(57)【要約】【課題】補完的撥水領域を基体の表面に予め形成することなく、滲みが抑制されたパターンを基体の表面に形成できる吐出用溶液、および、上記パターンを形成する方法などを提供する。【解決手段】例えば、インクジェット法を用いて、滲みが抑制されたパターンを基体の表面に形成する吐出用溶液などを提供する。基体の表面にパターンを形成するための吐出用溶液であって、前記液体は、第１のパターン形成材料としてフルオロアルキル鎖を有する有機分子を含み、前記液体の表面張力が２０dyne/cm以上であることを特徴とする吐出用溶液とする。
2006523014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体の表面にパターンを形成するための吐出用溶液であって、
前記溶液は、第１のパターン形成材料としてフルオロアルキル鎖を有する有機分子を含み、
前記溶液の表面張力が２０dyne/cm以上であることを特徴とする吐出用溶液。
【請求項２】
前記吐出用溶液が、第２のパターン形成材料をさらに含む請求項１に記載の吐出用溶液。
【請求項３】
前記第２のパターン形成材料が、金属酸化物誘電体の前駆体、半導体、金属およびポリマーから選ばれる少なくとも１種の材料を含む請求項２に記載の吐出用溶液。
【請求項４】
前記金属が、金属コロイドである請求項３に記載の吐出用溶液。
【請求項５】
前記ポリマーが、導電性ポリマー、半導体ポリマー、絶縁性ポリマーおよび光硬化性ポリマーから選ばれる少なくとも１種である請求項３に記載の吐出用溶液。
【請求項６】
前記有機分子が、クロロシリル基、アルコキシ基、メルカプト基、カルボキシ基、水酸基およびアミノ基から選ばれる少なくとも１つの基を含む有機分子、ジスルフィド結合を含む有機分子、シラザンおよびジチオールから選ばれる少なくとも１つである請求項１に記載の吐出用溶液。
【請求項７】
前記有機分子が、組成式ＣＦ3（ＣＦ2）nＣ2Ｈ4Ｓｉ｛（Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2）m−ＯＲ1｝3で示される分子、および、前記分子の加水分解物から選ばれる少なくとも１つである請求項１に記載の吐出用溶液。
ただし、上記組成式において、
Ｒ1は、メチル基、エチル基、プロピル基またはブチル基であり、
ｎおよびｍは、１以上１０以下の自然数である。
【請求項８】
前記酸化物誘電体の前駆体が、金属アルコキシド、金属アセチルアセトネート、金属カルボキシレートおよび金属無機化合物から選ばれる少なくとも１つである請求項３に記載の吐出用溶液。
【請求項９】
前記半導体ポリマーが、ポリアルキルチオフェンおよびポリ−９，９’ジアルキル−フルオレン−コ−ビチフェンから選ばれる少なくとも１つである請求項５に記載の吐出用溶液。
【請求項１０】
前記液体に含まれる溶媒の沸点が８０℃以上である請求項１に記載の吐出用溶液。
【請求項１１】
インクジェット法によって基体の表面にパターンを形成するための吐出用溶液であって、
前記液体は、パターン形成材料としてフルオロアルキル鎖を有する有機分子を含み、
前記液体の表面張力が２０dyne/cm以上であることを特徴とする吐出用溶液。
【請求項１２】
第１のパターン形成材料としてフルオロアルキル鎖を有する有機分子が溶解した表面張力２０dyne/cm以上の溶液をインクジェット法により基体の表面に吐出して描画し、
前記吐出した溶液に含まれる溶媒を蒸発させ、前記有機分子を含むパターンを形成するパターン製造方法。
【請求項１３】
前記溶液が第２のパターン形成材料をさらに含み、
前記吐出した溶液に含まれる溶媒を蒸発させ、前記有機分子と前記第２のパターン形成材料とを含むパターンを形成する請求項１２に記載のパターン製造方法。
【請求項１４】
前記吐出した溶液に含まれる溶媒を蒸発させ、前記有機分子を相対的に多く含む第１のパターン領域と、前記第２のパターン形成材料を相対的に多く含む第２のパターン領域とを含むパターンを形成し、
前記第１のパターン領域が、前記第２のパターン領域よりも前記基体側に存在するように前記パターンが形成される請求項１３に記載のパターン製造方法。
【請求項１５】
前記第２のパターン形成材料が、金属酸化物誘電体の前駆体、半導体、金属およびポリマーから選ばれる少なくとも１種の材料を含む請求項１３に記載のパターン製造方法。
【請求項１６】
前記金属が、金属コロイドである請求項１５に記載のパターン製造方法。
【請求項１７】
前記ポリマーが、導電性ポリマー、半導体ポリマー、絶縁性ポリマーおよび光硬化性ポリマーから選ばれる少なくとも１種である請求項１５に記載のパターン製造方法。
【請求項１８】
前記有機分子が、クロロシリル基、アルコキシ基、メルカプト基、カルボキシ基、水酸基およびアミノ基から選ばれる少なくとも１つの基を含む有機分子、ジスルフィド結合を含む有機分子、シラザンおよびジチオールから選ばれる少なくとも１つである請求項１２に記載のパターン製造方法。
【請求項１９】
前記有機分子が、組成式ＣＦ3（ＣＦ2）nＣ2Ｈ4Ｓｉ｛（Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2）m−ＯＲ1｝3で示される分子、および、前記分子の加水分解物から選ばれる少なくとも１つである請求項１２に記載のパターン製造方法。
ただし、上記組成式において、
Ｒ1は、メチル基、エチル基、プロピル基またはブチル基であり、
ｎおよびｍは、１以上１０以下の自然数である。
【請求項２０】
前記酸化物誘電体の前駆体が、金属アルコキシド、金属アセチルアセトネート、金属カルボキシレートおよび金属無機化合物から選ばれる少なくとも１つである請求項１５に記載のパターン製造方法。
【請求項２１】
前記半導体ポリマーが、ポリアルキルチオフェンおよびポリ−９，９’ジアルキル−フルオレン−コ−ビチフェンから選ばれる少なくとも１つである請求項１７に記載のパターン製造方法。
【請求項２２】
前記溶媒の沸点が８０℃以上である請求項１２に記載のパターン製造方法。
【請求項２３】
前記溶液を前記基体の表面に吐出する際に、前記基体の表面温度を、前記基体の表面に吐出する前記溶液の温度よりも５℃以上低くする請求項１２に記載のパターン製造方法。
【請求項２４】
第１のパターン形成材料としてフルオロアルキル鎖を有する有機分子が溶解した表面張力２０dyne/cm以上の溶液をインクジェット法により基体の表面に吐出して描画し、
前記溶液が第２のパターン形成材料をさらに含み、
前記吐出した溶液に含まれる溶媒を蒸発させ、前記有機分子と前記第２のパターン形成材料とを含むパターンを形成するパターン製造方法を含む電子デバイスの製造方法。
【請求項２５】
前記第２のパターン形成材料が金属酸化物誘電体の前駆体、半導体、金属およびポリマーから選ばれる少なくとも１種の材料であり、
前記電子デバイスが、金属配線、電極、トランジスタ、抵抗素子、コンデンサ、マイクロレンズおよび撮像素子から選ばれる少なくとも１つである請求項２４に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項２６】
基体と、前記基体の表面に形成されたパターンとを含み、
前記パターンは、フルオロアルキル鎖を有する有機分子を含む第１のパターン領域と、金属、半導体、金属酸化物およびポリマーから選ばれる少なくとも１つを含む第２のパターン領域とを含み、
前記基体の表面に、前記第１のパターン領域および前記第２のパターン領域がこの順に積層されており、
前記第１のパターン領域の形状および前記第２のパターン領域の形状が略相似形である電子デバイス。
【請求項２７】
前記第１のパターン領域が、前記有機分子の単分子膜である請求項２６に記載の電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターンを形成するための吐出用溶液と、その溶液を用いたパターン製造方法および電子デバイスの製造方法、ならびに本発明の電子デバイスの製造方法によって製造された電子デバイスに関する。
【０００２】
本発明の吐出用溶液は、例えば、インクジェット法によるパターン形成に用いることができる。
【背景技術】
【０００３】
インクジェット法は、例えば、インクジェットプリンタに代表されるように、文字や画像の印刷に広く用いられている。インクジェット法では、紙など印刷対象物の表面に液体であるインクをノズルから吐出、定着させることによって印刷が行われる。近年、微細なパターンを形成することが可能であるというインクジェット法の特性を利用して、文字や画像の印刷だけではなく、電子デバイスの製造にもインクジェット法が応用されつつある。具体的に応用可能な電子デバイスとしては、例えば、電気回路、電気回路を構成する配線や電極、抵抗体、コンデンサなど、その他、半導体素子、マイクロレンズ、固体撮像素子（ＣＣＤ）などが挙げられる。
【０００４】
インクジェット法によって電子デバイスを製造する具体的な例を以下に示す。例えば、非特許文献１〜２には、インクジェット法を用いてプリント基板上に金属コロイドを描画することによって、プリント基板上に金属配線からなる回路パターンを形成した例が示されている。この例では、一般的な手法であるフォトリソグラフィー法を用いて回路パターンを形成する場合に比べて、回路パターンの形成をより短時間で行うことができ、また、製造コストを低減することができる。
【０００５】
また、金属以外にも、インクジェット法を用いて基板の表面に機能性有機分子を描画することによって、電子デバイスを形成した例も報告されている。具体的には、例えば、電界効果トランジスタを形成した例（非特許文献３参照）や、エレクトロルミネッセンス現象を利用したディスプレイを形成した例（非特許文献４参照）、マイクロレンズアレイを形成した例（非特許文献５参照）などがある。
【０００６】
インクジェット法によって、基板など基体の表面に回路パターンや有機分子パターンなどのパターンを形成するためには、パターンを形成する金属や有機分子が溶解した溶液を、基体の表面における所定の位置に吐出して描画する必要がある。インクジェット法では、一般に、１つのノズルから一回に吐出する溶液の体積は数ピコリットル程度である。このため、パターンを形成するためには多数の液滴を吐出する必要がある。例えば、図１Ａに示すような矩形のパターン１０１を形成する場合、パターン１０１の形状に合わせて多数の液滴をノズルから吐出すればよい。例えば、図１Ｂに示すような、パターン１０１の形状に対応した領域１０２内に溶液を吐出すればよい。しかし、一般に、吐出した溶液は基体の表面で広がってしまうために、例えば、図１Ｃに示すような、領域１０２の外部に滲み、図１Ａに示すようなパターン１０１を正確に形成することは困難である。形成したいパターン１０１が微細になればなるほど、このような滲みの影響は大きくなる。
【０００７】
パターンの滲みを抑制するために、従来、形成したいパターンに対して補完的な形状を有する、撥水性を有するパターン（撥水領域）を基体の表面に予め形成する方法が用いられている。例えば、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、形成したいパターン１０１を補完する形状に撥水領域１０４を予め形成しておき、撥水領域１０４以外の領域１０５へ溶液を吐出すればよい（形成したいパターン１０１と領域１０５との形状はほぼ同一である）。吐出された溶液は撥水領域１０４の内部への拡散が抑制されるため、図２Ｂに示すように、滲みが抑制されたパターン１０１を形成することができる。
【０００８】
例えば、特許文献１には、親水性のガラス基板上にシリコーン樹脂膜からなる撥水領域を形成し、基板上の撥水領域以外の領域に、親水性インクをインクジェット法により吐出する方法が開示されている。特許文献２には、基板上に撥水領域となる撥水膜のパターンを形成し、撥水膜の無い領域にシリコン酸化膜の前駆体である有機ケイ素化合物の液体をインクジェット法で塗布し、熱処理することによって、酸化膜パターンを形成する方法が開示されている。特許文献３には、撥水性を有するパターンの形成を利用したメモリデバイスの製造方法が開示されている。これらの特許文献では、フルオロアルキル鎖を有する有機分子を基体の表面全体に気相法などにより予め吸着させた後、形成したい撥水領域と同じ形状を有するフォトマスクを基体に密着させ、紫外線を照射することにより撥水領域の形成を行っている。フォトマスクで被覆されない領域、即ち、紫外線が照射された領域では上記有機分子が分解して親水性となり、フォトマスクで被覆された領域、即ち、紫外線が未照射の領域は撥水性となる。
【０００９】
また、特許文献４では、シリコン基板の表面に、親水性を有する熱酸化膜領域と、撥水性を有する水素終端化領域とを形成する方法が開示されている。前記特許文献４に開示されている方法では、熱酸化膜領域および水素終端化領域は、以下の方法により形成される。最初に、表面全体が熱酸化膜で覆われたシリコン基板にフォトリソグラフィーによりレジストパターンを形成する。次に、レジストが配置されていない領域の熱酸化膜をエッチングすることによってシリコンを露出させる。次に、レジストを剥離し、上記露出させたシリコンを水素終端化する。
【００１０】
また、特許文献５では、導電性基板上に撥水性を有する領域および親水性を有する領域を形成する方法が開示されている。撥水領域は、撥水性であるシリコーン樹脂、フッ素樹脂、乾燥油、レジストなどをシルク印刷法を用いて基板上に印刷することによって形成される。
【非特許文献１】G.G.Rozenberg、Applied Physics、vol.81(2002)、P5249−5251
【非特許文献２】「日経エレクトロニクス」、2002年6月17日号、P67−78
【非特許文献３】H.Sirringhausら、Science、vol.290(2000)、P2123−2126
【非特許文献４】J. Bharathanら、Applied Physics Letters、vol.72(1998)、P2660-2662
【非特許文献５】T.R.Hebnerら、Applied Physics Letters、vol.72(1998)、P519-521
【特許文献１】特開平6(1994)-347637号公報
【特許文献２】特開2001-284274号公報
【特許文献３】特開2001-274344号公報
【特許文献４】特開平7(1995)-335642号公報
【特許文献５】特開平7(1995)-134288号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したように従来の方法では、パターン形成時の滲みを抑制するために（即ち、より正確にパターンを形成するために）、形成したいパターンに対して補完的な形状を有する撥水領域（以下、本明細書において単に「補完的撥水領域（complementary repellent region）」ともいう）を予め形成する必要があった。補完的撥水領域の形成は、フォトリソグラフィー法や、シルク印刷法、メタルマスクなどのフォトマスクを用いた紫外線照射法などにより行われていた。しかしながら、これらの方法はインクジェット法に比べて複雑であり工数、コストを必要とする。また、形成したいパターンは補完的撥水領域ではなく、補完的撥水領域といわばポジ−ネガの関係にあるパターンであり、特に必要とされる場合を除いて補完的撥水領域は本来不要である。また、補完的撥水領域を形成した後に、補完的撥水領域以外の領域に溶液を吐出し描画するためには、基体に対するインクジェット装置の位置を正確に保持する必要がある。このため、補完的撥水領域の形成工程を省略しながらも、インクジェット法によって、滲みが抑制され、より正確にパターンを形成する（パターン自体が製品となる場合においては、パターンを製造する）方法の実現が望まれている。
【００１２】
本発明者は、インクジェット法によって基体の表面に吐出する溶液の化学的・物理的性質、基体の表面と溶液との間の界面現象を詳しく検討した結果、インクジェット法によってパターンを正確に形成（製造）できる方法を見いだした。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の吐出用溶液は、基体の表面にパターンを形成するための吐出用溶液であって、前記溶液は、第１のパターン形成材料としてフルオロアルキル鎖を有する有機分子を含み、前記溶液の表面張力が２０dyne/cm以上であることを特徴としている。
【００１４】
本発明の吐出用溶液では、第２のパターン形成材料をさらに含んでいてもよい。
【００１５】
また、本発明の吐出用溶液は、インクジェット法によって基体の表面にパターンを形成するための吐出用溶液であって、前記溶液は、パターン形成材料としてフルオロアルキル鎖を有する有機分子を含み、前記溶液の表面張力が２０dyne/cm以上であることを特徴としていてもよい。
【００１６】
次に、本発明のパターン製造方法は、第１のパターン形成材料としてフルオロアルキル鎖を有する有機分子が溶解した表面張力２０dyne/cm以上の溶液をインクジェット法により基体の表面に吐出して描画し、前記吐出した溶液に含まれる溶媒を蒸発させ、前記有機分子を含むパターンを形成する製造方法である。
【００１７】
本発明のパターン製造方法では、前記溶液が第２のパターン形成材料をさらに含み、前記吐出した溶液に含まれる溶媒を蒸発させ、前記有機分子と前記第２のパターン形成材料とを含むパターンを形成してもよい。
【００１８】
また、本発明のパターン製造方法では、前記吐出した溶液に含まれる溶媒を蒸発させ、前記有機分子を相対的に多く含む第１のパターン領域と、前記第２のパターン形成材料を相対的に多く含む第２のパターン領域とを含むパターンを形成し、前記第１のパターン領域が、前記第２のパターン領域よりも前記基体側に存在するように前記パターンが形成されてもよい。
【００１９】
次に、本発明の電子デバイスの製造方法は、第１のパターン形成材料としてフルオロアルキル鎖を有する有機分子が溶解した表面張力２０dyne/cm以上の溶液をインクジェット法により基体の表面に吐出して描画し、前記溶液が第２のパターン形成材料をさらに含み、前記吐出した溶液に含まれる溶媒を蒸発させ、前記有機分子と前記第２のパターン形成材料とを含むパターンを形成するパターン製造方法を含んでいる。
【００２０】
次に、本発明の電子デバイスは、基体と、前記基体の表面に形成されたパターンとを含み、前記パターンは、フルオロアルキル鎖を有する有機分子を含む第１のパターン領域と、金属、半導体、金属酸化物およびポリマーから選ばれる少なくとも１つを含む第２のパターン領域とを含み、前記基体の表面に、前記第１のパターン領域および前記第２のパターン領域がこの順に積層されており、前記第１のパターン領域の形状および前記第２のパターン領域の形状が略相似形である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の吐出用溶液によれば、補完的撥水領域を基体の表面に予め形成することなく、滲みが抑制されたパターンを形成することができる。本発明の吐出用溶液は、例えば、インクジェット法により基体の表面に吐出すればよい。また、本発明のパターン製造方法によれば、補完的撥水領域を基体の表面に予め形成することなく、滲みが抑制されたパターンを形成することができるため、より生産性に優れるパターン製造方法とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態において、同一の部分に同一の符号を付して、重複する説明を省略する場合がある。
【００２３】
最初に、本発明の吐出用溶液について説明する。
