微細孔の壁面に厚み５０００〜１００００Å程度の珪
素酸化物層を形成した。（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

【００７８】次に、金属パターンが設けられていたシリ
コン基板の面からＩＣＰ−ＲＩＥ(Inductively Coupled
Plasma - Reactive Ion Etching)によるドライエッチ
ングを行い、珪素窒化物層を除去し、さらに、シリコン
基板をエッチングして、貫通微細孔内壁に形成されてい
る珪素酸化物層が長さ１００μｍ露出したところでドラ
イエッチングを停止した。上述の工程により、シリコン
基板のエッチング側に、シリコン基板の微細孔に連通し
た珪素酸化物からなる微細ノズルが形成された。この微
細ノズルは、先端部の開口直径１９μｍ、そのバラツキ
が±１μｍ、形成ピッチ１２０μｍであり、極めて精度
の高いものであった。

【００７９】次に、１２０μｍピッチで同一線上に４２
個形成された微細孔を囲むように、シリコン基板の表面
にアルミニウム箔を加工した主電極を配設した。尚、こ
の主電極とシリコン基板との間には、絶縁のためのポリ
イミド層（厚み７０μｍ）を設けた。次に、フランジ部
と開口部の形成加工を行ったポリエーテルエーテルケト
ン樹脂製の支持部材を、エポキシ系接着剤によりシリコ
ン基板の表面（微細ノズルの非形成面）の周辺部の珪素
窒化物層上に固着した。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。

【００８０】一方、上記のシリコン基板の裏面に対向す
るように、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を表面に備え
たガラス基板（対向電極を兼ねるパターン被形成体）を
配置し、かつ、接地した。このガラス基板のＩＴＯ電極
表面からシリコン基板のノズル先端までの距離を２５０
μｍとし、ガラス基板に対して平行にシリコン基板を走
査可能とした。これにより微細パターン形成装置を得
た。

【００８１】パターン形成用のインキ調製超微粒子として銀の超微粒子、分散剤として高級アミン
（ドデシルアミン）、有機バインダーとしてレゾール型
フェノール樹脂（群栄化学（株）製ＰＬ−２２１１）、
捕捉物質として酸無水物（メチルヘキサヒドロ無水フタ
ル酸）、溶剤としてテトラデカンを含有する１８種のイ
ンキ（インキ試料１〜１８）を下記の方法により調製し
た。（インキ調製方法（インキ試料１〜１０））銀超微粒子
１００重量部当たり分散剤１重量部とした各種平均粒子
径の銀超微粒子１００重量部に対して、有機バインダー
５重量部、捕捉物質０．４５重量部を添加、混合し、溶
剤を用いてインキ粘度を１００ｃｐに調整した。（インキ調製方法（インキ試料１１〜１８））銀超微粒
子１００重量部当たり分散剤２重量部とした平均粒子径
１０ｎｍの銀超微粒子１００重量部に対して、有機バイ
ンダー５重量部、捕捉物質０．９重量部を添加、混合
し、溶剤を用いて表１に示すインキ粘度に調整した。

【００８２】このように調製した各インキに含有される
超微粒子の平均粒子径、インキ粘度、超微粒子の含有
量、有機バインダーの含有量を下記の表１に示した。
尚、インキ粘度の測定は、Ｂ型粘度計（２０℃）および
Ｅ型粘度計（２５℃）を用いて行った。

【００８３】

【表１】

【００８４】微細パターンの形成上述のように作製した微細パターン形成装置の主電極
に、電源（ファンクションジェネレータ、アンプ（×１
０００）、オシロスコープで構成した）から電圧（直流
１ｋＶ）を印加し、シリコン基板を対向電極（ＩＴＯを
備えたガラス基板）に対して走査（速度２５０ｍｍ／
秒）させた。次いで、インキ供給装置から圧力をかけず
にインキをシリコン基板に供給し、ノズルからインキを
吐出させてストライプ形状のパターンを直描した。その
後、ガラス基板を２５０℃のオーブン中に６０分間入れ
てインキに加熱処理を施してストライプ状のパターンを
形成した。

