JP2007115778A - 構造体の製造方法、構造体、およびデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】低コスト化を図るとともに、生産性の向上を図ることができる構造体の製造方法、構造体、およびデバイスを提供すること。
【解決手段】基板２上に所定のパターンをなす膜３を形成してなる構造体１を製造する方法であって、膜３のパターンと同パターンをなす凹部４３を有する型４を基板２に接合して、型４の凹部４３の内面と基板２とで画成された空間４４を形成する工程と、空間４４に液状材料３Ｌを充填する工程と、液状材料３Ｌを硬化または固化させて、膜３のパターンと同パターンをなす固体膜３Ｓを形成する工程と、型４を基板２から離間させ、固体膜３Ｓを膜３とする工程とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、構造体の製造方法、構造体、およびデバイスに関するものである。

光導波路基板、偏光素子、配向膜基板などの光学デバイスや、薄膜トランジスタ、ＬＥＤ、ＥＬ素子などの半導体デバイスなどの様々なデバイスは、基板上に微細なパターンをなす膜を形成してなる構造体を有するものである（例えば、特許文献１参照。）。
このような構造体の製造方法として、例えば、特許文献１では、基板上に光硬化性樹脂を一様に塗布し、これに対し、形成すべき膜のパターンに対応する凹凸パターンを有する型を押し当て、その状態で光硬化性樹脂を硬化させ、その後、型を基板から外して、基板上に微細なパターンをなす膜を形成する。特許文献１にかかる方法では、型の凸部に遮光膜が形成されており、形成すべき膜のパターン以外の領域における光硬化性樹脂は、硬化せずに、型を基板から外した後に除去される。
このように型を用いて基板上に微細なパターンの膜を形成する方法は、ステッパ露光や電子ビーム描画による方法に比し、プロセスマージンやスループットが高く、構造体を簡便に製造することができる。

しかしながら、特許文献１にかかる方法では、基板に光硬化性樹脂を塗布する際に、膜の形成予定部位以外の部分にも光硬化性樹脂を塗布するため、型を基板から外した後に不要な光硬化性樹脂を基板から除去する工程が必要となり、そのため、製造工程の増加や、材料の無駄を招いてしまう。その結果、構造体の高コスト化を招くこととなる。
また、型にも不要な光硬化性樹脂が付着するため、型を繰り返し用いるためには、型の洗浄を毎回行って不要な光硬化性樹脂を基板から除去しなければならず、生産性の低下を招いてしまう。

特開２００４−３０４０９７号公報

本発明の目的は、低コスト化を図るとともに、生産性の向上を図ることができる構造体の製造方法、構造体、およびデバイスを提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の構造体の製造方法は、基板上に所定のパターンをなす膜を形成してなる構造体を製造する方法であって、
前記パターンと同パターンをなす凹部を有する型を前記基板に接合して、前記型の凹部の内面と前記基板とで画成された空間を形成する工程と、
前記空間に液状材料を充填する工程と、
前記液状材料を硬化または固化させて、前記パターンをなす固体膜を形成する工程と、
前記型を前記基板から離間させ、前記固体膜を前記膜とする工程とを有することを特徴とする。

これにより、型と基板との接合部に液状材料が付着するのを防止することができる。そのため、基板や型から不要な液状材料やその硬化物・固化物（不要な液状材料が硬化または固化したもの）を除去する必要がなく、製造工程を簡略化することができる。その結果、低コスト化を図るとともに、生産性の向上を図ることができる。
また、本発明は、型を用いて基板上に膜を形成するので、ステッパ露光や電子ビーム描画による方法に比し、プロセスマージンやスループットが高く、構造体を簡便に製造することができる。また、基板上に形成された膜は、型の凹部に対応した形状を含むため、寸法精度の優れたものとなる。

本発明の構造体の製造方法では、前記基板に対する前記型の接合面における前記凹部以外の部分は、前記液状材料に対して前記凹部の内面よりも大きい撥液性を有していることが好ましい。
これにより、型と基板との接合部に液状材料が付着するのをより確実に防止することができる。
本発明の構造体の製造方法では、前記液状材料を充填する工程では、前記空間に負圧を生じさせ、その圧力により前記空間内に前記液状材料を充填することが好ましい。
これにより、型の凹部の内面と基板とで画成された空間内に液状材料を円滑に供給することができる。

本発明の構造体の製造方法では、前記液状材料を充填する工程では、前記型および前記基板のうちの少なくとも一方に振動を印加しながら、前記空間に充填することが好ましい。
これにより、型の凹部の内面と基板とで画成された空間内に液状材料を円滑に供給することができる。
本発明の構造体の製造方法では、前記液状材料を充填する工程では、前記液状材料を加熱しながら前記空間に充填することが好ましい。
これにより、型の凹部の内面と基板とで画成された空間内に液状材料を円滑に供給することができる。

本発明の構造体の製造方法は、基板上に所定のパターンをなす膜を形成してなる構造体を製造する方法であって、
前記パターンと同パターンをなす凹部を有する型の該凹部に液状材料を充填する工程と、
前記型の前記凹部側に前記基板を接合する工程と、
前記液状材料を硬化または固化させて、前記パターンをなす固体膜を形成する工程と、
前記型を前記基板から離間させ、前記固体膜を前記基板に転写して前記膜とする工程とを有することを特徴とする。

これにより、型と基板との接合部に液状材料が付着するのを防止することができる。そのため、基板や型から不要な液状材料やその硬化物・固化物を除去する必要がなく、製造工程を簡略化することができる。その結果、低コスト化を図るとともに、生産性の向上を図ることができる。
また、本発明は、型を用いて基板上に膜を形成するので、ステッパ露光や電子ビーム描画による方法に比し、プロセスマージンやスループットが高く、構造体を簡便に製造することができる。また、基板上に形成された膜は、型の凹部に対応した形状を含むため、寸法精度の優れたものとなる。

