JP2013223854A - Surface treatment apparatus, surface treatment method, pattern forming apparatus, and structure - Google Patents

Surface treatment apparatus, surface treatment method, pattern forming apparatus, and structure Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface treatment apparatus which avoids a pattern failure (e.g., bridge phenomena such as overflow and continuity) and enables the formation of a desired pattern with accuracy without performing complex control for reducing the diameter of droplets when a fluid containing a pattern constituent is applied and for improving the positional accuracy when the fluid is applied.SOLUTION: A surface treatment of a substrate is performed so that a wettability gradient region is formed in at least one of pattern forming regions 300a, 300b and an out-of-pattern forming region 400 on a surface of a substrate 100 to be adjacent to the boundary of the pattern forming regions and the out-of-pattern forming region, in which wettability gradient region the contact angle to the fluid decreases from the out-of-pattern forming region 400 toward the pattern forming regions 300a, 300b continuously or stepwise.

Description

本発明は、パターン構成物質を含む流動体が付与されることによりパターンが形成される対象物の表面を処理する表面処理装置、表面処理方法、パターン形成装置、及び、パターンが形成される基板などの構造体に関するものである。   The present invention relates to a surface treatment apparatus, a surface treatment method, a pattern formation apparatus, a substrate on which a pattern is formed, and the like for treating the surface of an object on which a pattern is formed by applying a fluid containing a pattern constituent material. This is related to the structure.

従来、半導体素子や電子回路等の微細なパターン形成方法としては、フォトリソグラフィー法が多く利用されてきた。しかし、フォトリソグラフィー法は、装置が高価であり工程が複雑で長いために製造コストを上昇させる原因となっている。そのため、近年では印刷法（オフセット印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷、インクジェット印刷）を用いたデバイス製造方法に注目が集まっている。特にインクジェット印刷法（ピエゾ方式、静電方式、バブルジェット（登録商標）方式）は、パターン構成物質である導電性微粒子を含む流動体（液体）を用いて、電極、絶縁体、半導体などをパターン形成対象物である基板などの基材に直接描画することができるため、マスクが不要であり、フォトリソグラフィー法と比べて材料の無駄が極端に少なく、安価なデバイス製造方法として注目が集まっている。   Conventionally, a photolithography method has been widely used as a method for forming a fine pattern of a semiconductor element, an electronic circuit, or the like. However, the photolithographic method causes an increase in manufacturing cost because the apparatus is expensive and the process is complicated and long. Therefore, in recent years, attention has been focused on device manufacturing methods using printing methods (offset printing, flexographic printing, screen printing, inkjet printing). In particular, the inkjet printing method (piezo method, electrostatic method, bubble jet (registered trademark) method) patterns electrodes, insulators, semiconductors, etc. using a fluid (liquid) containing conductive fine particles that are pattern constituent materials. Since it can be drawn directly on a substrate such as a substrate, which is the object to be formed, a mask is unnecessary, and there is extremely little waste of materials compared to the photolithography method, which has attracted attention as an inexpensive device manufacturing method. .

インクジェット印刷法を用いて微細なパターンを精度よく形成しようとする場合、そのパターンの精度（解像度）は、ノズルから吐出され対象物としての基材上に付着する液滴の大きさによって決まる。そのため、液滴の直径より細い幅を持つパターンは形成できず、パターンの精度は、ノズルから吐出される液滴の大きさと、基材に付着した後の液滴の広がりとによって制限される。また、図３８（ａ）のように複数のパターン９００の間隔が狭い場合には液滴９１０の着弾時のズレによって液滴９１０を介して複数のパターンがつながってしまうおそれがあり、回路の電極パターンの場合にはショートの原因となる。また、図３８（ｂ）のように液滴９１０のドット抜けによりパターンの一部９００’が欠落するおそれがあり、回路の電極パターンの場合には回路の断線の原因となる。   When a fine pattern is to be formed with high accuracy using the inkjet printing method, the accuracy (resolution) of the pattern is determined by the size of the droplets ejected from the nozzles and deposited on the substrate as the object. Therefore, a pattern having a width smaller than the diameter of the droplet cannot be formed, and the accuracy of the pattern is limited by the size of the droplet discharged from the nozzle and the spread of the droplet after adhering to the substrate. Further, when the interval between the plurality of patterns 900 is narrow as shown in FIG. 38A, the plurality of patterns may be connected via the droplets 910 due to the deviation at the time of landing of the droplets 910, and the circuit electrodes In the case of a pattern, it causes a short circuit. Further, as shown in FIG. 38 (b), there is a possibility that part of the pattern 900 'may be lost due to missing dots of the droplet 910. In the case of a circuit electrode pattern, this may cause a circuit breakage.

そこで、パターンを精度よく形成するため、液滴の吐出量を少なくして液滴の大きさを小さくする方法や、液滴を構成するパターン構成物質を含む流動体に対して親和性を示す親液領域（高表面エネルギー部）を予め基材上のパターン形成領域に形成したり、流動体に対して非親和性を示す撥液領域（低表面エネルギー部）を基材上のパターン形成外領域に予め形成したりすることにより、液滴を撥液領域から親液領域に向けて移動させて液滴を選択的に配置する方法（特許文献１、特許文献２参照）が提案されている。   Therefore, in order to form a pattern with high accuracy, a method for reducing the size of the droplet by reducing the discharge amount of the droplet, or a parent that shows affinity for the fluid containing the pattern constituent material constituting the droplet. A liquid region (high surface energy part) is formed in the pattern formation region on the substrate in advance, or a liquid repellent region (low surface energy part) showing non-affinity for the fluid is formed on the substrate outside the pattern formation region. In other words, a method is proposed in which the droplets are selectively formed by moving the droplets from the lyophobic region to the lyophilic region by forming the droplets in advance (see Patent Document 1 and Patent Document 2).

しかしながら、上記液滴の吐出量を少なくして液滴の大きさを小さくする方法では、液滴の大きさを小さくすればするほど表面張力の影響が大きくなり、液滴を吐出するのが困難になるという問題がある。また、液滴が小さくなると空気の抵抗による誤差が大きくなり、逆に液滴の着弾精度が低下するため、所望のパターンを形成することができないという問題もある。これらの問題を解決するために静電方式のインクジェット装置が提案されているが（特許文献３参照）、基材の表面とノズルとの隙間を微小に保った状態で、ノズル内に設けたノズル内電極とそのノズル内電極に対向する対向電極との間に高電圧を印加する必要がある。また、液滴の着弾精度が基材の表面形状の影響を受けやすいので、所望のパターンを形成するために、基材の表面形状に応じて液滴が所定の位置に着弾（付与）するように印加電圧の煩雑な制御を行う必要がある。   However, in the method of reducing the droplet size by reducing the droplet discharge amount, the smaller the droplet size, the greater the effect of surface tension, making it difficult to discharge the droplet. There is a problem of becoming. In addition, when the droplets are small, the error due to air resistance increases, and conversely the landing accuracy of the droplets decreases, so that a desired pattern cannot be formed. In order to solve these problems, an electrostatic ink jet apparatus has been proposed (see Patent Document 3), but a nozzle provided in the nozzle while keeping a small gap between the surface of the substrate and the nozzle. It is necessary to apply a high voltage between the inner electrode and the counter electrode facing the inner electrode of the nozzle. In addition, since the droplet landing accuracy is easily affected by the surface shape of the substrate, the droplets land (apply) at a predetermined position in accordance with the surface shape of the substrate in order to form a desired pattern. It is necessary to perform complicated control of the applied voltage.

また、上記親液領域及び撥液領域を予めパターニングしておく方法では、基材上に着弾した液滴の３割程度の部分が親液領域に接触していない限り、液滴は親液領域には移動せず、着弾位置が大きく乱れたときには所望のパターンどおりに選択的に配置することはできないという問題がある。したがって、パターンの線幅が細くなるにつれて、着弾位置の精度が厳しくなる。液滴の着弾位置がずれると、例えばパターンの一部がはみだしたパターン不良の原因になる。また、複数の親液領域（パターン形成領域）の間に位置する撥液領域（パターン形成外領域）に液滴が着弾した場合、その液滴のエネルギー状態が安定することで撥液領域上にも液滴が留まってしまい、複数の親液領域の間が液滴で架け渡された「ブリッジ」と呼ばれる現象が発生するおそれがある。この液滴のブリッジ現象が発生すると、複数の親液領域の間を架け渡す導通などの原因になるパターン不良となる。   Further, in the method of previously patterning the lyophilic region and the liquid repellent region, the liquid droplets are in the lyophilic region unless about 30% of the droplets landed on the substrate are in contact with the lyophilic region. However, when the landing position is greatly disturbed, it cannot be selectively arranged according to a desired pattern. Therefore, the accuracy of the landing position becomes more severe as the line width of the pattern becomes narrower. If the landing position of the liquid droplet is shifted, for example, a pattern defect in which a part of the pattern protrudes may be caused. In addition, when a droplet lands on a liquid repellent region (outside pattern formation region) located between a plurality of lyophilic regions (pattern formation region), the energy state of the droplet stabilizes so that the liquid repellent region However, the liquid droplets may remain, and a phenomenon called “bridge” in which a plurality of lyophilic regions are spanned by the liquid droplets may occur. When this droplet bridging phenomenon occurs, a pattern defect that causes electrical continuity across a plurality of lyophilic regions occurs.

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、パターン構成物質を含む流動体を付与するときの液滴の小径化や流動体を付与する位置精度を高める煩雑な制御を行うことなく、パターン不良（例えば、はみだしや、導通などのブリッジ現象）を回避して所望のパターンを精度よく形成できるようになる表面処理装置を提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to perform complicated control to increase the positional accuracy of applying a fluid and reducing the diameter of a droplet when applying a fluid containing a pattern constituent material. It is an object of the present invention to provide a surface processing apparatus that can form a desired pattern with high accuracy by avoiding pattern defects (for example, protrusion phenomenon, bridging phenomenon such as conduction).

上記目的を達成するために、本発明は、パターン構成物質を含む流動体が付与されることによりパターンが形成される対象物の表面を、該流動体の付与前に処理する表面処理装置であって、前記対象物の表面におけるパターン形成領域及びパターン形成外領域の少なくとも一方に、該パターン形成領域及び該パターン形成外領域の境界に隣接させて、前記流動体に対する接触角が該パターン形成外領域から該パターン形成領域に向かって連続的に又は段階的に小さくなる濡れ性勾配領域を形成するように、該対象物の表面処理を行うことを特徴とするものである。   In order to achieve the above object, the present invention is a surface treatment apparatus for treating the surface of an object on which a pattern is formed by applying a fluid containing a pattern constituent material before applying the fluid. Then, at least one of the pattern formation region and the pattern formation non-region on the surface of the object is adjacent to the boundary between the pattern formation region and the pattern formation non-region, and the contact angle with respect to the fluid is the pattern formation non-region. The surface treatment of the object is performed so as to form a wettability gradient region that decreases continuously or stepwise from the pattern formation region to the pattern formation region.

本発明によれば、対象物の表面におけるパターン形成領域及びパターン形成外領域の少なくとも一方に、パターン形成領域及びパターン形成外領域の境界に隣接させて、パターン構成物質を含む流動体に対する接触角がパターン形成外領域からパターン形成領域に向かって連続的に又は段階的に小さくなる濡れ性勾配領域を形成している。従って、比較的大きなサイズの流動体の付与位置がずれてパターン形成領域及びパターン形成外領域の境界部に流動体が付与された場合でも、その付与された流動体は、上記所定の接触角を有する濡れ性勾配領域においてパターン形成外領域からパターン形成領域に向かう力を受け、パターン形成外領域に留まることなくパターン形成領域に移動する。よって、パターン構成物質を含む流動体を付与するときの液滴の小径化や流動体を付与する位置精度を高める煩雑な制御を行うことなく、パターン不良（例えば、はみだしや、導通などのブリッジ現象）を回避して所望のパターンを精度よく形成できるようになる。   According to the present invention, at least one of the pattern formation region and the non-pattern formation region on the surface of the object is adjacent to the boundary between the pattern formation region and the non-pattern formation region, and the contact angle with respect to the fluid containing the pattern constituent material is A wettability gradient region that decreases continuously or stepwise from the non-pattern forming region toward the pattern forming region is formed. Accordingly, even when the application position of the relatively large fluid is shifted and the fluid is applied to the boundary between the pattern formation region and the non-pattern formation region, the applied fluid has the predetermined contact angle. The wettability gradient region has a force from the non-pattern formation region toward the pattern formation region, and moves to the pattern formation region without staying in the non-pattern formation region. Therefore, without applying complicated control to increase the positional accuracy of applying the fluid to the liquid droplets containing the pattern constituent material and reducing the diameter of the liquid droplets (for example, bridging phenomenon such as protrusion and conduction) ) And a desired pattern can be accurately formed.

