JP2005074331A

JP2005074331A - 表面処理方法及びデバイス製造方法

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Publication number: JP2005074331A
Application number: JP2003308970A
Authority: JP
Inventors: Toshimitsu Hirai; 利充平井
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-09-01
Filing date: 2003-09-01
Publication date: 2005-03-24

Abstract

【課題】複数種類の機能液を用いる場合でも、工程数が多くなることなく均一な接触角を得る。
【解決手段】膜形成成分を媒体に溶解または分散させてなる機能液が塗布される。基板Ｐ表面に施す複数種の撥液化処理と、複数種の媒体と、機能液に対する接触角との相関関係を予め求める。基板Ｐに塗布する機能液の媒体の種類と、所望の接触角と、相関関係とに基づいて撥液化処理の種類を選択する。選択した撥液化処理を基板Ｐの表面に施す工程を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、表面処理方法及びデバイス製造方法に関するものである。

従来より、半導体集積回路などの微細な配線パターンの製造方法としては、フォトリソグラフィー法が多用されている。一方、特許文献１、特許文献２などには、液滴吐出方式を用いた方法が開示されている。これら公報に開示されている技術は、パターン形成用材料を含んだ機能液を液滴吐出ヘッドから基板上に吐出することにより、パターン形成面に材料を配置（塗布）して配線パターンを形成するものであり、少量多種生産に対応可能であるなど大変有効であるとされている。

ところで、近年ではデバイスを構成する回路の高密度化がますます進み、例えば配線パターンについてもさらなる微細化、細線化が要求されている。
しかしながら、このような微細な配線パターンを前記の液滴吐出方式による方法によって形成しようとした場合、特にその配線幅の精度を十分にだすのが難しい。そのため、基板上に仕切部材であるバンクを設けるとともに、バンクの上部を撥液性にし、それ以外の部分が親液性となるように表面処理を施す方法も提案されているが、バンクはフォトリソグラフィ法を用いて形成されるため、コスト高につながってしまう。

そこで、特許文献３には、有機分子膜を用いて基板表面に撥液部を形成するとともに、紫外線照射やオゾン雰囲気下に曝すこと等により有機分子膜を所定パターンで分解して所望の接触角が得られる親液部を形成し、導電性微粒子を分散させた液体（機能液）を親液部に選択的に塗布する技術が開示されている。この場合、例えば導電性微粒子を分散させた液体材料は、親液部に溜まりやすくなるため、バンクを形成することなく、配線幅の精度を保って導電膜パターンを形成することが可能である。
特開平１１−２７４６７１号公報特開２０００−２１６３３０号公報特開２００２−１６４６３５号公報

しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
基板上に複数種のインク（機能液）を用いて膜パターンを形成する場合や、同じ導電性微粒子でも種類の異なる溶媒や分散媒等の媒体を用いて膜パターンを形成する場合、特に大型の基板を用いた場合には接触角の不均一を招く虞がある。
また、所望の接触角を均一に得るために各インクに応じた後処理（紫外線照射、オゾン雰囲気下へ基板を曝す）の条件を設定することも考えられるが、この場合、工程数が多くなるという問題を生じさせる。

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、複数種類の機能液を用いる場合でも、工程数が多くなることなく均一な接触角が得られる表面処理方法及びデバイス製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
本発明の表面処理方法は、膜形成成分を媒体に溶解または分散させてなる機能液が塗布される基板の表面処理方法であって、前記基板表面に施す複数種の撥液化処理と、複数種の前記媒体と、前記機能液に対する接触角との相関関係を予め求め、前記基板に塗布する機能液の媒体の種類と、所望の接触角と、前記相関関係とに基づいて前記撥液化処理の種類を選択し、選択した撥液化処理を前記基板の表面に施す工程を有することを特徴とするものである。

従って、本発明では、基板の表面が機能液に対する所望の接触角を発現することになるので、撥液化処理後に別途親液化処理を実施する必要がなくなり工程数を減らすことが可能になる。また、本発明では、機能液の媒体に応じた撥液化処理を施すため、例えば大型の基板上に種類の異なる媒体の機能液を塗布する場合でも各媒体に応じた撥液化処理を選択して施すことにより、複数種類の機能液に対しても均一な接触角を得ることが可能になる。
撥液化処理としては、前記基板の表面にフルオロアルキル基を有する化合物からなる自己組織化膜を形成する処理を採用することができる。
この場合、膜の表面にフルオロアルキル基が位置するように各化合物が配向されて自己組織化膜が形成されるので、膜の表面に均一な撥液性が付与される。

また、予め求めた前記相関関係に前記所望の接触角となる前記撥液処理が存在しないときには、前記所望の接触角よりも大きい接触角を発現させる撥液処理の種類を選択することが好ましい。
所望の接触角よりも小さな接触角の撥液化処理が成されると、基板上に塗布された機能液は濡れ拡がって線幅が大きくなるが、本発明では、基板表面が所望接触角よりも大きな接触角を発現するため、基板上に塗布された機能液は所望の幅よりも小さな線幅となる。従って、この場合は機能液の塗布を複数回に亘って実施することにより所望の線幅を得ることが可能になる。

一方、本発明のデバイス製造方法は、上記の表面処理方法により基板に表面処理を施す工程と、前記表面処理された基板上に前記機能液の液滴を吐出する工程と、を有することを特徴とするものである。
これにより、本発明では媒体の種類が異なる複数種の機能液の液滴を基板上に吐出してデバイスを製造する際にも、親液化処理を実施することなく均一で所望の接触角を得ることができる。従って、工程数を多くすることなく均一で所望線幅のパターンを有するデバイスを得ることが可能になる。

