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JP6346161B2 - パターン形成方法 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、パターン形成方法に関する。
種々の電子機器などにおいて、導電体、半導体及び絶縁体の各種のパターンが形成される。パターン形成方法及びパターン構造体において、パターンの精度の向上が求められている。特に、印刷を用いたパターン形成では、フォトリソグラフィに比べて工程が削減されローコストが期待できるが、微細パターンを形成することに課題がある。
ローコストに電子デバイスを形成する方法として、印刷を用いたパターン形成が考えられている。印刷法としては、スクリーン印刷、グラビア印刷、インクジェット印刷などがあるが、これらの印刷手法のままでは、微細なパターン形成が難しい。そこで、印刷する対象基板の表面の濡れ性が空間的に異なるように予め親撥パターンを形成し、その上にインクを印刷することでパターン境界が明瞭で微細なパターンを形成する方法が知られている。例えば、親撥パターンを形成する方法としては、疎水性有機層に紫外光をフォトマスクを介して照射して表面を親水化する方法が示されており、その後、親水性部分にディップ法やダイコーティング法でインクを形成して、薄膜トランジスタのソース、ドレイン電極などを形成している。紫外光は150〜350nmの短波長を用いるのが良く、紫外光照射とオゾン処理を組み合せると短時間の処理ができることが知られている。
しかしながら、紫外光の波長が350nmより短いことでマスクをコンタクトさせる方法を採ることはできても投影光学系を組むことが難しく、出来ても非常に高価な露光装置となる問題があった。さらに、接触角が変化するために必要な露光処理時間が長くなり（感度が低い）、コンタクト露光での一括処理以外では実用的な時間での処理が困難であった。マスクをコンタクトして露光する必要があることは、基板が変形するプラスチックの場合にはパターンのアライメントが困難となり、変形量に応じた設計マージンを大きく取らざるを得ず、高精細な（高集積度の）パターン形成が出来ない問題があった。また、光照射時にオゾン処理を組み合せるとオゾンが拡散することでパターンの境界で接触角がなだらかな変化をし、微細なパターンの形成が出来ない問題があった。
光吸収層の上に撥水層を形成し、光照射して光吸収層で発熱し、熱エネルギーで撥水層を分解して親水化する方法が提案されている。熱を用いるため、エネルギー密度が大きいレーザー光を用いなければならず、また熱によるため、照射境界部で拡散があり、親撥パターンの境界がなだらかになる問題があった。
特開２００５−２８９０５４号公報 特開２００４−１４６４７８号公報
本発明の実施形態は、精度を向上できるパターン形成方法を提供する。
本発明の実施形態によれば、パターン形成方法は、第１面を有すし樹脂を含む基板と、前記基板の一部の上に設けられ互いに離れた第１電極及び第２電極と、前記第１電極の少なくとも一部の上、前記第２電極の少なくとも一部の上、及び、前記基板の前記第１電極及び前記第２電極の間の上に設けられた有機半導体層と、前記有機半導体層の上に設けられた第１層と、前記第１層の上に設けられた第２層と、前記第２層の上に設けられた感光性の親撥元材料と、を含み、前記第１層は前記第２層と接し第１屈折率を有する上部領域を含み、前記第２層は、前記第１屈折率とは異なる第２屈折率を有する、加工体を準備する工程を含む。前記パターン形成方法は、前記感光性の親撥元材料のうちの第１位置の第１部分に第１光を照射して前記第１部分の少なくとも一部を硬化させ、前記感光性の親撥元材料のうちの第２位置の第２部分を除去し、前記加工体の上面の第１領域における第１液体の第１接触角を、前記上面の第２領域における前記第１液体の第２接触角よりも相対的に大きくし、前記第２位置は前記第１面に沿う方向において前記第１位置と並び、前記第１領域は前記第１面に対して垂直な第１方向において前記第１位置と重なり、前記第２領域は前記第１方向において前記第２位置及び前記基板の前記第１電極及び前記第２電極の前記間と重なる、第１工程をさらに含む。前記パターン形成方法は、前記第１液体を前記第２領域と接触させて第１パターンを形成する第１パターン形成工程を含む。前記第１パターンは、前記第１領域の少なくとも一部と、前記第２領域の少なくとも一部の上の前記第１液体と、を含む。前記パターン形成方法は、前記第２領域の前記少なくとも一部の上の前記第１液体の少なくとも一部から導電性の固体を形成して、前記固体を含む第３電極を形成する第２パターン形成工程を含む。前記第１層の前記第１光に対する減衰率は、５０％以上である。前記第１光の波長は、３７０ｎｍ以下である。前記第１層は、ポリスチレン系樹脂を含む。前記第２層は、フッ素を含まないポリスチレン系樹脂を含む。
図１（ａ）〜図１（ｇ）は、第１の実施形態に係るパターン形成方法を示す工程順模式的断面図である。 パターンの特性を示す模式図である。 パターンの特性を示すグラフ図である。 図４（ａ）〜図４（ｇ）は、第１の実施形態に係る別のパターン形成方法を示す工程順模式的断面図である。 図５（ａ）〜図５（ｇ）は、第１の実施形態に係る別のパターン形成方法を示す工程順模式的断面図である。 図６（ａ）〜図６（ｇ）は、第１の実施形態に係る別のパターン形成方法を示す工程順模式的断面図である。 図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第１の実施形態に係る別のパターン形成方法を示す模式的断面図である。 図８（ａ）〜図８（ｄ）は、第１の実施形態に係る別のパターン形成方法を示す工程順模式的断面図である。 図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第１の実施形態に係る別のパターン形成方法を示す工程順模式的断面図である。 図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、第１の実施形態に係る別のパターン形成方法を示す工程順模式的断面図である。 第１の実施形態に係る別のパターン形成方法を示す工程順模式的断面図である。 第１の実施形態に係る別のパターン形成方法を示す工程順模式的断面図である。 図１３（ａ）〜図１３（ｆ）は、第２の実施形態に係るパターン形成方法を示す工程順模式的断面図である。
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
（第１の実施形態）
図１（ａ）〜図１（ｇ）は、第１の実施形態に係るパターン形成方法を例示する工程順模式的断面図である。
これらの図は、本実施形態に係るパターン形成方法の第１方法ＰＲ１を例示している。 図１（ａ）に示すように、本実施形態に係るパターン形成方法において、基板５０ｓが用意される。基板５０ｓは、例えば、プラスチック基板である。基板５０ｓは、例えば、樹脂を含む。基板５０ｓは、第１面５０ａを有する。第１面５０ａは、例えば、基板５０ｓの上面（例えば主面）である。第１面５０ａに対して垂直な方向をＺ軸方向とする。
第１面５０ａの上に、第１層１０が形成される。第１層１０は、例えば、有機層である。第１層１０は、例えば、有機物を含む。第１層１０の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）を第１厚さｔ１とする。第１層１０は、例えば、第１屈折率を有する。第１層１０は、Ｚ軸方向に対して垂直な面に沿って広がる。
図１（ｂ）に示すように、第１層１０の上に、第２層２０が形成される。第２層２０は、例えば、有機層である。第２層２０は、例えば、有機物を含む。第２層２０の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）を第２厚さｔ２とする。この例では、第２厚さｔ２は、第１厚さｔ１よりも薄い。第２層２０は、例えば、第２屈折率を有する。第２屈折率は、第１屈折率とは異なる。第２層２０は、第１層１０に対して実質的に平行である。
実施形態において、第１層１０は、第２層２０と接する上部領域１１を有する。例えば、上部領域１１は、第１屈折率を有する。第１層１０が、上部領域１１とは異なる領域（基板側領域１２）を有していても良い。基板側領域１２は、上部領域１１と基板５０ｓとの間に設けられる。上部領域１１は、基板側領域１２と、第２層２０との間に設けられる。基板側領域１２の屈折率は、上部領域１１の第１屈折率と同じでも良く、異なっても良い。基板側領域１２は、上部領域１１と連続していても良く、不連続でも良い。実施形態において、第１層１０に上部領域１１の層と、基板側領域１２の層と、が設けられ、これらの層の材料が互いに異なっても良い。以下では、第１層１０の特性が、第１層１０の全体で均一である場合として説明する。
図１（ｃ）に示すように、第２層２０の上に、感光性の親撥元材料４０（例えば第３層）が形成される。感光性の親撥元材料４０は、感光性を有する。感光性の親撥元材料４０に光が照射されると、感光性の親撥元材料４０の特性は変化する。光は、後述するパターンの形成に用いられる。光は、例えば、紫外光である。光の波長は、例えば、３６５ｎｍ±２０ｎｍである。光の波長は、例えば、３００ｎｍ以上４１０ｎｍ以下でも良い。感光性の親撥元材料４０は、例えば、固状でも良く、液状でも良い。親撥元材料４０（層）は、光照射により、撥液層または親液層となる材料（層）である。親撥元材料４０（層）は、分子構造および形態が変化する前のものである。親撥元材料４０（層）は、例えば、未反応層である。親撥元材料４０（層）は、例えば、未硬化層である。
このように、本実施形態においては、加工体５０が準備される。加工体５０は、第１面５０ａを有する基板５０ｓと、第１面５０ａの上に設けられた第１層１０と、第１層１０の上に設けられた第２層２０と、第２層２０の上に設けられた感光性の親撥元材料４０と、を含む。実施形態に係るパターン形成方法は、加工体５０の形成を含んでも良い。加工体５０は、第１面５０ａを有する基板５０ｓと、第１面５０ａの上に設けられた第１層１０と、第１層１０の上に設けられた第２層２０と、第２層２０の上に設けられた感光性の親撥元材料４０から形成された層と、を含む場合がある。
