(57)【要約】  本発明は、親水性の表面を有する第１の物質(108)および炭化水素基によって表面が被覆されている第２の物質(112)を、基板(101)の表面に選択的に配置する方法である。基板(101)は、親水性の第１の領域(102)、炭化水素基によって被覆されている第２の領域(103)およびフッ化炭素基によって被覆されている第３の領域(104)を表面に有する。本発明の方法は、（１）基板(101)に、第１の物質と水溶性溶媒とを含む溶液(105)を塗布する工程、（２）基板(101)の表面から水溶性溶媒を除去することによって、第１の物質(108)を第１の領域(102)の表面に配置する工程、（３）分子中にフッ素を有するアルコールを含む液体(201)に基板(101)を浸漬する工程、（４）液体(201)に基板(101)を浸漬しながら、第２の物質と有機溶媒とを含む溶液(110)を基板(101)の表面に塗布する工程、（５）液体(201)から基板(101)を取り出す工程、および（６）基板(101)の表面から有機溶媒を除去することによって、第２の物質(112)を第２の領域(103)の表面に配置する工程を含む。
2009122660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
親水性の表面を有する第１の物質および炭化水素基によって表面が被覆されている第２の物質を、基板の表面に選択的に配置する方法であって、
前記基板は、第１の領域、第２の領域および第３の領域を表面に有しており、
前記第１の領域は親水性であり、
前記第２の領域は、炭化水素基によって被覆されており、
前記第３の領域は、フッ化炭素基によって被覆されており、
前記方法は、以下の工程を包含する：
（１）前記基板に、前記第１の物質と水溶性溶媒とを含む溶液を塗布する工程、
（２）前記基板の表面から前記水溶性溶媒を除去することによって、前記第１の物質を、前記第１の領域の表面に配置する工程、
（３）分子中にフッ素を有するアルコールを含む液体に前記基板を浸漬する工程、
（４）前記液体に前記基板を浸漬しながら、前記第２の物質と有機溶媒とを含む溶液を前記基板の表面に塗布する工程、
（５）前記液体から前記基板を取り出す工程、および
（６）前記基板の表面から前記有機溶媒を除去することによって、前記第２の物質を、前記第２の領域の表面に配置する工程。
【請求項２】
前記液体が２、２、２−トリフルオロエタノールである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
親水性の表面を有する第１の物質および炭化水素基によって表面が被覆されている第２の物質を、基板の表面に選択的に配置する方法であって、
前記基板は、第１の領域、第２の領域および第３の領域を表面に有しており、
前記第１の領域は親水性であり、
前記第２の領域は、炭化水素基によって被覆されており、
前記第３の領域は、フッ化炭素基によって被覆されており、
前記方法は、以下の工程を包含する：
（１）分子中にフッ素を有するアルコールを含む液体に前記基板を浸漬する工程、
（２）前記液体に前記基板を浸漬しながら、前記第２の物質と有機溶媒とを含む溶液を、前記基板の表面に塗布する工程、
（３）前記液体から前記基板を取り出す工程、
（４）前記基板の表面から前記有機溶媒を除去することによって、前記第２の物質を前記第２の領域の表面に配置する工程、
（５）前記基板に、前記第１の物質と水溶性溶媒とを含む溶液を塗布する工程、および
（６）前記基板の表面から前記水溶性溶媒を除去することによって、前記第１の物質を、前記第１の領域の表面に配置する工程。
【請求項４】
前記液体が２、２、２−トリフルオロエタノールである、請求項３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２種類の物質を基板の表面に選択的に配置する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、フォトリソグラフィー法で作製されていた薄膜トランジスタ、ディスプレイ用発光素子、マイクロレンズ等の電子デバイスを、印刷法で作製しようとする研究開発が、各方面で精力的に進められている。電子デバイスの作製方法として印刷法が注目されている理由は、この方法を用いれば基板に電子デバイスの構成要素を直接形成できるため、フォトリソグラフィー法に比べて製造工数と使用する材料が少なくなり、電子デバイスの製造価格を大幅に低減できる可能性があるからである。【０００３】
薄膜トランジスタ、発光素子またはマイクロレンズの大きさは一般に数十〜１００μｍであるので、これを印刷法で形成するためには、数十〜１００μｍサイズのパターンの形成が可能な印刷機が必要である。様々な印刷機の中で、インクジェット法とグラビアオフセット法による印刷機は、最小で数十μｍ程度のパターンを形成可能であるので、これらを用いて電子デバイスを作製する方法が報告されている。【０００４】
特許第３５４１６２５号公報（文献１）と特許第３８５８８０９号公報（文献２）には、インクジェット印刷法による有機エレクトロルミネッセンスディスプレイの発光素子の作製方法が開示されている。特開２００６−３１８８５０号公報（文献３）には、グラビアオフセット印刷法による有機エレクトロルミネッセンスディスプレイの発光素子の作製方法が開示されている。【０００５】
一方、あらかじめ基板に撥水性領域に囲まれた親水性領域を形成しておき、スピンコート法、ディップ法またはブラシ等によってこの基板にインクを塗布することで、親水性領域にインクを選択的に配置する印刷法が提案されている。以下、この方法をデウェッティング法（ｄｅｗｅｔｔｉｎｇ  ｍｅｔｈｏｄ）と記載する。【０００６】
近年、電子デバイスの作製方法としてデウェッティング法が注目されつつある。以下にデウェッティング法の原理を簡単に説明した後、これを用いた従来例を示す。【０００７】
デウェッティング法の基本的な工程は、インクを基板に接触させる工程と、その後インクを基板から引き離す工程である。【０００８】
図１０Ａ〜図１０Ｅは、この基本的な工程においてインクが親水性領域に配置される様子を示した断面模式図である。【０００９】
図１０Ａは、大気１３０中で基板１２１に接触したインク１２２の液滴の移動を示した断面模式図である。インク１２２の液滴は矢印１２３の方向に移動し、それに従って、基板１２１の表面ではインク１２２の接触と引き離しが行われる。図では、インク１２２の移動に伴い、インク１２２、基板１２１、および大気１３０の３つの界面が接触する共通界面１２８が、矢印１２３の方向に移動する。【００１０】
図１０Ｂ〜図１０Ｅは、この共通界面１２８の近傍１２４（図１０Ａ参照）の拡大図である。図１０Ｂはインク１２２の移動初期を示しており、この時の共通界面１２８は撥水性領域１２５上に存在する。その後、図１０Ｃで示すように、インク１２２の移動に伴い共通界面１２８は撥水性領域１２５上を移動し、親水性領域１２６と撥水性領域１２５との境界に移動する。【００１１】
さらにインク１２２が移動すると、図１０Ｄに示すように、インク１２２全体の重心は矢印１２３方向に移動するが、共通界面１２８は、撥水性領域１２５と親水性領域１２６との境界にとどまったままである。【００１２】
図１０Ｂおよび図１０Ｃに示すように、撥水性領域１２５上の共通界面１２８はインク１２２の移動に伴って移動するのに対して、図１０Ｄに示すように、親水性領域１２６と撥水性領域１２５の境界上の共通界面１２８がそこにとどまるのは、インク１２２と撥水性領域１２５との間に働く接着力が、インク１２２と親水性領域１２６との間に働く接着力よりも小さいためだと推測される。【００１３】
ここで、本明細書においては、「液体（上記の例ではインク）と撥水性領域との間の接着力が、液体と親水性領域との間の接着力より小さい」とは、単位面積の撥水性領域に付着した液体を引き離すために必要な仕事量が、単位面積の親水性領域に付着した液体を引き離すのに必要な仕事量よりも小さいことをいう。【００１４】
次に、図１０Ｅに示すように、さらにインク１２２が移動すると、インク１２２の一部が切断されて、インク１２２の一部が親水性領域１２６に配置される。その後、共通界面１２８は、親水性領域１２６に対してインク１２２の移動方向１２３側に隣接する撥水性領域１２５上に位置する。【００１５】
隣り合う二つの親水性領域１２６と親水性領域１２９との間の間隔が小さい場合、親水性領域１２６上でのインク１２２の切断と同時に、共通界面１２８が隣の親水性領域１２９に移動する場合もある。【００１６】
図１０Ａ〜図１０Ｅに示した例では、基板へのインクの接触と引き離しを基板上のインク液滴の移動で行っている。【００１７】
このようなインクの接触と引き離しは、スピンコート法、ディップ法、またはブラシ法で行うことも可能である。【００１８】
スピンコート法は、基板全面にインクを滴下した後、基板を高速に回転させてインクを基板に塗布する方法である。この方法では、インクの滴下によりインクと基板との接触が起こり、基板の回転による遠心力によって基板からのインクの引き離しが行われる。【００１９】
ディップ法は、基板をインクに浸漬した後インクから引き上げることにより、インクを基板に塗布する方法である。この方法では、基板の浸漬によりインクが基板に接触し、基板の引き上げによりインクは基板から引き離される。【００２０】
ブラシ法では、インクを含んだブラシを基板上で移動させることで、インクを基板に塗布する方法である。この方法では、ブラシの移動により、インクの基板への接触と引き離しが行われる。【００２１】
特開２００７−１２９２２７号公報（文献４）および“Ｓ．Ｐ．Ｌｉ  ｅｔ．ａｌ；  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ；  ２００６，  ８９，Ｐ１２２１０５−１〜３”（文献５）では、デウェッティング法を用いた電界効果トランジスタの作製方法が開示されている。この方法では、まず、表面が１００ｎｍの熱酸化シリコン膜に覆われた導電性のシリコン基板の表面に、ソース電極とドレイン電極の形状に相当する親水性領域とこれを取り囲む撥水性領域とを作製する。【００２２】
この方法では、親水性領域と撥水性領域は以下のように作製される。【００２３】
まず、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）材料で、凹部の形状がソース電極とドレイン電極の形状と一致する凸版を作製する。【００２４】
次に、この凸版に、１Ｈ、１Ｈ、２Ｈ、２Ｈ−パーフルオロドデシルトリクロロシラン（ＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4ＳｉＣｌ3）が溶解した溶液を染みこませた後、版を基板に押しつける。凸部に含浸されていたＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4ＳｉＣｌ3は基板上に転写されて、撥水性の薄膜を形成する。【００２５】
その結果、電極の形状の親水性領域とそれを取り囲む撥水性領域とが基板上に形成される。【００２６】
その後、導電性高分子材料が溶解したインクをブラシ法で基板に塗布し、親水性領域のみに導電性高分子を配置する。【００２７】
この導電性高分子のパターンがソース電極およびドレイン電極となる。【００２８】
次に、スピンコート法で高分子有機半導体が溶解したインクを基板に塗布する。この結果、ボトムゲート型の電界効果トランジスタが作製される。【００２９】
特表２００７−５００５８７号公報（文献６）では、デウェッティング法を用いた、連続ロール間方式によるフレキシブルな基板への印刷方法が開示されている。一例として、ゼラチンが下塗りされたポリエチレンテレフタレート樹脂表面に、フレキソプリンティング法によりフッ素樹脂のパターンを形成した後、ハンドコーティング法により、親水性領域に、水性グリセロール、導電性高分子、液晶等を印刷形成している。【００３０】
“Ｄａｎｉｅｌ  Ｍ．  Ｈａｒｔｍａｎｎ，  Ｏｓｍａｎ  Ｋｉｂａｒ，  ａｎｄ  Ｓａｄｉｋ  Ｃ．  Ｅｓｅｎｅｒ，  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  ２０００，  ｖｏｌ．２５，Ｐ９７５−９７７”（文献７）には、デウェッティング法によるマイクロレンズの作製方法が開示されている。この方法では、まず、フォトリソグラフィー法で撥水性ワックスからなる薄膜のパターンを基板上に形成し、撥水性領域で囲まれた円形の親水性領域を作る。【００３１】
次に、ディッピング法により紫外線硬化樹脂をこの基板に塗布した後、紫外線を照射して樹脂を硬化させる。このような方法により、親水性領域に直径５０μｍのマイクロレンズを作製している。【００３２】
“Ｆａｎｇ−Ｃｈｕｎｇ  Ｃｈｅｎ  ｅｔ  ａｌ；  ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  ２００６，  １８，  Ｐ２４５４−２４５６”（文献８）にも、デウェッティング法によるマイクロレンズの作製方法が開示されている。この方法でも、文献７と同様の方法で撥水性領域に囲まれた円形の親水性領域を基板上に形成し、光硬化性樹脂をスピンコート法で基板に塗布し、その後、紫外線を照射することで、マイクロレンズを作製している。【００３３】
デウェッティング法で用いる塗布装置は、インクジェット印刷機やグラビアオフセット印刷機に比べて単純であり、値段も安いので、より低い価格で電子デバイスを製造できる可能性がある。【００３４】
また、インクジェット法やグラビアオフセット法で印刷できる最小パターンの大きさは、インクジェットヘッドや版の加工限界によって、１０μｍよりも小さくすることは困難だと考えられている。【００３５】
これに対して、デウェッティング法では、親水性領域は、ＰＤＭＳを用いた版やフォトリソグラフィー法により１μｍ以下まで小さくすることができるので、１μｍ以下のパターンを印刷することが可能である。【００３６】
このように、デウェッティング法は、微細なパターンを低価格で印刷できる可能性があるという意味で注目されている。【００３７】
しかしながら、デウェッティング法で２種類のインク（２種類の物質）を同一基板上の所定の領域に選択的に印刷することは困難であった。これは、デウェッティング法では、基板上に形成された撥水性領域と親水性領域の２種類の領域を用い、それぞれの領域とインクとの間に働く接着力の差を利用してインクを配置しているためである。
【発明の開示】
【００３８】
本発明の目的は、デウェッティング法により、同一基板上に２種類の物質を選択的に配置する方法を提供することである。
【００３９】
本発明者は、上記課題の原因を調べそれ解決するための様々な実験を繰り返した結果、デウェッティング法により２種類の物質を基板上に選択的に配置する方法を考えるに至った。
【００４０】
本発明の第１の方法は、親水性の表面を有する第１の物質および炭化水素基によって表面が被覆されている第２の物質を、基板の表面に選択的に配置する方法であって、前記基板は、第１の領域、第２の領域および第３の領域を表面に有しており、前記第１の領域は親水性であり、前記第２の領域は、炭化水素基によって被覆されており、前記第３の領域は、フッ化炭素基によって被覆されている。本発明の第１の方法は、以下の工程を包含する：
（１）前記基板に、前記第１の物質と水溶性溶媒とを含む溶液を塗布する工程、
（２）前記基板の表面から前記水溶性溶媒を除去することによって、前記第１の物質を、前記第１の領域の表面に配置する工程、
（３）分子中にフッ素を有するアルコールを含む液体に前記基板を浸漬する工程、
（４）前記液体に前記基板を浸漬しながら、前記第２の物質と有機溶媒とを含む溶液を前記基板の表面に塗布する工程、
（５）前記液体から前記基板を取り出す工程、および
（６）前記基板の表面から前記有機溶媒を除去することによって、前記第２の物質を、前記第２の領域の表面に配置する工程。
【００４１】
本発明の第２の方法は、親水性の表面を有する第１の物質および炭化水素基によって表面が被覆されている第２の物質を、基板の表面に選択的に配置する方法であって、前記基板は、第１の領域、第２の領域および第３の領域を表面に有しており、前記第１の領域は親水性であり、前記第２の領域は、炭化水素基によって被覆されており、前記第３の領域は、フッ化炭素基によって被覆されている。本発明の第２の方法は、以下の工程を包含する：
（１）分子中にフッ素を有するアルコールを含む液体に前記基板を浸漬する工程、
（２）前記液体に前記基板を浸漬しながら、前記第２の物質と有機溶媒とを含む溶液を、前記基板の表面に塗布する工程、
（３）前記液体から前記基板を取り出す工程、
（４）前記基板の表面から前記有機溶媒を除去することによって、前記第２の物質を前記第２の領域の表面に配置する工程、
（５）前記基板に、前記第１の物質と水溶性溶媒とを含む溶液を塗布する工程、および
（６）前記基板の表面から前記水溶性溶媒を除去することによって、前記第１の物質を、前記第１の領域の表面に配置する工程。
【００４２】
