(57)【要約】【課題】本発明は、エネルギーを有する粒子を堆積する成膜方法を用いた際の下地層へのダメージを簡単な方法で抑制することが可能な機能性素子の製造方法等を提供することを主目的とする。【解決手段】主材と、アクリルを主骨格とするフッ素系材料とを含む下地層を準備する下地層準備工程と、エネルギーを有する粒子を堆積する成膜方法により、上記下地層上に機能層を形成する機能層形成工程と、を有することを特徴とする機能性素子の製造方法を提供することにより上記目的を達成する。【選択図】図１
2016068463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主材と、アクリルを主骨格とするフッ素系材料とを含む下地層を準備する下地層準備工程と、
エネルギーを有する粒子を堆積する成膜方法により、前記下地層上に機能層を形成する機能層形成工程と、
を有することを特徴とする機能性素子の製造方法。
【請求項２】
前記主材が、金属粒子を含むことを特徴とする請求項１に記載の機能性素子の製造方法。
【請求項３】
前記フッ素系材料が、さらにシリコン骨格を有する官能基を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の機能性素子の製造方法。
【請求項４】
エネルギーを有する粒子を堆積する成膜方法を用いて下地層上に機能層を形成する工程を有する機能性素子の製造方法に用いられる機能性素子用部材であって、
主材と、アクリルを主骨格とするフッ素系材料とを含む前記下地層を有し、
前記下地層の少なくとも一方の表面側に前記フッ素系材料が偏在していることを特徴とする機能性素子用部材。
【請求項５】
前記機能性素子用部材が、基材と前記基材上に形成された前記下地層とを有し、
前記主材が金属粒子を含むことを特徴とする請求項４に記載の機能性素子用部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギーを有する粒子を堆積する成膜方法を用いる機能性素子の製造方法およびこれに用いる機能性素子用部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタ法等のエネルギーを有する粒子を堆積する成膜方法は、半導体デバイス、電子デバイス、光学デバイス等の種々の分野において、広く用いられている成膜方法である。
【０００３】
上記成膜方法においては、通常、エネルギーを有する粒子状の材料を、下地層表面に衝突させることにより堆積して薄膜を形成する。この際、下地層表面には、エネルギーを有する粒子、電子、イオン、成膜時に用いられるガスの粒子等の衝突によるダメージが生じるという問題がある。
【０００４】
特許文献１においては、有機半導体素子の製造方法において、スパッタ法を用いて透明電極を有機ＬＥＤ層上に形成するに際して、予め有機ＬＥＤ層上に高分子保護層を形成する方法が開示されている。また、特許文献２においては、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法において、スパッタ法を用いて透明電極を有機物層上に形成するに際して、予め有機物層上にスパッタ保護層を形成することが開示されている。このように、エネルギーを有する粒子を堆積する成膜方法において、下地層上に保護層を形成する技術は従来から用いられている。
また、下地層へのダメージをより少なくするため、対向する２枚のターゲット材料の側面方向に下地層を配置可能な対向ターゲット式スパッタ装置も開発されている。
【０００５】
しかしながら、上述の下地層上に保護層を形成する場合は、工程数が多くなることにより、製造コストが高くなるという問題がある。また、対向ターゲット式スパッタ装置を用いた場合は、ターゲット材料の利用効率が低下するという問題や、成膜に時間がかかるという問題がある。
そのため、エネルギーを有する粒子を堆積する成膜方法においては、より簡単な方法で下地層へのダメージを抑制する方法が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２４９３５３号公報
【特許文献２】特開２００３−７７６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、エネルギーを有する粒子を堆積する成膜方法を用いた際の下地層へのダメージを簡単な方法で抑制することが可能な機能性素子の製造方法、およびこれに用いる機能性素子用部材を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明者が鋭意研究を行なった結果、下地層の主材に特定のフッ素系材料を添加することにより、エネルギーを有する粒子を堆積する成膜方法を用いた際の下地層へのダメージを効果的に抑制することが可能となることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、主材と、アクリルを主骨格とするフッ素系材料とを含む下地層を準備する下地層準備工程と、エネルギーを有する粒子を堆積する成膜方法により、上記下地層上に機能層を形成する機能層形成工程と、を有することを特徴とする機能性素子の製造方法を提供する。
