JP5444725B2 - 積層構造体及び積層構造体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、積層構造体及び積層構造体の製造方法に関する。

電気回路等における電極、絶縁体、半導体などの形成方法として、これらの材料を含む溶液を基板上の所定位置に供給するインクジェット法がある。

インクジェット法は、露光装置を用いるフォトリソグラフィー法に比べて、高価な装置や設備を必要とすることなく、工程数も少なく、材料効率が高いといった利点を有している。

特許文献１には、被パターン形成面に低表面エネルギー部と高表面エネルギー部からなる表面エネルギーによるコントラストを設ける方法により、微細配線を形成する方法が開示されている。

また、インクジェット法による微細配線形成技術が進展する一方で、配線パターンの信頼性、とりわけマイグレーションが大きな課題となっている。ここでいう、マイグレーションとは、高湿度環境下において電極間に電圧が印加された場合、電極間に金属の析出物が発生して短絡へと繋がる現象である。インクジェット法での配線パターン形成に用いられる機能液の代表的なものとして、ナノサイズの金属微粒子を溶液中に分散させたナノメタルインクがあり、低価格で、かつ、導電性が高いＡｇやＣｕ等の金属材料が用いられている。しかしながら、ＡｇやＣｕはマイグレーションが生じやすいという性質を併せ持っており、マイグレーションを防止するための技術が必要不可欠となる。

マイグレーション現象のメカニズムに関しては、例えば、Ａｇにおいては、水分の存在により陽極のＡｇがイオンとなり溶け出し、これが酸化物や水酸化物の生成や分解過程を伴いながら、印加される電圧に従って陰極に到達し、陰極においてＡｇが還元析出される。このような現象が繰り返され、これにより短絡に繋がることが知られている。従って、マイグレーションを防止するためには、陽極における金属の溶出過程や、陽極から陰極へのイオンの拡散過程を防止することが重要である。

このようなマイグレーションを防止するための技術の多くは、封止技術や無機バリア層を形成するといった防湿技術であった。また防湿技術に頼らないマイグレーション防止技術として、合金等によるマイグレーション耐性に優れる金属材料を用いる方法も考えられる。しかしながら、防湿技術や配線金属の変更等は、コスト上昇等を招くことから、実用的には不向きな場合が多い。

一方、上記の方法等は異なり、マイグレーションしやすい導電性材料からなる配線の上に、別の導電性材料からなる配線を形成した積層配線を形成し、このような積層配線構造によりマイグレーションを抑制するというマイグレーション防止技術がある。

特許文献２には、フォトリソグラフィー法を用いた積層配線形成技術として、基板上にバンクを形成する工程と、バンクで区画された開口部に第１膜パターンを形成する工程と、第１膜パターンの側部と対向するバンクを除去する工程と、第１膜パターンの側部及び上部を被覆する第２膜パターンをメッキにより形成する工程からなる膜パターンの形成方法が開示されている。

また、特許文献３には、Ａｇを導電体として用いた薄膜で形成された電極上をインジウム酸化物またはインジウム錫酸化物薄膜で被覆するマイグレーション防止方法が開示されている。

また、非特許文献１には、フォトリソグラフィー法を用いない積層配線成型技術として、Ａｇ電極上にスクリーン印刷法を用いてカーボンを含む導電性樹脂層を形成する方法が開示されている。

また、特許文献４には、基板上に配線パターンの形成領域に応じた被機能液配置領域とこの被機能液配置領域を囲む撥液領域とを形成する工程と、前記被機能液配置領域上に導電性微粒子を含む第１の機能液を配置する工程と、配置された第１の機能液からなる層の上に、第１の機能液が含む導電性微粒子と異なる導電性微粒子を含む第２の機能液を配置する工程と、被機能液配置領域上に積層した第１の機能液からなる層と第２の機能液とに対して所定の処理を施すことによって、異なる導電性材料からなる層が複数積層されてなる配線パターンを形成する工程を有する配線パターン形成方法が開示されている。
特開２００５−３１０９６２号公報 特開２００６−３０３２７５号公報 特開２００１−２７４５３５号公報 特許第３８２３９８１号公報 唐沢範之、外６名、「０．５ｍｍピッチ仕様耐マイグレーションコネクタ回路」、フジクラ技報、２００５年４月、第１０８巻、ｐ．３９−４３

しかしながら、特許文献２、３に開示されているようなフォトリソグラフィー法を用いる積層配線形成に関する技術は、マイグレーションし易い配線層を完全に覆うためには、フォトリソグラフィー法を多用するため、工程が複雑であった。

また、非特許文献１、特許文献４に開示されているようなフォトリソグラフィー法を用いない積層配線形成に関しては、Ａｇ等のマイグレーションし易い配線層の一部が微細化に伴い露出される可能性が高くなり、マイグレーションを防ぐのが困難であった。特に、特許文献４に記載されている配線パターンの形成方法では、マイグレーションし易い配線層の一部が露出してしまうという問題がある。また、被機能液配置領域の一部でも導電性材料機能液が行き渡らない部分があった場合には、この露出された領域に水分が付着してしまい、この領域を起点にマイグレーションの発生が促進される等の問題を有していた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、低コストで、かつ、導電性に優れ、マイグレーションの防止効果を有する積層配線パターンを形成した積層構造体及び積層構造体の製造方法を提供するものである。

