JP2018099848A - 微細パターン形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基材上に低コストで微細パターンを形成する、とりわけ段差や傾斜のある基材上に微細パターンを形成する方法を提供する。【解決手段】基材上に第１インクを塗布する第１塗布工程と、上記第１インクが上記基材上で液滴径が小さくなりながら乾燥する乾燥工程と、上記第１インクが乾燥した下地層の上に、上記下地層に対して上記基材よりに濡れ性が良い第２インクを重ね塗布する第２塗布工程と、を有する微細パターンの形成方法を用いる。【選択図】図１

Description

本発明は塗布プロセスによって微細パターンの形成を行う方法に関するものである。

電子デバイスや光学デバイスの製造工程の中で基材上に微細パターンを形成する工程が多用されている。微細パターンの形成方法としては、所望のパターンサイズにもよるが、例えば１０〜数１０ミクロン程度の場合、エッチングあるいはリフトオフといったフォトリソグラフィを用いる方法がある。しかし、フォトリソグラフィを用いる工法は高価なフォトマスクを必要とすることや材料効率や基材の耐薬品性などに課題がある。他には基材上に形成したベタ膜をレーザの描画によって除去する方法も一般に行われる。しかし、レーザの直接描画でパターンを形成する場合は除去された膜材料がパーティクルになるといった課題点がある。

そこで、低コストで微細パターンを形成する方法として、所望するパターンの材料をインク化して基材上に印刷を行う印刷法、とりわけ印刷版が不要なインクジェット法が注目されている。ただし、一般的なインクジェット法で形成できる微細パターンは吐出可能な最小液滴量や塗布ギャップと着弾精度の制約でおよそ５０ミクロン以上のものが多く、５０ミクロン以下の微細パターンをインクジェット法により形成する工法が望まれている。

この課題に対して以下のような先行技術が公開されている。特許文献１では、まずインクジェット装置（図示せず）によってゴム基材のブランケット７上に微細パターン８を印刷した後、図１のようにブランケット７上でインク３０１を半乾燥状態にしたあとで、目的の基材３に転写させる方法である。この方法ではインクジェットパターンの微細化の課題であるパターン周囲の滲みの部分をブランケット７上に固定化し、滲みの部分以外の目的のパターン９のみを基材上に転写することができる。

特開２０１６−１０１６６９号公報

しかし、この方法はインクジェット装置からブランケット７への印刷は非接触であるが、ブランケット７から基材３への転写では接触を行うため、非接触プロセスであるインクジェット法の利点の一つである凹凸のある基材への適用を行う場合に制約があり、基材３のパターン形成面が、例えば数１０〜数１００ミクロンの段差あるいは傾斜を有するような基材には適用ができない。

また、特許文献１以外の一般的なフォトリソグラフィを用いる場合でも、基材に段差や傾斜があると液体レジストは均一に塗布できず、ドライフィルムレジストを用いる場合でも段差の奥部までフィルムをラミネートすることは困難であり、やはり適用は難しい。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、基材上に低コストで微細パターンを形成する。とりわけ、段差や傾斜のある基材上に微細パターンを形成する方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、基材上に第１インクを塗布する第１塗布工程と、上記第１インクが上記基材上で液滴径が小さくなりながら乾燥する乾燥工程と、上記第１インクが乾燥した下地層の上に、上記下地層に対して上記基材よりに濡れ性が良い第２インクを重ね塗布する第２塗布工程と、を有する微細パターンの形成方法を用いる。

本発明により、低コストで基材上に微細パターンを形成する方法を提供することができる。

従来の液体塗布を説明する断面図 （ａ）〜（ｅ）実施の形態１の塗布プロセスの前半を表す断面図 （ａ）〜（ｃ）実施の形態１の塗布プロセスの前半を表す断面図 実施の形態のプロセスを説明する断面図 実施の形態の応用例を説明する断面図 実施の形態の応用例を説明する断面図 実施の形態の応用例を説明する断面図 実施の形態の応用例を説明する断面図

以下、本実施の形態の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図２（ａ）〜図３（ｃ）は本願の実施の形態１のプロセスを示している。