また、本発明においては、前記撥液化処理と前記液滴の吐出とを複数回繰り返す手順も採用可能である。
これにより、例えば媒体の種類が異なる複数種の機能液により複数層に亘ってパターンを形成する際にも親液化処理を実施することなく均一で所望線幅のパターンをそれぞれ得ることができる。

以下、本発明の表面処理方法及びデバイス製造方法の実施の形態を、図１ないし図１０を参照して説明する。
（第１実施形態）
本実施の形態では、液滴吐出法によって液体吐出ヘッドのノズルから導電性微粒子を含む配線パターン（薄膜パターン）用インク（機能液）を液滴状に吐出し、基板上に導電性膜で形成された配線パターンを形成する場合の例を用いて説明する。

まず機能液である配線パターン用インクについて説明する。
液滴吐出法によって液体吐出ヘッドのノズルから液滴状に吐出される配線パターン用インクは、一般に、膜形成成分として導電性微粒子を分散媒（媒体）に分散させた分散液からなる。
本実施の形態では、導電性微粒子として、例えば、金、銀、銅、パラジウム、及びニッケルのうちのいずれかを含有する金属微粒子の他、これらの酸化物、並びに導電性ポリマーや超電導体の微粒子などが用いられる。
これらの導電性微粒子は、分散性を向上させるために表面に有機物などをコーティングして使うこともできる。
導電性微粒子の粒径は１ｎｍ以上０．１μｍ以下であることが好ましい。０．１μｍより大きいと、後述する液体吐出ヘッドのノズルに目詰まりが生じるおそれがある。また、１ｎｍより小さいと、導電性微粒子に対するコーティング剤の体積比が大きくなり、得られる膜中の有機物の割合が過多となる。

分散媒としては、上記の導電性微粒子を分散できるもので、凝集を起こさないものであれば特に限定されない。例えば、水の他に、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、デカン、ドデカン、テトラデカン、トルエン、キシレン、シメン、デュレン、インデン、ジペンテン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、シクロヘキシルベンゼンなどの炭化水素系化合物、またエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、１，２−ジメトキシエタン、ビス（２−メトキシエチル）エーテル、ｐ−ジオキサンなどのエーテル系化合物、さらにプロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノンなどの極性化合物を例示できる。これらのうち、微粒子の分散性と分散液の安定性、また液滴吐出法（インクジェット法）への適用の容易さの点で、水、アルコール類、炭化水素系化合物、エーテル系化合物が好ましく、より好ましい分散媒としては、水、炭化水素系化合物を挙げることができる。

上記導電性微粒子の分散液の表面張力は０．０２Ｎ／ｍ以上０．０７Ｎ／ｍ以下の範囲内であることが好ましい。インクジェット法にて液体を吐出する際、表面張力が０．０２Ｎ／ｍ未満であると、インク組成物のノズル面に対する濡れ性が増大するため飛行曲りが生じやすくなり、０．０７Ｎ／ｍを超えるとノズル先端でのメニスカスの形状が安定しないため吐出量や、吐出タイミングの制御が困難になる。表面張力を調整するため、上記分散液には、基板との接触角を大きく低下させない範囲で、フッ素系、シリコーン系、ノニオン系などの表面張力調節剤を微量添加するとよい。ノニオン系表面張力調節剤は、液体の基板への濡れ性を向上させ、膜のレベリング性を改良し、膜の微細な凹凸の発生などの防止に役立つものである。上記表面張力調節剤は、必要に応じて、アルコール、エーテル、エステル、ケトン等の有機化合物を含んでもよい。

上記分散液の粘度は１ｍＰａ・ｓ以上５０ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。インクジェット法を用いて液体材料を液滴として吐出する際、粘度が１ｍＰａ・ｓより小さい場合にはノズル周辺部がインクの流出により汚染されやすく、また粘度が５０ｍＰａ・ｓより大きい場合は、ノズル孔での目詰まり頻度が高くなり円滑な液滴の吐出が困難となる。

配線パターンが形成される基板としては、ガラス、石英ガラス、Ｓｉウエハ、プラスチックフィルム、金属板など各種のものを用いることができる。また、これら各種の素材基板の表面に半導体膜、金属膜、誘電体膜、有機膜などが下地層として形成されたものも含む。

ここで、液滴吐出法の吐出技術としては、帯電制御方式、加圧振動方式、電気機械変換式、電気熱変換方式、静電吸引方式などが挙げられる。帯電制御方式は、材料に帯電電極で電荷を付与し、偏向電極で材料の飛翔方向を制御してノズルから吐出させるものである。また、加圧振動方式は、材料に３０ｋｇ／ｃｍ^２程度の超高圧を印加してノズル先端側に材料を吐出させるものであり、制御電圧をかけない場合には材料が直進してノズルから吐出され、制御電圧をかけると材料間に静電的な反発が起こり、材料が飛散してノズルから吐出されない。また、電気機械変換方式は、ピエゾ素子（圧電素子）がパルス的な電気信号を受けて変形する性質を利用したもので、ピエゾ素子が変形することによって材料を貯留した空間に可撓物質を介して圧力を与え、この空間から材料を押し出してノズルから吐出させるものである。

