專(zhuān)利名稱(chēng)：將兩種物質(zhì)有選擇地配置于基板的表面的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有選擇地將兩種物質(zhì)配置于基板的表面的方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，將使用光刻法制作的薄膜晶體管、顯示用發(fā)光元件、微透鏡(microlens) 等電子設(shè)備通過(guò)印刷法來(lái)制作的研究開(kāi)發(fā)，由各方面積極地推行。印刷法作為電子設(shè)備的 制作方法引起關(guān)注的理由是，如果使用該方法則能夠?qū)㈦娮釉O(shè)備的構(gòu)成元件直接形成于基 板，因此與光刻法相比，存在能夠減少制造工時(shí)和使用的材料、大幅降低電阻設(shè)備的制造價(jià) 格的可能性。薄膜晶體管、發(fā)光元件、或微透鏡的大小一般為數(shù)十 100 μ m，因此為了通過(guò)印刷 法形成它們，需要能夠形成數(shù)十 100 μ m大小的圖案的印刷機(jī)。在各種印刷機(jī)中，實(shí)行噴 墨法和凹版膠印(gravure offset)法的印刷機(jī)，能夠形成最小數(shù)十μ m左右的圖案，因此 提出了使用該印刷機(jī)制作電子設(shè)備的方法。在日本專(zhuān)利第3541625號(hào)公報(bào)(文獻(xiàn)1)和日本專(zhuān)利第3858809號(hào)公報(bào)(文獻(xiàn)2) 中，公開(kāi)了利用噴墨印刷法進(jìn)行的有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光顯示器的發(fā)光元件的制作方法。在日本特 開(kāi)2006-318850號(hào)公報(bào)(文獻(xiàn)3)中，公開(kāi)了利用凹版膠印印刷法進(jìn)行的有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光顯示 器的發(fā)光元件的制作方法。另一方面，提出了以下的印刷法預(yù)先在基板上形成被防水性區(qū)域包圍的親水性 區(qū)域，通過(guò)旋轉(zhuǎn)涂膠法、浸漬法或刷涂法等在該基板上涂敷墨(ink)，有選擇地將墨配置于 親水性區(qū)域。以下，將該方法記載為脫濕法(dewetting method)。近年來(lái)，作為電子設(shè)備的制作方法，脫濕法正在引起人們的關(guān)注。以下，對(duì)脫濕法 的原理簡(jiǎn)單地進(jìn)行說(shuō)明，之后列舉使用該脫濕法的現(xiàn)有例。脫濕法的基本工序是使墨與基板接觸的工序，和之后將墨從基板分離的工序。圖IOA 圖IOE為表示在該基板工序中將墨配置于親水性區(qū)域的情況的截面示意 圖。圖IOA為表示在大氣130中與基板121接觸的墨122的液滴的移動(dòng)的截面示意 圖。墨122的液滴在箭頭123的方向上移動(dòng)，隨之，在基板121的表面進(jìn)行墨122的接觸和 分離。在圖中，隨著墨122的移動(dòng)，墨122、基板121和大氣130的3個(gè)界面相接觸的共同界 面128，在箭頭123的方向上移動(dòng)。圖IOB 圖IOE為該共同界面128的附近124 (參照?qǐng)D10A)的放大圖。圖IOB表 示墨122的移動(dòng)初始狀態(tài)，此時(shí)的共同界面128存在于防水性區(qū)域125上。然后，如圖IOC 所示，隨著墨122的移動(dòng)，共同界面128在防水性區(qū)域125上移動(dòng)，移動(dòng)到親水性區(qū)域126 與防水性區(qū)域125的邊界。進(jìn)一步，當(dāng)墨122移動(dòng)時(shí)，如圖IOD所示，墨122整體的重心在箭頭123方向上移 動(dòng)，但是共同界面128仍舊停留于防水性區(qū)域125與親水性區(qū)域126的邊界。如圖IOB和圖IOC所示，防水性區(qū)域125上的共同界面128隨著墨122的移動(dòng)而移動(dòng)，與此相對(duì)，如圖IOD所示，親水性區(qū)域126與防水性區(qū)域125的邊界上的共同界面128 停留于該位置，推測(cè)這是由于在墨122與防水性區(qū)域125之間作用的粘附力小于在墨122 與親水性區(qū)域126之間作用的粘附力的緣故。這里，在本說(shuō)明書(shū)中，“液體(在上述例子中為墨)與防水性區(qū)域之間的粘附力小 于液體與親水性區(qū)域之間的粘附力”是指，為了分離附著于單位面積的防水性區(qū)域的液體 所需的工作量比分離附著于單位面積的親水性區(qū)域的液體所需的工作量小。接著，如圖IOE所示，當(dāng)墨122進(jìn)一步移動(dòng)時(shí)，墨122的一部分被截?cái)?，?22的一 部分被配置于親水性區(qū)域126。之后，共同界面128位于與親水性區(qū)域126在墨122的移動(dòng) 方向123側(cè)鄰接的防水性區(qū)域125上。在相鄰的兩個(gè)親水性區(qū)域126與親水性區(qū)域129之間的間隔較小的情況下，也存 在下述情況在截?cái)嘤H水性區(qū)域126上的墨122的同時(shí)，共同界面128移動(dòng)到相鄰的親水性 區(qū)域129。在圖IOA 圖IOE所示的例子中，通過(guò)基板上的墨液滴的移動(dòng)進(jìn)行墨與基板的接 觸和分離。這樣的墨的接觸和分離，也能夠通過(guò)旋轉(zhuǎn)涂膠法、浸漬法、或刷涂法進(jìn)行。旋轉(zhuǎn)涂膠法是在基板整個(gè)面上滴下墨之后，使基板高速地旋轉(zhuǎn)而將墨涂敷于基板 的方法。在該方法中，通過(guò)滴下墨而產(chǎn)生墨與基板的接觸，利用由基板的旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心 力，進(jìn)行墨從基板的分離。浸漬法是通過(guò)將基板浸漬于墨中再?gòu)哪刑崞鸲鴮⒛糠笥诨宓姆椒?。在該?法中，通過(guò)基板的浸漬，墨與基板接觸，通過(guò)提起基板，墨與基板分離。刷涂法是通過(guò)使包含墨的刷子在基板上移動(dòng)而將墨涂敷于基板的方法。在該方法 中，通過(guò)刷子的移動(dòng)來(lái)進(jìn)行墨與基板的接觸和分離。在日本特開(kāi)2007-129227 號(hào)公報(bào)(文獻(xiàn) 4)和 “S. P. Li et. al ；AppliedPhysics Letters ；2006，89，P122105-1 3”(文獻(xiàn)5)中，公開(kāi)了使用脫濕法的電場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制 作方法。在該方法中，首先，在表面被IOOnm的熱氧化硅膜覆蓋的導(dǎo)電性硅基板的表面，制 作與源極電極和漏極電極的形狀相當(dāng)?shù)挠H水性區(qū)域和包圍該區(qū)域的防水性區(qū)域。在該方法中，如以下所述的那樣制作親水性區(qū)域和防水性區(qū)域。首先，用聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料制作凹部的形狀與源極電極和漏極電極的 形狀一致的凸版。接著，在將溶解有1H，1H，2H，2H-全氟十二烷三氯硅烷(CF3(CF2)7C2H4SiCl3)的溶液 染滲入該凸版之后，將版按壓于基板。將浸滲于凸部的CF3(CF2)7C2H4SiCl3轉(zhuǎn)印在基板上，形 成防水性的薄膜。其結(jié)果是，電極形狀的親水性區(qū)域和包圍該區(qū)域的防水性區(qū)域形成在基板上。然后，將溶解有導(dǎo)電性高分子材料的墨通過(guò)刷涂法涂敷于基板，僅在親水性區(qū)域 配置導(dǎo)電性高分子。該導(dǎo)電性高分子的圖案成為源極電極和漏極電極。接著，使用旋轉(zhuǎn)涂膠法將溶解有高分子有機(jī)半導(dǎo)體的墨涂敷于基板。結(jié)果制作出 底柵型場(chǎng)效應(yīng)晶體管。在日本特表2007-500587號(hào)公報(bào)(文獻(xiàn)6)中，公開(kāi)了使用脫濕法的、以連續(xù)輥間方式對(duì)撓性基板進(jìn)行印刷的方法。