本発明は、基板と、前記基板上において、エネルギーを付与することにより臨界表面張力が変化し、低表面エネルギー状態から高表面エネルギー状態へと変化する材料を含むものであって、前記エネルギーの付与により、第１の高表面エネルギー領域及び第２の高表面エネルギー領域と、低表面エネルギー領域とが形成されている濡れ性変化層と、前記第１の高表面エネルギー領域上に導電性材料により形成された第１の導電層と、前記第２の高表面エネルギー領域上及び前記第１の導電層上に形成された第２の導電層と、を有し、前記第１の導電層を前記第２の導電層により覆われた積層構造の導電層が形成されているものであることを特徴とする。

また、本発明は、前記第２の高表面エネルギー領域は、前記第１の高表面エネルギー領域の外側に隣接して形成されていることを特徴とする。

また、本発明は、前記第１の高表面エネルギー領域と前記第２の高表面エネルギー領域との間には、低表面エネルギー領域が形成されていることを特徴とする。

また、本発明は、前記第１の高表面エネルギー領域よりも、前記第２の高表面エネルギー領域の前記基板面上の高さが、相対的に低いものであることを特徴とする。

また、本発明は、前記エネルギーの付与は紫外線照射により行なわれるものであって、前記第１の高表面エネルギー領域を形成する際に照射される紫外線照射量よりも、前記第２の高表面エネルギー領域を形成する際に照射される紫外線照射量の方が多いことを特徴とする。

また、本発明は、前記第１の導電層を形成する導電性材料は、ＡｇまたはＣｕであることを特徴とする。

また、本発明は、前記第２の導電層を形成する導電性材料は、Ｓｎ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｆｅ、Ｎｉ又はＡｌを含む合金、導電性ポリマー、カーボン、ＩＴＯであることを特徴とする。

また、本発明は、前記第２の導電層を形成する導電性材料は、前記第１の導電層を形成する導電性材料よりも、イオン化傾向が高いものであることを特徴とする。

また、本発明は、基板上にエネルギーの付与により表面エネルギーが変化する濡れ性変化材料を含む濡れ性変化層を形成する工程と、前記濡れ性変化層に前記エネルギーを付与することにより、第１の高表面エネルギー領域を形成する工程と、前記第１の高表面エネルギー領域上に第１の導電性材料を含む溶液を供給する工程と、前記第１の導電性材料を含む溶液を乾燥させることにより、前記第１の高表面エネルギー領域上に第１の導電層を形成する工程と、前記濡れ性変化層の前記第１の導電層に隣接している部分又は近傍における部分に前記エネルギーを付与することにより、第２の高表面エネルギー領域を形成する工程と、前記第２の高表面エネルギー領域上及び前記第１の導電層上に第２の導電性材料を含む溶液を供給する工程と、前記第２の導電性材料を含む溶液を乾燥させることにより、前記第２の高表面エネルギー領域上及び第１の導電層上に第２の導電層を形成する工程と、を有することを特徴とする。

また、本発明は、基板上にエネルギーの付与により表面エネルギーが変化する濡れ性変化材料を含む濡れ性変化層を形成する工程と、前記濡れ性変化層に前記エネルギーを付与することにより、第１の高表面エネルギー領域及び、前記第１の高表面エネルギー領域の近傍部分に第２の高表面エネルギー領域を形成する工程と、前記第１の高表面エネルギー領域上に第１の導電性材料を含む溶液を供給する工程と、前記第１の導電性材料を含む溶液を乾燥させることにより、前記第１の高表面エネルギー領域上に第１の導電層を形成する工程と、前記第２の高表面エネルギー領域上、前記第１の導電層上及び前記第２の高表面エネルギー領域と前記第１の導電層との間の低表面エネルギー領域上に第２の導電性材料を含む溶液を供給する工程と、前記第２の導電性材料を含む溶液を乾燥させることにより、前記第２の高表面エネルギー領域上、第１の導電層上及び前記第２の高表面エネルギー領域と前記第１の導電層との間の低表面エネルギー領域上に第２の導電層を形成する工程と、を有することを特徴とする。

また、本発明は、前記エネルギーの付与は紫外線照射により行なわれるものであって、前記第１の高表面エネルギー領域を形成するための紫外線照射量よりも、前記第２の高表面エネルギー領域を形成するための紫外線照射量の方が高いものであることを特徴とする。

また、本発明は、前記第１の導電性材料を含む溶液は、インクジェット法により供給されるものであることを特徴とする。

本発明によれば、低コストで、かつ、導電性に優れ、マイグレーションの防止効果を有する積層配線パターンを形成した積層構造体及び積層構造体の製造方法を提供することができる。

本発明を実施するための最良の形態について、以下に説明する。

（積層構造体）
図１に、本実施の形態における積層構造体の構造を示す。図１（ａ）は、この積層構造体の上面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）における破線１Ａ−１Ｂにおいて切断した断面図である。

