KR20060046571A - 화학 흡착막의 형성 방법, 및 화학 흡착막 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 화학 흡착막의 형성 방법은 기재 표면을 친수화하는 친수 처리 공정(ST1)과, 친수화된 상기 기재 표면에 산 또는 염기를 부착시키는 처리 공정(ST2)과, 산 또는 염기가 부착해 있는 기재 표면에 화학 흡착제를 접촉시켜, 기재 표면에 화학 흡착막을 형성하는 막형성 공정(ST3)을 포함한다.
화학 흡착막, 화학 흡착제

Description

화학 흡착막의 형성 방법, 및 화학 흡착막{PROCESS FOR PRODUCING CHEMICAL ADSORPTION FILM AND CHEMICAL ADSORPTION FILM}
도 1은 실시 형태에 의한 화학 흡착막의 단면 구성도.
도 2는 실시 형태에 의한 화학 흡착막의 형성 공정을 나타내는 플로우도.
도 3은 기상법을 사용한 화학 흡착막의 형성 장치를 나타내는 단면 구성도.
도 4는 액상법을 사용한 화학 흡착막의 형성 장치를 나타내는 단면 구성도.
도 5는 실시예 1에 의한 정적(靜的) 접촉각의 측정 결과를 나타내는 그래프.
도 6은 실시 형태에 의한 배선 패턴의 형성 공정을 나타내는 단면 공정도.
도 7은 액적 토출 헤드의 단면 구성도.
도 8은 디바이스의 일례로서의 플라즈마 표시 장치의 사시 구성도.
도 9는 디바이스의 일례로서의 카드 매체의 구성도.
도 1Oa는 휴대 전화를 예시하는 사시 구성도.
도 10b는 손목시계형 전자 기기를 예시하는 사시 구성도.
도 1Oc는 워드 프로세서, 퍼스널 컴퓨터 등의 휴대 정보 처리 기기를 예시하는 사시 구성도.
[부호의 설명]
10 기재, 12 반응조제(산 또는 염기), 15 화학 흡착막,
15a 화학 흡착제, 15b 화학 흡착제 용액, ST1 친수 처리 공정,
ST2 처리 공정, ST3 막형성 공정
본 발명은 화학 흡착막의 형성 방법, 및 화학 흡착막에 관한 것이다.
종래부터 물체의 표면을 개질하는 처리로서, 함불소실란 커플링제 등으로 이루어지는 화학 흡착막을 코팅하여 기재 표면에 발액(撥液)성을 부여하는 방법이 알려져 있다. 실란 커플링제는 기재 상에 분자의 몇개 층으로 이루어지는 화학 흡착막을 형성하지만, 이 화학 흡착막을 치밀화한 자기 조직화 단분자막(SAM;Self Assembling Monolayer) 기술도 알려져 있다.
또한 최근에는, 화학 흡착막을 패터닝함으로써 기재 표면에 다른 표면 특성을 나타내는 복수의 영역을 형성하여, 디바이스 제조에 이용하는 것이 제안되어 있다(예를 들면 일본 특개 2000-282240호 공보 참조)
그런데, 상기 화학 흡착막을 기재 표면에 형성하는 방법으로는, 종래, 액상법 또는 기상법이 사용되고 있다. 예를 들면 실란 커플링제를 액상법으로 형성하기 위해서는, 실란 커플링제 용액에 친수 처리를 행한 기재를 침지함으로써 실란 커플링제의 화학 흡착막을 형성한다. 한편, 기상법에 의해 형성하는 경우에는, 실란 커플링제의 증기에 친수 처리를 행한 기재를 노출함으로써 화학 흡착막을 형성 한다.
그러나, 상술한 액상법, 기상법 중 어느 방법으로도, 화학 흡착막의 형성에 많은 시간을 필요로 하고, 또한 기재 표면의 전처리(친수 처리)가 불충분하면 화학 흡착막에 고르지 못함이 생기는 문제가 있다. 또한, 실란 커플링제의 분자가 거대한 것이면, 기재 표면과의 반응성이 부족하기 때문에 보다 많은 시간을 필요로 하여, 막형성이 더 곤란해진다.
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 균일한 막두께로 강고하게 기재 표면에 결합한 화학 흡착막과, 이 화학 흡착막을 단시간에 고효율로 기재 표면에 형성하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서, 기재 표면에 화학 흡착막을 형성 할 때, 상기 기재의 표면에, 산 또는 염기를 부착시키는 처리 공정과, 상기 처리 공정 후의 기재와 화학 흡착제를 접촉시켜 기재 표면에 화학 흡착제를 부착시키는 피막 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 흡착막의 형성 방법을 제공한다.
이와 같이 화학 흡착제를 기재 표면에 부착시키기에 앞서, 기재 표면에 산 또는 염기를 부착시키는 방법으로 하면, 화학 흡착제와 기재 표면의 결합을 촉진하여, 단시간 내에 효율적으로 기재 표면에 강고하게 결합한 화학 흡착막을 형성할 수 있다.
본 발명에서 적용되는 화학 흡착제는, 기재와의 접촉에 의해서 기재 표면과 공유결합하는 화합물이며, 전형적으로는, 가수분해성의 관능기를 분자 구조 중에 구비한 화합물이다. 또한, 본 발명에서는, 처리 공정에서 부착된 산 또는 염기에 의해서 상기 관능기의 가수분해 반응이 촉진되어, 단시간에 치밀한 화학 흡착막을 형성하도록 되어 있다.
본 발명의 화학 흡착막의 형성 방법에서는, 상기 막형성 공정이 화학 흡착제 용액에 상기 기재를 침지하는 공정이어도 좋다. 또한, 상기 막형성 공정이 화학 흡착제의 증기에 상기 기재 표면을 접촉시키는 공정이어도 좋다.
본 발명에 의하면, 상기 어느 막형성 방법에 적용한 경우에도, 화학 흡착제를 효율 좋게 단시간에 기재 표면에 결합시킬 수 있다,
본 발명의 화학 흡착막의 형성 방법에서는, 표면에 친수기를 갖는 상기 기재와, 친수기와 반응하는 관능기를 말단에 갖는 상기 화학 흡착제를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 형성 방법으로 한다면, 화학 흡착제의 관능기와 기재 표면의 친수기가 반응하여 강고한 결합을 형성하므로, 박리 내성 등의 기계적 특성도 뛰어난 화학 흡착막을 형성할 수 있다. 또한, 상기 처리 공정에서 부착되는 산 또는 염기에 의해 상기 기재의 친수기와 화학 흡착제의 관능기의 반응이 촉진되므로, 단시간 내에 치밀하고 균일한 화학 흡착막을 형성할 수 있다.
본 발명의 화학 흡착막의 형성 방법에서는, 상기 처리 공정에 앞서, 상기 기재의 표면에 친수 처리를 행할 수도 있다. 이 형성 방법에 의하면, 상기 기재의 표면이 친수성을 갖지 않는 경우라도, 친수 처리에 의해 화학 흡착제의 부착성이 있는 표면을 얻을 수 있어, 기재의 재질이나 표면 상태에 제한 없이 치밀하고 균일한 화학 흡착막을 얻을 수 있다.
본 발명의 화학 흡착막의 형성 방법에서는, 상기 화학 흡착제가 그 분자 말단에 실릴기(-SiX), 티타닐기(-TiX), 스타닐기(-SnX)(단, 상기 X기는 할로겐기 또는 알콕시기임.)로부터 선택되는 1종 이상을 갖는 것임이 바람직하다.
상기 X기는 가수분해성을 갖는 할로겐기(Cl, Br, F, I 등)나 알콕시기 등이며, 구체적으로는 클로로실릴기(-SiCl), 클로로티타닐기(-TiCl), 클로로스타닐기(-SnCl), 메톡시실릴기(-SiOCH3), 에톡시실릴기(-SiOCH2CH3), 메톡시티타닐기(-T iOCH3), 에톡시티타닐기(-TiOCH2CH3), 메톡시스타닐기(-SnOCH3), 에톡시스타닐기(-SnOCH2CH3) 등이다. 관련 분자 구조를 구비한 화학 흡착제를 사용함으로써, 가수분해 반응을 거쳐 기재 표면에 강고하게 결합한 화학 흡착막을 얻을 수 있고, 특히 화학 흡착막에 의해서, 발수성, 발유성, 친수성, 친유성, 밀착성, 방담성, 방오성, 내구성 등의 각종의 표면 특성을 부여하는데 바람직하다.