図２（ａ）〜図３（ｃ）は本実施の形態の微細パターンの形成方法を連続的に示した模式図である。図２（ａ）は印刷前の状態、図２（ｂ）は第１のインクジェットヘッド１によって下地層を基材３の目的の位置に塗布した状態を示す。図２（ｃ）〜図２（ｅ）は下地層のインクが乾燥していく状態、図３（ａ）、図３（ａ）は下地層のインクが乾燥した後、その上に上部層を第２のインクジェットヘッド４で塗布した状態を示している。最後に上部層のインクが固化し、パターン形成が完了した状態を図３（ｃ）で示す。

＜第１のインクジェットヘッド１＞
図２（ａ）で示すように、本実施の形態の微細パターン形成方法に用いられる第１のインクジェットヘッド１は１つ以上の吐出ノズル２と、吐出ノズル２に連通する圧力室（図示せず）と、圧力室に連通するインク供給流路（図示せず）と、圧力室に圧力を加える駆動ユニット（図示せず）と、駆動ユニットに吐出信号を送る制御ユニット（図示せず）を有する。第１のインクジェットヘッド１では、制御ユニットからの信号で駆動ユニットが圧力室に圧力を発生させる。この圧力により吐出ノズル２から乾燥可能な溶剤を有する下地層形成用の下地層形成用インク１０１（第１インク）を基材３上に塗布する。

また、第１のインクジェットヘッド１が基材３の所望の位置に下地層形成用の下地層形成用インク１０１（第１インク）を塗布することが可能なように、基材３にはアライメントマーク（図示せず）が形成されている。また、第１のインクジェットヘッド１にはアライメントカメラ（図示せず）が搭載されている。もしくは、基材３を突き当てで位置決めしても良く、この場合はアライメントカメラが不要である。

また、第１のインクジェットヘッド１に組み込まれている駆動ユニットには電気信号により変形することで圧力室に圧力を発生させるもの（圧電素子）や、電気信号により発熱し、圧力室内の下地層形成用インク１０１（第１インク）の溶媒の一部を気化膨張させて圧力を発生させるものなどが用いられる。

また、吐出ノズル２の穴径は、下地層形成用インク１０１（第１インク）の１滴あたりの塗布量によって最適化される。通常、吐出ノズル２の穴径は、１乃至１００ミクロン、典型的には５乃至５０ミクロンのノズル径のものが用いられる。しかし、微細パターンの精細度を高めるためには、吐出ノズル２の穴径は小さい方が好ましい。

ただし、後述のように基材３に段差があり、段差の下部に微細パターンを形成したい場合は、第１のインクジェットヘッド１と基材３をあまり近づけることができない。この場合、下地層形成用インク１０１（第１インク）の飛翔距離が長くなり、ノズル径を小さくして液滴サイズを小さくすると、気流によって着弾精度に影響がでる。このため、その分を考慮して最適化する必要がある。

また、吐出ノズル２の数、配置も特に制約はなく、微細パターンを形成する基材３のサイズ、微細パターンのサイズによって最適化される。

＜下地層形成用インク１０１（第１インク）＞
本実施の形態の微細パターン形成方法に用いられる下地層形成用インク１０１（第１インク）には乾燥可能な溶媒と、乾燥後に下地層となる溶質とが含まれている。

乾燥可能な溶媒として用いられる溶媒の種類はこの用途で用いることができるものであれば特に制約はない。水の他にアルコール、エーテル、エステル、カルボン酸、アルデヒド、アミンやハロゲンといった官能基を有する、あるいは、アルカンのように官能基を有さない有機溶媒、あるいはグリコールエーテルなどのようにこれらの官能基を複数有するものを用いることができる。また、骨格も脂肪族、脂環式、芳香族、複素環を有するものなどを用いることができる。

特に溶媒としてグリコールエーテルなどのようにこれらの官能基を複数有するものを用いる場合はエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールなどのグリコール類のモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノイソプロピルエーテル、モノブチルエーテルなどのモノアルキルエーテル類、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテルなどのジアルキルエーテル類、フェニルエーテル類、さらにグリコールエーテルのアセテート、グリコールジアセテートなどを好適に用いることができる。

また、芳香環を有する溶媒を用いる場合は、キシレン、メシチレン、エチルベンゼン、プロピルベンゼン、ブチルベンゼン、ペンチルベンゼン、ヘキシルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、テトラリンといったアルキルベンゼン類、メトキシベンゼン、エトキシベンゼン、メトキシトルエン、エトキシトルエン、フェノキシトルエンといったフェニルエーテル類などを用いることができる。