作為一個(gè)例子，在底涂(undercoat)有明膠的聚對(duì)苯二 甲酸乙酯樹(shù)脂表面，通過(guò)柔版印刷法形成氟樹(shù)脂的圖案之后，通過(guò)手工涂敷法在親水性區(qū) 域印刷形成水性甘油、導(dǎo)電性高分子、液晶等。在“Daniel Μ. Hartmann, Osman Kibar, and Sadik C. Esener, OpticsLetters， 2000，vol.25，P975-977”(文獻(xiàn)7)中，公開(kāi)了利用脫濕法的微透鏡的制作方法。在該方法 中，首先，通過(guò)光刻法在基板上形成由防水性蠟形成的薄膜圖案，制作出被防水性區(qū)域包圍 的圓形的親水性區(qū)域。接著，通過(guò)脫濕法將紫外線固化樹(shù)脂涂敷于該基板之后，照射紫外線使樹(shù)脂固化。 通過(guò)這樣的方法，在親水性區(qū)域制作出直徑為50 μ m的微透鏡。在"Fang-Chung Chen et al, IEEE Photonics Technology Letters，2006，18， P2454-2456”(文獻(xiàn)8)中，也公開(kāi)了利用脫濕法的微透鏡的制作方法。在該方法中，也使用 與文獻(xiàn)7相同的方法將被防水性區(qū)域包圍的圓形的親水性區(qū)域形成在基板上，以旋轉(zhuǎn)涂膠 法將光固化性樹(shù)脂涂敷于基板，然后，通過(guò)照射紫外線，制作出微透鏡。脫濕法所使用的涂敷裝置，與使用噴墨印刷機(jī)、凹版膠印印刷機(jī)相比較簡(jiǎn)單，價(jià)格 也便宜，因此存在能夠以較低的價(jià)格制造電子設(shè)備的可能性。此外，一般認(rèn)為，通過(guò)噴墨法、凹版膠印法能夠印刷的最小圖案的大小，由于噴墨 頭、版的加工極限，難以小于10 μ m。與此相對(duì)，在脫濕法中，親水性區(qū)域能夠通過(guò)使用PDMS的版、光刻法而縮小到 1 μ m以下，因此能夠印刷1 μ m以下的圖案。這樣，脫濕法存在以較低價(jià)格印刷微細(xì)的圖案的可能性，因此引起關(guān)注。然而，難以使用脫濕法將兩種墨(兩種物質(zhì))有選擇地印刷于相同基板上的規(guī)定 的區(qū)域。這是由于，在脫濕法中，使用在基板上形成的防水性區(qū)域和親水性區(qū)域等兩種區(qū) 域，利用在各個(gè)區(qū)域與墨之間作用的粘附力的差來(lái)配置墨。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種通過(guò)脫濕法有選擇地將兩種物質(zhì)配置在相同基板上 的方法。本發(fā)明人考察了上述問(wèn)題的原因，為了解決該問(wèn)題而反復(fù)進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果 是得出了通過(guò)脫濕法有選擇地將兩種物質(zhì)配置在基板上的方法。本發(fā)明的第一方法是，將具有親水性的表面的第一物質(zhì)和表面被烴基覆蓋的第 二物質(zhì)有選擇地配置于基板的表面的方法，上述基板在表面具有第一區(qū)域、第二區(qū)域和第 三區(qū)域，上述第一區(qū)域?yàn)橛H水性區(qū)域，上述第二區(qū)域被烴基覆蓋，上述第三區(qū)域被氟碳基覆 蓋。本發(fā)明的第一方法包括以下工序(1)將包含上述第一物質(zhì)和水溶性溶劑的溶液涂敷于上述基板的工序；(2)通過(guò)從上述基板的表面除去上述水溶性溶劑，將上述第一物質(zhì)配置于上述第 一區(qū)域的表面的工序；(3)將上述基板浸漬于包含分子中具有氟的醇的液體的工序；(4)將上述基板浸漬于上述液體，并且將包含上述第二物質(zhì)和有機(jī)溶劑的溶液涂 敷于上述基板的表面的工序；
(5)從上述液體中取出上述基板的工序；和(6)通過(guò)從上述基板的表面除去上述有機(jī)溶劑，將上述第二物質(zhì)配置于上述第二 區(qū)域的表面的工序。本發(fā)明的第二方法是，將具有親水性的表面的第一物質(zhì)和表面被烴基覆蓋的第 二物質(zhì)有選擇地配置于基板的表面的方法，上述基板在表面具有第一區(qū)域、第二區(qū)域和第 三區(qū)域，上述第一區(qū)域?yàn)橛H水性區(qū)域，上述第二區(qū)域被烴基覆蓋，上述第三區(qū)域被氟碳基覆 蓋。本發(fā)明的第二方法包括以下工序(1)將上述基板浸漬于包含分子中具有氟的醇的液體的工序；(2)將上述基板浸漬于上述液體，并且將包含上述第二物質(zhì)和有機(jī)溶劑的溶液涂 敷于上述基板的表面的工序；(3)從上述液體中取出上述基板的工序；(4)通過(guò)從上述基板的表面除去上述有機(jī)溶劑，將上述第二物質(zhì)配置于上述第二 區(qū)域的表面的工序；(5)將包含上述第一物質(zhì)和水溶性溶劑的溶液涂敷于上述基板的工序；和(6)通過(guò)從上述基板的表面除去上述水溶性溶劑，將上述第一物質(zhì)配置于上述第 一區(qū)域的表面的工序。根據(jù)本發(fā)明的第一方法和第二方法，能夠通過(guò)脫濕法有選擇地將兩種物質(zhì)配置在 基板的表面上，因此，即使是大面積的基板，也能夠以較低的成本形成由兩種物質(zhì)形成的微 細(xì)圖案。


圖IA 圖IH為表示本發(fā)明的兩種物質(zhì)向基板的配置方法的一個(gè)實(shí)施方式的示意 圖。圖2A 圖2G為表示本發(fā)明的兩種物質(zhì)向基板的配置方法的一個(gè)實(shí)施方式的截面 示意圖。圖3A 圖3E為表示本發(fā)明的在表面具有第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域的基板 的制作方法的一個(gè)例子的截面示意圖。圖4為具有烴基的單分子膜的示意圖。圖5為具有氟碳基的單分子膜的示意圖。圖6A 圖6C為表示在本發(fā)明的兩種物質(zhì)向基板的配置方法的參考實(shí)施例中，將 兩種物質(zhì)配置于基板的狀態(tài)的示意圖。圖7A為涂敷溶液之前的基板的平面示意圖，圖7B為在涂敷包含硅粒子和水溶性 溶劑的溶液并使其干燥后的基板表面的顯微鏡照片，圖7C為在涂敷包含硅粒子和1-丙醇 的溶液并使其干燥后，在2，2，2-三氟乙醇中涂敷正十六烷之后的基板表面的顯微鏡照片 (保持將基板浸漬于2，2，2-三氟乙醇中的狀態(tài)所攝取的顯微鏡照片)，圖7D為在涂敷包含 硅粒子和1-丙醇的溶液并使其干燥后，在大氣中涂敷正十六烷后的基板表面的顯微鏡照 片。圖8為涂敷在1-丙醇中分散有硅粒子的溶液并使其干燥后，在2，2，2-三氟乙醇 中涂敷正十六烷，從2，2，2-三氟乙醇中取出之后的基板表面的顯微鏡照片。
圖9A 圖9G為表示本發(fā)明的兩種物質(zhì)向基板的配置方法的一個(gè)實(shí)施方式的截面 示意圖。圖IOA 圖IOE為表示脫濕法的原理的截面示意圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的將兩種物質(zhì)有選擇地配置于基板的表面的方法的實(shí)施 方式進(jìn)行說(shuō)明。在以下的說(shuō)明所使用的圖中，為了便于觀察而存在省略剖面線的情況。此 外，在以下的說(shuō)明中，對(duì)相同的部分標(biāo)注相同的符號(hào)，有時(shí)會(huì)省略重復(fù)的說(shuō)明。(實(shí)施方式1)對(duì)本發(fā)明的方法的實(shí)施方式，參照?qǐng)DIA 圖IH和圖2A 圖2G的示意圖進(jìn)行說(shuō) 明。另外，圖2A 圖2G分別是與圖IB 圖IH所示的示意圖對(duì)應(yīng)的截面示意圖。在本實(shí)施方式的配置方法中，首先，準(zhǔn)備用于配置具有親水性的表面的第一物質(zhì) 和表面被烴基覆蓋的第二物質(zhì)的基板101 (參照?qǐng)D1A)。在基板101的表面，設(shè)置有第一區(qū) 域102、第二區(qū)域103和第三區(qū)域104。第一區(qū)域102是親水性的。第二區(qū)域103被烴基覆 蓋。第三區(qū)域104被氟碳基覆蓋。接著，如圖IB和圖2A所示，將包含第一物質(zhì)和水溶性溶劑的溶液105涂敷于基板 101。在本實(shí)施方式中，使用刮涂法(blade)，通過(guò)使刮刀106在單方向113上移動(dòng)，將溶液 105涂敷于基板101上。通過(guò)該工序，如圖IC和圖2B所示，包含水溶性溶劑的水溶性的溶 液105僅配置于親水性的第一區(qū)域102。