形成在基材上的构造体、构造体的制造方法和线图案

摘要

提供一种能够抑制墨水向基材上的描绘线的宽度方向的润湿扩展，并实现高的高宽比的构造体、该构造体的制造方法和线图案。本发明提供一种构造体(10)，具备：液滴重叠固化层(1)，其通过使液滴在基材(50)的移动方向上倾斜并连续地重合而固化所构成；液滴流动固化层(3)，其通过使所述液滴在所述液滴重叠固化层(1)上流动，且所述液滴不重叠地连续而固化所构成；凹陷部(5)，形成在所述液滴重叠固化层(1)与所述液滴流动固化层(3)的边界区域。

权利要求

1.一种构造体，其特征在于，具备：

液滴重叠固化层，其通过使液滴在基材的移动方向上倾斜并连续地重叠而固化所构成；

液滴流动固化层，其通过使所述液滴在所述液滴重叠固化层上流动，所述液滴不重叠而连续地固化所构成；以及凹陷部，以在与基材大致平行的长度方向上倾斜的方式形成在所述液滴重叠固化层与所述液滴流动固化层的边界区域，所述液滴重叠固化层在侧部具备在所述基材的移动方向上连续地倾斜而形成的凸形状部，所述凹陷部的正交于与所述基材平行的长度方向的截面具有倒锥状形状。

2.根据权利要求1所述的构造体，其特征在于，所述构造体的高宽比为0.1以上。

3.根据权利要求1所述的构造体，其特征在于，所述构造体具有相对于基材面的5度以上的角度。

4.根据权利要求1所述的构造体，其特征在于，所述液滴流动固化层通过金属微粒子分散而形成，且所述金属微粒子在所述液滴流动固化层的表面分散地出现。

5.一种构造体的制造方法，其特征在于，包括下述步骤：向移动的基材照射光；

形成在所述基材的移动方向的上游侧具有峰值温度的温度轮廓；

使液滴着落在所述温度轮廓的、从峰值温度变成所述基材的移动方向下游侧的低温的温度区域，变成所述基材的移动方向下游侧的低温的温度区域的温度梯度为1℃/mm以上且100℃/mm以下。

6.根据权利要求5所述的构造体的制造方法，其特征在于，所述温度轮廓为非高斯分布。

7.根据权利要求6所述的构造体的制造方法，其特征在于，所述温度轮廓是，使所述非高斯分布的温度轮廓在所述移动基板上以所述液滴着落位置为中心旋转而成的帽形或双峰形状的温度分布。

8.根据权利要求5所述的构造体的制造方法，其特征在于，所述温度轮廓由所述光的照射功率、所述基材的导热率、热容量和移动速度来规定。

9.一种线图案，其特征在于，具备权利要求1所述的构造体。

10.根据权利要求9所述的线图案，其特征在于，所述构造体的宽度为0.5μm以上，高宽比为0.1以上。

说明书

形成在基材上的构造体、构造体的制造方法和线图案

技术领域

[0001] 本发明涉及形成在基材上的构造体、构造体的制造方法和线图案。特别地，本发明涉及喷出墨水而形成在基材上的构造体、该构造体的制造方法和线图案。

背景技术

[0002] 电气/电子设备不仅追求能够应对高性能化和小型化、低成本化的设计/制造技术，还追求能够应对制品的多样化和制品周期的短期化的设计/制造技术。然而，要想将一般利用光蚀法掩蔽金属、非金属材料的薄膜并通过蚀刻等而形成的膜微细图案化，工序复杂，对图案的灵活性(flexibility)的限制也多，在具有大台阶差的部位难以形成连续的图案；另外，在非金属材料的情况下，蚀刻速度慢，而且由于蚀刻温度高，在蚀刻气体对基板、器件结构的损害、掩蔽材料的耐久性等方面具有很多制造上的问题。

[0003] 近些年来，已开发出这样的方法，即：用喷墨方式将金属纳(nano)粒子墨水、金属醇盐(alkoxide)溶液等原料液滴化，在基板上直接描绘来形成微细图案，通过实施热处理等，无需蚀刻工序地来形成金属、陶瓷膜的微细构造体。通过将液滴微细化，也可形成1μm左右线宽的构造体。

[0004] 在上述方法的情况下，形成在基板上的热处理前的微细图案并未结晶化或金属化，需要热处理来结晶化。然而，如果使膜堆积得厚再进行一次热处理，则由于膜随着结晶化而收缩，会产生裂纹、剥离，难以稳定地制造器件。另外，为了获得膜的厚度，需要在相同的部位反复进行多次堆积，所以难以高速地形成膜厚厚的构造体。

[0005] 在以往的喷墨方法中，在液滴着落在基板上时，会由于因表面张力导致基板材料的浸润性、或因基板表面粗糙度所引起的毛细管效果而使液滴扩散，线宽成为液滴直径的数倍以上，所以难以进行更微细的描绘。为了克服这些问题，例如专利文献1记载了下述微细喷墨技术，即，通过将喷嘴开口尺寸微小化为10μm以下，并使用电场吸引使喷出液滴的尺寸成为以体积计的1/1000以下，而能够进行微米尺寸的线宽的微细描绘。