また、これらの溶媒に溶解して下地層形成用インク１０１（第１インク）に含まれるものとしては、アクリル樹脂、スチレン−アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体などを用いることができる。

溶解している溶質（固形分）の濃度は０．１％乃至２０％程度に調整される。また、溶媒を２種類以上混合させたり、添加剤を加えたりしてインクの表面張力や乾燥速度、粘度などを調整してもよい。

＜第２のインクジェットヘッド４＞
図３（ａ）で示すように、本実施の形態の微細パターン形成方法に用いられる第２のインクジェットヘッド４は第１のインクジェットヘッド１同様、１つ以上の吐出ノズル５と、吐出ノズルに連通する圧力室（図示せず）と、圧力室に連通するインク供給流路（図示せず）と、圧力室に圧力を加える駆動ユニット（図示せず）と、駆動ユニットに吐出信号を送る制御ユニット（図示せず）を有する。

第２のインクジェットヘッド４では、制御ユニットからの信号で駆動ユニットが圧力室に発生させる圧力により吐出ノズル５から上部層形成用インク２０１を基材３の下地層１０５上に塗布する。第１のインクジェットヘッド１と第２のインクジェットヘッド４は同じ構造のものでもよいし、それぞれのインクに最適化した構成にしても良い。また、吐出ノズル５の穴径は下地層形成用インクの１滴あたりの塗布量によって最適化されるが、通常は１乃至１００ミクロン、典型的には５乃至５０ミクロンのノズル径のものが用いられるが、形成したい微細パターンの膜厚を厚くする場合にはノズル径は大きい方が好ましい。

＜上部層形成用インク２０１＞
本実施の形態の微細パターン形成方法に用いられる上部層形成用インク２０１（第２インク）は基材３に対して濡れが悪く、乾燥した下地層１０５に対して濡れがよい材料を用いる。接触角としては基材３に対する上部層形成用インク２０１（第２インク）の接触角は１５°以上、好ましくは２０°以上であり、乾燥した下地層１０５に対する上部層形成用インク２０１（第２インク）の接触角は１０°以下である。つまり、第２インクは、基板より下地層に対して濡れ性が良い。上部層形成用インク２０１（第２インク）は、目的の層を形成する固形分も含む。

適切な材料を選定することで第２のインクジェットヘッド４より吐出された上部層形成用インク２０１（第２インク）は基材３上に滲まずに下地層１０５上に着滴する。

一般に基材とインクの濡れが悪い場合、乾燥固化あるいは硬化後のインク膜と基材との密着性は良くない傾向があるが、本実施の形態の上部層形成用インク２０１（第２インク）は下地層１０５と濡れが良いため、密着性に優れている。

＜微細パターンの形成工程＞
本実施の形態の微細パターンの形成方法について図２（ａ）〜図３（ｃ）を用いて詳説する。

図２（ａ）において、第１のインクジェットヘッド１が下地層形成用インク１０１（第１インク）を基材３の所望の位置に着滴させる位置に相対移動している。移動する位置は基材３に形成されているアライメントマークを予め、若しくは第１のインクジェットヘッド１の移動と同時にアライメントカメラによって撮影、認識することによって求められる。もしくはアライメントカメラを用いずに基材３を設置しているステージの端部などに突き当てて位置決めすることもできる。

上記のいずれかの方法で着滴位置を決めた後に、制御ユニットからの信号によって駆動ユニットが駆動し、基材３上に第１のインクジェットヘッド１から下地層形成用インク１０１（第１インク）を吐出し、基材３上に着滴させる。この塗布動作は基材を静止させて行っても良いし、基材３と第１のインクジェットヘッド１を相対的に移動させながらタイミングを合わせて下地層形成用インクを吐出し、基材３上に順次液滴を着滴させても良い。

上述のように第１のインクジェットヘッド１から吐出された下地層形成用インク１０１（第１インク）が基材３に着滴した直後の状態が図２（ｂ）である。図２（ｂ）で着滴した下地層形成用インク１０２（第１インク）と基材３との接触角（前進接触角）はθ_ｏである。下地層形成用インクは乾燥可能な溶剤を有しているため、着滴直後から乾燥が始まる。