本実施の形態における積層構造体は、基板２０上に濡れ性変化層３０を形成したものである。濡れ性変化層３０は、エネルギーの付与により、表面エネルギーが変化する濡れ性変化材料を含むものであり、表面には、表面エネルギーの高い高表面エネルギー領域４０と、表面エネルギーの低い低表面エネルギー領域５０とが形成されている。

高表面エネルギー領域４０では、後述するように、機能性材料を含む溶液と接触することにより、表面エネルギーを下げようとするので、機能性材料を含む溶液に対する濡れ性がよく、低表面エネルギー領域５０では、機能性材料を含む溶液に対する濡れ性が悪い。従って、高表面エネルギー領域４０上に導電性材料を含む溶液を選択的に付着させることができ、これにより、高表面エネルギー領域４０上に導電層７０を形成することができる。なお、導電層７０は、第１の導電層７１が第２の導電層７２により覆われた構造となっており、第１の導電層７１と第２の導電層７２とが積層された導電層７０を形成している。

基板２０は、ガラス基板、シリコン基板、ステンレス基板、フィルム基板等の基板を用いることができる。フィルム基板では、ポリイミド（ＰＩ）基板、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）基板、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）基板等が挙げられる。

濡れ性変化層３０は、熱、電子線、紫外線、プラズマ等のエネルギーの付与により表面エネルギー（臨界表面張力）が変化する濡れ性変化材料を含む材料により構成されている。この濡れ性変化材料としては、側鎖に疎水基を有する高分子材料を用いることができる。このような高分子材料は、紫外線等のエネルギーの付与により、疎水基の結合が切断されることで、当初の低エネルギー表面（疎水性）から高エネルギー表面（親水性）へと変化する。具体的には、後述するように、所定のパターンの形成されたフォトマスクを用いて、紫外線を濡れ性変化層３０の表面を露光することにより、露光された領域が高表面エネルギー領域４０となり、濡れ性変化層３０の表面には、高表面エネルギー領域４０と低表面エネルギー領域５０とが形成される。

濡れ性変化材料に含まれる高分子材料としては、具体的には、ポリイミドや（メタ）アクリルレート等の骨子を有する主鎖に直接又は結合基を介して疎水基を有する側鎖が結合しているものが挙げられる。このような高分子材料のうち、ポリイミドは耐溶剤性、耐熱性、絶縁性に優れていることから、特に好適である。耐溶剤性に優れていることから、機能性材料を含む溶液の溶媒の選択肢を広げることができ、耐熱性に優れていることから、機能性材料を含む溶液を乾燥させる際の熱処理プロセス等にも十分耐えうる。また、絶縁性に優れているため、導電層７０を形成した際に、導電層７０同士が短絡するおそれもない。

上述の疎水基としては、フッ素を含むフルオロアルキル基やフッ素を含まない炭化水素基が挙げられる。

濡れ性変化層３０の表面では、高表面エネルギー領域４０と、低表面エネルギー領域５０との表面エネルギーの異なる２つの領域を備えており、導電性材料を含む溶液を高表面エネルギー領域４０上に選択的に配置することができる。

また、濡れ性変化層３０は、紫外線等のエネルギーの付与により表面エネルギーが変化するだけでなく、同時にエネルギーが付与された部分の膜減りが生じる。後述するように、この膜減りを利用することにより、第１の導電層７１を第２の導電層７２により確実に覆うことが可能である。

第１の導電層７１に用いられる導電性材料としては、低コストで、かつ、高導電率が得られるＡｇやＣｕ等の材料が好ましい。第２の導電層７２に用いられる導電性材料としては、第１の導電層７１に用いられる導電性材料よりもマイグレーション耐性の高い材料であるＳｎ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ａｌ等の他、ＡｇやＣｕを含めた合金、または、導電性ポリマー等を用いることができる。また、第２の導電層７２に用いる導電性材料としてカーボン又はＩＴＯ等の材料を用いることもできる。更に、第２の導電層７２に用いる導電性材料として、第１の導電層７１に用いる金属材料の溶出を防ぐ目的で、第１の導電層７１に用いる金属材料よりもイオン化傾向の高い金属材料を用いても良い。

（積層構造体の製造方法）
次に、本実施の形態における積層構造体の製造方法について説明する。

最初に、図２に示すように基板２０上に濡れ性変化層３０を形成する。尚、図２（ａ）は、この状態の上面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）における破線２Ａ−２Ｂにおいて切断した断面図である。

具体的には、基板２０上に濡れ性変化材料を含む溶液を、スピンコーター等を用いて塗布し、この後乾燥させることにより、濡れ性変化層３０を形成する。濡れ性変化層３０を形成するために用いる濡れ性変化材料として、側鎖に疎水基を有する構造の高分子材料を用いた場合では、基板２０上に形成された濡れ性変化層３０の表面は、低表面エネルギー状態（表面が低表面エネルギー領域５０により覆われた状態）となっている。