【００２４】
本発明の吐出用溶液は、基体の表面にパターンを形成するための吐出用溶液である。上記溶液は、第１のパターン形成材料としてフルオロアルキル鎖を有する有機分子を含んでいる。また、上記溶液の表面張力は２０dyne/cm以上である。このような吐出用溶液を基体の表面に吐出することによって、上述した補完的撥水領域を基体の表面に予め形成することなく、滲みが抑制されたパターンを形成することができる。即ち、より正確にパターンを形成することができる。
【００２５】
本発明の溶液を基体の表面に吐出する方法は、特に限定されない。例えば、インクジェット法を用いればよい。インクジェット法は、一般的なインクジェット装置（例えば、インクジェットプリンタ）を用いて行えばよく、具体的な装置の一例については後述する。
【００２６】
基体の表面に吐出する方法としてインクジェット法を用いる場合、本発明の吐出用溶液は、インクジェット法によって基体の表面にパターンを形成するための吐出用液体であって、上記溶液は、第１のパターン形成材料としてフルオロアルキル鎖を有する有機分子を含み、上記溶液の表面張力が２０dyne/cm以上である、ということもできる。
【００２７】
本発明の吐出用溶液を基体の表面に吐出した場合におけるパターン形成の原理について説明する。
【００２８】
インクなどの一般的な溶液を基体の表面に吐出した場合、一般に、図３Ａ〜図３Ｃに示すように、基体１の表面に接触した後、溶液１０６は経時的に広がる傾向を示す。このため、上述したように、形成したいパターンが微細になるほど滲みの影響が大きくなり、正確にパターンを形成することが難しくなる。従来、滲みを抑制するために、補完的撥水領域が形成されていた。なお、図３Ａ〜図３Ｃにおける時間の流れは、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃの順である。
【００２９】
これに対して、本発明の吐出用溶液を基体の表面に吐出した場合、図４Ａ〜図４Ｃに示すように、基体１の表面に接触した後、本発明の溶液２は経時的にむしろ収縮する傾向を示す。このため、本発明の吐出用溶液を用いれば、基体１の表面における吐出後の溶液２の滲みが抑制できる。よって、基体１の表面に補完的撥水領域を予め配置することなく、例えば、形成したいパターンの形状に合わせて溶液２を吐出することによって、正確にパターンを形成することができる。なお、図４Ａ〜図４Ｃにおける時間の流れは、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃの順である。
【００３０】
より具体的に説明すると、本発明の吐出用溶液２は、例えば、基体１の表面に吐出後の初期状態において、基体１の表面を濡らす性質を有している（図５Ａ）。このため、溶液２を基体１の表面における所定の位置に吐出して描画することが可能である。しかし、吐出された溶液２に含まれる溶媒が基体１上で揮発して無くなる前に、溶液２に含まれるフルオロアルキル鎖を有する有機分子が基体１の表面に吸着し、溶液２との界面近傍における基体１表面の表面エネルギーが低下する（図５Ｂ）。例えば、図５Ｂにおける領域３が、溶液２との接触によって表面エネルギーが低下した領域である。領域３が形成され、領域３の表面エネルギーが溶液２の表面エネルギーよりも小さくなると、溶液２は弾かれて、基体１の表面で収縮する（図５Ｃ）ことになる。
【００３１】
このような性質を示す溶液として、例えば、無極性の分子鎖と極性基との両方を有する有機分子が溶解した液体がある。具体的には、例えば、ヘプタデカフルオロエチルトリクロロシラン（ＣＦ3（ＣＦ2）17Ｃ2Ｈ4ＳｉＣｌ3、以下「ＦＣＳ」ともいう）が１ｖｏｌ％溶解したクロロホルム溶液が挙げられる。ＦＣＳでは、ＣＦ3（ＣＦ2）17Ｃ2Ｈ4−がフルオロアルキル鎖を含む無極性分子鎖に相当し、トリクロロシリル基（−ＳｉＣｌ3）が極性基に相当する。ＦＣＳが溶解した溶液を、例えば、よく洗浄したガラス基板の表面に滴下して形状の変化を観察すると、基板上の液滴は経時的に収縮する傾向を示す。この現象が生じる推定メカニズムについて図６Ａ〜図６Ｃを参照しながら説明する。
【００３２】
図６Ａ〜図６Ｃに示すように、ＦＣＳクロロホルム溶液を基体であるガラス基板１２上に吐出すると（図６Ａ）、溶媒であるクロロホルムに溶解しているＦＣＳ分子１１は、ガラス基板１２の表面に存在する吸着水１３に吸着する（図６Ｂ）。ここで、吸着水とは、基体の表面から数分子程度の厚さの範囲に存在する水分子であり、ほとんどの基体の表面にこのような吸着水が存在することがわかっている。ＦＣＳ分子１１が吸着水１３に吸着する際には、極性基であるトリクロロシリル基が吸着水１３側に、無極性分子鎖であるフルオロアルキル鎖が吸着水１３とは（即ち、ガラス基板１２とは）反対側になるように配向して吸着する。ＦＣＳ分子１１が吸着水１３に吸着すると、トリクロロシリル基は吸着水１３と反応してシラノール基（−ＳｉＯＨ）となる。続いて、ＦＣＳ分子１１は吸着水１３上を熱拡散し、ＦＣＳ分子１１間で脱水重合して、シロキサン結合（Ｓｉ-Ｏ）が形成される。吸着水１３はＦＣＳ分子１１との反応やクロロホルム溶液内部への溶解により減少していく。吸着水１３の減少に伴い、吸着水１３上に存在したＦＣＳ分子１１は、ガラス基板１２の表面に存在する水酸基（-ＯＨ）と脱水反応してシロキサン結合が形成される。ＦＣＳ分子１１とガラス基板１２との間でシロキサン結合が形成されることによって、図６Ｃに示すように、ＦＣＳ分子１１ａの分子鎖がガラス基板１２の表面に垂直に配向した単分子膜３が形成される。ＦＣＳ分子１１ａの分子鎖は化学的に安定であり、溶液中に残存するＦＣＳ分子１１ｂが有するトリクロロシリル基とは反応しないため、ガラス基板１２の表面に単分子膜３が形成されると考えられる。単分子膜３が形成された結果、ガラス基板１２の表面エネルギーは、ＦＣＳ分子１１に含まれるＣＦ3基の表面エネルギーに対応する６dyne/cm程度となる。単分子膜３が形成されていないガラス基板の表面エネルギーは、一般に、５０dyne/cm以上であるため、ＦＣＳ分子１１を含む溶液をガラス基板１２の表面に吐出することによってガラス基板１２の表面エネルギーが低下できることになる。ガラス基板１２の表面エネルギーが低下するに伴って、ガラス基板上に吐出された溶液はガラス基板１２上で収縮する傾向を示す。
【００３３】
基体表面の表面エネルギーが低下することにより、吐出された本発明の溶液が経時的に収縮する原理をyoungの式を用いて説明する。一般に、基体の表面に存在する滴状の溶液（液滴）の形状は、接触角θによって定義することができる。接触角θと、溶液の表面張力γＬ、基体表面の表面エネルギーγＳとの間には、以下の式（１）（youngの式）で示される関係が成立する。なお、式（１）において、γＬＳは、基体表面と溶液との間の界面エネルギーである。
【００３４】
ｃｏｓθ＝（γＳ−γＬＳ）／γＬ            （１）
γＬＳはγＳの減少に伴って減少する値であるが、γＳが減少した場合にγＬＳの減少量がγＳの減少量よりも小さいことが一般的に知られている（例えば、D.T Kaelble、J. Adhesion、vol.2(1970)、P66-81を参照）。このため、基体表面の表面エネルギーγＳが低下すると式（１）における右辺の値が減少し、接触角θが増大することになる。よって、基体の表面に吐出された溶液は経時的に収縮する。なお、式（１）をベクトル表示すれば、図７に示すようになる。
【００３５】
また、吐出された本発明の溶液が基体の表面で収縮すると同時に、溶液に含まれる溶媒が蒸発していく。このため、溶液中に含まれるフルオロアルキル鎖を有する有機分子が溶液から析出する。例えば、ＦＣＳのクロロホルム溶液を基体の表面に吐出すると、図６Ａ〜図６Ｃに示すように単分子膜３が形成されるのと同時、および／または、単分子膜３の形成に遅れて、ＦＣＳが溶液から析出する。析出したＦＣＳ分子は、図８に示すように、分子間で重合してポリマー状となり、図６Ｃに示す単分子膜３の上に堆積すると考えられる。ＦＣＳの単分子膜３の表面には、表面エネルギーが約６dyne/cmのＣＦ3基のみが存在しているが、堆積したポリマーの表面には、ＣＦ3基とともに、ＣＦ3基よりも表面エネルギーが高いＣＦ2基やシラノール基（−ＳｉＯＨ）が存在している。ここで、ＣＦ2基の表面エネルギーは約１６dyne/cm程度であり、シラノール基の表面エネルギーは約５０dyne/cm〜８０dyne/cmの範囲である。一方、上記ポリマーの中では、一般的に、ＣＦ3とＣＦ2基の数はＳｉＯＨの数よりも多い。従って、このポリマーで覆われることにより、基体の表面エネルギーは低下する。よって、本発明の溶液を吐出した領域を撥水性にすることができる。なお、溶液中のＦＣＳ分子の量を増減する（即ち、ＦＣＳ分子の濃度を増減させる）ことにより、単分子膜上に堆積するポリマーの量を制御することができる。図８におけるＦＣＳ分子１１は、吸着水などの影響によってトリクロロシリル基がシラノール基に既に変化したＦＣＳ分子であり、図８中の両矢印は、お互いに反応してシロキサン結合を形成するシラノール基を示す。
【００３６】
図９Ａ〜図９Ｄを参照しながら、基体１の表面に本発明の溶液２を吐出した際に生じる現象について説明する。図９Ａは、基体１の表面に、フルオロアルキル鎖を有する有機分子４を含む溶液２を吐出した直後を示す模式図である。図９Ａから時間が経過すると、基体１の表面に単分子膜３が形成される（図９Ｂ）。さらに時間が経過すると、単分子膜３の表面エネルギーが小さいために、溶液２は収縮を始める（図９Ｃ）。溶液２が収縮すると同時に、溶液２に含まれる溶媒が蒸発していく。このため最終的には、基体１の表面に、有機分子４からなる単分子膜３と、有機分子４および有機分子４が重合した分子５とを含む膜６とが形成される（図９Ｄ）。膜６は、単分子膜３上に堆積している。
【００３７】
上述したように、単分子膜３および膜６が形成された領域は撥水性を有しているため、本発明の溶液２を基体１の表面に吐出することによって、基体１の表面に撥水性を有するパターン７（撥水パターン７）が形成できる。換言すれば、本発明の吐出用溶液を、例えば、インクジェット法などによって基体の表面に吐出、描画すれば、撥水性を有するパターン（撥水パターン）を形成できる。このとき、吐出した溶液が基体の表面を広がることが抑制される。このため、本発明の吐出用溶液によって、予め基体の表面に補完的撥水領域を形成することなく、滲みが抑制された撥水パターンが形成できる。本発明の吐出用溶液を用いて形成できる（パターン自体が製品となる場合には、「本発明の吐出用溶液を用いて製造できる」ともいえる）撥水パターンの具体例としては、オフセット印刷用原版、ＤＮＡチップに代表されるバイオチップ用基板（バイオチップにおいてセンサーとなるプローブ分子を配置するための基板）などが挙げられる。
【００３８】
また、本発明の吐出用溶液によって撥水パターンを形成するだけではなく、上述した補完的撥水領域を本発明の吐出用溶液とインクジェット法などとを組み合わせることによって形成することも可能である。従来、補完的撥水領域の形成にはフォトリソグラフィー法などが用いられていたが、本発明の吐出用溶液を用いることによって、より簡便に補完的撥水領域を形成することができる。
【００３９】
本発明の吐出用溶液では、フルオロアルキル鎖を有する有機分子が、クロロシリル基（−ＳｉＣｌ）、アルコキシ基（ＲＯ−）、メルカプト基（−ＳＨ）、カルボキシ基（−ＣＯＯＨ）、水酸基（−ＯＨ）およびアミノ基から選ばれる少なくとも１つの基を含んでいてもよい。より具体的には、例えば、Ｓｉ原子と結合したアルコキシ基（−Ｓｉ−ＯＲ）を含んでいてもよい。また、上記有機分子がジスルフィド結合（−Ｓ−Ｓ−）を含む有機分子であってもよい。また、上記有機分子が、シラザン（silazane）およびジチオールから選ばれる少なくとも１つであってもよい。このような有機分子を含む吐出用溶液では、予め基体の表面に補完的撥水領域を形成することなく、滲みがより抑制された撥水パターンが形成できる。なお、アルコキシ基における「Ｒ」はアルキル鎖を意味している。クロロシリル基はモノクロロシリル基であっても、ジクロロシリル基であっても、トリクロロシリル基であってもよい。メルカプト基、カルボキシ基、水酸基はそれぞれ塩であっても（例えば、−Ｓ-Ｎａ+）よい。シラザンのＳｉの数は特に限定されない。
【００４０】
有機分子が、カルボキシ基、水酸基およびアミノ基から選ばれる少なくとも１種の基を含む場合、これらの基は極性を有しているため、親水性を有する基体表面に吸着しやすいと考えられる。また、クロロシリル基を有機分子が含む場合、基体表面の吸着水や活性水素と反応してシロキサン結合を形成することによって、基体の表面に吸着すると考えられる。有機分子がアルコキシ基を含む場合も同様である。有機分子がメルカプト基を含む場合、例えば、金や銀の表面にメルカプト基が吸着する。
【００４１】
より具体的には、本発明の吐出用溶液では、フルオロアルキル鎖を有する有機分子が、組成式ＣＦ3（ＣＦ2）nＣ2Ｈ4Ｓｉ[（Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2）m−ＯＲ1]3で示される分子であってもよい。また、上記組成式で示される分子の加水分解物であってもよい。ここで、上記組成式で示される分子の加水分解物とは、Ｓｉに結合している３個の官能基（Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2）m−ＯＲ1のうち少なくとも一つがＯＨになった状態をいう。ただし、上記組成式において、Ｒ1は、メチル基、エチル基、プロピル基またはブチル基である。ｎおよびｍは、１以上１０以下の自然数である。
【００４２】
本発明の吐出用溶液に含まれる有機分子のより具体的な例については後述する。
【００４３】
本発明の吐出用溶液では、第２のパターン形成材料をさらに含んでいてもよい。このような吐出用溶液を基体の表面に吐出することによって、上述した補完的撥水領域を基体の表面に予め形成することなく、滲みが抑制されたパターンを形成することができる。このとき、形成されるパターンは、第２のパターン形成材料を含むパターンである。また、第２のパターン形成材料を含む溶液を基体の表面に吐出する方法は、特に限定されない。例えば、インクジェット法を用いればよい。なお、第２のパターン形成材料は、インクジェット法を用いて溶液を吐出できる限り、どのような形態で溶液中に含まれていてもよい。例えば、溶解した、あるいは、分散した状態で吐出用溶液中に含まれていればよい。
【００４４】
図１０Ａ〜図１０Ｄを参照しながら、基体１の表面に第２のパターン形成材料を含む本発明の溶液２を吐出した際に生じる現象について説明する。図１０Ａは、基体１の表面に、フルオロアルキル鎖を有する有機分子４と第２のパターン形成材料８とを含む溶液２を吐出した直後を示す模式図である。図１０Ａから時間が経過すると、図９Ｂに示した例と同様に、基体１の表面に有機分子４からなる単分子膜３が形成される（図１０Ｂ）。さらに時間が経過すると、単分子膜３の表面エネルギーが小さいために、溶液２は収縮を始める（図１０Ｃ）。溶液２が収縮すると同時に、溶液２に含まれる溶媒が蒸発していく。このため最終的には、基体１の表面に、有機分子４からなる単分子膜３と、第２のパターン形成材料８とを含む膜６とが形成される（図１０Ｄ）。膜６は、単分子膜３上に堆積しており、その形成過程から、単分子膜３とは略相似形の形状を有している。即ち、第２のパターン形成材料を含む本発明の吐出用溶液を基体の表面に吐出することによって、上述した補完的撥水領域を基体の表面に予め形成することなく、滲みが抑制された第２のパターン形成材料を含むパターン９を形成することができる。なお、第２のパターン形成材料を含む溶液を用いて形成されるパターン９において、単分子膜３の中に第２のパターン形成材料８が入り込んでいる場合もあるし、また、第２のパターン形成材料８を含む膜６に有機分子４が混入している場合もある。さらに、溶液を吐出してパターンを形成した後、熱処理などの何らかの後処理を行うことによって、パターン９中から単分子膜３または有機分子４を除去してもよい。
【００４５】
第２のパターン形成材料は特に限定されない。形成したいパターン９に合わせて任意に選択すればよい。
【００４６】
例えば、第２のパターン形成材料が、金属酸化物誘電体の前駆体であってもよい。この場合、金属酸化物誘電体の前駆体を含む溶液を基体の表面に吐出して描画し、溶液中に含まれる溶媒を蒸発させ、必要に応じて後述する所定の処理を行うことによって、基体の表面に、滲みが抑制された金属酸化物誘電体のパターンを形成することができる。金属酸化物誘電体の前駆体の具体例としては、金属アルコキシド、金属アセチルアセトネート、金属カルボキシレートおよび金属無機化合物から選ばれる少なくとも１つの材料が挙げられる。
【００４７】
例えば、第２のパターン形成材料が、半導体であってもよい。この場合、半導体を含む溶液を基体の表面に吐出して描画し、溶液中に含まれる溶媒を蒸発させることによって、基体の表面に、滲みが抑制された半導体のパターンを形成することができる。また、半導体の材料を選択することによって、ｎ形、ｐ形などの導電形を有する半導体のパターンを形成することができる。
【００４８】
例えば、第２のパターン形成材料が、金属であってもよい。この場合、金属を含む溶液を基体の表面に吐出して描画し、溶液中に含まれる溶媒を蒸発させることによって、基体の表面に、滲みが抑制された金属のパターンを形成することができる。金属としては、例えば、金属コロイドを用いればよい。また、必要に応じて焼成などの所定の処理を行ってもよい。
【００４９】
例えば、第２のパターン形成材料が、ポリマーであってもよい。この場合、ポリマーを含む溶液を基体の表面に吐出して描画し、溶液中に含まれる溶媒を蒸発させることによって、基体の表面に、滲みが抑制されたポリマーのパターンを形成することができる。用いるポリマーの種類は特に限定されず、ポリマーとして、例えば、導電性のポリマーを用いることによって、導電性パターンを形成することができる。また、例えば、半導体ポリマーを用いることによって、半導体パターンを形成することが、絶縁性ポリマーを用いることによって、絶縁体パターンを形成することができる。半導体ポリマーの具体例としては、例えば、ポリアルキルチオフェンおよびポリ９，９’ジアルキル−フルオレン−コ−ビチフェンから選ばれる少なくとも１つが挙げられる。
【００５０】
本発明の吐出用溶液では、上記溶液に含まれる溶媒の沸点が８０℃以上であることが好ましい。沸点が８０℃以下である場合、インクジェット装置におけるインク室（後述する）内において上記溶媒が蒸発したり、吐出中に上記溶媒の蒸発が進むことによって所定の量を基体の表面に吐出できない可能性がある。また、沸点が８０℃以下である場合、基体の表面に吐出された溶液が単分子膜の形成によって収縮する前に、上記溶液が乾燥する可能性がある。なかでも、溶液の乾燥は、吐出された溶液の周辺部（溶液が接触している基体の領域と、溶液が接触していない基体の領域との境界部）近傍で最初に起こる。このため、溶媒の沸点が８０℃以下の場合に、基体上に形成されるパターンが、単分子膜の作用によって収縮する前のパターンとなる可能性がある。即ち、滲みなどの影響を抑制したパターンを形成することが困難となる可能性がある。
【００５１】
次に、本発明のパターン製造方法について説明する。
【００５２】