[0006] 然而，在专利文献1的技术中，由于液滴尺寸非常小，所以从每个喷嘴向基板供给的材料数量非常微量，一次描绘的膜厚为数十nm程度，为了获得数微米以上的厚度，需要进行数十次以上的重复涂覆。因此，制造时间变长，而不能获得实用的生产能力(through-put)，且由于喷嘴被微细化，所以存在容易引起堵塞的实用上的问题。

[0007] 另一方面，例如，专利文献2记载了一种技术，即，将着落在基板上的墨水的微小液滴的液滴直径达到最大容许液滴直径的时间设为容许经过时间，并设定为使在从着落时起经过容许经过时间时，着落于基板上的微小液滴从着落位置移动至照射位置的扫描速度，从着落时起经过容许经过时间时、即着落后的微小液滴位于照射位置时，对该微小液滴照射激光，据此对形成的构造体的形状进行控制。然而，由于专利文献2的技术向着落时的微小液滴照射激光，如果激光加热不充分，则液滴不能充分干燥固化，而且，如果激光功率强，则存在因墨水突然沸腾现象而产生微小孔和凹凸等情况，条件的最优化困难，进一步的构造体的微细化困难。

[0008] 专利文献1

[0009] 专利文献1：特开2004－165587号公报

[0010] 专利文献2：特开2009－101356号公报

发明内容

[0011] (发明所要解决的问题)

[0012] 本发明为了解决上述问题而成，其目的在于提供一种能够抑制墨水向基材上的描绘线的宽度方向的润湿扩展，并实现高的高宽比(aspect ratio)的构造体、该构造体的制造方法和线图案。

[0013] (解决问题的措置)

[0014] 本发明的一个方式提供一种构造体，具备：液滴重叠固化层，其通过使液滴在基材的移动方向上倾斜并连续地重叠固化而构成；液滴流动固化层，其通过使上述液滴在上述液滴重叠固化层上流动，上述液滴不重叠地连续固化而构成；凹陷部，形成在上述液滴重叠固化层与上述液滴流动固化层的边界区域。

[0015] 优选地，在上述构造体中，上述液滴重叠固化层在侧部具备在上述基材的移动方向上连续地倾斜而形成的凸形状部。

[0016] 优选地，在上述构造体中，上述构造体的高宽比为0.1以上。

[0017] 优选地，上述构造体相对于基材面具有5度以上的角度。

[0018] 优选地，在上述构造体中，上述液滴流动固化层通过金属微粒子分散而形成，且金属微粒子在上述液滴流动固化层的表面分散地出现。

[0019] 另外，本发明的一个实施方式提供一种构造体的制造方法，包括下述步骤：向移动的基材照射光；形成在上述基材的移动方向的上游侧具有峰值温度的温度轮廓；使液滴着落在上述温度轮廓的、从峰值温度变成上述基材的移动方向的下游侧的低温的温度区域。

[0020] 优选地，在上述构造体的制造方法中，变成上述基材的移动方向下游侧的低温的温度区域的温度梯度为1℃/mm以上且100℃/mm以下。

[0021] 优选地，在上述构造体的制造方法中，上述温度轮廓也可以是非高斯分布。

[0022] 优选地，在上述构造体的制造方法中，上述温度轮廓为，使上述非高斯分布的温度轮廓在上述移动基板上以上述液滴着落位置为中心旋转而成的帽形或双峰形状的温度分布。

[0023] 优选地，在上述构造体的制造方法中，上述温度轮廓由上述光的照射功率、上述基材的导热率、热容量和移动速度规定。

[0024] 另外，本发明的一个实施方式提供一种具备上述任一种构造体的线图案。

[0025] 优选地，上述线图案具备0.5μm以上的宽度、0.1以上的高宽比。

[0026] (发明的效果)

[0027] 根据本发明，提供一种能够抑制墨水向基材上的描绘线的宽度方向的浸润扩展，并实现高的高宽比的构造体、该构造体的制造方法和线图案。

附图说明

[0028] 图1表示本发明的一个实施方式涉及的构造体10的示意图，图1(a)是构造体10的侧视图，图1(b)是图1(a)的AA’处的构造体10的剖视图。

[0029] 图2表示本发明一个实施方式涉及的构造体的SEM像，图2(a)是构造体10的俯视图，图2(b)是其放大图，图2(c)是构造体10的侧视图。

[0030] 图3表示本发明一个实施方式涉及的构造体的SEM像，图3(a)是构造体10的俯视图，图3(b)是其剖视图，图3(c)是构造体10的俯视放大图。

[0031] 图4表示本发明一个实施方式涉及的构造体的SEM像。

[0032] 图5是本发明一个实施方式涉及的构造体的制造装置100的示意图，是表示从上面观看基材50时的温度分布的示意图和表示移动了的基材50的温度分布的示意图。

