TWI606761B - 形成於基材上之結構體、結構體之製造方法及線圖案 - Google Patents

Description

形成於基材上之結構體、結構體之製造方法及線圖案

本發明係關於一種形成於基材上之結構體、結構體之製造方法及線圖案。本發明尤其是關於一種將油墨吐出並形成於基材上之結構體、此結構體之製造方法及線圖案。

對電氣電子機器而言，通常會要求有不僅可應對高功能化或小型化、低成本化而且可應對製品之多樣化或製品週期之短期化的設計製造技術。然而通常而言，對金屬、非金屬材料之薄膜施以光微影製程而以遮蔽及蝕刻等方式對所形成之膜進行微細圖案化時，步驟會變得複雜，圖案之可撓性亦限制較多，於具有較大之段差之部位難以形成連續之圖案。更甚者，由於非金屬材料之情形時蝕刻速度較慢，故於製造上具有因蝕刻溫度較高而使蝕刻氣體對基板或裝置結構造成損傷或遮罩材料之耐久性等較多之課題。

近年來，開發有如下方法。以噴墨方式將金屬奈米粒子油墨或金屬烷氧化物溶液等原料液滴化，並直接描繪於基板 上，形成微細之圖案，且於其後實施熱處理等處理。藉此，於無蝕刻步驟之情況下形成金屬或陶瓷膜之微細之結構體。藉由將液滴微細化，而亦可形成1μm左右之線寬之結構體。

於此方法之情形時，形成於基板上之熱處理前之微細圖案尚未結晶化或金屬化，從而必須進行熱處理使之結晶化。然而，若於將膜較厚地堆積後一起進行熱處理，則由於伴隨著結晶化之膜之收縮，而會產生龜裂或剝離，難以穩定地製造裝置。再者，為了獲得膜之厚度而必須若干次於相同之場所重複堆積，故而難以高速地形成膜厚較厚之結構體。

於先前之噴墨法中，於液滴噴附至基板時，由於表面張力所造成之基板材料之潤濕性或基板表面粗糙度所造成之毛細管效應而導致液滴擴散，使得線寬成為液滴直徑之數倍以上，故難以進行進一步之微細之描繪。為了克服此種情況，例如於專利文獻1(日本專利特開2004-165587號公報)中記載有如下微細噴墨技術。藉由將噴嘴開口尺寸微細化為10μm以下，並利用電場吸引使吐出液滴之尺寸以體積計為1/1000以下，而可實現微米尺寸之線寬之微細描繪。

然而，於專利文獻1之技術中，由於液滴尺寸非常小，故而向基板上之噴嘴附近之材料供給明顯成為微量，每次描繪之膜厚為數十nm左右。而為了獲取數微米以上之厚度，必須重疊塗佈數十次以上。因此導致製造時間變長，而無法獲得實用之產出量，並且由於將噴嘴微細化，故有容易引起孔堵塞之實用 上之問題。

另一方面，例如於專利文獻2(日本專利特開2009-101356號公報)中記載有如下技術。將噴附至基板之油墨之微小液滴之液滴直徑達到最大容許液滴直徑之時間設為容許經過時間。於自噴附時起經過此容許經過時間時，設定為使噴附至基板之微小液滴自噴附位置移動至照射位置的掃描速度。於自噴附時起經過容許經過時間時、即已噴附之微小液滴位於照射位置時，對微小液滴照射雷射光。藉此，控制所形成之結構體之形狀。然而於專利文獻2之技術中，由於在噴附時對微小液滴照射雷射光，故若雷射加熱不充分，則液滴未充分進行乾燥固化。再者，若雷射之功率較強，則會產生被認為是油墨爆沸現象之微細孔或凹凸，使條件難以最佳化，進一步難以使結構體微細化。

本發明係解決上述課題者，其目的在於提供一種於描繪線之寬度方向上抑制油墨於基材上之潤濕擴散，從而可實現高縱橫比的結構體、此結構體之製造方法及線圖案。

根據本發明之一實施形態，提供一種結構體，其具備一液滴重疊固化層、一液滴流動固化層及一凹陷部。液滴重疊固化層由多個液滴向一基材之一移動方向傾斜並連續地重合固化而成。液滴流動固化層由上述液滴於上述液滴重疊固化層上流動且上述液滴未重疊地連續固化而成。凹陷部形成於上述液滴重疊固化層與上述液滴流動固化層之邊界區域。

於上述結構體中，上述液滴重疊固化層亦可於側部具有向上述基材之移動方向連續地傾斜而形成之一凸形狀部。

於上述結構體中，上述結構體之縱橫比亦可為0.1以上。

上述結構體亦可具有相對於基材面呈5度以上之角度。

於上述結構體中，上述液滴流動固化層亦可由金屬微粒子分散地形成，且上述金屬微粒子分散地出現於上述液滴流動固化層之表面。

根據本發明之另一實施形態，提供一種結構體之製造方法，包括下列步驟。對移動之一基材照射一光線。於上述基材之一移動方向之一上游側形成具有一峰值溫度之一溫度分佈。使多個液滴噴附至一溫度區域。溫度區域為上述溫度分佈之峰值溫度至上述基材之移動方向之下游側成為低溫者。