【００１０】
本発明によれば、上記下地層準備工程を有することにより、下地層の少なくとも一方の表面に上記フッ素系材料が偏在している下地層を準備することができる。よって、機能層形成工程においては、フッ素系材料の偏在部分が保護層としての機能を果たし、上記フッ素系材料の偏在部分よりも内部側に存在する主材へのダメージを抑制することができる。さらに、本発明によれば、別途、下地層上に保護層を形成する必要がなく、また従来からの成膜方法を適用することができる。よって、本発明の機能性素子の製造方法は、エネルギーを有する粒子を堆積する成膜方法を用いた際の下地層へのダメージを簡単な方法で抑制することが可能である。
【００１１】
上記発明においては、上記主材が、金属粒子を含むことが好ましい。下地層へのダメージを好適に抑制することができるからである。
【００１２】
上記発明においては、上記フッ素系材料が、さらにシリコン骨格を有する官能基を有することが好ましい。下地層の表面の強度を良好なものとすることができ、エネルギーを有する粒子を堆積する成膜方法に対する耐性を高くすることができるからである。
【００１３】
本発明は、エネルギーを有する粒子を堆積する成膜方法を用いて下地層上に機能層を形成する工程を有する機能性素子の製造方法に用いられる機能性素子用部材であって、主材と、アクリルを主骨格とするフッ素系材料とを含む上記下地層を有し、上記下地層の少なくとも一方の表面側に上記フッ素系材料が偏在していることを特徴とする機能性素子用部材を提供する。
【００１４】
本発明によれば、上記下地層の少なくとも一方の表面に上記フッ素系材料が偏在していることにより、エネルギーを有する粒子を堆積する成膜方法により下地層上に機能層を形成するに際して、フッ素系材料の偏在部分が保護層としての機能を果たし、上記フッ素系材料の偏在部分よりも内部側に存在する主材へのダメージを抑制することができる。さらに、本発明によれば、別途、下地層上に保護層を形成する必要がなく、また従来からの成膜方法を適用することができる。よって、本発明の機能性素子用部材は、エネルギーを有する粒子を堆積する成膜方法を用いた際の下地層へのダメージを簡単な方法で抑制することが可能である。
【００１５】
上記発明においては、上記機能性素子用部材が、基材と上記基材上に形成された上記下地層とを有し、上記主材が金属粒子を含むことが好ましい。下地層へのダメージを好適に抑制することができるからである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の機能性素子の製造方法は、エネルギーを有する粒子を堆積する成膜方法を用いた際の下地層へのダメージを簡単な方法で抑制することが可能であるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の機能性素子の製造方法の一例を示す工程図である。
【図２】本発明の機能性素子の製造方法の他の例を示す工程図である。
【図３】本発明の機能性素子用部材の一例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の機能性素子の製造方法およびこれに用いる機能性素子用部材の詳細を説明する。
【００１９】
Ａ．機能性素子の製造方法
本発明の機能性素子の製造方法は、主材と、アクリルを主骨格とするフッ素系材料とを含む下地層を準備する下地層準備工程と、エネルギーを有する粒子を堆積する成膜方法により、上記下地層上に機能層を形成する機能層形成工程と、を有することを特徴とする製造方法である。
【００２０】
本発明の機能性素子の製造方法について図を用いて説明する。
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の機能性素子の製造方法の一例を示す工程図である。図１（ａ）に示すように、本発明の機能性素子の製造方法は、主材と、アクリル主骨格を有するフッ素系材料とを含む下地層３を準備する（下地層準備工程）。下地層３は基材２上に形成されていてもよい。また、下地層準備工程においては、上記下地層の少なくとも一方の表面側に上記フッ素系材料が偏在している下地層３を準備することができる。図１（ａ）においては、下地層３において、基材２側とは反対側の表面側にフッ素系材料の偏在部分Ａを有する例について示している。次に、図１（ｂ）に示すように、エネルギーを有する粒子を堆積する成膜方法により、下地層３上に機能層４を形成する（機能層形成工程）。本発明においては、フッ素系材料の偏在部分Ａを保護層の代わりに用いることができるため、フッ素系材料の偏在部分Ａよりも下地層３の内部に存在する主材へのダメージを抑制することができる。以上により、機能性素子を製造することができる。