本発明の構造体の製造方法では、前記基板に対する前記型の接合面における前記凹部以外の部分は、前記液状材料に対して前記凹部の内面よりも大きい撥液性を有していることが好ましい。
これにより、型の凹部に液状材料を充填するに際し、基板に対する型の接合面における凹部以外の部分、すなわち型の凸部に液状材料が付着するのを防止することができる。その結果、型と基板との接合部に液状材料が付着するのをより確実に防止することができる。

本発明の構造体の製造方法は、基板上に所定のパターンをなす膜を形成してなる構造体を製造する方法であって、
前記基板の前記膜を形成すべき膜形成予定部位に液状材料を付与する工程と、
前記パターンと同パターンをなす凹部を有する型の該凹部内に前記膜形成予定部上の液状材料を挿入するように、前記基板と前記型とを接合する工程と、
前記液状材料を硬化または固化させて、前記パターンをなす固体膜を形成する工程と、
前記型を前記基板から離間させ、前記固体パターンを前記膜とする工程とを有することを特徴とする。

これにより、型と基板との接合部に液状材料が付着するのを防止することができる。そのため、基板や型から不要な液状材料やその硬化物・固化物を除去する必要がなく、製造工程を簡略化することができる。その結果、低コスト化を図るとともに、生産性の向上を図ることができる。
また、本発明は、型を用いて基板上に膜を形成するので、ステッパ露光や電子ビーム描画による方法に比し、プロセスマージンやスループットが高く、構造体を簡便に製造することができる。また、基板上に形成された膜は、型の凹部に対応した形状を含むため、寸法精度の優れたものとなる。

本発明の構造体の製造方法では、前記型に対する前記基板の接合面における前記膜形成予定部位以外の部分は、前記液状材料に対して前記凹部の内面よりも大きい撥液性を有していることが好ましい。
これにより、基板の膜形成予定部位に液状材料を付与するに際し、型に対する基板の接合面における膜形成予定部位以外の部分に液状材料が付着するのを防止することができる。その結果、型と基板との接合部に液状材料が付着するのをより確実に防止することができる。

本発明の構造体の製造方法では、前記型の少なくとも一部は、弾性材料で構成されていることが好ましい。
これにより、型と基板とを接合した際に、基板に対する型の接合面における凹部以外の部分で、基板と型との間に隙間が生じるのを防止することができる。その結果、型と基板との接合部に液状材料が付着するのをより確実に防止することができる。

本発明の構造体の製造方法では、前記型の凹部の内面は、前記液状材料に対して、前記基板に対する前記型の接合面における前記凹部以外の部分よりも大きい親液性を有していることが好ましい。
これにより、液状材料を型の凹部から漏れ出すのを防止することができる。その結果、型と基板との接合部に液状材料が付着するのをより確実に防止することができる。

本発明の構造体は、本発明の構造体の製造方法を用いて製造されたことを特徴とする。
これにより、基板上の膜の寸法精度が優れているため、優れた特性を有する構造体を提供することができる。
本発明のデバイスは、本発明の構造体を備えることを特徴とする。
これにより、構造体の特性が優れているため、優れた信頼性を有するデバイスを提供することができる。

以下、本発明の構造体の製造方法、および、かかる製造方法を用いて製造された構造体およびデバイスを説明する。
＜第１の実施形態＞
本発明の第１実施形態を図１ないし図５に基づき説明する。
図１は、本発明の構造体の製造方法を用いて製造された構造体を模式的に示す斜視図、図２は、図１に示す構造体の製造方法を説明するための工程図、図３ないし５は、図２に示す製造方法における液状材料の充填工程を説明するための図である。なお、図２は、図１におけるＡ−Ａ線断面に対応する断面図を示し、また、図４は、図３におけるＢ−Ｂ線断面に対応する断面図を示している。

図１に示すように、本発明の構造体の製造方法を用いて製造された構造体１は、基板２上に、微細なパターンをなす膜３が形成されている。なお、図１では、説明の便宜上、膜３のパターンを模式的に示しており、このパターンは、構造体の使用用途に応じて適宜設定されるものである。
このような構造体１は、例えば、光導波路（光配線）基板、偏光素子、配向膜基板などの光学デバイスとして用いることができる。また、構造体１の膜３は、薄膜トランジスタ、ＬＥＤ、ＥＬ素子などの半導体デバイスの電気配線、電極、半導体膜、絶縁膜などに用いることができる。さらに、構造体１の膜３は、基板２をエッチングするためのマスクとして用いることもできる。なお、構造体１を用いるデバイスについては、後に詳述する。
このような構造体１において、基板２や膜３の構成材料や、膜３の形状は、特に限定されず、構造体１の使用用途に応じて適宜選択される。

例えば、膜３の構成材料としては、構造体１を光導波路基板として用いる場合、ポリイミド、アクリル樹脂などを好適に用いることができ、また、構造体１を無機偏光素子として用いる場合、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｌなどを好適に用いることができ、さらに、構造体１を配向膜基板として用いる場合、酸化シリコン、ポリイミドなどを好適に用いることができ、また、膜３を半導体デバイスの半導体膜として用いる場合、Ｓｉ、ペンタセン、オリゴオフェン誘導体、フラーレン、ポリチオフェン、Ｆ８Ｔ２、ポリアニリン、ＣＮＴ（カーボンナノチューブ）などを好適に用いることができ、さらに、膜３を半導体デバイスの電気配線や電極として用いる場合、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、ＩＴＯ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｌなどを好適に用いることができ、また、膜３を半導体デバイスの絶縁膜として用いる場合、ポリビニルフェノール、ポリフッ化ビニリデン、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、シリコーン樹脂、ポリイミド、酸化シリコンなどを好適に用いることができる。