於上述結構體之製造方法中，上述基材之移動方向之下游側且為低溫之溫度區域之溫度梯度亦可為1℃/mm以上且100℃/mm以下。

於上述結構體之製造方法中，上述溫度分佈亦可為非高斯分佈。

於上述結構體之製造方法中，上述溫度分佈亦可為帽形或雙峰形狀之溫度分佈，帽形或雙峰形狀為於上述移動之基板上以液滴之噴附位置為中心旋轉上述非高斯分佈之溫度分佈 而成。

於上述結構體之製造方法中，上述溫度分佈亦可由上述光線之投入功率以及上述基材之導熱率、熱容量與移動速度所規定。

根據本發明之另一實施形態，提供一種線圖案，其具備上述任一種結構體。

上述線圖案亦可具備寬度0.5μm以上、縱橫比0.1以上。

根據本發明，提供一種於描繪線之寬度方向上抑制油墨於基材上之潤濕擴散，從而可實現高縱橫比的結構體、此結構體之製造方法及線圖案。

1‧‧‧液滴重疊固化層

3‧‧‧液滴流動固化層

5‧‧‧凹陷部

7‧‧‧凸形狀部

9‧‧‧粒子狀之結構

10‧‧‧結構體

11‧‧‧鱗狀之形狀

20‧‧‧液滴

21‧‧‧液滴

23‧‧‧噴附中心位置

50‧‧‧基材

90‧‧‧結構體

91‧‧‧溶液

93‧‧‧噴附中心位置

95‧‧‧結構體

100‧‧‧結構體製造裝置

101‧‧‧照射位置

103‧‧‧液滴噴附位置

110‧‧‧加熱部

111‧‧‧光線

120‧‧‧吐出部

130‧‧‧溫度測定部

150‧‧‧移動部

210‧‧‧加熱部

211‧‧‧導波管

213‧‧‧治具

215‧‧‧光源

第1A圖表示本發明之一實施形態之結構體10之模式側視圖。

第1B圖係第1A圖之AA'中之結構體10之模式剖面圖。

第2A圖表示本發明之一實施形態之結構體10之SEM(Scanning Electron Microscope，掃描式電子顯微鏡)圖像之俯視圖。

第2B圖係第2A圖之放大圖。

第2C圖係第2A圖所示之結構體10之側視圖。

第3A圖表示本發明之一實施形態之結構體10之SEM圖像之俯視圖。

第3B圖係第3A圖之剖面圖。

第3C圖係第3A圖所示之結構體10之上表面之放大圖。

第4圖表示本發明之一實施形態之結構體10之SEM圖像。

第5圖係本發明之一實施形態之結構體之製造裝置100之模式圖、表示自上表面觀察基材50時之溫度分佈之模式圖、及表示移動後之基材50之溫度分佈之模式圖。

第6圖係表示本發明之一實施形態之液滴噴附位置103之溫度分佈與所形成之結構體的關係之圖。

第7A圖係表示結構體90於第6圖之第一溫度區域(負之溫度梯度)內所形成之情況之模式圖。

第7B圖係表示本發明之一實施形態之結構體10於第6圖之第三溫度區域(正之溫度梯度)內所形成之情況之模式圖。

第8A圖係表示本發明之一實施形態之結構體10於已靜止之基材上固化後之液滴20之形狀之模式圖。

第8B圖係表示本發明之一實施形態之結構體10於移動之基材上固化後之液滴21之形狀之模式圖。

第8C圖係沿第8B圖之BB'剖面之結構體10之剖面圖。

第8D圖係沿第8C圖之CC'剖面之結構體10之剖面圖。

第9A及9B圖係表示本發明之一實施形態之液滴噴附位置103之溫度分佈圖。

第10A、10B及10C圖係本發明之一變化例之環狀之照射光線之模式圖。

第11圖係本發明之一變化例之加熱部210之模式圖。

第12A及12B圖係本發明之一變化例之環狀之照射光線之模式圖。

第13A圖係觀察到本發明之一實施例之液滴以50Hz之週期吐出並於基材上固化後之固化狀態之SEM圖像。

第13B圖係第13A圖之放大圖。

第13C圖係觀察到本發明之一實施例之液滴以250Hz之週期吐出並於基材上固化後之固化狀態之SEM圖像。

第13D圖係第13C圖之放大圖。

第14A圖係表示基材50上以未達1℃/mm之溫度梯度所形成之結構體90之縱橫比之關係之SEM圖像。

第14B圖係表示本發明之一實施例之基材50上以1℃/mm以上且100℃/mm以下之溫度梯度所形成之結構體10之縱橫比之關係之SEM圖像。

第14C圖係表示基材50上以大於100℃/mm之溫度梯度所形成之結構體95之縱橫比之關係之SEM圖像。

第15圖係表示本發明之一實施例之模擬結果之圖。

第16A圖係表示本發明之一實施形態之利用熱圖像儀(thermo viewer)之測定結果之圖。

第16B圖係表示第16A圖之實施型態之模擬之圖。

第16C圖係第16A圖及第16B圖之比較結果之圖。

以下，參照圖式，對本發明之形成於基材上之結構體、結構體之製造方法及線圖案進行說明。然而，本發明之形成於基材上之結構體、結構體之製造方法及線圖案並不由以下所示之實施形態及實施例之記載內容限定性地進行解釋。再者，於在本實施之形態及實施例中參照之圖式中，對相同部分或具有同樣之功能之部分標註相同之符號，而省略其重複之說明。

