DE602004004519T2

DE602004004519T2 - Ausstosslösung, verfahren zur erzeugung von mustern sowie verfahren zur herstellung eines elektronischen gerätes unter verwendung dieser lösung, und elektronisches gerät

Info

Publication number: DE602004004519T2
Application number: DE602004004519T
Authority: DE
Inventors: Tohru Nakagawa
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2003-04-16
Filing date: 2004-04-14
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2024-04-15
Also published as: EP1614329A1; US20060228533A1; DE602004004519D1; KR20050114675A; CN1774962A; WO2004093507A1; EP1614329B1; KR100726048B1; JP2006523014A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Austraglösung zum Bilden von Mustern, ein Verfahren zur Herstellung von Mustern und ein Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung unter Verwendung der Lösung sowie eine elektronische Vorrichtung, die mit dem Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
Die Austraglösung der vorliegenden Erfindung kann zum Bilden von Mustern mit beispielsweise einem Tintenstrahlverfahren verwendet werden.
Das Tintenstrahlverfahren wird weit verbreitet zum Drucken von Schriftzeichen und Bildern verwendet, wie beispielsweise bei einem Tintenstrahldrucker. Gemäß dem Tintenstrahlverfahren wird Tinte in einer flüssigen Form aus einer Düse auf die Oberfläche eines Objekts, das bedruckt werden soll, wie Papier, ausgetragen und darauf fixiert, wodurch das Bedrucken durchgeführt wird. In jüngster Zeit wird auf Grund der Fähigkeit zum Bilden winziger Muster das Tintenstrahlverfahren sowohl auf die Herstellung einer elektronischen Vorrichtung als auch auf das Drucken von Schriftzeichen und Bildern angewendet. Spezifische Beispiele für die elektronische Vorrichtung, auf die das Tintenstrahlverfahren anwendbar ist, schließen einen elektrischen Stromkreis, Verdrahtung und Elektroden, aus denen der elektrische Stromkreis besteht, einen Widerstand, einen Kondensator, ein Halbleiterelement, eine Mikrolinse, ein CCD (CCD: charge-coupled device, ladungsgekoppeltes Bauelement) und dergleichen ein.
Ein spezifisches Beispiel zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung mit dem Tintenstrahlverfahren wird nachstehend aufgeführt. Beispielsweise zeigen G. G. Rozenberg, Applied Physics, Bd. 81 (2002), S. 5249 bis 5251, und „Nikkei Electronics", 17. Juni 2002, S. 67 bis 78, Beispiele zum Bilden eines Stromkreismusters, das aus einer Metallverdrahtung auf einer gedruckten Leiterplatte hergestellt wird, indem ein Metallkolloid auf der gedruckten Leiterplatte unter Verwendung des Tintenstrahlverfahrens gezeichnet wird. In diesem Beispiel kann, im Vergleich zu dem Fall, wo ein Stromkreismuster durch Photolithographie gebildet wird, was eine allgemeine Vorgehensweise ist, ein Stromkreismuster innerhalb eines kürzeren Zeitraums gebildet werden und die Herstellungskosten können auch verringert werden.
Weiterhin werden auch Beispiele der Erzeugung einer elektronischen Vorrichtung sowohl durch Zeichnen von funktionellen organischen Molekülen als auch von Metall auf der Oberfläche eines Substrats unter Verwendung des Tintenstrahlverfahrens berichtet. Speziell gibt es Beispiele für die Erzeugung eines Feldeffekttransistors (siehe H. Sirringhaus et al., Science, Bd. 290 (2000), S. 2123 bis 2126), Erzeugung eines Displays unter Verwendung eines Elektrolumineszenzphänomens (siehe J. Bharathan et al., Applied Physics Letters, Bd. 72 (1998), S. 2660 bis 2662), Erzeugung einer Mikrolinsenanordnung (siehe T. R. Hebner et al., Applied Physics Letters, Bd. 72 (1998), S. 519 bis 521) und dergleichen.
Um Muster, wie ein Stromkreismuster und ein organisches Molekülmuster, auf der Oberfläche eines Trägers, wie ein Substrat, mit dem Tintenstrahlverfahren zu bilden, ist es notwendig, dass eine Lösung, in der Metall und organische Moleküle zum Bilden von Mustern gelöst sind, an einer vorgegebenen Position auf die Oberfläche des Trägers ausgetragen wird, wodurch das Zeichnen durchgeführt wird. Gemäß dem Tintenstrahlverfahren beträgt im Allgemeinen das Volumen einer Lösung, die zu einem gegebenen Zeitpunkt aus einer Düse ausgetragen werden soll, etwa mehrere Pikoliter. Deshalb ist es notwendig, eine Anzahl von Flüssigkeitströpfchen auszutragen, um so Muster zu bilden. Beispielsweise kann im Fall der Bildung eines Musters 101 in einer rechtwinkligen Gestalt, wie in 1A gezeigt, eine Anzahl von Flüssigkeitströpfchen aus einer Düse in Übereinstimmung mit der Gestalt des Musters 101 ausgetragen werden. Beispielsweise kann eine Lösung in einer Region 102, wie in 1B gezeigt, die der Gestalt des Musters 101 entspricht, ausgetragen werden. Jedoch breitet sich im Allgemeinen die ausgetragene Lösung auf der Oberfläche des Trägers aus, und folglich wird ein Muster erhalten, bei dem sich die Lösung außerhalb der Region 102 ausbreitet, wie beispielsweise in 1C gezeigt. Somit ist es schwierig, das Muster 101 exakt wie in 1A gezeigt zu bilden. In dem Maße, wie das Muster 101, das gebildet werden soll, winziger wird, nimmt der Einfluss dieses Ausbreitens zu.
Um die Ausbreitung eines Musters zu unterdrücken, wird herkömmlicherweise ein Muster (abweisende Region) mit wasserabweisenden Eigenschaften, das eine zu einem Muster, das gebildet werden soll, komplementäre Gestalt aufweist, zuvor auf der Oberfläche des Trägers bereitgestellt. Beispielsweise wird, wie in den 2A und 2B gezeigt, zuvor eine abweisende Region 104 in einer Gestalt gebildet, die das Muster 101, das gebildet werden soll, ergänzt, und eine Lösung kann auf eine Region 105, die sich von der abweisenden Region 104 unterscheidet, ausgetragen werden (die Gestalt des Musters 101, das gebildet werden soll, ist im Wesentlichen dieselbe wie diejenige der Region 105). Die Ausbreitung der ausgetragenen Lösung in die abweisende Region 104 wird unterdrückt. Deshalb kann das Muster 101, dessen Ausbreitung unterdrückt wurde, wie in 2B gezeigt, gebildet werden.
JP06(1994)-347637A offenbart beispielsweise ein Verfahren zum Bilden einer abweisenden Region, die aus einem Silikonharzfilm hergestellt wurde, auf einem hydrophilen Glassubstrat und Austragen von hydrophiler Tinte in einer anderen Region auf dem Substrat als der abweisenden Region mit dem Tintenstrahlverfahren. JP2001-284274A offenbart ein Verfahren zum Bilden eines Musters aus einem abweisenden Film, das eine abweisende Region auf einem Substrat sein soll, und Beschichten einer Region ohne den abweisenden Film mit einer Flüssigkeit aus einer organischen Siliciumverbindung, die eine Vorstufe eines Siliciumdioxidfilms ist, mit dem Tintenstrahlverfahren, gefolgt von Wärmebehandlung, wodurch ein Oxidfilmmuster gebildet wird. JP2001-274344A offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Speichervorrichtung, wobei die Bildung eines Musters verwendet wird, das wasserabweisende Eigenschaften aufweist. In diesen Patentdruckschriften können organische Moleküle mit Fluoralkylketten zuvor auf der gesamten Oberfläche eines Trägers mit einem Dampfphasenverfahren oder dergleichen adsorbieren; danach kann eine Photomaske mit derselben Gestalt wie die einer gewünschten abweisenden Region, die gebildet werden soll, an dem Träger anhaften; und der resultierende Träger wird mit UV-Strahlung bestrahlt, wodurch eine abweisende Region gebildet wird. In einer Region, die nicht mit der Photomaske abgedeckt ist, d. h. eine Region, die mit UV-Strahlung bestrahlt wurde, zersetzen sich die vorstehend erwähnten organischen Moleküle, so dass sie hydrophil sind, und eine Region, die mit der Photomaske abgedeckt war (d. h. eine Region, die nicht mit UV-Strahlung bestrahlt wurde) wird wasserabweisend.
Weiterhin offenbart JP07(1995)-335642A ein Verfahren zum Erzeugen einer thermisch gewachsenen Oxidfilmregion mit Hydrophilie und einer Region, die mit Wasserstoff terminiert ist, mit Hydrophobie auf der Oberfläche eines Siliciumsubstrats. Gemäß dem in JP07(1995)-335642A offenbarten Verfahren werden die thermisch gewachsene Oxidfilmregion und die Region, die mit Wasserstoff terminiert ist, mit dem folgenden Verfahren erzeugt. Zuerst wird durch Photolithographie ein Resistmuster auf einem Siliciumsubstrat gebildet, dessen gesamte Oberfläche mit einem thermisch gewachsenen Oxidfilm bedeckt ist. Dann wird ein thermisch gewachsener Oxidfilm in einer Region, wo der Resist nicht angebracht ist, weggeätzt, wodurch Silicium freigelegt wird. Dann wird der Resist abgezogen, und das freigelegte Silicium wird mit Wasserstoff terminiert.
Weiterhin offenbart JP07(1995)-134288A ein Verfahren zum Bilden einer Region mit wasserabweisenden Eigenschaften und einer Region mit Hydrophilie auf einem leitfähigen Substrat. Die abweisende Region wird durch Bedrucken mit einem Siliconharz, Fluorharz, Trockenöl, einem Resist oder dergleichen, welches wasserabweisend ist, auf ein Substrat unter Verwendung von Siebdruck gebildet.
Nach dem vorstehend erwähnten herkömmlichen Verfahren ist es, um das Ausbreiten im Verlauf der Musterbildung zu unterdrücken (d. h. um ein Muster präziser zu bilden), notwendig, zuvor eine abweisende Region (nachstehend kann dies lediglich als eine „komplementäre abweisende Region" in der Beschreibung bezeichnet werden) mit einer Gestalt, die zu einem Muster, das gebildet werden soll, komplementär ist, zu bilden. Die komplementäre abweisende Region wird durch Photolithographie, Siebdruck, ein UV-Bestrahlungsverfahren unter Verwendung einer Photomaske, wie einer Metallmaske, oder dergleichen gebildet. Jedoch sind diese Verfahren komplizierter als das Tintenstrahlverfahren, da sie mehr Schritte und höhere Kosten erfordern. Weiterhin ist das erwünschte Muster, das gebildet werden soll, nicht eine komplementäre abweisende Region, sondern ein Muster mit einer so genannten Positiv-Negativ-Beziehung im Hinblick auf eine komplementäre abweisende Region. Die komplementäre abweisende Region kann weggelassen werden, wenn sie nicht für andere Zwecke erforderlich ist. Um eine Lösung nach dem Bilden der komplementären abweisenden Region auf eine andere Region als eine komplementäre abweisende Region auszutragen, wodurch Zeichnen durchgeführt wird, ist es notwendig, die Position eines Tintenstrahlgeräts bezüglich eines Trägers präzise zu halten. Deshalb besteht ein Bedarf an der Verwirklichung eines Verfahrens zum präziseren Bilden eines Musters (Herstellen eines Musters in dem Fall, wo ein Muster selbst ein Produkt ist), wobei das Ausbreiten unterdrückt ist, mit einem Tintenstrahlverfahren.
Weiterhin offenbart US-B-6306204 eine Austraglösung zum Bilden von Mustern.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben ernsthaft die chemischen und physikalischen Eigenschaften einer Lösung, die mit einem Tintenstrahlverfahren auf die Oberfläche eines Trägers ausgetragen werden soll, und das Phänomen einer Grenzfläche zwischen der Oberfläche eines Trägers und der Lösung untersucht. Folglich haben die Erfinder gefunden, dass ein Muster mit dem Tintenstrahlverfahren präzise gebildet (hergestellt) werden kann.
Eine Austraglösung zum Bilden von Mustern auf einer Oberfläche eines Trägers der vorliegenden Erfindung ist in Anspruch 1 definiert.
Die Austraglösung der vorliegenden Erfindung kann ferner ein zweites musterbildendes Material einschließen.
Als Nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung von Mustern der vorliegenden Erfindung in Anspruch 11 definiert.
Gemäß dem Verfahren zur Herstellung von Mustern der vorliegenden Erfindung kann die Lösung ferner ein zweites musterbildendes Material enthalten, und ein Lösungsmittel, das in der ausgetragenen Lösung enthalten ist, kann verdampft werden, um Muster zu bilden, die die organischen Moleküle und das zweite musterbildende Material enthalten.
Weiterhin kann das Verfahren zur Herstellung von Mustern der vorliegenden Erfindung das Verdampfen eines Lösungsmittels, das in der ausgetragenen Lösung enthalten ist, einschließen, um Muster zu bilden, die eine erste Musterregion, die eine relativ große Menge der organischen Moleküle enthält, und eine zweite Musterregion, die eine relativ große Menge des zweiten musterbildenden Materials enthält, einschließen, wobei die Muster so gebildet werden, dass die erste Musterregion auf der Trägerseite bezogen auf die zweite Musterregion vorhanden ist.
Als Nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung der vorliegenden Erfindung in Anspruch 22 definiert.
Als Nächstes wird eine elektronische Vorrichtung der vorliegenden Erfindung in Anspruch 24 definiert.
Die 1A bis 1C sind schematische Ansichten, die ein beispielhaftes Problem veranschaulichen, das durch ein herkömmliches Verfahren zum Bilden eines Musters verursacht wird.
Die 2A und 2B sind schematische Ansichten, die ein beispielhaftes herkömmliches Verfahren zum Bilden von Mustern zeigen.
Die 3A bis 3C sind schematische Ansichten, die ein beispielhaftes Verhalten einer herkömmlichen Austraglösung, die auf eine Oberfläche eines Trägers ausgetragen wurde, veranschaulichen.
Die 4A bis 4C sind schematische Ansichten, die ein beispielhaftes Verhalten einer Austraglösung der vorliegenden Erfindung, die auf eine Oberfläche eines Trägers ausgetragen wurde, veranschaulichen.
Die 5A bis 5C sind schematische Ansichten, die ein beispielhaftes Verhalten der Austraglösung der vorliegenden Erfindung, die auf die Oberfläche eines Trägers ausgetragen wurde, veranschaulichen.
Die 6A bis 6C sind schematische Ansichten, die eine beispielhafte Reaktion zwischen der Austraglösung der vorliegenden Erfindung und der Oberfläche eines Trägers zeigen.
7 ist eine schematische Ansicht, die einen Kontaktwinkel Θ veranschaulicht, der sich zwischen der Oberfläche eines Trägers und der Lösung bildet.
8 ist eine schematische Ansicht, die eine beispielhafte chemische Reaktion in der Austraglösung der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Die 9A bis 9D sind schematische Ansichten, die ein beispielhaftes Verfahren veranschaulichen, bei dem ein Muster aus der Austraglösung der vorliegenden Erfindung gebildet wird.
Die 10A bis 10D sind schematische Ansichten, die ein beispielhaftes Verfahren veranschaulichen, bei dem ein Muster aus der Austraglösung der vorliegenden Erfindung gebildet wird.
11 ist eine schematische Ansicht, die ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung eines Musters der vorliegenden Erfindung zeigt.
12 ist eine schematische Ansicht, die ein beispielhaftes Tintenstrahlgerät zeigt, das für das Verfahren zur Herstellung eines Musters der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
Die 13A und 13B sind schematische Ansichten, die einen beispielhaften Tintenstrahldruckkopf zeigen, der für das Verfahren zur Herstellung eines Musters der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
14 ist eine schematische Ansicht, die einen beispielhaften Tintenstrahlkopf zeigt, der für das Verfahren zur Herstellung eines Musters der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
Die 15A und 15B sind schematische Ansichten, die eine beispielhafte Gestalt eines Musters zeigen, das in einer elektronischen Vorrichtung der vorliegenden Erfindung eingeschlossen ist.
16 ist eine schematische Ansicht, die eine beispielhafte Gestalt eines Musters zeigt, das in einer herkömmlichen elektronischen Vorrichtung eingeschlossen ist.
17 ist eine schematische Ansicht, die eine beispielhafte Gestalt eines Musters zeigt, das in einem Beispiel gebildet wird.
Die 18A und 18B sind schematische Ansichten, die ein Beispiel eines Dünnfilmtransistors zeigen, der in dem Beispiel gebildet wird.
Die 19A und 19B sind schematische Ansichten, die ein Beispiel eines CCD zeigen, das in dem Beispiel gebildet wird.
Die 20A und 20B sind schematische Ansichten, die ein Beispiel eines Bewertungsverfahren für ein CCD, das in dem Beispiel gebildet wurde, zeigen.
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung durch eine Ausführungsform unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Ausführungsform werden gleiche Komponenten mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und eine wiederholte Beschreibung kann weggelassen werden.
Als Erstes wird eine Austraglösung der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die Austraglösung der vorliegenden Erfindung wird zum Formen eines Musters auf der Oberfläche eines Trägers verwendet. Die Austraglösung enthält organische Moleküle mit Fluoralkylketten als ein erstes musterbildendes Material. Weiterhin beträgt die Oberflächenspannung der Austraglösung 20 dyn/cm (1 dyn/cm = 0,001 N/m) oder mehr. Durch Austragen einer Austraglösung auf die Oberfläche eines Trägers kann ein Muster, bei dem das Ausbreiten unterdrückt ist, gebildet werden, ohne zuvor die vorstehend erwähnte komplementäre abweisende Region auf der Oberfläche des Trägers zu bilden. Genauer gesagt kann ein Muster präziser gebildet werden.
Es gibt keine besondere Begrenzung für das Verfahren zum Austragen der Austraglösung der vorliegenden Erfindung auf die Oberfläche eines Trägers. Beispielsweise kann ein Tintenstrahlverfahren verwendet werden. Das Tintenstrahlverfahren kann unter Verwendung eines allgemeinen Tintenstrahlgerät (z. B. ein Tintenstrahldrucker) durchgeführt werden. Ein spezifisches Beispiel für das Gerät wird später beschrieben.
Im Fall der Verwendung eines Tintenstrahlverfahrens als dem Verfahren zum Austragen einer Austraglösung auf die Oberfläche eines Trägers kann die Austraglösung der vorliegenden Erfindung eine Austragflüssigkeit zum Bilden eines Musters auf der Oberfläche eines Trägers durch das Tintenstrahlverfahren sein, welche organische Moleküle mit Fluoralkylketten als ein erstes musterbildendes Material enthält und eine Oberflächenspannung von 20 dyn/cm oder mehr aufweist.
Das Prinzip der Bildung eines Musters im Fall des Austragens der Austraglösung der vorliegenden Erfindung auf die Oberfläche eines Trägers wird beschrieben.
Im Fall des Austragens einer allgemeinen Lösung 106, wie Tinte, auf die Oberfläche eines Trägers 1 breitet sich die Lösung 106 im Allgemeinen in der Regel im Verlauf der Zeit aus, nachdem sie mit der Oberfläche des Trägers 1 in Kontakt gekommen ist, wie in den 3A bis 3C gezeigt. Deshalb nimmt, wie vorstehend beschrieben, in dem Maße, wie ein Muster, das gebildet werden soll, winziger wird, der Einfluss des Ausbreitens zu, was es schwierig macht, ein Muster präzise zu bilden. Herkömmlicherweise wird, um das Ausbreiten zu unterdrücken, eine komplementäre abweisende Region gebildet. Die zeitliche Abfolge in den 3A bis 3C ist in der Reihenfolge der 3A, 3B und 3C.
Im Gegensatz dazu schwindet im Fall des Austragens einer Austraglösung 2 der vorliegenden Erfindung auf die Oberfläche des Trägers 1 die Lösung 2 der vorliegenden Erfindung in der Regel etwas im Verlauf der Zeit, nachdem sie mit der Oberfläche des Trägers 1 in Kontakt gekommen ist, wie in den 4A bis 4C gezeigt. Deshalb kann, wenn die Austraglösung der vorliegenden Erfindung verwendet wird, das Ausbreiten der ausgetragenen Lösung 2 auf der Oberfläche des Trägers 1 unterdrückt werden. Somit kann beispielsweise durch Austragen der Lösung 2 in Übereinstimmung mit der Gestalt eines gewünschten Musters, das gebildet werden soll, präzise ein Muster gebildet werden, ohne zuvor eine komplementäre abweisende Region auf der Oberfläche des Trägers 1 anzubringen. Die zeitliche Abfolge in den 4A bis 4C ist in der Reihenfolge der 4A, 4B und 4C.
Genauer gesagt weist die Lösung 2 der vorliegenden Erfindung die Eigenschaft des Benetzens der Oberfläche des Trägers 1 beispielsweise in einem Anfangsstadium auf, nachdem sie auf die Oberfläche des Trägers 1 ausgetragen wurde (5A). Deshalb ist es möglich, die Lösung 2 an einer vorgegebenen Position auf die Oberfläche des Trägers 1 auszutragen, wodurch Zeichnen durchgeführt wird. Bevor jedoch ein Lösungsmittel, das in der ausgetragenen Lösung 2 auf dem Träger 1 enthalten ist, verdampft, wodurch es verschwindet, adsorbieren organische Moleküle mit Fluoralkylketten, die in der Lösung 2 enthalten sind, an die Oberfläche des Trägers 1, wodurch die Oberflächenenergie des Trägers 1 in der Nähe der Grenzfläche bezüglich der Lösung 2 abnimmt (5B). Beispielsweise entspricht eine Region 3, die in 5B gezeigt wird, einer Region, wo die Oberflächenenergie auf Grund des Kontakts mit der Lösung 2 abnimmt. Wenn die Region 3 gebildet wird und die Oberflächenenergie der Region 3 kleiner als diejenige der Lösung 2 wird, wird die Lösung 2 abgestoßen, wodurch sie auf der Oberfläche des Trägers 1 schwindet (5C).
Ein Beispiel für eine Lösung, die eine solche Eigenschaft zeigt, schließt eine Flüssigkeit ein, in der organische Moleküle mit sowohl unpolaren Molekülketten als auch polaren Gruppen gelöst sind. Ein spezifisches Beispiel dafür schließt eine Chloroformlösung ein, in der 1 Vol.-% Heptadecafluorethyltrichlorsilan (CF₃(CF₂)₁₇C₂H₄SiCl₃); nachstehend kann dies als „FCS" bezeichnet werden) gelöst ist. In FCS entspricht CF₃(CF₂)₁₇C₂H₄- einer unpolaren Molekülkette, die eine Fluoralkylkette enthält, und eine Trichlorsilylgruppe (-SiCl₃) entspricht einer polaren Gruppe. Wenn eine Lösung, in der FCS gelöst ist, beispielsweise auf die Oberfläche eines gründlich gewaschenen Glassubstrats getropft wird und eine Änderung der Gestalt der Lösung beobachtet wird, schwinden in der Regel die Flüssigkeitströpfchen auf dem Substrat im Verlauf der Zeit. Der vorgeschlagene Mechanismus für dieses Phänomen wird unter Bezug auf die 6A bis 6C beschrieben.
Wie in den 6A bis 6C gezeigt, adsorbieren, wenn eine FCS-Chloroform-Lösung auf ein Glassubstrat 12, welches ein Träger ist, ausgetragen wird (6A), FCS-Moleküle 11, die in Chloroform, das ein Lösungsmittel ist, gelöst sind, an adsorbiertes Wasser 13, das auf der Oberfläche der Glassubstrats 12 vorhanden ist (6B). Hier bezieht sich das adsorbierte Wasser auf Wassermoleküle, die in einem Bereich der Dicke von mehreren Molekülen von der Oberfläche des Trägers ab vorhanden sind, und es ist bekannt, dass solches adsorbiertes Wasser auf der Oberfläche der meisten Träger vorhanden ist. Die FCS-Moleküle 11 adsorbieren an das adsorbierte Wasser 13 auf eine solche Weise, dass Trichlorsilylgruppen, die polare Gruppen sind, auf die Seite des adsorbierten Wassers 13 ausgerichtet sind, und Fluoralkylketten, die unpolare Molekülketten sind, auf eine Seite des adsorbierten Wassers 13, die dem Glassubstrat 12 gegenüberliegt, ausgerichtet sind. Wenn die FCS-Moleküle 11 an das adsorbierte Wasser 13 adsorbieren, reagieren die Trichlorsilylgruppen mit dem adsorbierten Wasser 13, wodurch sie zu Silanolgruppen (-SiOH) werden. Dann diffundieren die FCS-Moleküle 11 thermisch auf das adsorbierte Wasser 13 und werden einer Dehydratationspolymerisation ausgesetzt, wodurch sich Siloxanbindungen (Si-O) bilden. Das adsorbierte Wasser 13 nimmt auf Grund der Reaktion mit den FCS-Molekülen 11 und der Auflösung in der Chloroformlösung ab. Zusammen mit der Abnahme an dem adsorbierten Wasser 13 werden die FCS-Moleküle 11, die auf dem adsorbierten Wasser 13 vorhanden sind, mit Hydroxygruppen (-OH), die auf der Oberfläche des Glassubstrats 12 vorhanden sind, dehydratisiert, wodurch sich Siloxanbindungen bilden. Auf Grund der Bildung der Siloxanbindungen zwischen den FCS-Molekülen 11 und dem Glassubstrat 12 bildet sich ein monomolekularer Film 3, in dem Molekülketten der FCS-Moleküle 11a vertikal auf der Oberfläche des Glassubstrats 12 ausgerichtet sind, wie in 6C gezeigt. Als Grund dafür wird Folgendes angenommen. Die Molekülketten der FCS-Moleküle 11a sind chemisch stabil und reagieren nicht mit Trichlorsilylgruppen der FCS-Moleküle 11b, die in der Lösung verbleiben, so dass sich der monomolekulare Film 3 auf der Oberfläche des Glassubstrats 12 bildet. Als Folge der Bildung des monomolekularen Films 3 wird die Oberflächenenergie des Glassubstrats 12 etwa 6 dyn/cm, was der Oberflächenenergie von CF₃-Gruppen entspricht, die in den FCS-Molekülen 11 enthalten sind. Die Oberflächenenergie des Glassubstrats, auf dem der monomolekulare Film 3 nicht gebildet wurde, beträgt im Allgemeinen etwa 50 dyn/cm oder mehr. Deshalb kann durch Austragen der Lösung, die die FCS-Moleküle 11 enthält, auf die Oberfläche des Glassubstrats 12 die Oberflächenenergie des Glassubstrats 12 verringert werden. Zusammen mit der Abnahme der Oberflächenenergie des Glassubstrats 12 schwindet in der Regel die Lösung, die auf das Glassubstrat ausgetragen wurde, auf dem Glassubstrat 12.
Das Prinzip des Schwindens der ausgetragenen Lösung der vorliegenden Erfindung im Verlauf der Zeit auf Grund der Abnahme der Oberflächenenergie auf der Oberfläche des Trägers wird unter Verwendung der Youngschen Gleichung beschrieben. Im Allgemeinen kann die Gestalt einer tropfenförmigen Lösung (Flüssigkeitströpfchen), die auf der Oberfläche eines Trägers vorhanden ist, mit einem Kontaktwinkel θ definiert werden. Die folgende Gleichung (1) (Youngsche Gleichung) gilt für den Kontaktwinkel θ, die Oberflächenspannung γL der Lösung und die Oberflächenenergie γS des Trägers. In Gleichung (1) ist γLS eine Grenzflächenenergie zwischen der Oberfläche des Trägers und der Lösung. cosθ = (γS – γLS)/γL (1)
Es ist allgemein bekannt, dass γLS zusammen mit der Abnahme in γS abnimmt, und im Fall, wo γS abnimmt, ist das Ausmaß der Abnahme von γLS geringer als dasjenige von γS (siehe beispielsweise D. T. Kaelble, J. Adhesion, Bd. 2 (1970), S. 66 bis 81). Deshalb nimmt, wenn die Oberflächenenergie γS des Trägers abnimmt, der Wert auf der rechten Seite in der Gleichung (1) ab und der Kontaktwinkel θ nimmt zu. Somit schwindet die Lösung, die auf die Oberfläche des Trägers aufgetragen wurde, im Verlauf der Zeit. Die Gleichung (1) kann als ein Vektor dargestellt werden, wie in 7 gezeigt.
Weiterhin verdampft gleichzeitig, wenn die ausgetragene Lösung der vorliegenden Erfindung auf der Oberfläche des Trägers schwindet, ein Lösungsmittel, das in der Lösung enthalten ist. Deshalb werden organische Moleküle mit Fluoralkylketten, die in der Lösung enthalten sind, aus der Lösung ausgefällt. Beispielsweise wenn die Chloroformlösung von FCS auf die Oberfläche des Trägers ausgetragen wird, wird FCS aus der Lösung gleichzeitig mit und/oder nach einer Verzögerung ab der Bildung des monomolekularen Films 3 ausgefällt, wie in den 6A bis 6C gezeigt. Von den ausgefällten FCS-Molekülen wird angenommen, dass sie eine Polymerisation zwischen den Molekülen durchmachen, wodurch sich ein Polymer bildet, wie in 8 gezeigt, und sie werden auf dem monomolekularen Film 3 abgeschieden, wie in 6C gezeigt. Auf der Oberfläche des monomolekularen Films 3 aus FCS sind lediglich CF₃-Gruppen mit einer Oberflächenenergie von etwa 6 dyn/cm vorhanden, und auf der Oberfläche des abgeschiedenen Polymers sind CF₂-Gruppen und Silanolgruppen (-SiOH) mit einer höheren Oberflächenenergie als diejenige der CF₃-Gruppen vorhanden. Hier beträgt die Oberflächenenergie der CF₂-Gruppen etwa 16 dyn/cm, und die Oberflächenenergie der Silanolgruppen beträgt etwa 50 dyn/cm bis 80 dyn/cm. Andererseits ist bei den vorstehend erwähnten Polymeren die Anzahl der CF₃- und CF₂-Gruppen im Allgemeinen größer als diejenige von SiOH. Somit nimmt, wenn der Träger mit einem solchen Polymer bedeckt ist, die Oberflächenenergie des Trägers ab. Demgemäß kann eine Region, wo die Lösung der vorliegenden Erfindung ausgetragen wird, wasserabweisend gemacht werden. Durch Erhöhen/Erniedrigen der Menge der FCS-Moleküle in der Lösung (d. h. Erhöhen/Erniedrigen der Konzentration der FCS-Moleküle) kann die Menge eines Polymers, das auf dem monomolekularen Film abgeschieden werden soll, gesteuert werden. Die FCS-Moleküle 11, die in 8 gezeigt werden, sind diejenigen, bei denen sich Trichlorsilylgruppen auf Grund des Einflusses von adsorbiertem Wasser und dergleichen zu Silanolgruppen verändert haben, und doppelseitige Pfeile in 8 zeigen die Silanolgruppen, die zu Siloxanbindungen reagieren.
Das Phänomen, das eintritt, wenn die Lösung 2 der vorliegenden Erfindung auf die Oberfläche des Trägers 1 ausgetragen wird, wird unter Bezug auf die 9A bis 9D beschrieben. 9A ist eine schematische Ansicht, die den Zustand unmittelbar, nachdem die Lösung 2, die organische Moleküle 4 mit Fluoralkylketten enthält, auf die Oberfläche des Trägers 1 ausgetragen wurde, zeigt. Wenn eine Zeit ab 9A vergangen ist, bildet sich der monomolekulare Film 3 auf der Oberfläche des Trägers 1 (9B). Wenn weitere Zeit vergangen ist, beginnt die Lösung 2 zu schwinden, da die Oberflächenenergie des monomolekularen Films 3 klein ist (9C). Während die Lösung 2 schwindet, verdampft auch das Lösungsmittel, das in der Lösung 2 enthalten ist. Als Folge bilden sich der monomolekulare Film 3, der aus den organischen Molekülen 4 besteht, und ein Film 6, der Moleküle 5 enthält, die durch Polymerisation zwischen den organischen Molekülen 4 erhalten wurde, auf der Oberfläche des Substrats 1 (9D). Der Film 6 wird auf dem monomolekularen Film 3 abgeschieden.
Wie vorstehend beschrieben weist eine Region, wo sich der monomolekulare Film 3 und der Film 6 bilden, wasserabweisende Eigenschaften auf. Deshalb kann sich durch Austragen der Lösung 2 der vorliegenden Erfindung auf die Oberfläche des Trägers 1 ein Muster 7 mit wasserabweisenden Eigenschaften (abweisendes Muster 7) auf der Oberfläche des Trägers 1 bilden. Mit anderen Worten, wenn die Austraglösung der vorliegenden Erfindung auf die Oberfläche des Trägers beispielsweise mit dem Tintenstrahlverfahren ausgetragen wird, wodurch Zeichnen durchgeführt wird, kann sich das Muster mit wasserabweisenden Eigenschaften (abweisendes Muster) bilden. Zu diesem Zeitpunkt kann das Ausbreiten der ausgetragenen Lösung auf der Oberfläche des Trägers unterdrückt werden. Deshalb kann sich das abweisende Muster, bei dem das Ausbreiten unterdrückt ist, unter Verwendung der Austraglösung der vorliegenden Erfindung bilden, ohne zuvor eine komplementäre abweisende Region auf der Oberfläche des Trägers zu bilden. Beispiele für das abweisende Muster, das sich mit der Austraglösung der vorliegenden Erfindung bilden kann (das mit der Austraglösung der vorliegenden Erfindung hergestellt werden kann, im Fall, wo ein Muster selbst ein Produkt wird), schließen eine Masterplatte für den Offsetdruck, ein Substrat für einen Biochip (Substrat zum Anordnen von Sondenmolekülen, die ein Sensor in einem Biochip sein sollen), wie ein DNA-Chip, und dergleichen ein.
