JP2013071085A - パターン形成方法 - Google Patents

Abstract

【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】第１の液滴２と隣り合う第１の液滴２の中間に着弾した第２の液滴４とは、表面張力により液滴同士が集まり、瘤状からなる凝集体を形成しようとする。このとき、瘤状からなる凝集体を形成しようとすることによって部分的に途切れた箇所が生じるが、この途切れる箇所を補うように、中央ライン５の両側に交互に列方向にずれるように着弾配置した第１の液滴２が中央ライン５側に集まり、この結果、部分的に途切れた箇所が生じることなく、濡れ広がる。
【選択図】 図２

Description

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。

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。

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）。

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。

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。

特開２００８−２５３８５９号公報

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。

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パターン形成方法を提供することにある。

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、基板表面上に撥液処理を施す撥液処理工程と、基板に着弾した液滴の直径よりも大きいピッチで液滴を吐出し、前記インクにて第１の液滴を基板上に離間して着弾配置して列を形成する第１の液滴配置工程と、前記インクにて第２の液滴を吐出し、列の中の隣り合う前記第１の液滴の中間の位置に着弾配置する第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。

紫外線硬化樹脂を含んだインクのみを用い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、本発明に係るパターン形成方法は、前記第１の液滴で形成される列は３列を１グループとして、３列を同じピッチで交互に列方向にずれるように配置し、前記第１の液滴の３列の内、中央の列に着弾配置した隣り合う前記第１の液滴の中間に前記第２の液滴を着弾配置することを特徴とする。

第１の液滴と隣り合う第１の液滴の中間に着弾した第２の液滴とは、表面張力により液滴同士が集まり、瘤状からなる凝集体を形成しようとする。このとき、瘤状からなる凝集体を形成しようとすることによって部分的に途切れた箇所が生じるが、この途切れる箇所を補うように、中央の列の両側に交互に列方向にずれるように着弾配置した第１の液滴が中央の列側に集まり、この結果、部分的に途切れた箇所が生じることなく、濡れ広がる。

また、本発明に係るパターン形成方法は、前記第１の液滴で形成される列は２列を１グループとし、２列を同じピッチで配置し、前記第２の液滴を、同じピッチで前記第１の液滴が着弾配置された線上と同一線上ではなく、所定の量シフトした線上で、列の中の隣り合う前記第１の液滴の中間の位置に着弾配置することを特徴とする。

表面張力により、第１の液滴と第２の液滴同士が互いに集まり、凝集体を形成しようとする。このとき、第２の液滴は、第１の液滴が着弾配置された線上から所定の量だけシフトさせて着弾配置しているため、凝集の挙動が抑制される。

また、本発明に係るパターン形成方法は、前記第２の液滴が互いに離間する方向にシフトして着弾配置してなることを特徴とする。

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。

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。

第１実施形態における基板上に第１の液滴を着弾配置した状態を示した図。 第２の液滴を着弾配置した状態を示した図。 図２におけるＡ部を拡大した図。 第１の液滴と第２の液滴を紫外線硬化してパターンを形成した図。 第２実施形態における基板上に第１の液滴を着弾配置した状態を示した図。 第２の液滴を着弾配置した状態を示した図。 第１の液滴と第２の液滴を紫外線硬化してパターンを形成した図。

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２の液滴配置工程と、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。
（第１実施形態）
図１は、基板としてのアクリル基板１上に第１の液滴２を着弾配置した状態を示した図である。図２は、第２の液滴４を着弾配置した状態を示した図である。図３は、図２におけるＡ部を拡大した図である。図４は、第１の液滴２と第２の液滴４を紫外線硬化してパターンを形成した図である。

（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基板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３０°〜約６０°の範囲になるのが好ましい。

（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。

図１に示すように、この第１の液滴２は３列で１グループ列３を形成したもので、１列方向の中でのインクジェットヘッドから吐出された隣り合う第１の液滴２のピッチは約７０μｍで、第１の液滴２は互いに離間してアクリル基板１上に配置される。
また、隣接する列間のピッチは約３５μｍで、着弾した第１の液滴２の直径と略同じである。そして、隣接する列では、第１の液滴２は同じ位置に着弾せず交互に列方向にずれるように配置される。また、隣接するグループ列３間は、約７０μｍのピッチで隙間を形成している。なお、この時点ではアクリル基板１上に着弾した第１の液滴２は硬化させない。

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。そして、インクジェットヘッドから吐出された第１の液滴２の１滴の体積は１４ｐｌであった。

（第２の液滴配置工程）
次に、第１の液滴２と同じ吐出液滴量である第２の液滴４をインクジェットヘッドから複数の液滴として吐出し、図２に示すように、アクリル基板１上に離間配置された３列で１グループ列を形成した第１の液滴２の中央の列の中央ライン５上に着弾配置した隣り合う第１の液滴２の中間であって、中央ライン５上に着弾するように吐出する。このとき、第２の液滴４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４のピッチは第１の液滴同様、７０μｍであった。なお、この時点ではアクリル基板１上に着弾した第２の液滴４も硬化させない。

