(57)【要約】  【課題】  各種のパターンを高精細かつ高精度にしかも低コストで形成することができるパターン形成方法を提供する。  【解決手段】  親液性の基板１ａ上に撥液性のパターン１ｂを形成してスタンプ１を作製する。このスタンプ１の基板１ａ上に流動性を有する材料３を充填した後、このスタンプ１と他の基板５とを密着させる。この状態で材料３を加熱して蒸気化することにより、スタンプ１、基板５およびパターン１ｂにより囲まれた微小な密閉空間内に蒸気６を発生させる。この蒸気６を基板５の表面に付着させることによりパターン７を形成する。流動性を有する材料３は、液体、混合溶液、分散液等である。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に凹部と凸部とを有する第１の基板の上記凹部に流動性を有する材料を充填する工程と、
上記凹部に上記材料が充填された上記第１の基板と第２の基板とを密着させる工程と、
上記第１の基板の上記凹部に充填された上記材料を加熱することにより蒸気化し、この蒸気を上記第２の基板の表面に付着させることによりパターンを形成する工程とを有することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
上記パターンを形成した後、上記パターンの乾燥または焼成を行う工程をさらに有することを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
【請求項３】
表面に親液性の凹部と撥液性の凸部とを有する第１の基板の上記凹部に流動性を有する材料を充填する工程と、
上記凹部に上記材料が充填された上記第１の基板と第２の基板とを密着させる工程と、
上記第１の基板の上記凹部に充填された上記材料を加熱することにより蒸気化し、この蒸気を上記第２の基板の表面に付着させることによりパターンを形成する工程とを有することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項４】
表面に親液性の凹部と撥液性の凸部とを有する第１の基板上に流動性を有する材料を塗布する工程と、
上記材料が塗布された上記第１の基板と表面が親液性の部材とを、この部材と上記材料とが互いに接触するように相対的に移動させることにより上記凹部に上記材料を充填する工程と、
上記凹部に上記材料が充填された上記第１の基板と第２の基板とを密着させる工程と、
上記第１の基板の上記凹部に充填された上記材料を加熱することにより蒸気化し、この蒸気を上記第２の基板の表面に付着させることによりパターンを形成する工程とを有することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項５】
上記第１の基板の上記凹部の表面自由エネルギーは５０ｍＪ／ｍ2 以上であり、上記第１の基板の上記凸部の表面自由エネルギーは３０ｍＪ／ｍ2 以下であることを特徴とする請求項３または４記載のパターン形成方法。
【請求項６】
上記部材の表面自由エネルギーは５０ｍＪ／ｍ2 以上であることを特徴とする請求項４記載のパターン形成方法。
【請求項７】
上記移動速度が０．０１ｍｍ／ｓ以上１０００ｍｍ／ｓ以下であることを特徴とする請求項４記載のパターン形成方法。
【請求項８】
上記材料が塗布された上記第１の基板と上記部材とを互いに平行に相対的に移動させることを特徴とする請求項４記載のパターン形成方法。
【請求項９】
上記第１の基板と上記部材との間隙が０．１μｍ以上１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項４記載のパターン形成方法。
【請求項１０】
上記第１の基板と上記部材との間隙が１μｍ以上１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項４記載のパターン形成方法。
【請求項１１】
上記材料が塗布された上記第１の基板を固定し、上記材料が塗布された上記第１の基板に対して上記部材を移動させることを特徴とする請求項４記載のパターン形成方法。
【請求項１２】
上記部材を固定し、上記部材に対して上記材料が塗布された上記第１の基板を移動させることを特徴とする請求項４記載のパターン形成方法。
【請求項１３】
表面に親液性の凹部と撥液性の凸部とを有する第１の基板上に流動性を有する材料を塗布しながら、上記材料が塗布された上記第１の基板と表面が親液性の部材とを、この部材と上記材料とが互いに接触するように相対的に移動させることにより上記凹部に上記材料を充填する工程と、
上記凹部に上記材料が充填された上記第１の基板と第２の基板とを密着させる工程と、
上記第１の基板の上記凹部に充填された上記材料を加熱することにより蒸気化し、この蒸気を上記第２の基板の表面に付着させることによりパターンを形成する工程とを有することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１４】
表面に親液性の凹部と撥液性の凸部とを有する第１の基板を、所定の容器に収容された流動性を有する材料中に浸漬する工程と、
上記第１の基板を上記材料から引き上げ、この際、上記第１の基板が上記材料と外部空間との界面を通過するときに表面が親液性の部材と上記第１の基板との間に毛細管現象により上記材料が満たされるようにすることにより上記凹部に上記材料を充填する工程と、
上記凹部に上記材料が充填された上記第１の基板と第２の基板とを密着させる工程と、
上記第１の基板の上記凹部に充填された上記材料を加熱することにより蒸気化し、この蒸気を上記第２の基板の表面に付着させることによりパターンを形成する工程とを有することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１５】
上記容器に複数種類の材料が深さ方向に互いに分離した状態で収容されており、上記容器の底面から上記最下層の材料中に上記第１の基板を浸漬し、上記複数種類の材料を順次通るように上記第１の基板を引き上げ、この際、上記材料同士の界面を上記第１の基板が通過するときに表面が親液性の部材と上記第１の基板との間に毛細管現象により下層側の上記材料が満たされるようにすることより上記凹部に上記複数種類の材料を順次充填することを特徴とする請求項１４記載のパターン形成方法。
【請求項１６】
上記容器に複数種類の材料が深さ方向および／または水平方向に互いに分離した状態で収容されており、上記第１の基板を一つの上記材料中に浸漬し、上記複数種類の材料を順次通るように上記第１の基板を移動させ、他の一つの上記材料から上記第１の基板を引き上げ、この際、上記材料同士の界面を上記第１の基板が通過するときに表面が親液性の部材と上記第１の基板との間に毛細管現象により進行方向後ろ側の上記材料が満たされるようにすることにより上記凹部に上記複数種類の材料を順次充填することを特徴とする請求項１４記載のパターン形成方法。
【請求項１７】
表面に凹部と凸部とを有する第１の基板の上記凹部に流動性を有する材料を充填する工程と、
上記凹部に上記材料が充填された上記第１の基板と第２の基板とを密着させる工程と、
上記第１の基板の上記凹部に充填された上記材料を加熱することにより蒸気化し、この蒸気を上記第２の基板の表面に付着させることによりパターンを形成する工程とを有することを特徴とする電子応用装置の製造方法。
【請求項１８】
表面に親液性の凹部と撥液性の凸部とを有する第１の基板の上記凹部に流動性を有する材料を充填する工程と、
上記凹部に上記材料が充填された上記第１の基板と第２の基板とを密着させる工程と、
上記第１の基板の上記凹部に充填された上記材料を加熱することにより蒸気化し、この蒸気を上記第２の基板の表面に付着させることによりパターンを形成する工程とを有することを特徴とする電子応用装置の製造方法。
【請求項１９】
表面に親液性の凹部と撥液性の凸部とを有する第１の基板上に流動性を有する材料を塗布する工程と、
上記材料が塗布された上記第１の基板と表面が親液性の部材とを、この部材と上記材料とが互いに接触するように相対的に移動させることにより上記凹部に上記材料を充填する工程と、
上記凹部に上記材料が充填された上記第１の基板と第２の基板とを密着させる工程と、
上記第１の基板の上記凹部に充填された上記材料を加熱することにより蒸気化し、この蒸気を上記第２の基板の表面に付着させることによりパターンを形成する工程とを有することを特徴とする電子応用装置の製造方法。
【請求項２０】
表面に親液性の凹部と撥液性の凸部とを有する第１の基板上に流動性を有する材料を塗布しながら、上記材料が塗布された上記第１の基板と表面が親液性の部材とを、この部材と上記材料とが互いに接触するように相対的に移動させることにより上記凹部に上記材料を充填する工程と、