ここで、図２ないし図５に基づき、本発明の構造体の製造方法を、構造体１の製造方法として説明する。
構造体１の製造方法は、［１］基板２と型４とを接合する工程と、［２］型４の凹部４３内に液状材料を充填する工程と、［３］液状材料を硬化または固化させる工程と、［４］型４を基板２から離間させる工程とを有する。

このような構造体１の製造方法によれば、型４と基板２との接合部に液状材料が付着するのを防止することができる。そのため、基板２や型４から不要な液状材料やその硬化物・固化物（不要な液状材料が硬化または固化したもの）を除去する必要がなく、製造工程を簡略化することができる。その結果、低コスト化を図るとともに、生産性の向上を図ることができる。
また、型４を用いて基板２上に膜を形成するので、ステッパ露光や電子ビーム描画による方法に比し、プロセスマージンやスループットが高く、構造体１を簡便に製造することができる。また、基板２上に形成された膜３は、型４の凹部４３に対応した形状となるため、寸法精度の優れたものとなる。

以下、このような構造体１の製造方法における各工程について順次詳細に説明する。
［１］基板２と型４とを接合する工程
まず、図２（ａ）に示すように、基板２を用意する。
この基板２の構成材料としては、構造体１の使用用途に応じて適宜選択され、特に限定されず、各種有機材料や各種無機材料を用いることができる。

そして、このような基板２に対し、図２（ｂ）に示すように、膜３のパターンと同パターンをなす凹部４３を有する型４を接合して、型４の凹部４３の内面と基板２とで画成された空間４４を形成する。
型４は、図２（ｂ）に示すように、弾性材料で構成された型本体４１と、この型本体４１を支持する支持基板４２とを有している。

型本体４１には、図３および図４に示すように、膜３のパターンと同パターンをなす凹部４３と、この凹部４３に液状材料を供給するための供給側凹部４５と、凹部４３から気体や余った液状材料を排出するための排出側凹部４６とが形成されている。
このような型４が基板２に接合した状態において、供給側凹部４５の内面と基板２とで画成された空間は、後述する工程［２］にて空間４４へ液状材料を供給するための供給口として機能し、また、排出側凹部４６の内面と基板２とで画成された空間は、後述する工程［２］にて空間４４から液状材料を排出するための排出口として機能する。

このような供給口および排出口は、それぞれ、その横断面積が液状材料の流通方向に向け漸次減少するようになっている。そのため、後述する工程［２］にて毛細管現象を効果的に発生させて、液状材料を空間４４に円滑に供給することができる。
このような型４は、型本体４１が弾性を有しているため、型４と基板２とを接合した際に、基板２に対する型４の接合面における凹部４３以外の部分で、基板２と型４との間に隙間が生じるのを防止することができる。その結果、型４と基板２との接合部に液状材料が付着するのをより確実に防止することができる。

また、型４の型本体４１が支持基板４２により支持されているので、型本体４１が支持基板により補強され、型本体４１を基板２の全域に亘って均一な力で押圧することができる。その結果、各凹部４３の変形量を基板２の全域に亘って均一なものとし、形成される各膜３の形状のばらつきを抑えることができる。また、型４と基板２との密着性も基板２の全域に亘って均一なものとし、基板２に対する型４の接合面における凹部４３以外の部分で、基板２と型４との間に隙間が生じるのをより確実に防止することができる。
このような型４１にあっては、基板２に対する型４の接合面における凹部４３以外の部分が、凹部４３の内面と比べ、用いる液状材料に対して撥液性が大きいことが好ましい。これにより、型４と基板２との接合部に液状材料が付着するのをより確実に防止することができる。

型４を前述したような大きな撥液性を有するものとする場合、型本体４１を撥液性の大きい材料で構成するほか、後述するように、型４に大きな撥液性を付与してもよい。
このような撥液性を型４に付与する方法としては、特に限定されないが、例えば、型本体４１の表面の改質、大きな撥液性を有する材料を主材料として構成された薄膜の形成などが挙げられる。

型本体４１の表面を改質する方法としては、例えば、型本体４１上に自己組織化膜（自己組織化単分子膜：ＳＡＭ（Self Assembled Monolayer））を形成する方法が挙げられる。自己組織化膜とは、基板の表層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、膜厚が極めて薄く、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を付与することができる。

高い配向性を有する化合物としては、フルオロアルキルシラン（ＦＡＳ）が挙げられる。このような化合物を用いると、膜の表面にフルオロアルキル基が位置するように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。このような自己組織化膜を形成する化合物であるＦＡＳ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が挙げられる。使用に際しては、一つの化合物を単独で用いるのも好ましいが、２種以上の化合物を組み合わせて使用してもよい。

ＦＡＳは、一般に構造式Ｒｎ−Ｓｉ−Ｘ（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）構造をもち、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良いし、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Ｐ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Ｐと結合する。一方、Ｒは表面に（ＣＦ_３）等のフルオロ基を有するため、基板Ｐの下地表面を濡れない（表面エネルギーが低い、撥液性が高い）表面に改質する。