[0033] 图6表显示本发明一个实施方式涉及的液滴着落位置103的温度分布与所形成的构造体的关系的图。

[0034] 图7是表示本发明一个实施方式涉及的构造体10被形成的情形的示意图，图7(a)是表示在图6的第一温度区域(负温度梯度)下的构造体90的情形的示意图，图7(b)是表示在图6的第三温度区域(正温度梯度)下的构造体10被形成的情形的示意图。

[0035] 图8是表示本发明一个实施方式涉及的构造体10的形状的示意图，图8(a)是表示在静止的基材上固化了的液滴20的示意图，图8(b)是表示在移动的基材上固化了的液滴21的示意图，图8(c)在用(b)的BB’处剖切构造体10的剖视图，图8(d)是图8(c)的CC’处的构造体10的剖视图。

[0036] 图9是表示本发明一个实施方式涉及的液滴着落位置103的温度分布的图。

[0037] 图10是本发明一个变形例涉及的环状照射光的示意图。

[0038] 图11是本发明一变形例涉及的加热部210的示意图。

[0039] 图12是本发明一个变形例涉及的环状照射光的示意图。

[0040] 图13是观察本发明一个实施例涉及的液滴的固化状态的SEM像，图13(a)是用50Hz频率喷出而在基材上固化了的液滴的SEM像，图13(b)是其放大图，图13(c)是用250Hz频率喷出而在基材上固化了的液滴的SEM像，图13(d)是其放大图。

[0041] 图14是表示本发明一个实施例涉及的基材50上的温度梯度与高宽比的关系的图，图14(a)是以不足1℃/mm的温度梯度所形成的构造体90的SEM像，图14(b)是以1℃/mm以上且100℃/mm以下的温度梯度所形成的本发明的实施方式涉及的构造体10的SEM像，图14(c)是以比100℃/mm大的温度梯度所形成的构造体50的SEM像。

[0042] 图15是表示本发明一个实施例涉及的模拟结果的图。

[0043] 图16是表示用本发明一个实施方式涉及的热像仪(thermoviewer)进行测量的测量结果与模拟结果的比较结果的图。

具体实施方式

[0044] 下文，参照附图对本发明涉及的、形成在基材上的构造体、构造体的制造方法和线图案进行说明。但是本发明的在基材上形成的构造体、构造体的制造方法和线图案并不局限于在以下所示实施方式和实施例记载的内容。另外，在本实施方式和实施例参照的附图中，对相同部分或具有相同功能的部分赋予相同的附图标记，并省略重复说明。

[0045] 作为解决上述问题的技术，本发明人等在国际公开WO2009/072603中公开了一种包含使液滴着落在基材上而在基材上形成布线图案或功能膜图案的描绘工序的图案形成方法，其中，在描绘工序前，对液滴着落在基材上的液滴着落位置照射激光或红外线来进行预加热。本发明人等所提出的技术通过控制基材的移动速度、液滴的喷出频率和液滴着落位置的加热，首次表现出能够抑制墨水在基材上的扩散，并形成具有高的高宽比的所希望的构造体，也就是能够形成具有厚度的构造体。

[0046] 在专利文献2中也记载了下述内容，即，在液滴着落前，预先向构造体形成位置照射激光，在维持基板的形状的同时使基板升温，据此使液滴的外径成为目标外径。然而，由于专利文献2未充分研究对基板预先照射激光而引起的基板的局部温度升高、以及与着落的液滴形成的构造体的关系，所以不过是单纯的基板的预加热，难以形成具有厚度的构造体。

[0047] 为了使上述国际公开WO2009/072603公开的技术最优化，本发明人等进行了努力研究。其结果是发现，为了能够形成抑制墨水向基材上的描绘线的宽度方向的扩散、并能实现高高宽比的构造体，需要在墨水着落的基板表面的规定区域形成规定的温度分布，从而完成了本发明。

[0048] 图1是表示本发明一个实施方式涉及的构造体10的示意图，图1(a)是构造体10的侧视图，图1(b)是图1(a)的AA’处的构造体10的剖视图。本实施方式的构造体10具备液滴在基材50的移动方向上倾斜并连续重叠地固化而构成的液滴重叠固化层1、液滴在液滴重叠固化层1上流动且液滴不重叠地连续固化而构成的液滴流动固化层3、以及在液滴重叠固化层1与液滴流动固化层3的边界区域形成的凹陷部5。另外，在构造体10中，液滴重叠固化层1在侧部具备在基材50的移动方向上连续地倾斜而形成的凸形状部7。

[0049] 图2是在基材上形成的本实施方式涉及的构造体10的扫描电子显微镜(SEM)像，图2(a)是构造体10的俯视图，图2(b)是其放大图，图2(c)是构造体10的侧视图。如上所述，本实施方式涉及的构造体10是连续地配置在基材50上的图案。构造体10具备从与基材50相接的构造体10的下部朝向与基材50大致平行的构造体10的上部、在与基材50大致平行的长度方向(第一方向)上倾斜的线状凹陷部5。另外，构造体10在与第一方向大致正交的宽度方向(第二方向)上具有朝向与第一方向相反朝向的第三方向扩张的凸形状部7。

