(57)【要約】【課題】アルカリ性を示す液体に対する高い耐性を付与し得る基材の表面処理方法、また、かかる基材の表面処理方法により処理が施された基材を提供すること。【解決手段】本発明の基材の表面処理方法は、基材４の表面に存在する水酸基と第１のカップリング剤とを反応させる工程と、第１のカップリング剤が有する官能基の化学構造の少なくとも一部を切断することにより、基材４の表面に残存する水酸基を露出させる工程と、基材４の表面に露出した水酸基と第２のカップリング剤とを反応させる工程とを有する基材の表面処理方法である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の表面に存在する水酸基と第１のカップリング剤とを反応させる第１の工程と、
前記第１のカップリング剤が有する官能基の化学構造の少なくとも一部を切断することにより、前記基材の表面に残存する水酸基を露出させる第２の工程と、
前記基材の表面に露出した水酸基と第２のカップリング剤とを反応させる第３の工程とを有することを特徴とする基材の表面処理方法。
【請求項２】
前記第２の工程において、前記化学構造の一部が切断された前記官能基の端部には、水酸基が導入される請求項１に記載の基材の表面処理方法。
【請求項３】
前記第２の工程において、前記官能基の化学構造の切断は、紫外線照射およびプラズマ照射の少なくとも一方により行われる請求項１または２に記載の基材の表面処理方法。
【請求項４】
前記紫外線照射は、大気中で行われる請求項３に記載の基材の表面処理方法。
【請求項５】
前記紫外線照射における紫外線の照射時間は、１〜１２０秒間である請求項３または４に記載の基材の表面処理方法。
【請求項６】
前記紫外線照射における紫外線の波長は、２００ｎｍ以下である請求項３ないし５のいずれかに記載の基材の表面処理方法。
【請求項７】
前記プラズマ照射におけるプラズマ照射の時間は、１〜３０秒間である請求項３に記載の基材の表面処理方法。
【請求項８】
前記プラズマ照射における高周波電力の出力は、５０〜１５０Ｗである請求項３または７に記載の基材の表面処理方法。
【請求項９】
前記第２の工程において、前記第１のカップリング剤が有する官能基の化学構造の少なくとも一部を切断することにより、前記第３の工程において、前記第２のカップリング剤が、前記基材の表面に到達するのが許容される請求項１ないし８のいずれかに記載の基材の表面処理方法。
【請求項１０】
前記第１のカップリング剤と前記第２のカップリング剤とは、それらの有する官能基の重量平均分子量がほぼ等しい請求項１ないし９のいずれかに記載の基材の表面処理方法。
【請求項１１】
前記第１のカップリング剤は、これが有する官能基の重量平均分子量が２００〜４０００である請求項１ないし１０のいずれかに記載の基材の表面処理方法。
【請求項１２】
前記第２のカップリング剤は、これが有する官能基の重量平均分子量が２００〜４０００である請求項１ないし１１のいずれかに記載の基材の表面処理方法。
【請求項１３】
前記第１のカップリング剤と前記第２のカップリング剤とは、それらの有する官能基が、同一の特性を示す請求項１ないし１２のいずれかに記載の基材の表面処理方法。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれかに記載の基材の表面処理方法により処理が施されたことを特徴とする基材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材の表面処理方法および基材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、基材にカップリング剤による表面処理を施すことにより、撥液性、親液性および反応性等の特性を基材に付与することが行われている
例えば、特許文献１には、基材（ガラス）に撥液性を有するカップリング剤による表面処理を施すことにより、基材に撥液性を付与するものが開示されている。
しがしながら、このような基材では、カップリング剤が有する官能基の分子量によっては、基材表面に未反応の水酸基が残存する場合があり、この場合、アルカリ溶液等を長時間接触させると、その表面の水酸基が残存する部分から変質・劣化が生じるという問題がある。
【０００３】
