(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簡単な工程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】  表面に親液性の部分１ａと撥液性の部分１ｂとを有する基板１上に流動性を有する材料３を塗布した後、この材料３が塗布された基板１と表面が親液性の部材４とを、この部材４と材料３とが互いに接触するように相対的に移動させる。親液性の部分１ａの表面自由エネルギーは５０ｍＪ／ｍ2 以上、撥液性の部分１ｂの表面自由エネルギーは３０ｍＪ／ｍ2 以下、表面が親液性の部材４の表面自由エネルギーは５０ｍＪ／ｍ2 以上とする。基板１と部材４との間隙は０．１μｍ以上１０ｍｍ以下とする。流動性を有する材料３は、液体、混合溶液、分散液等である。移動速度は０．０１ｍｍ／ｓ以上１０００ｍｍ／ｓ以下とする。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に親液性の部分と撥液性の部分とを有する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】
上記材料が塗布された上記基板と上記部材とを相対的に移動させた後、上記材料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】
上記基板の上記親液性の部分の表面自由エネルギーは５０ｍＪ／ｍ2 以上であり、上記基板の上記撥液性の部分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１記載のパターン形成方法。
【請求項４】
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１記載のパターン形成方法。
【請求項５】
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１記載のパターン形成方法。
【請求項６】
上記材料が塗布された上記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１記載のパターン形成方法。
【請求項７】
上記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１記載のパターン形成方法。
【請求項８】
上記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１記載のパターン形成方法。
【請求項９】
上記材料が塗布された上記基板を固定し、上記材料が塗布された上記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１記載のパターン形成方法。
【請求項１０】
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基板を移動させ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１１】
表面に親液性の部分と撥液性の部分とを有する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工程を有することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１２】
表面に親液性の部分と撥液性の部分とを有する基板の保持手段と、
上記基板に流動性を有する材料を塗布する手段と、
表面が親液性の部材と、
上記材料が塗布された上記基板と上記部材とを、上記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手段とを有することを特徴とするパターン形成装置。
【請求項１３】
表面に親液性の部分と撥液性の部分とを有する基板を、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、
上記基板を上記材料から引き上げ、この際、上記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】
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基板を引き上げ、この際、上記材料同士の界面を上記基板が通過するときに表面が親液性の部材と上記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を特徴とする請求項１３記載のパターン形成方法。
【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基板を移動させ、他の一つの上記材料から上記基板を引き上げ、この際、上記材料同士の界面を上記基板が通過するときに表面が親液性の部材と上記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を特徴とする請求項１３記載のパターン形成方法。
【請求項１６】
流動性を有する材料が収容される容器と、
上記容器に収容される上記材料に表面に親液性の部分と撥液性の部分とを有する基板を浸漬し、上記材料から上記基板を引き上げる手段と、
上記基板を上記材料から引き上げる際、上記基板が上記材料と外部空間との界面を通過するときに上記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設けられた、表面が親液性の部材とを有することを特徴とするパターン形成装置。
【請求項１７】
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る場合に、上記材料同士の界面を上記基板が通過するときに上記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設けられた、表面が親液性の部材をさらに有することを特徴とする請求項１６記載のパターン形成装置。
【請求項１８】
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る場合に、上記材料同士の界面を上記基板が通過するときに上記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設けられた、表面が親液性の部材をさらに有することを特徴とする請求項１６記載のパターン形成装置。
【請求項１９】
表面に親液性の部分と撥液性の部分とを有する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】
表面に親液性の部分と撥液性の部分とを有する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工程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】
表面に親液性の部分と撥液性の部分とを有する基板を、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、
上記基板を上記材料から引き上げ、この際、上記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、パターン形成装置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、パターン形成方法として、例えば、オフセット印刷法、インクジェット法、スリットコート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。また、水なしオフセット印刷法では、撥油部はシリコーン樹脂で形成される。
【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】