圖中，107表示配置在第一區(qū)域102上的包含第一 物質(zhì)和水溶性溶劑的溶液。然后，通過(guò)加熱等將配置在第一區(qū)域102上的溶液107的水溶性溶劑除去，如圖ID 和圖2C所示，將包含于溶液107的第一物質(zhì)108配置于第一區(qū)域102的表面。接著，在保持于容器202內(nèi)、包含分子中具有氟的醇(例如CF3CH2OH)的液體201 中，浸漬基板101 (參照?qǐng)D2D)。在浸漬于液體201的狀態(tài)下的基板101的表面，如圖IE和 圖2D所示，涂敷包含第二物質(zhì)和有機(jī)溶劑的溶液110。在本實(shí)施方式中，使用刮涂法，通過(guò) 使刮刀109在單方向114上移動(dòng)，將溶液110涂敷于基板101上。通過(guò)該工序，如圖IF和 圖2E所示，包含有機(jī)溶劑的油溶性的溶液110僅配置于表面被烴基覆蓋的第二區(qū)域103。 圖中，111表示配置在第二區(qū)域103上的包含第二物質(zhì)和有機(jī)溶劑的溶液。另外，在圖IE和 圖IF中，為了使圖示便于理解，省略了液體201和容器202。將基板101從液體201中取出(參照?qǐng)DIG和圖2F)，然后通過(guò)加熱等將配置在第 二區(qū)域103上的溶液111的有機(jī)溶劑除去，如圖IH和圖2G所示，將包含于溶液111的第二 物質(zhì)112配置于第一區(qū)域102的表面。根據(jù)以上所述的本實(shí)施方式的配置方法，能夠有選擇地將兩種物質(zhì)(第一物質(zhì)和 第二物質(zhì))配置在相同基板的表面上。以下，對(duì)本實(shí)施方式的配置方法進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。(準(zhǔn)備用于配置第一物質(zhì)和第二物質(zhì)的基板)作為用于配置第一物質(zhì)和第二物質(zhì)的基板，如圖IA所示，準(zhǔn)備在表面形成有第一 區(qū)域102、第二區(qū)域103和第三區(qū)域104的基板101。第一區(qū)域102為配置具有親水性的表 面的第一物質(zhì)的區(qū)域。第二區(qū)域103為配置表面被烴基覆蓋的第二物質(zhì)的區(qū)域。第一區(qū)域102的表面具有親水性。這里，表面具有親水性是指該表面的與純水的靜接觸角小于90度。一般地說(shuō)，被清洗干凈的無(wú)機(jī)氧化物的表面具有親水性。例如，玻璃、陶瓷、金屬氧 化物、氧化硅和氮化硅氧化物等，通過(guò)將其表面清洗干凈而形成親水性。表面具有極性基的樹(shù)脂多具有親水性。例如尼龍樹(shù)脂的表面具有親水性。表面不存在極性基的樹(shù)脂也能夠通過(guò)化學(xué)處理、等離子體處理使其表面具有親水 性。例如，通過(guò)將聚丙烯樹(shù)脂、聚乙烯樹(shù)脂、聚對(duì)苯二甲酸乙酯樹(shù)脂等的表面暴露于氧等離 子體中，能夠使其表面具有親水性。通過(guò)在非親水性的基板的表面形成親水性的材料的薄膜，也能夠使其表面具有親 水性。例如對(duì)硅基板真空蒸鍍氧化鋁的薄膜，能夠使其表面具有親水性。例如通過(guò)對(duì)非親 水性的樹(shù)脂基板的表面真空蒸鍍氧化硅的薄膜，也能夠使其表面形成親水性。第二區(qū)域103被烴基(CH3(CH2)n-，n為1 19的自然數(shù))覆蓋。由于在表面存在 烴基，第二區(qū)域103的表面能比第一區(qū)域102小。這樣的第二區(qū)域103能夠通過(guò)直接使用聚丙烯樹(shù)脂、聚乙烯樹(shù)脂的表面而實(shí)現(xiàn)， 也能夠通過(guò)將具有烴基的樹(shù)脂涂敷于基板而實(shí)現(xiàn)。第二區(qū)域103也能夠通過(guò)使具有烴基的分子吸附于基板而實(shí)現(xiàn)。例如，通過(guò)使具有烴基的硅烷偶聯(lián)劑與基板反應(yīng)，使具有烴基的分子以單分子膜 狀或聚合物膜狀與基板結(jié)合。例如，將清洗干凈的玻璃基板、氧化硅基板，在溶解有Ivol %的硅烷偶聯(lián)劑的溶 液中浸漬一定時(shí)間，然后取出，由此使硅烷偶聯(lián)劑與基板表面結(jié)合。在浸漬后如果使用溶 劑清洗基板，則硅烷偶聯(lián)劑成為單分子膜狀，在不進(jìn)行清洗的情況下，則成為聚合物膜狀， 與基板結(jié)合。作為用于形成第二區(qū)域103的硅烷偶聯(lián)劑，例如使用CH3(CH2)nSiX3、CH3(CH2) nSiCH3X2、CH3 (CH2)nSi (CH3)2X 等(η 為 1 19 的自然數(shù)，X 為 C1、0CH3 或 OCH2CH3,在包含 2 個(gè) 以上的X的情況下，X也可以不同)。圖4是表示作為一個(gè)例子，使用十八烷基三氯硅烷(CH3(CH2)17SiCl3)作為硅烷偶 聯(lián)劑，通過(guò)使其與基板401反應(yīng)而形成的單分子膜402的示意圖。第三區(qū)域104被氟碳基(CF3(CH2)η_，η為0 10的自然數(shù))覆蓋。由于在表面存 在氟碳基，第三區(qū)域104的表面能比第一區(qū)域102的小。這樣的第三區(qū)域104能夠通過(guò)將 具有氟碳基的樹(shù)脂涂敷于基板101來(lái)實(shí)現(xiàn)，也能夠使具有氟碳基的硅烷偶聯(lián)劑與基板101 反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，將使CYTOP (旭化成株式會(huì)社制，注冊(cè)商標(biāo))溶解在溶劑中而得到的溶液涂 敷于基板101，之后干燥除去溶劑，由此能夠在基板101的表面形成具有氟碳基的樹(shù)脂。此外，例如通過(guò)使具有氟碳基的硅烷偶聯(lián)劑與基板101進(jìn)行反應(yīng)，能夠?qū)⒕哂蟹?碳基的分子在基板上以單分子膜狀或聚合物膜狀形成。例如，將清洗干凈的玻璃基板、氧化硅基板在溶解有Ivol %的硅烷偶聯(lián)劑的溶 液中浸漬一定時(shí)間，然后取出，由此硅烷偶聯(lián)劑結(jié)合在基板上。浸漬后如果以溶劑清洗基 板，則硅烷偶聯(lián)劑成為單分子膜狀，不進(jìn)行清洗的情況下，則成為聚合物膜狀，結(jié)合到基 板上。作為用于形成第三區(qū)域104的硅烷偶聯(lián)劑，例如有CF3(CF2)n(CH2)2SiX3、CF3(CF2) n(CH2) 2SiCH3X2^CF3 (CF2)n(CH2) 2Si (CH3)2X 等(η 為 0 10 的自然數(shù)，X 為 C1、0CH3 或 OCH2CH3, 在包含2個(gè)以上的X的情況下，X也可以不同)。
圖5是表示作為一個(gè)例子，使用全氟辛基乙基三氯硅烷(CF3(CF2)7(CH2)2SiCl3,以 下簡(jiǎn)稱(chēng)為FAS)作為硅烷偶聯(lián)劑，通過(guò)使其與基板501進(jìn)行反應(yīng)而形成的單分子膜502的示 意圖。作為在相同基板的表面上制作第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域的方法，例如能夠 使用光刻法。圖3A 圖3E表示使用光刻法的第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域的制作方法的一 個(gè)例子。如圖3A所示，使用光刻法，在具有親水性的表面的基板301上形成金屬膜302和 正性抗蝕劑膜303的規(guī)定的圖案。作為親水性的基板301，能夠使用玻璃、表面被氧化膜覆蓋的硅、陶瓷、金屬氧化 物、尼龍樹(shù)脂和通過(guò)氧等離子體處理使表面具有親水性的樹(shù)脂等。構(gòu)成金屬膜302的金屬的種類(lèi)沒(méi)有特別限定，能夠使用金和鉬等貴金屬、鋁、銅、銀等。接著，使具有氟碳基的硅烷偶聯(lián)劑(以下記載為硅烷偶聯(lián)劑(A))與基板301的表 面進(jìn)行反應(yīng)。作為硅烷偶聯(lián)劑(A)，有 CF3(CF2)n(CH2)2SiX3、CF3(CF2)n(CH2)2SiCH3X2、CF3(CF2) n(CH2)2Si (CH3)2X等(η為0 10的自然數(shù)，X為C1、0CH3或OCH2CH3,在包含2個(gè)以上的X的 情況下，X也可以不同)。特別地，X為Cl的硅烷偶聯(lián)劑㈧與基板301的反應(yīng)性高，能夠在基板301的表 面高密度地形成氟碳基，因此優(yōu)選。