JP2004145091A - 微細構造物の製造方法、機能性素子、光学素子、集積回路及び電子機器 - Google Patents
微細構造物の製造方法、機能性素子、光学素子、集積回路及び電子機器 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】液状材料を用いて所望パターンを形成する際の処理工程を簡略化し、生産性の向上を図った微細構造物の製造方法、機能性素子、光学素子、集積回路及び電子機器を提供する。
【解決手段】所望形状の機能性パターンを形成しようとする基体１０の被処理面に、機能性パターンを形成するための液状材料に対して撥液性を有する撥液膜１１からなる第１膜を形成する。次いで、電磁波照射装置内において、基体１０の第１膜に対して所望パターン形状に電磁波を照射することにより、第１膜を除去して所望パターン形状の除去領域１２を形成する。その後、電磁波照射装置内の基体１０上を、親液膜１４からなる第２膜の形成雰囲気にし、その状態で除去領域１２上に電磁波を照射し、除去領域１２内に親液膜１４からなる第２膜を形成する。
【選択図】 図１
【解決手段】所望形状の機能性パターンを形成しようとする基体１０の被処理面に、機能性パターンを形成するための液状材料に対して撥液性を有する撥液膜１１からなる第１膜を形成する。次いで、電磁波照射装置内において、基体１０の第１膜に対して所望パターン形状に電磁波を照射することにより、第１膜を除去して所望パターン形状の除去領域１２を形成する。その後、電磁波照射装置内の基体１０上を、親液膜１４からなる第２膜の形成雰囲気にし、その状態で除去領域１２上に電磁波を照射し、除去領域１２内に親液膜１４からなる第２膜を形成する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液状材料によって所望のパターンを形成する際に好適に用いられる微細構造物の製造方法、さらにはこの製造方法が適用されて得られる機能性素子、光学素子、集積回路及び電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラーフィルタ等を有する光学素子や、半導体集積回路の配線パターンなどの、微細な機能性パターンを形成する方法として、所望パターンを囲むようにして基板上に隔壁（バンク）を形成し、次いでこの隔壁内に液状材料を充填配置し、その後乾燥及び焼成を行うといった方法がある。
【０００３】
しかしながら、隔壁を形成してこれに囲まれた箇所に液状材料を充填配置する方法では、隔壁の形成に隔壁材料の塗布、露光、エッチングなどの工程を必要とすることから、工程数が多いことなどにより生産性が低いといった課題があった。また、隔壁自体は完成された製品においては機能を有しないため、結果的に機能性パターンの微細化を妨げる一因にもなっており、したがって隔壁を用いない新たなパターニング方法の開発が望まれている。
【０００４】
このような背景のもとに、本発明者等は、所望パターン内に液状材料を配置する方法として、以下のような方法を考えた。
まず、所望パターンの内側領域については親液処理を施して親液領域を形成するとともに、所望パターンの外側領域については撥液処理を施して撥液領域を形成する。その後、撥液領域で囲まれた親液領域に液状材料を配することで、所望パターン内に液状材料を配置する。ここで、親液処理としては、配置する液状材料に対する濡れ性の高い材料、例えば炭化水素膜を形成するといった方法が考えられ、また、撥液処理としては例えばフッ素系の重合膜を形成するといった方法が考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このようにして親液領域、撥液領域を形成する場合には、親液処理と撥液処理とにそれぞれ専用の装置が必要になってしまうだけでなく、例えば親液膜をパターニングするためにも専用の装置が必要になってしまう。その結果、被処理物を装置間で出し入れする必要があり、この出し入れに時間を要してしまうことなどから生産性の向上などが十分になしえないといった課題がある。
【０００６】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、液状材料を用いて所望パターンを形成する際の処理工程を簡略化し、生産性の向上を図った微細構造物の製造方法、機能性素子、光学素子、集積回路及び電子機器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記した目的を達成するために本発明の微細構造物の製造方法では、所望形状の機能性パターンを形成しようとする基体の被処理面に、前記機能性パターンを形成するための液状材料に対して撥液性を有する撥液膜、あるいは該液状材料に対して親液性を有する親液膜のいずれか一方からなる第１膜を形成し、次いで、電磁波照射装置内において、前記基体の第１膜に対して所望パターン形状あるいは非所望パターン形状に電磁波を照射することにより、第１膜を除去して所望パターン形状あるいは非所望パターン形状の除去領域を形成し、その後、前記電磁波照射装置内の基体上を、前記撥液膜あるいは親液膜の他方からなる第２膜の形成雰囲気にし、その状態で前記除去領域上に電磁波を照射し、該除去領域内に撥液膜あるいは親液膜の他方からなる第２膜を形成することを特徴としている。
この微細構造物の製造方法によれば、電磁波照射装置内において第１膜を部分的に除去し、除去領域を形成した後、同じ電磁波照射装置内で第２膜も形成することから、同一装置で処理が行えることにより装置に要するコストの低減化が可能になり、また工程間で基体を移動させる必要がないことなどから生産性が向上する。
【０００８】
また、前記微細構造物の製造方法においては、前記第１膜を、機能性パターンを形成するための液状材料に対して撥液性を有する撥液膜とし、この第１膜に形成する除去領域を、所望パターン形状とするのが好ましい。
このようにすれば、撥液膜の一部を除去して除去領域を形成するので、撥液膜を例えばフッ素系の重合膜とすることにより、電磁波の照射によってこれを容易に除去することが可能になる。
【０００９】
また、前記微細構造物の製造方法においては、前記電磁波は、紫外線であるのが好ましい。
このようにすれば、紫外線照射ランプなどを用いることによって容易に紫外線を照射することができる。
【００１０】
また、前記微細構造物の製造方法においては、前記電磁波は、レーザー光線あるいは電子ビームであるのが好ましい。
このようにすれば、レーザー光線や電子ビームは選択的に照射することが可能であることから、マスクを用いることなく所望位置に照射を行うことができる。また、レーザー光線や電子ビームの照射エネルギーを調整することにより、第１膜の除去と第２膜の形成とを共に容易に行うことができる。
【００１１】
また、前記微細構造物の製造方法においては、所望パターン形状あるいは非所望パターン形状に電磁波を照射する際、予め基体の前記第１膜上に、電磁波照射領域にのみ電磁波を通過させるマスクを設けておくことにより、電磁波を前記第１膜上に選択的に照射するのが好ましい。
このようにすれば、電磁波を基体上に照射することによってこれを選択的に照射することができることから、所望パターン形状あるいは非所望パターン形状に電磁波を精度良く照射することができる。
【００１２】
本発明の機能性素子では、前記の微細構造物の製造方法によって形成された親液膜の上に、機能性材料からなる機能性パターンが形成されてなることを特徴としている。
この機能性素子によれば、前記微細構造物の製造方法によって形成されていることにより、コストの低減化が可能になり、また生産性も向上したものとなる。さらに、親液膜の上に機能性材料からなる機能性パターンが形成されていることにより、機能性パターンのパターン精度が良好なものとなる。
【００１３】
本発明の光学素子では、前記の微細構造物の製造方法によって形成された親液膜の上に、光学材料からなる光学パターンが形成されてなることを特徴としている。また、前記光学パターンはカラーフィルタであってもよい。
この光学素子によれば、前記微細構造物の製造方法によって形成されていることにより、コストの低減化が可能になり、また生産性も向上したものとなる。さらに、親液膜の上に光学材料からなる光学パターンが形成されていることにより、光学パターンのパターン精度が良好なものとなる。
【００１４】
本発明の集積回路では、前記の微細構造物の製造方法によって形成された親液膜の上に、配線材料からなる配線パターンが形成されてなることを特徴としている。
この集積回路によれば、前記微細構造物の製造方法によって形成されていることにより、コストの低減化が可能になり、また生産性も向上したものとなる。さらに、親液膜の上に配線材料からなる配線パターンが形成されていることにより、配線パターンのパターン精度が良好なものとなる。
【００１５】