【特許文献１】特開平４−１３２６３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、アルカリ性を示す液体に対する高い耐性を付与し得る基材の表面処理方法、また、かかる基材の表面処理方法により処理が施された基材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の基材の表面処理方法は、基材の表面に存在する水酸基と第１のカップリング剤とを反応させる第１の工程と、
前記第１のカップリング剤が有する官能基の化学構造の少なくとも一部を切断することにより、前記基材の表面に残存する水酸基を露出させる第２の工程と、
前記基材の表面に露出した水酸基と第２のカップリング剤とを反応させる第３の工程とを有することを特徴とする。
これにより、カップリング剤の種類に応じた特性と、アルカリ性を示す液体に対する耐性との双方の特性を発揮する基材を得ることができる。
【０００６】
本発明の基材の表面処理方法では、前記第２の工程において、前記化学構造の一部が切断された前記官能基の端部には、水酸基が導入されることが好ましい。
これにより、第３の工程において、第２のカップリング剤が、基材の表面に残存している水酸基のみならず、前記官能基の端部に導入された水酸基にも結合することとなる。
本発明の基材の表面処理方法では、前記第２の工程において、前記官能基の化学構造の切断は、紫外線照射およびプラズマ照射の少なくとも一方により行われることが好ましい。
かかる方法によれば、官能基の化学構造の一部が切断されるのとほぼ同時に、前記官能基の端部に大気中に存在する酸素分子および水分子から酸素原子が効率よく導入されるため、迅速に水酸基を導入することができる。
【０００７】
本発明の基材の表面処理方法では、前記紫外線照射は、大気中で行われることが好ましい。
これにより、官能基の化学構造の一部が切断されるのとほぼ同時に、この端部に大気中に存在する酸素分子および水分子から酸素原子が効率よく導入されるため、迅速に水酸基を導入することができる。
【０００８】
本発明の基材の表面処理方法では、前記紫外線照射における紫外線の照射時間は、１〜１２０秒間であることが好ましい。
これにより、官能基の化学構造の一部が、適度な割合で切断されるようになり、その結果、最終的に得られる前記基材は、特に優れたカップリング剤による特性と、アルカリ性を示す液体に対する耐性とを発揮する。
【０００９】
本発明の基材の表面処理方法では、前記紫外線照射における紫外線の波長は、２００ｎｍ以下であることが好ましい。
紫外線の波長をこのような範囲内とすることにより、基材の表面に存在する官能基の一部を確実に切断することができる。
本発明の基材の表面処理方法では、前記プラズマ照射におけるプラズマ照射の時間は、１〜３０秒間であることが好ましい。
これにより、官能基の化学構造の一部が、適度な割合で切断されるようになり、その結果、最終的に得られる前記基材は、特に優れたカップリング剤による特性と、アルカリ性を示す液体に対する耐性とを発揮する。
【００１０】
本発明の基材の表面処理方法では、前記プラズマ照射における高周波電力の出力は、５０〜１５０Ｗであることが好ましい。
高周波電力の出力をこのような範囲内とすることにより、前記基材の表面に存在する官能基の一部を確実に切断することができる。
本発明の基材の表面処理方法では、前記第２の工程において、前記第１のカップリング剤が有する官能基の化学構造の少なくとも一部を切断することにより、前記第３の工程において、前記第２のカップリング剤が、前記基材の表面に到達するのが許容されることが好ましい。
これにより、第３の工程において、前記基材の表面に残存する水酸基と第２のカップリング剤とを結合させることができ、前記基材の表面に残存する水酸基の量を減少させることができる。その結果、前記基材のアルカリ性を示す液体に対する耐性をより高めることができる。
【００１１】
本発明の基材の表面処理方法では、前記第１のカップリング剤と前記第２のカップリング剤とは、それらの有する官能基の重量平均分子量がほぼ等しいことが好ましい。
これにより、前記基材の各部において、カップリング剤による特性のばらつきが大きくなるのを防止することができる。
本発明の基材の表面処理方法では、前記第１のカップリング剤は、これが有する官能基の重量平均分子量が２００〜４０００であることが好ましい。
前記官能基の重量平均分子量を前記範囲内とすることにより、第２の工程において、前記官能基の化学構造の一部が切断された場合でも、前記官能基が有する機能を損なうことを好適に防止することができる。