硅烷偶聯(lián)劑(A)向基板301的結(jié)合，例如通過(guò)以下方式進(jìn)行在將的硅烷 偶聯(lián)劑(A)溶解于非水類(lèi)的有機(jī)溶劑而得到的溶液中浸漬1個(gè)小時(shí)以上之后，使用非水類(lèi) 的有機(jī)溶劑清洗基板301。使用的非水類(lèi)的有機(jī)溶劑優(yōu)選是不使抗蝕劑膜303改性的溶劑， 例如優(yōu)選全氟辛烷等氟類(lèi)溶劑。圖3B為使基板301與硅烷偶聯(lián)劑(A)反應(yīng)后的基板301的截面示意圖。通過(guò)該 工序，具有氟碳基的分子與露出基板301的表面的區(qū)域304結(jié)合，形成單分子膜305。在該圖中，表示了單分子膜305形成在金屬膜302和抗蝕劑膜303這兩者的表面 的情況，但是，存在硅烷偶聯(lián)劑(A)與金屬膜302的表面、抗蝕劑膜303的表面結(jié)合的情況， 和不結(jié)合的情況。例如在金屬膜302由金、鉬形成的情況下，其表面不存在與硅烷偶聯(lián)劑進(jìn) 行反應(yīng)的活性氫，因此不與硅烷偶聯(lián)劑(A)結(jié)合。接著，除去抗蝕劑膜303。在抗蝕劑膜303為正性抗蝕劑的情況下，通過(guò)將基板301 的表面暴露于丙酮中，能夠?qū)⑵淙芙獬ァＦ浣Y(jié)果是，如圖3C所示，在形成有抗蝕劑膜303 的部分顯現(xiàn)露出基板301的表面的區(qū)域306。接著，使基板301與具有烴基的硅烷偶聯(lián)劑(以下記載為硅烷偶聯(lián)劑(B))進(jìn)行反 應(yīng)。作為硅烷偶聯(lián)劑(B)，例如有 CH3(CH2)nSiX3、CH3(CH2)nSi CH3X2、CH3(CH2)nSi (CH3)2X 等 (η為1 19的自然數(shù)，X為(1、0013或OCH2CH3,在包含2個(gè)以上的X的情況下，X也可以不 同)。特別是，X為Cl的硅烷偶聯(lián)劑(B)與基板301的反應(yīng)性高，能夠在基板301的表面形 成高密度的烴基，因此優(yōu)選。硅烷偶聯(lián)劑⑶向基板301的結(jié)合例如通過(guò)以下工序進(jìn)行在將Ivol %的硅烷偶 聯(lián)劑(B)溶解于非水類(lèi)的有機(jī)溶劑而得到的溶液中浸漬1個(gè)小時(shí)以上之后，使用非水類(lèi)的
9有機(jī)溶劑清洗基板301。作為非水類(lèi)的有機(jī)溶劑，例如能夠使用三氯甲烷、甲苯、十六烷，或 三氯甲烷與十六烷的混合溶液。通過(guò)該工序，如圖3D所示，具有烴基的分子與露出基板301的表面的區(qū)域306結(jié) 合，形成單分子膜307。此處，該硅烷偶聯(lián)劑(B)與已經(jīng)形成有具有氟碳基的單分子膜305的區(qū)域不結(jié)合。 這是因?yàn)?，形成有單分子?05的區(qū)域的表面被氟碳基覆蓋，不存在與硅烷偶聯(lián)劑(B)進(jìn)行 反應(yīng)的活性氫。接著，通過(guò)蝕刻除去金屬膜302，如圖3E所示，形成露出基板301的表面的區(qū)域 308。此時(shí)所使用的蝕刻液優(yōu)選為酸性的。與基板301的表面結(jié)合的硅烷偶聯(lián)劑(B)對(duì) 于酸性溶液具有耐性，因此，在使用酸性蝕刻液的金屬膜302的蝕刻工序中，不會(huì)將單分子 膜305和單分子膜307從基板301除去。在硅烷偶聯(lián)劑⑶與金屬膜302的表面高密度結(jié)合的情況下，硅烷偶聯(lián)劑⑶起 到對(duì)于蝕刻液的抗蝕劑膜的作用。在該情況下，與沒(méi)有與硅烷偶聯(lián)劑(B)結(jié)合的金屬膜302 的情況相比，蝕刻時(shí)間較長(zhǎng)。在金屬膜302由貴金屬形成的情況下，硅烷偶聯(lián)劑(B)幾乎不與其表面結(jié)合，因此 與硅烷偶聯(lián)劑(B)容易結(jié)合的金屬相比，蝕刻時(shí)間較短。通過(guò)圖3A 圖3E所示的工序，在基板301的表面，制作出露出基板301的表面的 親水性的區(qū)域308，設(shè)置有具有烴基的單分子膜307的區(qū)域，和設(shè)置有具有氟碳基的單分子 膜309的區(qū)域。由此，親水性的區(qū)域308成為第一區(qū)域，具有烴基的單分子膜307成為第二 區(qū)域，具有氟碳基的單分子膜309形成第三區(qū)域。另外，在上述的例子中，第一區(qū)域成為基板的表面，但是也能夠制作具有第二區(qū)域 成為基板的表面的第一區(qū)域 第三區(qū)域的基板。例如，使由聚乙烯和聚丙烯構(gòu)成的樹(shù)脂基板經(jīng)由金屬掩膜而暴露于氧等離子體 中，由此使基板內(nèi)的規(guī)定的區(qū)域形成親水性區(qū)域。金屬掩膜的圖案形成為，不暴露于等離子 體中的基板的區(qū)域與第二區(qū)域?qū)?yīng)。這些樹(shù)脂基板在其表面存在烴基，因此不暴露于等離子體的部分成為第二區(qū)域。 然后，通過(guò)光刻法，將與第一區(qū)域的形狀相當(dāng)?shù)目刮g劑圖案形成在親水性區(qū)域內(nèi)。然后，在使具有氟碳基的硅烷偶聯(lián)劑與基板反應(yīng)之后，除去抗蝕劑圖案，由此能夠 制作具有第一區(qū)域 第三區(qū)域的基板。此外，也能夠制作具有第三區(qū)域成為基板的表面的第一區(qū)域 第三區(qū)域的基板。例如對(duì)由聚四氟乙烯形成的樹(shù)脂基板，經(jīng)由金屬掩膜在氧氣氛中照射受激準(zhǔn)分子 激光，由此使基板內(nèi)的規(guī)定的區(qū)域成為親水性區(qū)域。金屬掩膜的圖案形成為，使得不暴露于 激光的基板的區(qū)域與第三區(qū)域?qū)?yīng)。該樹(shù)脂在表面具有氟碳基，因此不暴露于激光的區(qū)域成為第三區(qū)域。然后，通過(guò)光刻法，在親水性區(qū)域內(nèi)形成與第一區(qū)域的形狀相當(dāng)?shù)目刮g劑圖案。然 后，在使具有烴基的硅烷偶聯(lián)劑與基板進(jìn)行反應(yīng)之后，除去抗蝕劑圖案，由此能夠制作具有 第一區(qū)域 第三區(qū)域的基板。具有第一區(qū)域 第三區(qū)域的基板，也能夠通過(guò)使用PDMS的版的方法來(lái)制作。
首先，制作與配置第一物質(zhì)和第二物質(zhì)的基板的表面相同大小的第一 PDMS凸版 (第一凸版)。這里，使該第一凸版中的凸部的位置和形狀與基板的表面的第二區(qū)域的位置 和形狀相同。在使該第一凸版的表面浸滲有具有烴基的硅烷偶聯(lián)劑后，使該版與具有親水性的 表面的基板接觸，由此具有烴基的硅烷偶聯(lián)劑與基板結(jié)合，形成第二區(qū)域。接著，準(zhǔn)備與基板的表面為相同大小的第二 PDMS凸版(第二凸版)。這里，使該第 二凸版中的凹部的位置和形狀與基板的表面的第一區(qū)域的位置和形狀相同。在使該第二凸版的表面浸滲有具有氟碳基的硅烷偶聯(lián)劑后，使該版與基板接觸。 這里，以第二凸版中的凹部位于基板內(nèi)的第一區(qū)域的位置的方式?jīng)Q定第二凸版與基板的位 置關(guān)系。由此，能夠在基板上形成第一區(qū)域 第三區(qū)域。(準(zhǔn)備包含第一物質(zhì)和水溶性溶劑的溶液)準(zhǔn)備使第一物質(zhì)分散于水溶性溶劑的、包含第一物質(zhì)和水溶性溶劑的溶液(與圖 1B、圖1C、圖2A和圖2B所示的溶液105相當(dāng)。在本實(shí)施方式中，有時(shí)記載為溶液(A))。本 發(fā)明中的水溶性溶劑是指包含水的液體。水溶性溶劑優(yōu)選是包含40vol %以上的水的液體。 更優(yōu)選水溶性溶劑為水，即，溶液(A)為第一物質(zhì)的水溶液。水溶性溶劑的第一區(qū)域中的靜接觸角優(yōu)選小于90度。水溶性溶劑的第二區(qū)域或 第三區(qū)域中的靜接觸角優(yōu)選為90度以上。作為這樣的水溶性溶劑，能夠列舉含有10vol% 以下的丙醇、丁醇等醇的水或純水。作為本發(fā)明中的第一物質(zhì)，能夠使用具有親水性的表面的無(wú)機(jī)材料的粒子、樹(shù) 脂材料的粒子。粒子的形狀、大小無(wú)特別限制，但是優(yōu)選最大邊或最大直徑為Inm以上、 100 μ m以下。第一物質(zhì)因?yàn)槠浔砻婢哂杏H水性，所以能夠分散于水溶性溶劑中。