(57)【要約】【課題】良好なウェッティングコントラストを有する基板を提供する。【解決手段】本発明は、ウェッティングコントラストを有する基板に関し、少なくともウェッティングコントラストの一部の表面領域は、組み込まれた粒子から成る表面ポリマー層から生じるため、粗くなっている。この表面粗さは、基板の表面特性、特に親水性及び／又は親油性に影響を与えるため、重要である。本発明の第１の方法によると、異なる親水性及び／又は親油性の隣接領域から成る表面を有する基板が製造される。この方法は、基板前駆体上に、ポリマーマトリックスとポリマーマトリックス以外の物質の粒子とから成る第１の組成物のパターンを形成する工程を備える。さらに、本発明は、ウェッティングコントラストを有する基板上に電子的機能材料を配置する工程を備えるマイクロ電子部材の製造方法に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる親水性及び／又は親油性の隣接領域を含む表面を有する基板の製造方法において、
（ｉａ）基板前駆体上に、ポリマーマトリックスと上記ポリマーマトリックス以外の物質の粒子とから成る第１の組成物のパターンを形成する工程を備えること
を特徴とする方法。
【請求項２】
異なる親水性及び／又は親油性の隣接領域を含む表面を有する基板の製造方法において、
(ｉｂ)基板前駆体上に、ポリマーマトリックスとポリマーマトリックス以外の物質の粒子とから成る第１の組成物を塗布する工程と、
（ｉｃ）上記第１の組成物上に、ポリマーから成る第２の組成物のパターンを形成する工程とを備え、
上記第２の組成物は、上記第１の組成物とは異なる親水性及び／又は親油性を有するものであること
を特徴とする方法。
【請求項３】
上記第１の組成物中の粒子は、無機酸化物粒子であること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
上記無機酸化物は、二酸化ケイ素、酸化インジウムスズ、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化スズ、五酸化タンタル、ペロブスカイト、又はゼオライトの１つ以上であること
を特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
上記第１の組成物中の粒子は、分子量が２００〜１０００ダルトンの有機分子から成る有機粒子であること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項６】
上記粒子は、０．２ｍｍ未満の平均粒径を有するものであること
を特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
上記基板前駆体は、無機酸化物板であること
を特徴とする請求項１乃至請求項６のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
上記基板前駆体は、ポリマー箔であること
を特徴とする請求項１乃至請求項６のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
上記隣接領域間の親水性及び／又は親油性における相違は、これら領域が、それらのヘキサンでの接触角が６０°以上異なる、及び／又はそれらの水での接触角が８０°以上異なるようなものであること
を特徴とする請求項１乃至請求項８のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
上記基板の上記隣接領域の１つは、表面が無機酸化物から成ること
を特徴とする請求項１乃至請求項９のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
異なる親水性及び／又は親油性の隣接領域を含む表面を有する基板の製造方法において、
（ｉ）請求項１０に記載の方法によって第１の基板を製造する工程と、
（ｉｉ）上記第１の基板の表面に化学的処理を施して第２の基板を形成する工程とを備え、
上記第２の基板の上記隣接領域の表面は、上記化学的処理前の上記第１の基板の対応する領域に比べて親水性及び／又は親油性が大きく異なること
を特徴とする方法。
【請求項１２】
（ｉ）請求項１乃至請求項１１のうちいずれか１項に記載の方法により、異なる親水性及び／又は親油性の隣接領域を含む表面を有する基板を製造する工程と、
（ｉｉ）第１の溶液を上記基板上に配置して第１の電子的機能材料を含む領域を形成する工程とを備えること
を特徴とするマイクロ電子部材の製造方法。
【請求項１３】
上記マイクロ電子部材は薄膜トランジスタであり、上記第１の電子的機能材料は半導体材料であり、
当該方法は、さらに、
（ｉｉｉ）上記工程（ｉｉ）の前に、第２の溶液を上記基板上に配置して、上記工程（ｉｉ）にて形成される領域の下層にソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
（ｉｖ）第３の溶液を上記半導体材料上に配置して絶縁層を形成する工程と、
（ｖ）上記絶縁層上に、上記ソース電極及び上記ドレイン電極に対して適切に配設するようにゲート電極を形成する工程とを備えること
を特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
上記マイクロ電子部材は発光ダイオードであり、上記第１の電子的機能材料は電荷注入層を構成する第１の半導体材料であり、上記基板はアノードであり、
当該方法は、さらに、
（ｉｉｉ）第４の溶液を上記第１の半導体材料上に配置して、第２の放射性の半導体材料から成る領域を形成する工程と、
（ｉｖ）上記第２の半導体材料上にカソードを形成する工程とを備えること
を特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
上記溶液は、インクジェット印刷によって配置されること
を特徴とする請求項１２乃至請求項１４のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
同一表面に異なる親水性及び／又は親油性の隣接領域を有する基板において、
上記隣接領域の１つは、ポリマーマトリックス中の粒子から成る表面層を形成する領域と対応していること
を特徴とする基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一表面に異なる親水性及び／又は親油性の領域を有する基板の製造方法に関する。このような基板は、例えばマイクロ電子デバイスを形成するための溶解処理において使用される。
【背景技術】
【０００２】
現代科学技術において、導体、半導体、及び絶縁体などの電子的機能材料は多くの応用例がある。特に、これらの材料は、トランジスタ（例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ））及びダイオード（例えば発光ダイオード（ＬＥＤ））などのマイクロ電子部材の製造において有用である。従来から、これらのマイクロ電子部材の製造には、銅、ケイ素、及び二酸化ケイ素などの無機物が用いられており、これら無機物は、物理的気相成長法（ＰＶＤ）や化学的気相成長法（ＣＶＤ）によって配置される。近年では、導電性、半導電性、又は絶縁性をもつ新開発材料や材料配合物が利用可能になり、マイクロ電子産業において取り入れられている。
【０００３】
電子的機能材料の１つとして、有機半導体がある。他に、液体溶剤中に分散した無機金属コロイド配合物がある。前者は最近開発された材料であり、後者は最近開発された配合タイプに従来材料を使用したものである。これらの材料や材料配合物は、マイクロ電子デバイスの製造に用いた場合には従来材料に優る利点を多く持つ。この利点の１つとしては、これらの材料は、例えば材料を溶媒に溶解させたりコロイドとして分散させたりする溶解処理などを含む、より多様な方法にて処理することができることであり、その結果得られた溶液はマイクロ電子部材の製造に用いられる。溶解処理は費用効率が非常に高いため、上記点は利点となる。特に、例えば多大なコストを要する製造設備に多大な資本投資が必要となるシリコン半導体処理設備に比べ、マイクロ電子部材の製造工場を立ち上げるための初期費用を大幅に抑えることができる。
【０００４】