본 발명의 화학 흡착막의 형성 방법에서는, 상기 처리 공정이 상기 산 또는 염기의 용액을 상기 기재 표면에 배치하는 공정인 것이 바람직하다. 이러한 처리 공정을 채용한다면, 매우 용이하게, 공정의 복잡화를 초래하지 않고, 기재 표면에 산 또는 염기를 부착시킬 수 있어, 화학 흡착막의 형성 용이성 향상에 기여한다.
다음에, 본 발명의 화학 흡착막은 기재 표면에 화학 흡착제를 결합시켜 이루어지는 화학 흡착막으로서, 상기 기재의 표면에 산 또는 염기를 포함하고 있음을 특징으로 한다. 또한 본 발명의 화학 흡착막은, 앞서 기재한 본 발명에 의한 형성 방법에 의해 형성된 것을 특징으로 한다. 이 구성에 의하면, 치밀하고 균일한 막 두께로 형성되어, 기계적 특성도 뛰어난 화학 흡착막을 염가로 제공할 수 있다.
또한 본 발명은, 상기의 본 발명에 의한 화학 흡착막의 형성 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조 방법을 제공한다. 상기 제조 방법에 의하면, 본 발명의 화학 흡착막의 형성 방법을 사용하여, 균일하고 치밀한 화학 흡착막을 소망한 기재 표면에 신속하게 형성할 수 있으므로, 동일한 화학 흡착막을 이용하여 고정밀도로 소자나 배선 등을 형성할 수 있는 동시에, 디바이스 제조에 필요한 시간이나 비용의 저감을 실현할 수 있다. 상기 디바이스 제조 방법으로는, 예를 들면 기판상에 배선 패턴을 형성하는 공정을 포함하는 회로 기판의 제조나, 기판상에 캐패시터나 메모리 소자의 전극을 패턴 형성하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조, 유기 기능층의 적층 형성 공정을 포함하는 전기 광학 장치의 제조 등에 적용할 수 있다.
또한 본 발명은, 상기 디바이스 제조 방법에 의해 제조된 디바이스를 제공한다. 이 구성에 의하면, 상기 제조 방법으로 얻어지는 고품질 디바이스를 염가로 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시의 형태를 도면을 참조하면서 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시형태 내지 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(화학 흡착막의 형성 방법)
도 1은 기재 표면에 피복 형성한 본 발명에 의한 화학 흡착막을 나타내는 단면 구성도이고, 도 2는 본 실시 형태의 화학 흡착막의 형성 방법을 나타내는 플로우도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 화학 흡착막(15)은 기재(10)의 표면에 부착된 산 또는 염기로 이루어지는 반응조제(12)를 거쳐서 기재 표면에 피복 형성되어 있다. 또한, 상기 화학 흡착막(15)의 형성 방법은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 기재(10) 표면을 친수화하는 친수 처리 공정(ST1)과, 기재(10) 표면에 산 또는 염기로 이루어지는 반응조제(12)를 부착시키는 처리 공정(ST2)과, 반응조제(12)를 도포한 기재(10)상에 화학 흡착제를 부착시켜 화학 흡착막(15)을 형성하는 막형성 공정(ST3)을 포함하고 있다.
기재(10)로는 세라믹, 금속, 수지, 반도체, 목재, 섬유 등 다양한 것을 사용할 수 있다. 이들 재료를 사용한 기재의 구체적 태양으로는 각종 디바이스 제조에 사용하는 기판, 식칼이나 절삭 공구 등의 칼, 도자기나 식기 등의 용기, 거울, 각종 성형용의 금형 제품, 조리 기구, 수지 제품, 건축 재료, 석재 등을 들 수 있다.
화학 흡착막(15)을 형성하기 위한 화학 흡착제로는, 기재(10) 표면에 공유결합을 거쳐서 결합하는 유기 화합물을 예시할 수 있다. 즉, 하기 식(1)으로 나타내는 분자 구조를 가진 것을 화학 흡착제로서 사용할 수 있다. 식(1)에서, Y는 흡착기이고, R1, R2는 유기기를 나타내고, X1는 가수분해기, -OR1, -OR2, -Cl, -OH 등을 나타내고, R2는 탄소수 1∼4의 알킬기를 나타내고, a는 1∼3의 정수이다.
R1YX1 aR2 (3-a) … (1)
상기 흡착 부위 Y로는, 특히 한정되지 않지만, 실릴기(-Si≡), 티타닐기(-Ti ≡), 스타닐기(-Sn≡)로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다.
예를 들면 실릴기를 함유하는 것으로는 실라놀기(-Si(OH)3), 트리클로로실릴기(-SiCl3), 트리에톡시실릴기(-Si(OCH2CH3)3), 트리메톡시실릴(-Si(OCH3)3) 등을 들 수 있다.
또한, 상기 흡착 부위 Y와 가수분해기 X1, 유기기 R2의 구조로는 티올기(-SH), 히드록실기(-OH), 아미노기(-NH2), 인산기(-PO3H2), 카복실기(-COOH), 설폰산기(-SO3H), 인산 클로라이드기(-PO2Cl2), 카복실산 클로라이드기(-COCl), 및 설폰산 클로라이드기(-SO2Cl) 등의 가수분해성 기를 포함하는 구조로 치환함으로써도 적용할 수 있다.
식(1)을 구성하는 유기기 R1는, 예를 들면 알킬기, 알케닐기, 아릴기, 아랄킬기 등이며, 분자 구조에 함유되는 수소기가 아미노기, 카복실기, 히드록실기, 티올기, 불소 원자 등으로 치환되어 있어도 좋고, 탄소쇄 중에 -O-, -S-, -NH-, -N= 등의 헤테로 원자나 벤젠 등의 방향족환이 끼어 있어도 좋다. 유기기 R1의 구체예로는 페닐기, 벤질기, 페네틸기, 히드록시페닐기, 클로로페닐기, 아미노페닐기, 나프틸기, 안트레닐기, 피레닐기, 티에닐기, 피로릴기, 시클로헥실기, 시클로헥세닐기, 시클로펜틸기, 시클로펜테닐기, 피리디닐기, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 옥타데실기, n-옥틸 기, 클로로메틸기, 메톡시에틸기, 히드록시에틸기, 아미노에틸기, 시아노기, 머캅토프로필기, 비닐기, 알릴기, 아크릴옥시에틸기, 메타크릴옥시에틸기, 글리시독시프로필기, 아세톡시기 등을 예시할 수 있다. X1의 알콕시기나 염소기, Si-O-Si 결합 등을 형성하기 위한 관능기이고, 물에 의해 가수분해되어 알콜이나 산으로서 탈리한다. 알콕시기로는 예를 들면, 메톡시기, 에톡시기, n-프로폭시기, 이소프로폭시기, n-부톡시기, 이소부톡시기, sec-부톡시기, tert-부톡시기 등을 들 수 있다.
상기 식(1)으로 나타내는 화합물 중에서도, 실릴기를 함유하는 실란 화합물이 바람직하다.