本発明の電子機器では、前記の機能性素子を備えたことを特徴としてる。
この電子機器によれば、コストが低減化され、また生産性も向上したものとなり、さらに、機能性パターンのパターン精度が良好であることにより、機能特性が良好なものとなる。
【００１６】
本発明の別の電子機器では、前記光学素子を備えたことを特徴としている。
この電子機器によれば、コストが低減化され、また生産性も向上したものとなり、さらに、光学パターンのパターン精度が良好であることにより、光学特性が良好なものとなる。
【００１７】
本発明のさらに別の電子機器では、前記集積回路を備えたことを特徴としている。
この電子機器によれば、コストが低減化され、また生産性も向上したものとなり、さらに、配線パターンのパターン精度が良好であることにより、高密度化などに優れたものとなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
本実施形態では、本発明の微細構造物の製造方法を、カラーフィルタの画素を備えた光学素子の製造に適用した場合を例にして説明する。
【００１９】
まず、図１（ａ）に示すように画素を構成するカラーフィルタを形成するための基板（基体）１０を用意し、これの被処理面上に第１膜として、例えばフッ素樹脂重合膜からなる撥液膜１１を形成する。ここで、基板１０としては、ガラスやシリコン、さらには各種のプラスチックなどが適宜選択され用いられる。
【００２０】
撥液膜１１の形成については、例えば図２に示す撥液膜処理装置１３０によって行うことができる。この撥液膜処理装置１３０は、処理室１３１を有し、処理室１３１内に設けた処理ステージ１３２の上に、被処理物である基板１０を配置するように構成されたものである。処理室１３１の上下には高周波電極１３４が配置されており、高周波電極１３４には高周波電源１３５が接続されている。
【００２１】
また、処理室１３１には、流量制御弁１１２を備えた供給配管１０２を介して処理ガス供給部１０４が接続されている。この処理ガス供給部１０４は、Ｃ４ Ｆ１０やＣ８ Ｆ１８などの直鎖状フルオロカーボンからなる液体有機物１０６を貯留する容器１０８を有したものである。容器１０８には、加熱部となるヒータ１１０が設けられており、液体有機物１０６が加熱され気化されるようになっている。また、供給配管１０２の流量制御弁１１２の下流側には、流量制御弁１１４を備えたキャリア配管１１６を介してキャリアガス供給部１１８が接続されている。キャリアガスとしては、例えば窒素やアルゴンなどの不活性ガスが用いられる。
なお、図２中破線で示すように、供給配管１０２に、流量制御弁１２０を有する配管１２２を介して第２処理ガス供給部１２４を接続することもできる。この場合には、第２ガス処理供給部１２４から例えばＣＦ４ が第２処理ガスとして液体有機物１０６の蒸気中に添加される。
【００２２】
このような構成の撥液膜処理装置１３０によって撥液膜１１を形成するには、高周波電極１３４間で放電をなすことによって処理室１３１内にプラズマを生成するとともに、この処理室１３１内に前記液体有機物１０６の蒸気とＣＦ４ との混合ガスを供給し、これにより供給した混合ガスを高活性状態に励起させる。すると、混合ガス成分である直鎖状フルオロカーボンやＣＦ４ が活性化して重合し、図１（ａ）に示したように基板１０表面にフッ素樹脂重合膜、すなわちフッ素を含有した有機膜からなる撥液膜１１を形成する。ここで、第２処理ガスとしてＣＦ４ を液体有機物１０６の蒸気中に添加していることにより、このＣＦ４ が基板１０の表面で重合した重合膜中のフッ素脱離部分に取り込まれ、これにより重合膜の撥液性を向上させるようになる。
【００２３】
なお、このようにして形成する撥液膜１１の形成材料としては、前記のものに限定されることなく、種々のフッ素含有有機物を用いることができる。具体的には、重合膜を形成するフロリナート等としてＣ８ Ｆ１８、Ｃ７ Ｆ１６、Ｃ６ Ｆ１４、Ｃ５ Ｆ１２などを撥液膜１１の形成材料として用いることができる。また、Ｃ４ Ｆ８ などを撥液膜１１の形成部材として用いることもできる。さらに、界面活性剤（例えばＤｙｎａＳｙｌａｎ −Ｆ−８２６３又はＤｙｎａＳｙｌａｎ −Ｆ−８２６１など）を撥液膜１１の形成部材として用いることもでき、さらには有機膜によって撥液膜１１を形成することもできる。
【００２４】
このようにして撥液膜１１を形成したら、この撥液膜１１を形成した基板１０を電磁波照射装置の処理室内に入れる。そして、基板１０の撥液膜１１に対して所望パターン形状に電磁波を照射することにより、図１（ｂ）に示すように撥液膜１１を除去して所望パターン形状の除去領域１２を形成する。
ここで、電磁波処理装置としては、紫外線照射装置やレーザー光源を有するレーザー装置、さらには電子ビーム装置などが使用可能である。なお、本例においては、紫外線照射装置を用いるものとして説明する。図３は、電磁波処理装置としての紫外線照射装置を示す図であり、図３中符号１５０は紫外線照射装置である。
【００２５】
この紫外線照射装置１５０は、局所排気フード１５１、この局所排気フード１５１内の上方に配設されたランプハウス１５２と、ランプハウス１５２内に配置されたＵＶ光源１５３と、ランプハウス１５２の底面に配設された合成石英（石英ガラス）１５４とを備えて構成されたものである。ここで、ＵＶ光源１５３としては、例えば照射する紫外線の波長を１７２［ｎｍ］とするキセノン（Ｘｅ）ランプが好適に用いられる。なお、ランプハウス１５２内には、窒素源１５５から流量計１５６を介して窒素が供給されるようになっており、またこのランプハウス内１５２からはスクラバー排気がなされるようになっている。
【００２６】
また、局所排気フード１５１内において、合成石英１５４の下方にはホルダ１５５が配設されている。ホルダ１５７は箱状に形成されたもので、その上部開口部に合成石英（石英ガラス）１５８が着脱可能に取り付けられるようになっている。このような構成のもとに、このホルダ１５７の内部には基板１０が出し入れ可能に納められるようになっており、また基板１０を納めた状態で上部開口部が封止されるようになっている。
【００２７】
また、前記紫外線照射装置１５０には雰囲気生成装置１６０が接続されている。この雰囲気生成装置１６０は、紫外線照射装置１５０のホルダ１５７に主配管１６１を介して接続されたもので、ホルダ１５７内に雰囲気形成ガスを供給するためのものである。この雰囲気生成装置１６０は、ガスボンベ等からなる窒素供給源１６２と、親液膜形成材料を入れた容器１６３と、大気圧プラズマ装置１６４とを備えて構成されたものである。窒素供給源１６２は、配管１６５を介して前記主配管１６１に接続されるとともに、分岐管１６６を介して前記容器１６３に接続されたものである。
【００２８】
容器１６３は、親液膜形成材料として例えばｎ−デカンを貯留した密閉容器であり、その内部には前記分岐管１６６がｎ−デカンの液面より下にまで延びて配置されている。このような構成のもとに、前記分岐管１６６によって供給された窒素はｎ−デカンの液中をバブリングするようになっている。なお、親液膜形成材料としてとしては、ｎ−デカン等の直鎖状の飽和炭化水素以外にも、エーテル類やアルコール類、ケトン類、アミン類、さらにはニトロ基を有する有機化合物など種々のものが使用可能である。また、この容器１６３には配管１６７が接続されており、この配管１６７は分岐して一方が前記大気圧プラズマ装置１６４に、他方が前記主配管１６１に接続している。
【００２９】
大気圧プラズマ装置１６４は、図４（ａ）に示すように高周波電源１７０、および絶縁体１７１を挟んだ一対の高周波電極１７２、１７２を備えたもので、図４（ｂ）に示すように高周波電極１７２、１７２間に、容器１６３から供給されるガス（親液膜形成材料）の流れ方向に沿って区画された多数の反応室１７３…を有して構成されたものである。このような構成のもとに大気圧プラズマ装置１６４は、高周波電極１７２、１７２間、すなわち反応室１７２…内にてプラズマを生成させ、これによりこれら反応室１７３…内を通るガス（親液膜形成材料）を高活性状態に励起させるものとなっている。
【００３０】
また、この大気圧プラズマ装置１６４は、そのガスの出口側が前記主配管１６１に接続している。なお、前記主配管１６１、配管１６５、分岐管１６６、配管１６７には、それぞれの管中を流れるガスの流量を調整する流量調整弁１７４が設けられている。
【００３１】
このような大気圧プラズマ装置１６４によって図１（ｂ）に示したように撥液膜１１を除去し、所望パターン形状の除去領域１２を形成するには、まず、ホルダ１５７内に設置した基板１０に対して、その上にマスク１３をセットする。このマスク１３は、基板１０の撥液膜１１に対して所望パターン形状に電磁波を照射するためのもので、所望パターン形状の開口を有してこの開口内に電磁波を通過させるものである。このようなマスク１３としては、多数回の使用が可能であり、また単に基板１０上に位置決めするだけでよく、したがってコスト的にも有利であるなどの理由により、金属製のメタルマスクが好適に用いられる。ただし、予めレジストによるフォトマスクも作製しておき、これを使用してもよいのはもちろんである。