薄膜トランジスタや発光ダイオード等のマイクロ電子部材を形成する半導体の処理技術として、特に将来有望なものとしては、インクジェット印刷がある。これは、インクジェット印刷では、基板への半導体溶液の配置を、比較的正確に自動で行うことができるためである。適当な基板上に導体、半導体、及び絶縁体の溶液をインクジェット印刷することによってマイクロ電子半導体部材を産業規模で製造できるようになることが強く望まれている。
【０００５】
しかしながら、これを現実に実行するには根本的な問題が存在する。主な問題は、マイクロ電子デバイスの製造において、基板上に電子的機能材料の高解像度パターンを製造することが通常必要となることである。現在、インクジェット印刷では、ベア基板への適当なパターンのダイレクト印刷に必要な高解像度を得ることができない。現在、この問題を回避するためには、例えば２つの方法が存在する。
【０００６】
１つ目の方法としては、一面配置された電子的機能材料の不要な領域を除去するためにフォトリソグラフィを用いることであり、この方法によって非常に高解像度なパターンが得られる。しかしながら、フォトリソグラフィはサブトラクティブ法であり、高価なフォトリソグラフィ装置の初期投資と、これらの技法、エネルギー消費、及び無駄な材料を伴う比較的多くの製造ステップとの面においてコストが多大である。
【０００７】
ベア基板への電子的機能材料のパターンのインクジェット印刷に伴う解像度の問題を回避する２つ目の方法としては、特定領域に溶液を直接インクジェット印刷することによる電子的機能材料の配置前に、基板上にプレパターンを形成することである。通常、この方法は、基板上に次いで印刷される電子的機能性インクとの異なる相互作用を確保するために、異なる親水性及び／又は親油性を有する表面の隣接領域から成るウェッティングコントラストを生じさせるための基板処理を含む。これにより、インク受容領域とインクはじき領域とを有する基板が製造され、基板のインク受容領域に落ちた液滴が隣接するインクはじき領域へ拡がることを防止することができる。同様に、インク受容領域とインクはじき領域との両方に接触するように落ちたいかなる液滴も、インク受容領域に押しやられる。このように、インクジェットプリンターの解像度を向上させ、マイクロ電子デバイスの製造におけるパターン生成に要求される解像度を得ることができる。これを効果的に機能させるには、基板の２つの領域間での親水性及び／又は親油性の違いはできるだけ大きいことが望ましい。
【０００８】
現在、基板上での隣接するインク受容領域及びインクはじき領域の確立を要する後者のこの技術は、酸化インジウムスズや酸化ケイ素（ガラス）基板等の無機基板においてのみ実現されている。このような基板が使用される場合、従来では、架橋ポリマー（ネガティブレジスト）被膜（例えばポリイミド）を無機酸化物基板に塗布し、次いで、下層の無機酸化物を露出するために、架橋ステップにおいてフォトマスクにより紫外線の照射から保護されたポリマー被膜のこれらの部分を選択的に溶解していた。例えばＣＦ4プラズマを用いた基板全体への次の処理では、露出させられた無機酸化物基板を親水性のままに保つが、ポリマーの表面は親水性及び親油性にするため、ウェッティングコントラストが確立される。次の露出されたガラス部分への水性導体インクによる印刷では、親水性及び親油性のポリマー領域に落ちた水性インク液滴が親水性のガラス領域に押しやられるため、実行されるパターニングがインクジェット印刷より高解像度を要求しても、高解像度パターンを形成することができる。
【０００９】
この隣接するインク受容領域とインクはじき領域との基板への作成方法は、通常、電子的機能材料の溶液をインクジェット印刷する際に得られる解像度の向上に非常に効果的である一方、この技術には複数の問題が伴うため、ウェッティングコントラストを有する基板を製造可能な新しい技術の開発が求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
既存の基板に関する主な問題は、ウェッティングコントラストを構成する隣接領域間での親水性及び／又は親油性が十分に相違するウェッティングコントラストを有する基板の製造が困難である点である。現在、ガラス基板とポリイミドとを利用した従来技術を使用した場合、ウェッティングコントラストを構成する隣接領域間での親水性及び／又は親油性が十分に大きく相違するウェッティングコントラストを生成するために、ポリイミドの下層のガラス基板をパターン様に露出するための溶解ステップの実行後にガラス及びポリイミド基板の表面全体をフッ化処理することにより、ウェッティングコントラストを通常生成しなければならない。フッ化処理では、ポリイミド表面を親水性及び親油性にしながらフッ化し、露出されたガラス領域の親水性を増加させることにより、所望のウェッティングコントラストを生じさせる。
【００１１】
しかしながら、この手法は、必ずしも電子的機能材料のインクジェット印刷に適した基板を処理するのに最適とは限らない。
【００１２】
第１に、上述した方法は、インク誘導特性の面において広く容認される適度に良好なウェッティングコントラストを生成するのに用いることができるが、この領域の改善の余地はまだ存在しており、そのため、ウェッティングコントラストを構成する隣接領域間での親水性及び／又は親油性がより大きく相違するウェッティングコントラストを有する新たな基板の開発が今も求められている。
【００１３】
第２に、周知の方法における問題としては、適切なウェッティングコントラストは表面フッ化工程を含むことによってでしか実現されない点である。フッ化工程を要しないで適切なウェッティングコントラストを有する基板を製造できるようになることが強く望まれている。これは、一定の応用例において、つまり、基板上に電子的機能性インクが配置されている場合、フッ化処理された表面群を基板上に有することが望ましくないからである。その第１の理由としては、フッ化群が半導体ポリマーと直接接触している場合には、ＣＦ結合に関する強い双極子モーメントがＰ型半導体ポリマーと基板との接触部分のホールの集積を招くため、問題が生じることである。これは、例えばオフ電流を増加させることにより半導体の電子的特性を変えてしまうことがあり、望ましくない。第２に、周知の通り、フッ化表面の界面エネルギーは非常に低く、殆どの物質は比較的不十分にフッ化表面へ付着することになる。この結果、フッ化表面が、例えばマイクロ電子デバイスなどのインクジェット印刷用の基板として使用された場合、非フッ化基板によって製造された同様のデバイスに比べ、機械的故障が多くなる。
【００１４】
第３に、現技術は、概して適切なウェッティングコントラストを達成するために、親水性／親油性の相違を大きくするように２つの隣接領域で異なる反応をする例えばＣＦ4プラズマやO2プラズマを用いた基板プラズマ処理を用いる。しかしながら、このようなプラズマ処理は、特に大量生産する際には好ましくないのが現状である。これは、プラズマ処理が、標準の製造ラインに組み込みづらい真空槽にのみ効果的だからである。
【００１５】
周知の基板における更なる問題は、これら基板が全てガラスや酸化インジウムスズなどのリジッド基板に依拠している点である。このような基板は、全てリジッドであるゆえ、未処理基板のロールを巻き戻して処理し、そして処理済基板を他のリールに集める技術であるリール・トゥ・リール（reel-to-reel）処理において使用することができない。このような処理は、実際の使用上最も望ましいため、上述した問題を解決するとともに、このような処理が可能な可撓性のある基板を製造できるようにすることは大幅な改善となる。
【００１６】
従って、良好なウェッティングコントラストを生じる基板の多様性を可能にするウェッティングコントラストを有する基板を処理する斬新な技術が未だに必要とされている。特に、表面フッ化処理や、場合によっては周知のフッ化基板の改良を必要とせずに、ウェッティングコンストラストを構成する領域間での親水性及び／又は親油性の相違をより大きくすべく、良好なウェッティングコントラストを有する基板を開発する必要がある。
【００１７】
そこで、本発明に係る一つの態様は、上述した技術的問題を解消することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明において、異なる親水性及び／又は親油性の隣接領域を含む表面を有する基板の製造方法は、（ｉａ）基板前駆体上に、ポリマーマトリックスと上記ポリマーマトリックス以外の物質の粒子とから成る第１の組成物のパターンを形成する工程を備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明において、異なる親水性及び／又は親油性の隣接領域を含む表面を有する基板の製造方法は、(ｉｂ)基板前駆体上に、ポリマーマトリックスとポリマーマトリックス以外の物質の粒子とから成る第１の組成物を塗布する工程と、（ｉｃ）上記第１の組成物上に、ポリマーから成る第２の組成物のパターンを形成する工程とを備え、上記第２の組成物は、上記第１の組成物とは異なる親水性及び／又は親油性を有するものであることを特徴とする方法。