図２（ｃ）は着滴した下地層形成用インク１０２（第１インク）が基材３上で乾燥を始めている状態である。このとき、下地層形成用インク１０２（第１インク）は乾燥が進むに従って、液滴の高さが着滴直後のｈ_ｏから徐々に低くなっていくが、液滴と基板の接触角が後退接触角θ_Ｒ（液滴の高さｈ_Ｒ）になるまでは液滴の高さ液滴の直径ｄ_ｏは変化しない。

なお、本実施の形態において基板上に液滴が着滴して濡れ広がるときの液滴と基板のなす角度を前進接触角（接触角）、基板上の液滴が収縮しているときの液滴と基板のなす角度を後退接触角と呼ぶ。

図２（ｄ）は着滴して乾燥中の下地層形成用インク１０３（第１インク）の接触角が後退接触角θ_Ｒに到達した後の乾燥の状態である。乾燥が進行して液滴の接触角が後退接触角θ_Ｒになると下地層形成用インク１０４（第１インク）の液滴は接触角θ_Ｒを維持したまま乾燥によって高さと直径の両方が小さくなっていく。

さらに乾燥がすすむと下地層形成用インク１０３の固形分濃度が高くなり、やがて下地層形成用インク１０３中の溶媒に溶解できなくなってゲル化を始める。

このときの濃度をゲル化濃度と呼ぶこととする。ゲル化濃度に達するとインク中の固形分は溶媒に溶解できず、一部は基材３に付着する。基材３に下地層形成用インク１０３の固形分が付着すると液滴の端部に下地層形成用インク１０３の固形分の輪郭ができるため、液滴直径はそれ以上小さくならなくなる。このとき、液滴はピニングが起きたと呼び、図２（ｄ）ではピニングが起きたときの液滴直径はｄ_ｐ、液滴高さはｈ_ｐである。

図２（ｅ）ではピニングが起きた後の下地層形成用インク１０４の液滴の乾燥の状態を示している。ピニングが起きると、その後の乾燥では液滴の直径ｄ_ｐよりも直径は小さくならなくなり、液滴の高さｈｐのみが小さくなり、やがて溶媒は完全に乾燥し、液滴の直径ｄ_ｐ、乾燥膜厚ｈ_ｄｒｙの下地層を得る。

図３（ａ）では乾燥した下地層１０５の上に第２のインクジェットヘッド４より上部層形成用インク２０１（第２インク）を吐出しているところである。第２のインクジェットヘッド４のアライメントの機構は第１のインクジェットヘッド１と同様である。

下地層１０５の上に着滴した様子が図３（ｂ）である。上部層形成用インク２０１（第２インク）は基材３との濡れが悪いため、基材３上ではじき、下地層１０５の形状にならう。その後、上部層形成用インク２０１（第２インク）を固化させることで、上部層２０２が形成され、最終的に図３（ｃ）のような微細パターンが形成される。上部層２０２が乾燥によって固化する場合は図３（ｂ）の上部層形成用インク２０１の液滴高さｈ_２０１よりも固化後の上部層２０２の高さｈ_２０２の方が小さくなり、ＵＶなどの光照射によって固化する場合はｈ２０１とｈ２０２の高さはほぼ同じになる。

下地層形成用インク１０１（第１インク）は、着滴した時のサイズよりも、乾燥後のサイズの方が小さくなる。上部層形成用インク２０１（第２インク）は乾燥後の下地層１０５のサイズにならって固化するために、微細パターンの形成が可能になる。下地層形成用インク１０１（第１インク）の固形分濃度を調整することで、上部層形成用インク２０１がゲル化濃度に達したときの液滴の直径ｄ_ｐ、即ち、上部層形成用インク２０１（第２インク）の液滴直径をコントロールすることができる。

このように基材３上に下地層１０５を介して上部層２０２の微細パターンを形成することが出来、下地層１０５の組成によって上部層２０２のサイズをコントロール可能とすることで図３（ｃ）のパターンを得ることが本実施の形態の実施の形態１である。

なお、接触角θ_ｏおよび後退接触角θ_Ｒについて、０°＜θ_ｏ＜１８０°、０°＜θ_Ｒ＜１８０°、θ_ｏ＞θ_Ｒである。

基材３に対する下地層形成用インク１０１（第１インク）の接触角θ_ｏは、１０°乃至６０°であり、特に１０°乃至３０°であることが好ましい。また、基材３に対する下地層形成用インク１０１（第１インク）の後退接触角θ_Ｒは４０°以下であり、特に２０°以下であることが好ましい。
（実施の形態２）
実施の形態１では、液滴の乾燥の進行によって、まず液滴の接触角が後退接触角θ_Ｒに到達し、その後さらに乾燥が進んでゲル化濃度に到達する。しかし、下地層形成用インク１０１（第１インク）の組成によっては後退接触角θ_Ｒに到達する前にゲル化濃度に到達する場合もある。この場合液滴の直径ｄ_ｏは小さくならないまま下地層形成用インク１０１（第１インク）の液滴は最後まで乾燥してしまう。