[0050] 如图3(b)所示，构造体10在与基材50相接的构造体10的、沿着第一方向的侧面附近，具有沿着第一方向的凹陷部5，如果以与第一方向正交的方式切断，其截面具有蘑菇那样的倒锥状形状。另外，在本实施方式涉及的构造体10中，液滴流动固化层3的金属微粒子分散地形成，并且金属微粒子在液滴流动固化层3的表面分散地出现。因此，在将金属等结晶化材料用于液滴的溶质的情况下，如果将构造体10放大，就能看到图3(c)所示那样的粒子状的构造9。这表示构造体10具有多晶构造。另外，如图4所示，在构造体10中观察到向构造体的上部的第一方向变凸的鳞状的形状11。

[0051] 具有这种特征的本实施方式涉及的构造体10能够抑制墨水向基材50上的描绘线的宽度方向的浸润扩散，能够实现高高宽比。构造体10具有鳞状的凸形状部7的理由在于，着落在基材50上的液滴的溶剂气化而溶质固化，覆盖先着落且逐步固化的溶质而逐渐固化，据此以与早先固化了的溶质融合的方式固化。因此，在本实施方式涉及的构造体10中，虽然由于在与基材50相接的部分立刻固化而成为接近液滴的形状，但在上部逐渐固化，据此形成平滑连续的、均质的构造。

[0052] 因此，本实施方式涉及的构造体10的特征在于，通过控制在基材50上形成的温度梯度，从而不使着落在基材50上的液滴立刻干燥，利用在基材50上的墨水液滴的流动，使在利用现有的喷墨法着落的墨水液滴干燥重叠的部分的凹凸平滑而均匀地填平，使得所描绘的图案具有平滑的表面、侧面的形状。

[0053] 如果在液滴着落位置处的基材50的温度过高，则液滴会突然沸腾而成为溶质的块被分断的形状，不能形成本实施方式涉及的构造体10那样的、平滑地连续的构造。另一方面，如果在液滴着落位置处的基材50的温度过低，则液滴的粘性下降，而在基材50上扩散。因此，在本发明中重要的是，在基材50上着落时的液滴的粘性和流动的控制，在液滴着落位置处的基材50的温度分布具有重要的意义。

[0054] 这样，像下文所述那样，通过控制液滴的粘性而形成的本实施方式涉及的构造体10能够实现构造体的厚度与线宽之比为0.1以上的高的高宽比。另外，能够使连续地形成的构造体10的侧面的角度相对于基板面为5度以上，优选为17度以上。

[0055] ﹙构造体制造装置﹚

[0056] 对上述本实施方式涉及的构造体制造装置进行说明。图5是表示从下方的本实施方式涉及的构造体制造装置100的示意图、表示从上面观看基材50时的温度分布的示意图和表示移动了的基材50的温度分布的示意图。

[0057] 本实施方式涉及的构造体制造装置100是将溶液液滴化并使液滴着落在基材50上、在基材50上连续地形成构造体的装置。构造体制造装置100例如具备加热部110、喷出部120、温度测量部130、移动部150和控制部(未图示)。

[0058] 加热部110与基材50对置地配置，向基材50的构造体形成面(上表面)的照射位置101照射光111，而加热到规定温度。作为加热部110照射的光111，只要是向基材50的表面施加红外线、紫外线、激光或受激准分子激光等的能量且能够加热的光，就可以使用公知的光。如果加热导致基材50的表面温度过高，则会产生因着落的液滴的部分加热不均而导致的沸腾现象，不能获得致密且平滑的微细构造体表面，另外，如果基材加热温度过低，则干燥效果不足，液滴会扩散。虽然这取决于着落时的液滴尺寸，但在液滴直径为10μm以上且
150μm以下的范围、优选在50μm以上且100μm以下的范围内，作为溶剂的蒸发加速且不产生因急过热而导致的沸腾现象的温度，在液滴着落位置103的基材表面温度优选为50℃以上且200℃以下。加热部110以在液滴着落位置103成为规定的表面温度的方式，以更高的温度在照射位置101对基材加热。此时，加热的温度是比基材的损坏温度低的温度。另外，本实施方式涉及的加热部110只要能够实现上述照射面积和温度，就可以利用公知的照射装置。

[0059] 喷出部120与基材50对置地配置，将溶液液滴化并向液滴着落位置103喷出液滴。喷出部120也可以使用喷墨头。从喷出部120喷出的液滴的液滴直径在10μm以上且150μm以下的范围内，优选在50μm以上且100μm以下的范围内。通过喷出具有这样的液滴直径的液滴，能够形成没有重叠描绘且具有0.5μm以上厚度的线状的微细构造体。喷出部120配置在从加热部110沿基材50的移动方向(第一方向)离开规定距离的位置。