次に、図３に示すように濡れ性変化層３０の表面に紫外光等を照射し、高表面エネルギー領域４０と低表面エネルギー領域５０を形成する。尚、図３（ａ）は、この状態の上面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）における破線３Ａ−３Ｂにおいて切断した断面図である。

具体的には、フォトマスク８０を用いて矢印で示すように紫外線による露光を行うことにより高表面エネルギー領域４０と低表面エネルギー領域５０とを形成する。フォトマスク８０には、紫外光を透過しないＣｒ等のパターンが形成されており、Ｃｒ等のパターンの形成された領域においては、紫外光は透過することなく、濡れ性変化層３０の表面に紫外光は照射されない。一方、Ｃｒ等のパターンの形成されていない領域においては紫外光がフォトマスク８０を透過し、濡れ性変化層３０の表面に照射される。これにより、紫外光の照射された濡れ性変化層３０においては、疎水基の結合が切断され低表面エネルギー状態から高表面エネルギー状態へと変化する。これにより、紫外光の照射された領域の濡れ性変化層３０の表面は高表面エネルギー領域４０となる。一方、紫外光の照射されていない領域は、濡れ性変化層３０の表面は低表面エネルギー状態のままであるため、この領域の表面は低表面エネルギー領域５０となる。このようにして、濡れ性変化層３０の表面に高表面エネルギー領域４０と低表面エネルギー領域５０が形成される。

次に、図４に示すように、液滴吐出ノズル９０より、高表面エネルギー領域４０条に第１の導電性材料を含む溶液７１ａの液滴を供給する。尚、図４（ａ）は、この状態の上面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）における破線４Ａ−４Ｂにおいて切断した断面図である。

導電性材料を含む溶液の供給手段としては、インクジェット法、ディスペンサ法が挙げられるが、低粘度の微小液滴を非接触で高い精度で供給することが可能な上述の液滴吐出ノズル９０を用いたインクジェット法がより好適である。尚、本実施の形態では、後述する液滴吐出装置により、第１の導電性材料を含む溶液７１ａを供給している。

第１の導電性材料を含む溶液７１ａに含まれる導電性材料としては、ＡｇやＣｕ等の金属微粒子を溶液中に分散させたいわゆるナノメタルインクや、有機金属化合物を溶解させた溶液を用いることができる。インクジェット法により形成する際には、第１の導電性材料を含む溶液７１ａの表面張力は、２０ｍＮ／ｍ以上、５０ｍＮ／ｍ以下であることが好ましく、また、粘度は、２ｍＰａ・ｓ以上、５０ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。

次に、図５に示すように、高表面エネルギー領域４０上の第１の導電性材料を含む溶液７１ａを乾燥させて、固化させることにより第１の導電層７１を形成する。尚、図５（ａ）は、この状態の上面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）における破線５Ａ−５Ｂにおいて切断した断面図である。

第１の導電性材料を含む溶液７１ａを乾燥させるための乾燥方法は、オーブン等を利用した対流電熱方式、ホットプレート等を利用した伝導伝熱方式、遠赤外線やマイクロ波を利用した輻射伝熱方式等が挙げられる。また、必ずしも大気圧で行う必要はなく、必要に応じて減圧した状態で行ってもよい。また、乾燥させ固化させて形成された第１の導電層７１は、更に追加で熱処理等を加えてもよい。特に、第１の導電性材料を含む溶液７１ａとしてナノメタルインクを用いた場合では、乾燥させ固化させただけでは、十分な導電性を得ることが困難である場合があり、更に熱処理を行うことにより、導電性材料の微粒子同士を溶融させて、より高い導電性を得ることが可能となる。

次に、図６に示すように、第１の導電性材料を含む溶液７１ａとは異なる導電性材料を含む第２の導電性材料を含む溶液７２ａを供給する。尚、図６（ａ）は、この状態の上面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）における破線６Ａ−６Ｂにおいて切断した断面図である。

第２の導電性材料を含む溶液７２ａは、第１の導電層７１を覆うように供給される。第２の導電性材料を含む溶液７２ａは、インク又はペーストであり、インクジェット法、ディスペンサ法、フレキソ印刷法、グラビア印刷法、オフセット印刷法又はスクリーン印刷法等の各種印刷法により、第１の導電層７１を覆うように、第２の導電性材料を含む溶液７２ａのパターンを形成する。

次に、図７に示すように、第２の導電性材料を含む溶液７２ａを乾燥させて、固化させることにより第２の導電層７２を形成する。尚、図７（ａ）は、この状態の上面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）における破線７Ａ−７Ｂにおいて切断した断面図である。

第２の導電性材料を含む溶液７２ａを乾燥ための乾燥方法は、第１の導電性材料を含む溶液７１ａを乾燥させるための乾燥方法と同様である。第２の導電層７２を形成した後に熱処理を行なう場合、第１の導電層７１を形成した後に、熱処理を行なうことなく、第１の導電層７１及び第２の導電層７２を一括して熱処理を行なうことにより、第１の導電層７１と第２の導電層７２は同時に熱処理することができ、製造工程を短縮することが可能である。これにより、第１の導電層７１を覆うように第２の導電層７２が積層された構造の導電層７０を有する積層構造体が形成される。