一方、作成したい微細パターンが孤立したドット形状の場合、下地層形成用インク１０１（第１インク）の濃度をＡ_ｏ、後退接触角に到達したときの濃度をＡ_Ｒ、ゲル化濃度をＡ_ｐ、前進接触角をθ_ｏ、後退接触角をθ_Ｒ、下地層形成用インクのドットパターン１つ当たりの塗布量（この値はノズルからの吐出１発あたりとは限らない。即ち、１つのドットパターンに対して２滴以上のインクを塗布しても良い）をＶ_ｏとすると、着滴直後の直径ｄ_ｏは、（数１）で表される。

ここで図４で、数１の導出を説明する。図４は、図２（ｂ）と同じく液滴が着滴した直後の状態を表しており、液滴の中心がＣ、液滴の直径ＡＦ＝ｄ_ｏ、接触角はθ_ｏである。また、液滴が小さい場合、形状は球であるとみなせる。従って弧ＡＢＦは円弧とあり、その中心をＯとするとＯＡは接線ＡＧに直交しているため、∠ＣＡＯ＝９０°−θ_ｏであり、△ＣＯＡで考えると∠ＣＯＡ＝θ_ｏとなる。

さらに△ＡＯＢは二等辺三角形であるため、∠ＡＢＯ＝９０°−θ_ｏ／２であり、△ＡＢＣで考えると∠ＢＡＣ＝θ_ｏ／２である。

一方、円弧ＡＢ上の点ＤとＤからＯＢに延ばした垂線との交点をＥとし、ＯＢ＝ＯＤ＝ｒ、ＢＥ＝ｈとする。すると、ＯＥ＝ｒ−ｈなので（ＤＥ）^２＝ｒ^２＋（ｒ−ｈ）^２である。π×（ＤＥ）^２はこの液滴を、Ｅを通る水平面で切った円の断面積であるため、ｈを０から長さＢＣまで積分すると液滴の体積Ｖ_ｏとなる。

また、ＢＣ＝ｔａｎ（θ_ｏ／２）×（ｄ_ｏ／２）であり、ｒｓｉｎθ_ｏ＝ｄ_ｏ／２である。この関係式より（数１）が得られる。

また、乾燥が進んで後退接触角θ_Ｒに到達したときは（数１）のθ_ｏがθ_Ｒ、体積Ｖ_ｏがＶ_ｏ×（Ａ_ｏ／Ａ_Ｒ）になっている（ただし直径はｄ_ｏのまま）。そのため、それぞれを数１に代入し、数２を得る。

また、ゲル化濃度Ａ_ｐがＡ_Ｒよりも大きければ乾燥が進んで濃度がＡ_ＲからＡ_ｐまで変化する間に液滴直径の縮小が起きる。即ちＡ_Ｒ＝Ａ_ｏ（Ｖ_ｏ／Ｖ_Ｒ）＜Ａ_ｐを満たすと液滴直径の縮小が起きる。ここで、数１をＶ_ｏについて変形したものと、数２をＶ_Ｒについて変形したものを、Ａ_ｏ（Ｖ_ｏ／Ｖ_Ｒ）＜Ａ_ｐに代入することで、数３を得る。

従って下地層形成用インクの濃度Ａ_ｏとゲル化濃度Ａ_ｐとが、数３の条件を満たしていることが本実施の形態の実施の形態２である。

また、数３によれば下地層形成用インクの濃度Ａ_ｏが薄い方が、より数３を満たしやすい。一般にインクジェットのノズルは微細であるため、インク濃度が高く、ノズル径が小さいほど、塗布動作を行っていない時間にノズル先端でインクの乾燥によりノズル詰まりが発生しやすくなるが、数３はインク濃度を薄くする方向の条件であるため、ノズル径が小さくてもノズルが詰まりにくくできることを示している。従って第１のインクジェットヘッド１のノズル径を小さくして着滴直後の直径ｄ_ｏを小さくすることができるため、本実施の形態の構成は微細パターンの形成により有利である。