図１（ｄ）に示すように、感光性の親撥元材料４０の一部に選択的に光Ｌ０を照射する。例えば、感光性の親撥元材料４０は、第１部分ｐ１と、第２部分ｐ２と、を含んでいる。感光性の親撥元材料４０は、第１位置ｑ１と第２位置ｑ２とを有する。第２位置ｑ２は、第１面５０ａに沿う方向において、第１位置ｑ１と並ぶ。第１部分ｐ１は、感光性の親撥元材料４０のうちの第１位置ｑ１に設けられる。第２部分ｐ２は、感光性の親撥元材料４０のうちの第２位置ｑ２に設けられる。第１部分ｐ１及び第２部分ｐ２の一方に、光Ｌ０を照射する。この例では、マスクＭ１が用いられる。マスクＭ１は、開口部Ｍ２を有している。この例では、開口部Ｍ２は、第１部分ｐ１の第１位置ｑ１と重なる。遮光部（非開口部）は、第２部分ｐ２の第２位置ｑ２と重なる。これにより、この例では、第１部分ｐ１に光が照射される。実施形態において、光の照射は、例えば、光のスキャンなどにより行われても良い。スキャンに用いられる光の光源には、例えば、超高圧水銀ランプまたは紫外ＬＥＤなどが用いられる。光は、例えば、マスクを用いずに２次元光変調器（例えばＤＭＤなど）により、空間的な変調が行われ、例えば、投影レンズで基板に照射される。第１部分ｐ１及び第２部分ｐ２の一方への光Ｌ０の照射の方法は、任意である。
第１方法ＰＲ１においては、感光性の親撥元材料４０は、ネガ型である。感光性の親撥元材料４０において、光Ｌ０が照射された部分において、例えば、重合が促進される。この例では、第１部分ｐ１の耐薬品性は、第２部分ｐ２の耐薬品性よりも高くなる。第１部分ｐ１は、第２部分ｐ２よりも溶解しにくくなる。
感光性の親撥元材料４０を薬液で処理する。例えば、第２部分ｐ２が除去される。加熱または減圧などにより、第２部分ｐ２が除去されても良い。一方、感光性の親撥元材料４０の第１部分ｐ１は、残る。第１部分ｐ１により、例えば、撥液層が形成される。例えば、親撥元材料４０から重合等により固体化（例えば硬化）した親撥層が生成される。この場合には、その変化した層が第１部分ｐ１である。以下の記述でも同様である。
図１（ｅ）に示すように、感光性の親撥元材料４０から形成される層４０ａが残る。この例では、第２層２０の一部の上に形成層である第１部分ｐ１が残る。第２部分ｐ２が除去された領域においては、第２層２０の表面が露出する。第１方法ＰＲ１においては、形成層である第１部分ｐ１の表面エネルギーは、第２層２０の表面エネルギーとは異なる。この例では、形成層である第１部分ｐ１における液体６０の接触角は、第２層２０の表面における液体６０の接触角よりも大きい。
このように、加工体５０の上面５０ｕにおいて、互いに異なる表面エネルギーを有する複数の領域(第１領域ｒ１及び第２領域ｒ２）が形成される。この例では、第１領域ｒ１は、第１部分ｐ１の表面に対応する。第２領域ｒ２は、第２部分ｐ２が除去されて露出した第２層２０の表面に対応する。
本実施形態においては、加工体５０の上面５０ｕの第１領域ｒ１における液体６０の第１接触角を、上面５０ｕの第２領域ｒ２における液体６０の第２接触角よりも相対的に大きくする。第１領域ｒ１は、第１面５０ａに対して垂直な第１方向（Ｚ軸方向）において、第１部分ｐ１の第１位置ｑ１と重なる。第２領域ｒ２は、第１方向において、第２部分ｐ２の第２位置ｑ２と重なる。
液体６０は、例えば、インクである。図１（ｅ）は、仮に置いた液体６０を描くことにより、加工体５０の上面５０ｕの第１領域ｒ１及び第２領域ｒ２の特性（接触角）の違いを例示している。図１（ｅ）の工程において、液体６０は、上面５０ｕに設けられなくても良い。
図１（ｆ）に示すように、液体６０を第２領域ｒ２と接触させて第１パターンＰＴ１を形成する。このとき、液体６０は、第２領域ｒ２に加えて、第１領域ｒ１の少なくとも一部と一時的に接触しても良い。例えば、加工体５０の上面５０ｕに液体６０を塗布する。例えば、印刷などの手法により、塗布が行われる。この例では、相対的に接触角が大きい第１領域ｒ１(第１部分ｐ１）の上には、実質的に液体６０は設けられない。相対的に接触角が小さい第２領域ｒ２（第２層２０の表面）の上に、液体６０が設けられる。この違いにより、第１パターンＰＴ１が形成される。この例では、第１パターンＰＴ１は、第１領域ｒ１の少なくとも一部と、第２領域ｒ２の少なくとも一部の上の液体６０と、を含む。第１パターンＰＴ１は、パターン構造体である。
図１（ｇ）に示すように、さらに、第２領域ｒ２の少なくとも一部の上の液体６０の少なくとも一部から固体６１を形成する。例えば、熱処理、乾燥処理、プラズマ照射、及び、光照射の少なくともいずれかが実施される。これにより、固体６１を含む第２パターンＰＴ２を形成する。固体６１は、例えば、導電体、半導体及び絶縁体のずれかである。例えば、固体６１が電子装置の一部となる。固体６１は、例えば、導電パターン等の機能性のパターンを含む。
本実施形態においては、図１（ｄ）に示すように、光Ｌ０のうちの１光Ｌ１は、感光性の親撥元材料４０に入射し、第２層２０中を進行する。本実施形態においては、第２層２０の第２屈折率は、第１層１０の屈折率とは異なる。このため、第２層２０中を進行した第１光Ｌ１の一部は、第２層２０と第１層１０との間の界面Ｉ２で反射する。反射した第１光Ｌ１は、感光性の親撥元材料４０の第１部分ｐ１に入射する。これにより、第１部分ｐ１には、上からの光Ｌ０と、界面Ｉ２で反射した下からの第１光Ｌ１の一部と、が入射する。これにより、第１部分ｐ１の光に基づく反応がより促進される。感光性の親撥元材料４０の実質的な感度が向上する。
例えば、感光性の親撥元材料４０においては、光反応で固体化する際に、下面からの光の方が有効となることを見出した。これは基板側の下面から膜が成長する機構のためであり、膜となる反応としての感度は下面からの光の方が高くなる。また、光Ｌ０が吸収されることにより、光Ｌ０に基づく反応が生じる。このため、光Ｌ０が感光性の親撥元材料４０を進行するうちに、光Ｌ０の強度が低下する。例えば、感光性の親撥元材料４０の上面（光Ｌ０が入射する面）の近傍では、光Ｌ０の強度は十分に高い。一方、感光性の親撥元材料４０の下面の側の部分では、光Ｌ０の吸収により、光Ｌ０の強度が十分ではない状態が生じることがある。
実施形態においては、例えば、第２層２０と第１層１０との間の界面Ｉ２で光Ｌ０が反射する。第１部分ｐ１に、上からの光Ｌ０と、界面Ｉ２で反射した下からの第１光Ｌ１の一部と、が入射する。これにより、感光性の親撥元材料４０の下面の側の部分での光Ｌ０の強度の不足が抑制される。第１部分ｐ１の光に基づく反応がより促進され、感光性の親撥元材料４０の実質的な感度が向上する。これにより、第１領域ｒ１及び第２領域ｒ２を含む第１パターンＰＴ１において、高い精度が得られる。これにより、第２パターンＰＴ２において、高い精度が得られる。
一方、光Ｌ０の別の一部である第２光Ｌ２は、感光性の親撥元材料４０に入射し、第２層２０を通過して、第１層１０に入射する。第２光Ｌ２は、例えば、第１層１０と基板５０ｓとの間の界面Ｉ１で反射する。例えば、基板５０ｓの表面（第１面５０ａ）の平坦性が低い場合が多い。第１層１０に入射した第２光Ｌ２は、界面Ｉ１で反射したときに、第１面５０ａの凹凸により、例えば、散乱される。さらに、第２光Ｌ２は、基板５０ｓ内を通過する。この際にプラスチック基板などでは基板の濁りにより、散乱される。また、材料によっては蛍光を発することがあり、蛍光光は散乱光と同様な角度を持った光となる。また、基板５０ｓがプラスチック基板などである場合には、第１面５０ａが曲面状である場合がある。このとき、第２光Ｌ２は、第１面５０ａに対して傾斜する場合がある。第１面５０ａで反射した第２光Ｌ２の方向が、傾斜する。第２光Ｌ２は、基板５０ｓの裏面で反射されたり、基板５０ｓを通過した後にステージなどで反射されたりすることもある。これらの要因による光を「散乱光等」と、ここでは総称することとする。
「散乱光等」は、界面Ｉ１での反射、基板表面の平坦性が低いことによる散乱、基板自身の濁りによる散乱、基板材料の蛍光、曲面である場合の傾斜光などを含む。「散乱光等」は、後述の第１層１０内での散乱も含む。「散乱光等」は、それ以外に、例えば、第２光Ｌ２の方向が変化し、第２部分ｐ２に到達する光の全てを含んでも良い。
撥液元材料４０を透過した第２光Ｌ２の一部が散乱光等となり、その進行方向の延長線が、第２部分ｐ２と重なる場合がある。散乱光等により第２光Ｌ２が第２部分ｐ２に入射すると、第２部分ｐ２の光による反応が進む。その結果、例えば、第２領域ｒ２における液体６０の接触角が増加する。
実施形態において、第１層１０が光減衰性を有していると、第１層１０中で第２光Ｌ２が減衰する。例えば、第２層２０から第１面５０ａに向かって第２光Ｌ２が進行しているときに、第２光Ｌ２の一部が第１層１０で減衰される。これにより、第２光Ｌ２の、界面Ｉ１に到達する量が減少する。さらに、界面Ｉ１に到達し、界面Ｉ１で反射した第２光Ｌ２が、第１層１０で吸収される。このため、界面Ｉ１で反射し、傾斜した方向に進行する第２光Ｌ２が、第２部分ｐ２に入射することが抑制される。なお、第１層１０が光吸収性を有する場合について説明したが、第１層１０は光を反射しても良い。この場合においても、第２部分ｐ２への光の入射が抑制される。第２光Ｌ２が基板５０ｓ内およびそれよりも下に到達する場合にも同様である。すなわち、散乱光等により、光の方向が変化した場合にも、第１層１０により、第２部分ｐ２に入射することが抑制される。例えば、第１層１０は光吸収性を有することで光が減衰する。
例えば、第１層１０の光Ｌ０に対する減衰率は、３０％以上である。例えば、第１層１０の光Ｌ０に対する減衰率は、第２層２０の光Ｌ０に対する減衰率よりも高い。例えば、第１層１０の光Ｌ０に対する透過率は、第２層Ｌ０の光に対する透過率よりも低い。
第１層１０は、例えば、光吸収性を有する。第１層１０は、光を反射しても良い。この場合においても、第２部分ｐ２への光の入射が抑制される。第１層１０が、光が透過する際に減衰する特性を有することで、光が第２部分ｐ２に入射することが抑制される。これにより、例えば、第２領域ｒ２における液体６０の接触角が増加することが抑制され、パターンの精度が向上する。
実施形態において、例えば、第１層１０の光Ｌ０に対する第１吸収率は、第２層２０の光Ｌ０に対する第２吸収率よりも高いことが好ましい。これにより、界面Ｉ１で反射した第２光Ｌ２が、必要としない領域に入力することが抑制される。これにより、パターンの精度がより向上する。
上記の第１光Ｌ１は、第１層１０と第２層２０との間の界面Ｉ２で反射する。例えば、界面Ｉ２の平坦性が低い場合などにおいては、散乱などが生じる。反射により、反射した第１光Ｌ１の進行方向が傾斜する場合がある。例えば、実施形態において、第１層１０の第１厚さｔ１は薄くされる。これにより、反射して傾斜した第１光Ｌ１が第２部分ｐ２に入射することが抑制される。実施形態において、第２層２０は薄いことが好ましい。例えば、第２層２０の第２厚さｔ２は、第１層１０の第１厚さｔ１よりも薄い。これにより、パターンの精度がより向上する。
以上のように、本実施形態においては、第１工程（図１（ｄ）及び図１（ｅ）に例示した工程）が設けられる。この工程では、感光性の親撥元材料４０の第１部分ｐ１及び第２部分ｐ２の一方に光Ｌ０を照射する。そして、加工体５０の上面５０ｕの第１領域ｒ１における液体６０の第１接触角を、上面５０ｕの第２領域ｒ２における液体６０の第２接触角よりも相対的に大きくする。第１領域ｒ１は、Ｚ軸方向において第１部分ｐ１と重なり、第２領域ｒ２は、Ｚ軸方向において、第２部分ｐ２の第２位置ｑ２と重なる。