【００３２】
このようにして撥液膜１１上にマスクを１３をセットしたら、雰囲気生成装置１６０の各流量調整弁を調整して該生成装置１６０から窒素のみをホルダ１５７内に導入する。そして、この状態のもとでＵＶ光源１５３より電磁波として紫外線を照射し、合成石英１５４、１５８を介して図１（ｂ）に示したようにマスク１３に形成された開口１３ａに対応した位置の撥液膜１１に紫外線を照射する。すると、撥液膜１１は、紫外線が照射された箇所が分解されてガス化し、供給された窒素に同伴されてホルダ１５７より排気される。
【００３３】
このようにして撥液膜１１に対し所望パターン形状に紫外線（電磁波）を照射し、図１（ｂ）に示したように撥液膜１１を除去して所望パターン形状の除去領域１２を形成したら、基板１０を他の装置に移し替えることなく、ホルダ１５７に入れた状態のままで、雰囲気生成装置１６０によってホルダ１５７内の雰囲気を親液膜形成雰囲気に変える。
【００３４】
雰囲気生成装置１６０によって親液膜形成雰囲気を作り出すには、雰囲気生成装置１６０の各流量調整弁を調整して窒素供給源１６２からの窒素で容器１６３内の親液膜形成材料（ｎ−デカン）をバブリングし、この親液膜形成材料の蒸気を含有した窒素を大気圧プラズマ装置１６４に例えば５０ｓｃｃｍの流量で導入する。そして、この大気圧プラズマ装置１６４内で窒素中の親液膜形成材料を高活性状態に励起させ、その状態でこの親液膜形成材料の蒸気を含有する窒素をホルダ１５７内に導入する。ここで、大気圧プラズマ装置１６４によるプラズマ生成条件としては、例えば高周波電源１７０による放電電力を５０Ｗとし、周波数を２３ｋＨｚとして行う。
【００３５】
このようにしてホルダ１５７内の雰囲気を親液膜形成雰囲気、すなわち親液膜形成材料が高活性状態に励起した状態にある雰囲気としたら、図１（ｃ）に示すようにマスク１３をそのままにした状態のもとでＵＶ光源１５３より再度紫外線を照射する。すると、紫外線が親液膜形成雰囲気を通過することにより、この雰囲気中の高活性状態に励起した状態にある親液膜形成材料はさらにエネルギーを受けて重合し、例えばポリエチレンなどの有機膜となって除去領域１２内に第２膜となる親液膜１４を形成する。このような親液膜１４の形成を所定時間行い、必要とする厚さの親液膜１４を形成したら、親液膜形成材料の蒸気を含有する窒素の導入を停止するとともに、紫外線の照射も停止する。
そして、基板１０上からマスク１３を外し、ホルダ１５７から取り出すことにより、図１（ｄ）に示すように微細構造物としての撥液膜１０と親液膜１４とを有した基板１０を得る。
【００３６】
次いで、親液膜１４上にカラーフィルタ形成用の液状材料を、例えば液滴吐出法（インクジェット法）によって吐出し配置する。カラーフィルタ形成用の液状材料としては、各種の顔料や染料を溶媒で溶解しあるいは分散媒で分散させたものが用いられる。また、この液状材料は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、又はＣ（シアン）、Ｍ（マゼンダ）、Ｙ（イエロ）のいずれかの色に対応した色素を含むものが用いられる。そして、このような各色に対応した液状材料を、液滴吐出法等によって予め決められた規則的な配列で配置する。
その後、基板１０を乾燥及び焼成し、液状材料の液分を蒸発させることにより、図１（ｅ）に示すようにＲ、Ｇ、Ｂ又はＣ、Ｍ、Ｙのいずれかの色の光のみを透過させるカラーフィルタ１５を画素ごとに形成し、これによって基板１０を、カラーフィルタ１５が形成されてなる光学素子１６とする。
【００３７】
このようなカラーフィルタ１５の製造方法にあっては、紫外線照射装置１５０によって撥液膜１１を部分的に除去し、除去領域１２を形成した後、同じ紫外線照射装置１５０内で親液膜１４も形成することから、同一装置で処理が行えることにより、それぞれの処理に別の装置を用いる場合に比べて装置に要するコストを低減することができ、また工程間で基板１０を移動させる必要がないことなどから移動に要する時間をなくして生産性を向上することができる。また、親液膜１４の上にカラーフィルタ材料を例えば液滴吐出法で配置し、さらに乾燥・焼成することにより、光学パターンとなるカラーフィルタ１５をパターン精度良く形成することができる。
【００３８】
また、このようにして得られたカラーフィルタ１５を有してなる光学素子１６にあっては、前述したようにコストが低減化され、また生産性も向上したものとなる。また、カラーフィルタ１５がパターン精度良く形成されていることにより、カラーフィルタ１５が良好な光学特性を有するものとなる。
【００３９】
なお、前記例では親液膜１４上にカラーフィルタ材料を配置し、機能性パターンとして光学パターンとなるカラーフィルタを形成することにより、光学素子を形成するようにしたが、本発明はこれに限定されることなく、親液膜１４上に各種の機能性材料を配置して機能性パターンを形成することにより、各種の機能性素子を形成することもできる。例えば、導電性材料（配線材料）を親液膜１４上に配置して配線パターンを形成し、集積回路を形成するようにしてもよい。また、抵抗、コンデンサ、トランジスタ、ダイオード、半導体レーザなどの機能性要素を、それぞれに対応する機能性材料を親液膜１４上に配置することによって形成し、本発明の機能性素子となる各種の半導体素子を形成することもできる。さらに、親液膜１４上にＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を配し、その後これを焼成することによってＳｉＯ２ とし、さらにこれの周囲に屈折率の異なる層（クラッド層）を設けることにより、ＳｉＯ２ 層を導波層とする導波路を光学素子として形成することもできる。
【００４０】
また、前記例では電磁波照射装置として紫外線照射装置１５０を用いたが、本発明はこれに限定されることなく種々の装置を使用することができ、例えばレーザー光線を照射するレーザー光源を備えたレーザー装置、あるいは電子ビームを照射する電子ビーム装置を電磁波照射装置として用いることができる。
このようなレーザー装置や電子ビーム装置を用いた場合、これらは電磁波（レーザー光線、電子ビーム）を選択的に照射することができることから、マスクを用いることなく所望位置に選択的に照射を行うことができ、したがってより生産性を向上することができる。また、これらの装置を用いる場合、レーザー光線や電子ビームの照射エネルギーを調整することにより、第１膜の除去と第２膜の形成とを共に容易に行うことができる。
【００４１】
また、前記雰囲気生成装置１６０では、親液膜形成材料の蒸気を高活性状態に励起させるために大気圧プラズマ装置１６４を備えているが、本発明では必ずしも大気圧プラズマ装置１６４を備える必要はなく、親液膜形成材料の蒸気を高活性状態に励起させることのできる他の装置を備えてもよい。また、これらの装置を備えることなく直接親液膜形成材料の蒸気を基板１０上に供給し、高エネルギーの電磁波を照射することで、親液膜を形成するようにしてもよい。
【００４２】
また、前記例では、第１膜として撥液膜１１を形成し、第２膜として親液膜１４を所望パターン形状を形成したが、本発明はこれに限定されることなく、第１膜として親液膜を形成し、続いてこの親液膜に非所望パターン形状の除去領域を形成し、その後、この除去領域内に撥液膜を形成することにより、結果として所望パターン形状の親液膜を形成するようにしてもよい。
また、撥液膜１１や親液膜１４を有機膜で形成する場合、プラズマや光等の電磁波を用いて重合を行わせることにより、形成するようにしてもよい。
また、特に撥液膜を形成する場合、予め形成した膜をフッ素含有のプラズマ等の活性ガスや液体に晒すことで表面を改質し、撥液膜とするようにしてもよい。
【００４３】
また、親液膜上への機能性材料の塗布や、第１膜としての撥液膜１１（あるいは親液膜）の形成の際の形成材料の塗布にあたっては、毛細管現象を利用した塗布方法であるキャップコート（Ｃａｐ Ｃｏａｔ）方式を用いることもできる。以下、このキャップコート方式を説明する。
まず、図５（ａ）に示すように容器２１の中には、塗布部材である液状材料２２と、毛細管（キャップコート）２３とが入れられている。また、容器２１は通常蓋２４で密閉されている。そして、被塗布部材である基板１０は、平行移動可能な支持部材３０の下面側に支持されている。
【００４４】
塗布処理をするためには、図５（ｂ）に示すように蓋２４を矢印方向にスライドさせて開くとともに、支持部材３０も矢印方向（蓋２４方向）にスライドさせる。蓋２４を開くと、毛細管２３が上方に移動し、毛細管２３の上端が液状材料２２の液面よりも上に出る。これにより、毛細管２３の上端まで液状材料２２が吸い上げられる。