一方、撥液性を有する材料を主材料として構成された薄膜の形成により型４に撥液性を付与する場合、前記撥液性を有する材料としては、特に限定されず、例えば、各種有機材料および各種無機材料を用いることができる。
型４の凹部４３の内面は、基板２に対する型４の接合面における凹部４３以外の部分と比べ、後述する液状材料に対して親液性が大きなものであると、後述する工程［２］にて液状材料を型４の凹部４３から漏れ出すのを防止することができる。その結果、型４と基板２との接合部に液状材料が付着するのをより確実に防止することができる。この場合、型本体４１を親液性の大きい材料で構成してもよいし、また、型４の凹部４３の内面にプラズマ処理やＵＶ照射などにより大きな親液性を付与してもよい。

また、型４の凹部４３の内面は、後述する液状材料に対して離型性を有していると、後述する工程［４］にて簡単に型４を基板から離間するとともに、固体膜３Ｓが型崩れするのを防止することができる。この場合、型本体４１を離型性を有する材料で構成してもよいし、また、型４の凹部４３の内面に離型剤の塗布してもよく、さらに、型４の凹部４３の内面に離型性を付与可能なイオンを導入してもよい。

また、型本体４１を構成する弾性材料としては、特に限定されないが、例えば、ポリオレフィン、アクリル、シリコーンゴムなどの樹脂を好適に用いることができる。
また、支持基板４２の構成材料としては、型本体４１を支持することができるものであれば、特に限定されず、各種有機材料や各種無機材料を用いることができる。
なお、型本体４１は、その全体が弾性材料で構成されていなくてもよく、一部が弾性材料で構成されていてもよい。型本体４１の一部を弾性材料で構成する場合には、基板２に対する追従性の観点から、基板２に対する型本体４１の接合面側を弾性材料で構成するのが好ましい。
また、型本体４１は、弾性を有していなくてもよい。すなわち、型本体４１の構成材料は、型としての機能を発揮することができるものであれば、弾性材料以外の材料であってもよい。
また、型本体４１と支持基板４２とが一体的に形成されていてもよい。

［２］型４の凹部４３内に液状材料を充填する工程
次に、図２（ｃ）に示すように、空間４４に、膜３となるべき液状材料３Ｌを充填する。
ここで、空間４４への液状材料の充填について、図４に示す第１の例、図５に示す第２の例を順次詳細に説明する。

（第１の例）
第１の例では、図４に示すように、加熱機構５上に、基板２と型４とが接合した接合体の基板２側が接するように載置し、この接合体の型４側を加圧機構６で加熱機構５に向け加圧しつつ、液状材料を供給機構７から供給側凹部４５を介して空間４４（凹部４３）内へ供給・充填する。その際、ポンプ８により空間４４内を負圧（減圧）しておく。

加熱機構５は、空間４４内へ供給される液状材料を加熱して、その液状材料の粘性を低下させる機能を有する。すなわち、本工程［２］では、液状材料を加熱しながら空間４４に充填する。これにより、型４の凹部４３の内面と基板２とで画成された空間４３内に液状材料を円滑に供給することができる。
このような加熱機構５としては、特に限定されないが、面状ヒータなどを好適に用いることができる。

加圧機構６は、型４を基板２に対し圧して、型４と基板２との密着性を向上させる機能を有する。これにより、型４と基板２とを接合した際に、基板２に対する型４の接合面における凹部４３以外の部分で、基板２と型４との間に隙間が生じるのを防止することができる。この効果は、特に、型４の少なくとも一部が弾性材料で構成されている場合に顕著である。その際、型４を基板２の全域に亘って均一に圧するのが好ましい。

供給機構７は、液状材料を空間４４に供給する機能を有する。
液状材料としては、構造体１の使用用途に応じて適宜選択され、特に限定されず、各種有機材料や各種無機材料を用いることができ、また、膜３の構成材料を溶媒に溶解した溶解液、膜３の構成材料を分散媒に分散した分散液を好適に用いることができる。また、液状材料としては、膜３が樹脂で構成されている場合、膜３を構成する樹脂のモノマーやオリゴマーなどの前駆体を用いることができる。

このような溶解液の溶媒または分散液の分散媒としては、用いる溶質または分散質などに応じて選択され、特に限定されないが、例えば、硝酸、硫酸、アンモニア、過酸化水素、水、二硫化炭素、四塩化炭素、エチレンカーボネイト等の無機溶媒や、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、アセトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、メチルイソプロピルケトン（ＭＩＰＫ）、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）、グリセリン等のアルコール系溶媒、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、１，２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、１，４−ジオキサン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、テトラヒドロピラン（ＴＨＰ）、アニソール、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ジグリム）、ジエチレングリコールエチルエーテル（カルビトール）等のエーテル系溶媒、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、フェニルセロソルブ等のセロソルブ系溶媒、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒、トルエン、キシレン、ベンゼン等の芳香族炭化水素系溶媒、ピリジン、ピラジン、フラン、ピロール、チオフェン、メチルピロリドン等の芳香族複素環化合物系溶媒、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）等のアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化合物系溶媒、酢酸エチル、酢酸メチル、ギ酸エチル等のエステル系溶媒、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、スルホラン等の硫黄化合物系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル、アクリロニトリル等のニトリル系溶媒、ギ酸、酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸等の有機酸系溶媒のような各種有機溶媒、または、これらを含む混合溶媒等を用いることができる。

また、液状材料には、前述したもの以外にも、各種添加剤を添加することができる。例えば、液状材料にその粘性を低下させる添加剤を添加することにより、液状材料を空間４４内へ円滑に供給することができる。
ポンプ８は、空間４４内に負圧を生じさせる機能を有する。すなわち、本工［２］程では、空間４４に負圧を生じさせ、その圧力により空間４４内に液状材料を充填する。これにより、型４の凹部４３の内面と基板２とで画成された空間４４内に液状材料を円滑に供給することができる。この場合、ポンプ８は液状材料の供給前に動作させて空間４４内に予め負圧を生じさせていてもよいし、ポンプ８を動作させて空間４４内に負圧を生じさせながら液状材料を空間４４に供給してもよい。