第１方法ＰＲ１においては、光Ｌ０は、第１部分ｐ１に照射される。第１工程は、第１部分ｐ１の少なくとも一部を硬化させることを含む。第１方法ＰＲ１において、第１工程は、第２部分ｐ２の少なくとも一部を、照射の後に、除去する除去工程をさらに含んでもよい。光Ｌ０が照射された第１部分ｐ１が残り、第１部分ｐ１の第１位置ｑ１と重なる第１領域ｒ１上における第１接触角が、第２部分ｐ２の第２位置ｑ２と重なる第２領域ｒ２（第２層２０の表面）上における第２接触角よりも大きくなる。
図１（ｄ）に示すように、実施形態において、光Ｌ０の別の一部である第３光Ｌ３が、感光性の親撥元材料４０、第２層２０及び第１層１０を通過して基板５０ｓに入射しても良い。第３光Ｌ３の一部が、基板５０ｓを通過しても良い。
図２は、パターンの特性を例示する模式図である。
図２は、実験の試料を示す平面図である。図２は、図１（ｆ）に示す状態の試料を例示している。
図２に示すように、Ｚ軸方向（第１面５０ａに対して垂直な方向）に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。
図２に示すように、加工体５０の上面５０ｕにおいて、第１領域ｒ１と、第２領域ｒ２と、が設けられている。第１領域ｒ１は、感光性の親撥元材料４０から形成される層４０ａの表面に対応し、第１部分ｐ１の表面に対応する。第２領域ｒ２は、第２部分ｐ２が除去されて露出した第２層２０の表面に対応する。この実験では、第２領域ｒ２の平面形状は、「Ｔ字状」である。第２領域ｒ２の一部は、Ｘ軸方向に延びる。第２領域ｒ２の一部は、Ｙ軸方向に延びる。これらの部分の交点ｒ２０に、液体６０の液滴が配置される。液滴は、第２領域ｒ２の表面に沿って広がる。液体６０は、第１領域ｒ１でははじかれる。液体６０は、第１領域ｒ１上では、広がらない。
実験では、基板５０ｓとして、ＰＥＮフィルムが用いられる。第１層１０として、アクリル系樹脂に紫外線吸収性基を組み込んだ膜が用いられる。第１層１０の屈折率は、１．５０である。第１層１０の厚さは、３μｍ〜２０μｍである。第２層２０として、ここではフッ素を含まないポリスチレン系樹脂が用いられる。第２層２０の屈折率は約１．５５である。第２層２０の厚さは、約１０ｎｍ〜２μｍである。感光性の親撥元材料４０として、光硬化性材料が用いられる。この光硬化性の材料は、３６５ｎｍの波長の光で、フッ素を含む基を持つ撥液膜が、硬化して得られる。感光性の親撥元材料４０となる材料の厚さは、５０ｎｍ〜５００ｎｍである。感光性の親撥元材料４０から形成される層４０ａの厚さは、約１０ｎｍ〜１００ｎｍである。実験では、Ｘ軸方向に延びる第２領域ｒ２のＹ軸方向に沿った幅は、２０μｍである。
実験では、液体６０として、テトラデカン溶媒のＡｇナノインクが用いられる。液体６０の液滴は、インクジェット法により、交点ｒ２０に配置される。交点ｒ２０に配置される液滴の数は、１である。１つの液滴の量は、１ピコリットルである。実験では、２種類の試料が作製される。第１試料においては、基板５０ｓ上に、上記の第１層１０及び第２層２０が設けられている。一方、第２試料においては、第１層１０が設けられず、基板５０ｓ上に第２層２０が直接設けられている。
第２試料においては、液体６０の濡れ広がりがわずかである。液体６０は、交点ｒ２０の近傍に留まる。これに対して、第１試料において、液体６０は、「Ｔ字状」の第２領域ｒ２に沿って濡れて広がる。第１試料において、液体６０の濡れて広がりの距離は長い。
第２試料の第２領域ｒ２上における接触角は、第１試料の第２領域ｒ２上における接触角よりも高いと考えられる。
第１層１０が設けられない第２試料においては、例えば、図１（ｄ）に示す第２光Ｌ２が、第２層２０を通過して基板５０ｓ到達したときに、光の散乱の影響を受ける。散乱は、例えば、基板５０ｓと第２層２０との間の界面による散乱、基板５０ｓ内における散乱、基板５０ｓの裏面での乱反射等、及び、基板５０ｓからの蛍光を含む。さらに、これらの組合せの影響を受ける。このため、光の一部が、感光性の親撥元材料４０に下側から入射すると考えられる。その結果、第２試料においては、例えば、第２部分ｐ２に、接触角が大きい領域が形成されたと考えられる。
この現象は、例えば、基板５０ｓとして、可視光で透明な樹脂基板が用いられたときに、特に観察される。例えば、基板５０ｓとして、ＰＥＮフィルム、または、ＰＥＴフィルムが用いられる場合に、この現象は顕著に生じる。樹脂基板（フィルム）においては、例えば、基材自体において散乱が生じやすい。樹脂基板においては、例えば、基板表面に凹凸が生じやすい。樹脂基板においては、例えば、基板上に膜を形成する前の洗浄（ドライ洗浄またはウェット洗浄など）により、凹凸が生じ易い。樹脂基板においては、例えば、蛍光を生じる場合がある。樹脂基板においては、例えば、熱工程により、オリゴマーが界面に形成される場合がある。これらの場合には、基板表面における光散乱がさらに増える。樹脂基板においては、基板中を光（例えば散乱光を含む）が伝搬し易い。これにより、非露光部にも光が到達しやすくなる。このようなことから、樹脂基板を用いた際に、液体６０の濡れ広がりの量が小さいと、考えられる。
さらに、第１層１０が設けられない第２試料において、第２層２０の屈折率が特定の値になると、基板５０ｓと第２層２０との間の界面において、光学的なマッチングが生じる場合がある。この場合には、光がこの界面を透過し易くなる、この界面で散乱光が増える場合がある。
これに対して、第１試料においては、第１層１０を設けることで、例えば、第１層１０と第２層２０との間の界面Ｉ２の反射により、感光性の親撥元材料４０の感度が実質的に向上する。同時に、例えば、基板５０ｓからの散乱光が減少する。これにより、第２領域ｒ２上における接触角が低く保たれる。これにより、濡れ広がりの量（距離）が長くなる。
液体６０の濡れ性は、表面状態に敏感である。表面エネルギーの低い領域が、第１面５０ａに形成されると、接触角（前進接触角）が大きくなる。このため、濡れ広がりの距離が短くなる。液体６０の供給量を多くすることで、連続したパターンが形成される可能性がある。しかしながら、液体６０の供給量を多くしても、液体６０が広がる平面形状が所望の形状にならない場合がある。例えば、液体６０から導電配線を形成する場合に、液体６０の途切れが生じると、配線が断線する。
実施形態においては、製造条件の許容幅が拡大できる。安定的に良好なパターンを、例えば、プラスチック基板上に形成できる。例えば、感光性の親撥元材料４０が、光硬化性である場合には、弱い光でも反応が生じやすい。このような場合にも、第１層１０及び第２層２０の組みを設けることにより、高精度のパターンを形成することができる。
以下、液体６０の濡れ広がりの量（長さ）に関する実験結果の例について説明する。この実験では、基板５０ｓの上に、第１層１０及び第２層２０が設けられる。実験においては、第１層１０の厚さ、光吸収基濃度、及び、材料などが変更される。これにより、第１層１０における光に対する減衰率が変更される。第１層１０の光Ｌ０に対する減衰率は、例えば、第１層１０の光Ｌ０に対する透過率に対して、（１−透過率）に対応する。減衰率は、例えば、以下のようにして求めても良い。第１層１０を設けず、基板５０ｓと第２層２０とを含む参照試料が作製される。光Ｌ０が参照試料を通過した後の露光光の強度を参照強度Ｉｒとする。一方、第１層１０を含む測定試料が作製される。同一の光Ｌ０を照射して測定試料を通過した後の露光光の強度を測定強度Ｉｍとする。減衰率Ｒｃを、Ｒｃ＝{（１−（Ｉｍ／Ｉｒ）}×１００（％）で求める。なお、参照強度Ｉｒの測定において、厳密に第１層１０のみがない構成にする必要はない。実質的に影響の大きな層構成（たとえば、基板のみであっても影響度が大きい材料）があれば、それでも構わない。
実験においては、露光光の光源として、超高圧水銀ランプが用いられる。ｉ線を中心として、短波長光および長波長光が、フィルタで除去される。除去された光が、露光光として用いられる。露光光のピーク波長は、約３６５ｎｍである。
減衰率Ｒｃが変更された複数の試料において、「Ｔ字状」の第２領域ｒ２の交点ｒ２０に液滴が配置される。液体６０は、テトラデカン溶媒のＡｇナノインクである。実験では、１つの液滴が交点ｒ２０にインクジェット法により配置される。液滴の量は、１ピコリットルである。
図２に示すように、液滴が濡れ広がったときの、液体６０のＸ軸方向に沿った長さを、広がり長Ｌｓとする。
図３は、パターンの特性を例示するグラフ図である。
図３の横軸は、減衰率Ｒｃ（％）である。縦軸は、広がり長Ｌｓ（μｍ）である。
図３から分かるように、減衰率Ｒｃが高いと、広がり長Ｌｓが長い。例えば、減衰率Ｒｃは、３０％以上であることが好ましい。これにより、広がり長Ｌｓの拡大の効果が得られる。減衰率Ｒｃは、５０％以上であることがさらに好ましい。これにより、広がり長Ｌｓの拡大の程度がさらに大きくなる。減衰率Ｒｃは、７０％以上であることがさらに好ましい。これにより、広がり長Ｌｓが十分に拡大する。例えば、第１層１０の透過率は、７０％未満であることが好ましい。第１層１０の透過率は、５０％未満であることがさらに好ましい。第１層１０の透過率は、３０％未満であることが好ましい。
広がり長が大きいということは、第２領域ｒ２の液体６０に対する接触角が小さくなっていることを意味する。これにより、滴下する液体６０のピッチが広くなっても、液体６０が切れることなくつながることができ、例えば、導電インクによる配線形成の場合に断線することがなくなり、歩留りが向上する。液滴の滴下パターンについて、たとえば、Ｔ型の場合に、枝の部分に滴下するだけで、配線部にも広げることができる。逆に、配線部にのみ滴下することで、枝の部分にも広げることができる。滴下パターンを単純にすることでインクジェットの描画時間を短縮し、タクトを上げることができる。線幅が狭い箇所（例えば１０μｍ以下の箇所）と、線幅が広い箇所（例えば２０μｍ以上の箇所）と、を接続する場合において、線幅が広い箇所にのみ滴下しても、線幅が狭い箇所にもインク（液体６０）が広がるようにできる。微細なパターンを、液滴サイズによらずに、形成できる。
実施形態において、第１層１０においては、例えば、３９０ｎｍ以下の波長の光に対する減衰率Ｒｃは、１０％以上であることが好ましい。実施形態において、第１層１０においては、例えば、３７０ｎｍ以下の波長の光に対する減衰率Ｒｃは、５０％以上であることが好ましい。
実施形態において、減衰率Ｒｃは、基板５０ｓ、第１層１０及び第２層２０が設けられた試料を通過した光の強度と、基板５０ｓ及び第２層２０が設けられた試料を通過した光の強度と、の比に対応する。実施形態において、プラスチック基板を用いた場合には、プラスチック基板における散乱等の影響がある。例えば、ガラス基板などにおいては、散乱などが少ない。基板５０ｓとしてガラス基板などを用いた場合の減衰率Ｒｃは、基板５０ｓとしてプラスチック基板を用いた場合の減衰率Ｒｃよりも大きくなる傾向がある。