[0060] 在此，作为在本实施方式中可利用的基材50，只要是在电子/电气设备领域利用的基材，并能够利用从加热部110照射的光而加热的基材，就可以利用公知的任一种基材。作为这种基材，例如可举出硅基板、蓝宝石基板、玻璃基板、树脂基板等。但是，基材50是能够加热到比用于构造体形成的溶液(墨水)固化的最优温度高的温度的基材。作为树脂基板，例如可例出聚酰亚胺、聚对苯二酸乙二酯(PET)等。在作为基材50使用树脂基板的情况下，可以优选地使用紫外线、受激准分子激光等短波长的光，也可以优选使用蓝色LED。通常，虽然基材50使用基板，但本发明并不局限于基板，只要是能够利用从加热部110照射的光来加热且能够着落来自喷出部120的、用于构造体形成的液滴的基材，就可以使用各种形状的基材。

[0061] 从喷出部120喷出的、在本实施方式中可利用的溶液是通过加热而粘度上升且溶质固化的溶液，或是通过加热而粘度上升且溶质发生交联的溶液。在本实施方式中可利用的溶液例如是，粒子直径1μm以下的微粒子分散到有机溶剂中而构成的、含金属的墨水。作为溶质而包含在溶液中的金属可以利用例如能够形成布线的金、银、铜、铂、钯、钨、镍、钽、铋、铅、铟、锡、锌、钛或铝中的任一种而构成的金属，或也可以利用其氧化物或由各金属中的任两种以上的金属构成的合金。另外，作为溶剂，只要是能够分散这些金属的挥发性的溶剂(通常为有机溶剂)，就可以利用公知的溶剂。另外，在本实施方式中，从喷出部120喷出的溶液也可以是将不包含金属的绝缘性物质作为溶质而含有的溶液。

[0062] 温度测量部130测量基材50的液滴着落位置103的表面温度。只要温度测量部130接近液滴在基材50上的液滴着落位置103，则从任意方向测量均可。被加热了的基材50的表面温度的测量位置优选地设定为尽量接近液滴在基材50上的着落位置。由于温度测量部130能够利用非接触型的温度测量装置，所以省略详细说明。

[0063] 移动部150使基材50、或使加热部110和喷出部120在第一方向上移动。在图5中，移动部150作为载置基材50的载物台而表示。移动部150也可以是移动加热部110和喷出部120的装置。另外，移动部150的移动速度优选地控制在1mm/sec以上且100mm/sec以下的范围。

[0064] 控制部根据液滴着落位置103的表面温度，对移动部150的移动速度、液滴的喷出周期和照射区域101的加热进行控制。控制部例如是在装置控制中所使用的计算机。控制部对加热部110和移动部150进行控制，以便形成被加热了的液滴着落位置103的表面温度朝向基材50的移动方向变低的、规定的温度分布。

[0065] ﹙构造体的制造方法﹚

[0066] 对使用上述构造体制造装置100的构造体的制造方法进行说明。在本实施方式中，向移动的基材(基板)50照射光，形成在基材50的移动方向上游侧具有峰值温度的温度轮廓，使液滴着落在温度轮廓的、从峰值温度变成基材50的移动方向下游侧的低温的温度区域。控制部使移动部150以能够形成与液滴的喷出周期相符的连续且微细的构造体的速度而往复运动。对从加热部110照射的光的功率进行调整，使得温度测量部130测量的液滴着落位置103处的表面温度成为适合于着落在基材50上的液滴干燥温度。如图5所示，使基材50从加热部110侧向喷出部120的方向(第一方向)移动，从喷出部120喷出液滴，形成微细的构造体10。

[0067] 如图5所示，在加热部110正下方的照射位置101处，基材50的表面温度轮廓在静止状态下显示针对照射区域高斯分布。然而，在利用移动部150而移动到喷出部120正下方的液滴着落位置103处，基材50的表面温度显示相对于照射区域非对称的温度分布。这被认为是由于，虽然液滴着落位置103的照射位置101侧利用从加热部110照射的光而赋予能量，并显示局部地陡峭的温度上升，但在液滴着落位置103的第一方向侧，温度随着时间而缓慢下降的缘故。

[0068] 在此，关于本实施方式涉及的在液滴着落位置103的基材50的表面温度的局部温度分布，进行更详细地讨论。图6是表示本实施方式涉及的液滴着落位置103的温度分布与所形成的构造体的关系的图。下侧的图表示本实施方式涉及的在液滴着落位置103处的基材50的表面温度的局部的温度分布，图6(a)～图6(e)表示在不同的温度区域形成的构造体。图7是表示本发明一个实施方式涉及的构造体10被形成的情形的示意图，图7(a)是表示在图6的第一温度区域(负温度梯度)中的构造体90的情形的示意图，图7(b)是表示在图6的第三温度区域(正温度梯度)中的构造体10被形成的情形的示意图。