インクジェット法は、フォトリソグラフィ技術を用いずに、設計したパターンを直接基板上に形成することができる優れた方法である。このインクジェット法では、インクジェットヘッドの駆動位置精度、吐出液滴の大きさ、吐出液滴の着弾精度等の問題から、パターン形成を目的とする基板上に親液性と撥液性とを制御する層を設けるような工夫が取り入れられてきた。例えば、特許文献１には、親・撥液性パターンに対してインクジェットの液滴を適切に着弾させる方法について開示されている。
【特許文献１】特開２００３−３１７９４５号公報
【０００４】
スリットコート法は、上記のインクジェット法の精細度限界を改善することができる可能性がある方法である。例えば、特許文献２にその詳細が開示されているが、この方法は、液体を親・撥液性の制御された基板上に塗布するために用いられているだけで、撥液部に残った液体は別の工程で除去することを前提としている。
【特許文献２】特開２００３−２６０４０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、オフセット印刷法では、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課題がある。また、撥油部をシリコーン樹脂で形成する水なしオフセット印刷法では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。
インクジェット法では、特許文献１に開示されている手法を用いたとしても、インクジェット液滴の大きさ（２０μｍ〜）と着弾精度（±３０μｍ）による精細度の限界は存在すると考えられる。
スリットコート法では、特許文献２に開示されているように、撥液部に残った液体は、別工程で基板の回転、傾斜、ガスの噴きつけ等により除去することを前提としているため、工程が複雑になるといった問題点が存在している。
上記の方法以外にも、親・撥液性を制御した基板を液体中に浸漬する等といった方法が提案されているが、パターンの精細度が高まると複数の親液部にまたがるように液体が充填されたり（図１３）、パターンの必要がない基板の裏面にも撥液処理をしなければならない等の問題が指摘される。図１３中、符号１０１は基板、１０１ａは親液性の部分、１０１ｂは撥液性の部分、１０２は液体を示す。
【０００６】
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簡単な工程で形成することができるパターン形成方法およびパターン形成装置ならびに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】
【０００７】
上記課題を解決するために、第１の発明は、
表面に親液性の部分と撥液性の部分とを有する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。
【０００８】
表面に親液性の部分と撥液性の部分とを有する基板において、一般的には、親液性の部分の表面自由エネルギーは５０ｍＪ／ｍ2 以上、撥液性の部分の表面自由エネルギーは３０ｍＪ／ｍ2 以下である。流動性を有する材料は、液体、混合溶液、分散液等であり、形成するパターンに応じてその組成、溶媒等が選ばれる。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、基板と上記の部材との間隙は、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基板と上記の部材との相対的な移動に関しては、基板を固定し、こ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。このパターン形成方法は、必要に応じて、材料が塗布された基板と親液性の部材とを相対的に移動させた後、その材料の乾燥または焼成を行う工程をさらに有する。
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などの形成に適用することができる。
【０００９】
第２の発明は、
表面に親液性の部分と撥液性の部分とを有する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工程を有することを特徴とするパターン形成方法である。
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。
【００１０】
第３の発明は、
表面に親液性の部分と撥液性の部分とを有する基板の保持手段と、
上記基板に流動性を有する材料を塗布する手段と、
表面が親液性の部材と、
上記材料が塗布された上記基板と上記部材とを、上記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手段とを有することを特徴とするパターン形成装置である。
第３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。
【００１１】
第４の発明は、
表面に親液性の部分と撥液性の部分とを有する基板を、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、
上記基板を上記材料から引き上げ、この際、上記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。
【００１２】
第４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基板を浸漬し、複数種類の材料を順次通るようにこの基板を引き上げ、この際、材料同士の界面を基板が通過するときに表面が親液性の部材と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。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、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基板を移動させ、他の一つの材料から基板を引き上げ、この際、材料同士の界面を基板が通過するときに表面が親液性の部材と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。
第４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。
【００１３】
第５の発明は、
流動性を有する材料が収容される容器と、
上記容器に収容される上記材料に表面に親液性の部分と撥液性の部分とを有する基板を浸漬し、上記材料から上記基板を引き上げる手段と、
上記基板を上記材料から引き上げる際、上記基板が上記材料と外部空間との界面を通過するときに上記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設けられた、表面が親液性の部材とを有することを特徴とするパターン形成装置である。
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る場合に、材料同士の界面を基板が通過するときに基板との間に下層側の材料が満たされるように設けられた、表面が親液性の部材をさらに有する。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る場合に、材料同士の界面を基板が通過するときに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設けられた、表面が親液性の部材をさらに有する。
第５の発明においては、その性質に反しない限り、第１の発明に関連して説明したことが成立する。
【００１４】
第６の発明は、
表面に親液性の部分と撥液性の部分とを有する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。
【００１５】
第７の発明は、
