WO1999059386A1 - Substrat pour la formation de motifs speciaux et procede de fabrication d'un tel substrat - Google Patents

Substrat pour la formation de motifs speciaux et procede de fabrication d'un tel substrat Download PDF

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WO1999059386A1
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affinity
fluid
region
forming
pattern
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PCT/JP1999/002524
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French (fr)
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Sadao Kanbe
Shunichi Seki
Hitoshi Fukushima
Hiroshi Kiguchi
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Seiko Epson Corporation
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    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M3/00—Printing processes to produce particular kinds of printed work, e.g. patterns
    • B41M3/006—Patterns of chemical products used for a specific purpose, e.g. pesticides, perfumes, adhesive patterns; use of microencapsulated material; Printing on smoking articles
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Definitions

  • the present invention relates to a deformation of a universal substrate, and more particularly to an improvement of a substrate suitable for depositing a liquid material in a fixed pattern.
  • Background technique fe fe
  • a substrate called a universal substrate or a universal substrate.
  • This substrate had regularly arranged spot-like copper film regions to which solder easily adhered.
  • solder With this universal board, it is possible to fix components at any position on the board with solder or the like. Between each component, a soldering iron was continuously applied to the copper film area for wiring and wiring, or connected to other components via lead wires.
  • the inventor of the present application has developed a specific pattern capable of uniformly adhering a certain amount of fluid without using a partition member or the like in a pattern region having a fixed shape. I came up with a method of forming a pattern.
  • a first object of the present invention is to provide a substrate capable of adhering an appropriate amount of fluid to a pattern forming region having a fixed area.
  • a second object of the present invention is to provide a method of manufacturing a substrate that enables a proper amount of a fluid to be adhered to a pattern forming region having a fixed area.
  • the invention for solving the first problem is a substrate for forming a patterned film by adhering a predetermined fluid, wherein the pattern is formed into a specific shape to form the film.
  • the pattern formation region is configured such that an affinity region having an affinity for a fluid is arranged according to a predetermined rule between non-affinity regions having no affinity for the fluid.
  • This is a specific pattern forming substrate which is a feature.
  • the present substrate is configured such that a plurality of pattern forming regions are arranged according to a certain rule.
  • the pattern formation region is formed in a fixed figure shape.
  • the “fluid” refers to a medium that can be used not only for ink but also for industrial purposes and has a viscosity that can be ejected from a nozzle. It does not matter whether it is aqueous or oily. Further, the mixture may be mixed in a colloid form. “Affinity” means that the contact angle with the fluid is relatively small, and “No affinity” means that the contact angle with the fluid is relatively large. These expressions are used for convenience to clarify the behavior of the membrane with respect to the fluid.
  • the arrangement of the “affinity region” or “non-affinity region” is arranged so as to form an arbitrary pattern such as a dotted pattern, a mosaic pattern, and a striped pattern.
  • the shape of each area may be a circle, a polygon such as a triangle or a quadrangle, or a line. The size of each area is not limited.
  • the invention for solving the second problem is a method of manufacturing a substrate for forming a patterned film by attaching a predetermined fluid
  • an affinity region having an affinity for a fluid in a pattern formation region for forming a patterned film is formed between non-affinity regions having no affinity for the fluid. Supply energy along the affinity region so that the And a step of removing the substrate layer.
  • Another invention for solving the second problem is a method for manufacturing a substrate for forming a patterned film by attaching a predetermined fluid,
  • the non-affinity region such that the affinity region having an affinity for the fluid is arranged according to a predetermined rule between the non-affinity regions having no affinity for the fluid. Removing the metal layer in the non-affinity region by supplying energy along the step, and d) immersing the base from which the metal has been selectively removed into a mixed solution containing a sulfur compound.
  • the sulfur compound preferably has a property opposite to that of the base surface with respect to the affinity for the fluid.
  • Another invention for solving the second problem is a method of manufacturing a substrate for forming a patterned film by attaching a predetermined fluid
  • the non-affinity region which covers the region other than the pattern formation region forming the patterned film and has an affinity for the fluid in the pattern formation region has no affinity for the fluid.
  • Yet another invention for solving the second problem is a method of manufacturing a substrate for forming a patterned film by attaching a predetermined fluid
  • a non-affinity area that covers an area other than the pattern formation area that forms a patterned film and has an affinity area for the fluid in the pattern formation area that has no affinity for the fluid. Between the non-affinity regions so as to be arranged according to a predetermined rule. Masking with a covering mesh mask,
  • Another invention for solving the second problem is a method of manufacturing a substrate for forming a patterned film by attaching a predetermined fluid
  • the affinity region having an affinity for the fluid is set according to a predetermined rule between the non-affinity regions having no affinity for the fluid.
  • the method for manufacturing a substrate further comprises:
  • the present invention relates to a method of manufacturing a substrate for forming a patterned film by attaching a predetermined fluid,
  • the non-affinity is set such that an affinity area having an affinity for the fluid is arranged according to a predetermined rule between non-affinity areas having no affinity for the fluid. Eliminating the charge in the region;
  • the invention for solving the second problem is a method for manufacturing a substrate for forming a patterned film by attaching a predetermined fluid
  • An affinity region having an affinity for a fluid in a pattern formation region forming a patterned film is arranged according to a predetermined rule between non-affinity regions having no affinity for the fluid. Forming an affinity film in the affinity region as described above. This is a method of manufacturing a substrate.
  • a fluid serving as a film material is supplied to a cavity configured to be capable of being filled with a fluid of an ink jet recording head. Then, a voltage is applied to a piezoelectric element configured to cause a volume change in the cavity, and a droplet of the fluid is ejected from the nozzle so that the fluid is uniformly attached to the entire surface of the pattern formation region. Is discharged.
  • FIG. 1 a substrate of Embodiment 1
  • A is a plan view
  • B is a cross-sectional view thereof.
  • FIG. 2 Arrangement example of the affinity region and the non-affinity region in the pattern formation region of the substrate of Embodiment 1.
  • A is a square pattern
  • B is a modified example
  • C is a circular pattern
  • D is a modified example.
  • E is a triangular pattern
  • F is its variant
  • G is a linear pattern.
  • FIG. 3 is a plan view of a substrate for explaining a modification of the shape of the pattern formation region.
  • FIG. 4 A diagram for explaining the function of the substrate in the first embodiment.
  • A is for a dot pattern, and B is for a linear pattern.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view when a droplet is ejected to a normal substrate, where A is immediately after ejection and B is after drying.
  • Fig. 6 Plan view when droplets are ejected to a normal substrate, A is immediately after ejection, and B is after drying.
  • FIG. 7 A method for manufacturing a substrate according to the second embodiment.
  • FIG. 8 A method for manufacturing a substrate according to the third embodiment.
  • FIG. 9 A method for manufacturing a substrate according to the fourth embodiment.
  • FIG. 10 shows a method for manufacturing a substrate according to the fifth embodiment.
  • FIG. 11 shows a method for manufacturing a substrate according to the sixth embodiment.
  • FIG. 12 shows a method for manufacturing a substrate according to the seventh embodiment.
  • FIG. 13 shows a method for manufacturing a substrate according to the eighth embodiment.
  • Embodiment 1 of the present invention relates to a substrate structure suitable for forming a specific pattern.
  • FIG. 1 shows an outline view of the substrate of the first embodiment.
  • FIG. 1A is a plan view
  • FIG. 1B is a view of FIG. 1A viewed from a section AA.
  • the substrate 1 a of the first embodiment has a pattern formation area 10 arranged on a pattern formation surface of a base in a pattern between the pattern non-formation areas 11.
  • the pattern formation region 10 is a region for forming a thin film by adhering a predetermined fluid.
  • the pattern non-formation area 11 is an area where the thin film is not formed.
  • the pattern non-formation region 11 is a region where the surface of the base itself appears when the base is formed of a material having incompatibility with the fluid.
  • the pattern forming region 10 is configured by alternately arranging an affinity region 110 exhibiting affinity for the fluid and a non-affinity region 111 exhibiting non-affinity for the fluid. . This is because a suitable amount of fluid can be attached by alternately disposing the affinity region 110 and the non-affinity region 111. However, the entire pattern formation region may be composed of only the affinity region 110.
  • a pattern in which rectangular regions are in contact with each other as shown in FIG. 2A or a pattern in which rectangular regions are arranged at regular intervals as shown in FIG. 2D can be used.
  • a pattern in which circular regions are in contact with each other as shown in FIG. 2B, and a pattern in which circular regions are arranged at regular intervals as shown in FIG. 2E can be used.
  • a pattern in which triangular regions are in contact with each other as shown in FIG. 2C or a pattern in which triangular regions are arranged at regular intervals as shown in FIG. 2F can be used.
  • a pattern consisting of parallel lines as shown in Fig. 2G is conceivable. Other arbitrary polygons and irregular shapes can be used.
  • whether to show affinity or non-affinity depends on the properties of the fluid to be patterned. For example, if the fluid contains polar molecules, such as water, the surface region with polar groups will show affinity and the surface region without polar groups will have non-affinity Is shown. Conversely, if the fluid does not contain polar molecules, such as many organic media, the surface region with polar groups will exhibit non-affinity and the surface region without polar groups will exhibit affinity.
  • the choice of fluid is determined by the material used to form the thin film. In the present embodiment, the base material is determined so that the pattern non-formation region 11 shows incompatibility with the fluid.
  • the non-affinity region 11 1 of the pattern forming region 10 is a portion where the surface of the base is exposed similarly to the pattern non-forming region 11.
  • Table 1 shows examples of materials that can be used as the pattern non-formation region 11 and the non-affinity region 111 of the present embodiment, and materials that can be used as the affinity region 110.
  • the shape, arrangement, size, and the like of the pattern formation region 10 can be arbitrarily set according to the application.
  • the pattern formation regions 10 shown in FIG. 1A are rectangular and are regularly arranged.
  • the shape of the pattern forming region may be polygonal, circular, or irregular in addition to a square.
  • the pattern forming area 10 may be formed into characters, symbols, and other figures. This can be used when it is desired to attach a fluid to a shape such as letters or symbols to form a thin film.
  • the arrangement of the pattern formation regions does not need to be regular, but may be irregular.
  • the size of the pattern formation region can be variously enlarged and reduced without any particular limitation.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view when a plurality of droplets 12 are discharged onto the base 100
  • FIG. 6A is a plan view thereof.
  • the solvent component of the fluid When the solvent component of the fluid is small, the solidification is continued while the outline is widened, so that it is difficult to form a fine pattern. If the solvent component is large, when the droplet is dried, the solvent component in the droplet is removed, and each droplet contracts at the position where it has landed. Since there is no restriction on the adhering position, as shown in FIG. 5B and FIG. 6B, the first connected droplet 12 is separated into an island 12b. Separating them as islands 1 2b is useless as a pattern.
  • FIG. 4A shows the shape of the droplet on the substrate when the droplet of the fluid is attached to the pattern of FIG. 2A.
  • FIG. 4B shows the shape of the droplet on the substrate when the droplet of the fluid is attached to the pattern of FIG. 2G.
  • the liquid that has landed on the substrate Drop 1 2 spreads well in affinity region 110. However, it is excluded from the non-affinity region 11 1 and is drawn into the adjacent affinity region 11 ° according to the surface tension. Therefore, as shown in FIG.
  • the droplet 12 adheres only to the affinity region 110 after being pulled by the action of surface tension. Even if the ejection direction of the droplet from the head is slightly shifted, if the droplet lands at a certain width from line L2 to L4, the attached droplet 12 always has an affinity between line L2 and L4. Ride on sex area 1 1 0. Since the affinity regions 110 are separated from each other or only touching at a single point, unless they land directly, the droplets 12 on one affinity region 110 will be adjacent to the affinity region 111. None enter 0. Next to the affinity area 110 on which the droplet 1 2 rides, the affinity area 110 on which the droplet 1 2 rides always touches or is slightly separated. Drops 1 and 2 are at surface tension Linked to each other.
  • the droplets 12 are connected along the trajectory where they land, and the pattern is continuous. Since the droplets are filled in the affinity region 110 on which the droplets 12 are mounted, even if the droplets are dried, they are not separated from the adjacent droplets connected to each other.