【００４５】
次いで、図５（ｃ）に示すように、支持部材３０をさらに矢印方向にスライドさせて、基板１０の被塗布面を毛細管２３の上端に接近させる。これにより、基板１０の被塗布面には、毛細管２３によって吸い上げられた液状材料２２が塗布される。
【００４６】
次いで、図５（ｄ）に示すように、支持部材３０をさらに矢印方向にスライドさせることで、基板１０の被塗布面の全体に、毛細管２３によって吸い上げられた液状材料２２を塗布する。
【００４７】
次いで、図５（ｅ）に示すように、基板１０の被塗布面全体への塗布が終了したら、毛細管２３を下方に移動させる。ここでは、毛細管２３の上端から基板１０の被塗布面が離れているので、毛細管２３による液状材料２２の吸い上げが停止している。
【００４８】
次いで、図５（ｆ）に示すように、毛細管２３をさらに下方に移動させて、液状材料２２の中に毛細管２３を埋没させる。これと同時に、蓋２４を矢印方向にスライドさせることで閉める。これにより、基板１０の被塗布面全体への液状材料２２の塗布が完了する。
【００４９】
ここで、基板１０の被塗布面に所望パターンの親液膜と非所望パターンの撥液膜とがそれぞれ形成されている場合には、液状材料２２は親液膜上に選択的に塗布され、これにより液状材料２２からなる機能性パターンが形成される。また、親液膜や撥液膜が形成されていない状態のもとで撥液膜材料等を塗布した場合には、撥液膜材料等は被塗布面に一様に塗布されるようになる。
【００５０】
なお、液体材料の塗布（充填）にあたっては、液体材料を含有するミストを供給する方式を採用することもできる。
【００５１】
図６は、このような本発明の製造方法が適用されるデバイスの一例としての、有機ＥＬ装置の断面図を示した図である。
図６に示すようにこの有機ＥＬ装置３０１は、基板３１１、回路素子部３２１、画素電極３３１、バンク部３４１、発光素子３５１、陰極３６１（対向電極）、および封止基板３７１から構成された有機ＥＬ素子３０２に、フレキシブル基板（図示略）の配線および駆動ＩＣ（図示略）を接続したものである。回路素子部３２１は基板３１１上に形成され、複数の画素電極３３１が回路素子部３２１上に整列している。そして、各画素電極３３１間にはバンク部３４１が格子状に形成されており、バンク部３４１により生じた凹部開口３４４に、発光素子３５１が形成されている。陰極３６１は、バンク部３４１および発光素子３５１の上部全面に形成され、陰極３６１の上には、封止用基板３７１が積層されている。
【００５２】
有機ＥＬ素子を含む有機ＥＬ装置３０１の製造プロセスは、バンク部３４１を形成するバンク部形成工程と、発光素子３５１を適切に形成するためのプラズマ処理工程と、発光素子３５１を形成する発光素子形成工程と、陰極３６１を形成する対向電極形成工程と、封止用基板３７１を陰極３６１上に積層して封止する封止工程とを備えている。
発光素子形成工程は、凹部開口３４４、すなわち画素電極３３１上に正孔注入／輸送層３５２および発光層３５３を形成することにより発光素子３５１を形成するもので、正孔注入／輸送層形成工程と発光層形成工程とを具備している。そして、正孔注入／輸送層形成工程は、正孔注入／輸送層３５２を形成するための第１組成物（機能液）を各画素電極３３１上に吐出する第１液滴吐出工程と、吐出された第１組成物を乾燥させて正孔注入／輸送層３５２を形成する第１乾燥工程とを有し、発光層形成工程は、発光層３５３を形成するための第２組成物（機能液）を正孔注入／輸送層３５２の上に吐出する第２液滴吐出工程と、吐出された第２組成物を乾燥させて発光層３５３を形成する第２乾燥工程とを有している。
【００５３】
このような有機ＥＬ装置３０１の製造プロセスにおいては、前述した本発明の製造方法を用いてバンク部３４１や凹部開口３４４内を撥液処理や親液処理し、その後発光素子３５１を形成するための材料を配置することにより、発光素子３５１を良好に形成することができる。
また、例えばインクジェット法により導電性材料（配線材料）を親液膜上に配置して配線パターンを形成することにより、配線を形成することもできる。
【００５４】
（電子機器）
前記実施形態の光学素子（カラーフィルタ）を備えた電子機器の例について説明する。
図７は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図７において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は前記のカラーフィルタを用いた表示部を示している。
【００５５】
図８は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図８において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は前記のカラーフィルタを用いた表示部を示している。
【００５６】
図９は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図９において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本体、符号１２０６は前記のカラーフィルタを用いた表示部を示している。
【００５７】
図７から図９に示した電子機器は、前記実施形態のカラーフィルタを備えているので、製造コストが低減されたものとなるとともに、生産性も向上したものとなり、さらに良好な画像表示をなすものとなる。また、他の電子機器の例として、液晶装置、電子手帳、ページャ、ＰＯＳ端末、ＩＣカード、ミニディスクプレーヤ、液晶プロジェクタ、およびエンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、ワードプロセッサ、テレビ、ビューファイダ型またはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、タッチパネルを備えた装置、時計、ゲーム機器、電気泳動装置など様々な電子機器が挙げられる。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、第１膜の部分的除去と第２膜の形成を同一装置で処理できるようにしたので、装置に要するコストの低減化が可能になり、また工程間で基体を移動させる必要がないことなどから生産性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｅ）は本発明の実施形態に係る光学素子の製造方法を工程順に説明するための模式断面図である。
【図２】撥液処理装置の一例を示す概念図である。
【図３】紫外線照射装置の一例を示す概念図である。
【図４】大気圧プラズマ装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図５】キャップコート方式の塗布方法を示す模式断面図である。
【図６】本発明の製造方法が適用される有機ＥＬ装置の断面図である。
【図７】本実施形態の光学素子を備えた電子機器の一例を示す図である。
【図８】本実施形態の光学素子を備えた電子機器の一例を示す図である。
【図９】本実施形態の光学素子を備えた電子機器の一例を示す図である。
【符号の説明】
１０…基板（基体）、１１…撥液膜、１２…除去領域、１３…マスク、
１４…親液膜、 １５…カラーフィルタ、１６…光学素子、
１５０…紫外線照射装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、液状材料によって所望のパターンを形成する際に好適に用いられる微細構造物の製造方法、さらにはこの製造方法が適用されて得られる機能性素子、光学素子、集積回路及び電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラーフィルタ等を有する光学素子や、半導体集積回路の配線パターンなどの、微細な機能性パターンを形成する方法として、所望パターンを囲むようにして基板上に隔壁（バンク）を形成し、次いでこの隔壁内に液状材料を充填配置し、その後乾燥及び焼成を行うといった方法がある。
【０００３】
しかしながら、隔壁を形成してこれに囲まれた箇所に液状材料を充填配置する方法では、隔壁の形成に隔壁材料の塗布、露光、エッチングなどの工程を必要とすることから、工程数が多いことなどにより生産性が低いといった課題があった。また、隔壁自体は完成された製品においては機能を有しないため、結果的に機能性パターンの微細化を妨げる一因にもなっており、したがって隔壁を用いない新たなパターニング方法の開発が望まれている。
【０００４】
このような背景のもとに、本発明者等は、所望パターン内に液状材料を配置する方法として、以下のような方法を考えた。
