(57)【要約】【課題】液晶表示素子・有機ＥＬ素子に用いられる平坦化した基板、半導体等の半導体装置の平坦化した基板、マイクロオプティクス等の光学機器において平坦化した基板、および平坦化した基板の製造方法、および平坦化した基板を用いた液晶表示装置、有機ＥＬ素子、半導体装置を提供する。【解決手段】基板表面の凹凸面の凹部１０ａの表面に、露光、放電、表面処理剤により、濡れ性変化面３０を形成し、凸部１０ｂと凹部１０ａの濡れ性を異ならせる。次に、表面の濡れ性の違いを利用し、凹部１０ａにのみ平坦化膜１６を成膜し基板表面を平坦にする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹凸を有する基板表面の凹部および凸部の表面の濡れ性を、露光により相互に異ならせる工程と、
前記濡れ性の違いによって前記凹部にのみ平坦化膜を成膜させる工程とを有する、基板表面の平坦化方法。
【請求項２】
前記凹部および前記凸部の表面の濡れ性を相互に異ならせる工程は、前記基板上に、露光により濡れ性が変化する濡れ性変化膜を形成し、前記凹部だけを選択的に露光することを含む、請求項１に記載の基板表面の平坦化方法。
【請求項３】
前記濡れ性変化膜に、少なくとも１種類の光触媒を含む、請求項２に記載の基板表面の平坦化方法。
【請求項４】
前記濡れ性変化膜の下面に光触媒膜を設ける工程をさらに有する、請求項２に記載の基板表面の平坦化方法。
【請求項５】
前記凹部および前記凸部の表面の濡れ性を相互に異ならせる工程は、前記基板上に、露光により気体分解する膜を形成し、前記凹部だけを選択的に露光して前記膜を気体分解し、前記膜の下方の面を露出させることを含む、請求項１に記載の基板表面の平坦化方法。
【請求項６】
前記露光により気体分解する膜の下面に光触媒膜を設ける工程をさらに有する、請求項５に記載の基板表面の平坦化方法。
【請求項７】
露光用マスクを用いて前記凹部だけを選択的に露光する、請求項２から６のいずれか１項に記載の基板表面の平坦化方法。
【請求項８】
前記凸部が金属により形成されており、前記基板の裏面から露光することで前記凹部だけを選択的に露光する、請求項２から６のいずれか１項に記載の基板表面の平坦化方法。
【請求項９】
前記凹部に平坦化膜を成膜させた後に、前記凸部を前記凹部と同じ濡れ性に変える工程をさらに有する、請求項１から８のいずれか１項に記載の基板表面の平坦化方法。
【請求項１０】
前記凸部を前記凹部と同じ濡れ性に変える工程は、前記凸部を露光することを含む、請求項９に記載の基板表面の平坦化方法。
【請求項１１】
前記凸部を前記凹部と同じ濡れ性に変える工程は、前記凸部に残存した前記濡れ性変化膜を溶解することを含む、請求項９に記載の基板表面の平坦化方法。
【請求項１２】
凹凸を有する基板表面の凹部および凸部の表面の濡れ性を、放電により相互に異ならせる工程と、
前記濡れ性の違いによって前記凹部にのみ平坦化膜を成膜させる工程とを有する、基板表面の平坦化方法。
【請求項１３】
前記凹部の濡れ性だけを変化させ、前記凹部および前記凸部の表面の濡れ性を相互に異ならせる工程は、前記凸部の上面にのみマスクを形成した後、前記基板表面に放電することを含む、請求項１２に記載の基板表面の平坦化方法。
【請求項１４】
前記凸部の上面にのみ前記マスクを形成する工程は、前記基板の上面に前記マスクと同一材料からなるマスク層を形成後、露光用マスクを用いて前記凹部だけを選択的に露光することを含む、請求項１３に記載の基板表面の平坦化方法。
【請求項１５】
前記凸部が金属により形成されており、前記凸部の上面にのみ前記マスクを形成する工程は、前記基板の上面に前記マスクと同一材料からなるマスク層を形成後、前記基板の裏面から露光することを含む、請求項１３に記載の基板表面の平坦化方法。
【請求項１６】
凹凸を有する基板表面の凹部および凸部の表面の濡れ性を、表面処理剤により相互に異ならせる工程と、
前記濡れ性の違いによって前記凹部にのみ平坦化膜を成膜させる工程とを有する、基板表面の平坦化方法。
【請求項１７】
前記凹部および前記凸部の表面の濡れ性を相互に異ならせる工程は、前記凸部の上面にのみマスクを形成し、前記基板表面に前記表面処理剤を塗布し、前記凸部の上面に積層した前記マスクおよび前記表面処理剤を剥離することを含む、請求項１６に記載の基板表面の平坦化方法。
【請求項１８】
前記凸部の上面にのみ前記マスクを形成する工程は、前記基板の上面に前記マスクと同一材料からなるマスク層を形成後、露光用マスクを用いて前記凹部だけを選択的に露光することを含む、請求項１７に記載の基板表面の平坦化方法。
【請求項１９】
前記凹部にのみ前記平坦化膜を成膜後、その上面に別の平坦化膜を生成する工程をさらに有する、請求項１から１８のいずれか１項に記載の基板表面の平坦化方法。
【請求項２０】
前記別の平坦化膜を生成後、その厚みの一部を切削する、請求項１９に記載の基板表面の平坦化方法。
【請求項２１】
前記平坦化膜を絶縁膜として使用する、請求項１から２０のいずれか１項に記載の基板表面の平坦化方法。
【請求項２２】
前記凹部の濡れ性を、撥水撥油性から親水親油性側に変化させることで、前記凹部の表面の濡れ性を相互に異ならせる、請求項１から２１のいずれか１項に記載の基板表面の平坦化方法。
【請求項２３】
請求項１から２２のいずれか１項に記載の方法を用いて基板の表面を平坦化する工程を有する、平坦化基板の製造方法。
【請求項２４】
液晶層と、前記液晶層を挟持する一対の基板とを有し、該基板の少なくとも一方の表面が請求項１から２２のいずれか１項の方法により平坦化された、液晶表示装置。
【請求項２５】
基板と、その表面に設けられた有機エレクトロルミセネンス層とを有し、該基板の表面が請求項１から２２のいずれか１項に記載の方法により平坦化された、有機エレクトロルミネセンス素子。
【請求項２６】
半導体からなる基板を有し、該基板の表面が請求項１から２２のいずれか１項に記載の方法により平坦化された、半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示素子、有機エレクトロルミネセンス素子（有機ＥＬ素子）、半導体等の半導体装置、マイクロオプティクス等の光学機器の製造工程における基板表面の平坦化方法、平坦化基板の製造方法、平坦化した基板を用いた液晶表示装置、有機ＥＬ素子および半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）は、直視型のモニタや、投写型のプロジェクタに広く利用されている。現在利用されている多くのＬＣＤは、電極を作製した２枚のガラス基板間に液晶を封入し、その液晶に電場を印加して液晶の配向状態を変更することにより、表示を行っている。
【０００３】
特にＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いたＬＣＤは、高画質・高精細の点で優れているため、利用が進んでいる。ＴＦＴ−ＬＣＤの１画素は、表示部分と、ＴＦＴや配線が配置されている非表示部分とに区分することができ、この非表示部分は、一般に遮光層によって覆われて表示に寄与しない構造になっている。
【０００４】
ところで、ＬＣＤでは、ＴＦＴや配線に起因する凹凸が液晶に接する側の基板表面に生じる。ＬＣＤでは、基板表面の凹凸は液晶の配向を乱す要因となり、ひいてはＬＣＤの表示品質の低下につながる。
【０００５】
ＴＦＴ−ＬＣＤに広く用いられているツイステッドネマチック（ＴＮ）モードでのＬＣＤの表示品質の低下の原因を、図２５と図２６を用いて簡単に説明する。図２５は凹凸がない理想的な平坦化基板を用いた液晶表示素子の断面図であり、図２６は凹凸を有する基板を用いた液晶表示素子の断面図である。液晶表示素子は、ＴＦＴ基板５３２と対向基板５３３で液晶層５３４を狭持した構造となっている。ＴＦＴ基板５３２側は、画素電極５２４に印加する電圧を制御するためのＴＦＴ５２３、配線５２２、ＴＦＴ５２３と画素電極５２４を電気的に接触させるためのコンタクトホール５２６、平坦化膜５２５等からなる。一方、対向基板５３３側は対向電極５２７等からなる。ＴＦＴ基板５３２と対向基板５３３の液晶層５３４と接する側には配向膜が存在するが、図では省略している。
【０００６】
ＴＮモードでは、画素電極５２４と対向電極５２７間に発生する縦電界により液晶の配向を制御している。一般的には、コントラスト比（白表示時と黒表示時の透過率の比）に優れるので、縦電界発生時に黒、無電界時に白のノーマリホワイトモードを使用している。ところが、隣接する画素電極５２４の印加電圧が異なるとき、縦電界のみならず画素電極５２４間に横電界が発生する。この横電界により液晶の配向ベクトルに、点傾５３１と呼ばれる不連続点が発生する（例えば、非特許文献１参照。）。点傾５３１は、ノーマリホワイトモードの黒表示時には光抜けとなる。したがって、高コントラスト比を得るためにはディスクリネーションを隠すために、遮光膜（ＢＭ膜）を大きくする必要があるので、光が透過する画素開口部の面積を全体の面積で割った値である画素開口率が低下する。もしくは、画素開口率を維持し明るさを得るために、コントラスト比が低下する。
【０００７】
横電界による点傾５３１が、画素電極５２４上に大きく進入することを防ぐには、液晶分子のプレチルト角５３０を大きくすることが効果的であることが知られている（例えば、非特許文献２参照。）。
【０００８】
図２５の凹凸がない理想的な平坦化基板では、液晶分子５２９に高プレチルト角５３０を誘起する配向膜を選択することにより、画素電極５２４上、配線５２２上の液晶分子５２９は均一なプレチルト角５３０が得られる。したがって、画素電極５２４上に点傾５３１は大きく進入しないので、高コントラスト比と高画素開口率が両立可能である。
【０００９】
一方、図２６の配線５２２に起因する凸部５２８が存在する基板では、高プレチルト角配向膜を選択することにより、画素電極５２４上の液晶分子５２９はプレチルト角５３０が得られる。しかし、凸部５２８の斜面上では液晶分子５２９ａの見かけのプレチルト角が小さくなる。場合によっては、プレチルト角が負になる。したがって、配線上に凸部による斜面があると、液晶分子のプレチルト角を大きくすることにより点傾５３１が画素電極５２４上に大きく進入することを防ぐ効果が失われ、明るさまたはコントラスト比が低下する。
【００１０】
特に、プロジェクタ用の対角１インチ程度のＬＣＤでは、直視型の対角１５インチなどのモニタと比べると、画素ピッチが１０〜３０μｍと非常に小さくなり、相対的にＴＦＴや配線が占める面積が大きく、ＴＦＴや配線に起因する基板表面凹凸による表示品質への影響が大きい。
【００１１】
以上より、基板表面の凹凸をなくして平坦にすることが、ＬＣＤの表示品質を向上させるために必要である。
【００１２】
次に、有機ＥＬ素子では、陽極に凹凸があるとリーク電流が発生し、輝度が低下するばかりでなく、陽極と陰極がショートして、ショート部にのみ電流が流れることにより、他の部分では素子が発光しなくなる場合がある。これを防ぐため、陽極を研磨する技術が開示されている（特許文献１参照。）。
【００１３】
図２７に有機ＥＬ素子の断面図を示す。有機ＥＬ素子は、ＴＦＴ基板５３２と画素電極５２４上に作製した正孔輸送層５４２、有機ＥＬ層５４３、上部電極５４４、透明電極膜５４５からなる。絶縁層５４１は画素電極５２４と透明電極膜５４５が接触するのを防止する。ＴＦＴ基板５３２側は、画素電極５２４と上部電極５４４間の電流を制御するためのＴＦＴ５２３、配線５２２、ＴＦＴ５２３と画素電極を電気的に接触させるためのコンタクトホール５２６、平坦化膜５２５等からなる。