基板の表面における液滴に対する接触角が相対的に大きい低表面エネルギー領域と接触角が相対的に小さい高表面エネルギー領域とにまたがって付着した液滴の様子を示す説明図。Explanatory drawing which shows the mode of the droplet adhering over the low surface energy area | region with a relatively large contact angle with respect to the droplet on the surface of a board | substrate, and the high surface energy area | region with a relatively small contact angle. 基板の表面におけるパターン形成領域及びパターン形成外領域の配置の一例を示す説明図。Explanatory drawing which shows an example of arrangement | positioning of the pattern formation area in the surface of a board | substrate, and a pattern formation non-region. 従来の表面処理方法におけるパターン形成領域及びパターン形成外領域の位置ｘに対する接触角θの設定例を示す関数のグラフ。The graph of the function which shows the example of a setting of the contact angle (theta) with respect to the position x of the pattern formation area in the conventional surface treatment method, and a pattern formation non-region. （ａ）〜（ｆ）はそれぞれ、本実施形態の表面処理方法におけるパターン形成領域及びパターン形成外領域の位置ｘに対する接触角θの設定例を示す関数のグラフ。(A)-(f) is a function graph which shows the example of a setting of contact angle (theta) with respect to the position x of the pattern formation area | region and pattern formation non-region in the surface treatment method of this embodiment, respectively. （ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、本実施形態の表面処理方法におけるパターン形成領域及びパターン形成外領域に対する接触角の更に他の設定例を示す関数のグラフ。(A)-(d) is a graph of the function which shows the further another example of a contact angle with respect to the pattern formation area | region and pattern formation non-region in the surface treatment method of this embodiment, respectively. （ａ）〜（ｆ）はそれぞれ、本実施形態の表面処理方法におけるパターン形成領域及びパターン形成外領域に対する接触角の更に他の設定例を示す関数のグラフ。(A)-(f) is a graph of the function which shows the further another example of a contact angle with respect to the pattern formation area | region and pattern formation non-region in the surface treatment method of this embodiment, respectively. 本実施形態における基板のパターン形成領域及びパターン形成外領域を処理する表面処理装置の全体構成の一例を示す機能ブロック図。The functional block diagram which shows an example of the whole structure of the surface treatment apparatus which processes the pattern formation area | region of a board | substrate in this embodiment, and a pattern formation non-region. パターンデータの具体的な例について説明する図。The figure explaining the specific example of pattern data. 領域分類手段によって分類された各領域の具体的な例について説明する図。The figure explaining the specific example of each area | region classified by the area | region classification means. （ａ）は多段階濡れ性勾配領域定義ファイルの具体的な例について説明する図。（ｂ）は多段階濡れ性勾配領域定義ファイルの中のパラメータについて説明する図。(A) is a figure explaining the specific example of a multistage wettability gradient area | region definition file. (B) is a figure explaining the parameter in a multistage wettability gradient area | region definition file. 接触角設定ファイルの具体的な例について説明する図。The figure explaining the specific example of a contact angle setting file. 多段階接触角設定ファイルの具体的な例について説明する図。The figure explaining the specific example of a multistep contact angle setting file. （ａ）〜（ｄ）は接触角設定手段の具体的な処理について説明する図。(A)-(d) is a figure explaining the specific process of a contact angle setting means. 本実施形態の基板表面処理装置におけるパターン形成のための表面処理の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the surface treatment for pattern formation in the substrate surface treatment apparatus of this embodiment. 基板上の流動体によるブリッジの様子について説明する図。The figure explaining the mode of the bridge | bridging by the fluid on a board | substrate. パターン形成領域を有する基板上に流動体が着弾した直後の様子をあらわした平面図。The top view showing the mode immediately after a fluid landed on the board | substrate which has a pattern formation area. （ａ）〜（ｃ）は本実施形態の表面処理を行うことによってパターン不良を回避する様子の一例について説明する図。(A)-(c) is a figure explaining an example of a mode that a pattern defect is avoided by performing the surface treatment of this embodiment. （ａ）〜（ｃ）は本実施形態の表面処理を行うことによってパターン不良を回避する様子の他の例について説明する図。(A)-(c) is a figure explaining the other example of a mode that a pattern defect is avoided by performing the surface treatment of this embodiment. （ａ）〜（ｅ）は、本発明の他の実施形態に係るパターン形成方法における表面処理及び液滴の塗布の様子を示す説明図。(A)-(e) is explanatory drawing which shows the mode of the surface treatment in the pattern formation method which concerns on other embodiment of this invention, and application | coating of a droplet. コンピュータシミュレーションで設定した表面処理後の基板の一例を示す説明図。（ａ）は本実施形態に係るパターン形成方法を適用した基板の表面の説明図。（ｂ）は従来のパターン形成方法を適用した基板の表面の説明図。Explanatory drawing which shows an example of the board | substrate after the surface treatment set by computer simulation. (A) is explanatory drawing of the surface of the board | substrate to which the pattern formation method concerning this embodiment is applied. (B) is explanatory drawing of the surface of the board | substrate which applied the conventional pattern formation method. 図２０のパターンの各領域に設定した液滴との接触角を示す説明図。Explanatory drawing which shows a contact angle with the droplet set to each area | region of the pattern of FIG. コンピュータシミュレーションで設定した基板上の液滴の着弾位置を示す説明図。（ａ）は、図２０（ａ）のパターンに対する液滴の着弾位置の説明図。（ｂ）は、図２０（ｂ）のパターンに対する液滴の着弾位置の説明図。Explanatory drawing which shows the landing position of the droplet on the board | substrate set by computer simulation. (A) is explanatory drawing of the landing position of the droplet with respect to the pattern of Fig.20 (a). (B) is explanatory drawing of the landing position of the droplet with respect to the pattern of FIG.20 (b). 基板表面の第１の着弾位置に着弾したときの液滴の様子を示すコンピュータシミュレーションの結果の説明図。（ａ）は、図２２（ａ）の第１の着弾位置に着弾した液滴の様子を示す説明図。（ｂ）は、図２２（ｂ）の第１の着弾位置に着弾した液滴の様子を示す説明図。Explanatory drawing of the result of the computer simulation which shows the mode of the droplet when it arrives at the 1st landing position on the substrate surface. (A) is explanatory drawing which shows the mode of the droplet which reached the 1st landing position of Fig.22 (a). (B) is explanatory drawing which shows the mode of the droplet which reached the 1st landing position of FIG.22 (b). 基板表面の第１の着弾位置に液滴が着弾してからｔ秒後、５ｔ秒後、１０ｔ秒後、３０ｔ秒後の液滴の挙動を示すコンピュータシミュレーション結果の説明図。（ａ）は図２２（ａ）の第１の着弾位置に着弾した液滴の挙動を示す説明図。（ｂ）は、図２２（ｂ）の第１の着弾位置に着弾した液滴の挙動を示す説明図。Explanatory drawing of the computer simulation result which shows the behavior of a droplet after t second, 5 t second, 10 t second, and 30 t second after a droplet landed on the 1st landing position of the substrate surface. (A) is explanatory drawing which shows the behavior of the droplet which reached the 1st landing position of Fig.22 (a). (B) is explanatory drawing which shows the behavior of the droplet which reached the 1st landing position of FIG.22 (b). 基板表面の第２の着弾位置に着弾したときの液滴の様子を示すコンピュータシミュレーションの結果の説明図。（ａ）は、図２２（ａ）の第２の着弾位置に着弾した液滴の様子を示す説明図。（ｂ）は、図２２（ｂ）の第２の着弾位置に着弾した液滴の様子を示す説明図。Explanatory drawing of the result of the computer simulation which shows the mode of the droplet when it arrives at the 2nd landing position of the board | substrate surface. (A) is explanatory drawing which shows the mode of the droplet which reached the 2nd landing position of Fig.22 (a). (B) is explanatory drawing which shows the mode of the droplet which reached the 2nd landing position of FIG.22 (b). 基板表面の第２の着弾位置に液滴が着弾してからｔ秒後、５ｔ秒後、１０ｔ秒後、３０ｔ秒後の液滴の挙動を示すコンピュータシミュレーション結果の説明図。（ａ）は図２２（ａ）の第２の着弾位置に着弾した液滴の挙動を示す説明図。（ｂ）は、図２２（ｂ）の第２の着弾位置に着弾した液滴の挙動を示す説明図。Explanatory drawing of the computer simulation result which shows the behavior of a droplet after t second, 5 t second, 10 t second, and 30 t second after a droplet landed on the 2nd landing position of the substrate surface. (A) is explanatory drawing which shows the behavior of the droplet which reached the 2nd landing position of Fig.22 (a). (B) is explanatory drawing which shows the behavior of the droplet which reached the 2nd landing position of FIG.22 (b). 基板表面の第３の着弾位置に着弾したときの液滴の様子を示すコンピュータシミュレーションの結果の説明図。（ａ）は、図２３（ａ）の第３の着弾位置に着弾した液滴の様子を示す説明図。（ｂ）は、図２２（ｂ）の第３の着弾位置に着弾した液滴の様子を示す説明図。Explanatory drawing of the result of the computer simulation which shows the mode of the droplet when it arrives at the 3rd landing position of the board | substrate surface. (A) is explanatory drawing which shows the mode of the droplet which reached the 3rd landing position of Fig.23 (a). (B) is explanatory drawing which shows the mode of the droplet which reached the 3rd landing position of FIG.22 (b). 基板表面の第３の着弾位置に液滴が着弾してからｔ秒後、５ｔ秒後、１０ｔ秒後、３０ｔ秒後の液滴の挙動を示すコンピュータシミュレーション結果の説明図。（ａ）は図２２（ａ）の第３の着弾位置に着弾した液滴の挙動を示す説明図。（ｂ）は、図２２（ｂ）の第３の着弾位置に着弾した液滴の挙動を示す説明図。Explanatory drawing of the computer simulation result which shows the behavior of a droplet after t seconds, 5 t seconds, 10 t seconds, and 30 t seconds after a droplet landed on the 3rd landing position of the substrate surface. (A) is explanatory drawing which shows the behavior of the droplet which reached the 3rd landing position of Fig.22 (a). (B) is explanatory drawing which shows the behavior of the droplet which reached the 3rd landing position of FIG.22 (b). （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本実施形態における電子ビームを用いて濡れ性勾配領域を形成する表面改質の他の例を示す説明図。(A) And (b) is explanatory drawing which shows the other example of the surface modification which forms a wettability gradient area | region using the electron beam in this embodiment, respectively. （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、図２９（ａ）及び（ｂ）の濡れ性勾配領域を形成するときに用いた電子ビームの照射エネルギーの空間分布を示す説明図。(A) And (b) is explanatory drawing which shows the spatial distribution of the irradiation energy of the electron beam used when forming the wettability gradient area | region of Fig.29 (a) and (b), respectively. （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本実施形態の表面処理方法を含むパターン形成方法によってパターン形成領域にパターン膜が形成された基板の一例を示す平面図及び断面図。(A) And (b) is the top view and sectional drawing which show an example of the board | substrate with which the pattern film was formed in the pattern formation area by the pattern formation method containing the surface treatment method of this embodiment, respectively. （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、濡れ性勾配領域を構成する櫛歯形状の濡れ性パターンの一例を示す平面図。(A) And (b) is a top view which shows an example of the wettability pattern of the comb-tooth shape which respectively comprises a wettability gradient area | region. 活性エネルギー線を照射して基板上のパターン形成領域、パターン形成外領域及び濡れ性勾配領域のパターニングを行っている様子の一例を示す説明図。Explanatory drawing which shows an example of a mode that the pattern formation area | region on a board | substrate, the pattern formation non-region, and the wettability gradient area | region are performed by irradiating an active energy ray. インクジェット法によってパターン形成領域に液体をヘッドから吐出させて付与している様子の一例を示す説明図。Explanatory drawing which shows an example of a mode that the liquid is discharged and provided to the pattern formation area by the inkjet method. 更に他の実施形態に係る表面処理方法を含むパターン形成方法の工程を示す平面図及び断面図。Furthermore, the top view and sectional drawing which show the process of the pattern formation method containing the surface treatment method concerning other embodiment. 更に他の実施形態に係る表面処理方法を含むパターン形成方法の工程を示す平面図及び断面図。Furthermore, the top view and sectional drawing which show the process of the pattern formation method containing the surface treatment method concerning other embodiment. 更に他の実施形態に係る表面処理方法を含むパターン形成方法の工程を示す平面図及び断面図。Furthermore, the top view and sectional drawing which show the process of the pattern formation method containing the surface treatment method concerning other embodiment. （ａ）は液滴を介してつながった複数のパターンの説明図。（ｂ）は液滴のドット抜けが発生したパターンの説明図。(A) is explanatory drawing of the some pattern connected through the droplet. FIG. 6B is an explanatory diagram of a pattern in which dropout of a droplet has occurred.

以下、本発明を対象物（基材）としての構造体である基板にパターンを形成するときの表面処理方法、表面処理装置（パターン形成装置）、及びそれらの方法や装置でパターンが形成される構造体としての基板に適用した実施の形態について説明する。   Hereinafter, a pattern is formed by a surface treatment method, a surface treatment apparatus (pattern formation apparatus), and a method or apparatus for forming a pattern on a substrate that is a structure as an object (base material) according to the present invention. An embodiment applied to a substrate as a structure will be described.

本発明の一実施形態に係る表面処理方法は、対象物（基材）としての構造体である基板の表面に対してパターン構成物質を含む流動体の液滴を吐出させてパターンを形成する液滴吐出工程に先立って、基板の表面処理を行うものである。この表面処理は、基板の表面におけるパターン形成領域及びパターン形成外領域の少なくとも一方に、パターン形成領域及びパターン形成外領域の境界に隣接させて、パターン構成物質を含む流動体に対する接触角がパターン形成外領域からパターン形成領域に向かって連続的に又は段階的に小さくなる濡れ性勾配領域を形成するように行われる。   A surface treatment method according to an embodiment of the present invention is a liquid for forming a pattern by discharging droplets of a fluid containing a pattern constituent material onto the surface of a substrate that is a structure as an object (base material). Prior to the droplet discharge process, the substrate is surface-treated. In this surface treatment, at least one of the pattern formation region and the non-pattern formation region on the surface of the substrate is adjacent to the boundary between the pattern formation region and the non-pattern formation region, and the contact angle with respect to the fluid containing the pattern constituent material is patterned. This is performed so as to form a wettability gradient region that decreases continuously or stepwise from the outer region toward the pattern formation region.

図１は、基板１００の表面における液滴に対する接触角が相対的に大きい低表面エネルギー領域１０１と接触角が相対的に小さい高表面エネルギー領域１０２とにまたがって付着した液滴２００の様子を示す説明図である。図１中の角度θ１は低表面エネルギー領域１０１における液滴２００の接触角であり、この相対的に高い接触角θ１を有する低表面エネルギー領域１０１では液滴２００に対して低い濡れ性を示す。また、図１中の角度θ２は高表面エネルギー領域１０２における液滴２００の接触角であり、この相対的に低い接触角θ２を有する高表面エネルギー領域１０２では液滴２００に対して高い濡れ性を示す。図１に示すように、液滴２００に対する濡れ性に傾斜や段差がある表面上に液滴２００が存在すると、同一の液滴２００の互いに異なる端部（図示の例では右端部と左端部）で接触角に差が生じ、表面張力の不均衡から駆動力が生じる。そのため、図中の矢印Ａに示すように、液滴２００はより濡れ性の高いほうへ移動する。これにより、所望のパターン形状である高表面エネルギー領域へのパターン形成が容易になる。 FIG. 1 shows a state of a droplet 200 attached across a low surface energy region 101 having a relatively large contact angle with respect to the droplet on the surface of the substrate 100 and a high surface energy region 102 having a relatively small contact angle. It is explanatory drawing. Angle theta 1 in FIG. 1 is a contact angle of the droplet 200 in low surface energy regions 101, a low wettability with respect to the low surface energy regions 101 in the droplet 200 having the relatively high contact angle theta 1 Show. Further, the angle θ 2 in FIG. 1 is the contact angle of the droplet 200 in the high surface energy region 102, and the high surface energy region 102 having the relatively low contact angle θ 2 is highly wetted with respect to the droplet 200. Showing gender. As shown in FIG. 1, when the droplet 200 exists on the surface where the wettability with respect to the droplet 200 is inclined or stepped, different end portions of the same droplet 200 (right end portion and left end portion in the illustrated example). Therefore, a difference occurs in the contact angle, and a driving force is generated due to an imbalance of the surface tension. Therefore, as indicated by an arrow A in the drawing, the droplet 200 moves to a higher wettability. This facilitates pattern formation in a high surface energy region having a desired pattern shape.

本実施形態に係る表面処理方法は、上記濡れ性勾配領域の形成に加えて、基板の表面におけるパターン形成領域が上記流動体に対して親和性を示すようにパターン形成領域を改質する第１の表面処理および基板の表面におけるパターン形成外領域が上記流動体に対して非親和性を示すようにパターン形成外領域を改質する第２の表面処理の少なくと一方を行う工程を含んでもよい。ここで、上記第１の表面処理を行うと、基板の表面におけるパターンが形成されるパターン形成領域は、上記流動体に対して親和性を示す表面エネルギーが高い領域（高表面エネルギー領域）になる。また、上記第２の表面処理を行うと、基板の表面におけるパターンが形成されないパターン形成外領域は、上記流動体に対して非親和性を示す表面エネルギーが低い領域（低表面エネルギー領域）になる。   In the surface treatment method according to the present embodiment, in addition to the formation of the wettability gradient region, the pattern formation region is modified so that the pattern formation region on the surface of the substrate exhibits affinity for the fluid. And a step of performing at least one of a surface treatment and a second surface treatment that modifies the non-patterned region so that the non-patterned region on the surface of the substrate exhibits incompatibility with the fluid. . Here, when the first surface treatment is performed, a pattern formation region in which a pattern on the surface of the substrate is formed becomes a region (high surface energy region) having a high surface energy showing affinity for the fluid. . In addition, when the second surface treatment is performed, the non-pattern-formed region where the pattern on the surface of the substrate is not formed becomes a region (low surface energy region) having a low surface energy showing non-affinity with respect to the fluid. .

本実施形態の表面処理方法で処理される対象物（基材）としての基板は、例えば、ＰＥＴなどの樹脂からなる基板、紙、半導体ウェーハ、絶縁性ウェーハ、樹脂からなるプリント基板等である。また、本実施形態の表面処理方法における流動体に含まれるパターン構成物質は、例えば、導電性材料、半導体材料、レジスト材料等である。これらのパターン構成物質を含む流動体を用いることにより、導電性の回路パターン、半導体パターン、レジストパターンなどを基板上に形成することができる。   The substrate as an object (base material) processed by the surface treatment method of the present embodiment is, for example, a substrate made of a resin such as PET, paper, a semiconductor wafer, an insulating wafer, a printed substrate made of a resin, or the like. Moreover, the pattern constituent material contained in the fluid in the surface treatment method of the present embodiment is, for example, a conductive material, a semiconductor material, a resist material, or the like. By using a fluid containing these pattern constituent materials, a conductive circuit pattern, semiconductor pattern, resist pattern, or the like can be formed on the substrate.

また、本発明の一実施形態に係るパターン形成方法は、上記表面処理方法の工程と、その表面処理の工程が実施された後の基板の表面に対してパターン構成物質を含む流動体の液滴を吐出させてパターンを形成する液滴吐出工程とを含むものである。   The pattern forming method according to an embodiment of the present invention includes a step of the surface treatment method and a liquid droplet containing a pattern constituent material on the surface of the substrate after the surface treatment step is performed. And a droplet discharge step of forming a pattern by discharging the liquid.

本実施形態のパターン形成方法では、液滴吐出法による液滴の吐出に先立って、パターン形成領域（高表面エネルギー領域）とパターン形成外領域（低表面エネルギー領域）との境界部に上記所定の接触角を有する濡れ性勾配領域を形成することにより、パターン形成領域を外れて境界部の濡れ性勾配領域に着弾した液滴をより表面エネルギーが高いパターン形成領域に自発的に移動させ、液滴の着弾位置のずれを補正することが可能となる。また、液滴の直径より細いパターンを形成する場合、パターン形成外領域（低表面エネルギー領域）に液滴が残留したり液滴の着弾部が膨らんだりおそれがあるが、本実施形態の表面処理方法を含むパターン形成方法によれば、パターン形成領域（高表面エネルギー領域）からパターン形成外領域にはみ出た液滴に関しても、上記境界部の濡れ性勾配領域における濡れ性の勾配により液滴をパターン形成領域側に移動させることが可能となる。   In the pattern formation method of the present embodiment, prior to the discharge of droplets by the droplet discharge method, the predetermined region is formed at the boundary between the pattern formation region (high surface energy region) and the non-pattern formation region (low surface energy region). By forming a wettability gradient region having a contact angle, the droplets that have moved from the pattern formation region and landed on the wettability gradient region at the boundary are spontaneously moved to the pattern formation region having a higher surface energy. It is possible to correct the deviation of the landing position. Further, when a pattern thinner than the diameter of the droplet is formed, the droplet may remain in the region outside the pattern formation (low surface energy region) or the landing portion of the droplet may swell. According to the pattern forming method including the method, even for a droplet that protrudes from the pattern forming region (high surface energy region) to the non-pattern forming region, the droplet is patterned by the wettability gradient in the wettability gradient region of the boundary portion. It can be moved to the formation region side.

次に、本実施形態の表面処理方法における濡れ性勾配領域の接触角の設定例について説明する。
図２は、基板の表面におけるパターン形成領域及びパターン形成外領域の配置の一例を示す説明図である。本例の基板１００の表面は、パターンが形成される２つのパターン形成領域３００ａ，３００ｂと、パターンが形成されないパターン形成外領域（非パターン形成領域）４００とを有する。２つのパターン形成領域３００ａ，３００ｂは、パターン形成外領域４００の一部４００’を間に挟んで所定の間隔で並ぶように配設されている。また、図２では、パターン形成領域３００ａ，３００ｂの長手方向に直交する方向であってパターン形成領域３００ａ，３００ｂの両方を横切る方向にｘ軸が設定されている。図中の右方向がｘ軸のプラス方向である。また、図２において、左側のパターン形成領域３００ａの右端縁の位置座標がｘａであり、右側のパターン形成領域３００ｂの左端縁の位置座標がｘｂである。２つのパターン形成領域３００ａ、３００ｂの間隔の値（距離）はｘｂ−ｘａである。 Next, an example of setting the contact angle of the wettability gradient region in the surface treatment method of the present embodiment will be described.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of the arrangement of the pattern formation region and the non-pattern formation region on the surface of the substrate. The surface of the substrate 100 of this example has two pattern formation regions 300a and 300b where a pattern is formed, and a non-pattern formation region (non-pattern formation region) 400 where a pattern is not formed. The two pattern formation regions 300a and 300b are arranged so as to be aligned at a predetermined interval with a portion 400 ′ of the pattern formation outside region 400 interposed therebetween. In FIG. 2, the x axis is set in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the pattern formation regions 300a and 300b and across both the pattern formation regions 300a and 300b. The right direction in the figure is the positive direction of the x axis. In FIG. 2, the position coordinate of the right edge of the left pattern formation region 300a is xa, and the position coordinate of the left edge of the right pattern formation region 300b is xb. The value (distance) between the two pattern formation regions 300a and 300b is xb-xa.