구체예를 들면, 디메틸디메톡시실란, 디에틸디에톡시실란, 1-프로페닐메틸디클로로실란, 프로필디메틸클로로실란, 프로필메틸디클로로실란, 프로필트리클로로실란, 프로필트리에톡시실란, 프로필트리메톡시실란, 스티릴에틸트리메톡시실란, 테트라데실트리클로로실란, 3-티오시아네이트프로필트리에톡시실란, p-톨릴디메틸클로로실란, p-톨릴메틸디클로로실란, p-톨릴트리클로로실란, p-톨릴트리메톡시실란, p-톨릴트리에톡시실란, 디-n-프로필디-n-프로폭시실란, 디이소프로필디이소프로폭시실란, 디-n-부틸디-n-부틸옥시실란, 디-sec-부틸디-sec-부틸옥시실란, 디-t-부틸디-t-부틸옥시실란, 옥타데실트리클로로실란, 옥타데실메틸디에톡시실란, 옥타데실트리에톡시실란, 옥타데실트리메톡시실란, 옥타데실디메틸클로로실란, 옥타데실메틸디클로로실란, 옥타데실메톡시디클로로실란, 7-옥테닐디메틸클로로실란, 7-옥테닐트리클로로실란, 7-옥테닐트리메톡시실란, 옥틸메틸디클로로실란, 옥틸디메 틸클로로실란, 옥틸트리클로로실란, 10-운데세닐디메틸클로로실란, 운데실트리클로로실란, 비닐디메틸클로로실란, 메틸옥타데실디메톡시실란, 메틸도데실디에톡시실란, 메틸옥타데실디메톡시시란, 메틸옥타데실디에톡시실란, n-옥틸메틸디메톡시실란, n-옥틸메틸디에톡시실란, 트리아콘틸디메틸클로로실란, 트리아콘틸트리클로로실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸트리-n-프로폭시실란, 메틸이소프로폭시실란, 메틸-n-부틸옥시실란, 메틸트리-sec-부틸옥시실란, 메틸트리-t-부틸옥시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 에틸트리-n-프로폭시실란, 에틸이소프로폭시실란, 에틸-n-부틸옥시실란, 에틸트리-sec-부틸옥시실란, 에틸트리-t-부틸옥시실란, n-프로필트리메톡시실란, 이소부틸트리메톡시실란, n-헥실트리메톡시실란, 헥사데실트리메톡시실란, n-옥틸트리메톡시실란, n-도데실트리메톡시실란, n-옥타데실트리메톡시실란, n-프로필트리에톡시실란, 이소부틸트리에톡시실란, n-헥실트리에톡시실란, 헥사데실트리에톡시실란, n-옥틸트리에톡시실란, n-도데실트리메톡시실란, n-옥타데실트리에톡시실란, n-프로필트리에톡시실란, 시소부틸트리에톡시실란, n-헥실트리에톡시실란, 헥사데실트리에톡시실란, n-옥틸트리에톡시실란, n-도데실트리메톡시실란, n-옥타데실트리에톡시실란, 2-[2-(트리클로로실릴)에틸]피리딘, 4-[2-(트리클로로실릴)에틸]피리딘, 디페닐디메톡시실란, 디페닐디에톡시실란, 1,3-(트리클로로실릴메틸)헵타코산, 디벤질디메톡시실란, 디벤질디에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐메틸디메톡시실란, 페닐디메틸메톡시실란, 페닐디메톡시실란, 페닐디에톡시실란, 페닐메틸디에톡시실란, 페닐디메틸에톡시실란, 벤질트리에톡시실란, 벤질트리메톡시실란, 벤질메틸디메톡시실란, 벤질디메틸 메톡시실란, 벤질디메톡시실란, 벤질디에톡시실란, 벤질메틸디에톡시실란, 벤질디메틸에톡시실란, 벤질트리에톡시실란, 디벤질디메톡시실란, 디벤질디에톡시실란, 3-아세톡시프로필트리메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 알릴트리메톡시실란, 알릴트리에톡시실란, 4-아미노부틸트리에톡시실란, (아미노에틸아미노메틸)페네틸트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, 6-(아미노헥실아미노프로필)트리메톡시실란, p-아미노페닐트리메톡시실란, p-아미노페닐에톡시실란, m-아미노페닐트리메톡시실란, m-아미노페닐에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, ω-아미노운데실트리메톡시실란, 아밀트리에톡시실란, 벤조옥사실레핀디메틸에스테르, 5-(비시클로헵테닐)트리에톡시실란, 비스(2-히드록시에틸)-3-아미노프로필트리에톡시실란, 8-브로모옥틸트리메톡시실란, 브로모페닐트리메톡시실란, 3-브로모프로필트리메톡시실란, n-부틸트리메톡시실란, 2-클로로메틸트리에톡시실란, 클로로메틸메틸디에톡시실란, 클로로메틸메틸디이소프로폭시실란, p-(클로로메틸)페닐트리메톡시실란, 클로로메틸트리에톡시실란, 클로로페닐트리에톡시실란, 3-클로로프로필메틸디메톡시실란, 3-클로로프로필트리에톡시실란, 3-클로로프로필트리메톡시실란, 2-(4-클로로설포닐페닐)에틸트리메톡시실란, 2-시아노에틸트리에톡시실란, 2-시아노에틸트리메톡시실란, 시아노메틸페네틸트리에톡시실란, 3-시아노프로필트리에톡시실란, 2- (3-시클로헥세닐)에틸트리메톡시실란, 2-(3-시클로헥세닐)에틸트리에톡시실란, 3-시클로헥세닐트리클로로실란, 2-(3-시클로헥세닐)에틸트리클로로실란, 2-(3-시클로헥세닐)에틸디메틸클로로실란, 2-(3-시클 로헥세닐)에틸메틸디클로로실란, 시클로헥실디메틸클로로실란, 시클로헥실에틸디메톡시실란, 시클로헥실메틸디클로로실란, 시클로헥실메틸디메톡시실란, (시클로헥실메틸)트리클로로실란, 시클로헥실트리클로로실란, 시클로헥실트리메톡시실란, 시클로옥틸트리클로로실란, (4-시클로옥테닐)트리클로로실란, 시클로펜틸트리클로로실란, 시클로펜틸트리메톡시실란, 1,1-디에톡시-1-실라시클로펜타-3-엔, 3-(2,4-디니트로페닐아미노)프로필트리에톡시실란, (디메틸클로로실릴)메틸-7,7-디메틸노르피난, (시클로헥실아미노메틸)메틸디에톡시실란, (3-시클로펜타디에닐프로필)트리에톡시실란, (N,N-디에틸-3-아미노프로필)트리메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리에톡시실란, (푸르푸릴옥시메틸)트리에톡시실란, 2-히드록시-4-(3-트리에톡시프로폭시)디페닐케톤, 3-(p-메톡시페닐)프로필메틸디클로로실란, 3-(p-메톡시페닐)프로필트리클로로실란, p-(메틸페네틸)메틸디클로로실란, p-(메틸페네틸)트리클로로실란, p-(메틸페네틸)디메틸클로로실란, 3-몰포리노프로필트리메톡시실란, (3-글리시독시프로필)메틸디에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 1,2,3,4,7,7,-헥사클로로-6-메틸디에톡시실릴-2-노르보르넨, 1,2,3,4,7,7,-헥사클로로-6-트리에톡시실릴-2-노르보르넨, 3-요드프로필트리메톡실란, 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란, (머캅토메틸)메틸디에톡시실란, 3-머캅토프로필메틸디메톡시실란, 3-머캅토프로필디메톡시실란, 3-머캅토프로필트리에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 메틸{2-(3-트리메톡시실릴프로필아미노)에틸아미노}-3-프로피오네트, 7-옥테닐트리메톡시실란, R-N-α-페네틸-N'-트리에톡시실릴프로필 우레아, S-N-α-페네틸-N'-트리에톡시실릴프로필우레아, 페네틸트리메톡시실란, 페네틸메틸디메톡시실란, 페네틸디메틸메톡시실란, 페네틸디메톡시실란, 페네틸디에톡시실란, 페네틸메틸디에톡시실란, 페네틸디메틸에톡시실란, 페네틸트리에톡시실란, (3-페닐프로필)디메틸클로로실란, (3-페닐프로필)메틸디클로로실란, N-페닐아미노프로필트리메톡시실란, N-(트리에톡시실릴프로필)댄실아미드, N-(3-트리에톡시실릴프로필)-4,5-디히드로이미다졸, 