（液滴吐出装置）
次に、導電性材料を含む溶液の液滴を供給するための液滴吐出装置であるインクジェット装置について説明する。

図８は、本実施の形態に用いたインクジェット装置の斜視図である。このインクジェット装置１００は、定盤１０１と、ステージ１０２と、液滴吐出ヘッド１０３と、液滴吐出ヘッド１０３に接続されたＸ軸方向移動機構１０４と、ステージ１０２に接続されたＹ軸方向移動機構１０５と、制御装置１０６とを備えている。

ステージ１０２は、基板２０を支持する目的で備えられており、基板２０を吸着する吸着機構（図示せず）等の固定機構を備えている。また、基板２０上に配置された導電性材料を含む溶液を乾燥させるための熱処理機構を備えて良い。

液滴吐出ヘッド１０３は、複数の吐出ノズルを備えたヘッドであり、複数の吐出ノズルが液滴吐出ヘッド１０３の下面に、Ｘ軸方向に沿って一定間隔で並んでいる。この吐出ノズルからステージ１０２に支持されている基板２０に対して、導電性材料を含む溶液（第１の導電性材料を含む溶液７１ａ又は、第２の導電性材料を含む溶液７２ａ）が吐出される。液滴吐出ヘッド１０３の液滴吐出機構には、例えばピエゾ方式を用いることができ、この場合、液滴吐出ヘッド１０３内のピエゾ素子に電圧を印加することで液滴が吐出する。

Ｘ軸方向移動機構１０４はＸ軸方向駆動軸１０７、及びＸ軸方向駆動モータ１０８で構成される。Ｘ軸方向駆動モータ１０８はステッピングモータ等であり、制御装置１０６からＸ軸方向の駆動信号が供給されると、Ｘ軸駆動軸１０７を動作させ、液滴吐出ヘッド１０３がＸ軸方向に移動する。

Ｙ軸方向移動機構１０５はＹ軸方向駆動軸１０９およびＹ軸方向駆動モータ１１０で構成される。制御装置１０６からＸ軸方向の駆動信号が供給されるとステージ１０２がＹ軸方向に移動する。

制御装置１０６は液滴吐出ヘッド１０３に吐出制御用の信号を供給する。またＸ軸方向駆動モータ１０８にＸ軸方向の駆動信号を、またＹ軸方向駆動モータ１１０にＹ軸方向の駆動信号をそれぞれ供給する。なお制御装置１０６は、液滴吐出ヘッド１０３、Ｘ軸方向駆動モータ１０８、Ｙ軸方向駆動モータ１１０とそれぞれつながっているが、その配線は図示していない。

インクジェット装置１００は、液滴吐出ヘッド１０３とステージ１０２とを相対的に走査させながらステージ１０２上に固定された基板２０に対して導電性材料を含む溶液の液滴を吐出する。なお液滴吐出ヘッド１０３とＸ軸方向移動機構１０４の間には、Ｘ軸方向移動機構１０４と独立動作する回転機構を備え付けても良い。回転機構を動作させて液滴吐出ヘッド１０３とステージ１０２との相対角度を変化させることで、吐出ノズル間ピッチを調節できる。また液滴吐出ヘッド１０３とＸ軸方向移動機構１０４の間には、Ｘ軸方向移動機構１０４と独立動作するＺ軸方向移動機構を備え付けても良い。Ｚ軸方向に液滴吐出ヘッド１０３を移動させることで、基板２０とノズル面との距離を任意に調節可能である。またステージ１０２とＹ軸方向移動機構１０５の間には、Ｙ軸方向移動機構１０５と独立動作する回転機構を備え付けても良い。回転機構を動作させることで、ステージ１０２上に固定された基板２０を任意の角度に回転させた状態で、基板２０に対して液滴を吐出できる。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく、実施例に種々の変形や置換を加えることが可能である。

（実施例１）
本実施例は、図９に示す積層構造体の作製に関するものである。具体的に、本実施例の積層構造体の作製方法について説明する。尚、図９（ａ）は、この状態の上面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）における破線９Ａ−９Ｂにおいて切断した断面図である。

最初に、基板２０上に濡れ性変化層３０を形成する。具体的には、基板２０となるガラス基板上に、濡れ性変化材料を含むＮＭＰ溶液をスピンコーターにより塗布する。この濡れ性変化材料には、紫外線の照射により表面自由エネルギーが変化する側鎖にアルキル基を有するポリイミド材料を用いている。この後、１００℃のオーブンにより前焼成を行った後、３００℃で溶媒を揮発させることにより除去し、濡れ性変化層３０を形成する。

次に、第１の高表面エネルギー領域４１と低表面エネルギー領域５０を形成する。具体的には、波長３００ｎｍ以下の紫外光（超高圧水銀ランプ）を用いて、線幅５０μｍの線状の開口パターンが形成されているフォトマスクを介し、濡れ性変化層３０の表面を露光する。これにより、濡れ性変化層３０の表面において紫外光の照射された領域は、第１の高表面エネルギー領域４１となり、紫外光の照射されていない領域は低表面エネルギー領域５０となり、第１の高表面エネルギー領域４１と低表面エネルギー領域５０からなるパターンが形成される。尚、この際照射される紫外線照射量は、１０Ｊ／ｃｍ^２である。