做為解決上述問題之技術，本發明者等人於國際公開WO2009/072603案中揭示有如下技術。於包含使液滴噴附至基材上而於基材上形成配線圖案或功能膜圖案之描繪步驟的圖案形成方法中，於描繪步驟之前預先對液滴噴附至基材上之液滴噴附位置照射雷射、或紅外線以進行加熱。本發明者等人之技術係初次表示如下。藉由控制基材之移動速度、液滴之吐出週期及液滴噴附位置之加熱，而抑制油墨於基材上之擴散，從而能以高縱橫比形成所需之結構體，亦即可形成具有厚度之結構體。

於專利文獻2中，亦有如下一文之記載。於液滴噴附前，預先對結構體形成位置照射雷射光而一面維持基板之形狀一面使基板升溫。藉此，使液滴之外徑成為目標之外徑。然而，專利文獻2未對因預先對基板照射雷射光所引起的基板之局部之溫度上升與已噴附之液滴而形成之結構體間的關係進行充分的研究。故專利文獻2只不過是對基板之預加熱，而難以形成具有厚度之結構體。

本發明者等人為了使上述國際公開WO2009/072603 中揭示之技術進一步最佳化而進行了銳意研究。其結果發現，為了於描繪線之寬度方向上抑制油墨於基材上之潤濕擴散，形成可實現高縱橫比之結構體，而有於油墨噴附之基板表面之區域形成特定之溫度分佈的必要，從而完成本發明。

第1A圖表示本發明之一實施形態之結構體10之模式側視圖。第1B圖係第1A圖之AA'線之結構體10之模式剖面圖。本實施形態之結構體10具備一液滴重疊固化層1、一液滴流動固化層3及一凹陷部5。液滴重疊固化層1由多個液滴向一基材50之一移動方向傾斜並連續地重合固化而成。液滴流動固化層3由多個液滴於液滴重疊固化層1上流動且液滴未重疊地連續固化而成。凹陷部5形成於液滴重疊固化層1與液滴流動固化層3之邊界區域。又，於結構體10中，液滴重疊固化層1於側部具有向基材50之移動方向連續地傾斜而形成之凸形狀部7。

第2A圖係表示本實施形態之結構體10形成於基材上之掃描式電子顯微鏡(SEM)圖像之俯視圖。第2B圖係第2A圖之放大圖。第2C圖係第2A圖所示之結構體10之側視圖。如上所述，本實施形態之結構體10係連續地配設於基材50上之圖案。結構體10具有線狀的凹陷部5。凹陷部5係自與基材50接觸之結構體10之下部朝向與基材50概略平行之結構體10之上部延伸且傾斜於與基材50概略平行之長度方向(第一方向)。此外，結構體10具有凸形狀部7。凸形狀部7係於與第一方向概略正交之寬度方向(第二方向)上，朝向與第一方向反向之第三方 向擴張。

第3A圖表示本發明之一實施形態之結構體10之SEM圖像之俯視圖。第3B圖係第3A圖之剖面圖。第3C圖係第3A圖所示之結構體10之上表面之放大圖。第4圖表示本發明之一實施形態之結構體10之SEM圖像。如第3B圖所示，結構體10係於沿與基材50接觸之結構體10之第一方向之側面之附近，具有沿第一方向延伸之凹陷部5。若以與第一方向正交之方式切斷，則其剖面具有蘑菇之類之倒錐狀之形狀。再者，於本實施形態之結構體10中，液滴流動固化層3分散地形成有金屬微粒子，且金屬微粒子分散地出現於液滴流動固化層3之表面。因此，於將金屬等材質結晶化之材料使用於液滴之溶質之情形下，若放大結構體10，則可觀察如第3C圖所示之粒子狀之結構9。此係表示結構體10具有多晶結構。進而，如第4圖所示，於結構體10中，可觀察到於結構體10之上部以第一方向凸出之鱗狀之形狀11。

具有此種特徵之本實施形態之結構體10能於描繪線之寬度方向上抑制油墨於基材50上之潤濕擴散，從而可實現高縱橫比。推測結構體10具有鱗狀之凸形狀部7之原因如下。噴附至基材50上之液滴之溶劑汽化且其溶質固化，但覆蓋到先前噴附並固化中之溶質上的液滴則是逐漸地固化。藉此，較晚噴附之液滴能以以與先前固化之溶質融合之方式固化。因此，於本實施形態之結構體10中，於與基材50接觸之部分立刻固化故而 成為接近於液滴之形狀，但位於上部之液滴則是逐漸地固化。藉此形成平滑地連續且均質之結構。

因此，本實施形態之結構體10之特徵如下。藉由控制形成於基材50上之溫度梯度，而使噴附至基材50上之油墨液滴未立即乾燥，從而藉由利用基材50上之油墨液滴之流動，將於先前之噴墨法中於已噴附之油墨液滴乾燥並重合之部位得以出現凹凸被平滑地平整化的現象，使所描繪圖案具有滑順之表面及側面之形狀。