2-(트리에톡시실릴에틸)-5-(클로로아세톡시)비시클로헵탄, (S)-N-트리에톡시실릴프로필-O-멘토카바메이트, 3-(트리에톡시실릴프로필)-p-니트로벤즈이미드, 3-(트리에톡시실릴)프로필석시닉 무수물, N-[5-(트리메톡시실릴)-2-아자-1-옥소펜틸]카프로락탐, 2-(트리메톡시실릴에틸)피리딘, N-(트리메톡시실릴에틸)벤질-N,N,N-트리메틸암모늄클로라이드, 페닐비닐디에톡시실란, 3-티오시아네이트프로필트리에톡시실란, (트리데카플루오로-1,1,2,2,-테트라히드로옥틸)트리에톡시실란, N-{3-(트리에톡시실릴)프로필}프탈아미드산, (3,3,3-트리플루오로프로필)메틸디메톡시실란, (3,3,3-트리플루오로프로필)트리메톡시실란, 1-트리메톡시실릴-2-(클로로메틸)페닐에탄, 2-(트리메톡시실릴)에틸페닐설포닐아지드, β-트리메톡시실릴에틸-2-피리딘, 트리메톡시실릴프로필디에틸렌트리아민, N-(3-트리메톡시실릴프로필)피롤, N-트리메톡시실릴프로필-N,N,N-트리부틸암모늄브로마이드, N-트리메톡시실릴프로필-N,N,N-트리부틸암모늄클로라이드, N-트리메톡시실릴프로필-N,N,N-트리메틸암모늄 클로라이드, 비닐메틸디에톡실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐메틸디메톡시실란, 비닐디메틸메톡시실란, 비닐디메틸에톡시실란, 비닐메틸디클로로실란, 비닐페닐디클로로실란, 비닐페닐디에톡시실란, 비 닐페닐디메틸실란, 비닐페닐메틸클로로실란, 비닐트리페녹시실란, 비닐트리스-t-부톡시실란, 아다만틸에틸트리클로로실란, 알릴페닐트리클로로실란, (아미노에틸아미노메틸)페네틸트리메톡시실란, 3-아미노페녹시디메틸비닐실란, 페닐트리클로로실란, 페닐디메틸클로로실란, 페닐메틸디클로로실란, 벤질트리클로로실란, 벤질디메틸클로로실란, 벤질메틸디클로로실란, 페네틸디이소프로필클로로실란, 페네틸트리클로로실란, 페네틸디메틸클로로실란, 페네틸메틸디클로로실란, 5-(비시클로헵테닐)트리클로로실란, 5-(비시클로헵테닐)트리에톡시실란, 2-(비시클로헵틸)디메틸클로로실란, 2-(비시클로헵틸)트리클로로실란, 1,4-비스(트리메톡시실릴에틸)벤젠, 브로모페닐트리클로로실란, 3-페녹시프로필디메틸클로로실란, 3-페녹시프로필트리클로로실란, t-부틸페닐클로로실란, t-부틸페닐메톡시실란, t-부틸페닐디클로로실란, p-(t-부틸)페네틸디메틸클로로실란, p-(t-부틸)페네틸트리클로로실란, 1,3-(클로로디메틸실릴메틸)헵타코산, ((클로로메틸)페닐에틸)디메틸클로로실란, ((클로로메틸)페닐에틸)메틸디클로로실란, ((클로로메틸)페닐에틸)트리클로로실란, ((클로로메틸)페닐에틸)트리메톡시실란, 클로로페닐트리클로로실란, 2-시아노에틸트리클로로실란, 2-시아노에틸메틸디클로로실란, 3-시아노프로필메틸디에톡시실란, 3-시아노프로필메틸디클로로실란, 3-시아노 프로필메틸디클로로실란, 3-시아노프로필디메틸에톡시실란, 3-시아노프로필메틸디클로로실란, 3-시아노프로필트리클로로실란 등, 및 후술의 불화알킬실란을 들 수 있다. 이들의 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
상술한 실란 화합물을 화학 흡착제로 사용하면, 기재 표면의 원자와 실란 화 합물이 직접 또는 간접적으로 반응하여 결합한다. 예를 들면 실란 화합물의 가수분해성기의 일부가 가수분해되어 생성하는 SiOH와, 표면의 원자 M(또는 MOH 등)이 반응하여 Si-0-M 결합이 형성된다.
또한, 상술한 실란 화합물 외에도, 발액성과 같은 명백한 기능성을 나타내는 화학 흡착제로서, 함불소알킬실란 화합물을 들 수 있다. 특히 상기 식(1)에서, R1이 퍼플루오로알킬 구조(CnF2n +1)로 나타내는 것이며, 상기 식(1)를 (I)로 나타내는 화합물을 예시할 수 있다. 식 중, n는 1∼14의 정수를, m는 2∼6의 정수를 각각 나타내고, X1 및 R2 및 a는 상기와 동일한 의미를 나타낸다.
CnF2n +1(CH2)mSiX1 aR2 (3-a) … (I)
보다 구체적으로는, CF3-CH2CH2-Si(OCH3)3, CF3(CF2)3-CH2CH2-Si(OCH3)3, CF3 (CF2)5-CH2CH2-Si(OCH3)3, CF3(CF2)5-CH2CH2-Si(OC2H5)3, CF3(CF2)7-CH2CH2-Si(OCH3)3, CF3(CF2)11-CH2CH2-Si(OC2H5)3, CF3(CF2)3-CH2CH2-Si(CH3)(OCH3)2, CF3(CF2)7-CH2CH2-Si(CH3)(OCH3)2, CF3(CF2)8-CH2CH2-Si(CH3)(OC2H5)2, CF3(CF2)8-CH2CH2-Si(C2H5)(OC2H5)2 등을 들 수 있다.
또한, R1이 퍼플루오로알킬에테르 구조(OCnF2n +1)로 나타내는 것도 들 수 있다. 그 구체예로는 예를 들면, 상기 식(1)을 하기 일반식(1I)으로 나타낸 화합물 을 예시할 수 있다. 식 중, m은 2∼6의 정수를, p는 1∼4의 정수를, r은 1∼1O의 정수를 각각 나타내고, X1 및 X2 및 a는 상기와 동일한 의미를 나타낸다.
CpF2p +1O(CpF2pO)r(CH2)mSiX1 aX2 (3-a) … (l1)
구체적인 화합물의 예로는, CF3O(CF2O)6-CH2CH2-Si(OC2H5)3, CF3O(C3F6O)4-CH2CH2-Si(OCH3)3, CF3O(C3F6O)2(CF2O)3-CH2CH2-Si(OCH3)3, CF3O(C3F6O)8-CH2CH2-Si(OCH3)3, CF3O(C4F9O)5-CH2CH2-Si(OCH3)3, CF3O(C4F9O)5-CH2CH2-Si(CH3)(OC2H5)2, CF3O(C3F6O)4-CH2CH2-Si(C2H5)(OCH3)2 등을 들 수 있다.
기재(10)상에 상술한 화학 흡착막(15)을 형성하는 경우, 상기의 화학 흡착제가 기상이어도 액상이어도 좋다. 상기 화학 흡착제를 기상으로 공급하는 경우는,도 3에 나타내는 바와 같은 막형성 장치를 사용할 수 있다. 이 막형성 장치(16)는 밀폐 용기(16a)와, 밀폐 용기(16)내에 수용된 막형성물 공급부(16b) 및 기재 유지부(16c)를 구비하여 구성되어 있다. 또한, 막형성물 공급부(16b)에 상기 화학 흡착제(15a)를 저장하는 동시에, 기재 유지부(16c)에 기재(10)을 지지하여 밀폐 용기(16a)를 밀폐하여, 용기내 온도에 따라 정치해 둠으로써, 기재(1O)상에 화학 흡착제(15a)가 막형성되어, 화학 흡착막(15)으로 된다. 또한, 상기 밀폐 용기(16a) 전체를 가열함에 의해, 기재(10)상에 화학 흡착막(15)을 형성하는데 필요한 시간을 단축할 수 있다. 본 발명에 의한 화학 흡착막의 형성 방법은 상기 정치 시간을 더 단축함을 가능하게 하는 기술이다.
한편, 상기 화학 흡착제를 액상으로 공급하는 경우에는, 예를 들면, 도 4에 나타내는 바와 같은 막형성 장치를 사용할 수 있다. 이 막형성 장치(17)는 침지조(17a)를 구비하고 있고, 이 침지조(17a)에 화학 흡착제(15a)를 함유하는 용액(15b)을 저장하고, 이 용액(15b) 중에 기재(10)를 침지하여 소정 시간 유지한 후, 소정 속도로 기재(10)를 끄집어올림으로써 기재(10)상에 화학 흡착막(15)을 형성할 수 있다. 본 발명에 의한 형성 방법에 의하면, 상기 장치를 사용한 경우의 침지조(17a)에의 침지 시간을 단축할 수 있다.