次に、インクジェット法により第１の導電性材料を含む溶液の液滴を第１の高表面エネルギー領域４１上に供給し選択的に配置する。この第１の導電性材料を含む溶液は、Ａｇの微粒子を含有するナノメタルインクであり、特性は、表面張力が約３０ｍＮ／ｍ、粘度が約１０ｍＰａ・ｓである。また、インクジェット装置より吐出される第１の導電性材料を含む溶液の液滴の体積は、８ｐＬである。また、液適法を用いて測定した第１の高表面エネルギー領域４１における接触角は５°、低表面エネルギー領域５０における接触角は３０°である。

次に、第１の高表面エネルギー領域４１上に供給された第１の導電性材料を含む溶液を１００℃のオーブンで乾燥・固化させた後、２００℃のオーブンにより熱処理を加えて、平均膜厚約１００ｎｍの第１の導電層７１を形成する。

次に、線幅７５μｍの線状の開口パターンが形成されているフォトマスクを介し、波長３００ｎｍ以下の紫外光（超高圧水銀ランプ）を用いて、濡れ性変化層３０の表面を露光する。この際、開口パターンにおける露光される領域の中心と、第１の導電層７１の中心とが一致するよう位置合せをした後、露光を行なう。
これにより、濡れ性変化層３０の表面に第２の高表面エネルギー領域４２を形成する。尚、この際照射される紫外線照射量は、１０Ｊ／ｃｍ^２である。

次に、インクジェット法により第２の導電性材料を含む溶液の液滴を第２の高表面エネルギー領域４２及び第１の導電層７１上に供給し選択的に配置する。この第２の導電性材料を含む溶液は、Ｎｉの微粒子を含有するナノメタルインクであり、特性は、表面張力が約３０ｍＮ／ｍ、粘度が約１０ｍＰａ・ｓである。また、インクジェット装置より吐出される第２の導電性材料を含む溶液の液滴の体積は、８ｐＬである。

次に、第２の高表面エネルギー領域４２及び第１の導電層７１上に供給された第２の導電性材料を含む溶液を１００℃のオーブンで乾燥・固化させた後、３００℃のオーブンにより熱処理を加えて、平均膜厚約３００ｎｍの第２の導電層７２を形成した。

以上、本実施例では、２度の紫外線照射と２度のインクジェット法による印刷により、第１の導電層７１と第２の導電層７２が積層された構造の導電層７０が形成された積層構造体を容易に得ることができた。

（実施例２）
本実施例は、図１０に示す積層構造体の作製に関するものである。本実施例では、第２の高表面エネルギー領域４２を形成するために照射する紫外線照射量を４０Ｊ／ｃｍ^２とし、これ以外の条件は実施例１と同じ条件により積層構造体を作製したものである。尚、図１０（ａ）は、この状態の上面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）における破線１０Ａ−１０Ｂにおいて切断した断面図である。

図に示すように、濡れ性変化層３０は、紫外線照射量が増加するに従い、膜厚が薄くなる膜減りが生じる。従って、第２の高表面エネルギー領域４２を形成する際の紫外線照射量を第１の高表面エネルギー領域４１を形成する際の紫外線照射量よりも増やすことにより、第１の高表面エネルギー領域４１よりも第２の高表面エネルギー領域４２は５０ｎｍ程度多く膜減りが生じ段差が発生する。よって、第１の導電層７１が接する第１の高表面エネルギー領域４１よりも第２の導電層７２が接する第２の高表面エネルギー領域４２の高さが相対的に低くなる。これにより、より一層確実に第１の導電層７１を第２の導電層７２により覆った積層構造体を得ることができる。
（実施例３）
本実施例は、図１１に示す積層構造体の作製に関するものである。尚、図１１（ａ）は、この状態の上面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）における破線１１Ａ−１１Ｂにおいて切断した断面図である。

最初に、実施例１と同様の方法により濡れ性変化層３０を形成し、次に、所定の開口パターンを有するフォトマスクを用いて、波長３００ｎｍ以下の紫外光（超高圧水銀ランプ）を用いて、濡れ性変化層３０の表面を露光する。これにより、濡れ性変化層３０の表面に、第１の高表面エネルギー領域４１、第２の高表面エネルギー領域４２、第１の低表面エネルギー領域５１、第１の低表面エネルギー領域５２からなるパターンを形成する。この際、形成される第１の高表面エネルギー領域４１の幅ＷＨ１は５０μｍであり、第２の高表面エネルギー領域４２の幅ＷＨ２は５μｍであり、第１の低表面エネルギー領域５１の幅ＷＬ１は２．５μｍである。尚、照射される紫外線照射量は、１０Ｊ／ｃｍ^２である。