本発明のパターン製造方法は、上述した本発明の吐出用溶液、即ち、第１のパターン形成材料としてフルオロアルキル鎖を有する有機分子が溶解した表面張力２０dyne/cm以上の溶液を、インクジェット法により基体の表面に吐出して描画し、吐出した溶液に含まれる溶媒を蒸発させ、有機分子を含むパターンを形成する製造方法である。なお、本発明のパターン製造方法は、パターン形成方法ともいえる。しかしながら、パターン自体が製品となる場合を想定し、パターン製造方法とする。同様に、本明細書では、「パターンを形成する」ことを「パターンを製造する」とも記載する。
【００５３】
例えば、図１１に示すように、基体１の表面にインクジェット装置５１を用いて溶液２を吐出して描画すればよい。吐出された溶液２からは、溶液２に含まれる溶媒が蒸発していく。このとき、溶液２に第１のパターン形成材料である上記有機分子が含まれている場合、図９Ａ〜図９Ｄに示すように、基体１の表面に撥水パターン７が形成される。また、溶液２に、第１のパターン形成材料である上記有機分子と、上述した第２のパターン形成材料とが含まれている場合、図１０Ａ〜図１０Ｄに示すように、基体１の表面に上記有機分子と第２のパターン形成材料とを含むパターン９が形成される。即ち、本発明のパターン製造方法とすることによって、基体の表面に補完的撥水領域を予め形成することなく、撥水パターン、金属バターン、半導体パターン、絶縁体パターンなどの様々なパターンを、滲みの影響を抑制しながら形成することができる。なお、本発明のパターン製造方法によって形成したパターン９においては、単分子膜３の中に第２のパターン形成材料８が入り込んでいる場合もあるし、また、第２のパターン形成材料８を含む膜６に有機分子４が混入している場合もある。さらに、溶液を吐出してパターン９を形成した後、熱焼成、熱処理などの後処理を行うことによって、パターン９中から単分子膜３または有機分子４を除去してもよい。この場合、基体の表面に、単分子膜３を介さずに第２のパターン形成材料８を含む膜を形成することができる。しかし、一度は単分子膜３が形成されるため、滲みなどの影響が抑制された、第２のパターン形成材料を含む膜（パターンを形成することができる。ここで、図９Ａ〜図９Ｄおよび図１０Ａ〜図１０Ｄは、図１１のＡ−Ａ’で示す溶液２の断面の経時的変化を示しているともいえる。
【００５４】
本発明のパターン製造方法によって基体の表面に吐出する溶液が第２のパターン形成材料を含む場合、本発明のパターン製造方法は、上記溶液が第２のパターン形成材料を含み、吐出した溶液に含まれる溶媒を蒸発させ、有機分子と第２のパターン形成材料とを含むパターンを形成するパターン製造方法であるともいえる。このようなパターンは、例えば、図１０Ｄに示すパターン９である。
【００５５】
また、本発明のパターン製造方法は、上記溶液が第２のパターン形成材料を含み、吐出した溶液に含まれる溶媒を蒸発させ、有機分子を相対的に多く含む第１のパターン領域と、第２のパターン材料を相対的に多く含む第２のパターン領域とを含むパターンを形成するパターン製造方法であるともいえる。なお、このとき、第１のパターン領域は、第２のパターン領域よりも基体側に存在する。このような第１のパターン領域は、例えば、図１０Ｄに示す単分子膜３であり、第２のパターン領域は、例えば、図１０Ｄに示す膜６である。このようなパターンは、例えば、図１０Ｄに示すパターン９である。
【００５６】
なお、本発明のパターン製造方法では、一度基体の表面にパターンを形成した後、形成したパターンを基体として、さらに上記溶液を吐出、描画してパターンを形成してもよい。即ち、本発明のパターン製造方法では、複層のパターンを形成することも可能である。このとき、各層に応じて形成するパターンの形状、種類などを変更することによって、半導体素子、コンデンサ、メモリ素子、抵抗素子などの様々なデバイスを製造することも可能である。
【００５７】
本発明のパターン製造方法で用いる溶液は、例えば、上述した本発明の吐出用溶液であればよい。本発明のパターン製造方法に用いる溶液のより具体的な例は、本発明の吐出用溶液のより具体的な例として後述する。
【００５８】
本発明のパターン製造方法では、例えば、さらに次のような効果を得ることができる。
【００５９】
第２のパターン形成材料として金属を含む溶液を基体の表面に吐出した場合、例えば、回路パターンを基体表面に形成することができる。通常、プリント基板などの基体の表面に回路パターンを形成するためには、例えば、金属膜を基板上に予め形成した後にフォトリソグラフィー法により回路パターン形成する方法が用いられる。あるいは、例えば、回路のネガパターンを基板上にレジスト膜を用いて形成した後に、レジストの存在しない領域にメッキ法によって回路パターンを形成し、最終的にレジスト膜を除去する方法が用いられる。本発明のパターン製造方法では、インクジェット法を用いるため、工数が必要であるフォトリソグラフィー工程を用いることなく直接プリント基板上に導線回路パターンを形成できる。このため、回路パターンの形成をより短時間で行うことができ、製造コストを低減することができる。さらに、フォトリソグラフィー法では、形成したい回路パターンに対応したフォトマスク（版）が必要である。このため、少量多品種の回路パターンの製造や、様々な回路パターンの試作など、大量のフォトマスクを必要とする場合に工数およびコストが増大する問題がある。これに対して、本発明のパターン製造方法ではフォトマスクが不要なため、少量多品種の回路パターンの製造や、試作回路パターンの製造においても、より低コストでパターンを製造することができる。
【００６０】
第２のパターン形成材料としてポリマーを含む溶液を基体の表面に吐出した場合、例えば、ポリマーパターンを基体表面に形成することができる。ポリマーとして機能性樹脂を選択すれば、様々な機能を有するポリマーパターンを基体表面に形成することができる。このとき、機能性樹脂の種類によっては、レジストの現像液や剥離液に曝されると、基体から剥離したり電気特性などの特性が劣化したりする可能性がある。このような機能性樹脂は、通常のフォトリソグラフィー工程でパターンを形成することが困難である。これに対して、本発明のパターン製造方法を用いれば、パターン形成時において機能性樹脂の特性の劣化を抑制できるため、従来はパターン形成が困難であった材料についてもパターンを製造することができる。レジストの現像液や剥離液に対して耐性が低い有機分子のパターンを形成する場合についても同様である。
【００６１】
なお、これらの効果は、回路パターンおよびポリマーパターンを例に挙げて説明しているが、その他の種類のパターンの製造において同様の効果を得ることができる場合がある。
【００６２】
本発明のパターン製造方法では、インクジェット法によって基体の表面に上記溶液を吐出して描画する。インクジェット法は、例えば、インクジェット装置（具体的には、例えば、インクジェットプリンタ）を用いて行えばよい。インクジェット装置（あるいはインクジェットプリンタ）としては、一般的に用いられているインクジェット装置（あるいはインクジェットプリンタ）を用いればよい。例えば、図１１に示すようにインクジェットヘッド５２を備えるインクジェット装置５１であればよい。以下、インクジェット装置の一例についてより具体的に説明する。
【００６３】
図１２は、インクジェット装置５１の一例を示す模式図である。なお、説明を分かりやすくするために、図１２には、インクジェット装置５１の他に基体１が描かれている。図１２に示すインクジェット装置５１は、溶液を基体１の表面に吐出するインクジェットヘッド５２を備えている。インクジェットヘッド５２は、主走査方向Ｘに配置されたキャリッジ５３と結合されている。キャリッジ５３はキャリッジ軸５４に沿って移動可能であり、キャリッジ５３の移動に伴ってインクジェットヘッド５２は主走査方向Ｘに移動できる。さらに、図１２に示すインクジェット装置５１は、基体１を主走査方向Ｘとは垂直な副走査方向Ｙに移動できるローラ５５を備えている。インクキャリッジ５３の移動と、ローラ５５による基体１の移動とを任意に組み合わせることによって、基体１の表面に任意の形状で溶液を吐出して描画することができる。なお、ローラ５５を備える代わりに、あるいは、ローラ５５を備えた上で、インクジェットヘッド５２を副走査方向Ｙに移動できる移動部をさらに備えたインクジェット装置５１であってもよい。また、走査方向がＸおよびＹの２方向だけではなく、必要に応じて複数の走査方向を有するインクジェット装置であってもよい。例えば、基体１が曲面である場合などは、図１２に示すＺ方向にインクジェットヘッドが移動できる移動部をさらに備えていることが好ましい。
【００６４】
溶液２を基体１の表面に吐出するインクジェットヘッド５２の具体的な構造は特に限定されず、一般的に使用されているインクジェットヘッドを用いればよい。例えば、図１３Ａおよび図１３Ｂに示すような構造を有するインクジェットヘッド５２を用いればよい。なお、図１３Ａは、インクジェットヘッド５２の内部の構造を示すために、インクジェットヘッド５２の一部を切断した模式図である。図１３Ａでは、ノズル孔５６が２つのみ見えているが、実際のインクジェットヘッド５２において、ノズル孔５６が２つに限定されるわけではない。図１３Ｂは、図１３Ａに示す矢印Ａの方向からインクジェットヘッド５２を見た断面図である。
【００６５】
図１３Ａおよび図１３Ｂに示すインクジェットヘッド５２は、溶液２を吐出するノズル孔５６と、ノズル孔５６へ溶液２を圧出する（ノズル孔５６の内部にある溶液２に圧力をかけることによって吐出させる）圧力室５７と、圧力室５７に溶液２を供給する供給部５８とを備えている。供給部５８は溶液溜めとしての役割を担っており、ノズル孔５６から溶液２が吐出されて圧力室５７内部の溶液２が減少した場合に、減少した分の溶液２を圧力室５７に供給する部分である。圧力室５７の上部には、圧力室５７の内部にある溶液２に圧力を伝えるように振動板５９が配置されている。また、振動板５９に接するように圧電素子６０が配置されている。溶液２を吐出するためには、圧電素子６０に電圧を印加すればよい。電圧の印加によって圧電素子６０が縮み、振動板５９が撓むことによって圧力室５７に圧力が伝えられ、ノズル孔５６から溶液２が吐出される。圧電素子６０に印加する電圧の大きさ、印加時間などを調節することによって、ノズル孔５６から吐出される溶液２の量などを制御することができる。図１３Ａにおける左側の圧電素子６０および振動板５９が、丁度、電圧の印加によって撓んでいる様子を示している。振動板５９には、例えば、銅やクロムなどの材料を用いればよく、具体的には、例えば、銅などを用いればよい。圧電素子６０は特に限定されず、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などを用いればよい。
【００６６】
ノズル孔５６の配列の一例を図１４に示す。図１４は、インクジェットヘッド５２をノズル孔側から（例えば、図１３Ａにおける矢印Ｂ側から）見た模式図である。図１４における矢印Ｃは、基体１を送る方向である。図１４に示す例では、複数のノズル孔５６の各々に対応するように圧電素子６０が配置されており、複数のノズル孔５６をブロック毎に分割して供給部５８が配置されている。ノズル孔５６の配置は図１４に示す例に限定されず、任意に設定すればよい。
【００６７】
なお、インクジェット法によって、基体の表面の所定の位置に溶液を吐出するためには、ノズル孔から溶液が吐出された後に基体の表面へ飛翔する方向が常に一定であることが好ましい。一般に、上記飛翔の方向は、基体の表面に垂直、あるいは、インクジェットヘッドのノズル孔が形成されている面（ノズル面：例えば、図１３Ｂに示す面Ｄ）に垂直に設定されている。もし、ノズル孔周辺のノズル面が溶液を弾かない場合、ノズル孔の周囲に溶液が残存しやすくなる。溶液が残存すると、ノズル孔から吐出された溶液が、残存している溶液の方向へ表面張力の影響により引き寄せられる可能性がある。すると、溶液が飛翔する方向が所定の方向からずれてしまい、正確な溶液の吐出が難しくなる。ノズル面は一般にフッ素系樹脂などによって撥水処理されており、その表面エネルギーは２０dyne/cmより小さく設定されている。本発明の吐出用溶液、あるいは、本発明のパターン製造方法に用いる溶液の表面エネルギーは２０dyne/cm以上であるため、このような、ノズル孔周辺のノズル面への溶液付着の影響を抑制することができる。
【００６８】
本発明のパターン製造方法では、溶液を基体の表面に吐出する際に、基体の表面温度を、基体の表面に吐出する溶液の温度よりも５℃以上低くしてもよい。このようなパターン製造方法では、基体の表面に補完的撥水領域を予め形成することなく、撥水パターン、金属バターン、半導体パターン、絶縁体パターンなどの様々なパターンを、滲みの影響をさらに抑制しながら形成することができる。
【００６９】
基体の表面温度を、基体の表面に吐出する溶液の温度よりも低くした場合、以下のような現象が起こると考えられる。
（ａ）基体の表面において溶液が冷やされることによって、フルオロアルキル鎖を有する有機分子の溶解度が低下する。このため、上記有機分子が基体の表面に吸着しやすくなり、その結果、基体表面の表面エネルギーをより効率よく低下させることができる。
（ｂ）溶液の温度低下に伴って、基体の表面に吸着した有機分子の分子密度が増大する。このため、基体の表面におけるＣＦ3基密度が増大し、基体表面の表面エネルギーが低下する。温度が低下すると基体の表面に吸着した分子の分子密度が向上することは、例えば、Journal of Physical Chemistry, vol.98(1994)、P7577〜P7590に記載されている。この文献によれば、基体の表面に吸着した有機分子は、基体の表面に存在する吸着水上を熱拡散により動き回る。そして、上述したように、吸着水上において、上記有機分子はファンデルワールス力に起因する凝集力によって集合し単分子膜を形成する。形成される単分子膜の面内構造は、分子間の凝集エネルギーおよび熱運動エネルギーに支配される。温度が高くなるにつれて熱運動エネルギーが支配的となり、単分子膜の面内構造は乱れやすくなる。逆に、温度が下がるにつれて分子間の凝集エネルギーが支配的となり、有機分子の分子密度が増大することになる。
【００７０】
このように、基体表面の表面エネルギーをより効率よく低下させることができるため、滲みなどを影響をさらに抑制したパターン製造方法とすることができる。
【００７１】
以下、本発明の吐出用溶液のさらに具体的な例について説明する。
【００７２】
第１のパターン形成材料として、フルオロアルキル鎖を有する有機分子が溶解した表面張力20dyne/cm以上の溶液をインクジェット法により基体の表面に吐出して描画し、前記吐出した溶液に含まれる溶媒を蒸発させることによって、撥水パターンを形成することができる。また、第２のパターン形成材料をさらに含むことによって、金属パターンやポリマーパターン、半導体パターンなど様々な種類のパターンを形成することができる。
【００７３】
この場合、上記溶液の表面張力は、例えば、２０dyne/cm以上７０dyne/cm以下の範囲であればよい。上記有機分子の溶液中の濃度は、例えば、０．０００１ｖｏｌ％〜３０ｖｏｌ％の範囲であればよい。
【００７４】
また、上記溶液の粘度が高すぎる場合、溶液の形状が変化しにくくなるため、基体の表面に吐出された溶液が、単分子膜の形成によって弾かれ、収縮することが困難になる可能性がある。このため、上記溶液の粘度は、例えば、０．５c・poise〜１００c・poiseの範囲であればよく、０．５poise〜１００c・poiseの範囲が好ましい。
【００７５】
本発明の吐出用溶液に用いることができる、フルオロアルキル鎖を有する有機分子は、例えば、以下の７種類のタイプに分類できる。なお、以下に示すタイプ別の分類は、技術常識として一般化されているものではなく、便宜上設定したものである。
（１）タイプ１：組成式ＣＦ3（ＣＦ2）nＣ2Ｈ4Ｒ2aＳｉＣｌ3-aによって示される有機分子。ただし、Ｒ2は、メチル基、エチル基またはプロピル基であり、ｎは、０以上１２以下の自然数であり、ａは、０以上２以下の自然数である。なお、ａ＝２のときＲ2は２つ存在するが、Ｒ2の種類は異なっていてもよい。
（２）タイプ２：組成式ＣＦ3（ＣＦ2）nＣ2Ｈ4Ｒ3aＳｉ（ＯＲ4）3-aによって示される有機分子。ただし、Ｒ3およびＲ4は、メチル基、エチル基、またはプロピル基であり、ｎは、０以上１２以下の自然数であり、ａは、０以上２以下の自然数である。なお、ａ＝２のとき、Ｒ3は２つ存在するが、Ｒ3の種類は異なっていてもよい。
（３）タイプ３：組成式ＣＦ3（ＣＦ2）nＺ（ＣＨ2）mＳＨによって示される有機分子。ただし、Ｚは、（−Ｏ−ＣＯ−）、（−ＣＯ−Ｏ−）、または、（ＮＨ−ＣＯ−）である。ｎは、０以上１２以下の自然数であり、ｍは、０以上２０以下の自然数である。なお、Ｚは含まれていなくてもよい。
（４）タイプ４：組成式ＣＦ3（ＣＦ2）nＺ（ＣＨ2）mＳ−Ｓ（ＣＨ2）lＹ（ＣＦ2）n'ＣＦ3によって示される有機分子。ただし、ＺおよびＹは、（−Ｏ−ＣＯ−）、（−ＣＯ−Ｏ−）、または、（ＮＨ−ＣＯ−）である。ｎ、ｎ’、ｍおよびｌは、０以上２０以下の自然数である。なお、Ｚおよび／またはＹは含まれていなくてもよい。
（５）タイプ５：組成式ＣＦ3（ＣＦ2）nＣ2Ｈ4ＣＯＯＨによって示される有機分子。組成式ＣＦ3（ＣＦ2）nＣ2Ｈ4ＣＨ2ＯＨによって示される有機分子。組成式ＣＦ3（ＣＦ2）nＣ2Ｈ4ＮＨ2によって示される有機分子。ただし、ｎは、０以上１２以下の自然数である。
（６）タイプ６：組成式ＣＦ3（ＣＦ2）nＣ2Ｈ4ＳｉＲ5Ｒ6ＮＨＳｉＲ7Ｒ8Ｒ9によって示される有機分子。但し、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8およびＲ9は、メチル基、エチル基またはプロピル基であり、ｎは、０以上１２以下の自然数である。あるいは、組成式ＣＦ3（ＣＦ2）nＣ2Ｈ4ＳｉＲ10Ｒ11ＮＨＳｉＲ12Ｒ13Ｃ2Ｈ4（ＣＦ2）mＣＦ3によって示される有機分子。ただし、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12およびＲ13は、メチル基、エチル基またはプロピル基であり、ｎおよびｍは、０以上１２以下の自然数である。
（７）タイプ７：組成式ＣＦ3（ＣＦ2）nＣ2Ｈ4Ｓｉ｛（Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2）m−ＯＲ｝3によって示される有機分子。Ｒは、メチル基、エチル基、プロピル基またはブチル基であり、ｎおよびｍは、１以上１０以下の自然数である。あるいは、上記有機分子の加水分解物であってもよい。
【００７６】
タイプ１の有機分子は活性水素との反応性が高く、水分存在下で容易に加水分解する。加水分解によってシラノール基が生成し、生成したシラノール基が重合すると、溶液中に有機分子のポリマーが析出する可能性がある。このため、活性水素や水分を含まない溶媒を用いることが好ましい。溶媒としては、例えば、クロロホルム、炭素数が６〜１６の範囲程度のアルカン（ヘキサン、シクロヘキサン、ペプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、ペンタデカン、ヘキサデカンなど）、キシレン、トルエンなどを用いればよい。これらを混合して用いてもよい。
【００７７】