本発明の第１および第２の方法によれば、デウェッティング法により２種類の物質を基板の表面に選択的に配置できるので、大面積基板であっても、２種類の物質によって形成される微細なパターンを低コストで形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１Ａ〜図１Ｈは、本発明に係る２種類の物質の基板への配置方法の一実施形態を示した模式図である。
【図２】図２Ａ〜図２Ｇは、本発明に係る２種類の物質の基板への配置方法の一実施形態を示した断面模式図である。
【図３】図３Ａ〜図３Ｅは、本発明における第１、第２、および、第３の領域を表面に有する基板の作製方法の一例を示した断面模式図である。
【図４】図４は、炭化水素基を有する単分子膜の模式図である。
【図５】図５は、フッ化炭素基を有する単分子膜の模式図である。
【図６】図６Ａ〜図６Ｃは、本発明に係る２種類の物質の基板への配置方法の参考実施例において、２種類の物質を基板に配置する様子を示した模式図である。
【図７】図７Ａは、溶液を塗布する前の基板の平面模式図であり、図７Ｂは、シリコン粒子と水溶性溶媒とを含む溶液を塗布して乾燥させた後の基板表面の顕微鏡写真であり、図７Ｃは、シリコン粒子と１−プロピルアルコールとを含む溶液を塗布して乾燥させた後、２、２、２−トリフルオロエタノール中でｎ−ヘキサデカンを塗布した後の基板表面の顕微鏡写真（２、２、２−トリフルオロエタノール中に基板を浸漬したままで撮影された顕微鏡写真）であり、図７Ｄは、シリコン粒子と１−プロピルアルコールとを含む溶液を塗布して乾燥させた後、大気中でｎ−ヘキサデカンを塗布した後の基板表面の顕微鏡写真である。
【図８】図８は、シリコン粒子を１−プロピルアルコールに分散させた溶液を塗布して乾燥させた後、２、２、２−トリフルオロエタノール中でｎ−ヘキサデカンを塗布し、２、２、２−トリフルオロエタノール中から取りだした後の基板表面の顕微鏡写真である。
【図９】図９Ａ〜図９Ｇは、本発明に係る２種類の物質の基板への配置方法の一実施形態を示した断面模式図である。
【図１０】図１０Ａ〜図１０Ｅは、デウェッティング法の原理を示した断面模式図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、本発明に係る２種類の物質を基板の表面に選択的に配置する方法の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の説明で用いる図では、見やすいようにハッチングを省略する場合がある。また、以下の説明では、同様の部分に同一の符号を付して重複する説明を省略する場合がある。【００４５】
（実施の形態１）
本発明に係る方法の実施の形態について、図１Ａ〜図１Ｈおよび図２Ａ〜図２Ｇの模式図を参照しながら説明する。なお、図２Ａ〜図２Ｇは、それぞれ、図１Ｂ〜図１Ｈに示された模式図に対応する断面模式図である。【００４６】
本実施の形態の配置方法では、まず、親水性の表面を有する第１の物質と、炭化水素基によって表面が被覆されている第２の物質とを配置するための基板１０１を準備する（図１Ａ参照）。基板１０１の表面には、第１の領域１０２、第２の領域１０３および第３の領域１０４が設けられている。第１の領域１０２は親水性である。第２の領域１０３は炭化水素基によって被覆されている。第３の領域１０４は、フッ化炭素基によって被覆されている。【００４７】
次に、図１Ｂおよび図２Ａに示すように、第１の物質と水溶性溶媒とを含む溶液１０５を、基板１０１に塗布する。本実施の形態ではブレード法を用いており、ブレード１０６を一方向１１３に移動させることにより溶液１０５を基板１０１上に塗布する。この工程により、図１Ｃおよび図２Ｂに示すように、水溶性溶媒を含む水溶性の溶液１０５は親水性の第１の領域１０２のみに配置される。図中、１０７は、第１の領域１０２上に配置された、第１の物質と水溶性溶媒とを含む溶液を示している。【００４８】
その後、第１の領域１０２上に配置された溶液１０７の水溶性溶媒を加熱等により除去して、図１Ｄおよび図２Ｃに示すように、溶液１０７に含まれる第１の物質１０８を第１の領域１０２の表面に配置する。【００４９】
次に、容器２０２内に保持されている、分子中にフッ素を有するアルコール（例えばＣＦ3ＣＨ2ＯＨ）を含む液体２０１に、基板１０１を浸漬する（図２Ｄ参照）。液体２０１に浸漬された状態の基板１０１の表面に、図１Ｅおよび図２Ｄに示すように、第２の物質と有機溶媒を含む溶液１１０を塗布する。本実施の形態ではブレード法を用いており、ブレード１０９を一方向１１４に移動させることにより溶液１１０を基板１０１上に塗布する。この工程により、図１Ｆおよび図２Ｅに示すように、有機溶媒を含む油溶性の溶液１１０は、表面が炭化水素基で被覆されている第２の領域１０３のみに配置される。図中、１１１は、第２の領域１０３上に配置された、第２の物質と有機溶媒を含む溶液を示している。なお、図１Ｅおよび図１Ｆでは、図をわかりやすく示すために、液体２０１および容器２０２を省略している。【００５０】
基板１０１を液体２０１から取り出し（図１Ｇおよび図２Ｆ参照）、その後、第２の領域１０３上に配置された溶液１１１の有機溶媒を加熱等により除去して、図１Ｈおよび図２Ｇに示すように、溶液１１１に含まれる第２の物質１１２を第１の領域１０２の表面に配置する。【００５１】
以上のような本実施の形態の配置方法によれば、同一基板の表面上に、２種類の物質（第１の物質および第２の物質）を選択的に配置できる。以下に、本実施の形態の配置方法について、さらに詳しく説明する。【００５２】
（第１の物質と第２の物質とを配置するための基板の準備）
第１の物質と第２の物質とを配置するための基板として、図１Ａに示すような、表面に第１の領域１０２と、第２の領域１０３と、第３の領域１０４とが形成されている基板１０１を準備する。第１の領域１０２は、親水性の表面を有する第１の物質を配置する領域である。第２の領域１０３は、炭化水素基によって表面が被覆されている第２の物質を配置する領域である。【００５３】
第１の領域１０２は表面が親水性である。ここで、表面が親水性であるとは、この表面における純水に対する静的接触角が９０度よりも小さいことをいう。【００５４】
一般に、きれいに洗浄された無機酸化物の表面は親水性である。例えば、ガラス、セラミックス、金属酸化物、酸化シリコンおよび窒化シリコン酸化物等は、表面をきれいに洗浄することで親水性になる。【００５５】
表面に極性基を有する樹脂は親水性であることが多い。例えば、ナイロン樹脂の表面は親水性である。【００５６】
表面に極性基が存在しない樹脂も、化学処理やプラズマ処理をすることでその表面を親水性にすることが可能である。例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂等の表面を酸素プラズマに曝すことで、その表面を親水性にすることが可能である。【００５７】
親水性でない基板の表面に親水性の材料の薄膜を形成することで、その表面を親水性にすることも可能である。例えば、シリコン基板に酸化アルミニウムの薄膜を真空蒸着して、その表面を親水性にすることができる。例えば、親水性でない樹脂基板の表面に酸化シリコンの薄膜を真空蒸着することで、その表面を親水性にすることも可能である。【００５８】
第２の領域１０３は、炭化水素基（ＣＨ3（ＣＨ2）n−；ｎは１〜１９の自然数）によって被覆されている。表面に炭化水素基が存在することにより、第２の領域１０３の表面エネルギーは、第１の領域１０２に比べて小さくなる。【００５９】
このような第２の領域１０３は、ポリプロピレン樹脂やポリエチレン樹脂の表面をそのまま使用することで実現でき、炭化水素基を有する樹脂を基板に塗布することによっても実現できる。【００６０】
第２の領域１０３は、基板に炭化水素基を有する分子を吸着させることによっても実現できる。【００６１】
例えば、炭化水素基を有するシランカップリング剤を基板と反応させることで、炭化水素基を有する分子が基板に単分子膜状もしくはポリマー膜状になって結合する。【００６２】
例えば、よく洗浄したガラス基板や酸化シリコン基板を、１ｖｏｌ％のシランカップリング剤が溶解した溶液に一定時間浸漬し、その後取り出すことで、シランカップリング剤が基板表面に結合する。浸漬後に基板を溶媒で洗浄すれば、シランカップリング剤は単分子膜状になり、洗浄しない場合はポリマー膜状になって基板上に結合する。第２の領域１０３を形成するためのシランカップリング剤としては、例えば、ＣＨ3（ＣＨ2）nＳｉＸ3、ＣＨ3（ＣＨ2）nＳｉＣＨ3Ｘ2、ＣＨ3（ＣＨ2）nＳｉ（ＣＨ3）2Ｘ等が用いられる（ｎは１〜１９の自然数；ＸはＣｌ、ＯＣＨ3またはＯＣＨ2ＣＨ3、Ｘが２以上含まれる場合は、Ｘは同じでなくてもよい）。【００６３】
図４に、一例として、シランカップリング剤としてオクタデシルトリクロロシラン（ＣＨ3（ＣＨ2）17ＳｉＣｌ3）を用い、これと基板４０１とを反応させることによって形成された単分子膜４０２の模式図を示す。【００６４】
第３の領域１０４は、フッ化炭素基（ＣＦ3（ＣＦ2）n−；ｎは０〜１０の自然数）によって被覆されている。表面にフッ化炭素基が存在することによって、第３の領域１０４の表面エネルギーは第１の領域１０２に比べて小さくなる。このような第３の領域１０４は、フッ化炭素基を有する樹脂を基板１０１に塗布することによっても実現できるし、フッ化炭素基を有するシランカップリング剤を基板１０１と反応させることによっても実現できる。【００６５】
例えば、サイトップ（旭化成株式会社製、登録商標）を溶媒に溶解させた溶液を基板１０１に塗布した後、溶媒を乾燥除去することで、フッ化炭素基を有する樹脂を基板１０１の表面に形成することが可能である。【００６６】
また、例えば、フッ化炭素基を有するシランカップリング剤を基板１０１と反応させることで、フッ化炭素基を有する分子を基板上に単分子膜状もしくはポリマー膜状に形成できる。【００６７】
例えば、よく洗浄したガラス基板や酸化シリコン基板を１ｖｏｌ％のシランカップリング剤が溶解した溶液に一定時間浸漬し、その後取り出すことで、シランカップリング剤が基板上に結合する。浸漬後に基板を溶媒で洗浄すればシランカップリング剤は単分子膜状になり、洗浄しない場合はポリマー膜状になって、基板上に結合する。第３の領域１０４を形成するためのシランカップリング剤としては、例えば、ＣＦ3（ＣＦ2）n（ＣＨ2）2ＳｉＸ3、ＣＦ3（ＣＦ2）n（ＣＨ2）2ＳｉＣＨ3Ｘ2、ＣＦ3（ＣＦ2）n（ＣＨ2）2Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｘ等がある（ｎは０〜１０の自然数；ＸはＣｌ、ＯＣＨ3またはＯＣＨ2ＣＨ3、Ｘが２以上含まれる場合は、Ｘは同じでなくてもよい）。【００６８】
図５に、一例として、シランカップリング剤としてパーフルオロオクチルエチルトリクロロシラン（ＣＦ3（ＣＦ2）7（ＣＨ2）2ＳｉＣｌ3；以下、ＦＡＳと略記する）を用い、これと基板５０１とを反応させることによって形成された単分子膜５０２の模式図を示す。【００６９】
同一基板の表面に第１、第２および第３の領域を作製する方法としては、例えばフォトリソグラフィー法を用いることができる。【００７０】
図３Ａ〜図３Ｅに、フォトリソグラフィー法による第１、第２および第３の領域の作製方法の一例を示す。【００７１】
図３Ａに示すように、フォトリソグラフィー法を用いて、金属膜３０２とポジ型レジスト膜３０３の所定のパターンを親水性の表面を持つ基板３０１上に形成する。【００７２】
親水性の基板３０１としては、ガラス、表面が酸化膜で覆われたシリコン、セラミックス、金属酸化物、ナイロン樹脂および酸素プラズマ処理で表面を親水性にした樹脂等を用いることができる。【００７３】
金属膜３０２を構成する金属の種類は、特に制限はないが、金および白金等の貴金属、アルミニウム、銅、ニッケル等を使用することができる。【００７４】
次に、基板３０１の表面に、フッ化炭素基を有するシランカップリング剤（以下、シランカップリング剤（Ａ）と記載する）を反応させる。シランカップリング剤（Ａ）としては、ＣＦ3（ＣＦ2）n（ＣＨ2）2ＳｉＸ3、ＣＦ3（ＣＦ2）n（ＣＨ2）2ＳｉＣＨ3Ｘ2、ＣＦ3（ＣＦ2）n（ＣＨ2）2Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｘ等がある（ｎは０〜１０の自然数；ＸはＣｌ、ＯＣＨ3またはＯＣＨ2ＣＨ3、Ｘが２以上含まれる場合は、Ｘは同じでなくてもよい）。【００７５】
特にＸがＣｌのシランカップリング剤（Ａ）は、基板３０１との反応性が高く、フッ化炭素基を基板３０１の表面に高密度に形成できるので、好ましい。【００７６】
基板３０１へのシランカップリング剤（Ａ）への結合は、例えば、非水系の有機溶媒に１ｖｏｌ％のシランカップリング剤（Ａ）が溶解している溶液に１時間以上浸漬後、非水系の有機溶媒で基板３０１を洗浄することによって行う。用いる非水系の有機溶媒は、レジスト膜３０３を変性しないものが好ましく、例えば、パーフルオロオクタン等のフッ素系溶媒が好ましい。【００７７】
図３Ｂは、基板３０１をシランカップリング剤（Ａ）と反応させた後の基板３０１の断面模式図である。この工程により、フッ化炭素基を有する分子が、基板３０１の表面が露出した領域３０４に結合して、単分子膜３０５を形成する。【００７８】
この図では、単分子膜３０５が金属膜３０２とレジスト膜３０３の両方の表面に形成されている場合を示しているが、シランカップリング剤（Ａ）は、金属膜３０２の表面やレジスト膜３０３の表面と結合する場合と結合しない場合とがある。例えば金属膜３０２が金や白金からなる場合は、その表面にシランカップリング剤と反応する活性水素がないため、シランカップリング剤（Ａ）は結合しない。【００７９】
次に、レジスト膜３０３を除去する。レジスト膜３０３がポジ型レジストの場合は、基板３０１の表面をアセトンに曝すことでこれを溶解除去できる。この結果、図３Ｃに示すように、レジスト膜３０３の形成されていた部分には、基板３０１の表面が露出した領域３０６が現れる。【００８０】
次に、基板３０１を、炭化水素基を有するシランカップリング剤（以下、シランカップリング剤（Ｂ）と記載する）と反応させる。シランカップリング剤（Ｂ）としては、例えば、ＣＨ3（ＣＨ2）ｎＳｉＸ3、ＣＨ3（ＣＨ2）nＳｉＣＨ3Ｘ2、ＣＨ3（ＣＨ2）nＳｉ（ＣＨ3）2Ｘ等がある（ｎは１〜１９の自然数；ＸはＣｌ、ＯＣＨ3またはＯＣＨ2ＣＨ3、Ｘが２以上含まれる場合は、Ｘは同じでなくてもよい）。特にＸがＣｌのシランカップリング剤（Ｂ）は、基板３０１との反応性が高く、高密度な炭化水素基を基板３０１の表面に形成できるので、好ましい。【００８１】
基板３０１へのシランカップリング剤（Ｂ）の結合は、例えば、非水系の有機溶媒に１ｖｏｌ％のシランカップリング剤（Ｂ）が溶解している溶液に基板を１時間以上浸漬後、非水系の有機溶媒で基板３０１を洗浄する工程によって行う。用いる非水系の有機溶媒としては、例えば、クロロホルム、トルエン、ヘキサデカン、または、クロロホルムとヘキサデカンとの混合溶液を用いることができる。【００８２】
この工程により、図３Ｄで示すように、炭化水素基を有する分子が、基板３０１の表面が露出した領域３０６と結合して、単分子膜３０７を形成する。【００８３】
ここで、このシランカップリング剤（Ｂ）は、フッ化炭素基を有する単分子膜３０５がすでに形成されている領域とは結合しない。単分子膜３０５が形成されている領域の表面はフッ化炭素基で覆われており、シランカップリング剤（Ｂ）が反応する活性な水素が存在しないからである。【００８４】
次に、金属膜３０２をエッチングにより除去することで、図３Ｅに示すように、基板３０１の表面が露出した領域３０８が形成される。【００８５】
このとき用いられるエッチング液は酸性であることが好ましい。基板３０１の表面に結合したシランカップリング剤（Ｂ）は酸性の溶液に対して耐性があるので、酸性のエッチング液を用いた金属膜３０２のエッチング工程で、単分子膜３０５と単分子膜３０７が基板３０１から除去されることはない。【００８６】
金属膜３０２の表面にシランカップリング剤（Ｂ）が高密度に結合している場合、シランカップリング剤（Ｂ）がエッチング液に対するレジスト膜の作用をする。この場合、シランカップリング剤（Ｂ）が結合していない金属膜３０２の場合に比べてエッチング時間が長くなる。【００８７】
金属膜３０２が貴金属からなる場合は、その表面にシランカップリング剤（Ｂ）がほとんど結合しないので、シランカップリング剤（Ｂ）が結合しやすい金属に比べてエッチング時間が短くなる。【００８８】
図３Ａ〜図３Ｅに示した工程によって、基板３０１の表面には、基板３０１の表面が露出した親水性の領域３０８と、炭化水素基を有する単分子膜３０７が設けられた領域と、フッ化炭素基を有する単分子膜３０９が設けられた領域とが作製される。従って、親水性の領域３０８が第１の領域、炭化水素基を有する単分子膜３０７の領域が第２の領域、フッ化炭素基を有する単分子膜３０９の領域が第３の領域となる。【００８９】
なお、上記の例では第１の領域が基板の表面となっているが、第２の領域が基板の表面となるような、第１〜第３の領域を有する基板を作製することも可能である。【００９０】
例えば、ポリエチレンやポリプロピレンからなる樹脂基板を、メタルマスクを通して酸素プラズマに曝すことで、基板内の所定の領域を親水性領域にする。メタルマスクのパターンは、プラズマに曝されない基板の領域が第２の領域に対応するようにしておく。【００９１】