（実施の形態３）
実施の形態２は作成したい微細パターンが孤立したドット形状であるが、作成したい微細パターンが１滴ずつ並んだ液滴から形成されたライン形状である場合が実施の形態３である。

ラインを形成するための液滴の間隔をＬ、初期の１滴あたりの塗布体積をＶ_ｏ、線幅をｄ_、後退接触角に達したときの１滴あたりの液滴体積をＶ_Ｒ、インクの接触角をθ_ｏ、後退接触角をθ_Ｒとする。

ここで数１と同様、図４を用いて、数２を導出する。なお、液滴あたりのラインの長さＬは紙面奥行き方向であり図示していない。まず、扇形ＯＡＤＢから△ＡＯＣを引いた部分の２倍にＬをかけるとＶ_ｏになる。扇形ＯＡＤＢの面積はπ×ｒ^２×（θ_ｏ／２π）であり、△ＡＯＣの面積は（１／２）×（ｄ／２）×ｒｃｏｓθｏである。従って体積Ｖ_ｏ＝Ｌ×２×（π×ｒ^２×（θ_ｏ／２π）−（１／２）×（ｄ／２）×ｒｃｏｓθｏ）であり、これを変形して（数４）を得る。

ここで実施の形態２と同様に、乾燥が進んで後退接触角θ_Ｒに到達したときは、数４のθ_ｏがθ_Ｒ、体積Ｖ_ｏがＶ_ｏ×（Ａ_ｏ／Ａ_Ｒ）になっている（ただし直径はｄ_ｏのまま）。そのため、それぞれ数４に代入し、数５を得る。

また、ゲル化濃度Ａ_ｐがＡ_Ｒよりも大きければ乾燥が進んで濃度がＡ_ＲからＡ_ｐまで変化する間に液滴直径の縮小が起きる。即ちＡ_Ｒ＝Ａ_ｏ（Ｖ_ｏ／Ｖ_Ｒ）＜Ａ_ｐを満たすと液滴直径の縮小が起きる。ここで、数４をＶ_ｏについて変形したものと、数５をＶ_Ｒについて変形したものとを、Ａ_ｏ（Ｖ_ｏ／Ｖ_Ｒ）＜Ａ_ｐに代入することで（数６）を得る。

従って下地層形成用インクの濃度Ａｏとゲル化濃度Ａ_ｐが、数６の条件を満たしていることが本実施の形態の実施の形態３である。

この数６によれば下地層形成用インクの濃度Ａ_ｏが薄い方が、より数６を満たしやすく、実施の形態３は実施の形態２同様に微細パターンの形成に有利である。

（実施の形態４）
実施の形態４において下地層形成用インク１０１（第１インク）が有している乾燥可能な溶剤は、少なくとも２つの溶剤、第１の溶剤と第２の溶剤を含む。第１の溶剤は、第２の溶剤より、基材３に浸透しやすい。第１の溶剤の沸点は第２の溶剤の沸点よりも高い。

ここで、溶剤が基板に浸透するとは、その溶剤を基板に接触させると基板に染み込んで基板が膨潤することである。一旦、基材の重量が増加することである。

基材３にもよるが、下地層形成用インク１０１（第１インク）の基材に浸透性が高い第１の溶剤としては例えばキシレン、メシチレン、エチルベンゼン、プロピルベンゼン、ブチルベンゼン、ペンチルベンゼン、ヘキシルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、テトラリンといったアルキルベンゼン類、メトキシベンゼン、エトキシベンゼン、メトキシトルエン、エトキシトルエン、フェノキシトルエンといったフェニルエーテル類や、Ｎ−メチルピロリドンのようなピロリジン環、ピロール環、イミダゾール環、ピリジン環のような複素環を有するものなどを用いることができるがこれらに限定されるものではない。

また第２の溶剤としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールなどのグリコール類のモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノイソプロピルエーテル、モノブチルエーテルなどのグリコールエーテルのモノアルキルエーテル類、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテルなどのジアルキルエーテル類、フェニルエーテル類、さらにグリコールエーテルのアセテート、グリコールジアセテートなどを例示することができるがこれらに限定されるものではない。