  • the fluid spreads sufficiently in the region where the fluid is attached, but does not spread any further. That is, an appropriate amount of fluid can be attached.
  • the pattern arrangement of the affinity regions 110 is preferably such that the individual patterns are in point contact with each other. If the individual patterns come into contact with each other and are completely connected, the surface tension cannot be prevented at the boundary of the affinity region, and there is a possibility that the droplets may enter the adjacent affinity region indefinitely. Conversely, if the dot patterns are too far apart, the continuity of the droplets will be impaired, causing the droplet patterns to separate.
  • the droplet 12 has landed along the line L3 and is connected to the adjacent droplet 12.
  • the droplet 12 arrives between the lines L2 and L4, it is absorbed by the connection of the droplets centering on the line L3, and the liquid becomes larger than the width of the line L2 to L4. Drops do not spread. Also, since the line L3 is continuous, the droplet pattern is not divided as long as the droplets 12 land so as to overlap.
  • any method capable of attaching a fluid to the substrate surface can be applied.
  • various coating methods such as spin coating, roll coating, die coating, and spray code can be applied in addition to the ink jet method.
  • a fluid having an appropriate amount of liquid can be attached, so that the fluid adheres evenly to the pattern forming region 10 but adheres to the pattern non-forming region 11.
  • the fluid can be adhered according to the pattern without the need.
  • heat treatment or the like is performed to evaporate the solvent from the fluid to form a thin film, whereby a thin film can be formed according to the pattern formation region.
  • a thin film can be formed as follows.
  • Embodiment 2 of the present invention relates to the method of manufacturing a substrate described in Embodiment 1 using an organic substance such as paraffin.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the substrate of the present invention.
  • Paraffin layer forming step is a step of forming paraffin layer 101 by applying paraffin to base 100.
  • the base 100 selects whether to make the fluid hydrophilic or non-hydrophilic (hydrophobic, lipophilic) depending on the fluid. If the fluid does not contain polar molecules, the base 100 is made hydrophilic. If the fluid contains polar molecules, choose base 100 as the hydrophobic material.
  • FIG. 7 shows pattern formation when the fluid does not contain polar molecules, and a hydrophilic base is used as the base 100.
  • the base 100 uses poly-4-vinylpyrrolidone, polyethylene oxide, polyvinyl alcohol, cellulose, polyvinyl acetate, or the like.
  • various coating methods such as a roll coating method, a spin coating method, a spray coating method, a die coating method, and a vacuum coating method, various printing methods, and a transfer method can be applied.
  • Energy supply process (Fig. 7B): In the mask formation process, when the fluid does not contain polar molecules, the non-affinity region in the pattern non-formation region 11 and the pattern formation region 10 of the paraffin layer 101 This is a step of supplying energy to 111 to evaporate paraffin.
  • energy light, heat or light and heat can be considered, but it is preferable to use laser light to remove paraffin in a specific minute region. For example, short-wavelength laser light is irradiated to evaporate paraffin.
  • the paraffin layer 101 is left in the affinity region 110 of the pattern formation region 10.
  • a fluid containing no polar molecules is attached to this substrate, it adheres only to the pattern formation region 10.
  • the paraffin is removed by supplying energy only to the affinity region 110 in the pattern formation region 10. This allows a fluid containing polar molecules to adhere only to the affinity region 110
  • the base 100 is made of a material having an affinity for the fluid
  • the fins are manufactured so as to remain in the non-affinity region 11 1 of the pattern non-formation region 11 and the pattern formation region 10.
  • the base 100 is formed of a material having a non-affinity for a fluid
  • the base 100 is manufactured such that paraffin is left in the affinity region 110 of the pattern formation region 10.
  • Embodiment 3 of the present invention relates to the method of manufacturing a substrate described in Embodiment 1 above.
  • a self-assembled monomolecular film of a sulfur compound is used.
  • a metal layer is provided on a base and immersed in a solution containing a sulfur compound to form a self-assembled monolayer.
  • Sulfur compounds are composed of molecules having a mercapto group. This sulfur compound is dissolved in a 1 to 1 O mM ethanol solution.
  • a substrate on which a gold film is formed is immersed in this solution and left at room temperature for about 1 hour, sulfur compounds spontaneously aggregate on the surface of the gold film.
  • gold atoms and sulfur atoms are covalently bonded to form a two-dimensional monomolecular film of sulfur molecules on the gold surface.
  • the thickness of this film is about 10 to 50 angstroms, depending on the molecular weight of the sulfur compound.
  • Thiol compounds are preferred as sulfur compounds.
  • the thiol compound is a general term for organic compounds (R—SH; R is a hydrocarbon group such as an alkyl group) having a mercapto group (—SH; mercapt group).
  • Table 2 shows typical compositions of thiol compounds that have an affinity for fluids, divided into those with polar molecules and those without polar molecules. n and m are natural numbers. Table 2
  • FIG. 8 shows a cross-sectional view of a manufacturing process in a method for manufacturing a substrate according to the third embodiment.
  • the metal layer forming step is a step of forming a metal layer 102 on the base 100.
  • the base 100 selects, depending on the fluid, whether the fluid is hydrophilic or non-hydrophilic (hydrophobic, lipophilic). If the fluid does not contain polar molecules, the base 100 is made hydrophilic. If the fluid contains polar molecules, choose base 100 as the hydrophobic material.
  • gold (Au) is preferable from the viewpoint of chemical and physical stability. In addition to gold, metals such as silver (Ag), copper (Cu), indium (In), and gallium-arsenic (Ga-As) that chemically adsorb sulfur compounds may be used.
  • the metal layer 102 As a method for forming the metal layer 102, known techniques such as a wet plating method, a vacuum evaporation method, and a vacuum sputtering method can be used. However, there is no particular limitation on the type of the film forming method as long as the film forming method can uniformly form a metal thin film with a constant thickness. Since the role of the metal layer is to fix the sulfur compound layer, the metal layer itself may be very thin. Therefore, it may be formed to a thickness of about 500 to 200 angstroms.
  • an intermediate layer is formed between the base and the metal in order to improve the adhesion between the metal layer 102 and the base 100.
  • the intermediate layer strengthens the bonding force between the base 100 and the metal layer 102.
  • the material is a nickel (Ni), chromium (Cr), tantalum (Ta) nozzle or an alloy thereof (Ni_Cr, etc.).
  • Providing the intermediate layer increases the bonding force between the base 100 and the metal layer 102, and makes it difficult for the sulfur compound layer to peel off due to mechanical friction.
  • Cr is formed to a thickness of 100 to 300 angstroms by a vacuum sputtering method or an ion plating method.
  • Pattern formation step In the pattern formation step, energy is applied to a part of the metal layer 102 formed on the base 100 to evaporate the metal.
  • the pattern non-formed area 11 and the pattern The energy is supplied to the non-affinity region 1 1 1 in the formation region 10.
  • the pattern formation region 100 It supplies energy only to the affinity region 110.
  • the energy is preferably light, and particularly preferably laser light capable of supplying short wavelength high energy.
  • the pickup 200 is moved while emitting laser light in accordance with the pattern of the affinity region or the non-affinity region. In the region irradiated with the laser light, the base 100 is exposed because the metal forming the metal layer 102 evaporates.
  • Sulfur compound immersion step (Fig. 8C): In the sulfur compound immersion step, a substrate containing a metal layer from which a part of the metal has been removed is immersed in a sulfur compound solution to form a self-assembled monolayer monolayer. This is the step of forming 3.
  • a solution is prepared in which a thiol compound having a composition to be used for the self-assembled monolayer 103 is dissolved in an organic solvent such as ethanol or isopropyl alcohol.
  • an organic solvent such as ethanol or isopropyl alcohol.
  • hydrophilic sulfur is used by using a sulfur compound having an OH group or a CO 2 H group. Make the compound solution.
  • a hydrophobic sulfur compound solution is produced using a sulfur compound having an alkyl group. I do. Then, the base 100 on which the metal layer 102 is patterned is immersed in the solution.
  • the immersion conditions are as follows: the sulfur compound concentration of the solution is 0.001 mM, and the solution temperature is from normal temperature. The immersion time is about 50 to 30 minutes at about 50 ° C. During the immersion treatment, the solution is stirred or circulated in order to form the sulfur compound layer uniformly.
  • the substrate 1 in which the self-assembled monolayer 103 is formed in the affinity region 110 in the pattern formation region 10 is manufactured.
  • a self-assembled monomolecular film of a sulfur compound by using a self-assembled monomolecular film of a sulfur compound, it is possible to manufacture a substrate on which a liquid phase material can be stably adhered along a pattern.
  • self-assembled monolayers of sulfur compounds are resistant to abrasion and have high physical and chemical resistance, making them suitable for substrates that are industrial products. If a sulfur compound is selected, the self-assembled monolayer can be freely made hydrophilic or non-hydrophilic according to the properties of the base. Further, if laser light is used, a fine pattern can be formed.
  • the self-assembled monomolecular film having an incompatibility is formed by the non-pattern forming region 11 and the pattern forming region 1. Manufacture to remain in the 0 non-affinity region 1 1 1
  • a self-assembled monolayer exhibiting an affinity has an affinity region 110 of the pattern formation region 10 Manufactured to be left.
  • Embodiment 4 of the present invention relates to a method for manufacturing the substrate of Embodiment 1 by plasma processing.
  • the plasma treatment is a method of performing a high-voltage glow discharge under a predetermined pressure to modify the surface of a substrate.
  • an insulating substrate such as glass or plastic
  • unreacted groups and a crosslinked layer are generated on the surface of the substrate.
  • unreacted groups are oxidized to form carbonyl groups and hydroxyl groups.
  • These are polar groups Therefore, it has an affinity for a fluid containing polar molecules.
  • Many glasses and plastics show non-affinity for fluids containing polar molecules.
  • an affinity region and a non-affinity region can be generated by selectively performing a plasma treatment on the pattern formation surface of the substrate.
  • a plasma treatment on the pattern formation surface of the substrate.
  • only a partial region is subjected to plasma processing by applying a mask, and an affinity region and a non-affinity region appear.
  • the mask forming step is a step of applying a mask 201 on the base 100.
  • a material from which unreacted groups can appear by plasma irradiation, a predetermined plastic, a glass substrate whose surface is processed with Teflon, or the like is used.
  • the mask 201 is patterned so that only a region to be made hydrophobic on the base 100 is masked. For example, when a substance containing polar molecules is used as the fluid, a mask is provided so that the non-pattern forming region 11 and the non-affinity region 11 in the pattern forming region 10 are exposed.
  • the plasma irradiation step is a step of irradiating the base 100 on which the mask 201 has been applied with the plasma 202.
  • the plasma irradiation is performed by applying a voltage of several hundred volts to several thousand volts by using a neon transformer in an argon gas of, for example, 10 to 1 O O Pa to cause a glow discharge.
  • a method of forming discharge plasma by capacitive or dielectric coupling using a discharge power source in the radio frequency band a method of supplying microwave power to a discharge vessel through a waveguide to form discharge plasma, etc. Is applicable.
  • the surface modification step is a step of oxidizing the plasma-treated base 100 surface and modifying the surface.
  • the base 100 on which an unreacted group or a crosslinked layer appears by the above-mentioned plasma treatment is exposed to the atmosphere or an oxygen atmosphere.
  • Unreacted groups on the base 100 surface are acid To form polar groups 104 such as a hydroxyl group and a carbonyl group. These polar groups 104 exhibit hydrophilicity that easily wets with water. On the other hand, the areas that are masked and not subjected to the plasma treatment remain plastic and are non-hydrophilic.
  • the region subjected to the plasma treatment becomes the affinity region 110, and the region not subjected to the plasma treatment becomes the non-affinity region 111 or the pattern non-formation region 11.
  • the non-hydrophilic film can be changed to a hydrophilic film by changing the molecular structure of a partial region constituting the base by the plasma treatment.
  • the substrate of the first embodiment can be provided without forming the substrate. This substrate is stable because the composition at the molecular level is changed.
  • the base 100 When the base 100 is formed of a material having an affinity for a fluid, the base 100 and the non-affinity region 111 of the pattern formation region 110 are formed in a non-affinity region 111 of the pattern formation region 110. It is manufactured to be irradiated with plasma. When the base 100 is formed of a material having no affinity for the fluid, the base 100 is manufactured so that the affinity region 110 of the pattern formation region 10 is irradiated with plasma.