これらの樹脂基板はその表面に炭化水素基が存在するので、プラズマに曝されない部分が第２の領域となる。その後、フォトリソグラフィー法により、第１の領域の形状に相当するレジストパターンを親水性領域内に形成する。【００９２】
その後、基板にフッ化炭素基を有するシランカップリング剤を反応させた後、レジストパターンを除去することで、第１〜３の領域を有する基板を作製できる。【００９３】
また、第３の領域が基板の表面となるような、第１〜３の領域を有する基板を作製することも可能である。【００９４】
例えば、ポリテトラフルオロエチレンからなる樹脂基板に、メタルマスクを通して酸素雰囲気中でエキシマレーザを照射することで、基板内の所定の領域を親水性領域とする。メタルマスクのパターンは、レーザに曝されない基板の領域が第３の領域に対応するようにしておく。【００９５】
この樹脂は表面にフッ化炭素基を有するので、レーザに曝されない領域が第３の領域となる。【００９６】
その後、フォトリソグラフィー法により、第１の領域の形状に相当するレジストパターンを親水性領域内に作製する。その後、基板に炭化水素基を有するシランカップリング剤を反応させた後、レジストパターンを除去することで、第１〜３の領域を有する基板を作製できる。【００９７】
第１〜３の領域を有する基板は、ＰＤＭＳの版を用いる方法でも作製できる。【００９８】
まず、第１の物質と第２の物質を配置する基板の表面と同じ大きさの第１のＰＤＭＳ凸版（第１の凸版）を作製する。ここで、この第１の凸版における凸部の位置と形状が、基板の表面での第２の領域の位置と形状に等しくなるようにしておく。【００９９】
この第１の凸版の表面に炭化水素基を有するシランカップリング剤を含浸させた後、この版を、親水性の表面を有する基板に接触させることで、基板には炭化水素基を有するシランカップリング剤が結合し、第２の領域が形成される。【０１００】
次に、基板の表面と同じ大きさの第２のＰＤＭＳ凸版（第２の凸版）を用意する。ここで、この第２の凸版における凹部の位置と形状が、基板の表面での第１の領域の位置と形状に等しくなるようにしておく。【０１０１】
この第２の凸版の表面に、フッ化炭素基を有するシランカップリング剤を含浸させた後、この版を基板に接触させる。ここで、第２の凸版の凹部が、基板内の第１の領域の位置になるように、第２の凸版と基板との位置関係を定める。これにより、基板上に第１〜第３の領域を形成することができる。【０１０２】
（第１の物質と水溶性溶媒とを含む溶液の準備）
第１の物質を水溶性溶媒に分散させた、第１の物質と水溶性溶媒とを含む溶液（図１Ｂ、図１Ｃ、図２Ａおよび図２Ｂに示された溶液１０５に相当。本実施の形態では、溶液（Ａ）と記載する場合がある）を準備する。本発明における水溶性溶媒とは、水を含む液体のことをいう。水溶性溶媒は、４０ｖｏｌ％以上の水を含む液体であることが好ましい。より好ましくは、水溶性溶媒が水であること、すなわち、溶液（Ａ）が第１の物質の水溶液であることである。【０１０３】
水溶性溶媒の第１の領域における静的接触角は、９０度よりも小さいことが好ましい。水溶性溶媒の第２または第３の領域における静的接触角は、９０度以上であることが好ましい。このような水溶性溶媒としては、プロピルアルコールやブチルアルコール等のアルコールを１０ｖｏｌ％以下含んだ水、または純水が挙げられる。【０１０４】
本発明における第１の物質としては、親水性の表面を有する無機材料の粒子や樹脂材料の粒子を用いることができる。粒子の形や大きさには特に制限はないが、好ましくは、最大辺または最大直径が１ｎｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。【０１０５】
第１の物質は、その表面が親水性であるので、水溶性溶媒に分散させることができる。【０１０６】
ここで、第１の物質の表面が親水性であるとは、第１の物質を水溶性溶媒に分散させた溶液を平滑な基板上に塗布し、水溶性溶媒を揮発させて除去して、第１の物質の膜を形成した場合に、その膜表面における純水に対する静的接触角が９０度以下の場合をいう。【０１０７】
第１の物質として用いられる無機材料の粒子としては、シリコン、ゲルマニウム、酸化チタンおよび酸化インジウム等の半導体粒子、酸化シリコンおよび窒化シリコン等の絶縁体粒子、金、銀および銅等の金属粒子等がある。【０１０８】
第１の物質として用いられる樹脂材料の粒子としては、ポリスチレンやナイロン樹脂等からなる粒子が挙げられる。【０１０９】
粒子表面が親水性でない場合、粒子の表面を酸素プラズマやオゾンガスに曝すか、化学的に処理することによって、親水性にすることができる。【０１１０】
溶液（Ａ）は、第１の物質を水溶性溶媒に加えて攪拌するか、または、超音波を印加することによって、作製できる。【０１１１】
（第２の物質と有機溶媒とを含む溶液の準備）
第２の物質を有機溶媒に分散させた、第２の物質と有機溶媒とを含む溶液（図１Ｅ、図１Ｆ、図２Ｄおよび図２Ｅに示された溶液１１０に相当。本実施の形態では、溶液（Ｂ）と記載する場合がある）を準備する。本発明における有機溶媒とは、水への溶解度（水１００ｇに溶解する重量）が１０ｇ以下の、炭化水素基を有する液体をいう。これらの液体としては、炭素数が６〜１６のアルカン、シクロヘキサン、テレビン油等が含まれる。【０１１２】
本発明における第２の物質としては、炭化水素基によって表面が被覆されている無機材料の粒子や樹脂材料の粒子を用いることができる。粒子の形や大きさには特に制限はないが、最大辺または最大直径が１ｎｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。【０１１３】
第２の物質は、その表面に炭化水素基が存在しているので、有機溶媒に分散させることができる。【０１１４】
第２の物質として用いられる無機材料の粒子としては、シリコン、ゲルマニウム、酸化チタンおよび酸化インジウム等の半導体粒子、酸化シリコンおよび窒化シリコン等の絶縁体粒子、金、銀および銅等の金属粒子等がある。また、樹脂材料の粒子としては、ポリスチレン樹脂、ナイロン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂等からなる粒子が挙げられる。これらの粒子を有機溶媒に分散させるために、粒子を化学的に表面修飾する。【０１１５】
例えば、酸化シリコン粒子への表面修飾は、宇津木弘らやＫｏｎｄｏらが提案する方法で行うことができる（宇津木ら、「材料」、２４巻、２６２号、Ｐ５４−５８；  Ｋｏｎｄｏ  Ｍ．  ｅｔ  ａｌ，  Ｌａｎｇｍｕｉｒ  １９９５年１１巻Ｐ３９４−３９７）。【０１１６】
この方法では、酸化シリコン粒子をテトラデカンと第１アルコール（ＣＨ3（ＣＨ2）nＯＨ；ｎは３〜１６の自然数）との混合溶液中で加熱することにより、アルコール分子の水酸基と粒子表面のシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）とが脱水反応して、炭化水素基が粒子表面に結合する。その後、混合溶液を揮発除去することで、炭化水素基が表面に結合した粒子を得ることができる。【０１１７】
酸化シリコン粒子以外でも、表面に酸化膜が存在する無機粒子であれば、上記の方法で表面を化学修飾することが可能である。一方、表面に酸化膜が全く存在しない粒子の場合は、その表面を酸素プラズマやオゾンガスに曝すことで薄い酸化膜を形成した後、上記の方法で化学修飾することが可能である。また、樹脂材料の粒子の場合は、酸素プラズマを照射することでその表面に水酸基を導入した後、上記の方法でその表面を化学修飾することが可能である。【０１１８】
上記の方法に限定されず、酸化シリコン粒子への表面修飾は、炭化水素基を有するシランカップリング剤を用いて行うこともできる。このようなシランカップリング剤としては、ＣＨ3（ＣＨ2）nＳｉＸ3、ＣＨ3（ＣＨ2）nＳｉＣＨ3Ｘ2、ＣＨ3（ＣＨ2）nＳｉ（ＣＨ3）2Ｘ等がある（ｎは１〜１９の自然数；ＸはＣｌ、ＯＣＨ3、またはＯＣＨ2ＣＨ3、Ｘが２以上含まれる場合は、Ｘは同じでなくてもよい）がある。【０１１９】
例えば、酸化シリコン粒子をシランカップリング剤とヘキサンとの混合溶液に浸漬することで、粒子表面にシランカップリング剤を結合させる。【０１２０】
その後、遠心分離機で粒子を混合溶液から分離することで、表面が炭化水素基によって被覆された粒子を作製することができる。【０１２１】
酸化シリコン粒子以外でも、表面に酸化膜が存在する無機粒子の場合は、同様の方法を用いて表面を化学修飾することが可能である。【０１２２】
表面に酸化膜が全く存在しない無機材料の粒子の場合は、その表面を酸素プラズマやオゾンガスに曝すことで薄い酸化膜を形成した後、上記方法で化学修飾することが可能である。【０１２３】
樹脂材料の粒子の場合は、酸素プラズマを照射することでその表面に水酸基を導入した後、上記の方法でその表面を化学修飾することが可能である。【０１２４】
第２の物質が金、銀または銅等からなる金属粒子の場合は、これらの粒子をアルキルメルカプタン（ＣＨ3（ＣＨ2）nＳＨ；ｎは１〜１９の自然数）とアルコールとの混合溶液に浸漬することで、その表面にアルキルメルカプタンを結合させることができる。【０１２５】
その後、遠心分離機により粒子を混合液から分離することで、表面が炭化水素基で被覆された金属粒子を作製できる。【０１２６】
ポリプロピレンやポリエチレンからなる粒子は、その表面に炭化水素基が存在するので、特に表面処理を行わなくても有機溶媒に分散させることができる。【０１２７】
溶液（Ｂ）は、第２の物質（表面が上記のように化学修飾された粒子や、表面に炭化水素基が存在する樹脂材料の粒子）を有機溶媒に加えて攪拌するか、または、超音波を印加することによって、作製できる。【０１２８】
（第１の物質の配置）
第１の物質を第１の領域１０２に配置するために、図１Ｂ、図１Ｃ、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、第１の物質が分散した溶液１０５を基板１０１の表面に塗布する。【０１２９】
本実施の形態では、ブレード１０６を用いて溶液１０５を塗布している。ブレード１０６の形状には制限はないが、通常は、板形状のものが使用される。ブレード１０６は、１つの端面が基板１０１の表面に水平になるように、基板１０１から一定の距離を離して配置される。そして、ブレード１０６の端面と基板１０１の表面との間に、第１の物質が分散した溶液１０５を、カーテン形状の液膜にして配置する。このカーテン形状を崩さないようにブレードを一方向１１３に移動することで液体が塗布される。【０１３０】
溶液１０５の塗布方法はブレード法に制限されることはなく、スピンコート法、ブラシ法、スリットコート法、ダイコート法等、基板に溶液を塗布する一般的な方法を用いることができる。【０１３１】
この工程によって、第１の物質を含む溶液１０５は第１の領域１０２のみに配置される。【０１３２】
溶液１０５が第１の領域１０２にのみに配置される理由は、溶液１０５の水溶性溶媒と第２の領域１０３もしくは第３の領域１０４間の接着力が、溶液１０５の水溶性溶媒と第１の領域１０２間の接着力よりも小さいためだと推測できる。接着力にこのような関係が生じるのは、第２の領域１０３および第３の領域１０４の表面エネルギーが第１の領域１０２の表面エネルギーよりも小さいためである。【０１３３】
その後、溶液１０５の水溶性溶媒を除去することで、図１Ｄと図２Ｃに示すように、第１の領域１０２に第１の物質１０８が配置される。水溶性溶媒は、大気中に基板１０１を放置する、大気中に基板１０１を加熱する、または、減圧雰囲気に基板１０１を置くことで、揮発除去できる。【０１３４】
（第２の物質の配置）
第２の物質を第２の領域１０３に配置するために、図１Ｅ、図１Ｆ、図２Ｄおよび図２Ｅに示すように、分子中にフッ素（Ｆ）を有するアルコールを含む液体２０１を保持した容器２０２内部に基板１０１を浸漬し、この状態で第２の物質を含む溶液１１０を塗布する。【０１３５】
液体２０１は、溶液１１０を溶解しないことが必要である。液体２０１は、分子中にフッ素（Ｆ）を有するアルコール含んでおり、当該アルコールのみからなるものが好適に用いられる。このアルコールとしては、２、２、２−トリフルオロエタノール（ＣＦ3ＣＨ2ＯＨ）が好ましい。【０１３６】
基板１０１を液体２０１に曝す方法は特に限定されず、溶液１１０を塗布する部分の近傍のみを液体２０１に曝してもよい。【０１３７】
第２の物質を含む溶液１１０の塗布は、第１の物質を含む溶液１０５の塗布と同じ方法で行うことができる。溶液１１０は、第２の領域１０３のみに配置される。【０１３８】
その後、図１Ｇ、図１Ｈ、図２Ｆおよび図２Ｇに示すように、基板１０１を容器から取り出して、溶液１１０における有機溶媒を除去することで、第２の領域１０３に第２の物質１１２が配置される。有機溶媒は、大気中に基板１０１を放置する、大気中で基板１０１を加熱する、または、減圧雰囲気に基板１０１を置くことで、揮発除去できる。【０１３９】
（第２の物質が第２の領域のみに配置される原理）
本発明者は、図１Ｅ、図１Ｆ、図２Ｄおよび図２Ｅに示される工程において、炭化水素基を含む溶液１１０が第２の領域１０３のみに配置される原理を、以下のように推測している。アルコール中では、フッ化炭素基を有する分子と炭化水素基を有する分子との間にはほとんど接着力が働かないことが分かっている（Ｎａｋａｇａｗａ  Ｔ．  ｅｔ  ａｌ．：  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ｏｆ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｂ１９９４年１２号Ｐ２２１５〜２２１８）。【０１４０】
炭化水素基で被覆されている第２の領域１０３と溶液１１０における有機溶媒との間では、化学的な性質が同じであるので、親和性が高いはずである。このため、アルコールを含む液体２０１中では、溶液１１０とフッ化炭素基で被覆されている第３の領域１０４との間の接着力は、溶液１１０と第２の領域１０３との間の接着力に比べて小さい。この結果、液体２０１中では、溶液１１０は第２の領域１０３に配置されるものの、第３の領域１０４には配置されないと推測できる。【０１４１】
一方、第１の領域１０２には第１の物質１０８が配置されているので、その表面は親水性となっている。本発明者は、第１の領域１０２が分子中にフッ素（Ｆ）を含むアルコールに曝されると、アルコール分子がフッ化炭素基（ＣＦ3（ＣＦ2）n−）を液体側に向けて、親水性領域に単分子膜状に吸着するものと推測している。このため、液体２０１中では、第１の領域１０２表面は、第３の領域１０４とよく似た化学的性質を有する。この結果、液体２０１中において、溶液１１０は第１の領域１０２には配置されないものと推測できる。【０１４２】
以上の原理によって、溶液１１０は第２の領域１０３のみに選択的に配置されるものと考えられる。【０１４３】
（実施の形態２）
実施の形態２における２種類の物質の基板への配置方法は、まず先の工程で第２の物質を基板の第２の領域に配置し、その後の工程において第１の物質を第１の領域に配置する点が実施の形態１の配置方法とは異なるものの、それ以外は実施の形態１の配置方法と同じである。本実施の形態の方法を、図９Ａ〜図９Ｇの断面模式図を参照しながら以下に説明する。なお、実施の形態１で説明した構成と同じ構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。【０１４４】
まず、容器２０２内に保持されている液体２０１中に、第１の領域１０２、第２の領域１０３および第３の領域１０４を有する基板１０１を浸漬する（図９Ａ参照）。液体２０１に浸漬された状態の基板１０１の表面に、図９Ａに示すように、第２の物質と有機溶媒を含む溶液１１０を塗布する。溶液１１０の塗布方法は、実施の形態１と同じである。この工程により、図９Ｂに示すように、炭化水素基を含む溶液１１０は表面が炭化水素基で被覆されている第２の領域１０３のみに配置される。なお、液体２０１中で溶液１１０が第２の領域１０３のみに配置される原理は、実施の形態１で説明したとおりである。【０１４５】
基板１０１を液体２０１から取り出し（図９Ｃ参照）、その後、第２の領域１０３上に配置された溶液１１１の有機溶媒を実施の形態１と同様の方法で除去して、図９Ｄに示すように、溶液１１１に含まれる第２の物質１１２を第２の領域１０３の表面に配置する。【０１４６】
次に、図９Ｅに示すように、大気中で、第１の物質と水溶性溶媒とを含む溶液１０５を、基板１０１に塗布する。溶液１０５の塗布方法は、実施の形態１と同じである。この時、第２の領域１０３に配置されている第２の物質１１２の表面には炭化水素基が存在するので、その領域の表面エネルギーは第１の領域１０２に比べて低い。そのため、溶液１０５は、第２の領域１０３には配置されず、図９Ｆに示すように第１の領域１０２のみに配置される。【０１４７】
その後、第１の領域１０２上に配置された溶液１０７の水溶性溶媒を実施の形態１と同様の方法で除去して、図９Ｇに示すように、溶液１０７に含まれる第１の物質１０８を第１の領域１０２の表面に配置する。【０１４８】
以上のような本実施の形態の方法によれば、同一基板の表面上に、２種類の物質（第１の物質および第２の物質）を選択的に配置できる。