（第２の例）
第２の例では、図５に示すように、振動機構９上に、基板２と型４とが接合した接合体の基板２側が接するように載置し、この接合体の型４側を加圧機構６で加熱機構５に向け加圧しつつ、液状材料を加熱供給機構７Ａから供給側凹部４５を介して空間４４（凹部４３）内へ供給・充填する。その際、ポンプ８により空間４４内を負圧（減圧）しておく。

すなわち、第２の例は、前述した第１の例において、加熱機構５に代えて振動機構９を用いるとともに、供給機構７に代えて加熱供給機構７Ａを用い、供給側凹部４５Ａの形状が異なる以外は、第１の例と同様である。以下、第２の例について、第１の例と相違する事項を中心に説明する。
振動機構９は、空間４４を画成する面（すなわち、基板２の表面および型４の凹部の内面）に振動を生じさせて、空間４４内に供給される液状材料の粘性を低下させる機能を有する。すなわち、本工程［２］では、型４および基板２のうちの少なくとも一方に振動を印加しながら、空間４４に充填する。これにより、型４の凹部４３の内面と基板２とで画成された空間４４内に液状材料を円滑に供給することができる。

加熱供給機構７Ａは、液状材料を加熱しつつ空間４４に供給する機能を有する。すなわち、前述した第１の例における供給機構７に加熱機構を組み込んだものである。そのため、第１の例における加熱機構５を用いることなく、液状材料を加熱しながら空間４４に充填することができる。これにより、型４の凹部４３の内面と基板２とで画成された空間４３内に液状材料を円滑に供給することができる。
供給側凹部４５Ａは、その凹部４３側に、突起４５１が形成されていて、供給口の横断面積が局所的に狭くなっている。これにより、毛細管現象を効果的に生じさせて空間４４へ液状材料を円滑に供給することができる。

［３］液状材料を硬化または固化させる工程
次に、空間４４内に充填された液状材料３Ｌを硬化または固化させて、図２（ｄ）に示すように、膜３のパターンと同パターンをなす固体膜３Ｓを形成する。
空間内の液状材料３Ｌを硬化または固化させる方法としては、特に限定されないが、液状材料が分散液または溶解液である場合、減圧や加熱により分散媒または溶媒を除去する方法を好適に用いることができ、また、液状材料が膜３を構成するモノマーなどの前駆体で構成されている場合、熱処理や光照射などにより重合反応を生じさせる方法を好適に用いることができる。光照射により重合反応を生じさせる場合には、基板２および型４の少なくとも一方を光透過性を有するものとする。

［４］型４を基板２から離間させる工程
次に、型４を基板２から離間させ、図２（ｅ）に示すように、固体膜３Ｓを膜３とする。
以上のようにして、微細なパターンの膜３を基板２上に形成してなる構造体１を製造することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態を図６に基づいて説明する。
図６は、第２の実施形態にかかる構造体の製造方法を説明するための工程図である。
以下、第２実施形態について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

本実施形態における構造体１の製造方法は、前述した第１実施形態における工程［１］と工程［２］との順を逆にした以外は、第１実施形態と同様である。
すなわち、本実施形態における構造体１の製造方法は、［１］型４の凹部４３内に液状材料を充填する工程と、［２］基板２と型４とを接合する工程と、［３］液状材料を硬化または固化させる工程と、［４］型４を基板２から離間させる工程とを有する。
このような第２実施形態にかかる構造体１の製造方法によっても、第１実施形態にかかる構造体１の製造方法と同様の効果を得ることができる。

すなわち、型４と基板２との接合部に液状材料が付着するのを防止することができる。そのため、基板２や型４から不要な液状材料や液状材料が硬化または固化したものを除去する必要がなく、製造工程を簡略化することができる。その結果、低コスト化を図るとともに、生産性の向上を図ることができる。
また、型４を用いて基板２上に膜を形成するので、ステッパ露光や電子ビーム描画による方法に比し、プロセスマージンやスループットが高く、構造体１を簡便に製造することができる。また、基板２上に形成された膜３は、型４の凹部４３に対応した形状となるため、寸法精度の優れたものとなる。

以下、このような構造体１の製造方法における各工程について順次詳細に説明する。
［１］型４の凹部４３内に液状材料を充填する工程
まず、図６（ａ）に示すように、膜３のパターンと同パターンをなす凹部４３を有する型４を用意する。
この型４は、前述した第１実施形態と同様のものを用いることができる。

また、基板２に対する型４の接合面における凹部４３以外の部分は、液状材料に対する撥液性を有しているのが好ましい。これにより、型４の凹部４３に液状材料を充填するに際し、基板２に対する型４の接合面における凹部４３以外の部分、すなわち型４の凸部に液状材料が付着するのを防止することができる。その結果、型４と基板２との接合部に液状材料が付着するのをより確実に防止することができる。

この場合、型４の凹部４３の内面は、後述する液状材料に対して親液性を有していると、本工程にて液状材料を型４の凹部４３から漏れ出すのを防止することができる。その結果、型４と基板２との接合部に液状材料が付着するのをより確実に防止することができる。
そして、図６（ｂ）に示すように、型４の凹部４３内に、膜３となるべき液状材料３Ｌを充填する。
この液状材料の充填方法としては、特に限定されないが、例えば、インクジェット法、スプレーコート、ＬＳＭＣＤ（ミスト堆積成膜法）などを好適に用いることができる。