【００１４】
陽極は画素電極５２４に対応するが、画素電極５２４を研磨するときに、ＴＦＴ基板５３２に凹凸があると問題が生じる。図２８は凹凸がない理想的なＴＦＴ基板の断面図であり、図２９（ａ）は凹凸を有するＴＦＴ基板の断面図である。
【００１５】
図２８（ａ）のように凹凸がない理想的なＴＦＴ基板では、図２８（ｂ）に示す研磨パッド５４６を用いた化学的機械研磨（ＣＭＰ）等により、画素電極５２４を研磨可能である。
一方、図２９（ａ）のように凹凸を有するＴＦＴ基板では、凸部５２８が障害となり画素電極５２４を研磨することはできない。
【００１６】
ＣＭＰは、研磨液を供給しながら、定盤上に敷いた研磨パッドに基板を押しつけ、定盤を回転させることにより、基板を研磨する方法である。研磨液による化学反応と、研磨パッドと基板との機械的な摩擦により、効果的に平坦化することができる。
【００１７】
また、半導体装置の分野では、高集積化・高性能化に伴い配線の微細化・多層化が進んでおり、配線の微細化は、フォトリソグラフィ工程における露光時の解像度を上げることで対応できる。
【００１８】
しかし、解像度を上げると、露光装置の焦点深度が浅くなるため、基板表面に生じる配線に起因する凹凸が存在すると、その凹凸に対して露光装置の焦点深度が対応できず露光精度が悪くなり、配線の微細化が困難になる。したがって、半導体装置の製造においては、基板表面を平坦にすることが求められている。
【００１９】
さらに、マイクロオプティクスは、他の光学部品と組み合わせた使用や、複数の機能をもたせるために積層構造にすることが多い。他の光学部品との組立や積層構造での製造を簡単にするために、基板表面が平坦であることが求められている。
【００２０】
マイクロオプティクスの一つであるマイクロレンズアレイを例に説明すると、マイクロレンズアレイでは、レジストの熱ダレ，エッチング，機械加工などで基板上にレンズ面となる凹凸形状を作製している。
【００２１】
この状態では、例えばレンズとプリズムを組み合わせるため、マイクロレンズ上にプリズムを作製しようとしても、基板表面の凹凸のため作製は困難である。そこで、マイクロオプティクスにおいても、基板表面を平坦にすることが求められている。
【００２２】
液晶表示素子、有機ＥＬ素子、半導体、マイクロオプティクス等の分野における、従来の基板表面の平坦化方法としては、大きく分けて平坦化膜法，エッチバック法、研磨法の３つが知られている。
【００２３】
まず、平坦化膜法は、加熱したときの流れ性が優れた平坦化膜を基板表面に塗布し、この平坦化膜を加熱してリフローさせることにより、基板表面を平坦にするものである。平坦化膜法を図３０を用いて説明する。
【００２４】
まず、図３０（ａ）に示すように、基板６１０上に配線６１１が作製され、その基板表面上に絶縁膜６１９が成膜される。ここで、配線６１１の影響により、基板表面の絶縁膜６１９に凹凸が生じる。
【００２５】
そこで、図３０（ｂ）に示すように、絶縁膜６１９上に平坦化膜６１６を塗布し、基板表面を平坦にしている。ときには、その平坦化膜６１６を加熱してリフローさせることにより、基板表面を平坦にしている。
【００２６】
しかし、図３０に示す平坦化膜法は、基板表面の凹凸を均すことはできるが、凹凸の段差に比べ平坦化膜の膜厚を厚くしないと、十分に平坦化ができない。このため、図３１に示すように、画素電極６２４とＴＦＴ６２３との距離が長くなり、コンタクトホール６２６が深くなる。
【００２７】
次に、エッチバック法とは、前記平坦化膜法で作製した膜をエッチングすることにより、平坦にする方法である。エッチバック法を図３２を用いて説明する。
【００２８】
図３２（ａ）および（ｂ）の工程は図３０に示す平坦化膜法と同じである。平坦化膜法では、一般的に平坦化膜６１６の膜厚が厚い方がより平坦化されるため、高い平坦度を得ようとすると平坦化膜６１６の膜厚が厚くなるという問題点があるが、エッチバック法では、この問題が生じることはない。
【００２９】
図３２（ｃ）に示すように、エッチバック法では、平坦化する領域の全面をエッチングすることにより、平坦化膜６１６の膜厚を薄くしている。エッチングには、ＣＣｌ４、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｏ２等の反応ガスを用いるドライエッチングが用いられる。
【００３０】
また、研磨法とは、基板表面を研磨することにより平坦にする方法である。特に、前述の化学的機械研磨（ＣＭＰ）が利用されることが多い。
【００３１】
【特許文献１】
特開平０９−２４５９６５号公報
【非特許文献１】
日本学術振興会情報科学用有機材料第１４２委員会液晶部会編「液晶辞典」培風館出版、１９８９年１２月５日、ｐ．１３４−１３６
【非特許文献２】
松本正一  編著「液晶ディスプレイ技術」産業図書出版、１９９６年１１月８日、ｐ１９３
【００３２】
【発明が解決しようとする課題】
液晶表示素子や有機ＥＬ素子のＴＦＴ基板では、平坦化膜の膜厚が厚くなると、コンタクトホールも深くなる。これにより、画素電極とＴＦＴのコンタクト不良が増加し歩留まりが低下する。
【００３３】
また、エッチバック法での平坦化は、ドライエッチング工程よりも平坦化膜塗布工程での平坦化によりほぼ決まってしまうため、エッチバック法でも平坦化膜法と同様に平坦化は十分にできないという問題点がある。また、平坦化膜を厚くすると、エッチング量が増加し作業時間が増加する。
【００３４】
また、研磨法、特にＣＭＰでは、平坦化は十分に行うことができるが、高価なＣＭＰ装置を導入する必要があり、消耗品である研磨液や研磨パッドのコストも高くなるという問題点がある。平坦化膜が有機材料であるときは、無機膜の研磨と異なり、膜が柔らかく研磨が困難である。また、研磨時に傷が発生する場合もある。
【００３５】
本発明の目的は、液晶表示素子、有機ＥＬ素子、半導体等の半導体装置、マイクロオプティクス等の光学機器の製造工程における基板表面の平坦化方法、および平坦化した基板を用いた液晶表示装置、有機ＥＬ素子を提供することである。
【００３６】
なお、本発明で得る平坦化面とは、完全に平坦に近い平坦面、または、少なくとも従来の平坦化膜法の平坦化面よりは薄い平坦化膜層で、凹凸の差を減少させた平坦化面である。
【００３７】
【課題を解決するための手段】
本発明の基板表面の平坦化方法は、凹凸を有する基板表面の凹部および凸部の表面の濡れ性を、露光により相互に異ならせる工程と、濡れ性の違いによって前記凹部にのみ平坦化膜を成膜させる工程とを有する。
【００３８】
また、本発明の平坦化基板の製造方法は、上記本発明の基板表面の平坦化方法を有する。
【００３９】
凹凸部の濡れ性を露光により相互に異ならせるには、露光により濡れ性が変化する濡れ性変化膜をあらかじめ基板表面に塗布した後、必要な部位のみ選択的に、露光により上記の膜に化学反応を生じさせて膜自体の濡れ性を変化させるか、または、露光により上記の膜に気体分解を生じさせてその下面にある膜を露出させる。選択的に露光させるには、基板表面の凹凸に対応した露光パタンを有する露光用マスクを用いるか、または、凸部が露光による影響をその背面に及ぼさない金属で形成されている場合に、前記の凸部のない基板裏面から露光することで、凸部のみを露光させないようにして行う。露光効果を促進するため、濡れ性変化膜に光触媒を含ませ、または、その下面に光触媒膜を設けることもできる。
【００４０】
このようにして形成された濡れ性の異なる基板表面に、凸部に対してははじかれ積層せず、凹部に対しては平坦化膜が積層するような平坦化膜を塗布する。これにより、凸部表面には平坦化膜が成膜されず、凹部にのみ平坦化膜を成膜することが可能となる。すなわち、本発明は、凹凸構造を有する基板の凸部表面と、凹部の平坦化膜に対する濡れ性を異ならせ、平坦化膜に対する濡れ性を凹凸に応じて調整することにより、凸部に不必要に平坦化膜が成膜せず、薄い平坦化膜の膜厚で平坦化基板が得られる。
【００４１】
また、放電により凹凸構造の凸部表面と凹部表面の平坦化膜に対する濡れ性を異ならせることにより、凸部表面には平坦化膜を成膜せず、凹部表面に平坦化膜を成膜することもできる。これにより、凸部には不必要に平坦化膜が成膜されず、薄い平坦化膜の膜厚で平坦化基板が得られる。
【００４２】
さらに、表面処理剤により凹凸構造の凸部表面と凹部表面の平坦化膜に対する濡れ性を異ならせることにより、凸部表面には平坦化膜を成膜せず、凹部表面に平坦化膜を成膜することもできる。
【００４３】
基板を平坦化した後、凸部を露光するか、凸部に残存した濡れ性変化膜を溶解することで、基板表面全域を同じ濡れ性にそろえることもできる。これにより、平坦化された基板の上にさらに別の膜を成膜することが可能となる。別の膜として別の平坦化膜を成膜すれば、基板表面をより一層平坦化することができる。
【００４４】
本発明は、基板を有する種々の装置に適用することができる。例えば、本発明の液晶表示装置は、本発明の基板表面の平坦化方法により表面を平坦化された液晶を用いている。これにより、従来技術と比べ性能あるいは信頼性のより向上した種々の装置を提供することができる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図を参照して説明する。
【００４６】
本発明による基板表面の平坦化方法は、凹凸を有する表面を成形する基板表面の平坦化方法であって、基板表面凸部と基板表面凹部の、平坦化膜に対する濡れ性を変化させ、基板表面の濡れ性の違いにより、基板表面の凹部に選択的に平坦化膜を塗布し、基板表面を平坦にすることを特徴とするものである。  ここで、凹部とは凸部以外の平面をいう。
【００４７】
基板表面の濡れ性を変化させる手段としては、具体的には、基板表面の凹凸形状に対応させてパタン露光する方法、マスクを基板表面に生成後、放電により表面処理する方法、表面処理剤による方法がある。以下、各々の方法による本発明の実施の形態を説明する。
【００４８】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１による基板表面の平坦化方法について、その基本概念を工程順に示す断面図である。
【００４９】
図１（ａ）は、平坦化を行う前の基板表面の状況を示す。基板１０の表面には凹部１０ａと凸部１０ｂとが存在している。
【００５０】
まず、図１（ｂ）に示すように、基板表面の凹凸形状に対応する露光パタンをもつ露光用マスク１４を用いて、基板表面をパタン露光する。露光用マスク１４は、光透過部１４ａと光遮光部１４ｂとを有しており、基板表面の凹部１０ｂは光透過部１４ａに、基板表面の凸部１０ａは光遮光部１４ｂにそれぞれ対応している。また、基板表面は撥水性であり、露光によって濡れ性が親水性へと変化する特性を有している。
【００５１】
基板表面に露光することにより、凹部１０ｂに、処理前後で平坦化膜１６に対する濡れ性が変化した濡れ性変化面３０が形成される。すなわち、凹部１０ｂは撥水性から親水性に変化する。例えば、凸部１０ａと凹部１０ｂが、末端基にアルキル基を有するポリマー樹脂のとき、紫外線照射により末端基を切断することにより、パタン露光された凹部１０ｂは、親油性から親水性へと濡れ性が変化する。
【００５２】
次に、図１（ｃ）に示すように、基板表面に平坦化膜１６を成膜する。基板表面の凸部１０ａは撥水性であり、凹部１０ｂは親水性であるから、親水性の平坦化膜１６は、親水性の凹部１０ｂにのみ積層され、撥水性の凸部１０ａの上には積層しない。これにより、凹部１０ａには、凸部１０ｂの高さまで平坦化膜１６が積層し、平坦化面２１が得られる。