まず、所望パターンの内側領域については親液処理を施して親液領域を形成するとともに、所望パターンの外側領域については撥液処理を施して撥液領域を形成する。その後、撥液領域で囲まれた親液領域に液状材料を配することで、所望パターン内に液状材料を配置する。ここで、親液処理としては、配置する液状材料に対する濡れ性の高い材料、例えば炭化水素膜を形成するといった方法が考えられ、また、撥液処理としては例えばフッ素系の重合膜を形成するといった方法が考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このようにして親液領域、撥液領域を形成する場合には、親液処理と撥液処理とにそれぞれ専用の装置が必要になってしまうだけでなく、例えば親液膜をパターニングするためにも専用の装置が必要になってしまう。その結果、被処理物を装置間で出し入れする必要があり、この出し入れに時間を要してしまうことなどから生産性の向上などが十分になしえないといった課題がある。
【０００６】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、液状材料を用いて所望パターンを形成する際の処理工程を簡略化し、生産性の向上を図った微細構造物の製造方法、機能性素子、光学素子、集積回路及び電子機器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記した目的を達成するために本発明の微細構造物の製造方法では、所望形状の機能性パターンを形成しようとする基体の被処理面に、前記機能性パターンを形成するための液状材料に対して撥液性を有する撥液膜、あるいは該液状材料に対して親液性を有する親液膜のいずれか一方からなる第１膜を形成し、次いで、電磁波照射装置内において、前記基体の第１膜に対して所望パターン形状あるいは非所望パターン形状に電磁波を照射することにより、第１膜を除去して所望パターン形状あるいは非所望パターン形状の除去領域を形成し、その後、前記電磁波照射装置内の基体上を、前記撥液膜あるいは親液膜の他方からなる第２膜の形成雰囲気にし、その状態で前記除去領域上に電磁波を照射し、該除去領域内に撥液膜あるいは親液膜の他方からなる第２膜を形成することを特徴としている。
この微細構造物の製造方法によれば、電磁波照射装置内において第１膜を部分的に除去し、除去領域を形成した後、同じ電磁波照射装置内で第２膜も形成することから、同一装置で処理が行えることにより装置に要するコストの低減化が可能になり、また工程間で基体を移動させる必要がないことなどから生産性が向上する。
【０００８】
また、前記微細構造物の製造方法においては、前記第１膜を、機能性パターンを形成するための液状材料に対して撥液性を有する撥液膜とし、この第１膜に形成する除去領域を、所望パターン形状とするのが好ましい。
このようにすれば、撥液膜の一部を除去して除去領域を形成するので、撥液膜を例えばフッ素系の重合膜とすることにより、電磁波の照射によってこれを容易に除去することが可能になる。
【０００９】
また、前記微細構造物の製造方法においては、前記電磁波は、紫外線であるのが好ましい。
このようにすれば、紫外線照射ランプなどを用いることによって容易に紫外線を照射することができる。
【００１０】
また、前記微細構造物の製造方法においては、前記電磁波は、レーザー光線あるいは電子ビームであるのが好ましい。
このようにすれば、レーザー光線や電子ビームは選択的に照射することが可能であることから、マスクを用いることなく所望位置に照射を行うことができる。また、レーザー光線や電子ビームの照射エネルギーを調整することにより、第１膜の除去と第２膜の形成とを共に容易に行うことができる。
【００１１】
また、前記微細構造物の製造方法においては、所望パターン形状あるいは非所望パターン形状に電磁波を照射する際、予め基体の前記第１膜上に、電磁波照射領域にのみ電磁波を通過させるマスクを設けておくことにより、電磁波を前記第１膜上に選択的に照射するのが好ましい。
このようにすれば、電磁波を基体上に照射することによってこれを選択的に照射することができることから、所望パターン形状あるいは非所望パターン形状に電磁波を精度良く照射することができる。
【００１２】
本発明の機能性素子では、前記の微細構造物の製造方法によって形成された親液膜の上に、機能性材料からなる機能性パターンが形成されてなることを特徴としている。
この機能性素子によれば、前記微細構造物の製造方法によって形成されていることにより、コストの低減化が可能になり、また生産性も向上したものとなる。さらに、親液膜の上に機能性材料からなる機能性パターンが形成されていることにより、機能性パターンのパターン精度が良好なものとなる。
【００１３】
本発明の光学素子では、前記の微細構造物の製造方法によって形成された親液膜の上に、光学材料からなる光学パターンが形成されてなることを特徴としている。また、前記光学パターンはカラーフィルタであってもよい。
この光学素子によれば、前記微細構造物の製造方法によって形成されていることにより、コストの低減化が可能になり、また生産性も向上したものとなる。さらに、親液膜の上に光学材料からなる光学パターンが形成されていることにより、光学パターンのパターン精度が良好なものとなる。
【００１４】
本発明の集積回路では、前記の微細構造物の製造方法によって形成された親液膜の上に、配線材料からなる配線パターンが形成されてなることを特徴としている。
この集積回路によれば、前記微細構造物の製造方法によって形成されていることにより、コストの低減化が可能になり、また生産性も向上したものとなる。さらに、親液膜の上に配線材料からなる配線パターンが形成されていることにより、配線パターンのパターン精度が良好なものとなる。
【００１５】
本発明の電子機器では、前記の機能性素子を備えたことを特徴としてる。
この電子機器によれば、コストが低減化され、また生産性も向上したものとなり、さらに、機能性パターンのパターン精度が良好であることにより、機能特性が良好なものとなる。
【００１６】
本発明の別の電子機器では、前記光学素子を備えたことを特徴としている。
この電子機器によれば、コストが低減化され、また生産性も向上したものとなり、さらに、光学パターンのパターン精度が良好であることにより、光学特性が良好なものとなる。
【００１７】
本発明のさらに別の電子機器では、前記集積回路を備えたことを特徴としている。
この電子機器によれば、コストが低減化され、また生産性も向上したものとなり、さらに、配線パターンのパターン精度が良好であることにより、高密度化などに優れたものとなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
本実施形態では、本発明の微細構造物の製造方法を、カラーフィルタの画素を備えた光学素子の製造に適用した場合を例にして説明する。
【００１９】
まず、図１（ａ）に示すように画素を構成するカラーフィルタを形成するための基板（基体）１０を用意し、これの被処理面上に第１膜として、例えばフッ素樹脂重合膜からなる撥液膜１１を形成する。ここで、基板１０としては、ガラスやシリコン、さらには各種のプラスチックなどが適宜選択され用いられる。
【００２０】
撥液膜１１の形成については、例えば図２に示す撥液膜処理装置１３０によって行うことができる。この撥液膜処理装置１３０は、処理室１３１を有し、処理室１３１内に設けた処理ステージ１３２の上に、被処理物である基板１０を配置するように構成されたものである。処理室１３１の上下には高周波電極１３４が配置されており、高周波電極１３４には高周波電源１３５が接続されている。
【００２１】
また、処理室１３１には、流量制御弁１１２を備えた供給配管１０２を介して処理ガス供給部１０４が接続されている。この処理ガス供給部１０４は、Ｃ４ Ｆ１０やＣ８ Ｆ１８などの直鎖状フルオロカーボンからなる液体有機物１０６を貯留する容器１０８を有したものである。容器１０８には、加熱部となるヒータ１１０が設けられており、液体有機物１０６が加熱され気化されるようになっている。また、供給配管１０２の流量制御弁１１２の下流側には、流量制御弁１１４を備えたキャリア配管１１６を介してキャリアガス供給部１１８が接続されている。キャリアガスとしては、例えば窒素やアルゴンなどの不活性ガスが用いられる。
なお、図２中破線で示すように、供給配管１０２に、流量制御弁１２０を有する配管１２２を介して第２処理ガス供給部１２４を接続することもできる。この場合には、第２ガス処理供給部１２４から例えばＣＦ４ が第２処理ガスとして液体有機物１０６の蒸気中に添加される。
【００２２】