また、基材３として用いることができるものは樹脂であれば特に限定されないが、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、オレフィン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、セルロース樹脂、ポリウレタンなどを挙げることができるがこれらに限定されるものではない。

このような溶剤組成にすることで、下地層形成用インク１０１（第１インク）を基材３に塗布した直後は、下地層形成用インク１０１（第１インク）は基材３を侵さないが、乾燥が進むに従って、まず第２の溶剤が揮発し、下地層形成用インクが基材３に浸透するようになる。この状態でピニングが起きると下地層形成用インクが基材と僅かに交じり合って乾燥固化するため、基材３と下地層剥がれにくくなり、微細パターンであっても密着性を確保することができるのが本実施の形態４である。
（実施の形態５）
実施の形態５においては、図３（ｂ）の下地層１０５の上に塗布される上部層形成用インク２０１は光硬化型のインクである。このような構成において上部層形成用インク２０１は光硬化型インクであるため、下地層１０５の上に塗布された後、その液滴の体積をほぼ維持したまま光照射によって硬化するため、膜厚を高めることができ、立体形状のパターンを形成することが出来る。なお、記載しない事項は実施の形態１〜４と同様である。

光硬化型のインクは硬化後に機能材料となるための無機フィラー、金属フィラー、顔料、バインダー樹脂などと、硬化反応に関与する材料から構成されている。

硬化反応に関与する材料は、硬化の反応形態によって主にラジカル重合系とカチオン重合系に分けられ、モノマー、オリゴマーの他にラジカル重合系の場合、光ラジカル重合開始剤、カチオン重合系の場合は、光酸発生剤を有している。

また、このとき、上部層形成用インク２０１の直径ｄ_ｐは下地層１０５に依存しているため、上部層形成用インクを塗布する第２のインクジェットヘッド４の吐出ノズル５のノズル径に依存しにくい。従って、吐出ノズル５の直径を大きくしても微細パターンを形成することが可能になるため、微細パターンの膜厚を高めることが可能であり、かつ、上述のようにノズル径が大きくなるとノズル詰まりが発生しにくくなるため、本実施の形態の構成はより微細パターンの形成に有利である。

なお、上述のように第１のインクジェットヘッド１の吐出ノズル２のノズル径と第２のインクジェットヘッド４の吐出ノズル５のノズル径とは異なっていても構わない。

この実施例の変形例を図５で説明する。図５では、図３（ｂ）の下地層１０５の上に塗布される上部層形成用インク２０１が、光硬化型のインクを塗布と光照射による硬化を繰り返して重ね塗りしたものである。

図５のような構成にすることにより、上部層の膜厚をさらに高めることができ、立体形状のパターンを形成することが出来る。

＜応用例＞
図６の基材３は段差６を有している。このような基材３上に微細パターンを形成する場合であっても、第１のインクジェットヘッド１は基材３に接触させる必要が無いため段差６に依存せず、下地層形成用インク１０１（第１インク）を基材３に塗布することが可能である。第２のインクジェットヘッド４についても同様である。

図７の基材３は段差６を有しておりその近傍に下地層形成用インク１０１（第１インク）を塗布している。

このような基材上に微細パターンを形成する場合であっても、第１のインクジェットヘッド１は基材３に接触させる必要が無いため段差に依存せず、下地層形成用インク１０１（第１インク）を基材３に塗布することが可能である。第２のインクジェットヘッド４についても同様である。

ただし、段差６の高さ分だけインクの飛翔距離が長くなるため、第１のインクジェットヘッド１が基材３の上をスキャンしながら下地層形成用インク１０１（第１インク）を塗布する場合に、吐出タイミングを飛翔距離の差の分だけ補正を行う必要がある点と着弾精度に影響を及ぼす点について考慮が必要である。

また、段差６の近傍に塗布した下地層形成用インク１０１（第１インク）および上部層形成用インク２０１（第２インク）が段差６を跨っていても構わない。

図８の基材３は傾斜を有しており、その傾斜上に微細下地層形成用インク１０１（第１インク）を塗布している。

このような基材上に微細パターンを形成する場合であっても、第１のインクジェットヘッド１は基材３に接触させる必要が無いため傾斜に依存せず、下地層形成用インク１０１（第１インク）を基材３に塗布することが可能である。第２のインクジェットヘッド４についても同様である。

