(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細なパターンのパターン形成方法であって、
基板上に形成された、親疎液性変換機能を有する撥液性の第１の膜に対して、第１のパターンが形成される第１のパターン形成領域を親液性に変化させ、膜厚を減少させる第１の工程と、
前記第１の膜上に表面が平坦な第２の膜を形成する第２の工程と、
前記第２の膜を乾燥させて、第１のパターン形成領域に第１のパターンを形成する第３の工程とを有し、
前記第２の膜は、表面張力をσ（Ｎ／ｍ）とし、膜厚をδ（ｍ）とし、前記第１のパターン形成領域と前記第１のパターン形成領以外の第１の非パターン形成領域で構成される凹凸のピッチをｐ（ｍ）とし、前記第１の膜と前記第２の膜で決定されるハマカー定数をａＨ（Ｊ）とするとき、σ＜０．１５３ｐ１．９４７×δ−３．８４×｜ａＨ｜１．０２２を満たす塗布液を用いて形成されることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記第１の工程は、紫外線照射により前記第１のパターン形成領域が親液性に変化し、膜厚が減少する工程である請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項３】
さらに、前記第１のパターンが形成された前記第１の膜を覆うようにして、表面が平坦な親疎液性変換機能を有する撥液性の第３の膜を形成する第４の工程と、
前記表面が平坦な第３の膜に対して、第２のパターンが形成される第２のパターン形成領域を親液性に変化させ、膜厚を減少させる第５の工程と、
前記第３の膜上に表面が平坦な第４の膜を形成する第６の工程と、
前記第４の膜を乾燥させて、第２のパターン形成領域に前記第２のパターンを形成する第７の工程とを有する請求項１または２に記載のパターン形成方法。
【請求項４】
前記第５の工程は、紫外線照射により前記第２のパターン形成領域が親液性に変化し、膜厚が減少する工程である請求項３に記載のパターン形成方法。
【請求項５】
前記第４の膜は、表面張力をσ（Ｎ／ｍ）とし、膜厚をδ（ｍ）とし、前記第２のパターン形成領域と前記第２のパターン形成領以外の第２の非パターン形成領域で構成される凹凸のピッチをｐ（ｍ）とし、前記第４の膜と前記第３の膜で決定されるハマカー定数をａＨ（Ｊ）とするとき、σ＜０．１５３ｐ１．９４７×δ−３．８４×｜ａＨ｜１．０２２を満たす塗布液を用いて形成されるものである請求項３または４に記載のパターン形成方法。
【請求項６】
前記第１のパターンは、電気配線もしくは半導体用の電極、または電気配線もしくは半導体用の電極のプレカーサである請求項１〜５のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項７】
前記第２のパターンは、電気配線もしくは半導体用の電極、または電気配線もしくは半導体用の電極のプレカーサである請求項３〜６のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項８】
前記第２の工程は、インクジェット法を用い前記第１のパターン形成領域における打滴量を、前記第１のパターン形成領以外の第１の非パターン形成領域よりも多くして前記表面が平坦な第２の膜を形成する工程である請求項１〜７のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項９】
前記第６の工程は、インクジェット法を用い前記第２のパターン形成領域における打滴量を、前記第２のパターン形成領以外の第２の非パターン形成領域よりも多くして前記表面が平坦な第４の膜を形成する工程である請求項３〜５および７のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気配線もしくは半導体用の電極、またはこれらのプレカーサの形成に利用されるパターン形成方法に関し、特に、撥液性および親液性を制御して、高い生産性で微細なパターン、例えば、線幅が５０μｍよりも小さいパターンを形成するパターン形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子回路の配線、および基板上に電気配線パターンなどの微細パターンを形成する技術が注目されている。この微細パターンの形成には、例えば、インクジェット方式の液体吐出ヘッド（インクジェットヘッド）が用いられる。この場合、金属粒子または樹脂粒子を拡散させた液体をインクジェットヘッドから打滴してパターンを描画し、加熱等により硬化させて、電気配線パターンが形成される。
また、現在、ＰＥＴまたはＰＥＮ等のフレキシブルな基板（支持体）上に撥液性の膜を形成し、その上に、上述の電子回路の配線および基板上に電気配線パターンなどの微細パターンを形成することもなされている。これらは、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）のゲート電極、ソース電極、ドレイン電極の形成に利用されている。
【０００３】
特許文献１には、基板、濡れ性変化層、導電層、半導体層から構成された積層構造体が開示されている。濡れ性変化層は、熱、紫外線、電子線、プラズマ等のエネルギーを付与することにより臨界表面張力（表面自由エネルギーともいう）が変化するものであり、濡れ性変化層には、相対的に臨界表面張力（表面自由エネルギー）が大きい高表面エネルギー部と、相対的に臨界表面張力（表面自由エネルギー）が小さい低表面エネルギー部が形成されている。高表面エネルギー部に導電層が形成されており、少なくとも低表面エネルギー部に接するようにして半導体層が設けられている。
なお、濡れ性変化層は、紫外線を照射することにより、エネルギーが付与されて高表面エネルギー部に変化するとともに、若干の膜減りが生じる。この膜減りによって高表面エネルギー部と低表面エネルギー部の境界ラインに段差が生じ、あたかもバンクのようになっている。
【０００４】
特許文献１では、導電層を形成するために、インクジェットにより親液性のインクを親液面である高表面エネルギー部に吐出する。このとき、親液性のインクは着弾し濡れ広がる。しかしながら、特許文献１では、高表面エネルギー部と低表面エネルギー部の境界に３次元的な段差を形成することによって、低表面エネルギー部の領域にまでインクがはみ出してしまうことを防ぐことが可能となる。その結果、パターン（導電層）のエッジ形状を良好にでき、特性の揃った電子素子を作製することができる。
【０００５】
特許文献１に開示されているように、紫外線等のエネルギーが付与されて親液性（高表面エネルギー部）に変化するとともに、膜厚が減る親疎水変換層（濡れ性変化層）を用いてパターン（導電層）を形成する場合、以下のようにして、パターン（導電層）を形成することができる。
まず、図１４（ａ）に示すように、支持体１２０上に、元来撥液性を有する親疎液変換層１２２を形成する。そして、親疎液変換層１２２に、例えば、紫外線を照射して、撥液部１２２ａと親液部１２２ｂとを形成する。この紫外線照射により、撥液部１２２ａと親液部１２２ｂの間に段差が生じる。この状態で、パターン（導電層）となる液膜１２４を均一の厚さに形成すると、段差に倣って液膜１２４の表面にも段差が生じる。このため、表面が平坦ではない液膜１２４が形成される。この表面が平坦ではない液膜１２４とは、その表面が、下地の撥液部１２２ａと親液部１２２ｂの間の段差が反映されたものである。
その後、液膜１２４が、撥液部１２２ａではじかれて、図１４（ｂ）に示すようなパターン（導電層）１２６が形成される。
【０００６】
また、図１５（ａ）に示すように、支持体１２０上に、元来撥液性を有する親疎液変換層１２２を形成する。そして、親疎液変換層１２２に、例えば、紫外線を照射して、撥液部１２２ａと親液部１２２ｂとを形成する。この場合、撥液部１２２ａと親液部１２２ｂの間に段差はなく平坦である。この状態で、パターン（導電層）となる液膜１２４を均一の厚さに形成すると、表面が平坦な液膜１２４が形成される。
その後、液膜１２４が、撥液部１２２ａではじかれて、図１５（ｂ）に示すようなパターン（導電層）１２６が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２６９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のようにして、従来、パターン（導電層）を形成している。しかしながら、図１４（ａ）に示すように液膜１２４が、親疎液変換層１２２の表面形状を反映して、その表面が平坦ではない場合、ハジキ時間が長く、パターン形成に時間がかかる。
また、上述の図１５（ａ）に示すように親疎液変換層１２２の表面が平坦で、液膜１２４も表面が平坦である場合、図１４（ａ）に示す構成よりもハジキ時間が長く、パターン形成に更に時間がかかる。
このようにパターン形成の際、ハジキ時間が長いと、パターン（導電層）１２６に要する時間がかかり、生産性が悪くなるという問題点がある。更には、ハジキ時間が長い場合には、パターン（導電層）１２６になる前に液膜１２４が乾燥してしまう虞がある。このようなパターン形成方法を、例えば、ＴＦＴの製造に適用した場合、高い生産性が得られない。
【０００９】
本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、微細なパターンの形成に要する時間を短縮でき、生産性が優れたパターン形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、微細なパターンのパターン形成方法であって、基板上に形成された、親疎液性変換機能を有する撥液性の第１の膜に対して、第１のパターンが形成される第１のパターン形成領域を親液性に変化させ、膜厚を減少させる第１の工程と、第１の膜上に表面が平坦な第２の膜を形成する第２の工程と、第２の膜を乾燥させて、第１のパターン形成領域に第１のパターンを形成する第３の工程とを有することを特徴とするパターン形成方法を提供するものである。
なお、微細なパターンとは、線幅が５０μｍよりも小さいパターンのことをいう。
【００１１】
第２の膜は、表面張力をσ（Ｎ／ｍ）とし、膜厚をδ（ｍ）とし、第１のパターン形成領域と第１のパターン形成領以外の第１の非パターン形成領域で構成される凹凸のピッチをｐ（ｍ）とし、第１の膜と第２の膜で決定されるハマカー定数をａＨ（Ｊ）とするとき、σ＜０．１５３ｐ１．９４７×δ−３．８４×｜ａＨ ｜１．０２２を満たす塗布液を用いて形成されるものであることが好ましい。凹凸のピッチは、第１のパターン形成領域と第１の非パターン形成領域とがラインアンドスペースパターンを構成するものであるとき、１つのラインの幅と１つのスペースの幅との合計の幅のことである。
例えば、第１の工程は、紫外線照射により第１のパターン形成領域が親液性に変化し、膜厚が減少する工程である。
【００１２】
例えば、さらに、第１のパターンが形成された第１の膜を覆うようにして、表面が平坦な親疎液性変換機能を有する撥液性の第３の膜を形成する第４の工程と、表面が平坦な第３の膜に対して、第２のパターンが形成される第２のパターン形成領域を親液性に変化させ、膜厚を減少させる第５の工程と、第３の膜上に表面が平坦な第４の膜を形成する第６の工程と、第４の膜を乾燥させて、第２のパターン形成領域に第２のパターンを形成する第７の工程とを有する。
例えば、第５の工程は、紫外線照射により第２のパターン形成領域が親液性に変化し、膜厚が減少する工程である。
第４の膜は、表面張力をσ（Ｎ／ｍ）とし、膜厚をδ（ｍ）とし、第２のパターン形成領域と第２のパターン形成領以外の第２の非パターン形成領域で構成される凹凸のピッチをｐ（ｍ）とし、第４の膜と第３の膜で決定されるハマカー定数をａＨ（Ｊ）とするとき、σ＜０．１５３ｐ１．９４７×δ−３．８４×｜ａＨ ｜１．０２２を満たす塗布液を用いて形成されるものであることが好ましい。凹凸のピッチは、第２のパターン形成領域と第２の非パターン形成領域とがラインアンドスペースパターンを構成するものであるとき、１つのラインの幅と１つのスペースの幅との合計の幅のことである。
【００１３】
第２の工程は、インクジェット法を用い第１のパターン形成領域における打滴量を、第１のパターン形成領以外の第１の非パターン形成領域よりも多くして表面が平坦な第２の膜を形成する工程である。
例えば、第６の工程は、インクジェット法を用い第２のパターン形成領域における打滴量を、第２のパターン形成領以外の第２の非パターン形成領域よりも多くして表面が平坦な第４の膜を形成する工程である
【００１４】
ここで、表面が平坦な第２の膜および表面が平坦な第４の膜とは、表面が下地のパターン形成領域と非パターン形成領域との段差を反映していないものである。なお、インクジェット法を用いて形成した場合、液滴、１滴が大きいので直後は、段差よりも大きな凸凹になるものの、液滴は希薄液で構成されるため、厚みが１μｍ以下になった段階では連続液膜になり、段差を反映しているか否かを区別できる。また、ベタ塗布法を用いて形成した場合には、下地の凹凸を反映しているものとそうでないものとは、表面に凹凸ができるため区別できる。
【００１５】
また、例えば、第１のパターンおよび第１のパターンは、いずれも電気配線もしくは半導体用の電極、または電気配線もしくは半導体用の電極のプレカーサである。