実施形態において、基板５０ｓは、例えば、ガラスを含む。基板５０ｓは、例えば、プラスチックフィルムを含んでも良い。基板５０ｓの厚さは、例えば、２μｍ以上３００μｍ以下である。
実施形態において、第１層１０は、例えば、パターンを形成する際に用いられる光Ｌ０を減衰させる。第１層１０は、光Ｌ０の少なくとも一部を吸収する。第１層１０は、光Ｌ０の少なくとも一部を反射しても良い。
光Ｌ０は、例えば紫外光（紫外線）を含む。これにより、光の反応性が高くできる。
例えば、第１層１０は、有機物を含む。有機物は、例えば、高分子鎖を含む。高分子鎖は、例えば、官能基を含む。官能基は、例えば、紫外線吸収性を有する。官能基を含む高分子鎖が設けられることで、例えば、官能性の部分の溶出が抑制される。変質が生じにくい。例えば、可視光に対する第１層１０の透過率は、紫外光に対する第１層１０の透過率よりも高い。第１層１０は、例えば、金属微粒子等を含んでも良い。
例えば、第１層１０は、アクリル系樹脂を含む。このアクリル系樹脂は、紫外線吸収性基を含む。第１層１０の厚さは、例えば、２μｍ以上２０μｍ以下である。
第１層１０は、ポリイミド樹脂を含んでも良い。ポリイミド樹脂において、例えば、紫外域の分光特性が適切に設定される。これにより、第１層１０において、適切な減衰率Ｒｃが得られる。第１層１０は、例えば、透明ポリイミドを含んでも良い。透明ポリイミドにおいては、可視領域の透過率が高い。第１層１０は、例えば、半脂環式ポリイミドを含んでも良い。第１層１０は、例えば、全脂環式ポリイミドを含んでも良い。第１層１０は、含硫黄ポリイミドを含んでも良い。これらのポリイミドは、３７０ｎｍ以下の波長の光を吸収する。
実施形態において、第２層２０は、例えば、ポリスチレン系樹脂及びアクリル系樹脂の少なくともいずれかを含んでも良い。これらの樹脂は、例えば、親液性である。第２層２０が親液性である場合には、第２層２０は、例えば、フッ素などの疎液性の基を、実質的に含まない。第２層２０が親液性である場合には、第２層２０は、親液性の基を含む。
液体６０は、例えば、テトラデカン溶媒を含んでも良い。液体６０は、例えば、テトラデカン溶媒とＡｇナノインクとを含んでも良い。この場合、第２層２０におけるテトラデカンの接触角が低いことが好ましい。
第２層２０は、例えば、有機−無機ハイブリッド材料を含んでも良い。第２層２０は、例えば、塗布型の無機系材料を含んでも良い。
実施形態においては、第２層２０の上に感光性の親撥元材料４０が設けられる。感光性の親撥元材料４０から形成される層４０ａは、例えば、疎液性である。例えば、感光性の親撥元材料４０となる材料は、疎液性の基を含む感光性材料が用いられる。この材料に光を照射することで、疎液性の感光性の親撥元材料４０から形成される層４０ａが得られる。疎液性の基は、例えば、フッ素を含む基、長鎖アルキル基、フェノール基、及び、シリコーン基の少なくともいずれかを含む。
例えば、感光性の親撥元材料４０となる材料により、フッ素を含む基を含む疎液膜が得られる。疎液膜は、３６５ｎｍの波長の光の照射により硬化して形成される。感光性の親撥元材料４０となる材料は、光硬化性材料である。光硬化性材料においては、高い感度が得られる。光硬化性材料から得られる光硬化膜が疎液性であることで、例えば、３６５ｎｍの波長に対応した光学系が使用できる。この光学系により、高感度で疎液膜が得られる。
感光性の親撥元材料４０となる材料から、疎液性の層４０ａが得られる。疎液性の層４０ａの形状の形成には、例えば、空間変調器を用いた直描露光装置が用いられる。空間変調器には、例えば、ＤＭＤ（digital micromirror device）が用いられる。露光には、例えば、３６５ｎｍの光が用いられる。光源として、超高圧水銀ランプや紫外ＬＥＤが用いられる。光学フィルタにより、所定の波長の光だけを使っても良い。用途によっては、複数の波長のピークを持つ光を用いても良い。例えば、直描露光装置において、基板５０ｓの変形を検出し、変形に応じて露光データを補正しても良い。これにより、パターンの位置が設計位置からずれる可能性がある場合にも、高いアライメント精度が得られる。
実施形態において、感光性の親撥元材料４０となる材料の内の未露光の部分は、例えば、除去される。除去には、例えば、溶媒による洗浄、及び、加熱の少なくともいずれかが用いられる。除去により、第１領域ｒ１及び第２領域ｒ２が得られる（図１（ｅ）参照）。
実施形態において、液体６０は、例えば、テトラデカン溶媒とは別の溶媒を含んでも良い。液体６０は、混合溶媒を含んでも良い。
液体６０は、導電性インクでも良い。この場合は、液体６０は、例えば、分散液、ゾルゲル及び錯体液の少なくともいずれかを含んでも良い。液体６０は、例えば、金属粒子、ＣＮＴ及びフラーレンの少なくともいずれかを含んでも良い。金属粒子は、例えば、金属ナノ粒子を含む。金属粒子は、例えば、Ａｇ、Ａｕ、及びＣｕなどの少なくともいずれかを含む。
液体６０は、例えば、溶媒を含む。溶媒は、例えば、水及び有機溶剤の少なくともいずれかを含む。有機溶剤は、例えば、水、アルコール、テトラデカン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、トルエン、メシチレン、及び、テトラリンの少なくともいずれかを含む。有機溶剤は、これらの材料の混合液を含んでも良い。
液体６０は、例えば、金属を含んでも良い。液体６０は、導電材料を含んでも良い。液体６０は、高分子有機半導体、低分子有機半導体、無機半導体、有機樹脂及び無機絶縁体の少なくともいずれかを含んでも良い。液体６０は、これらの材料の分散体を含んでも良い。液体６０として、溶液が用いられる。この溶液は、溶媒と、この溶媒に溶解された上記の材料と、を含む。液体６０は、例えば、凝集抑制剤、乾燥抑制剤、及び、界面活性剤などを含んでも良い。
第２領域ｒ２と液体６０との接触が行われる。接触には、例えば、印刷が用いられる。印刷は、例えば、コーティング印刷、キャピラリー印刷、及び、ディップコートの少なくともいずれかが用いられても良い。液体６０は、第１領域ｒ１の少なくとも一部と接しても良い。例えば、液体６０は、加工体５０の上面５０ｕの全面に塗布されても良い。接触は、インクジェット及びマイクロディスペンスなどの方法を含んでも良い。この場合には、液体６０は、例えば、２つの領域のいずれかと、選択的に接触させられても良い。
実施形態において、図１（ｅ）の工程（第１領域ｒ１及び第２領域ｒ２の形成）と、図１（ｆ）の工程（液体６０の第２領域ｒ２との接触）と、の間に、加工体５０の上面５０ｕに表面処理を行っても良い。表面処理は、例えば、ＵＶ／Ｏ３処理を含んでも良い。表面処理は、例えば、紫外線照射処理を含んでも良い。表面処理は、例えばオゾン処理を含んでも良い。表面処理は、例えば、プラズマ処理を含んでも良い。これらの処理により、例えば、第２領域ｒ２上における接触角を安定して小さくすることができる。例えば、液体６０として水系の溶液が用いられる場合に、上記の表面処理により、第２領域ｒ２と第１領域ｒ１とにおける接触角の差が大きくできる。これらの領域における接触角の差を、面内で均一にできる。
実施形態において、第１層１０において、例えば、光散乱性が低いことが好ましい。例えば、第１層１０が薄いと、光散乱性が低くできる。
実施形態において、第１層１０の厚さは、例えば、２μｍ以上５μｍ以下である。実施形態において、第１層１０の厚さは、例えば、５μｍ以上３０μｍ以下でも良い。第１層１０において、光吸収成分の吸収性能と、光吸収成分の濃度と、に基づいて、第１層１０の厚さが定められても良い。第１層１０において、所望の減衰率Ｒｃが得られる。
第１層１０において、例えば、高分子樹脂の骨格に紫外線吸収性基が設けられても良い。この場合において、高分子樹脂には、例えば、散乱性が低い材料が用いられる。この場合、散乱性を低くしつつ、第１層１０を厚くできる。
以下、本実施形態に係る方法の他の例として、第２〜第４方法について説明する。
図４（ａ）〜図４（ｇ）は、第１の実施形態に係る別のパターン形成方法を例示する工程順模式的断面図である。
これらの図は、本実施形態に係るパターン形成方法の第２方法ＰＲ２を例示している。 図４（ａ）〜図４（ｃ）に示すように、加工体５０を準備する。加工体５０は、第１面５０ａを有する基板５０ｓと、第１面５０ａの上に設けられた第１層１０と、第１層１０の上に設けられた第２層２０と、第２層２０の上に設けられた感光性の親撥元材料４０と、を含む。本実施形態に係るパターン形成方法は、加工体５０の形成を含んでも良い。
図４（ｄ）に示すように、感光性の親撥元材料４０の第１部分ｐ１及び第２部分ｐ２の一方に、光Ｌ０を照射する。第２方法ＰＲ２においては、第２部分ｐ２に光Ｌ０が照射される。この例でも、感光性の親撥元材料４０は、ネガ型である。例えば、第１部分ｐ１が除去される。この除去は、例えば、溶液処理、加熱及び減圧の少なくともいずれかによる。
図４（ｅ）に示すように、感光性の親撥元材料４０から形成される層４０ａが残る。この例では、第２層２０の一部の上に第２部分ｐ２が残る。第１部分ｐ１が除去された領域においては、第２層２０の表面が露出する。第２方法ＰＲ２においては、第２部分ｐ２における液体６０の接触角は、第２層２０の表面における液体６０の接触角よりも小さい。図４（ｅ）において、液体６０の形状は、接触角の関係を例示している。
第２方法ＰＲ２においては、加工体５０の上面５０ｕの第１領域ｒ１は、第１部分ｐ１が除去されて露出された第２層２０の表面に対応する。第２領域ｒ２は、第２部分ｐ２の表面に対応する。
このように、加工体５０の上面５０ｕの第１領域ｒ１における液体６０の第１接触角を、上面５０ｕの第２領域ｒ２における液体６０の第２接触角よりも相対的に大きくする。第１領域ｒ１は、Ｚ軸方向において、第１部分ｐ１の第１位置ｑ１と重なる。第２領域ｒ２は、第１方向において、第２部分ｐ２の第２位置ｑ２と重なる。
図４（ｆ）に示すように、液体６０を第２領域ｒ２と接触させて第１パターンＰＴ１を形成する。液体６０が、第１領域ｒ１の少なくとも一部と一時的に接しても良い。この例では、相対的に接触角が大きい第１領域ｒ１(第１部分ｐ１が除去されて露出した第２層２０の表面）の上には、実質的に液体６０は設けられない。相対的に接触角が小さい第２領域ｒ２（第１部分ｐ１の表面）の上に、液体６０が設けられる。この違いにより、第１パターンＰＴ１が形成される。この例でも、第１パターンＰＴ１は、第１領域ｒ１の少なくとも一部と、第２領域ｒ２の少なくとも一部の上の液体６０と、を含む。
図４（ｇ）に示すように、第２領域ｒ２の少なくとも一部の上の液体６０の少なくとも一部から固体６１を形成する。これにより、固体６１を含む第２パターンＰＴ２が形成される。