【００２０】
本発明において、異なる親水性及び／又は親油性の隣接領域を含む表面を有する基板の製造方法において、（ｉ）請求項１０に記載の方法によって第１の基板を製造する工程と、（ｉｉ）上記第１の基板の表面に化学的処理を施して第２の基板を形成する工程とを備え、上記第２の基板の上記隣接領域の表面は、上記化学的処理前の上記第１の基板の対応する領域に比べて親水性及び／又は親油性が大きく異なることを特徴とする。
【００２１】
本発明において、マイクロ電子部材の製造方法は、上述した方法により、異なる親水性及び／又は親油性の隣接領域を含む表面を有する基板を製造する工程と、（ｉｉ）第１の溶液を上記基板上に蒸着して第１の電子的機能材料を含む領域を形成する工程とを備えることを特徴とする。
【００２２】
本発明において、同一表面に異なる親水性及び／又は親油性の隣接領域を有する基板は、上記隣接領域の１つは、ポリマーマトリックス中の粒子から成る表面層を形成する領域と対応していることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本願発明者は、改善されたウェッティングコントラストを生成することを可能とする基板の製造方法、特に、必要とする処理ステップが少なく、プラズマ処理や表面フッ化処理を必要とせず、フレキシブル基板の使用を可能とする基板の製造方法（全ての要件を満たす必要はないが）を研究してきた。
【００２４】
本願発明者は、ウェッティングコントラストを構成する少なくとも１つの隣接領域が粗面である基板を製造することにより、上述した目的が達成されることを見出した。粗さは、ポリマーマトリックスと無機粒子とからなる第１の組成物を基板前駆体上に蒸着することによって形成された基板と、粗面を形成する第１の組成物の乾燥層の直下に存在する粒子とによる。このように製造された基板は、特にマイクロ電子デバイスの製造において有用である。
【００２５】
あるいは、蒸着後に基板上にて粒子の形成が可能な、ポリマーマトリックスからなる組成物を、基板前駆体上に蒸着することにより、有用な基板を製造することができる。当業者は、本発明によって達成することができるいくつかの方法を評価するであろう。例えば、粗面を実現するために基板表面上の無機粒子を配置することが望ましい場合、化合物Ｓｉ（ＯＲ）4（ＲはＣ1〜Ｃ6のアルキル基）がポリマーに添加される。このようなケイ素化合物は、大気中の水蒸気などの態様で水に晒された場合、粗面を生じさせる分散したＳｉＯ2の粒子を形成する。あるいは、溶媒に溶けやすい可溶性有機小分子をポリマー及び溶媒から成る組成物に添加し、さらに、前駆体上に組成物を配置して乾燥させて結晶を形成させることにより、粒子を形成するようにしてもよい。「小分子」とは、分子量が５０〜５０００、好ましくは２００〜１０００、最も好ましくは２００〜８００の有機分子を含む。このような小分子の例としては、トルエン、メシチレン、又はジフルオロベンゼンなどの有機溶媒に溶解し、乾燥して結晶を形成するジヘキシルクォーターチオフェン（dihexylquaterthiophene；ＤＨ４Ｔ）がある。他の使用可能な小分子の例としては、ビフェニル、テルフェニル、ナフタレン、及びアントラセンなどがある。
【００２６】
粗面を生じさせる粒子を形成することの利点は、インクジェット印刷を用いた組成物の配置に利便性を提供する点である。これは、ミクロンサイズ（７５ミクロン）の大粒子から成るインクジェット印刷インキは、プリンターヘッドを詰まらせやすいため、望ましくないためである。
【００２７】
上述した構成の１つを有する基板を使用する主な利点が生じるのは、粒子を含有することによって生じる粗さは、基板の表面特性に作用するためである。特に、この粗さは、特定の溶媒に対する基板の親性又は疎性を高める。したがって、表面を粗くすることは、親水性表面をより親水性にし、疎水性表面をより疎水性にし、親油性表面をより親油性にし、疎油性表面をより疎油性にする。
【００２８】
この粗さを実現するためにポリマーと粒子とから成る第１の組成物を使用することが他の粗面化技法より優れている主な理由は、平滑なポリマー表面を配置する周知技術に関連した余計な処理ステップを要しないで成し遂げられるためである。したがって、既存の方法における変更点は、通常のポリマー材料を基板上面又は下面に粒子を形成することができる組成物に交換することだけである。
【００２９】
さらに、本発明にかかる方法は、例えば適切なウェッティングコントラストを有するフレキシブル基板を製造する新たな方法に利用することができる。さらに、この方法によれば、フッ化処理又はプラズマ処理を要しないで、良好なウェッティングコントラストを有する基板を製造することができる。この方法が優れている理由は、上述したように、ある状況下ではこれらの処理ステップを回避することが望ましいからである。
【００３０】
ウェッティングコントラストは、異なる親水性及び／又は親油性の領域から構成される。本発明の目的のために、表面の親水性が水での接触角によって測定され、親油性がヘキサンでの接触角によって測定される。接触角とは、所定の表面と適切な液体の量からなる液滴との間の角度である。当該技術分野において、このような接触角の測定は周知であり、対象表面上の１〜５μｌの液滴を測定するために、角度計（接触角測定器）を用いることができる。本発明の基板におけるウェッティングコントラストは、水及び／又はヘキサンでの接触角が６０°以上異なる、好ましくは８０°以上異なる、更に好ましくは１００°以上異なるような隣接領域を有することが望ましい。
【００３１】
本発明の目的のために、「親水性」とは、水での接触角が６０°以下の表面を表す。「優れた親水性」とは、水での接触角が２０°以下の表面を表す。「超親水性」とは、水での接触角が５°以下の表面を表す。
【００３２】
「疎水性」とは、水での接触角が６０°以上の表面を表す。「優れた疎水性」とは、水での接触角が９０°以上の表面を表す。「超疎水性」とは、水での接触角が１２０°以上の表面を表す。
【００３３】
「親油性」とは、ヘキサンでの接触角が６０°以下の表面を表す。「優れた親油性」とは、ヘキサン接触角が２０°以下の表面を表す。「超親油性」とは、ヘキサン接触角が５°以下の表面を表す。
【００３４】
「疎油性」とは、ヘキサン接触角が６０°以上の表面を表す。「優れた疎油性」とは、ヘキサン接触角が９０°以上の表面を表す。「超疎油性」とは、ヘキサン接触角が１２０°以上の表面を表す。
【００３５】
下記表１では、本発明の基板のウェティングコントラストを生成するために利用される多種多様な基板の親水性及び／又は親油性を示す。また、表１は、これらの基板の多種多様な化学的処理によって実現される、親水性及び／又は親油性の変化を示している。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
次の段落では、多種多様なウェッティングコントラスを生成する実現可能な基板前駆体、ポリマーマトリックス材料、粒子材料、ポリマー材料、塗布技法、及び化学的処理方法を、より詳しく説明する。また、マイクロ電子部材の製造に使用される基板について述べる。以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００３８】
基板及び基板前駆体
本発明では、基板はウェッティングコントラスト（異なる親水性及び／又は親油性を有する２つの隣接した表面領域）を有する製品である。
【００３９】
本発明の文脈では、「基板」とは、例えば半導体素子の製造に使用される実際の基板に限定されるものではない。むしろ、この文脈中の「基板」とは、例えば電子的機能部材などのさらなる部材が上面に形成され、トランジスタなどの電子デバイスの製造過程における中間生産物としての導体、半導体、又は絶縁体によって塗布及び／又はパターン化されたいかなる材料を含むことを意図としている。
【００４０】