【００２１】
本発明によれば、上記下地層準備工程を有することにより、下地層の少なくとも一方の表面に上記フッ素系材料が偏在している下地層を準備することができる。よって、機能層形成工程においては、フッ素系材料の偏在部分が保護層としての機能を果たし、上記フッ素系材料の偏在部分よりも内部側に存在する主材へのダメージを抑制することができる。また、本発明によれば、別途、下地層上に保護層を形成する必要がなく、また従来からの成膜方法を適用することができる。よって、本発明の機能性素子の製造方法は、エネルギーを有する粒子を堆積する成膜方法を用いた際の下地層へのダメージを簡単な方法で抑制することが可能である。
【００２２】
ここで、一般的にエネルギーを有する粒子を堆積する成膜方法により生じる下地層のダメージとしては以下のものが挙げられる。
まず、下地層表面にエネルギーを有する粒子が衝突することにより、下地層を構成する材料が劣化することが挙げられる。
また、下地層表面にエネルギーを有する粒子が衝突することにより、下地層表面の平坦性が低下することが挙げられる。下地層の厚み方向に機能層が入り込みやすくなる。
また、下地層の平坦性が低下することにより、下地層上に機能層を形成した後、機能層のエッチングを行う場合において、エッチング液等が下地層中にも浸入しやすくなり、下地層の一部も機能層とともにエッチングされるという問題がある。
【００２３】
これに対して、本発明においては、下地層がフッ素系材料の偏在部分を有することにより、エネルギーを有する粒子の衝突に対して、上記偏在部分を犠牲とすることで、主材の劣化を抑制することができる。
また、下地層がフッ素系材料の偏在部分を有することにより、下地層表面の強度を高くすることができ、エネルギーを有する粒子の衝突への耐性を高くすることができるため、平坦性の低下を抑制することができる。
また、フッ素系材料の偏在部分を有することにより、フッ素系材料の偏在部分よりも内側に存在する主材部分への機能層の入り込みを抑制することができる。よって、エッチング液等の下地層中への浸入を抑制することができ、機能層のエッチング時に下地層が剥がれる等の問題についても抑制することができる。
【００２４】
以下、本発明の機能性素子の製造方法の各工程について説明する。
【００２５】
１．下地層準備工程
本発明における下地層準備工程は、主材と、アクリル主骨格を有するフッ素系材料とを含む下地層を準備する工程である。
【００２６】
（ａ）フッ素系材料
フッ素系材料は、本工程により得られる下地層において、下地層の表面側に多く分布するものである。また、後述する機能層形成工程において、エネルギーを有する粒子から下地層の主材を保護するものである。
【００２７】
フッ素系材料としては、下地層の表面側に多く分布させることができるものであれば特に限定されず、例えば、下記式（１）で示される化合物を挙げることができる。
【００２８】
【化１】
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【００２９】
（上記式（１）中、Ｒ１およびＲ２は炭化水素基、フッ素原子が導入された炭化水素基、シリコン骨格を有する官能基のいずれかを有する官能基であり、Ｒ１およびＲ２の少なくとも一方はフッ素原子が導入された炭化水素基である。また、ｎは５０〜３０００の整数である。）
【００３０】
上記式（１）中のＲ１は炭化水素基、フッ素原子が導入された炭化水素基、シリコン骨格を有する官能基のいずれかを有する官能基である。本発明においては、中でも、Ｒ１はフッ素原子が導入された炭化水素基であることが好ましい。より具体的には、上記Ｒ１としては、−ＣＦ３、−ＣＦ２ＣＦ２ＣＨ３等を挙げることができる。
【００３１】
また、上記式（１）中のＲ２は、炭化水素基、フッ素原子が導入された炭化水素基、シリコン骨格を有する官能基のいずれかを有する官能基である。本発明においては、中でも、Ｒ２はシリコン骨格を有する官能基であることが好ましい。フッ素系材料偏在部の強度をより高くすることができ、エネルギーを有する粒子に対する耐性をより高くすることができるからである。上記Ｒ２としては、−Ｓｉ（ＣＨ３）２−Ｏ−ＣＨ３等を挙げることができる。
【００３２】
また、上記式（１）においては、Ｒ１およびＲ２の少なくとも一方はフッ素原子が導入された炭化水素基である。
【００３３】