図３は、本発明の実施形態と比較する比較例として、従来の表面処理方法におけるパターン形成領域３００ａ、３００ｂ及びパターン形成外領域４００の位置ｘに対する接触角θの設定例を示す関数のグラフである。本比較例では、２つのパターン形成領域３００ａ、３００ｂには低めの接触角θｌが設定され、パターン形成領域３００ａ、３００ｂの間の位置座標ｘａからｘｂまでのパターン形成外領域４００には高めの接触角θｈが設定されている。つまり、パターン形成領域３００ａ、３００ｂについて設定される接触角は一定値（θｌ）の１種類のみであり、パターン形成外領域４００について設定される接触角も一定値（θｈ）の１種類のみである。 FIG. 3 is a graph of a function showing a setting example of the contact angle θ with respect to the position x of the pattern formation regions 300a and 300b and the non-pattern formation region 400 in the conventional surface treatment method as a comparative example compared with the embodiment of the present invention. is there. In this comparative example, a lower contact angle θ 1 is set in the two pattern formation regions 300a and 300b, and a higher pattern formation region 400 between the position coordinates xa to xb between the pattern formation regions 300a and 300b. The contact angle θ h is set. That is, the contact angle set for the pattern formation regions 300a and 300b is only one type of a constant value (θ l ), and the contact angle set for the non-pattern formation region 400 is only one type of a constant value (θ h ). It is.

図４（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ、本実施形態の表面処理方法におけるパターン形成領域３００ａ、３００ｂ及びそれらのパターン形成領域３００ａ、３００ｂの間に位置するパターン形成外領域４００の位置ｘに対する接触角θの設定例を示す関数のグラフである。これらの例では、パターン形成外領域４００のうち、パターン形成領域３００ａ、３００ｂの間に位置する領域４００’が、パターン構成物質を含む流動体に対する接触角がパターン形成外領域からパターン形成領域に向かって連続的に又は段階的に小さくなる濡れ性勾配領域となっている。   4A to 4F respectively show the contact with respect to the position x of the pattern formation regions 300a and 300b and the pattern formation outside region 400 located between the pattern formation regions 300a and 300b in the surface treatment method of the present embodiment. It is a graph of the function which shows the example of a setting of angle (theta). In these examples, the region 400 ′ located between the pattern formation regions 300a and 300b in the non-pattern formation region 400 has a contact angle with respect to the fluid containing the pattern constituent material from the non-pattern formation region to the pattern formation region. Thus, the wettability gradient region decreases continuously or stepwise.


図４（ａ）はパターン形成領域３００ａ、３００ｂの間に位置するパターン形成外領域４００’に離散的な値を用いて設定した接触角θの関数の一例を示している。本例では、２つのパターン形成領域３００ａ、３００ｂには１種類の接触角θｌが設定され、パターン形成領域３００ａ、３００ｂの間の位置座標ｘａからｘｂまでのパターン形成外領域４００’には、θｌより大きく且つθｈより小さい２種類の接触角の値が設定されている。この位置ｘに対する接触角θの関数は、ＳＴＥＰ関数のような関数であり、また、パターン形成外領域４００’のｘ軸方向の中心位置である（ｘａ＋ｘｂ）／２の位置を境に対称である関数である。
FIG. 4A shows an example of a function of the contact angle θ set using discrete values in the non-pattern forming region 400 ′ located between the pattern forming regions 300a and 300b. In this example, one kind of contact angle θ l is set in the two pattern formation regions 300a and 300b, and the pattern formation outside region 400 ′ between the position coordinates xa to xb between the pattern formation regions 300a and 300b is value of greater than theta l and theta h less than 2 kinds of contact angle is set. The function of the contact angle θ with respect to the position x is a function such as a STEP function, and is symmetric with respect to the position of (xa + xb) / 2, which is the center position in the x-axis direction of the pattern formation outside region 400 ′. It is a function.

図４（ｂ）は、パターン形成領域３００ａ、３００ｂの間に位置するパターン形成外領域４００’に対して連続的な値を用いて設定した接触角θの関数の一例を示している。本例では、パターン形成外領域４００’に設定される接触角が、位置ｘに関して線形の勾配になるように算出される。この位置ｘに対する接触角θの関数は、例えば位置ｘに関する一次式で表される線形関数である。   FIG. 4B shows an example of a function of the contact angle θ set using a continuous value for the non-pattern forming area 400 ′ located between the pattern forming areas 300 a and 300 b. In this example, the contact angle set in the non-pattern forming region 400 ′ is calculated so as to have a linear gradient with respect to the position x. The function of the contact angle θ with respect to the position x is a linear function represented by a linear expression related to the position x, for example.

図４（ｃ）は、パターン形成領域３００ａ、３００ｂの間に位置するパターン形成外領域４００’に連続的な値を用いて設定した接触角θの関数の一例を示している。この関数は、位置座標ｘａからｘｂまでのパターン形成外領域４００’において、そのｘ軸方向の中心位置である（ｘａ＋ｘｂ）／２の位置を境に対称である関数である。また、本例の関数は、（ｘａ＋ｘｂ）／２の位置を境に、位置ｘに関する接触角θの傾きが正と負とで異なる以外は同じパラメータをとる線形関数を想定した関数である。なお、本例の関数は、（ｘａ＋ｘｂ）／２の位置を境に対称ではなくてもよく、かつ、（ｘａ＋ｘｂ）／２の位置の両側それぞれで用いる関数は同じ種類の関数（例えば一次関数）でなくてもよい。   FIG. 4C shows an example of a function of the contact angle θ set using a continuous value in the non-pattern forming area 400 ′ located between the pattern forming areas 300 a and 300 b. This function is a function that is symmetrical with respect to the position of (xa + xb) / 2, which is the center position in the x-axis direction, in the pattern formation outside region 400 ′ from the position coordinates xa to xb. The function of this example is a function that assumes a linear function that takes the same parameters except that the inclination of the contact angle θ with respect to the position x is different between positive and negative at the position of (xa + xb) / 2. Note that the function of this example may not be symmetric with respect to the position (xa + xb) / 2, and the functions used on both sides of the position (xa + xb) / 2 are the same type of function (for example, a linear function). Not necessarily.

図４（ｄ）は、パターン形成領域３００ａ、３００ｂの間に位置するパターン形成外領域４００’に離散的な値を用いて設定した接触角θの関数の他の例を示している。前述の図４（ａ）の例では、パターン形成外領域４００’のｘ軸方向の中心位置である（ｘａ＋ｘｂ）／２の位置を境に対称である関数であったが、本例の関数は、（ｘａ＋ｘｂ）／２の位置を境に非対称の関数である。   FIG. 4D shows another example of the function of the contact angle θ set using discrete values in the non-pattern forming region 400 ′ located between the pattern forming regions 300 a and 300 b. In the example of FIG. 4A described above, the function is symmetrical with respect to the position of (xa + xb) / 2, which is the center position in the x-axis direction of the pattern formation outside region 400 ′. , (Xa + xb) / 2.

図４（ｅ）は、パターン形成領域３００ａ、３００ｂの間に位置するパターン形成外領域４００’に連続的な値を用いて設定した接触角θの関数の他の例を示している。本例における位置ｘに関する接触角θの関数は、二次関数のような関数である。この関数は、図４（ｅ）のような下に凸の関数でもよいし、上に凸の関数でもよい。また、接触角θの関数は、二次関数に限らず、多項式関数、対数関数や指数関数のような関数でもよい。   FIG. 4E shows another example of the function of the contact angle θ set by using a continuous value in the non-pattern forming region 400 ′ located between the pattern forming regions 300 a and 300 b. The function of the contact angle θ with respect to the position x in this example is a function like a quadratic function. This function may be a downward convex function as shown in FIG. 4E or an upward convex function. Further, the function of the contact angle θ is not limited to a quadratic function, and may be a function such as a polynomial function, a logarithmic function, or an exponential function.

図４（ｆ）は、パターン形成領域３００ａ、３００ｂの間に位置するパターン形成外領域４００’に連続的な値を用いて設定した接触角θの関数の更に他の例を示している。本例では、パターン形成外領域４００’における接触角θが、二次関数のような関数と線形関数とを組み合わせて設定されている。本例のように、パターン形成外領域４００’における接触角θは、２つ以上の関数を組み合わせて設定してもよい。また、この場合も、パターン形成外領域４００’における接触角θは、パターン形成外領域４００’のｘ軸方向の中心位置である（ｘａ＋ｘｂ）／２の位置を境に対称である関数でもよいし非対称の関数であってもよい。   FIG. 4F shows still another example of the function of the contact angle θ set by using a continuous value in the non-pattern forming area 400 ′ positioned between the pattern forming areas 300 a and 300 b. In this example, the contact angle θ in the non-pattern forming region 400 ′ is set by combining a function such as a quadratic function and a linear function. As in this example, the contact angle θ in the non-pattern forming region 400 ′ may be set by combining two or more functions. Also in this case, the contact angle θ in the non-pattern-forming region 400 ′ may be a function that is symmetric with respect to the position of (xa + xb) / 2, which is the center position in the x-axis direction of the non-pattern-forming region 400 ′. It may be an asymmetric function.

図５（ａ）〜（ｄ）及び図６（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ、本実施形態の表面処理方法におけるパターン形成領域３００ａ、３００ｂ及びそれらのパターン形成領域３００ａ、３００ｂの間に位置するパターン形成外領域４００’に対する接触角の更に他の設定例を示す関数のグラフである。   FIGS. 5A to 5D and FIGS. 6A to 6F are located between the pattern formation regions 300a and 300b and the pattern formation regions 300a and 300b in the surface treatment method of this embodiment, respectively. It is a graph of the function which shows the other example of a setting of the contact angle with respect to area | region 400 'outside pattern formation.

なお、図４（ａ）〜（ｆ）、図５（ａ）〜（ｄ）及び図６（ａ）〜（ｆ）の例はすべて、パターン形成領域３００ａ、３００ｂの間に位置するパターン形成外領域４００’に設定される接触角θについて示したが、パターン形成領域３００ａ、３００ｂに対しても、同様に関数を用いて、パターン形成外領域からパターン形成領域に向かって連続的に又は段階的に小さくなる接触角θを設定してもよい。この場合は、パターン形成領域３００ａ、３００ｂの全体又はその一部が濡れ性勾配領域になる。
また、パターン形成領域３００ａ、３００ｂ及びパターン形成外領域４００’の両方の領域に対して、同様に関数を用いて、パターン形成外領域からパターン形成領域に向かって連続的に又は段階的に小さくなる接触角θを設定してもよい。この場合は、パターン形成領域３００ａ、３００ｂ及びパターン形成外領域４００’の両方の領域それぞれの全体又はその一部が、濡れ性勾配領域になる。 4A to 4F, FIG. 5A to FIG. 5D, and FIG. 6A to FIG. 6F are all patterns outside the pattern formation regions 300a and 300b. Although the contact angle θ set in the region 400 ′ has been described, the pattern forming regions 300a and 300b are also used in a similar manner, using a function in a continuous or stepwise manner from the non-pattern forming region to the pattern forming region. You may set the contact angle (theta) to become small. In this case, all or part of the pattern formation regions 300a and 300b becomes a wettability gradient region.
Further, the function is similarly used for both the pattern formation regions 300a and 300b and the pattern formation non-region 400 ′, and continuously or stepwise decreases from the pattern formation region toward the pattern formation region. The contact angle θ may be set. In this case, the whole or a part of each of the pattern formation regions 300a and 300b and the non-pattern formation region 400 ′ is a wettability gradient region.

また、上記図４（ａ）〜（ｆ）、図５（ａ）〜（ｄ）及び図６（ａ）〜（ｆ）に例示した接触角θの関数に用いられる傾き、係数、次数、組み合わせる関数の数等のパラメータは、例えば、図１中の位置座標ｘａからｘｂまの長さ（間隙）、パターン形成領域の寸法（縦、横、高さの長さ）、パターン形成に用いられる流動体の液滴の径、液滴の量、ライン間スペース、流動体の体積、流動体や基板の物性、湿度、温度などの外部環境などの各種条件によって決定してもよい。   Further, the slope, coefficient, order, and combination used in the function of the contact angle θ illustrated in FIGS. 4A to 5F, FIGS. 5A to 5D, and FIGS. 6A to 6F are combined. Parameters such as the number of functions are, for example, the length (gap) from the position coordinates xa to xb in FIG. 1, the dimensions of the pattern formation area (length, width, height), and the flow used for pattern formation. It may be determined according to various conditions such as the diameter of the body droplet, the amount of the droplet, the space between lines, the volume of the fluid, the physical properties of the fluid or the substrate, the external environment such as humidity and temperature.

また、上記図４（ａ）〜（ｆ）、図５（ａ）〜（ｄ）及び図６（ａ）〜（ｆ）の例は、形成対象のパターンの形状が矩形の場合について示したが、矩形以外のパターンについても同様な関数を用いて接触角θを設定することができる。この場合も、接触角θの関数に用いられるパラメータは、その形成対象のパターンの形状など、前述の各種条件によって決定することができる。   Moreover, although the examples of FIGS. 4A to 4F, FIGS. 5A to 5D, and FIGS. 6A to 6F have been shown when the pattern to be formed has a rectangular shape. The contact angle θ can be set using a similar function for patterns other than the rectangle. Also in this case, the parameter used for the function of the contact angle θ can be determined according to the above-described various conditions such as the shape of the pattern to be formed.

次に、本実施形態の表面処理方法を実施するために用いることができる表面処理装置の構成及び動作について説明する。ここでは、基板のパターン形成外領域のうちパターン形成領域の間に位置する領域（濡れ性勾配領域）における接触角θを前述の図４（ａ）又は図４（ｄ）の関数を用いて設定する場合について説明する。   Next, the configuration and operation of a surface treatment apparatus that can be used to carry out the surface treatment method of the present embodiment will be described. Here, the contact angle θ in the region (wetting gradient region) located between the pattern formation regions in the non-pattern formation region of the substrate is set using the function of FIG. 4A or 4D described above. The case where it does is demonstrated.

図７は、本実施形態における基板のパターン形成領域及びパターン形成外領域を処理する表面処理装置の全体構成の一例を示す機能ブロック図である。本実施形態の表面処理装置は、制御手段としてのコントローラ５００と、基板表面処理手段５４０と、記憶手段５５０とを備えている。コントローラ５００は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを備え、各種プログラムを実行することにより、パターンデータ読み込み手段５１０、領域分類手段５２０及び接触角設定手段５３０として機能することができる。記憶手段５５０は、例えば、ＲＡＭ等の半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスなどで構成することができ、パターンデータ５０１、多段階濡れ性勾配領域定義ファイル５０２、接触角設定ファイル５０３、多段階接触角設定ファイル５０４等が保存されている。   FIG. 7 is a functional block diagram showing an example of the overall configuration of the surface treatment apparatus for processing the pattern formation region and the non-pattern formation region of the substrate in the present embodiment. The surface treatment apparatus of this embodiment includes a controller 500 as a control means, a substrate surface treatment means 540, and a storage means 550. The controller 500 includes, for example, a CPU, a RAM, a ROM, and the like, and can function as the pattern data reading unit 510, the region classification unit 520, and the contact angle setting unit 530 by executing various programs. The storage unit 550 can be configured by, for example, a semiconductor memory such as a RAM, a magnetic disk, an optical disc, and the like, and includes pattern data 501, a multistage wettability gradient region definition file 502, a contact angle setting file 503, a multistage contact angle. A setting file 504 and the like are stored.

パターンデータ５０１は、基板に形成されるパターンが記録されたデータである。また、パターンデータ読み込み手段５１０は、パターンデータ５０１を読み込む手段である。   The pattern data 501 is data in which a pattern formed on the substrate is recorded. The pattern data reading means 510 is means for reading the pattern data 501.

領域分類手段５２０は、パターンデータ読み込み手段５１０で読み込んだパターンデータに基づいて、基板の表面をあらかじめ定められた複数種類の領域に分類する手段である。本実施形態において、上記複数種類の領域とは、前述のパターン形成領域、パターン形成外領域および濡れ性勾配領域の３種類の領域である。なお、図７の表面処理装置の構成例では、パターン形成外領域の一部に形成される濡れ性勾配領域に、互いに異なる複数の接触角を設定することができる。この濡れ性勾配領域については、多段階濡れ性勾配領域定義ファイル５０２を用いて分類することができる。   The area classification means 520 is a means for classifying the surface of the substrate into a plurality of predetermined areas based on the pattern data read by the pattern data reading means 510. In the present embodiment, the plurality of types of regions are the three types of regions, the above-described pattern formation region, non-pattern formation region, and wettability gradient region. In the configuration example of the surface treatment apparatus of FIG. 7, a plurality of different contact angles can be set in the wettability gradient region formed in a part of the non-pattern forming region. The wettability gradient region can be classified using the multistage wettability gradient region definition file 502.

多段階濡れ性勾配領域定義ファイル２０２は、パターンデータ読み込み手段５１０で読み込んだパターンデータに基づいて濡れ性勾配領域を判断するために必要なパラメータを格納したファイルである。領域分類手段５２０で行われる処理において、パターンデータに基づいて、基板の表面のある領域が、パターン形成外領域の一部の領域であり、かつ、その一部の領域がある一定の条件を満たしたとき、その領域は濡れ性勾配領域に分類される。この一定の条件を算出するために必要なパラメータを格納したものが、多段階濡れ性勾配領域定義ファイル５０２である。   The multistage wettability gradient region definition file 202 is a file that stores parameters necessary for determining a wettability gradient region based on the pattern data read by the pattern data reading means 510. In the processing performed by the area classification unit 520, based on the pattern data, a certain area on the surface of the substrate is a part of the non-pattern forming area, and the certain area satisfies a certain condition. The region is classified as a wettability gradient region. A multi-stage wettability gradient region definition file 502 stores parameters necessary for calculating this constant condition.