  • Embodiment 5 of the present invention relates to a method of manufacturing the substrate of Embodiment 1 by irradiating ultraviolet rays.
  • Ultraviolet irradiation can be used as a means for modifying the surface of the resin, similarly to the above-mentioned plasma treatment.
  • the substrate is made of a resin such as polyester-polyethylene or covered with a thin film of these resins, these resins are non-polar organic polymers, and the surface of the resin is inherently resistant to fluids containing polar molecules. It becomes non-affinitive and compatible with fluids that do not contain polar molecules.
  • the resin surface is irradiated with ultraviolet rays
  • the surface is activated as in the case of the plasma treatment, and OH groups and COOH groups appear. Since these groups are polar groups, they have an affinity for a fluid containing polar molecules.
  • an affinity region and a non-affinity region can be easily formed.
  • the mask formation step consists of a mask 200 3 on the base 100 This is the step of applying As the base 100, a material that can cause unreacted groups to appear by plasma irradiation, particularly a plastic such as polyester or polyethylene, is used. Alternatively, a substrate such as glass having a thin film of these plastics formed on the surface may be used.
  • the mask 203 is formed in a pattern such that only a region to be made hydrophobic on the base 100 is masked. For example, when a fluid containing polar molecules is used, a mask is provided so that the affinity region 110 in the pattern formation region 10 is exposed and the other region is covered.
  • various masks such as an exposure mask, an emulsion mask, and a hard mask can be formed.
  • an exposure mask chromium, chromium oxide, silicon, silicon oxide, oxide film, etc. are formed by vacuum evaporation, sputtering, CVD, etc.
  • the ultraviolet irradiation step is a step of irradiating the base 100 on which the mask 203 has been applied with ultraviolet rays.
  • the ultraviolet irradiation is performed using, for example, an ultraviolet lamp.
  • the ultraviolet rays 204 give energy to the polymer on the surface of the base 100 to excite the molecules and change the covalent bond structure. As a result, a large amount of unreacted groups and a crosslinked layer appear in the exposed region of the base 100 irradiated with the ultraviolet rays 204.
  • the surface modification step is a step of oxidizing the surface of the base 100 irradiated with ultraviolet rays to modify the surface.
  • the polar groups 105 are formed. These polar groups 105 have an affinity (hydrophilicity) that easily wets a fluid such as water containing polar molecules. On the other hand, the masked and unexposed areas show the properties of plastic.
  • the region irradiated with the ultraviolet light becomes the affinity region 110, and the region not irradiated with the ultraviolet light becomes the non-affinity region 111 or the pattern non-formation region 11.
  • a non-hydrophilic film can be changed to a hydrophilic film by changing the molecular structure of a partial region constituting the base by irradiating ultraviolet rays.
  • the substrate of Embodiment 1 can be provided without forming a layer. This substrate is stable because the composition at the molecular level is changed.
  • the base 100 is formed of a material having an affinity for the fluid
  • the base 100 and the non-affinity region 111 of the pattern formation region 110 are not included.
  • Manufacture to be irradiated with ultraviolet rays When the base 100 is formed of a material having no affinity for the fluid, the base 100 is manufactured such that the affinity region 110 of the pattern forming region 10 is irradiated with ultraviolet rays.
  • Embodiment 6 of the present invention relates to a method of manufacturing a substrate according to Embodiment 1 using a photolithography method.
  • the base 100 exhibits no affinity for the fluid, and a layer exhibiting affinity for the fluid is formed in the affinity region 110 in the pattern formation region 10 by photolithography. It shall be done. However, if the base 100 has an affinity for the fluid, the non-affinity area 11 in the pattern non-formation area 11 and the non-affinity area 11 This results in the formation of a layer exhibiting non-affinity.
  • the affinity film formation step is a step of forming a thin film 106 made of a material having affinity for a fluid on the base surface.
  • the thin film material having an affinity for a fluid containing polar molecules include a silane coupling agent having an OH group, a COOH group, an NH 2 group, and the like.
  • a spin coating method, a dipping method, or a known thin film forming method can be applied. It is sufficient that the thickness of the thin film 106 can be secured to a thickness that can be formed to a substantially uniform thickness by the above manufacturing method.
  • Exposure process (Fig. 11B): In the exposure process, a photoresist 107 is applied on the thin film 106, a mask is formed in accordance with the pattern formation, and the photoresist is developed by exposure and development. This is the process of leaving.
  • a photoresist a known material such as PMMA, PBS, polyimide, or the like can be used, and is determined in relation to the etching method and the thin film material 106.
  • the photoresist 107 is applied by a coating method such as a spinner method, a spray method, a roll coating method, an immersion method, and the like. Then, a photoresist similar to that described in the fourth or fifth embodiment is applied, and the photoresist 1 is applied. Expose 07.
  • the pattern formation area 1 A mask covering the affinity region 110 in 0 is applied.
  • the photoresist is of a negative type, a mask is applied so as to cover the non-affinity region 11 1 in the non-formation region 11 and the pattern formation region 10. Then, the photoresist is exposed by performing ordinary light or far ultraviolet exposure from above the mask.
  • the developing step is a step of developing the exposed photoresist 107 to leave the photoresist conforming to the pattern.
  • the developer is applied by spraying or dipping to develop.
  • a rinse liquid is adhered in the same manner to remove unnecessary photoresist. This process leaves a photoresist 107 along the pattern on the thin film 106.
  • the etching step is a step of etching the thin film 106 where the photoresist 107 remains to remove the unnecessary thin film 106.
  • etching method either wet etching or dry etching can be used.
  • etching solution in wet etching or an etching gas in dry etching a gas suitable for etching the thin film 106 to be etched is selected.
  • the thin film 106 in the region excluding the affinity region 110 in the pattern formation region 10 is removed, and the pattern formation region 10 and the pattern non-formation region 11 become the base 100 surface. Formed.
  • the substrate of the first embodiment can be manufactured even by applying a photolithography method that is frequently used as a method of forming a thin film transistor.
  • the base 100 is made of a material having an affinity for the fluid
  • the thin film showing the incompatibility is formed by the non-affinity of the pattern non-formation region 11 and the pattern formation region 10. Manufacture to remain in region 1 1 1.
  • the base 100 is formed of a material having a non-affinity for a fluid, a thin film having an affinity is left in the affinity region 110 of the pattern formation region 10.
  • Embodiment 2 of the present invention relates to the method for manufacturing a substrate according to Embodiment 1 by applying a charge to the substrate.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the substrate according to the seventh embodiment.
  • the charge application step is a step of generating charges on the base 100.
  • a material that is easily charged is used.
  • a polymer material polyethylene terephthalate or the like can be used.
  • an electric charge applying means such as a corona charger used in a laser printer is used.
  • a charge applying means such as a corona charger is brought close to the substrate surface to uniformly charge the surface. Specifically, a DC high voltage of 6 to 8 kV is applied to a tungsten wire having a diameter of 50 to 100 mm, and a corona discharge is performed at a distance of 8 to 10 mm from the surface of the base.
  • the decharging process is a process in which the energy 206 is selectively applied to the pattern forming surface of the uniformly charged base 100 to partially release the electric charge 205.
  • the energy 206 is selectively applied to the pattern forming surface of the uniformly charged base 100 to partially release the electric charge 205.
  • photocarriers are generated and transported in the exposed portion, the surface charge is lost, and an electrostatic latent image is formed on the surface.
  • a laser beam is preferable. This is because a latent image can be formed according to the fine pattern.
  • light energy such as ultraviolet light may be applied using a mask.
  • the area to be decharged is the non-affinity area 111 in the pattern non-formation area 11 and the pattern formation area 10.
  • the powder material is not fixed in the area where decharging is performed in the fixing step, and the surface of the base 100 remains exposed.
  • Attachment step is a step in which the powder material 107 is attached to a charged area that has not been decharged by using electrostatic attraction.
  • the powder material 107 for example, a material such as toner in a laser printer is used, and a material that can be adhered by electrostatic force is used.
  • a material that becomes a surface that shows affinity for the fluid containing polar molecules after fixing is used.
  • steel, glass spheres, iron powder, a mixture of these with a resin, a mixture of a magnetic material and a resin, and the like can be used.
  • base 100 The powder material 107 having the opposite polarity to the above-charged region adheres to the region where the electric charge 205 exists by electrostatic attraction.
  • the fixing step is a step of fixing the powder material 107 adhered to the surface of the base 100.
  • the powder material 107 adheres to the charged area of the base 100 by the above-mentioned electrostatic attraction heat is applied to the base 100 to melt the powder material 107 and fix it to the base 100. .
  • an affinity region 110 in which the powder material is fixed in the pattern formation region 10 is formed.
  • the substrate of the first embodiment including the affinity region and the non-affinity region can be manufactured by decharging the substrate and fixing the powder material.
  • the base 100 When the base 100 is formed of a material having an affinity for a fluid, a thin film made of a powder material having an incompatibility is formed in the non-pattern forming region 11 and the pattern forming region 10. Manufacture so as to remain in the non-affinity region. When the base 100 is formed of a material having an incompatibility with the fluid, a thin film of the powder material having an affinity remains in the affinity region 110 of the pattern formation region 10. To be manufactured.
  • Embodiment 8 of the present invention relates to a manufacturing method in which a film is directly formed on a base using a printing technique.
  • FIG. 13 is a sectional view showing a manufacturing process of the substrate according to the eighth embodiment.
  • FIG. 13 illustrates a manufacturing method using, for example, offset printing, which is a type of flat-plate printing.
  • the printing process is a process for forming a film that has an affinity for a fluid or a thin film that does not have an affinity with a predetermined printing method.
  • the printing device must be capable of printing on a hard substance such as a substrate.
  • the difference from conventional printing is that instead of the ink, the material forming the affinity region or the non-affinity basin of the present invention is used. If the base 100 exhibits non-affinity for a fluid containing polar molecules, the printing apparatus attaches the material 108 only to the affinity area 110 in the pattern formation area 100 Let it.
  • the printing device When the base 100 shows an affinity for the fluid containing polar molecules, the printing device causes the non-affinity area 11 in the pattern non-formation area 11 and the pattern formation area 10 to have a material. 1 0 8 Attach.
  • the transfer roller 207 of the offset printing apparatus In this figure, only the transfer roller 207 of the offset printing apparatus is shown.
  • the thin film material 108 is transferred from the transfer roller 207 to the pattern forming surface of the base 100.
  • a printing method a direct printing method, a flat plate printing method, a relief printing, an intaglio printing, a stencil printing, a method using static electricity or magnetism, and the like can be applied without using offset printing. That is, a printing method capable of adhering a thin film material to the base instead of the ink by a known printing method can be appropriately applied.
  • the substrate as shown in the first embodiment can be manufactured by attaching a thin film material using a known printing method.
  • the base 100 When the base 100 is formed of a material having an affinity for the fluid, the base 100 and the non-affinity region 111 of the pattern formation region 110 are not included. Print a non-affinity thin film.
  • the base 100 When the base 100 is formed of a material having a non-affinity for a fluid, a thin film having an affinity for the affinity region 110 of the pattern formation region 10 is printed. (Other variations)
  • the arrangement shown in the first embodiment of the pattern shape and the affinity region formed on the base is merely an example, and can be variously changed.
  • the size, shape and arrangement of the dot pattern and the linear pattern can be variously changed. This is because these factors are determined according to the nature of the fluid.
  • the method of manufacturing the substrate is not limited to those of the above-described second to eighth embodiments, and can be variously modified as long as it is divided into an area where an evening is formed and a pattern is not formed. is there.
  • Industrial applicability is not limited to those of the above-described second to eighth embodiments, and can be variously modified as long as it is divided into an area where an evening is formed and a pattern is not formed. is there.
  • a region having an affinity for a fluid and a region having no affinity are regularly determined. Since the configuration is provided on the plate, it is possible to provide a substrate capable of adhering an appropriate amount of fluid to a pattern formation region having a fixed area.
  • a step of regularly arranging a region having an affinity for a fluid and a region having no affinity for the fluid on a substrate is provided. It is possible to provide a method of manufacturing a substrate that can be used.