また、上記式（１）中のｎは、５０〜３０００の整数である。本発明においては、ｎが、７０〜１５００の整数であることがより好ましく、１００〜５００の整数であることがより好ましい。
【００３４】
上記フッ素系材料の重量平均分子量としては、下地層表面の強度を良好なものとすることができれば特に限定されないが、１００００以上であることが好ましく、中でも１４０００〜２０００００の範囲内、特に２００００〜１０００００の範囲内であることが好ましい。上記フッ素系材料の重量平均分子量が小さすぎると、フッ素系材料を添加した場合も、下地層におけるフッ素系材料の偏在部分に対して、粒子によるダメージへの耐性を十分なものとすることが困難となる可能性があるからである。また、フッ素系材料の重量平均分子量が大きすぎると、主材に混合させることが困難となる可能性があるからである。
ここで、重量平均分子量とは、下記条件のゲル浸透クロマトグラフィーにより測定したポリスチレン換算値をいう。
ゲル浸透クロマトグラフィー装置（装置名：ショウデックス（登録商標）ＧＰＣシステム−１１）を用いた。カラム（カラムの種類：  ＫＦ−８０６Ｌ、本数：３本）を用い、溶媒としてテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を用い、流量１．０ｍｌ／ｍｉｎ、室温で測定を行なって求めることができる。
【００３５】
フッ素系材料のアクリル当量としては、特に限定されないが、５０〜６０００の範囲内、中でも７０〜３０００の範囲内、特に１００〜１０００の範囲内であることが好ましい。
ここで、アクリル当量とは、フッ素系材料の重量平均分子量を１分子中の（メタ）アクリル基の数で除した値を示す。
【００３６】
フッ素系材料の表面張力としては、主材の表面張力よりも低いことが好ましい。下地層において表面により多くのフッ素系材料を分布させることができるからである。
フッ素系材料の表面張力としては、２５℃において、主材の表面張力との差が、３ｍＮ／ｍ以上、中でも５ｍＮ／ｍ〜３０ｍＮ／ｍの範囲内、特に１０ｍＮ／ｍ〜２０ｍＮ／ｍの範囲内であることが好ましい。フッ素系材料の表面張力と主材の表面張力との差が小さすぎると、下地層において、少なくとも一方の表面側にフッ素系材料が偏在しにくくなる可能性があるからである。また、フッ素系材料の表面張力と主材の表面張力との差が大きすぎると、下地層の形成において、主材中にフッ素系材料を均一に混合することが困難となる可能性があるからである。
【００３７】
フッ素系材料の表面張力としては、例えば、２５℃において２５ｍＮ／ｍ以下、中でも１０ｍＮ／ｍ〜２３ｍＮ／ｍの範囲内、特に１５ｍＮ／ｍ〜２０ｍＮ／ｍの範囲内であることが好ましい。フッ素系材料の表面張力が大きすぎる場合は、下地層の表面にフッ素系材料を多く分布させることが困難となる可能性があるからである。
なお、表面張力の測定方法については、表面張力を精度良く測定できる方法であれば特に限定されるものではないが、例えば、Wilhelmy法（プレート法）、懸滴法（ペンダント・ドロップ法）、Young-Laplace法、du Nouy法等が挙げられる。また、表面張力の測定方法としては、高精度表面張力計（協和界面科学社  ＤＹ−７００）を用いることができる。
【００３８】
フッ素系材料としては、具体的には、トリフルオロエチル（トリメチルシロキサニル）アクリレートを挙げることができる。
【００３９】
下地層全体に対するフッ素系材料の含有量としては、粒子ダメージを抑制することが可能な程度であれば特に限定されないが、３．５×１０−４質量％〜１．０質量％の範囲内、中でも１.０×１０−２質量％〜０．５質量％の範囲内、特に５．０×１０−２質量％〜０．１質量％の範囲内であることが好ましい。上記フッ素系材料の含有量が少ないと、ダメージを抑制することが困難となる可能性があるからである。一方、フッ素系材料の含有量が多いと、主材の機能を阻害する可能性があるからである。
【００４０】
（ｂ）主材
主材は、下地層を構成するものである。
主材としては、上述したフッ素系材料を分散させることができれば特に限定されず、有機材料であってもよく、無機材料であってもよく、有機材料および無機材料を含む混合材料であってもよい。
【００４１】
主材に用いられる有機材料としては、例えば、樹脂材料、有機導電性材料、有機半導体材料、有機エレクトロルミネッセンス材料等を挙げることができる。
樹脂材料としては、硬化性樹脂材料、感光性樹脂材料、熱可塑性樹脂材料等が挙げられる。樹脂材料としては、一般的な樹脂材料を用いることができ、例えば、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、カルド系樹脂、ビニル系樹脂、イミド系樹脂、ノボラック系樹脂等を挙げることができる。