接触角設定手段５３０は、領域分類手段５２０によって分類された領域毎に異なる接触角を設定するための手段である。パターン形成領域及びパターン形成外領域それぞれの接触角については、接触角設定ファイル５０３に格納された値を用いて設定される。一方、濡れ性勾配領域については、領域分類手段５２０によって分類された濡れ性勾配領域をさらに複数の領域に分類する処理を行った後、それらの複数の領域それぞれの接触角が多段階接触角設定ファイル５０４に格納された値を用いて設定される。   The contact angle setting unit 530 is a unit for setting a different contact angle for each region classified by the region classification unit 520. The contact angles of the pattern formation area and the non-pattern formation area are set using values stored in the contact angle setting file 503. On the other hand, for the wettability gradient region, after the process of further classifying the wettability gradient region classified by the region classification unit 520 into a plurality of regions, the contact angle of each of the plurality of regions is set to a multistep contact angle setting. The value stored in the file 504 is set.

接触角設定ファイル５０３は、パターン形成領域及びパターン形成外領域に設定する接触角を格納したファイルである。また、多段階接触角設定ファイル５０４は、パターン形成外領域の一部に形成される濡れ性勾配領域に設定する接触角を格納したファイルである。   The contact angle setting file 503 is a file that stores contact angles set in the pattern formation area and the non-pattern formation area. The multi-stage contact angle setting file 504 is a file that stores contact angles set in a wettability gradient region formed in a part of the non-pattern forming region.

基板表面処理手段５４０は、接触角設定手段５３０により得られる、領域毎に異なる接触角が設定されたパターンデータを用いて、パターン構成物質を含む流動体に対して、親和性又は非親和性を特性として持つような表面処理を基板に施す手段である。ここで、非親和性とは、上記流動体に対する接触角が大きく流動体に濡れにくい性質をいう。親和性とは、上記流動体に対する接触角が小さく流動体に濡れやすい性質をいう。   The substrate surface treatment unit 540 uses the pattern data obtained by the contact angle setting unit 530 in which different contact angles are set for each region to provide affinity or non-affinity for the fluid containing the pattern constituent material. It is a means for applying a surface treatment as a characteristic to the substrate. Here, non-affinity refers to the property that the contact angle with the fluid is large and the fluid is difficult to wet. Affinity refers to the property that the contact angle with the fluid is small and the fluid is easily wetted.

図８は、図７に示したパターンデータ５０１の具体的な例について説明する図である。基板１００は、パターンを形成する対象物としての基板である。基板１００は例えばＰＥＴや紙などの材料でできている。なお、基板１００は、パターン形成領域３００やパターン形成領域の周辺のパターン形成外領域４００に対して表面処理を施しても、それに耐えうる材質である必要がある。パターン形成領域３００は、基板１００の表面に形成したいパターンそのものである。具体的には、例えば導体部分が形成される領域である。パターン形成外領域４００は、基板１００上の領域で、パターンが形成されないパターン以外の領域である。   FIG. 8 is a diagram for explaining a specific example of the pattern data 501 shown in FIG. The substrate 100 is a substrate as an object for forming a pattern. The substrate 100 is made of a material such as PET or paper. It should be noted that the substrate 100 needs to be made of a material that can withstand the surface treatment of the pattern formation region 300 or the pattern formation outside region 400 around the pattern formation region even if the surface treatment is performed. The pattern formation region 300 is a pattern itself to be formed on the surface of the substrate 100. Specifically, it is a region where a conductor portion is formed, for example. The pattern formation outside region 400 is a region on the substrate 100 other than a pattern where a pattern is not formed.

図９は、図７の領域分類手段５２０によって分類された各領域の具体的な例について説明する図である。図９において、流動体からなる液滴２００は、表面処理後の基板１００上に吐出されて付着し、基板１００の所定の接触角が設定された各領域の状態により、所定方向に動く。   FIG. 9 is a diagram illustrating a specific example of each area classified by the area classification unit 520 in FIG. In FIG. 9, a droplet 200 made of a fluid is ejected and adhered onto the substrate 100 after the surface treatment, and moves in a predetermined direction depending on the state of each region where a predetermined contact angle of the substrate 100 is set.

パターン形成領域３０１、３０２はそれぞれ、基板１００上のパターンを形成したい領域である。これらの領域は、基板表面処理手段５４０により流動体２００に対して親和性を持つように表面改質される領域であり、他の領域に対して、流動体２００との接触角が相対的に小さくなるように設定される。また、図９中のパターン形成領域３０１、３０２は、図８におけるパターン形成領域３００と同じ領域である。   Each of the pattern formation regions 301 and 302 is a region where a pattern on the substrate 100 is to be formed. These regions are regions that are surface-modified so as to have affinity for the fluid 200 by the substrate surface treatment means 540, and the contact angle with the fluid 200 is relatively relative to other regions. It is set to be smaller. Also, the pattern formation regions 301 and 302 in FIG. 9 are the same regions as the pattern formation region 300 in FIG.

パターン形成外領域４００は、基板１００上のパターンを形成したい領域以外の領域である。この領域は、基板表面処理手段５４０により流動体２００に対して非親和性を持つように表面改質される領域であり、他の領域に対して、流動体２００との接触角が相対的に大きくなるように設定される。   The pattern formation outside region 400 is a region other than a region where a pattern on the substrate 100 is to be formed. This region is a region that is surface-modified so as to have no affinity for the fluid 200 by the substrate surface treatment means 540, and the contact angle with the fluid 200 is relatively relative to other regions. Set to be larger.

濡れ性勾配領域４１０は、パターン形成外領域４００の一部に形成される領域であり、あらかじめ定められた条件を満たす領域である。ここで、あらかじめ定められた条件とは、多段階濡れ性勾配領域定義ファイル５０２より導き出される条件である。この濡れ性勾配領域４１０は、接触角設定手段５３０により、２つ以上の領域に分類され、基板表面処理手段５４０により、流動体２００に対して非親和性を持つように表面改質される領域である。なお、接触角設定手段５３０にて分類された２つ以上の領域はそれぞれ、非親和性をもつような接触角である領域に表面処理されるが、互いに異なる接触角を有する。   The wettability gradient region 410 is a region formed in a part of the non-pattern forming region 400 and is a region that satisfies a predetermined condition. Here, the predetermined condition is a condition derived from the multistage wettability gradient region definition file 502. The wettability gradient region 410 is classified into two or more regions by the contact angle setting unit 530, and the surface is modified by the substrate surface treatment unit 540 so as to have non-affinity with respect to the fluid 200. It is. The two or more regions classified by the contact angle setting means 530 are each subjected to surface treatment to a region having a contact angle that has non-affinity, but have different contact angles.

図１０（ａ）は、多段階濡れ性勾配領域定義ファイル５０２の具体的な例について説明する図である。図１０（ｂ）は、多段階濡れ性勾配領域定義ファイル５０２の中のパラメータについて説明する図である。領域分類手段５２０は、多段階濡れ性勾配領域定義ファイル５０２を用いて、濡れ性勾配領域４１０に分類するための条件を算出し、パターン形成外領域４００のうち、上記算出された条件を満たしている領域を、濡れ性勾配領域４１０に分類する処理を行う。   FIG. 10A is a diagram for explaining a specific example of the multistage wettability gradient region definition file 502. FIG. 10B is a diagram for explaining parameters in the multistage wettability gradient region definition file 502. The area classification unit 520 calculates a condition for classifying into the wettability gradient area 410 by using the multi-stage wettability gradient area definition file 502, and satisfies the calculated condition in the non-pattern forming area 400. The area is classified into the wettability gradient area 410.

図１０（ａ）は、上記濡れ性勾配領域４１０を分類するための条件を算出するための値として、流動体の半径ｒと閾値Ｙとが格納された多段階濡れ性勾配領域定義ファイル５０２の具体的な例を示している。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示す流動体の半径ｒを説明するための図であり、流動体２００が基板１００に着弾した後の状態を上から見た図である。図１０（ｂ）の例では、基板１００に着弾した流動体２００の基板１００との境界の外周縁が円のようになっている場合を想定している。このとき、流動体２００の半径ｒは、図１０（ｂ）の矢印で示した長さになる。   FIG. 10A shows a multistage wettability gradient region definition file 502 in which the radius r of the fluid and the threshold value Y are stored as values for calculating the conditions for classifying the wettability gradient region 410. A specific example is shown. FIG. 10B is a view for explaining the radius r of the fluid shown in FIG. 10A, and is a view of the state after the fluid 200 has landed on the substrate 100 as viewed from above. In the example of FIG. 10B, it is assumed that the outer peripheral edge of the boundary between the fluid 200 that has landed on the substrate 100 and the substrate 100 is a circle. At this time, the radius r of the fluid 200 is the length indicated by the arrow in FIG.

図１０（ａ）に格納されている閾値Ｙは例えば次のように設定される。ここで、多段階濡れ性勾配領域定義ファイル５０２を用いて算出する条件は、次の（１）及び（２）の条件であるとする。
（１）２つのパターン形成領域３０１、３０２の間の距離の最小値が閾値Ｙ未満の場合、パターン形成外領域４００のうちパターン形成領域３０１、３０２の間に挟まれた領域は、濡れ性勾配領域４１０に分類される。
（２）２つのパターン形成領域３０１、３０２の間の距離の最小値が閾値Ｙ以上の場合、パターン形成外領域４００のうちパターン形成領域３０１、３０２の間に挟まれた領域は、パターン形成外領域４００のままとする。 The threshold value Y stored in FIG. 10A is set as follows, for example. Here, it is assumed that the conditions calculated using the multistage wettability gradient region definition file 502 are the following conditions (1) and (2).
(1) When the minimum value of the distance between the two pattern formation regions 301 and 302 is less than the threshold value Y, the region sandwiched between the pattern formation regions 301 and 302 in the non-pattern formation region 400 is a wettability gradient. The region 410 is classified.
(2) When the minimum value of the distance between the two pattern formation regions 301 and 302 is equal to or greater than the threshold value Y, the region sandwiched between the pattern formation regions 301 and 302 in the non-pattern formation region 400 is out of pattern formation. The region 400 is left as it is.

また、閾値Ｙは、流動体２００の直径に対応する値である。この場合、閾値Ｙは、次の式（１）を満たす値である。ここで、ｘは座標位置である。
The threshold Y is a value corresponding to the diameter of the fluid 200. In this case, the threshold value Y is a value that satisfies the following expression (1). Here, x is a coordinate position.

例えば、図９に示すような２つのパターン形成領域３０１、３０２の間の距離をｂとすると、ｂ＜Ｙの場合は、２つのパターン形成領域３０１、３０２の間の領域つまり図９の斜線部分の領域は、濡れ性勾配領域４１０に分類される。一方、ｂ≦Ｙの場合は、図９の斜線部分の領域は、パターン形成外領域４００に分類される。   For example, if the distance between two pattern formation regions 301 and 302 as shown in FIG. 9 is b, if b <Y, the region between the two pattern formation regions 301 and 302, that is, the hatched portion in FIG. This region is classified as a wettability gradient region 410. On the other hand, when b ≦ Y, the shaded area in FIG. 9 is classified as a non-pattern-forming area 400.

図１１は、図７の接触角設定ファイル５０３の具体的な例について説明する図である。接触角設定ファイル５０３には、図８のパターンデータ５０１の具体的な例におけるパターン形成領域３００に設定する接触角θ３００とパターン形成外領域４００に設定する接触角θ４００が格納されている。接触角θ３００と接触角θ４００との関係は、次の式（２）の通りである。
FIG. 11 is a diagram illustrating a specific example of the contact angle setting file 503 in FIG. The contact angle setting file 503, the contact angle theta 400 to set the contact angle theta 300 and the pattern formed outside the area 400 to be set in the pattern formation region 300 in the specific example of the pattern data 501 in FIG. 8 is stored. The relationship between the contact angle θ 300 and the contact angle θ 400 is as shown in the following equation (2).

図１２は、図７の多段階接触角設定ファイル５０４の具体的な例について説明する図である。
多段階接触角設定ファイル５０４は、領域分類手段５２０によって濡れ性勾配領域４１０に分類された領域をさらに分類し、その分類した領域に設定する接触角θｉを格納したデータである。
多段階接触角設定ファイル５０４は、あらかじめ設定された段階の数Ｖだけ行数をもつファイルである。段階ｉにおける接触角θｉは、例えば定数αを用いて、次の式（３）で算出される。
FIG. 12 is a diagram illustrating a specific example of the multi-stage contact angle setting file 504 in FIG.
The multi-stage contact angle setting file 504 is data in which the region classified into the wettability gradient region 410 by the region classification unit 520 is further classified, and the contact angle θ i set in the classified region is stored.
The multi-stage contact angle setting file 504 is a file having the number of lines by the number V of stages set in advance. The contact angle θ i at the stage i is calculated by the following equation (3) using, for example, a constant α.

なお、次の式（４）に示すように、段階ｉは、その値が大きいほど接触角も大きくなる。ここで、θ１は図４〜図６のθｌに、θＶは図４〜図６のθｈに対応する。
As shown in the following equation (4), in step i, the larger the value, the larger the contact angle. Here, θ 1 corresponds to θ l in FIGS. 4 to 6, and θ V corresponds to θ h in FIGS. 4 to 6.

図１３（ａ）〜（ｄ）は、図７の接触角設定手段５３０の具体的な処理について説明する図である。接触角設定手段５３０は、領域分類手段５２０によって分類された、パターン形成領域３００、パターン形成外領域４００および濡れ性勾配領域４１０の３つの領域に対して、領域ごとに異なる接触角を設定するための手段である。パターン形成領域３００及びパターン形成外領域４００の接触角は、接触角設定ファイル５０３に格納された値を用いて設定される。濡れ性勾配領域４００は、多段階接触角設定ファイル５０４を用いて、あらかじめ設定された段階に基づいて、更に複数の領域に分類された後、その更に分類した複数の領域ごとに異なる接触角の値が設定される。   FIGS. 13A to 13D are diagrams illustrating specific processing of the contact angle setting unit 530 of FIG. The contact angle setting unit 530 sets different contact angles for each of the three regions of the pattern formation region 300, the non-pattern formation region 400, and the wettability gradient region 410 classified by the region classification unit 520. It is means of. The contact angles of the pattern formation area 300 and the non-pattern formation area 400 are set using values stored in the contact angle setting file 503. The wettability gradient area 400 is further classified into a plurality of areas based on a preset stage using the multi-stage contact angle setting file 504, and then the contact angle different for each of the further classified areas. Value is set.

濡れ性勾配領域４００における接触角の具体的な設定例は、例えば次のとおりである。ここで、領域分類手段５２０によって図１３（ａ）のような複数の領域に分類されるパターンデータがあるとする。
まず、パターン形成領域３０１、３０２及びパターン形成外領域４００それぞれにおける接触角θについては、図１１の接触角設定ファイル５０３の値をそのまま設定すればよい。つまり、パターン形成領域３０１、３０２に対しては、図１１のパターン形成領域の接触角θ３００を設定し、パターン形成外領域４００に対して、図１１のパターン形成外領域の接触角θ４００を設定する。続いて、濡れ性勾配領域４１０については、まず、あらかじめ設定された段階を用いて、更に複数の領域に分類する。 A specific setting example of the contact angle in the wettability gradient region 400 is as follows, for example. Here, it is assumed that there is pattern data classified into a plurality of regions as shown in FIG.
First, as for the contact angle θ in each of the pattern formation regions 301 and 302 and the non-pattern formation region 400, the value of the contact angle setting file 503 in FIG. 11 may be set as it is. That is, the contact angle θ300 of the pattern formation region of FIG. 11 is set for the pattern formation regions 301 and 302, and the contact angle θ400 of the non-pattern formation region of FIG. . Subsequently, the wettability gradient region 410 is first classified into a plurality of regions using a preset stage.

図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のパターン形成領域３０１、３０２及び濡れ性勾配領域４１０の部分を拡大した拡大図である。この例では、濡れ性勾配領域４１０がさらに３種類の領域、つまり、領域４１１及び４１５と、領域４１２及び４１４と、領域４１３とに分類されている。   FIG. 13B is an enlarged view in which portions of the pattern formation regions 301 and 302 and the wettability gradient region 410 of FIG. 13A are enlarged. In this example, the wettability gradient region 410 is further classified into three types of regions, that is, regions 411 and 415, regions 412 and 414, and a region 413.

濡れ性勾配領域４１０の上記３つの領域への分類は、例えば次の手順で行われる。図１３（ｂ）のように濡れ性勾配領域４１０を３つの領域に分類する場合、図１３（ｂ）の各領域に関して図１３（ｃ）のような座標にあてはめて考える。   The wettability gradient region 410 is classified into the above three regions, for example, by the following procedure. When the wettability gradient region 410 is classified into three regions as shown in FIG. 13B, each region in FIG. 13B is considered to be applied to the coordinates as shown in FIG.

図１３（ｃ）は、図１３（ｂ）のパターン形成領域３０１の左下を座標（０，０）とした場合の座標の図である。
まず、３つの領域に分類するため、段階の数Ｖの値はＶ＝３である。このＶ＝３を用いて、濡れ性勾配領域４１０を３つの領域に分類する。具体的には、濡れ性勾配領域４１０の横幅の長さをｘ４１０とし、縦幅の長さをｙ４１０とする。続いて、領域に分類するために用いる基準の長さＬｘを次の式（５）で算出する。
FIG. 13C is a diagram of coordinates when the lower left corner of the pattern formation region 301 in FIG. 13B is the coordinate (0, 0).
First, in order to classify into three regions, the value of the number of steps V is V = 3. Using this V = 3, the wettability gradient region 410 is classified into three regions. Specifically, the horizontal width of the wettability gradient region 410 is x410 , and the vertical width is y410 . Subsequently, a reference length L x used for classification into regions is calculated by the following equation (5).