상기 화학 흡착제(15a)를 함유하는 용액(15b)을 사용하여 기재(10)로의 도포를 행하는 경우에서의 용매로는, 비수계의 용매를 사용하는 것이 바람직하고, 그들 중에서도 수분량이 적은 것이 바람직하다. 이는 수분에 의한 화학 흡착제(15a)의 반응을 방지하여, 화학 흡착제(15a)의 사용 효율을 높이기 때문이다. 이러한 용매로는, 예를 들면, 방향족계 용매, 장쇄알킬계 용매, 지환족 탄화수소계 용매, 함할로겐 용매 등을 적용할 수 있다.
반응조제(12)로는, 화학 흡착제의 가수분해 반응을 촉진하는 산 또는 염기가 사용된다.
상기 산으로는 염산, 황산, 인산, 질산, 아세트산, 탄산, 포름산, 벤조산, 아염소산, 차아염소산, 아황산, 차아황산, 아질산, 차아질산, 아인산, 차아인산 등의 프로톤산을 사용할 수 있다. 이 중에서도 염산, 인산, 아세트산이 적합하다.
한편, 염기로는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘 등을 예시할 수 있다. 바람직하게는 수산화나트륨, 수산화칼륨이다.
본 실시 형태에 의한 형성 방법에 의해 화학 흡착막(15)을 기재(10)상에 형성하기 위해서는, 우선, 기재(1O)의 표면을 친수화한다. 친수 처리 공정(ST1)은 기재(1O)의 표면 특성에 따라 적당히 행해지는 처리이며, 예를 들면 기재(10)의 표면에 히드록실기, 알데히드기, 케톤기, 아미노기, 이미노기, 카복실기 등의 친수기가 함유되어 있는 경우에는, 친수 처리 공정(ST1)은 생략할 수 있다. 친수 처리의 구체예로는 오존 산화 처리, 플라즈마 처리, 코로나 처리, 자외선 조사 처리, 전자선 조사 처리, 산 처리, 알칼리 처리 등을 예시할 수 있다.
다음에, 처리 공정(ST2)에 의해 기재(10) 표면에 반응조제(12)를 도포한다. 이 처리 공정(ST2)에서는, 상술한 반응조제 또는 반응조제 용액을 기재(10)의 표면에 도포한다. 도포 방법으로는, 예를 들면, 딥 코팅법, 에어 나이프 코팅법, 블레이드 코팅법, 스프레이 코팅법, 바 코팅법, 로드 코팅법, 롤 코팅법, 그라비아 코팅법, 사이즈 프레스법, 스핀 코팅법, 액적 토출법, 스크린 인쇄법 등 각종 방법을 채용할 수 있다.
다음에, 반응조제(12)가 부착되어 있는 기재(10)의 표면에, 화학 흡착제를 부착시킨다. 이 막형성 공정(ST3)에서는, 상술한 화학 흡착제를 기상법 또는 액상법에 의해 기재(10) 표면에 공급하여, 기재(10) 표면과 결합시킨다. 여기서, 본 실시 형태에서는, 화학 흡착제가 공급되는 기재(10) 표면에 산 또는 염기의 반응조제(12)가 부착되어 있으므로, 화학 흡착제의 가수분해 반응이 촉진되어, 신속히 기재(10) 표면에 대해 결합한다.
이와 같이 본 발명에 의한 화학 흡착막의 형성 방법에 의하면, 기재(10)의 표면에 산 또는 염기를 부착시킨 상태로 화학 흡착제와 기재를 접촉시킴으로써, 균일한 막질의 화학 흡착막(15)을 신속히 기재(10)의 표면에 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 화학 흡착제의 공급에 앞서, 기재측에 산 또는 염기를 부착시키도록 되어 있으므로, 화학 흡착제를 열화시키지 않고 유효하게 사용할 수 있다. 즉, 막형성 공정(ST3)에 사용하는 화학 흡착제의 용액 등에 산 또는 염기를 함유시키면, 산 또는 염기의 존재에 의해서 화학 흡착제의 가수분해 반응이 진행하여, 기재(10)에 부착할 수 있는 화학 흡착제 양이 감소하여 처리 시간이 길어진다. 또한 이것에 의해 화학 흡착제의 사용 효율이 저하하여, 비용 상승을 초래할 우려가 있지만, 본 발명에서는 이와 같은 문제가 생기지는 않는다.
[실시예]
이하, 실시예에 의해 본 발명에 대해서 더 상세하게 설명하는 동시에, 그 효과를 명백하게 한다.
(실시예 1)
화학 흡착제로서 헵타데카플루오르-1,1,2,2-테트라히드로트리메톡시실란(이후, FAS-17라 함.)를 준비하고, 기재로서 슬라이드 글라스 기판을 준비하였다.
다음에, 슬라이드 글라스 기판의 표면에 자외선(파장 172nm)를 조사하여 세정하여, 기판 표면의 유기 불순물을 제거하는 동시에, 기판 표면에 실라놀기(Si-OH)를 형성하여 해당 표면의 친수화를 행하였다.
다음에, 친수화한 슬라이드 글라스 기판에, 1Owt%의 염산 수용액을 스핀 코팅법을 사용하여 도포하였다. 도포 조건은 기판 회전수가 2000rpm, 도포 시간이 1 분간이다.
다음에, 폴리4불화에틸렌제의 밀폐 가능한 용기에, 10㎖ 샘플병에 상기 FAS-17를 2㎕ 넣은 것과 친수 처리 후의 슬라이드 글라스 기판을 수용하여 밀폐하고, 이 용기를 120℃로 가열한 전기로내에 정치하였다.
또한, 이상의 순서에 따라, 전기로에 의한 가열 시간을 변경하여 복수의 샘플을 제조하였다.
다음에, 비교를 위해서, 염산 수용액을 스핀 코팅하는 공정을 행하지 않은 것 외에는 상기 공정과 동일하게 하여, 슬라이드 글라스 기판 상에 화학 흡착막을 형성하였다. 이 비교 샘플에 대해서도, 전기로에 의한 가열 시간을 변경하여 복수의 샘플을 제조하였다.
이상에 의해 얻어진 복수의 샘플에 대해서, 기재 표면의 물에 대한 정적(靜的) 접촉각을 측정하였다. 얻어진 접촉각을, 전기로에 의한 가열 시간에 대응시켜 플롯한 그래프를 도 5에 나타낸다. 도 5에 나타내는 「산처리함」의 곡선은 상기 염산 도포를 행한 샘플의 측정 결과를 나타내고, 「산처리하지 않음」의 곡선은 염산 도포를 행하지 않은 샘플의 측정 결과를 나타내고 있다. 그래프로부터 명백한 바와 같이, 화학 흡착제의 도포에 앞서 슬라이드 글라스 기판의 표면에 염산을 도포해 둠으로써, 화학 흡착막의 막형성 시간을 큰폭으로 단축할 수 있다. 예를 들면 접촉각이 100°를 넘는 화학 흡착막을 얻기 위해서, 「산처리하지 않음」의 경우에는 45분 정도의 시간을 필요로 하는데 대해, 「산처리함」의 경우에는 10분 미만의 시간이며, 화학 흡착제의 부착성이 현저하게 개선됨을 알았다.
또한, 본 발명에 의한 형성 방법을 적용한 샘플의 화학 흡착막은 박리 시험을 행하여도 박리되지 않았다. 상기 화학 흡착막은 기판 표면과 실록산 결합을 형성하고 있어, 기계적 강도도 뛰어난 것이었다. 또한, 화학 흡착막 형성 후의 기판을 산, 알칼리, 유기 용제 등에 침지하여 용제 내성을 평가한 결과, 어느 조건에서도 화학 흡착막의 변성은 관찰되지 않았고, 화학적으로 매우 안정함이 확인되었다.
(실시예 2)
화학 흡착제로서 옥타데실트리에톡시실란(이후 ODS라 함)을 준비하고, 기재로서 석영 유리 기판을 준비하였다.
다음에, 석영 유리 기판의 표면을, 오존 세정기를 사용하여 세정하였다. 오존 세정기는 자외선(파장 254nm와 파장 185nm의 것)을 조사하여 공기 중에 오존을 발생시켜, 오존의 활성을 이용하여 대상물의 세정을 행하는(기판 표면의 유기 불순물을 제거함) 장치이다. 또한, 이 오존 세정에 의해, 석영 유리 기판 표면에 실라놀기(Si-OH)가 형성되어 친수화된다.
다음에, 친수화한 석영 유리 기판을 35wt%의 염산 수용액에 10초간 침지하였다. 다음에 취출한 석영 유리 기판에 드라이 에어(건조 공기)를 불어 넣어 건조하였다.