例えば、第２の膜および第４の膜は、いずれもインクジェット法、スロット塗布法、ブレード塗布法により形成される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、第１のパターンを形成するための第２の膜のうち、第１の非パターン形成領域上の部分がはじかれて、膜厚が薄くなった第１のパターン形成領域に集まって第１のパターンが形成される。このとき、従来よりも短時間で第１のパターン形成領域に集まって第１のパターンが形成される。このため、パターンの形成に要する時間を短縮することができ、第１のパターンの形成前に第２の膜が乾燥することもなく、生産性が高い。しかも、第１のパターンの線幅が５０μｍよりも小さい場合であっても高い精度で第１のパターンを形成することができる。さらには、第２のパターンについても、第２のパターンを形成するための第４の膜のうち、第２の非パターン形成領域上の部分がはじかれて、膜厚が薄くなった第２のパターン形成領域に集まって、第２のパターンが形成される。第２のパターンについても、上述の第１のパターンと同様の効果を得ることができる。このため、本発明をＴＦＴの製造に適用した場合、例えば、ゲート電極、ソース電極−ドレイン電極を短時間で形成することができるとともに、ソース電極−ドレイン電極を間の距離の精度を高くでき、高い精度で薄膜トランジスタを形成することができる。このように、生産性を高く、しかも品質が良好なＴＦＴを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態のパターン形成方法に用いられるパターン形成装置の一例を示す模式図である。
【図２】（ａ）は、本発明の実施形態のパターン形成方法に用いられる、第１の膜が形成された基板を示す模式的平面図であり、（ｂ）は、パターン形成方法に用いられる、第１の膜が形成された基板を示す模式的断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｉ）は、本発明の実施形態のパターン形成方法を工程順に示す模式的断面図である。
【図４】表面張力とハジキとの関係を説明するためのグラフである。
【図５】本発明の実施形態のパターン形成方法を用いて形成される薄膜トランジスタの一例を示す模式図である。
【図６】（ａ）は、液膜のハジキを説明するための模式図であり、（ｂ）は、液膜のハジキの第１の解析モデルを示す模式的斜視図であり、（ｃ）は、第１の解析モデルでのハジキによる液膜の膜厚の変化を示す模式的斜視図である。
【図７】（ａ）は、液膜のハジキの第２の解析モデルを示す模式的斜視図であり、（ｂ）は、第２の解析モデルでのハジキによる液膜の膜厚の変化を示す模式的斜視図である。
【図８】（ａ）は、液膜のハジキの第３の解析モデルを示す模式的斜視図であり、（ｂ）は、第３の解析モデルでのハジキによる液膜の膜厚の変化を示す模式的斜視図である。
【図９】（ａ）は、液膜のハジキの第４の解析モデルを示す模式的斜視図であり、（ｂ）は、第４の解析モデルでのハジキによる液膜の膜厚の変化を示す模式的斜視図である。
【図１０】ハジキの解析に用いられる膜厚変化と流量の関係を示す模式図である。
【図１１】ヤングの式を説明するための模式図である。
【図１２】（ａ）、（ｂ）は、解析により得られた膜厚分布を示すグラフであり、（ａ）は、第１の解析モデルの結果を示し、（ｂ）は、第２の解析モデルの結果を示す。
【図１３】（ａ）、（ｂ）は、解析により得られた膜厚分布を示すグラフであり、（ａ）は、第３の解析モデルの結果を示し、（ｂ）は、第４の解析モデルの結果を示す。
【図１４】（ａ）、（ｂ）は、特許文献１によるパターン形成方法を工程順に示す模式的断面図である。
【図１５】（ａ）、（ｂ）は、従来のパターン形成方法を工程順に示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明のパターン形成方法を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態のパターン形成方法に用いられるパターン形成装置の一例を示す模式図である。図２（ａ）は、本発明の実施形態のパターン形成方法に用いられる、第１の膜が形成された基板を示す模式的平面図であり、（ｂ）は、パターン形成方法に用いられる、第１の膜が形成された基板を示す模式的断面図である。
【００１９】
図１に示すパターン形成装置１０（以下、単に、形成装置１０という）は、例えば、基板Ｚを長手方向に搬送しつつ、種々の処理を行う、ロール・ツー・ロール方式の装置である。この形成装置１０は、微細なパターン、例えば、線幅が５０μｍよりも小さいパターンを形成するものである。
形成装置１０は、マーク形成部１２と、検出部１４と、露光部１６と、パターン形成部１８とを有する。さらに、形成装置１０は、入力部３０、描画データ作成部３２と、記憶部３４と、画像処理部３６と、制御部３８とを有する。制御部３８により、形成装置１０における各構成部の動作が制御される。
【００２０】
形成装置１０では、基板Ｚは、回転軸４０に巻き回されてロール状に取り付けられる。この回転軸４０は、基板Ｚを連続的に送り出すものであり、回転軸４０には、例えば、モータ（図示せず）が接続されている。このモータによって基板Ｚが搬送方向Ｄに連続的に送り出される。
また、マーク形成部１２、検出部１４、露光部１６、パターン形成部１８を経た基板Ｚを巻き取る巻取り軸４２が設けられている。この巻取り軸４２は、例えば、モータ（図示せず）が接続されている。このモータにより巻取り軸４２が回転されて基板Ｚが巻取り軸４２にロール状に巻き取られる。これにより、基板Ｚが搬送方向Ｄに搬送される。
【００２１】
本実施形態において、図２（ｂ）に示すように、基板Ｚには第１の膜５０が形成されている。第１の膜５０は、撥液剤により構成されている。撥液剤は、所定の波長の光、例えば、紫外光（ＵＶ光）により、親液性の程度が変化する機能を有する。更には、第１の膜５０は、紫外光（ＵＶ光）照射により膜厚が減少するものである。
第１の膜５０の親液性の程度が変化する機能とは、例えば、親疎液性変換機能のことである。第１の膜５０は、親液性の程度が変化する機能、すなわち、親疎液性変換機能を有する親疎液性変換膜である。
図２（ａ）に示すように、第１の膜５０の表面５０ａに、矩形状の形成領域Ｓの外縁の四隅にアライメントマークＭ（マークパターン）を形成して、パターン形成がなされる。
【００２２】
以下、基板Ｚについて、具体的に説明する。
本実施形態の形成装置１０は、ロール・ツー・ロール方式であるため、基板Ｚとしては、生産性、フレキシビリティなどの観点から、樹脂フィルムが用いられる。この樹脂フィルムには特に制限がなく、その材料、形状、構造、厚み等については公知のものの中から適宜選択することができる。
樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）変性ポリエステル等のポリエステル系樹脂フィルム、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂フィルム、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂フィルム、ポリスチレン樹脂フィルム、環状オレフィン系樹脂等のポリオレフィン類樹脂フィルム、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のビニル系樹脂フィルム、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂フィルム、ポリサルホン（ＰＳＦ）樹脂フィルム、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）樹脂フィルム、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂フィルム、ポリアミド樹脂フィルム、ポリイミド樹脂フィルム、アクリル樹脂フィルム、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）樹脂フィルム等を挙げることができる。
【００２３】
形成装置１０により、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を作製し、これをディスプレイ等の用途に用いる場合には、基板Ｚとしては、透明樹脂フィルムが好ましく、可視域の波長における光線透過率が８０％以上である樹脂フィルムであればよい。中でも透明性、耐熱性、取り扱いやすさ、強度及びコストの点から、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、二軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリエーテルサルホンフィルム、ポリカーボネートフィルムであることが好ましく、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、二軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルムであることがより好ましい。
【００２４】
なお、形成装置１０は、後述するように枚葉式でもよいが、この場合、基板Ｚとして、Ｓｉウエハ、石英ガラス、ガラス、プラスチック、金属板など各種のものを用いることができ、基板の表面に半導体膜、金属膜、誘電体膜、有機膜などが積層成形できるものであれば、特に限定されるものではない。
基板の表面に、半導体膜、金属膜、誘電体膜、有機膜等の各種膜、機能材料からなる膜、機能素子が形成されたものを、基板として用いることができる。
【００２５】
次に、第１の膜５０を構成する撥液剤の具体例について説明する。第１の膜５０は、上述のように親疎液性変換機能材料として機能し、撥液性剤で構成されるものである。この第１の膜５０の厚さ（膜厚）は、０．００１μｍ〜１μｍであることが好ましく、特に好ましくは０．０１〜０．１μｍである。
第１の膜５０は、エネルギー照射していない部分（非パターン形成領域）と、エネルギー照射した部分（パターン形成領域）とは、親液性の程度が異なり、エネルギー照射した部分（パターン形成領域）の方が親液性である。さらには、第１の膜５０においては、エネルギー照射した部分（パターン形成領域）は膜厚が、例えば、１０ｎｍ減少し、エネルギー照射していない部分（非パターン形成領域）とエネルギー照射した部分（パターン形成領域）とで段差が生じる。なお、膜厚は３ｎｍ減少すれば、すなわち、段差が３ｎｍあれば、後述のパターン形成の効果が得られる。このため、膜厚は３〜１０ｎｍ程度減少すればよく、段差は３〜１０ｎｍ程度である。第１の膜５０がモノマーであれば、紫外線照射により重合する際に１０％程度収縮して膜厚が減少する。第１の膜５０がポリマーであれば紫外線照射により部分分解するときに１０％程度収縮して膜厚が減少する。
【００２６】
本実施形態においては、膜厚、膜の段差、膜厚の減少量等については、公知の種々の測定方法を用いて測定することができる。測定方法としては、断面写真または断面イメージを取得し、これら断面写真または断面イメージから計測する方法、分光分析顕微鏡で界面までの位置を計測する方法、膜の一部を剥離した上で段差を機械的に測定する方法、膜の一部を剥離した上で段差をＡＦＭ（原子間力顕微鏡）で測定する方法等が挙げられる。
【００２７】
撥液性剤において、無機材料としては、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、および酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）など酸化物を上げることが出来る。これら酸化物を１種または２種以上選択して用いることができ、例えば、二酸化チタンであれば、アナターゼ型とルチル型がありいずれも使用することができるが、アナターゼ型の二酸化チタンが好ましい。
【００２８】
撥液性剤において、バインダとしては、主骨格が酸化物の光励起により分解されないような高い結合エネルギーを有するものを使用することがよく、酸化物の作用により濡れ性を変化させる機能をバインダに持たせる場合には、バインダの主骨格が前記の酸化物の光励起により分解されないような高い結合エネルギーを有するものであって、酸化物の作用により分解されるような有機置換基を有するものが好ましく、例えば、ゾルゲル反応等によりクロロまたはアルコキシシラン等を加水分解、重縮合して大きな強度を発揮するオルガノポリシロキサン、撥水牲や撥油性に優れた反応性シリコーンを架橋したオルガノポリシロキサン等を挙げることができる。
また、前記のオルガノポリシロキサンとともに、ジメチルポリシロキサンのような架橋反応をしない安定なオルガノシリコン化合物をバインダに混合してもよい。
また、エネルギー照射に酸化物の作用により分解され、これにより酸化物含有層上の濡れ性を変化させることができる分解物質を酸化物含有層中に含有させることもできる。このような分解物質としては、酸化物の作用により分解し、かつ分解されることにより光触媒含有層表面の濡れ性を変化させる機能を有する界面活性剤を挙げることができる。
【００２９】
具体的には、フッ素系あるいはシリコーン系の非イオン界面活性剤を挙げることができ、また、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤を用いることもできる。界面活性剤の他にも、ポリビニルアルコール、不飽和ポリエステル、アクリル樹脂、ポリエチレン、ジアリルフタレート、エチレンプロピレンジエンモノマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリイミド、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ナイロン、ポリエステル、ポリブタジエン、ポリベンズイミダゾール、ポリアクリルニトリル、エピクロルヒドリン、ポリサルファイド、ポリイソプレン等のオリゴマー、ポリマー等を挙げることができる。