また、電気熱変換方式は、材料を貯留した空間内に設けたヒータにより、材料を急激に気化させてバブル（泡）を発生させ、バブルの圧力によって空間内の材料を吐出させるものである。静電吸引方式は、材料を貯留した空間内に微小圧力を加え、ノズルに材料のメニスカスを形成し、この状態で静電引力を加えてから材料を引き出すものである。また、この他に、電場による流体の粘性変化を利用する方式や、放電火花で飛ばす方式などの技術も適用可能である。液滴吐出法は、材料の使用に無駄が少なく、しかも所望の位置に所望の量の材料を的確に配置できるという利点を有する。なお、液滴吐出法により吐出される液状材料（流動体）の一滴の量は、例えば１〜３００ナノグラムである。

次に、本発明に係るデバイスを製造する際に用いられるデバイス製造装置について説明する。
このデバイス製造装置としては、液滴吐出ヘッドから基板に対して液滴を吐出することによりデバイスを製造する液滴吐出装置（インクジェット装置）が用いられる。

図１は、液滴吐出装置ＩＪの概略構成を示す斜視図である。
液滴吐出装置ＩＪは、液滴吐出ヘッド１と、Ｘ軸方向駆動軸４と、Ｙ軸方向ガイド軸５と、制御装置ＣＯＮＴと、ステージ７と、クリーニング機構８と、基台９と、ヒータ１５とを備えている。
ステージ７は、この液滴吐出装置ＩＪによりインク（機能液）を設けられる基板Ｐを支持するものであって、基板Ｐを基準位置に固定する不図示の固定機構を備えている。

液滴吐出ヘッド１は、複数の吐出ノズルを備えたマルチノズルタイプの液滴吐出ヘッドであり、長手方向とＹ軸方向とを一致させている。複数の吐出ノズルは、液滴吐出ヘッド１の下面にＹ軸方向に並んで一定間隔で設けられている。液滴吐出ヘッド１の吐出ノズルからは、ステージ７に支持されている基板Ｐに対して、上述した導電性微粒子を含むインクが吐出される。

Ｘ軸方向駆動軸４には、Ｘ軸方向駆動モータ２が接続されている。Ｘ軸方向駆動モータ２はステッピングモータ等であり、制御装置ＣＯＮＴからＸ軸方向の駆動信号が供給されると、Ｘ軸方向駆動軸４を回転させる。Ｘ軸方向駆動軸４が回転すると、液滴吐出ヘッド１はＸ軸方向に移動する。
Ｙ軸方向ガイド軸５は、基台９に対して動かないように固定されている。ステージ７は、Ｙ軸方向駆動モータ３を備えている。Ｙ軸方向駆動モータ３はステッピングモータ等であり、制御装置ＣＯＮＴからＹ軸方向の駆動信号が供給されると、ステージ７をＹ軸方向に移動する。

制御装置ＣＯＮＴは、液滴吐出ヘッド１に液滴の吐出制御用の電圧を供給する。また、Ｘ軸方向駆動モータ２に液滴吐出ヘッド１のＸ軸方向の移動を制御する駆動パルス信号を、Ｙ軸方向駆動モータ３にステージ７のＹ軸方向の移動を制御する駆動パルス信号を供給する。
クリーニング機構８は、液滴吐出ヘッド１をクリーニングするものである。クリーニング機構８には、図示しないＹ軸方向の駆動モータが備えられている。このＹ軸方向の駆動モータの駆動により、クリーニング機構は、Ｙ軸方向ガイド軸５に沿って移動する。クリーニング機構８の移動も制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
ヒータ１５は、ここではランプアニールにより基板Ｐを熱処理する手段であり、基板Ｐ上に塗布された液体材料に含まれる溶媒の蒸発及び乾燥を行う。このヒータ１５の電源の投入及び遮断も制御装置ＣＯＮＴにより制御される。

液滴吐出装置ＩＪは、液滴吐出ヘッド１と基板Ｐを支持するステージ７とを相対的に走査しつつ基板Ｐに対して液滴を吐出する。ここで、以下の説明において、Ｘ軸方向を走査方向、Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向を非走査方向とする。したがって、液滴吐出ヘッド１の吐出ノズルは、非走査方向であるＹ軸方向に一定間隔で並んで設けられている。なお、図１では、液滴吐出ヘッド１は、基板Ｐの進行方向に対し直角に配置されているが、液滴吐出ヘッド１の角度を調整し、基板Ｐの進行方向に対して交差させるようにしてもよい。このようにすれば、液滴吐出ヘッド１の角度を調整することで、ノズル間のピッチを調節することが出来る。また、基板Ｐとノズル面との距離を任意に調節することが出来るようにしてもよい。

図２は、ピエゾ方式による液体材料の吐出原理を説明するための図である。
図２において、液体材料（配線パターン用インク、機能液）を収容する液体室２１に隣接してピエゾ素子２２が設置されている。液体室２１には、液体材料を収容する材料タンクを含む液体材料供給系２３を介して液体材料が供給される。ピエゾ素子２２は駆動回路２４に接続されており、この駆動回路２４を介してピエゾ素子２２に電圧を印加し、ピエゾ素子２２を変形させることにより、液体室２１が変形し、ノズル２５から液体材料が吐出される。この場合、印加電圧の値を変化させることにより、ピエゾ素子２２の歪み量が制御される。また、印加電圧の周波数を変化させることにより、ピエゾ素子２２の歪み速度が制御される。ピエゾ方式による液滴吐出は材料に熱を加えないため、材料の組成に影響を与えにくいという利点を有する。