上記凹部に上記材料が充填された上記第１の基板と第２の基板とを密着させる工程と、
上記第１の基板の上記凹部に充填された上記材料を加熱することにより蒸気化し、この蒸気を上記第２の基板の表面に付着させることによりパターンを形成する工程とを有することを特徴とする電子応用装置の製造方法。
【請求項２１】
表面に親液性の凹部と撥液性の凸部とを有する第１の基板を、所定の容器に収容された流動性を有する材料中に浸漬する工程と、
上記第１の基板を上記材料から引き上げ、この際、上記第１の基板が上記材料と外部空間との界面を通過するときに表面が親液性の部材と上記第１の基板との間に毛細管現象により上記材料が満たされるようにすることにより上記凹部に上記材料を充填する工程と、
上記凹部に上記材料が充填された上記第１の基板と第２の基板とを密着させる工程と、
上記第１の基板の上記凹部に充填された上記材料を加熱することにより蒸気化し、この蒸気を上記第２の基板の表面に付着させることによりパターンを形成する工程とを有することを特徴とする電子応用装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、パターン形成方法および電子応用装置の製造方法に関し、例えば、電子応用装置において用いられる各種のパターンの形成に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、あらかじめ形成されたパターンを利用して物質をパターニングし、転写するパターン形成方法として、例えば、オフセット印刷法、グラビア印刷法、凸版印刷法等を用いたものが知られている。
オフセット印刷法では、親水性と撥油性とが制御された平版に対して、ロールを用いてインクを充填する（例えば、非特許文献１参照）。通常のオフセット印刷法では、版の親水部にあらかじめ水を担持させておき、ロール上に油性のインクを塗膜した後、版とロールとを接触させる。このとき問題となるのは、インクをはじくのが水であるためパターンの輪郭が不鮮明になりやすく、高精細なパターンを要求される電子製品には応用することが難しいという点である。また、水なしオフセット印刷法では、撥油部がシリコーン樹脂で形成されるが、その製法上精細度は３０μｍ以上であり、より高精細にすることは困難である。
【非特許文献１】泉和人著「新・  印刷機械入門」（印刷学会出版部、２００１年１０月３１日発行）
【０００３】
グラビア印刷法は凹版を用いた印刷方法の代表である（例えば、非特許文献１参照）。この方法では、まず、インクを円筒形状の凹版に充填する。次に、ドクターブレードと呼ばれる刃を用いて余分なインクをかきとる。続いて、紙や基板に凹版を接触させてインクを転写する。凹版は通常、材質が銅であり、基板にガラスなどを用いると、インク転写時の位置精度が悪いため、これが半導体製造レベルでは問題となる。
【０００４】
凸版印刷法は、グラビア印刷法とは対照的に、凸版をパターンとして利用する印刷方法であるが（例えば、非特許文献１参照）、版を円筒に装着する場合は、グラビア印刷法と同様の転写位置精度に関する問題点が指摘される。これを改善しているのが、マイクロコンタクトプリント法（例えば、非特許文献２参照）であるが、この方法では、スタンプの材料として低強度のＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）を用いているため、スタンプの寿命が短く、結果としてパターン形成のコストが高くなるという問題がある。
【非特許文献２】Langmuir 1996,12,4033-4038
【０００５】
一方、特許文献１には、撥液性と親液性とが制御された基板の親液部に形成した有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素材を加熱により他の基板に転写し、加熱は熱ヘッド、ラミネータ、赤外線ヒータ、レーザ等で行うことが開示されている。しかしながら、この方法は、転写に材料の蒸気化を利用していない点で、この発明とは大きく異なるものである。
【特許文献１】特開２００３−１９０８７４号公報
【０００６】
また、特許文献２には、シート状物表面に微細な凹凸構造により液体をはじくロータス効果を有効ならしめる凹凸構造の部分を、この凹凸構造よりも平滑な部分をはさんで配列させ、次いでこのシート状物表面の平滑な部分に塗布液を塗布して固化させるパターンシートの製造方法が開示されている。しかしながら、この方法も、転写に材料の蒸気化を利用していない点で、この発明とは大きく異なるものである。
【特許文献２】特開２００３−１９０８７６号公報
【０００７】
なお、特許文献３、４には、基板上にフォトレジストを塗布し、基板を回転させてフォトレジスト膜を均一化し、減圧下である程度乾燥させるコートおよびスピン法と呼ばれる方法が開示されている。
【特許文献３】特許第２１３８９７７号明細書
【特許文献４】特許第３１３５８４６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、従来のパターン形成方法は種々の課題を有しており、その解決が望まれている。
そこで、この発明が解決しようとする課題は、各種のパターンを高精細かつ高精度にしかも低コストで形成することができるパターン形成方法およびこのパターン形成方法を用いた電子応用装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、第１の発明は、
表面に凹部と凸部とを有する第１の基板の上記凹部に流動性を有する材料を充填する工程と、
上記凹部に上記材料が充填された上記第１の基板と第２の基板とを密着させる工程と、
上記第１の基板の上記凹部に充填された上記材料を加熱することにより蒸気化し、この蒸気を上記第２の基板の表面に付着させることによりパターンを形成する工程とを有することを特徴とするパターン形成方法である。
【００１０】
第１の基板の凹部に流動性を有する材料を充填する方法としては、従来公知の方法を含む種々の方法を用いることができ、必要に応じて適宜選ばれる。具体例を挙げると、コートおよびスピン法（特許文献３、４）、キャピラリーコート法（毛細管現象を利用したコート法）、浸漬法、インクジェット法等を用いることができる。第１の基板の凹部および凸部は、その凹部にのみ流動性を有する材料を充填する観点からは、好適にはそれぞれ親液性および撥液性とするが、必ずしもそのようにする必要はない。例えば、インクジェット法、ブレード法等を用いることにより、凹部および凸部がそれぞれ親液性および撥液性でなくても、凹部にのみ流動性を有する材料を充填することが可能である。
【００１１】
流動性を有する材料の形態は、液体、混合溶液、分散液等であり、形成するパターンの用途、機能等に応じて適宜その組成、溶媒等が選ばれる。この流動性を有する材料は、加熱により蒸気化して第２の基板の表面に付着させることによりパターンを形成することができる限り、基本的にはどのようなものであってもよい。この流動性を有する材料は、典型的には、沸点が０℃以上３００℃以下の有機材料、無機材料、有機無機複合材料等であり、具体例を挙げると以下のとおりである。
【００１２】
（１）シラン化合物
アルキル系シラン化合物の例：
ｎ−デシルトリメトキシシラン
アミノ系シラン化合物の例：
Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン
３−アミノプロピルトリメトキシシラン
Ｎ−フェニル３−アミノプロピルトリメトキシシラン
メルカプト系シラン化合物の例：
３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン
３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン
フェニル系シラン化合物の例：
フェニルエトキシシラン
フッ素系シラン化合物の例：
ペンタフルオロフェニルプロピルトリメトキシシラン
（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）トリエトキシシラン
（２）チオール化合物
アルキルチオール類の例：
ヘキサデカンチール
２−メルカプト１−メチルイミダゾール
（３）イソシアン酸化合物
イソシアン酸フェニル
イソシアン酸２−フェノキシフェニル
【００１３】