［２］基板２と型４とを接合する工程
次に、図６（ｃ）に示すように、液状材料の充填された型４の凹部４３側に基板２を接合する。
［３］液状材料を硬化または固化させる工程
次に、空間４４内に充填された液状材料３Ｌを硬化または固化させて、図６（ｄ）に示すように、膜３のパターンと同パターンをなす固体膜３Ｓを形成する。
空間内の液状材料３Ｌを硬化または固化させる方法としては、前述した第１実施形態の工程［３］と同様のものを用いることができる。

［４］型４を基板２から離間させる工程
次に、型４を基板２から離間させ、図６（ｅ）に示すように、固体膜３Ｓを基板２に転写して膜３とする。
以上のようにしても、微細なパターンの膜３を基板２上に形成してなる構造体１を製造することができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態を図７に基づいて説明する。
図７は、第３の実施形態にかかる構造体の製造方法を説明するための工程図である。
以下、第３実施形態について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

本実施形態における構造体１の製造方法は、基板２と型４とを接合した後に液状材料の充填を行わずに、これらの接合前に基板２上に液状材料を付与する以外は、第１実施形態と同様である。
すなわち、本実施形態における構造体１の製造方法は、［１］基板２の膜３形成予定部位に液状材料を付与する工程と、［２］基板２と型４とを接合する工程と、［３］液状材料を硬化または固化させる工程と、［４］型４を基板２から離間させる工程とを有する。

このような第３実施形態にかかる構造体１の製造方法によっても、第１実施形態にかかる構造体１の製造方法と同様の効果を得ることができる。
すなわち、型４と基板２との接合部に液状材料が付着するのを防止することができる。そのため、基板２や型４から不要な液状材料や液状材料が硬化または固化したものを除去する必要がなく、製造工程を簡略化することができる。その結果、低コスト化を図るとともに、生産性の向上を図ることができる。
また、型４を用いて基板２上に膜を形成するので、ステッパ露光や電子ビーム描画による方法に比し、プロセスマージンやスループットが高く、構造体１を簡便に製造することができる。また、基板２上に形成された膜３は、型４の凹部４３に対応した形状となるため、寸法精度の優れたものとなる。

以下、このような構造体１の製造方法における各工程について順次詳細に説明する。
この液状材料の充填方法としては、特に限定されないが、例えば、μＣＰ（マイクロコンタクトプリンティング）、インクジェット法、ディップペン法を好適に用いることができる。

［１］基板２の膜３形成予定部位に液状材料を付与する工程
まず、図７（ａ）に示すように、基板２の膜３形成予定部位２１以外の部分２２に、液状材料に対する撥液処理を行う。
したがって、型４に対する基板２の接合面における膜３形成予定部位２１以外の部分２２は、液状材料に対する撥液性を有している。これにより、基板２の膜３形成予定部位２１に液状材料を付与するに際し、型４に対する基板２の接合面における膜３形成予定部位２１以外の部分２２に液状材料が付着するのを防止することができる。その結果、型４と基板２との接合部に液状材料が付着するのをより確実に防止することができる。

この撥液処理は、前述した第１実施形態の工程［１］における型４に対する撥液処理と同様のものを用いることができる。
そして、基板２の膜３形成予定部位２１に、図７（ｂ）に示すように、膜３となるべき液状材料３Ｌを付与する。
この液状材料の充填方法としては、特に限定されないが、例えば、インクジェット法、スプレーコート、ＬＳＭＣＤ（ミスト堆積成膜法）などを好適に用いることができる。

［２］基板２と型４とを接合する工程
次に、図７（ｃ）に示すように、液状材料の充填された型４の凹部４３側に基板２を接合する。このとき、型４の凹部４３内に膜３形成予定部上の液状材料３Ｌを挿入するように、基板２と型４とを接合する。
型４は、前述した第１実施形態と同様のものを用いることができる。

［３］液状材料を硬化または固化させる工程
次に、空間４４内に充填された液状材料３Ｌを硬化または固化させて、図７（ｄ）に示すように、膜３のパターンと同パターンをなす固体膜３Ｓを形成する。
空間内の液状材料３Ｌを硬化または固化させる方法としては、前述した第１実施形態の工程［３］と同様のものを用いることができる。

［４］型４を基板２から離間させる工程
次に、型４を基板２から離間させ、図７（ｅ）に示すように、固体膜３Ｓを膜３とする。
以上のようにしても、微細なパターンの膜３を基板２上に形成してなる構造体１を製造することができる。
以上説明したような第１〜３実施形態にかかる製造方法によって得られた構造体１は、基板２上の膜３の寸法精度が優れているため、優れた特性を有する。
また、このような構造体１を備えるデバイスは、構造体１の特性が優れているため、優れた信頼性を有する。

ここで、図８および図９に基づいて、構造体１およびこれを備えるデバイスの一例を詳細に説明する。なお、以下の透過型液晶装置は、本発明の製造方法を用いて製造された構造体およびこれを備えるデバイスを有するものの一例である。これ以外にも、デバイスはＥＬ素子を構造体１として用いたＥＬ装置であってもよい。また、薄膜トランジスタを構造体１として用いたアクティブマトリクス基板を含むものであってもよく、以下の透過型液晶装置に代表される液晶装置のほか、ＥＬ装置、電気泳動表示装置などであってもよい。

図８は、本実施形態にかかる透過型液晶装置を示す上面図、図９は、図８に示す透過型液晶装置の部分分解斜視図である。なお、各図では、図が煩雑となるのを避けるため一部の部材を省略している。また、以下の説明では、図８中および図９中の上側を「上」、下側を「下」という。
各図に示す透過型液晶装置（以下、単に「液晶装置」という。）１０００は、液晶パネル１００２と、液晶パネル１００２を駆動するための駆動用集積回路である信号用ドライバＩＣ１０３１、走査用ドライバＩＣ１０３２と、入力用配線基板１００４と、バックライト（光源手段）１００６とを有している。