Außer der Bildung des abweisenden Musters mit der Austraglösung der vorliegenden Erfindung kann das abweisende Muster auch gebildet werden, indem die vorstehend erwähnt komplementäre abweisende Region mit der Austraglösung der vorliegenden Erfindung, das Tintenstrahlverfahren und dergleichen kombiniert werden.
Herkömmlicherweise werden Photolithographie und dergleichen zur Bildung der komplementären abweisenden Region verwendet. Jedoch kann, indem die Austraglösung der vorliegenden Erfindung verwendet wird, die komplementäre abweisende Region bequemer gebildet werden.
In der Austraglösung der vorliegenden Erfindung können organische Moleküle mit Fluoralkylketten mindestens eine Art, ausgewählt aus einem Chlorsilylrest (-SiCl), einem Alkoxyrest (RO-), einem Mercaptorest (-SH), einer Carboxygruppe (-COOH), eine Hydroxygruppe (-OH) und einer Aminogruppe, enthalten. Genauer gesagt können die organischen Moleküle beispielsweise Alkoxyreste, die an Si-Atome gebunden sind (-Si-OR), enthalten. Weiterhin können die organischen Moleküle diejenigen sein, die Disulfidbindungen (-S-S-) enthalten. Weiterhin können die organischen Moleküle mindestens eine Art, ausgewählt aus Silazan und Dithiol, sein. Mit der Austraglösung, die diese organischen Moleküle enthält, kann ein abweisendes Muster, bei dem das Ausbreiten unterdrückt ist, gebildet werden, ohne zuvor eine komplementäre abweisende Region auf der Oberfläche des Trägers zu bilden. „R" in einem Alkoxyrest steht für eine Alkylkette. Der Chlorsilylrest kann ein Monochlorsilylgruppe, eine Dichlorsilylgruppe oder eine Trichlorsilylgruppe sein. Die Mercaptogruppe, die Carboxygruppe und Hydroxygruppe können jeweils Salze sein (z. B. -S-Na⁺). Die Anzahl der Si im Silazan ist nicht besonders begrenzt.
In dem Fall, wo die organischen Moleküle mindestens eine Art von Gruppen, ausgewählt aus einer Carboxygruppe, einer Hydroxygruppe und einer Aminogruppe, enthalten, wird angenommen, dass sich, da diese Gruppen Polarität aufweisen, die organischen Moleküle, die diese Gruppen enthalten, wahrscheinlich an die Oberfläche des Trägers mit Hydrophilie adsorbieren. Weiterhin wird in dem Fall, wo die organischen Moleküle Chlorsilylreste enthalten, angenommen, dass die organischen Moleküle mit adsorbiertem Wasser und aktivem Wasserstoff an der Oberfläche des Trägers reagieren, wodurch sich Siloxanbindungen bilden, wodurch sie an die Oberfläche des Trägers adsorbieren. Dies gilt auch für den Fall, wo die organischen Moleküle Alkoxyreste enthalten. In dem Fall, wo die organischen Moleküle Mercaptogruppen enthalten, adsorbieren beispielsweise die Mercaptogruppen an die Oberflächen von Gold und Silber.
Genauer gesagt können in der Austraglösung der vorliegenden Erfindung die organischen Moleküle mit Fluoralkylketten diejenigen der Zusammensetzungsformel CF₃(CF₂)_nC₂H₄Si{(O-CH₂CH₂)_mCR¹}₃ sein. Die organischen Moleküle können auch Hydrolysate von Molekülen der vorstehenden Zusammensetzungsformel sein. Hier bezieht sich das Hydrolysat von Molekülen der vorstehenden Zusammensetzungsformel auf den Zustand, bei dem mindestens eine von drei funktionellen Gruppen (O-CH₂CH₂)_m-OR¹, die an Si gebunden ist, OH ist. In der Zusammensetzungsformel ist R¹ eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine Propylgruppe oder eine Butylgruppe, und n und m sind natürliche Zahlen von 1 bis 10.
Spezifischere Beispiele für die organischen Moleküle, die in der Austraglösung der vorliegenden Erfindung enthalten sind, werden später beschrieben.
Die Austraglösung der vorliegenden Erfindung kann ferner ein zweites musterbildendes Material enthalten. Durch Austragen einer Austraglösung auf die Oberfläche des Trägers kann ein Muster, bei dem das Ausbreiten unterdrückt ist, gebildet werden, ohne zuvor die vorstehend erwähnte komplementäre abweisende Region auf der Oberfläche des Trägers zu bilden. In diesem Fall enthält ein Muster, das gebildet werden soll, das zweite musterbildende Material. Weiterhin gibt es keine besondere Begrenzung für ein Verfahren zum Austragen der Lösung, die das zweite musterbildende Material enthält, auf die Oberfläche des Trägers. Beispielsweise kann ein Tintenstrahlverfahren verwendet werden. Das zweite musterbildende Material kann in einer Lösung in beliebiger Form enthalten sein, solange die Lösung unter Verwendung des Tintenstrahlverfahrens ausgetragen werden kann. Beispielsweise kann das zweite musterbildende Material in der Austraglösung in einer gelösten Form oder einer dispergierten Form enthalten sein.
Das Phänomen, das eintritt, wenn die Lösung 2 der vorliegenden Erfindung, die das zweite musterbildende Material enthält, auf die Oberfläche des Trägers 1 ausgetragen wird, wird unter Bezug auf die 10A bis 10D beschrieben. 10A ist eine schematische Ansicht, die den Zustand unmittelbar, nachdem die Lösung 2, die organische Moleküle 4 mit Fluoralkylketten und das zweite musterbildende Material 8 enthält, auf die Oberfläche des Trägers 1 ausgetragen wurde, zeigt. Wenn eine Zeit ab 10A vergangen ist, bildet sich ein monomolekularer Film 3, der aus den organischen Molekülen 4 besteht, auf der Oberfläche des Trägers 1 (10B) in derselben Weise wie in dem Beispiel, das in 9B gezeigt ist. Wenn weitere Zeit vergangen ist, beginnt die Lösung 2 zu schwinden, da die Oberflächenenergie des monomolekularen Films 3 klein ist (10C). Während die Lösung 2 schwindet, verdampft gleichzeitig ein Lösungsmittel, das in der Lösung 2 enthalten ist. Als Folge bilden sich der monomolekulare Film 3, der aus den organischen Molekülen 4 besteht, und ein Film 6, der ein zweites musterbildendes Material 8 enthält, auf der Oberfläche des Trägers 1 (10D). Der Film 6 wird auf dem monomolekularen Film 3 abgeschieden, und weist auf Grund seines Bildungsverfahrens eine Gestalt auf, die im Wesentlichen derjenigen des monomolekularen Films 3 gleich ist. Genauer gesagt kann, indem die Austraglösung der vorliegenden Erfindung, die das zweite musterbildende Material enthält, auf die Oberfläche des Trägers ausgetragen wird, ein Muster 9, das das zweite musterbildende Material enthält, bei dem das Ausbreiten unterdrückt ist, gebildet werden, ohne zuvor die vorstehend erwähnte komplementäre abweisende Region auf der Oberfläche des Trägers 1 zu bilden. In dem Muster 9, das unter Verwendung der Lösung, die ein zweites musterbildendes Material enthält, gebildet wird, kann das zweite musterbildende Material 8 mit dem monomolekularen Film 3 gemischt sein, und die organischen Moleküle 4 können mit dem Film 6, der das zweite musterbildende Material 8 enthält, gemischt sein. Weiterhin kann auch das Folgende möglich sein. Nachdem die Lösung ausgetragen wurde, um ein Muster zu bilden, wird eine gewisse Nachbehandlung, wie Wärmebehandlung, durchgeführt, wodurch der monomolekulare Film 3 oder die organischen Moleküle 4 aus dem Muster 9 entfernt werden können.
Es gibt keine besondere Begrenzung hinsichtlich des zweiten musterbildenden Materials. Das zweite musterbildende Material kann beliebig in Übereinstimmung mit dem gewünschten Muster 9, das gebildet werden soll, gewählt werden.
Beispielsweise kann das zweite musterbildende Material eine Vorstufe eines Metalloxiddielektrikums sein. In diesem Fall kann, indem die Lösung, die eine Vorstufe eines Metalloxiddielektrikums enthält, auf die Oberfläche des Trägers ausgetragen wird, wodurch Zeichnen durchgeführt wird, ein Lösungsmittel, das in der Lösung enthalten ist, verdampft wird und eine vorgegebene Verarbeitung (später beschrieben), falls erforderlich, durchgeführt wird, ein Muster des Metalloxiddielektrikums, bei dem das Ausbreiten unterdrückt ist, auf der Oberfläche des Trägers gebildet werden. Spezifische Beispiele für die Vorstufe des Metalloxiddielektrikums schließen mindestens ein Material, ausgewählt aus Metallalkoxid, Metallacetylacetonat, Metallcarboxylat und einer anorganischen Metallverbindung, ein.
Beispielsweise kann das zweite musterbildende Material ein Halbleiter sein. In diesem Fall kann, indem die Lösung, die einen Halbleiter enthält, auf die Oberfläche des Trägers ausgetragen wird, wodurch Zeichnen durchgeführt wird, und ein Lösungsmittel, das in der Lösung enthalten ist, verdampft wird, ein Halbleitermuster, bei dem das Ausbreiten unterdrückt ist, auf der Oberfläche des Trägers gebildet werden. Weiterhin kann durch Auswählen eines Halbleitermaterials ein Halbleitermuster mit einer Leitfähigkeit vom n-Typ, einer Leitfähigkeit vom p-Typ oder dergleichen gebildet werden.
Beispielsweise kann das zweite musterbildende Material Metall sein. In diesem Fall kann, indem eine Lösung, die Metall enthält, auf die Oberfläche des Trägers ausgetragen wird, wodurch Zeichnen durchgeführt wird, und ein Lösungsmittel, das in der Lösung enthalten ist, verdampft wird, ein Metallmuster, bei dem das Ausbreiten unterdrückt ist, auf der Oberfläche des Trägers gebildet werden. Als das Metall kann beispielsweise ein Metallkolloid verwendet werden. Weiterhin kann eine vorgegebene Verarbeitung, wie Sintern, durchgeführt werden, falls erforderlich.
Beispielsweise kann das zweite musterbildende Material ein Polymer sein. In diesem Fall kann, indem eine Lösung, die ein Polymer enthält, auf die Oberfläche des Trägers ausgetragen wird, wodurch Zeichnen durchgeführt wird, und ein Lösungsmittel, das in der Lösung enthalten ist, verdampft wird, ein Polymermuster, bei dem das Ausbreiten unterdrückt ist, auf der Oberfläche des Trägers gebildet werden. Es gibt keine besondere Begrenzung hinsichtlich der Art eines Polymers, das verwendet werden soll. Beispielsweise kann, indem ein leitfähiges Polymer verwendet wird, ein leitfähiges Muster gebildet werden. Weiterhin kann beispielsweise, indem ein Halbleiterpolymer verwendet wird, ein Halbleitermuster gebildet werden, und indem ein isolierendes Polymer verwendet wird, kann ein isolierendes Muster gebildet werden. Spezifische Beispiele für das Halbleiterpolymer schließen mindestens eine Art, ausgewählt aus Polyalkylthiophen und Poly-9,9'-dialkyl-fluoren-co-bithiophen, ein.
In der Austraglösung der vorliegenden Erfindung ist der Siedepunkt eines Lösungsmittels, das in der Lösung enthalten ist, vorzugsweise 80°C oder mehr. In dem Fall, wo der Siedepunkt des Lösungsmittels niedriger als 80°C ist, verdampft das Lösungsmittel in einer Tintenkammer (später beschrieben) in einem Tintenstrahlgerät, und das Verdampfen des Lösungsmittels schreitet während des Austragens fort, wodurch eine vorgegebene Menge der Lösung nicht auf die Oberfläche des Trägers ausgetragen werden kann. Weiterhin kann in dem Fall, wo der Siedepunkt niedriger als 80°C ist, die Lösung getrocknet sein, bevor die Lösung, die auf die Oberfläche des Trägers ausgetragen wurde, auf Grund der Bildung eines monomolekularen Films schwindet. Insbesondere ist die Lösung zuerst in der Nähe eines Randbereichs (Grenzbereich zwischen der Region des Trägers, mit dem die Lösung in Kontakt ist, und der Region des Trägers, mit dem die Lösung nicht in Kontakt ist) der ausgetragenen Lösung getrocknet. Deshalb können in dem Fall, wo der Siedepunkt des Lösungsmittels niedriger als 80°C ist, die Muster, die auf dem Träger gebildet werden, auf Grund der Wirkung des monomolekularer Films diejenigen werden, bevor sie geschwunden waren. Das heißt, es besteht eine Möglichkeit, dass es schwierig ist, ein Muster zu bilden, bei dem der Einfluss des Ausbreitens und dergleichen unterdrückt ist.
Als Nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen eines Musters der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Gemäß dem Verfahren zur Herstellung eines Musters der vorliegenden Erfindung wird die vorstehend erwähnte Austraglösung der vorliegenden Erfindung (d. h. die Lösung mit einer Oberflächenspannung von 20 dyn/cm oder mehr, in der organische Moleküle mit Fluoralkylketten als ein erstes musterbildendes Material gelöst sind) auf die Oberfläche eines Trägers mit einem Tintenstrahlverfahren ausgetragen, um Zeichnen durchzuführen, und ein Lösungsmittel, das in der ausgetragenen Lösung enthalten ist, wird verdampft, wodurch sich ein Muster, das organische Moleküle enthält, bildet. Das Verfahren zur Herstellung eines Musters der vorliegenden Erfindung kann auch als ein Verfahren zum Bilden eines Musters bezeichnet werden. Jedoch wird unter der Annahme, dass ein Muster selbst ein Produkt sein soll, das Verfahren als ein Verfahren zur Herstellung eines Musters bezeichnet. In gleicher Weise wird in der Beschreibung „ein Muster bildet sich" auch als „ein Muster wird hergestellt" beschrieben.
Beispielsweise kann, wie in 11 gezeigt, eine Lösung 2 auf die Oberfläche eines Trägers 1 unter Verwendung eines Tintenstrahlgeräts 51 ausgetragen werden, um Zeichnen durchzuführen. Ein Lösungsmittel, das in der ausgetragenen Lösung 2 enthalten ist, verdampft. In dem Fall, wo die Lösung 2 die vorstehend erwähnten organischen Moleküle, die einem ersten musterbildenden Material entsprechen, enthält, bildet sich ein abweisendes Muster 7 auf der Oberfläche des Trägers 1, wie in den 9A bis 9D gezeigt. Weiterhin bildet sich in dem Fall, wo die Lösung 2 die vorstehend erwähnten organischen Moleküle, die einem ersten musterbildenden Material entsprechen, und das vorstehend erwähnte zweite musterbildende Material enthält, ein Muster 9, das die vorstehenden organischen Moleküle und zweites musterbildendes Material enthält, auf der Oberfläche des Trägers 1, wie in den 10A bis 10D gezeigt. Genauer gesagt können in Abhängigkeit von dem Verfahren zur Herstellung eines Musters der vorliegenden Erfindung verschiedene Muster, wie ein abweisendes Muster, ein Metallmuster, ein Halbleitermuster, ein Isolatormuster und dergleichen, gebildet werden, während der Einfluss des Ausbreitens unterdrückt wird, ohne zuvor eine komplementäre abweisende Region auf der Oberfläche des Trägers zu bilden. In dem Muster 9, das sich mit dem Verfahren zur Herstellung eines Musters der vorliegenden Erfindung bildet, kann das zweite musterbildende Material 8 mit dem monomolekularen Film 3 gemischt sein, und die organischen Moleküle 4 können mit dem Film 6, der das zweite musterbildende Material 8 enthält, gemischt sein. Weiterhin kann auch das Folgende möglich sein. Nachdem die Lösung ausgetragen wurde, um ein Muster 9 zu bilden, wird eine Nachbehandlung, wie thermisches Sintern und Wärmebehandlung, durchgeführt, wodurch der monomolekulare Film 3 oder die organischen Moleküle 4 aus dem Muster 9 entfernt werden können. In diesem Fall kann sich ein Film, der das zweite musterbildende Material 8 enthält, auf der Oberfläche des Trägers bilden, ohne den monomolekularen Film 3 dazwischen zu bringen. Jedoch bildet sich der monomolekulare Film 3 zuerst, so dass sich ein Film (Muster), der das zweite musterbildende Material enthält, bei dem der Einfluss des Ausbreitens und dergleichen unterdrückt ist, bilden kann. Hier sind die 9A bis 9D und die 10A bis 10D auch so zu verstehen, dass sie eine Änderung eines Querschnitts der Lösung 2 im Verlauf der Zeit entlang einer Linie A-A' in 11 zeigen.
In dem Fall, wo die Lösung, die auf die Oberfläche des Trägers mit dem Verfahren zur Herstellung eines Musters der vorliegenden Erfindung ausgetragen werden soll, ein zweites musterbildendes Material enthält, kann das Verfahren zur Herstellung eines Musters der vorliegenden Erfindung auch als ein Verfahren zur Herstellung eines Musters bezeichnet werden, bei dem die vorstehend erwähnte Lösung ein zweites musterbildendes Material enthält, ein Lösungsmittel, das in der ausgetragenen Lösung enthalten ist, verdampft wird und sich ein Muster, das organische Moleküle und das zweite musterbildende Material enthält, bildet. Ein solches Muster ist beispielsweise ein Muster 9, das in 10D gezeigt wird.
Weiterhin kann das Verfahren zur Herstellung eines Musters der vorliegenden Erfindung auch als ein Verfahren zur Herstellung eines Musters bezeichnet werden, bei dem die Lösung ein zweites musterbildendes Material enthält, ein Lösungsmittel, das in der ausgetragenen Lösung enthalten ist, verdampft wird und sich ein Muster bildet, das eine erste Musterregion, die eine relativ große Menge an organischen Moleküle enthält, und eine zweite Musterregion, die eine relativ große Menge des zweiten musterbildenden Materials enthält, einschließt. In diesem Fall ist die erste Musterregion auf der Trägerseite bezogen auf die zweite Musterregion vorhanden. Eine solche erste Musterregion entspricht beispielsweise dem monomolekularen Film 3, der in 10D gezeigt ist, und eine zweite Musterregion entspricht beispielsweise dem Film 6, der in 10D gezeigt ist. Ein solches Muster entspricht beispielsweise dem Muster 9, das in 10D gezeigt wird.
Gemäß dem Verfahren zur Herstellung eines Musters der vorliegenden Erfindung kann das Folgende möglich sein: nachdem ein Muster auf der Oberfläche eines Trägers gebildet wurde, wird die vorstehend erwähnte Lösung weiter ausgetragen, um Zeichnen durchzuführen, wobei das gebildete Muster als ein Träger verwendet wird, wodurch ein Muster gebildet wird. Genauer gesagt ist es gemäß dem Verfahren zur Herstellung eines Musters der vorliegenden Erfindung auch möglich, ein mehrschichtiges Muster zu bilden. In diesem Fall können auch, indem die Gestalt, Art und dergleichen eines Musters, das in Übereinstimmung mit jeder Schicht gebildet werden soll, verändert werden, verschiedene Geräte, wie ein Halbleiterelement, ein Kondensator, ein Speicherelement, ein Widerstand und dergleichen, hergestellt werden.
Die Lösung, die in dem Verfahren zur Herstellung eines Musters der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann beispielsweise die vorstehend erwähnte Austraglösung der vorliegenden Erfindung sein. Ein spezifischeres Beispiel für eine Lösung, die in dem Verfahren zur Herstellung eines Musters der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird als ein spezifischeres Beispiel für die Austraglösung der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Gemäß dem Verfahren zur Herstellung eines Musters der vorliegenden Erfindung können ferner beispielsweise die folgenden Wirkungen erhalten werden.
In dem Fall, wo eine Lösung, die Metall als ein zweites musterbildendes Material enthält, auf die Oberfläche eines Trägers ausgetragen wird, kann beispielsweise ein Stromkreismuster auf der Oberfläche des Trägers gebildet werden. Typischerweise wird, um ein Stromkreismuster auf der Oberfläche eines Trägers, wie ein bedrucktes Substrat, zu bilden, beispielsweise ein Metallfilm zuvor auf einem Substrat gebildet, und danach wird aus dem Metallfilm durch Photolithographie ein Stromkreismuster gebildet. Alternativ wird beispielsweise unter Verwendung eines Resistfilms ein Negativmuster eines Stromkreises auf einem Substrat gebildet; danach wird ein Stromkreismuster gebildet, indem in einer Region, wo kein Resist vorhanden ist, plattiert wird; und schließlich wird der Resistfilm entfernt. Gemäß dem Verfahren zur Herstellung eines Musters der vorliegenden Erfindung wird ein Tintenstrahlverfahren verwendet, so dass ein leitfähiges Stromkreismuster direkt auf einem bedruckten Substrat gebildet werden kann, ohne einen Photolithographieschritt zu verwenden, der Arbeitsstunden erfordert. Deshalb kann ein Stromkreismuster in einem kürzeren Zeitraum gebildet werden, und Herstellungskosten können verringert werden. Weiterhin ist gemäß dem Photolithographieverfahren eine Photomaske (Platte) erforderlich, die einem Stromkreismuster, von dem gewünscht ist, dass es gebildet wird, entspricht. Deshalb steigen in einem Fall, der eine große Menge an Photomasken erfordert, wie bei der Herstellung einer kleinen Menge von Stromkreismustern vieler Arten und der Herstellung von Prototypen verschiedener Stromkreismuster, die Arbeitsstunden und Kosten an. Im Gegensatz dazu erfordert das Verfahren zur Herstellung eines Musters der vorliegenden Erfindung keine Photomaske. Deshalb kann ein Muster selbst bei der Herstellung einer kleinen Menge von Stromkreismustern vieler Arten und der Herstellung eines Stromkreismusterprototypens mit geringeren Kosten hergestellt werden.
Im Fall des Austragens einer Lösung, die ein Polymer als ein zweites musterbildendes Material enthält, auf die Oberfläche eines Trägers kann beispielsweise ein Polymermuster auf der Oberfläche des Trägers gebildet werden. Wenn funktionelles Harz als ein Polymer gewählt wird, kann ein Polymermuster mit verschiedenen Funktionen auf der Oberfläche des Trägers gebildet werden. In diesem Fall besteht in Abhängigkeit von der Art des funktionellen Harzes, wenn das Polymermuster einem Entwickler für einen Resist und einem Ablösemittel ausgesetzt wird, eine Möglichkeit, dass sich das Polymermuster von dem Träger ablösen kann, und die elektrischen Eigenschaften und dergleichen können sich verschlechtern. Mit einem solchen funktionellen Harz ist es schwierig, bei einem gebräuchlichen Photolithographieschritt ein Muster zu bilden. Im Gegensatz dazu kann die Verschlechterung der Eigenschaften des funktionellen Harzes während der Bildung eines Musters unterdrückt werden, wenn das Verfahren zur Herstellung eines Musters der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Deshalb kann ein Muster auch sogar bezüglich eines Materials hergestellt werden, aus dem herkömmlicherweise schwierig ein Muster zu bilden war. Dies gilt auch füx den Fall, wo ein Muster von organischen Molekülen mit geringer Haltbarkeit bezüglich eines Entwicklers für einen Resist und eines Ablösemittels gebildet wird.
Die vorstehend erwähnten Wirkungen wurden beschrieben, indem ein Stromkreismuster und ein Polymermuster veranschaulicht wurden. Jedoch können dieselben Wirkungen bei der Herstellung anderer Arten von Mustern erhalten werden.
Gemäß dem Verfahren zur Herstellung eines Musters der vorliegenden Erfindung wird die vorstehend erwähnte Lösung auf die Oberfläche des Trägers ausgetragen, um mit einem Tintenstrahlverfahren Zeichnen durchzuführen. Das Tintenstrahlverfahren kann unter Verwendung beispielsweise eines Tintenstrahlgeräts (beispielsweise ein Tintenstrahldrucker) durchgeführt werden. Als ein Tintenstrahlgerät (oder ein Tintenstrahldrucker) kann ein allgemein verwendetes Tintenstrahlgerät (oder Tintenstrahldrucker) verwendet werden. Beispielsweise kann ein Tintenstrahlgerät 51 mit einem Tintenstrahldruckkopf 52, wie in 11 gezeigt, verwendet werden. Nachstehend wird ein Beispiel für das Tintenstrahlgerät genauer beschrieben.
12 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für das Tintenstrahlgerät 51 zeigt. Zum einfacheren Verständnis der Beschreibung wird in 12 zusätzlich zum Tintenstrahlgerät 51 ein Träger 1 gezeigt. Das Tintenstrahlgerät 51, das in 12 gezeigt wird, weist einen Tintenstrahldruckkopf 52 zum Austragen einer Lösung 2 auf die Oberfläche des Trägers 1 auf. Der Tintenstrahldruckkopf 52 ist mit einer Tintenpatrone 53 verbunden, die in einer Hauptabtastrichtung X orientiert ist. Die Tintenpatrone 53 kann sich entlang einer Schlittenachse 54 bewegen, und der Tintenstrahldruckkopf 52 kann sich in der Hauptabtastrichtung X zusammen mit der Bewegung der Tintenpatrone 53 bewegen. Weiterhin weist das Tintenstrahlgerät 51, das in 12 gezeigt wird, Walzen 55 auf, die in der Lage sind, den Träger 1 in einer Nebenabtastrichtung Y senkrecht zur Hauptabtastrichtung X zu bewegen. Indem die Bewegung der Tintenpatrone 53 und die Bewegung des Trägers 1 mit den Walzen 55 beliebig kombiniert werden, kann die Lösung 2 in beliebiger Gestalt auf die Oberfläche des Trägers 1 ausgetragen werden, um Zeichnen durchzuführen. Das Tintenstrahlgerät 51 kann ferner an Stelle der Walzen 55 oder zusätzlich zu den Walzen 55 einen Bewegungsteil einschließen, der in der Lage ist, den Tintenstrahldruckkopf 52 in der Nebenabtastrichtung Y zu bewegen. Weiterhin kann das Tintenstrahlgerät 1 sowohl eine Vielzahl von Abtastrichtungen, falls erforderlich, als auch zwei Abtastrichtungen X und Y einschließen. Beispielsweise in dem Fall, wo der Träger 1 eine gekrümmte Oberfläche aufweist, schließt das Tintenstrahlgerät 1 ferner einen Bewegungsteil ein, der in der Lage ist, den Tintenstrahldruckkopf 52 in einer Z-Richtung zu bewegen, die in 12 gezeigt wird.
Es gibt keine besondere Begrenzung hinsichtlich einer spezifischen Konfiguration des Tintenstrahldruckkopfs 52 zum Austragen der Lösung 2 auf die Oberfläche des Trägers 1. Ein allgemein verwendeter Tintenstrahldruckkopf kann verwendet werden. Beispielsweise kann der Tintenstrahldruckkopf 52 mit einer Konfiguration, wie in den 13A und 13B gezeigt, verwendet werden. 13A ist eine schematische Ansicht eines teilweise aufgeschnittenen Tintenstrahldruckkopfs 52, um so die innere Konfiguration des Tintenstrahldruckkopfs 52 zu zeigen. In 13A werden lediglich zwei Düsenlöcher 56 gezeigt; jedoch ist die Anzahl der Düsenlöcher 56 beim eigentlichen Tintenstrahldruckkopf 52 nicht auf zwei begrenzt. 13B ist eine Querschnittsansicht, die den Tintenstrahldruckkopf 52 in einer Richtung eines Pfeils A zeigt, der in 13A gezeigt wird.
Der Tintenstrahldruckkopf 52, der in den 13A und 13B gezeigt wird, schließt Düsenlöcher 56 zum Austragen der Lösung 2, Druckkammern 57 zum Ausstoßen der Lösung 2 in die Düsenlöcher 56 unter Druck (zum Austragen der Lösung 2 in die Düsenlöcher 56, indem daran ein Druck angelegt wird) und Zufuhrteile 58 zum Zuführen der Lösung 2 in die Druckkammern 57 ein. Die Zufuhrteile 58 spielen eine Rolle als ein Lösungsreservoir. In dem Fall, wo die Lösung 2 aus den Düsenlöchern 56 ausgetragen wird, und die Lösung 2 in den Druckkammern 57 abnimmt, führen die Zufuhrteile 58 die Lösung 2 in einer Menge, die der Abnahme entspricht, den Druckkammern 57 zu. Eine Schwingungsplatte 59 zum Übertragen von Druck auf die Lösung 2 in den Druckkammern 57 wird auf einem oberen Teil der Druckkammern 57 angeordnet. Weiterhin werden piezoelektrische Elemente 60 so angeordnet, dass sie in Kontakt mit der Schwingungsplatte 59 sind. Um die Lösung 2 auszutragen, muss lediglich eine Spannung an die piezoelektrischen Elemente 60 angelegt werden. Die piezoelektrischen Elemente 60 dehnen sich auf Grund des Anlegens einer Spannung aus, und die Schwingungsplatten 59 verformen sich, wodurch der Druck auf die Druckkammern 57 übertragen wird und die Lösung 2 aus den Düsenlöchern 56 ausgetragen wird. Die Menge der Lösung 2, die aus den Düsenlöchern 56 ausgetragen wird, kann gesteuert werden, indem das Niveau einer Spannung, die an die piezoelektrischen Elemente 60 angelegt wird, und die Dauer des Anlegens einer Spannung geregelt werden. 13A zeigt den Zustand, wo das piezoelektrische Element 60 und die Schwingungsplatte 59 auf der linken Seite auf Grund des Anlegens einer Spannung verformt sind. Die Schwingungsplatte 59 kann beispielsweise aus Kupfer, Chrom oder dergleichen hergestellt sein. Beispielsweise kann Kupfer oder dergleichen verwendet werden. Das piezoelektrische Element 60 ist nicht besonders begrenzt, und beispielsweise kann Bleizirkonattitanat (PZT) oder dergleichen verwendet werden.
14 zeigt eine beispielhafte Anordnung der Düsenlöcher 56. 14 ist eine schematische Ansicht des Tintenstrahldruckkopfs 52, gesehen von der Seite der Düsenlöcher her (beispielsweise eine Seite des Pfeils B in 13A). Ein Pfeil C in 14 gibt die Richtung wieder, in die der Träger 1 gefördert wird. In dem Beispiel, das in 14 gezeigt wird, sind die piezoelektrischen Elemente 60 jeweils so angeordnet, dass sie einer Vielzahl von Düsenlöchern 56 entsprechen. Eine Vielzahl von Düsenlöchern 56 ist auf Blockbasis unterteilt, und das Zufuhrteil 58 wird für jeden Block bereitgestellt. Die Anordnung der Düsenlöcher 56 ist nicht auf das Beispiel, das in 14 gezeigt ist, begrenzt, und kann beliebig festgelegt werden.
Um die Lösung mit dem Tintenstrahlverfahren an einer vorgegebenen Position auf die Oberfläche des Trägers auszutragen, wird es bevorzugt, dass die Richtung, in die die Lösung aus den Düsenlöchern ausgetragen und auf die Oberfläche des Trägers gespritzt wird, zu jeder Zeit konstant ist. Im Allgemeinen wird die Spritzrichtung so festgelegt, dass sie vertikal zu der Oberfläche des Trägers ist, oder dass sie vertikal zu der Oberfläche ist, wo die Düsenlöcher des Tintenstrahldruckkopfs ausgebildet sind (Düsenoberfläche: beispielsweise eine Oberfläche D, die in 13B gezeigt ist). Wenn die Düsenoberfläche am Rand der Düsenlöcher die Lösung nicht abweist, verbleibt die Lösung wahrscheinlich am Rand der Düsenlöcher. Wenn die Lösung verbleibt, kann die Lösung, die aus den Düsenlöchern ausgetragen wird, in die Richtung der verbleibenden Lösung auf Grund des Einflusses der Oberflächenspannung angezogen werden. Dann wird die Spritzrichtung der Lösung von einer vorgegebenen Richtung verschoben, was es schwierig macht, die Lösung präzise auszutragen. Die Düsenoberfläche wird im Allgemeinen mit Fluorharz oder dergleichen wasserabweisend gemacht, und die Oberflächenenergie davon wird so eingestellt, dass sie kleiner als 20 dyn/cm ist. Die Oberflächenenergie der Austraglösung der vorliegenden Erfindung und diejenige der Lösung, die für das Verfahren zur Herstellung eines Musters der vorliegenden Erfindung verwendet wird, betragen 20 dyn/cm oder mehr. Deshalb kann der Einfluss der Haftung der Lösung an der Düsenoberfläche am Rand der Düsenlöcher unterdrückt werden.
Gemäß dem Verfahren zur Herstellung eines Musters der vorliegenden Erfindung kann, wenn die Lösung auf die Oberfläche des Trägers ausgetragen wird, die Oberflächentemperatur des Trägers eingestellt sein, dass sie um 5°C oder mehr niedriger ist, als die Temperatur der Lösung, die auf die Oberfläche des Trägers ausgetragen werden soll. Gemäß einem solchen Verfahren zur Herstellung von Mustern können verschiedene Muster, wie ein abweisendes Muster, ein Metallmuster, ein Halbleitermuster und ein Isolatormuster, gebildet werden, während der Einfluss des Ausbreitens unterdrückt wird, ohne zuvor eine komplementäre abweisende Region auf der Oberfläche des Trägers zu bilden.
Im Falle des Einstellens der Oberflächentemperatur des Trägers, dass sie niedriger als die Temperatur der Lösung ist, die auf die Oberfläche des Trägers ausgetragen werden soll, wird in Betracht gezogen, dass das folgende Phänomen eintritt.