【００５３】
平坦化面２１の凹凸が問題にならなければ、凸部１０ａと高さを合わせるまで平坦化膜１６を成膜する必要はない。また、逆に凹部１０ｂに成膜した平坦化膜１６の膜表面が、凸部１０ａよりも高くなってもよい。
【００５４】
なお、以上の説明では、平坦化膜１６は親水性であるとしたが、親油性であっても構わない。この場合は、パタン露光された凹部１０ｂは、撥油性から親油性へと濡れ性が変化する。
【００５５】
以上が、実施形態１の基本概念であるが、さらに、図２から図１６を用いて、具体例により、詳細に説明を行う。実施形態１−１から１−７では、基板上の配線が原因となり凹凸が発生する場合における本発明の実施形態を説明し、さらに、実施形態１−８から１−１１では、配線が２次元的に設けられ相互に交差する場合や、マイクロレンズアレイ等に適用した場合の実施形態を説明する。
【００５６】
（実施形態１−１）
図２は、本発明の実施形態１−１による基板表面の平坦化方法を工程順に示す断面図である。図３は、図２に示す基板表面の平坦化方法の平坦化処理前の基板表面を示す上面図である。
【００５７】
本実施形態による基板表面の平坦化方法は、液晶表示素子、有機ＥＬ素子、半導体の基板表面に適用可能なものである。
【００５８】
図２（ａ）に示すように、基板１０上には配線１１が形成され、さらにその上に、基板全体を覆うように絶縁膜１９が成膜されている。配線１１は図３に示すように、一方向に複数個並列に配置されている。図３の断面Ｂ−Ｂ’が図２の断面図に対応する。
【００５９】
まず、図２（ｂ）に示すように、凹凸構造を有する基板表面に、撥水撥油膜１３を塗布する。撥水撥油膜１３の材料としてはアルコキシシリル基を有するフルオロカーボンが用いられる（以後ＦＡＳ１と称する）。ＦＡＳ１としては以下に示す一般式１に示される化合物を例示することができるが、これらの例に限定されるものではない。
【００６０】
一般式１    （ＣＦ３−（ＣＦ２）ｎ−ＣＨ２−ＣＨ２）ｍ−Ｓｉ−（ＯＲ３）４−ｍ
式中  ｎ  は  ０〜１２  の整数を示す。ｍ  は  １〜３  の整数を示す。Ｒは炭素数  １〜５  のアルキル基を示す。ＦＡＳ１は、紫外光を照射されると、アルコキシシリル基が親水性のＳｉＯ２に変化する性質がある。また、この膜厚には特に制限はない。さらに、この撥水撥油層の成膜方法には特に制限はなく、スピンコート法、ディップ法、蒸着法等を例示することができるが、これらの例に限定されるものではない。
【００６１】
次に、図２（ｃ）に示すように、基板表面の凹凸形状に対応する露光パタンをもつ露光用マスク１４を用いて、撥水撥油膜１３に光１５を照射する。光源としては紫外光を使用する。
【００６２】
露光用マスク１４は、光透過部１４ａと光遮光部１４ｂとを有しており、基板表面の凹部は光透過部１４ａに、基板表面の凸部は光遮光部１４ｂに、それぞれ対応している。したがって、紫外光が照射された凹部では、ＦＡＳ１が分解され、基板表面の凹部の撥水撥油膜１３は、撥水撥油性部１３ａから、濡れ性変化面となる親水親油性部１３ｂに変化する。一方、凸部は露光されないので撥水撥油膜１３は、撥水撥油性部１３ａのままである。すなわち、撥水撥油膜１３は、ＦＡＳ１が分解した親水親油性部１３ｂと、ＦＡＳ１が残留した撥水撥油性部１３ａの２つの領域に区分される。  ここで、照射光は撥水撥油膜１３が分解する以上のエネルギを有する電磁波であればよく、その強度、照射角度、照射時間、周波数に制限はない。
【００６３】
露光用マスク１４を用いた露光の終了後、図２（ｄ）に示すように、撥水撥油膜１３の表面に平坦化膜１６を塗布する。親水親油性部１３ｂの上面には平坦化膜１６が積層される。一方、配線１１上の撥水撥油性部１３ａでは平坦化膜１６がはじかれるため、平坦化膜１６は積層されない。平坦化膜１６の塗布量を調整することにより、親水親油性部１３ｂの上に積層された平坦化膜１６の表面高さと、配線１１上に塗布した撥水撥油膜１３の表面高さを合わせることによって平坦化面２１が得られる。平坦化膜１６の成膜法はスピンコート法、ディップ法、スプレー法、ノズル噴射法、印刷法、転写法等を例示することができるが、これらの例に限定されるものではない。
【００６４】
次に、図２（ｅ）に示すように、基板１０を配線１１側から露光することにより、配線１１上の撥水撥油膜１３が撥水撥油性部１３ａから親水親油性部１３ｂに変化する。これにより、配線１１上の撥水撥油膜１３上に、他の膜を塗布することが可能となる。
【００６５】
他の膜をさらに塗布するためには、上記方法以外に、基板１０をパーフルオロオクタンに浸漬し、撥水撥油膜１３を溶解除去してもよい。この場合は、平坦化膜１６を塗布するときに、除去する撥水撥油膜１３の分だけ、平坦化膜１６の表面を低くしておいてもよい。撥水撥油膜１３上に他の膜を塗布しないときや、撥水撥油性部１３ａ上に他の膜が塗布可能なときはこの工程は必要ない。
【００６６】
以上により、本発明の目的である基板の平坦化が達成されるが、さらに次の工程を行うことにより、配線１１による凹凸をより一層平坦化することが可能である。すなわち、図２（ｆ）に示すように、平坦化膜１７をさらに塗布することにより、平坦化面２２が得られる。既に平坦化面２１を得ているので、平坦化膜１７は薄い厚さでも平坦化の効果は高い。平坦化面２２は、配線１１による凹凸を平坦化面２１よりさらに減少することが可能である。
【００６７】
平坦化面２２に別の平坦化膜（図示せず）を更に塗布することにより、より一層凹凸が減少した平坦化面（図示せず）を得ることも可能である。このときも、上記の別の平坦化膜は、既に平坦化面２２を得ているので、薄い厚さでも平坦化の効果は高い。
【００６８】
次に、露光による撥水撥油膜１３の親水親油性への変化が弱いときや、遅いときには、光触媒を撥水撥油膜１３に含ませることにより、露光による変化を促進することができる。光触媒には、二酸化チタン、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、硫化カドミウム、酸化鉄、チタン酸ストロンチウム等が使用できる。
【００６９】
さらに、平坦化膜１６について以下のことが言える。まず第一に、平坦化膜１６は、撥水撥油膜１３の親水親油性部１３ｂに積層可能で、撥水撥油膜１３の撥水撥油性部１３ａには積層できない材料であれば、任意に使用できる。
【００７０】
第二に、平坦化膜１６の加熱処理が行われる際、加熱溶融性がよい平坦化膜１６を用いることにより、平坦化膜１６の流れ性を利用してさらに基板表面を平坦化することができる。
【００７１】
第三に、本実施形態では配線１１上に絶縁膜１９を成膜した後に平坦化膜１６を塗布したが、配線１１上に平坦化膜１６を直接塗布し、この平坦化膜１６を絶縁膜として用いるようにしてもよい。
【００７２】
本実施形態によれば、露光により撥水撥油性から親水親油性に変化する撥水撥油膜１３を使用することで、凹凸を有する基板の平坦化が可能となり、従来のフォトリソグラフィ装置がそのまま使えるため、新規に装置を導入する必要がなく、コストを抑えることができる
さらに、従来の平坦化法と異なり、撥水撥油性部１３ａの効果により、配線１１上には平坦化膜１６が塗布されないので、平坦化膜１６を基板表面の凹凸の差以上に塗布することなく、基板表面を平坦化することが可能である。したがって、平坦化膜１６の膜厚、または平坦化膜１６と平坦化膜１７の合計膜厚を薄くすることが可能であり、コストを抑えることができる。
【００７３】
（実施形態１−２）
図４は、本発明の実施形態１−２による他の基板表面の平坦化方法を工程順に示す断面図である。
【００７４】
本実施形態による基板表面の平坦化方法は、液晶表示素子、有機ＥＬ素子、半導体の基板表面を平坦化する場合に適用可能なものである。
【００７５】
本実施形態は、撥水撥油膜１３を露光する工程で、基板表面の凹凸形状に対応する露光パタンをもつ露光用マスク１４を用いずに、基板裏面から露光する点が、実施形態１−１と異なる。
【００７６】
図４（ａ）に示すように、基板１０上に配線１１が形成され、さらにその上に絶縁膜１９が成膜されている。凹凸の原因となる配線１１は、金属からなっており光が透過しない。一方、基板１０は光を透過する。
なお、ここで光を透過させないとは、基板１０、金属等の光を透過させない物質、撥水撥油膜１３の順で積層したもの（条件Ａ）と、基板１０、撥水撥油膜１３の順で積層したもの（条件Ｂ）とを、撥水撥油膜１３の反対側から露光したとき、条件Ｂでは、撥水撥油膜１３が撥水撥油性から親水親油性に変化し、条件Ａでは、撥水撥油膜１３が撥水撥油性から親水親油性に変化するのに必要な波長の光が、物質により反射、もしくは吸収されることにより、撥水撥油性のままであることと定義する。
【００７７】
本実施形態では、まず、図４（ｂ）に示すように、凹凸構造を有する基板表面に、撥水撥油膜１３を塗布する。撥水撥油膜１３の材料としてはＦＡＳ１が用いられる。
【００７８】
次に、図４（ｃ）に示すように、撥水撥油膜１３を塗布した面の逆側の面より、撥水撥油膜１３を露光する。凹凸の原因となる配線１１は金属からなり、光１５は透過せず撥水撥油膜１３まで露光されないので、配線１１上に塗布した撥水撥油膜１３は撥水撥油性部１３ａのままである。一方、凹凸の原因となる配線１１がないところは、光１５は透過し撥水撥油膜１３まで露光されるので、撥水撥油膜１３は撥水撥油性部１３ａから親水親油性部１３ｂに変化する。
【００７９】
次に、図４（ｄ）に示すように、平坦化膜１６を塗布する。親水親油性部１３ｂでは、平坦化膜１６が撥水撥油膜１３上に積層される。一方、配線１１上の撥水撥油性部１３ａでは平坦化膜１６がはじかれるため、平坦化膜１６は撥水撥油膜１３上に積層されない。平坦化膜１６の塗布量を調整することにより、成膜後の平坦化膜１６の膜表面と、配線１１上に塗布した撥水撥油膜１３の膜表面の高さを合わせることによって平坦化面２１が得られる。
【００８０】
次に、図４（ｅ）に示すように、基板１０を配線１１側から露光することにより、配線１１上の撥水撥油膜１３が撥水撥油性部１３ａから親水親油性部１３ｂに変化する。これにより、配線１１上の撥水撥油膜１３上に、他の膜を塗布することが可能となる。
【００８１】
なお、本実施形態においても、図４（ｆ）に示すように、平坦化膜１７を更に塗布することにより、平坦化面２２が得られる。その効果も実施形態１−１と同様である。
【００８２】
本実施形態は、金属等光を透過させない物質により凸部が形成されている基板を平坦化するときに有効な方法である。具体的な効果として、露光用マスクの費用を削減することが可能である。
【００８３】
（実施形態１−３）
図５は、本発明の実施形態１−３による他の基板表面の平坦化方法を工程順に示す断面図である。
【００８４】
本実施形態による基板表面の平坦化方法は、液晶表示素子、有機ＥＬ素子、半導体の基板表面を平坦化する場合に適用可能なものである。
【００８５】
本実施形態は、撥水撥油膜１３を塗布する前に、光触媒膜３１を成膜しておくことが、実施形態１−１、１−２と異なる。
【００８６】
図５（ａ）に示すように、基板１０上に配線１１が形成され、さらにその上に絶縁膜１９が成膜されている。なお、絶縁膜１９を成膜する前の図５（ａ）の基板の上面図は図３と共通である。図３の断面Ｂ−Ｂ’が図５の断面図に対応する。
【００８７】