このような構成の撥液膜処理装置１３０によって撥液膜１１を形成するには、高周波電極１３４間で放電をなすことによって処理室１３１内にプラズマを生成するとともに、この処理室１３１内に前記液体有機物１０６の蒸気とＣＦ４ との混合ガスを供給し、これにより供給した混合ガスを高活性状態に励起させる。すると、混合ガス成分である直鎖状フルオロカーボンやＣＦ４ が活性化して重合し、図１（ａ）に示したように基板１０表面にフッ素樹脂重合膜、すなわちフッ素を含有した有機膜からなる撥液膜１１を形成する。ここで、第２処理ガスとしてＣＦ４ を液体有機物１０６の蒸気中に添加していることにより、このＣＦ４ が基板１０の表面で重合した重合膜中のフッ素脱離部分に取り込まれ、これにより重合膜の撥液性を向上させるようになる。
【００２３】
なお、このようにして形成する撥液膜１１の形成材料としては、前記のものに限定されることなく、種々のフッ素含有有機物を用いることができる。具体的には、重合膜を形成するフロリナート等としてＣ８ Ｆ１８、Ｃ７ Ｆ１６、Ｃ６ Ｆ１４、Ｃ５ Ｆ１２などを撥液膜１１の形成材料として用いることができる。また、Ｃ４ Ｆ８ などを撥液膜１１の形成部材として用いることもできる。さらに、界面活性剤（例えばＤｙｎａＳｙｌａｎ −Ｆ−８２６３又はＤｙｎａＳｙｌａｎ −Ｆ−８２６１など）を撥液膜１１の形成部材として用いることもでき、さらには有機膜によって撥液膜１１を形成することもできる。
【００２４】
このようにして撥液膜１１を形成したら、この撥液膜１１を形成した基板１０を電磁波照射装置の処理室内に入れる。そして、基板１０の撥液膜１１に対して所望パターン形状に電磁波を照射することにより、図１（ｂ）に示すように撥液膜１１を除去して所望パターン形状の除去領域１２を形成する。
ここで、電磁波処理装置としては、紫外線照射装置やレーザー光源を有するレーザー装置、さらには電子ビーム装置などが使用可能である。なお、本例においては、紫外線照射装置を用いるものとして説明する。図３は、電磁波処理装置としての紫外線照射装置を示す図であり、図３中符号１５０は紫外線照射装置である。
【００２５】
この紫外線照射装置１５０は、局所排気フード１５１、この局所排気フード１５１内の上方に配設されたランプハウス１５２と、ランプハウス１５２内に配置されたＵＶ光源１５３と、ランプハウス１５２の底面に配設された合成石英（石英ガラス）１５４とを備えて構成されたものである。ここで、ＵＶ光源１５３としては、例えば照射する紫外線の波長を１７２［ｎｍ］とするキセノン（Ｘｅ）ランプが好適に用いられる。なお、ランプハウス１５２内には、窒素源１５５から流量計１５６を介して窒素が供給されるようになっており、またこのランプハウス内１５２からはスクラバー排気がなされるようになっている。
【００２６】
また、局所排気フード１５１内において、合成石英１５４の下方にはホルダ１５５が配設されている。ホルダ１５７は箱状に形成されたもので、その上部開口部に合成石英（石英ガラス）１５８が着脱可能に取り付けられるようになっている。このような構成のもとに、このホルダ１５７の内部には基板１０が出し入れ可能に納められるようになっており、また基板１０を納めた状態で上部開口部が封止されるようになっている。
【００２７】
また、前記紫外線照射装置１５０には雰囲気生成装置１６０が接続されている。この雰囲気生成装置１６０は、紫外線照射装置１５０のホルダ１５７に主配管１６１を介して接続されたもので、ホルダ１５７内に雰囲気形成ガスを供給するためのものである。この雰囲気生成装置１６０は、ガスボンベ等からなる窒素供給源１６２と、親液膜形成材料を入れた容器１６３と、大気圧プラズマ装置１６４とを備えて構成されたものである。窒素供給源１６２は、配管１６５を介して前記主配管１６１に接続されるとともに、分岐管１６６を介して前記容器１６３に接続されたものである。
【００２８】
容器１６３は、親液膜形成材料として例えばｎ−デカンを貯留した密閉容器であり、その内部には前記分岐管１６６がｎ−デカンの液面より下にまで延びて配置されている。このような構成のもとに、前記分岐管１６６によって供給された窒素はｎ−デカンの液中をバブリングするようになっている。なお、親液膜形成材料としてとしては、ｎ−デカン等の直鎖状の飽和炭化水素以外にも、エーテル類やアルコール類、ケトン類、アミン類、さらにはニトロ基を有する有機化合物など種々のものが使用可能である。また、この容器１６３には配管１６７が接続されており、この配管１６７は分岐して一方が前記大気圧プラズマ装置１６４に、他方が前記主配管１６１に接続している。
【００２９】
大気圧プラズマ装置１６４は、図４（ａ）に示すように高周波電源１７０、および絶縁体１７１を挟んだ一対の高周波電極１７２、１７２を備えたもので、図４（ｂ）に示すように高周波電極１７２、１７２間に、容器１６３から供給されるガス（親液膜形成材料）の流れ方向に沿って区画された多数の反応室１７３…を有して構成されたものである。このような構成のもとに大気圧プラズマ装置１６４は、高周波電極１７２、１７２間、すなわち反応室１７２…内にてプラズマを生成させ、これによりこれら反応室１７３…内を通るガス（親液膜形成材料）を高活性状態に励起させるものとなっている。
【００３０】
また、この大気圧プラズマ装置１６４は、そのガスの出口側が前記主配管１６１に接続している。なお、前記主配管１６１、配管１６５、分岐管１６６、配管１６７には、それぞれの管中を流れるガスの流量を調整する流量調整弁１７４が設けられている。
【００３１】
このような大気圧プラズマ装置１６４によって図１（ｂ）に示したように撥液膜１１を除去し、所望パターン形状の除去領域１２を形成するには、まず、ホルダ１５７内に設置した基板１０に対して、その上にマスク１３をセットする。このマスク１３は、基板１０の撥液膜１１に対して所望パターン形状に電磁波を照射するためのもので、所望パターン形状の開口を有してこの開口内に電磁波を通過させるものである。このようなマスク１３としては、多数回の使用が可能であり、また単に基板１０上に位置決めするだけでよく、したがってコスト的にも有利であるなどの理由により、金属製のメタルマスクが好適に用いられる。ただし、予めレジストによるフォトマスクも作製しておき、これを使用してもよいのはもちろんである。
【００３２】
このようにして撥液膜１１上にマスクを１３をセットしたら、雰囲気生成装置１６０の各流量調整弁を調整して該生成装置１６０から窒素のみをホルダ１５７内に導入する。そして、この状態のもとでＵＶ光源１５３より電磁波として紫外線を照射し、合成石英１５４、１５８を介して図１（ｂ）に示したようにマスク１３に形成された開口１３ａに対応した位置の撥液膜１１に紫外線を照射する。すると、撥液膜１１は、紫外線が照射された箇所が分解されてガス化し、供給された窒素に同伴されてホルダ１５７より排気される。
【００３３】
このようにして撥液膜１１に対し所望パターン形状に紫外線（電磁波）を照射し、図１（ｂ）に示したように撥液膜１１を除去して所望パターン形状の除去領域１２を形成したら、基板１０を他の装置に移し替えることなく、ホルダ１５７に入れた状態のままで、雰囲気生成装置１６０によってホルダ１５７内の雰囲気を親液膜形成雰囲気に変える。
【００３４】
雰囲気生成装置１６０によって親液膜形成雰囲気を作り出すには、雰囲気生成装置１６０の各流量調整弁を調整して窒素供給源１６２からの窒素で容器１６３内の親液膜形成材料（ｎ−デカン）をバブリングし、この親液膜形成材料の蒸気を含有した窒素を大気圧プラズマ装置１６４に例えば５０ｓｃｃｍの流量で導入する。そして、この大気圧プラズマ装置１６４内で窒素中の親液膜形成材料を高活性状態に励起させ、その状態でこの親液膜形成材料の蒸気を含有する窒素をホルダ１５７内に導入する。ここで、大気圧プラズマ装置１６４によるプラズマ生成条件としては、例えば高周波電源１７０による放電電力を５０Ｗとし、周波数を２３ｋＨｚとして行う。
【００３５】
このようにしてホルダ１５７内の雰囲気を親液膜形成雰囲気、すなわち親液膜形成材料が高活性状態に励起した状態にある雰囲気としたら、図１（ｃ）に示すようにマスク１３をそのままにした状態のもとでＵＶ光源１５３より再度紫外線を照射する。すると、紫外線が親液膜形成雰囲気を通過することにより、この雰囲気中の高活性状態に励起した状態にある親液膜形成材料はさらにエネルギーを受けて重合し、例えばポリエチレンなどの有機膜となって除去領域１２内に第２膜となる親液膜１４を形成する。このような親液膜１４の形成を所定時間行い、必要とする厚さの親液膜１４を形成したら、親液膜形成材料の蒸気を含有する窒素の導入を停止するとともに、紫外線の照射も停止する。
そして、基板１０上からマスク１３を外し、ホルダ１５７から取り出すことにより、図１（ｄ）に示すように微細構造物としての撥液膜１０と親液膜１４とを有した基板１０を得る。
【００３６】
次いで、親液膜１４上にカラーフィルタ形成用の液状材料を、例えば液滴吐出法（インクジェット法）によって吐出し配置する。カラーフィルタ形成用の液状材料としては、各種の顔料や染料を溶媒で溶解しあるいは分散媒で分散させたものが用いられる。また、この液状材料は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、又はＣ（シアン）、Ｍ（マゼンダ）、Ｙ（イエロ）のいずれかの色に対応した色素を含むものが用いられる。そして、このような各色に対応した液状材料を、液滴吐出法等によって予め決められた規則的な配列で配置する。