本発明にかかる方法において使用される基板前駆体は、特に限定されるものではなく、基板を形成するために処理される物質を指す。基板前駆体が基板製品となっても被覆されたままであるように、基板前駆体の表面全体がポリマーマトリックスと粒子との混合物によって塗布されている場合、基板前駆体はウェッティングコントラストの一部を成さないため、その性質は重要ではない。この場合、基板前駆体の物理的特性のみが重要になる。
【００４１】
マイクロ電子部材の製造において、本発明にかかる方法によって得られる基板、特にリール・トゥ・リール処理によって得られる基板を使用する際の望ましさを考慮すると、基板自体及び基板前駆体は可撓性があることが望ましい。具体的には、基板自体及び基板前駆体は、直径１０メートル以下の円筒物を形成できるように巻回可能な程度に可撓性があることが望ましい。さらに、基板自体及び基板前駆体は、直径５メートル以下、さらには２メートル以下、最も好ましくは１メートル以下の円筒物を形成できるよう巻回可能な程度に可撓性があることが望ましい。
【００４２】
基板前駆体の表面が基板のウェッティングコントラストの一部を形成する場合、その親水性及び／又は親油性が重要である。さらに、親水性及び／又は親油性の相違をさらに高めるために、前駆体をさらに処理することが望まれている場合、その化学的特性が重要となりうる。
【００４３】
このように、必要に応じて、従来のガラス基板や酸化インジウムスズ基板を利用することも可能である。これは、従来の化学的処理方法の使用によって、ウェッティングコントラストを形成する隣接領域の間の親水性及び／又は親油性の相違を高めることを可能にするという利点がある。
【００４４】
あるいは、基板前駆体は、ポリマーマトリックス中のポリマーとは異なる親水性及び／又は親油性を有する可塑性ポリマーから形成されている。これは、リール・トゥ・リール処理において基板を使用することを意図する場合及び基板前駆体が基板のウェッティングコントラストの一部を形成しない場合に使用が望まれるフレキシブル基板を製造できるという利点がある。しかしながら、前駆体が基板のウェッティングコントラストの一部を形成しない場合、特に、無機酸化物の表面の化学的特性を利用しないことが望まれる場合、すなわと、フッ化処理が望まれていない場合やプラズマ処理が望まれていない場合、ポリマー基板前駆体が使用されうる。
【００４５】
本発明にかかる方法において使用される基板前駆体の具体的な例としては、金属箔（例えば、アルミニウムや鉄）や、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリノルボルネン（ＰＮＢ）、及びポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）から成るポリマー箔が含まれる。
【００４６】
親水性の基板前駆体の使用が望まれる場合には、例えば薄い金属層（例えばアルミニウムや鉄など）で形成又は被覆された箔、再生セルロース、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）、又はポリビニルピロリドンが使用される。
【００４７】
疎水性の基板前駆体の使用が望まれる場合には、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリノルボルネン（ＰＮＢ）、及びポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）などのポリマーが使用される。
【００４８】
本発明にかかる方法において使用される無機性基板前駆体の具体的な例として、ガラス基板、インジウムスズ基板、及び酸素プラズマに晒されることによって表面酸化が可能な他のいかなる材料又は材料の組み合わせが含まれる。
【００４９】
第１の組成物に使用されるポリマー材料
本発明においては、原理的に、第１の組成物中のポリマーマトリックス材料としていかなるポリマーも使用することができる。ウェッティングコントラストの他の部分（すなわち、基板前駆体の材料やマトリックスポリマー及び粒子から成る組成物上に配置された第２の組成物）を生成するために使用される材料を鑑みて、ポリマーマトリックス材料は適切に選ばれるべきである。特に、親水性及び／又は親油性に大きな相違を生じさせる材料の組み合わせが選ばれるべきである。
【００５０】
マイクロ電子機器の製造において使用される基板を加工する際に既に使用されているポリマーは、当業者が既に熟知している材料であるという事実に鑑みて、ポリマーマトリックス材料として使用されるべきである。現在使用されている材料として、ポリイミド（ＰＩ）、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、エポキシ系ネガティブレジスト（ＳＵ−８など）、光硬化アクリレート（Delo-photobondなど）、ポリアクリル酸塩（ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）など）、ポリメチルグルタルイミド（ＰＭＧＩ）、及びポリビニルフェノールを含む。
【００５１】
ウェッティングコントラストを形成する基板の領域の1つが無機酸化物の場合、隣接領域は、例えば、ポリイミド（ＰＩ）、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、エポキシ系ネガティブレジスト（ＳＵ−８など）、光硬化アクリレート（Delo-photobondなど）、ポリアクリル酸塩（ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）など）、ポリメチルグルタルイミド（ＰＭＧＩ）、又はポリビニルフェノールなどのポリマーでもよい。
【００５２】
あるいは、隣接領域は、両方とも、その中の１つが第１の組成物中のポリマーマトリックスであるポリマー材料でもよい。適切なウェッティングコントラストを生じさせるポリマー材料の組み合わせとの例としては、
・ＰＭＭＡとポリビニルフェノール（ＰＶＰ）
・ＰＭＧＩとポリビニルアルコール
・ＢＣＢとポリビニルピロリドン
が挙げられる。第１の組成物は、溶媒（酢酸ブチルなど）から成るのが好ましい。
【００５３】
第１の組成物中に使用される粒子材料
本発明においては、原理的に、ポリマーマトリックス材料のみで塗布した基板に比べ、ポリマーマトリックスと粒子との混合物で塗布した基板の表面の粗さを強めることができるのであれば、いかなる粒子材料も使用できる。上述したように、粒子は、基板前駆体上に配置された組成物に存在しても良く、又は、配置後にのみ形成されても良い（つまりそのままで形成されても良い）。
【００５４】
関連した表面領域は、例えば、Veeco社製の走査型プローブ顕微鏡Dimension 3100のような機器を用いた原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）のような技術によって測定することができる。
【００５５】
第１の組成物を形成する溶媒、ポリマーマトリックス、及び粒子の混合物の構成に関して、第１の組成物に含まれる粒子は、ポリマー及び無機粒子の全体の量に対して、１０〜７０容量パーセント、好ましくは２０〜６０容量パーセント、さらに最も好ましくは３０〜４０容量パーセントであることが望ましい。組成物中への適度な拡散を確実にし、粒子の凝集を回避するために、混合物を適切に攪拌することが概して重要である。例えば、機械的攪拌や超音波攪拌により混合物を攪拌することによって第１の組成物の適切な混合を確実にする事が可能である。
【００５６】
粒子のアイデンティティは重要ではない。しかしながら、無機粒子、好ましくは無機酸化物粒子は、第１の組成物が配置された領域のポリマーマトリックスの一部をエッチング（例えばプラズマエッチング）することにより下層にある粒子を露出できるという観点から、これらの粒子が使用されることが望ましい。これによると、ポリマーとガラスとの領域間のウェッティングコントラストを生み出す周知技術、つまりフッ化処理とプラズマ処理を利用する事ができるため、親水性及び／親油性の相違を高めるために基板の化学的処理が望まれている場合、特にフレキシブル基板の使用が望まれている場合、利点を有する。
【００５７】