そのほか、親液性化する化合物としては、ジアゾニウム塩、スルホニウム塩、ヨードオニウム塩等のオニウム塩、Ｏ−ニトロベンジルスルホネ―ト化合物、増感剤と併用したＰ−ニトロベンジルスルホンネ―ト化合物、１，２，３−トリスベンゼン、Ｎ―イミドスルホネ―ト化合物、オキシムスルホネ―ト化合物、α―ケトスルホネ―ト化合物、ナフトキノンジアジド−４−スルホネ―ト化合物、ジアゾジスルホン化合物、ジスルホン化合物、ケトスルホン化合物、Ｏ−ニトロベンジルエステル化合物、ｍ―アルコキシベンジルエステル化合物、Ｏ−ニトロベンジルアミド化合物、ベンゾイソエステル化合物、フェナシルエステル化合物、２，４−ジニトロベンゼンスルフォニルエステル、２−ジアゾー１，３ジケトン化合物、フェノールエステル化合物、Ｏ−ニトロベンジルフェノール化合物、２，５−シクロヘキサジエノン化合物、スルホン化ポリオレフィン、アリールジアゾスルホネート塩などがある。
【００３０】
マーク形成部１２は、上記親疎液性変換機能を有する第１の膜５０に、例えば、図２（ａ）に示すように、基板Ｚ上の第１の膜５０の表面５０ａに、矩形状の形成領域Ｓの外縁の四隅にアライメントマークＭ（マークパターン）を形成するものである。
マーク形成部１２は、例えば、マーク露光部と、マーク印刷部とを有し、マーク露光部が搬送方向Ｄの上流側に設けられている。
【００３１】
マーク露光部は、第１の膜５０に対して、撥液性から親液性に変化させ、膜厚を減少させることができる波長の光を照射する光源（図示せず）と、マスク（図示せず）と、マーク印字部（図示せず）とを備える。光源には、例えば、波長が３００（ｎｍ）、３６５（ｎｍ）、４０５（ｎｍ）などの紫外線領域の光を照射可能なものが用いられる。
マスクには、例えば、図２（ａ）に示す円形のアライメントマークＭを形成するものが用いられる。なお、アライメントマークＭの形状は、円形に限定されるものではない。
【００３２】
マーク印刷部は、アライメントマークＭとなるマークパターンが露光された露光領域に可視化インクを印刷し、アライメントマークＭを形成するものである。
なお、マーク印刷部は、マークパターンが露光された露光領域に可視化インクを供給することができれば、特に、印刷方式は限定されず、ベタに印刷してもよい。また、例えば、インクジェット、スクリーン印刷、凸版印刷、凹版印刷を用いることができる。
アライメントマークＭを形成するための可視化インクは、アライメントマークＭを検出する際に、第１の膜５０に不要な親疎水変換を生じさせないように、第１の膜５０の親疎水性が変化しない波長の光を吸収または反射するインクが用いられる。このため、第１の膜５０の親疎水変換が生じる波長に応じて、可視化インクは適宜選択されるが、例えば、波長が５００ｎｍ以上の光を反射または吸収するインクが用いられる。なお、可視化インクとして、例えば、水溶性インクまたは金属インクが用いられる。
【００３３】
検出部１４は、アライメントマークＭを検出し、このアライメントマークＭの位置情報を得るものであり、この検出部１４は、画像処理部３６に接続されている。検出部１４は、歪みセンサ（図示せず）とアライメント検出部（図示せず）を有する。
歪みセンサは、第１の膜５０が親疎水性の変化を起こさない波長の光を用いて、アライメントマークＭを検出するものであり、例えば、ＬＥＤ等の光源と、ＣＭＯＳ、ＣＣＤなどの撮像素子とを備える光学式のものが用いられる。なお、可視化インクが、波長５００ｎｍ以上の光を反射または吸収するものである場合、光源には、波長が５００ｎｍ以上の光を照射するものが用いられる。具体的には、光源の波長としては、例えば、６３３ｎｍ、６６０ｎｍ、５９０ｎｍ、赤外（ＩＲ）が用いられる。
歪みセンサにおいては、アライメントマークＭに、波長が５００ｎｍ以上の光を照射し、図２（ａ）に示す形成領域Ｓの外縁部の４隅に予め設けられているアライメントマークＭを撮像し、例えば、４つのアライメントマークＭの画像データを得る。４つのアライメントマークＭの画像データを組として、アライメント検出部に出力する。
【００３４】
アライメント検出部は、歪みセンサで得られた各アライメントマークＭの画像データに基づいて、例えば、各アライメントマークＭの位置、アライメントマークＭの大きさ、向き、およびアライメントマークＭ間の距離等を算出し、アライメントマークＭの大きさ、配置位置等の設計値と比較することにより、基板Ｚの歪み情報（アライメントマークＭの位置情報）を作成するものである。基板Ｚの歪み情報は、例えば、基板Ｚの伸縮の方向、基板Ｚの伸縮量である。この基板Ｚの歪み情報は、具体的には、４つのアライメントマークＭで囲まれる形成領域Ｓの伸縮方向、伸縮量、形成領域Ｓの回転方向、回転量、さらには形成領域Ｓの既定の大きさからの拡大量または縮小量、および台形状等の歪み量のことである。この基板Ｚの歪み情報が、画像処理部３６に出力される。なお、後述するように、画像処理部３６においては、基板Ｚの歪み情報に基づいて、露光用の補正データ（補正露光データ）および打滴用の補正データ（補正打滴パターンデータ）を作成する。
【００３５】
なお、歪みセンサによるアライメントマークＭの撮像方式は、特に限定されるものではなく、例えば、歪みセンサを二次元的に移動させながら、固定された基板ＺのアライメントマークＭを撮像する形態、基板Ｚを移動させながら、基板ＺのアライメントマークＭを撮像する方式等がある。
【００３６】
露光部１６は、微細なパターン、例えば、線幅が５０μｍよりも小さいパターンを形成するためのものであり、パターンが形成されるパターン形成領域を、上述の線幅以下に形成できるものである。
パターン形成方法により、形成されるパターンは、例えば、電子回路の配線、ＴＦＴ等の電子素子の構成部、または電子回路の配線、ＴＦＴ等の電子素子の構成部のプレカーサである。
【００３７】
露光部１６は、基板Ｚに形成された第１の膜５０において、パターン形成部１８により、パターンが形成されるパターン形成領域を親液性に変える処理（以下、単に親液化処理という）を施すものである。この親液化処理により、第１の膜５０のパターン形成領域の膜厚は、３〜１０ｎｍ程度減少する。露光部１６には、露光ユニット（図示せず）とガス供給ユニット（図示せず）とが設けられている。露光部１６は、画像処理部３６に接続されている。
なお、「親液性に変える」とは、第１の膜５０に対する液滴の接触角が相対的に小さい状態にすることである。すなわち、撥液性に差が生じる状態のことをいう。
【００３８】
露光ユニットは、基板Ｚの第１の膜５０の表面５０ａにおいて、例えば、パターンになるパターン形成領域に、第１の膜５０を親液性に変換できる光を照射する（露光する）ものである。露光ユニットにおいて光源としては、マーク露光部の光源と同じ波長のものが用いられ、例えば、波長が３００（ｎｍ）、３６５（ｎｍ）、４０５（ｎｍ）などの紫外線領域の光を照射可能な光源が用いられ、レーザ光源を用いることもできる。
露光ユニットにおいて、紫外光の出力としては、例えば、１〜数１００（ｍＪ／ｃｍ２）である。なお、基板の組成によっては、紫外光の出力が高いと変質を生じる恐れがある。このため、親液性に変えることができれば、紫外光の出力は低い方が好ましい。
【００３９】
露光ユニットとしては、レーザ光を用いたデジタル露光方式のもの、およびマスク露光方式のものを用いることができる。
デジタル露光方式では、画像処理部３６から出力される、形成するパターンのパターンデータに基づいて、パターンが形成されるパターン形成領域にレーザ光が照射されて、親液化処理される。このとき、パターン形成領域が親液性に変化し、膜厚が減少してパターン形成領域と非パターン形成領域との間に段差が生じる。
【００４０】
露光ユニットに、デジタル露光方式のものを用いる場合、例えば、基板Ｚの搬送方向Ｄと直交する方向に露光ユニットを走査させて、例えば、パターン形成領域のうち、同方向における一回の走査で露光処理が可能な領域について親液化処理を実行する。この走査方向における一回の親液化処理が終了すると、基板Ｚを搬送方向Ｄに所定量移動させて、同じパターン形成領域の次の領域について親液化処理を実行し、この動作を繰り返すことで、パターン形成領域の全てに親液化処理を施すシリアル方式を用いることができる。
また、露光ユニットにおいて、レーザ光を走査する走査光学部（図示せず）を設け、親液化処理に際して、露光ユニットを走査させることなく、レーザ光を走査させてもよい。
さらには、露光ユニットにおいて、基板Ｚの搬送方向Ｄと直交する幅方向について、多数のレーザ光を照射可能としたアレイタイプのものでもよい。
【００４１】
ガス供給ユニットは、必要に応じて基板Ｚのパターン形成領域を親液性にするための反応ガスを、光を照射する際に供給するものである。ガス供給ユニットにより、基板Ｚにおける反応ガスの濃度（充填量）、供給タイミング等が調整される。反応ガスとしては、例えば、酸素を含むもの、または窒素を含むものが用いられる。
なお、ガス供給ユニットは、紫外光の照射だけで、第１の膜５０を親液化処理することができれば、必ずしも設ける必要はない。
【００４２】
パターン形成部１８は、親液性化され、膜厚が減少したパターン形成領域に、乾燥してパターンとなる第２の膜を形成するものである。上述のように、第１の膜５０では、非パターン形成領域とパターン形成領域とで段差が生じている。このため、単に第２の膜を形成すると、第１の膜５０の表面形状に倣って第２の膜も、表面に段差が生じる。しかしながら、パターン形成部１８では、表面が平坦となるように第２の膜を形成する。
パターンとなる第２の膜は、例えば、電子回路の配線、ＴＦＴ等の電子素子の構成部、または電子回路の配線、ＴＦＴ等の電子素子の構成部のプレカーサとなるものである。この第２の膜については、後に詳細に説明する。
パターン形成部１８においては、パターン形成領域に、第２の膜を、その表面が平坦となるように形成することができれば、その形成方法は、特に限定されるものではなく、例えば、スロット塗布法、ブレード塗布法、インクジェット法を用いることができる。
【００４３】
スロット塗布法、ブレード塗布法においては、ダイを用いており、第２の膜の形成際、第２の膜となる塗布液が供給されるダイエッジと第１の膜５０とのクリアランスが第２の膜の厚さ程度とする。これにより、第１の膜５０に段差があっても第２の膜を、その表面を平坦に形成することができる。
【００４４】
インクジェット法としては、ピエゾ式、サーマル方式などが適宜利用可能である。また、インクジェット法に用いられるインクジェットヘッドには、シリアルタイプまたはフルラインタイプを用いることができる。
インクジェットヘッドを用いたインクジェット方式を用いた場合、親液性化されたパターン形成領域の位置を示す打滴パターンデータにより、親液性化されたパターン形成領域に、インク滴を打滴してパターンを形成する。インクジェットヘッドから打滴されるインク滴の大きさは、１６〜３０μｍ程度である。
なお、インクジェット方式を用いた場合、打滴パターンデータによりインク滴が打滴されるため、この打滴パターンデータを変更することによりインク滴の打滴位置を容易に変えることができる。
【００４５】
また、インクジェット法においては、膜厚が薄いパターン形成領域への打滴量を非パターン形成領域に比して多くして、表面が平坦な第２の膜を形成する。インクジェット法は、パターンとして、例えば、１００μｍ×１００μｍの四角く広い領域を有する電極を形成する際に好適である。
なお、パターン形成部１８は、後述する第３の膜５６（図３（ｆ）参照）、ゲート絶縁層７２（図５参照）となる絶縁膜（図示せず）を、上述の第２の膜と同様の方法を用いて、表面を平坦に形成するものであってもよい。例えば、インクジェット法を用いた場合、後述するように、撥液性を示す凹部（非パターン形成領域）への打滴量を親液性を示す凸部（パターン）に比して多くして、表面が平坦な膜を形成する。
【００４６】
さらに、パターン形成部１８は、第２の膜以外にも、第２の膜により形成されたパターンを覆う層が形成され、この層上に、第２の膜に相当する、別のパターンとなる膜を形成することができる。別のパターンとなる膜は、第２の膜と同様の方法で、表面が平坦となるように形成される。このように、パターン形成部１８は、パターンとなる第２の膜の形成に限定されるものではない。
【００４７】
入力部３０は、オペレータ（ユーザ）が各種入力を行うための入力装置（図示せず）と、表示部（図示せず）とを有する。入力装置には、キーボード、マウス、タッチパネル、ボタンなど各種形態のものが用いられる。
オペレータは、入力部３０を介して、マーク形成部１２と、検出部１４と、露光部１６と、パターン形成部１８とにおける各種の処理条件、運転条件を記憶部３４に入力し、記憶させることができるとともに、形成するＴＦＴの各構成部の位置情報（配置情報）およびＴＦＴの各構成部の大きさ等の形状情報を含むＴＦＴのパターンデータ（設計データ）、基板ＺのアライメントマークＭの位置情報、アライメントマークＭの大きさ等の形状情報を記憶部３４に入力し、記憶させることができる。
また、オペレータは、入力部３０の表示部を介して、マーク形成部１２、検出部１４、露光部１６、パターン形成部１８の状態等を知ることができる。この表示部はエラーメッセージなどの警告を表示する手段としても機能する。なお、表示部は、異常を知らせる報知手段として機能も果たす。
【００４８】
描画データ作成部３２は、入力部３０から入力されたパターンデータ、例えば、ＴＦＴの各構成部の位置情報（配置情報）およびＴＦＴの各構成部の大きさ等の形状情報を含むＣＡＤデータを、露光部１６でパターン形成領域にＵＶ光を照射するために利用可能なデータ形式にデータ変換し、露光部１６において利用可能な露光データを、パターンデータ、例えば、ＴＦＴの各構成部について作成するものである。露光部１６では、露光データに基づいて、パターン形成領域にＵＶ光を照射する。