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Description

明細書
特定ノ 夕一ン形成用墓板およびその製造方法 技術分野
本発明は、 ユニバーサル基板の変形に係り、 特に、 液相材料を一定のパターンで付着 させるのに適する基板の改良に関する。 背景技 fe
従来、 ユニバーサル基板または万能基板とよばれる基板があった。 この基板は半田が 付着しやすい斑点状の銅膜領域を規則的に配置したものであった。 このユニバーサル基 板では、 基板上の任意の位置に半田等で部品を固定することが可能となる。 各部品の間 では銅膜領域に連続的に半田ごてで半田を盛って配線したりリード線を介して他の部品 と接続したりしていた。
ところで一定の面積を有するパターンの形状に薄膜を形成するためには、 ある程度の 量の流動体をパターン形成領域全体に均一に付着させなければならない。 しかし上記ュ 二バーサル基板はこのような用途に向いていなかった。
このため、 このような一定量の流動体を一定面積のパターン形成領域に付着させるた めには、 当然ながらパターン形成領域から流動体が流れ出さないようにパターン形成領 域の外周に沿ってバンク （仕切部材） を形成し、 固化するまでパターン領域から流動体 が流れ出さないようにする必要があった。
しかしながら、 バンクを形成する薄膜形成方法では、 バンク形成の手間がかかったり、 バンクのために基板表面に過剰に起伏が生じたり、 基板面と流動体の双方になじみやす いバンクの材料を選択しなければならなかったりと不都合が多かった。 発明の概要
この不都合を解決するために、 本願発明者は、 一定形状のパターン領域内に仕切部材 等を用いることなくある程度の量の流動体を均一に付着させることが可能な特定パター ンの形成方法に想到した。
本発明の第 1の課題は、 一定面積のパターン形成領域に流動体を適量付着可能とする 基板を提供することである。
本発明の第 2の課題は、 一定面積のパ夕一ン形成領域に流動体を適量付着可能とする 基板の製造方法を提供することである。
上記第 1の課題を解決する発明は、 所定の流動体を付着させてパターン化された膜を 形成するための基板であって、 膜を形成するために特定形状にパターン化されたパター ン形成領域を備える。 そしてパターン形成領域は、 流動体に対し親和性のある親和性領 域が当該流動体に対し親和性のない非親和性領域の間で所定の規則にしたがって配置さ れて構成されていることを特徴とする特定パターン形成用基板である。 例えば本基板は、 パターン形成領域が複数一定の規則で配置されて構成されている。 またはパターン形成 領域が一定の図形形状に形成されて構成されている。
ここで 「流動体」 とは、 インクのみならず、 工業的用途に用いることができ、 ノズル から吐出可能な粘度を備えた媒体である。 水性であると油性であるとを問わない。 また 混合物がコロイ ド状に混入していてもよい。 また 「親和性がある」 とは流動体に対する 接触角が相対的に小さいことをいい、 「親和性がない」 とは、 流動体に対する相対的に接 触角が大きいことをいう。 この両表現は、 流動体に対する膜の挙動を明らかにするため に、 便宜上対比して用いられるものである。 上記 「親和性領域」 または 「非親和性領域」 の配列は散点模様、 モザイク模様、 縞模様など任意の模様を形成するように配置される。 個々の領域の形状は、 円形でも三角形や四角形等の多角形でも線状でもよい。 個々の領 域の大きさも制限されない。
上記第 2の課題を解決する発明は、 所定の流動体を付着させてパターン化された膜を 形成するための基板の製造方法であって、
a ) 基台上にパラフィンを塗布してパラフィン層を形成する工程と、
b ) パターン化された膜を形成するパターン形成領域内において流動体に対し親和性の ある親和性領域が当該流動体に対し親和性のない非親和性領域の間で所定の規則にした がって配置されるように当該親和性領域に沿ってエネルギーを供給し当該親和性領域の ン層を除去する工程と、 を備えたことを特徴とする基板の製造方法である。 また上記第 2の課題を解決する他の発明は、 所定の流動体を付着させてパターン化さ れた膜を形成するための基板の製造方法であつて、
a ) 基台上に所定の金属により金属層を形成する工程と、
b ) パターン化された膜を形成するパターン形成領域以外の領域にエネルギーを供給し 金属層を除去する工程と、
c ) パターン形成領域内において流動体に対し親和性のある親和性領域が当該流動体に 対し親和性のない非親和性領域の間で所定の規則にしたがって配置されるように当該非 親和性領域に沿ってエネルギーを供給し当該非親和性領域の金属層を除去する工程と、 d ) 金属が選択的に除去された基台を硫黄化合物を含む混合液に浸漬する工程と、 を備 えたことを特徴とする基板の製造方法である。
ここで上記硫黄化合物は、 流動体に対する親和性に関し、 基台表面と反対の性質を備 えることが好ましい。
さらに上記第 2の課題を解決する他の発明は、 所定の流動体を付着させてパターン化 された膜を形成するための基板の製造方法であって、
a ) パターン化された膜を形成するパターン形成領域以外の領域を覆いかつ当該パ夕一 ン形成領域において流動体に対し親和性のある親和性領域が当該流動体に対し親和性の ない非親和性領域の間で所定の規則にしたがって配置されるように当該非親和性領域を 覆うメッシュマスクでマスクする工程と、
b ) メッシュマスクがされた基台をプラズマ加工する工程と、
c ) プラズマ加工により解離を生じた分子を改質処理する工程と、 を備えることを特徴 とする基板の製造方法である。
さらにまた上記第 2の課題を解決する他の発明は、 所定の流動体を付着させてパター ン化された膜を形成するための基板の製造方法であって、
a ) パターン化された膜を形成するパターン形成領域以外の領域を覆いかつ当該パター ン形成領域において流動体に対し親和性のある親和性領域が当該流動体に対し親和性の ない非親和性領域の間で所定の規則にしたがって配置されるように当該非親和性領域を 覆うメッシュマスクでマスクする工程と、
b ) メッシュマスクがされた基台に紫外線を照射して表面を改質処理する工程と、 を備 えることを特徴とする基板の製造方法である。
さらに上記第 2の課題を解決する他の発明は、 所定の流動体を付着させてパターン化 された膜を形成するための基板の製造方法であって、
a ) 流動体に対し親和性のない表面を備えた基台上に流動体に対し親和性のある材料で 薄膜を形成する工程と、
b ) パターン化された膜を形成するパターン形成領域において流動体に対し親和性のあ る親和性領域が当該流動体に対し親和性のない非親和性領域の間で所定の規則にしたが つて配置されるように当該親和性領域を覆うフォトレジストを設ける工程と、
C ) フォトレジストが形成された基台をェツチングしフォトレジストが設けられた領域 以外の領域をェツチングする工程と、 を備えることを特徴とする基板の製造方法である さらに上記第 2の課題を解決する発明は、 所定の流動体を付着させてパターン化され た膜を形成するための基板の製造方法であって、
a ) 基台全面に電荷を与える工程と、
b ) パターン化された膜を形成するパターン形成領域以外の領域にエネルギーを与えて 電荷を消滅させる工程と、
c ) パターン形成領域において流動体に対し親和性のある親和性領域が当該流動体に対 し親和性のない非親和性領域の間で所定の規則にしたがって配置されるように当該非親 和性領域の電荷を消滅させる工程と、
d ) 電荷が消滅しなかった親和性領域に所定の物質を結合させる工程と、 を備える基板 の製造方法である。
さらに上記第 2の課題を解決する発明は、 所定の流動体を付着させてパターン化され た膜を形成するための基板の製造方法であって、
パターン化された膜を形成するパターン形成領域において流動体に対し親和性のある 親和性領域が当該流動体に対し親和性のない非親和性領域の間で所定の規則にしたがつ て配置されるように当該親和性領域に親和性膜を形成する工程を備えることを特徴とす る基板の製造方法である。
ここで、 上記基板に対して流動体によりパターン化された膜を形成するためには、 ィ ンクジエツト方式によることが好ましい。 まずインクジエツト式記録へッドの流動体を 充填可能に構成されたキヤビティに対し膜の材料となる流動体を供給する。 そして当該 キヤビティに体積変化を生じさせることが可能に構成された圧電体素子に対して電圧を 印加し、 パターン形成領域全面に万遍なく流動体が付着するようにそのノズルから流動 体の液滴を吐出させる。 図面の簡単な説明
第 1図：実施形態 1の基板であり、 Aは平面図、 Bはその断面図である。
第 2図：実施形態 1の基板のパターン形成領域における親和性領域と非親和性領域の配 置例であり、 Aは方形パターン、 Bはその変形例、 Cは円形パターン、 Dはその変形 例、 Eは三角形パターン、 Fはその変形例、 および Gは線状パターンである。
第 3図：パターン形成領域の形状の変形例を説明する基板平面図である。
第 4図：実施形態 1における基板の作用を説明する図である。 Aは点状パターンの場合、 Bは線状パターンの場合である。
第 5図：通常の基板に液滴を吐出した場合の断面図であり、 Aは吐出直後、 Bは乾燥後 である。
第 6図：通常の基板に液滴を吐出した場合の平面図であり、 Aは吐出直後、 Bは乾燥後 である。
第 7図：実施形態 2の基板の製造方法である。
第 8図：実施形態 3の基板の製造方法である。
第 9図：実施形態 4の基板の製造方法である。
第 1 0図：実施形態 5の基板の製造方法である。
第 1 1図：実施形態 6の基板の製造方法である。
第 1 2図：実施形態 7の基板の製造方法である。
第 1 3図：実施形態 8の基板の製造方法である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明を実施するための形態を、 図面を参照して説明する。
(実施形態 1 )
本発明の実施形態 1は、 特定パターンの形成に適する基板構造に関する。 第 1図に本 実施形態 1の基板の外形図を示す。 第 1図 Aは平面図であり、 第 1図 Bは第 1図 Aを切 断面 A— Aから見た図である。 第 1図 Aに示すように、 本実施形態 1の基板 1 aは、 基 台のパターン形成面に、 パターン形成領域 1 0がパターン非形成領域 1 1の間にパター ン化されて配置されている。 パターン形成領域 1 0は、 所定の流動体を付着させて薄膜 を形成させるための領域である。 パターン非形成領域 1 1は、 前記薄膜を形成させない 領域である。 パターン非形成領域 1 1は、 基台が流動体に対して非親和性を示す材料で 形成されている場合には基台表面そのものが表れている領域となる。
パターン形成領域 1 0は、 流動体に対して親和性を示す親和性領域 1 1 0と流動体に 対して非親和性を示す非親和性領域 1 1 1とが交互に配置されて構成される。 親和性領 域 1 1 0と非親和性領域 1 1 1とを交互に配置することで、 適度な量の流動体を付着さ せることができるからである。 ただしパ夕一ン形成領域全体を親和性領域 1 1 0のみで 構成してもよい。
親和性領域 1 1 0は、 第 2図 Aのように方形領域が互いに接しているパターンや、 第 2図 Dのように方形領域が一定の間隔で配置されているパターンが利用できる。 また第 2図 Bのように円形領域が互いに接しているパターンや、 第 2図 Eのように円形領域が 一定の間隔で配置されているパターンも利用できる。 さらに第 2図 Cに示すように三角 形領域が互いに接しているパターンや、 第 2図 Fのように三角形領域が一定の間隔で配 置されているパターンも利用できる。 さらに、 第 2図 Gのように平行線からなるパター ンが考えられる。 これらの他任意の多角形や不規則な形状等が利用できる。