まず、図５（ｂ）に示すように、凹凸構造を有する基板表面に、光触媒膜３１を成膜する。光触媒膜３１の材料は露光により電子とホールが発生する物質であり、二酸化チタンの他、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、硫化カドミウム、酸化鉄、チタン酸ストロンチウム等を例示することができるがこれらの例に限定されるものではない。また、成膜方法については特に制限はなく、例えばスパッタ法、ゾルゲル成膜法などを例示することができる。さらに、この膜厚についても特に制限はない。
【００８８】
次に、図５（ｃ）に示すように、凹凸構造を有する基板表面に、撥水撥油膜１３を塗布する。撥水撥油膜１３の材料としてはＦＡＳ１が用いられる。
【００８９】
次に、図５（ｄ）に示すように、基板表面の凹凸形状に対応する露光パタンをもつ露光用マスク１４を用いて、撥水撥油膜１３に露光する。露光用マスク１４は、光透過部１４ａと光遮光部１４ｂとを有しており、基板表面の凹部は光透過部１４ａに、基板表面の凸部は光遮光部１４ｂに、それぞれ対応している。露光用マスク１４を用いた露光により、基板表面の凹部の撥水撥油膜１３は、撥水撥油性部１３ａから親水親油性部１３ｂに変化する。すなわち、光触媒膜３１上に撥水撥油膜１３を成膜することにより、露光された領域は、光触媒膜３１の半導体光触媒としての作用により電子とホールが生成し、ＦＡＳ１を分解する。分解されたＦＡＳ１はアルコキシシリル基がＳｉＯ２になる。こうして光触媒膜がないときに比べて、撥水撥油性の変化が促進される。一方、凸部は露光されないので、撥水撥油膜１３は撥水撥油性部１３ａのままである。照射光は光触媒のバンドギャップに相当するエネルギ以上のエネルギを有する電磁波であり、その強度、照射角度、照射時間、周波数に制限はない。また、これらの電磁波と、バンドギャップに相当するエネルギ以下のエネルギを有する電磁波を同時に露光してもよい。
【００９０】
次に、図５（ｅ）に示すように、撥水撥油膜１３の上に平坦化膜１６を塗布する。親水親油性部１３ｂでは、平坦化膜１６が撥水撥油膜１３上に積層される。一方、配線１１上の撥水撥油性部１３ａでは平坦化膜１６がはじかれるため、平坦化膜１６は撥水撥油膜１３上に積層されない。平坦化膜１６の塗布量を調整することにより、成膜後の平坦化膜１６の膜表面と、配線１１上に塗布した撥水撥油膜１３の膜表面の高さを合わせることによって平坦化面２１が得られる。光触媒層３１により、露光による撥水撥油膜１３の撥水撥油性から親水親油性への変化を促進することが可能である。
【００９１】
（実施形態１−４）
図６は、本発明の実施形態１−４による他の基板表面の平坦化方法を工程順に示す断面図である。
【００９２】
本実施形態による基板表面の平坦化方法は、液晶表示素子、有機ＥＬ素子、半導体の基板表面を平坦化する場合に適用可能なものである。
【００９３】
本実施形態は、撥水撥油膜１３が露光により気体分解物となって消失する点が、実施形態１−１から１−３と異なる。
【００９４】
図６（ａ）に示すように、基板１０上に配線１１が形成され、さらにその上に絶縁膜１９が成膜されている。絶縁膜１９を成膜する前の図６（ａ）の基板の上面図は図３と共通である。図３の断面Ｂ−Ｂ’が図６の断面図に対応する。
【００９５】
まず、図６（ｂ）に示すように、凹凸構造を有する基板表面に、撥水撥油膜１３を塗布する。撥水撥油膜１３の材料としてはアルコキシシリル基を有するフルオロカーボンが用いられる（以後ＦＡＳ２と称する）。ＦＡＳ２としては以下に示す一般式２から４に示される化合物を例示することができるが、これらの例に限定されるものではない。
【００９６】
一般式２  Ｇ−ＣＦ２−（ＣＦ２）ｎ−ＣＦ２−Ｇ
一般式３  Ｇ−（ＣＦ２−ＣＦ２−Ｏ）ｐ−（ＣＦ２−Ｏ）ｑ−Ｇ
一般式４  Ｇ−（ＣＦ２−ＣＦ２−Ｏ）ｐ−Ｇ
式中  ｎ  は  ０〜１２  の整数を示す。Ｇ  はそれぞれ独立に  Ｆ、  ＣＨ２−ＯＨ、もしくはＣＯＯＨ  を示す。ｐ，  ｑ  は  それぞれ独立に０〜４の整数を示す。ＦＡＳ２は紫外光が照射されると、分解し気体分解物となって消滅する性質を有している。また、この膜厚には特に制限はない。さらに、この撥水撥油層の成膜方法には特に制限はなく、スピンコート法、ディップ法、蒸着法等を例示することができるが、これらの例に限定されるものではない。
【００９７】
次に、図６（ｃ）に示すように、基板表面の凹凸形状に対応する露光パタンをもつ露光用マスク１４を用いて、撥水撥油膜１３に露光する。露光用マスク１４は、光透過部１４ａと光遮光部１４ｂとを有しており、基板表面の凹部は光透過部１４ａに、基板表面の凸部は光遮光部１４ｂに、それぞれ対応している。露光用マスク１４を用いた露光により、基板表面の凹部の撥水撥油膜１３は、気体分解物となって絶縁膜１９上から消滅する。一方、凸部は露光されないので撥水撥油膜１３は、撥水撥油性部１３ａのままである。こうして凹部では、撥水撥油性のＦＡＳ２膜すなわち撥水撥油膜１３の下の層が露出する。照射光は撥水撥油膜１３が分解する以上のエネルギを有する電磁波であり、その強度、照射角度、照射時間、周波数に制限はない。
【００９８】
次に、図６（ｄ）に示すように、撥水撥油膜１３の上に平坦化膜１６を塗布する。絶縁膜１９上には平坦化膜１６が積層される。一方、配線１１上の撥水撥油性部１３ａでは平坦化膜１６がはじかれるため、平坦化膜１６は積層されない。平坦化膜１６の塗布量を調整することにより、成膜後の平坦化膜１６の膜表面と、配線１１上に塗布した撥水撥油膜１３の膜表面の高さを合わせることによって平坦化面２１が得られる。
【００９９】
次に、図６（ｅ）に示すように、基板１０を配線１１側から露光することにより、配線１１上の撥水撥油膜１３が、気体分解物となって絶縁膜１９上から消滅する。これにより、配線１１上の絶縁膜１９上に、他の膜を塗布することが可能となる。または、基板１０をパーフルオロオクタンに浸漬し、撥水撥油膜１３を溶解除去してもよい。
【０１００】
なお、本実施形態においても、図６（ｆ）に示すように、平坦化膜１７を更に塗布することにより、平坦化面２２が得られる。その効果も実施形態１−１と同様である。
【０１０１】
露光による撥水撥油膜１３の気体分解物への変化が弱いときや、遅いときには、光触媒を撥水撥油膜１３に含ませることにより、露光による変化を促進することができる。このときＦＡＳ２が気体分解し消滅した後には、撥水撥油膜１３に含まれた物質は残留する。光触媒には、二酸化チタン、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、硫化カドミウム、酸化鉄、チタン酸ストロンチウム等が使用できる。
【０１０２】
（実施形態１−５）
図７は、本発明の実施形態１−５による他の基板表面の平坦化方法を工程順に示す断面図である。
【０１０３】
本実施形態による基板表面の平坦化方法は、液晶表示素子、有機ＥＬ素子、半導体の基板表面を平坦化する場合に適用可能なものである。
【０１０４】
本実施形態は、撥水撥油膜１３を塗布する前に、光触媒膜３１を成膜しておくことが、実施形態１−４と異なる。
【０１０５】
図７（ａ）に示すように、基板１０上に配線１１が形成され、さらにその上に絶縁膜１９が成膜されている。絶縁膜１９を成膜する前の図７（ａ）の基板の上面図は図３と共通である。図３の断面Ｂ−Ｂ’が図７の断面図に対応する。
【０１０６】
まず、図７（ｂ）に示すように、凹凸構造を有する基板表面に、光触媒膜３１を成膜する。
【０１０７】
次に、図７（ｃ）に示すように、凹凸構造を有する基板表面に、撥水撥油膜１３を塗布する。撥水撥油膜１３の材料としてはＦＡＳ２が用いられる。
【０１０８】
次に、図７（ｄ）に示すように、基板表面の凹凸形状に対応する露光パタンをもつ露光用マスク１４を用いて、撥水撥油膜１３に露光する。露光用マスク１４は、光透過部１４ａと光遮光部１４ｂとを有しており、基板表面の凹部は光透過部１４ａに、基板表面の凸部は光遮光部１４ｂに、それぞれ対応している。基板表面の凹部の撥水撥油膜１３は、気体分解物となって絶縁膜１９上から消滅する。一方、凸部は露光されないので撥水撥油膜１３は、撥水撥油性部１３ａのままである。光触媒膜３１上に撥水撥油膜１３を成膜することにより、露光された領域は、光触媒膜３１の半導体光触媒としての作用により電子とホールが生成し、ＦＡＳ２を分解する。分解されたＦＡＳ２は気体分解物となり消滅し、光触媒層３１が露出する。こうして光触媒膜３１がないときに比べて、撥水撥油性の変化が促進される。照射光は光触媒のバンドギャップに相当するエネルギ以上のエネルギを有する電磁波であり、その強度、照射角度、照射時間、周波数に制限はない。また、これらの電磁波と、バンドギャップに相当するエネルギ以下のエネルギを有する電磁波を同時に露光してもよい。
【０１０９】
次に、図７（ｅ）に示すように、撥水撥油膜１３の上に平坦化膜１６を塗布する。光触媒膜３１上には平坦化膜１６が積層される。一方、配線１１上の撥水撥油性部１３ａでは平坦化膜１６がはじかれるため、平坦化膜１６は積層されない。平坦化膜１６の塗布量を調整することにより、成膜後の平坦化膜１６の膜表面と、配線１１上に塗布した撥水撥油膜１３の膜表面の高さを合わせることによって平坦化面２１が得られる。
【０１１０】
次に、図７（ｆ）に示すように、基板１０を配線１１側から露光することにより、配線１１上の撥水撥油膜１３が、気体分解物となって光触媒膜３１上から消滅する。これにより、配線１１上の光触媒膜３１上に、他の膜を塗布することが可能となる。または、基板１０をパーフルオロオクタンに浸漬し、撥水撥油膜１３を溶解除去してもよい。
【０１１１】
なお、本実施形態においても、図７（ｆ）に示すように、平坦化膜１７を更に塗布することにより、平坦化面２２が得られる。その効果も実施形態１−１と同様である。
【０１１２】
本実施形態では、光触媒層により、露光による撥水撥油膜の撥水撥油性から親水親油性への変化を促進することが可能である。
【０１１３】
（実施形態１−６）
図８は、本発明の実施形態１−６による他の基板表面の平坦化方法を工程順に示す断面図である。
【０１１４】
本実施形態による基板表面の平坦化方法は、液晶表示素子、有機ＥＬ素子、半導体の基板表面を平坦化する場合に適用可能なものである。
【０１１５】
本実施形態は、平坦化面２１を得たあと、露光により撥水撥油膜１３の撥水撥油性部１３ａを親水親油性部１３ｂに変化させるとき、露光用マスク１４を使用し、撥水撥油膜１３の撥水撥油性部１３ａにのみ露光する点が実施形態１−１から１−５と異なる。
【０１１６】
本実施形態は、平坦化面２１を得るまでは、前記の実施形態、たとえば実施形態１−１と同一である。すなわち図２（ｄ）までの工程は同一である。図８はそれ以降の工程のみを抽出して示している。
【０１１７】
本実施形態では、平坦面２１が得られた後、図８（ａ）に示すように、基板表面の凹凸形状に対応する露光パタンをもつ露光用マスク１４’を用いて、基板１０を配線１１側から露光する。露光用マスク１４’は、光透過部１４ａと光遮光部１４ｂとを有しており、撥水撥油性部１３ａであるところは光透過部１４ａに、平坦化膜１６を積層したところは光遮光部１４ｂに対応している。これにより、配線１１上の撥水撥油膜１３が撥水撥油性部１３ａから親水親油性部１３ｂに変化し、配線１１上の撥水撥油膜１３上に、他の膜を塗布することが可能となる。
【０１１８】
なお、本実施形態においても、図８（ｂ）に示すように、平坦化膜１７を更に塗布することにより、平坦化面２２が得られる。その効果も実施形態１−１と同様である。
【０１１９】