描画データ作成部３２においては、例えば、ベクター形式（ベクトルデータ）で記述されたＴＦＴのパターンデータを、ラスター形式（ラスターデータ）に変換するものである。なお、入力されるデータ形式が露光部１６で利用可能であれば、データ変換は、必ずしも必要がない。この場合、描画データ作成部３２で、データ変換しないか、または描画データ作成部３２を経由することなく、直接画像処理部３６に、ＴＦＴなどのパターンデータを入力するようにしてもよい。
【００４９】
記憶部３４は、形成装置１０において、パターンデータ、例えば、ＴＦＴのパターンに必要な種々の情報が記憶されるものである。例えば、形成装置１０に入力部３０を介して入力される情報として、ＴＦＴのパターンデータ等がある。また、検出部１４で作成された基板の歪み情報が、どのパターンデータに対応するものであるか、例えば、ＴＦＴのどの構成部を作製しているかを含めて記憶される。さらには、形成装置１０の各構成部の設定条件、処理条件等が記憶される。
【００５０】
画像処理部３６は、検出部１４、露光部１６、パターン形成部１８、描画データ作成部３２および記憶部３４に接続されており、検出部１４で作成された基板Ｚの歪み情報が入力される。
画像処理部３６は、検出部１４から出力された基板Ｚの歪み情報に基づいて、第１の膜５０に形成するパターンの形成位置を変えるためのものであり、パターン形成のための調整部として機能するものである。
画像処理部３６では、基板Ｚの歪み情報を許容範囲と比較し、基板Ｚの歪みが許容範囲を超える場合には、基板Ｚの歪み情報に応じて、ＵＶ光の照射位置を変更するために、露光データを補正する補正露光データを作成するものである。
【００５１】
画像処理部３６は、露光部１６がデジタル露光機である場合、基板Ｚの歪み情報に基づいて、パターン形成領域の位置を表すパターンデータを補正する補正露光パターンデータを作成する。この補正露光パターンデータを露光部１６に出力し、露光部１６で、補正露光パターンデータにより、ＵＶ光をパターン形成領域に照射し、パターン形成領域を親液性化させる。これにより、適正な位置を親液化できる。
また、画像処理部３６は、パターン形成部１８がインクジェット方式である場合、露光位置の変更に合わせてインク滴の打滴位置を変更するため、基板Ｚの歪み情報に基づいて、打滴パターンデータを補正する補正打滴パターンデータを作成する。この補正打滴パターンデータをパターン形成部１８に出力し、パターン形成部１８で、補正打滴パターンデータにより、親液性化されたパターン形成領域に第２の膜を形成する。これにより、適正な位置に第２の膜を形成することができる。
【００５２】
なお、画像処理部３６において、基板Ｚの歪み情報を許容範囲と比較し、基板Ｚの歪みが許容範囲内である場合には、補正露光データを作成しない。このため、画像処理部３６に入力された露光データが、補正されることなくそのまま露光部１６に出力される。露光部１６では、露光データに基づいて、ＵＶ光がパターン形成領域に照射される。
【００５３】
なお、本実施形態の形成装置１０は、ロール・ツー・ロール方式であるが、これに限定されるものではない。形成装置１０は、例えば、基板Ｚを１枚ずつ処理する枚葉式でもよい。
【００５４】
本実施形態のパターン形成方法では、例えば、図３（ａ）〜（ｉ）に示すようにして、微細なパターンを形成することができる。
図３（ａ）に示すように、表面に、元来撥液性を有する第１の膜５０が形成された基板Ｚに対して、露光データに基づいて露光部１６により、第１の膜５０の表面５０ａにおいて、第１のパターンが形成される第１のパターン形成領域５２ａにＵＶ光を照射する。これにより、図３（ｂ）に示すように、第１のパターン形成領域５２ａが親液性に変化し、膜厚が減少し、段差が生じる。なお、第１の膜５０の表面５０ａにおいて、第１のパターン形成領域５２ａ以外を第１の非パターン形成領域５２ｂといい、第１の非パターン形成領域５２ｂは、撥液性である。
次に、パターン形成部１８を用いて、図３（ｃ）に示すように、第１の膜５０の表面５０ａ全面に、すなわち、第１のパターン形成領域５２ａおよび第１の非パターン形成領域５２ｂ上に、第２の膜５４を、その表面５４ａが平坦となるように形成する。この表面が平坦な第２の膜５４は、例えば、導電性微粒子の分散液が塗布液として用いられる。
【００５５】
図３（ｄ）に示すように、第２の膜５４は、第１の非パターン形成領域５２ｂではじかれて第１のパターン形成領域５２ａに集まる。そして、第１のパターン形成領域５２ａに集まった第２の膜５４を、例えば、自然乾燥させることにより、第２の膜５４の膜厚が減少していき、最終的に図３（ｅ）に示す第１のパターン５５となる。これにより、凹凸構造体が形成される。第１のパターン５５は、導電性微粒子の分散液で形成されるため親液性である。更には、上記分散液で形成された第１のパターン５５により、例えば、電気配線、半導体用の電極等を構成することもできる。この場合、第１の膜５０は、電気配線、半導体用の電極等が形成される支持体または絶縁層として機能するものである。
上記凹凸構造体では、第１のパターン５５により親液性の凸部が構成され、それ以外の第１の膜５０の第１の非パターン形成領域５２ｂで撥液性の凹部が構成される。
【００５６】
次に、図３（ｆ）に示すように、第１のパターン５５および第１の非パターン形成領域５２ｂを覆うようにして、第３の膜５６を、その表面５６ａが平坦となるように、第２の膜５４と同様の方法で形成する。この第３の膜５６は、第１の膜５０と同様の撥液剤で構成されるものであり、撥液性を有する。なお、第３の膜５６は、凹状の撥液性領域および凸状の親液性領域の上にまたがって形成されるものの、その表面５６ａが平坦になるように形成することにより、第３の膜５６のはじきの発生が抑制され、第３の膜５６は時間が経っても、第３の膜５６の表面５６ａが平坦に保たれる。
例えば、インクジェット法を用いて第３の膜５６を形成する場合、第１の非パターン形成領域５２ｂ（撥液性を示す凹部）における打滴量を、第１のパターン５５（親液性を示す凸部）よりも多くして、表面５６ａが平坦な第３の膜を形成する。
【００５７】
次に、露光データに基づいて露光部１６により、図３（ｇ）に示すように第３の膜５６の表面５６ａにおいて、第２のパターンが形成される第２のパターン形成領域５７ａ、５７ｂにＵＶ光を照射する。これにより、図３（ｂ）に示す第１の膜５０と同様に、第２のパターン形成領域５７ａ、５７ｂの親液性に変化し、膜厚が減少し、段差が生じる（図３（ｈ）参照）。なお、第２のパターン形成領域５７ａ、５７ｂ以外を第２の非パターン形成領域といい、第２の非パターン形成領域は撥液性である。
【００５８】
次に、パターン形成部１８を用いて、図３（ｈ）に示すように、第３の膜５６の表面５６ａ全面に、すなわち、第２のパターン形成領域５７ａ、５７ｂおよび第２の非パターン形成領域上に、第４の膜５８を、その表面５８ａが平坦となるように形成する。この第４の膜５８は、第２の膜５４と同様の塗布液が用いられる。
【００５９】
第４の膜５８が第２の非パターン形成領域で、はじかれて第２のパターン形成領域５７ａ、５７ｂに集まる。そして、第２のパターン形成領域５７ａ、５７ｂに集まった第４の膜５８を、例えば、自然乾燥させることにより、第４の膜５８の膜厚が減少していき、最終的に図３（ｉ）に示す第２のパターン５９ａ、５９ｂが形成される。
なお、以下において、第１のパターン形成領域５２ａおよび第２のパターン形成領域５７ａ、５７ｂを、まとめて単にパターン形成領域ともいう。また、第１のパターン５５および第２のパターン５９ａ、５９ｂを、まとめて単にパターンともいう。
【００６０】
ここで、本発明において、膜の表面が平坦とは、膜の表面が実質的に平坦なことであり、固体上に形成された膜の表面が、固体表面の凹凸を反映していないことである。例えば、第３の膜５６は、その表面５６ａが、第１のパターン５５により構成された凸部と、それ以外の第１の膜５０の第１の非パターン形成領域５２ｂで構成された凹部を備えた凹凸構造の凹凸を反映せずに平らである。この状態を膜の表面が平坦という。また、第２の膜５４についても、その表面５４ａが第１の膜５０の段差を反映せずに平らである。第４の膜５８についても、その表面５８ａが第３の膜５６の段差を反映せずに平らである。このような状態も膜の表面が平坦という。
【００６１】
本実施形態においては、第２の膜５４および第４の膜５８は、いずれも表面張力をσ（Ｎ／ｍ）とするとき、表面張力σとパラメータＸに関し、σ＜０．１５３・Ｘの条件を満たす塗布液、例えば、導電性微粒子の分散液を用いることが好ましい。図４は、表面張力σとパラメータＸとの関係を示すものであり、図４に示す領域αがσ＜０．１５３・Ｘの条件を満たす領域である。
また、第３の膜５６は、表面張力σとパラメータＸに関し、σ＞０．１５３・Ｘの条件を満たす塗布液、例えば、導電性微粒子の分散液を用いることが好ましい。図４に示す領域βがσ＞０．１５３・Ｘの条件を満たす領域である。
【００６２】
なお、膜厚をδ（ｍ）、凹凸のピッチをｐ（ｍ）、ハマカー定数をａＨ（Ｊ）とするとき、パラメータＸは、Ｘ＝ｐ１．９４７×δ−３．８４×｜ａＨ ｜１．０２２で表わされるものである。係数０．１５３は、表面張力σ（Ｎ／ｍ）とパラメータＸとの単位を換算する所定の単位を有する。
凹凸のピッチｐとは、第１のパターン形成領域５２ａと第１の非パターン形成領域５２ｂで構成される凹凸のピッチ、または第２のパターン形成領域５７ａ、５７ｂと第２の非パターン形成領域で構成される凹凸のピッチのことである。第１のパターン形成領域と第１の非パターン形成領域とが、または第２のパターン形成領域と第２の非パターン形成領域とがラインアンドスペースパターンを構成するものであるとき、凹凸のピッチｐとは、１つのラインの幅と１つのスペースの幅との合計の幅のことである。
【００６３】
表面張力σが上記条件（σ＜０．１５３ｐ１．９４７×δ−３．８４×｜ａＨ ｜１．０２２）を満たすことにより、より一層、はじき易くなる。このため、第２の膜５４および第４の膜５８の形成には、領域αに該当する表面張力σを有する塗布液を用いることが好適である。
一方、表面張力σが上記条件（σ＞０．１５３ｐ１．９４７×δ−３．８４×｜ａＨ ｜１．０２２）を満たすことにより、より一層、はじき難くなる。このため、第３の膜５６の形成には、領域βに該当する表面張力σを有する塗布液を用いることが好適である。第３の膜５６において、凹凸のピッチｐとは、第１のパターン５５と第１の非パターン形成領域５２ｂとで構成される凹凸のピッチのことである。この場合、第１のパターン５５と第１の非パターン形成領域５２ｂがラインアンドスペースパターンを構成するものであるとき、凹凸のピッチｐとは、１つのラインの幅と１つのスペースの幅との合計の幅のことである。
【００６４】
また、ハマカー定数ａＨ（Ｊ）は、第２の膜５４であれば、その下にある第１の膜５０とで決定されるものである。また、第４の膜５８であれば、その下にある第３の膜５６とで決定されるものである。さらには、第３の膜５６であれば、その下にある第１の膜５０、および第１のパターン５５（第２の膜５４）で決定される。
このように、ハマカー定数ａＨ（Ｊ）は、上側の膜と下側の膜とで決定されるが、下側の膜の状態等により、複数のハマカー定数が存在することがある。この場合、はじきの現象を左右するのは、複数のハマカー定数のうち、負で絶対値の大きいものであることを知見している。これは、疎液的な部分の物性が、はじきの現象の全体の結果を支配し、親液的な部分の変化では全体の結果に大きな影響がないことを意味する。このため、複数のハマカー定数が存在する場合、これらのうち、負で絶対値が最も大きいものを、上記パラメータＸにおけるハマカー定数ａＨ（Ｊ）とする。
【００６５】
本実施形態のパターン形成方法を用いることにより、例えば、図５に示すように、２つ並んだＴＦＴ６０を形成することができる。
図５に示すＴＦＴ６０は、ゲート電極６２と、ソース電極６４ａ・ドレイン電極６４ｂと、半導体層６６とを有する。ＴＦＴ６０において、ゲート電極６２と、ソース電極６４ａ・ドレイン電極６４ｂは、本発明のパターン形成方法により形成することができる。例えば、ゲート電極６２は、上述の第２の膜５４を利用した第１のパターン５５の形成法により形成することができ、ソース電極６４ａ・ドレイン電極６４ｂは、上述の第４の膜５８を利用した第２のパターン５９ａ、５９ｂの形成法により形成することができる。
基板Ｚ上に膜７０が形成されており、この膜７０上にＴＦＴ６０が形成されている。膜７０は、例えば、ゲート電極６２を形成するために所定の平坦度を得ることと、電気絶縁性を向上させるために設けられている。この膜７０は、第１の膜５０に相当する。
【００６６】
ＴＦＴ６０においては、膜７０の表面７０ａにゲート電極６２が形成されており、このゲート電極６２および膜７０を覆うように、ゲート絶縁層７２が形成されている。このゲート絶縁層７２の表面７２ａには、ゲート電極６２の上方にチャネル領域６５として所定の隙間をあけて、ソース電極６４ａとドレイン電極６４ｂとが形成されている。チャネル領域６５を塞ぎ、かつソース電極６４ａとドレイン電極６４ｂにまたがるようにして、活性層として機能する半導体層６６が形成されている。ソース電極６４ａとドレイン電極６４ｂ、および半導体層６６を覆うようにして、保護層７４が形成されている。
なお、ゲート絶縁層７２および保護層７４は、膜７０と同じ撥液剤で構成される場合を含め、その厚さは、例えば、膜７０の厚さ（膜厚）と同じく、０．００１μｍ〜１μｍであることが好ましく、特に好ましくは０．０１〜０．１μｍである。ゲート絶縁層７２は、上述の第３の膜５６の形成方法を利用して形成することができ、表面が実質的に平坦なゲート絶縁膜７２を形成することができる。
【００６７】