다음에, 상기 석영 유리 기판을 1wt%의 ODS/톨루엔 용액에 침지하여, 정치함으로써, 석영 유리 기판상에 ODS로 이루어지는 화학 흡착막을 형성하였다.
또한, 이상의 순서에 따라, ODS/톨루엔 용액으로의 침지 시간을 변경하여 복수의 샘플을 제조하였다.
또한, 비교를 위해서, 상기 염산 수용액에 침지하는 공정을 행하지 않은 것 외에는 상기 순서와 동일하게 하여 복수의 샘플을 제조하였다.
이상의 공정에 의해 얻어진 각 샘플에 대해, 실시예 1과 동일한 방법으로 정적 접촉각을 측정하였다. 그 결과, 염산 수용액에 침지하는 공정을 행한 샘플은 침지 공정을 생략한 샘플에 비해서, ODS/톨루엔 용액에의 침지 시간이 동일하더라도 큰 정적 접촉각을 얻을 수 있음이 확인되었다. 이와 같이, 화학 흡착막의 형성에 앞서 산 처리를 행하면, 기판 표면으로의 화학 흡착제의 부착성이 현저하게 개선되어, 화학 흡착막을 단시간에 효율 좋게 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 형성 방법을 적용한 샘플의 화학 흡착막은 박리 시험을 행해도 박리되지 않았다. 상기 화학 흡착막은 기판 표면과 실록산 결합을 형성하고 있어, 기계적 강도도 뛰어난 것이었다. 또한, 화학 흡착막 형성 후의 기판을 산, 알칼리, 유기 용제 등에 침지하여 용제 내성을 평가한 결과, 어느 조건에서도 화학 흡착막의 변성은 관찰되지 않았고, 화학적으로 매우 안정함이 확인되었다.
(실시예 3)
화학 흡착제로서 페닐트리메톡시실란(이후, PTS라 함)를 준비하고, 기재로서 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 필름을 준비하였다.
다음에, PET 필름의 표면을, 산소 플라즈마 처리에 의해 세정하여 필름 표면의 유기 불순물을 제거하는 동시에, 기판 표면에 히드록실기(-OH) 또는 카복실기(-COOH)를 형성하여 해당 표면의 친수화를 행하였다.
다음에, 친수화한 PET 필름에, 5wt%의 수산화나트륨 수용액을 스프레이 코팅 법을 사용하여 도포하였다.
다음에, 폴리4불화에틸렌제의 밀폐 가능한 용기에, 10㎖ 샘플병에 상기 PTS를 2㎕ 넣은 것과 친수 처리 후의 PET 필름을 수용하여 밀폐하고, 이 용기를 100℃로 가열한 전기로내에 정치하였다.
또한, 이상의 순서에 따라, 전기로에 의한 가열 시간을 변경하여 복수의 샘플을 제조하였다.
다음에, 비교를 위해서, 수산화나트륨 수용액을 스프레이 코팅하는 공정을 행하지 않은 것 외에는 상기 공정과 동일하게 하여, PET 필름상에 화학 흡착막(PTS)을 형성하였다. 이 비교 샘플에 대해서도, 전기로에 의한 가열 시간을 변경하여 복수의 샘플을 제조하였다.
이상의 공정에 의해 얻어진 각 샘플에 대해, 실시예 1과 동일한 방법으로 정적 접촉각을 측정하였다. 그 결과, 수산화나트륨 수용액에 침지하는 공정을 행한 샘플은 침지 공정을 생략한 샘플에 비해서, 전기로에 의한 가열 시간이 동일하더라도 큰 정적 접촉각을 얻을 수 있음이 확인되었다. 이와 같이, 화학 흡착막의 형성에 앞서 염기 처리를 행하면, 기판 표면으로의 화학 흡착제의 부착성이 현저하게 개선되어, 화학 흡착막을 단시간에 효율 좋게 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 형성 방법을 적용한 샘플의 화학 흡착막은 박리 시험을 행해도 박리하지 않았다. 상기 화학 흡착막은 기판 표면과 공유결합을 형성하고 있어, 기계적 강도도 뛰어난 것이었다. 또한, 화학 흡착막 형성 후의 기판을 산, 알칼리, 유기 용제 등에 침지하여 용제 내성을 평가한 결과, 어느 조건에서도 화학 흡착막의 변성은 관찰되지 않고, 화학적으로 매우 안정함이 확인되었다.
(디바이스의 제조 방법)
다음에, 상기의 실시 형태의 화학 흡착막의 형성 방법을 포함하는 디바이스 제조 방법의 실시예에 대해서 설명한다. 이하, 디바이스 제조 방법의 일례로서, 액상법을 사용한 배선 패턴의 형성 방법을 예로 들어 설명한다.
<배선 패턴의 형성 방법>
도 6은 상기 실시 형태의 형성 방법에서 얻어지는 화학 흡착막을 이용한 박막 패턴의 형성 방법을 나타내는 단면 공정도이다. 본 실시예에서는 배선 패턴 형성용 재료를 기재(10)상에 배치할 때에, 배선 패턴 형성용 재료를 함유하는 기능액의 액적을 토출하는 액적토출법(잉크젯법)을 사용한다. 액적 토출법에서는 토출 헤드를 기재(10)에 대향 배치하고, 소정의 영역에 대하여 배선 패턴 형성용 재료를 함유하는 기능액의 액적을 헤드로부터 토출하여 배치한다.
여기서, 도 7은 피에조 방식에 의한 기능액(액상체 재료)의 토출 원리를 설명하기 위한 도면이다. 도 7에서, 토출 헤드(20)는 기능액(배선 패턴 형성용 재료를 함유하는 액상체 재료)을 수용하는 액체실(21)과, 그 액체실(21)에 인접하여 설치된 피에조 소자(22)를 구비하고 있다. 액체실(21)에는, 기능액을 수용하는 재료 탱크를 포함하는 공급계(23)를 거쳐서 기능액이 공급된다. 피에조 소자(22)는 구동 회로(24)에 접속되어 있고, 이 구동 회로(24)를 거쳐서 피에조 소자(22)에 전압을 인가하여, 피에조 소자(22)를 변형시킴에 의해, 액체실(21)이 변형하여, 토출 노즐(25)로부터 기능액이 토출된다. 이 경우, 인가 전압의 값을 변화시킴에 의해 피에조 소자(22)의 변형량이 제어된다. 또한, 인가 전압의 주파수를 변화시킴에 의해 피에조 소자(22)의 변형 속도가 제어된다. 피에조 방식에 의한 액적 토출은 재료에 열을 가하지 않기 때문에, 재료의 조성에 영향을 주기 어렵다는 이점을 갖는다.
상기 액적 토출법에서의 토출 기술로는, 대전 제어 방식, 가압 진동 방식, 전기열변환 방식, 정전 흡인 방식, 전기기계변환 방식 등을 들 수 있다. 대전 제어 방식은 재료에 대전 전극으로 전하를 부여하고, 편향 전극으로 재료의 비상 방향을 제어하여 토출 노즐로부터 토출시키는 것이다. 또한, 가압 진동 방식은 재료에 30kg/㎠ 정도의 초고압을 인가하여 노즐 선단측으로 재료를 토출시키는 것이며, 제어 전압을 걸지 않은 경우에는 재료가 직진하여 토출 노즐로부터 토출되고, 제어 전압을 걸면 재료간에 정전적인 반발이 일어나, 재료가 비산하여 토출 노즐로부터 토출되지 않는다. 또한, 전기열변환 방식은 재료를 저장한 공간내에 마련한 히터에 의해, 재료를 급격히 기화시켜 버블(기포)을 발생시켜, 버블의 압력에 의해서 공간내의 재료를 토출시키는 것이다. 정전 흡인 방식은 재료를 저장한 공간내에 미소 압력을 가하여, 토출 노즐에 재료의 메니스커스를 형성하고, 이 상태로 정전 인력을 가하여 재료를 인출하는 것이다. 전기기계 변환 방식은 피에조 소자(압전 소자)가 펄스적인 전기 신호를 받아 변형하는 성질을 이용한 것으로서, 피에조 소자가 변형함에 의해서 재료를 저장한 공간에 가요 물질을 거쳐서 압력을 가하고, 이 공간으로부터 재료를 압출하여 토출 노즐로부터 토출시키는 것이다. 이 외에, 전기장에 의한 유체의 점성 변화를 이용하는 방식이나, 방전 불꽃으로 날리는 방식 등의 기술도 적용 가능하다. 액적 토출법은 재료의 사용에 낭비가 적고, 또한 소망한 위치에 소망한 양의 재료를 적확하게 배치할 수 있는 이점을 갖는다.