タイプ２の有機分子に用いる溶媒としては、例えば、アルコール（エタノール、プロパノール、ブタノールなど）や、アルコールの誘導体であるエステル（メトキシエタノール、エトキシエタノール、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルなど）などを用いればよい。タイプ２の有機分子は、基体表面の活性水素（水酸基、アミノ基、カルボキシ基など）と反応してシロキサン結合を形成することによって基体の表面に吸着する。しかし、タイプ１の有機分子に比べて反応性が高くないため、反応を促進するために少量の水および／または酸触媒を溶媒に添加することが好ましい。
【００７８】
タイプ３および４の有機分子に用いる溶媒としては、例えば、タイプ２の有機分子に用いるアルコールやその誘導体であるエステル、あるいは、ジクロロメタンなどを用いればよい。
【００７９】
タイプ５の有機分子に用いる溶媒としては、例えば、タイプ１の有機分子に用いる溶媒や、タイプ２の有機分子に用いるエステルなどを用いればよい。
【００８０】
タイプ６の有機分子は、タイプ１の有機分子と同様、活性水素との反応性が高い。水分存在下で加水分解反応して、アンモニアを生成しながらシラノール基を有する２つの分子に解離する。シラノール基同士は脱水重合反応によってシロキサン結合となる。このため、タイプ１の有機分子と同様に、活性水素や水分を含まない溶媒を用いることが好ましく、例えば、タイプ１の有機分子に用いる溶媒を用いればよい。ただし、活性水素に対する反応性は、タイプ１の有機分子ほど高くはないため、タイプ１の有機分子ほどは溶媒中の水分を厳密に除去する必要はない。
【００８１】
タイプ７の有機分子は水溶性が高い。例えば、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、あるいは、両性イオン系界面活性剤の共存下で乳化することによって溶液を作製できる。より具体的には、例えば、有機分子としてＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ4ＯＣ2Ｈ4ＣＨ3）3と、界面活性剤として塩化ｎ−ヘキサデシルトリメチルアンモニウムとを純水に溶解することによって、上記有機分子およびその加水分解物が溶解した溶液を作製することができる。
【００８２】
ここで、タイプ（１）〜（４）、（６）および（７）の有機分子は、基体の表面と共有結合、あるいは、共有結合に類する強い結合を形成することができる。タイプ（５）の有機分子は、上記有機分子に比べると、基体との結合力は弱い。一般に、有機分子が基体の表面と結合して単分子膜を形成する速度は、有機分子と基体との間の結合力に支配される。基体に一度結合した有機分子の一部は、ある確率で基体の表面から脱離する。この脱離確率が小さいほど、有機分子が基体の表面において単分子膜を形成する速度は大きくなる。基体と強い結合を形成する性質を有する有機分子は、上記脱離確率が小さい。従って、基体と強い結合を形成する有機分子が基体の表面において単分子膜を形成する速度は、弱い結合しか形成できない有機分子の場合に比べて大きくなると考えられる。このため、タイプ（１）〜（４）、（６）および（７）の有機分子が単分子膜を形成する速度は、タイプ（５）の有機分子に比べて大きいと推定される。ここで、単分子膜の形成速度が大きくなるほど、基体の表面に吐出された後に単分子膜の形成によって収縮が始まるまでの時間が短くなると考えられる。よって、タイプ（１）〜（４）、（６）および（７）の有機分子を含む溶液を用いることによって、タイプ（５）の有機分子を含む溶液を用いた場合に比べて、滲みなどの影響がより抑制されたより正確なパターンを形成することができる。
【００８３】
なお、可能であれば、上述したタイプ１〜タイプ７の有機分子を混合して用いてもよい。
【００８４】
回路パターンなどの金属パターンを形成する場合、上述した、撥水パターンを形成するための溶液に、さらに第２のパターン形成材料として金属を含んでいればよく、例えば、金属コロイドを含んでいればよい。金属コロイドの濃度は、例えば、０．００１ｗｔ％〜５０ｗｔ％の範囲であればよい。
【００８５】
このような溶液を基体の表面に吐出して描画し、溶液中に含まれる溶媒を蒸発させれば、金属コロイド同士が融着して金属パターンが形成できる。
【００８６】
金属コロイドとは、平均粒径が数ナノメートルから数ミクロン程度の金属粒子であり、溶液中に分散する性質を有している。市販されている金属コロイドとしては、例えば、金や銀のコロイドがある。また、金属微粒子のを有機分子で修飾することによって、水溶液に分散可能なパラジウム、白金、銅などのコロイドを作製して用いてもよい。このような金属コロイドの作製方法は、例えば、O.Tzhayikら、Langmuir、vol.18(2002)、P3364−3369や、Y.Zhou、Langmuir、vol.18（2002）、P277−283などに開示されている。
【００８７】
金属コロイドは一般に水溶液（緩衝溶液）に分散する。このため、フルオロアルキル鎖を有する有機分子としては、水に対して反応性が低い有機分子が好ましい。水に対して反応性が高い有機分子を用いた場合、有機分子のポリマーが溶液中に析出することによって、インクジェット法による吐出が困難になる可能性がある。例えば、上述したタイプ２，３，４，５，あるいは７の有機分子を用いればよい。なかでも、タイプ７の有機分子が水溶性であるため好ましい。
【００８８】
タイプ２，３，４，あるいは５の有機分子を用いる場合、有機分子が水に溶解しにくいため、予め、上述した各タイプに適した溶媒に上記有機分子を溶解させた後に、金属コロイドを溶解させればよい。
【００８９】
また、金属パターンの形成後、形成した金属パターンを熱処理してもよい。熱処理によって、金属パターンの電気的特性をより向上させることができる。例えば、４００℃以上の温度で熱処理すれば、フルオロアルキル鎖を有する有機分子を除去することができる。このため、金属パターンの導電性をより向上することができる。
【００９０】
導電性ポリマーパターンを形成する場合、上述した、撥水パターンを形成するための溶液に、さらに第２のパターン形成材料として導電性ポリマーを含んでいればよい。溶液中の導電性ポリマーの濃度は、例えば、１ｗｔ％〜５０ｗｔ％の範囲であればよい。
【００９１】
このような溶液を基体の表面に吐出して描画し、溶液中に含まれる溶媒を蒸発させれば、導電性ポリマーパターンが形成できる。
【００９２】
用いる導電性ポリマーは特に限定されない。例えば、共役二重結合を有するポリマーに、アクセプターやドナー分子、あるいはイオンを導入したポリマーを用いればよい。より具体的には、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリキノリン、ポリピリジン、ポリアニリン、ポリパラフェニレン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリチエニレンビニレン、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）、ポリフルオレン、ポリアセンやこれらの誘導体、あるいは、これらの混合物に、アクセプターやドナー分子、あるいはイオンをドープしたポリマーを用いればよい。例えば、ポリアセチレンに、ヨウ素や５フッ化ヒ素などをドープすることにより、４０Ｓ／ｃｍ〜６００Ｓ／ｃｍ程度の範囲の導電率を有する導電性ポリマーを得ることができる。また、例えば、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）に、ポリスチレンスルホン酸をドープすることにより、１００Ｓ／ｃｍ程度の導電率を有する導電性ポリマーを得ることができる。
【００９３】
これら導電性ポリマーは、一般に、有機溶媒に溶解する。このため、フルオロアルキル鎖を有する有機分子としては有機溶剤に溶解しやすい有機分子が好ましい。例えば、上述したタイプ１，２，３，４，あるいは６の有機分子を用いればよい。ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）は水にも溶解するため、例えば、タイプ５または７の有機分子を用いてもよい。
【００９４】
半導体ポリマーパターンを形成する場合、上述した、撥水パターンを形成するための溶液に、さらに第２のパターン形成材料として半導体ポリマーを含んでいればよい。溶液中の半導体ポリマーの濃度は、例えば、０．００１ｗｔ％〜５０ｗｔ％の範囲であればよい。
【００９５】
このような溶液を基体の表面に吐出して描画し、溶液中に含まれる溶媒を蒸発させれば、半導体ポリマーパターンが形成できる。
【００９６】
用いる半導体ポリマーは特に限定されない。例えば、共役二重結合を有する半導体ポリマーを用いればよい。具体的には、例えば、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリアルキルチオフェン、ポリ−９，９’ジアルキル−フルオレン-コ−ビチフェンなどを用いればよい。
【００９７】
これら半導体ポリマーは、一般に、有機溶媒に溶解する。このため、フルオロアルキル鎖を有する有機分子としては有機溶剤に溶解しやすい有機分子が好ましい。例えば、上述したタイプ１，２，３，４，あるいは６の有機分子を用いればよい。
【００９８】
金属酸化物誘電体パターンを形成する場合、上述した、撥水パターンを形成するための溶液に、さらに第２のパターン形成材料として金属酸化物誘電体、あるいは、金属酸化物誘電体の前駆体を含んでいればよい。金属酸化物誘電体の前駆体を用いる場合、上記前駆体の濃度は、例えば、０．００１ｗｔ％〜５０ｗｔ％の範囲であればよい。
【００９９】
このような溶液を基体の表面に吐出して描画し、溶液中に含まれる溶媒を蒸発させ、熱処理して上記前駆体を金属酸化物誘電体に変化させることによって、金属酸化物誘電体パターンが形成できる。即ち、最初に前駆体パターンが形成され、熱処理によって、金属酸化物誘電体パターンが形成されることになる。
【０１００】
用いる金属酸化物誘電体の前駆体は特に限定されない。例えば、
金属アルコキシド（Ｍ（ＯＲ15）x：Ｍは金属および／またはケイ素、ｘは金属の酸化数、Ｒ15はメチル基、エチル基、プロピル基またはブチル基である。ｘが２以上の場合は、異なる複数のＲ15を含んでいてもよい）、
金属アセチルアセトネート（Ｍ（ＣＯＣＨ2ＣＯＣＨ2）x：Ｍは金属および／またはケイ素、ｘは金属の酸化数）、
金属カルボキシレート（Ｍ（Ｒ16ＣＯＯ）x：Ｍは金属および／またはケイ素、ｘは金属の酸化数、Ｒ16はアルキル基である。ｘが２以上の場合は、異なる複数のＲ16を含んでいてもよい）、
金属無機化合物などを用いればよい。元素Ｍは、例えば、ケイ素、チタン、ジルコニウム、アルミ、銅、鉛、インジウム、スズ、亜鉛、イットリウム、バリウム、ニッケルおよび鉄から選ばれる少なくとも１種の元素であればよい。
【０１０１】
金属アルコキシドは、水分の存在下で分子内の一部のアルコキシ基が加水分解して水酸基となり、水酸基同士が脱水重合する性質がある。また、溶液に少量の水および／または酸触媒、あるいはおよび／またはアルカリ触媒を添加した方が、熱処理によって前駆体から金属酸化物誘電体へと変化しやすくなる。
【０１０２】
金属アルコキシドは、熱処理（例えば、焼成ともいえる）によってＭＯx／２の組成を有する金属酸化物誘電体となる。なお、熱処理温度（焼成温度）によっては、未反応のアルコキシル基や水酸基が残存した金属酸化物誘電体が形成される。
【０１０３】
同様に、前駆体として金属アセチルアセトネートおよび／または金属カルボキシレートを用いた場合も、金属酸化物誘電体を形成できる。
【０１０４】
金属酸化物誘電体パターンを形成するために用いる有機分子としては、例えば、上述したタイプ２の有機分子を用いればよい。溶媒には、タイプ２の有機分子に適する溶媒を用いればよい。
【０１０５】
前駆体パターンを金属酸化物誘電体パターンに変化させる熱処理は、例えば、大気、窒素やアルゴンなどの不活性ガス、あるいは、水素などの還元ガス雰囲気下において、例えば、１００℃〜１０００℃の温度範囲で行えばよい。なかでも、２００℃以上の熱処理を行うことが好ましい。３００℃以上で焼成した場合、パターン内に含まれるフルオロアルキル鎖を有する有機分子を除去することができる。
【０１０６】
絶縁性ポリマーパターンを形成する場合、上述した、撥水パターンを形成するための溶液に、さらに第２のパターン形成材料として絶縁性ポリマーを含んでいればよい。溶液中の絶縁性ポリマーの濃度は、例えば、０．００１ｗｔ％〜５０ｗｔ％の範囲であればよい。
【０１０７】
このような溶液を基体の表面に吐出して描画し、溶液中に含まれる溶媒を蒸発させることによって、絶縁性ポリマーパターンが形成できる。
【０１０８】
一般に、ポリマーの多くは電気的に絶縁性である。このため、絶縁性ポリマーとしては、特に制限なく選択することができる。ただし、インクジェット法を用いて基体の表面に吐出するためには、一般に、ポリマーを溶液中に溶解させる必要がある。このため、例えば、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコールなど、極性基を有するポリマーを用いることが好ましい。このようなポリマーは、アルコール系の溶媒に溶解する。このため、フルオロアルキル鎖を有する有機分子としては、例えば、アルコール系の溶媒に溶解しやすい、タイプ２、３、４あるいは５を用いればよい。
【０１０９】
光硬化性ポリマーパターンを形成する場合、上述した、撥水パターンを形成するための溶液に、さらに第２のパターン形成材料として光硬化性ポリマーを含んでいればよい。溶液中の光硬化性ポリマーの濃度は、例えば、０．００１ｗｔ％〜５０ｗｔ％の範囲であればよい。
【０１１０】
このような溶液を基体の表面に吐出して描画し、溶液中に含まれる溶媒を蒸発させ、所定の波長の光を照射することによって、光硬化性ポリマーパターンが形成できる。用いることができる光硬化性ポリマーは特に限定されない。
【０１１１】
ここで、光硬化性ポリマーとは、紫外線、電子線、エックス線など可視光よりも波長の短い電磁波を照射することによって、重合反応や架橋反応が進行するポリマーおよび／またはモノマーをいう。このような反応が進行すると、より分子量が大きくなったり、溶液に対する溶解度が変化したりする現象が起こる。具体的には、例えば、光架橋性官能基を有するモノマーや、光架橋性官能基が主鎖や側鎖に導入されたポリマーが挙げられる。光架橋性官能基は、例えば、アジド基、ジアゾ基、ハロゲン基やメチル基などである。より具体的には、光硬化性ポリマーとして、例えば、ネガ型フォトレジストが広く知られている。例えば、環化ゴムに芳香族ビスアジドを光架橋剤として添加したポリマーや、ポリ（グリシジルメタクリレート）、マレイン酸エステル含有メタクリル系ポリマー、グリシジルメタクリレート−エチルアクルリレート共重合体、クロロメチル化ポリスチレン、ヨウ素化ポリスチレン、塩素化ポリ（メチルスチレン）などが代表的なフォトレジストとして挙げられる。
【０１１２】
これらポリマーの多くは有機溶媒に溶解するため、フルオロアルキル鎖を有する有機分子としては、例えば、有機溶媒に溶解しやすい、タイプ１、３、４あるいは６を用いればよい。
【０１１３】
次に、本発明の電子デバイスの製造方法について説明する。
【０１１４】
本発明の電子デバイスの製造方法は、上述した本発明のパターン製造方法を含んでいればよい。なお、本明細書における電子デバイスとは、電子の流れや蓄積を利用して、演算、情報の蓄積と伝搬、表示等を行う素子やその集合体をいう。
【０１１５】
例えば、第１のパターン形成材料としてフルオロアルキル鎖を有する有機分子と、第２のパターン形成材料として金属酸化物誘電体の前駆体、半導体、金属およびポリマーから選ばれる少なくとも１種の材料が溶解した表面張力２０dyne/cm以上の溶液を、インクジェット法により基体の表面に吐出して描画する。次に、吐出させた溶液に含まれる溶媒を蒸発させ、有機分子と第２のパターン形成材料とを含むパターンを形成する。このような工程を繰り返すことによって、金属配線、電極、トランジスタ、抵抗素子、コンデンサ、マイクロレンズ、撮像素子などを製造することができる。撥水パターンのみを形成する方法を併用してもよい。
【０１１６】
より具体的な例を示す。例えば、一画素サイズが５０μｍ×５０μｍの有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子を用いたディスプレイを製造するためには、例えば、以下のように行えばよい。最初に、基板の表面におけるＥＬ素子が配置される以外の領域に、本発明のパターン製造方法によって撥水パターンを形成する。次に、撥水パターン以外の領域にＥＬ材料のパターンを形成すれば、ＥＬディスプレイの画素パターンを製造することができる。また、撥水パターンを形成することなく、基板の表面におけるＥＬ素子が配置される領域にフルオロアルキル鎖を有する有機分子とＥＬ材料を含む溶液をインクジェット法で吐出してＥＬ材料を含むパターンを形成してもよい。本発明のパターン製造方法では、滲みなどの影響が抑制されたパターンを形成できるため、撥水パターンを形成することなくＥＬディスプレイの画素パターンを製造することができる。
【０１１７】
また、上述した金属パターンの製造方法や導電性ポリマーパターンの製造方法を用いれば、例えば、回路パターンを有するプリント基板を製造することができる。さらに半導体ポリマーパターンの製造方法を用いれば、例えば、ゲート電極やソース電極、半導体層などを形成することによって、トランジスタを製造することができる。また、例えば、薄膜トランジスタの活性層を形成し、薄膜トランジスタを製造することも可能である。
【０１１８】
上述した金属酸化物誘電体パターンの製造方法と絶縁性ポリマーパターンの製造方法とを併用すれば、例えば、コンデンサを製造することができる。チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いれば、高容量のコンデンサを製造することができる。抵抗素子を製造することもできる。
【０１１９】
上述した光硬化性ポリマーパターンの製造方法を用いれば、例えば、レンズを製造することができる。光硬化性ポリマーを含む溶液を基体の表面に吐出すれば、吐出された溶液は基体表面の表面エネルギー低下に伴い、弾かれて球面に近づく。この状態で所定の波長の光を照射すれば、レンズを製造することができる。基体表面のエネルギー低下度を制御すれば、レンズの形状を制御することも可能である。製造したレンズは、例えば、固体撮像素子（ＣＣＤ）受光部の集光度を上げるためのマイクロレンズや、光電子デバイス用のレンズとして用いることができる。
【０１２０】
次に、本発明の電子デバイスについて説明する。
【０１２１】
本発明の電子デバイスは、上述した本発明のパターン製造方法および／または本発明の電子デバイスの製造方法によって製造された電子デバイスである。本発明のパターン製造方法では、図１０Ｄに示すようなパターン９を形成することができる。このため、本発明の電子デバイスは、図１０Ｄに示すようなパターン９を含んでいる。
【０１２２】
換言すれば、本発明の電子デバイスは、図１５Ａに示すようなパターンと基体１とを含んでいる。図１５Ａに示すパターン９は基体１の表面に形成されている。パターン９は、フルオロアルキル鎖を有する有機分子を含む第１のパターン領域２１と、金属、半導体、金属酸化物およびポリマーから選ばれる少なくとも１つを含む第２のパターン領域２２とを含んでいる。基体１の表面には、第１のパターン領域２１および第２のパターン領域２２がこの順に積層されている。また、図１５Ｂに示すように、第１のパターン領域２１の形状と、第２のパターン領域２２の形状とは略相似形である。ここで、第１のパターン領域２１は、上述した撥水パターンであり、第２のパターン領域２２は、含まれる材料によって金属パターンであったり、絶縁性ポリマーパターンであったりする。なお、本発明の電子デバイスに含まれる全てのパターンが、図１５Ａおよび図１５Ｂに示すような構造を有している必要はなく、少なくとも一部のパターンが、図１５Ａおよび図１５Ｂに示すような構造を有していればよい。また、本発明の電子デバイスにおいては、第１のパターン領域２１に第２のパターン領域２２に含まれる材料が混入していてもよいし、逆に、第２のパターン領域２２に第１のパターン領域２１に含まれる材料が混入していてもよい。