次に、本発明のデバイス製造方法の実施形態の一例として、基板上に導電膜配線を形成する方法（薄膜パターン形成方法）について図３を参照して説明する。本実施形態に係る配線パターン形成方法は、上述した配線パターン用のインクを基板Ｐ上に配置し、その基板Ｐ上に配線用の導電膜パターン（導電性膜）を形成するものであり、表面処理工程、材料配置工程及び熱処理／光処理工程から概略構成される。
以下、各工程毎に詳細に説明する。

なお、本例では、導電膜配線用のインクとして、上述した本発明の配線パターン用インクを用いる。また、インクの配置には、液滴吐出装置ＩＪを用い、液体吐出ヘッド１のノズル２５を介してインクを液滴として吐出する液滴吐出法、いわゆるインクジェット法を用いる。ここで、液滴吐出装置の吐出方式としては、ピエゾ方式の他に、熱の印加により急激に蒸気が発生することにより液体材料を吐出させる方式等であってもよい。

（表面処理工程）
表面処理工程においては、導電膜配線を形成する基板表面を、使用する液体材料（機能液）に応じて選択した表面処理を施し撥液化する（撥液化処理工程）。なお、選択される撥液化処理は、予め実験等により、複数種の分散媒と、機能液に対する接触角との相関関係が複数種について求められており、使用する分散媒及び所望の接触角に応じて適宜選択する。
表面の撥液性（濡れ性）を制御する方法としては、例えば、基板の表面に自己組織化膜を形成する方法等を採用できる。

自己組織膜形成法では、導電膜配線を形成すべき基板の表面に、有機分子膜などからなる自己組織化膜を形成する。
基板表面を処理するための有機分子膜は、基板に結合可能な官能基と、その反対側に親液基あるいは撥液基といった基板の表面性を改質する（表面エネルギーを制御する）官能基と、これらの官能基を結ぶ炭素の直鎖あるいは一部分岐した炭素鎖とを備えており、基板に結合して自己組織化して分子膜、例えば単分子膜を形成する。

ここで、自己組織化膜とは、基板の下地層等の構成原子と反応可能な結合性官能基とそれ以外の直鎖分子とからなり、直鎖分子の相互作用により極めて高い配向性を有する化合物を、配向させて形成された膜である。この自己組織化膜は、単分子を配向させて形成されているので、極めて膜厚を薄くすることができ、しかも、分子レベルで均一な膜となる。すなわち、膜の表面に同じ分子が位置するため、膜の表面に均一でしかも優れた撥液性等を付与することができる。

上記の高い配向性を有する化合物として、例えばフルオロアルキルシランを用いることにより、膜の表面にフルオロアルキル基が位置するように各化合物が配向されて自己組織化膜が形成され、膜の表面に均一な撥液性が付与される。
自己組織化膜を形成する化合物としては、ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロデシルトリエトキシシラン、ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロデシルトリメトキシシラン、ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロデシルトリクロロシラン、トリデカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロオクチルトリエトキシシラン、トリデカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロオクチルトリメトキシシラン、トリデカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロオクチルトリクロロシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン等のフルオロアルキルシラン（以下「ＦＡＳ」という）を例示できる。これらの化合物は、単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。なお、ＦＡＳを用いることにより、基板との密着性と良好な撥液性とを得ることができる。

ＦＡＳは、一般的に構造式ＲｎＳｉＸ_{（４−ｎ）}で表される。ここでｎは１以上３以下の整数を表し、Ｘはメトキシ基、エトキシ基、ハロゲン原子などの加水分解基である。またＲはフルオロアルキル基であり、（ＣＦ_３）（ＣＦ_２）ｘ（ＣＨ_２）ｙの（ここでｘは０以上１０以下の整数を、ｙは０以上４以下の整数を表す）構造を持ち、複数個のＲ又はＸがＳｉに結合している場合には、Ｒ又はＸはそれぞれすべて同じでもよく、異なっていてもよい。Ｘで表される加水分解基は加水分解によりシラノールを形成して、基板（ガラス、シリコン）の下地のヒドロキシル基と反応してシロキサン結合で基板と結合する。一方、Ｒは表面に（ＣＦ_２）等のフルオロ基を有するため、基板の下地表面を濡れない（表面エネルギーが低い）表面に改質する。

有機分子膜などからなる自己組織化膜は、上記の原料化合物と基板とを同一の密閉容器中に入れておき、室温で２〜３日程度の間放置することにより基板上に形成される。また、密閉容器全体を１００℃に保持することにより、３時間程度で基板上に形成される。これらは気相からの形成法であるが、液相からも自己組織化膜を形成できる。例えば、原料化合物を含む溶液中に基板を浸積し、洗浄、乾燥することで基板上に自己組織化膜が形成される。
なお、自己組織化膜を形成する前に、基板表面に紫外光を照射したり、溶媒により洗浄したりして、基板表面の前処理を施すことが望ましい。

なお、基板Ｐの表面を撥液性に加工する処理は、使用する分散媒及び所望の接触角に応じた撥液性を有するフィルム、例えば４フッ化エチレン加工されたポリイミドフィルム等を基板表面に貼着することによっても行ってもよい。また、撥液性の高いポリイミドフィルムをそのまま基板として用いてもよい。
このように、自己組織膜形成法を実施することにより、図３（ａ）に示されるように、基板Ｐの表面に撥液性膜Ｆが形成される。