領域４１１から４１５はそれぞれ、次に示す座標の領域となる。
領域４１１：ｘ座標がｂからｂ＋１×Ｌｘ、ｙ座標が０からｙ４１０の矩形領域
領域４１２：ｘ座標がｂ＋１×Ｌｘからｂ＋２×Ｌｘ、ｙ座標が０からｙ４１０の矩形領域
領域４１３：ｘ座標がｂ＋２×Ｌｘからｂ＋３×Ｌｘ、ｙ座標が０からｙ４１０の矩形領域
領域４１４：ｘ座標がｂ＋３×Ｌｘからｂ＋４×Ｌｘ、ｙ座標が０からｙ４１０の矩形領域
領域４１５：ｘ座標がｂ＋４×Ｌｘからｂ＋５×Ｌｘ、ｙ座標が０からｙ４１０の矩形領域 The areas 411 to 415 are areas having the following coordinates, respectively.
Area 411: A rectangular area 4 having an x coordinate of b to b + 1 × L x and a y coordinate of 0 to y 410 412: A rectangular area having an x coordinate of b + 1 × L x to b + 2 × L x and a y coordinate of 0 to y 410 413: A rectangular area region where the x coordinate is b + 2 × L x to b + 3 × L x , and the y coordinate is 0 to y 410 414: The rectangle whose x coordinate is b + 3 × L x to b + 4 × L x , and the y coordinate is 0 to y 410 Area area 415: A rectangular area whose x coordinate is b + 4 × L x to b + 5 × L x and whose y coordinate is 0 to y 410

なお、図１３に例示する方法を用いると、段階Ｖを設定するために算出しなければならない領域の数は、次の式（６）の数だけある。
If the method illustrated in FIG. 13 is used, the number of regions that must be calculated to set the stage V is the number of the following equation (6).

以上のように分類することで定まった３つの領域、つまり、領域４１１，４１５と領域４１２，４１４と領域４１３とに対して、図１２に示す多段階接触角設定ファイル５０４に格納された接触角を設定する。各領域への接触角の設定は、パターン形成領域３０１、３０２から最も離れた場所には大きな接触角を設定し、パターン形成領域３０１、３０２に近づくにつれて小さな接触角となるように設定する。より具体的には、領域４１１，４１５に接触角θ４０１を設定し、領域４１２，４１４に接触角θ４０２を設定し、領域４１３にθ４０３を設定する。ここで設定した接触角θ４０１、θ４０２及びθ４０３は、次の式（７）を満たす。
The contact angles stored in the multi-step contact angle setting file 504 shown in FIG. 12 for the three regions determined by classification as described above, that is, the regions 411, 415, the regions 412, 414, and the region 413. Set. The contact angle for each region is set such that a large contact angle is set at a position farthest from the pattern formation regions 301 and 302 and a smaller contact angle is set as the pattern formation regions 301 and 302 are approached. More specifically, the contact angle θ 401 is set in the areas 411 and 415, the contact angle θ 402 is set in the areas 412 and 414, and θ 403 is set in the area 413. The contact angles θ 401 , θ 402 and θ 403 set here satisfy the following expression (7).

なお、図１３の例は、濡れ性勾配領域４１０の内部の領域について、パターン形成領域３０１、３０２の間の中線に対して設定した接触角が対称に設定されている場合の例であるが、領域の設定は、パターン形成領域３０１、３０２の間の中線に対して非対称であってもよい。   Note that the example of FIG. 13 is an example in which the contact angle set with respect to the middle line between the pattern formation regions 301 and 302 is set symmetrically with respect to the region inside the wettability gradient region 410. The region setting may be asymmetric with respect to the middle line between the pattern formation regions 301 and 302.

図１３（ｄ）は、図１３（ｂ）の領域４１４がなく、領域４１４があった場所には領域４１５が設定されている場合の例を示した図であり、非対称の場合の具体例である。この場合も、先ほどの図１３（ｂ）及び（ｃ）の場合と同様、式（６）で算出される領域の数だけ領域の位置を算出し、図１２の多段階接触角設定ファイル５０４に格納された接触角を設定する際に、領域４１４の接触角には、θ４０２ではなく、θ４０３を設定すればよい。 FIG. 13D is a diagram showing an example in which the region 415 of FIG. 13B is not present, and the region 415 is set in the place where the region 414 was present. is there. Also in this case, as in the case of FIGS. 13B and 13C, the positions of the regions are calculated by the number of regions calculated by Expression (6), and the multi-step contact angle setting file 504 in FIG. When setting the stored contact angle, instead of θ 402 , θ 403 may be set as the contact angle of the region 414.

図１４は、本実施形態の基板表面処理装置におけるパターン形成のための表面処理の一例を示すフローチャートである。
図１４において、Ｓ１００で処理が開始される。
Ｓ１０１の工程は、パターンデータを読み込む処理を行う工程である。この工程では、パターンデータ読み込み手段５１０を用いてパターンデータ５０１を読み込まれ、その後の処理を行うための形式に変換したデータが出力される。 FIG. 14 is a flowchart showing an example of surface treatment for pattern formation in the substrate surface treatment apparatus of the present embodiment.
In FIG. 14, the process is started in S100.
The process of S101 is a process for performing a process of reading pattern data. In this step, the pattern data reading means 510 is used to read the pattern data 501 and the data converted into a format for subsequent processing is output.

Ｓ１０２の工程は、多段階濡れ性勾配領域定義ファイル５０２を読み込む処理を行う工程である。この工程では、領域分類手段５２０を用いて、多段階濡れ性勾配領域定義ファイル５０２が読み込まれる。   The process of S102 is a process of reading the multistage wettability gradient region definition file 502. In this step, the multistage wettability gradient region definition file 502 is read using the region classification means 520.

Ｓ１０３の工程は、領域の分類の処理を行う工程である。この工程では、領域分類手段２０を用いて、Ｓ１０１の出力データとＳ１０２の多段階濡れ性勾配領域定義ファイル５０２とが入力され、その出力データを、パターン形成領域、パターン形成外領域、濡れ性勾配領域の３つの領域に分類し、分類した情報を付加したパターンデータを出力する。なお、図１４中の変数Ｍには０を設定する。この変数Ｍは、パターン形成領域、パターン形成外領域、濡れ性勾配領域の３つの領域のいずれかを示す指標であり、この場合の変数Ｍの最大値Ｍｍａｘは３である。 The process of S103 is a process of performing region classification processing. In this step, the output data of S101 and the multi-stage wettability gradient region definition file 502 of S102 are input using the region classification means 20, and the output data is used as the pattern formation region, the non-pattern formation region, the wettability gradient. The data is classified into three areas, and pattern data to which the classified information is added is output. Note that 0 is set to the variable M in FIG. This variable M is an index indicating any one of the three areas of the pattern formation area, the non-pattern formation area, and the wettability gradient area. In this case, the maximum value M max of the variable M is 3.

Ｓ１０４の工程は、接触角設定ファイルの読み込みを行う工程である。この工程では、接触角設定手段５３０を用いて、接触角設定ファイル５０３が読み込まれる。
Ｓ１０５の工程は、変数Ｍに１を加算するＭ＋１の処理を行う工程である。この工程Ｓ１０５に初めて移ってきた場合のＭの値は、Ｓ１０３で設定したＭ＝０に１を加えるため、Ｍ＝１となる。また、後述のＳ１１５の工程から移ってきた場合は、Ｍ＝２、Ｍ＝３と設定される。 Step S104 is a step of reading the contact angle setting file. In this step, the contact angle setting file 503 is read using the contact angle setting means 530.
The process of S105 is a process of performing M + 1 processing of adding 1 to the variable M. The value of M when moving to step S105 for the first time is M = 1 because 1 is added to M = 0 set in S103. Further, when the process moves from step S115 described later, M = 2 and M = 3 are set.


Ｓ１０６の工程は、領域［Ｍ］がパターン形成領域か否かの判定を行う工程である。この工程では、接触角設定手段５３０を用いて、分類した情報を付加したパターンデータが入力され、領域［Ｍ］が、パターン形成領域か否かの判定が行われる。ここで、領域［Ｍ］がパターン形成領域の場合にはＳ１０７の工程へ移る。それ以外の場合にはＳ１０８の工程へ移る。
例えば、Ｍ＝１のとき、領域［Ｍ］はパターン形成領域とし、Ｍ＝２のとき、領域［Ｍ］はパターン形成外領域とし、Ｍ＝３のとき、領域［Ｍ］は濡れ性勾配領域とする。そして、Ｍ＝１の場合はＳ１０７の工程へ移り、Ｍ＝２またはＭ＝３の場合はＳ１０８の工程へ移る。
Step S106 is a step of determining whether or not the region [M] is a pattern formation region. In this step, using the contact angle setting means 530, pattern data to which the classified information is added is input, and it is determined whether or not the area [M] is a pattern formation area. If the area [M] is a pattern formation area, the process proceeds to step S107. Otherwise, the process proceeds to S108.
For example, when M = 1, the region [M] is a pattern formation region, when M = 2, the region [M] is a non-pattern formation region, and when M = 3, the region [M] is a wettability gradient region. And If M = 1, the process proceeds to step S107. If M = 2 or M = 3, the process proceeds to step S108.

Ｓ１０７の工程は、領域［Ｍ］にパターン形成領域に対応する接触角の値を設定する工程である。この工程では、接触角設定手段５３０を用いて、Ｓ１０６の工程でパターン形成領域とされた領域［Ｍ］に対して、接触角設定ファイル５０３から読み込んだ接触角θ３００が設定される。 The step S107 is a step of setting a contact angle value corresponding to the pattern formation region in the region [M]. In this step, the contact angle setting unit 530 is used to set the contact angle θ 300 read from the contact angle setting file 503 for the region [M] that is the pattern formation region in step S106.

Ｓ１０８の工程は、領域［Ｍ］がパターン形成外領域か否かの判定を行う工程である。この工程では、接触角設定手段５３０を用いて、Ｓ１０６の工程でパターン形成領域ではないとされた領域を入力とし、パターン形成外領域の場合にはＳ１０９の工程に移る。それ以外の場合、つまり多段階パターン形成外領域の場合にはＳ１１０の工程に移る。   The step of S108 is a step of determining whether or not the region [M] is a non-pattern formation region. In this step, the contact angle setting means 530 is used to input the region that is not the pattern formation region in step S106, and in the case of the non-pattern formation region, the process proceeds to step S109. In other cases, that is, in the case of the multi-step pattern formation outside region, the process proceeds to S110.

Ｓ１０９の工程は、領域［Ｍ］にパターン形成外領域に対応する接触角の値を設定する工程である。この工程では、接触角設定手段５３０を用いて、Ｓ１０８の工程でパターン形成外領域とされた領域［Ｍ］に対して、接触角設定ファイル５０３から読み込んだ接触角θ４００が設定される。 The step of S109 is a step of setting a contact angle value corresponding to the non-pattern forming region in the region [M]. In this step, the contact angle setting unit 530 is used to set the contact angle θ 400 read from the contact angle setting file 503 with respect to the region [M] that is the non-pattern formation region in the step S108.

Ｓ１１０の工程は、多段階接触角設定ファイル５０４の読み込みを行う工程である。この工程では、接触角設定手段５３０を用いて、多段階接触角設定ファイル５０４が読み込まれる。   The process of S110 is a process of reading the multistage contact angle setting file 504. In this step, the multi-stage contact angle setting file 504 is read using the contact angle setting means 530.

Ｓ１１１の工程は、濡れ性勾配領域に対して更に領域の分類を行う工程である。この工程では、接触角設定手段５３０を用いて、Ｓ１０８の工程で濡れ性勾配領域と判定された領域［Ｍ］が、Ｓ１１０の工程で読み込んだ多段階接触角設定ファイル５０４に基づいて、更に段階Ｖで分類され、さらに変数Ｎに０が代入される。ここで、分類の方法は、前述の図１３に示した通りである。なお、変数Ｎは、段階Ｖで分類した領域［Ｍ］を識別するための変数である。前述の図１３（ｃ）で説明したような領域を設定する場合、変数Ｎの最大値Ｎｍａｘは２×Ｖ−１となり、前述の式（６）で算出される値になる。 The step of S111 is a step of further classifying the region with respect to the wettability gradient region. In this step, the region [M] determined as the wettability gradient region in step S108 using the contact angle setting means 530 is further stepped based on the multi-step contact angle setting file 504 read in step S110. Classification is performed by V, and 0 is further substituted into the variable N. Here, the classification method is as shown in FIG. The variable N is a variable for identifying the area [M] classified in the stage V. When the region as described with reference to FIG. 13C is set, the maximum value N max of the variable N is 2 × V−1, which is a value calculated by the above equation (6).

Ｓ１１２の工程は、変数Ｎに１を加算するＮ＋１の処理を行う工程である。
Ｓ１１３の工程は、濡れ性勾配領域に対して接触角の設定を行う工程である。この工程では、接触角設定手段５３０を用いて、Ｓ１１１の工程で分類した濡れ性勾配領域である領域［Ｍ］に対して、Ｓ１１０の工程で読み込んだ多段階接触角設定ファイル５０４を用いて接触角θ４０ｉが設定される。ここで、接触角を設定する具体的な方法は図１３の説明の通りである。 The step S112 is a step of performing N + 1 processing of adding 1 to the variable N.
Step S113 is a step of setting a contact angle for the wettability gradient region. In this step, the contact angle setting means 530 is used to contact the region [M], which is the wettability gradient region classified in the step S111, using the multistage contact angle setting file 504 read in the step S110. The angle θ 40i is set. Here, a specific method of setting the contact angle is as described in FIG.

Ｓ１１４の工程は、変数Ｎが変数Ｎの最大値Ｎｍａｘより大きい値かを判定する工程である。ここで、変数ＮがＮｍａｘより大きい場合は、Ｓ１１５の工程に移る。一方、変数ＮがＮｍａｘ以下の場合は、Ｓ１１２の工程に移る。変数ＮがＮｍａｘより大きい場合とは、Ｓ１１１の工程で分類したすべての濡れ性勾配領域について接触角の設定が終了した状態であることを示している。一方、変数ＮがＮｍａｘ以下の場合とは、Ｓ１１１の工程で分類したすべての濡れ性勾配領域について接触角の設定が終了していない状態であることを示している。 The process of S114 is a process of determining whether the variable N is larger than the maximum value N max of the variable N. Here, when the variable N is larger than Nmax , the process proceeds to S115. On the other hand, when the variable N is N max or less, the process proceeds to S112. The case where the variable N is greater than N max indicates that the setting of the contact angle has been completed for all the wettability gradient regions classified in the step S111. On the other hand, the case where the variable N is equal to or less than N max indicates that the setting of the contact angle has not been completed for all the wettability gradient regions classified in the step S111.

Ｓ１１５の工程は、変数Ｍが変数Ｍの最大値Ｍｍａｘより大きい値かを判定する工程である。ここで、変数ＭがＭｍａｘより大きい場合はＳ１１６の工程に移る。一方、変数ＭがＭｍａｘ以下の場合は、Ｓ１０５の工程に移る。変数ＭがＭｍａｘより大きい場合とは、Ｓ１０３の工程で分類したパターン形成領域と、パターン形成外領域及び濡れ性勾配領域について、接触角の設定が終了した状態であることを示している。一方、変数ＭがＭｍａｘ以下の場合とは、Ｓ１０３の工程で分類したすべての領域について接触角の設定が終了していない状態であることを示している。 The step of S115 is a step of determining whether the variable M is a value greater than the maximum value M max of the variable M. The variable M is the greater than M max proceeds to S116 process. On the other hand, if the variable M is equal to or less than M max, it proceeds to S105 process. The case where the variable M is larger than M max indicates that the setting of the contact angle has been completed for the pattern formation region classified in step S103, the non-pattern formation region, and the wettability gradient region. On the other hand, the case where the variable M is equal to or less than M max indicates that the contact angle setting has not been completed for all the regions classified in the process of S103.

Ｓ１１６の工程は、基板表面処理を実施する工程である。この工程では、基板表面処理手段５４０を用いて、Ｓ１０７、Ｓ１０９及びＳ１１３の各工程で得られた接触角データを入力とし、基板１００に表面処理が実施される。その後、Ｓ１１７で処理が終了する。   Step S116 is a step of performing substrate surface treatment. In this step, the substrate surface processing means 540 is used to input the contact angle data obtained in steps S107, S109, and S113, and the substrate 100 is subjected to the surface treatment. Thereafter, the process ends in S117.

なお、上記図１４で示した手順は、パターン形成外領域４００に対して、２つ以上の異なる接触角を設定した処理であるが、２つ以上の異なる接触角を設定する領域を、パターン形成領域３００にすることも可能であり、上記手順と同様の手順をふむことで実現できる。   Note that the procedure shown in FIG. 14 is a process in which two or more different contact angles are set for the non-pattern forming area 400, but two or more different contact angles are set in the pattern forming area. The area 300 can also be set, and can be realized by including a procedure similar to the above procedure.