表面に親液性の部分と撥液性の部分とを有する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工程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。
【００１６】
第８の発明は、
表面に親液性の部分と撥液性の部分とを有する基板を、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、
上記基板を上記材料から引き上げ、この際、上記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８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。
【００１７】
上述のように構成されたこの発明においては、表面に親液性の部分と撥液性の部分とを有する基板に付着した流動性を有する材料と表面が親液性の部材とを相対的に移動させることにより、移動後には基板の親液性の部分にのみその材料が残るようにすることができる。
また、表面に親液性の部分と撥液性の部分とを有する基板が流動性を有する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基板との間に毛細管現象によりその材料が満たされるようにすることにより、移動後には基板の親液性の部分にのみその材料が残るようにすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
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簡単な工程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】
【００１９】
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および図２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、表面に親液部１ａと撥液部１ｂとを有する基板１を用意する。ここで、親液部１ａの表面自由エネルギーは５０ｍＪ／ｍ2 以上、撥液部１ｂの表面自由エネルギーは３０ｍＪ／ｍ2 以下である。この基板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ガラス基板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ガラス基板表面は親液性である。第２の方法では、表面が親液性のガラス基板等の基板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、インプリント法によりパターンを形成する。この場合、このパターン部分が撥液性、このパターンが形成されていない元の基板部分が親液性である。フッ素樹脂の代わりに、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）等のシリコーン樹脂を用いてもよい。第３の方法では、撥液材料として、フッ素基やメチル基を有し、かつ無機質材料と化学結合するメトキシ基やエトキシ基を有するシランカップリング剤を水や有機溶剤に希釈し、これを表面が親液性のガラス基板等の基板の全面に塗布し、乾燥を行うことで得られた膜に対して、メタルマスクを用いて紫外線（ＵＶ）オゾン処理や酸素プラズマ処理を行うことによりパターニングを行う。この場合、パターン部分が撥液性、このパターンが形成されていない元の基板部分が親液性である。このパターンは、フォトマスクを介して紫外線を照射することにより形成してもよい。
【００２０】
次に、図１Ｂに示すように、上記の基板１をパターン形成装置のステージ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、基板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部１ａ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、基板１上の一部に液体３を滴下する場合は、基板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、基板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。
【００２１】
次に、図１Ｃに示すように、図示省略した支持部材により基板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、基板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。
【００２２】
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、基板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、基板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、移動する基板１の撥液部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、親液部１ａ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のうち親液部１ａに残留しなかった過剰な液体３は、バー４に保持され、あるいは基板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。
使用する液体３の性質に応じて、必要であれば、親液部１ａに液体３が残留した基板１の乾燥や焼成を行う。
以上のようにして、図１Ｆに示すように、目的とするパターン５が得られる。
【００２３】
この第１の実施形態によれば、表面に親液部１ａと撥液部１ｂとを有する基板１上の、基板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に対して基板１を平行に移動させることにより基板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、この状態で基板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、基板１の親液部１ａの表面にのみ液体３を残すことができ、必要に応じて乾燥または焼成を行うことにより最終的に目的とするパターン５を形成することができる。この方法によれば、親液部１ａと撥液部１ｂとはフォトリソグラフィ法により高精細かつ高精度に形成することができるため、目的とするパターン５を従来のオフセット印刷法やインクジェット法に比べて高精細かつ高精度に形成することができる。また、この方法によれば、表面に親液部１ａと撥液部１ｂとを有する基板１を用意し、その上に液体３を滴下し、バー４に対して基板１を平行に移動させるだけでよく、従来のスリットコート法のように不要なインクを除去する工程を設ける必要がないので、目的とするパターン５を簡単な工程で低コストに形成することができる。
【００２４】
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３に示すように、基板１上への液体３の塗布にスリットコーター６を用いる。このスリットコーター６では、スリット６ａの先端から液体３を吐出するようになっている。そして、基板１の上方からこのスリットコーター６を近づけ、バー４に対して基板１を図３中矢印で示すように平行に移動させながら、スリット６ａの先端から液体３を基板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、基板１上への液体３の塗布と親液部１ａ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。