（材料配置工程）
次に、上記の液滴吐出装置ＩＪによる液滴吐出法を用いて、配線パターン形成材料を基板Ｐ上の所定位置に塗布する。なお、ここでは、機能液（配線パターン用インク）として、導電性微粒子を溶媒（分散媒）に分散させた分散液を吐出する。ここで用いられる導電性微粒子は、金、銀、銅、パラジウム、ニッケルの何れかを含有する金属微粒子の他、導電性ポリマーや超電導体の微粒子などが用いられる。

すなわち、材料配置工程では、上述した液滴吐出装置ＩＪの液滴吐出ヘッド１と基板Ｐとを相対移動させながら、図３（ｂ）に示すように、液体吐出ヘッド１から配線パターン形成材料を含む液体材料を液滴３２として吐出し、その液滴３２を基板Ｐ上の所定位置に配置する。具体的には、配線パターンの形成方向に沿って、液滴吐出ヘッド１と基板Ｐとを相対移動させつつ、所定のピッチで液滴３２を複数吐出することで、線状の配線パターンを形成する。

（熱処理／光処理工程）
次に、熱処理／光処理工程では、基板上に配置された液滴に含まれる分散媒あるいはコーティング剤を除去する。すなわち、基板上に配置された導電膜形成用の液体材料は、微粒子間の電気的接触をよくするために、分散媒を完全に除去する必要がある。また、導電性微粒子の表面に分散性を向上させるために有機物などのコーティング剤がコーティングされている場合には、このコーティング剤も除去する必要がある。

熱処理及び／又は光処理は通常大気中で行なわれるが、必要に応じて、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガス雰囲気中で行ってもよい。熱処理及び／又は光処理の処理温度は、分散媒の沸点（蒸気圧）、雰囲気ガスの種類や圧力、微粒子の分散性や酸化性等の熱的挙動、コーティング剤の有無や量、基材の耐熱温度などを考慮して適宜決定される。
例えば、有機物からなるコーティング剤を除去するためには、約３００℃で焼成することが必要である。また、プラスチックなどの基板を使用する場合には、室温以上１００℃以下で行なうことが好ましい。

熱処理及び／又は光処理は、例えばホットプレート、電気炉などの加熱手段を用いた一般的な加熱処理の他に、ランプアニールを用いて行ってもよい。ランプアニールに使用する光の光源としては、特に限定されないが、赤外線ランプ、キセノンランプ、ＹＡＧレーザー、アルゴンレーザー、炭酸ガスレーザー、ＸｅＦ、ＸｅＣｌ、ＸｅＢｒ、ＫｒＦ、ＫｒＣｌ、ＡｒＦ、ＡｒＣｌなどのエキシマレーザーなどを使用することができる。これらの光源は一般には、出力１０Ｗ以上５０００Ｗ以下の範囲のものが用いられるが、本実施形態例では１００Ｗ以上１０００Ｗ以下の範囲で十分である。
上記熱処理及び／又は光処理により、微粒子間の電気的接触が確保され、図３（ｃ）に示すように導電膜に変換される。
以上説明した一連の工程により、基板上に線状の導電膜パターン（導電膜配線）が形成される。

（実施例）
続いて、（表１）を用いて本発明を具体的に説明する。

予め実験により、複数種の撥液性膜（ここでは上述したＦＡＳ）と複数種の分散媒（例えば炭化水素系のテトラデカン、ドデカン、デカン）と、これら各分散媒、撥液性膜に対応する接触角及びドット径（１０ｐｌ吐出時）との相関関係を求めておく（表１参照）。
ここではＦＡＳとして、上記フルオロアルキル基においてｘ＝０のもの（以下、ＦＡＳ３と称する）、及びｘ＝７のもの（以下、ＦＡＳ１７と称する）について実験を行った。

例えば、テトラデカン媒体の機能液を用い、ドット径４０μｍで液滴を基板上に塗布する場合には表１の相関関係からＦＡＳ１７を選択し、またドデカン媒体の機能液を用い、ドット径６５μｍで液滴を基板上に塗布する場合には表１の相関関係からＦＡＳ３を選択し、それぞれ選択した撥液性膜を形成するための上記表面処理を基板に対して実施する。
また、同一の基板上に各媒体の機能液を用いてそれぞれパターン形成する場合には、例えば、基板洗浄→撥液化処理（ＦＡＳ３形成）→ドデカン媒体の機能液による描画（パターン形成）→中間乾燥→重ね描画→本焼成→撥液化処理（ＦＡＳ１７形成）→テトラデカン媒体の機能液による描画（パターン形成）→中間乾燥→重ね描画→本焼成という手順で処理すればよい。
なお、テトラデカン媒体の機能液による描画を行う際には、ドデカン媒体の機能液で形成したパターンの上に重ねる場合でも、同一基板上の別の箇所に描画する場合でもどちらでもよい。また、ドデカン媒体の機能液による描画とテトラデカン媒体の機能液による描画の順序を逆にしても構わない。