第２方法ＰＲ２においては、光Ｌ０は、第２部分ｐ２に照射される。第１工程は、第２部分ｐ２の少なくとも一部を硬化させることを含んでもよい。第１工程は、第１部分ｐ１の少なくとも一部を照射の後に除去することをさらに含んでも良い。
第２方法ＰＲ２においては、例えば、第２層２０と第１層１０との間の界面Ｉ２で反射した第１光Ｌ１の一部が、第２部分ｐ２に入射される。第２部分ｐ２の光に基づく反応がより促進され、感光性の親撥元材料４０の実質的な感度が向上する。例えば、第１領域ｒ１及び第２領域ｒ２を含む第１パターンＰＴ１において、高い精度が得られる。例えば、第２パターンＰＴ２において、高い精度が得られる。
第２方法ＰＲ２においても、例えば、第１層１０は、光Ｌ０に対する減衰特性を有する。例えば、光Ｌ０の散乱光等により、例えば、撥液面となるべき表面に親液層がごく僅かに残る場合がある。この場合には、接触角が低下し、液体６０が撥液面側に残ってしまう。第２方法ＰＲ２においては、減衰する特性により、例えば、液体６０の残りが抑制される。その結果、パターンの精度がより向上する。
例えば、第１層１０の光Ｌ０に対する第１減衰率は、第２層２０の光Ｌ０に対する第２減衰率よりも高いと良い。例えば、界面Ｉ１で反射した第２光Ｌ２が、必要としない領域に入力することが抑制される。例えば、パターンの精度がより向上する。
例えば、第１層１０の光Ｌ０に対する第１吸収率は、第２層２０の光Ｌ０に対する第２吸収率よりも高い。液体６０の残りが抑制される。
第２方法ＰＲ２においても、例えば、第２層２０の第２厚さｔ２は、第１層１０の第１厚さｔ１よりも薄い。例えば、反射して傾斜した第１光Ｌ１が第２部分ｐ２に入射することが抑制される。パターンの精度がより向上する。
図５（ａ）〜図５（ｇ）は、第１の実施形態に係る別のパターン形成方法を例示する工程順模式的断面図である。
これらの図は、本実施形態に係るパターン形成方法の第３方法ＰＲ３を例示している。 図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように、加工体５０を準備する。加工体５０は、第１面５０ａを有する基板５０ｓと、第１面５０ａの上に設けられた第１層１０と、第１層１０の上に設けられた第２層２０と、第２層２０の上に設けられた感光性の親撥元材料４０と、を含む。加工体５０を形成しても良い。
図５（ｄ）に示すように、感光性の親撥元材料４０の第１部分ｐ１及び第２部分ｐ２の一方に、光Ｌ０を照射する。第３方法ＰＲ３においては、第２部分ｐ２に光Ｌ０が照射される。この例では、感光性の親撥元材料４０は、ポジ型である。例えば、第２部分ｐ２が除去される。この除去は、例えば、溶液処理、加熱及び減圧の少なくともいずれかによる。
図５（ｅ）に示すように、感光性の親撥元材料４０から形成される層４０ａが残る。この例では、第２層２０の一部の上に第１部分ｐ１が残る。第２部分ｐ２が除去された領域においては、第２層２０の表面が露出する。熱工程などを加えても良い。熱工程により、例えば、層４０ａが強固になる。熱工程などにより、例えば、硬化が行われる。第３方法ＰＲ３においては、第１部分ｐ１における液体６０の接触角は、第２層２０の表面における液体６０の接触角よりも大きい。図５（ｅ）において、液体６０の形状は、接触角の関係を例示している。
第３方法ＰＲ３においては、加工体５０の上面５０ｕの第１領域ｒ１は、第１部分ｐ１の表面に対応する。第２領域ｒ２は、第２部分ｐ２が除去されて露出した第２層２０の表面に対応する。
このように、加工体５０の上面５０ｕの第１領域ｒ１における液体６０の第１接触角を、上面５０ｕの第２領域ｒ２における液体６０の第２接触角よりも相対的に大きくする。第１領域ｒ１は、Ｚ軸方向において、第１部分ｐ１の第１位置ｑ１と重なる。第２領域ｒ２は、第１方向において、第２部分ｐ２の第２位置ｑ２と重なる。
図５（ｆ）に示すように、液体６０を第２領域ｒ２と接触させて第１パターンＰＴ１を形成する。液体６０が、第１領域ｒ１の少なくとも一部と一時的に接しても良い。この例では、相対的に接触角が大きい第１領域ｒ１(第１部分ｐ１の表面）の上には、実質的に液体６０は設けられない。相対的に接触角が小さい第２領域ｒ２（第２部分ｐ２が除去されて露出した第２層２０の表面）の上に、液体６０が設けられる。この違いにより、第１パターンＰＴ１が形成される。この例でも、第１パターンＰＴ１は、第１領域ｒ１の少なくとも一部と、第２領域ｒ２の少なくとも一部の上の液体６０と、を含む。
図５（ｇ）に示すように、第２領域ｒ２の少なくとも一部の上の液体６０の少なくとも一部から固体６１を形成する。これにより、固体６１を含む第２パターンＰＴ２が形成される。
第３方法ＰＲ３においては、光Ｌ０は、第２部分ｐ２に照射される。第１工程は、第１部分ｐ１の少なくとも一部を硬化させることを含んでも良い。第１工程は、第２部分ｐ２の少なくとも一部を、照射の後に除去することをさらに含んでも良い。
第３方法ＰＲ３においては、例えば、第２層２０と第１層１０との間の界面Ｉ２で反射した第１光Ｌ１の一部が、第２部分ｐ２に入射される。第２部分ｐ２の光に基づく反応がより促進され、感光性の親撥元材料４０の実質的な感度が向上する。例えば、第１領域ｒ１及び第２領域ｒ２を含む第１パターンＰＴ１において、高い精度が得られる。例えば、第２パターンＰＴ２において、高い精度が得られる。
第３方法ＰＲ３においても、例えば、第１層１０の光Ｌ０に対する減衰特性を有する。これにより、散乱光等により第２光Ｌ２が、必要としない領域に入射することが抑制される。これにより、パターン精度がより向上する。
第３方法ＰＲ３においても、例えば、第１層１０の光Ｌ０に対する第１吸収減衰率は、第２層２０の光Ｌ０に対する第２吸収減衰率よりも高いと良い。例えば、界面Ｉ１で反射した第２光Ｌ２が、必要としない領域に入力することが抑制される。パターンの精度がより向上する。
第３方法ＰＲ３において、例えば、第１層１０の光Ｌ０に対する第１吸収率は、第２層２０の光Ｌ０に対する第２吸収率よりも高い。例えば、界面Ｉ１で反射した第２光Ｌ２が、必要としない領域に入力することが抑制される。パターンの精度がより向上する。
第３方法ＰＲ３においても、例えば、第２層２０の第２厚さｔ２は、第１層１０の第１厚さｔ１よりも薄い。例えば、反射して傾斜した第１光Ｌ１が第２部分ｐ２に入射することが抑制される。パターンの精度がより向上する。
図６（ａ）〜図６（ｇ）は、第１の実施形態に係る別のパターン形成方法を例示する工程順模式的断面図である。
これらの図は、本実施形態に係るパターン形成方法の第４方法ＰＲ４を例示している。 図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すように、加工体５０を準備する。加工体５０は、第１面５０ａを有する基板５０ｓと、第１面５０ａの上に設けられた第１層１０と、第１層１０の上に設けられた第２層２０と、第２層２０の上に設けられた感光性の親撥元材料４０と、を含む。加工体５０を形成しても良い。
図６（ｄ）に示すように、感光性の親撥元材料４０の第１部分ｐ１及び第２部分ｐ２の一方に、光Ｌ０を照射する。第４方法ＰＲ４においては、第１部分ｐ１に光Ｌ０が照射される。この例では、感光性の親撥元材料４０は、ポジ型である。例えば、第１部分ｐ１が除去される。この除去は、例えば、溶液処理、加熱及び減圧の少なくともいずれかによる。
図６（ｅ）に示すように、感光性の親撥元材料４０から形成される層４０ａが残る。この例では、第２層２０の一部の上に第２部分ｐ２が残る。第１部分ｐ１が除去された領域においては、第２層２０の表面が露出する。熱工程などを加えても良い。熱工程により、例えば、層４０ａが強固になる。熱工程により、例えば、硬化が行われる。第４方法ＰＲ４においては、第２部分ｐ２における液体６０の接触角は、第２層２０の表面における液体６０の接触角よりも小さい。図６（ｅ）において、液体６０の形状は、接触角の関係を例示している。
第４方法ＰＲ４においては、加工体５０の上面５０ｕの第１領域ｒ１は、第２部分ｐ２の表面に対応する。第２領域ｒ２は、第１部分ｐ１が除去されて露出した第２層２０の表面に対応する。
このように、加工体５０の上面５０ｕの第１領域ｒ１における液体６０の第１接触角を、上面５０ｕの第２領域ｒ２における液体６０の第２接触角よりも相対的に大きくする。第１領域ｒ１は、Ｚ軸方向において、第１部分ｐ１の第１位置ｑ１と重なる。第２領域ｒ２は、第１方向において、第２部分ｐ２の第２位置ｑ２と重なる。
図６（ｆ）に示すように、液体６０を第２領域ｒ２と接触させて第１パターンＰＴ１を形成する。液体６０が、第１領域ｒ１の少なくとも一部と一時的に接しても良い。この例では、相対的に接触角が大きい第１領域ｒ１(第１部分ｐ１が除去されて露出した第２層２０の表面）の上には、実質的に液体６０は設けられない。相対的に接触角が小さい第２領域ｒ２（第２部分ｐ２の表面）の上に、液体６０が設けられる。この違いにより、第１パターンＰＴ１が形成される。この例でも、第１パターンＰＴ１は、第１領域ｒ１の少なくとも一部と、第２領域ｒ２の少なくとも一部の上の液体６０と、を含む。
図６（ｇ）に示すように、第２領域ｒ２の少なくとも一部の上の液体６０の少なくとも一部から固体６１を形成する。これにより、固体６１を含む第２パターンＰＴ２が形成される。
第４方法ＰＲ４においては、光Ｌ０は、第１部分ｐ１に照射される。第１工程は、第２部分ｐ２の少なくとも一部を硬化させることを含んでも良い。第１工程は、第１部分ｐ１の少なくとも一部を、照射の後に除去することをさらに含んでも良い。
第４方法ＰＲ４においては、例えば、第２層２０と第１層１０との間の界面Ｉ２で反射した第１光Ｌ１の一部が、第１部分ｐ１に入射される。第１部分ｐ１の光に基づく反応がより促進され、感光性の親撥元材料４０の実質的な感度が向上する。例えば、第１領域ｒ１及び第２領域ｒ２を含む第１パターンＰＴ１において、高い精度が得られる。例えば、第２パターンＰＴ２において、高い精度が得られる。
第４方法ＰＲ４においても、例えば、第１層１０は、光Ｌ０に対する減衰特性を有する。これにより、散乱光等により第２光L２が、必要としない領域に入射することが抑制される。これにより、パターン精度がより向上する。
第４方法ＰＲ４においても、例えば、第１層１０の光Ｌ０に対する第１減衰率は、第２層２０の光Ｌ０に対する第２減衰率よりも高いと良い。例えば、界面Ｉ１で反射した第２光Ｌ２が、必要としない領域に入力することが抑制される。パターンの精度がより向上する。
第４方法ＰＲ４において、例えば、第１層１０の光Ｌ０に対する第１吸収率は、第２層２０の光Ｌ０に対する第２吸収率よりも高い。例えば、界面Ｉ１で反射した第２光Ｌ２が、必要としない領域に入力することが抑制される。パターンの精度がより向上する。