図１５は、本実施形態の表面処理で回避することができる基板１００上の流動体によるブリッジの様子について説明する図である。図１５（ａ）は、パターン形成領域３００を有する基板１００の上に流動体２００が着弾した直後の様子をあらわした平面図であり、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）に対応する断面図である。
図１５において、流動体の液滴２００は、２つのパターン形成領域３００の間の領域に対する、２つのパターン形成領域３００の中線に対して対称となるような位置に停止している。この場合、２つのパターン形成領域３００の周辺領域４００が、パターン形成領域３００よりも、流動体２００に対して非親和性の領域であったとしても、流動体の液滴２００はパターン形成領域３００の方向に向かって動くことができず、流動体の液滴２００によって２つのパターン形成領域３００が連結されるブリッジが発生する。同様に、パターン形成領域３００の周辺領域４００が、パターン形成領域３００よりも、流動体のとの接触角が大きい領域であったとしても、流動体の液滴２００はパターン形成領域３００の方向に向かって動くことができず、上記ブリッジが発生する。 FIG. 15 is a diagram for explaining a state of bridging by the fluid on the substrate 100 that can be avoided by the surface treatment of the present embodiment. FIG. 15A is a plan view showing a state immediately after the fluid 200 has landed on the substrate 100 having the pattern formation region 300, and FIG. 15B corresponds to FIG. It is sectional drawing.
In FIG. 15, the fluid droplet 200 stops at a position that is symmetric with respect to the middle line of the two pattern formation regions 300 with respect to the region between the two pattern formation regions 300. In this case, even if the peripheral region 400 of the two pattern formation regions 300 is a region that is less compatible with the fluid 200 than the pattern formation region 300, the fluid droplet 200 is not removed from the pattern formation region 300. , And a bridge in which the two pattern formation regions 300 are connected by the liquid droplet 200 is generated. Similarly, even if the peripheral region 400 of the pattern formation region 300 is a region where the contact angle with the fluid is larger than that of the pattern formation region 300, the fluid droplet 200 is directed in the direction of the pattern formation region 300. The bridge cannot be moved.

図１６〜図１８は、本実施形態の表面処理を行うことによって流動体によるブリッジやはみだし等のパターン不良を回避する様子について説明する図である。
図１６は、パターン形成領域３００を有する基板１００の上に流動体２００が着弾した直後の様子をあらわした平面図である。図１６において、図１５（ａ）との違いは、２つのパターン形成領域３００の間のパターン形成外領域４００が多段階に分類された領域４０１、４０２、４０３となっていることである。 FIGS. 16 to 18 are diagrams for explaining how to avoid pattern defects such as bridges and protrusions due to a fluid by performing the surface treatment of this embodiment.
FIG. 16 is a plan view showing a state immediately after the fluid 200 has landed on the substrate 100 having the pattern formation region 300. In FIG. 16, the difference from FIG. 15A is that the non-pattern formation area 400 between the two pattern formation areas 300 is the areas 401, 402, and 403 classified into multiple stages.

図１７（ａ）は、図１６に対応する断面図である。図１７（ａ）において符号１１０で示している部分は、基板１００の表面以外の基板本体部分であり、符号３５０、４０１、４０２、４０３で示している部分は、基板１００の表面の各領域である。流動体の液滴２００は、２つのパターン形成領域３５０の中間の位置に対して等しい位置に停止している。２つのパターン形成領域３００の間には、パターン形成外領域として、パターン形成領域３５０の周辺の領域４０１、４０２、４０３が存在する。これらの領域４０１、４０２、４０３は、パターン形成領域３５０と比べて、流動体２００との接触角が大きい領域である。複数の領域４０１、４０２、４０３は、流動体に対して互いに異なる接触角を有している。ここで、パターン形成領域の周辺の領域４０１、４０２、４０３それぞれの接触角θ４０１、θ４０２、θ４０３は、次の式（８）のような関係にある。
FIG. 17A is a cross-sectional view corresponding to FIG. In FIG. 17A, the portion denoted by reference numeral 110 is a substrate body portion other than the surface of the substrate 100, and the portions denoted by reference numerals 350, 401, 402, and 403 are areas on the surface of the substrate 100. is there. The liquid droplet 200 is stopped at the same position with respect to the middle position between the two pattern formation regions 350. Between the two pattern formation regions 300, regions 401, 402, and 403 around the pattern formation region 350 exist as non-pattern formation regions. These regions 401, 402, and 403 are regions having a larger contact angle with the fluid 200 than the pattern formation region 350. The plurality of regions 401, 402, and 403 have different contact angles with respect to the fluid. Here, the contact angles θ 401 , θ 402 , and θ 403 of the regions 401 , 402 , and 403 around the pattern formation region have a relationship as shown in the following equation (8).

図１７（ｂ）は、流動体の液滴２００が図８の基板１００の表面に着弾した後、一定時間経過した後の図である。図１７（ｂ）は、図１７（ａ）では１つの液滴２００であった流動体が、パターン形成領域３５０の周辺の領域４０３を境に２つの流動体２０１へと分離して移動している様子を示している。前述の式（１）を満たす接触角をパターン形成領域３５０の周辺の領域４０１、４０２、４０３が有する場合、図１７（ａ）でパターン形成領域の周辺の領域４０１、４０２、４０３にまたがっていた液滴２００は、図１７（ｂ）のように分離する。これは、液滴２００の流動体が、接触角が小さい領域へと流れ込む傾向によるもので、段階的に接触角が下がる領域上に液滴２００がある場合、その液滴２００は２つの流動体２０１のように分離する性質を用いたものである。   FIG. 17B is a diagram after a certain time has elapsed after the droplet 200 of the fluid has landed on the surface of the substrate 100 of FIG. In FIG. 17B, the fluid, which is one droplet 200 in FIG. 17A, is separated into two fluids 201 and moves around the region 403 around the pattern formation region 350. It shows how it is. When the regions 401, 402, and 403 around the pattern forming region 350 have a contact angle that satisfies the above-described formula (1), the region 401, 402, and 403 around the pattern forming region in FIG. The droplet 200 is separated as shown in FIG. This is because the fluid of the droplet 200 tends to flow into a region where the contact angle is small. When the droplet 200 is on a region where the contact angle gradually decreases, the droplet 200 includes two fluids. It uses the property of separation as in 201.

図１７（ｃ）は、図１７（ｂ）から一定時間経過した後の図である。図１７（ｂ）において、パターン形成領域の周辺の領域４０３を境に分離した２つの流動体２０１は、時間がたつと、両者とも、パターン形成領域の周辺の領域４０３に隣接しているパターン形成領域の周辺の領域４０２、パターン形成領域の周辺の領域４０１の方へ引き寄せられ、最終的に、パターン形成領域３５０上で停止する。このように、パターン形成領域の周辺の領域４００に対して、パターン形成領域の周辺の領域４０１、４０２、４０３のように、パターン形成領域３５０にむかって段階的に接触角を減少させていくことで、パターン形成領域の周辺の領域をまたいで停止する流動体を分離させることができる。   FIG. 17C is a diagram after a predetermined time has elapsed from FIG. In FIG. 17B, the two fluids 201 separated from the region 403 around the pattern formation region border each other over the region 403 around the pattern formation region over time. The region is drawn toward the region 402 around the region and the region 401 around the pattern formation region, and finally stops on the pattern formation region 350. In this manner, the contact angle is gradually reduced toward the pattern formation region 350 as in the regions 401, 402, and 403 around the pattern formation region with respect to the region 400 around the pattern formation region. Thus, the fluid that stops across the area around the pattern forming area can be separated.

なお、上記図１７（ａ）〜（ｃ）では基板１００に着弾して付着した流動体の液滴２００が分離する場合について示したが、図１８（ａ）〜（ｃ）に示すように、基板１００に着弾して付着した流動体の液滴２００は分離せずに２つのパターン形成領域３５０の片方に移動する場合もある。   Although FIGS. 17A to 17C show the case where the droplet 200 of the fluid that has landed on the substrate 100 is separated, as shown in FIGS. 18A to 18C, The droplet 200 of the fluid that has landed on and adhered to the substrate 100 may move to one of the two pattern formation regions 350 without being separated.

次に、本発明の他の実施形態について説明する。
図１９（ａ）〜（ｅ）は、本発明の他の実施形態に係るパターン形成方法における表面処理及び液滴の塗布の様子を示す説明図である。本実施形態では、図１９（ａ）に示すように液滴吐出法によって液滴吐出部材であるヘッド６００から基板１００上に導電性材料、半導体材料、レジスト材料等のパターン構成物質を含む流動体の液滴２００を吐出させて付着させることにより、基板１００上にパターンを形成する。この液滴によるパターン形成に先だって、基板１００の表面におけるパターン形成領域（高表面エネルギー領域）３００及びパターン形成外領域（低表面エネルギー領域）４００の少なくとも一方に前述の濡れ性勾配領域４１０を形成するように、空間分解能に優れた電子ビーム等の活性エネルギー線を用いて基板１００の表面改質を行っている。これにより、液滴２００の着弾位置のずれを補正しパターン解像度の向上が可能となり、解像度が高いパターンを高い信頼性で形成することができる。 Next, another embodiment of the present invention will be described.
FIGS. 19A to 19E are explanatory views showing the state of surface treatment and droplet application in a pattern forming method according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, as shown in FIG. 19A, a fluid containing a pattern constituent material such as a conductive material, a semiconductor material, or a resist material on a substrate 100 from a head 600 which is a droplet discharge member by a droplet discharge method. A pattern is formed on the substrate 100 by ejecting and adhering the droplets 200. Prior to the pattern formation by the droplets, the wettability gradient region 410 is formed in at least one of the pattern formation region (high surface energy region) 300 and the non-pattern formation region (low surface energy region) 400 on the surface of the substrate 100. As described above, the surface modification of the substrate 100 is performed using active energy rays such as an electron beam excellent in spatial resolution. Thereby, it is possible to correct the deviation of the landing position of the droplet 200 and improve the pattern resolution, and it is possible to form a pattern with high resolution with high reliability.

図１９（ｂ）に示す従来のパターン形成方法では、図中の液滴２００のように狙いの着弾点２００’から大きくずれて着弾するおそれがある。このように狙いからずれて着弾した液滴２００は移動せずにその位置に留まるため、所望のパターンを形成することができない。
これに対し、図１９（ｃ）に示すように、本実施形態の表面処理方法を含むパターン形成方法では、液滴吐出法による液滴の吐出に先立って、パターン形成領域３００とパターン形成外領域４００との境界部に隣接させて、パターン形成外領域４００の一部に、流動体に対する接触角がパターン形成外領域４００からパターン形成領域３００に向かって連続的に又は段階的に小さくなる濡れ性勾配領域４１０を形成するように表面処理を行う。これにより、パターン形成領域３００を外れて境界部の濡れ性勾配領域４１０に液滴２００に着弾しても、その液滴２００をより表面エネルギーが高いパターン形成領域３００の狙いの着弾位置２００’まで自発的に移動させ、液滴２００の着弾位置のずれを補正することが可能となる。 In the conventional pattern forming method shown in FIG. 19 (b), there is a risk of landing with a large deviation from the target landing point 200 ′, like the droplet 200 in the figure. Thus, since the droplet 200 landed out of aim does not move and remains in that position, a desired pattern cannot be formed.
On the other hand, as shown in FIG. 19C, in the pattern formation method including the surface treatment method of the present embodiment, the pattern formation region 300 and the non-pattern formation region are discharged prior to the droplet discharge by the droplet discharge method. Adjacent to the boundary with 400, the wettability of a part of the non-pattern forming region 400 is such that the contact angle with respect to the fluid decreases continuously or stepwise from the non-pattern forming region 400 toward the pattern forming region 300. Surface treatment is performed so as to form the gradient region 410. Thus, even if the pattern formation region 300 is deviated and landed on the droplet 200 in the wettability gradient region 410 at the boundary, the droplet 200 reaches the target landing position 200 ′ of the pattern formation region 300 with higher surface energy. It is possible to correct the displacement of the landing position of the droplet 200 by moving it spontaneously.

また、従来のパターン形成方法によって液滴２００の直径より細いパターンを形成する場合、図１９（ｄ）に示すようにパターン形成領域（高表面エネルギー領域）３００からずれてパターン形成外領域（低表面エネルギー領域）４００に液滴２００が着弾したとき、そのパターン形成外領域４００に液滴２００が残留したり、パターン形成領域３００とパターン形成外領域４００とをまたがるように着弾部が膨らんで大きな液滴２１０となったりする。そのため、所望の幅の細いパターンを形成することができない。
これに対し、本実施形態の表面処理方法を含むパターン形成方法では、図１９（ｅ）に示すように、液滴吐出法による液滴の吐出に先立って、パターン形成領域（高表面エネルギー領域）３００とパターン形成外領域（低表面エネルギー領域）４００との境界部に隣接させて、パターン形成外領域４００の一部に、流動体に対する接触角がパターン形成外領域４００からパターン形成領域３００に向かって連続的に又は段階的に小さくなる濡れ性勾配領域４１０を形成するように表面処理を行う。これにより、図１９（ｅ）に示すようにパターン形成領域３００からはみ出ようとする液滴２１１に関しても、濡れ性勾配領域４１０の濡れ性の勾配により液滴２１２を図中矢印方向に移動させてパターン形成領域３００内に閉じこめることができる。 Further, when a pattern thinner than the diameter of the droplet 200 is formed by the conventional pattern forming method, as shown in FIG. 19D, the pattern forming region (high surface energy region) 300 deviates from the pattern forming region (low surface). When the droplets 200 land on the energy region) 400, the droplets 200 remain in the non-pattern-forming region 400, or the landing part swells so as to straddle the pattern-forming region 300 and the non-pattern-forming region 400. Or drops 210. Therefore, it is impossible to form a thin pattern with a desired width.
On the other hand, in the pattern forming method including the surface treatment method of the present embodiment, as shown in FIG. 19 (e), the pattern formation region (high surface energy region) is prior to the droplet discharge by the droplet discharge method. Adjacent to the boundary between the pattern formation outer region (low surface energy region) 400 and a part of the pattern formation outer region 400, the contact angle with respect to the fluid is directed from the pattern formation outer region 400 to the pattern formation region 300. The surface treatment is performed so as to form a wettability gradient region 410 that decreases continuously or stepwise. As a result, as shown in FIG. 19E, the droplet 211 that is about to protrude from the pattern formation region 300 is also moved in the direction of the arrow in the drawing by the wettability gradient of the wettability gradient region 410. It can be confined within the pattern formation region 300.

また、本実施形態において、濡れ性勾配領域４１０は、例えば図１９（ｃ）及び（ｅ）に示すようにパターン形成領域３００とパターン形成外領域４００との境界線が微細な櫛歯形状になるように表面改質を実施することで形成することができる。この表面改質は、例えば電子ビームを用いてパターン形成領域３００の端部の形状が微細な櫛歯形状になるように行うことができる。このように表面改質を行った濡れ性勾配領域４１０では、パターン構成物質を含む流動物に対する接触角の面積平均（面密度）がパターン形成領域３００からパターン形成外領域４００に向かって大きくなるように変化する。   In the present embodiment, the wettability gradient region 410 has a comb-like shape in which the boundary line between the pattern formation region 300 and the non-pattern formation region 400 is fine as shown in FIGS. 19C and 19E, for example. Thus, it can form by implementing surface modification. This surface modification can be performed using, for example, an electron beam so that the shape of the end of the pattern formation region 300 becomes a fine comb-tooth shape. In the wettability gradient region 410 subjected to surface modification in this way, the area average (surface density) of the contact angle with respect to the fluid containing the pattern constituent material increases from the pattern formation region 300 toward the pattern formation outside region 400. To change.

次に、本実施形態に係るパターン形成方法で表面処理した基板の表面に液滴が着弾したときの挙動をコンピュータシミュレーションによって確認した結果について、従来のパターン形成方法で表面処理した場合と比較しながら、説明する。   Next, the results of confirming the behavior when the droplets land on the surface of the substrate surface-treated by the pattern forming method according to the present embodiment by computer simulation are compared with the case of surface treatment by the conventional pattern forming method. ,explain.

図２０はコンピュータシミュレーションで設定した表面処理後の基板の一例を示す説明図である。図２０（ａ）は本実施形態に係る表面処理方法を含むパターン形成方法を適用した基板の表面の説明図であり、図２０（ｂ）は従来のパターン形成方法を適用した基板の表面の説明図である。
図２０（ａ）に示すように、本実施形態に係るパターン形成方法を適用して表面処理した基板１００の表面は、パターン形成領域３００、パターン形成外領域４００及び濡れ性勾配領域４１０の３つの領域からなる。縦の長さａ及び横幅ｂの基板１００の表面のうち、パターン形成領域３００の横幅はｃである。
また、図２０（ｂ）に示すように、従来のパターン形成方法を適用して表面処理した基板１００の表面は、パターン形成領域３００及びパターン形成外領域４００の２つの領域からなる。図２０（ａ）の場合と同様に、縦の長さａ及び横幅ｂの基板１００の表面のうち、パターン形成領域３００の横幅はｃである。
なお、コンピュータシミュレーションでは、本実施形態のパターン形成方法を適用した場合と従来のパターン形成方法を適用した場合とを比較するため、図２０（ａ）の基板表面における各寸法ａ、ｂ、ｃはそれぞれ、図２０（ｂ）の基板表面における各寸法ａ、ｂ、ｃと同じに設定した。また、図２０（ａ）及び（ｂ）に示した基板表面の各領域の大きさはあくまで一例であり、変更可能である。 FIG. 20 is an explanatory diagram showing an example of the substrate after the surface treatment set by computer simulation. FIG. 20A is an explanatory view of the surface of the substrate to which the pattern forming method including the surface treatment method according to this embodiment is applied, and FIG. 20B is an explanatory view of the surface of the substrate to which the conventional pattern forming method is applied. FIG.
As shown in FIG. 20A, the surface of the substrate 100 that has been surface-treated by applying the pattern forming method according to the present embodiment has three patterns: a pattern formation region 300, a pattern formation outside region 400, and a wettability gradient region 410. Consists of regions. Of the surface of the substrate 100 having the vertical length a and the horizontal width b, the horizontal width of the pattern formation region 300 is c.
As shown in FIG. 20B, the surface of the substrate 100 surface-treated by applying a conventional pattern formation method is composed of two regions, a pattern formation region 300 and a pattern formation outside region 400. As in the case of FIG. 20A, the horizontal width of the pattern formation region 300 is c among the surfaces of the substrate 100 having the vertical length a and the horizontal width b.
In the computer simulation, the dimensions a, b, and c on the substrate surface in FIG. 20A are shown in order to compare the case where the pattern forming method of the present embodiment is applied with the case where the conventional pattern forming method is applied. Each of the dimensions a, b, and c on the substrate surface in FIG. In addition, the size of each region on the substrate surface shown in FIGS. 20A and 20B is merely an example and can be changed.