次に、インクジェット法により第１の導電性材料を含む溶液の液滴を第１の高表面エネルギー領域４１上に供給し選択的に配置する。この第１の導電性材料を含む溶液は、Ａｇの微粒子を含有するナノメタルインクであり、実施例１で用いたものと同様のものである。

次に、第１の高表面エネルギー領域４１上に供給された第１の導電性材料を含む溶液を１００℃のオーブンで乾燥・固化させた後、２００℃のオーブンにより熱処理を加えて、平均膜厚約１００ｎｍの第１の導電層７１を形成する。

次に、インクジェット法により第２の導電性材料を含む溶液の液滴を第２の高表面エネルギー領域４２、第１の低表面エネルギー領域５１及び第１の導電層７１上に供給し選択的に配置する。この第２の導電性材料を含む溶液は、Ｎｉの微粒子を含有するナノメタルインクであり、実施例１で用いたものと同様のものである。

次に、第２の高表面エネルギー領域４２、第１の低表面エネルギー領域５１及び第１の導電層７１上に供給された第２の導電性材料を含む溶液を１００℃のオーブンで乾燥・固化させた後、３００℃のオーブンにより熱処理を加えて、平均膜厚約３００ｎｍの第２の導電層７２を形成する。

以上、本実施例では、１度の紫外線照射と２度のインクジェット法による印刷により、第１の導電層７１と第２の導電層７２が積層された構造の導電層７０が形成された積層構造体を容易に得ることができた。

（実施例４）
実施例４として、図１２に示す積層構造体を作製し、マイグレーション試験を行なった。尚、図１２（ａ）は、この状態の上面図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）における破線１２Ａ−１２Ｂにおいて切断した断面図である。

この積層構造体は、基板２０上に濡れ性変化層３０が形成されており、この濡れ性変化層３０上に長さＬが１０ｍｍの４０本の櫛形電極が交互に形成されているパターンからなるものである。このパターンは、第１の高表面エネルギー領域４１の幅ＷＨ１は５０μｍであり、第２の高表面エネルギー領域４２の幅ＷＨ２は５μｍであり、また、第１の低表面エネルギー領域５１の幅ＷＬ１は２．５μｍである。第１の高表面エネルギー領域４１上に第１の導電層７１が形成され、第２の高表面エネルギー領域４２、第１の低表面エネルギー領域５１及び第１の導電層７１上に第２の導電層７２が形成される。第１の導電層７１の平均膜厚、第２の導電層７２の平均膜厚については実施例３と同様である。

この条件において、マイグレーション試験を行うため、隣接する導電層７０間のスペースとなる領域が異なるものを作製した。具体的には、第２の低表面エネルギー領域５２の幅ＷＬ２を変化させ、１０μｍ、２０μｍ、５０μｍとなる３種類のパターンの櫛形導電を形成した積層構造体を各々作製した。

（比較例１）
比較例１として、図１３に示す積層構造体を作製し、マイグレーション試験を行なった。尚、図１３（ａ）は、この状態の上面図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）における破線１３Ａ−１３Ｂにおいて切断した断面図である。

この積層構造体は、基板２２０上に濡れ性変化層２３０が形成されており、この濡れ性変化層２３０上に長さＬＲが１０ｍｍの４０本の櫛形電極が交互に形成されているパターンからなるものである。このパターンは、高表面エネルギー領域２４０の幅ＷＲＨが５０μｍであり、Ａｇナノ粒子を含む溶液を用いて、厚さ１００ｎｍの導電層２７０を形成したものである。

この条件において、マイグレーション試験を行うため、隣接する導電層２７０間のスペースとなる領域が異なるものを作製した。具体的には、低表面エネルギー領域２５０の幅ＷＲＬが、１０μｍ、２０μｍ、５０μｍとなる３種類のパターンの櫛形導電を形成した積層構造体を各々作製した。

作製した実施例４と比較例１の積層構造体について、２５℃、８５％ＲＨの環境下
において、櫛形電極間に２０Ｖの電圧を印加し、マイグレーション試験を行なった結
果を表１に示す。表１より、比較例１における積層構造体では、すべて１００時間に達する前に櫛形電極間における絶縁抵抗が１ＭΩ以下となり、マイグレーションが発生した。一方、実施例４における積層構造体では、すべての積層構造体において、１００時間を経過しても、櫛形電極間における絶縁抵抗が１ＭΩ以下となることはなかった。これにより、実施例４の積層構造体の耐マイグレーション性が確認された。

尚、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。

本実施の形態に係る積層構造体の構成図 本実施の形態に係る積層構造体の製造方法における工程図（１） 本実施の形態に係る積層構造体の製造方法における工程図（２） 本実施の形態に係る積層構造体の製造方法における工程図（３） 本実施の形態に係る積層構造体の製造方法における工程図（４） 本実施の形態に係る積層構造体の製造方法における工程図（５） 本実施の形態に係る積層構造体の製造方法における工程図（６） 本実施の形態に係る積層構造体の製造に用いられる液滴吐出装置の斜視図 実施例１における積層構造体の構成図 実施例２における積層構造体の構成図 実施例３における積層構造体の構成図 実施例４における積層構造体の構成図 比較例１における積層構造体の構成図