[0069] 如上所述，虽然本实施方式涉及的液滴着落位置103的温度分布由于基板移动而成为非高斯分布，但图6所示的液滴着落位置103与第三温度区域(正温度梯度)的位置关系是关于一维描绘的关系，例如仅形成线状的图案。与此相对，要想能够二维描绘，形成将该一维温度分布在移动基板上以液滴着落位置103为中心旋转后的帽形或双峰形状的温度分布即可。本实施方式涉及的温度轮廓由光的照射功率、基材50的导热率、热容量和移动速度规定。更具体而言，显示具有朝向基材50的移动方向上升的第一温度区域、温度大致恒定或朝向第一方向稍微下降的第二温度区域、以及以比在第一温度区域温度上升比例小的比例朝向基材50的移动方向下降的第三温度区域的温度分布。

[0070] 第一温度区域(负温度梯度)是液滴着落位置103被加热部110加热且温度朝向第一方向陡峭上升的区域，如图6(a)所示，虽然溶液所包含的溶剂挥发，溶液所包含的溶质固化，但在溶剂不立刻挥发的程度的温度情况下，溶质不充分固化。如图7(a)所示，在第一温度区域，具有在先着落并正在固化的溶质15侧的基材50的面的温度高、液滴的着落中心位置93侧的基材50的面的温度低的温度梯度。利用这种温度梯度，溶液91从温度高的基材50的面向溶质尚未着落的基材50上(图案描绘方向的下游侧)的温度低的面二维地扩散。另外，在第一温度区域与第二温度区域的边界区域处，如图6(b)所示，虽然溶液所包含的溶质固化，但尚未固化的溶液同样在温度低的基材50的面上扩散。

[0071] 在第二温度区域，由于液滴着落位置103变成溶质固化的优选温度以上，所以虽然溶质固化，但溶剂挥发而固化速度快。因此，如图6(c)所示，所形成的构造体成为液滴连续那样的丸子状的构造，成为不足以用于布线、光波导路等的构造。

[0072] 另一方面，在第三温度区域，虽然着落在液滴着落位置103的液滴的溶剂气化而溶质缓缓固化，但如图7(b)所示，基材50上的温度梯度与第一温度区域(负温度梯度)的情况相反，从液滴着落位置103朝向先着落且大致固化的溶质15，从高温变成低温(正温度梯度)。在液滴21的着落中心位置23位于第三温度区域的情况下，液滴着落位置103的未固化的溶质21在毛细管力的作用下不在基板50上二维地扩散，而是覆盖先着落且大致固化的溶质15并缓缓固化，据此一边形成与先固化的溶质15连续地连接的均质的表面、一边固化。据此，如图6(d)和图6(e)所示，虽然所形成的构造体10在与基材50相接的部分由于立刻固化而成为接近液滴的形状，但在上部缓缓固化，从而成为平滑且连续的均质的构造。

[0073] 在本发明中重要的是，向移动的基材50照射光，形成在基材50的移动方向的上游侧具有峰值温度的温度轮廓，使液滴着落在温度轮廓的从峰值温度变成基材50的移动方向下游侧的低温的温度区域。图8是表示本发明一个实施方式涉及的构造体10的形状的示意图，图8(a)是表示在静止的基材上固化了的液滴20的示意图，图8(b)是表示在移动基材上固化了的液滴20的示意图，图8(c)是在图8(b)的BB’处剖切构造体10的剖视图，图8(d)是图8(c)中的CC’处的构造体10的剖视图。

[0074] 如果在照射光而被加热了的基材50静止状态下使液滴着落，则液滴固化并成为图8(a)所示那样的、中心部凹陷的形状(coffee ring，咖啡圈)。另一方面，如果在使照射光而加热了的基材50移动了的状态下使液滴着落，则液滴固化并以图8(b)所示那样的滴状的形状固化。然而，即使在使基材50移动的情况下，也固化为中心部为凹陷形状。

[0075] 如图8(c)所示，如果一边使照射光而加热了的基材50移动、一边连续地着落液滴，则着落的液滴21覆盖先着落且正在固化的溶质15，并缓缓固化。此时，由于先着落且正在固化的溶质15具有中心部凹陷的形状，所以虽然后着落的液滴21与基材50相接的部分立刻固化，但未固化的溶液重叠在先着落并已固化的溶质15的凹处。这被认为是由于利用先着落且逐步固化的溶质15的凹处而产生毛细管现象的缘故。

[0076] 因此，液滴在基材50的移动方向上倾斜而形成连续地重叠而固化的液滴重叠固化层1。另外，液滴在液滴重叠固化层1上流动，而形成液滴不重叠而连续地固化的液滴流动固化层3。在本实施方式中，优选地，后着落的液滴21覆盖先着落且正在固化的溶质15的多个液滴部分的表面来固化。这样，通过固化，形成具有平滑且连续的液滴流动固化层3的构造体10。此时，由于固化的速度不同，所以在液滴重叠固化层1与液滴流动固化层3的边界区域形成凹陷部5。另外，由于在毛细管现象的作用下，液滴被汲起到液滴重叠固化层1上，所以如图8(d)所示，液滴流动固化层3形成蘑菇那样的倒锥状的截面形状。