その後、基板１０を乾燥及び焼成し、液状材料の液分を蒸発させることにより、図１（ｅ）に示すようにＲ、Ｇ、Ｂ又はＣ、Ｍ、Ｙのいずれかの色の光のみを透過させるカラーフィルタ１５を画素ごとに形成し、これによって基板１０を、カラーフィルタ１５が形成されてなる光学素子１６とする。
【００３７】
このようなカラーフィルタ１５の製造方法にあっては、紫外線照射装置１５０によって撥液膜１１を部分的に除去し、除去領域１２を形成した後、同じ紫外線照射装置１５０内で親液膜１４も形成することから、同一装置で処理が行えることにより、それぞれの処理に別の装置を用いる場合に比べて装置に要するコストを低減することができ、また工程間で基板１０を移動させる必要がないことなどから移動に要する時間をなくして生産性を向上することができる。また、親液膜１４の上にカラーフィルタ材料を例えば液滴吐出法で配置し、さらに乾燥・焼成することにより、光学パターンとなるカラーフィルタ１５をパターン精度良く形成することができる。
【００３８】
また、このようにして得られたカラーフィルタ１５を有してなる光学素子１６にあっては、前述したようにコストが低減化され、また生産性も向上したものとなる。また、カラーフィルタ１５がパターン精度良く形成されていることにより、カラーフィルタ１５が良好な光学特性を有するものとなる。
【００３９】
なお、前記例では親液膜１４上にカラーフィルタ材料を配置し、機能性パターンとして光学パターンとなるカラーフィルタを形成することにより、光学素子を形成するようにしたが、本発明はこれに限定されることなく、親液膜１４上に各種の機能性材料を配置して機能性パターンを形成することにより、各種の機能性素子を形成することもできる。例えば、導電性材料（配線材料）を親液膜１４上に配置して配線パターンを形成し、集積回路を形成するようにしてもよい。また、抵抗、コンデンサ、トランジスタ、ダイオード、半導体レーザなどの機能性要素を、それぞれに対応する機能性材料を親液膜１４上に配置することによって形成し、本発明の機能性素子となる各種の半導体素子を形成することもできる。さらに、親液膜１４上にＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を配し、その後これを焼成することによってＳｉＯ２ とし、さらにこれの周囲に屈折率の異なる層（クラッド層）を設けることにより、ＳｉＯ２ 層を導波層とする導波路を光学素子として形成することもできる。
【００４０】
また、前記例では電磁波照射装置として紫外線照射装置１５０を用いたが、本発明はこれに限定されることなく種々の装置を使用することができ、例えばレーザー光線を照射するレーザー光源を備えたレーザー装置、あるいは電子ビームを照射する電子ビーム装置を電磁波照射装置として用いることができる。
このようなレーザー装置や電子ビーム装置を用いた場合、これらは電磁波（レーザー光線、電子ビーム）を選択的に照射することができることから、マスクを用いることなく所望位置に選択的に照射を行うことができ、したがってより生産性を向上することができる。また、これらの装置を用いる場合、レーザー光線や電子ビームの照射エネルギーを調整することにより、第１膜の除去と第２膜の形成とを共に容易に行うことができる。
【００４１】
また、前記雰囲気生成装置１６０では、親液膜形成材料の蒸気を高活性状態に励起させるために大気圧プラズマ装置１６４を備えているが、本発明では必ずしも大気圧プラズマ装置１６４を備える必要はなく、親液膜形成材料の蒸気を高活性状態に励起させることのできる他の装置を備えてもよい。また、これらの装置を備えることなく直接親液膜形成材料の蒸気を基板１０上に供給し、高エネルギーの電磁波を照射することで、親液膜を形成するようにしてもよい。
【００４２】
また、前記例では、第１膜として撥液膜１１を形成し、第２膜として親液膜１４を所望パターン形状を形成したが、本発明はこれに限定されることなく、第１膜として親液膜を形成し、続いてこの親液膜に非所望パターン形状の除去領域を形成し、その後、この除去領域内に撥液膜を形成することにより、結果として所望パターン形状の親液膜を形成するようにしてもよい。
また、撥液膜１１や親液膜１４を有機膜で形成する場合、プラズマや光等の電磁波を用いて重合を行わせることにより、形成するようにしてもよい。
また、特に撥液膜を形成する場合、予め形成した膜をフッ素含有のプラズマ等の活性ガスや液体に晒すことで表面を改質し、撥液膜とするようにしてもよい。
【００４３】
また、親液膜上への機能性材料の塗布や、第１膜としての撥液膜１１（あるいは親液膜）の形成の際の形成材料の塗布にあたっては、毛細管現象を利用した塗布方法であるキャップコート（Ｃａｐ Ｃｏａｔ）方式を用いることもできる。以下、このキャップコート方式を説明する。
まず、図５（ａ）に示すように容器２１の中には、塗布部材である液状材料２２と、毛細管（キャップコート）２３とが入れられている。また、容器２１は通常蓋２４で密閉されている。そして、被塗布部材である基板１０は、平行移動可能な支持部材３０の下面側に支持されている。
【００４４】
塗布処理をするためには、図５（ｂ）に示すように蓋２４を矢印方向にスライドさせて開くとともに、支持部材３０も矢印方向（蓋２４方向）にスライドさせる。蓋２４を開くと、毛細管２３が上方に移動し、毛細管２３の上端が液状材料２２の液面よりも上に出る。これにより、毛細管２３の上端まで液状材料２２が吸い上げられる。
【００４５】
次いで、図５（ｃ）に示すように、支持部材３０をさらに矢印方向にスライドさせて、基板１０の被塗布面を毛細管２３の上端に接近させる。これにより、基板１０の被塗布面には、毛細管２３によって吸い上げられた液状材料２２が塗布される。
【００４６】
次いで、図５（ｄ）に示すように、支持部材３０をさらに矢印方向にスライドさせることで、基板１０の被塗布面の全体に、毛細管２３によって吸い上げられた液状材料２２を塗布する。
【００４７】
次いで、図５（ｅ）に示すように、基板１０の被塗布面全体への塗布が終了したら、毛細管２３を下方に移動させる。ここでは、毛細管２３の上端から基板１０の被塗布面が離れているので、毛細管２３による液状材料２２の吸い上げが停止している。
【００４８】
次いで、図５（ｆ）に示すように、毛細管２３をさらに下方に移動させて、液状材料２２の中に毛細管２３を埋没させる。これと同時に、蓋２４を矢印方向にスライドさせることで閉める。これにより、基板１０の被塗布面全体への液状材料２２の塗布が完了する。
【００４９】
ここで、基板１０の被塗布面に所望パターンの親液膜と非所望パターンの撥液膜とがそれぞれ形成されている場合には、液状材料２２は親液膜上に選択的に塗布され、これにより液状材料２２からなる機能性パターンが形成される。また、親液膜や撥液膜が形成されていない状態のもとで撥液膜材料等を塗布した場合には、撥液膜材料等は被塗布面に一様に塗布されるようになる。
【００５０】
なお、液体材料の塗布（充填）にあたっては、液体材料を含有するミストを供給する方式を採用することもできる。
【００５１】
図６は、このような本発明の製造方法が適用されるデバイスの一例としての、有機ＥＬ装置の断面図を示した図である。
図６に示すようにこの有機ＥＬ装置３０１は、基板３１１、回路素子部３２１、画素電極３３１、バンク部３４１、発光素子３５１、陰極３６１（対向電極）、および封止基板３７１から構成された有機ＥＬ素子３０２に、フレキシブル基板（図示略）の配線および駆動ＩＣ（図示略）を接続したものである。回路素子部３２１は基板３１１上に形成され、複数の画素電極３３１が回路素子部３２１上に整列している。そして、各画素電極３３１間にはバンク部３４１が格子状に形成されており、バンク部３４１により生じた凹部開口３４４に、発光素子３５１が形成されている。陰極３６１は、バンク部３４１および発光素子３５１の上部全面に形成され、陰極３６１の上には、封止用基板３７１が積層されている。
【００５２】
有機ＥＬ素子を含む有機ＥＬ装置３０１の製造プロセスは、バンク部３４１を形成するバンク部形成工程と、発光素子３５１を適切に形成するためのプラズマ処理工程と、発光素子３５１を形成する発光素子形成工程と、陰極３６１を形成する対向電極形成工程と、封止用基板３７１を陰極３６１上に積層して封止する封止工程とを備えている。