第４方法ＰＲ４においても、例えば、第２層２０の第２厚さｔ２は、第１層１０の第１厚さｔ１よりも薄い。例えば、反射して傾斜した第１光Ｌ１が第２部分ｐ２に入射することが抑制される。パターンの精度がより向上する。
上記の第１〜第４方法ＰＲ１〜ＰＲ４において、第１工程は、第１部分ｐ１及び第２部分の上記の一方（光Ｌ０を照射する部分）の少なくとも一部を改質することを含んでも良い。光Ｌ０の照射による改質により、接触角が変化する。
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第１の実施形態に係る別のパターン形成方法を例示する模式的断面図である。
これらの図は、例えば、図１（ｃ）、図４（ｃ）、図５（ｃ）または図６（ｃ）の工程における加工体５０の状態を例示している。
図７（ａ）に示すように、この例では、第１層１０は、上部領域１１と基板側領域１２と、を含む。上部領域１１は、第２層２０と接する。基板側領域１２は、上部領域１１と基板５０ｓとの間に設けられる。この例では、上部領域１１の材料は、基板側領域１２の材料とは異なる。この例においても、上部領域１１の第１屈折率は、第２層２０の第２屈折率とは異なる。上部領域１１と第２層２０とにおいて屈折率が異なることで、上部領域１１と第２層２０との間の界面Ｉ２で、光Ｌ０が効果的に反射する。
一方、基板側領域１２の材料は、第２層２０の屈折率を考慮せずに選択することができる。例えば、基板側領域１２の材料は、光吸収率の観点で選択できる。例えば、第１層１０における減衰率Ｒｃをより向上できる。例えば、基板側領域１２の材料は、平坦性の観点で選択できる。例えば、平坦性が向上することで、上部領域１１の表面の平坦性が向上できる。上部領域１１と第２層２０との間の界面Ｉ２で、光が効果的に反射する。
上部領域１１と基板側領域１２とで材料を変更する構成は、第１〜第４方法ＰＲ１〜ＰＲ４のいずれかに、適用しても良い。
実施形態において、上部領域１１と基板側領域１２との間に、さらに別の材料の領域が設けられても良い。上部領域１１は、例えば、オーバーコート層でも良い。
基板側領域１２の屈折率は、上部領域１１の屈折率とは異なっても良い。基板側領域１２と上部領域１１との間の界面において、光Ｌ０の少なくとも一部が反射されても良い。この反射により、例えば、基板５０ｓに到達する光Ｌ０の量を抑制できる。例えば、基板５０ｓでの散乱などが抑制でき、意図していない領域への光の入射が抑制できる。第１領域ｒ１と第２領域ｒ２との差が明確になる。これらの領域の境界が明確になる。
図７（ｂ）に示すように、第１中間層５１がさらに設けられても良い。第１中間層５１は、基板５０ｓと第１層１０との間に設けられる。第１中間層５１は、例えば、アンダーコート層である。第１中間層５１は、基板５０ｓの少なくとも一部と、第１層１０の少なくとも一部と、の間に設けられても良い。第１中間層５１は、例えば、導電材料を含んでも良い。第１中間層５１は、例えば、半導体材料を含んでも良い。第１中間層５１は、例えば、絶縁材料を含んでも良い。
図８（ａ）〜図８（ｄ）は、第１の実施形態に係る別のパターン形成方法を例示する工程順模式的断面図である。
これらの図に例示した方法により、例えば、薄膜トランジスタが作製できる。
図８（ａ）に示すように、基板５０ｓの上に第１層１０、第２層２０及び感光性の親撥元材料４０から形成される層４０ａ及び４０ｂが設けられる。基板５０ｓは、ＰＥＮフィルムである。基板５０ｓは、ＰＥＴフィルムでも良い。この例では、感光性の親撥元材料４０から形成される層４０ａ及び４０ｂにおける液体６０の接触角は、第２層２０の表面における液体６０の接触角よりも大きい。このような加工体５０の上面５０ｕに液体６０を、例えば、印刷する。例えば、コーティング印刷が行われる。コーティング印刷においては、加工体５０とキャピラリーヘッドとの間、または、加工体５０とアプリケータなどとの間に、液体６０を保持して移動させて、加工体５０の表面を液体６０が移動する。インクジェット印刷を用いてもよい。液体６０は、例えば、Ａｇナノインクである。焼成により、固体６１が形成される。固体６１の１つの領域が、ソース電極６１ｓとなる。固体６１の別の領域は、ドレイン電極６１ｄとなる。
第１層１０は、露光時の光を減衰する特性を持つ。これにより、散乱光等が抑制され、親液面での接触角が低く維持される。これにより、例えば、ソース電極６１ｓ及びドレイン電極６１ｄが、微細に高精度で、形成できる。
この後、ソース電極６１ｓとドレイン電極６１ｄとの間の感光性の親撥元材料４０から形成される層４０ａ及び４０ｂに表面処理を行う。表面処理により、上記の層４０ａ及び４０ｂにおいて、濡れ性が向上する。表面処理が一括で行われる場合は、層４０ａ及び４０ｂにおいて、濡れ性が向上する。部分的な表面処理が行われても良い。ソース電極６１ｓ、ドレイン電極６１ｄ、及び、上記の層４０ｂの上に、半導体層６２となる液体を塗布する。塗布は、例えば、インクジェット法により行われる。この液体から、固体が形成され、この固体が半導体層６２となる。半導体層６２は、例えば、有機半導体層である。
半導体層６２は、例えば、高分子有機半導体を含んでも良い。半導体層６２は、例えば、低分子有機半導体を含んでも良い。半導体層６２は、例えば、高分子有機半導体と低分子有機半導体とを含んでも良い。半導体層６２は、例えば、無機半導体でも良い。
上記において、半導体層６２を形成する前に、ソース電極６１ｓ及びドレイン電極６１ｄの表面にＳＡＭ（Self-assembled monolayer）を形成しても良い。例えば、ＳＡＭにより、これらの電極と半導体層６２との間において、仕事関数が適合される。これにより、例えば、低いコンタクト抵抗が得られる。
図８（ｂ）に示すように、別の第１層１０Ａを形成する。別の第１層１０Ａは、例えば、ゲート絶縁層の少なくとも一部となる。別の第１層１０Ａの形成においては、半導体層６２へダメージが実質的に与えられない。別の第１層１０Ａの材料として、例えば、ポリスチレン系熱硬化材料が用いられる。別の第１層１０Ａは、例えば単層でも良く、多層でも良い。
別の第１層１０Ａの上に、別の第２層２０Ａが形成される。別の第２層２０Ａは、絶縁層である。別の第２層２０Ａは、ゲート絶縁層の一部となっても良い。別の第２層２０Ａは、例えば、塗布により形成される。別の第２層２０Ａは、例えば、後に塗布する導電インクに対して親液性である。
別の第２層２０Ａの上に、別の感光性の親撥元材料４０Ａを形成する。形成において、例えば、塗布及び乾燥が行われる。この後、別の感光性の親撥元材料４０Ａの一部に光Ｌ０Ａが照射される。すなわち、露光が行われる。露光により、別の感光性の親撥元材料４０Ａから形成される層４０Ａａが残る。層４０Ａａは、撥液性である。露光されなかった別の感光性の親撥元材料４０Ａが除去された領域において、別の第２層２０Ａの表面が露出する。
図８（ｃ）に示すように、感光性の親撥元材料４０Ａから形成される層４０Ａａ（撥液層）により、第１領域ｒ１（接触角が大きい領域）が形成される。感光性の親撥元材料４０Ａが除去された領域において露出した別の第２層２０Ａの表面により、第２領域ｒ２（接触角が小さい領域）が形成される。例えば、第２領域ｒ２は、Ｚ軸方向において、半導体層６２と重なる。この例において、感光性の親撥元材料４０Ａから形成される層４０Ａａをマスクとして用いて、別の第２層２０Ａに親液化処理を行ってもよい。親液化処理として、例えば、ＵＶ／Ｏ３処理などが行われる。
この後、加工体５０の上面に液体６０Ａを塗布する。液体６０Ａは、第２領域ｒ２と接触する。液体６０Ａは、例えば、Ａｇナノインクである。塗布には、例えば、インクジェット印刷またはコーティング印刷などが用いられる。第２領域ｒ２上に液体６０Ａが配置され、第１領域ｒ１上には、実質的に液体６０Ａは配置されない。
図８（ｄ）に示すように、焼成することにより、液体６０Ａから、固体６１Ａが形成される。固体６１Ａは、例えば、ゲート電極６１ｇとなる。これにより、薄膜トランジスタが作製される。
この例においては、ソース電極６１ｓ、ドレイン電極６１ｄ及びゲート電極６１ｇのそれぞれのパターンの形成の露光には、直描露光装置が用いられる。ソース電極６１ｓ及びドレイン電極６１ｄのパターン形成において、１５０℃程度の温度の熱工程が行われる。この熱処理により、ＰＥＮまたはＰＥＴフィルムの基板５０ｓにおいて、２００〜２０００ｐｐｍ程度の非線形な変形が生じる。このとき、基板５０ｓの変形の測定結果に基づいて、直接露光において補正が行われる。これにより、例えば、ゲート電極６１ｇの、ソース−ドレイン電極に対する位置精度は、例えば、５μｍ以下になる。
この例では、別の第１層１０Ａ及び別の第２層２０Ａを設けることで、別の感光性の親撥元材料４０Ａを用いたパターン形成において、高い精度が得られる。形成される薄膜トランジスタにおいて、チャネル長は、例えば５μｍであり、ソース・ドレイン電極幅は、例えば１０μｍである。
例えば、電子装置（薄膜トランジスタなど）において、下層電極と上層電極とを接続する場合がある。このとき、スルーホールが設けられる。または、例えば、ポストを形成した後に、上記の別の第１層１０Ａ及び別の第２層２０Ａなどが設けられる。スルーホールの形成においては、例えば、レーザアブレーションが用いられても良い。例えば、別の第１層１０Ａがレーザを吸収しアブレーションが生じる。一方、別の第２層２０Ａの厚さは薄くても良い。別の第２層２０Ａにおいて、所望の表面特性が得られる。これにより、別の第１層１０Ａのアブレーションと同時に、別の第２層２０Ａが加工される。例えば、レーザとして、２４８ナノメートルの波長のＫｒＦレーザが用いられる。このとき、別の第２層２０Ａの厚さは、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、好ましくは、３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。別の第２層２０Ａの材料が親液性で絶縁性が良好である場合、レーザ光が実質的に吸収されない場合がある。この場合においても、良好なスルーホールと、良好な親液パターンと、が形成できる。
実施形態において、感光性樹脂をゲート絶縁層として用いて、露光及び現像によりスルーホールを形成しても良い。この場合は、ゲート絶縁層（別の第１層１０Ａ）が親液性でも良い。この場合に、別の第２層２０Ａを省略しても良い。
別の第２層２０Ａを設ける場合には、レーザアブレーションにより、別の第２層２０Ａのうちの接続部となる部分を除去しても良い。アブレーションにおいて、下層電極のアブレーションが生じても良い。この場合にも、電気接続が得られる。別の第２層２０Ａが感光性の親液膜でも良い。この場合において、露光により、スルーホール部に親液膜が残らないようにしてもよい。