[0077] 因此，在先着落且正在固化的溶质所在的第三温度区域，由于先着落且正在固化的溶质15成为引导件，将后着落的液滴汲起，所以能够形成着落的液滴在基材50上不浸润扩散的、高宽比高的构造体10。因而，在本发明中，形成在一个轴方向(描绘线方向)高宽比高的构造体10。

[0078] 为了实现表面平滑且高高宽比的构造体10(描绘图案)，后着落的液滴21必须比先着落且在基材50上点状固化了的溶质15的宽度地在基材50上以覆盖的方式流动，为了使着落在基材50上的溶质(液滴)21产生这样的流动，需要某种程度的温度梯度。另一方面，如果该温度梯度过大，则虽然着落在基材50上的溶质(液滴)21会掩埋点状固化的溶质的断开处，而能够获得连续且均质的构造物表面，但由于构造物10薄而长地覆盖，所以构造体10的厚度方向的重叠不变厚，不能获得高高宽比的构造物10(描绘线图案)。根据上述情况，通过深入实验明白了下述事实，即要想形成高宽比高、具有无凹凸平滑均匀表面且由多个溶质液滴构成的构造物10，取决于溶质、溶剂的特性、基材50的移动速度与溶质喷出频率的关系。

[0079] 为了形成这种高宽比高的构造体10，在本实施方式中，成为基材50的移动方向下游侧的低温的温度区域的温度梯度为1℃/mm以上、100℃/mm以下。如果温度梯度过大，则将着落的溶液压出的力过大，高宽比降低。另一方面，如果温度梯度小，则将着落的溶液压出的力变小，高宽比变高。然而如果温度梯度过小，则由于溶质难以固化，因此，着落的液滴在基材50上浸润扩散。

[0080] 参照图9，对本实施方式涉及的液滴着落位置103的温度分布优选为帽形或双峰形状的理由进行说明。如上所述，虽然由于基板移动，本实施方式涉及的液滴着落位置103的温度分布不是高斯分布，但图6所示的液滴着落位置103与第三温度区域(正温度梯度)的位置关系是关于一维描绘的，例如仅能够形成线状图案。与此相对，为了能够二维地描绘，形成将该一维温度分布在上述移动基板上以液滴着落位置103为中心旋转后的帽形或双峰形状的温度分布即可。另外，图9(a)表示接近高斯分布的温度分布的例，图9(b)表示本实施方式涉及的帽形温度分布的例。在接近高斯分布的温度分布中，温度的上升和下降比较陡峭，所以在构造体形成时，最优的温度范围的区域非常狭窄。因此，如果液滴着落位置103的温度过高，液滴会突然沸腾，变成溶质的块被分断的形状，而如果液滴着落位置103的温度过低，则液滴粘性低，在基材50上扩散，难以控制。

[0081] 另一方面，在本实施方式的第三温度区域，在液滴着落位置103的第一方向侧，着落在液滴着落位置103的液滴的溶剂气化而溶质固化，并覆盖先着落且正在固化的溶质，形成液滴重叠固化层1。另外，通过液滴不重叠而连续地缓缓固化，形成以与先固化的溶质融合的方式固化的液滴流动固化层3。因此，在本实施方式中，能够获得平滑且连续的、形成了均质的构造的、优良的构造体10。

[0082] 在此，对帽形或双峰形状的温度分布的其他例进行说明。为了形成帽形或双峰形状的温度分布，加热部110也可以使用具有环状照射光的形状。图10是本发明的一个变形例涉及的环状照射光的示意图。例如，通过使从光源供给的光的中心轴以规定角度相对于加热部110的波导管的中心轴倾斜，向基材50照射的光的形状成为图10(a)那样的环状。这种环状的照射光并不局限于图10(b)那样的四个方向，通过使其向图10(c)那样的基材50上的360°的任意方向移动，而能够形成帽形或双峰形状的温度分布。

[0083] 另外，图11是一个变形例涉及的加热部210的示意图。加热部210例如具有下述构造，即照射光的多个波导管211利用夹具213而配置成圆形的构造。光从光源215向波导管211供给。此时，也可以从光源215使光分别向波导管211分支，也可以从光源215将光依次分别向波导管211供给。据此，加热部210能够照射环状的光，形成上述那样的帽形或双峰形状的温度分布。另外，图12是本发明一个变形例涉及的环状的照射光的示意图。通过切换像图
12(a)那样照射的波导路211并使基材50移动，加热部210能够形成图12(b)那样的帽形或双峰形状的温度分布。

[0084] 如上所述，根据本发明，能够实现一种可抑制墨水向基材上的描绘线的宽度方向的浸润扩展，并能够实现迄今未有的高的高宽比的构造体、该构造体的制造方法和线图案。