【実施例】
【０１４９】
（参考実施例）
本参考実施例では、本発明の方法の原理を確認することを目的に実験を行った。【０１５０】
（１）塗布する溶液の準備
第１の物質が水溶性溶媒に分散している溶液として、粒径が５０ｎｍ程度のシリコン粒子をアルコールに分散させた溶液を用いた。この溶液は以下の方法で作製された。【０１５１】
まず、シリコン板を機械的に粉末化してシリコン粒子とした後、このシリコン粒子（第１の物質）１０ｇを１−プロピルアルコール（水溶性溶媒）１００ｍＬ中に入れ、超音波を印加した。これにより、シリコン粒子が１−プロピルアルコールに分散した分散液を得た。【０１５２】
次に、この分散液２ｍＬを１０ｍＬの純水に添加し、超音波を印加した。これにより、シリコン粒子と１−プロピルアルコールとを含む溶液（以下、実施例では、この溶液を溶液（Ａ）と記載する）を作製することができた。【０１５３】
第２の物質を分散させる有機溶媒として、ｎ−ヘキサデカンを用いた。但し、本参考実施例では、本発明の方法の原理確認を目的とするため、ｎ−ヘキサデカンに第２の物質に相当する物質を分散させなかった。【０１５４】
（２）基板の準備
実施の形態１において、図３Ａ〜図３Ｅを参照しながら説明した方法を用いて、基板を作製した。ここでは、図３Ａ〜図３Ｅを参照しながら、本参考実施例での基板の作製方法について説明する。【０１５５】
まず、４インチのシリコンウェーハにオゾン中で紫外線を照射し、表面の有機物を除去して表面を酸化した。この処理後のシリコンウェーハは表面が酸化膜で覆われたシリコン基板であり、このシリコン基板表面の純水に対する静的接触角は１０度以下であった。【０１５６】
その後、電子ビーム蒸着法で、厚み１０ｎｍのニッケル膜とその上に厚み１００ｎｍの金膜をシリコン基板の表面に形成した。【０１５７】
その後、フォトリソグラフィー法で、ポジ型レジスト膜のパターンを形成した。レジスト膜のパターンは、一辺が２μｍ〜２ｍｍの長方形、または、直径が２μｍ〜２ｍｍの円形状とした。【０１５８】
次に、シリコン基板を金とニッケルのエッチング液に順次浸漬し、レジスト膜で覆われていない箇所の金属膜を除去した。【０１５９】
その後、シリコン基板を真空中で酸素プラズマ雰囲気に曝すことで、レジスト膜を除去した。【０１６０】
この結果、シリコン基板上に金属膜のパターンが形成された。【０１６１】
次に、このシリコン基板上の金属膜のない領域に、フォトリソグラフィー法により、ポジ型レジスト膜のパターンを形成した。パターンの形状は、金属膜のパターン形状と同一とした。【０１６２】
これらの工程により、図３Ａに示すような、基板３０１の表面上に金属膜３０２のパターン、ポジ型レジスト膜３０３のパターン、および基板表面が露出した領域３０４が形成された状態となった。【０１６３】
次に、この基板３０１を、１ｖｏｌ％のＦＡＳが溶解したパーフルオロオクタン中に２時間浸漬した後、パーフルオロオクタン中で揺動洗浄した。これらの操作は乾燥窒素ガス雰囲気中で行った。【０１６４】
この操作により、基板表面が露出した領域３０４にＦＡＳの単分子膜３０５が形成された。なお、図３Ｂには単分子膜３０５が金属膜３０２とレジスト膜３０３表面にも形成されているように描かれているが、実際に、これらの表面に膜が形成されているかどうかは不明である。【０１６５】
ＦＡＳはフッ化炭素基を有するので、ＦＡＳの単分子膜３０５が形成された領域（図３Ａの領域３０４に相当する領域）が、フッ化炭素基によって被覆された第３の領域となった。【０１６６】
次に、この基板３０１をアセトン中で揺動洗浄することで、レジスト膜３０３を剥離した。この工程によって、図３Ｃに示すように、レジスト膜３０３が設けられていた領域に、基板表面が露出した領域３０６が形成された。【０１６７】
次に、この基板３０１を１ｖｏｌ％のオクタデシルトリクロロシラン（ＣＨ3（ＣＨ2）17ＳｉＣｌ3：以下ＯＴＳと略記する）が溶解したｎ−ヘキサデカンとクロロホルムとの混合溶液（体積比で４：１）に３時間浸漬後、クロロホルム中で揺動洗浄した。これらの操作は、乾燥窒素ガス雰囲気中で行った。【０１６８】
この操作によって、図３Ｄに示すように、基板表面が露出した領域３０６にＯＴＳの単分子膜３０７が形成された。ＯＴＳの単分子膜３０７が形成された領域が、炭化水素基に被覆されている第２の領域となった。【０１６９】
次に、この基板３０１を金とニッケルのエッチング液に順次浸漬し、金属膜３０２を除去した。この操作によって、図３Ｅに示すように、基板の表面が露出した領域３０８が形成された。【０１７０】
基板３０１の表面は親水性であるため、領域３０８が親水性の第１の領域となった。【０１７１】
これらの一連の操作により、第１〜第３の領域を表面に有する基板を作製した。【０１７２】
（３）シリコン粒子と１−プロピルアルコールを含む溶液（溶液（Ａ））の塗布方法
溶液（Ａ）の塗布方法の概略を、図６Ａに示す。幅３０ｍｍ、高さ２０ｍｍ、厚み１ｍｍのガラス板６０２を基板６０１に対して垂直に、０．２ｍｍの間隔を開けて配置した。基板６０１は、上記の方法で作製した、第１〜第３の領域を表面に有する基板である。【０１７３】
この図では示していないが、ガラス板６０２を固定治具を用いて固定した。固定治具は、ガラス板６０２と基板６０１との距離を調整し、所定の距離を保ったままガラス板６０２を基板６０１に対して矢印６０４の方向に移動させるための機構に連結した。【０１７４】
ガラス板６０２と基板６０１との間に溶液（Ａ）をピペットで供給し、カーテン形状の液膜６０３を形成した。その後、ガラス板６０２を矢印６０４の方向に１０ｍｍ／ｓの速度で移動させることで、基板６０１に溶液（Ａ）を塗布した。その後、基板６０１を室温で３０分間自然乾燥させた。【０１７５】
（４）ｎ−ヘキサデカンの塗布方法
図６Ｂおよび図６Ｃは、基板６０１の表面に、２、２、２−トリフルオロエタノール６１４中でｎ−ヘキサデカンを塗布している様子を示した模式図である。なお、図６Ｂでは、２、２、２−トリフルオロエタノール６１４は省略されている。図６Ｂおよび図６Ｃを参照しながら、本実施例におけるｎ−ヘキサデカンの塗布方法を示す。【０１７６】
まず、直径１２ｃｍ、深さ２．５ｃｍのシャーレ６１３の底に基板６０１を設置し、基板６０１の上面にスリットコータ６０５を配置した。スリット６０８の構造、およびスリット６０８と基板６０１との位置関係を、図６Ｂおよび図６Ｃを参照しながら説明するが、この段階では、スリット６０８の内部にはｎ−ヘキサデカンがまだ挿入されていなかったので、図中の液膜６０６は存在していなかった。また、２，２，２−トリフルオロエタノール６１４も存在していなかった。【０１７７】
スリットコータ６０５は、幅３０ｍｍ、高さ３０ｍｍ、最大厚み５ｍｍのステンレス板内部に、このステンレス板を貫通するスリット６０８が設けられることによって形成されていた。スリットコータ上部６０９におけるスリットの幅６１１は３ｍｍ、スリットコータ下部６１０におけるスリットの幅６１６は０．５ｍｍとした。スリット６０８の内部に脱脂綿６１２を配置した。【０１７８】
図６Ｃに示すように、スリットコータ下部６１０の先端と基板６０１との距離を０．２ｍｍとした。この図では示していないが、スリットコータ６０５を固定治具を用いて固定した。固定治具は、基板６０１の表面とスリットコータ６０５との距離を調整し、所定の距離を保ったままスリットコータ６０５を基板６０１に対して矢印６０７の方向に移動させるための駆動部（図示せず）に連結した。【０１７９】
次に、シャーレ６１３にゆっくり２、２、２−トリフルオロエタノール６１４を入れ、スリットコータ上部６０９の一部が液体に浸漬するようにした。次に、ピペットを用いて、スリット６０８の上部からｎ−ヘキサデカンをゆっくり挿入し、スリットコータ下部６１０と基板６０１との間にカーテン状の液膜６０６を形成した。その後、スリットコータ６０５を１０ｍｍ／ｓの速度で矢印方向６０７に移動させて、基板６０１の表面にｎ−ヘキサデカンを塗布した。【０１８０】
その後、基板６０１を２、２、２−トリフルオロエタノール６１４から取り出した。【０１８１】
また、本参考実施例に対する比較例の方法として、基板６０１と同じ構成を有する基板に溶液（Ａ）を塗布して室温乾燥させた後、大気中でｎ−ヘキサデカンを塗布した。【０１８２】
（５）塗布結果
図７Ａは、本参考実施例および上記比較例で使用した基板の平面模式図である。図７Ｂ〜図７Ｄは、本参考実施例および上記比較例において基板に溶液（Ａ）を塗布した後の基板表面の様子を示す顕微鏡写真である。なお、図７Ｂ〜図７Ｄにおける基板表面の各領域の位置は、図７Ａの平面模式図に示された基板表面の各領域とそれぞれ対応している。【０１８３】
図７Ａの平面模式図では、基板表面が露出した領域７０２が第１の領域に、ＯＴＳの単分子膜形成領域７０３が第２の領域に、ＦＡＳの単分子膜形成領域７０１が第３の領域に、それぞれ相当する。【０１８４】
図７Ｂは、本参考実施例において、溶液（Ａ）を大気中で塗布した後、室温で乾燥させた後の基板表面の顕微鏡写真である。【０１８５】
シリコン粒子７０４が、基板表面が露出した領域７０２に選択的に配置されていることが、この写真から分かる。【０１８６】
図７Ｃは、本参考実施例において、２、２、２−トリフルオロエタノール中でｎ−ヘキサデカンを塗布した後の基板表面の顕微鏡写真である。【０１８７】
この写真は、２、２、２−トリフルオロエタノール中に基板を浸漬した状態で撮影された写真である。【０１８８】
この写真から、ｎ−ヘキサデカン７０５がＯＴＳの単分子膜形成領域７０３のみに選択的に配置されていることが分かる。【０１８９】
これらの結果から、第１の領域にシリコン粒子が、第２の領域にｎ−ヘキサデカンが選択的に配置されることが確認された。【０１９０】
なお、この基板を大気中に取りだしても、シリコン粒子とヘキサデカンの配置は変わらなかった。【０１９１】
図８は、本参考実施例において、２、２、２−トリフルオロエタノールから大気中に取り出した基板のうち、直径１００μｍの円形状の第１の領域とＯＴＳの単分子膜からなる第２の領域とが設けられている基板表面を観察した顕微鏡写真である。【０１９２】
この写真では、シリコン粒子８０１とｎ−ヘキサデカン８０２の位置がそれぞれ矢印で示されている。シリコン粒子８０１とｎ−ヘキサデカン８０２の位置は、それぞれ、親水性の第１の領域と、ＯＴＳの単分子膜が形成されている第２の領域とに対応していることを確認した。【０１９３】
従って、本参考実施例で、第１の領域にシリコン粒子が、第２の領域にｎ−ヘキサデカンが選択的に配置されることが分かった。【０１９４】
図７Ｄは、溶液（Ａ）を大気中で塗布して乾燥させた後、比較例として大気中でｎ−ヘキサデカンを塗布した後の、基板表面の顕微鏡写真である。【０１９５】
この写真から、大気中でｎ−ヘキサデカンを塗布した場合、先にシリコン粒子が配置されていた領域（第１の領域）にもｎ−ヘキサデカンが配置され（図中の７０７で示す部分）と、ＯＴＳの単分子膜形成領域７０６との両方に配置されていることが分かる。【０１９６】
このことから、大気中では、ｎ−ヘキサデカンをＯＴＳの単分子膜形成領域のみに塗り分けることができないことが分かった。大気中での塗布で、シリコン粒子が存在する領域にもｎ−ヘキサデカンが配置されるのは、シリコン粒子が親水性であるためだと推測される。【０１９７】
以上、本参考実施例により、本発明の基本的な原理が実証された。【０１９８】
（実施例１）
参考実施例におけるｎ−ヘキサデカンの代わりに、表面がヘキシル基（−（ＣＨ2）5−ＣＨ3）によって被覆された酸化シリコン粒子（平均粒径：３００ｎｍ）をヘキサンに分散させた溶液を用い、それ以外は参考実施例と同様の実験を行った。すなわち、実施例１では、第２の物質が、表面がヘキシル基（−（ＣＨ2）5−ＣＨ3）によって被覆されている酸化シリコン粒子であり、有機溶媒がヘキサンであった。【０１９９】
以下に、酸化シリコン粒子とヘキサンとを含む前記溶液（以下、実施例では、この溶液を溶液（Ｂ）と記載する）の作製方法を示す。【０２００】
まず、５０ｍＬの遠沈管に、ヘキシルトリクロロシラン１ｖｏｌ％が溶解したヘキサン溶液３０ｍＬと、平均粒径３００ｎｍの酸化シリコン粒子（扶桑化学工業（株）社製、コロイダルシリカ）０．３ｇとを入れて蓋をし、一晩放置した。【０２０１】
この作業は、乾燥窒素雰囲気中で行った。その後、遠沈管を超音波洗浄機に入れて超音波を印加した。これにより、酸化シリコン粒子はヘキサンに均一に分散した。【０２０２】
その後、遠沈管を遠心分離機に設置し、５０００回転／分で１０分間回転した。これにより、遠沈管の底に、酸化シリコン粒子が沈降した。【０２０３】
乾燥窒素雰囲気中で、ピペットを用いて遠沈管の上澄みを吸い取り、吸い取った分量と等しい量のヘキサンを遠沈管に入れた。その後、遠沈管に超音波を印加して酸化シリコン粒子を分散させた。【０２０４】
そして、再び、上記と同じ方法で遠心分離機を用いて酸化シリコン粒子を沈降させ、上澄みを除去し、ヘキサンを加え、超音波を印加した。この、遠心分離、沈降、分散の操作を５回繰り返した。この結果、白味を帯びた透明なヘキサン溶液が得られた。このヘキサン溶液をスポイドで一滴吸い取りガラス基板に滴下した後、ヘキサンを乾燥除去し、基板表面を光学顕微鏡で観察した。その結果、基板表面で、単分散した状態の酸化シリコン粒子が観察された。この結果は、表面がヘキシル基によって被覆された酸化シリコン粒子がヘキサン中で均一に分散していることを示す。すなわち、この方法によって、溶液（Ｂ）が作製された。【０２０５】
一方、ヘキシルトリクロロシランで処理しない酸化シリコン粒子０．３ｇとヘキサン３０ｍＬの混合溶液をガラス容器に入れ、超音波を印加した。超音波印加後、ヘキサン溶液の上澄みは透明で、底部には酸化シリコン粒子が凝集した状態で存在していた。このヘキサン溶液の上澄みを一滴スポイドで吸い取りガラス基板に滴下した後、ヘキサンを乾燥除去し、基板表面を光学顕微鏡で観察した。しかし、基板表面には酸化シリコン粒子は観察されなかった。この結果は、酸化シリコン粒子は、ヘキサン溶液の上澄みには存在せず、溶液中に分散していないことを示す。従って、ヘキシルトリクロロシランで処理した酸化シリコン粒子がヘキサンに分散するのは、この粒子表面がヘキシル基で覆われたためであると推測できる。【０２０６】
参考実施例と同じ方法で、溶液（Ａ）と溶液（Ｂ）とを、順に基板に塗布した。【０２０７】
すなわち、溶液（Ａ）を参考実施例と同様の方法で基板に塗布した後、室温で３０分間自然乾燥させた。その後、２、２、２−トリフルオロエタノールに基板を浸漬した状態で、参考実施例においてｎ−ヘキサデカンを塗布した方法と同様の方法で溶液（Ｂ）を塗布した後、基板を２、２、２−トリフルオロエタノールから取り出し、室温雰囲気中で１０分間自然乾燥させた。【０２０８】
この結果、参考実施例と同様に、基板の第１の領域にシリコン粒子が配置され、第２の領域に表面がヘキシル基によって被覆された酸化シリコン粒子が配置された。【０２０９】
（実施例２）
実施例１と同様の方法で、溶液（Ａ）と溶液（Ｂ）を塗布した。但し、溶液（Ａ）と溶液（Ｂ）を塗布する順番を逆にした。【０２１０】
まず、２、２、２−トリフルオロエタノール中で溶液（Ｂ）を塗布し、２、２、２−トリフルオロエタノールから取り出し、基板を室温付近で１０間分自然乾燥した。【０２１１】
その後、大気中で溶液（Ａ）を基板に塗布した後、室温で３０分間自然乾燥した。【０２１２】
この結果、親水性領域にシリコン粒子が、ＯＴＳの領域に酸化シリコン粒子が選択的に配置できた。
【産業上の利用可能性】
【０２１３】
本発明の方法では、フォトリソグラフィー法等を利用することにより、第１の物質や第２の物質を配置する領域の大きさをマイクロメートル程度まで小さくすることができる。そのため、本発明の方法によれば、２種類の物質をマイクロメートルサイズの領域の中に選択的に配置することが容易となる。さらに、本発明の方法では、第１の物質や第２の物質を含む溶液を、スリットコータ等の安価な塗布装置で大面積の基板に塗布することが可能である。そのため、本発明の方法を用いれば、２種類の微小なパターンを大面積基板に低価格で形成できる。このような効果を実現できる本発明の方法は、直径がナノメートルサイズのｎ型およびｐ型のシリコン粒子を選択的に配置する方法として適用できるので、ｐｎ接合を有するトランジスタを大面積基板に低価格で形成できる。さらに、本発明の方法は、電極材料と半導体材料を選択的に配置する方法としても適用できるので、トランジスタの構成要素である電極と活性層を大面積基板に低コストで形成できる。【０２１４】
以上のとおりであるため、本発明の方法は、例えば大面積有機エレクトロルミネッセンスディスプレイの製造方法にも適用でき、大面積有機エレクトロルミネッセンスディスプレイを駆動するためのトランジスタの活性層と電極を、精度良く低価格で作製することができる。
【図１】
2009122660.tif 000003
【図２】
2009122660.tif 000004
【図３】
2009122660.tif 000005
【図４】
2009122660.tif 000006
【図５】
2009122660.tif 000007
【図６】
2009122660.tif 000008
【図７】
2009122660.tif 000009
【図８】