無機酸化物が使用される場合、いかなる無機酸化物でも原理的に使用できる。本発明の目的のために、「無機酸化物」は、室温下及び周囲圧力下において固体であり、酸素元素を有する非有機材料を含む。よって、酸素元素を含むミネラルは、本発明の目的のために、金属（アルミニウムやチタンなど）の固体酸化物及び半金属（ケイ素など）の固体酸化物などのように、無機酸化物として分類される。使用される無機酸化物は、二元酸化物（二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、二酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、及び五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）など）、三元酸化物（酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）及びペロブスカイト（ＣａＴｉＯ3又はＢａＴｉＯ3）など）、並びにゼオライト（Ｍn+x/n［（ＡｌＯ2）x（ＳｉＯ2）y］．ｍＨ2Ｏ）などの四元酸化物を含む。
【００５８】
さらに、上述した無機酸化物に加え、Ｏ2プラズマ及び／又はＣＦ4プラズマに晒されることによって（水と反応してヒドロキシル終端表面を形成するフッ素終端表面の初期形成によった）親水性になる、いかなる材料又は材料の組み合わせが使用される。具体的な例として、アルミニウム、スズ、チタン、アルミニウム・銅合金、ケイ素、及びゲルマニウムなどの元素金属や半導体、スズ・サルファイド及びタングステン・セレナイドなどの金属カルコゲニド、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、及び窒化チタンなどの金属窒化物、炭化タングステンや炭化ケイ素などの炭化物、及び銅シリサイドなどの金属シリサイドを含む。
【００５９】
表面の粗さを高めるが、Ｆ4プラズマに晒されても親水性にはならない粒子の例として、カーボンブラックポリマーセルロース、金、銀、及び銅の粉末が言及される。
【００６０】
第１の組成物を形成するためにポリマーマトリックスと混合されるために使用される粒子のサイズは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で測定された場合、平均サイズとして５μｍ以下が好ましく、さらには０．５μｍ以下がより好ましく、最も好ましくは０．０５μｍである。粒子は、５〜１０００ｎｍ、さらには５〜１００ｎｍ、最も好ましくは１０〜２０ｎｍの平均サイズをもつナノ粒子であることが好ましい。多くの理由により、このような小さい粒子が望ましい。
【００６１】
まず第１に、小さい粒子は、得られる基板の光学的品質の改善を実現する。可視光線の波長より粒径が小さい場合、光の散乱は回避され、クリアな粒子とポリマーとの複合フィルムが得られる。これは、基板がディスプレイの応用に使用された場合に重要になる。
【００６２】
第２に、小さい粒子は、適切な表面層の粗さを実現させる。ナノ粒子は、粒子のサイズに対応する規模で、複合フィルムの表面の粗さを実現するので、ミクロンサイズの粒子より望ましい。基板にとって、粗面を有することは一般的に好ましいが、適切な最終製品（マイクロ電子部材）が製造されるには表面の粗さの程度に限度がある。マイクロ電子部材用の基板は、要求されるパターンサイズ以下の表面粗さを有するべきである。それゆえ、ナノ粒子の使用により、基板表面の表面領域を、後処理が困難にならない程度の範囲で粗くすることができる。
【００６３】
第３に、基板の化学的均一性に鑑みて、小粒子が使用されることが好ましい。インクジェット印刷による高解像度を成すために、対応する表面エネルギーのばらつきを生じさせる表面組成における側面のばらつきは、要求されるパターンサイズより小さくするべきである。
【００６４】
第２の組成物中に使用されるポリマー材料
ポリマーから成る第２の組成物が、ポリマーマトリックス及び粒子から成る第１の組成物に配置される場合、使用されるポリマーについて特に限定はない。ポリマーがウェッティングコントラストを形成する隣接領域の１つを構成する場合も、第１の組成物とは異なるウェッティングコントラストを有する適切なポリマーを選ぶことが重要である。
【００６５】
第１の組成物及び第２の組成物において使用されるポリマーは、異なる親水性及び／又は親油性を持つポリマーの組み合わせとして選ばれるべきである。適切なウェッティングコントラストを生成するために使用できるポリマー材料の組み合わせの例として、
・ＰＭＭＡとポリビニルフェノール（ＰＶＰ）
・ＰＭＧＩとポリビニルアルコール
・ＢＣＢとポリビニルピロリドン
が挙げられる。
【００６６】
第２の組成物はまた、粒子から成り、第２のポリマーが配置される表面領域を大きくしてもよい点に利点がある。第１の組成物の処理及び塗布に関する記述に言及する。第２の組成物に含まれるポリマーは、第１の組成物中のポリマーとは異なるものを選ばなくてはならず、そうでなければウェッティングコントラストを生成することができない。
【００６７】
第２の組成物は、好ましくは溶媒（酢酸ブチル）を構成する。
【００６８】
第１の組成物及び／又は第２の組成物を塗布するための塗布技術
基板前駆体の全体が、ポリマーマトリックス、粒子、及び溶媒から成る第１の組成物で塗布されている場合、第１の組成物は基板前駆体に例えばスピンコート若しくはドクターブレードされることによって塗布される。塗布される第１の組成物の厚さは重要ではない。それでも、０．５〜２０μｍ、より好ましくは１〜１０μｍ、最も好ましくは１〜５μｍ、例えば２μｍの厚さで塗布されることが望ましい。
【００６９】
基板前駆体の一部のみが第１の組成物によって塗布される場合、基板前駆体の一部のみをポリマー溶媒で塗布する周知技術が利用されてもよい。例えば、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）などの架橋ポリマーは、（ｉ）アミノ基と反応する官能基から成る二官能性又は多官能性の有機金属材料から構成される欧州特許第０５３４２０４号明細書に記載のＵＶ架橋剤とともに使用することができる。前記有機金属材料は、有機ケイ素、有機スズ、有機ゲルマニウム、及びそれらの混合物から構成される基から選ばれ、（ｉｉ）架橋結合に効果的な量の反応可能なアミノ基を有するアミノポリマーや、（ｉｉｉ）前記ポリビニルフェノールの初期の架橋結合に効果的な量の陽イオン光触媒などがある。よって、マスクなどを用いて、第１の領域を保持することが意図されている領域のみ、選択的に紫外線に晒し、非照射領域を洗い流すことを可能にする。この技法は、第２の組成物の選択的配置を行う際にも同様に利用される（下記第１の方法及び第２の方法参照）。
【００７０】
同様の結果を得る他の技法も可能であるが、当業者に周知であり、ここで詳細に説明はしない。選択的配置の際に利用される他の方法は、型打ちした範囲での第２の組成物の部分を除去するために酸を利用する第３の方法で用いられ、型打ち加工は第１の組成物の層に隣接する酸に敏感な層を露出し、型打ちされない範囲は表面に耐酸材料を有するために、作用を受けない。
【００７１】
親水性対疎水性及び親油性ウェッティングコントラストを有する基板の製造
本発明は、親水性対疎水性及び親油性ウェッティングコントラストを有する基板の生成する複数の具体的な方法を提供する。
【００７２】
図１に概略的に示された第１の方法においては、基板前駆体（１）（ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリノルボルネン（ＰＮＢ）、又はポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）の厚さ１００〜１５０μｍを持つＡ４版（２１０×２９７ｍｍ）のシート）を、ポリマー（ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ））と、粒子（１０〜２０ｎｍの平均粒径を持つＳｉＯ2ナノ粒子など）と、溶媒（酢酸ブチルなど）とから成る第１の組成物（２）によって塗布することによって、親水性対疎水性及び親油性ウェッティングコントラストを有する基板を用意する（ステップＡ）。粒子は、例えばポリマー及び無機粒子の全体量に対して５０容量パーセント、第１の組成物（２）の中に存在してもよい。例えば、層厚１μｍの第１の組成物（２）は、スピンコート又はドクターブレードされることによって基板前駆体に塗布されてもよい。塗布された基板前駆体は、乾燥させられた結果、疎水性及び親油性の表面を有する。
【００７３】
続いて、乾燥させられた基板前駆体は、親水性ポリマー材料（ＰＶＰなど）とＵＶ架橋剤とから成る第２の組成物（３）によって塗布される（ステップＢ）。ここで、ＵＶ架橋剤は、所望の通り紫外線照射によってパターン化処理において除去され（ステップＣ）、適当な溶媒（ＰＶＰが使用された場合はイソプロパノールなど）とともに剥離し、下層に位置する疎水性及び親油性の第１の組成物（２）を露出させる（ステップＤ）。