[0085] 另外，利用上述构造，能够在基材上形成线图案。这种线图案能够具备0.5μm以上的线宽和0.1以上的高宽比。另外，例如在微细布线形成中利用本发明的情况下，由于由描绘布线表面的凹凸所导致的高频损失被大幅度抑制，所以能够形成在高达数十GHz以上的频域中使用的高频特性优异的微细布线。另外，在光波导路形成中应用本发明的情况下，能够形成侧面的光散射被大幅度抑制的、损失小的光波导路。

[0086] 实施例

[0087] 针对上述本发明涉及的、被形成在基材上的构造体、构造体的制造方法和构造体制造装置，使用实施例进行更详细地说明。

[0088] ﹙液滴固化状态的研究﹚

[0089] 图13是观察本实施例涉及的液滴的固化状态的SEM像。图13(a)是用50Hz频率喷出而在基材上固化的液滴的SEM像，图13(b)是其放大图。另外，图13(c)是用250Hz周期喷出而在基材上固化的液滴的SEM像，图13(d)是其放大图。如图13(a)和(b)所示，着落的液滴具有向与基材50的移动方向相反的描绘方向扩展的液滴型形状。通过更高速地射出这种形状的液滴，先着落并正在固化的溶质成为中心部凹陷的形状，虽然后着落的液滴与基材50相接的部分立刻固化，但未固化的溶液重叠在先着落并已固化的溶质的凹部。因而，液滴被汲起到液滴重叠固化层1上，能够形成图13(c)和(d)所示的高的高宽比的本实施例涉及的构造体。

[0090] 图14是显示基材50上的温度梯度与高宽比的关系的图，图14(a)是以未满1℃/mm的温度梯度所形成的构造体90的SEM像，图14(b)是以1℃/mm以上且100℃/mm以下的温度梯度所形成的本发明的实施方式涉及的构造体10的SEM像，图14(c)是以比100℃/mm大的温度梯度所形成的构造体95的SEM像。如图14的实验结果所示，在实用的范围内，优选地使液滴21着落在上述移动中的基材50上的温度分布具有图6的正温度梯度的区域(第三温度区域)中，而且，此时的温度梯度优选为1℃/mm以上且100℃/mm以下。

[0091] 在图14(a)中，在移动基材50上的温度斜度未满1℃/mm的情况下，虽然着落在基材50上的溶质以覆盖已经着落且开始固化的溶质上的方式流动并移动，但由于着落的溶质在基材50上的移动量不足，所以不能覆盖先着落且固化成点状的溶质的间隙，而在线状的描绘构造体的侧面上出现凹凸。另外，在图14(c)中，在移动基材50上的温度梯度大于100℃/mm的情况下，虽然着落的溶质以充分覆盖先着落且固化成点状的溶质的间隙的方式来移动，但由于其移动量过大，所以不能供给充分地掩埋先着落且固化成点状的溶质的间隙所需量的溶质，而在线状描绘构造体的侧面上仍然会出现凹凸。另外，在线宽是图14(a)和图
14(c)的情况下，构造体的厚度未达到1μm以上，也就是不能获得高高宽比。另一方面，在图
14(b)中，在移动的基材50上的温度梯度为1℃/mm以上且100℃/mm以下的范围的情况下，适量的溶质填埋先着落且固化成点状的溶质的间隙，形成高宽比0.2以上、线状描绘构造体的侧面没有凹凸的、直线状的平滑且均质的线状构造体。

[0092] ﹙激光照射的基板加热模拟﹚

[0093] 为了验证该液滴的浸润扩散的状态，进行激光照射的基板加热模拟。在模拟时，使用了表1的参数。

[0094] 〔表1〕

[0095]

[0096] 图15表示模拟结果。像根据图15理解的那样，在照射激光并向第一方向移动的基材上形成在第一方向温度变低的温度分布。根据该结果验证了，本发明涉及的构造体形成所必需的温度分布是在基材50的移动方向下游侧成为低温的温度分布。

[0097] 在图16表示热观测器的测量结果与模拟结果的比较结果。图16(a)表示热观测器的测量结果，图16(b)表示模拟，图16(c)将两种结果图示化并显示比较结果。在实测结果、模拟中均示出关于照射区域非对称的温度分布，两者很好地一致。该结果表明，向移动的基材50照射光，形成在基材50的移动方向的上游侧具有峰值温度的温度轮廓。

[0098] (附图标记说明)

[0099] 1：液滴重叠固化层；3：液滴流动固化层；5：凹陷部；7：凸形状部；

[0100] 10：构造体；11：鳞状形状；20：液滴；21：液滴；23：着落中心位置；

[0101] 15：正在固化的溶质；50：基材；90：构造体；95：构造体；91:溶液；

[0102] 93：着落中心位置；100：构造体制造装置；101：照射区域；103：液滴着落位置；

[0103] 110：加热部；120：喷出部；130：温度测量部；150：移动部。