(a) Die Lösung wird auf der Oberfläche des Trägers abgekühlt, wodurch die Löslichkeit der organischen Moleküle mit Fluoralkylketten abnimmt. Deshalb adsorbieren die organischen Moleküle wahrscheinlich an die Oberfläche des Trägers, und folglich kann sich die Oberflächenenergie des Trägers effektiv verringern.
(b) Zusammen mit einer Abnahme der Temperatur der Lösung nimmt die molekulare Dichte der organischen Moleküle zu, die an die Oberfläche des Trägers adsorbieren. Deshalb nimmt die Dichte der CF₃-Gruppen an der Oberfläche des Trägers zu, und die Oberflächenenergie des Trägers nimmt ab. Die Zunahme der molekularen Dichte der Moleküle, die an die Oberfläche des Trägers adsorbieren, auf Grund der Abnahme der Temperatur wird in beispielsweise Journal of Physical Chemistry, Bd. 98 (1994), S. 7557 bis 7590, beschrieben. Gemäß dieser Literaturstelle bewegen sich die organischen Moleküle, die an die Oberfläche des Trägers adsorbieren, auf Grund der thermischen Diffusion auf adsorbiertem Wasser, das auf der Oberfläche des Trägers vorhanden ist. Dann sammeln sich, wie vorstehend beschrieben, die organischen Moleküle auf Grund der Kohäsion, die von der Van-der-Waals-Kraft verursacht wird, auf dem adsorbierten Wasser, wodurch sich ein monomolekularer Film bildet. Die Konfiguration des monomolekularen Films, der gebildet werden soll, in der Ebene wird durch die kohäsive Energie und thermische Bewegungsenergie zwischen den Molekülen reguliert. In dem Maße, wie die Temperatur zunimmt, wird die thermische Bewegungsenergie vorherrschend, und die Konfiguration des monomolekularen Films in der Ebene ist wahrscheinlich gestört. Im Gegensatz dazu wird in dem Maße, wie die Temperatur abnimmt, die kohäsive Energie zwischen den Molekülen vorherrschend, und die molekulare Dichte der organischen Moleküle nimmt zu.