若液滴已噴附之位置上之基材50之溫度過高，則液滴爆沸而形成溶質之塊經分割之形狀，從而無法形成如本實施形態之結構體10之平滑地連續之結構。另一方面，若液滴已噴附之位置上之基材50之溫度過低，則液滴之黏性降低而易於基材50上擴散。因此，於本發明中，較重要的是控制噴附至基材50時之液滴之黏性與流動，且已噴附液滴之位置上之基材50之溫度分佈具有重要之意義。

如此，如下所述，藉由控制液滴之黏性而形成的本實施形態之結構體10可實現結構體之厚度與線寬之比為0.1以上之較高之縱橫比。又，可將連續地形成之結構體10之側面之角度設為相對於基板面呈5度以上、較佳為17度以上。

以下說明結構體製造裝置。

對上述本實施形態之結構體製造裝置進行說明。第5圖係由下而上表示本實施形態之結構體製造裝置100之模式 圖、表示自上表面觀察基材50時之溫度分佈之模式圖及表示移動後之基材50之溫度分佈之模式圖。

本實施形態之結構體製造裝置100係將溶液液滴化，並使液滴噴附至基材50上，且於基材50上連續地形成結構體10之裝置。結構體製造裝置100例如具備加熱部110、吐出部120、溫度測定部130、移動部150及控制部(未圖示)。

加熱部110係與基材50對向而配設，將光線111照射至基材50之結構體形成面(上表面)之照射位置101，加熱至特定之溫度。做為加熱部110照射之光線111，只要為紅外線、紫外線、雷射光或準分子雷射光等對基材50之表面賦予能量且可加熱之光線，亦可使用公知者。若利用加熱之基材50之表面溫度過高，則產生因已噴附之液滴之局部加熱不均所引起之沸騰現象，無法獲得緻密且平滑之微細結構體表面。又，若基材加熱溫度過低，則乾燥效果不足，液滴容易擴散。此係依存於噴附時之液滴尺寸，於液滴直徑為10μm以上且150μm以下之範圍時，較佳為50μm以上且100μm以下之範圍內時，液滴噴附位置103上之基材表面溫度為既能加速溶劑蒸發又能不產生因急速過熱所引起之沸騰現象的溫度，此溫度為50℃以上且200℃以下較為理想。加熱部110為了能於液滴噴附位置103成為特定表面溫度，會於照射位置101將基材加熱至高於特定表面溫度之溫度。此時，加熱之溫度係低於基材之破損溫度之溫度。再者，本實施形態之加熱部110只要可實現上述照射面積與溫度，亦可利用公 知之照射裝置。

吐出部120係與基材50對向而配設，將溶液液滴化，將液滴吐出至液滴噴附位置103。於吐出部120中，可使用噴墨頭。自吐出部120吐出之液滴之液滴直徑為10μm以上且150μm以下之範圍，較佳為50μm以上且100μm以下之範圍。藉由吐出具有此種液滴直徑之液滴，而於無重疊描繪之情況下，可形成具有0.5μm以上之厚度之線狀之微細之結構體。吐出部120係以於基材50之移動方向(第一方向)上距加熱部110特定之距離隔開而配設。

此處，只要為電子電氣機器領域所利用之基材，且可利用自加熱部110照射之光線進行加熱之基材，皆可做為用於本實施形態之基材50，而公知之任一種基材均亦可利用。此種基材可例如為矽基板、藍寶石基板、玻璃基板、樹脂基板等基板。其中，基材50係可加熱至高於用以形成結構體之溶液(油墨)固化之最佳溫度的溫度之基材。樹脂基板可例如為聚醯亞胺或聚對苯二甲酸乙二酯(PET)等樹脂。於將樹脂基板用為基材50之情形時，可較佳地使用紫外線或準分子雷射光等短波長之光線，亦可較佳地使用藍色LED。通常，對基材50使用基板，但本發明並不限定於基板，只要為可利用自加熱部110照射之光線進行加熱，且可自吐出部120噴附用以形成結構體之液滴的基材，則基材50亦可為各種各樣之形狀之基材。

自吐出部120吐出之可用於本實施形態之溶液係利 用加熱而提升黏度且固化溶質之溶液，或利用加熱而提升黏度且使溶質交聯之溶液。可用於本實施形態之溶液例如為粒徑1μm以下之微粒子分散於有機溶劑中所構成之包含金屬的油墨。溶液中之溶質包含金屬，例如可利用能夠形成為配線之包含金、銀、銅、鉑、鈀、鎢、鎳、鉭、鉍、鉛、銦、錫、鋅、鈦或鋁之任一者之金屬或其氧化物，或者包含各金屬中之任二種以上之合金。再者，要為可分散該等金屬之揮發性之溶劑(通常為有機溶劑)，皆可做為本案之溶劑，亦可利用公知之溶劑。此外，於本實施形態中，自吐出部120吐出之溶液亦可為包含不含金屬之絕緣性之物質做為溶質的溶液。

溫度測定部130係測定基材50之液滴噴附位置103之表面溫度。溫度測定部130只要接近於液滴之基材50上之液滴噴附位置103，則亦可自任一個方向測定。經加熱之基材50之表面溫度之測定位置較佳為儘可能接近於液滴向基材50上之噴附位置之方式設定。於溫度測定部130中，可利用非接觸型之溫度測定裝置，故而省略詳細之說明。