この液晶装置１０００は、例えばバックライト１００６からの光を液晶パネル１００２に透過させることにより画像（情報）を表示し得る表示パネルとして用いることのできるものであってもよい。
液晶パネル１００２は、互いに対向して配置された第１の基板１０２２と第２の基板１０２３とを有し、これらの第１の基板１０２２と第２の基板１０２３との間には、光透過領域を囲むようにしてシール材（図示せず）が設けられている。

そして、第１の基板１０２２と第２の基板１０２３とシール材（図示せず）とにより画成される空間には、電気光学物質である液晶が収納され、図９に示すように、液晶層（中間層）１０２４が形成されている。すなわち、第１の基板１０２２と第２の基板１０２３との間に、液晶層１０２４が介挿されている。
第１の基板１０２２および第２の基板１０２３は、それぞれ、例えば、各種ガラス材料、各種樹脂材料等で構成されている。

第１の基板１０２２は、その上面（液晶層１０２４側の面）１２２１に、マトリックス状（行列状）に配置された複数の画素電極１２２３と、Ｘ方向に延在する信号電極１２２４とが設けられ、１列分の画素電極１２２３の各々が１本の信号電極１２２４に、それぞれ、ＴＦＤ素子（スイッチング素子）１２２２を介して接続されている。
画素電極１２２３は、光を透過し得る導電性材料（透明導電性材料）、例えば、ＩＴＯ（インジウムティンオキサイド）、ＦＴＯ（フッ素ドープした酸化錫）、ＩＯ（酸化インジウム）、ＳｎＯ₂（酸化錫）等で構成されている。

ＴＦＤ素子１２２２は、信号電極１２２４から引き出された引き出し部１２２８上に、絶縁膜を介して金属層１２２９が積層されて構成され、金属層１２２９が画素電極１２２３に接続されている。なお、このＴＦＤ素子１２２２は、金属／絶縁体／金属のサンドイッチ構造を採るため、正負双方向のダイオードスイッチング特性を有することになる。
なお、スイッチング素子には、ＴＦＤ素子１２２２に代わり、ＴＦＴ素子を用いることもでき、この場合、スイッチング素子は、正負双方向のトランジスタスイッチング特性を有することになる。

また、第１の基板１０２２の下面には、本発明の構造体の製造方法を用いて製造された偏光板１２２５が設けられている。
一方、第２の基板１０２３は、その下面（液晶層１０２４側の面）１２３１に、複数の帯状をなす走査電極１２３２が設けられている。これらの走査電極１２３２は、信号電極１２２４とほぼ直交するＹ方向に沿って、互いに所定間隔をおいてほぼ平行に配置され、かつ、画素電極１２２３の対向電極となるように配列されている。

画素電極１２２３と走査電極１２３２とが重なる部分（この近傍の部分も含む）が１画素を構成し、これらの電極間で充放電を行うことにより、各画素毎に、液晶層１０２４の液晶が駆動、すなわち、液晶の配向状態が変化する。
走査電極１２３２も、前記画素電極１２２３と同様の材料、すなわち、光を透過し得る導電性材料（透明導電性材料）で構成されている。

各走査電極１２３２の下面には、それぞれ、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の有色層（カラーフィルター）１２３３が設けられ、これらの各有色層１２３３がブラックマトリックス１２３４によって仕切られている。
ブラックマトリックス１２３４は、遮光機能を有し、例えば、クロム、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、亜鉛、チタンのような金属、カーボン等を分散した樹脂等で構成されている。

また、第２の基板１０２３の上面には、前記偏光板１２２５とは偏光軸が異なる偏光板１２３５が設けられている。
また、第１の基板１０２２は、図８に示すように、平面視で第２の基板１０２３の外形より外側（図８中、左側および下側）へ張り出した張出領域（額縁）１０２２Ａを有している。

この張出領域１０２２Ａの上面には、信号電極１２２４および走査電極１２３２に連続する配線パターン１０２５（図８中、左側および下側）が形成されている。また、張出領域１０２２Ａの下面には、配線パターン１０２６が形成されている。これら配線パターン１０２５、１０２６は、本発明の構造体の製造方法を用いて得られたものである。すなわち、配線パターン１０２５、１０２６は、構造体１の膜３に対応するものである。

そして、本実施形態では、張出領域１０２２Ａの上面には、信号用ドライバ（Ｘドライバ）ＩＣ１０３１が配線パターン１０２５の一部に接触するようにして設けられ、張出領域１０２２Ａの下面には、走査用ドライバ（Ｙドライバ）ＩＣ１０３２が配線パターン１０２６の一部に接触するようにして設けられている。換言すれば、張出領域１０２２Ａの上面には、信号用ドライバＩＣ１０３１が配線パターン１０２５を介して直接設けられ、張出領域１０２２Ａの下面には、走査用ドライバＩＣ１０３２が配線パターン１０２６を介して直接設けられている。

また、第１の基板１０２２の互いに異なる面に形成された配線パターン１０２５と配線パターン１０２６とは、図８に示すように、接続部材１００５を介して接続されている。この接続部材１００５は、ほぼＵ字状をなすように、第１の基板１０２２の縁部に沿って設けられている。
このような構成の液晶パネル１００２では、バックライト１００６から発せられた光は、偏光板１２２５で偏光された後、第１の基板１０２２および各画素電極１２２３を介して、液晶層１０２４に入射する。液晶層１０２４に入射した光は、各画素毎に配向状態が制御された液晶により強度変調される。強度変調された各光は、有色層１２３３、走査電極１２３２および第２の基板１０２３を通過した後、偏光板１２３５で偏光され、外部に出射する。これにより、液晶装置１０００では、第２の基板１０２３の液晶層１０２４と反対側から、例えば、文字、数字、図形等のカラー画像（動画および静止画の双方を含む）を視認することができる。
以上、本発明について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