Somit kann die Oberflächenenergie des Trägers effektiv verringert werden, so dass ein Verfahren zur Herstellung eines Musters verwirklicht werden kann, bei dem der Einfluss von beispielsweise Ausbreiten weiter unterdrückt ist.
Nachstehend werden spezifischere Beispiele für die Austraglösung der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Als ein erstes musterbildendes Material wird eine Lösung mit einer Oberflächenspannung von 20 dyn/cm oder mehr, in welcher organische Moleküle mit Fluoralkylketten gelöst sind, auf die Oberfläche eines Trägers mit dem Tintenstrahlverfahren ausgetragen, um Zeichnen durchzuführen, und ein Lösungsmittel, das in der ausgetragenen Lösung enthalten ist, wird verdampft, wodurch sich ein abweisendes Muster bilden kann. Weiterhin können sich, indem ein zweites musterbildendes Material in der Lösung eingeschlossen wird, verschiedene Muster bilden, wie ein Metallmuster, ein Polymermuster, ein Halbleitermuster und dergleichen.
In diesem Fall kann die Oberflächenspannung der Lösung beispielsweise in einem Bereich von 20 dyn/cm bis 70 dyn/cm liegen. Die Konzentration der organischen Moleküle in der Lösung kann beispielsweise in einem Bereich von 0,0001 Vol.-% bis 30 Vol.-% liegen.
Weiterhin verändert sich in dem Fall, wo die Viskosität der vorstehend erwähnten Lösung zu hoch ist, die Gestalt der Lösung wahrscheinlich nicht. Deshalb kann die Viskosität der Lösung beispielsweise vorzugsweise in einem Bereich von 0,5 cP bis 100 cP (0,005 bis 1 g/cm·s) liegen.
Die organischen Moleküle mit Fluoralkylketten, die für die Austraglösung der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, können beispielsweise in die folgenden 7 Arten eingeteilt werden. Die Einteilung auf der Grundlage eines nachstehend gezeigten Typs wird nicht als technische Wirklichkeit verallgemeinert und wird der Einfachheit halber verwendet.

(1) Typ 1: Organische Moleküle der Zusammensetzungsformel: CF₃(CF₂)_nC₂H₄R² _aSiCl_3-a (wobei R² eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe oder eine Propylgruppe ist; n eine natürliche Zahl von 0 bis 12 ist; und a eine natürliche Zahl von 0 bis 2 ist). Wenn a = 2 ist, gibt es zwei Gruppen R², und die Art von R² kann variiert werden.
(2) Typ 2: Organische Moleküle der Zusammensetzungsformel: CF₃(CF₂)_nC₂H₄R³ _aSi(OR⁴)_3-a (wobei R³ und R⁴ eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe oder eine Propylgruppe sind; n eine natürliche Zahl von 0 bis 12 ist; und a eine natürliche Zahl von 0 bis 2 ist). Wenn a = 2 ist, gibt es zwei Gruppen R³, und die Art von R³ kann variiert werden.
(3) Typ 3: Organische Moleküle der Zusammensetzungsformel: CF₃(CF₂)_nZ(CH₂)_mSH (wobei Z(-O-CO-), (-CO-O-) oder (NH-CO-) ist; n eine natürliche Zahl von 0 bis 12 ist; und m eine natürliche Zahl von 0 bis 20 ist). Z kann nicht vorhanden sein.
(4) Typ 4: Organische Moleküle der Zusammensetzungsformel: CF₃(CF₂)_nZ(CH₂)_mS-S(CH₂)₁Y(CF₂)_n,CF₃ (wobei Z und Y (-O-CO-), (-CO-O-) oder (NH-CO-) sind; und n, n', m und 1 natürliche Zahlen von 0 bis 20 sind). Z und/oder Y können nicht vorhanden sein.
(5) Typ 5: Organische Moleküle der Zusammensetzungsformel: CF₃(CF₂)_nC₂H₄COOH. Organische Moleküle der Zusammensetzungsformel: CF₃(CF₂)_nC₂H₄CH₂OH. Organische Moleküle der Zusammensetzungsformel: CF₃(CF₂)_nC₂H₄NH₂. In diesen Formeln ist n eine natürliche Zahl von 0 bis 12.
(6) Typ 6: Organische Moleküle der Zusammensetzungsformel: CF₃(CF₂)_nC₂H₄SiR⁵R⁶NHSiR⁷R⁸R⁹ (wobei R⁵, R⁶, R⁷, R⁸ und R⁹ eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe oder eine Propylgruppe sind; und n eine natürliche Zahl von 0 bis 12 ist); oder organische Moleküle der Zusammensetzungsformel: CF₃(CF₂)_nC₂H₄SiR¹⁰R¹¹NHSiR¹²R¹³C₂H₄(CF₂)_mCF₃ (wobei R¹⁰, R¹¹, R¹² und R¹³ eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe oder eine Propylgruppe sind; und n und m natürliche Zahlen von 0 bis 12 sind).
(7) Typ 7: Organische Moleküle der Zusammensetzungsformel: CF₃(CF₂)_nC₂H₄Si{(O-CH₂CH₂)_m-OR}₃ (wobei R eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine Propylgruppe oder eine Butylgruppe ist; und n und m natürliche Zahlen von 1 bis 10 sind); oder Hydrolysate der organischen Moleküle.