本実施形態は、撥水撥油膜に、撥水撥油膜が撥水撥油性から親水親油性に変化するのに必要な波長の光を露光したときに、平坦化膜への光の影響を防ぐことが可能である。ここで、光の影響とは、光の波長とエネルギ量により、平坦化膜の分子構造が破壊される事による分子量の減少、透過率が低下することを意味する。
【０１２０】
（実施例１−７）
図９は、本発明の実施形態１−７による他の基板表面の平坦化方法を工程順に示す断面図である。
【０１２１】
本実施形態による基板表面の平坦化方法は、液晶表示素子、有機ＥＬ素子、半導体の基板表面を平坦化する場合に適用可能なものである。
【０１２２】
本実施形態は、平坦化面２１を得たあと、平坦化膜１７を削ることにより、平坦化面２４を得る点が、実施形態１−１から１−６と異なる。
【０１２３】
本実施形態は、平坦化面２１を得るまでは実施形態例１−１から１−６のいずれの方法によってもよい。このため、平坦化面２１を得る方法については説明を割愛する。
【０１２４】
図９（ａ）に示すように、基板１０上に形成した配線１１による凹凸を、撥水撥油膜１３と平坦化膜１６により平坦化し、平坦化面２１を得た基板がある。
【０１２５】
本実施形態では、まず、図９（ｂ）に示すように、平坦化面２１上に平坦化膜１７を更に塗布することにより、平坦化面２３を得る。平坦化面２３は、最終的に得られる平坦化面２４よりあらかじめ高くしてある。
【０１２６】
次に、図９（ｃ）に示すように、平坦化膜１７の平坦化された平坦化面２３を、平坦化面２４まで削る。このとき、ＣＣｌ４、ＣＦ２、ＣＨＦ２、Ｏ２等の反応ガスを用いるドライエッチング等が用いられる。
【０１２７】
一般的に、既に平坦化面を得ている場合、さらに平坦度を高めるための追加の平坦化膜は薄くてもよいが、本実施形態では、追加の平坦化膜を厚く成膜して平坦度を上げ、なおかつその後に追加の平坦化膜を削るので、凹凸をより一段と減少させることが可能である。すなわち、本実施形態の平坦化面２４は、凹凸を平坦化面２１より減少させるだけでなく、実施形態１−１から１−７で得られる平坦化面２２より減少させることが可能である。
【０１２８】
なお、本実施形態は、後述する実施形態２および３にも適用することができる。
【０１２９】
（実施形態１−８）
図１０から１２を用いて、本発明の実施形態１−８による他の基板表面の平坦化方法を説明する。図１０は、本実施形態による基板表面の平坦化方法での平坦化処理前の基板表面を示す上面図と断面図である。図１１は、本実施形態による基板表面の平坦化方法での基板表面の撥水撥油性領域・親水親油性領域を示す上面図である。図１２は、本実施形態による基板表面の平坦化方法を工程順に示す断面図である。
【０１３０】
本実施形態による基板表面の平坦化方法は、液晶表示素子、有機ＥＬ素子、半導体の基板表面を平坦化する場合に適用可能なものである。
【０１３１】
図１０（ａ）に示すように、基板１０上には配線１１と配線１２が配置されている。図１０（ｂ）は断面Ａ−Ａ’、（ｃ）は断面Ｂ−Ｂ’、（ｄ）は断面Ｃ−Ｃ’の断面図である。これらの図に示すように、基板１０上には、下から配線１２、絶縁膜１９、配線１１、絶縁膜２０の順で、配線と絶縁膜が形成されている。配線１１と配線１２とは４箇所で交差しており、交差部では配線１１が配線１２上を乗り越すように構成されているが、逆の関係でも構わない。この構造では、配線１１と配線１２が交差している所で、凹凸の差が一番大きくなる。また、配線１１、１２は金属等光を透過させない物質であり、その膜厚は同等である。
【０１３２】
以下に、断面Ａ−Ａ’、断面Ｂ−Ｂ’、断面Ｃ−Ｃ’ごとに平坦化工程を示す。
【０１３３】
（断面Ａ−Ａ’について）
図１２（ａ）に示すように、基板１０上に下から配線１２、絶縁膜１９、配線１１、絶縁膜２０の順で形成されている。配線１１は絶縁膜１９上の一部にのみ存在する。
【０１３４】
まず、図１２（ｂ）に示すように、凹凸構造を有する基板表面に、撥水撥油膜１３を塗布する。撥水撥油膜１３の材料としてはＦＡＳ１が用いられる。
【０１３５】
次に、図１２（ｃ）に示すように、撥水撥油膜１３を塗布した面の逆側の面より、撥水撥油膜１３を露光する。凹凸の原因となる配線１１、１２は金属からなるので、光は配線１１、１２を透過せず撥水撥油膜１３まで届かない。このため、配線１１、１２上に塗布した撥水撥油膜１３は撥水撥油性部１３ａのままである。すなわち、断面Ａ−Ａ’では撥水撥油膜１３は全て撥水撥油性部１３ａのままである。
【０１３６】
次に、図１２（ｄ）に示すように、平坦化膜１６を塗布する。断面Ａ−Ａ’に沿って配線１２上が設けられているため、断面の前方、後方にある親水親油性部１３ｂでは、平坦化膜１６が撥水撥油膜１３上に積層される。一方、断面Ａ−Ａ’上の配線１１、１２の上面は撥水撥油性部１３ａとなっており、平坦化膜１６がはじかれるため、平坦化膜１６は積層されない。平坦化膜１６の塗布量を調整し、成膜後の平坦化膜１６の膜表面と、配線１２、絶縁膜１９、絶縁膜２０、撥水撥油膜１３が積層している箇所の膜表面の高さを合わせることによって、平坦化面２５が得られる。なお、平坦化面２５の高さは断面Ｃ−Ｃ’に示している。
【０１３７】
次に、図１２（ｅ）に示すように、基板１０を配線１１側から露光することにより、絶縁膜２０上の撥水撥油膜１３が撥水撥油性部１３ａから親水親油性部１３ｂに変化する。これにより、絶縁膜２０上の撥水撥油膜１３上に、他の膜を塗布することが可能となる。
【０１３８】
（断面Ｂ−Ｂ’について）
図１２（ａ）に示すように、基板１０上に絶縁膜１９、配線１１、絶縁膜２０の順で形成されている。配線１１は絶縁膜１９上の一部にのみ存在する。
【０１３９】
まず、図１２（ｂ）に示すように、凹凸構造を有する基板表面に、撥水撥油膜１３を塗布する。撥水撥油膜１３の材料としてはＦＡＳ１が用いられる。
【０１４０】
次に、図１２（ｃ）に示すように、撥水撥油膜１３を塗布した面の逆側の面より、撥水撥油膜１３を露光する。凹凸の原因となる配線１１が金属からなるので、光は透過せず、撥水撥油膜１３まで露光されないので、配線１１上に塗布した撥水撥油膜１３は撥水撥油性部１３ａのままである。
【０１４１】
次に、図１２（ｄ）に示すように、平坦化膜１６を塗布する。親水親油性部１３ｂでは、平坦化膜１６が撥水撥油膜１３上に積層される。一方、配線１１上の撥水撥油性部１３ａでは平坦化膜１６がはじかれるため、平坦化膜１６は撥水撥油膜１３上に積層されない。平坦化膜１６の塗布量を調整し、成膜後の平坦化膜１６の膜表面と、絶縁膜１９、配線１１、絶縁膜２０、撥水撥油膜１３とが積層している箇所の膜表面の高さを合わせることによって平坦化面２５が得られる。
【０１４２】
次に、図１２（ｅ）に示すように、基板１０を配線１１側から露光することにより、配線１１上の撥水撥油膜１３が撥水撥油性部１３ａから親水親油性部１３ｂに変化する。これにより、配線１１上の撥水撥油膜１３上に、他の膜を塗布することが可能となる。
【０１４３】
（断面Ｃ−Ｃ’について）
図１２（ａ）に示すように、基板１０上に下から配線１２、絶縁膜１９、配線１１、絶縁膜２０の順で形成されている。配線１１は配線１２上にのみ存在する。
【０１４４】
まず、図１２（ｂ）に示すように、凹凸構造を有する基板表面に、撥水撥油膜１３を塗布する。撥水撥油膜１３の材料としてはＦＡＳ１が用いられる。
【０１４５】
次に、図１２（ｃ）に示すように、撥水撥油膜１３を塗布した面の逆側の面より、撥水撥油膜１３を露光する。凹凸の原因となる配線１１、１２が金属からなるので、光は透過せず、撥水撥油膜１３まで露光されないので、配線１１上に塗布した撥水撥油膜１３は撥水撥油性部１３ａのままである。
【０１４６】
次に、図１２（ｄ）に示すように、平坦化膜１６を塗布する。親水親油性部１３ｂでは、平坦化膜が撥水撥油膜１３上に積層される。一方、配線１１上の撥水撥油性部１３ａでは平坦化膜１６がはじかれるため、平坦化膜１６は撥水撥油膜１３上に積層されない。平坦化膜１６の塗布量を調整し、成膜後の平坦化膜１６の膜表面と、配線１２、絶縁膜１９、絶縁膜２０、撥水撥油膜１３と積層している箇所の膜表面の高さを合わせることによって平坦化面２５が得られる。
【０１４７】
次に、図１２（ｅ）に示すように、基板１０を配線１１側から露光することにより、絶縁膜２０上の撥水撥油膜１３が撥水撥油性部１３ａから親水親油性部１３ｂに変化する。これにより、配線１１上の撥水撥油膜１３上に、他の膜を塗布することが可能となる。
【０１４８】
平坦化面２５は、配線１１による凹凸は残っているが、少なくとも従来の平坦化膜法の平坦化面よりは、平坦化膜の薄い膜厚で凹凸の差を減少させることができる。
【０１４９】
また、平坦化面２５を得たあとに、本発明の実施形態１−１から１−７、または従来の平坦化膜法等により平坦化を行ってもよい。平坦化面２５を得たあとに従来の平坦化膜法を行ったときは、平坦化面２５を得ずに直接絶縁膜２０上に従来の平坦化膜法を行ったときよりも、平坦化膜の薄い膜厚で凹凸の差を減少させた平坦化面を得ることが可能である。
【０１５０】
本実施形態は、以上述べたように、配線１１、配線１２上の撥水撥油膜１３を、撥水撥油性１３ａのままにすることで、配線１１、配線１２上の撥水撥油膜１３上に、平坦化膜１６を塗布しないことを特徴としている。すなわち、基板１０にＦＡＳ１を塗布して、背面露光した結果、撥水撥油性部と親水親油性部は図１１に示すようになる。
【０１５１】
配線１１、１２が金属等光を透過させない物質でないときは、たとえば実施形態１−１で述べたような露光用マスクを用いることができる。
【０１５２】
本実施形態によれば、撥水撥油膜を使用することで、高さの異なる凸部を有する基板の平坦化が可能となり、従来のフォトリソグラフィ装置をそのまま使えるため、新規に装置を導入する必要がなく、コストを抑えることができる
なお、本実施形態では、パタン露光により基板表面の濡れ性を変化させる工程を用いた凹凸基板の平坦化法を使用したが、濡れ性を変化させる方法として、後述するマスクを用いた放電処理により基板表面の濡れ性を変化させる工程（実施形態２）や、マスクを用いた表面処理剤の塗布により基板表面の濡れ性を変化させる工程（実施形態３）を使用してもよい。
【０１５３】
（実施形態１−９）
図１３は、本発明の実施形態１−９による基板表面の断面図である。
【０１５４】
本実施形態による基板表面の平坦化方法は、液晶表示素子、有機ＥＬ素子、半導体の基板表面を平坦化する場合に適用可能なものである。
【０１５５】
本実施形態においては、基板１０上の配線１１、１２の設置状況は実施形態１−９と同じであり、その詳細は図１０に示すとおりである。
【０１５６】
本実施形態は、平坦化膜１６を塗布する工程で、成膜後の平坦化膜１６の膜表面を配線１１，１２の交差部における撥水撥油膜１３の表面の高さに合わせ、平坦化面２６を得た点が実施形態１−９と異なる。
【０１５７】
（実施形態１−１０）
図１４および１５を用いて、本発明の実施形態１−１０による他の基板表面の平坦化方法を説明する。図１４は、本実施形態による平坦化工程での基板表面の撥水撥油性領域・親水親油性領域を示す上面図である。図１５は、本実施形態による基板表面の平坦化方法を工程順に示す断面図である。なお、平坦化前の基板表面の状況は、図１０と同じである。
【０１５８】
本実施形態による基板表面の平坦化方法は、液晶表示素子、有機ＥＬ素子、半導体の基板表面を平坦化する場合に適用可能なものである。
【０１５９】