このように、本実施の形態では、撥液性膜により所望の接触角が得られるので、従来行っていた撥液化処理後の紫外線照射等の親液化処理を実施する必要がなくなり、工程数を減らすことが可能になる。
また、本実施の形態では、親液化処理を行わないことによりＦＡＳの耐熱性が損なわれないので、中間乾燥時に加熱を伴う場合でも接触角の変化を生じさせず、パターン形成精度を向上させることも可能である。
さらに、本実施の形態では、予め求めた相関関係に基づき各媒体に応じた撥液化処理を実施するので、媒体が異なる複数種の機能液を用いてパターンを形成する場合でも、各機能液に対して均一な所望接触角を得ることができ、所定線幅のパターンを有するデバイスを製造することが可能になる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、使用する媒体及び所望の接触角に対応する撥液性膜（撥液化処理）が存在したが、予め求めた相関関係に、該当する撥液化処理が存在しないこともある。例えばテトラデカン媒体を使用して接触角を５０[deg]としたい場合、表１には該当する撥液性膜が存在しない。
このような場合、本実施の形態では所望の接触角よりも大きい接触角を発現させる撥液化処理を実施する。具体的には、表１に記載されたＦＡＳ１７を選択し、基板上に成膜する表面処理を実施する。
ＦＡＳ３を選択して成膜した場合には、ドット径が大きくなってしまい所定線幅のパターンを形成できなくなるが、本実施形態ではＦＡＳ１７を成膜することにより、基板上には、所望のドット径よりも小さな径の液滴が形成されることになる。従って、液滴が重なるように複数回液滴吐出を行うことで所望線幅のパターンを形成することが可能になる。

（第３実施形態）
上記第１、第２実施形態では、撥液性膜としてＦＡＳを用いる構成として説明したが、他の撥液性膜（及び媒体）であっても、予め複数種の媒体、接触角及び撥液性膜との相関関係を求めておけば、使用する媒体と所望の接触角とに応じて適切な撥液化処理を選択することができる。
（表２）に、これらの相関関係の一例を示す。

この表に示されるように、ここでは媒体（分散媒）としてＨ_２Ｏ、ヘキサデカン、ＤＭＩ（1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン）、ＥＧ（エチレングリコール）を用い、撥液性膜として、アルキルアミン（CH_３（CH_２）_１７NH_２及びCH_３（CH_２）_１１NH_２）、アルキルシラン（CH_３（CH_２）_９Si）及びアルキル基における直鎖の水素を一部フッ素に置換したもの（CF_３（CF_２）_７（CH_２）_２Si）を用いた場合の接触角との相関関係を求めている。
本実施の形態でも、表２に示される媒体を用いる場合において、所望の接触角に応じた撥液性膜（撥液化処理）を選択することで、工程数を減らすことができるとともに、複数種類の機能液を用いる場合でも均一な接触角を得ることが可能になる。

（第４実施形態）
第４実施形態として、本発明のデバイス製造方法で製造されたデバイスを備えた電気光学装置の一例である液晶表示装置について説明する。図４は、液晶表示装置について、各構成要素とともに示す対向基板側から見た平面図であり、図５は図４のＨ−Ｈ’線に沿う断面図である。図６は、液晶表示装置の画像表示領域においてマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図で、図７は、液晶表示装置の部分拡大断面図である。なお、以下の説明に用いた各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。

図４及び図５において、本実施の形態の液晶表示装置（電気光学装置）１００は、対をなすＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とが光硬化性の封止材であるシール材５２によって貼り合わされ、このシール材５２によって区画された領域内に液晶５０が封入、保持されている。シール材５２は、基板面内の領域において閉ざされた枠状に形成されてなり、液晶注入口を備えず、封止材にて封止された痕跡がない構成となっている。

シール材５２の形成領域の内側の領域には、遮光性材料からなる周辺見切り５３が形成されている。シール材５２の外側の領域には、データ線駆動回路２０１及び実装端子２０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する２辺に沿って走査線駆動回路２０４が形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺には、画像表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路２０４の間を接続するための複数の配線２０５が設けられている。また、対向基板２０のコーナー部の少なくとも１箇所においては、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための基板間導通材２０６が配設されている。

なお、データ線駆動回路２０１及び走査線駆動回路２０４をＴＦＴアレイ基板１０の上に形成する代わりに、例えば、駆動用ＬＳＩが実装されたＴＡＢ（Tape Automated Bonding）基板とＴＦＴアレイ基板１０の周辺部に形成された端子群とを異方性導電膜を介して電気的及び機械的に接続するようにしてもよい。なお、液晶表示装置１００においては、使用する液晶５０の種類、すなわち、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モード等の動作モードや、ノーマリホワイトモード／ノーマリブラックモードの別に応じて、位相差板、偏光板等が所定の向きに配置されるが、ここでは図示を省略する。
また、液晶表示装置１００をカラー表示用として構成する場合には、対向基板２０において、ＴＦＴアレイ基板１０の後述する各画素電極に対向する領域に、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタをその保護膜とともに形成する。

このような構造を有する液晶表示装置１００の画像表示領域においては、図６に示すように、複数の画素１００ａがマトリクス状に構成されているとともに、これらの画素１００ａの各々には、画素スイッチング用のＴＦＴ（スイッチング素子）３０が形成されており、画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを供給するデータ線６ａがＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次で供給してもよく、相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。また、ＴＦＴ３０のゲートには走査線３ａが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線３ａにパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍをこの順に線順次で印加するように構成されている。

画素電極１９は、ＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ３０を一定期間だけオン状態とすることにより、データ線６ａから供給される画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを各画素に所定のタイミングで書き込む。このようにして画素電極１９を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、図５に示す対向基板２０の対向電極１２１との間で一定期間保持される。なお、保持された画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎがリークするのを防ぐために、画素電極１９と対向電極１２１との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量６０が付加されている。例えば、画素電極１９の電圧は、ソース電圧が印加された時間よりも３桁も長い時間だけ蓄積容量６０により保持される。これにより、電荷の保持特性は改善され、コントラスト比の高い液晶表示装置１００を実現することができる。