ここで親和性を示すか非親和性を示すかは、 パターン形成対象である流動体がどのよ うな性質を備えているかで決まる。 例えば流動体が水のように極性分子を含むものであ れば、 極性基を備えた表面領域が親和性を示し、 極性基を備えない表面領域が非親和性 を示す。 逆に流動体が多くの有機媒体のように極性分子を含まないものであれば、 極性 基を備えた表面領域が非親和性を示し、 極性基を備えない表面領域が親和性を示す。 流 動体を何にするかは、 薄膜をどのような材料で形成するのかによつて定められる。 本実 施形態では、 パターン非形成領域 1 1は流動体に対して非親和性を示すように基台の材 料が定められる。 パターン形成領域 1 0の非親和性領域 1 1 1は、 パターン非形成領域 1 1と同様に基台の表面が露出している部分である。
表 1に、 本実施形態のパターン非形成領域 1 1および非親和性領域 1 1 1として使用 可能な材料と、 親和性領域 1 1 0として使用可能な材料の例を示す。
表 1
Figure imgf000009_0001
パターン形成領域 1 0の形状、 配置、 大きさ等は用途に応じて任意に設定できる。 第 1図 Aに示したパターン形成領域 1 0は方形をしており規則的に配置されている。 もち ろん、 パターン形成領域の形状としては方形の他に多角形や円形、 不規則な外形をして いてもよい。 また第 3図に示すように、 パターン形成領域 1 0を文字や記号、 その他の 図形に形成してもよい。 流動体を文字や記号等の形状に付着させて薄膜化させたい場合 に利用できる。 またパターン形成領域の配置は、 規則的なものである必要はなく、 不規 則なものであってもよい。 パターン形成領域の大きさは、 特に制限を設けることなく、 種々に拡大縮小が可能である。
(作用) 第 5図および第 6図に、 従来の基板に対し流動体を付着させた場合の液滴付着の様子 を示す。 第 5図 Aは、 基台 1 0 0に液滴 1 2を複数滴吐出した場合の断面図であり、 第 6図 Aはその平面図である。 本実施形態のようにパターン形成領域を形成していない基 板に液滴 1 2を連続して吐出すると、 第 5図 Aのように着弾した液滴が表面張力により 広がって、 隣接する液滴 1 2が連結する。 このとき液滴 1 2の広がりを阻止する境界が 何もないので、 第 6図 Aに示すように、 各液滴の輪郭が着弾したときの広がりを超えて 広がってしまう。 流動体の溶媒成分が少ない場合、 この輪郭が広がったまま固化するの で微細なパターンを形成することは困難となる。 溶媒成分が多い場合、 液滴を乾燥させ ると液滴中の溶媒成分が除去され、 各液滴は着弾した位置で収縮していく。 付着位置に 制限がないので、 第 5図 Bおよび第 6図 Bに示すように、 最初連結していた液滴 1 2が 分離され、 島 1 2 bとなる。 島 1 2 bとなって分離してしまうのでは、 パターンとして 役に立たたない。
第 4図を参照して本実施形態のパターン形成領域 1 0における基板 1 aの作用を説明 する。 第 4図 Aは、 第 2図 Aのパターンに流動体の液滴を付着させたときの基板上にお ける液滴の形を示す。 第 4図 Bは、 第 2図 Gのパターンに流動体の液滴を付着させたと きの基板上における液滴の形を示す。 第 4図 Aおよび Bにおけるいずれのパターンの場 合にも、 インクジエツト方式によってライン L 3に沿って液滴を付着させたものとする c 第 4図 Aに示すように、 基板上に着弾した液滴 1 2は親和性領域 1 1 0では十分に広 がる。 しかし非親和性領域 1 1 1からは排除され、 表面張力にしたがって隣接する親和 性領域 1 1◦に引き込まれる。 したがって表面張力が働いて引き込まれた後は第 4図 A に示すように、 親和性領域 1 1 0のみに液滴 1 2が付着する。 へッドからの液滴の吐出 方向が多少ずれても、 ライン L 2から L 4までの一定の幅に着弾すれば、 付着する液滴 1 2は常にライン L 2から L 4の間の親和性領域 1 1 0に乗る。 親和性領域 1 1 0は互 いに分離しているか一点で接しているだけなので、 直接着弾しない限り、 一つの親和性 領域 1 1 0に乗った液滴 1 2が隣接する親和性領域 1 1 0に侵入することがない。 液滴 1 2が乗っている親和性領域 1 1 0の隣には、 必ず液滴 1 2が乗っている親和性領域 1 1 0が、 接しているかわずかに離れているかしているので、 液滴 1 2同士が表面張力で 互いに連結される。 したがって液滴 1 2が着弾した軌跡に沿ってつながり、 パターンが 連続する。 液滴 1 2が乗った親和性領域 1 1 0では液滴が満ちた状態となっているので、 この液滴が乾燥しても連結していた隣接する液滴と分離されることはない。
以上から判るように、 本実施形態のように形成したパターン形成領域 1 0では、 流動 体を付着させた領域では十分に流動体が広がるがそれ以上に広がることがない。 つまり 適量の流動体を付着させることができる。 親和性領域 1 1 0のパターン配置は、 個々の パターンが互いに点接触する程度が好ましい。 個々のパターンが接触し完全に繋がると、 親和性領域境界における表面張力の阻止ができず、 隣接する親和性領域に無制限に液滴 が侵入するおそれがあるからである。 逆に点状パターンが離れ過ぎると、 液滴の連続性 が阻害され、 液滴パターンの分離を起こすからである。
一方、 第 4図 Bの線状パターンでは、 液滴 1 2がライン L 3に沿って着弾しており、 隣接する液滴 1 2と連結されている。 この線状パターンでは、 液滴 1 2がライン L 2か ら L 4の間に着弹する限り、 ライン L 3を中心する液滴の繋がりに吸収され、 ライン L 2から L 4の幅より液滴が広がらない。 またライン L 3は連続しているので、 重なり合 うように液滴 1 2が着弾する限り、 液滴パターンが分断されることはない。
本実施形態の基板 1を使用してパターンを形成する場合には、 流動体を基板面に付着 させることのできるあらゆる方法を適用可能である。 例えばインクジエツト方式で付着 させる他、 スピンコート、 ロールコート、 ダイコート、 スプレーコード等各種の塗布法 を適用可能である。 本実施形態の基板によれば、 適度な液量の流動体を付着可能に構成 されているので、 パターン形成領域 1 0には満遍なく流動体が付着するがパターン非形 成領域 1 1には付着することがなく、 パターンの通りに流動体を付着させることができ る。 流動体を付着させたら熱処理等を行って流動体から溶媒を蒸発させ薄膜化させるこ とにより、 パターン形成領域の通りに薄膜を形成可能である。
上記したように本実施形態 1によれば、 パターン形成領域には適量の流動体を付着さ せることができ、 それ以外のパターン非形成領域には流動体が付着しないので、 パター ン形成領域の通りに薄膜を形成可能である。
(実施形態 2 ) 本発明の実施形態 2は、 パラフィン等の有機物質を用いた上記実施形態 1で説明した 基板の製造方法に関する。
第 7図を参照して本実施形態の製造方法を説明する。 第 7図は本発明の基板の製造ェ 程断面図である。
パラフィン層形成工程 （第 7図 A) : パラフィン層形成工程は、 基台 1 0 0にパラフ ィンを塗布しパラフィン層 1 0 1を形成する工程である。 基台 1 0 0は、 流動体に応じ て流動体に対し親水性にするか非親水性 （疎水性、 親油性） にするかを選択する。 流動 体が極性分子を含まない場合には、 基台 1 0 0を親水性にする。 流動体が極性分子を含 む場合には、 基台 1 0 0を疎水性の材料に選ぶ。 第 7図では、 流動体が極性分子を含ま ない場合のパターン形成を示し、 基台 1 0 0としては親水性のものを使用している。 例 えば、 基台 1 0 0は、 ポリ 4—ビニルピロリ ドン、 ポリエチレンォキシド、 ポリビニル アルコール、 セルロース、 ポリ酢酸ビニル等を使用する。 パラフィン層 1 0 1の形成に は、 ロールコート法、 スビンコート法、 スプレーコート法、 ダイコート法、 バ一コート 法等の各種塗布法、 各種印刷法、 転写法等の方法を適用可能である。
エネルギー供給工程 （第 7図 B )： マスク形成工程は、 流動体が極性分子を含まない 場合、 パラフィン層 1 0 1のうちパターン非形成領域 1 1およびパターン形成領域 1 0 中の非親和性領域 1 1 1にエネルギーを供給してパラフィンを蒸発させる工程である。 エネルギーとしては、 光、 熱または光及び熱の三者が考えられるが、 特定の微細領域の パラフィンを除去するためにレーザ光を用いるのが好ましい。 例えば、 短波長のレーザ 光を照射し、 パラフィンを蒸発させる。
以上の製造工程により、 パターン形成領域 1 0の親和性領域 1 1 0にパラフィン層 1 0 1が残される。 この基板に極性分子を含まない流動体を付着させると、 パターン形成 領域 1 0にのみ付着する。 なお、 付着させる流動体が極性分子を含む場合には、 パター ン形成領域 1 0中の親和性領域 1 1 0にのみエネルギーを供給してパラフィンを除去す る。 これにより親和性領域 1 1 0にのみ極性分子を含む流動体を付着させることができ る
なお、 基台 1 0 0が流動体に対し親和性を示す材料で形成されている場合には、 パラ フィンがパターン非形成領域 1 1およびパターン形成領域 1 0の非親和性領域 1 1 1に 残るように製造する。 基台 1 0 0が流動体に対し非親和性を示す材料で形成されている 場合には、 パラフィンがパターン形成領域 1 0の親和性領域 1 1 0に残されるように製 造 る。
(実施形態 3 )
本発明の実施形態 3は、 上記実施形態 1で説明した基板の製造方法に関する。 特に本 形態では硫黄化合物の自己集合化単分子膜を利用する。
本実施形態では、 基台に金属層を設けそれを硫黄化合物を含む溶解液に浸潰して自己 集合化単分子膜を形成する。 硫黄化合物は、 メルカプト基を備える分子で構成される。 この硫黄化合物を、 1 ~ 1 O mMのエタノール溶液に溶解する。 この溶液に金の膜を形 成した基板を浸潰し、 室温で 1時間程度放置すると、 硫黄化合物が金の膜の表面に自発 的に集合してくる。 そして金の原子と硫黄原子とが共有結合的に結合し、 金の表面に二 次元的に硫黄分子の単分子膜が形成される。 この膜の厚さは、 硫黄化合物の分子量にも よるが、 1 0〜 5 0オングストローム程度である。 硫黄化合物の組成を調整することに より、 自己集合ィヒ単分子膜を流動体に対し親和性にしたり非親和性にしたり自由に設定 できる。
硫黄化合物としてはチオール化合物が好ましい。 ここでチオール化合物とは、 メルカ ブト基 （—S H ; mercapt group) を持つ有機化合物 （R— S H； Rはアルキル基 (alkyl group) 等の炭化水素基） の総称をいう。
表 2に、 流動体が極性分子を含む場合と極性分子を含まない場合とに分けて、 流動体 に親和性のあるチオール化合物の代表的な組成を示す。 n、 mは自然数とする。 表 2
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表 2から判るように、 硫黄化合物単分子膜を極性分子に対して親和性にしたり非極性 分子に対して親和性にしたりは組成を変えることで自由に設定できる。 第 8図に、 本実 施形態 3における基板の製造方法の製造工程断面図を示す。
金属層形成工程 （第 8図 A)： 金属層形成工程は、 基台 1 0 0上に金属層 1 0 2を形 成する工程である。 基台 1 0 0は、 流動体に応じて流動体に対し親水性にするか非親水 性 （疎水性、 親油性） にするかを選択する。 流動体が極性分子を含まない場合には、 基 台 1 0 0を親水性にする。 流動体が極性分子を含む場合には、 基台 1 0 0を疎水性の材 料に選ぶ。 金属層 1 0 2としては、 化学的 ·物理的な安定性から金 （A u ) が好ましい。 金の他、 硫黄化合物を化学的に吸着する銀 （A g )、 銅 （C u)、 インジウム （I n)、 ガ リウムー砒素 （G a— A s ) 等の金属であってもよい。 金属層 1 0 2の形成方法として は、 湿式メツキ、 真空蒸着法、 真空スパッ夕法等の公知の技術が使用できる。 ただし金 属の薄膜を一定の厚さで均一に形成できる成膜法であれば、 その種類に特に限定される ものではない。 金属層の役割は、 硫黄化合物層を固定することであるため、 金属層自体 は極めて薄くてもよい。 そのため 5 0 0〜2 0 0◦オングストローム程度の厚みに形成 すればよい。