有機導電性材料としては、一般的なものを用いることができ、例えば、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ等の導電性高分子材料を挙げることができる。
有機半導体材料としては、一般的なものを用いることができ、例えば、特開２００９−０７６７９１号公報に記載のものを挙げることができる。
有機エレクトロルミネッセンス材料としては、一般的なものを用いることができ、例えば、特開２０１３−２５１１９１号公報に記載のものを挙げることができる。
【００４２】
主材に用いられる無機材料としては、例えば、無機材料粒子を挙げることができる。
無機材料粒子に用いられる無機材料としては、無機導電性材料であってもよく、無機絶縁性材料であってもよい。無機導電性材料としては、具体的には、金属、合金、金属酸化物、カーボン材料等を挙げることができる。より具体的には、銀、銅、金、白金、ニッケル、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、鉄、コバルト、錫、マンガン、モリブデン、タングステン、ニオブ、タンタル、チタン、ビスマス、アンチモン、鉛等の金属、またはこれらの合金等、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の金属酸化物、カーボンナノチューブ、フラーレン、黒鉛等のカーボン材料等を挙げることができる。
また、無機導電性材料として、透明導電性材料を挙げることができる。透明導電性材料としては、一般的なものを挙げることができ、上記金属酸化物、カーボンナノチューブ等を挙げることができる。また、透明導電性材料としては、例えば、銀や銅を主成分としたナノチューブもしくはナノワイヤー等を挙げることができる。
また、無機絶縁性材料としては、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、Ａｌ２Ｏ３等を挙げることができる。
【００４３】
無機材料粒子の平均粒径としては、下地層を構成することができれば特に限定されないが、０．０１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内、中でも０．１ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内、特に１ｎｍ〜３０ｎｍの範囲内であることが好ましい。無機材料粒子が小さすぎる場合、または大きすぎる場合は、下地層を形成することが困難となる可能性があるからである。
ここで、平均粒径は、顕微鏡観察による平均粒径である。顕微鏡観察による平均粒径は、例えば、１００倍で顕微鏡観察を行い、画像処理ソフト等により任意の微粒子の粒径を１００個測定して個数平均することにより得られる。なお、粒径とは微粒子の長軸径と短軸径の平均値を指す。
【００４４】
主材に用いられる混合材料としては、上述した無機材料粒子と樹脂材料とを含むものを挙げることができる。
【００４５】
本発明においては、主材が金属粒子を含むことが好ましく、より好ましくは金属粒子および樹脂を含むことが好ましい。一般に下地層として金属粒子を含むものを用いた場合、機能層をパターン状にエッチングする際に下地層もエッチングされやすいという問題がある。また、下地層がさらに樹脂を含む場合は、機能層形成時における樹脂の劣化が起こりやすく下地層が劣化しやすいという問題や、下地層表面の凹凸が生じやすいという問題がある。そのため、フッ素系材料を下地層の表面に偏在させることによる作用効果を大きく発揮することができる。
【００４６】
主材が混合材料である場合、主材全体に対する樹脂材料の含有量としては、機能性素子の用途に応じて適宜選択することができ、特に限定されない。
【００４７】
主材の表面張力としては、主材の種類に応じて適宜選択することができるが、通常、上述したフッ素系材料の表面張力との差が上述した範囲となるものである。
具体的な主材の表面張力としては、２５℃において、５０ｍＮ／ｍ以下、中でも２０ｍＮ／ｍ〜４０ｍＮ／ｍの範囲内、特に３０ｍＮ／ｍ〜３５ｍＮ／ｍの範囲内であることが好ましい。
【００４８】
（ｃ）その他の成分
本発明における下地層は、上述した主材と、フッ素系材料とを含むものであれば特に限定されず、必要な成分を適宜選択して追加することができる。例えば添加剤としては、重合開始剤、色材、分散剤等を挙げることができる。
【００４９】
（ｄ）下地層の構成
下地層は、主材およびフッ素系材料を含み、フッ素系材料が少なくとも一方の表面側に偏在しているものである。
ここで、「フッ素系材料が下地層の一方の表面側に偏在している」とは、下地層の少なくとも一方の表面側におけるフッ素系材料の含有量が下地層の内部側におけるフッ素系材料の含有量よりも多いことをいう。