【００１２】
本発明の基材の表面処理方法では、前記第２のカップリング剤は、これが有する官能基の重量平均分子量が２００〜４０００であることが好ましい。
前記官能基の重量平均分子量を前記範囲内とすることにより、それぞれ、隣り合う第１および第２のカップリング剤が有する官能基同士が複雑（三次元的）に絡み合い、前記基材の表面を覆うようになる。その結果、カップリング剤による特性がさらに向上するとともに、前記基材の表面に残存する水酸基へのアルカリ性を示す液体の接触の機会を減少し得るという効果も得られる。
【００１３】
本発明の基材の表面処理方法では、前記第１のカップリング剤と前記第２のカップリング剤とは、それらの有する官能基が、同一の特性を示すことが好ましい。
これにより、前記基材に付与されるカップリング剤が有する特性をより向上させることができる。
本発明の基材は、本発明の基材の表面処理方法により処理が施されたことを特徴とする。
これにより、カップリング剤の種類に応じた特性と、アルカリ性を示す液体に対する耐性との双方の特性を発揮する基材が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の基材の表面処理方法および基材について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
＜基材の表面処理方法＞
まず、本発明の基材の表面処理方法の好適な実施形態について説明する。
図１および図２は、本発明の基材の表面処理方法を説明するための模式図（縦断面図）である。
なお、以下の説明では、図１、２中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００１５】
本発明の基材の表面処理方法は、［１］第１のカップリング剤処理工程と、［２］化学構造切断工程と、［３］第２のカップリング剤処理工程とを有する。以下、各工程について順次説明する。
まず、基材４を用意する（図１（ａ）参照。）。
基材４は、その表面に水酸基が存在するものであれば、いかなるものであってもよいが、例えば、基材４自体の表面に水酸基が存在するもの、母材４１の上面に膜４２を形成することにより、その表面に水酸基が導入されたもの等が挙げられる。
【００１６】
本実施形態では、後者の場合を代表に説明する。
母材４１は、いかなる材料で構成されたものであってもよいが、例えば、石英ガラス、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、各種低誘電率材料（いわゆる、ｌｏｗ−Ｋ材）等の各種絶縁材料（誘電体）や、シリコン（例えば、アモルファスシリコン、多結晶シリコン等）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム酸化物（ＩＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、アンチモン錫酸化物（ＡＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、Ａｌ、Ａｌ合金、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔａ等の導電性材料で構成されたものを用いることができる。
【００１７】
次に、この母材４１に膜４２を形成する。
膜４２の構成材料としては、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）のような各種酸化物材料が挙げられる。
この膜４２を母材４１の上面に形成する方法としては、例えば、熱酸化法、ＣＶＤ法（化学気相成長法）等を用いることができる。
【００１８】
ＳｉＯ２膜をＣＶＤ法により形成する場合には、例えば、所定圧力のチャンバ内に、シリコン酸化物前駆体と酸素原子を含むガスとを導入し、母材４１を加熱することにより、行うことができる。
シリコン酸化物前駆体としては、例えば、ジクロロシラン、ヘキサクロロジシラン、テトラキス（ヒドロカルビルアミノ）シラン、トリス（ヒドロカルビルアミノ）シラン等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００１９】
酸素原子を含むガスとしては、例えば、酸素（純酸素）、オゾン、過酸化水素、水蒸気、一酸化窒素、二酸化窒素、酸化二窒素等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