移動部150係使基材50或者加熱部110與吐出部120於第一方向上移動。於第5圖中，移動部150係以搭載基材50之平台之形式顯示。移動部150亦可為移動加熱部110與吐出部120之裝置。其中，移動部150之移動速度較佳為能夠控制於1mm/sec以上且100mm/sec以下之範圍內。

控制部係基於液滴噴附位置103之表面溫度，控制 移動部150之移動速度、液滴之吐出週期及照射位置101之加熱。控制部例如為可用於裝置控制之電腦。控制部係以形成特定溫度分佈的方式，控制加熱部110及移動部150。此溫度分佈為經加熱之液滴噴附位置103之表面溫度隨著基材50之移動方向而變低。

以下說明結構體之製造方法。

在此對使用上述結構體製造裝置100之結構體之製造方法進行說明。於本實施形態中，對移動之基材(基板)50照射光線，於基材50之移動方向之上游側形成具有峰值溫度之溫度分佈，使多個液滴噴附至一溫度區域。溫度區域為溫度分佈之峰溫度至基材50之移動方向之下游側成為低溫者。控制部係根據液滴之吐出週期使移動部150以可形成連續性之微細之結構體之速度往返運動。以由溫度測定部130所測定之液滴噴附位置103之表面溫度成為適於噴附至基材50上之液滴乾燥溫度的方式，調整自加熱部110照射之光線之功率。如第5圖所示，使基材50自加熱部110朝向吐出部120之方向(第一方向)移動，以藉由自吐出部120吐出液滴形成微細之結構體10。

如第5圖所示，加熱部110正下方之照射位置101中之基材50之表面溫度之分佈於靜止狀態下則顯示相對於照射區域呈高斯分佈。然而，藉由移動部150而移動至吐出部120之正下方之液滴噴附位置103中，基材50之表面溫度顯示相對於照射區域非對稱之溫度分佈。推測此種情況為雖然液滴噴附位置 103之照射位置101係利用自加熱部110照射之光線而賦予能量而顯示出局部急遽之溫度上升，但於第一方向上的液滴噴附位置103之溫度則隨時間而緩慢地降低。

此處，對本實施形態之液滴噴附位置103中的基材50之表面溫度之局部之溫度分佈進一步詳細地進行研究。第6圖係表示本實施形態之液滴噴附位置103之溫度分佈與所形成之結構體之關係的圖。第6圖之下方表示本實施形態之液滴噴附位置103中的基材50之表面溫度之局部之溫度分佈，圖像6A~6E表示於不同之溫度區域內所形成之結構體。第7A圖係表示結構體90於第6圖之第一溫度區域(負之溫度梯度)內所形成之情況之模式圖。第7B圖係表示本發明之一實施形態之結構體10第6圖之第三溫度區域(正之溫度梯度)內所形成之情況之模式圖。

如上所述，本實施形態之液滴噴附位置103之溫度分佈由於基板移動，故為非高斯分佈。第6圖所示之液滴噴附位置103與第三溫度區域(正之溫度梯度)之位置關係為針對一維描繪者，僅可形成例如線狀之圖案。相對於此，為了實現二維之描繪，形成將該一維之溫度分佈於移動之基板上以液滴噴附位置103為中心旋轉而成的帽形或雙峰形狀之溫度分佈即可。本實施形態之溫度分佈係由光線之投入功率以及基材50之導熱率、熱容量與移動速度所規定。更詳細而言，溫度分佈顯示之說明如下。溫度分佈具有朝向基材50之移動方向上升之第一溫度區域、溫度大致固定或朝向第一方向稍微下降之第二溫度區域及以小 於在第一溫度區域內溫度上升率的比率朝向基材50之移動方向下降之第三溫度區域。

第一溫度區域(負之溫度梯度)係藉由加熱部110加熱液滴噴附位置103，使溫度朝向第一方向急遽地上升之區域，。第6A圖所示，雖然溶液中所含之溶劑會揮發，溶液中所含之溶質會固化，但此情形並非溶劑即刻揮發之程度之溫度，故溶質未充分固化。如第7A圖所示，於第一溫度區域內，具有先前噴附並固化中之溶質之方向上之基材50面之溫度較高，液滴之噴附中心位置93附近之基材50面之溫度較低的溫度梯度。根據此種溫度梯度，溶液91會自溫度較高之基材50之面，向溶質尚未噴附之基材50上(圖案描繪方向上之下游側)之溫度較低之面二維地擴散。再者，於第一溫度區域與第二溫度區域邊界，如圖像6B所示，雖然溶液中所含之溶質會固化，但未完全固化之溶液同樣地會向溫度較低之基材50之面擴散。

於第二溫度區域內，液滴噴附位置103之溫度高於溶質固化之最佳溫度，故使溶質固化，但溶劑揮發而固化之速度太快。因此，如圖像6C所示，所形成之結構體成為如液滴連續般之團子狀之結構。如此之結構不適合用於配線及光學導波線路等結構。