【００７４】
図２に概略的に示された第２の方法においては、基板前駆体（１）（１００〜１５０μｍの厚さを有するＡ４版（２１０×２９７ｍｍ）の再生セルロース、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）、又はポリビニルピロリドンから成る親水性層（１ａ）で被覆されたポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリノルボルネン（ＰＮＢ）、又はポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）のシート）を、ポリマー（ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）など）と、粒子（１０〜２０ｎｍの平均粒径を有するＳｉＯ2ナノ粒子など）と、ＵＶ架橋剤と、溶媒（酢酸ブチルなど）とから成る第１の組成物（２）で塗布することによって、親水性対疎水性及び親油性ウェッティングコントラストを有する基板が用意される（ステップＡ）。粒子は、例えば、ポリマー及び無機粒子の全体量に対して５０容量パーセント、第１の組成物（２）の中に存在してもよい。例えば、層厚１μｍの第１の組成物（２）は、スピンコート又はドクターブレードされることによって基板前駆体に塗布されてもよい。塗布された基板前駆体は、乾燥させられた結果、疎水性及び親油性の表面を有する。
【００７５】
続いて、第１の組成物（２）は、乾燥した基板前駆体部分から紫外線照射によってフォトマスクを介して除去され（ステップＢ）、適当な溶媒（ＰＭＭＡがポリマーマトリックス材料として使用された場合は酢酸ブチル）とともに剥離し（ステップＣ）、基板前駆体上に位置する下層に位置する親水性の被膜のパターンを露出させる。
【００７６】
図３に概略的に示された第３の方法においては、基板前駆体（１）（１００〜１５０μｍの厚さを有するＡ４版（２１０×２９７ｍｍ）のポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリノルボルネン（ＰＮＢ）、又はポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）のシート）が、ポリマー（ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）など）と、粒子（１０〜２０ｎｍの平均粒径を有するＳｉＯ2ナノ粒子など）と、溶媒（酢酸ブチルなど）とから成る第１の組成物（２）に塗布されることによって、親水性対疎水性及び親油性ウェッティングコントラストを有する基板が用意される（ステップＡ）。粒子は、例えば、ポリマー及び無機粒子の全体量に対して５０容量パーセント、第１の組成物（２）の中に存在してもよい。例えば、層厚１μｍの第１の組成物（２）は、スピンコート又はドクターブレードされることによって基板前駆体に塗布されてもよい。塗布された基板前駆体は、乾燥させられた結果、疎水性及び親油性の表面を有する。
【００７７】
続いて、基板前駆体は、酸可溶性ポリマー（４）（ポリ（４−ビニルピリジン）など）で塗布される（ステップＢ）。そして、酸不可溶性の親水性ポリマー（５）（ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）など）のキャッピング層が、酸可溶性ポリマー上に塗布される(ステップＣ)。酸可溶性ポリマー（４）及び酸不可溶性の親水性ポリマー（５）は、酸不可溶性の親水性ポリマー（５）のガラス転移温度が酸可溶性ポリマー（４）より低くなるように選ばれ、酸可溶性ポリマー（４）及び酸不可溶性の親水性ポリマー（５）のガラス転移温度は、第１の組成物の層よりも低い。親水性キャッピング層は、第１の組成物のガラス転移温度より低くとどまる一方で、酸可溶性ポリマー（４）のガラス転移温度まで上昇するという温度勾配によってマイクロエンボス加工が施される（ステップＤ）。これにより、組成物の層が主に酸可溶性ポリマー（４）によって成る混合薄層によって被覆された領域にエンボス加工が施される。続いて、エンボス加工が施された領域の底に位置する混合薄層は、酸に短期間晒されることによって（濃縮酢酸蒸気にさらされることによって）、可溶性になる（ステップＥ）。そして、可溶化された混合層は、適切な溶媒（水など）によって洗浄されることにより除去される（ステップＦ）。
【００７８】
本発明にかかる方法において製造された基板は、１つの領域において粒子から成るポリマーによって前駆体が被覆されるため粗面を有する基板の表面から得られた当該領域との間に形成された良好なウェッティングコントラストを有する。さらに、これらの方法は、可撓性がある基板を製造することができ、リール・トゥ・リール処理において用いることができる。これらの方法のさらなる利点は、プラズマ処理が不要であるため、比較的安価で効率的な大量生産が可能な点である。さらに、本発明の方法、特に第１の方法及び第２の方法では、きわめて少ない処理ステップだけで基板を製造することが可能であり、非常に望ましい。
【００７９】
化学的処理
本発明においては、化学的処理前の基板に比べて、ウェッティングコントラストを形成する隣接領域間における親水性及び／又は親油性の違いを高めるために、基板に様々な化学的処理が施される。これは、ウェッティングコントラストを劇的に高める様々な方法が周知であるため、基板における隣接領域の１つの表面が無機酸化物で、もう１つがポリマーである場合に特に望ましい。また、これらの化学的処理のステップは、両隣接領域がポリマー材料の場合のウェッティングコントラストを高める状況においてではなく、主に基板における隣接領域の１つの表面が無機酸化物で、もう１つがポリマーである場合のウェッティングコントラストを高める状況において説明される。
【００８０】
原理的に、基板を改良するため、又は親水性／親油性の違いを大きくするために、様々な種類の化学的処理が利用できるが、ここでは、本発明において利用されうる他の方法は当業者に周知なため、以下の３種類の方法について詳細に検討する。ここで検討される３種類の方法とは、（ｉ）フッ化処理、（ｉｉ）酸化処理、及び（ｉｉｉ）フルオロアルキルシラン処理である。
【００８１】
（ｉ）フッ化処理
基板は、例えばＳＦ2プラズマ又はＳＦ4プラズマなどの化学的処理によってフッ化される。
【００８２】
表面をＳＦ4プラズマに晒す処理によれば、上記表面における比較的反応のない部分までもフッ化される。よって、例えば表面にアルキル部分がある場合、その部分はフッ化される。フルオロカーボン部分は疎水性及び疎油性であるため、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの共通ポリマー材料は、フッ化されることにより、疎水性及び疎油性になる。
【００８３】
これに対して、無機表面は、フッ化されると、水分子のような求核剤と通常反応するような対応するフッ化物を形成し、水に晒されることにより親水性のヒドロキシル終端表面を形成する。例えば、ＳｉＯ2をフッ化すると、Ｓｉ−Ｆ結合が形成される。Ｓｉ−Ｆ結合は比較的不安定であり、湿った空気又は水に晒されると、Ｓｉ−ＯＨ基に転換する。
【００８４】
例えば粒子状の無機材料からなるポリマーマトリックスがＳＦ4プラズマに晒された場合、表面の無機粒子の濃度は、表面が親水性又は疎水性及び疎油性になるかを確定する際に重要となる。表面の無機粒子が高濃度であれば、材料はより無機酸化物の特性を示し、マトリックス材料の特性が弱まり、フッ化処理において親水性の表面をもたらす。一方、表面の無機粒子が低濃度である場合、材料はよりマトリックス材料の特性を示し、フッ化処理において疎水性及び疎油性の表面をもたらす。無機粒子の低濃度マトリックスをＳＦ4プラズマに晒す時間を長くすると、より広い無機粒子の表面領域を露出するプラズマによりマトリックス材料がエッチングされるにつれ、表面はより親水性になる。ＳＦ4プラズマを用いたヒドロキシル基の処理は、おそらくＯＨ−結合を含む表面層をエッチングし、−Ｆ終端の新しく形成された表面を提供することにより、−ＯＨ部分を−Ｆ部分に効果的に置き換える。無機基板上のウェッティングコントラストを研究室規模で製造する際に、多くの場合でＳＦ4プラズマ処理が利用される一方、真空槽はプラズマ処理を実行することを要求されるので、商業生産においてこのようなステップを使用することは望ましくない。これは通常、出荷時設定において実用されておらず、費用がかさむものである。