本実施形態は、平坦化膜１６を積層する所の撥水撥油膜１３の性質を撥水撥油性から親水親油性に変える工程で、配線１１，１２が交差している箇所の撥水撥油膜１３のみを撥水撥油性部１３ａのままとし、その他を親水親油性部１３ｂにし、かつ、平坦化膜１６を塗布する工程で、成膜後の平坦化膜１６の膜表面と、配線１１，１２の交差部の撥水撥油膜１３の表面の高さとを合わせ、平坦度の高い平坦化面２７を得る点が実施形態１−９および１０と異なる。本実施形態では、交差する２つの配線１１，１２の高さ（厚さ）が異なっていても適用できる。
【０１６０】
平坦化前の基板表面の断面は、図１０（ｂ）から（ｄ）と同じである。以下、図１５により、断面Ａ−Ａ’、断面Ｂ−Ｂ’、断面Ｃ−Ｃ’ごとに平坦化工程を示す。
【０１６１】
（断面Ａ−Ａ’について）
図１５（ａ）に示すように、基板１０上に下から配線１２、絶縁膜１９、配線１１、絶縁膜２０の順で形成されている。配線１１は絶縁膜１９上の一部にのみ存在する。
【０１６２】
まず、図１５（ｂ）に示すように、凹凸構造を有する基板表面に、撥水撥油膜１３を塗布する。撥水撥油膜１３の材料としてはＦＡＳ１が用いられる。
【０１６３】
次に、図１５（ｃ）に示すように、配線１１、１２の交差部のみを光が通過し、それ以外の部分は光を遮断するような露光パタンをもつ露光用マスク１４を用いて、撥水撥油膜１３を露光する。すなわち、露光用マスク１４は、光透過部１４ａと光遮光部１４ｂを有しており、配線１１、１２の交差部以外の基板表面の一般部は光透過部１４ａに、配線１１、１２の交差部は光遮光部１４ｂに、それぞれ対応している。図１４で撥水撥油性部として斜線を施した部分が光遮断部１４ｂに対応する。
【０１６４】
露光用マスク１４を用いた露光により、基板表面の配線１１、１２の交差部以外の撥水撥油膜１３は、露光により撥水撥油性１３ａから親水親油性１３ｂに変化する。一方、配線１１、１２の交差部の撥水撥油膜１３は露光されないので、撥水撥油膜１３は撥水撥油性部１３ａのままである。
【０１６５】
次に、図１５（ｄ）に示すように、平坦化膜１６を塗布する。親水親油性部１３ｂでは、平坦化膜１６が撥水撥油膜１３上に積層される。一方、配線１１、１２の交差部上の撥水撥油性部１３ａでは平坦化膜１６がはじかれるため、平坦化膜１６は撥水撥油膜１３上に積層されない。平坦化膜１６の塗布量を調整し、成膜後の平坦化膜１６の膜表面と、配線１１、１２の交差部上の撥水撥油膜１３表面の高さを合わせることによって平坦化面２７が得られる。
【０１６６】
次に、図１５（ｅ）に示すように、基板１０を配線１１側から露光することにより、配線１１、１２の交差部上の撥水撥油膜１３が撥水撥油性部１３ａから親水親油性部１３ｂに変化する。これにより、配線交差部上の撥水撥油膜１３上に、他の膜を塗布することが可能となる。
【０１６７】
（断面Ｂ−Ｂ’について）
図１５（ａ）に示すように、基板１０上に下から絶縁膜１９、配線１１、絶縁膜２０の順で形成されている。配線１１は絶縁膜１９上の一部にのみ存在する。
【０１６８】
まず、図１５（ｂ）に示すように、凹凸構造を有する基板表面に、撥水撥油膜１３を塗布する。撥水撥油膜１３の材料としてはＦＡＳ１が用いられる。
【０１６９】
次に、図１５（ｃ）に示すように、露光用マスク１４を用いて、撥水撥油膜１３を露光する。断面Ｂ−Ｂ’では、配線１１、１２の交差部はないので、撥水撥油膜１３は全て親水親油性部１３ｂになる。
【０１７０】
次に、図１５（ｄ）に示すように、平坦化膜１６を塗布する。親水親油性部１３ｂでは、平坦化膜１６が撥水撥油膜１３上に積層される。平坦化膜１６の塗布量を調整し、成膜後の平坦化膜１６の膜表面と、配線１１、１２の交差部の撥水撥油膜１３表面の高さを合わせることによって平坦化面２７が得られる。
【０１７１】
次に、図１５（ｅ）に示すように、基板１０を配線１１側から露光する。断面Ｂ−Ｂ’では、撥水撥油性部１３ａである部位はないので、撥水撥油膜１３は変化せず、全て親水親油性部１３ｂのままである。
【０１７２】
（断面Ｃ−Ｃ’について）
図１５（ａ）に示すように、基板１０上に下から配線１２、絶縁膜１９、配線１１、絶縁膜２０の順で形成されている。配線１１は配線１２上にのみ存在する。
【０１７３】
まず、図１５（ｂ）に示すように、凹凸構造を有する基板表面に、撥水撥油膜１３を塗布する。撥水撥油膜１３の材料としてはＦＡＳ１が用いられる。
【０１７４】
次に、図１５（ｃ）に示すように、露光用マスク１４を用いて、撥水撥油膜１３を露光する。基板表面の配線１１以外の撥水撥油膜１３は、露光により撥水撥油性部１３ａから親水親油性部１３ｂに変化する。一方、配線１１は露光されないので、撥水撥油膜１３は撥水撥油性部１３ａのままである。
【０１７５】
次に、図１５（ｄ）に示すように、平坦化膜１６を塗布する。親水親油性部１３ｂでは、平坦化膜１６が撥水撥油膜１３上に積層される。一方、配線１１上の撥水撥油性部１３ａでは平坦化膜１６がはじかれるため、平坦化膜１６は撥水撥油膜１３上に積層されない。平坦化膜１６の塗布量を調整し、成膜後の平坦化膜１６の膜表面と、配線１１、１２の交差部の撥水撥油膜１３表面の高さを合わせることによって平坦化面２７が得られる。
【０１７６】
次に、図１５（ｅ）に示すように、基板１０を配線１１側から露光することにより、配線１１上の撥水撥油膜１３が撥水撥油性部１３ａから親水親油性部１３ｂに変化する。これにより、配線１１上の撥水撥油膜１３上に、他の膜を塗布することが可能となる。
【０１７７】
以上説明したように、本実施形態は、配線１１、１２の交差部上の撥水撥油膜１３を、撥水撥油性部１３ａのままにすることで、平坦化膜１６が塗布されないことを特徴としている。
【０１７８】
本実施形態によれば、撥水撥油膜を使用することで、高さの異なる凹部を有する基板の平坦化が可能となり、従来のフォトリソグラフィ装置はそのまま使えるため、新規に装置を導入する必要がなく、コストを抑えることができる
なお、本実施形態では、パタン露光により基板表面の濡れ性を変化させる工程を用いた凹凸基板の平坦化法を使用したが、濡れ性を変化させる方法として、実施形態１−８同様、後述するマスクを用いた放電処理により基板表面の濡れ性を変化させる工程（実施形態２）や、マスクを用いた表面処理剤の塗布により基板表面の濡れ性を変化させる工程（実施形態３）を使用してもよい。
【０１７９】
（実施形態１−１１）
図１６は、本発明の実施形態１−１１による基板表面の平坦化方法を工程順に示す断面図である。
【０１８０】
本実施形態による基板表面の平坦化方法は、マイクロオプティクスの一つであるマイクロレンズアレイの基板表面を平坦化する場合に適用可能なものである。
【０１８１】
図１６（ａ）に示すように、基板１０上には凹型半球面状のマイクロレンズ１８が形成されている。マイクロレンズ１８の作製法としては、グレーレベルマスクによる露光、フッ酸とメタルマスクを用いた等方性エッチング、金型加工法等を用いている。
【０１８２】
次に、図１６（ｂ）に示すように、凹型半球面状のマイクロレンズ１８による凹凸をもつ基板表面を平坦化するために、撥水撥油膜１３を塗布する。撥水撥油膜１３の材料としてはＦＡＳ１が用いられる。
【０１８３】
次に、図１６（ｃ）に示すように、基板表面の凹凸形状に対応する露光パタンをもつ露光用マスク１４を用いて、撥水撥油膜１３を露光する。露光用マスク１４は、光透過部１４ａと光遮光部１４ｂとを有しており、マイクロレンズ１８の設置される基板の表面は光透過部１４ａに、マイクロレンズ１８の設置されない基板表面は光遮光部１４ｂに、それぞれ対応している。露光用マスク１４を用いた露光により、マイクロレンズ１８上の撥水撥油膜１３は、露光により撥水撥油性部１３ａから親水親油性部１３ｂに変化する。一方、それ以外の部分は露光されないので撥水撥油膜１３は、撥水撥油性部１３ａのままである。
【０１８４】
次に、図１６（ｄ）に示すように、平坦化膜１６を塗布する。マイクロレンズ１８が設置される親水親油性部１３ｂでは、平坦化膜１６が撥水撥油膜１３上に積層される。一方、マイクロレンズ１８の設置されていない基板平坦部は撥水撥油性部１３ａとなっており平坦化膜１６がはじかれるため、平坦化膜１６は撥水撥油膜１３上に積層されない。平坦化膜１６の塗布量を調整することにより、成膜後の平坦化膜１６の膜表面と、基板平坦部に塗布した撥水撥油膜１３の膜表面の高さを合わせることによって平坦化面２１が得られる。
【０１８５】
次に、図１６（ｅ）に示すように、基板１０を配線１１側から露光することにより、基板平坦部の撥水撥油膜１３が撥水撥油性部１３ａから親水親油性部１３ｂに変化する。これにより、基板平坦部上の撥水撥油膜１３上に、他の膜を塗布することが可能となる。
【０１８６】
なお、本実施形態においても、図１６（ｆ）に示すように、平坦化膜１７を更に塗布することにより、平坦化面２２が得られる。その効果も実施形態１−１と同様であり、マイクロレンズ１８による凹凸を平坦化面２１より減少することが可能である。
【０１８７】
なお、平坦化面２２に別の平坦化膜（図示せず）を更に塗布することにより、更に凹凸が減少した平坦化面を得ることも可能である。
【０１８８】
また、平坦化膜１６については、実施形態１−１で述べたように、親水親油性部１３ｂに積層可能で、撥水撥油性部１３ａに積層できない材料であれば任意に使用できる。さらに、平坦化膜１６の加熱処理が行われる際、加熱溶融性がよい平坦化膜１６を用いることにより、平坦化膜１６の流れ性を利用してさらに基板表面を平坦化することができる。
【０１８９】
本実施形態では、マイクロオプティクスの例としてマイクロレンズアレイを用いて説明したが、本発明を適用する対象はマイクロレンズアレイに限定されるものではなく、本発明は、マイクロレンズ以外でもプリズムなど基板上に作製した光学構造体を平坦化するのに有効に適用できる。
【０１９０】
なお、本実施形態では、パタン露光により基板表面の濡れ性を変化させる工程を用いた凹凸基板の平坦化法を使用したが、濡れ性を変化させる方法として、後述するマスクを用いた放電処理により基板表面の濡れ性を変化させる工程（実施形態２）や、マスクを用いた表面処理剤の塗布により基板表面の濡れ性を変化させる工程（実施形態３）を使用してもよい。
【０１９１】
（実施形態２）
図１７は、本発明の実施形態２による基板表面の平坦化方法を工程順に示す断面図である。
【０１９２】
基板表面平坦化処理を行う前は、基板表面には図１７（ａ）に示すような凹部１１０ａおよび凸部１１０ｂが形成されている。
【０１９３】
次に、図１７（ｂ）に示すように、凸部１１０ｂにマスク１３２を形成する。マスク作製には、フォトリソグラフィ技術が用いられる。
【０１９４】
次に、図１７（ｃ）に示すように、プラズマ１１５を基板１１０に露光する。これにより、凹部１１０ａに処理前後で平坦化膜１１６に対する濡れ性が変化した濡れ性変化面１３０が形成される。一方、マスク１３２で保護された凸部１１０ｂはプラズマ照射の影響を受けないため、マスク１３２下面の凸部１１０ｂでは濡れ性は変化しない。照射するのはプラズマ放電に限定されず、たとえば、特開平６−１６３１４３、特開２００１−２９７８９７、特開２００１−２３７２５６等に、コロナ放電、アーク放電、プラズマ放電により、濡れ性が変化することが記載されている。濡れ性が変化する原因は、１．基板表面を洗浄する効果、２．基板表面に微細な凹凸ができる効果、３．基板表面に水酸基等ができる効果と言われている。
【０１９５】
次に、図１７（ｄ）に示すように、マスク１３２を剥離する。このとき、濡れ性変化面１３０の濡れ性が、処理前の濡れ性に戻らないようにする。以上により、基板表面には、濡れ性が変化していない凸部と、放電処理による濡れ性変化面１３０とを有する凹部ができる。