例えば、少なくとも第１層１０が光減衰特性を有することにより、光を減衰することができるので、ゲート電極を形成する際に、例えば、基板等での散乱光等による親液面への光照射が抑制され、パターン精度を向上させることができる。別の第１層１０Ａも、光減衰性を有してもよい。それにより、同様にパターン精度をより向上させることができる。
別の第１層１０Ａは、例えば、光吸収性を有する。別の第１層１０Ａは、光吸収性を有しなくても良い。例えば、少なくとも第１層１０により光を減衰することができるので、ゲート電極を形成する際に親液面への光照射が抑制され、パターン精度を向上させることができる。
第１層１０を基板５０ｓとゲート電極６１ｇとの間に設けることで、薄膜トランジスタの使用時に、外部からの光が半導体層６２に入射することが抑制できる。半導体層６２への短波長の光の照射が抑制できる。半導体層６２として、有機半導体が用いられる場合、半導体層６２に短波長の光が入射すると、長期信頼性が低下する場合がある。第１層１０を用いることで、長期信頼性が向上する。第１層１０を設けることで、太陽光の下などでの使用において、電子機器の寿命が向上できる。
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第１の実施形態に係る別のパターン形成方法を例示する工程順模式的断面図である。
基板５０ｓの上に、第１層１０が設けられ、第１層１０の上に、第２層２０が設けられる。第２層２０は、例えば、第１層１０のオーバーコート層である。第２層２０の上に、感光性の親撥元材料４０が形成される。感光性の親撥元材料４０は、例えば、塗布及び乾燥により、形成される。ここで、感光性の親撥元材料４０は、固体状態である。感光性の親撥元材料４０となる材料において、光Ｌ０の照射された部分と、光Ｌ０の照射された部分と、で、表面エネルギーが異なる。感光性の親撥元材料４０においては、光化学反応が生じる。光Ｌ０が照射された部分においては、例えば、疎液成分が揮発する。光照射後に熱処理を行うことで、反応を促進しても良い。感光性の親撥元材料４０において、熱工程により、より強固な膜となっても良い。
第１層１０は光Ｌ０に対して減衰特性を有する。
図９（ｂ）に示すように、光照射後に、第１領域ｒ１（接触角が大きい領域）と、第２領域ｒ２（接触角が小さい領域）と、が形成される。
この例において、光Ｌ０の照射において、基板５０ｓに到達した光Ｌ０が散乱し、非露光部に微弱な光Ｌ０が入射する場合がある。これにより、感光性の親撥元材料４０で光化学反応が生じ、所望ではない領域の接触角が変化する場合がある。特に、微細なパターンにおいては、所望のパターンの形状が得られにくい。露光光に対して減衰特性を有する第１層１０を設けることで、パターン精度を向上できる。第１層１０及び第２層２０を設けることで、パターンの精度を向上できる。
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、第１の実施形態に係る別のパターン形成方法を例示する工程順模式的断面図である。
図１０（ａ）に示すように、基板５０ｓの上に、第１層１０が設けられる。基板５０ｓは、例えば、版ベース材である。第１層１０の上に、第２層２０が設けられる。第２層２０は、例えば、転写用版材である。第２層２０の上に、感光性の親撥元材料４０が設けられる。感光性の親撥元材料４０の第１部分ｐ１に光Ｌ０を照射する。第１部分ｐ１は、疎液領域となる。光Ｌ０が照射されなかった部分において、感光性の親撥元材料４０となる材料が除去される。除去された領域において、第２層２０の表面が露出する。露出した表面は、親液領域となる。加工体５０は、親液性−疎液性の版となる。第２層２０は、例えば、インク（液体６０）に対する親液性を持つ。
第１層１０は光Ｌ０に対して減衰特性を有する。
露出した第２層２０の表面にインク（液体６０）が、所定のパターン形状で、配置される。配置されたインクが、別の物体に転写される。インクは、版に塗布後に乾燥等により、半固体化してもよい。転写の際に、インクは、第２層２０の表面から剥がれやすい。第２層２０として、例えば、アクリル系粘着材が用いられる。第２層として、ＰＤＭＳ（dimethicone dimethylpolysiloxane）が用いられる。基板５０ｓは、例えば、単一の基材でも良い。基板５０ｓは、積層体でも良い。積層体において、例えば、ベース材が設けられる。積層体において、クッション層及び弾性層の少なくともいずれかが設けられる。これらの層は、例えば、光透過性および散乱性を有する。このとき、第１層１０を設けることで、パターンの表面上における接触角が所望の状態から変化することが抑制できる。微細なパターンが形成でき、パターンの精度を向上できる。
加工体５０は、平面状態で使用されても良い。加工体５０は、曲面状態（例えば円筒状態）で使用されても良い。
図１０（ｂ）に示すように、ドラム５８の周りに、加工体５０が巻かれる。加工体５０は、ロール版となる。インク供給機構６８から、インク（液体６０）が供給される。加工体５０の表面にインクパターンが形成される。形成されたインクは、別の物体に転写される。インクは、例えば、キャピラリーコートで、加工体５０の実質的に全面に塗布されても良い。インクは、例えば、インクジェットなどにより、加工体５０の一部に塗布されても良い。このように、実施形態は、転写版へ適用されても良い。
図１１は、第１の実施形態に係る別のパターン形成方法を例示する工程順模式的断面図である。
図１１に示すように、基板５０ｓの上に、第１層１０の一部として、基板側領域１２の層が設けられる。基板５０ｓと、基板側領域１２の層と、の間に、密着層（図７（ｂ）に例示した中間層５１）が設けられても良い。基板側領域１２の層の上に、上部領域１１の層が設けられる。上部領域１１の層として、例えば、絶縁性が良好な樹脂が用いても良い。上部領域１１の層として、例えば、フッ素を含む樹脂が用いられる。上部領域１１の層として、リーク電流が小さく、誘電損失が低い膜が用いられる。上部領域１１の層の誘電率を、所定の特性が得られるように設定しても良い。このときの上部領域１１の層の厚さは、例えば、１００ｎｍ以上１０μｍ以下である。
上部領域１１の層の上に、第２層２０が設けられる。第２層２０は、例えば、親液表面が得られる厚さを有する。第２層２０の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。第２層２０の材料は、例えば、親液性を考慮して選択される。第２層２０の材料の選択肢は広い。第２層２０は、例えば、塗布及び乾燥により形成される。
第２層２０の上に、感光性の親撥元材料４０が形成される。感光性の親撥元材料４０は、例えば、光硬化性である。所定のパターンに対応する光Ｌ０が照射されることで感光性の親撥元材料４０の一部が、硬化する。所定の形状の疎液膜（層４０ａ、第１領域ｒ１）が形成される。洗浄または揮発により、感光性の親撥元材料４０が除去された領域に、第２層２０の表面が露出する。露出した表面が、親液膜（第２領域ｒ２）となる。
第１層１０は光Ｌ０に対して減衰特性を有する。
この例において、上部領域１１の層を設けることで、所望の機能性を得つつ、良好なパターンを得ることができる。所望の機能は、例えば、電気的機能及び光学的機能の少なくともいずれかを含む。
この例において、上部領域１１の層の材料は、第２層２０の材料とは異なる。互いに屈折率が異なる。例えば、第２層２０の厚さは、光Ｌ０を干渉させて反射させるように設定さえても良い。反射させることで、第１層１０及び基板５０ｓへ到達する光Ｌ０の量が減少する。パターンの精度が向上する。
基板側領域１２の層と、上部領域１１の層と、の間で、光Ｌ０は、反射する。反射した光は、感光性の親撥元材料４０の第１部分ｐ１に下側から入射する。感光性の親撥元材料４０における反応性が実質的に高くなる。例えば、第２層２０を薄くすることが容易になる。これにより、第２層２０の厚さを、反射条件を満たすようにすることが容易になる。高感度で、所望のパターンが得られる。例えば、濡れ性が良好な親液パターンが高感度で得られる。
例えば、上部領域１１の層として、フッ素を含むポリスチレン樹脂が用いられる。この上部領域１１の層の厚さは、６００ｎｍ以上８００ｎｍ以下である。第２層２０におけるテトラデカンの接触角は６度以下である。第２層２０の厚さは、５０ｎｍ以上７０ｎｍ以下である。このような構成により、例えば、５％以上の反射率が得られる。例えば、パターンを形成に使用される光Ｌ０の量（露光量、すなわち感度）は、２０％以上改善する。
図１２は、第１の実施形態に係る別のパターン形成方法を例示する工程順模式的断面図である。
図１２に示すように、基板５０ｓの上に、第１層１０が設けられ、その上に第２層２０が設けられ、その上に、感光性の親撥元材料４０が設けられる。この例では、第１層１０は、上部領域１１の層と、基板側領域１２の層と、中間領域１３の層と、を含む。中間領域１３の層は、上部領域１１の層と、基板側領域１２の層との間に配置される。
第１層１０は、上部領域１１の層、基板側領域１２の層及び中間領域１３の層を含む積層の少なくとも１層において、光Ｌ０に対する減衰特性を有する。
第１層１０が、複数の層を含む多層構造にされる。複数の層の屈折率は、互いに異なる。所望の干渉条件が得やすくなる。多重干渉により、反射率が上昇する。複数の層における厚さの変動に対するマージンが拡大する。
第１層１０の少なくとも一部は、ナノ粒子を含んでも良い。ナノ粒子は、例えば分散される。これにより、例えば、紫外光を反射し易くなる。精度を向上できるパターン形成方法が提供できる。
（第２の実施形態）
図１３（ａ）〜図１３（ｆ）は、第２の実施形態に係るパターン形成方法を例示する工程順模式的断面図である。
これらの図は、第５方法ＰＲ５を例示している。
図１３（ａ）に示すように、基板５０ｓの第１面５０ａの上に、第１屈折率を有する第１層１０を形成される。第１層１０は、第１厚さｔ１を有する。
図１３（ｂ）に示すように、第１層１０の上に、第２屈折率を有する第２層２０を形成する。第２屈折率は、第１屈折率とは異なる。これにより、加工体５０が形成される。この例は、第２層２０の第２厚さｔ２は、第１厚さｔ１よりも薄い。
すなわち、第５方法ＰＲ５は、第１面５０ａを有する基板５０ｓと、第１面５０ａの上に設けられ第１屈折率を有する第１層１０と、第１層１０の上に設けられ第１屈折率とは異なる第２屈折率を有する第２層２０と、を含む加工体を準備する工程を含む。
図１３（ｃ）に示すように、第２層２０のうちの第１位置ｑ１の第１部分ｐ１と、第２層２０のうちの第２位置ｑ２の第２部分ｐ２の一方に光Ｌ０を照射する。この例では、第１部分ｐ１に光Ｌ０が照射される。第２部分ｐ２は、例えば、洗浄及び加熱の少なくともいずれかにより除去されても良い。この工程が、第１工程に対応する。
第１層１０は光Ｌ０に対して減衰特性を有する。