ＴＦＴ６０は、形成装置１０の露光部１６により、膜７０の表面７０ａにゲート電極６２が形成されるゲート電極形成領域に紫外光を照射して、親液性化するとともに膜厚が減少し、凹む。なお、形成領域以外では膜７０の表面７０ａは撥液性を示す。
次に、パターン形成部１８により、膜７０の表面７０ａ全面に、表面が平坦になるように、ゲート電極６２となる電極膜（図示せず）を形成する。電極膜は、例えば、導電性微粒子の分散液を用いて形成される。
【００６８】
その後、電極膜が非パターン形成領域ではじかれ、電極膜がゲート電極形成領域に短時間に集まる。その後、乾燥されて、ゲート電極形成領域にゲート電極６２が形成される。この場合、ゲート電極６２により、親液性を示す凸部が構成され、それ以外の膜７０の非パターン形成領域で撥液性を示す凹部が構成された凹凸構造体が形成される。なお、上記電極膜（上記分散液）は表面張力σが、σ＜０．１５３・Ｘの条件を満たすことが好ましい。
【００６９】
形成装置１０は、絶縁層を形成する機能がないため、他の装置を用いてゲート絶縁層７２を形成する。このゲート絶縁層７２も、膜７０と同様に、例えば、紫外光により親疎液性が変化する親疎液性変換機能を有し、更には膜厚が減少する撥液剤により構成される。
ゲート絶縁層７２を形成する際、ゲート絶縁層７２となる絶縁膜（図示せず）を、ゲート電極６２を覆うように膜７０の全面に形成する。このとき、絶縁膜は、上述の第３の膜５６（図３（ｆ）参照）と同様に、例えば、インクジェット法を用い、ゲート電極６２（親液性を示す凸部）以外の膜７０の表面（撥液性を示す凹部）における打滴量をゲート電極６２（親液性を示す凸部）よりも多くして、その表面が平坦になるように形成する。上述の第３の膜５６（図３（ｆ）参照）と同様に、はじきの発生が抑制され、絶縁膜の表面は、膜７０の撥液性、およびゲート電極６２の親液性の影響を受けることなく平坦が保たれる。その後、乾燥させて、表面が平坦なゲート絶縁層７２が形成される。なお、絶縁膜は、表面張力σが、σ＞０．１５３・Ｘの条件を満たすことが好ましい。
【００７０】
次に、ゲート絶縁層７２の表面７２ａに、形成装置１０の露光部１６で、ソース電極６４ａとドレイン電極６４ｂが形成される形成領域を親液性化し、膜厚を減少させて凹せ、段差を付ける。そして、ゲート電極６２の形成と同様にして、形成領域に電極膜（図示せず）を形成し、ソース電極６４ａとドレイン電極６４ｂを形成する。なお、電極膜は表面張力σが、σ＜０．１５３・Ｘの条件を満たすことが好ましい。
その後、チャネル領域６５で露出しているゲート絶縁層７２の表面７２ａを、上述のように親液化し、膜厚を減少させて凹せ、段差を付ける。そして、チャネル領域６５を塞ぎ、かつソース電極６４ａとドレイン電極６４ｂにまたがるように半導体層６６となる半導体膜（図示せず）を形成する。なお、半導体膜は表面張力σが、σ＜０．１５３・Ｘの条件を満たすことが好ましい。
そして、他の装置を用いて、ゲート絶縁層７２の表面７２ａ上に、ソース電極６４ａおよびドレイン電極６４ｂならびに半導体層６６を覆う樹脂製の保護層７４を形成する。なお、保護層７４は、その上に何も形成されないため、膜７０のような、例えば、紫外光により親疎液性が変化し、膜厚が減少する親疎液性変換機能を有する撥液剤で構成する必要はない。
【００７１】
本実施形態のパターン形成方法によれば、ゲート電極６２およびソース電極６４ａとドレイン電極６４ｂの形成時間を従来に比して短くすることができるため、生産性が高い。更には表面が平坦なゲート絶縁層７２を形成することができるため、その上に形成するゲート電極６２およびソース電極６４ａの位置精度および形状精度を高くできる。このため、ＴＦＴのチャネル領域の幅の寸法誤差が小さく、ＴＦＴの特性のばらつきを抑制できる。更には、ゲート絶縁層７２の表面を平坦にする工程が不要であり、この点からも生産性を高くすることができる。
【００７２】
本発明においては、非パターン形成領域とパターン形成領域との上に形成した液膜の挙動について、以下に詳述する４つの解析モデルを用いて検証した。
なお、以下に示す図６（ｂ）、図７（ａ）、図８（ａ）、図９（ａ）に示す第１の解析モデル１００〜第４の解析モデル１００ｃにおいて共通する構成には同じ符号を付している。また、第３の解析モデル１００ｂが本発明のパターン形成方法に相当し、第１の解析モデル１００および第２の解析モデル１００ａが従来のパターン形成方法に相当し、第４の解析モデル１００ｃが、第３の膜５６を用いたパターン形成方法に相当する。
【００７３】
具体的には、図６（ａ）に示すように、第２の膜の初期表面Ｃの状態が所定時間経過後にどのように変化するのかを解析するものである。ここで、初期表面とは、第２の膜を形成した時点での表面のことである。なお、第２の膜と第４の膜とは形成する位置が異なるだけで同様の挙動を示す。
図６（ａ）の解析には、図６（ｂ）に示す第１の解析モデル１００を用いた。この第１の解析モデル１００は、第１の膜５０に相当する支持体１０２の表面を、親液部１０４と撥液部１０６とに分けており、支持体１０２上に第２の膜５４に相当する厚さが均一な液膜１０８が形成されたものである。支持体１０２の表面は平坦であり、液膜１０８の表面も平坦である。なお、符号Ｂは、親液部１０４と撥液部１０６との境界を示す。
例えば、撥液部１０６で液膜１０８がはじかれると、液膜１０８が流動し、図６（ｃ）に示すように、液膜１０９の状態が変化する。このように、親液部１０４および撥液部１０６によって生じる液膜１０８の流動をシミュレーションにより解析した。
なお、図６（ｂ）に示す第１の解析モデル１００において、幅方向Ｌの親液部１０４の端から撥液部１０６の端までを１／２ピッチとする。１ピッチは３０μｍである。
【００７４】
次に、図７（ａ）に示す第２の解析モデル１００ａについて説明する。
第２の解析モデル１００ａは、図６（ｂ）に示す第１の解析モデル１００に比して、第１の膜５０に相当する支持体１０２ａが、表面が平坦ではなくコサインカーブ状になっている。支持体１０２ａの表面を、親液部１０４と撥液部１０６とに分け、凸領域を撥液部１０６とした。支持体１０２ａは、膜厚が薄いパターン形成領域と非パターン形成領域とをモデル化したものである。
支持体１０２上に第２の膜５４に相当する厚さが均一な液膜１０８が形成されており、第２の解析モデル１００ａでは、液膜１０８は表面が支持体１０２ａに倣ってコサインカーブ状になっている。
第２の解析モデル１００ａにおいて、例えば、撥液部１０６で液膜１０８がはじかれると、液膜１０８が流動し、図７（ｂ）に示すように、液膜１０９の状態が変化する。第２の解析モデル１００ａにおいても、図６（ｂ）に示す第１の解析モデル１００と同じく、液膜１０８の流動をシミュレーションにより解析した。
【００７５】
次に、図８（ａ）に示す第３の解析モデル１００ｂについて説明する。
第３の解析モデル１００ｂは、図７（ａ）に示す第２の解析モデル１００ａに比して、支持体１０２上に形成された液膜１０８の表面が平坦である点以外は、図７（ｂ）に示す第２の解析モデル１００ａと同じ構成である。
第３の解析モデル１００ｂにおいて、例えば、撥液部１０６で液膜１０８がはじかれると、液膜１０８が流動し、図８（ｂ）に示すように、液膜１０９の状態が変化する。第３の解析モデル１００ｂにおいても、図６（ｂ）に示す第１の解析モデル１００と同じく、液膜１０８の流動をシミュレーションにより解析した。
【００７６】
次に、図９（ａ）に示す第４の解析モデル１００ｃについて説明する。
第４の解析モデル１００ｃは、図８（ａ）に示す第３の解析モデル１００ｂに比して、支持体１０２ｂの表面について凹領域を撥液部１０６とし、凸領域を親液部１０４とした点以外は、図８（ｂ）に示す第３の解析モデル１００ｃと同じ構成である。
第４の解析モデル１００ｃにおいて、例えば、液膜１０８の形成後、液膜１０８が流動し、図９（ｂ）に示すように、液膜１０９の状態が変化する。第４の解析モデル１００ｃにおいても、図６（ｂ）に示す第１の解析モデル１００と同じく、液膜１０８の流動をシミュレーションにより解析した。
【００７７】
第１の解析モデル１００〜第４の解析モデル１００ｃの液膜１０８の流動の解析には、以下に示す数式１〜数式４を組み合わせて、液膜１０８の表面位置ｈの４階の偏微分方程式を形成する。この偏微分方程式を数値的に、例えば、周期境界条件で解くことで、初期状態の平坦な液膜の表面間力による薄膜化とハジキを求めることができる。本実施形態においては、ハジキ時間を求めた。
ハジキ時間とは、シミュレーションで初期状態から撥液部１０６の端部の膜厚がゼロになるまでの時間のことである。
【００７８】
なお、下記数式１は、液膜１０８の液面の時間変化を示すものであり、下記数式２は、図１０に示す膜厚変化と流量の関係を示すものである。
なお、下記数式１〜４の「δ」は液膜１０８の膜厚を示し、下記数式３の「δＢ」は支持体１０２ａ、１０２ｂの凹凸形状を示す。支持体１０２が平坦な場合には、δＢ＝０である。また、下記数式３、数式６の「Ａｍｐ」は振幅の大きさを表す係数である。
液膜１０８の膜厚δに関して、液膜１０８の表面が平坦でない場合、下記数式５に示すように、初期状態（ｔ＝０秒）での液膜１０８の膜厚δは平均膜厚δａｖｒとなる。すなわち、液膜１０８の表面位置ｈは、変動する値となる。
一方、液膜１０８の表面が平坦な場合、下記数式６に示すように、初期状態（ｔ＝０秒）での液膜１０８の膜厚は平均膜厚δａｖｒに、膜厚の変動分が加わったものとなる。すなわち、液膜１０８の表面位置ｈは、平均膜厚δａｖｒの値となる。膜厚δ、液膜１０８の表面位置ｈに関しては、このように解析モデルに応じて初期条件を変えた。
【００７９】
【数１】
0005756422.tif 000002
【００８０】
【数２】
0005756422.tif 000003
【００８１】
【数３】
0005756422.tif 000004
0005756422.tif 000005
【００８２】
【数４】
0005756422.tif 000006
【００８３】
【数５】
0005756422.tif 000007
【００８４】
【数６】
0005756422.tif 000008
【００８５】
ここで、表面間力Πは、下記数式７により求めることができる。なお、上記数式２および下記数式７のａＨは、ハマカー定数である。このハマカー定数は、A.Sharma,G.Reiter(1996)によると下記数式８で表わされる。
【００８６】
【数７】
0005756422.tif 000009
【００８７】
【数８】
0005756422.tif 000010
【００８８】
上記数式８のｄ０は、カットオフ距離であり、０．１５８ｎｍが与えられている。Ｓｄは下記数式９により表わされ、下記数式９のγＬｄ、γＳｄは接触角を測定することにより得られる。
【００８９】
【数９】
0005756422.tif 000011
【００９０】
ここで、図１１に示すように、固体１１０表面上に液滴１１２があり、液滴１１２が平衡状態にある場合、固体の表面張力（γＳ）、固体と液体の界面張力（γＳＬ）、液体の表面張力（γＬ）は、下記数式１０に示すヤング式の関係にある。なお、θは接触角である。
【００９１】
【数１０】
0005756422.tif 000012
【００９２】
D. K. Owens and R. C. Wendt, J. Appl. Polym. Sci., 13, 1741(1969).によれば、下記数式９が得られる。下記数式１１から、接触角θを測定することにより、γＬｄ、γＳｄを求めることができ、これにより、上記数式８で表わされるハマカー定数ａＨを求めることができる。
【００９３】
【数１１】
0005756422.tif 000013
0005756422.tif 000014
【００９４】
数値解析においては、計算領域を１／２ピッチとして親液部１０４の端から撥液部１０６の端とした。すなわち、解析範囲は、各解析モデル１００〜１００ｃにおいて、境界Ｂを中心として、幅方向Ｌにおける親液部１０４の端から撥液部１０６の端までとした。
計算アルゴリズムには、差分法（時間Ｅｕｌｅｒ法）を用いた。三次微係数を７点差分とし、一次微係数を５点差分とした。領域分割を４０分割とした。
また、基本計算条件は、液膜１０８については粘度を１ｍＰａ・ｓとし、密度を１０００ｋｇ／ｍ３とし、表面張力を２０ｍＮ／ｍとし、膜厚δを０．１μｍとし、計算領域については１５μｍとした。また、ハマカー定数ａＨを−５．０×１０−１９（Ｊ）とした。
支持体１０２ａ、１０２ｂの凹凸に関しては、上記数式３のδＢで表わされるものであり、計算領域内における高低差を最大で±１０ｎｍとした。すなわち、Ａｍｐの値を１０とした。
本実施形態においては、上記偏微分方程式を解くにあたり、例えば、以上の条件が用いられる。しかしながら、上記偏微分方程式を解くための条件は、以上の条件に限定されるものではない。
【００９５】
各解析モデル１００〜１００ｃの数値解析の結果を図１２（ａ）、（ｂ）、図１３（ａ）、（ｂ）に示す。図１２（ａ）が第１の解析モデル１００の結果を示し、図１２（ｂ）が第２の解析モデル１００ａの結果を示し、図１３（ａ）が第３の解析モデル１００ｂの結果を示し、図１３（ｂ）が第４の解析モデル１００ｃの結果を示している。
図１２（ａ）、（ｂ）、図１３（ａ）、（ｂ）に示す符号Ｓｆは支持体の表面形状を示し、符号ｗは計算の経時方向を示す。
図１２（ａ）、（ｂ）、図１３（ａ）、（ｂ）に示す符号Ｃは、液膜１０８の初期状態の表面形状を示すものであり、符号Ｃｆは液膜１０８のハジキ状態の表面形状を示す。図１２（ａ）、（ｂ）、図１３（ａ）においては、境界Ｂに対して右側が撥液部１０６であり、左側が親液部１０４である。図１３（ｂ）では、境界Ｂに対して左側が撥液部１０６であり、右側が親液部１０４である。
第１の解析モデル１００〜第４の解析モデル１００ｃのハジキ時間の結果を下記表１に示す。なお、下記表１に示す第４の解析モデル１００ｃの欄のハジキ時間が∞（無限大）とは、はじかないことをいう。