Die organischen Moleküle des Typs 1 werden leicht in Gegenwart von Wasser auf Grund der hohen Reaktivität gegenüber aktivem Wasserstoff hydrolysiert. Wenn eine Silanolgruppe auf Grund der Hydrolyse erzeugt wird und die erzeugte Silanolgruppe polymerisiert wird, kann ein Polymer aus den organischen Molekülen in der Lösung ausgefällt werden. Deshalb wird es bevorzugt, ein Lösungsmittel zu verwenden, das frei von aktivem Wasserstoff und Wasser ist. Beispiele für das Lösungsmittel schließen Chloroform, Alkan, das etwa 6 bis 16 Kohlenstoffatome enthält (Hexan, Cyclohexan, Heptan, Octan, Nonan, Decan, Undecan, Dodecan, Tridecan, Tetradecan, Pentadecan, Hexadecan und dergleichen), Xylol, Toluol und dergleichen ein. Diese Lösungsmittel können in Kombination verwendet werden.
Beispiele für das Lösungsmittel, das für die organischen Moleküle des Typs 2 verwendet wird, schließen Alkohole (Ethanol, Propanol, Butanol usw.), Derivate davon (d. h. Ester) (Methoxyethanol, Ethoxyethanol, Ethylenglykolmonoethylether, Ethylenglykolmonomethylether usw.) und dergleichen ein. Die organischen Moleküle des Typs 2 reagieren mit aktivem Wasserstoff (eine Hydroxylgruppe, eine Aminogruppe, eine Carboxygruppe usw.) auf der Oberfläche des Trägers, wodurch sich Siloxanbindungen bilden, wodurch sie an die Oberfläche des Trägers adsorbieren. Jedoch weisen die organischen Moleküle des Typs 2 eine geringere Reaktivität im Vergleich zu derjenigen der organischen Moleküle des Typs 1 auf, und es wird bevorzugt, dass eine geringe Menge an Wasser und/oder einem sauren Katalysator zugegeben wird, um so die Reaktion zu fördern.
Beispiele für das Lösungsmittel, das für die organischen Moleküle der Typen 3 und 4 verwendet wird, schließen Alkohole und Derivate davon (d. h. Ester), die für die organischen Moleküle des Typs 2 verwendet werden, Dichlormethan und dergleichen ein.
Beispiele für das Lösungsmittel, das für die organischen Moleküle des Typs 5 verwendet wird, schließen die Lösungsmittel, die für die organischen Moleküle des Typs 1 verwendet werden, Ester, die für die organischen Moleküle des Typs 2 verwendet werden, und dergleichen ein.
Die organischen Moleküle des Typs 6 weisen in derselben Weise wie bei den organischen Molekülen des Typs 1 eine hohe Reaktivität gegenüber aktivem Wasserstoff auf. Die organischen Moleküle des Typs 6 werden in Gegenwart von Wasser hydrolysiert und in zwei Molekülen, die jeweils eine Silanolgruppe aufweisen, aufgespalten, während Ammoniak erzeugt wird. Die Silanolgruppen werden einer Dehydratationspolymerisation ausgesetzt, wodurch sich Siloxanbindungen bilden. Deshalb wird es bevorzugt, in derselben Weise wie bei den organischen Molekülen des Typs 1 ein Lösungsmittel, das frei von aktivem Wasserstoff und Wasser ist, zu verwenden. Beispielsweise können die Lösungsmittel verwendet werden, die für die organischen Moleküle des Typs 1 verwendet werden. Jedoch ist die Reaktivität der organischen Moleküle des Typs 6 gegenüber aktivem Wasserstoff nicht so hoch wie diejenige der organischen Moleküle des Typs 1. Deshalb ist es nicht notwendig, Wasser in dem Lösungsmittel in einem solchen Ausmaß wie demjenigen für die organischen Moleküle des Typs 1 zu entfernen.
Die organischen Moleküle des Typs 7 weisen eine hohe Wasserlöslichkeit auf. Beispielsweise kann durch Emulgieren der organischen Moleküle des Typs 7 in Gegenwart eines kationischen oberflächenaktiven Mittels, eines anionischen oberflächenaktiven Mittels oder eines amphoteren oberflächenaktiven Mittels eine Emulsion hergestellt werden. Genauer gesagt kann, indem CF₃(CF₂)₇C₂H₄Si(OC₂H₄OC₂H₄CH₃)₃ als organische Moleküle und n-Hexadecyltrimethylammoniumchlorid als ein oberflächenaktives Mittel in reinem Wasser gelöst werden, eine Lösung hergestellt werden, in der die organischen Moleküle und ein Hydrolysat davon gelöst sind.
Hier können die organischen Moleküle der Typen (1) bis (4), (6) und (7) kovalente Bindungen mit der Oberfläche eines Trägers oder feste Bindungen, die den kovalenten Bindungen ähnlich sind, bilden. Die organischen Moleküle des Typs (5) weisen eine schwächere Bindungskraft bezüglich eines Trägers im Vergleich mit den vorstehend erwähnten organischen Molekülen auf. Im Allgemeinen wird die Geschwindigkeit, mit der sich die organischen Moleküle an die Oberfläche eines Trägers binden, wodurch sich ein monomolekularer Film bildet, durch die Bindungskraft zwischen den organischen Molekülen und dem Träger reguliert. Ein Teil der organischen Moleküle, die einmal an einen Träger gebunden waren, geht mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit von der Oberfläche des Trägers ab. Wenn die Abgehwahrscheinlichkeit kleiner ist, nimmt die Geschwindigkeit, mit der die organischen Moleküle einen monomolekularen Film auf der Oberfläche des Trägers bilden, zu. Die vorstehend erwähnte Abgehwahrscheinlichkeit der organischen Moleküle, die die Eigenschaft der Bildung von festen Bindungen bezüglich des Trägers aufweisen, ist gering. Somit wird angenommen, dass die Geschwindigkeit, mit der die organischen Moleküle, die feste Bindungen bezüglich eines Trägers bilden, einen monomolekularen Film auf der Oberfläche des Trägers bilden, im Vergleich zu dem Fall der organischen Moleküle, die lediglich schwache Bindungen bilden können, größer ist. Deshalb wird angenommen, dass die Geschwindigkeit, mit der die organischen Moleküle der Typen (1) bis (4), (6) und (7) einen monomolekularen Film bilden, größer als diejenige der organischen Moleküle des Typs (5) ist. Hierbei wird Folgendes wie folgt in Betracht gezogen. Wenn die Geschwindigkeit zum Bilden eines monomolekularen Films größer ist, ist die Zeitdauer von dem Zeitpunkt, wenn die Lösung auf die Oberfläche eines Trägers ausgetragen wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn die Lösung auf Grund eines monomolekularen Films schwindet, kürzer. Somit kann sich, indem Lösungen verwendet werden, die organische Moleküle der Typen (1) bis (4), (6) und (7) enthalten, ein präzises Muster bilden, bei dem der Einfluss des Ausbreitens unterdrückt ist, im Vergleich zu dem Fall des Verwendens einer Lösung, die die organischen Moleküle des Typs (5) enthält.
Wenn möglich, können die vorstehend erwähnten organischen Moleküle der Typen 1 bis 7 gemischt werden.
Im Fall des Bildens eines Metallmusters, wie ein Stromkreismuster, kann die vorstehend erwähnte Lösung zum Bilden eines abweisenden Musters Metall (z. B. Metallkolloid) als ein zweites musterbildendes Material enthalten. Die Konzentration eines Metallkolloids kann beispielsweise in einem Bereich von 0,001 Gew.-% bis 50 Gew.-% liegen.
Wenn eine solche Lösung auf die Oberfläche eines Trägers ausgetragen wird, um Zeichnen durchzuführen, und ein Lösungsmittel, das in der Lösung enthalten ist, verdampft wird, wird das Metallkolloid verschmolzen, wodurch sich ein Metallmuster bildet.
Das Metallkolloid bezieht sich auf Metallteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von etwa mehreren Nanometern bis mehreren Mikrometern und weist die Eigenschaft auf, dass es in einer Lösung dispergiert ist. Als ein im Handel erhältliches Metallkolloid gibt es beispielsweise Gold- und Silberkolloide. Weiterhin kann durch Modifizieren der Oberflächen von feinen Metallteilchen mit organischen Moleküle ein Kolloid aus Palladium, Platin, Kupfer oder dergleichen, das in einer wässrigen Lösung dispergierbar ist, hergestellt werden, um verwendet zu werden. Ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Metallkolloids wird beispielsweise von O. Tzhayik et al., Langmuir, Bd. 18 (2002), S. 3364 bis 3369, Y. Zhou, Langmuir, Bd. 18 (2002), S. 277 bis 283, usw. offenbart.
Das Metallkolloid wird im Allgemeinen in einer wässrigen Lösung (Pufferlösung) dispergiert. Deshalb werden als die organischen Moleküle mit Fluoralkylketten diejenigen bevorzugt, die eine geringe Reaktivität gegenüber Wasser aufweisen. Im Fall der Verwendung von organischen Molekülen mit einer hohen Reaktivität gegenüber Wasser wird ein Polymer der organischen Moleküle in einer Lösung ausgefällt, was es schwierig machen kann, die Lösung mit dem Tintenstrahlverfahren auszutragen. Beispielsweise können die vorstehend erwähnten organischen Moleküle des Typs 2, 3, 4, 5 oder 7 verwendet werden. Darunter werden die organischen Moleküle des Typs 7 auf Grund ihrer Wasserlöslichkeit bevorzugt.
Im Fall der Verwendung der organischen Moleküle des Typs 2, 3, 4 oder 5 werden sie wahrscheinlich nicht in Wasser gelöst. Deshalb muss lediglich das Folgende durchgeführt werden: nachdem diese organischen Moleküle in Lösungsmitteln, die für die jeweiligen Typen geeignet sind, gelöst wurden, wird darin ein Metallkolloid gelöst.
Weiterhin kann, nachdem sich ein Metallmuster gebildet hat, das Metallmuster wärmebehandelt werden. Die Wärmebehandlung kann die elektrischen Merkmale des Metallmusters verstärken. Beispielsweise wenn das Metallmuster bei 400°C oder mehr wärmebehandelt wird, können organische Moleküle mit Fluoralkylketten entfernt werden. Dies kann die Leitfähigkeit des Metallmusters weiter verstärken.
Im Falle des Bildens eines leitfähigen Polymermusters muss die vorstehend erwähnte Lösung zum Bilden eines abweisenden Musters lediglich ferner ein leitfähiges Polymer als ein zweites musterbildendes Material enthalten. Die Konzentration des leitfähigen Polymers in der Lösung kann beispielsweise in einem Bereich von 1 Gew.-% bis 50 Gew.-% liegen.
Eine solche Lösung wird auf die Oberfläche eines Trägers ausgetragen, um Zeichnen durchzuführen, und ein Lösungsmittel, das in der Lösung enthalten ist, wird verdampft, wodurch sich ein leitfähiges Polymermuster bilden kann.
Es gibt keine besondere Begrenzung hinsichtlich eines leitfähigen Polymers, das verwendet werden soll. Beispielsweise kann ein Polymer, das konjugierte Doppelbindungen aufweist, mit einem Akzeptor, Donormolekülen oder Ionen, die darin eingeführt sind, verwendet werden. Genauer gesagt kann ein Polymer, das durch Dotieren von Polyacetylen, Polyphenylen, Polypyrrol, Polythiophen, Polychinolin, Polypyridin, Polyanilin, Polyparaphenylen, Polyparaphenylenvinylen, Polythienylenvinylen, Poly(3,4-ethylendioxythiophen), Polyfluoren, Polyacen, einem Derivat davon oder einem Gemisch davon mit einem Akzeptor, Donormolekülen oder Ionen erhalten wurde, verwendet werden. Beispielsweise kann durch Dotieren von Polyacetylen mit Iod, Arsenpentafluorid oder dergleichen ein leitfähiges Polymer mit einer Leitfähigkeit in einem Bereich von etwa 40 S/cm bis 600 S/cm erhalten werden. Weiterhin kann beispielsweise durch Dotieren von Poly(3,4-ethylendioxythiophen) mit Polystyrolsulfonat ein leitfähiges Polymer mit einer Leitfähigkeit von etwa 100 S/cm erhalten werden.
Diese leitfähigen Polymere werden im Allgemeinen in einem organischen Lösungsmittel gelöst. Deshalb werden als die organischen Moleküle mit Fluoralkylketten diejenigen bevorzugt, die sich wahrscheinlich in einem organischen Lösungsmittel lösen. Beispielsweise können die vorstehend erwähnten organischen Moleküle des Typs 1, 2, 3, 4 oder 6 verwendet werden. Da sich Poly(3,4-ethylendioxythiophen) in Wasser löst, können beispielsweise die organischen Moleküle des Typs 5 oder 7 verwendet werden.
Im Falle des Bildens eines Halbleiterpolymermusters muss die vorstehend erwähnte Lösung zum Bilden eines abweisenden Musters lediglich ferner ein Halbleiterpolymer als ein zweites musterbildendes Material enthalten. Die Konzentration des Halbleiterpolymers in der Lösung kann beispielsweise in einem Bereich von 0,001 Gew.-% bis 50 Gew.-% liegen.
Eine solche Lösung wird auf die Oberfläche eines Trägers ausgetragen, um Zeichnen durchzuführen, und ein Lösungsmittel, das in der Lösung enthalten ist, wird verdampft, wodurch sich ein Halbleiterpolymermuster bilden kann.
Es gibt keine besondere Begrenzung hinsichtlich eines Halbleiterpolymers, das verwendet werden soll. Beispielsweise kann ein Halbleiterpolymer mit konjugierten Doppelbindungen verwendet werden. Genauer gesagt können Polythiophen, Polypyrrol, Polyanilin, Polyalkylthiophen, Poly-9,9'-dialkyl-fluoren-co-bithiophen oder dergleichen verwendet werden.
Diese Halbleiterpolymere werden im Allgemeinen in einem organischen Lösungsmittel gelöst. Deshalb werden als die organischen Moleküle mit Fluoralkylketten diejenigen bevorzugt, die sich wahrscheinlich in einem organischen Lösungsmittel lösen. Beispielsweise können die vorstehend erwähnten organischen Moleküle des Typs 1, 2, 3, 4 oder 6 verwendet werden.
Im Fall des Bildens eines Metalloxiddielektrikum-Musters muss die vorstehend erwähnte Lösung zum Bilden eines abweisenden Musters lediglich ferner ein Metalloxiddielektrikum oder eine Vorstufe für ein Metalloxiddielektrikum als ein zweites musterbildendes Material enthalten. Im Fall der Verwendung der Vorstufe für das Metalloxiddielektrikum kann die Konzentration der Vorstufe beispielsweise in einem Bereich von 0,001 Gew.-% bis 50 Gew.-% liegen.
Eine solche Lösung wird auf die Oberfläche eines Trägers ausgetragen, wodurch Zeichnen durchgeführt wird, ein Lösungsmittel, das in der Lösung enthalten ist, wird verdampft, gefolgt von Wärmebehandlung, wodurch die Vorstufe in ein Metalloxiddielektrikum umgewandelt wird, wodurch sich ein Metalloxiddielektrikum-Muster bilden kann. Genauer gesagt wird zuerst ein Vorstufenmuster gebildet, und dann wird durch Wärmebehandlung ein Metalloxiddielektrikum-Muster gebildet.
Es gibt keine besondere Begrenzung hinsichtlich einer Vorstufe für ein Metalloxiddielektrikum, die verwendet werden soll. Beispielsweise können die Folgenden verwendet werden: Metallalkoxid (M(OR¹⁵)_x (wobei M Metall und/oder Silicium ist, x eine Oxidationsstufe des Metalls ist und R¹⁵ eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine Propylgruppe oder eine Butylgruppe ist. Im Fall, wo x 2 oder mehr ist, können mehrere verschiedene Reste R¹⁵ enthalten sein)); Metallacetylacetonat (M(COCH₂COCH₂)_x (wobei M Metall und/oder Silicium ist und x eine Oxidationsstufe des Metalls ist)); Metallcarboxylat (M(R¹⁶COO)_x (wobei M Metall und/oder Silicium ist, x eine Oxidationsstufe des Metalls ist und R¹⁶ eine Alkylgruppe ist. Im Fall, wo x 2 oder mehr ist, können mehrere verschiedene Reste R¹⁶ enthalten sein)); eine anorganische Metallverbindung; und dergleichen. Ein Element M kann mindestens eine Art von Element sein, ausgewählt aus beispielsweise Silicium, Titan, Zirkonium, Aluminium, Kupfer, Blei, Indium, Zinn, Zink, Yttrium, Barium, Nickel und Eisen.
Das Metallalkoxid weist die folgende Eigenschaft auf ein Teil der Alkoxygruppen in den Molekülen wird in Gegenwart von Wasser zu Hydroxygruppen hydrolysiert, und die Hydroxygruppen werden einer Dehydratationspolymerisation ausgesetzt. Weiterhin wandelt sich, wenn eine kleine Menge an Wasser und/oder saurem Katalysator oder eine kleine Menge an Alkalikatalysator zu einer Lösung gegeben wird, eine Vorstufe wahrscheinlich durch Wärmebehandlung in ein Metalloxiddielektrikum um.
Das Metallalkoxid wandelt sich durch Wärmebehandlung (beispielsweise Sintern) in ein Metalloxiddielektrikum mit einer Zusammensetzung MO_x/2 um. In Abhängigkeit von der Wärmebehandlungstemperatur (Sintertemperatur) bildet sich ein Metalloxiddielektrikum, bei dem eine nicht umgesetzte Alkoxylgruppe und Hydroxygruppe verbleiben.
Gleichermaßen kann sich im Fall der Verwendung von Metallacetylacetonat und/oder Metallcarboxylat als einer Vorstufe ein Metalloxiddielektrikum bilden.
Als organische Moleküle, die zum Bilden eines Metalloxiddielektrikum-Musters verwendet werden, können beispielsweise die vorstehend erwähnten organischen Moleküle des Typs 2 verwendet werden. Als ein Lösungsmittel können diejenigen verwendet werden, die für die organischen Moleküle des Typs 2 geeignet sind.
Die Wärmebehandlung zum Umwandeln eines Vorstufenmusters in ein Metalloxiddielektrikum-Muster kann beispielsweise in einem Bereich von 100°C bis 1000°C beispielsweise an der Atmosphäre, in einer Atmosphäre aus inaktivem Gas, wie Stickstoff oder Argon, oder in einer Atmosphäre aus reduzierendem Gas, wie Wasserstoff, durchgeführt werden. Vor allem wird es bevorzugt, dass die Wärmebehandlung bei 200°C oder mehr durchgeführt wird. Im Fall, wo das Sintern bei 300°C oder mehr durchgeführt wird, können organische Moleküle mit Fluoralkylketten, die in einem Muster enthalten sind, entfernt werden.
Im Falle des Bildens eines isolierenden Polymermusters muss die vorstehend erwähnte Lösung zum Bilden eines abweisenden Musters lediglich ferner ein isolierendes Polymer als ein zweites musterbildendes Material enthalten. Die Konzentration des isolierenden Polymers in der Lösung kann beispielsweise in einem Bereich von 0,001 Gew.-% bis 50 Gew.-% liegen.
Eine solche Lösung wird auf die Oberfläche eines Trägers ausgetragen, um Zeichnen durchzuführen, und ein Lösungsmittel, das in der Lösung enthalten ist, wird verdampft, wodurch sich ein isolierendes Polymermuster bilden kann.
Im Allgemeinen sind die meisten Polymere elektrisch isolierend. Deshalb können isolierende Polymere ohne jede Begrenzung gewählt werden. Jedoch ist es, um eine Lösung auf die Oberfläche eines Trägers mit dem Tintenstrahlverfahren auszutragen, im Allgemeinen notwendig, dass ein Polymer in der Lösung gelöst ist. Somit wird es bevorzugt, ein Polymer mit einer polaren Gruppe, wie Polyvinylphenol, Polyvinylalkohol oder dergleichen, zu verwenden. Ein solches Polymer wird in einem Alkohollösungsmittel gelöst. Deshalb können als die organischen Moleküle mit Fluoralkylketten beispielsweise die organischen Moleküle des Typs 2, 3, 4 oder 5, die sich wahrscheinlich in einem Alkohollösungsmittel lösen, verwendet werden.
Im Falle des Bildens eines lichthärtbaren Polymermusters muss die vorstehend erwähnte Lösung zum Bilden eines abweisenden Musters lediglich ferner ein lichthärtbares Polymer als ein zweites musterbildendes Material enthalten. Die Konzentration des lichthärtbaren Polymers in der Lösung kann beispielsweise in einem Bereich von 0,001 Gew.-% bis 50 Gew.-% liegen.
Eine solche Lösung wird auf die Oberfläche eines Trägers ausgetragen, um Zeichnen durchzuführen, und ein Lösungsmittel, das in der Lösung enthalten ist, wird verdampft, gefolgt von Bestrahlen mit Licht mit einer vorgegebenen Wellenlänge, wodurch sich ein lichthärtbares Polymermuster bilden kann. Es gibt keine besondere Begrenzung hinsichtlich eines lichthärtbaren Polymers, das verwendet werden soll.
Hier bezieht sich das lichthärtbare Polymer auf ein Polymer und/oder ein Monomer, mit dem eine Polymerisation und Vernetzung durch Bestrahlen mit einer elektromagnetischen Welle, die ein kürzere Wellenlänge als diejenige des sichtbaren Lichts aufweist, wie UV-Strahlung, ein Elektronenstrahl, Röntgenstrahlung oder dergleichen, durchgeführt wird. Wenn eine solche Reaktion fortschreitet, treten folgenden Phänomene auf das Molekulargewicht nimmt zu, und die Löslichkeit im Hinblick auf die Lösung ändert sich. Spezifische Beispiele für das lichthärtbare Polymer schließen ein Monomer mit einer durch Licht vernetzenden funktionellen Gruppe und ein Polymer mit einer durch Licht vernetzenden funktionellen Gruppe, die in eine Hauptkette oder eine Seitenkette eingeführt ist, ein. Beispiele für die durch Licht vernetzende funktionelle Gruppe schließen eine Azidgruppe, eine Diazogruppe, eine Halogengruppe, eine Methylgruppe und dergleichen ein. Genauer gesagt ist als das lichthärtbare Polymer beispielsweise ein negativer Photoresist weithin bekannt. Beispiele für einen typischen Photoresist schließen ein Polymer, bei dem aromatisches Bisazid als ein Lichtvernetzer zu einem zyklisierten Kautschuk gegeben wird, Poly(glycidylmethacrylat), ein Methacrylpolymer, das einen Maleinsäureester enthält, ein Glycidylmethacrylat-Ethylacrylat-Copolymer, chlormethyliertes Polystyrol, iodiertes Polystyrol, chloriertes Poly(methylstyrol) und dergleichen ein.
Die meisten dieser Polymere werden in einem organischen Lösungsmittel gelöst. Deshalb können als die organischen Moleküle mit Fluoralkylketten beispielsweise die organischen Moleküle des Typs 1, 3, 4 oder 6, die sich wahrscheinlich in einem organischen Lösungsmittel lösen, verwendet werden.
Als Nächstes wird Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Vorrichtung der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Das Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung der vorliegenden Erfindung muss lediglich das vorstehend erwähnte Verfahren zur Herstellung eines Musters der vorliegenden Erfindung einschließen. Die elektronische Vorrichtung in der vorliegenden Beschreibung bezieht sich auf Elemente oder eine Gesamtheit davon zum Durchführen eines Arbeitsschritts, Sammlung und Übermittlung von Informationen, Anzeige und dergleichen unter Verwendung des Flusses und der Ansammlung von Elektronen.
Beispielsweise wird eine Lösung mit einer Oberflächenspannung von 20 dyn/cm oder mehr, in welcher organische Moleküle mit Fluoralkylketten als ein erstes musterbildendes Material und mindestens eine Art von Material, ausgewählt aus einer Vorstufe für ein Metalloxiddielektrikum, einem Halbleiter, Metall und einem Polymer, als ein zweites musterbildendes Material gelöst sind, auf die Oberfläche eines Trägers mit dem Tintenstrahlverfahren ausgetragen, um Zeichnen durchzuführen. Dann wird ein Lösungsmittel, das in der ausgetragenen Lösung enthalten ist, verdampft, wodurch sich ein Muster bildet, das die organischen Polymere und das zweite musterbildende Material enthält. Indem solche Schritte wiederholt werden, können Metallverdrahtung, eine Elektrode, ein Transistor, ein Widerstand, ein Kondensator, eine Mikrolinse, ein bildgebendes Element und dergleichen hergestellt werden. Ein Verfahren zum Bilden lediglich eines abweisenden Musters kann auch verwendet werden.
Ein spezifischeres Beispiel wird beschrieben. Um beispielsweise ein Display herzustellen, das ein organisches elektrolumineszentes (EL) Element verwendet, wobei die Pixelgröße jeweils 50 um × 50 μm beträgt, kann beispielsweise das Folgende durchgeführt werden. Zuerst wird in einer anderen Region als der Region auf der Oberfläche eines Substrats, wo ein EL-Element angeordnet werden soll, ein abweisendes Muster mit dem Verfahren zur Herstellung eines Musters der vorliegenden Erfindung gebildet. Dann wird ein Muster eines EL-Materials in der anderen Region als der des abweisenden Musters gebildet, wodurch ein Pixelmuster eines EL-Displays hergestellt werden kann. Alternativ kann ein Muster, das ein EL-Material enthält, gebildet werden, indem eine Lösung, die organische Moleküle mit Fluoralkylketten und ein EL-Material enthält, auf eine Region auf der Oberfläche eines Substrats, wo ein EL-Element angeordnet werden soll, mit dem Tintenstrahlverfahren ausgetragen wird, ohne ein abweisendes Muster zu bilden. Gemäß dem Verfahren zur Herstellung eines Musters der vorliegenden Erfindung kann sich ein Muster, bei dem der Einfluss des Ausbreitens und dergleichen unterdrückt ist, bilden. Deshalb kann ein Pixelmuster eines EL-Displays hergestellt werden, ohne ein abweisendes Muster zu bilden.
Weiterhin kann, wenn das vorstehend erwähnte Verfahren zur Herstellung eines Metallmusters und Verfahren zur Herstellung eines leitfähigen Polymermuster verwendet werden, beispielsweise ein bedrucktes Substrat mit einem Stromkreismuster hergestellt werden. Weiterhin bilden sich, wenn das Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterpolymermuster verwendet wird, beispielsweise eine Gate-Elektrode, eine Source-Elektrode, eine Halbleiterschicht und dergleichen, wodurch ein Transistor hergestellt werden kann. Weiterhin bildet sich beispielsweise eine aktive Schicht eines Dünnfilmtransistors, wodurch ein Dünnfilmtransistor hergestellt werden kann.
Wenn das vorstehend erwähnte Verfahren zur Herstellung eines Metalloxiddielektrikum-Musters und Verfahren zur Herstellung eines isolierenden Polymermusters zusammen verwendet werden, kann beispielsweise ein Kondensator hergestellt werden. Wenn Bleizirkonattitanat (PZT) verwendet wird, kann ein hochkapazitiver Kondensator hergestellt werden. Ein Widerstand kann auch hergestellt werden.
Wenn das vorstehend erwähnte Verfahren zur Herstellung eines lichthärtbaren Polymermusters verwendet wird, kann beispielsweise eine Linse hergestellt werden. Wenn eine Lösung, die ein lichthärtbares Polymer enthält, auf die Oberfläche eines Trägers ausgetragen wird, wird die ausgetragene Lösung abgestoßen, wodurch sich eine im Wesentlichen kugelförmige Oberfläche bildet, zusammen mit einer Abnahme der Oberflächenenergie des Trägers. Wenn in diesem Zustand mit Licht einer vorgegebenen Wellenlänge bestrahlt wird, kann eine Linse hergestellt werden. Wenn die Abnahme des Ausmaßes der Oberflächenenergie des Trägers gesteuert wird, kann die Gestalt der Linse gesteuert werden. Die so hergestellte Linse kann beispielsweise als eine Mikrolinse zur Verstärkung der Sammelleistung eines Licht aufnehmenden Teils eines CCD und als ein Linse für eine optoelektronische Vorrichtung verwendet werden.
Als Nächstes wird die elektronische Vorrichtung der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die elektronische Vorrichtung der vorliegenden Erfindung wird mit dem vorstehend erwähnten Verfahren zur Herstellung eines Musters der vorliegenden Erfindung und/oder dem vorstehend erwähnten Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung der vorliegenden Erfindung hergestellt. Gemäß dem Verfahren zur Herstellung eines Musters der vorliegenden Erfindung kann sich ein Muster 9 bilden, wie in 10D gezeigt. Deshalb schließt die elektronische Vorrichtung der vorliegenden Erfindung das Muster 9 ein, wie in 10D gezeigt.
Mit anderen Worten, die elektronische Vorrichtung der vorliegenden Erfindung schließt ein Muster und einen Träger 1 ein, wie in 15A gezeigt. Das Muster 9, das in 15A gezeigt ist, bildet sich auf der Oberfläche des Trägers 1. Das Muster 9 schließt eine erste Musterregion 21, die organische Moleküle mit Fluoralkylketten enthält, und eine zweite Musterregion 22, die mindestens eine Art, ausgewählt aus Metall, einem Halbleiter, einem Metalloxid und einem Polymer, enthält, ein. Auf der Oberfläche des Trägers 1 sind die erste Musterregion 21 und die zweite Musterregion 22 in dieser Reihenfolge gestapelt. Wie in 15B gezeigt, ist die Gestalt der ersten Musterregion 21 im Wesentlichen gleich derjenigen der zweiten Musterregion 22. Hier ist die erste Musterregion 21 das vorstehend erwähnte abweisende Muster, und die zweite Musterregion 22 kann in Abhängigkeit von dem darin enthaltenen Material ein Metallmuster oder ein isolierendes Polymermuster sein. Alle die Muster, die in der elektronischen Vorrichtung der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sind, müssen nicht die Konfiguration aufweisen, wie in den 15A und 15B gezeigt. Lediglich ein Teilmuster muss die Konfiguration, die in den 15A und 15B gezeigt ist, aufweisen. Weiterhin kann in der elektronischen Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ein Material, das in der zweiten Musterregion 22 enthalten ist, in die erste Musterregion 21 gemischt werden, und alternativ kann ein Material, das in der ersten Musterregion 21 enthalten ist, in die zweite Musterregion 22 gemischt werden.
Wie vorstehend beschrieben, bildet sich herkömmlicherweise ein Muster, nachdem eine komplementäre abweisende Region gebildet wurde. 16 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für ein herkömmliches Muster zeigt. Ein Muster 101, das in 16 gezeigt ist, bildet sich auf der Oberfläche des Trägers 1, und in einem anderen Teil als dem Muster 101 auf der Oberfläche des Trägers 1 bildet sich eine komplementäre abweisende Region 104. Das Muster 101 bildet sich so, dass es mit der Oberfläche des Trägers 1 in Kontakt ist. Weiterhin ist gemäß dem herkömmlichen Verfahren die komplementäre abweisende Region 104 nicht erforderlich, so dass die komplementäre abweisende Region 104 durch Bestrahlen mit UV-Strahlung nach dem Bilden des Musters 101 entfernt werden kann.
Im Gegensatz dazu bildet sich bei dem Muster 9, das in 15 gezeigt ist, die zweite Musterregion 22 auf der ersten Musterregion 21. Die erste Musterregion 21 enthält organische Moleküle mit Fluoralkylketten und ist chemisch stabil. Weiterhin enthält die erste Musterregion 21 einen monomolekularen Film aus den vorstehend erwähnten organischen Molekülen. Deshalb kann dem Muster 9 eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber einer Umgebung, wie hohe Temperatur, verliehen werden. Das heißt, die elektronische Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist in der Beständigkeit gegenüber einer Umgebung, wie hohe Temperatur, ausgezeichnet. Beispielsweise wird der Fall, wo die zweite Musterregion 22 ein Polymer enthält, in Betracht gezogen. Im Allgemeinen wird, wenn ein Muster, das ein Polymer enthält, einer Umgebung in der Nähe des Erweichungspunkts des enthaltenen Polymers ausgesetzt wird, das Fließvermögen des Polymers erhöht, wodurch sich das Polymer außerhalb der Musterregion ausbreiten kann, wodurch die Gestalt des Musters verformt wird. Andererseits kann in dem Muster 9, das in 15A gezeigt ist, selbst in dem Fall, wo das Fließvermögen der zweiten Musterregion 22 erhöht ist, das Ausbreiten des Polymers, das in der zweiten Musterregion 22 enthalten ist, auf Grund der Funktion der ersten Musterregion 21, die zwischen der zweiten Musterregion 22 und dem Träger 1 vorhanden ist, außerhalb der Region unterdrückt werden.
Weiterhin kann in dem Muster 9, das in 15 gezeigt ist, die zweite Musterregion 22 von der Oberfläche des Trägers 1 gleichzeitig mit der Entfernung der ersten Musterregion 21 entfernt werden. Beispielsweise löst sich, wenn der Träger 1 und die erste Musterregion 21 und die zweite Musterregion 22 in einem Lösungsmittel, das die erste Musterregion 21 löst, eingeweicht werden, die erste Musterregion 21, und die zweite Musterregion 22 kann entfernt werden. Deshalb kann ein Material (zweites musterbildendes Material), das in der zweiten Musterregion 22 enthalten ist, leicht gesammelt werden. Das heißt, die elektronische Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann ausgezeichnet gemacht werden zum Wiedergewinnen eines aufbauenden Materials.
Es gibt keine besondere Begrenzung hinsichtlich eines Trägers, auf den die Austraglösung der vorliegenden Erfindung ausgetragen wird, eines Trägers, auf den das Verfahren zur Herstellung eines Musters der vorliegenden Erfindung anwendbar ist, eines Trägers, auf den das Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung der vorliegenden anwendbar ist, und eines Trägers, der für die elektronische Vorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Beispielsweise kann jedes Material, wie Harz, Metall, Keramik oder dergleichen, als der Träger verwendet werden. Der Zustand des Trägers ist nicht besonders begrenzt, und der Träger kann beispielsweise in einem festen Zustand oder in einem Gelzustand sein. Der Träger kann auch eine poröse Struktur aufweisen. Die Gestalt des Trägers ist nicht besonders begrenzt. Der Träger kann beispielsweise ein plattenförmiger Träger (Substrat) oder ein Träger mit einer gekrümmten Oberfläche sein. Im Allgemeinen wird angenommen, dass es schwierig ist, ein photolithographisches Verfahren oder dergleichen auf einen porösen Träger, einen gekrümmten Träger oder dergleichen anzuwenden. Deshalb ist es schwierig, eine komplementäre abweisende Region auf einem porösen Träger oder einem gekrümmten Träger zu bilden, und folglich ist es schwierig, das vorstehend erwähnte herkömmliche Verfahren anzuwenden. Im Gegensatz dazu kann gemäß der Austraglösung der vorliegenden Erfindung oder dem Verfahren zur Herstellung eines Musters der vorliegenden Erfindung ein Muster, bei dem das Ausbreiten unterdrückt ist, präziser selbst auf einem porösen Träger oder einem gekrümmten Träger gebildet werden.
Beispiele
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung spezifischer mittels Beispielen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die folgenden Beispiele begrenzt.
Beispiel 1
In Beispiel 1 wurden abweisende Muster auf der Oberfläche eines Siliciumwafer gebildet, wobei der Siliciumwafer als ein Träger verwendet wurde.
-Herstellung eines Trägers-
Ein Siliciumwafer (Dicke: 200 μm; Durchmesser: 100 mm) mit einem thermisch gewachsenen Oxidfilm wurde 30 Minuten lang in einer gemischten Lösung (80°C) aus Ammoniakwasser und einer Wasserstoffperoxidlösung eingeweicht. Danach wurde der Siliciumwafer mit reinem Wasser gewaschen, um Schmutz zu entfernen, wie eine organische Substanz und eine anorganische Substanz, die an der Oberfläche des Siliciumwafers haften. Dann wird die Feuchtigkeit, die an dem Siliciumwafer haftet, mit Stickstoffgas entfernt, und dann wurde der Siliciumwafer 15 Minuten lang mit UV-Strahlung bei 110°C in einer Ozonatmosphäre bestrahlt, wodurch der Schmutz aus der organischen Substanz vollständig entfernt wurde. Die Oberfläche des Siliciumwafers, mit der die vorstehenden Behandlungen durchgeführt worden waren, war vollständig nass von Wasser und deren Reinheit wurde bestätigt.
-Herstellung einer Austraglösung-
Ein Trockenmittel („Molecular Sieve", hergestellt von Kanto Chemical Co., Ltd.) wurde in Chloroform gegeben und 12 Stunden lang belassen, wodurch Wasser, das in Chloroform verblieben war, entfernt wurde. Dann wurden 1 Vol.-% Heptadecafluorethyltrichlorsilan (CF₃(CF₂)₇C₂H₄SiCl₃: nachstehend wird dies auch als „FCS" bezeichnet) als organische Moleküle mit Fluoralkylketten in dem vorstehend erwähnten Chloroform gelöst, um eine Austraglösung herzustellen. Die Oberflächenspannung der so hergestellten Lösung betrug 28 dyn/cm. Die hergestellte Lösung (FCS-Lösung) wurde in einem Tintenstrahldruckkopf 52, der in 13A gezeigt ist, untergebracht. Diese Arbeitsschritte wurden bei einer relativen Feuchtigkeit von 1 % oder weniger in einer Stickstoffatmosphäre durchgeführt. In dem Tintenstrahldruckkopf 52 wurden eine Breite W1 und eine Breite W2, die in 14 gezeigt sind, auf 340 μm und 170 μm eingestellt.
Zum Vergleich wurde auch eine allgemeine schwarze Tinte für einen Tintenstrahldrucker hergestellt. Die Tinte enthielt einen schwarzen Farbstoff, Wasser, Diethylenglykol und Glycerin und dergleichen als Hauptkomponenten, und deren Oberflächenspannung betrug 30 dyn/cm.
Die Oberflächenspannung wurde mit einem so genannten Ringverfahren gemessen. Genauer gesagt wurde zuerst ein metallischer Ring mit einem Radius R, der durch Biegen eines Platindrahts zu einer kreisförmigen Gestalt gebildet wurde, hergestellt. Die Dicke des Platindrahts wurde auf 0,2 mm eingestellt, und dessen Radius R wurde auf etwa 10 mm eingestellt. Dann wurde der metallische Ring mit einer Lösung, die gemessen werden sollte, parallel zu deren Flüssigkeitsoberfläche in Kontakt gebracht. Danach wurde der metallische Ring in einer vertikalen Richtung zu der Flüssigkeitsoberfläche nach oben gezogen, und eine Kraft P, die zum Ablösen des metallischen Rings von der Flüssigkeitsoberfläche erforderlich war, wurde erhalten. Die Oberflächenspannung γ der Lösung wurde mit dem Ausdruck γ = P/(4πR) erhalten.
-Austragen und Zeichnen auf einem Siliciumwafer-
Austragen und Zeichnen auf einem Siliciumwafer wurden mit einem Tintenstrahlgerät, das in 12 gezeigt ist, durchgeführt. Die relative Bewegung zwischen einem Tintenstrahldruckkopf und einem Siliciumwafer und die Steuerung des Austragens einer Lösung auf den Siliciumwafer wurden unter Verwendung eines Computers durchgeführt. Als Folge wurden Muster 31 gezeichnet, bei denen Quadrate (50 μm × 50 μm), wie in 17 gezeigt, in einem Abstand von 50 μm angeordnet waren. Eine Lösung, die ausgetragen werden sollte, war eine Chloroformlösung von FCS, so dass die Muster 31 abweisende Muster waren. Die Austragfrequenz einer Flüssigkeit betrug 10 KHz, und die Menge der flüssigen Tröpfchen betrug 20 Pikoliter (16,8 μm ausgedrückt als mittlerer Radius eines flüssigen Tröpfchens). Nach dem Zeichnen wurde der Siliciumwafer etwa 10 Minuten lang in einer Stickstoffatmosphäre belassen und aus der Atmosphäre entnommen. Die Temperatur der Atmosphäre während des Zeichnens wurde so eingestellt, dass sie in einem Bereich von 25 ± 1°C lag. Weiterhin wurde der Siliciumwafer auf ein Peltier-Element gelegt, und die Temperatur der Oberfläche (Austragoberfläche) des Siliciumwafers wurde in einem Bereich von –10°C bis 25°C gesteuert.
-Bewertungsverfahren-
Die gezeichneten und gebildeten Muster wurden hinsichtlich der folgenden drei Punkte bewertet.