第１の基板の凹部に充填する流動性を有する材料は、一種類のものであってもよいし、複数種類のものであってもよく、形成するパターンに応じて適宜選ばれる。複数種類の流動性を有する材料は、互いに混合した状態で第１の基板の凹部に充填してもよいし、第１の基板の凹部に順次充填してもよい。これらの複数種類の流動性を有する材料として互いに沸点が異なるものを混合した状態で第１の基板の凹部に充填する場合には、加熱温度をそれぞれの材料の沸点に応じて設定し、段階的に加熱温度を高くして多段階の加熱を行うことで、同一形状の多層膜パターンを得ることができる。また、これらの複数種類の流動性を有する材料として互いに沸点が異なるものを第１の基板の凹部に順次充填する場合には、後から充填するものほど沸点が低くなるようにし、加熱温度をそれぞれの材料の沸点に応じて設定し、段階的に加熱温度を高くして多段階の加熱を行い、それぞれの加熱工程で最上層の材料を完全に蒸気化することで、同一形状の多層膜パターンを得ることができる。また、これらの複数種類の流動性を有する材料として互いに沸点が近いものを混合した状態で第１の基板の凹部に充填する場合には、加熱温度をそれらの材料の沸点に応じて設定し、一回の加熱を行うことで、複数の材料からなる複合材料のパターンを得ることができる。さらに、これらの複数種類の流動性を有する材料として互いに沸点が近いものを第１の基板の凹部に順次充填する場合には、加熱温度をそれらの材料の沸点に応じて設定し、一回の加熱を行うことで、複数の材料からなる複合材料のパターンを得ることができる。
【００１４】
第１の基板は種々の材質のものであってよく、流動性を有する材料として使用するもの等に応じて適宜選ばれ、透明でも不透明でも構わない。また、第２の基板はパターンを形成する基板であって、その材質は、この第２の基板上に形成する素子や回路等に応じて適宜選ばれ、透明でも不透明でも構わない。
このパターン形成方法においては、流動性を有する材料の性質等に応じて、必要があれば、第１の基板の凹部に流動性を有する材料を充填した後、第１の基板と第２の基板とを密着させる前に、この流動性を有する材料の乾燥または焼成を行ってもよい。また、必要に応じて、パターンを形成した後、このパターンの乾燥または焼成を行ってもよい。
【００１５】
このパターン形成方法は各種のパターンの形成に適用することができる。具体例を挙げると、プリント回路基板の電極パターン、光散乱シートの散乱層パターン、各種の電子デバイスの電極パターン、トランジスタの絶縁層パターン、塗布型半導体のパターン、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）材料のパターン、保護膜パターン、ナノ微粒子のパターン等の形成に適用することができる。
【００１６】
第２の発明は、
表面に親液性の凹部と撥液性の凸部とを有する第１の基板の上記凹部に流動性を有する材料を充填する工程と、
上記凹部に上記材料が充填された上記第１の基板と第２の基板とを密着させる工程と、
上記第１の基板の上記凹部に充填された上記材料を加熱することにより蒸気化し、この蒸気を上記第２の基板の表面に付着させることによりパターンを形成する工程とを有することを特徴とするパターン形成方法である。
ここで、一般的には、第１の基板の凹部の表面自由エネルギーは５０ｍＪ／ｍ2 以上であり、凸部の表面自由エネルギーは３０ｍＪ／ｍ2 以下である。
第２の発明においては、その性質に反しない限り、第１の発明に関連して説明したことが成立する。
【００１７】
第３の発明は、
表面に親液性の凹部と撥液性の凸部とを有する第１の基板上に流動性を有する材料を塗布する工程と、
上記材料が塗布された上記第１の基板と表面が親液性の部材とを、この部材と上記材料とが互いに接触するように相対的に移動させることにより上記凹部に上記材料を充填する工程と、
上記凹部に上記材料が充填された上記第１の基板と第２の基板とを密着させる工程と、
上記第１の基板の上記凹部に充填された上記材料を加熱することにより蒸気化し、この蒸気を上記第２の基板の表面に付着させることによりパターンを形成する工程とを有することを特徴とするパターン形成方法である。
【００１８】
ここで、表面が親液性の部材の表面自由エネルギーは、一般的には５０ｍＪ／ｍ2 以上である。この部材の形状は必要に応じて選ぶことが可能であるが、典型的には棒状（バー状）である。この部材と流動性を有する材料とが互いに接触するように相対的に移動させる際の移動速度は必要に応じて選ぶことが可能であるが、一般的には０．０１ｍｍ／ｓ以上１０００ｍｍ／ｓ以下、典型的には０．５ｍｍ／ｓ以上１００ｍｍ／ｓ以下である。この場合、第１の基板と上記の部材との間隙は、第１の基板上に塗布された流動性を有する材料と上記の部材とが互いに接触する範囲内で選ぶことが可能であるが、一般的には０．１μｍ以上１０ｍｍ以下、好適には１μｍ以上１ｍｍ以下、典型的には５μｍ以上３００μｍ以下である。流動性を有する材料が塗布された第１の基板と上記の部材との相対的な移動に関しては、第１の基板を固定し、この第１の基板に対して上記の部材を移動させてもよいし、上記の部材を固定し、この部材に対して第１の基板を移動させてもよい。典型的には、流動性を有する材料が塗布された第１の基板と上記の部材とを互いに平行に相対的に移動させる。
第３の発明においては、その性質に反しない限り、第１および第２の発明に関連して説明したことが成立する。
【００１９】
第４の発明は、
表面に親液性の凹部と撥液性の凸部とを有する第１の基板上に流動性を有する材料を塗布しながら、上記材料が塗布された上記第１の基板と表面が親液性の部材とを、この部材と上記材料とが互いに接触するように相対的に移動させることにより上記凹部に上記材料を充填する工程と、
上記凹部に上記材料が充填された上記第１の基板と第２の基板とを密着させる工程と、
上記第１の基板の上記凹部に充填された上記材料を加熱することにより蒸気化し、この蒸気を上記第２の基板の表面に付着させることによりパターンを形成する工程とを有することを特徴とするパターン形成方法である。
第４の発明においては、その性質に反しない限り、第１〜第３の発明に関連して説明したことが成立する。
【００２０】
第５の発明は、
表面に親液性の凹部と撥液性の凸部とを有する第１の基板を、所定の容器に収容された流動性を有する材料中に浸漬する工程と、
上記第１の基板を上記材料から引き上げ、この際、上記第１の基板が上記材料と外部空間との界面を通過するときに表面が親液性の部材と上記第１の基板との間に毛細管現象により上記材料が満たされるようにすることにより上記凹部に上記材料を充填する工程と、
上記凹部に上記材料が充填された上記第１の基板と第２の基板とを密着させる工程と、
上記第１の基板の上記凹部に充填された上記材料を加熱することにより蒸気化し、この蒸気を上記第２の基板の表面に付着させることによりパターンを形成する工程とを有することを特徴とするパターン形成方法である。
【００２１】
第５の発明においては、例えば、容器に複数種類の材料が深さ方向に互いに分離した状態で収容され、この容器の底面から最下層の材料中に第１の基板を浸漬し、複数種類の材料を順次通るようにこの第１の基板を引き上げ、この際、材料同士の界面を第１の基板が通過するときに表面が親液性の部材と第１の基板との間に毛細管現象により下層側の材料が満たされるようにすることにより第１の基板の凹部に複数種類の材料を順次充填する。あるいは、容器に複数種類の材料が深さ方向および／または水平方向に互いに分離した状態で収容され、第１の基板を一つの材料中に浸漬し、複数種類の材料を順次通るように第１の基板を移動させ、他の一つの材料から第１の基板を引き上げ、この際、材料同士の界面を第１の基板が通過するときに表面が親液性の部材と第１の基板との間に毛細管現象により進行方向後ろ側の材料が満たされるようにすることにより第１の基板の凹部に複数種類の材料を順次充填する。
第５の発明においては、その性質に反しない限り、第１〜第３の発明に関連して説明したことが成立する。
【００２２】
第６の発明は、
表面に凹部と凸部とを有する第１の基板の上記凹部に流動性を有する材料を充填する工程と、
上記凹部に上記材料が充填された上記第１の基板と第２の基板とを密着させる工程と、
上記第１の基板の上記凹部に充填された上記材料を加熱することにより蒸気化し、この蒸気を上記第２の基板の表面に付着させることによりパターンを形成する工程とを有することを特徴とする電子応用装置の製造方法である。
【００２３】
第７の発明は、
表面に親液性の凹部と撥液性の凸部とを有する第１の基板の上記凹部に流動性を有する材料を充填する工程と、
上記凹部に上記材料が充填された上記第１の基板と第２の基板とを密着させる工程と、
上記第１の基板の上記凹部に充填された上記材料を加熱することにより蒸気化し、この蒸気を上記第２の基板の表面に付着させることによりパターンを形成する工程とを有することを特徴とする電子応用装置の製造方法である。
【００２４】
第８の発明は、
表面に親液性の凹部と撥液性の凸部とを有する第１の基板上に流動性を有する材料を塗布する工程と、
上記材料が塗布された上記第１の基板と表面が親液性の部材とを、この部材と上記材料とが互いに接触するように相対的に移動させることにより上記凹部に上記材料を充填する工程と、