【０１２３】
上述したように、従来は、補完的撥水領域を形成した後に、パターンを形成していた。図１６は、従来のパターンの一例を示す模式図である。図１６に示すパターン１０１は、基体１の表面に形成されており、基体１の表面におけるパターン１０１以外の部分には、補完的撥水領域１０４が形成されている。パターン１０１は、基体１の表面に接するように形成されている。また、従来の方法では、補完的撥水領域１０４自体が不要であることから、パターン１０１を形成した後、紫外線などを照射することによって補完的撥水領域１０４を除去する場合もある。
【０１２４】
これに対して、図１５に示すパターン９では、第１のパターン領域２１上に第２のパターン領域２２が形成されている。第１のパターン領域２１は、フルオロアルキル鎖を有する有機分子を含むパターンであり、化学的に非常に安定である。また、第１のパターン領域２１は、上記有機分子の単分子膜を含んでいる。このため、高温などの耐環境特性に優れるパターン９とすることができる。即ち、本発明の電子デバイスは、高温などの耐環境特性に優れる電子デバイスとすることができる。例えば、第２のパターン領域２２がポリマーを含む場合を考える。一般に、ポリマーを含むパターンが、含まれるポリマーの熱軟化点温度近傍の環境にさらされると、ポリマーの流動性が高まるために、含まれるポリマーがパターン領域外に広がってパターンの形状が崩れる可能性がある。一方、図１５に示すようなパターン９では、第２のパターン領域２２の流動性が高まった場合においても、第２のパターン領域２２と基体との間に存在する第１のパターン２１領域の作用によって、第２のパターン２２に含まれるポリマーが領域外に広がることを抑制できる。
【０１２５】
また、図１５に示すパターン９では、第１のパターン領域２１を除去するのと同時に第２のパターン領域２２を基体１の表面から除去することができる。例えば、第１のパターン領域を溶解する溶媒中に、基体１と、第１のパターン領域２１および第２のパターン領域２２とを浸漬すれば、第１のパターン領域２１が溶解し、第２のパターン領域２２を除去することができる。このため、第２のパターン領域２２に含まれる材料（第２のパターン形成材料）の回収が容易となる。即ち、本発明の電子デバイスは、構成する材料のリサイクル性に優れる電子デバイスとすることができる。
【０１２６】
本発明の吐出用溶液を吐出する基体、あるいは、本発明のパターン製造方法を適用できる基体、本発明の電子デバイスの製造方法に適用できる基体、本発明の電子デバイスに用いる基体は特に限定されない。例えば、樹脂、金属、セラミクスなど、基体の材料を問わず用いることができる。基体の状態は特に限定されず、例えば、固体状であってもゲル状であってもよい。また、多孔質の基体であってもよい。基体の形状は特に限定されず、例えば、平板状の基体（基板）であってもよいし、曲面を有する基体であってもよい。一般的に、多孔質の基体や曲面状の基体などにフォトリソグラフィー法などを適用することは困難であると考えられる。このため、多孔質の基体や曲面状の基体に補完的撥水領域を形成することが難しく、上述した従来の方法を適用することは困難であった。これに対して本発明の吐出用溶液、あるいは、本発明のパターン製造方法では、多孔質の基体や曲面状の基体においても、より正確に滲みが抑制されたパターンを形成することができる。
【実施例】
【０１２７】
以下に、実施例を用いて本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施例に限定されない。
【０１２８】
（実施例１）
実施例１では、基体としてシリコンウェハを用い、シリコンウェハの表面に撥水パターンを形成した。
−基体の準備−
熱酸化膜付きのシリコンウェハ（厚さ２００μｍ、直径１００ｍｍ）をアンモニア水と過酸化水素水との混合溶液（８０℃）の中に３０分浸漬した。その後、純水で洗い流すことによって、ウェハの表面に付着している有機物および無機物の汚れを除去した。次に、ウェハに吸着している水分を窒素ガスで除去した後、オゾン雰囲気下（１１０℃）で紫外線を照射（１５分）することにより有機物の汚れを完全に除去した。これらの処理をほどこしたシリコンウェハの表面は完全に水に濡れ、清浄になっていることが確認できた。
−吐出用溶液の準備−
クロロホルムに脱水剤（関東化学製：モレキュラーシーブ）を入れて１２時間放置し、クロロホルム中に残存する水分を取り除いた。次に、上記クロロホルムに、フルオロアルキル鎖を有する有機分子としてヘプタデカフルオロエチルトリクロロシラン（ＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4ＳｉＣｌ3：以下、ＦＣＳともいう）を１ｖｏｌ％溶解させ、吐出用溶液を作製した。作製した溶液の表面張力は、２８dyne/cmであった。作製した溶液（ＦＣＳ溶液）は、図１３Ａに示すインクジェットヘッド５２の内部に収容した。なお、これらの作業は、すべて窒素雰囲気下、相対湿度１％以下で行った。なお、インクジェットヘッド５２において、図１４に示す幅Ｗ1を３４０μｍ、幅Ｗ2を１７０μｍとした。
【０１２９】
また、比較のために、通常のインクジェットプリンタ用の黒インクも準備した。インクの主成分は、黒色染料、水、ジエチレングリコール、グリセリンなどであり、その表面張力は３０dyne/cmであった。
【０１３０】
表面張力の測定はいわゆるリング法を用いて行った。具体的には、最初に、白金線を円状に曲げて作られた半径Ｒの金属環を用意した。白金線の太さは約０．２ｍｍ、半径Ｒは約１０ｍｍとした。次に、測定対象となる溶液の液面に対して平行に上記金属環を接触させた。その後、この金属環を液面に対して垂直方向に引き上げ、液面から引き離すために要する力Ｐを求めた。溶液の表面張力γは、式：γ＝Ｐ／（４πＲ）から求めた。
−シリコンウェハ上への吐出、描画−
シリコンウェハ上への吐出、描画は、図１２に示すインクジェット装置を用いた。インクジェットヘッドとシリコンウェハとの相対的な移動や、ウェハ上への溶液吐出の制御はコンピュータを用いて行った。描画したパターンは、図１７に示すような５０μｍ×５０μｍの正方形が５０マイクロ間隔に整列したパターン３１とした。吐出する溶液は、ＦＣＳのクロロホルム溶液であるので、パターン３１は撥水パターンとなる。液体の吐出周波数は１０ＫＨｚ、液適量は２０ピコリットルとした（液滴の平均半径にすると１６．８μｍ）。描画後、シリコンウェハを窒素雰囲気下に１０分程度放置した後、大気中に取り出した。なお、描画中における雰囲気温度は２５±１℃の範囲になるように調整した。また、シリコンウェハはペルチェ素子の上に配置し、シリコンウェハの表面（吐出面）温度を−１０℃〜２５℃の範囲で制御した。
−評価方法−
描画、形成したパターンについて、以下に示す３つの項目を評価した
（ａ）パターン３１を形成したシリコンウェハを、２５℃、相対湿度１００％の雰囲気に曝し、その表面を光学顕微鏡で観察した。この湿度下では、空気中の水分がシリコンウェハ表面に露結するため、ウェハ上の親水性を有する領域では一様な水膜を形成する一方で、撥水性を有する領域では微小な水滴が形成される。光学顕微鏡でこれらの領域を観察すると、微小な水滴が形成された部分は光を乱反射するため白濁して観察される。従って、ウェハ上の白濁部分の形状と面積とを測定することにより、実際に描画された撥水パターンの形状と面積の平均値とを導出できる。面積の平均値は、描画されたパターン１０個分の平均を求めた。
【０１３１】
（ｂ）同様に、黒インクを描画したシリコンウェハを光学顕微鏡で観察し、実際に描画されたパターンの形状と面積の平均値とを導出した。面積の平均値は、描画されたパターン１０個分の平均を求めた。
【０１３２】
（ｃ）ＦＣＳのクロロホルム溶液、または、黒インクを吐出した各々のシリコンウェハ表面における、フッ素元素または炭素元素が存在している領域を、エックス線マイクロアナライザーを用いて評価した。ＦＣＳのクロロホルム溶液を吐出したウェハでは、フッ素元素が観察された領域が撥水パターンとなる。黒インクを吐出したウェハでは、炭素元素が観察された領域が黒インクで形成されたパターンとなる。各々のパターンの形状とその面積とを、上述の（ａ）（ｂ）と同様の方法により求めた。
−結果−
顕微鏡観察の結果を以下の表１に示す。
【０１３３】
【表１】
2006523014.tif 000003
【０１３４】
表１に示すように、ＦＣＳクロロホルム溶液を吐出したシリコンウェハでは、正方形の撥水パターンが観察された。また、形成された面積の平均値は、目標とするパターン面積２５００μｍ2の１２０%以内におさまった。これらの結果から、ＦＣＳクロロホルム溶液を吐出した場合、溶液がシリコンウェハの表面で広がることが抑制され、滲みなどの影響が抑制された撥水パターンが形成できたことがわかる。一方、一般的な黒インクを吐出した場合には、形成されるパターンの形状は黒インクの滲みによって円形または楕円形となった。パターンの平均面積も、ＦＣＳクロロホルム溶液を用いた場合に比べて大幅に大きい結果となった。
【０１３５】
また、形成された撥水パターンの面積は、基体であるシリコンウェハの温度が低下するに伴って、目標とするパターン面積２５００μｍ2に近づく傾向にあった。これは、基体の表面温度が、吐出する溶液の温度に対して低下することによって、吐出した溶液がウェハ上でより広がりにくくなったことが原因であると考えられる。一方、黒インクを吐出した場合においても、ウェハ表面の温度が−５℃の場合に、パターンの平均面積がやや減少するとともに、パターンの形状が円形から楕円になった。これは、ウェハ表面の温度が低下するとともに、黒インクの粘度が上昇したために、ウェハの表面において黒インクが広がりにくくなったことが原因であると考えられる。
【０１３６】
次に、Ｘ線マイクロアナライザーの測定結果を以下の表２に示す。表２に示すように、Ｘ線マイクロアナライザーによる測定においても、顕微鏡観察の結果と同様の結果が得られた。
【０１３７】
【表２】
2006523014.tif 000004
【０１３８】
（実施例２）
実施例１と同様に、シリコンウェハ上にフルオロアルキル鎖を有する有機分子を含む溶液を吐出して評価を行った。ただし、吐出用溶液は、２-エトキシエタノールに、フルオロアルキル鎖を有する有機分子としてヘプタデカフルオロエチルトリメトキシシラン（ＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＯＣＨ3）3：以下、ＦＡＳともいう）を１ｖｏｌ％の濃度で溶解させ、作製した溶液１００ｍｌに対して１Ｎの塩酸を２ｍｌ添加して１時間撹拌することにより作製した。なお、作製した吐出用溶液（ＦＡＳ溶液）の表面張力は、３２dyne/cmであった。また、ＦＡＳ溶液を作製した環境およびＦＡＳ溶液を吐出する環境の相対湿度は２０％〜５０％の範囲内とし、実施例１とは異なり、特に制御しなかった。
【０１３９】
実施例１と同様のパターンを形成し、評価した結果、実施例１と同様の結果を得ることができた。即ち、基体表面の温度に関わらず、正方形の撥水パターンが形成できた。形成した撥水パターンの面積の平均値も、目標とするパターン面積２５００μｍ2の１２０％以内におさまる結果となった。また、基体表面の温度が低下するにつれて、実施例１と同様に、目標とするパターン面積の値に近づく傾向が見られた。
【０１４０】
（実施例３）
実施例１と同様に、基体の表面にフルオロアルキル鎖を有する有機分子を含む溶液を吐出して評価を行った。基体には、実施例１と同様の方法で洗浄したシリコン基板上に、真空スパッタリング法により厚さ１０ｎｍの金を蒸着した基板を用いた。吐出用溶液は、エタノールに、フルオロアルキル鎖を有する有機分子としてＣＦ3（ＣＦ2）5（ＣＨ2）ＳＨを１ｖｏｌ％の濃度で溶解させた溶液を用いた。用いた溶液の表面張力は２５dyne/cmであった。上記溶液を作製した環境および上記溶液を吐出する環境の相対湿度は２０％〜５０％の範囲内とし、実施例１とは異なり、特に制御しなかった。
【０１４１】
実施例１と同様のパターンを形成し、評価した結果、実施例１と同様の結果を得ることができた。即ち、基体表面の温度に関わらず、正方形の撥水パターンが形成できた。形成した撥水パターンの面積の平均値も、目標とする面積２５００μｍ2の１２０％以内におさまる結果となった。また、基体表面の温度が低下するにつれて、実施例１と同様に、目標とするパターン面積の値に近づく傾向が見られた。
【０１４２】
（実施例４）
実施例１と同様に、シリコンウェハ上にフルオロアルキル鎖を有する有機分子を含む溶液を吐出して評価を行った。ただし、吐出用溶液は、エタノールに、フルオロアルキル鎖を有する有機分子としてＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4ＣＯＯＨを１ｖｏｌ％の濃度で溶解させた溶液を用いた。用いた溶液の表面張力は２５dyne/cmであった。また、上記溶液を作製した環境および上記溶液を吐出する環境の相対湿度は２０％〜５０％の範囲内とし、実施例１とは異なり、特に制御しなかった。
【０１４３】
実施例１と同様のパターンを形成し、評価した結果、実施例１と同様の結果を得ることができた。即ち、基体表面の温度に関わらず、正方形の撥水パターンが形成できた。形成した撥水パターンの面積の平均値も、目標とするパターン面積２５００μｍ2の１２０％以内におさまる結果となった。また、基体表面の温度が低下するにつれて、実施例１と同様に、目標とするパターン面積の値に近づく傾向が見られた。
【０１４４】
（実施例５）
実施例３と同様に、金を蒸着したシリコンウェハ上にフルオロアルキル鎖を有する有機分子を含む溶液を吐出して評価を行った。ただし、吐出用溶液は、エタノールに、フルオロアルキル鎖を有する有機分子としてＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4ＳＨを１ｖｏｌ％の濃度で溶解させた溶液を用いた。用いた溶液の表面張力は２５dyne/cmであった。また、上記溶液を作製した環境および上記溶液を吐出する環境の相対湿度は２０％〜５０％の範囲内とし、実施例１とは異なり、特に制御しなかった。
【０１４５】
実施例１と同様のパターンを形成し、評価した結果、実施例１と同様の結果を得ることができた。即ち、基体表面の温度に関わらず、正方形の撥水パターンが形成できた。形成した撥水パターンの面積の平均値も、目標とするパターン面積２５００μｍ2の１２０％以内におさまる結果となった。また、基体表面の温度が低下するにつれて、実施例１と同様に、目標とするパターン面積の値に近づく傾向が見られた。
【０１４６】
（実施例６）
実施例３と同様に、金を蒸着したシリコンウェハ上にフルオロアルキル鎖を有する有機分子を含む溶液を吐出して評価を行った。ただし、吐出用溶液は、エタノールに、フルオロアルキル鎖を有する有機分子としてＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4Ｓ2Ｃ2Ｈ4（ＣＦ2）7ＣＦ3を１ｖｏｌ％の濃度で溶解させた溶液を用いた。用いた溶液の表面張力は２５dyne/cmであった。また、上記溶液を作製した環境および上記溶液を吐出する環境の相対湿度は２０％〜５０％の範囲内とし、実施例１とは異なり、特に制御しなかった。
【０１４７】
実施例１と同様のパターンを形成し、評価した結果、実施例１と同様の結果を得ることができた。即ち、基体表面の温度に関わらず、正方形の撥水パターンが形成できた。形成した撥水パターンの面積の平均値も、目標とするパターン面積２５００μｍ2の１２０％以内におさまる結果となった。また、基体表面の温度が低下するにつれて、実施例１と同様に、目標とするパターン面積の値に近づく傾向が見られた。
【０１４８】
（実施例７）
実施例１と同様に、シリコンウェハ上にフルオロアルキル鎖を有する有機分子を含む溶液を吐出して評価を行った。ただし、吐出用溶液は、クロロホルムに、フルオロアルキル鎖を有する有機分子としてＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＣＨ3）2ＮＨＳｉ（ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ3）3を１ｖｏｌ％の濃度で溶解させた溶液を用いた。用いた溶液の表面張力は２８dyne/cmであった。また、上記溶液を作製した環境および上記溶液を吐出する環境の相対湿度は２０％〜５０％の範囲内とし、実施例１とは異なり、特に制御しなかった。
【０１４９】
実施例１と同様のパターンを形成し、評価した結果、実施例１と同様の結果を得ることができた。即ち、基体表面の温度に関わらず、正方形の撥水パターンが形成できた。形成した撥水パターンの面積の平均値も、目標とするパターン面積２５００μｍ2の１２０％以内におさまる結果となった。また、基体表面の温度が低下するにつれて、実施例１と同様に、目標とするパターン面積の値に近づく傾向が見られた。
【０１５０】
（実施例８）
実施例１と同様に、シリコンウェハ上にフルオロアルキル鎖を有する有機分子を含む溶液を吐出して評価を行った。ただし、吐出用溶液は、以下に示す撥水溶液Ａを、ＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ4ＯＣ2Ｈ4ＣＨ3）3およびこの加水分解物の濃度が０．５ｗｔ％となるように水で希釈した溶液を用いた。用いた吐出用溶液の表面張力は５０dyne/cmであった。上記溶液を作製した環境および上記溶液を吐出する環境の相対湿度は２０％〜５０％の範囲内とし、実施例１とは異なり、特に制御しなかった。
【０１５１】
実施例１と同様のパターンを形成し、評価した結果、実施例１と同様の結果を得ることができた。即ち、基体表面の温度に関わらず、正方形の撥水パターンが形成できた。形成した撥水パターンの面積の平均値も、目標とするパターン面積２５００μｍ2の１２０％以内におさまる結果となった。また、基体表面の温度が低下するにつれて、実施例１と同様に、目標とするパターン面積の値に近づく傾向が見られた。
−撥水溶液Ａについて−
撥水溶液Ａは、以下のように作製した。
【０１５２】
最初に、ガスの導入口と導出口とが設置されている丸底フラスコに、ペプタンを２００ｍｌ、ＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4ＳｉＣｌ3を２０ｍｌ入れて混合した。混合は、乾燥窒素ガスで満たされたグローブボックス中で行った。次に、丸底フラスコのガス導入口から乾燥窒素ガスを導入し、フラスコの内部を乾燥雰囲気に保ちながら、８０℃のオイルバスで保温し、さらに、フラスコ内部の溶液を攪拌子で攪拌しながら、ＣＨ3ＯＣ2Ｈ4ＯＣ2Ｈ4ＯＨ２０ｍｌを少しずつ滴下した。滴下終了後、溶液の攪拌を続けた（１２時間）。攪拌終了後、真空エバポレータを用いてフラスコ内のペプタンを蒸発除去した。このようにして、純度ほぼ１００％のＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ4ＯＣ2Ｈ4ＣＨ3）3が得られた。