【００２５】
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４に示すように、ステージ２と基板１との上下関係を第１および第２の実施形態と逆にし、基板１上への液体３の塗布にキャピラリーコーター７を用いる。このキャピラリーコーター７では、キャピラリー７ａ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、基板１の下方からこのキャピラリーコーター７を近づけ、バー４に対して基板１を図４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７ａの先端から液体３を毛細管現象により基板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。
【００２６】
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５に示すように、表面が親液性のバー４の断面形状が、基板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。
【００２７】
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６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】
【００２８】
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、表面に親液部１ａと撥液部１ｂとを有する基板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。
【００２９】
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７Ａに示すように、ガラス基板８からなる親液部１ａとフッ素プラズマ・ラジカル処理されたポリイミドからなる撥液部１ｂとを有する基板１が形成された。
【００３０】
次に、この基板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パターン形成装置を用いた。このパターン形成装置の概略構成を図８に示す。図８に示すように、このパターン形成装置においては、基台９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上に基板１が載置されている。親液性のバー４は、ロール１０の外周に親液性のフィルム１１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基板１の真空吸着機能を有している。
【００３１】
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。基板１とバー４との間隙ｇは１００μｍ、基板１の送り速度は２ｍｍ／ｓとした。親液性のフィルム１０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７Ａ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５が親液部１ａ上にのみ形成された。このパターン５の厚さは１ｎｍであった。次に、シランカップリング剤とガラス基板８とを化学結合させるために、１２０℃／５分の乾燥を行った。この後、基板１をエタノール溶液に浸漬した状態で超音波洗浄を２０分行い、過剰なシランカップリング剤を除去し、基板１を１００℃で５分乾燥させた。
【００３２】
次に、無電解めっき用のパラジウム触媒溶液に基板１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７Ｂに示すように、パターン５上にのみ粒状のパラジウム触媒１２が形成される。このパラジウム触媒１２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。
上記の一連のプロセスにより、図７Ｃに示すように、精細度がライン／スペースで１０／１０（μｍ）のＮｉ膜からなるめっき電極パターン１３が得られた。
【００３３】
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９に示すようなパターン形成装置を用いる。図９に示すように、このパターン形成装置においては、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、最終的に基板１の親液部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。基板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。
【００３４】
このパターン形成装置を用いて次のようにしてパターンを形成する。
まず、基板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、基板１を徐々に引き上げる。基板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基板１とバー４との間に満たされ、基板１が引き上げられるにつれて、親液部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部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。
【実施例２】
【００３５】
実施例２では、第６の実施形態によるパターン形成方法をインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）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、実施例１と同様にして親液部１ａと撥液部１ｂとを有する基板１を作製した。
パターン形成用の液体３としては、針状ＩＴＯ微粒子分散液（住友金属鉱山社製ＳＣ−１００）を用いた。基板１の引き上げ速度は１ｍｍ／ｓ、基板１とバー４との間隙は５０μｍとした。
上記条件により針状ＩＴＯ微粒子分散液を親液部１ａ上にのみ残した後、窒素置換炉により１２０℃で１時間焼成を行った。これによって、厚さが１μｍでシート抵抗が１０3 Ω／□のＩＴＯ電極パターンが得られた。このＩＴＯ電極パターンは精細度がライン／スペースで１０／１０（μｍ）であった。
【００３６】
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、図１０に示すようなパターン形成装置を用いる。図１０に示すように、このパターン形成装置においては、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、基板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基板投入口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。基板投入口２２には例えば一対のローラー２３ａ、２３ｂが設置され、基板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により基板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。
【００３７】
このパターン形成装置を用いて次のようにしてパターンを形成する。