後述するように、下地層が基材上に形成される場合は、通常、フッ素系材料は、下地層において、基材側とは反対側の表面側に偏在する。
【００５０】
下地層におけるフッ素系材料の分布は、下地層のフッ素の存在量の分布を用いて評価することができる。
本発明においては、下地層の最表面から厚さ方向１０ｎｍの範囲内のフッ素の存在量が、５ａｔｏｍｉｃ％以上であることが好ましく、中でも７ａｔｏｍｉｃ％〜３０ａｔｏｍｉｃ％の範囲内、特に１０ａｔｏｍｉｃ％〜２０ａｔｏｍｉｃ％の範囲内であることが好ましい。
また、本発明においては、下地層の最表面から厚さ方向０．０１μｍを超える部分のフッ素の存在量が５ａｔｏｍｉｃ％以下であることが好ましく、中でも０．０１ａｔｏｍｉｃ％〜１ａｔｏｍｉｃ％の範囲内、特に０．１ａｔｏｍｉｃ％〜０．５ａｔｏｍｉｃ％の範囲内であることが好ましい。
上記フッ素の存在量は、Ｘ線光電子分光法(X-ray Photoelectron Spectroscopy（ＸＰＳ）)を用いて測定することができる。具体的には、サーモフィッシャーサイエンティフィック社製ＸＰＳ装置（ＥＳＣＡＬＡＢ  ２２０ｉ−ＸＬ）を用いて測定することができる。
【００５１】
本工程により準備される下地層としては、下地層自体が基材を構成していてもよく、基材上に下地層が形成されていてもよい。本発明においては、中でも基材上に下地層が形成されていることが好ましい。
【００５２】
下地層が形成される基材としては、機能性素子の用途に応じて適宜選択することができ、例えば、ガラス基板等の可撓性を有さないリジット基板、および、プラスチック樹脂からなるフィルム等の可撓性を有するフレキシブル基板を挙げることができる。
また、基材上にはバリア層、平坦化層等が形成されていてもよく、さらに電極等が形成されていてもよい。
なお、下地層自体が基材を構成する場合は、少なくとも樹脂を含む基材となる。
【００５３】
下地層の厚みとしては、機能性素子の用途に応じて適宜選択され、特に限定されないが、１０μｍ〜５００μｍの範囲内、中でも２５μｍ〜２００μｍの範囲内、特に５０μｍ〜１００μｍの範囲内であることが好ましい。下地層の厚みが薄すぎると、フッ素系材料を添加した場合も、エネルギーを有する粒子による下地層へのダメージを十分に抑制することが困難となる可能性があるからである。また、下地層の厚みが厚すぎると機能性素子の高精細化、高集積化が困難となる可能性があるからである。
【００５４】
（ｅ）下地層の形成方法
下地層の形成方法としては、機能性素子の用途に応じて適宜選択することができ、特に限定されない。例えば、下地層が基材自体を構成する場合は、一般的な射出成型法等を挙げることができる。
また、下地層が基材上に形成される場合は、下地層は基材上の全面に形成してもよく、基材上に所定のパターン状に形成してもよい。具体的には、上記主材およびフッ素系材料等を含む下地層用塗工液を基材上に塗布または印刷することにより下地層を形成することができる。
下地層の形成方法としては、例えば、スピンコート法、ダイコート法、ロールコート法、バーコート法、ＬＢ法、ディップコート法、スプレーコート法、ブレードコート法、およびキャスト法等の塗布方法や、インクジェット法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法等を挙げることができる。
【００５５】
下地層用塗工液は、必要に応じて溶媒を含んでいてもよい。溶媒としては一般的なものを挙げることができ、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(ＰＥＧＭＥＡ)、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、エタノール、メタノール等を挙げることができる。
【００５６】
本発明においては、下地材料の塗布後に必要に応じてフッ素系材料の表面への分布を促進する促進処理を行なってもよい。促進処理としては、例えば、塗膜を加熱する処理、超音波を照射する処理等を挙げることができる。
【００５７】
２．機能層形成工程
本発明における機能層形成工程は、エネルギーを有する粒子を堆積する成膜方法により、下地層上に機能層を形成する工程である。
【００５８】
ここで、「エネルギーを有する粒子を堆積する成膜方法」とは、下地層上にエネルギーを有する粒子を衝突させて堆積することにより所望の厚みを有する層を形成する方法をいう。
【００５９】
また、粒子が有するエネルギーとしては、機能層を形成することができれば特に限定されないが、衝突する粒子のうち少なくとも一部の粒子が有するエネルギーが、例えば、６ｅＶ以上であることが好ましく、中でも６ｅＶ〜１００ｅＶの範囲内、特に１０ｅＶ〜５０ｅＶの範囲内であることが好ましい。
粒子のエネルギーについては、粒子の種類、成膜装置等に応じて適宜調整することができる。