這里，第一物質(zhì)的表面具有親水性是指，在將使第一物質(zhì)分散于水溶性溶劑中而 得到的溶液涂敷于平滑的基板上，使水溶性溶劑揮發(fā)而將其除去，由此形成第一物質(zhì)的膜 時(shí)，該膜表面的與純水的靜接觸角為90度以下的情況。作為用作第一物質(zhì)的無(wú)機(jī)材料的粒子，有硅、鍺、氧化鈦和氧化銦等半導(dǎo)體粒子， 氧化硅和氮化硅等絕緣體粒子，金、銀和銅等金屬粒子等。作為用作第一物質(zhì)的樹(shù)脂材料的粒子，能夠列舉由聚苯乙烯、尼龍樹(shù)脂等構(gòu)成的 粒子。在粒子表面不具有親水性的情況下，能夠通過(guò)將粒子的表面暴露于氧等離子體、 臭氧氣體中或者化學(xué)處理，使其具有親水性。溶液(A)能夠通過(guò)將第一物質(zhì)加入水溶性溶劑并進(jìn)行攪拌，或者施加超聲波來(lái)制作。(準(zhǔn)備包含第二物質(zhì)和有機(jī)溶劑的溶液)準(zhǔn)備使第二物質(zhì)分散于有機(jī)溶劑的、包含第二物質(zhì)和有機(jī)溶劑的溶液(與圖1E、 圖1F、圖2D和圖2E所示的溶液110相當(dāng)。在本實(shí)施方式中，有時(shí)記載為溶液(B))。本發(fā) 明中的有機(jī)溶劑是指對(duì)于水的溶解度(溶解于IOOg的水中的重量)在IOg以下的、具有烴 基的液體。作為上述液體，包括碳原子數(shù)為6 16的鏈烷烴(alkane)、環(huán)己烷、松節(jié)油等。作為本發(fā)明中的第二物質(zhì)，能夠使用表面被烴基覆蓋的無(wú)機(jī)材料的粒子、樹(shù)脂材料的粒子。粒子的形狀、大小無(wú)特別限制，但是優(yōu)選最大邊或最大直徑為InmWiUOOym 以下。第二物質(zhì)因?yàn)槠浔砻娲嬖跓N基，所以能夠分散于有機(jī)溶劑中。作為用作第二物質(zhì)的無(wú)機(jī)材料的粒子，有硅、鍺、氧化鈦和氧化銦等半導(dǎo)體粒子， 氧化硅和氮化硅等絕緣體粒子，金、銀和銅等金屬粒子等。此外，作為樹(shù)脂材料的粒子，能夠 列舉由聚苯乙烯樹(shù)脂、尼龍樹(shù)脂、聚丙烯樹(shù)脂、聚乙烯樹(shù)脂等構(gòu)成的粒子。為了使這些粒子 分散于有機(jī)溶劑中，對(duì)粒子進(jìn)行化學(xué)性的表面修飾。例如，對(duì)氧化硅粒子的表面修飾能夠通過(guò)由宇津木弘等、Kondo等人提出的方法 進(jìn)行(宇津木等“材料” 24 卷，262 號(hào)，P54-58 ;KondoM. et al，Langmuir 1995 年 11 卷 P394-397)。在該方法中，通過(guò)將氧化硅粒子在十四烷和伯醇(CH3(CH2)nOH,η為3 16的自然 數(shù))的混合溶液中進(jìn)行加熱，醇分子的羥基和粒子表面的硅醇基(Si-OH)進(jìn)行脫水反應(yīng)，烴 基與粒子表面結(jié)合。然后，通過(guò)揮發(fā)除去混合溶液，能夠獲得在表面結(jié)合有烴基的粒子。在氧化硅粒子之外，只要是在表面存在氧化膜的無(wú)機(jī)粒子，都能夠通過(guò)上述的方 法對(duì)表面進(jìn)行化學(xué)修飾。另一方面，在表面完全不存在氧化膜的粒子的情況下，在通過(guò)將其 表面暴露于氧等離子體、臭氧氣體中而形成較薄的氧化膜之后，能夠通過(guò)上述的方法進(jìn)行 化學(xué)修飾。此外，在樹(shù)脂材料的粒子的情況下，在通過(guò)照射氧等離子體而將羥基導(dǎo)入其表面 后，能夠通過(guò)上述的方法對(duì)其表面進(jìn)行化學(xué)修飾。而且，并不限定為上述的方法，對(duì)氧化硅粒子的表面修飾還能夠使用具有烴基的 硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行。作為這樣的硅烷偶聯(lián)劑，有CH3(CH2)nSiX3、CH3(CH2)nSiCH3X2^ CH3(CH2) nSi (CH3)2X等(η為1 19的自然數(shù)，X為Cl、OCH3或OCH2CH3,在包含2個(gè)以上的X的情況 下，X也可以不同)。例如，通過(guò)將氧化硅粒子浸漬于硅烷偶聯(lián)劑和己烷的混合溶液中，使硅烷偶聯(lián)劑 與粒子表面結(jié)合。然后，利用離心分離機(jī)將粒子從混合溶液中分離，由此能夠制作表面被烴基覆蓋 的粒子。在氧化硅粒子之外，在表面存在氧化膜的無(wú)機(jī)粒子的情況下，也能夠使用相同的 方法對(duì)表面進(jìn)行化學(xué)修飾。在表面完全不存在氧化膜的無(wú)機(jī)材料的粒子的情況下，在通過(guò)將其表面暴露于氧 等離子體、臭氧氣體中而形成較薄的氧化膜之后，能夠通過(guò)上述方法進(jìn)行化學(xué)修飾。在樹(shù)脂材料的粒子的情況下，在通過(guò)照射氧等離子體而將羥基導(dǎo)入其表面后，能 夠通過(guò)上述的方法對(duì)其表面進(jìn)行化學(xué)修飾。在第二物質(zhì)為由金、銀或銅等構(gòu)成的金屬粒子的情況下，通過(guò)將這些粒子浸漬于 烷基硫醇(CH3 (CH2)nSH, η為1 19的自然數(shù))和醇的混合溶液中，能夠使烷基硫醇與其表
面結(jié)合。然后，利用離心分離機(jī)將粒子從混合溶液中分離出來(lái)，由此能夠制作表面被烴基 覆蓋的金屬粒子。由聚丙烯、聚乙烯構(gòu)成的粒子，由于在其表面存在烴基，因此即使不特別進(jìn)行表面 處理也能夠使其分散于有機(jī)溶劑中。
溶液(B)能夠通過(guò)將第二物質(zhì)(表面如上述那樣進(jìn)行化學(xué)修飾后的粒子、在表面 存在烴基的樹(shù)脂材料的粒子)加入有機(jī)溶劑并進(jìn)行攪拌，或者施加超聲波而制作。(第一物質(zhì)的配置)為了將第一物質(zhì)配置于第一區(qū)域102中，如圖1B、圖1C、圖2A和圖2B所示，將分 散有第一物質(zhì)的溶液105涂敷于基板101的表面。在本實(shí)施方式中，使用刮刀106來(lái)涂敷溶液105。刮刀106的形狀沒(méi)有限制，通常 使用為板形狀的結(jié)構(gòu)。刮刀106以其一個(gè)端面與基板101的表面保持水平的方式，離開(kāi)基 板101 —定的距離而進(jìn)行配置。而且，在刮刀106的端面與基板101的表面之間，使分散有 第一物質(zhì)的溶液105形成幕簾(curtain)形狀的液膜而進(jìn)行配置。通過(guò)以不破壞該幕簾形 狀的方式在單方向113上移動(dòng)刮刀來(lái)涂敷液體。溶液105的涂敷方法并不限于刮刀法，能夠使用旋轉(zhuǎn)涂膠法、刷涂法、狹縫式涂敷 (slit coating)法、染料旋涂法等將溶液涂敷于基板的一般方法。根據(jù)該工序，將包含第一物質(zhì)的溶液105僅配置于第一區(qū)域102。將溶液105僅配置于第一區(qū)域102的理由，能夠推測(cè)出是因?yàn)槿芤?05的水溶性 溶劑與第二區(qū)域103或第三區(qū)域104之間的粘附力小于溶液105的水溶性溶劑與第一區(qū)域 102之間的粘附力。粘附力存在這樣的關(guān)系是因?yàn)?，第二區(qū)域103和第三區(qū)域104的表面能 小于第一區(qū)域102的表面能。然后，通過(guò)除去溶液105的水溶性溶劑，如圖ID和圖2C所示，在第一區(qū)域102配 置有第一物質(zhì)108。水溶性溶劑能夠通過(guò)將基板101放置于大氣中，在大氣中對(duì)基板101進(jìn) 行加熱，或者將基板101放置于減壓氣氛中而揮發(fā)除去。(第二物質(zhì)的配置)為了將第二物質(zhì)配置于第二區(qū)域103中，如圖1E、1F、圖2D和圖2E所示，將基板 101浸漬于容器202內(nèi)部，該容器202保持有液體201，該液體201包含分子中具有氟(F) 的醇，在該狀態(tài)下涂敷包含第二物質(zhì)的溶液110。液體201不會(huì)溶解溶液110是必需的條件。液體201包含分子中具有氟(F)的醇， 適于使用僅由該醇構(gòu)成的液體。作為該醇，優(yōu)選2，2，2_三氟乙醇(CF3CH2OH)。將基板101暴露于液體201的方法無(wú)特別限定，可以?xún)H將涂敷溶液110的部分的 附近部分暴露于液體201。包含第二物質(zhì)的溶液110的涂敷，能夠以與包含第一物質(zhì)的溶液105的涂敷相同 的方法進(jìn)行。溶液110僅配置于第二區(qū)域103。然后，如圖1G、圖1H、圖2F和圖2G所示，將基板101從容器中取出，除去溶液110 中的有機(jī)溶劑，由此將第二物質(zhì)112配置于第二區(qū)域103。有機(jī)溶劑能夠通過(guò)將基板101 放置于大氣中，在大氣中對(duì)基板101進(jìn)行加熱，或者將基板101放置于減壓氣氛中而揮發(fā)除 去。(將第二物質(zhì)僅配置于第二區(qū)域的原理)本發(fā)明人對(duì)在圖1E、圖1F、圖2D和圖2E所示的工序中，將包含烴基的溶液110 僅配置于第二區(qū)域103的原理進(jìn)行如下推測(cè)。已知在醇中，在具有氟碳基的分子與具有烴 基的分子之間粘附力幾乎不作用(Nakagawa T. et al. Journal of Vacuum Science of Technology B 1994 年 12 號(hào) P2215 2218)。