加熱の温度（加熱温度）は、３００〜１０００℃程度であるのが好ましく、５００〜８００℃程度であるのがより好ましい。
【００２０】
加熱の時間（加熱時間）は、加熱温度を前記範囲とする場合には、１０〜９０分程度であるのが好ましく、２０〜６０分程度であるのがより好ましい。
チャンバ内の圧力（真空度）は、０．０５Ｔｏｒｒ〜大気圧（７６０Ｔｏｒｒ）程度であるのが好ましく、０．１〜５００Ｔｏｒｒ程度であるのがより好ましい。
また、シリコン酸化物前駆体と酸素原子を含むガスとの混合比は、モル比で１０：１〜１：１００程度であるのが好ましく、１：２〜１：１０程度であるのがより好ましい。
【００２１】
［１］第１のカップリング剤処理工程（第１の工程）
次に、基材４の表面に存在する水酸基と第１のカップリング剤とを反応させる。これにより、この水酸基と第１のカップリング剤とが結合を形成し、基材４の表面にカップリング剤が結合する。
この基材４の表面に存在する水酸基と第１のカップリング剤とを反応させる方法としては、各種の方法を用いることができるが、例えば、Ｉ：第１のカップリング剤を含有する溶液に基材４を浸漬する方法（浸漬法）、II：基材４の表面に第１のカップリング剤を含有する溶液を塗布する方法（塗布法）、III：基材４の表面に第１のカップリング剤を含有する溶液を噴霧（シャワー）する方法（噴霧法）によって行うことができるが、これらの中でも、浸漬法を用いるのが好ましい。
浸漬法によれば、一度に大量の基材４を処理することができ、基材４の表面に均一に第１のカップリング剤を結合させることができる。
【００２２】
以下では、浸漬法によって基材４の表面に存在する水酸基と第１のカップリング剤とを反応させる場合について説明する。
まず、第１のカップリング剤を有機溶媒に溶解して処理溶液を調製する。
第１のカップリング剤としては、例えば、Ｔｉ、Ｌｉ、Ｓｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｔ、Ｂａ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｂｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｔａ等を有する各種金属アルコキシドを用いることができるが、これらの中でも、一般的に、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ等を有する金属アルコキシドが用いられるが、特に、Ｓｉを有するシラン系カップリング剤（金属アルコキシド）を用いるのが好ましい。シラン系カップリング剤は、安価であり入手が容易である。
【００２３】
ここで、シラン系カップリング剤は、一般式ＲｆｎＳｉＸ（４−ｎ）（但し、Ｘは、加水分解によりシラノール基を生成する加水分解基、Ｒｆは各種の特性を有する官能基である。また、ｎは１〜３の整数である。）で表される。
この第１のカップリング剤が有する官能基の重量平均分子量は、２００〜４０００程度であるのが好ましく、１０００〜２０００程度であるのがより好ましい。この官能基の重量平均分子量を前記範囲内とすることにより、次工程［２］において、この官能基の化学構造の一部が切断された場合でも、この官能基が有する機能を損なうことを好適に防止することができる。
【００２４】
第１のカップリング剤を溶解する溶媒としては、各種のものが用いられるが、例えば、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼンのような芳香族炭化水素系溶媒を用いることができる。
この処理溶液におけるカップリング剤の濃度は、０．０１〜０．５ｗｔ％程度であるのが好ましく、０．１〜０．３ｗｔ％程度であるのがより好ましい。
【００２５】
次に、この処理溶液に、基材４を一定時間浸漬した後に、この基材４を引き上げる。
この基材４を、第１のカップリング剤の処理溶液中に浸漬すると、第１のカップリング剤の加水分解基が加水分解されてシラール基が生成される。そして、このシラール基と、基材４の表面の水酸基とが結合し、第１のカップリング剤が基材４の表面に結合する。（図１（ｂ）参照。）。
【００２６】
前記処理溶液にこの基材４を浸漬する際の温度は、１０〜２００℃程度であるのが好ましく、２０〜１００℃程度であるのがより好ましい。