上記凹部に上記材料が充填された上記第１の基板と第２の基板とを密着させる工程と、
上記第１の基板の上記凹部に充填された上記材料を加熱することにより蒸気化し、この蒸気を上記第２の基板の表面に付着させることによりパターンを形成する工程とを有することを特徴とする電子応用装置の製造方法である。
【００２５】
第９の発明は、
表面に親液性の凹部と撥液性の凸部とを有する第１の基板上に流動性を有する材料を塗布しながら、上記材料が塗布された上記第１の基板と表面が親液性の部材とを、この部材と上記材料とが互いに接触するように相対的に移動させることにより上記凹部に上記材料を充填する工程と、
上記凹部に上記材料が充填された上記第１の基板と第２の基板とを密着させる工程と、
上記第１の基板の上記凹部に充填された上記材料を加熱することにより蒸気化し、この蒸気を上記第２の基板の表面に付着させることによりパターンを形成する工程とを有することを特徴とする電子応用装置の製造方法である。
【００２６】
第１０の発明は、
表面に親液性の凹部と撥液性の凸部とを有する第１の基板を、所定の容器に収容された流動性を有する材料中に浸漬する工程と、
上記第１の基板を上記材料から引き上げ、この際、上記第１の基板が上記材料と外部空間との界面を通過するときに表面が親液性の部材と上記第１の基板との間に毛細管現象により上記材料が満たされるようにすることにより上記凹部に上記材料を充填する工程と、
上記凹部に上記材料が充填された上記第１の基板と第２の基板とを密着させる工程と、
上記第１の基板の上記凹部に充填された上記材料を加熱することにより蒸気化し、この蒸気を上記第２の基板の表面に付着させることによりパターンを形成する工程とを有することを特徴とする電子応用装置の製造方法である。
第６〜第１０の発明において、電子応用装置には、電極パターン等の各種のパターンを用いる各種のものが含まれ、例えば液晶ディスプレイその他の画像表示装置等が含まれる。
【００２７】
上述のように構成されたこの発明においては、表面に凹部と凸部とを有する第１の基板と第２の基板とを密着させることにより、第１の基板と第２の基板とにより囲まれた微小な密閉空間が形成される。そして、第１の基板の凹部に充填された流動性を有する材料を加熱することにより蒸気化すると、この密閉空間内において、この凹部に対向した部分の第２の基板の表面にこの蒸気が付着する。すなわち、この密閉空間は、あたかも気相成長装置の成長室の役割を果たす。こうして、第１の基板の凹部のパターンが転写された形で第２の基板上にパターンが形成される。この場合、この微小な密閉空間内において蒸気は均一に分布するため、この蒸気の付着により形成されるこのパターンの均一性は高い。そして、第１の基板の凹部はフォトリソグラフィー法等により高精細かつ高精度に形成することができる。また、第１の基板は、パターン形成に繰り返し使用することができ、寿命が長い。
【発明の効果】
【００２８】
この発明によれば、各種のパターンを高精細かつ高精度にしかも低コストで形成することができる。そして、このパターン形成方法を用いることにより、液晶ディスプレイ等の電子応用装置を低コストで製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１〜図３はこの発明の第１の実施形態によるパターン形成方法を示す。
この第１の実施形態においては、図１Ａに示すように、まず、表面に親液性の凹部と撥液性の凸部とを有するスタンプ１として、親液性の基板１ａ上に撥液性の所定形状のパターン１ｂを形成したものを用意する。ここで、親液性の基板１ａの表面自由エネルギーは例えば５０ｍＪ／ｍ2 以上、撥液性のパターン１ｂの表面自由エネルギーは例えば３０ｍＪ／ｍ2 以下である。このスタンプ１は例えば次のようにして形成することができる。第１の方法では、表面が親液性のガラス基板等の基板１ａの上に感光性のポリイミドやフォトレジストを塗布し、これをフォトリソグラフィ法によりパターニングしてマスクパターンを形成し、このマスクパターンに覆われていない部分の基板１ａの表面をフッ素材料を含むプラズマガスにより改質し、撥液性とすることで撥液性のパターン１ｂを形成する。この後、マスクパターンを除去する。この場合、マスクパターンに覆われていた部分の基板１ａの表面は親液性のままである。撥液性のパターン１ｂは、フッ素化されないイミド基を、アミノ基を骨格に内包する化合物（例えば、トリメチルアミン、ジイソブチルアミン等）を用いて修飾することにより形成してもよい。第２の方法では、表面が親液性のガラス基板等の基板１ａの全面に撥液材料としてフッ素樹脂の溶液を塗布した後、必要に応じて乾燥・焼成を行い、インプリント法（例えば、非特許文献２参照）により撥液性のパターン１ｂを形成する。この場合、このパターン１ｂが形成されない部分の基板１ａの表面は親液性のままである。フッ素樹脂の代わりに、ＰＤＭＳ等のシリコーン樹脂を用いてもよい。第３の方法では、表面が親液性のガラス基板等の基板１ａの全面に撥液材料としてフッ素樹脂やシリコーン樹脂等の溶液を塗布した後、必要に応じて乾燥・焼成を行い、樹脂層を形成する。次に、アルミニウム等の金属膜を真空蒸着法やスパッタリング法等により成膜し、その上にフォトレジストを塗布し、これをフォトリソグラフィ法によりパターニングしてマスクパターンを形成する。次に、このマスクパターンを用いて金属膜をエッチングすることによりパターニングし、所望の金属パターンを得る。この金属パターンが撥液性のパターン１ｂとなる。この金属パターンをマスクとして樹脂層をドライエッチングした後、この金属パターンをエッチング除去することで得られる樹脂パターンを撥液性のパターン１ｂとしてもよい。
【００３０】
次に、図１Ｂに示すように、上記のスタンプ１を充填装置のステージ２上に載せ、このステージ２の上方に設けられた所定の滴下装置（図示せず）から、スタンプ１上の一部または全体に、パターンの材料となる流動性を有する液体３を滴下する。この液体３の量は最終的に親液性の基板１ａ上に残す分量に対して十分な量が必要であり、その液面は、次の工程で用いる親液性のバーに接触可能な高さにあることが望ましい。また、スタンプ１上の一部に液体３を滴下する場合は、スタンプ１の進行方向に対して先頭となる位置に滴下する。図１Ｂにおいては、スタンプ１の進行方向に対して先頭となる位置に液体３が滴下されている場合が示されている。
【００３１】
次に、図１Ｃに示すように、図示省略した支持部材によりスタンプ１の表面と平行に設置された例えば矩形断面で表面が親液性のバー４に対して、図中矢印で示すように、水平面内でステージ２を移動させる。この場合、スタンプ１とバー４との間隙は１μｍ以上１ｍｍ以下とすることが望ましい。このバー４の表面自由エネルギーは５０ｍＪ／ｍ2 以上である。このバー４の材料は、具体的には、例えば、アルミニウム（Ａｌ）やステンレス鋼等の金属または合金、ガラス、シリコン（Ｓｉ）等である。
【００３２】
上記のようにして親液性のバー４に対してステージ２を移動させると、図２Ａに示すように、スタンプ１上の液体３の上部がバー４と接触する。このとき、このバー４の表面が親液性であることにより液体３はこのバー４の規制を受け、その周囲に保持（あるいは固定）される。こうしてバー４に液体３を保持したまま、スタンプ１がバー４から外れた位置に来るまでステージ２を移動させる。この状態を図２Ｂに示す。図２Ｂに示すように、移動するスタンプ１の撥液性のパターン１ｂにおいては、液体３がすべるように移動するため液体３は残らず、一方、親液性の基板１ａ上においては、その表面張力と液体３自身の表面張力とで決定される量の液体３が残留することになる。最初に滴下した液体３のうち親液性の基板１ａ上に残留しなかった過剰な液体３は、バー４に保持され、あるいはスタンプ１の進行方向に対して後ろの位置のステージ２上に残される。これらの過剰な液体３は回収して再使用することが可能である。
【００３３】
使用する液体３の性質に応じて、必要であれば、この後、親液性の基板１ａ上に充填した液体３の乾燥や焼成を行う。
次に、図２Ｃに示すように、別の基板５を用意し、この基板５を上記のようにして親液性の基板１ａ上に液体３が充填されたスタンプ１上に載せて撥液性のパターン１ｂと密着させる。
次に、図３Ａに示すように、外部からエネルギーを加えることにより液体３をその沸点以上で基板１ａ、パターン１ｂおよび基板５の耐熱温度以下の温度に加熱して蒸発させ、基板１ａ、パターン１ｂおよび基板５に囲まれた密閉空間内に蒸気６をパターン形成に十分な量だけ発生させる。加熱方法としては、ヒーター等の熱源からの熱伝導、赤外線ヒータ等による輻射熱、レーザや他の光源による紫外光や赤外光の照射等が挙げられる。こうして基板５の表面に蒸気が付着し、図３Ｂに示すように、パターン７がスタンプ１の凹部のパターンが転写された形で形成される。