まず、基板１を容器２１の底面の基板投入口２２から下層の液体３ａ中に導入し、徐々に引き上げる。基板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基板１とバー４との間に満たされ、基板１が引き上げられるにつれて、親液部１ａ上にのみ液体３ａが残されていく。基板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基板１とバー４との間に満たされ、親液部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、親液部１ａ上に互いに異なる二種類の液体３ａ、３ｂが充填される。そして、最終的に、互いに異なる材料からなる二層構造のパターンが親液部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、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。
【実施例３】
【００３８】
実施例３では、第７の実施形態によるパターン形成方法をポリテトラフルオロエチレン／ＩＴＯ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、実施例１と同様にして親液部１ａと撥液部１ｂとを有する基板１を作製した。
パターン形成用の液体３ａとしては、比重１．７８のポリテトラフルオロエチレン樹脂溶液（三井フロロケミカル社製ポリテトラフルオロエチレンＡＦ１６００）を用いた。パターン形成用の液体３ｂとしては、比重１．５の針状ＩＴＯ微粒子分散液（住友金属鉱山社製ＳＣ−１００）を用いた。基板１の引き上げ速度は１ｍｍ／ｓ、基板１とバー４との間隙は５０μｍとした。
上記条件により基板１の親液部１ａ上にのみ順次、ポリテトラフルオロエチレン樹脂および針状ＩＴＯ微粒子分散液を残した後、窒素置換炉により１２０℃で１時間焼成を行った。これによって、厚さが５００ｎｍのポリテトラフルオロエチレン樹脂上に厚さが１μｍでシート抵抗が１０3 Ω／□のＩＴＯ電極パターンが得られた。このＩＴＯ電極パターンは精細度がライン／スペースで２０／２０（μｍ）であった。この場合、ポリテトラフルオロエチレン樹脂は厚さが５００ｎｍと十分に厚いため、十分な酸化防止効果を得ることができる。
【００３９】
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、図１１に示すようなパターン形成装置を用いる。図１１に示すように、このパターン形成装置においては、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、基板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１１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。
【００４０】
このパターン形成装置を用いて次のようにしてパターンを形成する。
まず、基板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、基板１が垂直になった状態で垂直に引き上げる。基板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基板１とバー４との間に満たされ、基板１が引き上げられるにつれて、親液部１ａ上にのみ液体３ａが残されていく。基板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基板１とバー４との間に満たされ、親液部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、親液部１ａ上に互いに異なる二種類の液体３ａ、３ｂが充填される。そして、最終的に、互いに異なる材料からなる二層構造のパターンが親液部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８の実施形態によれば、第７の実施形態と同様な利点を得ることができる。
【００４１】
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１２に示すようなパターン形成装置を用いる。図１２に示すように、このパターン形成装置においては、第８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、基板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１２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。
【００４２】
このパターン形成装置を用いて次のようにしてパターンを形成する。
まず、基板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、基板１が垂直になった状態で容器２１外に垂直に引き上げる。こうして基板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基板１とバー４との間に満たされ、基板１が引き上げられるにつれて、親液部１ａ上にのみ液体３ｂが残されていく。また、基板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基板１とバー４との間に満たされ、親液部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、親液部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。そして、最終的に、互いに異なる材料からなる二層構造のパターンが親液部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９の実施形態によれば、第７の実施形態と同様な利点を得ることができる。
【００４３】
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】
【００４４】
【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４】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５】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６】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７】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８】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パターン形成装置を示す略線図である。
【図９】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１０】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断面図である。
【図１１】この発明の第８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１２】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１３】従来のパターン形成方法の問題点を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…基板、２…ステージ、３、３ａ、３ｂ…液体、４…バー、５…パターン、６…スリットコーター、７…キャピラリーコーター、８…ガラス基板、１０…ロール、１１…親液性のフィルム、１２…パラジウム触媒、１３…めっき電極パターン、２１…容器、２２…基板投入口、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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