(a) Der Siliciumwafer mit den darauf gebildeten Mustern 31 wurde einer Atmosphäre mit einer Temperatur von 25°C und einer relativen Feuchtigkeit von 100 % ausgesetzt, und dessen Oberfläche wurde mit einem Lichtmikroskop betrachtet. Bei dieser Feuchtigkeit kondensiert Wasser in der Luft auf der Oberfläche des Siliciumwafers. Deshalb bildet sich ein einheitlicher Wasserfilm in einer Region des Siliciumwafers mit Hydrophilie, während sich winzige Wassertröpfchen in einer Region des Siliciumwafers mit wasserabweisenden Eigenschaften bilden. Wenn diese Regionen mit einem Lichtmikroskop betrachtet werden, wird von einem Abschnitt, wo sich winzige Wassertröpfchen bilden, beobachtet, dass er beschlagen ist, da in diesem Abschnitt das Licht wahllos reflektiert wird. Somit kann durch Messen der Gestalt und Fläche des beschlagenen Abschnitts auf dem Siliciumwafer die Gestalt und der Mittelwert der Flächen von tatsächlich gezeichneten abweisenden Mustern hergeleitet werden. Der Mittelwert der Flächen wurde erhalten, indem die Flächen von 10 gezeichneten Mustern gemittelt wurden.
(b) In gleicher Weise wurde ein Siliciumwafer mit darauf gezeichneter schwarzer Tinte mit einem Lichtmikroskop betrachtet, und die Gestalt und der Mittelwert der Flächen der tatsächlich gezeichneten Muster wurden hergeleitet. Der Mittelwert der Flächen wurde erhalten, indem die Flächen von 10 gezeichneten Mustern gemittelt wurden.
(c) Eine Region, wo Fluorelemente oder Kohlenstoffelemente auf der Oberfläche jedes Siliciumwafers, auf den eine FCS-Chloroformlösung oder schwarze Tinte ausgetragen wurden, vorhanden waren, wurde mit einem Röntgen-Mikroanalysator abgeschätzt. Bei dem Siliciumwafer, auf den die FCS-Chloroformlösung ausgetragen wurde, wurde die Region, wo Fluorelemente vorhanden waren, zu abweisenden Mustern. Bei dem Siliciumwafer, auf den die schwarze Tinte ausgetragen wurde, wurde die Region, wo Kohlenstoffelemente vorhanden waren, zu Mustern, die aus schwarzer Tinte gebildet waren. Die Gestalt jedes Musters und dessen Fläche wurden mit den Verfahren erhalten, die den vorstehend erwähnten Punkten (a) und (b) ähnlich waren.

-Ergebnisse-
Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse der Betrachtung mit einem Mikroskop.
Tabelle 1
Wie in Tabelle 1 gezeigt, wurden bei den Siliciumwafern, auf denen die FCS-Chloroformlösung ausgetragen wurde, quadratische abweisende Muster beobachtet. Der Mittelwert der gebildeten Flächen lag innerhalb von 120 % einer beabsichtigten Musterfläche von 2500 μm². Aus diesen Ergebnissen wird klar, dass im Fall des Austragens der FCS-Chloroformlösung das Ausbreiten der Lösung auf der Oberfläche des Siliciumwafers unterdrückt wurde, und es bildeten sich abweisende Muster, bei denen der Einfluss des Ausbreitens und dergleichen unterdrückt war. Andererseits war im Fall des Austragens von allgemeiner schwarzer Tinte die Gestalt der gebildeten Muster auf Grund des Ausbreitens der schwarzen Tinte kreisförmig oder oval. Die mittlere Fläche der Muster war deutlich größer als in dem Fall der Verwendung der FCS-Chloroformlösung.
Weiterhin gab es eine Tendenz, dass in dem Maße, wie die Temperatur des Trägers (d. h. Siliciumwafer) abnimmt, der Mittelwert der Flächen der gebildeten abweisenden Muster sich an eine beabsichtigte Musterfläche von 2500 μm² annähert. Als Grund dafür wird Folgendes angenommen: die Oberflächentemperatur des Trägers nimmt bezüglich der Temperatur der Lösung, die ausgetragen werden soll, ab, wodurch es unwahrscheinlich wird, dass sich die ausgetragene Lösung auf dem Siliciumwafer ausbreitet. Andererseits nahm selbst im Fall des Austragens von schwarzer Tinte, wenn die Temperatur der Waferoberfläche –5°C betrug, die mittlere Fläche der Muster geringfügig ab, und die Gestalt der Muster wurde kreisförmig oder oval. Als Grund dafür wird Folgendes angenommen: die Viskosität der schwarzen Tinte nimmt zusammen mit einer Abnahme der Temperatur der Waferoberfläche ab, wodurch es unwahrscheinlich wird, dass sich die schwarze Tinte auf der Waferoberfläche ausbreitet.
Als Nächstes zeigt Tabelle 2 die Ergebnisse der Messung mit einem Röntgen-Mikroanalysator. Wie in Tabelle 2 gezeigt wurden auch bei der Messung mit einem Röntgen-Mikroanalysator die Ergebnisse erhalten, die denjenigen der Betrachtung mit einem Mikroskop ähnlich waren.
Tabelle 2
Beispiel 2
Eine Lösung, die organische Moleküle mit Fluoralkylketten enthält, wurde auf einen Siliciumwafer in derselben Weise wie in Beispiel 1 zur Bewertung ausgetragen. Die Austraglösung wurde hergestellt, indem 1 Vol.-% Heptadecafluorethyltrimethoxysilan (CF₃(CF₂)₇C₂H₄Si(OCH₃)₃; nachstehend kann dies als „FAS" bezeichnet werden) in 2-Ethoxyethanol als organische Moleküle mit Fluoralkylketten gelöst wurde und 2 ml 1 N Salzsäure zu 100 ml der hergestellten Lösung gegeben wurden, gefolgt von einer Stunde Rühren. Die Oberflächenspannung der hergestellten Austraglösung (FAS-Lösung) betrug 32 dyn/cm. Weiterhin wurde die relative Feuchtigkeit der Umgebung zur Herstellung der FAS-Lösung und der Umgebung zum Austragen der FAS-Lösung auf einen Bereich von 20 % bis 50 % eingestellt, was anders als in Beispiel 1 nicht besonders reguliert wurde.
Die Muster, die denjenigen in Beispiel 1 gleich waren, wurden gebildet und bewertet. Folglich wurden dieselben Ergebnisse wie diejenigen in Beispiel 1 erhalten. Genauer gesagt bildeten sich unabhängig von der Oberflächentemperatur des Trägers quadratische abweisende Muster. Der Mittelwert der Flächen der gebildeten abweisenden Muster lag innerhalb von 120 % einer beabsichtigten Musterfläche von 2500 μm². Weiterhin gab es eine Tendenz, dass in dem Maße, wie die Oberflächentemperatur des Trägers abnimmt, der Mittelwert der Flächen der gebildeten abweisenden Muster sich an die beabsichtigte Musterfläche in derselben Weise wie in Beispiel 1 annähert.
Beispiel 3
Eine Lösung, die organische Moleküle mit Fluoralkylketten enthält, wurde auf die Oberfläche eines Trägers in derselben Weise wie in Beispiel 1 zur Bewertung ausgetragen. Der Träger wurde erhalten, indem Gold (Dicke: 10 nm) auf ein Siliciumsubstrat, welches mit demselben Verfahren wie dasjenige in Beispiel 1 gewaschen worden war, durch Vakuumsputtern als Dampf abgeschieden wurde. Die Austraglösung wurde erhalten, indem 1 Vol.-% CF₃(CF₂)₅(CH₂)SH als organische Moleküle mit Fluoralkylketten in Ethanol gelöst wurde. Die Oberflächenspannung der Lösung betrug 25 dyn/cm. Die relative Feuchtigkeit der Umgebung zur Herstellung der vorstehenden Lösung und der Umgebung zum Austragen der Lösung wurde auf einen Bereich von 20 % bis 50 % eingestellt, was anders als in Beispiel 1 nicht besonders reguliert wurde.
Die Muster, die denjenigen in Beispiel 1 gleich waren, wurden gebildet und bewertet. Folglich wurden dieselben Ergebnisse wie diejenigen in Beispiel 1 erhalten. Genauer gesagt bildeten sich unabhängig von der Oberflächentemperatur des Trägers quadratische abweisende Muster. Der Mittelwert der Flächen der gebildeten abweisenden Muster lag innerhalb von 120 % einer beabsichtigten Musterfläche von 2500 μm². Weiterhin gab es eine Tendenz, dass in dem Maße, wie die Oberflächentemperatur des Trägers abnimmt, der Mittelwert der Flächen der gebildeten abweisenden Muster sich an die beabsichtigte Musterfläche in derselben Weise wie in Beispiel 1 annähert.
Beispiel 4
Eine Lösung, die organische Moleküle mit Fluoralkylketten enthält, wurde auf einen Siliciumwafer in derselben Weise wie in Beispiel 1 zur Bewertung ausgetragen. Die Austraglösung wurde erhalten, indem 1 Vol.-% CF₃(CF₂)₇C₂H₄COOH als organische Moleküle mit Fluoralkylketten in Ethanol gelöst wurde. Die Oberflächenspannung der Lösung betrug 25 dyn/cm. Die relative Feuchtigkeit der Umgebung zur Herstellung der vorstehenden Lösung und der Umgebung zum Austragen der Lösung wurde auf einen Bereich von 20 % bis 50 % eingestellt, was anders als in Beispiel 1 nicht besonders reguliert wurde.
Die Muster, die denjenigen in Beispiel 1 gleich waren, wurden gebildet und bewertet. Folglich wurden dieselben Ergebnisse wie diejenigen in Beispiel 1 erhalten. Genauer gesagt bildeten sich unabhängig von der Oberflächentemperatur des Trägers quadratische abweisende Muster. Der Mittelwert der Flächen der gebildeten abweisenden Muster lag innerhalb von 120 % einer beabsichtigten Musterfläche von 2500 μm². Weiterhin gab es eine Tendenz, dass in dem Maße, wie die Oberflächentemperatur des Trägers abnimmt, der Mittelwert der Flächen der gebildeten abweisenden Muster sich an die beabsichtigte Musterfläche in derselben Weise wie in Beispiel 1 annähert.
Beispiel 5
Eine Lösung, die organische Moleküle mit Fluoralkylketten enthält, wurde auf einen Siliciumwafer, auf den Gold als Dampf abgeschieden worden war, in derselben Weise wie in Beispiel 3 zur Bewertung ausgetragen. Die Austraglösung wurde erhalten, indem 1 Vol.-% CF₃(CF₂)₇C₂H₄SH als organische Moleküle mit Fluoralkylketten in Ethanol gelöst wurde. Die Oberflächenspannung der Lösung betrug 25 dyn/cm. Die relative Feuchtigkeit der Umgebung zur Herstellung der vorstehenden Lösung und der Umgebung zum Austragen der Lösung wurde auf einen Bereich von 20 % bis 50 % eingestellt, was anders als in Beispiel 1 nicht besonders reguliert wurde.
Die Muster, die denjenigen in Beispiel 1 gleich waren, wurden gebildet und bewertet. Folglich wurden dieselben Ergebnisse wie diejenigen in Beispiel 1 erhalten. Genauer gesagt bildeten sich unabhängig von der Oberflächentemperatur des Trägers quadratische abweisende Muster. Der Mittelwert der Flächen der gebildeten abweisenden Muster lag innerhalb von 120 % einer beabsichtigten Musterfläche von 2500 μm². Weiterhin gab es eine Tendenz, dass in dem Maße, wie die Oberflächentemperatur des Trägers abnimmt, der Mittelwert der Flächen der gebildeten abweisenden Muster sich an die beabsichtigte Musterfläche in derselben Weise wie in Beispiel 1 annähert.
Beispiel 6
Eine Lösung, die organische Moleküle mit Fluoralkylketten enthält, wurde auf einen Siliciumwafer, auf den Gold als Dampf abgeschieden worden war, in derselben Weise wie in Beispiel 3 zur Bewertung ausgetragen. Die Austraglösung wurde erhalten, indem 1 Vol.-% CF₃(CF₂)₇C₂H₄S₂C₂H₄(CF₂)₇CF₃ als organische Moleküle mit Fluoralkylketten in Ethanol gelöst wurde. Die Oberflächenspannung der Lösung betrug 25 dyn/cm. Die relative Feuchtigkeit der Umgebung zur Herstellung der vorstehenden Lösung und der Umgebung zum Austragen der Lösung wurde auf einen Bereich von 20 % bis 50 % eingestellt, was anders als in Beispiel 1 nicht besonders reguliert wurde.
Die Muster, die denjenigen in Beispiel 1 gleich waren, wurden gebildet und bewertet.
Folglich wurden dieselben Ergebnisse wie diejenigen in Beispiel 1 erhalten. Genauer gesagt bildeten sich unabhängig von der Oberflächentemperatur des Trägers quadratische abweisende Muster. Der Mittelwert der Flächen der gebildeten abweisenden Muster lag innerhalb von 120 % einer beabsichtigten Musterfläche von 2500 μm². Weiterhin gab es eine Tendenz, dass in dem Maße, wie die Oberflächentemperatur des Trägers abnimmt, der Mittelwert der Flächen der gebildeten abweisenden Muster sich an die beabsichtigte Musterfläche in derselben Weise wie in Beispiel 1 annähert.
Beispiel 7
Eine Lösung, die organische Moleküle mit Fluoralkylketten enthält, wurde auf einen Siliciumwafer in derselben Weise wie in Beispiel 1 zur Bewertung ausgetragen. Die Austraglösung wurde erhalten, indem 1 Vol.-% CF₃(CF₂)₇C₂H₄Si(CH₃)₂NHSi(CH₂CH₂CH₃)₃ als organische Moleküle mit Fluoralkylketten in Chloroform gelöst wurde. Die Oberflächenspannung der Lösung betrug 28 dyn/cm. Die relative Feuchtigkeit der Umgebung zur Herstellung der vorstehenden Lösung und der Umgebung zum Austragen der Lösung wurde auf einen Bereich von 20 % bis 50 % eingestellt, was anders als in Beispiel 1 nicht besonders reguliert wurde.
Die Muster, die denjenigen in Beispiel 1 gleich waren, wurden gebildet und bewertet. Folglich wurden dieselben Ergebnisse wie diejenigen in Beispiel 1 erhalten. Genauer gesagt bildeten sich unabhängig von der Oberflächentemperatur des Trägers quadratische abweisende Muster. Der Mittelwert der Flächen der gebildeten abweisenden Muster lag innerhalb von 120 % einer beabsichtigten Musterfläche von 2500 μm². Weiterhin gab es eine Tendenz, dass in dem Maße, wie die Oberflächentemperatur des Trägers abnimmt, der Mittelwert der Flächen der gebildeten abweisenden Muster sich an die beabsichtigte Musterfläche in derselben Weise wie in Beispiel 1 annähert.
Beispiel 8
Eine Lösung, die organische Moleküle mit Fluoralkylketten enthält, wurde auf einen Siliciumwafer in derselben Weise wie in Beispiel 1 zur Bewertung ausgetragen. Die Austraglösung wurde erhalten, indem eine abweisende Lösung A, die nachstehend gezeigt wird, mit Wasser so verdünnt wurde, dass die Konzentrationen an CF₃(CF₂)₇C₂H₄Si(OC₂H₄OC₂H₄CH₃)₃ und einem Hydrolysat davon 0,5 Gew.-% betrugen. Die Oberflächenspannung der Lösung betrug 50 dyn/cm. Die relative Feuchtigkeit der Umgebung zur Herstellung der vorstehenden Lösung und der Umgebung zum Austragen der Lösung wurde auf einen Bereich von 20 % bis 50 % eingestellt, was anders als in Beispiel 1 nicht besonders reguliert wurde.
Die Muster, die denjenigen in Beispiel 1 gleich waren, wurden gebildet und bewertet. Folglich wurden dieselben Ergebnisse wie diejenigen in Beispiel 1 erhalten. Genauer gesagt bildeten sich unabhängig von der Oberflächentemperatur des Trägers quadratische abweisende Muster. Der Mittelwert der Flächen der gebildeten abweisenden Muster lag innerhalb von 120 % einer beabsichtigten Musterfläche von 2500 μm². Weiterhin gab es eine Tendenz, dass in dem Maße, wie die Oberflächentemperatur des Trägers abnimmt, der Mittelwert der Flächen der gebildeten abweisenden Muster sich an die beabsichtigte Musterfläche in derselben Weise wie in Beispiel 1 annähert.
-Abweisende Lösung A-
Die abweisende Lösung A wurde wie folgt hergestellt.
Zuerst wurden 200 ml Heptan und 20 ml CF₃(CF₂)₇C₂H₄SiCl₃ in einem Rundkolben gemischt, der mit einem Einlassstutzen und einem Auslassstutzen für Gas versehen war. Das Mischen wurde in einem Handschuhkasten durchgeführt, der mit trockenem Stickstoffgas gefüllt war. Dann wurde das trockene Stickstoffgas vom Gaseinlassstutzen des Rundkolbens eingeführt. Der Kolben wurde in einem Ölbad bei 80°C warm gehalten, während das Innere des Kolbens in einer trockenen Atmosphäre gehalten wurde. Weiterhin wurden 20 ml CH₃OC₂H₄OC₂H₄OH zugetropft, während die Lösung im Kolben gerührt wurde. Nach dem Ende des Zutropfens wurde das Rühren der Lösung fortgesetzt (12 Stunden). Nach dem Ende des Rührens wurde das Heptan im Kolben mit einem Vakuumverdampfer verdampft, um es zu entfernen. So wurde CF₃(CF₂)₇C₂H₄Si(OC₂H₄OC₂H₄CH₃)₃ mit einer Reinheit von etwa 100 % erhalten.
Als Nächstes wurde, während 2,4 Gew.-% einer wässrigen Lösung von n-Hexadecyltrimethylammoniumchlorid gerührt wurden, das hergestellte CF₃(CF₂)₇C₂H₄Si(OC₂H₄OC₂H₄CH₃)₃ gelöst, wobei die Konzentration von CF₃(CF₂)₇C₂H₄Si(OC₂H₄OC₂H₄CH₃)₃ auf 8 Gew.-% eingestellt wurde. Nachdem das Rühren der resultierenden Lösung etwa 30 Minuten lang fortgesetzt worden war, wurde sie 24 Stunden lange ohne Rühren belassen. So wurde eine wässrige Lösung hergestellt, in der CF₃(CF₂)₇C₂H₄Si(OC₂H₄OC₂H₄CH₃)₃ und ein Hydrolysat gelöst waren. Die so hergestellte wässrige Lösung ist eine abweisende Lösung A. n-Hexadecyltrimethylammoniumchlorid spielt eine Rolle bei der Förderung der Lösung von CF₃(CF₂)₇C₂H₄Si(OC₂H₄OC₂H₄CH₃)₃ und des Hydrolysats davon in Wasser. Die abweisende Lösung A wird beispielsweise von U.S. Patent Nr. 5,550,184 offenbart.
Beispiel 9
In Beispiel 9 wurden unter Verwendung eines Siliciumwafers als einem Träger Goldmuster als Metallmuster auf der Oberfläche des Siliciumwafers gebildet.
Der Siliciumwafer, der als der Träger verwendet wurde, wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Die Austraglösung wurde wie folgt hergestellt.
Zuerst wurde eine Ethanollösung hergestellt, in der 10 Vol.-% CF₃(CF₂)₇CH₄COOH als organische Moleküle mit Fluoralkylketten gelöst war. Dann wurden 10 ml der Ethanollösung in 90 ml einer gemischten Lösung (pH-Wert = 6,5, hergestellt von Kanto Chemical Co., Ltd.) von Natriumcitrat und Natriumcarbonat gelöst, in der 0,01 Gew.-% Goldkolloidteilchen (mittlere Teilchengröße: 20 nm) dispergiert waren. So wurde eine Lösung hergestellt, in der 1 Vol.-% CF₃(CF₂)₇C₂H₄COOH und die Goldkolloidteilchen gelöst waren. Die Oberflächenspannung der hergestellten Lösung betrug 50 dyn/cm. Die hergestellte Lösung wurde, gleich wie diejenige in Beispiel 1, im Tintenstrahldruckkopf untergebracht.
Weiterhin wurde zum Vergleich die Goldkolloidlösung, die dieselbe wie die vorstehende, ausgenommen CF₃(CF₂)₇C₂H₄COOH, war, gelöst, wurde getrennt hergestellt.
Jede Lösung, die wie vorstehend beschrieben hergestellt worden war, wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 auf die Oberfläche eines Siliciumwafers ausgetragen, gefolgt von 30 Minuten lang Sintern bei 450°C. Die Gestalt der so gebildeten Goldmuster und der Mittelwert der Flächen davon wurden bewertet. Die Bewertung wurde durch Betrachten mit einem Lichtmikroskop und Messung mit einem Röntgen-Mikroanalysator durchgeführt. Anders als die abweisenden Muster in Beispiel 1 können die Goldmuster auch ohne die Bildung von Wassertröpfchen beobachtet werden. Deshalb wurde die Betrachtung mit einem Lichtmikroskop bei Zimmertemperatur und einer relativen Feuchtigkeit von etwa 40 % bis 70 % durchgeführt.
Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse der Betrachtung mit einem Mikroskop.
Tabelle 3
Wie in Tabelle 3 gezeigt, wurden im Fall des Austragens der Goldkolloidlösung, die CF₃(CF₂)₇C₂H₄COOH enthält, Goldmuster in einer quadratischen Gestalt beobachtet. Weiterhin lag der Mittelwert der gebildeten Flächen innerhalb von 120 % einer beabsichtigten Musterfläche von 2500 μm². Aus diesen Ergebnissen wird klar, dass im Fall des Austragens der Goldkolloidlösung, die CF₃(CF₂)₇C₂H₄COOH enthält, das Ausbreiten der Lösung auf der Oberfläche eines Siliciumwafers unterdrückt wurde, und es bildeten sich Goldmuster, bei denen der Einfluss des Ausbreitens und dergleichen unterdrückt war. Andererseits war im Fall des Austragens der Goldkolloidlösung, die kein CF₃(CF₂)₇C₂H₄COOH enthält, die Gestalt der gebildeten Goldmuster auf Grund von Ausbreiten kreisförmig. Die mittlere Fläche der Muster war deutlich größer als diejenige im Fall der Verwendung der Goldkolloidlösung, die CF₃(CF₂)₇C₂H₄COOH enthält.
Weiterhin gab es eine Tendenz, dass in dem Maße, wie die Temperatur des Trägers (d. h. Siliciumwafer) abnimmt, der Mittelwert der Flächen der gebildeten Goldmuster sich an eine beabsichtigte Musterfläche von 2500 μm² annähert. Als Grund dafür wird Folgendes angenommen: die Oberflächentemperatur des Trägers nimmt bezüglich der Temperatur der Lösung, die ausgetragen werden soll, ab, wodurch es unwahrscheinlich wird, dass sich die ausgetragene Lösung auf dem Siliciumwafer ausbreitet.
Als Nächstes zeigt Tabelle 4 die Ergebnisse der Messung mit einem Röntgen-Mikroanalysator bezüglich der Goldmuster, die durch Austragen der Goldkolloidlösung, die CF₃(CF₂)₇C₂H₄COOH enthält, gebildet wurden. Wie in Tabelle 4 gezeigt, waren die meisten der Elemente, die mit dem Röntgen-Mikroanalysator nachgewiesen wurden, Gold. Aus diesem Ergebnis wird klar, dass sich CF₃(CF₂)₇C₂H₄COOH, das in der Austraglösung enthalten war, thermisch auf Grund des Sinterns nach dem Austragen zersetzte, wodurch sich die Goldmuster bildeten, in denen CF₃(CF₂)₇C₂H₄COOH kaum zurückgeblieben war.
Tabelle 4
Beispiel 10
In Beispiel 10 wurden Goldmuster, die Metallmuster waren, auf der Oberfläche eines Siliciumwafers in derselben Weise wie in Beispiel 9 gebildet. Als die Austraglösung wurde die abweisende Lösung A, die in Beispiel 8 hergestellt wurde, an Stelle von CF₃(CF₂)₇C₂H₄COOH verwendet. Genauer gesagt wurden die Konzentrationen von CF₃(CF₂)₇C₂H₄Si(OC₂H₄OC₂H₄CH₃)₃ und einem Hydrolysat davon in der Austraglösung auf 0,5 Gew.-% eingestellt. Die Oberflächenspannung der hergestellten Lösung betrug 50 dyn/cm.
Unter Verwendung der so hergestellten Austraglösung wurden Goldmuster in derselben Weise wie in Beispiel 9 gebildet, und die Gestalt und der Mittelwert der Flächen der Goldmuster wurden bewertet. Folglich bildeten sich Goldmuster in einer quadratischen Gestalt in derselben Weise wie in Beispiel 9. Weiterhin lag der Mittelwert der Flächen der gebildeten Goldmuster innerhalb von 120 % einer beabsichtigten Musterfläche von 2500 μm². Somit versteht sich, dass selbst im Fall der Verwendung von wasserlöslichen organischen Molekülen als den organischen Molekülen mit Fluoralkylketten Muster, bei denen der Einfluss des Ausbreitens und dergleichen unterdrückt war, gebildet werden konnten. Solche wasserlöslichen organischen Moleküle sind zum Austragen eines wasserlöslichen Metallkolloids mit dem Tintenstrahlverfahren geeignet.
Beispiel 11
In Beispiel 11 wurden leitfähige Polymermuster auf der Oberfläche eines Siliciumwafers unter Verwendung desselben Verfahrens wie dasjenige in Beispiel 9 gebildet.
Die Austraglösung wurde erhalten, indem die abweisende Lösung A in eine wässrige Poly(3,4-ethylendioxythiophen)-Lösung gemischt wurde, die mit 30 Gew.-% Polystyrolsulfonat (Baytron P (Handelsname), hergestellt von Bayer) dotiert war. Genauer gesagt wurden die Konzentrationen von CF₃(CF₂)₇C₂H₄Si(OC₂H₄OC₂H₄CH₃)₃ und einem Hydrolysat davon in der Austraglösung auf 0,5 Gew.-% eingestellt. Die Oberflächenspannung der hergestellten Lösung betrug 50 dyn/cm.
Unter Verwendung der so hergestellten Austraglösung wurden leitfähige Polymermuster in derselben Weise wie in Beispiel 9 gebildet, und die Gestalt und der Mittelwert der Flächen der leitfähigen Polymermuster wurden bewertet. Die Bewertung wurde durchgeführt, nachdem die Lösung ausgetragen und bei Zimmertemperatur etwa 30 Minuten lang getrocknet war.
Folglich wurde bestätigt, dass sich leitfähige Polymermuster in einer quadratischen Gestalt bildeten. Weiterhin lag der Mittelwert der Flächen der leitfähigen Polymermuster innerhalb von 120 % einer beabsichtigten Musterfläche von 2500 μm².
Zum Vergleich wurden leitfähige Polymermuster auf ähnliche Weise unter der Bedingung gebildet, dass die abweisende Lösung A nicht zugegeben wurde. Folglich war die Gestalt der gebildeten Muster auf Grund des Einflusses des Ausbreitens kreisförmig. Weiterhin betrug der Mittelwert der Flächen der Muster das 10-fache oder mehr der beabsichtigten Musterfläche von 2500 μm².
Beispiel 12
In Beispiel 12 wurden Halbleiterpolymermuster gebildet, und Dünnfilmtransistoren (TFTs) wurden gebildet.
Als ein Träger wurde ein hoch-dotierter Siliciumwafer des n-Typs (Dicke: 200 μm; Durchmesser: 100 mm) mit einem thermisch gewachsenen Oxidfilm (Dicke: 200 nm) auf lediglich einer Seite verwendet. Der Siliciumwafer wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 behandelt, wodurch Schmutz aus einer organischen Substanz und einer anorganischen Substanz, der an der Oberfläche des Siliciumwafers haftet, vollständig entfernt wurde. Von der Oberfläche des behandelten Siliciumwafers wurde bestätigt, dass sie vollständig nass von Wasser und sauber war.
Die Austraglösung, in welcher ein Halbleiterpolymer gelöst war, wurde erhalten, indem FCS als organische Moleküle mit Fluoralkylketten und Poly-9,9'-dioctyl-fluoren-co-bithiophen (nachstehend kann dies auch als „F8T2" bezeichnet werden) als ein Halbleiterpolymer in Chloroform gelöst wurden. Die Konzentration der jeweiligen Moleküle in Chloroform wurde auf 1 Vol.-% eingestellt. Die Oberflächenspannung der Lösung betrug 28 dyn/cm. Die so hergestellte Lösung wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 in einem Tintenstrahldruckkopf untergebracht.
Als Nächstes wurde die Austraglösung auf den Siliciumwafer in derselben Weise wie in Beispiel 1 ausgetragen, wodurch ein TFT, wie in den 18A und 18B gezeigt, gebildet wurde. Genauer gesagt war bei einem hergestellten Siliciumwafer 32 mit einem thermisch gewachsenen Oxidfilm das Silicium vom n-Typ 33 eine Gate-Elektrode, und ein thermisch gewachsener Oxidfilm 34 war ein Gate-Isolierfilm. Hier wurde die Austraglösung, in welcher ein Halbleiterpolymer (F8T2) gelöst war, auf die Oberfläche des thermisch gewachsenen Oxidfilms 34 ausgetragen, um Zeichnen durchzuführen, wodurch ein Halbleiterpolymermuster 35 als eine aktive Schicht gebildet wurde. Das so gebildete Halbleiterpolymermuster 35 wies eine quadratische Gestalt auf, wobei jede Seite 500 μm maß, wie in 18B gezeigt. Das Halbleiterpolymermuster 35 wurde in einem Handschuhkasten (Zimmertemperatur), der mit trockenem Stickstoff gefüllt war, gebildet. Dann wurden unter Verwendung einer Abdeckmaske und Dampfabscheidung eine Source-Elektrode 36 und eine Drain-Elektrode 37 aus Gold auf dem Halbleiterpolymermuster 35 gebildet. Die Fläche der Source-Elektrode 36 und der Drain-Elektrode 37 war 300 μm × 100 μm. Die Länge des Gate betrug 200 μm. 18B ist ein Ansicht, von oben gesehen, des TFT, der in 18A gezeigt wird (aus Richtung eines Pfeils F, der in 18A gezeigt ist).
Weiterhin wurde zum vergleich die F8T2-Lösung, die kein FCS enthielt, hergestellt, und in gleicher Weise wurden TFTs gebildet.
Die so gebildeten TFTs wurden wie folgt bewertet.
(a) Bewertung der Gestalt des Halbleiterpolymermusters
Die Gestalt des gebildeten Halbleiterpolymermusters (F8T2-Film) wurde mit einem Lichtmikroskop und einem Differentialinterferometer bewertet.
(b) Bewertung der Eigenschaften des Transistors
Eine Beweglichkeit μ der TFTs wurde aus einer Gleichung (nachstehend aufgeführte Gleichung (2)) erhalten, die einen Source-Drain-Strom I und eine Gate-Spannung Vg zueinander in Beziehung setzt. Das Potential der Source-Elektrode wurde zu 0 V angenommen. I = μ × C × W/L × {(Vg – Vt) × Vd – 1/2 × Vd2} (2)wobei in Gleichung (2)