２０ 基板
３０ 濡れ性変化層
４０ 高表面エネルギー領域
４１ 第１の高表面エネルギー領域
４２ 第２の高表面エネルギー領域
５０ 低表面エネルギー領域
５１ 第１の低表面エネルギー領域
５２ 第２の低表面エネルギー領域
７０ 導電層
８０ フォトマスク
９０ 液滴吐出ノズル

Claims (12)

1. 基板と、
   前記基板上において、エネルギーを付与することにより臨界表面張力が変化し、低表面エネルギー状態から高表面エネルギー状態へと変化する材料を含むものであって、前記エネルギーの付与により、第１の高表面エネルギー領域及び第２の高表面エネルギー領域と、低表面エネルギー領域とが形成されている濡れ性変化層と、
   前記第１の高表面エネルギー領域上に導電性材料により形成された第１の導電層と、
   前記第２の高表面エネルギー領域上及び前記第１の導電層上に形成された第２の導電層と、
   を有し、
   前記第１の導電層を前記第２の導電層により覆われた積層構造の導電層が形成されているものであることを特徴とする積層構造体。
2. 前記第２の高表面エネルギー領域は、前記第１の高表面エネルギー領域の外側に隣接して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の積層構造体。
3. 前記第１の高表面エネルギー領域と前記第２の高表面エネルギー領域との間には、低表面エネルギー領域が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の積層構造体。
4. 前記第１の高表面エネルギー領域よりも、前記第２の高表面エネルギー領域の前記基板面上の高さが、相対的に低いものであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の積層構造体。
5. 前記エネルギーの付与は紫外線照射により行なわれるものであって、前記第１の高表面エネルギー領域を形成する際に照射される紫外線照射量よりも、前記第２の高表面エネルギー領域を形成する際に照射される紫外線照射量の方が多いことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の積層構造体。
6. 前記第１の導電層を形成する導電性材料は、ＡｇまたはＣｕであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の積層構造体。
7. 前記第２の導電層を形成する導電性材料は、Ｓｎ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｆｅ、Ｎｉ又はＡｌを含む合金、導電性ポリマー、カーボン、ＩＴＯであることを特徴とする請求項６に記載の積層構造体。
8. 前記第２の導電層を形成する導電性材料は、前記第１の導電層を形成する導電性材料よりも、イオン化傾向が高いものであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の積層構造体。
9. 基板上にエネルギーの付与により表面エネルギーが変化する濡れ性変化材料を含む濡れ性変化層を形成する工程と、
   前記濡れ性変化層に前記エネルギーを付与することにより、第１の高表面エネルギー領域を形成する工程と、
   前記第１の高表面エネルギー領域上に第１の導電性材料を含む溶液を供給する工程と、
   前記第１の導電性材料を含む溶液を乾燥させることにより、前記第１の高表面エネルギー領域上に第１の導電層を形成する工程と、
   前記濡れ性変化層の前記第１の導電層に隣接している部分又は近傍における部分に前記エネルギーを付与することにより、第２の高表面エネルギー領域を形成する工程と、
   前記第２の高表面エネルギー領域上及び前記第１の導電層上に第２の導電性材料を含む溶液を供給する工程と、
   前記第２の導電性材料を含む溶液を乾燥させることにより、前記第２の高表面エネルギー領域上及び第１の導電層上に第２の導電層を形成する工程と、
   を有することを特徴とする積層構造体の製造方法。
10. 基板上にエネルギーの付与により表面エネルギーが変化する濡れ性変化材料を含む濡れ性変化層を形成する工程と、
    前記濡れ性変化層に前記エネルギーを付与することにより、第１の高表面エネルギー領域及び、前記第１の高表面エネルギー領域の近傍部分に第２の高表面エネルギー領域を形成する工程と、
    前記第１の高表面エネルギー領域上に第１の導電性材料を含む溶液を供給する工程と、
    前記第１の導電性材料を含む溶液を乾燥させることにより、前記第１の高表面エネルギー領域上に第１の導電層を形成する工程と、
    前記第２の高表面エネルギー領域上、前記第１の導電層上及び前記第２の高表面エネルギー領域と前記第１の導電層との間の低表面エネルギー領域上に第２の導電性材料を含む溶液を供給する工程と、
    前記第２の導電性材料を含む溶液を乾燥させることにより、前記第２の高表面エネルギー領域上、第１の導電層上及び前記第２の高表面エネルギー領域と前記第１の導電層との間の低表面エネルギー領域上に第２の導電層を形成する工程と、
    を有することを特徴とする積層構造体の製造方法。
11. 前記エネルギーの付与は紫外線照射により行なわれるものであって、前記第１の高表面エネルギー領域を形成するための紫外線照射量よりも、前記第２の高表面エネルギー領域を形成するための紫外線照射量の方が高いものであることを特徴とする請求項９又は１０に記載の積層構造体の製造方法。
12. 前記第１の導電性材料を含む溶液は、インクジェット法により供給されるものであることを特徴とする請求項９から１１のいずれかに記載の積層構造体の製造方法。

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