在被烴基覆蓋的第二區(qū)域103與溶液110中的有機(jī)溶劑之間，由于化學(xué)性質(zhì)相同， 因此親和性應(yīng)當(dāng)較高。因此，在包含醇的液體201中，溶液110與被氟碳基覆蓋的第三區(qū)域 104之間的粘附力小于溶液110與第二區(qū)域103之間的粘附力。其結(jié)果是，能夠推測(cè)出在液 體201中，溶液110配置于第二區(qū)域103，但不配置于第三區(qū)域104。另一方面，在第一區(qū)域102配置有第一物質(zhì)108，因此其表面成為親水性的。本發(fā) 明人推測(cè)出，在將第一區(qū)域102暴露于在分子中包含氟(F)的醇中時(shí)，醇分子以使氟碳基 (CF3(CF2)n-)朝向液體一側(cè)的方式以單分子膜狀吸附于親水性區(qū)域。因此，在液體201中， 第一區(qū)域102表面具有與第三區(qū)域104較相似的化學(xué)性質(zhì)。其結(jié)果是，能夠推測(cè)出，在液體 201中，溶液110不配置于第一區(qū)域102。根據(jù)以上的原理，認(rèn)為溶液110有選擇地僅配置于第二區(qū)域103。(實(shí)施方式2)實(shí)施方式2中的將兩種物質(zhì)向基板進(jìn)行配置的方法，與實(shí)施方式1的配置方法的 不同之處在于首先在前面的工序中將第二物質(zhì)配置于基板的第二區(qū)域，在之后的工序中 將第一物質(zhì)配置于第一區(qū)域，除上述內(nèi)容之外均與實(shí)施方式1的配置方法相同。以下，參照 圖9A 圖9G的截面示意圖，對(duì)本實(shí)施方式的方法進(jìn)行說(shuō)明。另外，對(duì)于與在實(shí)施方式1中 說(shuō)明的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)，標(biāo)注相同的符號(hào)，省略重復(fù)的說(shuō)明。首先，將具有第一區(qū)域102、第二區(qū)域103和第三區(qū)域104的基板101浸漬于保持 在容器202內(nèi)的液體201中(參照?qǐng)D9A)。如圖9A所示，將包含第二物質(zhì)和有機(jī)溶劑的溶 液110涂敷于浸漬在液體201中的狀態(tài)的基板101的表面。溶液110的涂敷方法與實(shí)施方 式1相同。如圖9B所示，通過(guò)該工序，將包含烴基的溶液110僅配置于表面被烴基覆蓋的 第二區(qū)域103。另外，在液體201中將溶液110僅配置于第二區(qū)域103的原理，像在實(shí)施方 式1中所說(shuō)明的那樣。從液體201中取出基板101 (參照?qǐng)D9C)，然后，以與實(shí)施方式1相同的方法將配置 于第二區(qū)域103上的溶液111的有機(jī)溶劑除去，如圖9D所示，將包含于溶液111的第二物 質(zhì)112配置于第二區(qū)域103的表面。接著，如圖9E所示，在大氣中將包含第一物質(zhì)和水溶性溶劑的溶液105涂敷于基 板101。溶液105的涂敷方法與實(shí)施方式1相同。此時(shí)，在配置于第二區(qū)域103的第二物質(zhì) 112的表面存在烴基，因此該區(qū)域的表面能比第一區(qū)域102低。因此，溶液105不配置于第 二區(qū)域103，而是如如圖9F所示的那樣僅配置于第一區(qū)域102。之后，以與實(shí)施方式1相同的方法除去配置在第一區(qū)域102上的溶液107的水溶 性溶劑，如圖9G所示，將包含于溶液107的第一物質(zhì)108配置在第一區(qū)域102的表面。根據(jù)以上所述的本實(shí)施方式的方法，能夠在同一基板的表面上，有選擇地配置兩 種物質(zhì)(第一物質(zhì)和第二物質(zhì))。實(shí)施例(參考實(shí)施例)在本參考實(shí)施例中，以確認(rèn)本發(fā)明的方法的原理為目的進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。(1)進(jìn)行涂敷的溶液的準(zhǔn)備作為在水溶性溶劑中分散有第一物質(zhì)的溶液，使用使粒徑為50nm左右的硅粒子 分散在醇中的溶液。該溶液通過(guò)以下方法來(lái)制作。
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首先，在機(jī)械化地使硅板粉末化而成為硅粒子之后，將IOg該硅粒子(第一物質(zhì)) 放入IOOmL的1-丙醇(水溶性溶劑)中，并施加超聲波。由此，得到在1-丙醇中分散有硅 粒子的分散液。接著，在IOmL的純水中添加2mL的該分散液，并施加超聲波。由此，能夠制作出包 含硅粒子和1-丙醇的溶液(以下，在實(shí)施例中，將該溶液記載為溶液(A))。作為使第二物質(zhì)分散的有機(jī)溶劑，使用正十六烷。但是，在本參考實(shí)施例中，由于 以確認(rèn)本發(fā)明的方法的原理為目的，因此未將與第二物質(zhì)相當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)分散在正十六烷中。(2)基板的準(zhǔn)備在實(shí)施方式1中，使用參照?qǐng)D3A 圖3E所說(shuō)明的方法來(lái)制作基板。這里，參照?qǐng)D 3A 圖3E，對(duì)本參考實(shí)施例中的基板的制作方法進(jìn)行說(shuō)明。首先，在臭氧中對(duì)4英寸的硅晶片照射紫外線，除去表面的有機(jī)物，使表面氧化。 該處理后的硅晶片為表面被氧化膜覆蓋的硅基板，相對(duì)于該硅基板表面的純水的靜接觸角 為10度以下。然后，使用電子束蒸鍍法，在硅基板的表面形成厚度為IOnm的鎳膜，在其上形成 厚度為IOOnm的金膜。然后，使用光刻法，形成正性抗蝕劑膜的圖案?？刮g劑膜的圖案是一邊為2μπι 2mm的長(zhǎng)方形，或直徑為2μπι 2mm的圓形。接著，依次將硅基板浸漬于金和鎳的蝕刻液中，除去沒(méi)有被抗蝕劑膜覆蓋的部位 的金屬膜。然后，通過(guò)將硅基板在真空中暴露于氧等離子體氣氛中，除去抗蝕劑膜。其結(jié)果是，在硅基板上形成金屬膜的圖案。接著，在該硅基板上的沒(méi)有金屬膜的區(qū)域，通過(guò)光刻法形成正性抗蝕劑膜的圖案。 圖案的形狀與金屬膜的圖案形狀相同。通過(guò)上述的工序，形成如圖3A所示的狀態(tài)在基板301的表面上形成有金屬膜 302的圖案、正性抗蝕劑膜303的圖案和露出基板表面的區(qū)域304。接著，將該基板301浸漬于溶解有Ivol %的FAS的全氟辛烷中2個(gè)小時(shí)后，在全氟 辛烷中進(jìn)行擺動(dòng)清洗。這些操作在干燥的氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行。通過(guò)該操作，在露出基板表面的區(qū)域304形成FAS的單分子膜305。另外，雖然在 圖3B中繪制為單分子膜305也形成于金屬膜302和抗蝕劑膜303的表面，但是實(shí)際上并不 清楚是否在這些表面上形成了膜。FAS具有氟碳基，因此形成有FAS的單分子膜305的區(qū)域(與圖3A的區(qū)域304相 當(dāng)?shù)膮^(qū)域)成為被氟碳基覆蓋的第三區(qū)域。接著，通過(guò)在丙酮中對(duì)該基板301進(jìn)行擺動(dòng)清洗，剝離抗蝕劑膜303。通過(guò)該工序， 如圖3C所示，在設(shè)置有抗蝕劑膜303的區(qū)域，形成露出基板表面的區(qū)域306。接著，將該基板301浸漬于溶解有Ivol %的十八烷基三氯硅烷(CH3 (CH2) 17SiCl3， 以下簡(jiǎn)稱(chēng)為0TS)的正十六烷和三氯甲烷的混合溶液(體積比4 1)中3個(gè)小時(shí)后，在三 氯甲烷中進(jìn)行擺動(dòng)清洗。這些操作在干燥的氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行。通過(guò)該操作，如圖3D所示，在露出基板表面的區(qū)域306形成OTS的單分子膜307。 形成有OTS的單分子膜307的區(qū)域成為被烴基覆蓋的第二區(qū)域。