【００９６】
【表１】
0005756422.tif 000015
【００９７】
図１２（ａ）、（ｂ）および図１３（ａ）ならびに表１に示されるように、支持体に凹凸を設け、かつ液膜の表面が平坦な方が、ハジキ時間を短くすることができる。
また、図１２（ａ）と図１３（ａ）および表１から、液膜を表面を平坦にして形成する場合、支持体に凹凸を形成した方が、ハジキ時間を短くすることができる。
更には、図１３（ｂ）および表１に示されるように、凹凸のある支持体において、撥液部と親液部との位置を変えることにより、液膜のハジキが抑止されて液膜の表面の変化を小さくできる。これにより、液膜の液面が実質的に平坦な状態に保たれ、撥液部と親液部との影響を受けることなく、実質的に平坦な膜を形成することができる。
【００９８】
以下、電子回路の配線、ＴＦＴ等の電子素子の構成部、または電子回路の配線、ＴＦＴ等の電子素子の構成部のプレカーサの形成に用いられる第２の膜５４および第４の膜５８の材料について具体的に説明する。
【００９９】
第２の膜５４および第４の膜５８の導電性材料としては、導電性微粒子を含み、この導電性微粒子の粒径が１ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であることが好ましい。導電性微粒子の粒径が１００ｎｍより大きいと、ノズルの目詰まりが起こりやすく、インクジェット法による吐出が困難になることによる。また、導電性微粒子の粒径が１ｎｍ未満であると、導電性微粒子に対するコーティング剤の体積比が大きくなり、得られる膜中の有機物の割合が過多になることによる。
分散質濃度は、分散質濃度の凝集性の観点から、１質量％以上、８０質量％以下であることが好ましい。
【０１００】
導電性微粒子の分散液の表面張力は、２０ｍＮ／ｍ以上、７０ｍＮ／ｍ以下の範囲に入ることが好ましい。インクジェット法にて液体を吐出する際、表面張力が２０ｍＮ／ｍ未満であると、インク組成物のノズル面に対する濡れ性が増大するため飛行曲りが生じ易くなり、７０ｍＮ／ｍを超えるとノズル先端でのメニスカスの形状が安定しないため吐出量、吐出タイミングの制御が困難になるためである。
【０１０１】
導電性材料としては、例えば、銀の微粒子が含まれるものである。銀以外の他の金属微粒子としては、例えば、金、白金、銅、パラジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウム、イリジウム、鉄、錫、亜鉛、コバルト、ニッケル、クロム、チタン、タンタル、タングステン、インジウムのいずれか１つが利用されてもよいし、または、いずれか２つ以上が組合せられた合金が利用されてもよい。さらには、ハロゲン化銀を用いてもよい。ただし、銀ナノ粒子が好ましい。金属微粒子の他、導電性ポリマーや超電導体の微粒子などを用いてもよい。
導電性微粒子の表面にコーティングするコーティング材としては、例えば、キシレン、トルエン等の有機溶剤やクエン酸等が挙げられる。
【０１０２】
使用する分散媒としては、上記の導電性微粒子を分散できるもので、凝集を起こさないものであれば特に限定されないが、水の他に、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、デカン、トルエン、キシレン、シメン、デュレン、インデン、ジペンテン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、シクロヘキシルベンゼンなどの炭化水素系化合物、又はエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、１，２−ジメトキシエタン、ビス（２−メトキシエチル）エーテル、ｐ−ジオキサンなどのエーテル系化合物、更にプロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノンなどの極性化合物を挙げることができる。これらのうち、微粒子の分散性と分散液の安定性、また、インクジェット法への適用のし易さの点で、水、アルコール類、炭化水素系化合物、エーテル系化合物が好ましく、更に好ましい分散媒としては水、炭化水素系化合物を挙げることができる。これらの分散媒は、単独でも、あるいは２種以上の混合物としても使用できる。
【０１０３】
また、バインダー（添加剤）としては、アルキッド樹脂、変性アルキッド樹脂、変性エポキシ樹脂、ウレタン化油、ウレタン樹脂、ロジン樹脂、ロジン化油、マレイン酸樹脂、無水マレイン酸樹脂、ポリブテン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルオリゴマー、鉱物油、植物油、ウレタンオリゴマー、（メタ）アリルエーテルと無水マレイン酸との共重合体（この共重合体は他のモノマー（例えば、スチレン等）を共重合成分として加えてもよい）等を１種、あるいは、２種以上の組み合わせで使用することができる。また、本発明の金属ペーストには、添加剤として、分散剤、湿潤剤、増粘剤、レベリング剤、地汚れ防止剤、ゲル化剤、シリコンオイル、シリコーン樹脂、消泡剤、可塑剤等を適宜選択して添加してもよい。
また、溶媒としては、ノルマルパラフィン、イソパラフィン、ナフテン、アルキルベンゼン類を用いることもできる。
【０１０４】
また、導電材料としては、導電性有機材料を用いることもでき、例えば、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリフェニレンビニレンなどの高分子系の可溶性材料を含んでいてもよい。
金属の微粒子に代えて、有機金属化合物を含んでいてもよい。ここでいう有機金属化合物は、加熱による分解によって金属が析出するような化合物である。このような有機金属化合物には、クロロトリエチルホスフィン金、クロロトリメチルホスフィン金、クロロトリフェニルフォスフィン金、銀２，４−ペンタンヂオナト錯体、トリメチルホスフィン（ヘキサフルオロアセチルアセトナート）銀錯体、銅ヘキサフルオロペンタンジオナトシクロオクタジエン錯体、などがある。
導電性微粒子の他の例としては、レジスト、線状絶縁材料としてのアクリル樹脂、加熱してシリコンになるシラン化合物（例えば、トリシラン、ペンタシラン、シクロトリシラン、１，１’−ビスシクロブタシラン等）、金属錯体等が挙げられる。これらは液体中に微粒子として分散されていても良く、溶解されて存在してもよい。
【０１０５】
さらには、導電性有機材料を含有する液体として、導電性高分子であるＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）／ＰＰＳ（ポリスチレンスルホン酸）の水溶液、ドープドＰＡＮＩ（ポリアニリン）、ＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）にＰＳＳ（ポリスチレンスルホン酸）をドープした導電性高分子の水溶液等を用いることができる。
【０１０６】
半導体層６６を構成するための材料として、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、Ｓｉ、Ｇｅ、カーボンナノチューブ、シリコン、ＺｎＯ等の無機半導体、ペンタセン、アントラセン、テトラセン、フタロシアニン等の有機低分子、ポリアセチレン系導電性高分子、ポリパラフェニレン及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体等のポリフェニレン系導電性高分子、ポリピロール及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリフラン及びその誘導体等の複素環系導電性高分子、ポリアニリン及びその誘導体等のイオン性導電性高分子等の有機半導体を用いることができる。
【０１０７】
なお、ゲート絶縁層７２を膜７０と同様の組成としない場合、または保護層７４のような層間絶縁膜を構成する電気絶縁性の大きな材料としては、以下のもの用いることができる。具体的には、有機材料としては、ポリイミド、ポリアミドイミド、エポキシ樹脂、シルセスキオキサン、ポリビニルフェノール、ポリカーボネート、フッ素系樹脂、ポリパラキシリレン、ポリビニルブチラールなどが挙げられ、ポリビニルフェノールやポリビニルアルコールは適当な架橋剤によって、架橋して用いてもよい。ポリフッ化キシレン、フッ素化ポリイミド、フッ素化ポリアリルエーテル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリ（α、α、α’、α’―テトラフルオロ―パラキシレン）、ポリ（エチレン／テトラフルオロエチレン）、ポリ（エチレン／クロロトリフルオロエチレン）、フッ素化エチレン／プロピレン共重合体の様なフッ素化高分子、ポリオレフィン系高分子、その他、ポリスチレン、ポリ（α−メチルスチレン）、ポリ（α―ビニルナフタレン）、ポリビニルトルエン、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリ（４―メチル―１―ペンテン）、ポリ（２―メチル―１、３―ブタジエン）、ポリパラキシレン、ポリ［１、１―（２―メチルプロパン）ビス（４―フェニル）カルボネート］、ポリシクロヘキシルメタクリレート、ポリクロロスチレン、ポリ（２、６―ジメチル―１、４―フェニレンエーテル）、ポリビニルシクロヘキサン、ポリアリレンエーテル、ポリフェニレン、ポリスチレン―コ―α―メチルスチレン、エチレン／アクリル酸エチル共重合体、ポリ（スチレン／ブタジエン）、ポリ（スチレン／２、４―ジメチルスチレン）などが挙げられる。
多孔質の絶縁膜としては、二酸化珪素にリンを添加したリンシリケートガラス、二酸化珪素にリン及びボロンを添加したホウ素リンリシケートガラス、ポリイミド、ポリアクリルなどの多孔質の絶縁膜が挙げられる。また、多孔質メチルシルセスキオキサン、多孔質ハイドロシルセスキオキサン、多孔質メチルハイドロシルセスキオキサン等のシロキサン結合を有する多孔質の絶縁膜を形成することができる。
【０１０８】
次に、第１の膜５０および第３の膜５６に用いられる材料について説明する。
例えば、第１の膜５０および第３の膜５６として、光触媒含有材料を用いることができる。この場合、この光触媒含有材料中にフッ素が含有され、さらにこの光触媒含有材料表面のフッ素含有量が、光触媒含有材料からなる第１の膜（光触媒含有層）に対しエネルギーを照射した際に、光触媒の作用によりエネルギー照射前に比較して低下するとともに、エネルギー照射領域の体積が減るものである。また、エネルギー照射による光触媒の作用により分解され、これにより光触媒含有層上の濡れ性を変化させることができ、かつエネルギー照射領域の体積が減る分解物質を含むよう光触媒含有層であってもよい。
このような光触媒含有材料の光触媒、バインダ、およびその他の成分について、以下に説明する。
【０１０９】
まず、光触媒について説明する。本実施態様で使用する光触媒としては、光半導体として知られる例えば二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、および酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）を挙げることができ、これらから選択して１種または２種以上を混合して用いることができる。
特に二酸化チタンが、バンドギャップエネルギーが高く、化学的に安定で毒性もなく、入手も容易であることから好適に使用される。二酸化チタンには、アナターゼ型とルチル型があり本実施態様ではいずれも使用することができるが、アナターゼ型の二酸化チタンが好ましい。アナターゼ型二酸化チタンは励起波長が３８０ｎｍ以下にある。
【０１１０】
このようなアナターゼ型二酸化チタンとしては、例えば、塩酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル（石原産業（株）製ＳＴＳ−０２（平均粒径７ｎｍ）、石原産業（株）製ＳＴ−Ｋ０１）、硝酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル（日産化学（株）製ＴＡ−１５（平均粒径１２ｎｍ））等を挙げることができる。
【０１１１】
光触媒の粒径は小さいほど光触媒反応が効果的に起こるので好ましく、平均粒径か５０ｎｍ以下が好ましく、２０ｎｍ以下の光触媒を使用するのが特に好ましい。
光触媒含有層中の光触媒の含有量は、５〜６０重量％、好ましくは２０〜４０重量％の範囲で設定することができる。また、光触媒含有層の厚みは、０．０５〜１０μｍの範囲内が好ましい。
【０１１２】
次に、バインダについて説明する。光触媒含有層上の濡れ性の変化をバインダ自体に光触媒が作用することにより行う第１の形態と、エネルギー照射による光触媒の作用により分解され、これにより光触媒含有層上の濡れ性を変化させることができる分解物質を光触媒含有層に含有させることにより変化させる第２の形態と、これらを組み合わせることにより行う第３の形態の３つの形態に分けることができる。第１の形態および第３の形態において用いられるバインダは、光触媒の作用により光触媒含有層上の濡れ性を変化させることができる機能を有する必要があり、第２の形態では、このような機能は特に必要ない。
【０１１３】
上記第２の形態に用いられる、光触媒の作用により光触媒含有層上の濡れ性を変化させる機能を特に必要としないバインダとしては、主骨格が上記光触媒の光励起により分解されないような高い結合エネルギーを有するものであれば特に限定されるものではない。具体的には、有機置換基を有しない、もしくは多少有機置換基を有するポリシロキサンを挙げることができ、これらはテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等を加水分解、重縮合することにより得ることができる。