【００８５】
（ｉｉ）酸化処理
表面は、例えばＯ2プラズマやオゾン／ＵＶを用いた化学的処理、又は空気中でのコロナ放電処理によって酸化される。
【００８６】
表面をＯ2プラズマに晒す処理によれば、上記表面における比較的反応のない部分までも酸化される。よって、例えば表面にアルキル部分がある場合、その部分は酸化され、ヒドロキシル基、カルボニル基、及びカルボン酸基を形成する。ヒドロキシル及びカルボン酸の部分は親水性であるため、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの共通ポリマー材料は、酸化されることにより、親水性になる。
【００８７】
無機材料をＯ2プラズマに晒す処理は、同様に、大気中の水蒸気又は水に晒した後に親水性のハイドロキシ基を提供する。
【００８８】
このように、例えばＯ2プラズマに晒すによる酸化処理は、無機材料及びポリマーを親水性にする。従って、無機粒子及びマトリックスポリマーから成る表面がＯ2プラズマに晒されれば、無機粒子の表面濃度に関わらず、その表面は親水性になるということになる。ウェッティングコントラストを研究室規模で製造する際に、多くの場合でＯ2プラズマ処理が利用される一方、真空槽はプラズマ処理を実行することを要求されるので、商業生産においてこのようなステップを使用することは望ましくない。これは通常、出荷時設定において実用されておらず、費用がかさむものである。Ｏ2プラズマ処理に代わるものとして、ＵＶ−オゾン若しくはコロナ（放電）処理が含まれる。
【００８９】
（ｉｉｉ）フルオロアルキルシラン処理
表面は、例えばＯ2プラズマやオゾン／ＵＶを用いた化学的処理、又は空中コロナ放電処理によって酸化される。例えばヘキサン中の（ヘプタデカフルオロデシル）−トリクロロシラン（ＣＦ3（ＣＦ2）7ＣＨ2ＣＨ2ＳｉＣｌ3）などの物質に晒すことによう表面処理は、フルオロアルキルシラン分子とヒドロキシル基などの表面上の反応する部分との結合を生じさせる。よって、フルオロアルキルシラン分子は、ヘキサン中の（ヘプタデカフルオロデシル）−トリクロロシラン（ＣＦ3（ＣＦ2）7ＣＨ2ＣＨ2ＳｉＣｌ3）などで処理された無機酸化表面の酸化原子表面と結合される。これによって、表面が超疎水性及び疎油性になる。
【００９０】
シラン化処理に通常利用される反応条件下では、Ｃ−Ｈ結合はトリクロロシランと反応しないため、本来の状態のポリマーをフルオロアルキルシランに晒す処理は何の効果も生じない。フルオロアルキルシランは、例えばＯ2プラズマに晒されることにより酸化されたポリマーなど、ヒドロキシル部を有する酸化ポリマーに接合可能である。しかしながら、形成されたＣ−Ｏ−Ｓｉ結合は、加水分解又は他のニュクレオファイルとの反応により容易に開裂する。これは、フレオロアルキルシラン処理は通常ポリマー表面を疎水性及び疎油性にするために施されるのではなく、実際には無機酸化基板の改良に限定されている。
【００９１】
無機粒子から成るポリマーマトリックスのフルオロアルキルシランを用いてのシラン化処理の効果は、表面の無機ヒドロキシル基の濃度による。高濃度の場合、表面は超疎水性及び超疎油性になる。表面の無機ヒドロキシル基が少ないほど、疎水性及び疎油性が低くなる。
【００９２】
マイクロ電子部材の製造方法
本発明の方法によって得られる基板及び本発明にかかる基板は、インクジェット印刷又は基板上に機能インクを配置させることによるマイクロ電子部材の製造における使用が最も重要である。特に、薄膜トランジスタ及び発光ダイオードなどのマイクロ電子部材は、電子的に機能インクを基板上に適切に順次配置することによって製造され、ウェッティングコントラストは、基板上の適切な領域に電子的に機能インクを誘導する際に役立つ。これらの処理において、マイクロ電子部材を構成する全ての要素がインクジェット印刷される必要はない。いくつかの、又は全ての要素は他の手段によって配置されてもよい。しかしながら、マイクロ電子部材を構成する全ての要素がインクジェット印刷されることが最も望ましい。特に、いかなる半導体層をもインクジェット印刷にて配置させることが望ましい。
【００９３】
例えば、本発明にかかる基板は、導体溶液を基板上にインクジェット印刷（又は配置）し、電極を正確に配置する際にウェッティングコントラストを利用してソース電極及びドレイン電極を形成することによって薄膜トランジスタを製造するために使用される。導体インクが乾燥して電極を形成した後、半導体から成る溶液は電極を備えた基板上に配置（例えばインクジェット印刷）し、乾燥させられる。そして絶縁材料は、乾燥した半導体材料上に配置（例えばインクジェット印刷）される。いったん絶縁材料が乾燥すると、ゲート電極は絶縁材料上に、ソース電極及びドレイン電極に対して適切に配設されるよう形成され、薄膜トランジスタの形成が完成する。
【００９４】
本発明の基板は、例えば発光ダイオードの製造にも使用される。発光ダイオードは、まず半導体材料を上に電極が既に（例えば導体溶液を基板にインクジェット印刷することによって）形成されている基板上に、ここでもウェッティングコントラストを利用してインクジェット印刷又は配置し、配置したインクを乾燥して電荷注入層を形成することによって形成される。いったん電荷注入層が乾燥すると、放射半導体材料が電荷注入層上に（例えばインクジェット印刷によって）配置される。いったん放射半導体が乾燥すると、その上にカソードが形成される。
【００９５】
具体例
下記の実験研究は、本願発明者によって行われ、基板表面上のポリマーマトリックス以外の物質の粒子によって成るポリマーマトリックスから成る表面を有する基板に関するウェッティングコントラストを備える基板は、親水性及び親油性に大きな違いを有する隣接表面領域から成るウェッティングコントラストが達成されるという利点を持つという彼らの実験結果を支持するものである。
【００９６】
具体例１−プラズマ処理による表面特性の変形
基板の準備
参照基板
酢酸ブチル中の３パーセントのポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）溶液が０．９３ｇのＰＭＭＡ（Sigma Aldrich社製）を３０ｍｌの酢酸ブチルに溶解して用意された。０．５ｍｌの溶液が、ガラス基板前駆体（１２×１２ｍｍ）（Corning社製７０９５）上に、窒素中で回転数１５００ｒｐｍで３０秒間、スピンコーティングされた。そして、塗布された前駆体は、窒素中で６０℃で２０分間アニールされ、続いて１２０℃で２０分間アニールされ、参照基板を形成した。
【００９７】
基板１（Ｂ１）
０．０２８ｇのナノ粒子ＳｉＯ2（ヘキシメチルジシラザンで処理されたシリカ粒子１０〜１０ｎｍ、ABCR社製）を、１ｍｌの６パーセントＰＭＭＡ及び１ｍｌの酢酸ブチルに拡散させた。混合物を磁気攪拌器で攪拌するとともに、超音波槽での最終超音波混合工程にて５分間混合し、１７．３容量パーセントのＳｉＯ2から成る溶液を生じさせた。０．５ｍｌの溶液が、ガラス基板前駆体（１２×１２ｍｍ板、Corning社製）に、空気中で回転数１６００ｒｐｍで３０秒間スピンコーティングされた。そして、塗布された前駆体は、窒素中で６０℃で２０分間アニールされ、続いて１２０℃で２０分間アニールされ、基板１を形成した。
【００９８】
基板２（Ｂ２）
０．０５６ｇのＳｉＯ2が使用される点を除いて、上述された基板１の手順が繰り返された。このようにして得られた溶液は２９．５容量パーセントのＳｉＯ2から成る。溶液は、回転数２０００ｒｐｍで行われる点以外は、例１のように前駆体上にスピンコートされた。
【００９９】
基板３（Ｂ３）
０．０８５ｇのＳｉＯ2が使用され、１ｍｌでなく１．５ｍｌの酢酸ブチルが使用される点を除いて、上述された基板１の手順が繰り返された。このようにして得られた溶液は３８．６容量パーセントのＳｉＯ2から成る。溶液は、回転数２０００ｒｐｍで行われる点以外は、例１のように前駆体上にスピンコートされた。
【０１００】
基板４（Ｂ４）
０．１１０ｇのＳｉＯ2が使用され、１ｍｌでなく２ｍｌの酢酸ブチルが使用される点を除いて、上述された基板１の手順が繰り返された。このようにして得られた溶液は４４．９容量パーセントのＳｉＯ2から成る。溶液は、回転数２０００ｒｐｍで行われる点以外は、例１のように前駆体上にスピンコートされた。
【０１０１】
基板５