発光素子形成工程は、凹部開口３４４、すなわち画素電極３３１上に正孔注入／輸送層３５２および発光層３５３を形成することにより発光素子３５１を形成するもので、正孔注入／輸送層形成工程と発光層形成工程とを具備している。そして、正孔注入／輸送層形成工程は、正孔注入／輸送層３５２を形成するための第１組成物（機能液）を各画素電極３３１上に吐出する第１液滴吐出工程と、吐出された第１組成物を乾燥させて正孔注入／輸送層３５２を形成する第１乾燥工程とを有し、発光層形成工程は、発光層３５３を形成するための第２組成物（機能液）を正孔注入／輸送層３５２の上に吐出する第２液滴吐出工程と、吐出された第２組成物を乾燥させて発光層３５３を形成する第２乾燥工程とを有している。
【００５３】
このような有機ＥＬ装置３０１の製造プロセスにおいては、前述した本発明の製造方法を用いてバンク部３４１や凹部開口３４４内を撥液処理や親液処理し、その後発光素子３５１を形成するための材料を配置することにより、発光素子３５１を良好に形成することができる。
また、例えばインクジェット法により導電性材料（配線材料）を親液膜上に配置して配線パターンを形成することにより、配線を形成することもできる。
【００５４】
（電子機器）
前記実施形態の光学素子（カラーフィルタ）を備えた電子機器の例について説明する。
図７は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図７において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は前記のカラーフィルタを用いた表示部を示している。
【００５５】
図８は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図８において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は前記のカラーフィルタを用いた表示部を示している。
【００５６】
図９は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図９において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本体、符号１２０６は前記のカラーフィルタを用いた表示部を示している。
【００５７】
図７から図９に示した電子機器は、前記実施形態のカラーフィルタを備えているので、製造コストが低減されたものとなるとともに、生産性も向上したものとなり、さらに良好な画像表示をなすものとなる。また、他の電子機器の例として、液晶装置、電子手帳、ページャ、ＰＯＳ端末、ＩＣカード、ミニディスクプレーヤ、液晶プロジェクタ、およびエンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、ワードプロセッサ、テレビ、ビューファイダ型またはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、タッチパネルを備えた装置、時計、ゲーム機器、電気泳動装置など様々な電子機器が挙げられる。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、第１膜の部分的除去と第２膜の形成を同一装置で処理できるようにしたので、装置に要するコストの低減化が可能になり、また工程間で基体を移動させる必要がないことなどから生産性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｅ）は本発明の実施形態に係る光学素子の製造方法を工程順に説明するための模式断面図である。
【図２】撥液処理装置の一例を示す概念図である。
【図３】紫外線照射装置の一例を示す概念図である。
【図４】大気圧プラズマ装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図５】キャップコート方式の塗布方法を示す模式断面図である。
【図６】本発明の製造方法が適用される有機ＥＬ装置の断面図である。
【図７】本実施形態の光学素子を備えた電子機器の一例を示す図である。
【図８】本実施形態の光学素子を備えた電子機器の一例を示す図である。
【図９】本実施形態の光学素子を備えた電子機器の一例を示す図である。
【符号の説明】
１０…基板（基体）、１１…撥液膜、１２…除去領域、１３…マスク、
１４…親液膜、 １５…カラーフィルタ、１６…光学素子、
１５０…紫外線照射装置
Claims (12)
- 所望形状の機能性パターンを形成しようとする基体の被処理面に、前記機能性パターンを形成するための液状材料に対して撥液性を有する撥液膜、あるいは該液状材料に対して親液性を有する親液膜のいずれか一方からなる第１膜を形成し、
次いで、電磁波照射装置内において、前記基体の第１膜に対して所望パターン形状あるいは非所望パターン形状に電磁波を照射することにより、第１膜を除去して所望パターン形状あるいは非所望パターン形状の除去領域を形成し、
その後、前記電磁波照射装置内の基体上を、前記撥液膜あるいは親液膜の他方からなる第２膜の形成雰囲気にし、その状態で前記除去領域上に電磁波を照射し、該除去領域内に撥液膜あるいは親液膜の他方からなる第２膜を形成することを特徴とする微細構造物の製造方法。 - 前記第１膜を、機能性パターンを形成するための液状材料に対して撥液性を有する撥液膜とし、この第１膜に形成する除去領域を、所望パターン形状とすることを特徴とする請求項１記載の微細構造物の製造方法。
- 前記電磁波は、紫外線であることを特徴とする請求項１又は２記載の微細構造物の製造方法。
- 前記電磁波は、レーザー光線あるいは電子ビームであることを特徴とする請求項１又は２記載の微細構造物の製造方法。
- 所望パターン形状あるいは非所望パターン形状に電磁波を照射する際、予め基体の前記第１膜上に、電磁波照射領域にのみ電磁波を通過させるマスクを設けておくことにより、電磁波を前記第１膜上に選択的に照射することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の微細構造物の製造方法。
- 請求項１〜５のいずれかに記載の微細構造物の製造方法によって形成された親液膜の上に、機能性材料からなる機能性パターンが形成されてなることを特徴とする機能性素子。
- 請求項１〜５のいずれかに記載の微細構造物の製造方法によって形成された親液膜の上に、光学材料からなる光学パターンが形成されてなることを特徴とする光学素子。
- 前記光学パターンがカラーフィルタであることを特徴とする光学素子。
- 請求項１〜５のいずれかに記載の微細構造物の製造方法によって形成された親液膜の上に、配線材料からなる配線パターンが形成されてなることを特徴とする集積回路。
- 請求項６に記載の機能性素子を備えたことを特徴とする電子機器。
- 請求項７又は請求項８記載の光学素子を備えたことを特徴とする電子機器。
- 請求項９に記載の集積回路を備えたことを特徴とする電子機器。
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| JP2002311050A JP2004145091A (ja) | 2002-10-25 | 2002-10-25 | 微細構造物の製造方法、機能性素子、光学素子、集積回路及び電子機器 |
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| JP2002311050A JP2004145091A (ja) | 2002-10-25 | 2002-10-25 | 微細構造物の製造方法、機能性素子、光学素子、集積回路及び電子機器 |
Publications (1)
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| JP2004145091A true JP2004145091A (ja) | 2004-05-20 |
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| JP2002311050A Withdrawn JP2004145091A (ja) | 2002-10-25 | 2002-10-25 | 微細構造物の製造方法、機能性素子、光学素子、集積回路及び電子機器 |
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| JP (1) | JP2004145091A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006098555A (ja) * | 2004-09-28 | 2006-04-13 | Dainippon Printing Co Ltd | カラーフィルタおよびその製造方法 |
-
2002
- 2002-10-25 JP JP2002311050A patent/JP2004145091A/ja not_active Withdrawn
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