基材４の浸漬時間は、０．１〜１８０ｓｅｃ程度であるのが好ましく、１０〜６０ｓｅｃ程度であるのがより好ましい。
基材４の引き上げ速度は、０．５〜５０ｍｍ／ｓｅｃ程度であるのが好ましく、１０〜３０ｍｍ／ｓｅｃ程度であるのがより好ましい。
【００２７】
基材４を前記処理溶液に浸漬する際の条件を、上述したような条件の範囲とすることにより、基材４の表面に第１のカップリング剤を確実に結合させることができる。
なお、基材４の表面に第１のカップリング剤を結合させた後に、この基材４に加熱処理（アニール処理）を行うようにしてもよい。これにより、前記溶媒が基材４上から確実に除去されて、第１のカップリング剤が有するシラール基と、基材４の表面の水酸基との結合をより強固なものとすることができる。
この熱処理は、窒素雰囲気等の不活性ガス雰囲気下、１００〜４５０℃程度×１０〜１５０秒程度で行うのが好ましく、１５０〜２５０℃程度×５０〜１００秒程度で行うのがより好ましい。
【００２８】
［２］化学構造切断工程（第２の工程）
次に、基材４の表面に結合した第１のカップリング剤が有する官能基の化学構造の少なくとも一部を切断する。これにより、前工程［１］において基材４の表面に残存する水酸基を露出させる。
ここで、前工程［１］において、カップリング剤の種類に応じた特性（以下、単に「カップリング剤による特性」と言う。）を付与すべく用いた第１のカップリング剤は、これが有する加水分解基が、基材４の表面に存在する水酸基と反応することにより、基材４の表面に結合する。
【００２９】
したがって、基材４の表面に存在する水酸基のほぼ全てに、第１のカップリング剤を結合させることができれば、この表面処理が施された基材４に、カップリング剤による特性をより高めることができる。
一般に、カップリング剤は、分子量が比較的大きい官能基を有するものの方が、カップリング剤による特性が向上する傾向を示すことから、かかるカップリング剤が選択して使用されることが多い。
【００３０】
ところが、かかるカップリング剤を用いた場合、カップリング剤が有する官能基同士の間に立体障害が生じることや、基材４の表面に結合したカップリング剤の官能基により、基材４の表面が覆われたような状態となること等により、基材４の表面に存在する水酸基の一部のものは、カップリング剤との反応に寄与し得ない状態となる。
すなわち、図１（ｂ）に示すように、第１のカップリング剤と結合できない水酸基が、第１のカップリング剤同士の間に残存した状態となる。
【００３１】
この水酸基が残存した部分は、アルカリに対する耐性が低いことから、かかる基材が、アルカリ性を示す液体に長期間接触すると、この液体により水酸基が残存する部分から基材４の浸食が開始し劣化（分解）する。これにより、カップリング剤が基材４の表面離脱（剥離）して、カップリング剤による特性が損なわれる（消失する）こととなる。
そこで、本発明では、第１のカップリング剤が有する官能基の化学構造の少なくとも一部を切断することにより除去して、基材４に残存する水酸基を露出させる。これにより、第２のカップリング剤が、基材４の表面に到達することが許容されるようになる。その結果、基材４の表面に残存する水酸基と第２のカップリング剤とを結合させることができ、基材４の表面に残存する水酸基の量を減少させることができる。これにより、基材４のアルカリ性を示す液体に対する耐性をより高めることができる。
【００３２】
また、より多くのカップリング剤が基材４に結合することとなる。このため、第２のカップリング剤として、第１のカップリング剤と同一の特性を示す官能基を有するものを用いることにより、カップリング剤による特性をさらに高めることができる。
なお、官能基の化学構造の切断の程度は、化学構造を切断する方法（以下、単に「切断方法」と言う。）の選択およびその処理条件（特に、処理時間）を適宜設定することにより、調整することができる。
【００３３】
以下、第１のカップリング剤が有する官能基の化学構造の少なくとも一部を切断する方法について、詳述する。
切断方法としては、例えば、紫外線照射、プラズマ照射、電子ビーム照射、加熱する方法（熱酸化法）等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
また、切断方法としては、化学構造の切断により、官能基の端部に水酸基が導入されるものが好ましい。これにより、次工程［３］において、第２のカップリング剤が、基材４の表面に残存している水酸基のみならず、この端部に導入された水酸基にも結合することとなる。