【０１９６】
次に、図１７（ｅ）に示すように、平坦化膜１１６を塗布する。濡れ性変化面１３０を有する凹部１１０ａには平坦化膜１１６が積層され、凸部１１０ｂには積層されない。このように、基板表面の濡れ性が異なっていることを利用し、平坦化膜１１６を成膜し平坦化面１２１が得られる。
【０１９７】
平坦化面１２１の凹凸が問題にならなければ、凸部１１０ｂと高さを合わせるまで平坦化膜１１６を厚くする必要はない。逆に、凹部に成膜した平坦化膜１１６の膜表面が、凸部１１０ｂよりも高くなってもよい。
【０１９８】
以上が、実施形態２の基本概念であるが、さらに、図１８、１９を用いて、具体例により、詳細に説明を行う。
【０１９９】
（実施形態２−１）
図１８は、本発明の実施形態２−１による基板表面の平坦化方法を工程順に示す断面図である。なお、平坦化前の基板表面の上面図は図３と共通であり、図３の断面Ｂ−Ｂ’が図１８の断面図に対応する。
【０２００】
本実施形態による基板表面の平坦化方法は、液晶表示素子、有機ＥＬ素子、半導体の基板表面を平坦化する場合に適用可能なものである。
【０２０１】
図１８（ａ）に示すように、基板１１０上には配線１１１が形成され、さらにその上に絶縁膜１１９が成膜されている。
【０２０２】
まず、図１８（ｂ）に示すように、凹凸構造を有する基板表面に、フォトレジスト１３２ａを塗布する。フォトレジスト１３２ａは上記実施形態２におけるマスク１３２の機能を有する。フォトレジスト１３２ａには、ポジ型レジストを使用している。
【０２０３】
次に、図１８（ｃ）に示すように、基板表面の凹凸形状に対応する露光パタンをもつ露光用マスク１１４を用いて、フォトレジスト１３２ａに露光する。露光用マスク１１４は、光透過部１１４ａと光遮光部１１４ｂとを有しており、基板表面の凹部は光透過部１１４ａに、基板表面の凸部は光遮光部１１４ｂに、それぞれ対応している。
【０２０４】
次に、図１８（ｄ）に示すように、フォトレジスト１３２ａを現像する。露光用マスク１１４を用いた露光により、基板表面の凹部のフォトレジスト１３２ａは剥離する。一方、凸部は露光されないので、フォトレジスト１３２ａは残膜する。この工程により、基板表面の凹部にはマスクは作製されず、基板表面の凸部にはフォトレジスト１３２ａによるマスクが作製される。
【０２０５】
次に、図１８（ｅ）に示すように、プラズマ１３３で基板１１０を表面処理することにより、フォトレジスト１３２ａによりマスクが作製されていない凹部に、平坦化膜１１６に対する濡れ性が変化した濡れ性変化面１３０を作製する。
【０２０６】
次に、図１８（ｆ）に示すように、フォトレジスト１３２ａを剥離する。このとき、濡れ性変化面１３０の濡れ性が、処理前の濡れ性に戻らないようにする。凹凸構造を有する基板１１０の表面には、フォトレジスト１３２ａが剥離され、濡れ性が変化していない凸部と、放電処理により濡れ性が変化した濡れ性変化面１３０を有する凹部ができる。
【０２０７】
次に、図１８（ｇ）に示すように、平坦化膜１１６を塗布する。濡れ性変化面１３０では、平坦化膜１１６が絶縁膜１１９上に積層される。一方、配線１１１上では平坦化膜１１６がはじかれるため、平坦化膜１１６は積層されない。平坦化膜１１６の塗布量を調整することにより、成膜後の平坦化膜１１６の膜表面と、配線１１１の高さを合わせることによって平坦化面１２１が得られる。平坦化膜１１６の成膜法はスピンコート法、ディップ法、スプレー法、ノズル噴射法、印刷法、転写法等を例示することができるが、これらの例に限定されるものではない。
【０２０８】
本実施例では、基板表面の濡れ性を変化させるときにプラズマを使用したが、その他コロナ放電、アーク放電等を使用してもよい。
【０２０９】
フォトレジスト１３２ａには、ポジ型レジストを使用したが、露光用マスク１１４のポジネガ、プラズマ１３３による平坦化膜１１６に対する濡れ性の変化を考慮すれば、ネガ型レジストも使用できる。
【０２１０】
（実施例２−２）
図１９は、本発明の実施形態２−２による他の基板表面の平坦化方法を示す断面図である。
【０２１１】
本実施形態による基板表面の平坦化方法は、液晶表示素子、有機ＥＬ素子、半導体の基板表面を平坦化する場合に適用可能なものである。
【０２１２】
本実施形態は、フォトレジスト１３２ａを露光する工程で、基板表面の凹凸形状に対応する露光パタンをもつ露光用マスクを用いずに、基板裏面から露光する点が、実施形態２−１と異なる。
【０２１３】
本実施形態では、フォトレジスト１３２ａを形成するまでは実施形態２−１と同様である。すなわち、図１８（ｂ）までは同様である。また、本実施形態においては、凹凸の原因となる配線１１１は金属からなっている。
【０２１４】
まず、フォトレジスト１３２ａを塗布した面の逆側の面より、フォトレジスト１３２ａを露光する。配線１１１は金属からなり光を透過しないため、フォトレジスト１３２ａまで露光されない。これより、配線１１１上に塗布したフォトレジスト１３２ａは現像時に残膜する。一方、凹凸の原因となる金属がない部分では、光は透過しフォトレジスト１３２ａまで露光されるので、フォトレジスト１３２ａは現像時に剥離する。なお、フォトレジスト１３２ａとしてはポジ型レジストを使用している。
【０２１５】
次に、図１９（ｂ）に示すように、フォトレジスト１３２ａを現像する。この工程により、基板表面の凹部にはマスクが形成されず、基板表面の凸部には、フォトレジスト１３２ａによるマスクが形成されることになる。
【０２１６】
その後の工程、すなわち、図１８（ｅ）以降の工程は、実施形態２−１と同様である。
【０２１７】
本実施形態は、金属等光を透過させない物質からなる凸部により、基板表面に凹凸ができている基板を平坦化するときに有効な方法である。これにより、露光用マスクの費用を削減することが可能である。
【０２１８】
（実施形態３）
図２０は、本発明の実施形態３による基板表面の平坦化方法について、その基本概念を工程順に示す断面図である。
【０２１９】
図２０（ａ）に示すように、基板２１０には凸部２１０ａと凹部２１０ｂが形成されている。
【０２２０】
次に、図２０（ｂ）に示すように、凸部２１０ａにマスク２１４を形成する。マスク作製には、フォトリソグラフィ技術が用いられる。
【０２２１】
次に、図２０（ｃ）に示すように、表面処理剤２１２を塗布する。表面処理剤２１２は、表面処理により平坦化膜２１６に対する濡れ性が変化するものを選択する。表面処理剤２１２には、シランカップリング剤やフッ素系のコーティング材料等が用いられる。
【０２２２】
次に、図２０（ｄ）に示すように、マスク２１４を剥離する。このとき、凹部２１０ｂに塗布した表面処理剤２１２が剥離しないようにする。この結果、凸部２１０ａでは濡れ性が変化しない一方、凹部２１０ｂには表面処理剤２１２による濡れ性変化面が形成される。
【０２２３】
次に、図２０（ｅ）に示すように、基板表面に平坦化膜２１６を成膜する。凸部２１０ａには平坦化膜２１６が蓄積せず、凹部２１０ｂには平坦化膜２１６が蓄積する。すなわち、平坦化膜２１６に対する基板表面の濡れ性が異なっていることを利用し、平坦化膜２１６を成膜し平坦化面２２１が得られる。
【０２２４】
平坦化面２２１の凹凸が問題にならなければ、凸部２１０ａと高さを合わせるまで平坦化膜２１６を厚くする必要はない。逆に、凹部２１０ｂに成膜した平坦化膜２１６の膜表面が、凸部２１０ａよりも高くなってもよい。
【０２２５】
以上が、実施形態３の基本概念であるが、さらに、図２１を用いて、具体例により、詳細に説明を行う。
【０２２６】
（実施形態３−１）
図２１は、本発明の実施形態３−１による基板表面の平坦化方法を工程順に示す断面図である。なお、平坦化処理前の基板表面の状況は、実施形態１−１と同様であり、詳細は図３に示すとおりである。また、図３中の断面Ｂ−Ｂ’が図２１の断面図に対応する。
【０２２７】
本実施形態による基板表面の平坦化方法は、液晶表示素子、有機ＥＬ素子、半導体の基板表面を平坦化する場合に適用可能なものである。
【０２２８】
図２１（ａ）に示すように、基板２１０上に配線２１１が形成され、さらにその上に絶縁膜２１９が成膜されている。
【０２２９】
まず、図２１（ｂ）に示すように、凹凸構造を有する基板表面に、フォトレジスト２３２を塗布する。フォトレジスト２３２としては、ポジ型レジストを使用している。
【０２３０】
次に、図２１（ｃ）に示すように、基板表面の凹凸形状に対応する露光パタンをもつ露光用マスク２１４を用いて、フォトレジスト２３２に露光する。露光用マスク２１４は、光透過部２１４ａと光遮光部２１４ｂとを有しており、基板表面の凹部は光透過部２１４ａに、基板表面の凸部は光遮光部２１４ｂに、それぞれ対応している。
【０２３１】
次に、図２１（ｄ）に示すように、フォトレジスト２３２を現像する。露光用マスク２１４を用いた露光により、基板表面の凹部のフォトレジスト２３２は剥離する。一方、凸部は露光されないので、フォトレジスト２３２は残膜する。この工程により、基板表面の凹部にはマスクが形成されず、基板表面の凸部にはフォトレジスト２３２によるマスクが形成される。
【０２３２】
次に、図２１（ｅ）に示すように、表面処理剤２３５を塗布する。表面処理剤２３５は、表面処理により平坦化膜２１６に対する濡れ性が変化するものを選択する。表面処理剤２３５には、シランカップリング剤やフッ素系のコーティング材料等が用いられる。
【０２３３】
次に、図２１（ｆ）に示すように、フォトレジスト２３２を剥離する。このとき、凹部が表面処理剤２３５塗布前の濡れ性に戻らないようにする。これにより、凹凸構造を有する基板２１０の表面には、フォトレジスト２３２が剥離され、濡れ性が変化していない凸部と、表面処理剤２３５により濡れ性が変化した濡れ性変化面２３０を有する凹部ができる。
【０２３４】
次に、図２１（ｇ）に示すように、平坦化膜２１６を塗布する。濡れ性変化面２３０では、平坦化膜２１６が絶縁膜２１９上に積層される。一方、配線２１１上では平坦化膜２１６がはじかれるため、平坦化膜２１６は積層されない。平坦化膜２１６の塗布量を調整することにより、成膜後の平坦化膜２１６の膜表面と、配線２１１上に塗布した絶縁膜２１９の高さを合わせることによって平坦化面２２１が得られる。平坦化膜２１６の成膜法はスピンコート法、ディップ法、スプレー法、ノズル噴射法、印刷法、転写法等を例示することができるが、これらの例に限定されるものではない。
【０２３５】
（その他の実施形態）
次に、実施形態１から３（実施形態１−１等の詳細説明を含む）により作成された平坦化基盤の適用例について説明する。
【０２３６】
図２２は、本発明のその他の実施形態による液晶表示素子を示す図である。
【０２３７】
図２２（ａ）は、本発明の実施形態１から３によって、ＴＦＴや配線を平坦にしたＴＦＴ基板４１を使用している。ＴＦＴ基板４１と対向基板４２をシール剤４３で貼り合わせ、液晶層５０を狭持している。図２２（ｂ）は、マイクロレンズ搭載液晶表示素子である。実施形態１−１１によってマイクロレンズ面４５を平坦化膜４６で平坦にしたマイクロレンズ搭載対向基板４９を使用しているが、本発明の実施形態１から３によってＴＦＴや配線を平坦にしたＴＦＴ基板４１を使用してもよい。両方の基板に本発明の平坦化基板が使用されていてもよい。
【０２３８】
本実施形態では、本発明の平坦化基板を用いているので、高開口率、高コントラストで、歩留まりも良く、低コストの液晶表示素子が得られる。
【０２３９】