【０１５３】
次に、塩化ｎ−ヘキサデシルトリメチルアンモニウム２．４ｗｔ％の水溶液を攪拌しながら、作製したＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ4ＯＣ2Ｈ4ＣＨ3）3を溶解させて、ＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ4ＯＣ2Ｈ4ＣＨ3）3の濃度を８ｗｔ％とした。約３０分攪拌を続けた後、攪拌することなく２４時間放置した。このようにして、ＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ4ＯＣ2Ｈ4ＣＨ3）3およびこの加水分解物が溶解した水溶液が作製できた。作製した水溶液が撥水溶液Ａである。なお、塩化ｎ−ヘキサデシルトリメチルアンモニウムは、ＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ4ＯＣ2Ｈ4ＣＨ3）3およびこれらの加水分解物が水に溶解するのを促進する役割を果たしている。撥水溶液Ａ自体は、例えば、USP5550184に開示されている。
【０１５４】
（実施例９）
実施例９では、基体としてシリコンウェハを用い、シリコンウェハの表面に金属パターンとして金パターンを形成した。
【０１５５】
基体として用いるシリコンウェハは、実施例１と同様に準備した。
【０１５６】
吐出用溶液は以下のようにして準備した。
【０１５７】
最初に、フルオロアルキル鎖を有する有機分子としてＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4ＣＯＯＨが１０ｖｏｌ％の濃度で溶解したエタノール溶液を調整した。次に、平均粒径２０ｎｍの金コロイド粒子０．０１ｗｔ％が分散したクエン酸ナトリウムと炭酸ナトリウムとの混合溶液（関東化学製：ｐＨ＝６．５）９０ｍｌに、上記エタノール溶液１０ｍｌを溶解させた。このようにして、ＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4ＣＯＯＨが１ｖｏｌ％の濃度で溶解し、さらに金コロイド粒子が溶解した溶液を作製した。作製した溶液の表面張力は５０dyne/cmであった。作製した溶液は、実施例１と同様のインクジェットヘッドの内部に収容した。
【０１５８】
また、比較のために、ＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4ＣＯＯＨが溶解していない以外は全く同一の金コロイド溶液を別に準備した。
【０１５９】
上記のように準備した各々の溶液を、実施例１と同様にシリコンウェハの表面に吐出して、４５０℃で焼成（３０分）し、形成した金パターンの形状と面積の平均値とを評価した。評価は、実施例１と同様に、光学顕微鏡による観察と、Ｘ線マイクロアナライザによる測定とを併用して行った。ただし、実施例１における撥水パターンとは異なり、金パターンは水滴を形成しなくても観察できるため、光学顕微鏡による観察は、室温かつ相対湿度が４０％〜７０％程度の範囲で行った。
【０１６０】
顕微鏡観察の結果を以下の表３に示す。
【０１６１】
【表３】
2006523014.tif 000005
【０１６２】
表３に示すように、ＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4ＣＯＯＨを含有する金コロイド溶液を吐出した場合は、正方形の金パターンが観察された。また、形成された面積の平均値は、目標とするパターン面積２５００μｍ2の１２０％以内におさまった。これらの結果から、ＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4ＣＯＯＨを含有する金コロイド溶液を吐出した場合、溶液がシリコンウェハの表面で広がることが抑制され、滲みなどの影響が抑制された金パターンが形成できたことがわかる。一方、ＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4ＣＯＯＨを含まない金コロイド溶液を吐出した場合には、形成される金パターンの形状は滲みによって円形となった。パターンの平均面積も、ＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4ＣＯＯＨを含有する金コロイド溶液を用いた場合に比べて大幅に大きい結果となった。
【０１６３】
また、形成された金パターンの面積は、基体であるシリコンウェハの温度が低下するに伴って、目標とするパターン面積２５００μｍ2に近づく傾向にあった。これは、基体の表面温度が、吐出する溶液の温度に対して低下することによって、吐出した溶液がウェハ上でより広がりにくくなったことが原因であると考えられる。
【０１６４】
次に、ＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4ＣＯＯＨを含有する金コロイド溶液を吐出して形成した金パターンに対するエックス線マイクロアナライザーの測定結果を以下の表４に示す。表４に示すように、エックス線マイクロアナライザーによって検出された元素のほとんどが金であった。このことから、吐出後の焼成によって、吐出用溶液に含まれていたＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4ＣＯＯＨが熱分解するため、ＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4ＣＯＯＨがほぼ残存しない金パターンが形成できたことがわかる。
【０１６５】
【表４】
2006523014.tif 000006
【０１６６】
（実施例１０）
実施例１０では、実施例９と同様にシリコンウェハの表面に金属パターンである金パターンを形成した。吐出用溶液には、ＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4ＣＯＯＨの代わりに、実施例８で作製した撥水溶液Ａを用いた。具体的には、吐出用溶液中におけるＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ4ＯＣ2Ｈ4ＣＨ3）3およびこれらの加水分解物が０．５ｗｔ％の濃度となるようにした。作製した溶液の表面張力は、５０dyne/cmであった。
【０１６７】
このようにして作製した吐出用溶液を用い、実施例９と同様にして金パターンを形成し、その形状と面積の平均値とを評価した。その結果、実施例９と同様に、正方形状の金パターンを形成することができた。また、形成した金パターンの面積の平均値は、目標とするパターン面積２５００μｍ2の１２０％以内におさまった。このように、フルオロアルキル鎖を有する有機分子として水溶性の有機分子を用いた場合においても、滲みなどの影響が抑制されたパターンを形成できることがわかった。なお、このような水溶性の有機分子は、水溶性の金属コロイドをインクジェット法により吐出するのに適している。
【０１６８】
（実施例１１）
実施例１１では、実施例９と同様の方法を用いて、シリコンウェハの表面に導電性ポリマーパターンを形成した。
【０１６９】
吐出用溶液には、３０ｗｔ％のポリスチレンスルホン酸をドープしたポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）水溶液（商品名Ｂａｙｔｒｏｎ  Ｐ：Ｂａｙｅｒ社製）に、撥水溶液Ａを混合した溶液を用いた。具体的には、吐出用溶液中におけるＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ4ＯＣ2Ｈ4ＣＨ3）3およびこれらの加水分解物が０．５ｗｔ％の濃度となるようにした。作製した溶液の表面張力は、５０dyne/cmであった。
【０１７０】
このようにして作製した吐出用溶液を用い、実施例９と同様にして導電性ポリマーパターンを形成し、その形状と面積の平均値とを評価した。なお、評価は、吐出後、室温で約３０分乾燥した後に行った。
【０１７１】
その結果、正方形状の導電性ポリマーパターンが形成されていることが確認できた。また、パターンの面積の平均値は、目標とするパターン面積２５００μｍ2の１２０％以内におさまっていた。
【０１７２】
なお、比較のために、撥水溶液Ａを添加しない状態で、同様に導電性ポリマーパターンを形成したところ、形成されたパターンの形状は滲みの影響を受けて円形となった。また、パターンの面積の平均値は、目標である２５００μｍ2の１０倍以上であった。
【０１７３】
（実施例１２）
実施例１２では、半導体ポリマーパターンを形成し、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成した。
【０１７４】
基体には、熱酸化膜（厚さ２００ｎｍ：片面のみ）付きの高ドープｎ形シリコンウェハ（厚さ２００μｍ、直径１００ｍｍ）を用いた。シリコンウェハは、実施例１と同様に処理を行い、ウェハの表面に付着している有機物および無機物の汚れを完全に除去した。処理をほどこしたシリコンウェハの表面は完全に水に濡れ、清浄になっていることが確認できた。
【０１７５】
半導体ポリマーが溶解した吐出用溶液には、クロロルムに、フルオロアルキル鎖を有する有機分子としてＦＣＳと、半導体ポリマーとしてポリ−９，９’ジオクチル−フルオレン−コ−ビチフェン（以下、Ｆ８Ｔ２、ともいう）とを溶解させた溶液を用いた。クロロホルム中における各々の分子の濃度は１ｖｏｌ％とした。用いた溶液の表面張力は、２８dyne/cmであった。作製した溶液は、実施例１と同様にして、インクジェットヘッドの内部に収容した。
【０１７６】
次に、実施例１と同様にして、シリコンウェハ上に吐出用溶液を吐出し、図１８Ａおよび図１８Ｂに示すようなＴＦＴを形成した。具体的には、準備した熱酸化膜付シリコンウェハ３２のうち、ｎ形シリコン３３をゲート電極、熱酸化膜３４をゲート絶縁膜とした。ここで、熱酸化膜３４の表面に、半導体ポリマーであるＦ８Ｔ２が溶解した吐出用溶液を吐出、描画することによって活性層として半導体ポリマーパターン３５を形成した。形成した半導体ポリマーパターン３５は、図１８Ｂに示すように一辺が５００μｍの正方形状とした。半導体ポリマーパターン３５の形成は、乾燥窒素で満たされたグローブボックス中（室温）で行った。次に、シャドーマスクと蒸着法とを用い、金からなるソース電極３６およびドレイン電極３７を半導体ポリマーパターン３５上に形成した。ソース電極およびドレイン電極の面積は３００μｍ×１００μｍ、ゲート長は２００μｍとした。なお、図１８Ｂは、図１８Ａに示すＴＦＴを上方から（図１８Ａに示す矢印Ｆから）見た図である。
【０１７７】
また、比較のために、ＦＣＳが含まれていないＦ８Ｔ２溶液を準備し、同様にＴＦＴを形成した。
【０１７８】
このようにして形成したＴＦＴに対し、以下に示す評価を行った。
【０１７９】
（ａ）半導体ポリマーパターンの形状評価
光学顕微鏡と微分干渉計とにより、形成した半導体ポリマーパターン（Ｆ８Ｔ２膜）の形状を評価した
（ｂ）トランジスタ特性評価
ＴＦＴの移動度μを、ソース−ドレイン電流Ｉと、ゲート電圧Ｖｇとの関係式（以下に示す式（２））から求めた。なお、ソース電極の電位は０Ｖとして測定した。
【０１８０】
Ｉ＝μ×Ｃ×Ｗ／Ｌ×｛（Ｖｇ−Ｖｔ）×Ｖｄ−１／２×Ｖｄ2｝・・・・・（２）
ただし、式（２）において、
Ｗは、ソース、ドレイン電極の幅（３００μｍ）、
Ｌは、ゲート長（２００μｍ）、
Ｖｄはドレイン電極にかかる電圧、
Ｖｇはゲート電圧、
Ｖｔはソース−ドレイン電流が流れ始めるゲート電圧、
Ｃはゲート絶縁膜によって形成されるコンデンサ容量である。
【０１８１】
以下の表５に、評価結果を示す。
【０１８２】
【表５】
2006523014.tif 000007
【０１８３】
表５に示すように、ＦＣＳを含むＦ８Ｔ２溶液を吐出した場合、５３０μｍ×５３０μｍの正方形状のＦ８Ｔ２パターンを形成することができた。即ち、滲みの影響が抑制された半導体ポリマーパターンを形成することができた。これに対してＦＣＳを含まないＦ８Ｔ２溶液を吐出した場合には、形成されたＦ８Ｔ２パターンは直径約３０００μｍの円形状であり、滲みの影響を大きく受けることがわかった。
【０１８４】
また、ＦＣＳを含有するＦ８Ｔ２溶液を用いて形成したＴＦＴの移動度は、ＦＣＳを含まない溶液を用いた場合に比べて約４倍大きくなった。これは、ＦＣＳを含有するＦ８Ｔ２溶液が熱酸化膜３４に接触したときに、熱酸化膜３４上にＦＣＳの単分子膜が形成されることが原因ではないかと考えられる。より具体的には、熱酸化膜３４上に単分子膜が形成された場合、単分子膜があたかも液晶配向膜のような作用をすることによって、単分子膜上に堆積するＦ８Ｔ２分子の配向が制御されるのではないかと考えられる。Ｆ８Ｔ２分子の配向が制御されれば、分子内のアルキル鎖が一方向に配向して共役二重結合が直線状に並び、電子が流れやすくなる可能性がある。なお、単分子膜上に有機半導体を形成することによって電子移動度が向上する現象は、Salleoらによっても報告されている（A.Salleoら、Applied Physics、vol81（2002）、P4383）。
【０１８５】
換言すれば、本発明の吐出用溶液を用いる（本発明のパターン製造方法、あるいは、電子デバイスの製造方法を用いる）ことによって、より高速なＴＦＴを実現することができる。
【０１８６】
（実施例１３）
実施例１３では、基体である熱酸化膜付シリコンウェハの表面に、金属酸化物誘電体パターンを形成した。
【０１８７】
基体には、実施例１と同様に準備したシリコンウェハを用いた。
【０１８８】
吐出用溶液は３種類準備した。各々の吐出用溶液は、以下の表６に示す溶液Ｂをガラスビーカーに入れ、攪拌子で攪拌しながら溶液Ｃを少しずつ滴下することによって作製した。また、溶液Ｃの滴下終了後も攪拌を約１時間程度続けた。なお、表６におけるＴＩＰおよびＣＺは、水との反応性が高く、水分の存在により分子同士で重合し不溶化しやすいため、溶液を安定させる目的でアセチルアセトンを混合している。それぞれの吐出用溶液において、フルオロアルキル鎖を有する有機分子はＦＡＳであり、金属酸化物誘電体の前駆体が、ＴＥＯＳ、ＴＩＰあるいはＣＺである。なお、シリコン酸化物前駆体溶液、酸化チタン前駆体溶液、酸化ジルコニウム前駆体溶液の表面張力は、それぞれ、４０dyne/cm、３０dyne/cm、３０dyne/cmであった。
【０１８９】
また、比較のために、ＦＡＳが含まれない溶液もそれぞれ作製した。
【０１９０】
【表６】
2006523014.tif 000008
【０１９１】
表６における略記号は以下の通りである。
・ＦＡＳ：ヘプタデカフルオロエチルトリメトキシシラン：（ＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＯＣＨ3）3）
・ＴＥＯＳ：テトラエトキシシラン：（Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4）
・ＴＩＰ：チタニウムイソプロポキシド：（Ｔｉ（ＯＣＨＣＨ3ＣＨ3）4）
・ＣＺ：オクタン酸ジルコニウム：（Ｚｒ（ＯＯ（ＣＨ2）7ＣＨ3）4）
上記のように準備した各々の溶液を、実施例１と同様にシリコンウェハの表面に吐出して、焼成し（大気雰囲気下、４５０℃、３０分）、形成した金属酸化物誘電体パターンの形状と面積の平均値とを評価した。評価は実施例９と同様に行った。
【０１９２】
以下の表７に評価結果を示す。
【０１９３】
【表７】
2006523014.tif 000009
【０１９４】
表７に示すように、ＦＡＳを含有する溶液を吐出した場合は、正方形の金属酸化物誘電体パターンが観察された。また、形成された面積の平均値は、目標とするパターン面積２５００μｍ2の１２０％以内におさまった。これらの結果から、ＦＡＳを含有する溶液を吐出した場合、溶液がシリコンウェハの表面で広がることが抑制され、滲みなどの影響が抑制された金属酸化物誘電体パターンが形成できたことがわかる。一方、ＦＡＳを含まない溶液を吐出した場合には、形成される金属酸化物誘電体パターンの形状は滲みによって円形となった。パターンの平均面積も、ＦＡＳを含有する溶液を用いた場合に比べて大幅に大きい結果となった。
【０１９５】
また、形成された金属酸化物誘電体パターンの面積は、基体であるシリコンウェハの温度が低下するに伴って、目標とするパターン面積２５００μｍ2に近づく傾向にあった。これは、基体の表面温度が、吐出する溶液の温度に対して低下することによって、吐出した溶液がウェハ上でより広がりにくくなったことが原因であると考えられる。
【０１９６】
（実施例１４）
実施例１４では、基体である熱酸化膜付シリコンウェハの表面に、絶縁性ポリマーパターンを形成した。
【０１９７】
基体には、実施例１と同様に準備したシリコンウェハを用いた。
【０１９８】
吐出用溶液には、ポリビニルフェノールのイソプロピルアルコール溶液（濃度３０ｗｔ％）に、フルオロアルキル鎖を有する有機分子として１ｖｏｌ％の濃度となるようにＦＡＳを溶解させた溶液を用いた。用いた溶液の表面張力は２７dyne/cmであった。
【０１９９】
また、比較のためにＦＡＳを含有しない（その他の条件は全く同一）溶液を準備した。
【０２００】
上記のように準備した各々の溶液を、実施例１と同様にシリコンウェハの表面に吐出して、形成した絶縁性ポリマーパターンの形状と面積の平均値とを評価した。評価は実施例９と同様に行った。
【０２０１】
以下の表８に評価結果を示す。
【０２０２】
【表８】
2006523014.tif 000010
【０２０３】
表８に示すように、ＦＡＳを含有する溶液を吐出した場合は、正方形の絶縁性ポリマーパターンが観察された。また、形成された面積の平均値は、目標とするパターン面積２５００μｍ2の１２０％以内におさまった。これらの結果から、ＦＡＳを含有する溶液を吐出した場合、溶液がシリコンウェハの表面で広がることが抑制され、滲みなどの影響が抑制された絶縁性ポリマーパターンが形成できたことがわかる。一方、ＦＡＳを含まない溶液を吐出した場合には、形成される絶縁性ポリマーパターンの形状は滲みによって円形となった。パターンの平均面積も、ＦＡＳを含有する溶液を用いた場合に比べて大幅に大きい結果となった。
【０２０４】
また、形成された絶縁性ポリマーパターンの面積は、基体であるシリコンウェハの温度が低下するに伴って、目標とするパターン面積２５００μｍ2に近づく傾向にあった。これは、基体の表面温度が、吐出する溶液の温度に対して低下することによって、吐出した溶液がウェハ上でより広がりにくくなったことが原因であると考えられる。
【０２０５】
（実施例１５）
実施例１５では、抵抗素子を形成した。
【０２０６】
基体には、実施例１と同様に処理した熱酸化膜付きシリコンウェハを用いた。
【０２０７】
吐出用溶液には、ポリビニルアルコールが３０ｗｔ％、平均粒径約２μｍの炭素粉末が１０ｗｔ％、フルオロアルキル鎖を有する有機分子としてＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4ＳＨが１ｖｏｌ％の濃度となるように溶解したイソプロピルアルコール溶液を用いた。用いた溶液の表面張力は２８dyne/cmであった。また、比較のために、ＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4ＳＨが含まれていない溶液も準備した。
【０２０８】