W: eine Breite der Source- und Drain-Elektroden (300 μm) ist,
L: eine Länge des Gate (200 μm) ist,
Vd: eine Spannung, die an die Drain-Elektrode angelegt wird, ist,
Vg: eine Gate-Spannung ist,
Vt: eine Gate-Spannung ist, bei der ein Source-Drain-Strom zu fließen beginnt, und
C: eine Kapazität eines Kondensators ist, der von einem Gate-Isolierfilm gebildet wird.

Tabelle 5 zeigt die Ergebnisse der Bewertung.
Tabelle 5
Wie in Tabelle 5 gezeigt, bildeten sich im Fall des Austragens der F8T2-Lösung, die FCS enthielt, F8T2-Muster in einer quadratischen Gestalt (530 μm × 530 μm). Genauer gesagt bildeten sich Halbleiterpolymermuster, bei denen der Einfluss des Ausbreitens unterdrückt war. Im Gegensatz dazu wiesen im Fall des Austragens der F8T2-Lösung, die kein FCS enthielt, die gebildeten F8T2-Muster eine kreisförmige Gestalt mit einem Durchmesser von etwa 3000 μm auf, von der gefunden wurde, dass sie stark durch Ausbreiten beeinflusst war.
Weiterhin war die Beweglichkeit der TFTs, die unter Verwendung des F8T2, das FCS enthielt, gebildet worden waren, etwa viermal so groß, verglichen mit dem Fall der Verwendung der Lösung, die kein FCS enthielt. Als Grund dafür wird Folgendes angenommen: als die F8T2-Lösung, die FCS enthielt, mit dem thermisch gewachsenen Oxidfilm 34 in Kontakt kam, bildete sich ein monomolekularer Film von FCS auf dem thermisch gewachsenen Oxidfilm 34. Genauer gesagt wird Folgendes in Betracht gezogen:
im Fall, wo sich ein monomolekularer Film auf dem thermisch gewachsenen Oxidfilm 34 bildet, wirkt der monomolekulare Film wie ein Flüssigkristall-Ausrichtungsfilm, wodurch die Ausrichtung der F8T2-Moleküle, die auf dem monomolekularen Film abgeschieden werden sollen, reguliert wird. Wenn die Ausrichtung der F8T2-Moleküle reguliert wird, richten sich die Alkylketten in den Molekülen in einer Richtung aus und konjugierte Doppelbindungen sind in einer Linie angeordnet, wodurch wahrscheinlich Elektronen fließen können. Über das Phänomen, bei dem die Elektronenbeweglichkeit durch Bilden eines organischen Halbleiters auf dem monomolekularen Film verstärkt wird, wird auch von Salleo et al. berichtet (A. Salleo et al., Applied Physics, Bd. 81 (2002), S. 4383).
Mit anderen Worten, durch Verwenden der Austraglösung der vorliegenden Erfindung (unter Verwendung des Verfahrens zur Herstellung eines Musters oder des Verfahrens zur Herstellung eines elektronischen Geräts der vorliegenden Erfindung) können TFTs mit höherer Geschwindigkeit verwirklicht werden.
Beispiel 13
In Beispiel 13 wurden Metalloxiddielektrikum-Muster auf der Oberfläche eines Siliciumwafers (Träger) mit einem thermisch gewachsenen Oxidfilm gebildet.
Als der Träger wurde ein Siliciumwafer verwendet, der in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt wurde.
Drei Arten von Austraglösungen wurden hergestellt. Jede Austraglösung wurde hergestellt, indem eine Lösung B, die in Tabelle 6 aufgeführt ist, in ein Becherglas gegeben wurde und nach und nach eine Lösung C zugetropft wurde, während die Lösung mit einem Rührer gerührt wurde. Nach dem Ende des Zutropfens der Lösung C wurde das Rühren etwa eine Stunde fortgesetzt. TIP und CZ in Tabelle 6 weisen eine hohe Reaktivität gegenüber Wasser auf, und Moleküle davon werden polymerisiert, wodurch sie in Gegenwart von Wasser unlöslich gemacht werden. Deshalb wurde Acetylaceton zum Zweck des Stabilisierens der Lösung zugemischt. In jeder Austraglösung waren die organischen Moleküle mit Fluoralkylketten FAS, und die Vorstufe eines Metalloxiddielektrikums war TEOS, TIP oder CZ. Die Oberflächenspannungen der Siliciumoxidvorstufenlösung, Titanoxidvorstufenlösung und Zirkonoxidvorstufenlösung waren 40 dyn/cm, 30 dyn/cm und 30 dyn/cm.
Weiterhin wurden zum Vergleich jeweils Lösungen, die kein FAS enthielten, hergestellt.
Tabelle 6
Die Abkürzungen in Tabelle 6 sind wie folgt:

FAS:: Heptadecafluorethyltrimethoxysilan (CF₃(CF₂)₇C₂H₄Si(OCH₃)₃)
TEOS:: Tetraethoxysilan (Si(OC₂H₅)₄)
TIP:: Titanisopropoxid (Ti(OCHCH₃CH₃)₄)
CZ:: Zirkonoctanoat (Zr(OO(CH₂)₇CH₃)₄)