【００３４】
その結果、第１のカップリング剤が有する官能基と第２のカップリング剤が有する官能基とが複雑に絡み合い、基材４の表面を覆うようになる。これにより、カップリング剤による特性がさらに向上するとともに、基材４の表面に残存する水酸基へのアルカリ性を示す液体の接触の機会を減少し得るという効果も得られる。
このような水酸基を導入し得る切断方法としては、紫外線照射およびプラズマ照射の少なくとも一方が好適に用いられる。かかる方法によれば、前記化学構造の一部が切断されるのとほぼ同時に、大気中に存在する酸素分子および水分子から酸素原子が効率よく導入され端部に迅速に水酸基を導入することができる。
具体的には、図１（ｃ）に示すように、紫外線照射およびプラズマ照射の少なくとも一方を基材４の上面に施すことにより、基材４の表面に結合した第１のシランカップリング剤が有する官能基の化学構造の少なくとも一部を切断して、水酸基を露出させる（図１（ｄ）参照。）。
【００３５】
Ａ：紫外線照射を用いる場合
照射する紫外線の波長は、２００ｎｍ以下であるのが好ましく、１００〜１８０ｎｍ程度であるのがより好ましい。紫外線の波長をこのような範囲内とすることにより、基材４の表面に存在する官能基の一部を確実に切断することができる。
紫外線の強度は１００〜２０００ｍＪ／ｃｍ２程度であるのが好ましく、２００〜1０００ｍＪ／ｃｍ２程度であるのがより好ましい。
【００３６】
なお、紫外線照射を行う雰囲気は、大気中または減圧状態のいずれであってもよいが、大気中とするのが好ましい。これにより、前記化学構造の一部が切断されるのとほぼ同時に、大気中に存在する酸素分子および水分子から酸素原子が効率よく導入されるため、この端部に迅速に水酸基を導入することができる。
紫外線の照射時間は、１〜１２０秒間程度であるのが好ましく、３０〜９０秒間程度であるのがより好ましい。これにより、前記化学構造の一部が、適度な割合で切断されるようになる。その結果、最終的に得られる基材４は、特に優れたカップリング剤による特性と、アルカリ性を示す液体に対する耐性とを発揮する。
【００３７】
Ｂ：プラズマ照射を用いる場合
プラズマを発生させるガス種としては、例えば、酸素ガス、窒素ガス、不活性ガス（アルゴンガス、ヘリウムガス等）等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
高周波電力の出力は、５０〜１５０Ｗ程度であるのが好ましく、１００〜１５０Ｗ程度であるのがより好ましい。高周波電力の出力をこのような範囲内とすることにより、基材４の表面に存在する官能基の一部を確実に切断することができる。
【００３８】
ガスの流量は、１０〜５００ｓｃｃｍ程度であるのが好ましく、１００〜３００ｓｃｃｍ程度であるのがより好ましい。
プラズマ照射を行う際の雰囲気の圧力は、１×１０−５〜１×１０−１Ｔｏｒｒ程度であるのが好ましく、１×１０−４〜１×１０−２Ｔｏｒｒ程度であるのがより好ましい。
なお、プラズマ照射を行う際の雰囲気は、酸素含有雰囲気であるのが好ましい。これにより、前記化学構造の一部が切断されるのとほぼ同時に、雰囲気中に存在する酸素分子および水分子から酸素原子が効率よく導入されるため、この端部に迅速に水酸基を導入することができる。
【００３９】
特に、プラズマ照射には、プラズマを発生するガス種として、酸素ガスを含むガスを用いる酸素プラズマ照射を用いるのが好適である。酸素プラズマ照射によれば、酸素プラズマが前記化学構造の一部を切断するとともに、この切断された官能基の端部における結合に利用されるため、この端部により確実に水酸基を導入することができる。
さらに、このプラズマ照射の時間は、１〜３０秒間程度であるのが好ましく、１０〜２０秒間程度であるのがより好ましい。これにより、前記化学構造の一部が、適度な割合で切断されるようになる。その結果、最終的に得られる基材４は、特に優れたカップリング剤による特性と、アルカリ性を示す液体に対する耐性とを発揮する。
【００４０】
［３］第２のカップリング剤処理工程（第３の工程）
次に、基材４の表面に露出した水酸基と第２のカップリング剤とを前記工程［１］と同様にして反応させる。これにより、基材４の表面に第２のカップリング剤が結合する（図１（ｅ）参照。）。
第２のカップリング剤は、第１のカップリング剤と異なるものであってもよいが、次のようなものが好ましい。