なお、 基板 1 0 0によっては金属層 1 0 2と基台 1 0 0との密着性が悪くなる。 この ような場合には金属層 1 0 2と基台 1 0 0との密着性を向上させるために、 基台と金属 との間に中間層を形成する。 中間層は、 基台 1 0 0と金属層 1 0 2との間の結合力を強 める素材、 例えば、 ニッケル （N i )、 クロム （C r )、 タンタル （T a ) ノズルれか、 あるいはそれらの合金 （N i _ C r等） であることが好ましい。 中間層を設ければ、 基 台 1 0 0と金属層 1 0 2との結合力が増し、 機械的な摩擦に対し、 硫黄化合物層が剥離 し難くなる。 金属層 1 0 2の下に中間層を形成する場合には、 例えば C rを 1 0 0〜3 0 0オングストロームの厚さで真空スパッ夕法、 またはイオンプレーティング法により 形成する。
パターン形成工程 （第 8図 B )： パターン形成工程は、 基台 1 0 0上に形成した金属 層 1 0 2のうち一部にエネルギーを与えて金属を蒸発させる。 流動体が極性分子を含み 基台 1 0 0が疎水性を示す場合、 または流動体が極性分子を含まず基台 1 0 0が親水性 を示す場合には、 パターン非形成領域 1 1およびパターン形成領域 1 0中の非親和性領 域 1 1 1にエネルギーを供給する。 流動体が極性分子を含まず基台 1 0 0が疎水性を示 す場合、 または流動体が極性分子を含み基台 1 0 0が親水性を示す場合には、 パターン 形成領域 1 0中の親和性領域 1 1 0にのみエネルギーを供給する。 エネルギーとしては 光が好ましく、 特に短波長の高エネルギーを供給可能なレーザ光が好ましい。 ピックァ ップ 2 0 0を親和性領域または非親和性領域のパターンに合わせてレーザ光を射出させ ながら移動させる。 レーザ光が照射された領域は、 金属層 1 0 2を形成する金属が蒸発 するため、 基台 1 0 0が露出する。
硫黄化合物浸漬工程 （第 8図 C )： 硫黄化合物浸漬工程は、 一部の金属が除去された 金属層を含む基板を、 硫黄化合物の溶解液に浸潰し、 自己集合ィヒ単分子膜 1 0 3を形成 する工程である。 まず自己集合化単分子膜 1 0 3に用いたい組成のチオール化合物をェ 夕ノールまたはイソプロピルアルコールのような有機溶剤に溶かした溶液を用意する。 例えば流動体が極性分子を含み当該自己集合ィ匕単分子膜 1 0 3を親和性領域 1 1 0にし たい場合には、 O H基または C O 2 H基を有する硫黄化合物を用いて親水性の硫黄化合物 溶液を製造する。 流動体が極性分子を含まず当該自己集合化単分子膜 1 0 3を親和性領 域 1 1 0にしたい場合には、 アルキル基を有する硫黄化合物を用いて疎水性の硫黄化合 物溶液を製造する。 そしてその溶液中に金属層 1 0 2をパターニングした基台 1 0 0を 浸漬する。 浸漬条件は、 溶液の硫黄化合物濃度が 0 . O l mMで、 溶液温度が常温から 5 0 °C程度、 浸漬時間が 5分から 3 0分程度とする。 浸漬処理の間、 硫黄化合物層の形 成を均一に行うべく、 溶液の撹拌あるいは循環を行う。
金属表面の清浄さえ保てれば、 硫黄分子が自ら自己集合化し単分子膜を形成するため、 厳格な条件管理が不要な工程である。 浸潰が終了するころには、 金の表面にだけ強固な 付着性を有する硫黄分子の単分子膜が形成される。
最後に基台表面に付着した溶解液を洗浄して除去する。 金層以外の部分に付着した硫 黄化合物分子は共有結合をしていないので、 エチルアルコールによるリンス等、 簡単な 洗浄により除去される。
以上の工程により、 自己集合化単分子膜 1 0 3がパターン形成領域 1 0中の親和性領 域 1 1 0に形成された基板 1が製造される。
上記したように、 本実施形態 3によれば、 硫黄化合物の自己集合化単分子膜を用いる ことにより、 液相材料を安定してパターンに沿って付着させることのできる基板を製造 できる。 特に、 硫黄化合物の自己集合化単分子膜は摩耗に強く、 物理的、 化学的耐性が 高いので、 工業用品である基板に適する。 また硫黄化合物を選択すれば、 基台の性質に 応じて自由に自己集合化単分子膜を親水性にも非親水性にもできる。 さらにレ一ザ光を 用いれば、 微細なパターンを形成できる。
なお、 基台 1 0 0が流動体に対し親和性を示す材料で形成されている場合には、 非親 和性を示す自己集合化単分子膜がパターン非形成領域 1 1およびパターン形成領域 1 0 の非親和性領域 1 1 1に残るように製造する。 基台 1 0 0が流動体に対し非親和性を示 す材料で形成されている場合には、 親和性を示す自己集合化単分子膜がパターン形成領 域 1 0の親和性領域 1 1 0に残されるように製造する。
(実施形態 4 )
本発明の実施形態 4は、 プラズマ処理による実施形態 1の基板の製造方法に関する。 プラズマ処理は所定の気圧下で高電圧のグロ一放電を行って基板の表面改質を行う方 法である。 ガラスやプラスチックのような絶縁性基板にプラズマ処理を行うと、 基板表 面に多量の未反応基と架橋層が発生する。 これを大気または酸素雰囲気にさらすと未反 応基が酸化されてカルボニル基、 水酸基を形成することができる。 これらは極性基であ るため極性分子を含む流動体に対し親和性がある。 一方ガラスやプラスチックの多くは 極性分子を含む流動体に対し非親和性を示す。 したがって基板のパターン形成面を選択 的にブラズマ処理することによって親和性領域および非親和性領域を生成可能である。 本実施形態ではこの原理に基づき、 マスクを施すことにより一部領域のみをブラズマ処 理して、 親和性領域と非親和性領域とを出現させる。
次に第 9図を参照して本実施形態 4の基板の製造方法を説明する。
マスク形成工程 （第 9図 A)： マスク形成工程は、 基台 1 0 0の上にマスク 2 0 1を 施す工程である。 基台 1 0 0としては、 プラズマ照射によって未反応基が出現しうる素 材、 所定のプラスチヅク、 表面をテフロン加工されたガラス基板等を用いる。 マスク 2 0 1は、 基台 1 0 0上で疎水性にしたい領域のみマスクがかかるようにパターン形成さ れる。 例えば流動体として極性分子を含むものを用いる場合には、 パターン非形成領域 1 1およびパターン形成領域 1 0中の非親和性領域 1 1 1が露光されるようなマスクを 設ける。マスクの材料としては、 露光マスク、 エマルシヨンマスク、 ハードマスク等種々 のマスクが形成できる。 露光マスクを使用する場合には、 クロム、 酸化クロム、 シリコ ン、 酸化シリコン、 酸化膜などを、 真空蒸着、 スパッタリング、 C V D法等で形成する。 プラズマ照射工程 （第 9図 B )： プラズマ照射工程は、 マスク 2 0 1が施された基台 1 0 0上にプラズマ 2 0 2を照射する工程である。 プラズマ照射は、 例えば 1 0 〜 1 O O P aのアルゴンガス中でネオントランスを用いて、 数百ボルトから数千ボルトの電 圧を印加しグロ一放電させて行う。 この他、 ラジオ周波数帯の放電電源を用いて容量結 合または誘電結合により放電プラズマを形成する方法、 マイクロ波電力を導波管によつ て放電容器に供給して放電プラズマを形成させる方法等を適用可能である。
この処理により、 プラズマ中に活性粒子としてイオン、 電子、 励起原子または分子お よびラジカル等が発生し、 基台 1 0 0表面の高分子の分子構造が変化する。 つまりブラ ズマ 2 0 2が照射された部分に多量の未反応基や架橋層が出現する。
表面改質工程 （第 9図 C )： 表面改質工程は、 プラズマ処理された基台 1 0 0表面を 酸化し表面を改質する工程である。 上記ブラズマ処理によって未反応基や架橋層が出現 した基台 1 0 0を、 大気または酸素雰囲気下にさらす。 基台 1 0 0表面の未反応基は酸 化されて、 水酸基やカルボニル基等の極性基 1 0 4を生ずる。 これら極性基 1 0 4は水 に対して濡れやすい親水性を示す。 一方マスクされプラズマ処理されなかった領域はプ ラスチックのままであり非親水性を示す。
したがってプラズマ処理された領域が親和性領域 1 1 0となり、 プラズマ処理されな かった領域が非親和性領域 1 1 1またはパターン非形成領域 1 1となる。
上記のように本実施形態 4によれば、 プラズマ処理により基台を構成する一部領域の 分子構造を変更することで、 非親水性の膜を親水性の膜に変更できるので、 新たな層を 形成することなく実施形態 1の基板を提供することができる。 分子レベルの組成が変更 されるのでこの基板は安定である。
なお、 基台 1 0 0が流動体に対し親和性を示す材料で形成されている場合には、 パ夕 —ン非形成領域 1 1およびパターン形成領域 1 0の非親和性領域 1 1 1にプラズマ照射 されるように製造する。 基台 1 0 0が流動体に対し非親和性を示す材料で形成されてい る場合には、 パターン形成領域 1 0の親和性領域 1 1 0がプラズマ照射されるように製 造する。
(実施形態 5 )
本発明の実施形態 5は、 紫外線照射による実施形態 1の基板の製造方法に関する。 紫外線照射は、 樹脂の表面改質手段として上記ブラズマ処理と同様に用いることがで きる。 基板がポリエステルゃポリエチレンのような樹脂で形成されていたりこれら樹脂 薄膜で覆われていたりすると、 これら樹脂は極性のない有機高分子であるため、 本来そ の表面は極性分子を含む流動体に対し非親和性に、 極性分子を含まない流動体に対し親 和性になる。 ところがこの樹脂表面に紫外線を照射すると、 プラズマ処理と同様に表面 が活性化し、 O H基や C O O H基が出現する。 これらの基は極性基であるため極性分子 を含む流動体に対して親和性を示すようになる。 基板のパ夕一ン形成面のうちマスクで 選択的に紫外線を照射させることで、 親和性領域と非親和性領域を容易に形成すること ができる。
次に第 1 0図を参照して本実施形態 5の基板の製造方法を説明する。
マスク形成工程 （第 1 0図 A)： マスク形成工程は、 基台 1 0 0の上にマスク 2 0 3 を施す工程である。 基台 1 0 0としては、 プラズマ照射によって未反応基が出現しうる 素材、 特にポリエステルやポリエチレンなどのプラスチック等を用いる。 または表面に これらプラスチックによる薄膜が形成されているガラス等の基板であってもよい。 マス ク 2 0 3は、 基台 1 0 0上で疎水性にしたい領域のみマスクがかかるようにパターン形 成される。 例えば極性分子を含む流動体を用いる場合には、 パターン形成領域 1 0中の 親和性領域 1 1 0が露光され、 それ以外の領域が覆われるようなマスクを設ける。 マス クの材料としては、 露光マスク、 エマルシヨンマスク、 ハードマスク等種々のマスクが 形成できる。 露光マスクを使用する場合には、 クロム、 酸化クロム、 シリコン、 酸化シ リコン、 酸化膜などを、 真空蒸着、 スパッタリング、 C VD法等で形成する。
紫外線照射工程 （第 1 0図 B )： 紫外線照射工程は、 マスク 2 0 3が施された基台 1 0 0上に紫外線照射する工程である。 紫外線照射には、 例えば紫外線ランプを用いて行 う。 この処理により、 紫外線 2 0 4が基台 1 0 0表面の高分子にエネルギーを与えて分 子を励起させ共有結合構造を変化させる。 これによつて紫外線 2 0 4が照射された基台 1 0 0の露光領域に多量の未反応基や架橋層が出現する。
表面改質工程 （第 1 0図 C )： 表面改質工程は、 紫外線照射された基台 1 0 0表面を 酸化し表面を改質する工程である。 上記紫外線 2 0 4の照射によって未反応基や架橋層 が出現した基台 1 0 0を大気または酸素雰囲気下にさらすと、 基台 1 0 0表面の未反応 基が酸化され、 水酸基やカルボニル基等の極性基 1 0 5が生ずる。 これら極性基 1 0 5 は極性分子を含む水等の流動体に対して濡れやすい親和性 （親水性） を示す。 一方マス クされ露光されなかった領域はプラスチックのままの性質を示す。 つまり極性分子を含 む流動体に対し非親和性を示す。 したがって紫外線照射された領域が親和性領域 1 1 0 となり、 紫外線照射されなかった領域が非親和性領域 1 1 1またはパターン非形成領域 1 1となる。