図１３（ｄ）に示すように、第１工程により、加工体５０の上面５０ｕの第１領域ｒ１における液体６０の第１接触角は、上面５０ｕの第２領域ｒ２における液体６０の第２接触角よりも相対的に大きくする。第１領域ｒ１は、第１面５０ａに対して垂直な第１方向（Ｚ軸方向）において、第１位置ｑ１と重なる。第２領域ｒ２は、第１方向において第２位置ｑ２と重なる。図１３（ｄ）において、液体６０を描くことにより、接触角の違いを示している。第１工程において、液体６０は、加工体５０の上面５０ｕに配置されなくても良い。
図１３（ｅ）に示すように、液体６０を第２領域ｒ２と接触させて第１パターンＰＴ１を形成する。この工程が、第１パターン形成工程に対応する。第１パターンＰＴ１は、第１領域ｒ１の少なくとも一部と、第２領域ｒ２の少なくとも一部の上の液体６０と、を含む。
図１３（ｆ）に示すように、第２領域ｒ２の少なくとも一部の上の液体６０の少なくとも一部から固体６１を形成する。これにより、固体６１を含む第２パターンＰＴ２を形成する。この工程が、第２パターン形成工程に対応する。
本実施形態において、例えば、第１層１０と第２層２０との間の界面Ｉ２で、光Ｌ０が反射し、第２層２０に再び入射する。第２層２０の実質的な感度が向上する。例えば、第１層１０に入射した光Ｌ０は、第１層１０中で減衰する。第１層１０と基板５０ｓとの間の界面Ｉ１で反射した光Ｌ０は、上方向に向かって進行する際に減衰する。これにより、界面Ｉ１で反射した光Ｌ０が所望ではない領域（例えば第２部分ｐ２）に入射することが抑制される。本実施形態においても、精度を向上できるパターン形成方法が提供できる。
この例において、基板５０ｓの上に設けられた第１層１０は、第２層２０に照射される光Ｌ０に対する光減衰層（例えば光カット層）として機能する。第１層１０は、さらに、親液膜として機能する。例えば、第２層２０の第１部分ｐ１は、光硬化する。第２層２０の第２部分ｐ２は、溶媒により、除去される。第２部分ｐ２は、揮発により除去されても良い。これにより、第１層１０の表面の一部が露出する。露出した第１層１０の表面が、第２領域ｒ２となる。第１部分ｐ１が第１領域ｒ１となる。
第１層１０として、例えば、ポリスチレン系絶縁材料が用いられる。この材料は高分子鎖を有する。高分子鎖は、例えば、紫外線吸収性官能基を含む。第１層１０により、親液膜の機能と、光減衰層の機能と、を有する。第１層１０は、アクリル樹脂を含んでも良い。アクリル樹脂は、例えば、紫外線吸収性官能基を含む。第１層１０は、ポリイミドを含んでも良い。これによっても、紫外光が減衰される。光減衰性と、親液性と、を有する第１層１０を設けることができる。
第２の実施形態に係る、基板５０ｓ、第１層１０及び第２層２０の少なくともいずれかにおいて、第１の実施形態に関して説明した構成を適用しても良い。
第２の実施形態において、第２層２０は、光反応性を有する。第２層２０は光にたいして、ネガ型でも、ポジ型でも良い。第２層２０において、光が照射された部分上における接触角が、光が照射されない部分上における接触角よりも大きくても、小さくても良い。第１層１０上における接触角は、第２層２０の第１部分ｐ１及び第２部分ｐ２のいずれかの上における接触角とは異なる。
第２の実施形態に係るパターン形成方法によっても、精度を向上できるパターン形成方法が提供できる。
（第３の実施形態）
本実施形態は、パターン構造体に係る。パターン構造体は、例えば、第１及び第２の実施形態において説明した第１パターンＰＴ１を含む。
例えば、図１（ｆ）に示すように、パターン構造体は、第１面５０ａを有する基板５０ｓと、第１面５０ａの上に設けられ第１屈折率を有する第１層１０と、第１層１０の上に設けられ第１屈折率とは異なる第２屈折率を有する第２層２０と、第２層２０の上に設けられた第１領域ｒ１及び第２領域ｒ２を含むパターン（第１パターンＰＴ１）と、を含む。
第１領域ｒ１における液体６０の接触角は、第２領域ｒ２における液体６０の接触角よりも大きい（例えば、図１（ｅ）参照）。
第１層１０は光Ｌ０に対して減衰特性を有する。例えば、第１層１０の光Ｌ０に対する減衰率は、５０％以上である。第１層１０の光Ｌ０に対する透過率は、５０％未満である。この光Ｌ０は、露光に用いられる光である。この光Ｌ０の波長は、３７０ｎｍ以下である。積層体（例えば加工体５０）の光Ｌ０に対する反射率は、５％以上である。精度を向上できるパターン構造体が提供できる。
実施形態によれば、精度を向上できるパターン形成方法及びパターン構造体を提供できる。
なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、パターン構造体に含まれる基板、第１層、第２層及び感光性の親撥元材料などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
その他、本発明の実施の形態として上述したパターン形成方法及びパターン構造体を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全てのパターン形成方法及びパターン構造体も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１０、１０Ａ…第１層、 １１…上部領域、 １２…基板側領域、 １３…中間領域、 ２０、２０Ａ…第２層、 ４０、４０Ａ…感光性の親撥元材料、 ４０Ａａ、４０ａ、４０ｂ…層、 ５０…加工体、 ５０ａ…第１面、 ５０ｓ…基板、 ５０ｕ…上面、 ５１…中間層、 ５８…ドラム、 ６０、６０Ａ…液体、 ６１、６１Ａ…固体、 ６１ｄ…ドレイン電極、 ６１ｇ…ゲート電極、 ６１ｓ…ソース電極、 ６２…半導体層、 ６８…インク供給機構、 Ｉ１、Ｉ２…界面、 Ｌ０、Ｌ０Ａ…光、 Ｌ１〜Ｌ３…第１〜第３光、 Ｌｓ…広がり長、 Ｍ１…マスク、 Ｍ２…開口部、 ＰＲ１〜ＰＲ５…第１〜第５方法、 ＰＴ１、ＰＴ２…第１、第２パターン、 Ｒｃ…減衰率、 ｐ１、ｐ２…第１、第２部分、 ｑ１、ｑ２…第１、第２位置、 ｒ１、ｒ２…第１、第２領域、 ｒ２０…交点、 ｔ１、ｔ２…第１、第２厚さ

Claims (9)

  1. 第１面を有し樹脂を含む基板と、前記基板の一部の上に設けられ互いに離れた第１電極及び第２電極と、前記第１電極の少なくとも一部の上、前記第２電極の少なくとも一部の上、及び、前記基板の前記第１電極及び前記第２電極の間の上に設けられた有機半導体層と、前記有機半導体層の上に設けられた第１層と、前記第１層の上に設けられた第２層と、前記第２層の上に設けられた感光性の親撥元材料と、を含み、前記第１層は前記第２層と接し第１屈折率を有する上部領域を含み、前記第２層は、前記第１屈折率とは異なる第２屈折率を有する、加工体を準備する工程と、
    前記感光性の親撥元材料のうちの第１位置の第１部分に第１光を照射して前記第１部分の少なくとも一部を硬化させ、前記感光性の親撥元材料のうちの第２位置の第２部分を除去し、前記加工体の上面の第１領域における第１液体の第１接触角を、前記上面の第２領域における前記第１液体の第２接触角よりも相対的に大きくし、前記第２位置は前記第１面に沿う方向において前記第１位置と並び、前記第１領域は前記第１面に対して垂直な第１方向において前記第１位置と重なり、前記第２領域は前記第１方向において前記第２位置及び前記基板の前記第１電極及び前記第２電極の前記間と重なる、第１工程と、
    前記第１液体を前記第２領域と接触させて第１パターンを形成する第１パターン形成工程であって、前記第１パターンは、前記第１領域の少なくとも一部と、前記第２領域の少なくとも一部の上の前記第１液体と、を含む、前記第１パターン形成工程と、
    前記第２領域の前記少なくとも一部の上の前記第１液体の少なくとも一部から導電性の固体を形成して、前記固体を含む第３電極を形成する第２パターン形成工程と、
    を備え、
    前記第１層の前記第１光に対する減衰率は、５０％以上であり、
    前記第１光のピーク波長は、３７０ｎｍ以下であり、
    前記第１層は、ポリスチレン系樹脂を含み、
    前記第２層は、フッ素を含まないポリスチレン系樹脂を含む、パターン形成方法。
  2. 前記親撥元材料は、フッ素を含む基を含む、請求項１記載のパターン形成方法。
  3. 前記第２層の第２厚さは、前記第１層の第１厚さよりも薄い、請求項１または２に記載のパターン形成方法。
  4. 前記第１層の前記第１光に対する減衰率は、前記第２層の前記第１光に対する減衰率よりも高い、請求項１〜３のいずれか１つに記載のパターン形成方法。
  5. 前記基板は、蛍光を発する、請求項１〜４のいずれか１つに記載のパターン形成方法。
  6. 可視光に対する前記第１層の透過率は、紫外光に対する前記第１層の透過率よりも高い、請求項１〜５のいずれか１つに記載のパターン形成方法。
  7. 前記第１液体及び前記第２領域の前記接触は、前記第１液体のインクジェット印刷の実施を含む、請求項１〜６のいずれか１つに記載のパターン形成方法。
  8. 前記加工体を準備する前記工程は、
    前記基板と、前記基板の上に設けられた別の第１層と、前記別の第１層の上に設けられた別の第２層と、前記別の第２層の上に設けられた感光性の別の親撥元材料と、を含み、前記別の第１層は前記別の第２層と接し第３屈折率を有する別の上部領域を含み、前記別の第２層は、前記第３屈折率とは異なる第４屈折率を有する、別の加工体を準備する工程と、
    前記感光性の別の親撥元材料のうちの第３位置の第３部分に第２光を照射して前記第３部分の少なくとも一部を硬化させ、前記感光性の別の親撥元材料のうちの第４位置の第４部分を除去し、前記別の加工体の上面の第３領域における第２液体の第３接触角を、前記別の加工体の前記上面の第４領域における前記第２液体の第４接触角よりも相対的に大きくし、前記第４位置は前記第１面に沿う方向において前記第３位置と並び、前記第３領域は前記第１方向において前記第３位置と重なり、前記第４領域は前記第１方向において前記第４位置と重なる、第２工程と、
    前記第２液体を前記第４領域と接触させて第３パターンを形成する第３パターン形成工程であって、前記第３パターンは、前記第３領域の少なくとも一部と、前記第４領域の少なくとも一部の上の前記第２液体と、を含む、前記第３パターン形成工程と、
    前記第４領域の前記少なくとも一部の上の前記第２液体の少なくとも一部から導電性の固体を形成して、前記第１電極及び前記第２電極を形成する第４パターン形成工程と、
    をさらに含み、
    前記別の第１層の前記第２光に対する減衰率は、５０％以上であり、
    前記第２光のピーク波長は、３７０ｎｍ以下である、請求項１〜７のいずれか１つに記載のパターン形成方法。
  9. 前記別の第１層は、紫外線吸収性基を含むアクリル樹脂を含む、請求項８記載のパターン形成方法。
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