このようにして準備した各溶液を用いて、抵抗素子を形成した。具体的には、最初に、シャドーマスクを用いたＥＢ（Electron Beam）蒸着法により、シリコンウェハの表面に２００μｍ×２００μｍの正方形状に銅薄膜を形成した。上記銅薄膜は下部電極に相当する。
【０２０９】
次に、実施例１と同様にして、上記銅薄膜の中心部に、１００μｍ×１００μｍの正方形状に吐出用溶液を吐出した。その後、全体を８０℃で１時間加熱して、吐出した溶液を乾燥させ、抵抗膜を形成した。最後に、シャドーマスクを用いたＥＢ蒸着法により、形成した抵抗膜の中心部に、５０μｍ×５０μｍの正方形状に銅薄膜を形成した。最後に形成した銅薄膜は、上部電極に相当する。
【０２１０】
このようにして形成した抵抗素子に対し、以下に示す評価を行った。
【０２１１】
（ａ）抵抗膜の形状評価
光学顕微鏡により、下部電極上に形成した抵抗膜（炭素粉末を含むポリビニルアルコール膜）の形状を評価した。
【０２１２】
（ｂ）抵抗素子の特性評価
形成した抵抗素子の下部電極−上部電極間に、３Ｖの直流電圧を印加した際に流れる電流を測定し、抵抗素子の抵抗率σを求めた。具体的には、抵抗率σは、以下に示す式（３）から求めた。
【０２１３】
抵抗率σ＝（Ｖ・Ｓ）／（Ｉ・ｄ）            （３）
ただし式（３）において、Ｓは上部電極の面積、Ｖは上部電極と下部電極との間に印加する電圧、Ｉは上部電極と下部電極との間を流れる電流である。ｄは、抵抗膜の膜厚であり、上部電極を形成する前に膜厚計を用いて測定した値を用いた。
【０２１４】
評価の結果、ＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4ＳＨを含有する溶液を用いた場合、得られた抵抗膜の形状はほぼ正方形であり、１１０μｍ×１１０μｍの正方形の範囲におさまった。これに対して、ＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4ＳＨを含まない溶液を用いた場合、滲みの影響を受けて円形状の抵抗膜が形成された。さらに、得られた抵抗膜は、下部電極の表面をはみ出して形成されており、その直径は約５０００μｍであった。
【０２１５】
また、ＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4ＳＨを含有する溶液を用いて作製した抵抗素子の抵抗率は、約１ｋΩｃｍであり、抵抗素子として十分に機能することがわかった。
【０２１６】
（実施例１６）
実施例１６では、コンデンサを形成した。
【０２１７】
基体には、実施例１と同様に処理したシリコンウェハを用いた。
【０２１８】
吐出用溶液には、Ｐｂ（ＯＣＯＣＨ3）2・３Ｈ2Ｏ、Ｔｉ［ＯＣＨ（ＣＨ3）2］4、および、Ｚｒ（ＯＣ4Ｈ9）4を２−メトキシエタノールに溶解させた溶液を用いた。上記溶液は、溶液中におけるＰｂ、ＴｉおよびＺｒの元素比は、１：０．４７：０．５３となるように調製した。また、溶液粘度が２c・poiseになるように、２−エトキシエタノールで溶液濃度を調整した。このように作製した溶液に、フルオロアルキル鎖を有する有機分子としてＦＡＳを濃度１ｖｏｌ％となるように溶解させた。最終的な溶液の表面張力は３０dyne/cmであった。
【０２１９】
このようにして準備した吐出用溶液を用いて、コンデンサを形成した。具体的には、最初に、シャドーマスクを用いたＥＢ蒸着法により、シリコンウェハ上に２００μｍ×２００μｍの正方形状の白金薄膜を形成した。上記白金薄膜は下部電極に相当する。次に、白金薄膜の中心部に、実施例１と同様にして、１００μｍ×１００μｍの正方形状に吐出用溶液を吐出した。吐出した後、全体を４５０℃で２０分熱処理し、誘電膜を形成した。最後に、シャドーマスクを用いたＥＢ蒸着法により、誘電膜の中心部に、５０μｍ×５０μｍの正方形状に銅薄膜を形成した。上記銅薄膜は、上部電極に相当する。
【０２２０】
また、比較のために、ＦＡＳが含まれない溶液（その他の組成は同一である）を準備し、同様にコンデンサを形成した。
【０２２１】
このようにして形成したコンデンサに対し、以下に示す評価を行った。
【０２２２】
（ａ）形成した誘電膜の形状評価
光学顕微鏡により、下部電極である白金薄膜上に形成した誘電膜の形状を評価した。
【０２２３】
（ｂ）コンデンサの特性評価
形成したコンデンサの上部電極と下部電極との間に、振幅５Ｖ、周波数１ｋＨｚの交流電圧を印加して、容量電流を求めた。また、白金薄膜上に誘電膜を形成した際に、誘電膜の膜厚を膜厚計により予め測定しておき、容量電流と膜厚から比誘電率を求めた。
【０２２４】
ＦＡＳを含有する溶液を吐出した場合、得られた誘電膜の形状はほぼ正方形状であり、１１０μｍ×１１０μｍの正方形の範囲におさまった。これに対して、ＦＡＳを含まない溶液を吐出した場合、得られた誘電膜の形状は、滲みの影響を受けて円形状の誘電膜が形成された。さらに、得られた誘電膜は、下部電極の表面をはみ出して形成されており、その直径は約６０００μｍであった。
【０２２５】
また、ＦＡＳを含有する溶液を用いて形成したコンデンサの比誘電率は６００であり、コンデンサとして十分に機能することがわかった。
【０２２６】
（実施例１７）
実施例１７では、固体撮像素子の１種である電荷結合型撮像素子（ＣＣＤ）上に、マイクロレンズを形成した。
【０２２７】
図１９Ａは、一般的なＣＣＤの断面模式図である。ＣＣＤの最上部には、マイクロレンズ３８が配置されている。マイクロレンズ３８は、ＣＣＤに垂直に入射する光３９だけではなく、ＣＣＤに対して斜め方向から入射する光４０も光センサ４１に集光する役割を担っている。斜め方向から入射する光４０も光センサ４１に集光させることによって、ＣＣＤが受光する光の総量を増大させることができる。また、ＣＣＤは一般に、構造体として光透過性を有する酸化シリコン４３、光センサ４１以外への光の入射を抑制する遮光板４２、カラーフィルタ４４などを備えている。
【０２２８】
実施例１７では、図１９Ｂに示すような、マイクロレンズを備えていないＣＣＤ（松下電器産業製、画素数３万、全体のサイズ１２ｍｍ×１０ｍｍ、画素サイズ６０μｍ×６０μｍ）を用い、ＣＣＤ上に（図１９ＢのＣＣＤにおける光センサ４１が配置されている面とは反対側の主面上に）吐出用溶液を吐出して、マイクロレンズを形成した。
【０２２９】
吐出用溶液には、紫外線（ＵＶ）硬化性を有するポリマーであるShipley1400-27（Shipley社製）をシンナー（Shipley社製）で希釈して粘度を２c・poiseにし、フルオロアルキル鎖を有する有機分子としてＦＣＳを濃度０．５ｖｏｌ％となるように溶解した溶液を用いた。用いた溶液の表面張力は３０dyne/cmであった。また、溶液の作製および吐出は、乾燥窒素ガスで満たされたグローブボックス内で行った。
【０２３０】
このようにして準備した溶液を用い、マイクロレンズを形成した。具体的には、実施例１と同様のインクジェット法により、ＣＣＤ上のそれぞれの光センサ４１の真上に直径２０μｍの液滴を一滴のみ吐出した。次に、吐出した溶液に、高圧水銀ランプを用いて紫外光を約６０秒間照射することによって、上記溶液を硬化させ、レンズを形成した。照射エネルギーは、１５．８ｍＷ／ｃｍ2とした。
【０２３１】
また、比較のため、ＦＡＳを含まない（その他は同一である）吐出用溶液を作製し、同様にＣＣＤ上にマイクロレンズを形成した。
【０２３２】
このようにして形成したマイクロレンズに対し、以下に示す評価を行った。
【０２３３】
（ａ）マイクロレンズの形状評価
光学顕微鏡により、ＣＣＤ上に形成したマイクロレンズの形状を評価した。
【０２３４】
（ｂ）マイクロレンズを形成したＣＣＤの特性評価
図２０Ａに示すように、ＣＣＤ素子４４の中心から垂直上方２００ｍｍの位置に、電球の直径が約３ｍｍのハロゲンランプ４５を配置した。ハロゲンランプ４５から光４６をＣＣＤ４４に向けて照射し、ＣＣＤ４４内における光センサー１つあたりの受光量の平均を測定した。受光量の平均は、ＣＣＤ素子４４に含まれる３万個の光センサの平均値で評価した。なお、図２０Ａでは、図を分かりやすくするために、ＣＣＤ素子４４上のマイクロレンズを一つだけ記載している。図２０Ｂについても同様である。
【０２３５】
次に、図２０Ｂに示すように、ハロゲンランプ４５の位置を、ＣＣＤ素子の中心から垂直な方向とは少しずらし（図２０Ｂに示す角度θだけ傾ける）、同様に、ＣＣＤ４４内における光センサー１つあたりの受光量の平均を測定した。なお、角度θは、１０°とした。
【０２３６】
評価の結果、ＦＣＳを含有する吐出用溶液を用いた場合、マイクロレンズは液滴が吐出された場所に形成されており、また、その形状はレンズ状であった。これに対して、ＦＣＳを含まない吐出用溶液を用いた場合、吐出された液滴は吐出面全体に広がり、吐出面全体を覆う薄膜が形成された。即ち、レンズは形成できなかった。
【０２３７】
次に、ＦＣＳを含有する吐出用溶液を用いてマイクロレンズを形成したＣＣＤと、マイクロレンズが配置されていないＣＣＤとの受光量測定の結果を示す。ここで、図２０Ａのようにランプを配置した場合の受光量の平均をＩ0、図２０Ｂのようにランプを配置した場合の受光量の平均をＩ1とする。
【０２３８】
マイクロレンズ有り：Ｉ1／Ｉ0＝０．９８
マイクロレンズ無し：Ｉ1／Ｉ0＝０．７
このように、実施例１７において形成したマイクロレンズは、十分その機能を果たすことが確認できた。
【０２３９】
（実施例１８）
実施例１８では、光硬化性ポリマーパターンを形成し、形成した光硬化性ポリマーパターンの熱安定性を評価した。
【０２４０】
基体は、実施例１と同様に処理したシリコンウェハを用いた。また、吐出用溶液は、実施例１７と同様の溶液を用いた。
【０２４１】
次に、実施例１と同様にして、インクジェット法によりシリコンウェハの表面に上記吐出用溶液を吐出し、図１７に示すパターンを描画した。描画後に室温で３０分乾燥した後、水銀ランプにより光を照射してポリマーを硬化させ、図１７に示すような光硬化性ポリマーパターンを形成した。
【０２４２】
また、比較のために、同様の基体および吐出用溶液（ただし、ＦＣＳ含まず）、ならびに、フォトレジスト法を用いて、図１７に示すパターンを形成した。最初に、スピンコート法を用いて、シリコンウェハの表面にＦＣＳを含まない吐出用溶液を塗布し、３０分乾燥させた。次に、一辺が５０μｍの正方形のパターンが５０μｍ間隔にパターニングされているフォトマスク（正方形のパターンが透明）を、基体の表面に配置されている光硬化性ポリマー層に密着させ、紫外線光を照射した。最後に、シリコンウェハの表面をシンナーで洗浄し、図１７に示すような光硬化性ポリマーパターンを形成した。
【０２４３】
このように形成したパターンを、基体とともに８０℃の恒温槽中で一定時間放置した後、パターンの形状の変化を、光学顕微鏡により観察した。なお、パターン形状の変化は、形成した５０μｍ×５０μｍのパターン３０個の平均値で評価した。以下の表９に結果を示す。
【０２４４】
【表９】
2006523014.tif 000011
【０２４５】
表９に示すように、インクジェット法により形成した光硬化性ポリマーパターンは、８０℃の恒温槽中に２００時間放置した後においても、初期の形状を保持していた。これに対して、フォトレジスト法により形成した光硬化性ポリマーパターンの形状は経時的に変化し、恒温槽中に２４時間放置後には円形状となった。また、恒温槽中にさらに放置すると、パターンの形状がますます崩れる結果となった。
【０２４６】
以上の結果から、本発明のパターン製造方法によって形成したパターンは、高温環境下においても安定な形状に保たれることが分かった。即ち、耐環境特性に優れることがわかった。これは、本発明のパターン製造方法によって形成したパターンでは、基体の表面と、形成したパターンとの界面に、フルオロアルキル鎖を有する有機分子の単分子膜が吸着しているからであると推定される。より具体的には、例えば、高温環境下において、パターンを構成するポリマーの流動性が増大した場合においても、上記単分子膜によりポリマーの流動が抑制されるためではないかと推定される。
【産業上の利用可能性】
【０２４７】
以上説明したように、本発明の吐出用溶液によれば、補完的撥水領域を基体の表面に予め形成することなく、滲みが抑制されたパターンを形成することができる。本発明の吐出用溶液は、例えば、インクジェット法により基体の表面に吐出すればよい。また、本発明のパターン製造方法によれば、補完的撥水領域を基体の表面に予め形成することなく、滲みが抑制されたパターンを形成することができるため、より生産性に優れるパターン製造方法とすることができる。本発明の吐出用溶液およびパターン製造方法は、例えば、プリント配線基板における回路パターン、有機エレクトロルミネッセンス用画素の製造、有機薄膜トランジスタ回路の製造など、様々な電子デバイスの製造に応用することができる。また、より生産性に優れる撥水パターンの製造方法に応用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０２４８】
【図１】図１Ａ〜図１Ｃは、従来のパターン形成方法によって生じる課題の一例を説明するための模式図である。
【図２】図２Ａ〜図２Ｂは、従来のパターン形成方法の一例を示す模式図である。
【図３】図３Ａ〜図３Ｃは、基体の表面に吐出した従来の吐出用溶液の挙動の一例を説明するための模式図である。
【図４】図４Ａ〜図４Ｃは、基体の表面に吐出した本発明の吐出用溶液の挙動の一例を説明するための模式図である。
【図５】図５Ａ〜図５Ｃは、基体の表面に吐出した本発明の吐出用溶液の挙動の一例を説明するための模式図である。
【図６】図６Ａ〜図６Ｃは、本発明の吐出用溶液と、基体の表面との反応の一例を示す模式図である。
【図７】図７は、基体の表面と溶液との間に成立する接触角θを説明するための模式図である。
【図８】図８は、本発明の吐出用溶液における化学反応の一例を説明するための模式図である。
【図９】図９Ａ〜図９Ｄは、本発明の吐出用溶液によりパターンが形成される過程の一例を説明するための模式図である。
【図１０】図１０Ａ〜図１０Ｄは、本発明の吐出用溶液によりパターンが形成される過程の一例を説明するための模式図である。
【図１１】図１１は、本発明のパターン製造方法の一例を示す模式図である。
【図１２】図１２は、本発明のパターン製造方法に用いることができるインクジェット装置の一例を示す模式図である。
【図１３】図１３Ａおよび図１３Ｂは、本発明のパターン製造方法に用いることができるインクジェットヘッドの一例を示す模式図である。
【図１４】図１４は、本発明のパターン製造方法に用いることができるインクジェットヘッドの一例を示す模式図である。
【図１５】図１５Ａおよび図１５Ｂは、本発明の電子デバイスを含むパターンの形状の一例を示す模式図である。
【図１６】図１６は、従来の電子デバイスを含むパターンの形状の一例を示す模式図である。
【図１７】図１７は、実施例において形成したパターンの形状の一例を示す模式図である。
【図１８】図１８Ａおよび図１８Ｂは、実施例において形成した薄膜トランジスタの一例を示す模式図である。
【図１９】図１９Ａおよび図１９Ｂは、電荷結合型撮像素子の一例を示す模式図である。
【図２０】図２０Ａおよび図２０Ｂは、実施例において形成した電荷結合型撮像素子の評価方法の一例を示す模式図である。
【図１】
2006523014.tif 000012
【図２】
2006523014.tif 000013
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2006523014.tif 000019
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
2006523014.tif 000029
【図１９】
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【図２０】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年2月7日(2005.2.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体の表面にパターンを形成するための吐出用溶液であって、
前記溶液は、第１のパターン形成材料としてフルオロアルキル鎖を有する有機分子を含み、
前記有機分子は、クロロシリル基、アルコキシ基、メルカプト基、水酸基およびアミノ基から選ばれる少なくとも１つの基を含む有機分子、カルボキシル基を含む直鎖状の有機分子、ジスルフィド結合を含む有機分子、シラザンおよびジチオールから選ばれる少なくとも１つであり、
前記溶液の表面張力が０．０２Ｎ／ｍ（２０dyne/cm）以上であることを特徴とする吐出用溶液。
【請求項２】
前記吐出用溶液が、第２のパターン形成材料をさらに含む請求項１に記載の吐出用溶液。
【請求項３】
前記第２のパターン形成材料が、金属酸化物誘電体の前駆体、半導体、金属およびポリマーから選ばれる少なくとも１種の材料を含む請求項２に記載の吐出用溶液。
【請求項４】
前記金属が、金属コロイドである請求項３に記載の吐出用溶液。
【請求項５】
前記ポリマーが、導電性ポリマー、半導体ポリマー、絶縁性ポリマーおよび光硬化性ポリマーから選ばれる少なくとも１種である請求項３に記載の吐出用溶液。
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
前記有機分子が、組成式ＣＦ3（ＣＦ2）nＣ2Ｈ4Ｓｉ｛（Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2）m−ＯＲ1｝3で示される分子、および、前記分子の加水分解物から選ばれる少なくとも１つである請求項１に記載の吐出用溶液。
ただし、上記組成式において、
Ｒ1は、メチル基、エチル基、プロピル基またはブチル基であり、
ｎおよびｍは、１以上１０以下の自然数である。
【請求項８】
前記酸化物誘電体の前駆体が、金属アルコキシド、金属アセチルアセトネート、金属カルボキシレートおよび金属無機化合物から選ばれる少なくとも１つである請求項３に記載の吐出用溶液。
【請求項９】
前記半導体ポリマーが、ポリアルキルチオフェンおよびポリ−９，９’ジアルキル−フルオレン−コ−ビチフェンから選ばれる少なくとも１つである請求項５に記載の吐出用溶液。
【請求項１０】
前記液体に含まれる溶媒の沸点が８０℃以上である請求項１に記載の吐出用溶液。
【請求項１１】
前記溶液はインクジェット法によって基体の表面にパターンを形成するための吐出用溶液として適用可能である請求項1に記載の吐出用溶液。
【請求項１２】
第１のパターン形成材料としてフルオロアルキル鎖を有する有機分子が溶解した表面張力０．０２Ｎ／ｍ（２０dyne/cm）以上の溶液をインクジェット法により基体の表面に吐出して描画し、
前記有機分子は、クロロシリル基、アルコキシ基、メルカプト基、水酸基およびアミノ基から選ばれる少なくとも１つの基を含む有機分子、カルボキシル基を含む直鎖状の有機分子、ジスルフィド結合を含む有機分子、シラザンおよびジチオールから選ばれる少なくとも１つであり、
前記吐出した溶液に含まれる溶媒を蒸発させ、前記有機分子を含むパターンを形成するパターン製造方法。
【請求項１３】
前記溶液が第２のパターン形成材料をさらに含み、
前記吐出した溶液に含まれる溶媒を蒸発させ、前記有機分子と前記第２のパターン形成材料とを含むパターンを形成する請求項１２に記載のパターン製造方法。
【請求項１４】
前記吐出した溶液に含まれる溶媒を蒸発させ、前記有機分子を相対的に多く含む第１のパターン領域と、前記第２のパターン形成材料を相対的に多く含む第２のパターン領域とを含むパターンを形成し、