上記のように本実施形態 5によれば、 紫外線照射により基台を構成する一部領域の分 子構造を変更することで、 非親水性の膜を親水性の膜に変更できるので、 新たな層を形 成することなく実施形態 1の基板を提供することができる。 分子レベルの組成が変更さ れるのでこの基板は安定である。 なお、 基台 1 0 0が流動体に対し親和性を示す材料で形成されている場合には、 パ夕 ーン非形成領域 1 1およびパターン形成領域 1 0の非親和性領域 1 1 1に紫外線照射さ れるように製造する。 基台 1 0 0が流動体に対し非親和性を示す材料で形成されている 場合には、 パターン形成領域 1 0の親和性領域 1 1 0が紫外線照射されるように製造す る。
(実施形態 6 )
本発明の実施形態 6は、 フォトリソグラフィ法を用いた実施形態 1の基板の製造方法 に関する。
次に第 1 1図を参照して本実施形態 6の基板の製造方法を説明する。 以下の説明では 基台 1 0 0が流動体に対し非親和性を示し、 フォトリソグラフィ法によって流動体に対 し親和性を示す層をパターン形成領域 1 0中の親和性領域 1 1 0に形成していくものと する。 ただし、 基台 1 0 0が流動体に対し親和性を示す場合には、 フォトリソグラフィ 法によってパターン非形成領域 1 1およびパターン形成領域 1 0中の非親和性領域 1 1 1に、 流動体に対し非親和性を示す層を形成することになる。
親和性膜形成工程 （第 1 1図 A)： 親和性膜形成工程は、 基台表面に流動体に対し親 和性を示す材料による薄膜 1 0 6を形成する工程である。 極性分子を含む流動体に対し て親和性を示す薄膜材料としては、 O H基、 C O O H基、 N H 2基等を持つシランカップ リング剤等が挙げられる。 薄膜の形成方法としては、 スピンコート法、 ディップ法、 公 知の薄膜形成方法を適用可能である。 薄膜 1 0 6の厚みは、 上記製造方法によりほぼ均 一な厚みに形成できる程度の厚みを確保できれば十分である。
露光工程 （第 1 1図 B )： 露光工程は薄膜 1 0 6の上にフォトレジスト 1 0 7を塗布 し、 パターン形成に合わせたマスクを施した後、 露光 '現像してフォトレジスト 1 0 7 を残す工程である。 フォトレジストとしては、 P MMA、 P B S , ポリイミ ド等の公知 の材料を適用可能であり、 エッチング方法および薄膜材料 1 0 6との関係で定める。 フ オトレジスト 1 0 7をスピンナ一法、 スプレー法、 ロールコ一夕一法、 浸漬法等の塗布 法で塗布後、 上記実施形態 4または 5で説明したものと同様のマスクを施して、 フォト レジスト 1 0 7を露光する。 フォトレジストがポジ型の場合には、 パターン形成領域 1 0中の親和性領域 1 1 0を覆うマスクを施す。 フォトレジストがネガ型の場合には、 ノ ターン非形成領域 1 1およびパターン形成領域 1 0中の非親和性領域 1 1 1を覆うマス クを施す。 そしてマスク上から通常光または遠紫外線露光を行ってフォトレジストを露 光する。
現像工程 （第 1 1図 C )： 現像工程は、 露光させたフォトレジスト 1 0 7を現像して パターンに合わせたフォトレジストを残す工程である。 スプレー法やディップ法等によ つて現像液を付着させて現像を行う。 次いでリンス液を同様の方法で付着させて不要な フォトレジス卜の除去を行う。 この処理により薄膜 1 0 6上にはパターンに沿ったフォ トレジスト 1 0 7が残される。
エッチング工程 （第 1 1図 D )： エッチング工程は、 フォトレジスト 1 0 7が残され た薄膜 1 0 6をエッチングして不要な薄膜 1 0 6を除去する工程である。 エッチング方 法は、 ウエットエッチングやドライエッチングのいずれも利用可能である。 ウエットェ ッチングにおけるエッチング液またはドライエツチングにおけるエッチングガスとして は、 被エッチング材料である薄膜 1 0 6のエッチングに適したものが選択される。
以上の工程により、 パターン形成領域 1 0中の親和性領域 1 1 0を除く領域の薄膜 1 0 6が除去され、 パターン形成領域 1 0とパターン非形成領域 1 1とが基台 1 0 0表面 に形成される。
上記したように本実施形態 6によれば、 薄膜ノ 夕一ン形成方法として頻繁に用いられ ているフォトリソグラフィ法を適用しても実施形態 1の基板を製造することができる。 なお、 基台 1 0 0が流動体に対し親和性を示す材料で形成されている場合には、 非親 和性を示す薄膜がパターン非形成領域 1 1およびパターン形成領域 1 0の非親和性領域 1 1 1に残るように製造する。 基台 1 0 0が流動体に対し非親和性を示す材料で形成さ れている場合には、 親和性を示す薄膜がパターン形成領域 1 0の親和性領域 1 1 0に残 されるように製造する。
(実施形態 7 )
本発明の実施形態 Ίが、 基板に電荷を与えることによる実施形態 1の基板の製造方法 に関する。 第 12図に本実施形態 7における基板の製造工程断面図を示す。
電荷印加工程 （第 12図 A)：電荷印加工程は、 基台 100に電荷を生じさせる工程で ある。 基台 100としては帯電しやすい材料を用いる。 例えば高分子材料では、 ポリエ チレンテレフ夕レートなどを用いることができる。 この他レーザプリン夕一の感光体と して用いられる、 セレン系、 S i ： H系、 CdS系、 ZnO系等の無機半導体や、 PV K/Se、 PVK-TNF, CGL/CTL、 CTL/CGL、 CTL (CGL)等を 用いることも可能である。 基台 100表面に電荷 205を印加するためにはレーザプリ ン夕で用いられるコロナ帯電器等の電荷印加手段を用いる。 基板表面にこのコロナ帯電 器等の電荷印加手段を近づけて表面に一様に帯電させる。 具体的には直径 50〃m~l 00〃mのタングステン線に 6〜8 kVの直流高電圧を印加し、 基台表面から 8〜 10 mm離してコロナ放電を行う。
脱チャージ工程 （第 12図 B)： 脱チャージ工程は、 一様に帯電した基台 100のパ ターン形成面に選択的にエネルギー 206を印加して電荷 205を部分的に逃す工程で ある。 すなわち光エネルギー等が供給されることにより露光部では、 光キャリアの生成 と輸送が起こり、 表面電荷が喪失し、 表面に静電潜像が形成される。 エネルギー供給源 としてはレーザ光が好ましい。 微細パターンに合わせた潜像の形成が行えるからである。 その他、 マスクを用いて紫外線等の光エネルギーを加えてもよい。 脱チャージする領域 は、 上記のように基台 100材料としてポリエチレンテレフ夕レートを用いた場合には、 パターン非形成領域 11およびパターン形成領域 10中の非親和性領域 111にする。 脱チヤ一ジされた領域は定着工程において粉末材料が定着されず、 基台 100表面が露 出したままとなる。
付着工程 （第 12図 C)： 付着工程は、 脱チャージされなかった帯電領域に静電引力 を利用して粉末材料 107を付着させる工程である。 粉末材料 107としては、 例えば レーザプリン夕におけるトナーのような材料をいい、 静電力で付着させることが可能な 材料を用いる。 また、 定着後には極性分子を含む流動体に対して親和性を示す表面にな る材料を使用する。 このような材料としては、 鋼材、 ガラス球、 鉄粉、 これらを樹脂コ 一卜したもの、 磁性体と樹脂との混合物等を利用可能である。 具体的には、 基台 100 上で帯電している領域と逆極性の粉末材料 1 0 7が静電引力で電荷 2 0 5が存在してい る領域に付着する。
定着工程 （第 1 2図 D )： 定着工程は、 基台 1 0 0表面に付着した粉末材料 1 0 7を 定着させる工程である。 上記静電引力により粉末材料 1 0 7が基台 1 0 0の帯電領域に 付着したら、 基台 1 0 0に熱を加えて粉末材料 1 0 7を融解させ基台 1 0 0に定着させ る。 この結果、 パターン形成領域 1 0中に粉末材料が定着してなる親和性領域 1 1 0が 形成される。
上記したように本実施形態 7では、 基板を脱チャージして粉末材料を定着させること により親和性領域および非親和性領域を備えた実施形態 1の基板を製造できる。
なお、 基台 1 0 0が流動体に対し親和性を示す材料で形成されている場合には、 非親 和性を示す粉末材料による薄膜がパターン非形成領域 1 1およびパターン形成領域 1 0 の非親和性領域 1 1 1に残るように製造する。 基台 1 0 0が流動体に対し非親和性を示 す材料で形成されている場合には、 親和性を示す粉末材料による薄膜がパターン形成領 域 1 0の親和性領域 1 1 0に残されるように製造する。
(実施形態 8 )
本発明の実施形態 8は基台に印刷技術を用いて直接膜を形成していく製造方法に関す る。
第 1 3図に本実施形態 8の基板の製造工程断面図を示す。 第 1 3図は、 例えば平板印 刷の一種であるオフセット印刷を利用した場合の製造方法を説明するものである。
印刷工程 （第 1 3図 A)： 印刷工程は、 所定の印刷方法により流動体に対し親和性を 有する膜あるいは親和性のない薄膜を形成する工程である。 印刷装置は基板のように硬 い物質に印刷することが可能なものであることを要する。 従来の印刷との違いは、 イン クの代わりに本発明の親和性領域または非親和性流域を形成する材料を用いる点である。 基台 1 0 0が極性分子を含む流動体に対し非親和性を示す場合には、 この印刷装置によ りパターン形成領域 1 0中の親和性領域 1 1 0のみに材料 1 0 8を付着させる。 基台 1 0 0が極性分子を含む流動体に対し親和性を示す場合には、 この印刷装置によりパター ン非形成領域 1 1およびパターン形成領域 1 0中の非親和性領域 1 1 1に材料 1 0 8を 付着させる。 この図では、 オフセット印刷装置のうち転写ローラ 2 0 7のみを図示して ある。 転写ローラ 2 0 7から基台 1 0 0のパターン形成面に薄膜材料 1 0 8が転写され る。 印刷方法としては、 オフセット印刷によらず、 直接印刷法その他の平板印刷法、 凸 版、 凹版、 孔版、 静電気や磁気を用いる方法等を適用することが可能である。 すなわち、 公知の印刷方法によりィンクの代わりに薄膜材料を基台に付着させることが可能な印刷 方法を適宜適用できる。
定着方法 （第 1 3図 B )： 薄膜材料が基台 1 0 0に転写させられたら、 熱処理等公知 の技術を適用して薄膜材料 1 0 8を安定化させる。 この工程により、 パターン形成領域 1 0の親和性領域 1 1 0にのみ薄膜が形成された基板を製造できる。
上記したように本実施形態 8によれば、 公知の印刷法を利用して薄膜材料を付着させ ることによって実施形態 1に示すような基板を製造することができる。
なお、 基台 1 0 0が流動体に対し親和性を示す材料で形成されている場合には、 パ夕 ーン非形成領域 1 1およびパターン形成領域 1 0の非親和性領域 1 1 1に非親和性を示 す薄膜を印刷する。 基台 1 0 0が流動体に対し非親和性を示す材料で形成されている場 合には、 パターン形成領域 1 0の親和性領域 1 1 0に親和性を示す薄膜を印刷する。 (その他の変形例）
本発明は上記実施形態によらず種々に変形して適用することが可能である。
例えば、 基台に形成するパターン形状や親和性領域の実施形態 1で示した配置は単な る例示であり、 種々に変更が可能である。 点状パターン、 線状パターンともその大きさ、 形状および配置を種々に変更可能である。 これらの要素は流動体の性質に対応して定ま るものだからである。
また、 基板を製造する方法は上記実施形態 2から実施形態 8のものに限定されず、 A 夕一ン形成領域とパターン非形成領域とに分かれるものであれば、 種々に変形すること が可能である。 産業上の利用可能性