【０１１４】
このようなバインダを用いた場合は、添加剤として後述するエネルギー照射による光触媒の作用により分解され、これにより光触媒含有層上の濡れ性を変化させることができる分解物質を光触媒含有層中に含有させることが必須となる。
【０１１５】
次に、上記第１の形態および第３の形態に用いられる、光触媒の作用により光触媒含有層上の濡れ性を変化させる機能を必要とするバインダについて説明する。このようなバインダとしては、主骨格が上記の光触媒の光励起により分解されないような高い結合エネルギーを有するものであって、光触媒の作用により分解されるような有機置換基を有するものが好ましく、例えば、ゾルゲル反応等によりクロロまたはアルコキシシラン等を加水分解、重縮合して大きな強度を発揮するオルガノポリシロキサン、撥水牲や撥油性に優れた反応性シリコーンを架橋したオルガノポリシロキサン等を挙げることができる。
【０１１６】
上述のゾルゲル反応等によりクロロまたはアルコキシシラン等を加水分解、重縮合して大きな強度を発揮するオルガノポリシロキサンの場合、一般式：ＹｎＳｉＸ（４−ｎ）
（ここで、Ｙはアルキル基、フルオロアルキル基、ビニル基、アミノ基、フェニル基またはエポキシ基を示し、Ｘはアルコキシル基、アセチル基またはハロゲンを示す。ｎは０〜３までの整数である。）で示される珪素化合物の１種または２種以上の加水分解縮合物もしくは共加水分解縮合物であるオルガノポリシロキサンであることが好ましい。なお、ここでＹで示される基の炭素数は１〜２０の範囲内であることが好ましく、また、Ｘで示されるアルコキシ基は、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基であることが好ましい。
【０１１７】
また、バインダとして、特にフルオロアルキル基を含有するポリシロキサンが好ましく用いることができ、具体的には、下記のフルオロアルキルシランの１種または２種以上の加水分解縮合物、共加水分解縮合物が挙げられ、一般にフッ素系シランカップリング剤として知られたものを使用することができる。
ＣＦ３（ＣＦ２）３ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）９ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２）４ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２）６ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２）８ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）３（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）５（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）７（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）３ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）９ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２）４ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２）６ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ  ＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２）８ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ  ＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）３（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）５（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）７（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）３ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ２ＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ２ＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ２ＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）９ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ２ＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）７ＳＯ２Ｎ（Ｃ２Ｈ５）Ｃ２Ｈ４ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
上記のフルオロアルキル基を含有するポリシロキサンをバインダとして用いることにより、光触媒含有層のエネルギー未照射部の撥液性が大きく向上し、金属ペーストの付着を妨げる機能を発現する。
【０１１８】
また、上述の撥水牲や撥油性に優れた反応性シリコーンとしては、下記一般式で表される骨格をもつ化合物を挙げることができる。
【０１１９】
【化１】
0005756422.tif 000016
【０１２０】
ただし、ｎは２以上の整数であり、Ｒ１，Ｒ２はそれぞれ炭素数１〜１０の置換もしくは非置換のアルキル、アルケニル、アリールあるいはシアノアルキル基であり、モル比で全体の４０％以下がビニル、フェニル、ハロゲン化フェニルである。また、Ｒ１、Ｒ２がメチル基のものが表面エネルギーが最も小さくなるので好ましく、モル比でメチル基が６０％以上であることが好ましい。また、鎖末端もしくは側鎖には、分子鎖中に少なくとも１個以上の水酸基等の反応性基を有する。
【０１２１】
また、上記のオルガノポリシロキサンとともに、ジメチルポリシロキサンのような架橋反応をしない安定なオルガノシリコン化合物をバインダに混合してもよい。
【０１２２】
次に、分解物質について説明する。
上記第２の形態および第３の形態においては、さらにエネルギー照射による光触媒の作用により分解され、これにより光触媒含有層上の濡れ性を変化させることができる分解物質を光触媒含有層に含有させる必要がある。すなわち、バインダ自体に光触媒含有層上の濡れ性を変化させる機能が無い場合、およびそのような機能が不足している場合に、上述したような分解物質を添加して、上記光触媒含有層上の濡れ性の変化を起こさせる、もしくはそのような変化を補助させるようにするのである。
【０１２３】
このような分解物質としては、光触媒の作用により分解し、かつ分解されることにより光触媒含有層表面の濡れ性を変化させる機能を有する界面活性剤を挙げることができる。具体的には、日光ケミカルズ（株）製ＮＩＫＫＯＬ  ＢＬ、ＢＣ、ＢＯ、ＢＢの各シリーズ等の炭化水素系、デュポン社製ＺＯＮＹＬ  ＦＳＮ、ＦＳＯ、旭硝子（株）製サーフロンＳ−１４１、１４５、大日本インキ化学工業（株）製メガファックＦ−１４１、１４４、ネオス（株）製フタージェントＦ−２００、Ｆ２５１、ダイキン工業（株）製ユニダインＤＳ−４０１、４０２、スリーエム（株）製フロラードＦＣ−１７０、１７６等のフッ素系あるいはシリコーン系の非イオン界面活性剤を挙げることができ、また、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤を用いることもできる。
【０１２４】
また、界面活性剤の他にも、ポリビニルアルコール、不飽和ポリエステル、アクリル樹脂、ポリエチレン、ジアリルフタレート、エチレンプロピレンジエンモノマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリイミド、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ナイロン、ポリエステル、ポリブタジエン、ポリベンズイミダゾール、ポリアクリルニトリル、エピクロルヒドリン、ポリサルファイド、ポリイソプレン等のオリゴマー、ポリマー等を挙げることができる。
【０１２５】
また、光触媒含有層がフッ素を含有し、さらにこの光触媒含有層表面のフッ素含有量が、光触媒含有層に対しエネルギーを照射した際に、上記光触媒の作用によりエネルギー照射前に比較して低下するように上記光触媒含有層が形成されていることが好ましい。
上述したような、フッ素を含む光触媒含有層中に含まれるフッ素の含有量としては、エネルギーが照射されて形成されたフッ素含有量が低い親液性領域におけるフッ素含有量が、エネルギー照射されていない部分のフッ素含有量を１００とした場合に１０以下、好ましくは５以下、特に好ましくは１以下であることが好ましい。
【０１２６】
また、第１の膜５０としては、有機分子膜などからなる自己組織化膜を用いることもできる。基板表面を処理するための有機分子膜は、一端側に基板に結合可能な官能基を有し、他端側に基板の表面性を撥液性等に改質する（表面エネルギーを制御する）官能基を有すると共に、これらの官能基を結ぶ炭素の直鎖あるいは一部分岐した炭素鎖を備えており、基板に結合して自己組織化して分子膜、例えば単分子膜を形成するものである。
【０１２７】
自己組織化膜とは、基板など下地層等構成原子と反応可能な結合性官能基とそれ以外の直鎖分子とからなり、該直鎖分子の相互作用により極めて高い配向性を有する化合物を、配向させて形成された膜である。この自己組織化膜は、単分子を配向させて形成されているので、極めて膜厚を薄くすることができ、しかも、分子レベルで均一な膜となる。即ち、膜の表面に同じ分子が位置するため、膜の表面に均一でしかも優れた撥液性等を付与することができる。
【０１２８】
上記の高い配向性を有する化合物として、例えばフルオロアルキルシランを用いた場合には、膜の表面にフルオロアルキル基が位置するように各化合物が配向されて自己組織化膜が形成されるので、膜の表面に均一な撥液性が付与される。
【０１２９】
自己組織化膜を形成する化合物としては、例えば、ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロデシルトリエトキシシラン、ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロデシルトリメトキシシラン、ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロデシルトリクロロシラン、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、トリデカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロオクチ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クロロシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン等のフルオロアルキルシラン（以下、「ＦＡＳ」と表記する）を挙げることができる。使用に際しては、一つの化合物を単独で用いるのも好ましいが、２種以上の化合物を組合せて使用しても、本発明の所期の目的を損なわなければ制限されない。また、本発明においては、前記の自己組織化膜を形成する化合物として、前記ＦＡＳを用いるのが、基板との密着性及び良好な撥液性を付与する上で好ましい。
【０１３０】
ＦＡＳは、一般的に構造式ＲｎＳｉＸ（４−ｎ）で表される。ここで、ｎは１以上３以下の整数を表し、Ｘはメトキシ基、エトキシ基、ハロゲン原子等の加水分解基である。また、Ｒはフルオロアルキル基であり、（ＣＦ３）（ＣＦ２）ｘ（ＣＨ２）ｙの（ここで、ｘは０以上１０以下の整数を、ｙは０以上４以下の整数を表す）構造を持ち、複数個のＲ又はＸがＳｉに結合している場合には、Ｒ又はＸはそれぞれすべて同じでも良いし、異なっていてもよい。Ｘで表される加水分解基は加水分解によりシラノールを形成して、基板の下地のヒドロキシル基と反応してシロキサン結合で基板と結合する。一方、Ｒは表面に（ＣＦ３）等のフルオロ基を有するため、基板等の下地表面を濡れない（表面エネルギーが低い）表面に改質する。
【０１３１】
有機分子膜などからなる自己組織化膜は、上記の原料化合物と基板とを同一の密閉容器中に入れておき、室温の場合は２〜３日程度の間放置すると基板上に形成される。また、密閉容器全体を１００℃に保持することにより、３時間程度で基板上に形成される。以上に述べたのは、気相からの形成法であるが、液相からも自己組織化膜は形成可能である。例えば、原料化合物を含む溶液中に基板を浸積し、洗浄、乾燥することで基板上に自己組織化膜が得られる。
なお、自己組織化膜を形成する前に、基板表面に紫外光を照射したり、溶媒により洗浄したりして、前処理を施すことが望ましい。
【０１３２】
第１の膜５０は、エネルギーの付与によって臨界表面張力が大きく変化する材料で構成することができる。このような材料としては、側鎖に疎水性基を含む高分子材料が挙げられ、この高分子材料としては、ポリイミド、（メタ）アクリレート等の骨格を有する主鎖に直接、または結合基を介して疎水性基を有する側鎖が結合しているものを挙げることができる。
【０１３３】