【００８５】この結果、含有する銀超微粒子の平均粒子
径が１〜１００ｎｍの範囲であり、粘度が１〜１０００
０ｃｐの範囲であるインキ試料２〜８、インキ試料１２
〜１７を用いたパターン形成では、線幅１０±２μｍの
微細なストライプ形状パターンの形成が可能であり、特
に粘度の高いインキ（インキ試料１５〜試料１７）で
は、更に線幅が１．５±０．５μｍまでの微細なストラ
イプ形状パターンの形成が可能であった。また、これら
のパターンは、いずれも比抵抗が３×１０^-6〜５×１０
^-6Ωｃｍ以下であり、優れた導電性を備えることが確認
された。

【００８６】しかし、平均粒子径が０．５ｎｍである銀
超微粒子を含有するインキ試料１は、銀超微粒子の状態
が不安定であるため、インキ内で銀超微粒子の凝集が生
じ、ノズルの詰まり、吐出安定性の低下、ライン幅の不
均一化等の問題が発生した。また、平均粒子径が１００
ｎｍを超える銀超微粒子を含有するインキ試料９、１０
を用いて形成された微細パターンは、パターン形状が乱
れ、微細なラインアンドスペースでは、電気的なショー
ト等の問題が生じた。さらに、粘度が０．５ｃｐである
インキ試料１１を用いて形成された微細パターンは、吐
出されたインキがガラス基板に到達した後に濡れ広がる
ため、１０μｍ以下の微細パターンの形成が困難であっ
た。また、粘度が１００００ｃｐを超えるインキ試料１
８を用いて形成された微細パターンは、インキ吐出によ
り描画されたパターンの厚みが厚くなりすぎ、上記加熱
処理では不十分で更に長時間の加熱が必要となり、この
加熱処理の間にパターン形状が崩れ、微細パターンの形
成が困難であった。

【００８７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば主
電極と対向電極間に形成される電界と供給時の低圧力と
によりシリコン基板の微細孔からインキが吐出されてパ
ターン被形成体上に付着して直接描画がなされ、インキ
が含有する超微粒子の平均粒径が極めて小さいので、パ
ターン被形成体上に吐出されたインキ中における平面方
向および厚み方向の超微粒子数が多く、その後の加熱に
よって分散剤が捕捉物質により除去され超微粒子同士が
密着して信頼性の高い微細パターンが形成される。ま
た、電界強度および／またはインキ供給圧を変えること
によりインキの吐出幅と吐出量を制御して、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。さら
に、微細孔の表面側の開口部をテーパー形状あるいは多
段形状の凹部とすることにより、インキの流路抵抗が低
減され、より高粘度のインキを微量かつ高精度で吐出さ
せることができるので、インキの超微粒子含有濃度を高
くしても高精度のパターン形成が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明において使用できる微細パターン形成装
置の一例を示す概略断面図である。

【図２】シリコン基板の表面側に配設された主電極を説
明するための支持部材を取り除いた状態の平面図であ
る。

【図３】本発明において使用できる微細パターン形成装
置の他の例を示す概略断面図である。

【図４】シリコン基板の裏面側に配設された枠形状の主
電極を説明するための背面図である。

【図５】本発明において使用できる微細パターン形成装
置の他の例を示す概略断面図である。

【図６】本発明において使用できる微細パターン形成装
置の他の例を示す概略断面図である。

【図７】本発明において使用できる微細パターン形成装
置の他の例を示す概略断面図である。

【図８】本発明において使用できる微細パターン形成装
置の他の例を示す概略断面図である。

【図９】図８に示される微細パターン形成装置の底面図
である。

【図１０】本発明において使用できる微細パターン形成
装置の他の例を示す図であり、図１０（Ａ）は概略断面
図、図１０（Ｂ）は底面図である。

【図１１】図１０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１２】図１０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１３】図１０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１４】本発明において使用できる微細パターン形成
装置の他の例を示す概略断面図である。

【図１５】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１６】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】