2009122660.tif 000010
【図９】
2009122660.tif 000011
【図１０】
2009122660.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成21年7月7日(2009.7.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２種類の物質を基板の表面に選択的に配置する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、フォトリソグラフィー法で作製されていた薄膜トランジスタ、ディスプレイ用発光素子、マイクロレンズ等の電子デバイスを、印刷法で作製しようとする研究開発が、各方面で精力的に進められている。電子デバイスの作製方法として印刷法が注目されている理由は、この方法を用いれば基板に電子デバイスの構成要素を直接形成できるため、フォトリソグラフィー法に比べて製造工数と使用する材料が少なくなり、電子デバイスの製造価格を大幅に低減できる可能性があるからである。
【０００３】
薄膜トランジスタ、発光素子またはマイクロレンズの大きさは一般に数十〜１００μｍであるので、これを印刷法で形成するためには、数十〜１００μｍサイズのパターンの形成が可能な印刷機が必要である。様々な印刷機の中で、インクジェット法とグラビアオフセット法による印刷機は、最小で数十μｍ程度のパターンを形成可能であるので、これらを用いて電子デバイスを作製する方法が報告されている。
【０００４】
特許第３５４１６２５号公報（文献１）と特許第３８５８８０９号公報（文献２）には、インクジェット印刷法による有機エレクトロルミネッセンスディスプレイの発光素子の作製方法が開示されている。特開２００６−３１８８５０号公報（文献３）には、グラビアオフセット印刷法による有機エレクトロルミネッセンスディスプレイの発光素子の作製方法が開示されている。
【０００５】
一方、あらかじめ基板に撥水性領域に囲まれた親水性領域を形成しておき、スピンコート法、ディップ法またはブラシ等によってこの基板にインクを塗布することで、親水性領域にインクを選択的に配置する印刷法が提案されている。以下、この方法をデウェッティング法（ｄｅｗｅｔｔｉｎｇ  ｍｅｔｈｏｄ）と記載する。
【０００６】
近年、電子デバイスの作製方法としてデウェッティング法が注目されつつある。以下にデウェッティング法の原理を簡単に説明した後、これを用いた従来例を示す。
【０００７】
デウェッティング法の基本的な工程は、インクを基板に接触させる工程と、その後インクを基板から引き離す工程である。
【０００８】
図１０Ａ〜図１０Ｅは、この基本的な工程においてインクが親水性領域に配置される様子を示した断面模式図である。
【０００９】
図１０Ａは、大気１３０中で基板１２１に接触したインク１２２の液滴の移動を示した断面模式図である。インク１２２の液滴は矢印１２３の方向に移動し、それに従って、基板１２１の表面ではインク１２２の接触と引き離しが行われる。図では、インク１２２の移動に伴い、インク１２２、基板１２１、および大気１３０の３つの界面が接触する共通界面１２８が、矢印１２３の方向に移動する。
【００１０】
図１０Ｂ〜図１０Ｅは、この共通界面１２８の近傍１２４（図１０Ａ参照）の拡大図である。図１０Ｂはインク１２２の移動初期を示しており、この時の共通界面１２８は撥水性領域１２５上に存在する。その後、図１０Ｃで示すように、インク１２２の移動に伴い共通界面１２８は撥水性領域１２５上を移動し、親水性領域１２６と撥水性領域１２５との境界に移動する。
【００１１】
さらにインク１２２が移動すると、図１０Ｄに示すように、インク１２２全体の重心は矢印１２３方向に移動するが、共通界面１２８は、撥水性領域１２５と親水性領域１２６との境界にとどまったままである。
【００１２】
図１０Ｂおよび図１０Ｃに示すように、撥水性領域１２５上の共通界面１２８はインク１２２の移動に伴って移動するのに対して、図１０Ｄに示すように、親水性領域１２６と撥水性領域１２５の境界上の共通界面１２８がそこにとどまるのは、インク１２２と撥水性領域１２５との間に働く接着力が、インク１２２と親水性領域１２６との間に働く接着力よりも小さいためだと推測される。
【００１３】
ここで、本明細書においては、「液体（上記の例ではインク）と撥水性領域との間の接着力が、液体と親水性領域との間の接着力より小さい」とは、単位面積の撥水性領域に付着した液体を引き離すために必要な仕事量が、単位面積の親水性領域に付着した液体を引き離すのに必要な仕事量よりも小さいことをいう。
【００１４】
次に、図１０Ｅに示すように、さらにインク１２２が移動すると、インク１２２の一部が切断されて、インク１２２の一部が親水性領域１２６に配置される。その後、共通界面１２８は、親水性領域１２６に対してインク１２２の移動方向１２３側に隣接する撥水性領域１２５上に位置する。
【００１５】
隣り合う二つの親水性領域１２６と親水性領域１２９との間の間隔が小さい場合、親水性領域１２６上でのインク１２２の切断と同時に、共通界面１２８が隣の親水性領域１２９に移動する場合もある。
【００１６】
図１０Ａ〜図１０Ｅに示した例では、基板へのインクの接触と引き離しを基板上のインク液滴の移動で行っている。
【００１７】
このようなインクの接触と引き離しは、スピンコート法、ディップ法、またはブラシ法で行うことも可能である。
【００１８】
スピンコート法は、基板全面にインクを滴下した後、基板を高速に回転させてインクを基板に塗布する方法である。この方法では、インクの滴下によりインクと基板との接触が起こり、基板の回転による遠心力によって基板からのインクの引き離しが行われる。
【００１９】
ディップ法は、基板をインクに浸漬した後インクから引き上げることにより、インクを基板に塗布する方法である。この方法では、基板の浸漬によりインクが基板に接触し、基板の引き上げによりインクは基板から引き離される。
【００２０】
ブラシ法では、インクを含んだブラシを基板上で移動させることで、インクを基板に塗布する方法である。この方法では、ブラシの移動により、インクの基板への接触と引き離しが行われる。
【００２１】
特開２００７−１２９２２７号公報（文献４）および“Ｓ．Ｐ．Ｌｉ  ｅｔ．ａｌ；  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ；  ２００６，  ８９，Ｐ１２２１０５−１〜３”（文献５）では、デウェッティング法を用いた電界効果トランジスタの作製方法が開示されている。この方法では、まず、表面が１００ｎｍの熱酸化シリコン膜に覆われた導電性のシリコン基板の表面に、ソース電極とドレイン電極の形状に相当する親水性領域とこれを取り囲む撥水性領域とを作製する。
【００２２】
この方法では、親水性領域と撥水性領域は以下のように作製される。
【００２３】
まず、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）材料で、凹部の形状がソース電極とドレイン電極の形状と一致する凸版を作製する。
【００２４】
次に、この凸版に、１Ｈ、１Ｈ、２Ｈ、２Ｈ−パーフルオロドデシルトリクロロシラン（ＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4ＳｉＣｌ3）が溶解した溶液を染みこませた後、版を基板に押しつける。凸部に含浸されていたＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4ＳｉＣｌ3は基板上に転写されて、撥水性の薄膜を形成する。
【００２５】
その結果、電極の形状の親水性領域とそれを取り囲む撥水性領域とが基板上に形成される。
【００２６】
その後、導電性高分子材料が溶解したインクをブラシ法で基板に塗布し、親水性領域のみに導電性高分子を配置する。
【００２７】
この導電性高分子のパターンがソース電極およびドレイン電極となる。
【００２８】
次に、スピンコート法で高分子有機半導体が溶解したインクを基板に塗布する。この結果、ボトムゲート型の電界効果トランジスタが作製される。
【００２９】
特表２００７−５００５８７号公報（文献６）では、デウェッティング法を用いた、連続ロール間方式によるフレキシブルな基板への印刷方法が開示されている。一例として、ゼラチンが下塗りされたポリエチレンテレフタレート樹脂表面に、フレキソプリンティング法によりフッ素樹脂のパターンを形成した後、ハンドコーティング法により、親水性領域に、水性グリセロール、導電性高分子、液晶等を印刷形成している。
【００３０】
“Ｄａｎｉｅｌ  Ｍ．  Ｈａｒｔｍａｎｎ，  Ｏｓｍａｎ  Ｋｉｂａｒ，  ａｎｄ  Ｓａｄｉｋ  Ｃ．  Ｅｓｅｎｅｒ，  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  ２０００，  ｖｏｌ．２５，Ｐ９７５−９７７”（文献７）には、デウェッティング法によるマイクロレンズの作製方法が開示されている。この方法では、まず、フォトリソグラフィー法で撥水性ワックスからなる薄膜のパターンを基板上に形成し、撥水性領域で囲まれた円形の親水性領域を作る。
【００３１】
次に、ディッピング法により紫外線硬化樹脂をこの基板に塗布した後、紫外線を照射して樹脂を硬化させる。このような方法により、親水性領域に直径５０μｍのマイクロレンズを作製している。
【００３２】
“Ｆａｎｇ−Ｃｈｕｎｇ  Ｃｈｅｎ  ｅｔ  ａｌ；  ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  ２００６，  １８，  Ｐ２４５４−２４５６”（文献８）にも、デウェッティング法によるマイクロレンズの作製方法が開示されている。この方法でも、文献７と同様の方法で撥水性領域に囲まれた円形の親水性領域を基板上に形成し、光硬化性樹脂をスピンコート法で基板に塗布し、その後、紫外線を照射することで、マイクロレンズを作製している。
【００３３】
デウェッティング法で用いる塗布装置は、インクジェット印刷機やグラビアオフセット印刷機に比べて単純であり、値段も安いので、より低い価格で電子デバイスを製造できる可能性がある。
【００３４】
また、インクジェット法やグラビアオフセット法で印刷できる最小パターンの大きさは、インクジェットヘッドや版の加工限界によって、１０μｍよりも小さくすることは困難だと考えられている。
【００３５】
これに対して、デウェッティング法では、親水性領域は、ＰＤＭＳを用いた版やフォトリソグラフィー法により１μｍ以下まで小さくすることができるので、１μｍ以下のパターンを印刷することが可能である。
【００３６】
このように、デウェッティング法は、微細なパターンを低価格で印刷できる可能性があるという意味で注目されている。
【００３７】
しかしながら、デウェッティング法で２種類のインク（２種類の物質）を同一基板上の所定の領域に選択的に印刷することは困難であった。これは、デウェッティング法では、基板上に形成された撥水性領域と親水性領域の２種類の領域を用い、それぞれの領域とインクとの間に働く接着力の差を利用してインクを配置しているためである。
【発明の概要】
【００３８】
本発明の目的は、デウェッティング法により、同一基板上に２種類の物質を選択的に配置する方法を提供することである。
【００３９】
本発明者は、上記課題の原因を調べそれ解決するための様々な実験を繰り返した結果、デウェッティング法により２種類の物質を基板上に選択的に配置する方法を考えるに至った。
【００４０】
本発明の第１の方法は、親水性の表面を有する第１の物質および炭化水素基によって表面が被覆されている第２の物質を、基板の表面に選択的に配置する方法であって、前記基板は、第１の領域、第２の領域および第３の領域を表面に有しており、前記第１の領域は親水性であり、前記第２の領域は、炭化水素基によって被覆されており、前記第３の領域は、フッ化炭素基によって被覆されている。本発明の第１の方法は、以下の工程を包含する：
（１）前記基板に、前記第１の物質と水溶性溶媒とを含む溶液を塗布する工程、
（２）前記基板の表面から前記水溶性溶媒を除去することによって、前記第１の物質を、前記第１の領域の表面に配置する工程、
（３）分子中にフッ素を有するアルコールを含む液体に前記基板を浸漬する工程、
（４）前記液体に前記基板を浸漬しながら、前記第２の物質と有機溶媒とを含む溶液を前記基板の表面に塗布する工程、
（５）前記液体から前記基板を取り出す工程、および
（６）前記基板の表面から前記有機溶媒を除去することによって、前記第２の物質を、前記第２の領域の表面に配置する工程。
【００４１】
本発明の第２の方法は、親水性の表面を有する第１の物質および炭化水素基によって表面が被覆されている第２の物質を、基板の表面に選択的に配置する方法であって、前記基板は、第１の領域、第２の領域および第３の領域を表面に有しており、前記第１の領域は親水性であり、前記第２の領域は、炭化水素基によって被覆されており、前記第３の領域は、フッ化炭素基によって被覆されている。本発明の第２の方法は、以下の工程を包含する：
（１）分子中にフッ素を有するアルコールを含む液体に前記基板を浸漬する工程、
（２）前記液体に前記基板を浸漬しながら、前記第２の物質と有機溶媒とを含む溶液を、前記基板の表面に塗布する工程、
（３）前記液体から前記基板を取り出す工程、
（４）前記基板の表面から前記有機溶媒を除去することによって、前記第２の物質を前記第２の領域の表面に配置する工程、
（５）前記基板に、前記第１の物質と水溶性溶媒とを含む溶液を塗布する工程、および
（６）前記基板の表面から前記水溶性溶媒を除去することによって、前記第１の物質を、前記第１の領域の表面に配置する工程。
【００４２】
本発明の第１および第２の方法によれば、デウェッティング法により２種類の物質を基板の表面に選択的に配置できるので、大面積基板であっても、２種類の物質によって形成される微細なパターンを低コストで形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１Ａ〜図１Ｈは、本発明に係る２種類の物質の基板への配置方法の一実施形態を示した模式図である。
【図２】図２Ａ〜図２Ｇは、本発明に係る２種類の物質の基板への配置方法の一実施形態を示した断面模式図である。
【図３】図３Ａ〜図３Ｅは、本発明における第１、第２、および、第３の領域を表面に有する基板の作製方法の一例を示した断面模式図である。
【図４】図４は、炭化水素基を有する単分子膜の模式図である。
【図５】図５は、フッ化炭素基を有する単分子膜の模式図である。
【図６】図６Ａ〜図６Ｃは、本発明に係る２種類の物質の基板への配置方法の参考実施例において、２種類の物質を基板に配置する様子を示した模式図である。
【図７】図７Ａは、溶液を塗布する前の基板の平面模式図であり、図７Ｂは、シリコン粒子と水溶性溶媒とを含む溶液を塗布して乾燥させた後の基板表面の顕微鏡写真であり、図７Ｃは、シリコン粒子と１−プロピルアルコールとを含む溶液を塗布して乾燥させた後、２、２、２−トリフルオロエタノール中でｎ−ヘキサデカンを塗布した後の基板表面の顕微鏡写真（２、２、２−トリフルオロエタノール中に基板を浸漬したままで撮影された顕微鏡写真）であり、図７Ｄは、シリコン粒子と１−プロピルアルコールとを含む溶液を塗布して乾燥させた後、大気中でｎ−ヘキサデカンを塗布した後の基板表面の顕微鏡写真である。
【図８】図８は、シリコン粒子を１−プロピルアルコールに分散させた溶液を塗布して乾燥させた後、２、２、２−トリフルオロエタノール中でｎ−ヘキサデカンを塗布し、２、２、２−トリフルオロエタノール中から取りだした後の基板表面の顕微鏡写真である。
【図９】図９Ａ〜図９Ｇは、本発明に係る２種類の物質の基板への配置方法の一実施形態を示した断面模式図である。
【図１０】図１０Ａ〜図１０Ｅは、デウェッティング法の原理を示した断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、本発明に係る２種類の物質を基板の表面に選択的に配置する方法の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の説明で用いる図では、見やすいようにハッチングを省略する場合がある。また、以下の説明では、同様の部分に同一の符号を付して重複する説明を省略する場合がある。
【００４５】
（実施の形態１）
本発明に係る方法の実施の形態について、図１Ａ〜図１Ｈおよび図２Ａ〜図２Ｇの模式図を参照しながら説明する。なお、図２Ａ〜図２Ｇは、それぞれ、図１Ｂ〜図１Ｈに示された模式図に対応する断面模式図である。
【００４６】
本実施の形態の配置方法では、まず、親水性の表面を有する第１の物質と、炭化水素基によって表面が被覆されている第２の物質とを配置するための基板１０１を準備する（図１Ａ参照）。基板１０１の表面には、第１の領域１０２、第２の領域１０３および第３の領域１０４が設けられている。第１の領域１０２は親水性である。第２の領域１０３は炭化水素基によって被覆されている。第３の領域１０４は、フッ化炭素基によって被覆されている。
【００４７】