次に、外部からのエネルギーの供給を停止して液体３の温度を下げることで蒸気圧を下げる。この後、スタンプ１と基板５とを分離する。この状態の基板５を図３Ｃに示す。
必要に応じて、この後、基板５上に形成されたパターン７の乾燥や焼成を行う。
以上のようにして、目的とするパターン７が得られる。
【００３４】
以上のように、この第１の実施形態によれば、親液性の基板１ａ上に撥液性のパターン１ｂが形成されたスタンプ１上の、スタンプ１の進行方向に対して先頭となる位置にパターンの材料となる流動性を有する液体３を滴下した後、表面が親液性のバー４に対してスタンプ１を平行に移動させることによりスタンプ１上の液体３の上部をバー４と接触させてこのバー４に液体３を保持し、この状態でスタンプ１をバー４から外れた位置に来るまで移動させるようにしているので、スタンプ１の親液性の基板１ａの表面にのみ液体３を充填することができる。そして、このスタンプ１上に基板５を載せて撥液性のパターン１ｂと密着させた状態で液体３を加熱することにより蒸気化し、基板１ａ、パターン１ｂおよび基板５に囲まれた密閉空間内においてこの蒸気を基板５の表面に付着させることによりパターン７を形成することができる。この方法では、スタンプ１の撥液性のパターン１ｂの間の親液性の基板１ａ、すなわち親液性の凹部はフォトリソグラフィー法等により高精細かつ高精度に形成することができ、しかもこの凹部にのみ液体３を充填することができるので、従来の各種の印刷法やインクジェット法等に比べて高精細かつ高精度のパターン７を形成することができる。さらに、このスタンプ１は、ＰＤＭＳを用いた従来のスタンプに比べて強度が十分に高く耐久性があるため、パターン形成に繰り返し使用することができ、その分だけパターン形成のコストの低減を図ることができる。
【００３５】
次に、この発明の第２の実施形態によるパターン形成方法について説明する。
この第２の実施形態においては、図４に示すように、スタンプ１上への液体３の塗布にスリットコーター８を用いる。このスリットコーター８では、スリット８ａの先端から液体３を吐出するようになっている。そして、スタンプ１の上方からこのスリットコーター８を近づけ、バー４に対してスタンプ１を図４中矢印で示すように平行に移動させながら、スリット８ａの先端から液体３をスタンプ１上に吐出し、塗布する。
上記以外のことについては第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
この第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点に加えて、スタンプ１上への液体３の塗布と親液性の基板１ａ上への液体３の充填とを同一工程で行うことができるため、より簡単な工程でパターンを形成することができるという利点を得ることができる。
【００３６】
次に、この発明の第３の実施形態によるパターン形成方法について説明する。
この第３の実施形態においては、図５に示すように、ステージ２とスタンプ１との上下関係を第１および第２の実施形態と逆にし、スタンプ１上への液体３の塗布にキャピラリーコーター９を用いる。このキャピラリーコーター９では、キャピラリー９ａの先端から毛細管現象により液体３を吐出するようになっている。そして、スタンプ１の下方からこのキャピラリーコーター９を近づけ、バー４に対してスタンプ１を図５中矢印で示すように平行に移動させながら、キャピラリー９ａの先端から液体３を毛細管現象によりスタンプ１に吐出し、塗布する。
上記以外のことについては第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
この第３の実施形態によれば、第２の実施形態と同様な利点を得ることができる。
【００３７】
次に、この発明の第４の実施形態によるパターン形成方法について説明する。
この第４の実施形態においては、図６に示すように、表面が親液性のバー４の断面形状が、スタンプ１側に凸の半円形になっている。
上記以外のことについては第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
この第４の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点を得ることができる。
【００３８】
次に、この発明の第５の実施形態によるパターン形成方法について説明する。
この第５の実施形態においては、図７に示すように、表面が親液性のバー４の断面形状が円形になっている。このバー４はその中心軸の周りに回転可能になっており、必要に応じて回転させることができるようになっている。
上記以外のことについては第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
この第５の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点を得ることができる。
【実施例１】
【００３９】
実施例１では、第５の実施形態によるパターン形成方法をめっき電極パターンの形成に適用した場合について説明する。
まず、スタンプ１をガラス基板を用いて次のように形成した。
ガラス基板として、コーニング社製の１７３７ガラスを用いた。その上にパターン形成材料として、東レ社製ポジ型感光性ポリイミド（フォトニースＰＷ−１５３０）をスピンコーティング法にて塗布（２０００ｒｐｍ／３０秒）し、続いて乾燥（１２０℃／３分）を行った後、大日本スクリーン製造社製の手動露光機（ＭＡ−１２００型）にて、フォトマスクを介してパターン露光（ブロードバンドのＵＶ光源、ｉ線で２５０ｍＪ／ｃｍ2 ）を行い、現像（２．３８％水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）溶液にて９０秒のパドル現像）、焼成（１４０℃／３０秒＋３００℃／６０分）を行った。こうして得られたポリイミドのパターンは厚さが２．５μｍで、パターンの精細度は、最も高いものでライン／スペースが１０／１０（μｍ）であった。
【００４０】
次に、上記のようにして形成したポリイミドパターンの表面に対して、芝浦メカトロニクス社製のＣＤＥ（Chemical Dry Etching）装置（ＣＤＥ−Ｎ８０）にて、フッ素プラズマ・ラジカル処理を行った。このときのプロセス条件は次のとおりである。
Ｏ2     ：４０ｓｃｃｍ
ＣＦ4   ：２７０ｓｃｃｍ
Ｎ2     ：８０ｓｃｃｍ
圧力    ：８０Ｐａ
パワー  ：７００Ｗ
基板温度：７０℃
時間    ：３０秒
このフッ素プラズマ・ラジカル処理により、ポリイミドパターン表面の自由エネルギーが１８．０ｍＪ／ｍ2 となり、高い撥液性のパターンが得られた。同時に、このときのガラス基板表面の自由エネルギーは７０ｍＪ／ｍ2 であり、親液性が得られている。こうして、図８Ａに示すように、ガラス基板からなる親液性の基板１ａ上にフッ素プラズマ・ラジカル処理されたポリイミドからなる撥液性のパターン１ｂを有するスタンプ１が形成された。
【００４１】
次に、このスタンプ１に対して、めっき電極形成用の流動性を有する材料として液体３を充填する。この液体３の充填には、本発明者らが製作した充填装置を用いた。この充填装置の概略構成を図９に示す。図９に示すように、この充填装置においては、基台１０上にステージ２が水平移動可能に設けられ、このステージ２上にスタンプ１が載置されている。親液性のバー４は、ロール１１の外周に親液性のフィルム１２を巻き付けたものである。ステージ２およびバー４はそれぞれステッピングモーターで駆動されるようになっており、同期・非同期いずれでも制御可能になっている。ステージ２は高さの調節機構およびスタンプ１の真空吸着機能を有している。
【００４２】
液体３の充填は次のプロセス条件で行った。液体３としては、信越化学社製シランカップリング剤ＫＢＭ−６０３／乳酸エチル希釈溶液（濃度：２．０ｗｔ％）を用いた。スタンプ１とバー４との間隙ｇは１００μｍ、スタンプ１の送り速度は２ｍｍ／ｓとした。親液性のフィルム１１としては旭化成社製の厚さ２．０ｍｍのＡＰＲ（登録商標）フィルムを用いた。以上のプロセスにより、図８Ａに示すように、アミノ系シランカップリング剤であるＫＢＭ−６０３のパターン１３が親液性の基板１ａ上にのみ形成された。
【００４３】
次に、親液性の基板１ａ上にのみパターン１３が形成されたスタンプ１と他の基板５とをプレス機により密着させ、プレス機に付帯されているヒーターにより６０℃で５分間加熱し、パターン１３を蒸気化した。これによって、図８Ｂに示すように、基板５上にパターン７が形成された。
【００４４】