【００４１】
第２のカップリング剤は、その官能基の重量平均分子量が第１のカップリング剤とほぼ等しいものであるのが好ましい。これにより、基材４の各部において、カップリング剤による特性のばらつきが大きくなるのを防止することができる。
ここで、第２のカップリング剤が有する官能基の重量平均分子量は、２００〜４０００程度であるのが好ましく、１０００〜２０００程度であるのがより好ましい。この官能基の重量平均分子量を前記範囲内とすることにより、それぞれ、隣り合う第１および第２のカップリング剤が有する官能基同士が複雑（三次元的）に絡み合い、基材４の表面を覆うようになる。その結果、カップリング剤による特性がさらに向上するとともに、基材４の表面に残存する水酸基へのアルカリ性を示す液体の接触の機会を減少し得るという効果も得られる。
【００４２】
第２のカップリング剤が有する官能基は、第１のカップリング剤が有する官能基と同一の特性を示すものであるのが好ましい。これにより、基材４に付与されるカップリング剤が有する特性をより向上させることができる。
基材４に付与させるカップリング剤による特性としては、例えば、撥液性や親液性等が挙げられる。
【００４３】
例えば、第１のカップリング剤および第２のカップリング剤に、それぞれ撥液性の官能基を有するものを選択することにより、基材４に撥液性を付与することができる。
このような官能基としては、例えば、パーフルオロアルキル基、フッ素を含有するアルキル基、アルキル基等が挙げられる。
また、第１のカップリング剤および第２のカップリング剤に、それぞれ親液性の官能基を有するものを選択することにより、基材４に親液性を付与することができる。
【００４４】
このような官能基としては、例えば、カルボキシル基、水酸基、エポキシ基、アミノ基、メルカプト基、イソシアネート基、スルフィド基等またはこれらを含有するもの（例えば、これらを末端に導入させたアルキル基）が挙げられる。
したがって、このような表面処理が施された基材４は、カップリング剤による特性と、アルカリ性を示す液体に対する耐性との双方を有するものとなる。
【００４５】
なお、本発明の基材の処理方法が施された基材を、各種部品に適宜適用することにより、この基材を備える部品にカップリング剤による特性と、アルカリ性を示す液体に対する耐性との双方の特性を付与することができる。
このような部品としては、特に限定されるものではないが、例えば、インクジェットプリンタヘッドに設けられたノズルプレート、チャンバの内壁、自動車、電車、飛行機等の乗り物のフロントガラス、浴室の鏡および床等が挙げられる。
【００４６】
以上、本発明の基材の表面処理方法および基材について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
例えば、用いるカップリング剤は、前述したものに限定されるものでないことは言うまでもない。
また、本発明の基材の表面処理方法は、前述したような工程に、必要に応じて、１または２以上の任意の目的の工程を追加することもできる。
【実施例】
【００４７】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．膜の形成
（実施例１）
＜１＞  まず、チャンバ内のステージに金属製の基板（母材）をセットし、ＣＶＤ法により、以下のような条件で、金属製の基板上にＳｉＯ２膜を形成した。
【００４８】
・シリコン酸化物前駆体                  ：ジクロロシラン
・酸素原子を含むガス                    ：酸素
・加熱温度                              ：６５０℃
・加熱時間                              ：４０分
・チャンバ内の圧力                      ：１×１０−２Ｔｏｒｒ
・シリコン酸化物前駆体と酸素のモル混合比：１：２
【００４９】
＜２＞  次に、撥液性を有するシラン系カップリング剤（信越シリコーン社製「ＫＹ−１３０」）を、０．１ｗｔ％となるようにＦＲシンナー（信越シリコーン社製）に溶解して、処理溶液を調製した。
その後、金属製の基板を、この処理溶液中に浸漬した後、一定の速度で引き上げることにより、このシラン系カップリング剤（第１のカップリング剤）と金属製の基板の表面に存在する水酸基とを反応させた。