次に、図１Ｂおよび図２Ａに示すように、第１の物質と水溶性溶媒とを含む溶液１０５を、基板１０１に塗布する。本実施の形態ではブレード法を用いており、ブレード１０６を一方向１１３に移動させることにより溶液１０５を基板１０１上に塗布する。この工程により、図１Ｃおよび図２Ｂに示すように、水溶性溶媒を含む水溶性の溶液１０５は親水性の第１の領域１０２のみに配置される。図中、１０７は、第１の領域１０２上に配置された、第１の物質と水溶性溶媒とを含む溶液を示している。
【００４８】
その後、第１の領域１０２上に配置された溶液１０７の水溶性溶媒を加熱等により除去して、図１Ｄおよび図２Ｃに示すように、溶液１０７に含まれる第１の物質１０８を第１の領域１０２の表面に配置する。
【００４９】
次に、容器２０２内に保持されている、分子中にフッ素を有するアルコール（例えばＣＦ3ＣＨ2ＯＨ）を含む液体２０１に、基板１０１を浸漬する（図２Ｄ参照）。液体２０１に浸漬された状態の基板１０１の表面に、図１Ｅおよび図２Ｄに示すように、第２の物質と有機溶媒を含む溶液１１０を塗布する。本実施の形態ではブレード法を用いており、ブレード１０９を一方向１１４に移動させることにより溶液１１０を基板１０１上に塗布する。この工程により、図１Ｆおよび図２Ｅに示すように、有機溶媒を含む油溶性の溶液１１０は、表面が炭化水素基で被覆されている第２の領域１０３のみに配置される。図中、１１１は、第２の領域１０３上に配置された、第２の物質と有機溶媒を含む溶液を示している。なお、図１Ｅおよび図１Ｆでは、図をわかりやすく示すために、液体２０１および容器２０２を省略している。
【００５０】
基板１０１を液体２０１から取り出し（図１Ｇおよび図２Ｆ参照）、その後、第２の領域１０３上に配置された溶液１１１の有機溶媒を加熱等により除去して、図１Ｈおよび図２Ｇに示すように、溶液１１１に含まれる第２の物質１１２を第１の領域１０２の表面に配置する。
【００５１】
以上のような本実施の形態の配置方法によれば、同一基板の表面上に、２種類の物質（第１の物質および第２の物質）を選択的に配置できる。以下に、本実施の形態の配置方法について、さらに詳しく説明する。
【００５２】
（第１の物質と第２の物質とを配置するための基板の準備）
第１の物質と第２の物質とを配置するための基板として、図１Ａに示すような、表面に第１の領域１０２と、第２の領域１０３と、第３の領域１０４とが形成されている基板１０１を準備する。第１の領域１０２は、親水性の表面を有する第１の物質を配置する領域である。第２の領域１０３は、炭化水素基によって表面が被覆されている第２の物質を配置する領域である。
【００５３】
第１の領域１０２は表面が親水性である。ここで、表面が親水性であるとは、この表面における純水に対する静的接触角が９０度よりも小さいことをいう。
【００５４】
一般に、きれいに洗浄された無機酸化物の表面は親水性である。例えば、ガラス、セラミックス、金属酸化物、酸化シリコンおよび窒化シリコン酸化物等は、表面をきれいに洗浄することで親水性になる。
【００５５】
表面に極性基を有する樹脂は親水性であることが多い。例えば、ナイロン樹脂の表面は親水性である。
【００５６】
表面に極性基が存在しない樹脂も、化学処理やプラズマ処理をすることでその表面を親水性にすることが可能である。例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂等の表面を酸素プラズマに曝すことで、その表面を親水性にすることが可能である。
【００５７】
親水性でない基板の表面に親水性の材料の薄膜を形成することで、その表面を親水性にすることも可能である。例えば、シリコン基板に酸化アルミニウムの薄膜を真空蒸着して、その表面を親水性にすることができる。例えば、親水性でない樹脂基板の表面に酸化シリコンの薄膜を真空蒸着することで、その表面を親水性にすることも可能である。
【００５８】
第２の領域１０３は、炭化水素基（ＣＨ3（ＣＨ2）n−；ｎは１〜１９の自然数）によって被覆されている。表面に炭化水素基が存在することにより、第２の領域１０３の表面エネルギーは、第１の領域１０２に比べて小さくなる。
【００５９】
このような第２の領域１０３は、ポリプロピレン樹脂やポリエチレン樹脂の表面をそのまま使用することで実現でき、炭化水素基を有する樹脂を基板に塗布することによっても実現できる。
【００６０】
第２の領域１０３は、基板に炭化水素基を有する分子を吸着させることによっても実現できる。
【００６１】
例えば、炭化水素基を有するシランカップリング剤を基板と反応させることで、炭化水素基を有する分子が基板に単分子膜状もしくはポリマー膜状になって結合する。
【００６２】
例えば、よく洗浄したガラス基板や酸化シリコン基板を、１ｖｏｌ％のシランカップリング剤が溶解した溶液に一定時間浸漬し、その後取り出すことで、シランカップリング剤が基板表面に結合する。浸漬後に基板を溶媒で洗浄すれば、シランカップリング剤は単分子膜状になり、洗浄しない場合はポリマー膜状になって基板上に結合する。第２の領域１０３を形成するためのシランカップリング剤としては、例えば、ＣＨ3（ＣＨ2）nＳｉＸ3、ＣＨ3（ＣＨ2）nＳｉＣＨ3Ｘ2、ＣＨ3（ＣＨ2）nＳｉ（ＣＨ3）2Ｘ等が用いられる（ｎは１〜１９の自然数；ＸはＣｌ、ＯＣＨ3またはＯＣＨ2ＣＨ3、Ｘが２以上含まれる場合は、Ｘは同じでなくてもよい）。
【００６３】
図４に、一例として、シランカップリング剤としてオクタデシルトリクロロシラン（ＣＨ3（ＣＨ2）17ＳｉＣｌ3）を用い、これと基板４０１とを反応させることによって形成された単分子膜４０２の模式図を示す。
【００６４】
第３の領域１０４は、フッ化炭素基（ＣＦ3（ＣＦ2）n−；ｎは０〜１０の自然数）によって被覆されている。表面にフッ化炭素基が存在することによって、第３の領域１０４の表面エネルギーは第１の領域１０２に比べて小さくなる。このような第３の領域１０４は、フッ化炭素基を有する樹脂を基板１０１に塗布することによっても実現できるし、フッ化炭素基を有するシランカップリング剤を基板１０１と反応させることによっても実現できる。
【００６５】
例えば、サイトップ（旭化成株式会社製、登録商標）を溶媒に溶解させた溶液を基板１０１に塗布した後、溶媒を乾燥除去することで、フッ化炭素基を有する樹脂を基板１０１の表面に形成することが可能である。
【００６６】
また、例えば、フッ化炭素基を有するシランカップリング剤を基板１０１と反応させることで、フッ化炭素基を有する分子を基板上に単分子膜状もしくはポリマー膜状に形成できる。
【００６７】
例えば、よく洗浄したガラス基板や酸化シリコン基板を１ｖｏｌ％のシランカップリング剤が溶解した溶液に一定時間浸漬し、その後取り出すことで、シランカップリング剤が基板上に結合する。浸漬後に基板を溶媒で洗浄すればシランカップリング剤は単分子膜状になり、洗浄しない場合はポリマー膜状になって、基板上に結合する。第３の領域１０４を形成するためのシランカップリング剤としては、例えば、ＣＦ3（ＣＦ2）n（ＣＨ2）2ＳｉＸ3、ＣＦ3（ＣＦ2）n（ＣＨ2）2ＳｉＣＨ3Ｘ2、ＣＦ3（ＣＦ2）n（ＣＨ2）2Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｘ等がある（ｎは０〜１０の自然数；ＸはＣｌ、ＯＣＨ3またはＯＣＨ2ＣＨ3、Ｘが２以上含まれる場合は、Ｘは同じでなくてもよい）。
【００６８】
図５に、一例として、シランカップリング剤としてパーフルオロオクチルエチルトリクロロシラン（ＣＦ3（ＣＦ2）7（ＣＨ2）2ＳｉＣｌ3；以下、ＦＡＳと略記する）を用い、これと基板５０１とを反応させることによって形成された単分子膜５０２の模式図を示す。
【００６９】
同一基板の表面に第１、第２および第３の領域を作製する方法としては、例えばフォトリソグラフィー法を用いることができる。
【００７０】
図３Ａ〜図３Ｅに、フォトリソグラフィー法による第１、第２および第３の領域の作製方法の一例を示す。
【００７１】
図３Ａに示すように、フォトリソグラフィー法を用いて、金属膜３０２とポジ型レジスト膜３０３の所定のパターンを親水性の表面を持つ基板３０１上に形成する。
【００７２】
親水性の基板３０１としては、ガラス、表面が酸化膜で覆われたシリコン、セラミックス、金属酸化物、ナイロン樹脂および酸素プラズマ処理で表面を親水性にした樹脂等を用いることができる。
【００７３】
金属膜３０２を構成する金属の種類は、特に制限はないが、金および白金等の貴金属、アルミニウム、銅、ニッケル等を使用することができる。
【００７４】
次に、基板３０１の表面に、フッ化炭素基を有するシランカップリング剤（以下、シランカップリング剤（Ａ）と記載する）を反応させる。シランカップリング剤（Ａ）としては、ＣＦ3（ＣＦ2）n（ＣＨ2）2ＳｉＸ3、ＣＦ3（ＣＦ2）n（ＣＨ2）2ＳｉＣＨ3Ｘ2、ＣＦ3（ＣＦ2）n（ＣＨ2）2Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｘ等がある（ｎは０〜１０の自然数；ＸはＣｌ、ＯＣＨ3またはＯＣＨ2ＣＨ3、Ｘが２以上含まれる場合は、Ｘは同じでなくてもよい）。
【００７５】
特にＸがＣｌのシランカップリング剤（Ａ）は、基板３０１との反応性が高く、フッ化炭素基を基板３０１の表面に高密度に形成できるので、好ましい。
【００７６】
基板３０１へのシランカップリング剤（Ａ）への結合は、例えば、非水系の有機溶媒に１ｖｏｌ％のシランカップリング剤（Ａ）が溶解している溶液に１時間以上浸漬後、非水系の有機溶媒で基板３０１を洗浄することによって行う。用いる非水系の有機溶媒は、レジスト膜３０３を変性しないものが好ましく、例えば、パーフルオロオクタン等のフッ素系溶媒が好ましい。
【００７７】
図３Ｂは、基板３０１をシランカップリング剤（Ａ）と反応させた後の基板３０１の断面模式図である。この工程により、フッ化炭素基を有する分子が、基板３０１の表面が露出した領域３０４に結合して、単分子膜３０５を形成する。
【００７８】
この図では、単分子膜３０５が金属膜３０２とレジスト膜３０３の両方の表面に形成されている場合を示しているが、シランカップリング剤（Ａ）は、金属膜３０２の表面やレジスト膜３０３の表面と結合する場合と結合しない場合とがある。例えば金属膜３０２が金や白金からなる場合は、その表面にシランカップリング剤と反応する活性水素がないため、シランカップリング剤（Ａ）は結合しない。
【００７９】
次に、レジスト膜３０３を除去する。レジスト膜３０３がポジ型レジストの場合は、基板３０１の表面をアセトンに曝すことでこれを溶解除去できる。この結果、図３Ｃに示すように、レジスト膜３０３の形成されていた部分には、基板３０１の表面が露出した領域３０６が現れる。
【００８０】
次に、基板３０１を、炭化水素基を有するシランカップリング剤（以下、シランカップリング剤（Ｂ）と記載する）と反応させる。シランカップリング剤（Ｂ）としては、例えば、ＣＨ3（ＣＨ2）ｎＳｉＸ3、ＣＨ3（ＣＨ2）nＳｉＣＨ3Ｘ2、ＣＨ3（ＣＨ2）nＳｉ（ＣＨ3）2Ｘ等がある（ｎは１〜１９の自然数；ＸはＣｌ、ＯＣＨ3またはＯＣＨ2ＣＨ3、Ｘが２以上含まれる場合は、Ｘは同じでなくてもよい）。特にＸがＣｌのシランカップリング剤（Ｂ）は、基板３０１との反応性が高く、高密度な炭化水素基を基板３０１の表面に形成できるので、好ましい。
【００８１】
基板３０１へのシランカップリング剤（Ｂ）の結合は、例えば、非水系の有機溶媒に１ｖｏｌ％のシランカップリング剤（Ｂ）が溶解している溶液に基板を１時間以上浸漬後、非水系の有機溶媒で基板３０１を洗浄する工程によって行う。用いる非水系の有機溶媒としては、例えば、クロロホルム、トルエン、ヘキサデカン、または、クロロホルムとヘキサデカンとの混合溶液を用いることができる。
【００８２】
この工程により、図３Ｄで示すように、炭化水素基を有する分子が、基板３０１の表面が露出した領域３０６と結合して、単分子膜３０７を形成する。
【００８３】
ここで、このシランカップリング剤（Ｂ）は、フッ化炭素基を有する単分子膜３０５がすでに形成されている領域とは結合しない。単分子膜３０５が形成されている領域の表面はフッ化炭素基で覆われており、シランカップリング剤（Ｂ）が反応する活性な水素が存在しないからである。
【００８４】
次に、金属膜３０２をエッチングにより除去することで、図３Ｅに示すように、基板３０１の表面が露出した領域３０８が形成される。
【００８５】
このとき用いられるエッチング液は酸性であることが好ましい。基板３０１の表面に結合したシランカップリング剤（Ｂ）は酸性の溶液に対して耐性があるので、酸性のエッチング液を用いた金属膜３０２のエッチング工程で、単分子膜３０５と単分子膜３０７が基板３０１から除去されることはない。
【００８６】
金属膜３０２の表面にシランカップリング剤（Ｂ）が高密度に結合している場合、シランカップリング剤（Ｂ）がエッチング液に対するレジスト膜の作用をする。この場合、シランカップリング剤（Ｂ）が結合していない金属膜３０２の場合に比べてエッチング時間が長くなる。
【００８７】
金属膜３０２が貴金属からなる場合は、その表面にシランカップリング剤（Ｂ）がほとんど結合しないので、シランカップリング剤（Ｂ）が結合しやすい金属に比べてエッチング時間が短くなる。
【００８８】
図３Ａ〜図３Ｅに示した工程によって、基板３０１の表面には、基板３０１の表面が露出した親水性の領域３０８と、炭化水素基を有する単分子膜３０７が設けられた領域と、フッ化炭素基を有する単分子膜３０９が設けられた領域とが作製される。従って、親水性の領域３０８が第１の領域、炭化水素基を有する単分子膜３０７の領域が第２の領域、フッ化炭素基を有する単分子膜３０９の領域が第３の領域となる。
【００８９】
なお、上記の例では第１の領域が基板の表面となっているが、第２の領域が基板の表面となるような、第１〜第３の領域を有する基板を作製することも可能である。
【００９０】
例えば、ポリエチレンやポリプロピレンからなる樹脂基板を、メタルマスクを通して酸素プラズマに曝すことで、基板内の所定の領域を親水性領域にする。メタルマスクのパターンは、プラズマに曝されない基板の領域が第２の領域に対応するようにしておく。
【００９１】
これらの樹脂基板はその表面に炭化水素基が存在するので、プラズマに曝されない部分が第２の領域となる。その後、フォトリソグラフィー法により、第１の領域の形状に相当するレジストパターンを親水性領域内に形成する。
【００９２】
その後、基板にフッ化炭素基を有するシランカップリング剤を反応させた後、レジストパターンを除去することで、第１〜３の領域を有する基板を作製できる。
【００９３】
また、第３の領域が基板の表面となるような、第１〜３の領域を有する基板を作製することも可能である。
【００９４】
例えば、ポリテトラフルオロエチレンからなる樹脂基板に、メタルマスクを通して酸素雰囲気中でエキシマレーザを照射することで、基板内の所定の領域を親水性領域とする。メタルマスクのパターンは、レーザに曝されない基板の領域が第３の領域に対応するようにしておく。
【００９５】
この樹脂は表面にフッ化炭素基を有するので、レーザに曝されない領域が第３の領域となる。
【００９６】
その後、フォトリソグラフィー法により、第１の領域の形状に相当するレジストパターンを親水性領域内に作製する。その後、基板に炭化水素基を有するシランカップリング剤を反応させた後、レジストパターンを除去することで、第１〜３の領域を有する基板を作製できる。
【００９７】
第１〜３の領域を有する基板は、ＰＤＭＳの版を用いる方法でも作製できる。
【００９８】
まず、第１の物質と第２の物質を配置する基板の表面と同じ大きさの第１のＰＤＭＳ凸版（第１の凸版）を作製する。ここで、この第１の凸版における凸部の位置と形状が、基板の表面での第２の領域の位置と形状に等しくなるようにしておく。
【００９９】
この第１の凸版の表面に炭化水素基を有するシランカップリング剤を含浸させた後、この版を、親水性の表面を有する基板に接触させることで、基板には炭化水素基を有するシランカップリング剤が結合し、第２の領域が形成される。
【０１００】
次に、基板の表面と同じ大きさの第２のＰＤＭＳ凸版（第２の凸版）を用意する。ここで、この第２の凸版における凹部の位置と形状が、基板の表面での第１の領域の位置と形状に等しくなるようにしておく。
【０１０１】
この第２の凸版の表面に、フッ化炭素基を有するシランカップリング剤を含浸させた後、この版を基板に接触させる。ここで、第２の凸版の凹部が、基板内の第１の領域の位置になるように、第２の凸版と基板との位置関係を定める。これにより、基板上に第１〜第３の領域を形成することができる。
【０１０２】
（第１の物質と水溶性溶媒とを含む溶液の準備）
第１の物質を水溶性溶媒に分散させた、第１の物質と水溶性溶媒とを含む溶液（図１Ｂ、図１Ｃ、図２Ａおよび図２Ｂに示された溶液１０５に相当。本実施の形態では、溶液（Ａ）と記載する場合がある）を準備する。本発明における水溶性溶媒とは、水を含む液体のことをいう。水溶性溶媒は、４０ｖｏｌ％以上の水を含む液体であることが好ましい。より好ましくは、水溶性溶媒が水であること、すなわち、溶液（Ａ）が第１の物質の水溶液であることである。
【０１０３】