또한, 액적 토출법에 의해 토출되는 액체 재료의 한 방울의 양은 예를 들면 1∼300나노그램이다.
이하, 배선 패턴을 형성하는 순서에 대해서 설명한다.
우선, 도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 기재(10)의 표면에 화학 흡착막(15)을 형성한다. 이 화학 흡착막(15)은 앞서 기재한 본 발명에 의한 형성 방법을 사용하여, 공정 ST1∼ST3를 거쳐 형성된 것이다. 또한, 실시예에서는 화학 흡착막(15)에 의해서 기재(10)의 표면에 발액성이 부여되어 있는 것으로 한다. 따라서 화학 흡착막(15)은, 예를 들면 불화알킬실란으로 이루어지는 자기 조직화막이다.
다음에, 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 광원(11)으로부터 화학 흡착막(15)을 향하여 광을 조사함에 의해, 화학 흡착막(15)을 부분적으로 제거한다. 화학 흡착막(15)의 일부를 제거하는 방법으로는, 예를 들면 상기 화학 흡착막을 제거하고 싶은 부위에, 자외선이나 Ne-He 레이저, Ar 레이저, CO2 레이저, 루비 레이저, 반도체 레이저, YAG 레이저, 글라스 레이저, YVO4 레이저, 엑시머 레이저 등의 각종 레이저를 조사하는 방법을 들 수 있다.
이 제거 공정에 의해, 기재(10)의 표면에, 후단의 공정에서 도포되는 액체 재료에 대해서 발액성을 갖는 발액 영역(화학 흡착막(15)의 형성 영역)과, 친액성을 갖는 친액 영역(화학 흡착막(15)이 제거된 영역)(15d)이 형성된다.
다음에, 도 6(c)에 나타내는 바와 같이, 토출 헤드(20)를 사용하여, 기재(10)상의 친액 영역(15d)에 배선 패턴 형성용 재료를 함유하는 액체 재료의 액적을 배치하는 재료 배치 공정이 행해진다.
여기서는, 배선 패턴 형성용 재료를 구성하는 도전성 재료로서 유기 은화합물을 사용하고, 용매(분산매)로서 디에틸렌글리콜디에틸에테르를 사용하여, 그 유기 은화합물을 함유하는 기능액을 토출한다.
이 재료 배치 공정에서는 도 7에 나타내는 바와 같이, 토출 헤드(20)로부터 배선 패턴 형성용 재료를 함유하는 액체 재료를 액적으로서 토출한다. 토출된 액적은 도 6(d)에 나타내는 바와 같이, 기재(10) 상의 친액 영역(15d)에 배치된다. 이 때, 친액 영역(15d)의 주위는 발액성을 가진 화학 흡착막(15)에 의해 둘러싸여 있으므로, 액적이 친액 영역(15d) 이외의 영역에까지 젖어 퍼짐을 저지할 수 있다. 또한, 화학 흡착막(15)의 발액성에 의해, 토출된 액적의 일부가 화학 흡착막(15)상에 올려져도 친액 영역(15d)으로 흘러 떨어지게 된다. 또한, 기재(10)가 노출되어 있는 친액 영역(15d)에서는 그 친액성에 의해 토출된 액적이 친액 영역(15d)내를 원활히 젖어 퍼지고, 그 결과 이 영역에 균일하게 배치된다.
또한, 배선 패턴 형성용의 액체 재료로는 도전성 미립자를 분산매에 분산한 분산액을 사용할 수도 있다. 도전성 미립자로는, 예를 들면, 금, 은, 구리, 알루미늄, 팔라듐, 및 니켈 중의 적어도 어느 하나를 함유하는 금속 미립자 외에, 이들의 산화물, 및 도전성 폴리머나 초전도체의 미립자 등이 사용된다. 분산매로는 상기의 도전성 미립자를 분산할 수 있는 것으로서, 입자의 응집을 일으키지 않는 것 이면 특히 한정되지 않는다. 예를 들면, 물 외에, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 등의 알콜류; n-헵탄, n-옥탄, 데칸, 도데칸, 테트라데칸, 톨루엔, 크실렌, 시멘, 듀렌, 인덴, 디펜텐, 테트라히드로나프탈렌, 데카히드로나프탈렌, 시클로헥실벤젠 등의 탄화수소계 화합물; 또한 에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜디에틸에테르, 에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 1,2-디메톡시에탄, 비스(2-메톡시에틸)에테르, p-디옥산 등의 에테르계 화합물, 또한 프로필렌카보네이트, γ-부티로락톤, N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸포름아미드, 디메틸설폭시드, 시클로헥사논 등의 극성 화합물을 예시할 수 있다. 이들 중, 미립자의 분산성과 분산액의 안정성, 또한 액적 토출법으로의 적용의 용이함의 관점에서, 물, 알콜류, 탄화수소계 화합물, 에테르계 화합물이 바람직하고, 보다 바람직한 분산매로는 물, 탄화수소계 화합물을 들 수 있다.
재료 배치 공정(액적 토출 공정) 후, 소성 공정이 행해진다. 도전성 재료를 함유하는 액체 재료(L)에 대해서 소성 처리를 행함에 의해, 액체 재료(L)는 도 6(e)에 나타내는 바와 같이, 건조, 고체화되어 기재(1O)상에 고체의 배선 패턴(F)을 형성하여, 도전성을 발현한다. 특히 유기 은화합물을 사용한 경우, 소성 처리를 행하여 그 유기분을 제거하고 은입자를 잔류시킴으로써 도전성이 발현된다. 그 때문에, 재료 배치 공정 후의 기재(10)에 대해서, 소성 처리로서 열 처리 및 광 처리 중의 적어도 한쪽이 행해진다. 열처리·광처리는 통상 대기 중에서 행해지지만, 필요에 따라서, 질소, 아르곤, 헬륨 등의 불활성 가스 분위기 중에서 행할 수 도 있다. 열처리·광처리의 처리 온도는 용매의 비점(증기압), 분위기 가스의 종류나 압력, 미립자의 분산성이나 유기 은화합물, 산화성 등의 열적 거동, 코팅재의 유무나 양, 기재의 내열 온도 등을 고려하여 적당히 결정된다. 예를 들면, 유기 은화합물의 유기분을 제거하기 위해서는 약 200℃에서 소성하는 것이 필요하다. 또한, 플라스틱 등을 기재로 사용하는 경우에는 실온 이상 100℃ 이하로 행하는 것이 바람직하다.
이와 같이 본 발명에 의한 화학 흡착막의 형성 방법을 포함하는 디바이스 제조 방법으로 한다면, 기계적 특성이 뛰어난 치밀한 화학 흡착막이 균일한 두께를 갖게 형성된 기재를 디바이스 제조에 제공할 수 있으므로, 의도한 영역(친액 영역(15d))에 정확히 액체 재료(L)를 배치할 수 있어, 선폭 정밀도가 뛰어난 배선 패턴을 형성할 수 있다. 또한 본 발명에 의하면, 화학 흡착막(15)이 치밀하고 균일한 막을 형성하고 있으므로, 친액 영역과 발액 영역의 표면 특성의 콘트라스트를 높일 수 있고, 따라서 미세한 배선 패턴의 형성에도 용이하게 대응할 수 있다.
또한 앞서 기재한 바와 같이, 본 발명에 의하면 화학 흡착막(15)을 단시간에 형성할 수 있으므로, 디바이스 제조에 필요한 시간의 단축에 기여하여, 제조 효율의 향상과 제조 비용의 저감을 실현할 수 있다.
또한, 재료 배치 공정 후, 중간 건조 공정(또는 소성 공정)을 행하여 기재(10) 상의 액체 재료(L)의 분산매의 일부 또는 전부를 제거한 뒤, 그 위에 액체 재료(L)를 토출하여 배선 패턴을 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 재료 배치 공정과 중간 건조 공정(소성 공정)을 교대로 복수회 반복함으로써, 배선 패턴 형성용 재료 를 친액 영역(15d)에 소망한 두께로 적층할 수 있다.