０．０１３６ｇのＳｉＯ2が使用され、１ｍｌでなく１．５ｍｌの酢酸ブチルが使用される点を除いて、上述された基板１の手順が繰り返された。このようにして得られた溶液は５０．４容量パーセントのＳｉＯ2から成る。溶液は、回転数２０００ｒｐｍで行われる点以外は、例１のように前駆体上にスピンコートされた。
【０１０２】
プラズマ処理及び測定
基板１〜５及び参照基板は、水で洗浄された。その後、６つのそれぞれの基板について、１〜５μｍの水滴との接触角が角度計（接触角測定器）を用いて測定された。
【０１０３】
続いて、６つのそれぞれの基板に、２００Ｗで７秒間２００ｍｌ／分の流速にてＯ2プラズマ処理（プラズマストリッパーシステム装置、Branson/IPC Series S2100）を施した。処理された表面の接触角は、上記と同一機器及び方法を用いて測定された。
【０１０４】
続いて、６つのそれぞれの酸化基板に、２００Ｗで７秒間２００ｍｌ／分の流速にてＣＦ4プラズマ処理を、プラズマストリッパーシステム装置、Branson/IPC Series S2100を用いて施した。その後、基板は脱イオン水（Elix 10 DI ウォータープラント）によって洗浄された。処理された表面の接触角は、上記と同一装置及び方法を用いて測定された。
【０１０５】
最後に、６つのそれぞれの基板の膜厚は、Dektak 8 スタイラスプロファイラー技術を用いて測定された。
【０１０６】
測定結果のデータを下記表２に示す。
【０１０７】
【表２】
2007116132.tif 000004
【０１０８】
具体例２−フルオロアルキルシランを用いてのシラン化処理による表面特性の変形
基板の準備
参照基板及び基板１〜５は上述の具体例１と同様に用意された。
【０１０９】
プラズマ処理及び測定
参照基板及び基板１〜５は水で洗浄された。その後、６つのそれぞれの基板について、１〜５μｍの水滴との接触角が角度計（接触角測定器）を用いて測定された。
【０１１０】
続いて、６つのそれぞれの基板に、２００Ｗで７秒間２００ｍｌ／分の流速にてＯ2プラズマ処理を、プラズマストリッパーシステム装置、Branson/IPC Series S2100を用いて施した。処理された表面の接触角は、上記と同一装置及び方法を用いて測定された。本願発明者は、基板の酸化含有量が高い場合（Ｂ４及びＢ５）、接触角が初期に急速に減少し、長い測定時間の経過後にその値が徐々に安定することを観測した。下記表３に、酸化含有量が高いサンプルについて、接触角の初期の値から観測５分後に得られる値までの範囲が記録されている。
【０１１１】
続いて、６つのそれぞれの酸化基板に、２００Ｗで７秒間２００ｍｌ／分の流速にてＣＦ4プラズマ処理を、プラズマストリッパーシステム装置、Branson/IPC Series S2100を用いて施した。処理された表面の接触角は、上記と同一装置及び方法を用いて測定された。ここでも、Ｂ４及びＢ５のサンプルについて、接触角が初期に急速に減少し、長い測定時間の経過後にその値が徐々に安定することが観測された。しかしながら、第２のＣＦ4プラズマ処理後の初期反応率がより高いため、初期の接触角の値は正確に測定不可能であった。それゆえ、測定５分後に測定された接触角についてのみ、下記表３に記録している。
【０１１２】
続いて、ここでも６つのそれぞれの基板は脱イオン水（Elix 10 DI ウォータープラント）によって洗浄され、水との接触角が測定された。
【０１１３】
最後に、洗浄された基板は、オクタン溶媒中の（ヘプタデカフルオロデシル）−トリクロロシラン（ＣＦ3（ＣＦ2）7ＣＨ2ＣＨ2ＳｉＣｌ3によって処理された。基板は窒素ガスに吹かれて乾燥させられ、ここでも水との接触角が測定された。
【０１１４】
測定結果のデータを下記表３に示す。
【０１１５】
【表３】
2007116132.tif 000005
【０１１６】
データ分析
上述のデータから、ポリマーマトリックスに組み込まれた粒子から成る表面層を有する基板上の表面に高い親水性及び疎油性を生成することが可能であることが分かる。よって、当業者に周知の方法と同様に上述された第１〜第３の方法を実行することによって良好なウェッティングコントラストを成す基板を製造することが可能であり、全てのこれら方法はポリマーマトリックスに組み込まれた粒子から成る表面層を有する基板を利用するものである。
【０１１７】
最良の形態
本発明の最良の形態は、上述した本発明の第３の方法を用いて基板を用意することである。この方法によれば、表面のフッ化を要せずに、基板の親水性及び疎水性／親油性の領域間に良好なウェッティングコントラストを有する基板を製造することが可能であり、この領域間の親水性の違いは、基板の表面上及び／又は直下の粒子の存在によって疎水性領域に生じる表面の粗さのため、従来技術で得られる違いより大きい。
【０１１８】
さらに、第３の方法は、リール・トゥ・リール処理において端部の基板が有益に使用されるフレキシブル基板ベースを用いて実施されることが可能である。
【０１１９】
第３の方法は以下のように実行されることが望ましい。
【０１２０】
第３の方法においては、基板前駆体（１）（１００〜１５０μｍの厚さを有するＡ４版（２１０×２９７ｍｍ）のポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリノルボルネン（ＰＮＢ）、又はポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）のシート）が、ポリマー（ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）など）と、粒子（１０〜２０ｎｍの平均粒径を有するＳｉＯ2ナノ粒子など）と、溶媒（酢酸ブチルなど）とから成る第１の組成物（２）で塗布されることにより、親水性対疎水性及び親油性ウェッティングコントラストを有する基板が用意される（ステップＡ）。粒子は、例えば、ポリマー及び無機粒子の全体量に対して５０容量パーセント、第１の組成物（２）の中に存在してもよい。例えば、層厚１μｍの第１の組成物（２）は、スピンコート又はドクターブレードされることによって基板前駆体に塗布されてもよい。塗布された基板前駆体は、乾燥させられた結果、疎水性及び親油性の表面を有する。
【０１２１】
続いて、基板前駆体は、酸可溶性ポリマー（４）（ポリ（４−ビニルピリジン）など）に塗布される（ステップＢ）。そして、酸不可溶性の親水性ポリマー（５）（ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）など）のキャッピング層が、酸可溶性ポリマー上に塗布される(ステップＣ)。酸可溶性ポリマー（４）及び酸不可溶性の親水性ポリマー（５）は、酸不可溶性の親水性ポリマー（５）のガラス転移温度が酸可溶性ポリマー（４）より低くなるように選ばれ、酸可溶性ポリマー（４）及び酸不可溶性の親水性ポリマー（５）のガラス転移温度は、第１１の組成物の層よりも低い。親水性キャッピング層は、第１の組成物のガラス転移温度より低くとどまる一方で、酸可溶性ポリマー（４）のガラス転移温度まで上昇するという温度勾配によってマイクロエンボス加工が施される（ステップＤ）。これにより、組成物の層が主に酸可溶性ポリマー（４）によって成る混合薄層によって被覆された領域にエンボス加工が施される。続いて、エンボス加工が施された領域の底に位置する混合薄層は、酸に短期間晒されることによって（濃縮酢酸蒸気にさらされることによって）、可溶性になる（ステップＥ）。そして、可溶化された混合層は、適切な溶媒（水など）によって洗浄されることにより除去される（ステップＦ）。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の方法を実現する第１の方法を示す概略図である。
【図２】本発明の方法を実現する第２の方法を示す概略図である。
【図３】本発明の方法を実現する第３の方法を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１２３】
（１）・・・基板前駆体
（１ａ）・・・親水性層
（２）・・・第１の組成物
（３）・・・第２の組成物
（４）・・・酸可溶性ポリマー
（５）・・・酸不可溶性の親水性ポリマー
【図１】
2007116132.tif 000006
【図２】
2007116132.tif 000007
【図３】
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