次に、無電解めっき用のパラジウム触媒溶液に基板５を浸漬し、触媒処理を行った。パラジウムは、シランカップリング剤中のアミンと配位結合を形成するので、次の工程で形成するめっき膜に良好な密着性を与える。また、パラジウムは、ガラスとは結合しないため、シランカップリング剤の存在する領域にのみ付着させることができる。こうして、図８Ｂに示すように、パターン７上にのみ粒状のパラジウム触媒１４が形成される。このパラジウム触媒１４の粒径は１０ｎｍであった。
次に、無電解Ｎｉめっきプロセスにより、Ｎｉ膜を成膜した。めっき液は、上村工業社製のＮｉ−Ｂ用めっき液ＢＥＬ−８０１を用いた。成膜温度は６０℃で、時間は１分間である。
上記の一連のプロセスにより、図８Ｃに示すように、精細度がライン／スペースで１０／１０（μｍ）、厚さが約１００ｎｍのＮｉ膜からなるめっき電極パターン１５が得られた。
【００４５】
次に、この発明の第６の実施形態によるパターン形成方法について説明する。
この第６の実施形態においては、図１０に示すような充填装置を用いる。図１０に示すように、この充填装置においては、容器２１内にパターン形成用の液体３が入れられている。また、この液体３と外部空間との界面に親液性のバー４が設けられている。このバー４の下部は液体３中に浸漬されているのが望ましい。これは、最終的にスタンプ１の親液性の基板１ａ上にのみ液体３が確実に残されるようにするためである。スタンプ１は図示省略した駆動機構により上下動可能に構成されており、液体３中に浸漬し、引き上げることができるようになっている。
【００４６】
この充填装置を用いて次のようにしてスタンプ１の親液性の基板１ａ上に液体３を充填する。
まず、スタンプ１を容器２１の上方から垂直に下降させ、液体３中に完全に浸漬させた後、スタンプ１を徐々に引き上げる。スタンプ１が液体３と外部空間との界面を通過するとき、液体３が毛細管現象によりスタンプ１とバー４との間に満たされ、スタンプ１が引き上げられるにつれて、親液性の基板１ａ上にのみ液体３が残されていく。こうして、目的とするパターンが親液性の基板１ａ上にのみ形成される。
上記以外のことについては第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
この第６の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点を得ることができる。
【００４７】
次に、この発明の第７の実施形態によるパターン形成方法について説明する。
この第７の実施形態においては、液体３として、互いに沸点が異なる複数種類の材料を混合したものを用いる。そして、この液体３を例えば第１〜第６の実施形態と同様にしてスタンプ１の親液性の基板１ａ上にのみ充填する。
次に、こうして親液性の基板１ａ上に液体３を充填したスタンプ１を基板５と密着させる。次に、加熱温度を液体３に含まれる複数種類の材料のそれぞれの沸点と同一の温度あるいはそれより少し高い温度に設定し、温度が低いものから始めて多段階の加熱を行う。この多段階の加熱により、液体３から、沸点が低い材料から順に蒸発して蒸気化し、基板５上に順次膜が互いに同一形状に形成される。こうして、基板５上に多層膜からなるパターン７が形成される。
液体３が互いに沸点が異なる二種類の材料を混合したものである場合について、加熱温度プロファイルの一例を図１１に示す。これらの二種類の材料の沸点をＴa 、Ｔb とし、Ｔa ＜Ｔb とする。
【００４８】
上記の多層膜の材料の例を挙げると次のとおりである。
・有機ＥＬ用材料の例
ＰＥＤＯＴ（ポリ（３，４）−エチレンジオキシチオフェン）
ＭＥＨ−ＰＰＶ（ポリ（２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキシロキシ）−１，４−フェニレン）
ＣＮ−ＰＰＶ
アントラセン、フタロシアニン、それらの前駆体、それらの水または有機溶媒の分散液または溶解液
・ＯＡＰとシランカップリング剤
【００４９】
上記以外のことについては第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
この第７の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点に加えて、多層膜のパターン７を形成することができるという利点を得ることができる。
【実施例２】
【００５０】
実施例２では、第７の実施形態によるパターン形成方法を二層膜パターンの形成に適用した場合について説明する。各処理はすべて乾燥Ｎ2 パージされたグローブボックス内で行っている。
スタンプ１は第１の実施形態の方法により作製したものを用い、基板５としてはコーニング社製１７３７ガラス上に厚さ１０ｎｍのＣｒ膜および厚さ１００ｎｍのＡｌ膜を順次積層したものを用いた。
【００５１】
液体３に含ませる二種類の材料としては、ヘキサメチルジシラザン（ＣＡＳｎｏ９９９−９７−３）（沸点１２６．０℃）と［３−（２−アミノエチル）アミノプロピル］トリメトキシシラン（ＣＡＳｎｏ１７６０−２４−３）（沸点２５９．０℃）とを用いた。これらの材料を１：１の比率で混合し、この混合材料を乳酸エチルで０．５重量％に希釈して液体３を調製した。この液体３を第１の実施形態と同様にしてスタンプ１の親液性の基板１ａ上に充填した。この液体３の乾燥を１００℃で５分間行った後、スタンプ１と上記の基板５とを一般的なプレス機により密着させ、プレス機に付帯されているヒーターにより、図１２に示す加熱温度プロファイルで加熱を行った。これによって、厚さ１０ｎｍのヘキサメチルジシラザン膜とその上の厚さ１０ｎｍの［３−（２−アミノエチル）アミノプロピル］トリメトキシシラン膜との二層膜のパターン７が形成された。
【００５２】
この実施例２によれば、従来はＡｌ等の金属上では酸素基が十分ではないため、［３−（２−アミノエチル）アミノプロピル］トリメトキシシランが十分な密度で化学結合できなかったため、あらかじめ別のプロセスでヘキサメチルジシラザンをコーティングすることで二層膜を形成していたものを、同一のプロセスで容易に二層膜のパターン７を形成することができた。
【００５３】
次に、この発明の第８の実施形態によるパターン形成方法について説明する。
この第８の実施形態においては、液体３として、互いに沸点が近い複数種類の材料を混合したものを用いる。例えば、二種類の材料が含まれる場合、それらの沸点をＴa 、Ｔb としたとき、Ｔa ≒Ｔb である。そして、この液体３を例えば第１〜第６の実施形態と同様にしてスタンプ１の親液性の基板１ａ上にのみ充填する。
次に、こうして親液性の基板１ａ上に液体３を充填したスタンプ１を基板５と密着させる。次に、加熱温度を液体３に含まれる複数種類の材料の沸点のうち最も高い温度と同一の温度あるいはそれより少し高い温度に設定し、加熱を行う。この加熱により、液体３から、それに含まれる複数種類の低い材料が同時に蒸気化し、基板５上にこれらの材料の複合材料からなるパターン７が形成される。
【００５４】
上記の複合材料膜の材料の例を挙げると次のとおりである。
・有機ＥＬ用材料の例（ドープ材料とベース材料）
ＰＥＤＯＴ（ポリ（３，４）−エチレンジオキシチオフェン）
ＭＥＨ−ＰＰＶ（ポリ（２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキシロキシ）−１，４−フェニレン）
ＣＮ−ＰＰＶ
アントラセン、フタロシアニン、それらの前駆体、それらの水または有機溶媒の分散液または溶解液
・ＯＡＰとシランカップリング剤
・ポリシラン（シクロペンタシラン、シクロヘキサシラン、テトラシラン、シクロトリシラン、テトラシラン等のシラン化合物）とドーピング剤（フォスフィン酸、ホウ酸）とによるドーピングされたアモルファスシリコン膜またはポリシリコン膜
【００５５】
上記以外のことについては第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
この第８の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点に加えて、複合材料膜のパターン７を形成することができるという利点を得ることができる。
【実施例３】
【００５６】
実施例３では、第８の実施形態によるパターン形成方法を二種類の材料からなる複合材料膜パターンの形成に適用した場合について説明する。各処理はすべて乾燥Ｎ2 パージされたグローブボックス内で行っている。
スタンプ１は第１の実施形態の方法により作製したものを用い、基板５としてはコーニング社製１７３７ガラス板を用いた。
【００５７】