<디바이스>
이하, 상기 배선 패턴의 형성 방법을 적용할 수 있는 디바이스의 실시예에 대해서 설명한다.
[플라즈마형 표시 장치]
우선, 일실시예로서, 플라즈마형 표시 장치(전기 광학 장치)에 대해서 설명한다.
도 8은 본 실시예의 플라즈마형 표시 장치(500)의 분해 사시도를 나타내고 있다. 플라즈마형 표시 장치(500)는 서로 대향하여 배치된 기판(501, 502), 및 이들 사이에 형성되는 방전 표시부(510)를 포함하여 구성되어 있다.
방전 표시부(510)은 복수의 방전실(516)이 집합된 것이다. 복수의 방전실(516) 중, 적색 방전실(516)(R), 녹색 방전실(516)(G), 청색 방전실(516)(B)의 3개의 방전실(516)이 쌍으로 되어 1화소를 구성하도록 배치되어 있다.
기판(501)의 상면에는 소정의 간격으로 스트라이프상으로 어드레스 전극(511)이 형성되고, 어드레스 전극(511)과 기판(501) 상면을 덮도록 유전체층(519)이 형성되어 있다.
유전체층(519)상에는 어드레스 전극(511, 511)사이에 위치하고 또한 각 어드레스 전극(511)을 따라 격벽(515)이 형성되어 있다. 격벽(515)은 어드레스 전극(511)의 폭방향 좌우양측에 인접하는 격벽과, 어드레스 전극(511)과 직교하는 방향으로 연장하여 마련된 격벽을 포함한다. 또한, 격벽(515)에 의해서 분할된 직사각 형상의 영역에 대응하여 방전실(516)이 형성되어 있다.
또한, 격벽(515)에 의해서 구획되는 직사각형상의 영역의 내측에는 형광체(517)가 배치되어 있다. 형광체(517)는 적색, 녹색, 청색의 어느 하나의 형광을 발광하는 것이므로, 적색 방전실(516)(R)의 저부(底部)에는 적색 형광체(517)(R)가, 녹색 방전실(516)(G)의 저부에는 녹색 형광체(517)(G)가, 청색 방전실(516)(B)의 저부에는 청색 형광체(517)(B)가 각각 배치되어 있다.
한편, 기판(502)에는 상기의 어드레스 전극(511)과 직교하는 방향으로 복수의 표시 전극(512)이 스트라이프상으로 소정의 간격으로 형성되어 있다. 또한, 이들을 덮도록 유전체층(513), 및 MgO 등으로 되는 보호막(514)이 형성되어 있다.
기판(501)과 기판(502)은 상기 어드레스 전극(511…)과 표시 전극(512…)이 서로 직교되도록 대향시켜 서로 접합되어 있다.
상기 어드레스 전극(511)과 표시 전극(512)은 도시를 생략한 교류 전원에 접속되어 있다. 각 전극에 통전함에 의해, 방전 표시부(510)에서 형광체(517)가 여기발광하여, 칼라 표시가 가능해진다.
본 실시예에서는 상기 어드레스 전극(511), 및 표시 전극(512)이 각각 상술한 디바이스 제조 방법(배선 패턴 형성 방법)에 의거하여 형성되어 있기 때문에, 양호한 선폭 정밀도로 전극이 형성되어, 전기적 특성이 향상한 고품질의 플라즈마형 표시 장치로 되어 있다.
또한, 본 발명에 의한 디바이스(전기 광학 장치)로는, 상기 외에, 기판 상에 형성된 소면적의 박막에 막면에 평행하게 전류를 흘림으로써, 전자 방출이 생기는 현상을 이용하는 표면 전도형 전자 방출 소자 등에도 적용할 수 있다. 또한, 액정 표시 장치나 유기 일렉트로루미네선스 장치 등의 전기 광학 장치에 적용할 수 있음은 물론이다.
[카드 매체]
다음에, 상기 배선 패턴의 형성 방법을 적용할 수 있는 디바이스로서, 비접촉형 카드 매체의 실시예에 대해서 설명한다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 의한 비접촉형 카드 매체(400)는 카드 기체(402)와 카드 커버(418)로 이루어지는 케이스 내에, 반도체 집적회로 칩(408)과 안테나 회로(412)를 내장하여, 도시하지 않은 외부의 송수신기와 전자파 또는 정전 용량 결합의 적어도 한쪽에 의해 전력 공급 또는 데이터 수수(授受)의 적어도 한쪽을 행하도록 되어 있다.
본 실시예에서는 상기 안테나 회로(412)가 상기 실시예에 의한 디바이스 제조 방법에 의해서 형성되어 있다. 또한, 본 실시예의 비접촉 카드 매체에 의하면, 공정수가 적고 균일한 접촉각으로 선폭 정밀도가 향상한 고품질의 비접촉형 카드 매체를 얻을 수 있다.
[전자 기기]
상기 실시예의 각 디바이스는 전자 기기 등에 탑재하여 사용할 수 있다. 이하, 구체예를 나타낸다. 도 1O(a)는 휴대 전화의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 10(a)에서, 1000은 휴대 전화 본체를 나타내고, 1001은 상기 실시예의 표시 디바이스를 구비한 표시부를 나타내고 있다. 도 10(b)은 손목시계형 전자 기기의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 10(b)에서, 1100은 시계 본체를 나타내고, 1101은 상기 실 시예의 표시 디바이스를 구비한 표시부를 나타내고 있다. 도 10(c)는 워드 프로세서, 퍼스널 컴퓨터 등의 휴대형 정보 처리 장치의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 10(c)에서, 1200은 정보 처리 장치, 1202는 키보드 등의 입력부, 1204는 정보 처리 본체, 1206는 상기 실시 예의 표시 디바이스를 구비한 표시부를 나타내고 있다.
도 1O(a)∼(c)에 나타내는 전자 기기는 상기 실시예의 표시 디바이스를 구비한 것이므로, 소형화, 박형화 및 고품질화가 가능해진다.
또한, 상기 표시 디바이스로는 플라즈마형 표시 장치 뿐만 아니라, 액정 표시 장치, 유기 일렉트로루미네선스 표시 장치, 전자 방출형 표시 장치 등의 어느것이나 적용할 수 있다.
본 발명에 의하면, 균일한 막두께로 강고하게 기재 표면에 결합한 화학 흡착막과, 이 화학 흡착막을 단시간에 고효율로 기재 표면에 형성하는 방법을 제공할 수 있다.

Claims (9)

  1. 기재 표면에 화학 흡착막을 형성하는 방법으로서,
    상기 기재의 표면에 산 또는 염기를 부착시키는 처리 공정과,
    상기 처리 공정 후의 기재와 화학 흡착제를 접촉시켜서 상기 기재 표면에 화학 흡착제를 부착시키는 막형성 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 흡착막의 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 막형성 공정이 화학 흡착제 용액에 상기 기재를 침지하는 공정인 것을 특징으로 하는 화학 흡착막의 형성 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 막형성 공정이 화학 흡착제의 증기에 상기 기재 표면을 접촉시키는 공정인 것을 특징으로 하는 화학 흡착막의 형성 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 표면에 친수기를 가진 상기 기재와, 친수기와 반응하는 관능기를 말단에 가진 상기 화학 흡착제를 사용하는 것을 특징으로 하는 화학 흡착막의 형성 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 처리 공정에 앞서, 상기 기재의 표면에 친수 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 화학 흡착막의 형성 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 화학 흡착제가 그 분자 말단에 실릴기(-SiX), 티타닐기(-TiX), 스타닐기(-SnX)(단, 상기 X기는 할로겐기 또는 알콕시기임.)로부터 선택되는 1종 이상을 가진 것임을 특징으로 하는 화학 흡착막의 형성 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 처리 공정이 상기 산 또는 염기의 용액을 상기 기재 표면에 배치하는 공정인 것을 특징으로 하는 화학 흡착막의 형성 방법.
  8. 기재 표면에 화학 흡착제를 결합시켜 이루어지는 화학 흡착막으로서,
    상기 기재의 표면에 산 또는 염기를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 흡착막.
  9. 제1항 기재의 제조 방법에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 화학 흡착막.
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