另一方面，於第三溫度區域內，噴附至液滴噴附位置103之液滴之溶劑汽化且溶質逐漸地固化，如第7B圖所示，基材50上之溫度梯度與第一溫度區域(負之溫度梯度)之情形 相反，自液滴噴附位置103朝向先前已噴附並大致固化之溶質之方向上，自高溫變為低溫(正之溫度梯度)。於液滴21之噴附中心位置23位於第三溫度區域之情形時，液滴噴附位置103之未固化之液滴21之溶質因毛細管力而不會於基板上二維地擴散，而是會覆蓋於先前噴附並大致固化之溶質上並緩慢地固化，因此能夠一面形成與先前固化之溶質連續連接之均質之表面一面固化。藉此，如圖像6D及圖像6E所示，所形成之結構體10係於與基材50接觸之部分立刻固化故而成為接近於液滴之形狀，但於上部逐漸地固化，藉此，形成平滑地連續、均質之結構。

於本發明中，重點在於對移動之基材50照射光線，於基材50之移動方向之上游側形成具有峰值溫度之溫度分佈，使液滴噴附至一溫度區域。溫度區域為溫度分佈之峰值溫度至基材50之移動方向之下游側成為低溫者。第8A圖係表示本發明之一實施形態之結構體10於已靜止之基材上固化後之液滴20之形狀之模式圖，第8B圖係表示本發明之一實施形態之結構體10於移動之基材上固化後之液滴21之形狀之模式圖，第8C圖係沿第8B圖之BB'剖面之結構體10之剖面圖，第8D圖係沿第8C圖之CC'剖面之結構體10之剖面圖。

若於經照射光線而加熱之基材50已靜止之狀態下噴附液滴，則液滴固化會成為如第8A圖所示之中心部凹下之形狀(Coffee Ring)。另一方面，若於經照射光線而加熱之基材50為移動之狀態下噴附液滴，則液滴固化時會以如第8B圖所示之 滴形之形狀固化。然而，即使於基材50移動之情形下，液滴亦能以中心部凹下之形狀固化。

如第8C圖所示，若一面使經照射光線而加熱基材50移動一面連續地噴附液滴，則已噴附之液滴21會覆蓋於先前噴附並固化中之溶質上並逐漸地固化。此時，先前噴附並固化中之溶質具有中心部凹下之形狀，故而之後噴附之液滴21中與基材50接觸之部分立刻固化，但未固化之溶液會與先前噴附並已固化之溶質之凹坑重疊。推測其原因為因先前噴附並固化中之溶質之凹坑產生毛細管現象。

因此，形成由多個液滴向基材50之移動方向傾斜並連續地重合固化而成之液滴重疊固化層1。又，形成由多個液滴於液滴重疊固化層1上流動且液滴未重疊地連續固化而成之液滴流動固化層3。於本實施形態中，之後噴附之液滴21較佳為覆蓋於先前噴附並固化中之溶質之複數滴液滴成分之表面上而固化。如此，藉由固化而形成具有表面光滑且連續而成之液滴流動固化層3之結構體10。此時，根據固化之速度之不同，於液滴重疊固化層1與液滴流動固化層3之邊界區域形成凹陷部5。又，藉由毛細管現象，液滴被吸上至液滴重疊固化層1上。故如第8D圖所示，液滴流動固化層3形成蘑菇之類之倒錐狀之剖面形狀。

因此，於存在先前噴附並固化中之溶質之第三溫度區域內，先前噴附並固化中之溶質成為導引，吸上之後噴附之液滴，故已噴附之液滴不會於基材50上潤濕擴散，而形成縱橫比 較高之結構體10。因此，於本發明中，於單軸方向(描繪線方向)上形成縱橫比較高之結構體10。

為了實現表面光滑且高縱橫比之結構體10(描繪圖案)，必須大於先前噴附並於基材50上固化成點狀之溶質之寬度且之後噴附之液滴21以覆蓋於基材50上的方式流動。為了使此種噴附至基材50上之液滴21之溶質產生流動，必需某種程度之溫度梯度。另一方面，若該溫度梯度過大，則噴附至基材50上之液滴21之溶質掩埋固化成點狀之溶質之縫隙，可獲得連續且均質之結構物表面。但由於液滴21之溶質為較薄且較長地覆蓋於結構體10上，故而結構體10之厚度方向之重疊不會變厚，無法獲得較高之縱橫比之結構體10(描繪圖案)。根據以上情況可知，於利用銳意實驗形成由縱橫比較高且具有無凹凸之平滑且均勻之表面的複數滴溶質液滴所構成之結構體10時，依存於溶質、溶劑之特性或基材50之移動速度與溶質吐出頻率之關係。

為了形成此種縱橫比較高之結構體10，於本實施形態中，基材50之移動方向之下游側成為低溫之溫度區域之溫度梯度為1℃/mm以上且100℃/mm以下。若溫度梯度過大，則將已噴附之溶液擠出之力變得過大，縱橫比變低。另一方面，若溫度梯度較小，則將已噴附之溶液擠出之力變小，縱橫比變高。然而，若溫度梯度過小，則溶質變得難以固化，故結果使已噴附之液滴於基材50上潤濕擴散而欠佳。