図７（ａ）は、ボトムゲート型ＴＦＴ３０を有する液晶表示装置１００の部分拡大断面図であって、ＴＦＴアレイ基板１０を構成するガラス基板Ｐ上には、上記実施形態で説明したデバイス製造方法によりゲート配線６１が形成されている。
ゲート配線６１上には、ＳｉＮｘからなるゲート絶縁膜６２を介してアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層からなる半導体層６３が積層されている。このゲート配線部分に対向する半導体層６３の部分がチャネル領域とされている。半導体層６３上には、オーミック接合を得るための例えばｎ+型ａ−Ｓｉ層からなる接合層６４ａ及び６４ｂが積層されており、チャネル領域の中央部における半導体層６３上には、チャネルを保護するためのＳｉＮｘからなる絶縁性のエッチストップ膜６５が形成されている。なお、これらゲート絶縁膜６２、半導体層６３、及びエッチストップ膜６５は、蒸着（ＣＶＤ）後にレジスト塗布、感光・現像、フォトエッチングを施されることで、図示されるようにパターニングされる。

さらに、接合層６４ａ、６４ｂ及びＩＴＯからなる画素電極１９も同様に成膜するとともに、フォトエッチングを施されることで、図示するようにパターニングされる。そして、画素電極１９、ゲート絶縁膜６２及びエッチストップ膜６５上にそれぞれバンク６６…を突設し、これらバンク６６…間に上述した液滴吐出装置ＩＪを用いて、銀化合物の液滴を吐出することでソース線、ドレイン線を形成することができる。

なお、図７（ｂ）に示すように、ゲート絶縁膜６２に凹部を設けて、この凹部内にゲート絶縁膜６２の表面と略面一に半導体層６３を形成し、その上に接合層６４ａ、６４ｂ、画素電極１９、エッチストップ膜６５を形成することもできる。この場合、バンク６６間の溝底部を図７（ａ）に比較して略フラットにすることで、これら各層及びソース線、ドレイン線の屈曲部が減り、平坦性が向上した高特性のＴＦＴとすることができる。
上記構成のＴＦＴでは、上述した液滴吐出装置ＩＪを用いて、例えば銀化合物の液滴を吐出することでゲート線、ソース線、ドレイン線等を形成することができるため、複数種類の液滴を吐出する場合でも、工程数が少なく均一な接触角で線幅精度が向上した高品質の液晶表示装置を得ることができる。

（第５実施形態）
上記実施の形態では、ＴＦＴ３０を液晶表示装置１００の駆動のためのスイッチング素子として用いる構成としたが、液晶表示装置以外にも例えば有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示デバイスに応用が可能である。有機ＥＬ表示デバイスは、蛍光性の無機および有機化合物を含む薄膜を、陰極と陽極とで挟んだ構成を有し、前記薄膜に電子および正孔（ホール）を注入して再結合させることにより励起子（エキシトン）を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出（蛍光・燐光）を利用して発光させる素子である。そして、上記のＴＦＴ３０を有する基板上に、有機ＥＬ表示素子に用いられる蛍光性材料のうち、赤、緑および青色の各発光色を呈する材料すなわち発光層形成材料及び正孔注入／電子輸送層を形成する材料をインクとし、各々をパターニングすることで、自発光フルカラーＥＬデバイスを製造することができる。
本発明におけるデバイス（電気光学装置）の範囲にはこのような有機ＥＬデバイスをも含むものであり、工程数が少なく均一な接触角で線幅精度が向上した高品質の有機ＥＬデバイスを得ることができる。

（第６実施形態）
次に、第６実施形態として、電気光学装置の一例であるプラズマ型表示装置について説明する。
図８は、本実施形態のプラズマ型表示装置５００の分解斜視図を示している。
プラズマ型表示装置５００は、互いに対向して配置された基板５０１、５０２、及びこれらの間に形成される放電表示部５１０を含んで構成される。
放電表示部５１０は、複数の放電室５１６が集合されたものである。複数の放電室５１６のうち、赤色放電室５１６（Ｒ）、緑色放電室５１６（Ｇ）、青色放電室５１６（Ｂ）の３つの放電室５１６が対になって１画素を構成するように配置されている。

基板５０１の上面には所定の間隔でストライプ状にアドレス電極５１１が形成され、アドレス電極５１１と基板５０１の上面とを覆うように誘電体層５１９が形成されている。誘電体層５１９上には、アドレス電極５１１、５１１間に位置しかつ各アドレス電極５１１に沿うように隔壁５１５が形成されている。隔壁５１５は、アドレス電極５１１の幅方向左右両側に隣接する隔壁と、アドレス電極５１１と直交する方向に延設された隔壁とを含む。また、隔壁５１５によって仕切られた長方形状の領域に対応して放電室５１６が形成されている。
また、隔壁５１５によって区画される長方形状の領域の内側には蛍光体５１７が配置されている。蛍光体５１７は、赤、緑、青の何れかの蛍光を発光するもので、赤色放電室５１６（Ｒ）の底部には赤色蛍光体５１７（Ｒ）が、緑色放電室５１６（Ｇ）の底部には緑色蛍光体５１７（Ｇ）が、青色放電室５１６（Ｂ）の底部には青色蛍光体５１７（Ｂ）が各々配置されている。