液体３に含ませる二種類の材料としては、ヘキサメチルジシラザン（ＣＡＳｎｏ９９９−９７−３）（沸点１２６．０℃）とペンタフルオロフェニルプロピルトリメトキシシラン（沸点９７．０℃）とを用いた。これらの材料を１：１の比率で混合し、この混合材料を乳酸エチルで０．５重量％に希釈して液体３を調製した。この液体３を第１の実施形態と同様にしてスタンプ１の親液性の基板１ａ上に充填した。この液体３の乾燥を７０℃で５分間行った後、スタンプ１と上記の基板５とを一般的なプレス機により密着させ、プレス機に付帯されているヒーターにより１３０℃で１０分間加熱を行った。これによって、ヘキサメチルジシラザンとペンタフルオロフェニルプロピルトリメトキシシランとからなる厚さ３０ｎｍの複合材料膜のパターン７が形成された。得られた膜は、非常に撥水性が高く、また強固にガラスに密着する性質を有している。
【００５８】
次に、この発明の第９の実施形態によるパターン形成方法について説明する。
この第９の実施形態においては、図１３に示すような充填装置を用いる。図１３に示すように、この充填装置においては、容器２１内にパターン形成用の互いに異なる二種類の液体３ａ、３ｂが深さ方向に互いに分離した状態で入れられている。これらの液体３ａ、３ｂは、互いに沸点および比重が異なり（この場合、液体３ａの沸点の方が液体３ｂの沸点より高く、液体３ａの比重の方が液体３ｂの比重より大きい）、かつ相溶性がないものである。また、下層の液体３ａと上層の液体３ｂとの界面および上層の液体３ｂと外部空間との界面にそれぞれ親液性のバー４が設けられている。下層の液体３ａと上層の液体３ｂとの界面のバー４の下部は下層の液体３ａに浸漬されているのが望ましく、上層の液体３ｂと外部空間との界面のバー４の下部は液体３ｂ中に浸漬されているのが望ましい。この場合、スタンプ１は、図示省略した駆動機構により、容器２１の底面に設けられたスタンプ投入口２２から液体３ａ中に導入することができ、また、容器２１外に引き上げることができるようになっている。スタンプ投入口２２には例えば一対のローラー２３ａ、２３ｂが設置され、スタンプ１が液体３ａ中に導入されるのに同期してこれらのローラー２３ａ、２３ｂによりスタンプ１を両面から挟むことで液体３ａが容器２１外に漏れないようにしている。
【００５９】
そして、この充填装置を用いて次のようにしてスタンプ１の親液性の基板１ａ上に液体３ａ、３ｂを充填する。
まず、スタンプ１を容器２１の底面のスタンプ投入口２２から下層の液体３ａ中に導入し、徐々に引き上げる。スタンプ１が液体３ａと液体３ｂとの界面を通過するとき、液体３ａが毛細管現象によりスタンプ１とバー４との間に満たされ、スタンプ１が引き上げられるにつれて、親液性の基板１ａ上にのみ液体３ａが残されていく。スタンプ１がさらに引き上げられて液体３ｂと外部空間との界面を通過するとき、液体３ｂが毛細管現象によりスタンプ１とバー４との間に満たされ、親液性の基板１ａ上に残された液体３ａの上に液体３ｂが残される。こうして、親液性の基板１ａ上に互いに異なる二種類の液体３ａ、３ｂが充填される。
【００６０】
次に、こうして親液性の基板１ａ上に二種類の液体３ａ、３ｂを充填したスタンプ１を基板５と密着させる。次に、液体３ａの沸点と同一の温度あるいはそれより少し高い温度で加熱を行うことにより液体３ａを完全に蒸気化し、基板５の表面に蒸気を付着させて一層目の膜を形成する。続いて、液体３ｂの沸点と同一の温度あるいはそれより少し高い温度で加熱を行うことにより液体３ｂを蒸気化し、上記の一層目の膜の表面に蒸気を付着させて二層目の膜を一層目の膜と同一形状に形成する。こうして、基板５上に二層膜からなるパターン７が形成される。
上記以外のことについては第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
この第９の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点に加えて、二層構造のパターンを容易に形成することができるという利点を得ることができる。
【００６１】
次に、この発明の第１０の実施形態によるパターン形成方法について説明する。
この第１０の実施形態においては、図１３に示す充填装置の容器２１内の液体３ａ、３ｂとして、互いに沸点が近く、比重が異なり（この場合、液体３ａの比重の方が液体３ｂの比重より大きい）、かつ相溶性がないものを用いる。
そして、この充填装置を用いて第９の実施形態と同様にしてスタンプ１の親液性の基板１ａ上に液体３ａ、３ｂを充填する。
【００６２】
次に、こうして親液性の基板１ａ上に二種類の液体３ａ、３ｂを充填したスタンプ１を基板５と密着させる。次に、液体３ａ、３ｂの沸点のうち高い方の温度あるいはそれより少し高い温度で加熱を行うことにより液体３ａ、３ｂを同時に蒸気化し、基板５の表面に蒸気を付着させて複合材料膜を形成する。こうして、基板５上に複合材料膜からなるパターン７が形成される。
上記以外のことについては第１および第９の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
この第１０の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点に加えて、複合材料膜のパターンを容易に形成することができるという利点を得ることができる。
【００６３】
次に、この発明の第１１の実施形態によるパターン形成方法について説明する。
この第１１の実施形態においては、図１４に示すような充填装置を用いる。図１４に示すように、この充填装置においては、容器２１内にパターン形成用の互いに異なる二種類の液体３ａ、３ｂが深さ方向および水平方向に互いに分離した状態で入れられている。これらの液体３ａ、３ｂは、互いに沸点および比重が異なり（この場合、液体３ａの沸点の方が液体３ｂの沸点より高く、液体３ａの比重の方が液体３ｂの比重より大きい）、かつ相溶性がないものである。この場合、液体３ａ、３ｂは深さ方向においては比重の差により互いに分離され、水平方向においては仕切り板２４により互いに分離されている。また、下層の液体３ａと上層の液体３ｂとの界面および上層の液体３ｂと外部空間との界面にそれぞれ親液性のバー４が設けられている。下層の液体３ａと上層の液体３ｂとの界面のバー４の下部は下層の液体３ａに浸漬されているのが望ましく、上層の液体３ｂと外部空間との界面のバー４の下部は液体３ｂ中に浸漬されているのが望ましい。この場合、スタンプ１は、図示省略した駆動機構により、仕切り板２４の片側の部分の上方から垂直に下降させ、液体３ａ中に完全に浸漬した後、図１４中矢印で示すように液体３ａ中を移動させ、液体３ｂを通って容器２１外に引き上げることができるようになっている。
【００６４】
そして、この充填装置を用いて次のようにしてスタンプ１の親液性の基板１ａ上に液体３ａ、３ｂを充填する。
まず、スタンプ１を容器２１の仕切り板２４の片側の液体３ａ中に垂直に浸漬し、さらにこの液体３ａ中を矢印で示すように移動させ、スタンプ１が垂直になった状態で垂直に引き上げる。スタンプ１が液体３ａと液体３ｂとの界面を通過するとき、液体３ａが毛細管現象によりスタンプ１とバー４との間に満たされ、スタンプ１が引き上げられるにつれて、親液性の基板１ａ上にのみ液体３ａが残されていく。スタンプ１がさらに引き上げられて液体３ｂと外部空間との界面を通過するとき、液体３ｂが毛細管現象によりスタンプ１とバー４との間に満たされ、親液性の基板１ａ上に残された液体３ａの上に液体３ｂが残される。こうして、親液性の基板１ａ上に互いに異なる二種類の液体３ａ、３ｂが充填される。
【００６５】
次に、第９の実施形態と同様にして液体３ａ、３ｂを順次蒸気化し、基板５上に二層膜からなるパターン７を形成する。
上記以外のことについては第１および第９の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
この第１１の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点に加えて、二層構造のパターンを容易に形成することができるという利点を得ることができる。
【００６６】
次に、この発明の第１２の実施形態によるパターン形成方法について説明する。
この第１２の実施形態においては、図１４に示す充填装置の容器２１内の液体３ａ、３ｂとして、互いに沸点が近く、比重が異なり（この場合、液体３ａの比重の方が液体３ｂの比重より大きい）、かつ相溶性がないものを用いる。
そして、この充填装置を用いて第１１の実施形態と同様にしてスタンプ１の親液性の基板１ａ上に液体３ａ、３ｂを充填する。
【００６７】
次に、第１０の実施形態と同様にして液体３ａ、３ｂを同時に蒸気化し、基板５上に複合材料膜からなるパターン７を形成する。
上記以外のことについては第１および第９の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
この第１２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点に加えて、複合材料膜のパターンを容易に形成することができるという利点を得ることができる。