水溶性溶媒の第１の領域における静的接触角は、９０度よりも小さいことが好ましい。水溶性溶媒の第２または第３の領域における静的接触角は、９０度以上であることが好ましい。このような水溶性溶媒としては、プロピルアルコールやブチルアルコール等のアルコールを１０ｖｏｌ％以下含んだ水、または純水が挙げられる。
【０１０４】
本発明における第１の物質としては、親水性の表面を有する無機材料の粒子や樹脂材料の粒子を用いることができる。粒子の形や大きさには特に制限はないが、好ましくは、最大辺または最大直径が１ｎｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。
【０１０５】
第１の物質は、その表面が親水性であるので、水溶性溶媒に分散させることができる。
【０１０６】
ここで、第１の物質の表面が親水性であるとは、第１の物質を水溶性溶媒に分散させた溶液を平滑な基板上に塗布し、水溶性溶媒を揮発させて除去して、第１の物質の膜を形成した場合に、その膜表面における純水に対する静的接触角が９０度以下の場合をいう。
【０１０７】
第１の物質として用いられる無機材料の粒子としては、シリコン、ゲルマニウム、酸化チタンおよび酸化インジウム等の半導体粒子、酸化シリコンおよび窒化シリコン等の絶縁体粒子、金、銀および銅等の金属粒子等がある。
【０１０８】
第１の物質として用いられる樹脂材料の粒子としては、ポリスチレンやナイロン樹脂等からなる粒子が挙げられる。
【０１０９】
粒子表面が親水性でない場合、粒子の表面を酸素プラズマやオゾンガスに曝すか、化学的に処理することによって、親水性にすることができる。
【０１１０】
溶液（Ａ）は、第１の物質を水溶性溶媒に加えて攪拌するか、または、超音波を印加することによって、作製できる。
【０１１１】
（第２の物質と有機溶媒とを含む溶液の準備）
第２の物質を有機溶媒に分散させた、第２の物質と有機溶媒とを含む溶液（図１Ｅ、図１Ｆ、図２Ｄおよび図２Ｅに示された溶液１１０に相当。本実施の形態では、溶液（Ｂ）と記載する場合がある）を準備する。本発明における有機溶媒とは、水への溶解度（水１００ｇに溶解する重量）が１０ｇ以下の、炭化水素基を有する液体をいう。これらの液体としては、炭素数が６〜１６のアルカン、シクロヘキサン、テレビン油等が含まれる。
【０１１２】
本発明における第２の物質としては、炭化水素基によって表面が被覆されている無機材料の粒子や樹脂材料の粒子を用いることができる。粒子の形や大きさには特に制限はないが、最大辺または最大直径が１ｎｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。
【０１１３】
第２の物質は、その表面に炭化水素基が存在しているので、有機溶媒に分散させることができる。
【０１１４】
第２の物質として用いられる無機材料の粒子としては、シリコン、ゲルマニウム、酸化チタンおよび酸化インジウム等の半導体粒子、酸化シリコンおよび窒化シリコン等の絶縁体粒子、金、銀および銅等の金属粒子等がある。また、樹脂材料の粒子としては、ポリスチレン樹脂、ナイロン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂等からなる粒子が挙げられる。これらの粒子を有機溶媒に分散させるために、粒子を化学的に表面修飾する。
【０１１５】
例えば、酸化シリコン粒子への表面修飾は、宇津木弘らやＫｏｎｄｏらが提案する方法で行うことができる（宇津木ら、「材料」、２４巻、２６２号、Ｐ５４−５８；  Ｋｏｎｄｏ  Ｍ．  ｅｔ  ａｌ，  Ｌａｎｇｍｕｉｒ  １９９５年１１巻Ｐ３９４−３９７）。
【０１１６】
この方法では、酸化シリコン粒子をテトラデカンと第１アルコール（ＣＨ3（ＣＨ2）nＯＨ；ｎは３〜１６の自然数）との混合溶液中で加熱することにより、アルコール分子の水酸基と粒子表面のシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）とが脱水反応して、炭化水素基が粒子表面に結合する。その後、混合溶液を揮発除去することで、炭化水素基が表面に結合した粒子を得ることができる。
【０１１７】
酸化シリコン粒子以外でも、表面に酸化膜が存在する無機粒子であれば、上記の方法で表面を化学修飾することが可能である。一方、表面に酸化膜が全く存在しない粒子の場合は、その表面を酸素プラズマやオゾンガスに曝すことで薄い酸化膜を形成した後、上記の方法で化学修飾することが可能である。また、樹脂材料の粒子の場合は、酸素プラズマを照射することでその表面に水酸基を導入した後、上記の方法でその表面を化学修飾することが可能である。
【０１１８】
上記の方法に限定されず、酸化シリコン粒子への表面修飾は、炭化水素基を有するシランカップリング剤を用いて行うこともできる。このようなシランカップリング剤としては、ＣＨ3（ＣＨ2）nＳｉＸ3、ＣＨ3（ＣＨ2）nＳｉＣＨ3Ｘ2、ＣＨ3（ＣＨ2）nＳｉ（ＣＨ3）2Ｘ等がある（ｎは１〜１９の自然数；ＸはＣｌ、ＯＣＨ3、またはＯＣＨ2ＣＨ3、Ｘが２以上含まれる場合は、Ｘは同じでなくてもよい）がある。
【０１１９】
例えば、酸化シリコン粒子をシランカップリング剤とヘキサンとの混合溶液に浸漬することで、粒子表面にシランカップリング剤を結合させる。
【０１２０】
その後、遠心分離機で粒子を混合溶液から分離することで、表面が炭化水素基によって被覆された粒子を作製することができる。
【０１２１】
酸化シリコン粒子以外でも、表面に酸化膜が存在する無機粒子の場合は、同様の方法を用いて表面を化学修飾することが可能である。
【０１２２】
表面に酸化膜が全く存在しない無機材料の粒子の場合は、その表面を酸素プラズマやオゾンガスに曝すことで薄い酸化膜を形成した後、上記方法で化学修飾することが可能である。
【０１２３】
樹脂材料の粒子の場合は、酸素プラズマを照射することでその表面に水酸基を導入した後、上記の方法でその表面を化学修飾することが可能である。
【０１２４】
第２の物質が金、銀または銅等からなる金属粒子の場合は、これらの粒子をアルキルメルカプタン（ＣＨ3（ＣＨ2）nＳＨ；ｎは１〜１９の自然数）とアルコールとの混合溶液に浸漬することで、その表面にアルキルメルカプタンを結合させることができる。
【０１２５】
その後、遠心分離機により粒子を混合液から分離することで、表面が炭化水素基で被覆された金属粒子を作製できる。
【０１２６】
ポリプロピレンやポリエチレンからなる粒子は、その表面に炭化水素基が存在するので、特に表面処理を行わなくても有機溶媒に分散させることができる。
【０１２７】
溶液（Ｂ）は、第２の物質（表面が上記のように化学修飾された粒子や、表面に炭化水素基が存在する樹脂材料の粒子）を有機溶媒に加えて攪拌するか、または、超音波を印加することによって、作製できる。
【０１２８】
（第１の物質の配置）
第１の物質を第１の領域１０２に配置するために、図１Ｂ、図１Ｃ、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、第１の物質が分散した溶液１０５を基板１０１の表面に塗布する。
【０１２９】
本実施の形態では、ブレード１０６を用いて溶液１０５を塗布している。ブレード１０６の形状には制限はないが、通常は、板形状のものが使用される。ブレード１０６は、１つの端面が基板１０１の表面に水平になるように、基板１０１から一定の距離を離して配置される。そして、ブレード１０６の端面と基板１０１の表面との間に、第１の物質が分散した溶液１０５を、カーテン形状の液膜にして配置する。このカーテン形状を崩さないようにブレードを一方向１１３に移動することで液体が塗布される。
【０１３０】
溶液１０５の塗布方法はブレード法に制限されることはなく、スピンコート法、ブラシ法、スリットコート法、ダイコート法等、基板に溶液を塗布する一般的な方法を用いることができる。
【０１３１】
この工程によって、第１の物質を含む溶液１０５は第１の領域１０２のみに配置される。
【０１３２】
溶液１０５が第１の領域１０２にのみに配置される理由は、溶液１０５の水溶性溶媒と第２の領域１０３もしくは第３の領域１０４間の接着力が、溶液１０５の水溶性溶媒と第１の領域１０２間の接着力よりも小さいためだと推測できる。接着力にこのような関係が生じるのは、第２の領域１０３および第３の領域１０４の表面エネルギーが第１の領域１０２の表面エネルギーよりも小さいためである。
【０１３３】
その後、溶液１０５の水溶性溶媒を除去することで、図１Ｄと図２Ｃに示すように、第１の領域１０２に第１の物質１０８が配置される。水溶性溶媒は、大気中に基板１０１を放置する、大気中に基板１０１を加熱する、または、減圧雰囲気に基板１０１を置くことで、揮発除去できる。
【０１３４】
（第２の物質の配置）
第２の物質を第２の領域１０３に配置するために、図１Ｅ、図１Ｆ、図２Ｄおよび図２Ｅに示すように、分子中にフッ素（Ｆ）を有するアルコールを含む液体２０１を保持した容器２０２内部に基板１０１を浸漬し、この状態で第２の物質を含む溶液１１０を塗布する。
【０１３５】
液体２０１は、溶液１１０を溶解しないことが必要である。液体２０１は、分子中にフッ素（Ｆ）を有するアルコール含んでおり、当該アルコールのみからなるものが好適に用いられる。このアルコールとしては、２、２、２−トリフルオロエタノール（ＣＦ3ＣＨ2ＯＨ）が好ましい。
【０１３６】
基板１０１を液体２０１に曝す方法は特に限定されず、溶液１１０を塗布する部分の近傍のみを液体２０１に曝してもよい。
【０１３７】
第２の物質を含む溶液１１０の塗布は、第１の物質を含む溶液１０５の塗布と同じ方法で行うことができる。溶液１１０は、第２の領域１０３のみに配置される。
【０１３８】
その後、図１Ｇ、図１Ｈ、図２Ｆおよび図２Ｇに示すように、基板１０１を容器から取り出して、溶液１１０における有機溶媒を除去することで、第２の領域１０３に第２の物質１１２が配置される。有機溶媒は、大気中に基板１０１を放置する、大気中で基板１０１を加熱する、または、減圧雰囲気に基板１０１を置くことで、揮発除去できる。
【０１３９】
（第２の物質が第２の領域のみに配置される原理）
本発明者は、図１Ｅ、図１Ｆ、図２Ｄおよび図２Ｅに示される工程において、炭化水素基を含む溶液１１０が第２の領域１０３のみに配置される原理を、以下のように推測している。アルコール中では、フッ化炭素基を有する分子と炭化水素基を有する分子との間にはほとんど接着力が働かないことが分かっている（Ｎａｋａｇａｗａ  Ｔ．  ｅｔ  ａｌ．：  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ｏｆ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｂ１９９４年１２号Ｐ２２１５〜２２１８）。
【０１４０】
炭化水素基で被覆されている第２の領域１０３と溶液１１０における有機溶媒との間では、化学的な性質が同じであるので、親和性が高いはずである。このため、アルコールを含む液体２０１中では、溶液１１０とフッ化炭素基で被覆されている第３の領域１０４との間の接着力は、溶液１１０と第２の領域１０３との間の接着力に比べて小さい。この結果、液体２０１中では、溶液１１０は第２の領域１０３に配置されるものの、第３の領域１０４には配置されないと推測できる。
【０１４１】
一方、第１の領域１０２には第１の物質１０８が配置されているので、その表面は親水性となっている。本発明者は、第１の領域１０２が分子中にフッ素（Ｆ）を含むアルコールに曝されると、アルコール分子がフッ化炭素基（ＣＦ3（ＣＦ2）n−）を液体側に向けて、親水性領域に単分子膜状に吸着するものと推測している。このため、液体２０１中では、第１の領域１０２表面は、第３の領域１０４とよく似た化学的性質を有する。この結果、液体２０１中において、溶液１１０は第１の領域１０２には配置されないものと推測できる。
【０１４２】
以上の原理によって、溶液１１０は第２の領域１０３のみに選択的に配置されるものと考えられる。
【０１４３】
（実施の形態２）
実施の形態２における２種類の物質の基板への配置方法は、まず先の工程で第２の物質を基板の第２の領域に配置し、その後の工程において第１の物質を第１の領域に配置する点が実施の形態１の配置方法とは異なるものの、それ以外は実施の形態１の配置方法と同じである。本実施の形態の方法を、図９Ａ〜図９Ｇの断面模式図を参照しながら以下に説明する。なお、実施の形態１で説明した構成と同じ構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【０１４４】
まず、容器２０２内に保持されている液体２０１中に、第１の領域１０２、第２の領域１０３および第３の領域１０４を有する基板１０１を浸漬する（図９Ａ参照）。液体２０１に浸漬された状態の基板１０１の表面に、図９Ａに示すように、第２の物質と有機溶媒を含む溶液１１０を塗布する。溶液１１０の塗布方法は、実施の形態１と同じである。この工程により、図９Ｂに示すように、炭化水素基を含む溶液１１０は表面が炭化水素基で被覆されている第２の領域１０３のみに配置される。なお、液体２０１中で溶液１１０が第２の領域１０３のみに配置される原理は、実施の形態１で説明したとおりである。
【０１４５】
基板１０１を液体２０１から取り出し（図９Ｃ参照）、その後、第２の領域１０３上に配置された溶液１１１の有機溶媒を実施の形態１と同様の方法で除去して、図９Ｄに示すように、溶液１１１に含まれる第２の物質１１２を第２の領域１０３の表面に配置する。
【０１４６】
次に、図９Ｅに示すように、大気中で、第１の物質と水溶性溶媒とを含む溶液１０５を、基板１０１に塗布する。溶液１０５の塗布方法は、実施の形態１と同じである。この時、第２の領域１０３に配置されている第２の物質１１２の表面には炭化水素基が存在するので、その領域の表面エネルギーは第１の領域１０２に比べて低い。そのため、溶液１０５は、第２の領域１０３には配置されず、図９Ｆに示すように第１の領域１０２のみに配置される。
【０１４７】
その後、第１の領域１０２上に配置された溶液１０７の水溶性溶媒を実施の形態１と同様の方法で除去して、図９Ｇに示すように、溶液１０７に含まれる第１の物質１０８を第１の領域１０２の表面に配置する。
【０１４８】
以上のような本実施の形態の方法によれば、同一基板の表面上に、２種類の物質（第１の物質および第２の物質）を選択的に配置できる。
【実施例】
【０１４９】
（参考実施例）
本参考実施例では、本発明の方法の原理を確認することを目的に実験を行った。
【０１５０】
（１）塗布する溶液の準備
第１の物質が水溶性溶媒に分散している溶液として、粒径が５０ｎｍ程度のシリコン粒子をアルコールに分散させた溶液を用いた。この溶液は以下の方法で作製された。
【０１５１】
まず、シリコン板を機械的に粉末化してシリコン粒子とした後、このシリコン粒子（第１の物質）１０ｇを１−プロピルアルコール（水溶性溶媒）１００ｍＬ中に入れ、超音波を印加した。これにより、シリコン粒子が１−プロピルアルコールに分散した分散液を得た。
【０１５２】
次に、この分散液２ｍＬを１０ｍＬの純水に添加し、超音波を印加した。これにより、シリコン粒子と１−プロピルアルコールとを含む溶液（以下、実施例では、この溶液を溶液（Ａ）と記載する）を作製することができた。
【０１５３】
第２の物質を分散させる有機溶媒として、ｎ−ヘキサデカンを用いた。但し、本参考実施例では、本発明の方法の原理確認を目的とするため、ｎ−ヘキサデカンに第２の物質に相当する物質を分散させなかった。
【０１５４】
（２）基板の準備
実施の形態１において、図３Ａ〜図３Ｅを参照しながら説明した方法を用いて、基板を作製した。ここでは、図３Ａ〜図３Ｅを参照しながら、本参考実施例での基板の作製方法について説明する。
【０１５５】
まず、４インチのシリコンウェーハにオゾン中で紫外線を照射し、表面の有機物を除去して表面を酸化した。この処理後のシリコンウェーハは表面が酸化膜で覆われたシリコン基板であり、このシリコン基板表面の純水に対する静的接触角は１０度以下であった。
【０１５６】
その後、電子ビーム蒸着法で、厚み１０ｎｍのニッケル膜とその上に厚み１００ｎｍの金膜をシリコン基板の表面に形成した。
【０１５７】
その後、フォトリソグラフィー法で、ポジ型レジスト膜のパターンを形成した。レジスト膜のパターンは、一辺が２μｍ〜２ｍｍの長方形、または、直径が２μｍ〜２ｍｍの円形状とした。
【０１５８】
次に、シリコン基板を金とニッケルのエッチング液に順次浸漬し、レジスト膜で覆われていない箇所の金属膜を除去した。
【０１５９】
その後、シリコン基板を真空中で酸素プラズマ雰囲気に曝すことで、レジスト膜を除去した。
【０１６０】
この結果、シリコン基板上に金属膜のパターンが形成された。
【０１６１】
次に、このシリコン基板上の金属膜のない領域に、フォトリソグラフィー法により、ポジ型レジスト膜のパターンを形成した。パターンの形状は、金属膜のパターン形状と同一とした。
【０１６２】
これらの工程により、図３Ａに示すような、基板３０１の表面上に金属膜３０２のパターン、ポジ型レジスト膜３０３のパターン、および基板表面が露出した領域３０４が形成された状態となった。
【０１６３】
次に、この基板３０１を、１ｖｏｌ％のＦＡＳが溶解したパーフルオロオクタン中に２時間浸漬した後、パーフルオロオクタン中で揺動洗浄した。これらの操作は乾燥窒素ガス雰囲気中で行った。
【０１６４】