ただし、傾斜の分だけ塗布位置によってインクの飛翔距離が変わるため、第１のインクジェットヘッド１が基材３の上をスキャンしながら下地層形成用インク１０１（第１インク）を塗布する場合に、吐出タイミングを飛翔距離の差の分だけ補正を行う必要がある点と着弾精度に影響を及ぼす点について考慮が必要である。また、基材上の段差と傾斜については片方のみでも、両方存在していても問題はない。
（実施の形態６）
実施の形態６のインクジェット装置は第１のインクジェットヘッドと第２のインクジェットヘッド４を有するインクジェット装置である。

上述のように本装置を用いることで、低コストで基材上、とりわけ段差や傾斜のある基材上に微細パターンを形成することができる。本実施の形態のインクジェット装置により、例えばＭＥＭＳやセンサのような、基材に段差を有する電子デバイス、あるいは、例えばレンズのような基材に傾斜を有する光学デバイスなどに低コストで微細パターンを形成することが出来るが、これらに限定されるものではない。形成する微細パターンの機能としては、導電体層、抵抗体層、誘電体層、絶縁体層、遮光層、着色層、反射層、反射防止層、認識用のマーク類などを例示することができるが、これらに限定されるものではない。

（効果）
本実施の形態の方法によって低コストで基材上、とりわけ段差や傾斜のある基材上に微細パターンを形成する方法が提供され、従前の課題を解決することができる。

（全体を通して）
実施の形態は組み合わせることができる。インクジェットヘッドでの塗布で説明したが、他の微小液滴を塗布する方法でもよい。

本発明の微細パターンの形成方法により、低コストで基材上に微細パターンが形成できるため有用である。

１ 第１のインクジェットヘッド
２ 吐出ノズル
３ 基材
４ 第２のインクジェットヘッド
５ 吐出ノズル
６ 段差
７ ブランケット
８ 微細パターン
９ パターン
ＡＢ 円弧
ＡＦ 直径
ＡＧ 接線
Ａｏ 濃度
Ａｐ ゲル化濃度
Ｖｏ 体積
ｄｏ 直径
ｄｐ 直径
ＡＢＦ 弧
ＯＡＤＢ 扇形

１０１ 下地層形成用インク
１０２ 下地層形成用インク
１０３ 下地層形成用インク
１０４ 下地層形成用インク
１０５ 下地層
２０１ 上部層形成用インク
２０２ 上部層
３０１ インク

Claims (10)

1. 基材上に第１インクを塗布する第１塗布工程と、
   前記第１インクが前記基材上で液滴径が小さくなりながら乾燥する乾燥工程と、
   前記第１インクが乾燥した下地層の上に、前記下地層に対して前記基材よりに濡れ性が良い第２インクを重ね塗布する第２塗布工程と、を有する微細パターンの形成方法。
2. 前記第１インクの固形分の初期濃度をＡ_ｏ、静接触角をθ_ｏ、ゲル化濃度をＡ_ｐ、後退接触角をθ_Ｒとした時、これらが数１の関係を満たしているドットのパターンを形成する請求項１記載の微細パターンの形成方法。
   

   
3. 前記第１インクの固形分の初期濃度をＡ_ｏ、静接触角をθ_ｏ、ゲル化濃度をＡ_ｐ、後退接触角をθ_Ｒとした時、これらが数６の関係を満たしているラインのパターンを形成する請求項２記載の微細パターンの形成方法。
   

   
4. 前記第１インクの溶剤は、少なくとも第１の溶剤と第２の溶剤とを含み、
   前記第１の溶剤は、前記第２の溶剤より前記基材に浸透し、
   前記第１の溶剤の沸点は、前記第２の溶剤の沸点よりも高い請求項１〜３のいずれか１項に記載の微細パターン形成方法。
5. 前記第２インクは光硬化型のインクである請求項１から４のいずれか１項に記載の微細パターン形成方法。
6. 前記第２塗布工程では、前記第２インクを、複数回、重ね塗布する請求項１から５のいずれか１項に記載の微細パターン形成方法。
7. 前記基材は段差を有している請求項１から６のいずれか１項に記載の微細パターン形成方法。
8. 前記微細パターンは前記段差の近傍に形成されている請求項７記載の微細パターン形成方法。
9. 前記基材は傾斜を有している請求項１〜８のいずれか１項に記載の微細パターン形成方法。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の前記第１塗布工程または前記第２塗布工程をインクジェットヘッドにて行う微細パターン形成方法。
    

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