一方、基板５０２には、先のアドレス電極５１１と直交する方向に複数の表示電極５１２がストライプ状に所定の間隔で形成されている。さらに、これらを覆うように誘電体層５１３、及びＭｇＯなどからなる保護膜５１４が形成されている。
基板５０１と基板５０２とは、前記アドレス電極５１１…と表示電極５１２…を互いに直交させるように対向させて相互に貼り合わされている。
上記アドレス電極５１１と表示電極５１２は図示略の交流電源に接続されている。各電極に通電することにより、放電表示部５１０において蛍光体５１７が励起発光し、カラー表示が可能となる。

本実施形態では、上記アドレス電極５１１、及び表示電極５１２がそれぞれ、上述したデバイス製造方法に基づいて形成されているため、工程数が少なく均一な接触角で線幅精度が向上した高品質のプラズマ型表示装置を得ることができる。

（第７実施形態）
続いて、第７実施形態として、非接触型カード媒体の実施形態について説明する。図９に示すように、本実施形態に係る非接触型カード媒体（電子機器）４００は、カード基体４０２とカードカバー４１８から成る筐体内に、半導体集積回路チップ４０８とアンテナ回路４１２を内蔵し、図示されない外部の送受信機と電磁波または静電容量結合の少なくとも一方により電力供給あるいはデータ授受の少なくとも一方を行うようになっている。

本実施形態では、上記アンテナ回路４１２が、上記実施形態に係るデバイス製造方法によって形成されている。
本実施形態の非接触型カード媒体によれば、工程数が少なく均一な接触角で線幅精度が向上した高品質の非接触型カード媒体を得ることができる。
なお、本発明に係るデバイス（電気光学装置）としては、上記の他に、基板上に形成された小面積の薄膜に膜面に平行に電流を流すことにより、電子放出が生ずる現象を利用する表面伝導型電子放出素子等にも適用可能である。

（第８実施形態）
第８実施形態として、本発明の電子機器の具体例について説明する。
図１０（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図１０（ａ）において、６００は携帯電話本体を示し、６０１は上記実施形態の液晶表示装置を備えた液晶表示部を示している。
図１０（ｂ）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１０（ｂ）において、７００は情報処理装置、７０１はキーボードなどの入力部、７０３は情報処理本体、７０２は上記実施形態の液晶表示装置を備えた液晶表示部を示している。
図１０（ｃ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図１０（ｃ）において、８００は時計本体を示し、８０１は上記実施形態の液晶表示装置を備えた液晶表示部を示している。
図１０（ａ）〜（ｃ）に示す電子機器は、上記実施形態の液晶表示装置を備えたものであるので、小型化、薄型化及び高品質化が可能となる。
なお、本実施形態の電子機器は液晶装置を備えるものとしたが、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマ型表示装置等、他の電気光学装置を備えた電子機器とすることもできる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

また、上記実施の形態では、導電性微粒子を分散媒に分散させた分散液からなる機能液を用いる構成としたが、これに限定されるものではなく、液体の有機金属化合物、有機金属化合物の溶液を用いてもよい。有機金属化合物としては、例えば金、銀、銅、パラジウムなどを含有する化合物や錯体で、熱分解により金属が析出するものが挙げられる。具体的には、クロロトリエチルホスフィン金（Ｉ）、クロロトリメチルホスフィン金（Ｉ）、クロロトリフェニルフォスフィン金（Ｉ）、銀（Ｉ）２，４−ペンタンヂオナト錯体、トリメチルホスフィン（ヘキサフルオロアセチルアセトナート）銀（Ｉ）錯体、銅（Ｉ）ヘキサフルオロペンタンジオナトシクロオクタジエン錯体、などが挙げられる。また、溶媒としては、前述した分散媒を用いることができる。さらに、機能液としては、例えばパターン形成後に加熱（熱処理）または光照射（光処理）により導電性を発現させる材料を用いてもよい。

液滴吐出装置の概略斜視図である。ピエゾ方式による液状体の吐出原理を説明するための図である。配線パターン形成する手順を示す図である。液晶表示装置を対向基板の側から見た平面図である。図４のＨ−Ｈ’線に沿う断面図である。液晶表示装置の等価回路図である。液晶表示装置の部分拡大断面図である。プラズマ型表示装置の分解斜視図である。非接触型カード媒体の分解斜視図である。電子機器の具体例を示す図である。

符号の説明

Ｐ…基板、３２…液滴

Claims

膜形成成分を媒体に溶解または分散させてなる機能液が塗布される基板の表面処理方法であって、
前記基板表面に施す複数種の撥液化処理と、複数種の前記媒体と、前記機能液に対する接触角との相関関係を予め求め、
前記基板に塗布する機能液の媒体の種類と、所望の接触角と、前記相関関係とに基づいて前記撥液化処理の種類を選択し、
選択した撥液化処理を前記基板の表面に施す工程を有することを特徴とする表面処理方法。
請求項１記載の表面処理方法において、
予め求めた前記相関関係に前記所望の接触角となる前記撥液化処理が存在しないときに、前記所望の接触角よりも大きい接触角を発現させる撥液化処理の種類を選択することを特徴とする表面処理方法。
請求項１または２記載の表面処理方法において、
前記撥液化処理が、前記基板の表面にフルオロアルキル基を有する化合物からなる自己組織化膜を形成する処理であることを特徴とする表面処理方法。
請求項１から３のいずれかに記載の表面処理方法により基板に表面処理を施す工程と、
前記表面処理された基板上に前記機能液の液滴を吐出する工程と、
を有することを特徴とするデバイス製造方法。
請求項４記載のデバイス製造方法において、
前記撥液化処理と前記液滴の吐出とを複数回繰り返すことを特徴とするデバイス製造方法。