この操作により、基板表面が露出した領域３０４にＦＡＳの単分子膜３０５が形成された。なお、図３Ｂには単分子膜３０５が金属膜３０２とレジスト膜３０３表面にも形成されているように描かれているが、実際に、これらの表面に膜が形成されているかどうかは不明である。
【０１６５】
ＦＡＳはフッ化炭素基を有するので、ＦＡＳの単分子膜３０５が形成された領域（図３Ａの領域３０４に相当する領域）が、フッ化炭素基によって被覆された第３の領域となった。
【０１６６】
次に、この基板３０１をアセトン中で揺動洗浄することで、レジスト膜３０３を剥離した。この工程によって、図３Ｃに示すように、レジスト膜３０３が設けられていた領域に、基板表面が露出した領域３０６が形成された。
【０１６７】
次に、この基板３０１を１ｖｏｌ％のオクタデシルトリクロロシラン（ＣＨ3（ＣＨ2）17ＳｉＣｌ3：以下ＯＴＳと略記する）が溶解したｎ−ヘキサデカンとクロロホルムとの混合溶液（体積比で４：１）に３時間浸漬後、クロロホルム中で揺動洗浄した。これらの操作は、乾燥窒素ガス雰囲気中で行った。
【０１６８】
この操作によって、図３Ｄに示すように、基板表面が露出した領域３０６にＯＴＳの単分子膜３０７が形成された。ＯＴＳの単分子膜３０７が形成された領域が、炭化水素基に被覆されている第２の領域となった。
【０１６９】
次に、この基板３０１を金とニッケルのエッチング液に順次浸漬し、金属膜３０２を除去した。この操作によって、図３Ｅに示すように、基板の表面が露出した領域３０８が形成された。
【０１７０】
基板３０１の表面は親水性であるため、領域３０８が親水性の第１の領域となった。
【０１７１】
これらの一連の操作により、第１〜第３の領域を表面に有する基板を作製した。
【０１７２】
（３）シリコン粒子と１−プロピルアルコールを含む溶液（溶液（Ａ））の塗布方法
溶液（Ａ）の塗布方法の概略を、図６Ａに示す。幅３０ｍｍ、高さ２０ｍｍ、厚み１ｍｍのガラス板６０２を基板６０１に対して垂直に、０．２ｍｍの間隔を開けて配置した。基板６０１は、上記の方法で作製した、第１〜第３の領域を表面に有する基板である。
【０１７３】
この図では示していないが、ガラス板６０２を固定治具を用いて固定した。固定治具は、ガラス板６０２と基板６０１との距離を調整し、所定の距離を保ったままガラス板６０２を基板６０１に対して矢印６０４の方向に移動させるための機構に連結した。
【０１７４】
ガラス板６０２と基板６０１との間に溶液（Ａ）をピペットで供給し、カーテン形状の液膜６０３を形成した。その後、ガラス板６０２を矢印６０４の方向に１０ｍｍ／ｓの速度で移動させることで、基板６０１に溶液（Ａ）を塗布した。その後、基板６０１を室温で３０分間自然乾燥させた。
【０１７５】
（４）ｎ−ヘキサデカンの塗布方法
図６Ｂおよび図６Ｃは、基板６０１の表面に、２、２、２−トリフルオロエタノール６１４中でｎ−ヘキサデカンを塗布している様子を示した模式図である。なお、図６Ｂでは、２、２、２−トリフルオロエタノール６１４は省略されている。図６Ｂおよび図６Ｃを参照しながら、本実施例におけるｎ−ヘキサデカンの塗布方法を示す。
【０１７６】
まず、直径１２ｃｍ、深さ２．５ｃｍのシャーレ６１３の底に基板６０１を設置し、基板６０１の上面にスリットコータ６０５を配置した。スリット６０８の構造、およびスリット６０８と基板６０１との位置関係を、図６Ｂおよび図６Ｃを参照しながら説明するが、この段階では、スリット６０８の内部にはｎ−ヘキサデカンがまだ挿入されていなかったので、図中の液膜６０６は存在していなかった。また、２，２，２−トリフルオロエタノール６１４も存在していなかった。
【０１７７】
スリットコータ６０５は、幅３０ｍｍ、高さ３０ｍｍ、最大厚み５ｍｍのステンレス板内部に、このステンレス板を貫通するスリット６０８が設けられることによって形成されていた。スリットコータ上部６０９におけるスリットの幅６１１は３ｍｍ、スリットコータ下部６１０におけるスリットの幅６１６は０．５ｍｍとした。スリット６０８の内部に脱脂綿６１２を配置した。
【０１７８】
図６Ｃに示すように、スリットコータ下部６１０の先端と基板６０１との距離を０．２ｍｍとした。この図では示していないが、スリットコータ６０５を固定治具を用いて固定した。固定治具は、基板６０１の表面とスリットコータ６０５との距離を調整し、所定の距離を保ったままスリットコータ６０５を基板６０１に対して矢印６０７の方向に移動させるための駆動部（図示せず）に連結した。
【０１７９】
次に、シャーレ６１３にゆっくり２、２、２−トリフルオロエタノール６１４を入れ、スリットコータ上部６０９の一部が液体に浸漬するようにした。次に、ピペットを用いて、スリット６０８の上部からｎ−ヘキサデカンをゆっくり挿入し、スリットコータ下部６１０と基板６０１との間にカーテン状の液膜６０６を形成した。その後、スリットコータ６０５を１０ｍｍ／ｓの速度で矢印方向６０７に移動させて、基板６０１の表面にｎ−ヘキサデカンを塗布した。
【０１８０】
その後、基板６０１を２、２、２−トリフルオロエタノール６１４から取り出した。
【０１８１】
また、本参考実施例に対する比較例の方法として、基板６０１と同じ構成を有する基板に溶液（Ａ）を塗布して室温乾燥させた後、大気中でｎ−ヘキサデカンを塗布した。
【０１８２】
（５）塗布結果
図７Ａは、本参考実施例および上記比較例で使用した基板の平面模式図である。図７Ｂ〜図７Ｄは、本参考実施例および上記比較例において基板に溶液（Ａ）を塗布した後の基板表面の様子を示す顕微鏡写真である。なお、図７Ｂ〜図７Ｄにおける基板表面の各領域の位置は、図７Ａの平面模式図に示された基板表面の各領域とそれぞれ対応している。
【０１８３】
図７Ａの平面模式図では、基板表面が露出した領域７０２が第１の領域に、ＯＴＳの単分子膜形成領域７０３が第２の領域に、ＦＡＳの単分子膜形成領域７０１が第３の領域に、それぞれ相当する。
【０１８４】
図７Ｂは、本参考実施例において、溶液（Ａ）を大気中で塗布した後、室温で乾燥させた後の基板表面の顕微鏡写真である。
【０１８５】
シリコン粒子７０４が、基板表面が露出した領域７０２に選択的に配置されていることが、この写真から分かる。
【０１８６】
図７Ｃは、本参考実施例において、２、２、２−トリフルオロエタノール中でｎ−ヘキサデカンを塗布した後の基板表面の顕微鏡写真である。
【０１８７】
この写真は、２、２、２−トリフルオロエタノール中に基板を浸漬した状態で撮影された写真である。
【０１８８】
この写真から、ｎ−ヘキサデカン７０５がＯＴＳの単分子膜形成領域７０３のみに選択的に配置されていることが分かる。
【０１８９】
これらの結果から、第１の領域にシリコン粒子が、第２の領域にｎ−ヘキサデカンが選択的に配置されることが確認された。
【０１９０】
なお、この基板を大気中に取りだしても、シリコン粒子とヘキサデカンの配置は変わらなかった。
【０１９１】
図８は、本参考実施例において、２、２、２−トリフルオロエタノールから大気中に取り出した基板のうち、直径１００μｍの円形状の第１の領域とＯＴＳの単分子膜からなる第２の領域とが設けられている基板表面を観察した顕微鏡写真である。
【０１９２】
この写真では、シリコン粒子８０１とｎ−ヘキサデカン８０２の位置がそれぞれ矢印で示されている。シリコン粒子８０１とｎ−ヘキサデカン８０２の位置は、それぞれ、親水性の第１の領域と、ＯＴＳの単分子膜が形成されている第２の領域とに対応していることを確認した。
【０１９３】
従って、本参考実施例で、第１の領域にシリコン粒子が、第２の領域にｎ−ヘキサデカンが選択的に配置されることが分かった。
【０１９４】
図７Ｄは、溶液（Ａ）を大気中で塗布して乾燥させた後、比較例として大気中でｎ−ヘキサデカンを塗布した後の、基板表面の顕微鏡写真である。
【０１９５】
この写真から、大気中でｎ−ヘキサデカンを塗布した場合、先にシリコン粒子が配置されていた領域（第１の領域）にもｎ−ヘキサデカンが配置され（図中の７０７で示す部分）と、ＯＴＳの単分子膜形成領域７０６との両方に配置されていることが分かる。
【０１９６】
このことから、大気中では、ｎ−ヘキサデカンをＯＴＳの単分子膜形成領域のみに塗り分けることができないことが分かった。大気中での塗布で、シリコン粒子が存在する領域にもｎ−ヘキサデカンが配置されるのは、シリコン粒子が親水性であるためだと推測される。
【０１９７】
以上、本参考実施例により、本発明の基本的な原理が実証された。
【０１９８】
（実施例１）
参考実施例におけるｎ−ヘキサデカンの代わりに、表面がヘキシル基（−（ＣＨ2）5−ＣＨ3）によって被覆された酸化シリコン粒子（平均粒径：３００ｎｍ）をヘキサンに分散させた溶液を用い、それ以外は参考実施例と同様の実験を行った。すなわち、実施例１では、第２の物質が、表面がヘキシル基（−（ＣＨ2）5−ＣＨ3）によって被覆されている酸化シリコン粒子であり、有機溶媒がヘキサンであった。
【０１９９】
以下に、酸化シリコン粒子とヘキサンとを含む前記溶液（以下、実施例では、この溶液を溶液（Ｂ）と記載する）の作製方法を示す。
【０２００】
まず、５０ｍＬの遠沈管に、ヘキシルトリクロロシラン１ｖｏｌ％が溶解したヘキサン溶液３０ｍＬと、平均粒径３００ｎｍの酸化シリコン粒子（扶桑化学工業（株）社製、コロイダルシリカ）０．３ｇとを入れて蓋をし、一晩放置した。
【０２０１】
この作業は、乾燥窒素雰囲気中で行った。その後、遠沈管を超音波洗浄機に入れて超音波を印加した。これにより、酸化シリコン粒子はヘキサンに均一に分散した。
【０２０２】
その後、遠沈管を遠心分離機に設置し、５０００回転／分で１０分間回転した。これにより、遠沈管の底に、酸化シリコン粒子が沈降した。
【０２０３】
乾燥窒素雰囲気中で、ピペットを用いて遠沈管の上澄みを吸い取り、吸い取った分量と等しい量のヘキサンを遠沈管に入れた。その後、遠沈管に超音波を印加して酸化シリコン粒子を分散させた。
【０２０４】
そして、再び、上記と同じ方法で遠心分離機を用いて酸化シリコン粒子を沈降させ、上澄みを除去し、ヘキサンを加え、超音波を印加した。この、遠心分離、沈降、分散の操作を５回繰り返した。この結果、白味を帯びた透明なヘキサン溶液が得られた。このヘキサン溶液をスポイドで一滴吸い取りガラス基板に滴下した後、ヘキサンを乾燥除去し、基板表面を光学顕微鏡で観察した。その結果、基板表面で、単分散した状態の酸化シリコン粒子が観察された。この結果は、表面がヘキシル基によって被覆された酸化シリコン粒子がヘキサン中で均一に分散していることを示す。すなわち、この方法によって、溶液（Ｂ）が作製された。
【０２０５】
一方、ヘキシルトリクロロシランで処理しない酸化シリコン粒子０．３ｇとヘキサン３０ｍＬの混合溶液をガラス容器に入れ、超音波を印加した。超音波印加後、ヘキサン溶液の上澄みは透明で、底部には酸化シリコン粒子が凝集した状態で存在していた。このヘキサン溶液の上澄みを一滴スポイドで吸い取りガラス基板に滴下した後、ヘキサンを乾燥除去し、基板表面を光学顕微鏡で観察した。しかし、基板表面には酸化シリコン粒子は観察されなかった。この結果は、酸化シリコン粒子は、ヘキサン溶液の上澄みには存在せず、溶液中に分散していないことを示す。従って、ヘキシルトリクロロシランで処理した酸化シリコン粒子がヘキサンに分散するのは、この粒子表面がヘキシル基で覆われたためであると推測できる。
【０２０６】
参考実施例と同じ方法で、溶液（Ａ）と溶液（Ｂ）とを、順に基板に塗布した。
【０２０７】
すなわち、溶液（Ａ）を参考実施例と同様の方法で基板に塗布した後、室温で３０分間自然乾燥させた。その後、２、２、２−トリフルオロエタノールに基板を浸漬した状態で、参考実施例においてｎ−ヘキサデカンを塗布した方法と同様の方法で溶液（Ｂ）を塗布した後、基板を２、２、２−トリフルオロエタノールから取り出し、室温雰囲気中で１０分間自然乾燥させた。
【０２０８】
この結果、参考実施例と同様に、基板の第１の領域にシリコン粒子が配置され、第２の領域に表面がヘキシル基によって被覆された酸化シリコン粒子が配置された。
【０２０９】
（実施例２）
実施例１と同様の方法で、溶液（Ａ）と溶液（Ｂ）を塗布した。但し、溶液（Ａ）と溶液（Ｂ）を塗布する順番を逆にした。
【０２１０】
まず、２、２、２−トリフルオロエタノール中で溶液（Ｂ）を塗布し、２、２、２−トリフルオロエタノールから取り出し、基板を室温付近で１０間分自然乾燥した。
【０２１１】
その後、大気中で溶液（Ａ）を基板に塗布した後、室温で３０分間自然乾燥した。
【０２１２】
この結果、親水性領域にシリコン粒子が、ＯＴＳの領域に酸化シリコン粒子が選択的に配置できた。
【産業上の利用可能性】
【０２１３】
本発明の方法では、フォトリソグラフィー法等を利用することにより、第１の物質や第２の物質を配置する領域の大きさをマイクロメートル程度まで小さくすることができる。そのため、本発明の方法によれば、２種類の物質をマイクロメートルサイズの領域の中に選択的に配置することが容易となる。さらに、本発明の方法では、第１の物質や第２の物質を含む溶液を、スリットコータ等の安価な塗布装置で大面積の基板に塗布することが可能である。そのため、本発明の方法を用いれば、２種類の微小なパターンを大面積基板に低価格で形成できる。このような効果を実現できる本発明の方法は、直径がナノメートルサイズのｎ型およびｐ型のシリコン粒子を選択的に配置する方法として適用できるので、ｐｎ接合を有するトランジスタを大面積基板に低価格で形成できる。さらに、本発明の方法は、電極材料と半導体材料を選択的に配置する方法としても適用できるので、トランジスタの構成要素である電極と活性層を大面積基板に低コストで形成できる。
【０２１４】
以上のとおりであるため、本発明の方法は、例えば大面積有機エレクトロルミネッセンスディスプレイの製造方法にも適用でき、大面積有機エレクトロルミネッセンスディスプレイを駆動するためのトランジスタの活性層と電極を、精度良く低価格で作製することができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
親水性の表面を有する第１の物質および炭化水素基によって表面が被覆されている第２の物質を、基板の表面に選択的に配置する方法であって、
前記基板は、第１の領域、第２の領域および第３の領域を表面に有しており、
前記第１の領域は親水性であり、
前記第２の領域は、炭化水素基によって被覆されており、
前記第３の領域は、フッ化炭素基によって被覆されており、
前記方法は、以下の工程を包含する：
（１）前記基板に、前記第１の物質と水溶性溶媒とを含む溶液を塗布する工程、
（２）前記基板の表面から前記水溶性溶媒を除去することによって、前記第１の物質を、前記第１の領域の表面に配置する工程、
（３）分子中にフッ素を有するアルコールを含む液体に前記基板を浸漬する工程、
（４）前記液体に前記基板を浸漬しながら、前記第２の物質と有機溶媒とを含む溶液を前記基板の表面に塗布する工程、
（５）前記液体から前記基板を取り出す工程、および
（６）前記基板の表面から前記有機溶媒を除去することによって、前記第２の物質を、前記第２の領域の表面に配置する工程。
【請求項２】
前記液体が２、２、２−トリフルオロエタノールである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
親水性の表面を有する第１の物質および炭化水素基によって表面が被覆されている第２の物質を、基板の表面に選択的に配置する方法であって、
前記基板は、第１の領域、第２の領域および第３の領域を表面に有しており、
前記第１の領域は親水性であり、
前記第２の領域は、炭化水素基によって被覆されており、
前記第３の領域は、フッ化炭素基によって被覆されており、
前記方法は、以下の工程を包含する：
（１）分子中にフッ素を有するアルコールを含む液体に前記基板を浸漬する工程、
（２）前記液体に前記基板を浸漬しながら、前記第２の物質と有機溶媒とを含む溶液を、前記基板の表面に塗布する工程、
（３）前記液体から前記基板を取り出す工程、
（４）前記基板の表面から前記有機溶媒を除去することによって、前記第２の物質を前記第２の領域の表面に配置する工程、
（５）前記基板に、前記第１の物質と水溶性溶媒とを含む溶液を塗布する工程、および
（６）前記基板の表面から前記水溶性溶媒を除去することによって、前記第１の物質を、前記第１の領域の表面に配置する工程。
【請求項４】
前記液体が２、２、２−トリフルオロエタノールである、請求項３に記載の方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2009122660.tif 000013
【図２】
2009122660.tif 000014
【図３】
2009122660.tif 000015
【図４】
2009122660.tif 000016
【図５】
2009122660.tif 000017
【図６】
2009122660.tif 000018
【図７】
2009122660.tif 000019
【図８】
2009122660.tif 000020
【図９】
2009122660.tif 000021
【図１０】
2009122660.tif 000022
【国際調査報告】
2009122660.tif 000023
2009122660.tif 000024