【００６８】
次に、この発明の第１３の実施形態によるパターン形成方法について説明する。
この第１３の実施形態においては、図１５に示すような充填装置を用いる。図１５に示すように、この充填装置においては、第１１の実施形態と同様に、容器２１内にパターン形成用の互いに異なる二種類の液体３ａ、３ｂが深さ方向および水平方向に互いに分離した状態で入れられている。これらの液体３ａ、３ｂは、互いに沸点および比重が異なり（この場合、液体３ｂの沸点の方が液体３ａの沸点より高く、液体３ａの比重の方が液体３ｂの比重より大きい）、かつ相溶性がないものである。この場合、液体３ａ、３ｂは、深さ方向においては比重の差により互いに分離され、水平方向においては仕切り板２４により互いに分離されている。また、仕切り板２４の片側の下層の液体３ａと上層の液体３ｂとの界面および仕切り板２４の他方の片側の液体３ａと外部空間との界面にそれぞれ親液性のバー４が設けられている。仕切り板２４の片側の下層の液体３ａと上層の液体３ｂとの界面のバー４の下部は下層の液体３ａに浸漬されているのが望ましく、仕切り板２４の他方の片側の液体３ａと外部空間との界面のバー４の下部は液体３ａ中に浸漬されているのが望ましい。この場合、スタンプ１は、図示省略した駆動機構により、仕切り板２４の片側の部分の上方から垂直に下降させ、液体３ｂ中に浸漬した後、図１５中矢印で示すように液体３ａ中を移動させ、仕切り板２４の他方の片側の部分の液体３ａを通って容器２１外に引き上げることができるようになっている。
【００６９】
そして、この充填装置を用いて次のようにしてスタンプ１の親液性の基板１ａ上に液体３ａ、３ｂを充填する。
まず、スタンプ１を容器２１の仕切り板２４の片側の液体３ｂ中に垂直に浸漬し、この液体３ｂと液体３ａとの界面を垂直に通過させた後、液体３ａ中を矢印で示すように仕切り板２４の他方の片側の部分に移動させ、スタンプ１が垂直になった状態で容器２１外に垂直に引き上げる。こうしてスタンプ１が液体３ａと液体３ｂとの界面を通るとき、液体３ｂが毛細管現象によりスタンプ１とバー４との間に満たされ、スタンプ１が引き上げられるにつれて、親液性の基板１ａ上にのみ液体３ｂが残されていく。また、スタンプ１が液体３ａから引き上げられるとき、液体３ａが毛細管現象によりスタンプ１とバー４との間に満たされ、親液性の基板１ａ上に残された液体３ｂの上に液体３ａが残される。こうして、親液性の基板１ａ上に互いに異なる二種類の液体３ｂ、３ａが順次充填される。
【００７０】
次に、第９の実施形態と同様にして液体３ｂ、３ａを順次蒸気化し、基板５上に二層膜からなるパターン７を形成する。
上記以外のことについては第１および第９の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
この第１３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点に加えて、二層構造のパターンを容易に形成することができるという利点を得ることができる。
【００７１】
次に、この発明の第１４の実施形態によるパターン形成方法について説明する。
この第１４の実施形態においては、図１５に示す充填装置の容器２１内の液体３ａ、３ｂとして、互いに沸点が近く、比重が異なり（この場合、液体３ａの比重の方が液体３ｂの比重より大きい）、かつ相溶性がないものを用いる。
そして、この充填装置を用いて第１３の実施形態と同様にしてスタンプ１の親液性の基板１ａ上に液体３ａ、３ｂを充填する。
【００７２】
次に、第１０の実施形態と同様にして液体３ａ、３ｂを同時に蒸気化し、基板５上に複合材料膜からなるパターン７を形成する。
上記以外のことについては第１および第９の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
この第１４の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点に加えて、複合材料膜のパターンを容易に形成することができるという利点を得ることができる。
【００７３】
次に、この発明の第１５の実施形態によるパターン形成方法について説明する。
この第１５の実施形態においては、図１６Ａに示すように、親液部と撥液部とを有するスタンプ１と異なり、表面に単なる凹部３１ａおよび凸部３１ｂを有するスタンプ３１を用いる。
そして、このスタンプ３１の凹部３１ａにのみインクジェット法により液体３を充填する。すなわち、図１６Ｂに示すように、このスタンプ３１の凹部３１ａにインクジェットノズル３２の先端から液体３を吐出して充填する。
上記以外のことについては第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
この第１５の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点を得ることができる。
【００７４】
次に、この発明の第１６の実施形態によるパターン形成方法について説明する。
この第１６の実施形態においては、第１５の実施形態と同様なスタンプ３１の凹部３１ａにのみブレード法により液体３を充填する。すなわち、図１７に示すように、このスタンプ３１上に液体３を塗布した後、ブレード３３により余分な液体３をかきとって凹部３１ａにのみ液体３を充填する。
上記以外のことについては第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
この第１６の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点を得ることができる。
【００７５】
以上、この発明の実施形態および実施例について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態および実施例に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施形態および実施例において挙げた数値、構造、形状、材料、原料、プロセス等はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる数値、構造、形状、材料、原料、プロセス等を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】この発明の第１の実施形態によるパターン形成方法を説明するための断面図である。
【図２】この発明の第１の実施形態によるパターン形成方法を説明するための断面図である。
【図３】この発明の第１の実施形態によるパターン形成方法を説明するための断面図である。
【図４】この発明の第２の実施形態によるパターン形成方法を説明するための断面図である。
【図５】この発明の第３の実施形態によるパターン形成方法を説明するための断面図である。
【図６】この発明の第４の実施形態によるパターン形成方法を説明するための断面図である。
【図７】この発明の第５の実施形態によるパターン形成方法を説明するための断面図である。
【図８】この発明の実施例１によるパターン形成方法を説明するための断面図である。
【図９】この発明の実施例１によるパターン形成方法において用いられる充填装置を示す略線図である。
【図１０】この発明の第６の実施形態によるパターン形成方法を説明するための断面図である。
【図１１】この発明の第７の実施形態によるパターン形成方法を説明するための略線図である。
【図１２】この発明の実施例２によるパターン形成方法を説明するための略線図である。
【図１３】この発明の第９の実施形態によるパターン形成方法を説明するための断面図である。
【図１４】この発明の第１１の実施形態によるパターン形成方法を説明するための断面図である。
【図１５】この発明の第１３の実施形態によるパターン形成方法を説明するための断面図である。
【図１６】この発明の第１５の実施形態によるパターン形成方法を説明するための断面図である。
【図１７】この発明の第１６の実施形態によるパターン形成方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１…スタンプ、１ａ、５…基板、１ｂ、７…撥液性のパターン、２…ステージ、３、３ａ、３ｂ…液体、４…バー、８…スリットコーター、９…キャピラリーコーター、１１…ロール、１２…親液性のフィルム、１４…パラジウム触媒、１５…めっき電極パターン、２１…容器、２２…スタンプ投入口、２４…仕切り板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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