本発明によれば、 流動体に対し親和性のある領域と親和性のない領域とを規則的に基 板上に配置した構成を備えたので、 一定面積のパターン形成領域に流動体を適量付着可 能とする基板を提供することができる。
本発明によれば、 流動体に対し親和性のある領域と親和性のない領域とを規則的に基 板上に配置する工程を備えたので、 一定面積のパターン形成領域に流動体を適量付着可 能とする基板の製造方法を提供することができる。
したがって、 従来、 工場等において高価な設備により、 多数の工程をかけて形成せざ るを得なかった微細パターンが、 容易にかつ安価に製造可能となる。

Claims

請求の範囲
1 . 所定の流動体を付着させてパターン化された薄膜を形成するための基板であつ て、
薄膜を形成するための特定形状にパターン化されたパターン形成領域を備え、 前記パターン形成領域は、 前記流動体に対し親和性のある親和性領域が当該流動体に 対し親和性のない非親和性領域の間で所定の規則にしたがって配置されて構成されてい ることを特徴とする特定パターン形成用基板。
2 . 前記パターン形成領域が複数、 一定の規則で配置されて構成されている請求の 範囲第 1項に記載の特定パターン形成用基板。
3 . 前記パターン形成領域が、 一定の図形形状に形成されて構成されている請求の 範囲第 1項に記載の特定パターン形成用基板。
4 . 所定の流動体を付着させてパターン化された薄膜を形成するための基板の製造 方法であって、
流動体に対し親和性を示す基台上にパラフィンを塗布してパラフィン層を形成するェ 程と、
前記パターン化された膜を形成するパターン形成領域内において前記流動体に対し親 和性のある親和性領域が当該流動体に対し親和性のない非親和性領域の間で所定の規則 にしたがって配置されるように前記親和性領域にエネルギーを供給し前記パラフィン層 を除去する工程と、 を備えたことを特徴とする基板の製造方法。
5 . 所定の流動体を付着させてパターン化された薄膜を形成するための基板の製造 方法であって、
流動体に対し非親和性を示す基台上にパラフィンを塗布してパラフィン層を形成する 工程と、
前記パターン化された薄膜を形成するパターン形成領域内において前記流動体に対し 親和性のある親和性領域が当該流動体に対し親和性のない非親和性領域の間で所定の規 則にしたがって配置されるように前記非親和性領域にエネルギーを供給し前記パラフィ ン層を除去する工程と、
ノ^ーン化された薄膜を形成しないパターン非形成領域にエネルギーを供給し、 前記 パラフィン層を除去する工程と、 を備えたことを特徴とする基板の製造方法。
6 . 所定の流動体を付着させてパターン化された薄膜を形成するための基板の製造 方法であって、
流動体に対し親和性を示す基台上に所定の金属により金属層を形成する工程と、 前記パターン化された薄膜を形成するパターン形成領域内において前記流動体に対し 親和性のある親和性領域が当該流動体に対し親和性のない非親和性領域の間で所定の規 則にしたがって配置されるように前記親和性領域にエネルギーを供給し前記金属層を除 去する工程と、
前記金属が選択的に除去された基台を、 硫黄化合物を含む混合液に浸漬する工程と、 を備えたことを特徴とする基板の製造方法。
7 . 所定の流動体を付着させてパターン化された薄膜を形成するための基板の製造 方法であって、
流動体に対し非親和性を示す基台上に所定の金属により金属層を形成する工程と、 前記パターン化された薄膜を形成するパターン形成領域以外の領域にエネルギーを供 給し前記金属層を除去する工程と、
前記パターン形成領域内において前記流動体に対し親和性のある親和性領域が当該流 動体に対し親和性のない非親和性領域の間で所定の規則にしたがって配置されるように 前記非親和性領域にエネルギーを供給し前記金属層を除去する工程と、
前記金属が選択的に除去された基台を、 硫黄化合物を含む混合液に浸漬する工程と、 を備えたことを特徴とする基板の製造方法。
8 . 前記硫黄化合物は、 前記流動体に対する親和性に関し、 前記基台表面と反対の 性質を備える請求の範囲第 6項または請求の範囲第 7項のいずれか一項に記載の基板の 製造方法。
9 . 所定の流動体を付着させてパターン化された薄膜を形成するための基板の製造 方法であって、 流動体に対して非親和性を示す基台上において、 前記パターン化された薄膜を形成す るパターン形成領域以外の領域を覆いかつ当該パターン形成領域において前記流動体に 対し親和性のある親和性領域が当該流動体に対し親和性のない非親和性領域の間で所定 の規則にしたがって配置されるように前記非親和性領域を覆うメッシュマスクでマスク する工程と、
前記メッシュマスクがされた基台をブラズマ加工する工程と、
前記プラズマ加工により励起された基台表面を改質処理する工程と、 を備えることを 特徴とする基板の製造方法。
1 0 . 所定の流動体を付着させてパターン化された薄膜を形成するための基板の製 造方法であって、
流動体に対して親和性を示す基台上において、 前記パターン化された薄膜を形成する パターン形成領域において前記流動体に対し親和性のある親和性領域が当該流動体に対 し親和性のない非親和性領域の間で所定の規則にしたがって配置されるように前記親和 性領域を覆うメッシュマスクでマスクする工程と、
前記メヅシュマスクがされた基台をプラズマ加工する工程と、
前記ブラズマ加工により励起された基台表面を改質処理する工程と、 を備えることを 特徴とする基板の製造方法。
1 1 . 所定の流動体を付着させてパターン化された薄膜を形成するための基板の製 造方法であって、
前記流動体に対し非親和性を示す基台上において、 前記パターン化された薄膜を形成 するパターン形成領域以外の領域を覆いかつ当該パターン形成領域において前記流動体 に対し親和性のある親和性領域が当該流動体に対し親和性のない非親和性領域の間で所 定の規則にしたがって配置されるように当該非親和性領域を覆うメッシュマスクでマス クする工程と、
前記メッシュマスクがされた基台に紫外線を照射して表面を改質処理する工程と、 を 備えることを特徴とする基板の製造方法。
1 2 . 所定の流動体を付着させてパターン化された薄膜を形成するための基板の製 造方法であって、
流動体に対し親和性を示す基台上において、 前記パターン化された薄膜を形成するパ ターン形成領域において、 前記流動体に対し親和性のある親和性領域が当該流動体に対 し親和性のない非親和性領域の間で所定の規則にしたがって配置されるように当該親和 性領域を覆うメッシュマスクでマスクする工程と、
前記メッシュマスクがされた基台に紫外線を照射して表面を改質処理する工程と、 を 備えることを特徴とする基板の製造方法。
1 3 . 所定の流動体を付着させてパターン化された薄膜を形成するための基板の製 造方法であって、
流動体に対し親和性のない表面を備えた基台上に前記流動体に対し親和性のある薄膜 材料で薄膜を形成する工程と、
前記パターン化された薄膜を形成するためのパターン形成領域において前記流動体に 対し親和性のある親和性領域が当該流動体に対し親和性のない非親和性領域の間で所定 の規則にしたがって配置されるようにフォトレジストを設ける工程と、
前記フォトレジストが形成された基台をエッチングし前記フォトレジス卜が設けられ た領域以外の領域をエッチングする工程と、 を備えることを特徴とする基板の製造方法 c
1 4 . 所定の流動体を付着させてパターン化された薄膜を形成するための基板の製 造方法であって、
前記流動体に対し親和性のある表面を備えた基台上に前記流動体に対し親和性のない 薄膜材料で薄膜を形成する工程と、
前記パターン化された薄膜を形成するためのパターン形成領域以外の領域を覆い、 か つ当該パターン形成領域において前記流動体に対し親和性のある親和性領域が当該流動 体に対し親和性のない非親和性領域の間で所定の規則にしたがって配置されるように当 該非親和性領域を覆うフォトレジストを設ける工程と、
前記フォトレジス卜が形成された基台をエッチングし前記フォトレジス卜が設けられ た領域以外の領域をエッチングする工程と、 を備えることを特徴とする基板の製造方法
1 5 . 所定の流動体を付着させてパターン化された薄膜を形成するための基板の製 造方法であって、
流動体に対して非親和性を示す基台全面に電荷を与える工程と、
前記パターン化された薄膜を形成するパターン形成領域以外の領域にエネルギーを与 えて電荷を消滅させる工程と、
前記パターン形成領域において前記流動体に対し親和性のある親和性領域が当該流動 体に対し親和性のない非親和性領域の間で所定の規則にしたがって配置されるように当 該非親和性領域の電荷を消滅させる工程と、
電荷が消滅しなかった親和性領域に所定の物質を結合させる工程と、 を備える基板の 製造方法。
1 6 . 所定の流動体を付着させてパターン化された薄膜を形成するための基板の製 造方法であって、
流動体に対して親和性を示す基台全面に電荷を与える工程と、
前記パターン化された薄膜を形成するパターン形成領域において前記流動体に対し親 和性のある親和性領域が当該流動体に対し親和性のない非親和性領域の間で所定の規則 にしたがって配置されるように当該親和性領域の電荷を消滅させる工程と、
電荷が消滅しなかった非親和性領域に所定の物質を結合させる工程と、 を備える基板 の製造方法。
1 7 . 所定の流動体を付着させてパターン化された薄膜を形成するための基板の製 造方法であって、
流動体に対し非親和性を示す基台上において、 前記パターン化された薄膜を形成する パターン形成領域中の前記流動体に対し親和性のある親和性領域が当該流動体に対し親 和性のない非親和性領域の間で所定の規則にしたがって配置されるように当該親和性領 域に親和性膜を印刷する工程を備えることを特徴とする基板の製造方法。
1 8 . 所定の流動体を付着させてパターン化された薄膜を形成するための基板の製 造方法であって、
流動体に対し親和性を示す基台上において、 前記パターン化された薄膜を形成するパ ターン形成領域以外の領域と、 当該パターン形成領域中の前記流動体に対し親和性を示 す親和性領域が当該流動体に対し親和性のない非親和性領域の間で所定の規則にしたが つて配置されるように配置された親和性領域とに、 非親和性膜を印刷する工程を備える ことを特徴とする基板の製造方法。
補正書の請求の範囲
[1999年 10月 25日 （25. 10. 99) 国際事務局受理：新しい請求の範囲 19-24が加えられた；他の請求の範囲は変更なし。 （ 1頁)] す親和性領域が当該流動体に対し親和性のない非親和性領域の間で所定の規則にしたが つて配 されるように Kf された親和性額域とに、 非親和性膜を卬刷する工程を備える ことを特徴とする基板の製造 法。
1 9. (追加） 所定の流動体に対し親和性のある親和性領域と、
前記流動体に対し親和性のなレ、非親和性 域と、 を備え、
前記親和件-領域が前記非親和性領域の中でで、 所定のパターンで配置されることによ り、 複数の前記親和性領域にまたがる -定の面積に前記流動体を 銑して付着可能に構 成された基板。 .
20. (追加） 前記パターンは、 一のパターンに前記流動体が付^した場合でも、 ¾該 流動体の表^張力によって隣接するパターンに当該流動体が移動することを禁 可能に 配 されている^求項 1 9に記載の基板。
2 1. (追加） 前記バタ一ンは、 各々の ^記親和性領域が線状パターンに形成されてい る誚求項〗 9に記載の S板。
22. (追加） 前記パターンは、 各々の^記親和性領域が、 所定の形状 （珑状、 多角形 状） をした点状パターンに形成されている請求項 1 9に記載の基板。
23. (追加） 前記点状パターンは、 隣接する点状パターンと接触して配箧される請求 項 22に 載の S板。
24. (追加） 基 上に、 所定の流動体に対し親和性のある親和性領域または i¾ 己流動 体に対し親和性のなレ、非親和性領域のいずれか -方が、 他 -の前 ai領域に対して、 所定 のバターンで配置されるように、 ¾該—方の領域を形成するパターン形成工程を備える ことにより、 複数の前記親和性領域にまたがる -定の面積に前記流動体を連続して付着 可能にした基板の製造方法。
補正された用紙 （条約第 19条）
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