前記第１のパターン領域が、前記第２のパターン領域よりも前記基体側に存在するように前記パターンが形成される請求項１３に記載のパターン製造方法。
【請求項１５】
前記第２のパターン形成材料が、金属酸化物誘電体の前駆体、半導体、金属およびポリマーから選ばれる少なくとも１種の材料を含む請求項１３に記載のパターン製造方法。
【請求項１６】
前記金属が、金属コロイドである請求項１５に記載のパターン製造方法。
【請求項１７】
前記ポリマーが、導電性ポリマー、半導体ポリマー、絶縁性ポリマーおよび光硬化性ポリマーから選ばれる少なくとも１種である請求項１５に記載のパターン製造方法。
【請求項１８】
（削除）
【請求項１９】
前記有機分子が、組成式ＣＦ3（ＣＦ2）nＣ2Ｈ4Ｓｉ｛（Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2）m−ＯＲ1｝3で示される分子、および、前記分子の加水分解物から選ばれる少なくとも１つである請求項１２に記載のパターン製造方法。
ただし、上記組成式において、
Ｒ1は、メチル基、エチル基、プロピル基またはブチル基であり、
ｎおよびｍは、１以上１０以下の自然数である。
【請求項２０】
前記酸化物誘電体の前駆体が、金属アルコキシド、金属アセチルアセトネート、金属カルボキシレートおよび金属無機化合物から選ばれる少なくとも１つである請求項１５に記載のパターン製造方法。
【請求項２１】
前記半導体ポリマーが、ポリアルキルチオフェンおよびポリ−９，９’ジアルキル−フルオレン−コ−ビチフェンから選ばれる少なくとも１つである請求項１７に記載のパターン製造方法。
【請求項２２】
前記溶媒の沸点が８０℃以上である請求項１２に記載のパターン製造方法。
【請求項２３】
前記溶液を前記基体の表面に吐出する際に、前記基体の表面温度を、前記基体の表面に吐出する前記溶液の温度よりも５℃以上低くする請求項１２に記載のパターン製造方法。
【請求項２４】
第１のパターン形成材料としてフルオロアルキル鎖を有する有機分子が溶解した表面張力２０dyne/cm以上の溶液をインクジェット法により基体の表面に吐出して描画し、
前記溶液が第２のパターン形成材料をさらに含み、
前記吐出した溶液に含まれる溶媒を蒸発させ、前記有機分子と前記第２のパターン形成材料とを含むパターンを形成するパターン製造方法を含む電子デバイスの製造方法。
【請求項２５】
前記第２のパターン形成材料が金属酸化物誘電体の前駆体、半導体、金属およびポリマーから選ばれる少なくとも１種の材料であり、
前記電子デバイスが、金属配線、電極、トランジスタ、抵抗素子、コンデンサ、マイクロレンズおよび撮像素子から選ばれる少なくとも１つである請求項２４に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項２６】
基体と、前記基体の表面に形成されたパターンとを含み、
前記パターンは、フルオロアルキル鎖を有する有機分子を含む第１のパターン領域と、金属、半導体、金属酸化物およびポリマーから選ばれる少なくとも１つを含む第２のパターン領域とを含み、
前記基体の表面に、前記第１のパターン領域および前記第２のパターン領域がこの順に積層されており、
前記第１のパターン領域の形状および前記第２のパターン領域の形状が相似形である電子デバイス。
【請求項２７】
前記第１のパターン領域が、前記有機分子の単分子膜である請求項２６に記載の電子デバイス。
【手続補正書】
【提出日】平成17年7月21日(2005.7.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体の表面にパターンを形成するための吐出用溶液であって、
前記溶液は、第１のパターン形成材料としてフルオロアルキル鎖を有する有機分子を含み、
前記有機分子は、クロロシリル基、アルコキシ基及びメルカプト基から選ばれる少なくとも１つの基を含む有機分子、カルボキシル基又は水酸基又はアミノ基を含む直鎖状の有機分子、ジスルフィド結合を含む有機分子、シラザンおよびジチオールから選ばれる少なくとも１つであり、
前記溶液の表面張力が０．０２Ｎ／ｍ（２０dyne/cm）以上であることを特徴とする吐出用溶液。
【請求項２】
前記吐出用溶液が、第２のパターン形成材料をさらに含む請求項１に記載の吐出用溶液。
【請求項３】
前記第２のパターン形成材料が、金属酸化物誘電体の前駆体、半導体、金属およびポリマーから選ばれる少なくとも１種の材料を含む請求項２に記載の吐出用溶液。
【請求項４】
前記金属が、金属コロイドである請求項３に記載の吐出用溶液。
【請求項５】
前記ポリマーが、導電性ポリマー、半導体ポリマー、絶縁性ポリマーおよび光硬化性ポリマーから選ばれる少なくとも１種である請求項３に記載の吐出用溶液。
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
前記有機分子が、組成式ＣＦ3（ＣＦ2）nＣ2Ｈ4Ｓｉ｛（Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2）m−ＯＲ1｝3で示される分子、および、前記分子の加水分解物から選ばれる少なくとも１つである請求項１に記載の吐出用溶液。
ただし、上記組成式において、
Ｒ1は、メチル基、エチル基、プロピル基またはブチル基であり、
ｎおよびｍは、１以上１０以下の自然数である。
【請求項８】
前記酸化物誘電体の前駆体が、金属アルコキシド、金属アセチルアセトネート、金属カルボキシレートおよび金属無機化合物から選ばれる少なくとも１つである請求項３に記載の吐出用溶液。
【請求項９】
前記半導体ポリマーが、ポリアルキルチオフェンおよびポリ−９，９’ジアルキル−フルオレン−コ−ビチフェンから選ばれる少なくとも１つである請求項５に記載の吐出用溶液。
【請求項１０】
前記液体に含まれる溶媒の沸点が８０℃以上である請求項１に記載の吐出用溶液。
【請求項１１】
前記溶液はインクジェット法によって基体の表面にパターンを形成するための吐出用溶液として適用可能である請求項1に記載の吐出用溶液。
【請求項１２】
第１のパターン形成材料としてフルオロアルキル鎖を有する有機分子が溶解した表面張力０．０２Ｎ／ｍ（２０dyne/cm）以上の溶液をインクジェット法により基体の表面に吐出して描画し、
前記有機分子は、クロロシリル基、アルコキシ基及びメルカプト基から選ばれる少なくとも１つの基を含む有機分子、カルボキシル基又は水酸基又はアミノ基を含む直鎖状の有機分子、ジスルフィド結合を含む有機分子、シラザンおよびジチオールから選ばれる少なくとも１つであり、
前記吐出した溶液に含まれる溶媒を蒸発させ、前記有機分子を含むパターンを形成するパターン製造方法。
【請求項１３】
前記溶液が第２のパターン形成材料をさらに含み、
前記吐出した溶液に含まれる溶媒を蒸発させ、前記有機分子と前記第２のパターン形成材料とを含むパターンを形成する請求項１２に記載のパターン製造方法。
【請求項１４】
前記吐出した溶液に含まれる溶媒を蒸発させ、前記有機分子を相対的に多く含む第１のパターン領域と、前記第２のパターン形成材料を相対的に多く含む第２のパターン領域とを含むパターンを形成し、
前記第１のパターン領域が、前記第２のパターン領域よりも前記基体側に存在するように前記パターンが形成される請求項１３に記載のパターン製造方法。
【請求項１５】
前記第２のパターン形成材料が、金属酸化物誘電体の前駆体、半導体、金属およびポリマーから選ばれる少なくとも１種の材料を含む請求項１３に記載のパターン製造方法。
【請求項１６】
前記金属が、金属コロイドである請求項１５に記載のパターン製造方法。
【請求項１７】
前記ポリマーが、導電性ポリマー、半導体ポリマー、絶縁性ポリマーおよび光硬化性ポリマーから選ばれる少なくとも１種である請求項１５に記載のパターン製造方法。
【請求項１８】
（削除）
【請求項１９】
前記有機分子が、組成式ＣＦ3（ＣＦ2）nＣ2Ｈ4Ｓｉ｛（Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2）m−ＯＲ1｝3で示される分子、および、前記分子の加水分解物から選ばれる少なくとも１つである請求項１２に記載のパターン製造方法。
ただし、上記組成式において、
Ｒ1は、メチル基、エチル基、プロピル基またはブチル基であり、
ｎおよびｍは、１以上１０以下の自然数である。
【請求項２０】
前記酸化物誘電体の前駆体が、金属アルコキシド、金属アセチルアセトネート、金属カルボキシレートおよび金属無機化合物から選ばれる少なくとも１つである請求項１５に記載のパターン製造方法。
【請求項２１】
前記半導体ポリマーが、ポリアルキルチオフェンおよびポリ−９，９’ジアルキル−フルオレン−コ−ビチフェンから選ばれる少なくとも１つである請求項１７に記載のパターン製造方法。
【請求項２２】
前記溶媒の沸点が８０℃以上である請求項１２に記載のパターン製造方法。
【請求項２３】
前記溶液を前記基体の表面に吐出する際に、前記基体の表面温度を、前記基体の表面に吐出する前記溶液の温度よりも５℃以上低くする請求項１２に記載のパターン製造方法。
【請求項２４】
第１のパターン形成材料としてフルオロアルキル鎖を有する有機分子が溶解した表面張力２０dyne/cm以上の溶液をインクジェット法により基体の表面に吐出して描画し、
前記溶液が第２のパターン形成材料をさらに含み、
前記吐出した溶液に含まれる溶媒を蒸発させ、前記有機分子と前記第２のパターン形成材料とを含むパターンを形成するパターン製造方法を含む電子デバイスの製造方法。
【請求項２５】
前記第２のパターン形成材料が金属酸化物誘電体の前駆体、半導体、金属およびポリマーから選ばれる少なくとも１種の材料であり、
前記電子デバイスが、金属配線、電極、トランジスタ、抵抗素子、コンデンサ、マイクロレンズおよび撮像素子から選ばれる少なくとも１つである請求項２４に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項２６】
基体と、前記基体の表面に形成されたパターンとを含み、
前記パターンは、フルオロアルキル鎖を有する有機分子を含む第１のパターン領域と、金属、半導体、金属酸化物およびポリマーから選ばれる少なくとも１つを含む第２のパターン領域とを含み、
前記基体の表面に、前記第１のパターン領域および前記第２のパターン領域がこの順に積層されており、
前記第１のパターン領域の形状および前記第２のパターン領域の形状が相似形である電子デバイス。
【請求項２７】
前記第１のパターン領域が、前記有機分子の単分子膜である請求項２６に記載の電子デバイス。
【手続補正書】
【提出日】平成18年1月23日(2006.1.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
また、上記溶液の粘度が高すぎる場合、溶液の形状が変化しにくくなるため、基体の表面に吐出された溶液が、単分子膜の形成によって弾かれ、収縮することが困難になる可能性がある。このため、上記溶液の粘度は、例えば、０．５c・poise〜１００c・poiseの範囲が好ましい。
【手続補正書】
【提出日】平成18年4月12日(2006.4.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体の表面にパターンを形成するための吐出用溶液であって、
前記溶液は、第１のパターン形成材料としてフルオロアルキル鎖を有する有機分子を含み、
前記有機分子は、クロロシリル基、アルコキシ基及びメルカプト基から選ばれる少なくとも１つの基を含む有機分子、カルボキシル基又は水酸基又はアミノ基を含む直鎖状の有機分子、ジスルフィド結合を含む有機分子、シラザンおよびジチオールから選ばれる少なくとも１つであり、
前記溶液の表面張力が０．０２Ｎ／ｍ（２０dyne/cm）以上であることを特徴とする吐出用溶液。
【請求項２】
前記吐出用溶液が、第２のパターン形成材料をさらに含む請求項１に記載の吐出用溶液。
【請求項３】
前記第２のパターン形成材料が、金属酸化物誘電体の前駆体、半導体、金属およびポリマーから選ばれる少なくとも１種の材料を含む請求項２に記載の吐出用溶液。
【請求項４】
前記金属が、金属コロイドである請求項３に記載の吐出用溶液。
【請求項５】
前記ポリマーが、導電性ポリマー、半導体ポリマー、絶縁性ポリマーおよび光硬化性ポリマーから選ばれる少なくとも１種である請求項３に記載の吐出用溶液。
【請求項６】
前記有機分子が、化学式 ＣＦ3（ＣＦ2）nＣ2Ｈ4Ｓｉ｛（Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2）m−ＯＲ1｝3で示される分子、および、前記分子の加水分解物から選ばれる少なくとも１つである請求項１に記載の吐出用溶液。
ただし、上記化学式において、
Ｒ1は、メチル基、エチル基、プロピル基またはブチル基であり、
ｎおよびｍは、１以上１０以下の自然数である。
【請求項７】
前記酸化物誘電体の前駆体が、金属アルコキシド、金属アセチルアセトネート、金属カルボキシレートおよび金属無機化合物から選ばれる少なくとも１つである請求項３に記載の吐出用溶液。
【請求項８】
前記半導体ポリマーが、ポリアルキルチオフェンおよびポリ−９，９’ジアルキル−フルオレン−コ−ビチフェンから選ばれる少なくとも１つである請求項５に記載の吐出用溶液。
【請求項９】
前記液体に含まれる溶媒の沸点が８０℃以上である請求項１に記載の吐出用溶液。
【請求項１０】
前記溶液はインクジェット法によって基体の表面にパターンを形成するための吐出用溶液として適用可能である請求項１に記載の吐出用溶液。
【請求項１１】
第１のパターン形成材料としてフルオロアルキル鎖を有する有機分子が溶解した表面張力０．０２Ｎ／ｍ（２０dyne/cm）以上の溶液をインクジェット法により基体の表面に吐出して描画し、
前記有機分子は、クロロシリル基、アルコキシ基及びメルカプト基から選ばれる少なくとも１つの基を含む有機分子、カルボキシル基又は水酸基又はアミノ基を含む直鎖状の有機分子、ジスルフィド結合を含む有機分子、シラザンおよびジチオールから選ばれる少なくとも１つであり、
前記吐出した溶液に含まれる溶媒を蒸発させ、前記有機分子を含むパターンを形成するパターン製造方法。
【請求項１２】
前記溶液が第２のパターン形成材料をさらに含み、
前記吐出した溶液に含まれる溶媒を蒸発させ、前記有機分子と前記第２のパターン形成材料とを含むパターンを形成する請求項１１に記載のパターン製造方法。
【請求項１３】
前記吐出した溶液に含まれる溶媒を蒸発させ、前記有機分子を相対的に多く含む第１のパターン領域と、前記第２のパターン形成材料を相対的に多く含む第２のパターン領域とを含むパターンを形成し、
前記第１のパターン領域が、前記第２のパターン領域よりも前記基体側に存在するように前記パターンが形成される請求項１２に記載のパターン製造方法。
【請求項１４】
前記第２のパターン形成材料が、金属酸化物誘電体の前駆体、半導体、金属およびポリマーから選ばれる少なくとも１種の材料を含む請求項１２に記載のパターン製造方法。
【請求項１５】
前記金属が、金属コロイドである請求項１４に記載のパターン製造方法。
【請求項１６】
前記ポリマーが、導電性ポリマー、半導体ポリマー、絶縁性ポリマーおよび光硬化性ポリマーから選ばれる少なくとも１種である請求項１４に記載のパターン製造方法。
【請求項１７】
前記有機分子が、化学式 ＣＦ3（ＣＦ2）nＣ2Ｈ4Ｓｉ｛（Ｏ−ＣＨ2ＣＨ2）m−ＯＲ1｝3で示される分子、および、前記分子の加水分解物から選ばれる少なくとも１つである請求項１１に記載のパターン製造方法。
ただし、上記化学式において、
Ｒ1は、メチル基、エチル基、プロピル基またはブチル基であり、
ｎおよびｍは、１以上１０以下の自然数である。
【請求項１８】
前記酸化物誘電体の前駆体が、金属アルコキシド、金属アセチルアセトネート、金属カルボキシレートおよび金属無機化合物から選ばれる少なくとも１つである請求項１４に記載のパターン製造方法。
【請求項１９】
前記半導体ポリマーが、ポリアルキルチオフェンおよびポリ−９，９’ジアルキル−フルオレン−コ−ビチフェンから選ばれる少なくとも１つである請求項１６に記載のパターン製造方法。
【請求項２０】
前記溶媒の沸点が８０℃以上である請求項１１に記載のパターン製造方法。
【請求項２１】
前記溶液を前記基体の表面に吐出する際に、前記基体の表面温度を、前記基体の表面に吐出する前記溶液の温度よりも５℃以上低くする請求項１１に記載のパターン製造方法。
【請求項２２】
第１のパターン形成材料としてフルオロアルキル鎖を有する有機分子が溶解した表面張力２０dyne/cm以上の溶液をインクジェット法により基体の表面に吐出して描画し、
前記溶液が第２のパターン形成材料をさらに含み、
前記吐出した溶液に含まれる溶媒を蒸発させ、前記有機分子と前記第２のパターン形成材料とを含むパターンを形成するパターン製造方法を含む電子デバイスの製造方法。
【請求項２３】
前記第２のパターン形成材料が金属酸化物誘電体の前駆体、半導体、金属およびポリマーから選ばれる少なくとも１種の材料であり、
前記電子デバイスが、金属配線、電極、トランジスタ、抵抗素子、コンデンサ、マイクロレンズおよび撮像素子から選ばれる少なくとも１つである請求項２２に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項２４】
基体と、前記基体の表面に形成されたパターンとを含み、
前記パターンは、フルオロアルキル鎖を有する有機分子を含む第１のパターン領域と、金属、半導体、金属酸化物およびポリマーから選ばれる少なくとも１つを含む第２のパターン領域とを含み、
前記基体の表面に、前記第１のパターン領域および前記第２のパターン領域がこの順に積層されており、
前記第１のパターン領域の形状および前記第２のパターン領域の形状が相似形である電子デバイス。
【請求項２５】
前記第１のパターン領域が、前記有機分子の単分子膜である請求項２４に記載の電子デバイス。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の吐出用溶液は、基体の表面にパターンを形成するための吐出用溶液であって、前記溶液は、第１のパターン形成材料としてフルオロアルキル鎖を有する有機分子を含み、前記有機分子は、クロロシリル基、アルコキシ基及びメルカプト基から選ばれる少なくとも１つの基を含む有機分子、カルボキシル基又は水酸基又はアミノ基を含む直鎖状の有機分子、ジスルフィド結合を含む有機分子、シラザンおよびジチオールから選ばれる少なくとも１つであり、前記溶液の表面張力が０．０２Ｎ／ｍ（２０dyne/cm）以上であることを特徴としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
次に、本発明のパターン製造方法は、第１のパターン形成材料としてフルオロアルキル鎖を有する有機分子が溶解した表面張力０．０２Ｎ／ｍ（２０dyne/cm）以上の溶液をインクジェット法により基体の表面に吐出して描画し、前記有機分子は、クロロシリル基、アルコキシ基及びメルカプト基から選ばれる少なくとも１つの基を含む有機分子、カルボキシル基又は水酸基又はアミノ基を含む直鎖状の有機分子、ジスルフィド結合を含む有機分子、シラザンおよびジチオールから選ばれる少なくとも１つであり、前記吐出した溶液に含まれる溶媒を蒸発させ、前記有機分子を含むパターンを形成する製造方法である。
【国際調査報告】
2006523014.tif 000032
2006523014.tif 000033
2006523014.tif 000034