接著，依次將該基板301浸漬于金和鎳的蝕刻液中，除去金屬膜302。通過(guò)該操作， 如圖3E所示，形成露出基板的表面的區(qū)域308?；?01的表面具有親水性，因此區(qū)域308成為親水性的第一區(qū)域。通過(guò)該一系列操作，制作出在表面具有第一區(qū)域 第三區(qū)域的基板。(3)包含硅粒子和1-丙醇的溶液(溶液(A))的涂敷方法圖6A表示溶液㈧的涂敷方法的概要。將寬30mm、高20mm、厚Imm的玻璃板602， 以與基板601垂直并且與基板601隔開(kāi)0. 2mm的間隔的方式進(jìn)行配置。基板601為以上述 方法制作的在表面具有第一區(qū)域 第三區(qū)域的基板。在該圖中雖然沒(méi)有表示，但是使用固定夾具將玻璃板602固定。固定夾具與用于 調(diào)整玻璃板602與基板601的距離，并且在保持規(guī)定的距離的狀態(tài)下使玻璃板602相對(duì)于 基板601在箭頭604的方向上移動(dòng)的機(jī)構(gòu)連結(jié)。利用吸量管將溶液(A)供給至玻璃板602與基板601之間，形成幕簾形狀的液膜 603。然后，通過(guò)使玻璃板602在箭頭604的方向上以10mm/S的速度移動(dòng)，將溶液(A)涂敷 于基板601。然后，在室溫下使基板601自然干燥30分鐘。(4)正十六烷的涂敷方法圖6B和圖6C為表示在2，2，2-三氟乙醇614中將正十六烷涂敷于基板601的表 面的狀態(tài)的示意圖。另外，在圖6B中，省略了 2，2，2_三氟乙醇614。參照?qǐng)D6B和圖6C，對(duì) 本實(shí)施例中的正十六烷的涂敷方法進(jìn)行說(shuō)明。首先，在直徑12cm、深度2. 5cm的淺底容器613的底部設(shè)置基板601，在基板601 的上表面配置有狹縫涂敷機(jī)605。參照?qǐng)D6B和圖6C對(duì)狹縫608的構(gòu)造和狹縫608與基板 601的位置關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明，但是，在該階段中，在狹縫608的內(nèi)部還未插入正十六烷，因此圖 中的液膜606不存在。此外，2，2，2-三氟乙醇614也不存在。在寬度30mm、高度30mm、最大厚度5mm的不銹鋼板的內(nèi)部，設(shè)置有貫通該不銹鋼 板的狹縫608，由此形成狹縫涂敷機(jī)605。令狹縫涂敷機(jī)上部609中的狹縫的寬度611為 3mm，令狹縫涂敷機(jī)下部610中的狹縫的寬度616為0. 5mm。在狹縫608的內(nèi)部配置有脫脂 棉 612。如圖6C所示，令狹縫涂敷機(jī)下部610的前端與基板601的距離為0. 2mm。在該圖 中雖然沒(méi)有表示，但是使用固定夾具固定狹縫涂敷機(jī)605。固定夾具與用于調(diào)整基板601的 表面與狹縫涂敷機(jī)605的距離，并且在保持規(guī)定的距離的狀態(tài)下使狹縫涂敷機(jī)605相對(duì)于 基板601在箭頭607的方向上移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部(未圖示)連結(jié)。接著，緩慢地將2，2，2-三氟乙醇614倒入淺底容器613中，使得狹縫涂敷機(jī)上部 609的一部分浸漬于液體中。接著，使用吸量管，從狹縫608的上部緩慢地插入正十六烷，在 狹縫涂敷機(jī)下部610與基板601之間形成幕簾狀的液膜606。然后，使狹縫涂敷機(jī)605以 10mm/s的速度在箭頭方向607移動(dòng)，將正十六烷涂敷于基板601的表面。然后，從2，2，2-三氟乙醇614中取出基板601。此外，作為相對(duì)于本參考實(shí)施例的比較例的方法，在將溶液(A)涂敷于具有與基 板601相同的結(jié)構(gòu)的基板上并進(jìn)行室溫干燥之后，在大氣中涂敷正十六烷。(5)涂敷結(jié)果圖7A為在本參考實(shí)施例和上述比較例中使用的基板的平面示意圖。圖7B 圖7D為表示在本參考實(shí)施例和上述比較例中將溶液(A)涂敷于基板后的基板表面的狀態(tài)的顯 微鏡照片。另外，圖7B 圖7D中的基板表面的各區(qū)域的位置，分別與圖7A的平面示意圖 所表示的基板表面的各區(qū)域?qū)?yīng)。在圖7A的平面示意圖中，露出基板表面的區(qū)域702相當(dāng)于第一區(qū)域，OTS的單分 子膜形成區(qū)域703相當(dāng)于第二區(qū)域，F(xiàn)AS的單分子膜形成區(qū)域701相當(dāng)于第三區(qū)域。圖7B為在本參考實(shí)施例中，在大氣中涂敷溶液(A)后在室溫下使其干燥后的基板 表面的顯微鏡照片。從該照片可知，硅粒子704有選擇地配置于露出基板表面的區(qū)域702。圖7C為在本參考實(shí)施例中，在2，2，2_三氟乙醇中涂敷正十六烷后的基板表面的 顯微鏡照片。該照片為在將基板浸漬于2，2，2_三氟乙醇中的狀態(tài)下所攝取的照片。從該照片可知，正十六烷705有選擇地僅配置于OTS的單分子膜形成區(qū)域703。根據(jù)上述的結(jié)果能夠確認(rèn)，硅粒子在選擇地配置于第一區(qū)域，正十六烷有選擇地 配置于第二區(qū)域。另外，即使將該基板在大氣中取出，硅粒子和十六烷的配置也不改變。圖8為在本參考實(shí)施例中，對(duì)從2，2，2-三氟乙醇取出至大氣中的基板中，設(shè)置有 直徑為100 μ m的圓形的第一區(qū)域和由OTS的單分子膜形成的第二區(qū)域的基板表面進(jìn)行觀 察而得到的顯微鏡照片。在該照片中，硅粒子801和正十六烷802的位置分別以箭頭表示。能夠確認(rèn)，硅粒 子801和正十六烷802的位置分別與親水性的第一區(qū)域和形成有OTS的單分子膜的第二區(qū) 域?qū)?yīng)。由此可知，在本參考實(shí)施例中，硅粒子有選擇地配置于第一區(qū)域，正十六烷有選擇 地配置于第二區(qū)域。圖7D為在大氣中涂敷溶液(A)并使其干燥后，作為比較例在大氣中涂敷正十六烷 后的基板表面的顯微鏡照片。從該照片可知，在大氣中涂敷了正十六烷的情況下，在之前配置有硅粒子的區(qū)域 (第一區(qū)域)也配置有正十六烷，因此配置在圖中的707所示的部分和OTS的單分子膜形成 區(qū)域706這兩者中。從上述情況可知，在大氣中，不能夠?qū)⒄閮H分開(kāi)涂敷于OTS的單分子膜形 成區(qū)域。能夠推測(cè)，在大氣中進(jìn)行涂敷時(shí)正十六烷也配置于硅粒子所存在的區(qū)域是因?yàn)?，?粒子具有親水性。以上，通過(guò)本參考實(shí)施例，能夠證實(shí)本發(fā)明的基本原理。(實(shí)施例1)代替參考實(shí)施例中的正十六烷，使用將表面被己基(-(CH2)5-CH3)覆蓋的氧化硅粒 子(平均粒徑300nm)分散于己烷中而得到的溶液，進(jìn)行除此以外與參考實(shí)施例相同的實(shí) 驗(yàn)。即，在實(shí)施例1中，第二物質(zhì)為表面被己基(-(CH2)5-CH3)覆蓋的氧化硅粒子，有機(jī)溶劑 為己烷。以下，對(duì)包含氧化硅粒子和己烷的上述溶液(以下，在實(shí)施例中將該溶液記載為 溶液(B))的制作方法進(jìn)行說(shuō)明。