なお、この単分子膜形成時の処理条件は、以下に示す通りである。
【００５０】
・処理溶液の温度：２５℃
・浸漬時間      ：６０秒間
・引き上げ速度  ：６０ｍｍ／ｓｅｃ
その後、この金属製の基板に、窒素含有雰囲気中、２００℃×９０ｓｅｃで、アニール処理を行った。
【００５１】
＜３＞  次に、この金属製の基板に、以下のような条件の紫外線を照射して、その第１のカップリング剤が有する官能基の化学構造の一部を切断した。
・紫外線の波長：１７２ｎｍ
・雰囲気      ：大気中
・照射時間    ：６０秒間
＜４＞  次に、第２のカップリング剤として第１のカップリング剤と同様のものを用いて、前記工程＜２＞と同様の工程を行った。
以上の工程により、基板に表面処理を施して、撥液性を有する基板とした。
【００５２】
（実施例２〜４）
前記工程＜３＞において、金属製の基板に照射する紫外線の照射時間を、それぞれ、表１のように変更した以外は、前記実施例１と同様にして、基板に表面処理を施して、撥液性を有する基板とした。
（実施例５）
前記工程＜２＞において、紫外線照射に代わり、酸素プラズマ照射を１０秒間行った以外は、前記実施例１と同様にして、基板に表面処理を施して、撥液性を有する基板とした。
【００５３】
（比較例１）
前記工程＜３＞および＜４＞を省略した以外は、前記実施例１と同様にして、基板に表面処理を施して、撥液性を有する基板とした。
（比較例２）
前記工程＜３＞を省略した以外は、前記実施例１と同様にして、基板に表面処理を施して、撥液性を有する基板とした。
【００５４】
２．評価
各実施例および各比較例で表面処理を施した基板に対して、以下に示す浸漬試験を実施した。
浸漬試験では、基板をアルカリ溶液中に浸漬した後、この基板をアルカリ溶液から取り出し、このとき、膜状に付着していたアルカリ溶液が弾かれて、接触角９０°以上の液滴が形成されるまでの時間を測定した。
なお、基板をアルカリ溶液中に浸漬した際の各条件は、以下に示す通りである。
・アルカリ溶液      ：０．０１ＮのＮａＯＨ水溶液（ｐＨ：１２）
・アルカリ溶液の温度：４５℃
・浸漬時間          ：１秒間、２０分間、３時間
【００５５】
そして、前述のようにして測定された時間を、それぞれ、浸漬時間毎に、以下の４段階の基準に従って評価した。
◎：２０秒以内に液滴が形成された。
○：２１〜６０秒間に液滴が形成された。
△：６１〜１８０秒間に液滴が形成された。
×：接触角９０°以上の液滴が形成されない。
この浸漬試験の結果を、以下の表１に示す。
【００５６】
【表１】
2005281729.tif 000003
【００５７】
表１に示すように、各実施例で表面処理が施された基板は、いずれも、各試験の終了時においても、高い撥液性が維持されていた。
また、紫外線の照射時間を適宜設定することにより、撥液性をより高い状態に維持し得ることが明らかとなった。
これに対し、各比較例の基板は、各試験の終了時において、明らかな撥液性の低下認めた。これは、いずれの比較例においても、基板の表面に、シラン系カップリング剤との結合が形成されない水酸基が残存し、その結果、当該領域から撥液膜がアルカリ溶液に侵食されたことが原因であると推察される。
【００５８】
また、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製の基板（撥液性を示す基板）を用い、親液性を有するカップリング剤（信越シリコーン社製「ＫＢＥ−５８５」）を用いて、前記各実施例および各比較例と同様にして、基板の表面に親液性を示す膜（親液膜）を形成した。
そして、撥液膜の評価で示した浸漬試験と同様の条件で、各親液膜について、浸漬試験を行った。
その後、各親液膜について親液性の消失を確認したところ、前記各実施例および各比較例において撥液性が消失するのと同様の結果であった。
すなわち、各実施例に対応する親液膜は、いずれも、各試験の終了時においても、高い親液性が維持されていた。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の基材の表面処理方法を説明するための模式図（縦断面図）である。
【図２】本発明の基材の表面処理方法を説明するための模式図（縦断面図）である。
【符号の説明】
【００６０】
４‥‥基材  ４１‥‥母材  ４２‥‥膜
【図１】
2005281729.tif 000004
【図２】
2005281729.tif 000005