【００６０】
エネルギーを有する粒子を堆積する成膜方法としては、具体的には、真空蒸着法、プラズマを使用した成膜方法が挙げられる。プラズマを使用した成膜方法としては、例えば、スパッタ法、各種イオンプレーティング法、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）、クラスターイオンビーム法等を挙げることができ、中でもスパッタ法を用いることが好ましい。
【００６１】
本工程に用いられるスパッタ方法としては、一般的な電極の形成に用いられる方法と同様とすることができ、例えば、ＤＣスパッタ法、二極スパッタ法、マグネトロンスパッタ法、ＥＣＲスパッタ法、高周波スパッタ法等の各種のスパッタ法を用いることができる。
ＤＣスパッタ法とは、ターゲットに金属材料、スパッタリングガスにアルゴン（Ａｒ）ガスを用いたスパッタ法である。
【００６２】
また、本工程においては、機能層を下地層上の全面に形成してもよく、所定のパターン状に形成してもよい。機能層を下層上に所定のパターン状に形成する方法としては、例えば、メタルマスク等のマスクを用いて成膜する方法を挙げることができる。
【００６３】
機能層の材料としては、上述したエネルギーを有する粒子を堆積して成膜する方法に用いることができれば特に限定されず、機能性素子の用途に応じて適宜選択することができる。機能層の材料としては、金属、合金、金属酸化物、無機絶縁性材料等を挙げることができる。なお、金属、合金、金属酸化物、無機絶縁性材料については、上述した下地層の項で説明したものから選択して用いることができる。
【００６４】
機能層の厚みとしては、機能性素子の用途に応じて適宜選択することができ特に限定されないが、５ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内、中でも１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内、特に３０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内であることが好ましい。機能層の厚みが薄すぎると、下地層上に所望の機能を有する機能層を形成することが困難となる可能性があるからである。また、機能層の厚みが厚すぎると機能層の形成に時間がかかる場合があるからである。
【００６５】
３．その他の工程
本発明の機能性素子の製造方法は、下地層準備工程および機能層形成工程を有していれば特に限定されず、必要な工程を適宜選択して追加することができる。
【００６６】
本発明においては、例えば、機能層を所定のパターン状にエッチングする工程を有していてもよい。具体的には、図２（ａ）に示すように、機能層４上に所定のパターン状にレジスト層５を形成した後、機能層４の露出部分をエッチングする。その後、図２（ｂ）に示すように、レジスト層を剥離することにより、機能層４をパターニングしてもよい。
なお、図２（ａ）、（ｂ）は本発明の機能性素子の製造方法の他の例を示す工程図である。
【００６７】
レジスト層としては、一般的なフォトリソグラフィ法に用いられるレジスト層と同様とすることができる。
また、エッチング方法については、一般的なエッチング方法とすることができ、ドライエッチングであってもよく、ウェットエッチングであってもよい。
【００６８】
４．用途
本発明の機能性素子の製造方法の用途としては、例えば、トランジスタやダイオード等の半導体素子における電極、半導体層、ゲート絶縁層および層間絶縁層の形成、ＴＦＴ基板における画素電極の形成、太陽電池における背面電極の形成、有機ＥＬ素子における背面電極の形成、不揮発性メモリの電極およびポリマー層の形成、圧力センサーの電極およびポリマー層の形成、配線基板における配線の形成、カラーフィルタにおける着色層および遮光部の形成、バイオチップの作製等を挙げることができる。特に、本発明の機能性素子の製造方法は、パターンの微細化が要求される電子デバイスの製造に好適に用いることができる。
【００６９】
Ｂ．機能性素子用部材
本発明の機能性素子用部材は、エネルギーを有する粒子を堆積する成膜方法を用いて下地層上に機能層を形成する工程を有する機能性素子の製造方法に用いられるものであって、主材と、アクリルを主骨格とするフッ素系材料とを含む上記下地層を有し、上記下地層の少なくとも一方の表面側に上記フッ素系材料が偏在していることを特徴とするものである。
【００７０】
本発明の機能性素子用部材について図を用いて説明する。
図３は、本発明の機能性素子用部材の一例を示す概略断面図である。図３に示すように、本発明の機能性素子用部材１０は、主材と、アクリルを主骨格とするフッ素系材料とを含む下地層３を有し、上記下地層３の少なくとも一方の表面側に上記フッ素系材料が偏在していることを特徴とするものである。図３においては、基材２上に下地層３が形成されている例について示しており、下地層３の基材２側とは反対側の表面側にフッ素系材料の偏在部分Ａを有する例について示している。