疎水性基としては、末端構造が−ＣＦ２ＣＨ３、−ＣＦ２ＣＦ３、−ＣＦ(ＣＦ３)２、−Ｃ(ＣＦ３)３、−ＣＦ２Ｈ、−ＣＦＨ２等である基が挙げられる。分子鎖同士を配向し易くするためには炭素鎖長の長い基が好ましく、炭素数４以上のものがより好ましい。さらには、アルキル基の水素原子の２個以上がフッ素原子に置換されたポリフルオロアルキル基（以下、「Ｒｆ基」と記す）が好ましく、特に炭素数４〜２０のＲｆ基が好ましく、とりわけ、炭素数６〜１２のＲｆ基が好ましい。Ｒｆ基には直鎖構造あるいは分岐構造があるが、直鎖構造の方が好ましい。さらに、疎水性基は、アルキル基の水素原子の実質的に全てがフッ素原子に置換されたパーフルオロアルキル基が好ましい。パーフルオロアルキル基はＣｎＦ２ｎ＋１−（ただし、ｎは４〜１６の整数）で表わされる基が好ましく、特に、ｎが６〜１２の整数である場合の該基が好ましい。パーフルオロアルキル基は直鎖構造であっても分岐構造であってもよく、直鎖構造が好ましい。
【０１３４】
上記材料については特許２７９６５７５号公報等に詳しく記載されて周知であり、加熱状態で液体又は固体と接触させたときに親液性となり、空気中で加熱すると疎液性となる性質を有する。即ち、（接触媒体の選択と）熱エネルギーの付与によって臨界表面張力を変化させることができる。
【０１３５】
さらに、疎水性基としては、フッ素原子を含まない−ＣＨ２ＣＨ３、−ＣＨ(ＣＨ３)２、−Ｃ(ＣＨ３)３等の末端構造を有する基を挙げることができる。この場合にも、分子鎖同士を配向し易くするためには炭素鎖長の長い基が好ましく、炭素数４以上のものがより好ましい。疎水性基は直鎖構造であっても分岐構造であってもよいが、直鎖構造の方が好ましい。上記アルキル基はハロゲン原子、シアノ基、フェニル基、ヒドロキシル基、カルボキシル基又は炭素数１〜１２の直鎖、分岐鎖もしくは環状のアルキル基やアルコキシ基で置換されたフェニル基を含有していてもよい。Ｒの結合部位が多いほど表面エネルギーが低く（臨界表面張力が小さく）、疎液性となると考えられる。紫外線照射等によって、結合の一部が切断されるか、または配向状態が変化するために臨界表面張力が増加し、親液性になるものと推察される。
【０１３６】
これ以外にも疎水性基としては、−ＳｉＲ３で表すことができるオルガノシリコン基を上げることができる。ここでＲはシロキサン結合を含む有機基である。
上述の疎水性基において、特にメチレン基を有する疎水性基は、Ｃ−Ｈの結合エネルギー（３３８ｋＪ／ｍｏｌ）がフッ素系材料のＣ−Ｆ結合（５５２ｋＪ／ｍｏｌ）やシリコーン系材料のＳｉ−Ｃ結合（４５１ｋＪ／ｍｏｌ）に比較して小さい。このため紫外線照射等のエネルギー付与によって結合の一部を容易に切断することが可能である。
【０１３７】
側鎖に疎水性基を有する高分子材料としては、ポリイミドを含む高分子材料が挙げられる。ポリイミドは電気絶縁性、耐薬品性、耐熱性に優れているため、絶縁性濡れ変化層上に電極層等を形成する際に、溶媒や焼成による温度変化によって、膨潤やクラックが入るといったことがない。従って積層構造体において、電気絶縁性に優れ且つ作製プロセス中に損傷を受けず、信頼性の高い絶縁性濡れ変化層を形成することが可能となる。また、絶縁性濡れ変化層を２種類以上の材料から構成する場合においては、耐熱性、耐溶剤性、親和性を考慮すると、側鎖に疎水性基を有する高分子材料以外の材料もポリイミドからなることが望ましい。
【０１３８】
さらに一般的にポリイミド材料の比誘電率は、絶縁材料として一般的なＳｉＯ２の比誘電率よりも低く、層間絶縁膜として好適である。側鎖に疎水性基を有するポリイミドの疎水性基は、例えば、以下に示す化学式の何れかである。
【０１３９】
【化２】
0005756422.tif 000017
【０１４０】
ここで、Ｘは−ＣＨ２−または−ＣＨ２ＣＨ２−であり、Ａ１は１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレンまたは１〜４個のフッ素で置換された１，４−フェニレンであり、Ａ２、Ａ３およびＡ４はそれぞれ独立して単結合、１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレンまたは１〜４個のフッ素で置換された１，４−フェニレンであり、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３はそれぞれ独立して単結合または−ＣＨ２ＣＨ２−であり、Ｂ４は炭素数1〜１０までのアルキレンであり、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、およびＲ７はそれぞれ独立して炭素数が１〜１０までのアルキルであり、ｐは１以上の整数である。
【０１４１】
【化３】
0005756422.tif 000018
【０１４２】
上記化学式において、Ｔ、ＵおよびＶはそれぞれ独立してベンゼン環またはシクロヘキサン環であり、これらの環上の任意のＨは炭素数１〜３のアルキル、炭素数１〜３のフッ素置換アルキル、Ｆ、ＣｌまたはＣＮで置換されていてもよく、ｍおよびｎはそれぞれ独立して０〜２の整数であり、ｈは０〜５の整数であり、ＲはＨ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮまたは１価の有機基であり、ｍが２の場合の２個のＵまたはｎが２の場合の２個のＶはそれぞれ同じでも異なっていても良い。
【０１４３】
【化４】
0005756422.tif 000019
【０１４４】
上記化学式において、連結基ＺはＣＨ２、ＣＦＨ、ＣＦ２、ＣＨ２ＣＨ２またはＣＦ２Ｏであり、環Ｙは１，４−シクロへキシレンまたは１〜４個のＨがＦまたはＣＨ３で置換られてもよい１，４−フェニレンであり、Ａ１〜Ａ３はそれぞれ独立して単結合、１，４−シクロへキシレンまたは１〜４個のＨがＦまたはＣＨ３で置換られてもよい１，４−フェニレンであり、Ｂ１〜Ｂ３はそれぞれ独立して単結合、炭素数１〜４のアルキレン、酸素原子、炭素数１〜３のオキシアルキレンまたは炭素数１〜３のアルキレンオキシであり、ＲはＨ、任意のＣＨ２がＣＦ２で置換られてもよい炭素数１〜１０のアルキル、または１個のＣＨ２がＣＦ２で置換られてもよい炭素数１〜９のアルコキシもしくはアルコキシアルキルであり、ベンゼン環に対するアミノ基の結合位置は任意の位置である。但し、ＺがＣＨ２である場合には、Ｂ１〜Ｂ３のすべてが同時に炭素数１〜４のアルキレンであることはなく、ＺがＣＨ２ＣＨ２であって、環Ｙが１，４−フェニレンである場合には、Ａ１およびＡ２がともに単結合であることはなく、またＺがＣＦ２Ｏである場合には、環Ｙが１，４−シクロへキシレンであることはない。
【０１４５】
【化５】
0005756422.tif 000020
【０１４６】
上記化学式において、Ｒ２は水素原子または炭素数１〜１２のアルキル基であり、Ｚ１はＣＨ２基であり、ｍは０〜２であり、環Ａはベンゼン環またはシクロヘキサン環であり、１は０または１であり、各Ｙ１は独立に酸素原子またはＣＨ２基であり、各ｎ１は独立に０または１である。
【０１４７】
【化６】
0005756422.tif 000021
【０１４８】
上記化学式において、各Ｙ２は独立に酸素原子またはＣＨ２基であり、Ｒ３、Ｒ４は独立に水素原子、炭素数１〜１２のアルキル基またはパーフルオロアルキル基であり、少なくとも一方は炭素数３以上のアルキル基、またはパーフルオロアルキル基であり、各ｎ２は独立に０または１である。
【０１４９】
これらの材料についての詳細は、特開２００２−１６２６３０号、特開２００３−９６０３４号、特開２００３−２６７９８２号公報等に詳しく記載されている。またこれら疎水性基の主鎖骨格を構成するテトラカルボン酸二無水物については、脂肪族系、脂環式、芳香族系など種々の材料を用いることが可能である。具体的には、ピロメリット酸二無水物、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、ブタンテトラカルボン酸二無水物などである。この他特開平１１−１９３３４５号、特開平１１−１９３３４６号、特開平１１−１９３３４７号公報等に詳しく記載されている材料についても用いることが可能である。
【０１５０】
上記化学式の疎水性基を含むポリイミドは単独で用いても良いし、他の材料と混合し用いても良い。ただし、混合して用いる場合は、耐熱性、耐溶剤性、親和性を考慮すると、混合する材料もポリイミドであることが望ましい。また上記化学式で示されていない疎水性基を含むポリイミドを用いることもできる。
【０１５１】
なお、第１の膜５０は、光重合開始剤と、アクリル酸のモノマーおよび／またはオリゴマーとを含むものであってもよい。
【０１５２】
第１の膜５０は、濡れ性を制御する側鎖をもたない、主鎖のみからなるポリイミドと、主鎖と、濡れ性を制御しエネルギーの付与前には低表面エネルギーをもたらす側鎖からなるポリイミドとのブレンド材料、または濡れ性を制御する側鎖をもたない、主鎖のみからなるポリイミドの前駆体であるポリアミック酸と、主鎖と、濡れ性を制御しエネルギーの付与前には低表面エネルギーをもたらす側鎖からなるポリイミドの前駆体であるポリアミック酸とのブレンド材料であってもよい。濡れ性を制御する側鎖をもたない、主鎖のみからなる材料と、主鎖と、濡れ性を制御しエネルギーの付与前には低表面エネルギーをもたらす側鎖からなる材料とのブレンド材料であれば、エポキシ樹脂やフッ素樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルフェノール、ポリビニルフェノール、ポリビニルブチラールなどの樹脂であっても、微細なくぼみ（凹凸）を紫外線のようなエネルギーの付与によって形成できる。
【０１５３】
この場合、第１の膜５０には、絶縁性材料として、有機材料では、ポリイミド、ポリアミドイミド、エポキシ樹脂、シルセスキオキサン、ポリビニルフェノール、ポリカーボネート、フッ素系樹脂、ポリパラキシリレン、ポリビニルブチラールなどが用いられ、ポリビニルフェノールやポリビニルアルコールは適当な架橋剤によって、架橋して用いてもよい。無機材料では、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２などを用いることができる。
【０１５４】
また、第１の膜５０には、有機分子膜などからなる自己組織化単分子膜等を用いることができる。有機分子膜は、一端側に基板に結合可能な官能基を有し、他端側に基板の表面性を撥液性等に改質する（表面エネルギーを制御する）官能基を有する。これらの官能基を結ぶ炭素の直鎖、あるいは一部分岐した炭素鎖を備えており、基板に結合して自己組織化して分子膜、例えば、単分子膜を形成するものである。自己組織化膜とは、基板など下地層等構成原子と反応可能な結合性官能基と、それ以外の直鎖分子とからなり、この直鎖分子の相互作用により極めて高い配向性を有する化合物を、配向させて形成された膜である。
【０１５５】
この自己組織化単分子膜は、単分子を配向させて形成されているので、極めて膜厚を薄くすることができ、しかも、分子レベルで均一な膜となる。すなわち、膜の表面に同じ分子が位置するため、膜の表面に均一で、しかも優れた撥液性等を付与することができる。有機分子膜等からなる自己組織化単分子膜は、有機シラン分子などの原料化合物と基板とを同一の密閉容器中に入れておき、室温の場合は２〜３日程度の間放置すると基板上に形成される。
【０１５６】
また、密閉容器全体を１００℃に保持することにより、３時間程度で基板上に形成される。以上に述べたのは、気相からの形成法であるが、液相からも自己組織化単分子膜は形成可能である。例えば、原料化合物を含む溶液中に基板を浸積し、洗浄、乾燥することで基板上に自己組織化単分子膜が得られる。なお、自己組織化単分子膜を形成する前に、基板の表面に紫外光を照射したり、溶媒により洗浄したりして、前処理を施すことが望ましい。以上の処理を行うことで基板の表面を均一な撥液性にすることができる。
【０１５７】
本発明は、基本的に以上のように構成されるものである。以上、本発明のパターン形成装置およびパターン形成方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【０１５８】
１０  パターン形成装置（形成装置）
１２  マーク形成部
１４  検出部
１６  露光部
１８  パターン形成部
３０  入力部
３２  描画データ作成部
３４  記憶部
３６  画像処理部
３８  制御部
５０  第１の膜
５２ａ  第１のパターン形成領域
５２ｂ  第１の非パターン形成領域
５４  第２の膜
５５  第１のパターン
５６  第３の膜
５８  第４の膜
６０  ＴＦＴ
１００  第１の解析モデル
１００ａ  第２の解析モデル
１００ｂ  第３の解析モデル
１００ｃ  第４の解析モデル
Ｍ  アライメントマーク
Ｚ  基板
【図１】
0005756422.tif 000022
【図２】
0005756422.tif 000023
【図３】
0005756422.tif 000024
【図４】
0005756422.tif 000025
【図５】
0005756422.tif 000026
【図６】
0005756422.tif 000027
【図７】
0005756422.tif 000028
【図８】
0005756422.tif 000029
【図９】
0005756422.tif 000030
【図１０】
0005756422.tif 000031
【図１１】
0005756422.tif 000032
【図１２】
0005756422.tif 000033
【図１３】
0005756422.tif 000034
【図１４】
0005756422.tif 000035
【図１５】
0005756422.tif 000036