図２１は、図２０のパターンの各領域３００、４００、４１０に設定した液滴２００との接触角θ３００、θ４００、θ４１０の説明図である。各領域３００、４００、４１０の接触角θ３００、θ４００、θ４１０は、次の式（９）に示す関係を有する。
FIG. 21 is an explanatory diagram of contact angles θ 300 , θ 400 , and θ 410 with the droplet 200 set in each of the regions 300 , 400 , and 410 in the pattern of FIG. The contact angles θ 300 , θ 400 , and θ 410 of the regions 300 , 400 , and 410 have the relationship shown in the following formula (9).

図２２は、コンピュータシミュレーションで設定した基板１００上の液滴２００の着弾位置を示す説明図である。図２２（ａ）は、図２０（ａ）のパターンに対する液滴２００の着弾位置の説明図であり、図２２（ｂ）は、図２０（ｂ）のパターンに対する液滴２００の着弾位置の説明図である。図２２（ａ）及び（ｂ）のいずれの場合も、液滴２００の着弾位置として、第１の着弾位置１０００、第２の着弾位置２０００及び第３の着弾位置３０００の３箇所の着弾位置を設定した。
図２２（ａ）において、第１の着弾位置１０００は、パターン形成領域３００と濡れ性勾配領域４１０との境界に位置し、第３の着弾位置３０００は、濡れ性勾配領域４１０とパターン形成外領域４００との境界に位置している。また、図２２（ａ）中の第２の着弾位置２０００は、第１の着弾位置１０００と第３の着弾位置３０００の中央に位置している。
また、図２２（ｂ）において、第１の着弾位置１０００は、パターン形成領域３００とパターン形成外領域４００との境界に位置し、図２２（ａ）の第１の着弾位置１０００と同様の場所に位置している。また、図２２（ｂ）中の第２の着弾位置２０００及び第３の着弾位置３０００はそれぞれ、図２２（ａ）の第２の着弾位置２０００及び第３の着弾位置と同様の場所に位置している。
なお、図２２（ａ）及び（ｂ）に示した基板表面上の液滴の着弾位置はあくまで一例であり、変更可能である。 FIG. 22 is an explanatory diagram showing the landing position of the droplet 200 on the substrate 100 set by computer simulation. 22A is an explanatory diagram of the landing position of the droplet 200 with respect to the pattern of FIG. 20A, and FIG. 22B is an explanatory diagram of the landing position of the droplet 200 with respect to the pattern of FIG. 20B. FIG. 22A and 22B, the three landing positions of the first landing position 1000, the second landing position 2000, and the third landing position 3000 are set as the landing positions of the droplet 200. Set.
In FIG. 22A, the first landing position 1000 is located at the boundary between the pattern formation region 300 and the wettability gradient region 410, and the third landing position 3000 is the wettability gradient region 410 and the non-pattern formation region. 400 is located at the boundary. Further, the second landing position 2000 in FIG. 22A is located at the center between the first landing position 1000 and the third landing position 3000.
In FIG. 22B, the first landing position 1000 is located at the boundary between the pattern formation region 300 and the non-pattern formation region 400, and is the same place as the first landing position 1000 in FIG. Is located. Further, the second landing position 2000 and the third landing position 3000 in FIG. 22B are respectively located at the same positions as the second landing position 2000 and the third landing position in FIG. ing.
The landing positions of the droplets on the substrate surface shown in FIGS. 22A and 22B are merely examples and can be changed.

図２３は、基板１００の表面の第１の着弾位置１０００に着弾したときの液滴２００の様子を示すコンピュータシミュレーションの結果の説明図である。図２３（ａ）は、図２２（ａ）の第１の着弾位置１０００に着弾した液滴２００の様子を示す説明図であり、図２３（ｂ）は、図２２（ｂ）の第１の着弾位置１０００に着弾した液滴２００の様子を示す説明図である。
本実施形態に係る表面処理方法を含むパターン形成方法を適用した場合、図２３（ａ）に示すように、基板１００の第１の着弾位置１０００に着弾した液滴２００は、その体積のちょうど半分が、パターン形成領域３００の内部に位置し、残りの半分が濡れ性勾配領域４１０の内部に位置している。
一方、従来のパターン形成方法を適用した場合、図２３（ｂ）に示すように、基板１００の第１の着弾位置１０００に着弾した液滴２００は、その体積のちょうど半分が、パターン形成領域３００の内部に位置し、残りの半分がパターン形成外領域４００の内部に位置している。
図２３（ａ）及び（ｂ）における液滴２００の中心は、第１の着弾位置１０００である。また、図２３（ａ）の液滴２００及び図２３（ｂ）の液滴２００は互いに同じ体積を有し、着弾する前の空中にあるときは同じ形状である。
なお、図２３（ａ）及び（ｂ）に描かれている液滴２００の体積、位置及び形状はあくまで一例であり、変更可能である。 FIG. 23 is an explanatory diagram of the result of computer simulation showing the state of the droplet 200 when it has landed on the first landing position 1000 on the surface of the substrate 100. FIG. 23A is an explanatory diagram showing the state of the droplet 200 that has landed at the first landing position 1000 in FIG. 22A, and FIG. 23B shows the first state in FIG. It is explanatory drawing which shows the mode of the droplet 200 which reached the landing position 1000. FIG.
When the pattern forming method including the surface treatment method according to the present embodiment is applied, as shown in FIG. 23A, the droplet 200 that has landed on the first landing position 1000 of the substrate 100 has exactly half its volume. However, the other half is located inside the wettability gradient area 410.
On the other hand, when the conventional pattern forming method is applied, as shown in FIG. 23B, the droplet 200 that has landed on the first landing position 1000 of the substrate 100 has a pattern forming region 300 that is exactly half of its volume. The other half is located inside the pattern formation outside region 400.
The center of the droplet 200 in FIGS. 23A and 23B is the first landing position 1000. Further, the droplet 200 in FIG. 23A and the droplet 200 in FIG. 23B have the same volume, and have the same shape when in the air before landing.
Note that the volume, position, and shape of the droplet 200 depicted in FIGS. 23A and 23B are merely examples, and can be changed.

図２４は、基板１００の表面の第１の着弾位置１０００に液滴２００が着弾してからｔ秒後、５ｔ秒後、１０ｔ秒後、３０ｔ秒後の液滴２００の挙動を示すコンピュータシミュレーション結果の説明図である。図２４（ａ）は、図２２（ａ）の第１の着弾位置１０００に着弾した後の液滴２００の挙動を示す説明図であり、図２４（ｂ）は、図２２（ｂ）の第１の着弾位置１０００に着弾した後の液滴２００の挙動を示す説明図である。
図２４（ａ）に示すように、本実施形態に係る表面処理方法を含むパターン形成方法を適用した場合、第１の着弾位置１０００に着弾した液滴２００は、時間経過に伴って濡れ性勾配領域４１０からパターン形成領域３００の方へ動いている。
また、図２４（ｂ）に示すように、従来のパターン形成方法を適用した場合、第１の着弾位置１０００に着弾した液滴２００は、時間経過に伴ってパターン形成外領域４００からパターン形成領域３００の方へ動いている。
図２４（ａ）及び（ｂ）の結果から、液滴２００の着弾位置が第１の着弾位置１０００のときは、本実施形態の表面処理方法を含むパターン形成方法を適用した場合及び従来のパターン形成方法を適用した場合のいずれの場合に、液滴２００をパターン形成領域３００の方へ動かすことが可能であることがわかる。 FIG. 24 is a computer simulation result showing the behavior of the droplet 200 after t seconds, 5 t seconds, 10 t seconds, and 30 t seconds after the droplet 200 has landed on the first landing position 1000 on the surface of the substrate 100. It is explanatory drawing of. FIG. 24A is an explanatory diagram showing the behavior of the droplet 200 after landing at the first landing position 1000 in FIG. 22A, and FIG. 24B shows the behavior of the droplet 200 in FIG. It is explanatory drawing which shows the behavior of the droplet 200 after landing to the 1 landing position 1000. FIG.
As shown in FIG. 24A, when the pattern formation method including the surface treatment method according to the present embodiment is applied, the droplet 200 that has landed on the first landing position 1000 has a wettability gradient with time. The region 410 moves from the region 410 toward the pattern formation region 300.
In addition, as shown in FIG. 24B, when the conventional pattern forming method is applied, the droplet 200 that has landed on the first landing position 1000 is changed from the pattern formation outside region 400 to the pattern formation region over time. Moving towards 300.
24A and 24B, when the landing position of the droplet 200 is the first landing position 1000, the pattern forming method including the surface treatment method of the present embodiment is applied, and the conventional pattern It can be seen that the droplet 200 can be moved toward the pattern forming region 300 in any case where the forming method is applied.

図２５は、基板１００の表面の第２の着弾位置２０００に着弾したときの液滴２００の様子を示すコンピュータシミュレーションの結果の説明図である。図２５（ａ）は、図２２（ａ）の第２の着弾位置２０００に着弾した液滴２００の様子を示す説明図であり、図２５（ｂ）は、図２２（ｂ）の第２の着弾位置２０００に着弾した液滴２００の様子を示す説明図である。
本実施形態に係る表面処理方法を含むパターン形成方法を適用した場合、図２５（ａ）に示すように、基板１００の第２の着弾位置２０００に着弾した液滴２００は、濡れ性勾配領域４１０の内部に位置している。
一方、従来のパターン形成方法を適用した場合、図２５（ｂ）に示すように、基板１００の第２の着弾位置１０００に着弾した液滴２００は、パターン形成外領域４００の内部に位置している。
図２５（ａ）及び（ｂ）における液滴２００の中心は、第２の着弾位置２０００である。また、図２５（ａ）の液滴２００及び図２５（ｂ）の液滴２００は互いに同じ体積を有し、着弾する前の空中にあるときは同じ形状である。
なお、図２５（ａ）及び（ｂ）に描かれている液滴２００の体積、位置及び形状はあくまで一例であり、変更可能である。 FIG. 25 is an explanatory diagram of the result of computer simulation showing the state of the droplet 200 when it has landed at the second landing position 2000 on the surface of the substrate 100. FIG. 25A is an explanatory diagram showing a state of the droplet 200 that has landed at the second landing position 2000 of FIG. 22A, and FIG. 25B is a second view of FIG. 22B. It is explanatory drawing which shows the mode of the droplet 200 which reached the landing position 2000. FIG.
When the pattern forming method including the surface treatment method according to the present embodiment is applied, as shown in FIG. 25A, the droplet 200 that has landed on the second landing position 2000 of the substrate 100 has a wettability gradient region 410. Located inside.
On the other hand, when the conventional pattern formation method is applied, as shown in FIG. 25B, the droplet 200 that has landed on the second landing position 1000 of the substrate 100 is located inside the pattern formation outside region 400. Yes.
The center of the droplet 200 in FIGS. 25A and 25B is the second landing position 2000. In addition, the droplet 200 in FIG. 25A and the droplet 200 in FIG. 25B have the same volume, and have the same shape when in the air before landing.
Note that the volume, position, and shape of the droplet 200 depicted in FIGS. 25A and 25B are merely examples, and can be changed.

図２６は、基板１００の表面の第２の着弾位置２０００に液滴２００が着弾してからｔ秒後、５ｔ秒後、１０ｔ秒後、３０ｔ秒後の液滴２００の挙動を示すコンピュータシミュレーション結果の説明図である。図２６（ａ）は、図２２（ａ）の第２の着弾位置２０００に着弾した後の液滴２００の挙動を示す説明図であり、図２６（ｂ）は、図２２（ｂ）の第２の着弾位置２０００に着弾した後の液滴２００の挙動を示す説明図である。
図２６（ａ）に示すように、本実施形態に係る表面処理方法を含むパターン形成方法を適用した場合、第２の着弾位置２０００に着弾した液滴２００は、時間経過に伴って濡れ性勾配領域４１０からパターン形成領域３００の方へ動いている。
また、図２６（ｂ）に示すように、従来のパターン形成方法を適用した場合、第２の着弾位置２０００に着弾した液滴２００は、時間が経過してもそのままパターン形成外領域４００に留まり、パターン形成領域３００の方へ移動しない。
図２６（ａ）及び（ｂ）の結果から、液滴２００の着弾位置が第２の着弾位置２０００のときは、従来のパターン形成方法を適用した場合は、液滴２００をパターン形成領域３００の方へ動かすことが難しいが、本実施形態の表面処理方法を含むパターン形成方法を適用した場合は、液滴２００をパターン形成領域３００の方へ動かすことが可能であることがわかる。 FIG. 26 is a computer simulation result showing the behavior of the droplet 200 after t seconds, 5 t seconds, 10 t seconds, and 30 t seconds after the droplet 200 landed on the second landing position 2000 on the surface of the substrate 100. It is explanatory drawing of. FIG. 26A is an explanatory diagram showing the behavior of the droplet 200 after landing at the second landing position 2000 in FIG. 22A, and FIG. 26B shows the behavior of the droplet 200 in FIG. It is explanatory drawing which shows the behavior of the droplet 200 after landing to the landing position 2000 of 2. FIG.
As shown in FIG. 26A, when the pattern formation method including the surface treatment method according to the present embodiment is applied, the droplet 200 that has landed on the second landing position 2000 has a wettability gradient with time. The region 410 moves from the region 410 toward the pattern formation region 300.
In addition, as shown in FIG. 26B, when the conventional pattern forming method is applied, the droplet 200 that has landed at the second landing position 2000 remains in the non-pattern forming region 400 as time passes. It does not move toward the pattern formation region 300.
26A and 26B, when the landing position of the droplet 200 is the second landing position 2000, the droplet 200 is placed in the pattern formation region 300 when the conventional pattern formation method is applied. Although it is difficult to move the droplet 200 toward the direction, it is understood that when the pattern forming method including the surface treatment method of the present embodiment is applied, the droplet 200 can be moved toward the pattern forming region 300.

図２７は、基板１００の表面の第３の着弾位置３０００に着弾したときの液滴２００の様子を示すコンピュータシミュレーションの結果の説明図である。図２７（ａ）は、図２２（ａ）の第３の着弾位置３０００に着弾した液滴２００の様子を示す説明図であり、図２７（ｂ）は、図２２（ｂ）の第３の着弾位置３０００に着弾した液滴２００の様子を示す説明図である。
本実施形態に係る表面処理方法を含むパターン形成方法を適用した場合、図２７（ａ）に示すように、基板１００の第３の着弾位置３０００に着弾した液滴２００は、その体積のちょうど半分が、濡れ性勾配領域４１０の内部に位置し、残りの半分がパターン形成外領域４００の内部に位置している。
一方、従来のパターン形成方法を適用した場合、図２７（ｂ）に示すように、基板１００の第３の着弾位置３０００に着弾した液滴２００は、パターン形成外領域４００の内部に位置している。
図２７（ａ）及び（ｂ）における液滴２００の中心は、第３の着弾位置３０００である。また、図２７（ａ）の液滴２００及び図２７（ｂ）の液滴２００は互いに同じ体積を有し、着弾する前の空中にあるときは同じ形状である。
なお、図２７（ａ）及び（ｂ）に描かれている液滴２００の体積、位置及び形状はあくまで一例であり、変更可能である。 FIG. 27 is an explanatory diagram of the result of computer simulation showing the state of the droplet 200 when it has landed at the third landing position 3000 on the surface of the substrate 100. FIG. 27A is an explanatory diagram showing the state of the droplet 200 that has landed at the third landing position 3000 of FIG. 22A, and FIG. 27B is a third view of FIG. 22B. It is explanatory drawing which shows the mode of the droplet 200 which landed on the landing position 3000. FIG.
When the pattern forming method including the surface treatment method according to the present embodiment is applied, as shown in FIG. 27A, the droplet 200 that has landed on the third landing position 3000 of the substrate 100 is exactly half of its volume. Is located inside the wettability gradient region 410 and the other half is located inside the non-pattern forming region 400.
On the other hand, when the conventional pattern formation method is applied, as shown in FIG. 27B, the droplet 200 that has landed on the third landing position 3000 of the substrate 100 is positioned inside the pattern formation outside region 400. Yes.
The center of the droplet 200 in FIGS. 27A and 27B is the third landing position 3000. Also, the droplet 200 in FIG. 27A and the droplet 200 in FIG. 27B have the same volume, and have the same shape when in the air before landing.
Note that the volume, position, and shape of the droplet 200 illustrated in FIGS. 27A and 27B are merely examples, and can be changed.

図２８は、基板１００の表面の第３の着弾位置３０００に液滴２００が着弾してからｔ秒後、５ｔ秒後、１０ｔ秒後、３０ｔ秒後の液滴２００の挙動を示すコンピュータシミュレーション結果の説明図である。図２８（ａ）は、図２２（ａ）の第３の着弾位置３０００に着弾した後の液滴２００の挙動を示す説明図であり、図２８（ｂ）は、図２２（ｂ）の第３の着弾位置３０００に着弾した後の液滴２００の挙動を示す説明図である。
図２８（ａ）に示すように、本実施形態に係る表面処理方法を含むパターン形成方法を適用した場合、第３の着弾位置３０００に着弾した液滴２００は、時間経過に伴って濡れ性勾配領域４１０及びパターン形成外領域４００からパターン形成領域３００の方へ動いている。
また、図２８（ｂ）に示すように、従来のパターン形成方法を適用した場合、第３の着弾位置３０００に着弾した液滴２００は、時間が経過してもそのままパターン形成外領域４００に留まり、パターン形成領域３００の方へ移動しない。
図２８（ａ）及び（ｂ）の結果から、液滴２００の着弾位置が第３の着弾位置３０００のときは、従来のパターン形成方法を適用した場合は、液滴２００をパターン形成領域３００の方へ動かすことが難しいが、本実施形態の表面処理方法を含むパターン形成方法を適用した場合は、液滴２００をパターン形成領域３００の方へ動かすことが可能であることがわかる。 FIG. 28 is a computer simulation result showing the behavior of the droplet 200 after t seconds, 5 t seconds, 10 t seconds, and 30 t seconds after the droplet 200 landed on the third landing position 3000 on the surface of the substrate 100. It is explanatory drawing of. FIG. 28A is an explanatory diagram showing the behavior of the droplet 200 after landing at the third landing position 3000 in FIG. 22A, and FIG. 28B shows the behavior of the droplet 200 in FIG. FIG. 6 is an explanatory diagram showing the behavior of a droplet 200 after landing at a landing position 3000 of 3;
As shown in FIG. 28A, when the pattern forming method including the surface treatment method according to the present embodiment is applied, the droplet 200 that has landed on the third landing position 3000 has a wettability gradient over time. The region 410 and the non-pattern formation region 400 move toward the pattern formation region 300.
As shown in FIG. 28B, when the conventional pattern forming method is applied, the droplet 200 that has landed at the third landing position 3000 remains in the non-pattern forming region 400 as time passes. It does not move toward the pattern formation region 300.
From the results shown in FIGS. 28A and 28B, when the landing position of the droplet 200 is the third landing position 3000, the droplet 200 is placed in the pattern formation region 300 when the conventional pattern formation method is applied. Although it is difficult to move the droplet 200 toward the direction, it is understood that when the pattern forming method including the surface treatment method of the present embodiment is applied, the droplet 200 can be moved toward the pattern forming region 300.