図２３は、本発明のその他の実施形態による液晶表示素子を用いた液晶プロジェクタの光学系を示す図である。
【０２４０】
本実施形態では、上記の実施形態により作製されたマイクロレンズ搭載液晶表示素子とともに、次に説明する構成部品を用いることで、液晶プロジェクタを構成することができる。
【０２４１】
本液晶プロジェクタでは、光源６１と、光源からの白色光をダイクロイックミラー６４等により赤，緑，青色の３つの光束に分離する色分離光学系と、赤用，緑用，青用の３枚のマイクロレンズ搭載液晶表示素子６６，６７，６８と、それら３枚の液晶表示素子によって表示された画像を合成するためのクロスダイクロイックプリズム６９等からなる色合成光学系と、合成された表示画像をスクリーン上に拡大投射するための投射レンズ７０とが少なくとも用いられる。
【０２４２】
この液晶プロジェクタは、図２３に示すように、光源６１から出射した光をリフレクタ６２で集光した後、その光束を２枚のダイクロイックミラー６４で順次分離していき、３原色の光束に分離する。３原色の光束のうち赤色の光束は、ミラー６５で反射された後、マイクロレンズ搭載赤用液晶表示素子６６を照明する。また、緑色の光束はマイクロレンズ搭載緑用液晶表示素子６７を照明し、青色の光束はミラー６５で順次反射された後、マイクロレンズ搭載青用液晶表示素子６８を照明する。赤、緑、青用の液晶表示素子には、ＴＦＴを画素ごとに配列して液晶を駆動させるアクティブマトリックス型のものが用いられている。また、画素の開口部に集光して輝度を向上させるためのマイクロレンズが形成されている。赤、緑、青用の液晶表示素子にそれぞれ表示された画像は、クロスダイクロイックプリズム６９によって合成された後、投射レンズ７０によりスクリーン（不図示）に拡大投影される。
【０２４３】
本実施形態では、平坦化基板を用いて液晶表示素子を作製しているので、表示品質の向上した液晶プロジェクタが得られる。また、マイクロレンズ搭載液晶表示素子を使用することにより、明るい表示が可能になる。
【０２４４】
図２４は、本発明のその他の実施形態による有機ＥＬ素子を示す図である。
【０２４５】
本実施形態では、本発明の実施形態１から３によってＴＦＴや配線を平坦にしたＴＦＴ基板５１を使用している。ＴＦＴ基板５１上に有機ＥＬ層５２があり、これを水分から遮断するためメタルシール５４とＴＦＴ基板５１をシール剤５３で貼り合わせている。さらに、吸水材５５も、メタルシール５４とＴＦＴ基板５１の間に入っている。
【０２４６】
本実施形態では、本発明の平坦化基板を用いているので、信頼性が向上した有機ＥＬ素子が得られる。
【０２４７】
本発明は以上説明した液晶表示素子や有機ＥＬだけに限定されるものではない。例えば、半導体からなる基板を有する半導体装置においては、基板の表面に凹凸がある場合に、これを平坦化するため、本発明を適用することができる。
【０２４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、凹凸を有する基板表面の凹部および凸部の表面の濡れ性を相互に異ならせる工程と、基板表面の濡れ性の違いを利用し、基板表面の凹凸面上に凹部にのみ選択的に濡れ性変化面を形成することにより、凹凸を有する基板表面を、少なくとも従来の平坦化膜法の平坦化面よりは薄い平坦化膜の膜厚で、十分に平坦化することができる。
【０２４９】
基板表面の凹部のみの濡れ性を変化させる工程は、パタン露光、マスクを用いた放電処理、マスクを用いた表面処理剤の塗布で行うため、露光時に用いるフォトマスクの交換のみにより基板表面の平坦化を実施できる。このため、従来のフォトリソグラフィ装置をそのまま使え、新規に装置を導入する必要がなく、コストを抑えることができる。
【０２５０】
基板凸部が金属で形成されている場合には、基板の凸部のない裏面からパタン露光することで、露光用マスクを不要とすることもできる。また、大面積基板にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１による基板表面の平坦化方法を工程順に示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態１−１による基板表面の平坦化方法を工程順に示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態１−１から１−７による基板表面の平坦化方法における平坦化前の基板表面を示す上面図である。
【図４】本発明の実施形態１−２による基板表面の平坦化方法を工程順に示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態１−３による基板表面の平坦化方法を工程順に示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態１−４による基板表面の平坦化方法を工程順に示す断面図である。
【図７】本発明の実施形態１−５による基板表面の平坦化方法を工程順に示す断面図である。
【図８】本発明の実施形態１−６による基板表面の平坦化方法を工程順に示す断面図である。
【図９】本発明の実施形態１−７による基板表面の平坦化方法を工程順に示す断面図である。
【図１０】本発明の実施形態１−８から１−１０による基板表面の平坦化方法における平坦化前の基板表面を示す上面図と断面図である。
【図１１】本発明の実施形態１−８による基板表面の平坦化方法における平坦化工程での基板表面の撥水撥油性領域・親水親油性領域を示す上面図である。
【図１２】本発明の実施形態１−８による基板表面の平坦化方法を工程順に示す断面図である。
【図１３】本発明の実施形態１−９による基板表面の平坦化方法における基板の断面図である。
【図１４】本発明の実施形態１−１０による平坦化工程での基板表面の撥水撥油性領域・親水親油性領域を示す上面図である。
【図１５】本発明の実施形態１−１０による基板表面の平坦化方法を工程順に示す断面図である。
【図１６】本発明の実施形態１−１１による基板表面の平坦化方法を工程順に示す断面図である。
【図１７】本発明の実施形態２による基板表面の平坦化方法を工程順に示す断面図である。
【図１８】本発明の実施形態２−１による基板表面の平坦化方法を工程順に示す断面図である。
【図１９】本発明の実施形態２−２による基板表面の平坦化方法を工程順に示す断面図である。
【図２０】本発明の実施形態３による基板表面の平坦化方法を工程順に示す断面図である。
【図２１】本発明の実施形態３−１による基板表面の平坦化方法を工程順に示す断面図である。
【図２２】本発明のその他の実施形態による液晶表示素子を示す図である。
【図２３】本発明のその他の実施形態による液晶表示素子を用いた液晶プロジェクタの光学系を示す図である。
【図２４】本発明のその他の実施形態による有機ＥＬ素子を示す図である。
【図２５】凹凸がない理想的な平坦化基板を用いた液晶表示素子の断面図である。
【図２６】従来技術における凹凸を有する基板を用いた液晶表示素子の断面図である。
【図２７】従来技術における有機ＥＬ素子の断面図である。
【図２８】凹凸がない理想的なＴＦＴ基板の断面図および研磨パッドの外形図である。
【図２９】従来技術における凹凸を有するＴＦＴ基板の断面図および研磨パッドの外形図である。
【図３０】従来技術における基板表面の平坦化方法の例を工程順に示す断面図である。
【図３１】従来技術における基板表面の断面図である。
【図３２】従来技術における基板表面の平坦化方法の例を工程順に示す断面図である。
【符号の説明】
１０、１１０，２１０  基板
１０ａ  ，１１０ａ、２１０ａ    凹部
１０ｂ  ，１１０ｂ、２１０ｂ    凸部
１１、１２、１１１，２１１  配線
１３  撥水撥油膜
１３ａ  撥水撥油性部
１３ｂ  親水親油性部
１４，１４’、１１４  露光用マスク
１４ａ、１１４ａ、２１４ａ  光透過部
１４ｂ、１１４ｂ、２１４ｂ  光遮光部
１５、１１５、２１５  光
１６、１７，１１６，２１６  平坦化膜
１８  マイクロレンズ
１９、２０，１１９，２１９  絶縁膜
２１，２２，２３，２４，２５，２６，１２１，２２１  平坦化面
３１  光触媒膜
３０，１３０，２３０  濡れ性変化面
４１  ＴＦＴ基板
４２  対向基板
４３  シール剤
４４  マイクロレンズ基板
４５  マイクロレンズ面
４６  平坦化膜
４７  接着剤
４８  カバーガラス
４９  マイクロレンズ搭載対向基板
５０  液晶層
５１  ＴＦＴ基板
５２  有機ＥＬ層
５３  シール剤
５４  メタルシール
５５  吸水剤
６１  光源
６２  リフレクタ
６３  光変換インテグレータ
６４  ダイクロイックミラー
６５  ミラー
６６  マイクロレンズ搭載赤用液晶表示素子
６７  マイクロレンズ搭載緑用液晶表示素子
６８  マイクロレンズ搭載青用液晶表示素子
６９  クロスダイクロイックプリズム
７０  投射レンズ
１３２  マスク
１３２ａ  フォトレジスト
１１５  プラズマ
２３５  表面処理剤
５２１  基板
５２２  配線
５２３  ＴＦＴ
５２４  画素電極
５２５  平坦化膜
５２６  コンタクトホール
５２７  対向電極
５２８  凸部
５２９、１２９ａ  液晶分子
５３０  プレチルト角
５３１  点傾
５３２  ＴＦＴ基板
５３３  対向基板
５３４  液晶層
５４１  絶縁層
５４２  正孔輸送層
５４３  有機ＥＬ層
５４４  上部電極
５４５  透明電極膜
５４６  研磨パッド
【図１】
2004349317.tif 000003
【図２】
2004349317.tif 000004
【図３】
2004349317.tif 000005
【図４】
2004349317.tif 000006
【図５】
2004349317.tif 000007
【図６】
2004349317.tif 000008
【図７】
2004349317.tif 000009
【図８】
2004349317.tif 000010
【図９】
2004349317.tif 000011
【図１０】
2004349317.tif 000012
【図１１】
2004349317.tif 000013
【図１２】
2004349317.tif 000014
【図１３】
2004349317.tif 000015
【図１４】
2004349317.tif 000016
【図１５】
2004349317.tif 000017
【図１６】
2004349317.tif 000018
【図１７】
2004349317.tif 000019
【図１８】
2004349317.tif 000020
【図１９】
2004349317.tif 000021
【図２０】
2004349317.tif 000022
【図２１】
2004349317.tif 000023
【図２２】
2004349317.tif 000024
【図２３】
2004349317.tif 000025
【図２４】
2004349317.tif 000026
【図２５】
2004349317.tif 000027
【図２６】
2004349317.tif 000028
【図２７】
2004349317.tif 000029
【図２８】
2004349317.tif 000030
【図２９】
2004349317.tif 000031
【図３０】
2004349317.tif 000032
【図３１】
2004349317.tif 000033
【図３２】
2004349317.tif 000034