【００７１】
本発明によれば、上記下地層の少なくとも一方の表面に上記フッ素系材料が偏在していることにより、エネルギーを有する粒子を堆積する成膜方法により下地層上に機能層を形成するに際して、フッ素系材料の偏在部分が保護層としての機能を果たし、上記フッ素系材料の偏在部分よりも内部側に存在する主材へのダメージを抑制することができる。また、本発明によれば、別途、下地層上に保護層を形成する必要がなく、また従来からの成膜方法を適用することができる。よって、本発明の機能性素子用部材は、エネルギーを有する粒子を堆積する成膜方法を用いた際の下地層へのダメージを簡単な方法で抑制することが可能である。
【００７２】
本発明における下地層の形態、材料、形成方法等については、上述した「Ａ．機能性素子の製造方法」の項で説明した内容と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
【００７３】
本発明においては、機能性素子用部材が、基材と上記基材上に形成された上記下地層とを有し、上記主材が金属粒子を含むことがより好ましい。なお、基材については、上述した「Ａ．機能性素子の製造方法」の項で説明した内容と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
【００７４】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００７５】
以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。
【００７６】
［実施例］
下記の組成を有する機能性インキを調製した。
＜機能性インキの組成＞
・銀ナノワイヤー：１質量部
・トリフルオロエチル（トリメチルシロキサニル）アクリレート：０．０５質量部
・１−ブタノール：３０質量部
・シクロヘキサノン：３０質量部
・イソプロピルアルコール：３８．９５質量部
【００７７】
基材として厚み１００μｍのポリカーボネートフィルムを準備した。上述の機能性インキを上記基材上にウェット膜厚８μｍで塗工し、乾燥させて下地層を形成した。
【００７８】
［比較例］
下記の機能性インキを用いたこと以外は、実施例と同様にして、基材上に下地層を形成した。
＜機能性インキの組成＞
・銀ナノワイヤー：１質量部
・１−ブタノール：３０質量部
・シクロヘキサノン：３０質量部
・イソプロピルアルコール：３９質量部
【００７９】
［評価］
実施例および比較例の下地層についてスパッタ法によるダメージを下記の方法で評価した。
実施例および比較例の下地層表面に表１に示す出力で逆スパッタ処理を施し、処理前と処理後との下地層に含まれる原子の存在量をＸＰＳ法により評価した。使用装置としてＥＳＣＡＬＡＢ  ２２０ｉ−ＸＬ（サーモフィッシャーサイエンティフィック社製ＸＰＳ装置）を用い、入射Ｘ線としてＭｏｎｏｃｈｒｏｍａｔｅｄ Ａｌ Ｋα（単線化Ｘ線、ｈν＝１４８６．６ｅＶ）を用いた。また、Ｘ線出力を１０ｋＶ・１６ｍＡ（１６０Ｗ）とし、測定領域を７００μｍφとした。また、スパッタ出力が５０Ｗである場合と、３００Ｗである場合とについて測定を行なった。
下地層の最表面から厚さ方向１０ｎｍの範囲内における各原子の存在量について表１に示す。
【００８０】
【表１】
2016068463.tif 000004
【００８１】
実施例においては、逆スパッタ処理の後では、下地層表面に存在するＦ原子およびＳｉ原子の量が減り、代わりにＡｇ原子の量が増えた。また、スパッタ出力（サンプルにぶつかる粒子の速さ）を高くした場合に、この傾向がより顕著であった。一方、比較例においては逆スパッタ処理の後では、下地層表面に存在するＡｇ原子の量が減った。
この結果から、実施例においては逆スパッタ処理により下地層の表面のＦ原子およびＳｉ原子が除去されて内部に存在していたＡｇ原子が現れたと判断することができ、比較例においては下地層の表面に存在していたＡｇ原子が除去されたと判断することができる。また、下地層の材料として特定のフッ素系材料を添加することにより、スパッタ処理による下地層の主材へのダメージを抑制することができることを確認できた。
【符号の説明】
【００８２】
１  …  機能性素子
２  …  基材
３  …  下地層
４  …  機能層
１０  …  機能性素子用部材
Ａ  …  フッ素系材料の偏在部分
【図１】
2016068463.tif 000005
【図２】
2016068463.tif 000006
【図３】
2016068463.tif 000007