１，１１，２１，３１，４１，５１，６１…微細パター
ン形成装置２，１２，２２，３２，４２，５２，６２…シリコン基
板３，１３，２３，３３，４３，５３，６３…微細孔３ａ，１３ａ，２３ａ，３３ａ，４３ａ，５３ａ…開口
部３ｂ，１３ｂ，２３ｂ，３３ｂ，４３ｂ，５３ｂ…開口
部２３′ａ…テーパー形状の凹部３３′ａ…多段形状の凹部４，１４，２４，３４，４４，５４…珪素酸化物層６，１６，２６，３６、４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，５６
ａ，５６ｂ，５６ｃ…主電極７，１７，２７，３７，４７，５７…対向電極９，１９，２９，３９，４９，５９…インキ流路１０，２０，３０，４０、５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，６
０ａ，６０ｂ，６０ｃ…インキ供給装置１５，２５，３５…ノズルＳ…パターン被形成体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大東良一東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号大日本印刷株式会社内 (72)発明者松葉頼重茨城県つくば市東光台５丁目９番の３ハリマ化成株式会社筑波研究所内 (72)発明者上田雅行茨城県つくば市東光台５丁目９番の３ハリマ化成株式会社筑波研究所内Ｆターム(参考） 2C056 FB05 FC01 HA20 HA21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】微細パターン形成装置からインキをパタ
ーン被形成体上に吐出させ、その後、インキを加熱する
ことにより所望の微細パターンを形成する方法におい
て、前記インキは、平均粒子径が１〜１００ｎｍの範囲内に
ある超微粒子と、該超微粒子の表面を被覆する分散剤
と、有機バインダーと、加熱により前記分散剤を超微粒
子表面から除去する捕捉物質とを少なくとも含有するも
のであり、かつ、粘度が１〜１００００ｃｐの範囲内で
あり、前記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
主電極と、前記シリコン基板の裏面側に所定の間隔を設
けて配置された対向電極と、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、主電極に電圧を印加した状態で、インキ流路から低
圧力で供給されたインキを各微細孔を介して吐出させる
ことを特徴とする微細パターンの形成方法。
【請求項２】主電極に印加する電圧を調整して、イン
キ吐出幅および吐出量を制御することを特徴とする請求
項１に記載の微細パターンの形成方法。
【請求項３】前記インキは、粘度が１００〜１０００
０ｃｐの範囲内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の形成方法。
【請求項４】前記超微粒子は、金、銀、銅、錫、白
金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、
オスミウム、タングステン、ニッケル、タンタル、ビス
マス、鉛、インジウム、亜鉛、チタンの少なくとも１種
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の形成方法。
【請求項５】前記超微粒子の表面を被覆する分散剤
は、窒素原子、酸素原子、および、イオウ原子の少なく
とも１種を含む基であって、これら原子の有する孤立電
子対により超微粒子を構成する元素と配位的な結合が可
能な基を有する化合物であ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の形成方
法。
【請求項６】前記インキに含有される捕捉物質は、前
記分散剤が含有する、窒素原子、酸素原子、および、イ
オウ原子の少なくとも１種を含む基に対して、加熱によ
り反応性を発現する化合物であることを特徴とする請求
項５に記載の微細パターンの形成方法。
【請求項７】前記微細パターン形成装置は、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
れていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいず
れかに記載の微細パターンの形成方法。
【請求項８】前記微細孔の壁面は珪素酸化物層を有
し、前記ノズルは珪素酸化物からなることを特徴とする
請求項７に記載の微細パターンの形成方法。
【請求項９】前記微細パターン形成装置は、前記対向
電極がドラム形状および平板形状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８のいずれかに記載の
微細パターンの形成方法。
【請求項１０】前記微細パターン形成装置は、前記微
細孔の開口径が１〜１００μｍの範囲内、前記微細孔の
形成ピッチが２〜１０００μｍの範囲内であることを特
徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の微細
パターンの形成方法。
【請求項１１】前記ノズルの突出長は、１０〜４００
μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項８乃至請求
項１０のいずれかに記載の微細パターンの形成方法。
【請求項１２】前記微細パターン形成装置は、前記シ
リコン基板表面側の前記微細孔の開口部がシリコン基板
表面側に広がったテーパー形状凹部であることを特徴と
する請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の微細パ
ターンの形成方法。
【請求項１３】前記微細パターン形成装置は、前記シ
リコン基板表面側の前記微細孔の開口部がシリコン基板
表面側に広がった多段形状凹部であることを特徴とする
請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の微細パター
ンの形成方法。
【請求項１４】前記微細パターン形成装置は、前記微
細孔が２以上のグループに分けられ、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１３のいずれかに記載の微細パターンの
形成方法。
【請求項１５】各微細孔グループごとに別個の主電極
を備えることを特徴とする請求項１４に記載の微細パタ
ーンの形成方法。