Jede Lösung, die wie vorstehend beschrieben hergestellt worden war, wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 auf die Oberfläche eines Siliciumwafers ausgetragen, gefolgt von Sintern (an der Atmosphäre, 450°C, 30 Minuten). Die Gestalt und der Mittelwert der Flächen der so gebildeten Metalloxiddielektrikum-Muster wurden bewertet. Die Bewertung wurde in derselben Weise wie in Beispiel 9 durchgeführt.
Tabelle 7 zeigt die Ergebnisse der Bewertung.
Tabelle 7
Wie in Tabelle 7 gezeigt, wurden im Fall des Austragens der Lösung, die FAS enthielt, Metalloxiddielektrikum-Muster in einer quadratischen Gestalt beobachtet. Weiterhin lag der Mittelwert der Flächen der gebildeten Muster innerhalb von 120 % einer beabsichtigten Musterfläche von 2500 μm². Aus diesen Ergebnissen wird klar, dass im Fall des Austragens der Lösung, die FAS enthielt, das Ausbreiten der Lösung auf der Oberfläche des Siliciumwafers unterdrückt wurde, und es bildeten sich Metalloxiddielektrikum-Muster, bei denen der Einfluss des Ausbreitens und dergleichen unterdrückt war. Andererseits war im Fall des Austragens der Lösung, die kein FAS enthielt, die Gestalt der gebildeten Metalloxiddielektrikum-Muster auf Grund des Ausbreitens kreisförmig. Der Mittelwert der Flächen der Muster war deutlich größer als derjenige des Falls der Verwendung der Lösung, die FAS enthielt.
Weiterhin gab es eine Tendenz, dass in dem Maße, wie die Temperatur des Siliciumwafers abnimmt, der Mittelwert der Flächen der gebildeten Metalloxiddielektrikum-Muster sich an die beabsichtigte Musterfläche von 2500 μm² annähert. Als Grund dafür wird Folgendes angenommen: die Oberflächentemperatur des Trägers nimmt bezüglich der Temperatur der Lösung, die ausgetragen werden soll, ab, wodurch es unwahrscheinlich wird, dass sich die ausgetragene Lösung auf dem Siliciumwafer ausbreitet.
Beispiel 14
In Beispiel 14 wurden isolierende Polymermuster auf der Oberfläche eines Siliciumwafers (Träger) mit einem thermisch gewachsenen Oxidfilm gebildet.
Als der Träger wurde ein Siliciumwafer verwendet, der in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt wurde.
Die Austraglösung wurde erhalten, indem FAS in einer Isopropylalkohollösung (Konzentration: 30 Gew.-%) von Polyvinylphenol gelöst wurde, so dass die Konzentration von FAS als die organischen Moleküle mit Fluoralkylketten 1 Vol.-% betrug. Die Oberflächenspannung der Lösung betrug 27 dyn/cm.
Weiterhin wurde zum Vergleich eine Lösung, die kein FAS enthielt, hergestellt (die anderen Bedingungen waren dieselben).
Jede Lösung, die wie vorstehend beschrieben hergestellt wurde, wurde auf die Oberfläche des Siliciumwafers in derselben Weise wie in Beispiel 1 ausgetragen, und die Gestalt und der Mittelwert der Flächen der gebildeten isolierenden Polymermuster wurde bewertet. Die Bewertung wurde in derselben Weise wie in Beispiel 9 durchgeführt.
Tabelle 8 zeigt die Ergebnisse der Bewertung.
Tabelle 8
Wie in Tabelle 8 gezeigt, wurden im Fall des Austragens der Lösung, die FAS enthielt, isolierende Polymermuster in einer quadratischen Gestalt beobachtet. Weiterhin lag der Mittelwert der Flächen der gebildeten Muster innerhalb von 120 % einer beabsichtigten Musterfläche von 2500 μm². Aus diesen Ergebnissen wird klar, dass im Fall des Austragens der Lösung, die FAS enthielt, das Ausbreiten der Lösung auf der Oberfläche des Siliciumwafers unterdrückt wurde, und es bildeten sich isolierende Polymermuster, bei denen der Einfluss des Ausbreitens und dergleichen unterdrückt war. Andererseits war im Fall des Austragens der Lösung, die kein FAS enthielt, die Gestalt der gebildeten isolierenden Polymermuster auf Grund des Ausbreitens kreisförmig. Der Mittelwert der Flächen der Muster war deutlich größer als derjenige des Falls der Verwendung der Lösung, die FAS enthielt.
Weiterhin gab es eine Tendenz, dass in dem Maße, wie die Temperatur des Siliciumwafers abnimmt, der Mittelwert der Flächen der gebildeten isolierenden Polymermuster sich an die beabsichtigte Musterfläche von 2500 μm² annähert. Als Grund dafür wird Folgendes angenommen: die Oberflächentemperatur des Trägers nimmt bezüglich der Temperatur der Lösung, die ausgetragen werden soll, ab, wodurch es unwahrscheinlich wird, dass sich die ausgetragene Lösung auf dem Siliciumwafer ausbreitet.
Beispiel 15
In Beispiel 15 wurde ein Widerstand gebildet.
Als der Träger wurde ein Siliciumwafer mit einem thermisch gewachsenen Oxidfilm, der in derselben Weise wie in Beispiel 1 behandelt wurde, verwendet.
Als die Austraglösung wurde eine Isopropylalkohollösung verwendet, in der 30 Gew.-% Polyvinylalkohol, 10 Gew.-% Kohlenstoffpulver mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 2 μm und 1 Vol.-% CF₃(CF₂)₇C₂H₄SH als organische Moleküle mit Fluoralkylketten gelöst wurden. Die Oberflächenspannung der Lösung betrug 28 dyn/cm. Weiterhin wurde zum Vergleich eine Lösung hergestellt, die kein CF₃(CF₂)₇C₂H₄SH enthielt.
Unter Verwendung der jeweiligen, so hergestellten Lösungen wurden Widerstände gebildet. Genauer gesagt wurde zuerst eine Kupferdünnschicht auf der Oberfläche eines Siliciumwafers in einer quadratischen Gestalt von 200 μm × 200 μm mit Elektronenstrahl-(EB) Dampfabscheidung unter Verwendung einer Abdeckmaske gebildet. Die Kupferdünnschicht entspricht einer unteren Elektrode.
Als Nächstes wurde die Austraglösung auf einen Mittelabschnitt der Kupferdünnschicht in einer quadratischen Gestalt von 100 μm × 100 μm in derselben Weise wie in Beispiel 1 ausgetragen. Danach wurde der gesamte Siliciumwafer eine Stunde lang auf 80°C erhitzt, um die ausgetragene Lösung zu trocknen, wodurch sich ein Widerstandsfilm bildete.
Schließlich wurde eine Kupferdünnschicht in einer quadratischen Gestalt von 50 μm × 50 μm in einem Mittelabschnitt des gebildeten Widerstandsfilms mit der EB-Dampfabscheidung unter Verwendung einer Abdeckmaske gebildet. Die schließlich gebildete Kupferdünnschicht entspricht einer oberen Elektrode.
Die so gebildeten Widerstände wurden wie folgt bewertet.
(a) Bewertung der Gestalt des gebildeten Widerstandsfilms
Die Gestalt des Widerstandsfilms (Polyvinylalkoholfilm, der Kohlenstoffpulver enthält), der sich auf der unteren Elektrode bildete, wurde mit einem Lichtmikroskop bewertet.
(b) Bewertung der Eigenschaften des Widerstands
Ein Strom, der fließt, wenn eine Gleichspannung von 3 V zwischen der unteren Elektrode und der oberen Elektrode des gebildeten Widerstands angelegt wurde, wurde gemessen, und ein Widerstand σ des Widerstands wurde erhalten. Genauer gesagt wurde der Widerstand σ mit der folgenden Gleichung (3) erhalten. Widerstand σ = (V·S)/(I·d) (3)wobei S die Fläche der oberen Elektrode ist; V eine Spannung ist, die zwischen der oberen Elektrode und der unteren Elektrode angelegt wird; I ein Strom ist, der zwischen der oberen Elektrode und der unteren Elektrode fließt; und d die Dicke des Widerstandsfilms ist. Die Dicke des Widerstandsfilms wurde unter Verwendung eines Dickenmessgeräts vor dem Bilden der oberen Elektrode gemessen.
Als ein Ergebnis der Bewertung war im Fall der Verwendung einer Lösung, die CF₃(CF₂)₇C₂H₄SH enthielt, die Gestalt des resultierenden Widerstandsfilms eine im Wesentlichen quadratische und lag in einem Bereich von 110 μm × 110 μm. Im Gegensatz dazu war im Fall der Verwendung der Lösung, die kein CF₃(CF₂)₇C₂H₄SH enthielt, die Gestalt des resultierenden Widerstandsfilms auf Grund des Einflusses des Ausbreitens ein Kreis. Weiterhin bildete sich der Widerstandsfilm, der sich von der Oberfläche der unteren Elektrode erstreckte, und sein Durchmesser betrug etwa 5000 μm.
Weiterhin betrug der Widerstand des Widerstands, der unter Verwendung der Lösung, die CF₃(CF₂)₇C₂H₄SH enthielt, hergestellt wurde, etwa 1 kΩcm, und folglich wurde gefunden, dass der Widerstand in ausreichender Weise funktioniert.
Beispiel 16
Ein Kondensator wurde in Beispiel 16 gebildet.
Als der Träger wurde ein Siliciumwafer verwendet, der in derselben Weise wie in Beispiel 1 behandelt wurde.
Die Austraglösung wurde erhalten, indem Pb(OCOCH₃)₂·3H₂O, Ti[OCH(CH₃)₂]₄ und Zr(OC₄H₉)₄ in 2-Methoxyethanol gelöst wurden. Die vorstehend erwähnte Lösung wurde so hergestellt, dass das Elemente-Verhältnis zwischen Pb, Ti und Zr 1:0,47:0,53 betrug. Weiterhin wurde die Konzentration der Lösung mit 2-Ethoxyethanol so eingestellt, dass die Viskosität der Lösung 2 cP betrug. FAS wurde in einer Konzentration von 1 Vol.-% in der so hergestellten Lösung als organische Moleküle mit Fluoralkylketten gelöst. Die Oberflächenspannung der schließlich erhaltenen Lösung betrug 30 dyn/cm.
Ein Kondensator wurde unter Verwendung der so hergestellten Austraglösung gebildet. Zuerst wurde eine Platindünnschicht in einer quadratischen Gestalt von 200 μm × 200 μm auf einem Siliciumwafer mit der EB-Dampfabscheidung unter Verwendung einer Abdeckmaske gebildet. Die Platindünnschicht entspricht einer unteren Elektrode. Dann wurde die Austraglösung auf einen Mittelabschnitt der Platindünnschicht in einer quadratischen Gestalt von 100 μm × 100 μm in derselben Weise wie in Beispiel 1 ausgetragen. Nach dem Austragen wurde der gesamte Siliciumwafer 20 Minuten lang bei 450°C wärmebehandelt, wodurch sich ein dielektrischer Film bildete. Schließlich wurde eine Kupferdünnschicht in einer quadratischen Gestalt von 50μm × 50μm in dem Mittelabschnitt des dielektrischen Films mit der EB-Dampfabscheidung unter Verwendung einer Abdeckmaske gebildet. Die Kupferdünnschicht entspricht einer oberen Elektrode.
Weiterhin wurde zum Vergleich eine Lösung, die kein FAS enthielt, hergestellt (die anderen Bedingungen waren dieselben), und ein Kondensator wurde in derselben Weise hergestellt.
Die so gebildeten Kondensatoren wurden wie folgt bewertet.
(a) Bewertung der Gestalt des gebildeten dielektrischen Films
Die Gestalt des dielektrischen Films, der sich auf der Platindünnschicht (d. h. untere Elektrode) bildete, wurde mit einem Lichtmikroskop bewertet.
(b) Bewertung der Eigenschaften des Kondensators
Eine Wechselspannung (Amplitude: 5 V; Frequenz: 1 kHz) wurde zwischen der unteren Elektrode und der oberen Elektrode des gebildeten Kondensators angelegt, wodurch ein kapazitiver Strom erhalten wurde. Weiterhin wurde zuvor, als der dielektrische Film auf der Platindünnschicht gebildet wurde, die Dicke des dielektrischen Films mit einem Dickenmessgerät gemessen, und eine relative Dielektrizitätskonstante wurde aus dem kapazitiven Strom und der Dicke erhalten.
Im Fall des Austragens der Lösung, die FAS enthielt, war die Gestalt des resultierenden dielektrischen Films im Wesentlichen quadratisch und war in einem Bereich von 110 μm × 110 μm. Im Gegensatz dazu war im Falle des Austragens der Lösung, die kein FAS enthielt, der resultierende dielektrische Film auf Grund des Einflusses des Ausbreitens ein Kreis. Weiterhin bildete sich der so erhaltene dielektrische Film, der sich von der Oberfläche der unteren Elektrode erstreckte, und sein Durchmesser betrug etwa 6000 μm.
Weiterhin betrug die relative Dielektrizitätskonstante des Kondensators, der unter Verwendung der Lösung, die FAS enthielt, 600, und folglich wurde gefunden, dass dieser Kondensator in ausreichender Weise funktioniert.
Beispiel 17
In Beispiel 17 wurde eine Mikrolinse auf einem CCD gebildet, das eine Art von Festkörper-Bildaufzeichnungsgerät ist.
19A ist eine schematische Querschnittsansicht eines allgemeinen CCD. Eine Mikrolinse 38 ist auf einem obersten Abschnitt des CCD angeordnet. Die Mikrolinse 38 spielt eine Rolle des Sammelns sowohl von Licht 40, das diagonal auf das CCD trifft, als auch von Licht 39, das vertikal auf das CCD auf die optischen Sensoren 41 trifft. Durch Sammeln des diagonal auf die optischen Sensoren 41 einfallenden Lichts 40 kann die Gesamtmenge an von dem CCD aufgenommenem Licht erhöht werden. Weiterhin schließt das CCD im Allgemeinen als eine Struktur Siliciumoxid 43 mit Lichttransparenz, eine Licht blockierende Platte 42 zum Unterdrücken des Einfallens von Licht auf eine andere Region als die optischen Sensoren 41, einen Farbfilter 44 und dergleichen ein.
In Beispiel 17 wurde unter Verwendung eines CCD (Anzahl von Pixeln: 30.000; Gesamtgröße: 12 mm × 10 mm; Pixelgröße: 60 μm × 60 μm, hergestellt von Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.), das keine Mikrolinse aufweist, eine Austraglösung auf das CCD (Hauptoberfläche des CCD auf einer Seite, die der Oberfläche, auf welcher die optischen Sensoren 41 angeordnet sind, gegenüber liegt) ausgetragen, um eine Mikrolinse zu bilden.
Eine Austraglösung wurde verwendet, in welcher UV-härtbares Polymer (Shipley 1400-27, hergestellt von Shipley) mit Verdünnungsmittel (hergestellt von Shipley) verdünnt worden war, um die Viskosität auf 2 cP (0,002 g/cm·s) einzustellen, und FCS wurde in einer Konzentration von 0,5 Vol.-% als organische Moleküle mit Fluoralkylketten gelöst. Die Oberflächenspannung der Lösung betrug 30 dyn/cm. Weiterhin wurden die Herstellung und das Austragen der Lösung in einem Handschuhkasten durchgeführt, der mit trockenem Stickstoffgas gefüllt war.
Unter Verwendung der so hergestellten Lösung wurde eine Mikrolinse gebildet. Genauer gesagt wurde lediglich ein Flüssigkeitströpfchen mit einem Durchmesser von 20 μm auf den Punkt auf der Oberfläche, der direkt über jedem optischen Sensor 41 auf dem CCD lag, mit dem Tintenstrahlverfahren, ähnlich demjenigen in Beispiel 1, ausgetragen. Dann wurde die ausgetragene Lösung mit UV-Strahlung unter Verwendung einer Hochdruck-Quecksilberlampe etwa 60 Sekunden lang bestrahlt, wodurch die Lösung gehärtet wurde, so dass sich eine Mikrolinse bildete. Die Bestrahlungsenergie wurde auf 15,8 mW/cm² eingestellt.
Weiterhin wurde zum Vergleich eine Austraglösung, die kein FAS enthielt, hergestellt (die anderen Bedingungen waren dieselben), und eine Mikrolinse auf einem CCD wurde in ähnlicher Weise hergestellt.
Die so gebildeten Mikrolinsen wurden wie folgt bewertet.
(a) Bewertung der Gestalt der Mikrolinse
Die Gestalt der Mikrolinse, die sich auf dem CCD bildete, wurde mit einem Lichtmikroskop bewertet.
(b) Bewertung der Eigenschaften des CCD, das sich auf der Mikrolinse bildete
Wie in 20A gezeigt, wurde eine Halogenlampe 45 mit einer Glühbirne mit einem Durchmesser von etwa 3 mm an einer Position 200 mm direkt über dem Zentrum eines CCD 44 angeordnet. Licht 46 wird von der Halogenlampe 45 zu dem CCD 44 gestrahlt, und das Mittel der Menge an Licht, die pro optischem Sensor des CCD 44 aufgenommen wurde, wurde gemessen. Ein Mittel der aufgenommenen Lichtmenge wurde unter Verwendung eines Mittelwerts von 30.000 optischen Sensoren, die in dem CCD 44 enthalten sind, bewertet. In 20A wird zum einfacheren Verständnis lediglich eine Mikrolinse auf dem CCD 44 gezeigt. Dies gilt auch für 20B.
Dann wurde, wie in 20B gezeigt, die Position der Halogenlampe 45 geringfügig aus der vertikalen Richtung vom Zentrum des CCD 44 verschoben (um einen Winkel θ, der in 20B gezeigt ist, geneigt), wodurch das Mittel der Menge an Licht, die pro optischem Sensor des CCD 44 aufgenommen wurde, gemessen wurde. Der Winkel θ wurde auf 10° eingestellt.
Als ein Ergebnis der Bewertung bildete sich im Fall der Verwendung der Austraglösung, die FCS enthielt, die Mikrolinse an einer Position, wo das Flüssigkeitströpfchen ausgetragen worden war, und sie wies eine Linsenform auf. Im Gegensatz dazu breitete sich im Fall der Verwendung der Austraglösung, die kein FCS enthielt, das ausgetragene Flüssigkeitströpfchen über die gesamte ausgetragene Oberfläche aus, wodurch sich ein dünner Film bildete, der die gesamte ausgetragene Oberfläche bedeckte. Das heißt, es bildete sich keine Linse.
Als Nächstes werden die Ergebnisse gezeigt, die durch Messen der aufgenommenen Lichtmengen des CCD, bei dem sich die Mikrolinse mit der Austraglösung, die FCS enthielt, gebildet hatte, und des CCD, bei dem sich die Mikrolinse nicht gebildet hatte, erhalten wurden. Hier wird das Mittel der aufgenommenen Lichtmenge im Fall des Anordnens der Lampe, wie in 20A gezeigt, als I₀ angenommen, und das Mittel der aufgenommenen Lichtmenge im Fall des Anordnens der Lampe, wie in 20B gezeigt, wird als I₁ angenommen.
In Gegenwart einer Mikrolinse: I₁/I₀ = 0,98
In Abwesenheit einer Mikrolinse: I₁/I₀ = 0,7
Somit wurde bestätigt, dass die in Beispiel 17 gebildete Mikrolinse ihre Funktion in ausreichender Weise erzielt.
Beispiel 18
In Beispiel 18 wurden lichthärtbare Polymermuster gebildet, und die thermische Stabilität der gebildeten lichthärtbaren Polymermuster wurde bewertet.
Als der Träger wurde ein Siliciumwafer verwendet, der in derselben Weise wie in Beispiel 1 behandelt wurde. Weiterhin wurde als die Austraglösung dieselbe Lösung wie diejenige in Beispiel 17 verwendet.
Als Nächstes wurde die vorstehend erwähnte Austraglösung auf die Oberfläche des Siliciumwafers mit dem Tintenstrahlverfahren in derselben Weise wie in Beispiel 1 ausgetragen, wodurch Muster, die in 17 gezeigt sind, gezeichnet wurden. Der Siliciumwafer wurde nach dem Zeichnen 30 Minuten lang bei Zimmertemperatur getrocknet und mit Licht unter Verwendung einer Quecksilberlampe bestrahlt, um das Polymer zu härten, wodurch sich lichthärtbare Polymermuster bildeten, wie in 17 gezeigt.
Weiterhin wurden zum Vergleich die Muster, die in 17 gezeigt sind, unter Verwendung des Trägers und der Austraglösung (die kein FCS enthielt), die den vorstehend beschriebenen gleich waren, und eines Photoresistverfahrens gebildet. Zuerst wurde die Austraglösung, die kein FCS enthielt, durch Schleuderbeschichten auf die Oberfläche des Siliciumwafers aufgetragen, gefolgt von 30 Minuten lang getrocknet werden. Dann wurde eine Photomaske (quadratische Muster sind transparent), auf der quadratische Muster, bei denen eine Seite 50 μm maß, in einem Abstand von 50 μm erzeugt waren, mit einer lichthärtbaren Polymerschicht, die auf der Oberfläche des Trägers angebracht war, in Kontakt gebracht und mit UV-Strahlung bestrahlt. Schließlich wurde die Oberfläche des Siliciumwafers mit Verdünnungsmittel gewaschen, wodurch lichthärtbare Polymermuster, wie in 17 gezeigt, gebildet wurden.
Die so gebildeten Muster wurden eine vorgegebene Zeit lang zusammen mit dem Träger in einem Thermostaten bei 80°C belassen, und danach wurde die Veränderung der Gestalt der Muster mit einem Lichtmikroskop beobachtet. Die Veränderung der Gestalt der Muster wurde unter Verwendung des Mittelwerts aus 30 Mustern (50 μm × 50 μm) bewertet. Tabelle 9 zeigt die Ergebnisse.
Tabelle 9
Wie in Tabelle 9 gezeigt wird, behielten die lichthärtbaren Polymermuster, die mit dem Tintenstrahlverfahren gebildet worden waren, die Anfangsgestalt, sogar nachdem sie 200 Stunden lang bei 80°C im Thermostaten belassen worden waren. Im Gegensatz dazu veränderte sich die Gestalt der lichthärtbaren Polymermuster, die mit dem Photoresistverfahren gebildet worden waren, im Verlauf der Zeit und wurde zu einem Kreis, nachdem sie 24 Stunden lang im Thermostaten belassen worden waren. Weiterhin verformte sich, wenn die lichthärtbaren Polymermuster weiter im Thermostaten belassen wurden, die Gestalt der Muster weiter.
Aus den vorstehenden Ergebnissen wurde gefunden, dass die Muster, die mit dem Verfahren zur Herstellung eines Musters der vorliegenden Erfindung gebildet worden waren, selbst in einer Umgebung von hoher Temperatur in einer stabilen Gestalt gehalten wurden. Das heißt, es wurde gefunden, dass diese Muster ausgezeichnete Eigenschaften der Umweltbeständigkeit aufwiesen. Als Grund dafür wird Folgendes angenommen. Bei den Mustern, die mit dem Verfahren zur Herstellung eines Musters der vorliegenden Erfindung gebildet wurden, adsorbiert sich ein monomolekularer Film von organischen Molekülen mit Fluoralkylketten an die Grenzfläche zwischen der Oberfläche des Trägers und den gebildeten Mustern. Genauer gesagt wird angenommen, dass in einer Umgebung von hoher Temperatur selbst im Fall, wo sich das Fließvermögen eines Polymers, aus dem die Muster bestehen, erhöht, das Fließen des Polymers durch den monomolekularen Film unterdrückt wird.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie vorstehend beschrieben, kann unter Verwendung der Austraglösung der vorliegenden Erfindung ein Muster, bei dem das Ausbreiten unterdrückt ist, gebildet werden, ohne zuvor eine komplementäre abweisende Region auf der Oberfläche eines Trägers zu bilden. Die Austraglösung der vorliegenden Erfindung kann auf die Oberfläche des Trägers beispielsweise mit dem Tintenstrahlverfahren ausgetragen werden. Weiterhin kann gemäß dem Verfahren zur Herstellung eines Musters der vorliegenden Erfindung ein Muster, bei dem das Ausbreiten unterdrückt ist, gebildet werden, ohne zuvor eine komplementäre abweisende Region auf der Oberfläche des Trägers zu bilden. Deshalb weist ein Verfahren zur Herstellung eines Muster eine überlegene Produktivität auf. Die Austraglösung und das Verfahren zur Herstellung eines Musters der vorliegenden Erfindung sind auf die Herstellung verschiedener elektronischer Geräte anwendbar, wie die Herstellung eines Stromkreismusters auf einer gedruckten Leiterplatte und einem organischen EL-Pixel, die Herstellung eines organischen Dünnfilmtransistorstromkreises und dergleichen. Weiterhin ist die vorliegende Erfindung auch auf das Verfahren zur Herstellung eines abweisenden Musters bei erhöhter Produktivität anwendbar.

Claims

Austraglösudang zur Herstellung von Mustern auf einer Oberfläche eines Trägers, umfassend organische Moleküle mit Fluoralkylketten als erstes musterbildendes Material, wobei die organischen Moleküle mindestens eine Art sind, ausgewählt aus: organischen Molekülen, die mindestens einen Rest, ausgewählt aus einem Chlorsilylrest, einem Alkoxyrest und einem Mercaptorest, enthalten; geradkettigen organischen Molekülen, die eine Carboxygruppe oder Hydroxygruppe oder eine Aminogruppe enthalten; Disulfiden; Silazanen; und Dithiolen; wobei die Oberflächenspannung der Lösung 0,02 N/m (20 dyn/cm) oder mehr beträgt.
Austraglösung nach Anspruch 1, ferner umfassend ein zweites musterbildendes Material.
Austraglösung nach Anspruch 2, wobei das zweite musterbildende Material mindestens eine Materialart enthält, ausgewählt aus einer Vorstufe eines Metalloxiddielektrikums, einem Halbleiter, Metall und einem Polymer.
Austraglösung nach Anspruch 3, wobei das zweite musterbildende Material das Metall ist und das Metall ein Metallkolloid ist.
Austraglösung nach Anspruch 3, wobei das zweite musterbildende Material das Polymer ist und das Polymer mindestens eine Art ist, ausgewählt aus einem leitenden Polymer, einem Halbleiterpolymer, einem isolierenden Polymer und einem lichthärtbaren Polymer.
Austraglösung nach Anspruch 1, wobei die organischen Moleküle mindestens eine Art sind, ausgewählt aus Molekülen der Zusammensetzungsformel: CF₃(CF₂)_nC₂H₄Si{(O-CH₂CH₂)_m-OR¹}₃ und Hydrolysaten der Moleküle, und in der Zusammensetzungsformel R¹ eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine Propylgruppe oder eine Butylgruppe ist, und n und m natürliche Zahlen von 1 bis 10 sind.
Austraglösung nach Anspruch 3, wobei das zweite musterbildende Material die Vorstufe des Metalloxiddielektrikums ist und die Vorstufe des Metalloxiddielektrikums mindestens eines ist, ausgewählt aus Metallalkoxid, Metallacetylacetonat, Metallcarboxylat und einer anorganischen Metallverbindung.
Austraglösung nach Anspruch 5, wobei das Polymer das Halbleiterpolymer ist und das Halbleiterpolymer mindestens eines ist, ausgewählt aus Polyalkylthiophen und Poly-9,9'-dialkyl-fluoren-co-bithiophen.
Austraglösung nach Anspruch 1, wobei ein Siedepunkt eines Lösungsmittels, das in der Lösung enthalten ist, 80°C oder höher ist.
Austraglösung nach Anspruch 1, wobei die Lösung für das Bilden von Mustern auf einer Oberfläche eines Trägers durch ein Tintenstrahlverfahren anwendbar ist.
Verfahren zur Herstellung von Mustern, umfassend: Austragen einer Lösung mit einer Oberflächenspannung von 0,02 N/m (20 dyn/cm) oder mehr, in der organische Moleküle mit Fluoralkylketten als erstes musterbildendes Material gelöst sind, auf eine Oberfläche eines Trägers durch ein Tintenstrahlverfahren, um Zeichnen durchzuführen; wobei die organischen Moleküle mindestens eine Art sind, ausgewählt aus organischen Molekülen, die mindestens einen Rest, ausgewählt aus einem Chlorsilylrest, einem Alkoxyrest und einem Mercaptorest, enthalten; geradkettigen organischen Molekülen, die eine Carboxygruppe oder Hydroxygruppe oder eine Aminogruppe enthalten; Disulfiden; Silazanen; und Dithiolen; und Verdampfen eines Lösungsmittels, das in der ausgetragenen Lösung enthalten ist, um Muster zu bilden, die die organischen Moleküle enthalten.
Verfahren zur Herstellung von Mustern nach Anspruch 11, wobei die Lösung ferner ein zweites musterbildendes Material umfasst, wobei das Verfahren Verdampfen eines Lösungsmittels, das in der Austraglösung enthalten ist, um Muster zu bilden, die die organischen Moleküle und das zweite musterbildende Material enthalten, umfasst.
Verfahren zur Herstellung von Mustern nach Anspruch 12, umfassend Verdampfen eines Lösungsmittels, das in der Austraglösung enthalten ist, um Muster zu bilden, die eine erste Musterregion, die eine relativ große Menge der organischen Moleküle enthält, und eine zweite Musterregion, die eine relativ große Menge des zweiten musterbildenden Materials enthält, einschließen, wobei die Muster so gebildet werden, dass die erste Musterregion auf der Trägerseite bezogen auf die zweite Musterregion vorhanden ist.
Verfahren zur Herstellung von Mustern nach Anspruch 12, wobei das zweite musterbildende Material mindestens eine Materialart enthält, ausgewählt aus einer Vorstufe eines Metalloxiddielektrikums, einem Halbleiter, Metall und einem Polymer.
Verfahren zur Herstellung von Mustern nach Anspruch 14, wobei das zweite musterbildende Material das Metall ist und das Metall ein Metallkolloid ist.
Verfahren zur Herstellung von Mustern nach Anspruch 14, wobei das zweite musterbildende Material das Polymer ist und das Polymer mindestens eine Art ist, ausgewählt aus einem leitenden Polymer, einem Halbleiterpolymer, einem isolierenden Polymer und einem lichthärtbaren Polymer.
Verfahren zur Herstellung von Mustern nach Anspruch 11, wobei die organischen Moleküle mindestens eine Art sind, ausgewählt aus Molekülen einer Zusammensetzungsformel: CF₃(CF₂)_nC₂H₄Si{(O-CH₂CH₂)_m-OR¹}₃ und Hydrolysaten der Moleküle, und in der Zusammensetzungsformel R¹ eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine Propylgruppe oder eine Butylgruppe ist, und n und m natürliche Zahlen von 1 bis 10 sind.
Verfahren zur Herstellung von Mustern nach Anspruch 14, wobei das zweite musterbildende Material die Vorstufe des Metalloxiddielektrikums ist und die Vorstufe des Metalloxiddielektrikums mindestens eines ist, ausgewählt aus Metallalkoxid, Metallacetylacetonat, Metallcarboxylat und einer anorganischen Metallverbindung.
Verfahren zur Herstellung von Mustern nach Anspruch 16, wobei das Polymer das Halbleiterpolymer ist und das Halbleiterpolymer mindestens eines ist, ausgewählt aus Polyalkylthiophen und Poly-9,9'-dialkyl-fluoren-co-bithiophen.
Verfahren zur Herstellung von Mustern nach Anspruch 11, wobei ein Siedepunkt des Lösungsmittels 80°C oder höher ist.
Verfahren zur Herstellung von Mustern nach Anspruch 11, wobei, wenn die Lösung auf die Oberfläche des Trägers ausgetragen wird, eine Oberflächentemperatur des Trägers auf eine um 5°C oder mehr niedrigere Temperatur als eine Temperatur der Lösung, die auf die Oberfläche des Trägers ausgetragen wird, eingestellt wird.
Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Geräts, umfassend ein Verfahren zur Herstellung von Mustern nach Anspruch 12.
Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Geräts nach Anspruch 22, wobei das zweite musterbildende Material mindestens eine Materialart ist, ausgewählt aus einer Vorstufe eines Metalloxiddielektrikums, einem Halbleiter, Metall und einem Polymer, und das elektronische Gerät mindestens eines ist, ausgewählt aus Metallverdrahtung, einer Elektrode, einem Transistor, einem Widerstand, einem Kondensator, einer Mikrolinse und einem Bildaufzeichnungsgerät.
Elektronisches Gerät, umfassend einen Träger und Muster, die auf einer Oberfläche des Trägers gebildet sind, wobei die Muster eine erste Musterregion, die organische Moleküle mit Fluoralkylketten enthält, wobei die organischen Moleküle mindestens eine Art sind, ausgewählt aus organischen Molekülen, die mindestens einen Rest, ausgewählt aus einem Chlorsilylrest, einem Alkoxyrest und einem Mercaptorest, enthalten; geradkettigen organischen Molekülen, die eine Carboxygruppe oder Hydroxygruppe oder eine Aminogruppe enthalten; Disulfiden; Silazanen; und Dithiolen; und eine zweite Musterregion, die mindestens eines, ausgewählt aus Metall, einem Halbleiter, einem Metalloxid und einem Polymer, enthält, einschließen, wobei die erste Musterregion und die zweite Musterregion in dieser Reihenfolge auf der Oberfläche des Trägers geschichtet sind, und eine Form der ersten Musterregion eine ähnliche geometrische Figur wie eine Form der zweiten Musterregion aufweist.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 24, wobei die erste Musterregion ein monomolekularer Film aus den organischen Molekülen ist.