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首先，在50mL的離心管中，放入溶解有Ivol %的己基三氯硅烷的己烷溶解30mL， 和平均粒徑為300nm的氧化硅粒子(扶桑化學(xué)工業(yè)(有限公司)制造，硅膠(colloidal silica))0. 3g，并蓋上蓋子，放置一晚。該操作在干燥的氮?dú)夥罩羞M(jìn)行。之后，將離心管放入超聲波清洗機(jī)，施加超聲波。 由此，氧化硅粒子均勻地分散于己烷。然后，將離心管設(shè)置于離心分離機(jī)，以5000轉(zhuǎn)/分旋轉(zhuǎn)10分鐘。由此，氧化硅粒 子沉降于離心管的底部。在干燥的氮?dú)夥罩?，使用吸量管吸取離心管的上清液，并將與所吸取的量相等的 量的己烷放入離心管。然后，對(duì)離心管施加超聲波使氧化硅粒子分散。然后，再次以與上述內(nèi)容相同的方法，使用離心分離機(jī)使氧化硅粒子沉降，除去上 清液，并且添加己烷，施加超聲波。反復(fù)進(jìn)行5次該離心分離、沉降、分散的操作。其結(jié)果是， 能夠得到帶有白色部分的透明的己烷溶液。在用注射器吸取一滴該己烷溶液，并滴落在玻 璃基板上后，將己烷干燥除去，用光學(xué)顯微鏡觀察基板表面。其結(jié)果是，在基板表面，觀察到 單分散狀態(tài)的氧化硅粒子。該結(jié)果表明，表面被己基覆蓋的氧化硅粒子均勻地分散在己烷 中。即，通過(guò)該方法制作出溶液(B)。另一方面，將0. 3g未經(jīng)己基三氯硅烷處理的氧化硅粒子和30mL己烷的混合溶液 放入玻璃容器，施加超聲波。施加超聲波后，己烷溶液的上清液透明，在底部氧化硅粒子以 凝聚的狀態(tài)存在。用注射器吸取一滴該己烷溶液的上清液，并滴落在玻璃基板上后，將己烷 干燥除去，用光學(xué)顯微鏡觀察基板表面。但是，在基板表面上觀察不到氧化硅粒子。該結(jié)果 表明，氧化硅粒子不存在于己烷溶液的上清液，不分散在溶液中。從而，能夠推測(cè)出，經(jīng)己基 三氯硅烷處理過(guò)的氧化硅粒子分散在己烷中是因?yàn)椋摿Ｗ颖砻姹患夯采w。以與參考實(shí)施例相同的方法將溶液(A)和溶液(B)依次涂敷于基板。S卩，以與參考實(shí)施例相同的方法將溶液(A)涂敷于基板后，在室溫下使其自然干 燥30分鐘。然后，在將基板浸漬于2，2，2_三氟乙醇中的狀態(tài)下，以與參考實(shí)施例中涂敷正 十六烷的方法相同的方法涂敷溶液(B)，之后從2，2，2_三氟乙醇中取出基板，在室溫氣氛 中自然干燥10分鐘。其結(jié)果是，與參考實(shí)施例同樣，在基板的第一區(qū)域配置有硅粒子，在第二區(qū)域配置 有表面被己基覆蓋的氧化硅粒子。(實(shí)施例2)以與實(shí)施例1相同的方法涂敷溶液㈧和溶液⑶。但是，將涂敷溶液㈧和溶液 ⑶的順序顛倒。首先，在2，2，2-三氟乙醇中涂敷溶液(B)，從2，2，2-三氟乙醇中取出基板，在室溫 附近使其自然干燥10分鐘。然后，在大氣中將溶液(A)涂敷于基板后，在室溫下自然干燥30分鐘。其結(jié)果是，能夠使得硅粒子有選擇地配置于親水性區(qū)域，氧化硅粒子有選擇地配 置于OTS區(qū)域。工業(yè)上的可利用性在本發(fā)明的方法中，利用光刻法等，能夠使配置第一物質(zhì)、第二物質(zhì)的區(qū)域的大小 小到微米程度。因此，根據(jù)本發(fā)明的方法，能夠容易地將兩種物質(zhì)有選擇地配置于微米大小的區(qū)域中。進(jìn)一步，在本發(fā)明的方法中，能夠利用狹縫涂敷機(jī)等價(jià)廉的涂敷裝置將包含第一 物質(zhì)、第二物質(zhì)的溶液涂敷于大面積的基板。因此，使用本發(fā)明的方法，能夠以較低的價(jià)格 在大面積基板形成兩種微小的圖案。能夠?qū)崿F(xiàn)這種效果的本發(fā)明的方法，能夠作為有選擇 地配置直徑為納米尺寸的η型和P型硅粒子的方法來(lái)應(yīng)用，因此，能夠以較低的價(jià)格在大面 積基板形成具有ρη結(jié)的晶體管。進(jìn)一步，本發(fā)明的方法還能夠作為有選擇地配置電極材料 和半導(dǎo)體材料的方法來(lái)應(yīng)用，因此能夠以低成本在大面積基板形成作為晶體管的構(gòu)成要素 的電極和活性層。 如以上所述，本發(fā)明的方法例如也能夠應(yīng)用于大面積有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光顯示器的制造 方法，能夠以良好的精度和低成本制作出用于驅(qū)動(dòng)大面積有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光顯示器的晶體管的 活性層和電極。
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權(quán)利要求
一種將具有親水性的表面的第一物質(zhì)和表面被烴基覆蓋的第二物質(zhì)有選擇地配置于基板的表面的方法，其特征在于所述基板在表面具有第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域，所述第一區(qū)域?yàn)橛H水性區(qū)域，所述第二區(qū)域被烴基覆蓋，所述第三區(qū)域被氟碳基覆蓋，所述方法包括以下工序(1)將包含所述第一物質(zhì)和水溶性溶劑的溶液涂敷于所述基板的工序；(2)通過(guò)從所述基板的表面除去所述水溶性溶劑，將所述第一物質(zhì)配置于所述第一區(qū)域的表面的工序；(3)將所述基板浸漬于包含醇的液體中的工序，該醇在分子中具有氟；(4)對(duì)于浸漬于所述液體中的所述基板，將包含所述第二物質(zhì)和有機(jī)溶劑的溶液涂敷于所述基板的表面的工序；(5)從所述液體中取出所述基板的工序；和(6)通過(guò)從所述基板的表面除去所述有機(jī)溶劑，將所述第二物質(zhì)配置于所述第二區(qū)域的表面的工序。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于 所述液體為2，2，2-三氟乙醇。
3.一種將具有親水性的表面的第一物質(zhì)和表面被烴基覆蓋的第二物質(zhì)有選擇地配置 于基板的表面的方法，其特征在于所述基板在表面具有第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域， 所述第一區(qū)域?yàn)橛H水性區(qū)域， 所述第二區(qū)域被烴基覆蓋， 所述第三區(qū)域被氟碳基覆蓋， 所述方法包括以下工序(1)將所述基板浸漬于包含醇的液體中的工序，該醇在分子中具有氟；(2)對(duì)于浸漬于所述液體中的所述基板，將包含所述第二物質(zhì)和有機(jī)溶劑的溶液涂敷 于所述基板的表面的工序；(3)從所述液體中取出所述基板的工序；(4)通過(guò)從所述基板的表面除去所述有機(jī)溶劑，將所述第二物質(zhì)配置于所述第二區(qū)域 的表面的工序；(5)將包含所述第一物質(zhì)和水溶性溶劑的溶液涂敷于所述基板的工序；和(6)通過(guò)從所述基板的表面除去所述水溶性溶劑，將所述第一物質(zhì)配置于所述第一區(qū) 域的表面的工序。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于 所述液體為2，2，2-三氟乙醇。
全文摘要
本發(fā)明提供一種將兩種物質(zhì)有選擇地配置于基板的表面的方法，該方法是將具有親水性的表面的第一物質(zhì)(108)和表面被烴基覆蓋的第二物質(zhì)(112)有選擇地配置于基板(101)的表面的方法?；?101)在表面具有親水性的第一區(qū)域(102)、表面被烴基覆蓋的第二區(qū)域(103)和表面被氟碳基覆蓋的第三區(qū)域(104)。本發(fā)明的方法包括以下工序(1)將包含第一物質(zhì)和水溶性溶劑的溶液(105)涂敷于基板(101)的工序；(2)通過(guò)從基板(101)的表面除去水溶性溶劑，將第一物質(zhì)(108)配置于第一區(qū)域(102)的表面的工序；(3)將基板(101)浸漬于包含在分子中具有氟的醇的液體(201)中的工序；(4)將基板(101)浸漬于液體(201)中，并且將包含第二物質(zhì)和有機(jī)溶劑的溶液(110)涂敷于基板(101)的表面的工序；(5)從液體(201)中取出基板(101)的工序；和(6)通過(guò)從基板(101)的表面除去有機(jī)溶劑，將第二物質(zhì)(112)配置于第二區(qū)域(103)的表面的工序。
文檔編號(hào)H01L29/786GK101884255SQ200980101190
公開(kāi)日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2009年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月31日
發(fā)明者中川徹 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社