參照第9A及9B圖，係表示本發明之一實施形態之 液滴噴附位置103之溫度分佈圖。在此對做為本實施形態之液滴噴附位置103之溫度分佈為較佳成為帽形或雙峰形狀之理由進行說明。如上所述，本實施形態之液滴噴附位置103之溫度分佈係由於基板移動，故為非高斯分佈。第6圖所示之液滴噴附位置103與第三溫度區域(正之溫度梯度)之位置關係係針對一維描繪者，僅可形成例如線狀之圖案。相對於此，為了實現二維之描繪，形成將該一維之溫度分佈於移動之基板上以液滴噴附位置103為中心旋轉而成的帽形或雙峰形狀之溫度分佈即可。其中，第9A圖表示接近於高斯分佈之溫度分佈之例，第9B圖表示本實施形態之帽形之溫度分佈之例。於接近於高斯分佈之溫度分佈中，溫度之上升與下降相對較急遽，故而對結構體形成最佳之溫度範圍之區域變得極窄。因此，若液滴噴附位置103之溫度過高，則液滴爆沸而形成溶質之塊經分割之形狀，若液滴噴附位置103過低，則液滴之黏性降低，於基材50上擴散，從而難以控制。

另一方面，於本實施形態之第三溫度區域中，於液滴噴附位置103之第一方向側，噴附至液滴噴附位置103之液滴係液滴之溶劑汽化且溶質固化，且覆蓋於先前噴附並固化中之溶質上而形成液滴重疊固化層1。又，液滴未重疊地連續逐漸地固化，藉此，形成以與先前已固化之溶質融合之方式固化而成之液滴流動固化層3。藉此，於本實施形態中，形成平滑地連續、均質之結構，從而可獲得良好之結構體10。

此處，對帽形或雙峰形狀之溫度分佈之另一例進行 說明。為了形成帽形或雙峰形狀之溫度分佈，加熱部110亦可以具有環狀之照射光線之形狀使用。第10A、10B及10C圖係本發明之一變化例之環狀之照射光線之模式圖。例如，藉由相對於加熱部110之導波管之中心軸，使自光源所供給之光線之中心軸以特定之角度傾斜，而使光線對基材50照射之形狀變為如第10A圖之環狀。藉由使此種環狀之照射光線，不僅能朝向如第10B圖之四方向而且能朝向如第10C圖之基材50上之360°之任意之方向移動，而可形成帽形或雙峰形狀之溫度分佈。

另外，第11圖係一變化例之加熱部210之模式圖。加熱部210例如具有利用治具213將用以照射光線之多根導波管211配置為圓形之結構。於導波管211中，自光源215供給光線。此時，可自光源215使各導波管211分支光線，亦可自光源215依次對各導波管211供給光線。藉由以此種方式，加熱部210照射環狀之光線，可形成如上所述之帽形或雙峰形狀之溫度分佈。再者，第12A及12B圖係本發明之一變化例之環狀之照射光線之模式圖。如第12A圖切換照射之導波管211，使基材50移動，藉此，加熱部210可形成如第12B圖之帽形或雙峰形狀之溫度分佈。

如以上說明般，根據本發明，可實現一種於描繪線之寬度方向上抑制油墨於基材上之潤濕擴散，從而可實現迄今為止沒有之高縱橫比的結構體、該結構體之製造方法及線圖案。

此外，藉由上述結構體，可於基材上形成線圖案。此種線圖案可具備寬度0.5μm以上、縱橫比0.1以上。又，根據 本發明，例如於利用結構體而形成微細配線之情形時，能夠大幅抑制因描繪配線表面之凹凸所引起之高頻損失，故而可形成連數十GHz以上之區域都可使用之高頻特性優異之微細配線。又，於結構體應用於形成光學導波線路之情形時，大幅抑制側面之光散射，而能形成損失較少之光學導波線路。

以下說明實施例。

在此藉由實施例，對形成上述於本發明之基材上之結構體、結構體之製造方法及結構體製造裝置進一步詳細地進行說明。

以下說明液滴之固化狀態之研究。

第13A圖係觀察到本實施例之液滴21以50Hz之週期吐出並於基材50上固化後之液滴21之固化狀態之SEM圖像。第13B圖係第13A圖之放大圖。再者，第13C圖係觀察到本實施例之液滴以250Hz之週期吐出並於基材50上固化後之液滴之SEM圖像，第13D圖係第13C圖之放大圖。由第13A及13B圖明瞭，已噴附之液滴21具有於與基材50之移動方向為相反之描繪方向上擴散之滴形之形狀。藉由將此種形狀之液滴21更高速地射出，先前噴附並固化中之溶質成為中心部凹下之形狀，且之後噴附之液滴雖與基材50接觸之部分立刻固化，但未固化之溶液與先前噴附並固化之溶質之凹坑重疊。藉此，液滴被吸上至液滴重疊固化層1上，而形成第13C及13D圖所示之高縱橫比之本實施例之結構體10。

第14A圖係表示基材50上以未達1℃/mm之溫度梯度所形成之結構體90之縱橫比關係之SEM圖像，第14B圖係表示本發明之一實施例之基材50上以1℃/mm以上且100℃/mm以下之溫度梯度所形成之結構體10之縱橫比關係之SEM圖像，第14C圖係表示基材50上以大於100℃/mm之溫度梯度所形成之結構體95之縱橫比關係之SEM圖像。如第14A至14C圖之實驗結果所示，能明瞭於實用之範圍內，上述移動中之基材50上之溫度分佈位於第6圖之正之溫度梯度之區域(第三溫度區域)內，使溶質液滴21噴附於其上時，溫度梯度較佳為位於1℃/mm以上且100℃/mm以下之範圍。