本発明の構造体の製造方法を用いて製造された構造体を模式的に示す斜視図である。 本発明の第１実施形態にかかる構造体の製造方法を説明するための工程図である。 図２に示す製造方法における液状材料の充填工程を説明するための図である。 図２に示す製造方法における液状材料の充填工程を説明するための図である。 図２に示す製造方法における液状材料の充填工程を説明するための図である。 本発明の第２実施形態にかかる構造体の製造方法を説明するための工程図である。 本発明の第３実施形態にかかる構造体の製造方法を説明するための工程図である。 本発明の製造方法を用いて製造された構造体およびこれを備えるデバイスを有する透過型液晶装置を示す上面図である。 図８に示す透過型液晶装置の部分分解斜視図である。

符号の説明

１……構造体 ２……基板 ３……膜 ３Ｌ……液状材料 ３Ｓ……固体膜 ４……型 ４１……型本体 ４２……支持基板 ４３……凹部 ４４……空間 ４５、４５Ａ……供給側凹部 ４５１……突起 ４６……排出側凹部 ５……加熱機構 ６……加圧機構 ７……供給機構 ７Ａ……加熱供給機構 ８……ポンプ ９……振動機構 １０００……液晶装置（透過型液晶装置） １００２……液晶パネル １０２２……第１の基板 １０２２Ａ……張出領域 １２２１……上面 １２２２……ＴＦＤ素子 １２２３……画素電極 １２２４……信号電極 １２２５……偏光板 １２２８……引き出し部 １２２９……金属層 １０２３……第２の基板 １２３１……下面 １２３２……走査電極 １２３３……有色層 １２３４……ブラックマトリックス １２３５……偏光板 １０２４……液晶層 １０２５……配線パターン １０２６……配線パターン １０３１……信号用ドライバ（Ｘドライバ）ＩＣ １０３２……走査用ドライバ（Ｙドライバ）ＩＣ １００４……入力用配線基板 １００５……接続部材 １００６……バックライト

Claims (13)

1. 基板上に所定のパターンをなす膜を形成してなる構造体を製造する方法であって、
   前記パターンと同パターンをなす凹部を有する型を前記基板に接合して、前記型の凹部の内面と前記基板とで画成された空間を形成する工程と、
   前記空間に液状材料を充填する工程と、
   前記液状材料を硬化または固化させて、前記パターンをなす固体膜を形成する工程と、
   前記型を前記基板から離間させ、前記固体膜を前記膜とする工程とを有することを特徴とする構造体の製造方法。
2. 前記基板に対する前記型の接合面における前記凹部以外の部分は、前記液状材料に対して前記凹部の内面よりも大きい撥液性を有している請求項１に記載の構造体の製造方法。
3. 前記液状材料を充填する工程では、前記空間に負圧を生じさせ、その圧力により前記空間内に前記液状材料を充填する請求項１または２に記載の構造体の製造方法。
4. 前記液状材料を充填する工程では、前記型および前記基板のうちの少なくとも一方に振動を印加しながら、前記空間に充填する請求項１ないし３のいずれかに記載の構造体の製造方法。
5. 前記液状材料を充填する工程では、前記液状材料を加熱しながら前記空間に充填する請求項１ないし４のいずれかに記載の構造体の製造方法。
6. 基板上に所定のパターンをなす膜を形成してなる構造体を製造する方法であって、
   前記パターンと同パターンをなす凹部を有する型の該凹部に液状材料を充填する工程と、
   前記型の前記凹部側に前記基板を接合する工程と、
   前記液状材料を硬化または固化させて、前記パターンをなす固体膜を形成する工程と、
   前記型を前記基板から離間させ、前記固体膜を前記基板に転写して前記膜とする工程とを有することを特徴とする構造体の製造方法。
7. 前記基板に対する前記型の接合面における前記凹部以外の部分は、前記液状材料に対して前記凹部の内面よりも大きい撥液性を有している請求項６に記載の構造体の製造方法。
8. 基板上に所定のパターンをなす膜を形成してなる構造体を製造する方法であって、
   前記基板の前記膜を形成すべき膜形成予定部位に液状材料を付与する工程と、
   前記パターンと同パターンをなす凹部を有する型の該凹部内に前記膜形成予定部上の液状材料を挿入するように、前記基板と前記型とを接合する工程と、
   前記液状材料を硬化または固化させて、前記パターンをなす固体膜を形成する工程と、
   前記型を前記基板から離間させ、前記固体パターンを前記膜とする工程とを有することを特徴とする構造体の製造方法。
9. 前記型に対する前記基板の接合面における前記膜形成予定部位以外の部分は、前記液状材料に対して前記凹部の内面よりも大きい撥液性を有している請求項８に記載の構造体の製造方法。
10. 前記型の少なくとも一部は、弾性材料で構成されている請求項１ないし９のいずれかに記載の構造体の製造方法。
11. 前記型の凹部の内面は、前記液状材料に対して、前記基板に対する前記型の接合面における前記凹部以外の部分よりも大きい親液性を有している請求項１ないし１０のいずれかに記載の構造体の製造方法。
12. 請求項１ないし１１のいずれかに記載の構造体の製造方法を用いて製造されたことを特徴とする構造体。
13. 請求項１１に記載の構造体を備えることを特徴とするデバイス。
    

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