第１の液滴２と隣り合う第１の液滴２の中間に着弾した第２の液滴４とは、表面張力により液滴同士が集まり、瘤状からなる凝集体を形成しようとする。このとき、瘤状からなる凝集体を形成しようとすることによって部分的に途切れた箇所が生じるが、この途切れる箇所を補うように、中央ライン５の両側に交互に列方向にずれるように着弾配置した第１の液滴２が中央ライン５側に集まり、この結果、部分的に途切れた箇所が生じることなく、濡れ広がる。

（硬化工程）
次に、第１の液滴２と第２の液滴４が互いに濡れ広がった状態であるパターンに紫外線を照射させて第１の液滴２と第２の液滴４を硬化させる。この硬化によって、図４に示すように瘤状のバルジが生じることのない直線状パターン６が形成できる。
以上の工程で、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にて液滴化している。

（第２実施形態）
第１実施形態では、離間した第１の液滴２の間に第２の液滴４を着弾配置させ、第１の液滴２と第２の液滴４からなる中央ライン５の両側に着弾配置した第１の液滴２が中央ライン５側に集まることによって直線状パターンを形成したものであるが、以下の第２実施形態の直線状パターンであってもよい。
第１実施形態では、図２に示すように第１の液滴２は３列を１グループとし、第２の液滴４は第１の液滴２の中央ライン５と同一線上に、第１の液滴２の中間に着弾配置したものであるが、第２実施形態では、これと相違する。

図面を基に説明するが、同じ部材には同じ引用符号を記して適宜説明は省略する。
図５は、基板としてのアクリル基板１上に第１の液滴２を着弾配置した状態を示した図である。図６は、第２の液滴４を着弾配置した状態を示した図である。図７は、第１の液滴２と第２の液滴４を紫外線硬化してパターンを形成した図である。

（第１の液滴配置工程）
まず、第１実施形態と同じ条件の基板およびインクにて、撥液処理を施したアクリル基板１上にインクジェットヘッドによりインクを液滴化し、図５に示すように、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７０μｍで、第１の液滴２は互いに離間してアクリル基板１上に２列で着弾配置されている。なお、この時点ではアクリル基板１上に着弾した第１の液滴２は硬化させない。

（第２の液滴配置工程）
次に、第１の液滴２と同じ吐出液滴量である第２の液滴４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上に離間配置された第１の液滴２の中間に着弾するように吐出す。このとき、図６に示すように、第２の液滴４は、第１の液滴２が着弾配置された列の中心線７上から所定の量Ｓだけシフトさせて着弾配置する。
このとき、２列に着弾配置される第２の液滴４は、互いに離間する方向にシフトさせて着弾配置されると共に、第２の液滴４は第１の液滴２と当接させる。

本実施形態では約９μｍシフトさせている。インクジェットヘッドから吐出された第２の液滴４のピッチは第１の液滴２と同様、７０μｍである。図６における引用符号８は第２の液滴４が着弾配置された中心線を示している。なお、この時点ではアクリル基板１上に着弾した第２の液滴４は硬化させない。

アクリル基板１との表面張力により、第１の液滴２と第２の液滴４同士が互いに集まり、凝集体を形成しようとする。このとき、第２の液滴４は、第１の液滴２が着弾配置された中心線７上から所定の量Ｓだけシフトさせて着弾配置しているため、第１の液滴２と第２の液滴４が同一線上に着弾配置した実施例１の構成に比べて凝集の挙動が抑制される。

（硬化工程）
次に、第１の液滴２と第２の液滴４が互いに濡れ広がった状態であるパターンに紫外線を照射して硬化させる。この硬化によって瘤状のバルジが生じることがなく、片側が綺麗な直線の直線状パターン９を形成できる（図７参照）。
以上の工程で、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にて液滴化している。

尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではない。例えば、例として挙げた液滴のピッチ、列間の距離、グループ列間の距離、シフト量Ｓ、粘度、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。

１：アクリル基板、２：第１の液滴、３：グループ列、４：第２の液滴、５：中心線、６：直線状パターン、７：第１の液滴列の中心線、８：第２の液滴列の中心線、９：直線状パターン。

Claims (5)

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、
   基板表面上に撥液処理を施す撥液処理工程と、
   基板に着弾した液滴の直径よりも大きいピッチで液滴を吐出し、前記インクにて第１の液滴を基板上に離間して着弾配置して列を形成する第１の液滴配置工程と、
   前記インクにて第２の液滴を吐出し、列の中の隣り合う前記第１の液滴の中間の位置に着弾配置する第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。
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の液滴で形成される列は３列を１グループとして、３列を同じピッチで交互に列方向にずれるように配置し、
   前記第１の液滴の３列の内、中央の列に着弾配置した隣り合う前記第１の液滴の中間に前記第２の液滴を着弾配置する
   ことを特徴とするパターン形成方法。
3. 請求項１に記載のパターン形成方法において、
   前記第１の液滴で形成される列は２列を１グループとし、２列を同じピッチで配置し、前記第２の液滴を、同じピッチで前記第１の液滴が着弾配置された線上と同一線上ではなく、所定の量シフトした線上で、列の中の隣り合う前記第１の液滴の中間の位置に着弾配置する
   ことを特徴とするパターン形成方法。
4. 請求項３に記載のパターン形成方法において、
   前記第２の液滴が互いに離間する方向にシフトして着弾配置してなる
   ことを特徴とするパターン形成方法。
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。