第14A圖係移動之基材50上之溫度梯度未達1℃/mm之情形。噴附至基材50上之溶質以覆蓋於已噴附並開始固化之溶質上之方式流動及移動。但由於噴附後之溶質之基材50上之移動量不足，故而無法完全覆蓋先前噴附並固化成點狀之溶質之間隙，從而於線狀之描繪結構體之側面出現凹凸。又，第14C圖係移動之基材50上之溫度梯度大於100℃/mm之情形。噴附後之溶質以充分覆蓋先前噴附並固化成點狀之溶質之間隙的方式移動。但由於其移動量過大，故而未供給僅將先前噴附並固化成點狀之溶質之間隙充分埋設之溶質，從而仍然於線狀之描繪結構體之側面出現凹凸。再者，於線寬為第14A圖與第14C圖之情形時，結構體之厚度未能達到1μm以上，即無法獲得高縱橫比。另一方面，第14B圖係移動之基材50上之溫度梯度位於1℃/mm 以上且100℃/mm以下之範圍之情形。適當量之溶質埋設先前噴附並固化成點狀之溶質之間隙，從而形成縱橫比為0.2以上且線狀之描繪結構體之側面無凹凸之直線狀之平滑且均質的線狀結構體。

以下說明利用雷射照射之基板加熱模擬。

為了驗證該液滴之潤濕擴散之狀態，進行了利用雷射照射之基板加熱模擬。於模擬中使用表1之參數。

第15圖表示模擬結果。由第15圖明瞭，照射雷射並於第一方向上移動之基材形成溫度於第一方向上變低之溫度分佈。根據該結果驗證，對形成本發明之結構體所必要之溫度分佈係於基材50之移動方向之下游側成為低溫之溫度分佈。

第16A圖表示本發明之一實施形態之利用熱圖像儀之測定結果之圖，第16B圖表示第16A圖之實施形態之模擬之圖，第16C圖表示將2種結果圖解化進行比較之結果之圖。實測結果、模擬均顯示相對於照射區域非對稱之溫度分佈，且良好地 一致。由該結果明確，對移動之基材50照射光，於基材50之移動方向之上游側形成具有峰溫度之溫度分佈。

1‧‧‧液滴重疊固化層

3‧‧‧液滴流動固化層

5‧‧‧凹陷部

7‧‧‧凸形狀部

10‧‧‧結構體

50‧‧‧基材

Claims (11)

1. 一種結構體，包括：一液滴重疊固化層，由多個液滴向一基材之一移動方向傾斜並連續地重合固化而成；一液滴流動固化層，由該些液滴於該液滴重疊固化層上流動且該些液滴未重疊地連續固化而成；以及一凹陷部，與該基材概略平行地形成於該液滴重疊固化層與該液滴流動固化層之邊界區域，且該凹陷部傾斜於該基材之長度方向；其中，該結構體之上部具有一鱗狀之形狀，該鱗狀之形狀與該基材概略平行地形成並且傾斜於該基材之長度方向，該結構體之上部形成光滑且連續的表面；其中，該液滴重疊固化層於側部具有向該基材之移動方向連續地傾斜而形成之一凸形狀部；其中，該凹陷部沿著與該基材之長度方向正交之方向切斷的一剖面具有倒錐狀之形狀。
2. 如請求項1所述之結構體，其中該結構體之縱橫比為0.1以上。
3. 如請求項1所述之結構體，其中該結構體具有相對於該基材面呈5度以上之角度。
4. 如請求項1所述之結構體，其中該液滴流動固化層由金屬微粒子分散地形成，且該金屬微粒子分散地出現於該液滴流動固化層之表面。
5. 一種結構體之製造方法，包括：對移動之一基材照射一光線；於該基材之一移動方向之一上游側形成具有一峰值溫度之一溫度分佈；以及使多個液滴噴附至一溫度區域，該溫度區域為該溫度分佈之該峰值溫度至該基材之該移動方向之一下游側成為低溫者。
6. 如請求項5所述之結構體之製造方法，其中該基材之該移動方向之該下游側且為低溫之該溫度區域之溫度梯度為1℃/mm以上且100℃/mm以下。
7. 如請求項6所述之結構體之製造方法，其中該溫度分佈為非高斯分佈。
8. 如請求項7所述之結構體之製造方法，其中該溫度分佈係帽形或雙峰形狀之溫度分佈，帽形或雙峰形狀為於移動之該基板上以該些液滴之多個噴附位置為中心旋轉非高斯分佈之溫度分佈而成。
9. 如請求項5至8中任一項所述之結構體之製造方法，其中該溫度分佈係由該光線之投入功率以及該基材之導熱率、熱容量與移動速度所規定。
10. 一種線圖案，其特徵在於具備如請求項1至4中任一項所述之一結構體。
11. 如請求項10所述之線圖案，其中該結構體具備寬度0.5μm以上、縱橫比0.1以上。