図２９（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本実施形態における電子ビームを用いて濡れ性勾配領域４１０を形成する表面改質の他の例を示す説明図である。図３０（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、図２９（ａ）及び（ｂ）の濡れ性勾配領域４１０を形成するときに用いた電子ビームの照射エネルギーの空間分布を示す説明図である。電子ビームＥＢを照射して表面改質を行う場合は、その電子ビームのビーム形状やエネルギー分布を変えることにより、様々なパターンからなる濡れ性勾配領域４１０を効率よく形成することができる。例えば、図３０（ａ）のようなエネルギー分布ＰＥＢが広がった電子ビームＥＢは、図２９（ａ）に示すような幅が広い濡れ性勾配領域４１０を形成するときに好適である。一方、図３０（ｂ）のようなエネルギー分布ＰＥＢが狭くなっている電子ビームＥＢは、図２９（ｂ）に示すような幅が狭い濡れ性勾配領域４１０を形成するときに好適である。 FIGS. 29A and 29B are explanatory views showing another example of surface modification for forming the wettability gradient region 410 using the electron beam in the present embodiment. FIGS. 30A and 30B are explanatory views showing the spatial distribution of the irradiation energy of the electron beam used when forming the wettability gradient region 410 of FIGS. 29A and 29B, respectively. When surface modification is performed by irradiating the electron beam EB, the wettability gradient region 410 having various patterns can be efficiently formed by changing the beam shape and energy distribution of the electron beam. For example, an electron beam EB having an expanded energy distribution P EB as shown in FIG. 30A is suitable for forming a wettability gradient region 410 having a wide width as shown in FIG. On the other hand, an electron beam EB having a narrow energy distribution P EB as shown in FIG. 30B is suitable for forming a wettability gradient region 410 having a narrow width as shown in FIG.

従来、基板の表面を改質するマスクを介した露光のために主に紫外光が用いられることが多いが、パターンの解像度を高めていこうとすると、紫外光を用いる場合ではマスクパターンを転写するときの転写精度による制限が生じる。具体的には、紫外線ランプは熱を発生させやすいため、露光に際して基板に熱による変形を生じさせ、微細なパターンで表面改質を行うことが難しい。これに対し、電子ビームを用いた場合は、上記基板の変形の原因となる熱の発生が小さいため、高い解像度で所望のパターンの表面改質が可能になり、解像度が高いパターンを信頼性高く形成することができる。   Conventionally, ultraviolet light is often used mainly for exposure through a mask that modifies the surface of the substrate. However, when trying to increase the resolution of the pattern, the mask pattern is transferred when ultraviolet light is used. There are limitations due to the transfer accuracy. Specifically, since an ultraviolet lamp easily generates heat, it is difficult to modify the surface with a fine pattern by causing deformation of the substrate due to heat during exposure. On the other hand, when an electron beam is used, the generation of heat that causes the deformation of the substrate is small, so that it is possible to modify the surface of a desired pattern at a high resolution, and a pattern with a high resolution is highly reliable. Can be formed.

図３１（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本実施形態の表面処理方法を含むパターン形成方法によってパターン形成領域に機能性材料（パターン構成物質）からなるパターン膜が形成された構造体である基板の一例を示す平面図及び断面図である。図示の例では、パターン膜２２０の形成に先立って、パターン形成領域（高表面エネルギー領域）３００とパターン形成外領域（低表面エネルギー領域）４００が形成されている。更に、パターン形成外領域４００の一部には、パターン形成領域３００とパターン形成外領域４００との境界部に隣接させて濡れ性勾配領域４１０が形成されている。そして、インクジェット法の液滴付与手段により機能性材料（パターン構成物質）を含む流動体の液滴を選択的に吐出させて付着させることにより、パターン形成領域３００のみにパターン膜２２０が形成されている。   FIGS. 31A and 31B are substrates each having a structure in which a pattern film made of a functional material (pattern constituent substance) is formed in a pattern formation region by a pattern formation method including the surface treatment method of the present embodiment. It is the top view and sectional drawing which show an example. In the illustrated example, prior to the formation of the pattern film 220, a pattern formation region (high surface energy region) 300 and a non-pattern formation region (low surface energy region) 400 are formed. Further, a wettability gradient region 410 is formed in a part of the non-pattern forming region 400 so as to be adjacent to the boundary between the pattern forming region 300 and the non-pattern forming region 400. The pattern film 220 is formed only in the pattern formation region 300 by selectively ejecting and adhering liquid droplets containing a functional material (pattern constituent substance) by the droplet applying means of the ink jet method. Yes.

なお、図３１（ａ）及び（ｂ）の例では、濡れ性勾配領域４１０がパターン形成領域（高表面エネルギー領域）３００とパターン形成外領域（低表面エネルギー領域）４００との境界の微細な櫛歯形状のパターンによって、液滴２００の直径から見ると濡れ性の勾配を持つようになっているが、後述のように電子ビームなどの活性エネルギー線の照射の際のエネルギー分布を変えることによって、連続的に濡れ性が変わる濡れ性勾配領域４１０を形成してもよい。   In the examples of FIGS. 31A and 31B, the wettability gradient region 410 is a fine comb at the boundary between the pattern formation region (high surface energy region) 300 and the non-pattern formation region (low surface energy region) 400. The tooth-shaped pattern has a wettability gradient when viewed from the diameter of the droplet 200, but by changing the energy distribution during irradiation of active energy rays such as an electron beam as described later, You may form the wettability gradient area | region 410 from which wettability changes continuously.

また、基板１００としては、前述のようにガラス基板・樹脂基板・シリコン基板・紙などが用いることができるが、基板１００におけるの濡れ性のコントラストを大きくするために、フッ素処理・プラズマ処理などにより事前に基板１００の全面を撥水処理してもよい。このように基板１００の全面を撥水処理した後、基板１００に少なくとも二つの異なる濡れ性領域であるパターン形成領域（高表面エネルギー領域）３００及びパターン形成外領域（低表面エネルギー領域）４００と、濡れ性勾配領域４１０とを形成する。基板１００上の所望のパターンは濡れ性の高いパターン形成領域（高表面エネルギー領域）３００で形成され、その境界部に濡れ性勾配領域４１０が形成される。その後、インクジェット法の液滴付与手段によってパターン形成領域（高表面エネルギー領域）３００に機能性材料（パターン構成物質）を含有する液体である流動体の付与を行うことにより、機能性材料からなるパターン膜２２０を形成することができる。なお、パターンの外周部形状に特に制約の無い領域や近接するパターンが周辺に無い領域については、濡れ性勾配領域４１０を設けなくてもよい。   Further, as described above, a glass substrate, a resin substrate, a silicon substrate, paper, or the like can be used as the substrate 100. In order to increase the wettability contrast in the substrate 100, fluorine treatment, plasma treatment, or the like is used. The entire surface of the substrate 100 may be subjected to water repellent treatment in advance. After the water repellent treatment of the entire surface of the substrate 100 in this way, the substrate 100 has at least two different wettability regions, a pattern formation region (high surface energy region) 300 and a pattern formation outside region (low surface energy region) 400, A wettability gradient region 410 is formed. A desired pattern on the substrate 100 is formed by a pattern formation region (high surface energy region) 300 having high wettability, and a wettability gradient region 410 is formed at the boundary. After that, a liquid made of a liquid containing a functional material (pattern constituent substance) is applied to the pattern formation region (high surface energy region) 300 by a droplet applying unit using an ink jet method, thereby forming a pattern made of the functional material. A film 220 can be formed. Note that the wettability gradient region 410 may not be provided for a region where there is no particular restriction on the outer peripheral shape of the pattern or a region where there is no adjacent pattern in the periphery.

パターン形成領域（高表面エネルギー領域）３００及びパターン形成外領域（低表面エネルギー領域）４００や濡れ性勾配領域４１０等における濡れ性の改質は、活性エネルギー線の照射により行うことができる。活性エネルギー線としては、電子ビームやイオンビーム、紫外光、レーザー光などを用いることができる。本実施形態では電子ビームを用いた。紫外光、レーザー光では対象物である基板に熱が発生しやすいが、電子ビームのエネルギー利用効率は高く、熱の発生はほとんどないため、より精細なパターンを形成するのに適している。また、電子ビームは照射エネルギー分布やビーム形状の変更が容易であるため、対象物やパターンなどに応じて照射エネルギー分布やビーム形状を変えるのにも適している。   The wettability modification in the pattern formation region (high surface energy region) 300, the non-pattern formation region (low surface energy region) 400, the wettability gradient region 410, and the like can be performed by irradiation with active energy rays. As the active energy ray, an electron beam, an ion beam, ultraviolet light, laser light, or the like can be used. In this embodiment, an electron beam is used. Ultraviolet light and laser light tend to generate heat on the substrate, which is the object, but the energy utilization efficiency of the electron beam is high, and heat is hardly generated, so it is suitable for forming a finer pattern. In addition, since the irradiation energy distribution and the beam shape of the electron beam can be easily changed, the electron beam is also suitable for changing the irradiation energy distribution and the beam shape according to the object or pattern.

また、濡れ性勾配領域４１０は、例えば、連続的に濡れ性を変化させる方法、又は、微細な濡れ性パターンを作成する方法により形成することができる。
前者の連続的に濡れ性を変化させる具体的な方法としては、例えば、活性エネルギー線の照射の際に、活性エネルギー線のエネルギー分布を任意に変えることによって基板１００に与えるエネルギー量を変化させ、パターン形成時に吐出する流動体の液滴の粘度、表面張力等に対応してパターン形成領域３００の周辺部に濡れ性勾配を形成する。 Further, the wettability gradient region 410 can be formed by, for example, a method of continuously changing wettability or a method of creating a fine wettability pattern.
As a specific method for continuously changing the wettability of the former, for example, the amount of energy applied to the substrate 100 is changed by arbitrarily changing the energy distribution of the active energy rays at the time of irradiation with the active energy rays, A wettability gradient is formed in the periphery of the pattern formation region 300 corresponding to the viscosity, surface tension, etc. of the droplets of the fluid ejected during pattern formation.


また、後者の微細な濡れ性パターンを作成する方法としては、例えば、パターン形成領域３００の周辺部に活性エネルギー線を照射して微細な濡れ性パターンを形成することにより、液滴から見ると濡れ性の勾配を持つように濡れ性勾配領域４１０を形成する。この場合の具体的な濡れ性パターンとしては、前述の図１９に記載しているような櫛歯形状が考えられる。ここで、パターンの形成に用いる流動体の粘度・表面張力等に対応して、図３２（ａ）に示すように濡れ性勾配領域４１０を構成する櫛歯形状の濡れ性パターンにおけるパターン間隔Ｐとパターン長さＬとを変化させることで、自発的な液滴２００の移動をより確実に起こすことが可能となる。また、図３２（ｂ）に示すように、パターンの形成に用いる液滴２００の直径によっては、その液滴２００によるパターン形成を容易にするために、櫛歯間にピッチＰ１、Ｐ２を設けてもよい。
In addition, as a method for creating the latter fine wettability pattern, for example, by irradiating the peripheral part of the pattern formation region 300 with active energy rays to form a fine wettability pattern, the fine wettability pattern is wetted when viewed from the droplet. The wettability gradient region 410 is formed to have a sex gradient. As a specific wettability pattern in this case, a comb shape as described in FIG. 19 is conceivable. Here, corresponding to the viscosity, surface tension, etc. of the fluid used for forming the pattern, the pattern interval P in the comb-shaped wettability pattern constituting the wettability gradient region 410 as shown in FIG. By changing the pattern length L, spontaneous movement of the droplet 200 can be more reliably caused. Further, as shown in FIG. 32B, depending on the diameter of the droplet 200 used for forming the pattern, pitches P1 and P2 are provided between the comb teeth in order to facilitate the pattern formation by the droplet 200. Also good.

また、電子ビームなどの活性エネルギー線を照射して基板１００上のパターン形成領域（高表面エネルギー領域）３００及びパターン形成外領域（低表面エネルギー領域）４００や濡れ性勾配領域４１０のパターニングを行う際には、例えば図３３に示すように活性エネルギー線ＥＢを走査したり、基板１００をステージによって動かしたり、もしくは活性エネルギー線ＥＢの走査と基板１００の移動の両方を行ったりする。それにより、マスクレスで濡れ性勾配領域４１０のパターンを形成することが可能となる。なお、濡れ性勾配領域４１０はマスクを用いて形成してもよい。   When patterning the pattern formation region (high surface energy region) 300, the pattern formation non-region (low surface energy region) 400, and the wettability gradient region 410 on the substrate 100 by irradiating active energy rays such as an electron beam. For example, as shown in FIG. 33, the active energy beam EB is scanned, the substrate 100 is moved by a stage, or both the scanning of the active energy beam EB and the movement of the substrate 100 are performed. Thereby, the pattern of the wettability gradient region 410 can be formed without a mask. Note that the wettability gradient region 410 may be formed using a mask.

パターン形成領域（高表面エネルギー領域）３００、パターン形成外領域（低表面エネルギー領域）４００及び濡れ性勾配領域４１０を形成した後、例えば図３４に示すようにインクジェット法によってパターン形成領域３００に機能性材料を含有する流動体である液体をヘッド６００から吐出させて付与する。ここで、液滴２００の着弾位置の乱れより狙いの配線パターンであるパターン形成領域３００から液滴２００が外れた場合も、その外周部の濡れ性勾配領域４１０に落ちた液滴に関しては、自発的にパターン形成領域３００に移動することで、着弾位置の補正が可能となる（図１９（ｃ）参照）。また、高解像度のパターンを狙って液滴２００を吐出させる場合は、パターン形成領域３００から液滴２００がはみ出すことになるが、パターン形成領域３００の外周部の濡れ性勾配領域４１０にはみ出した液滴２００は、パターン形成領域３００に移動するため、液滴２００直径より細いパターンの描画可能となる（図１９（ｄ）参照）   After forming the pattern formation region (high surface energy region) 300, the non-pattern formation region (low surface energy region) 400, and the wettability gradient region 410, the functionality is applied to the pattern formation region 300 by, for example, an inkjet method as shown in FIG. A liquid which is a fluid containing the material is applied by being discharged from the head 600. Here, even when the droplet 200 is removed from the pattern formation region 300, which is the target wiring pattern, due to the disturbance of the landing position of the droplet 200, the droplet that has fallen into the wettability gradient region 410 on the outer peripheral portion is spontaneously generated. Thus, by moving to the pattern formation region 300, the landing position can be corrected (see FIG. 19C). When the droplet 200 is ejected aiming at a high-resolution pattern, the droplet 200 protrudes from the pattern formation region 300, but the liquid protrudes from the wettability gradient region 410 on the outer periphery of the pattern formation region 300. Since the droplet 200 moves to the pattern formation region 300, a pattern thinner than the diameter of the droplet 200 can be drawn (see FIG. 19D).

上記パターンの形成に用いるインクジェット法には、特に制限はなく、例えば、静電誘引力を利用してインクを吐出させる静電方式、ピエゾ素子を利用したピエゾ方式、電気信号を音響ビームに変えインクに照射して放射圧を利用してインクを吐出させる音響インクジェット方式、及びインクを加熱して気泡を形成し、生じた圧力を利用するサーマルインクジェット（バブルジェット（登録商標））方式等のいずれであってもよい。   There is no particular limitation on the ink jet method used to form the pattern. For example, an electrostatic method in which ink is ejected using electrostatic attraction, a piezo method using a piezo element, an ink that changes an electrical signal into an acoustic beam, and ink. Either an acoustic ink jet method in which ink is ejected by using radiation pressure by irradiating the ink, or a thermal ink jet (bubble jet (registered trademark)) method in which ink is heated to form bubbles and the generated pressure is used. There may be.

また、パターン構成物質として機能性材料を含有する流動体である液体は、例えば、導電性材料、半導体材料、レジスト材料、メッキ材料等を含有する液体である。より具体的には、導電性材料を含有する液体としては、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、ＩＴＯ等の金属微粒子を溶媒に分散したものを挙げることができる。また、メッキ材料としては、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｓｎなどを液体に溶解させたものを挙げることができる。   Moreover, the liquid which is a fluid containing a functional material as a pattern constituent substance is, for example, a liquid containing a conductive material, a semiconductor material, a resist material, a plating material, and the like. More specifically, examples of the liquid containing a conductive material include a liquid in which fine metal particles such as Ag, Au, Cu, Ni, and ITO are dispersed in a solvent. Examples of the plating material include Ni, Cu, Cr, Sn and the like dissolved in a liquid.

また、上記機能性材料を含有する流動体である液体は、上記パターン形成領域（高表面エネルギー領域）３００上で濡れ広がる程度の粘度を有するものが好ましい。   Moreover, it is preferable that the liquid which is a fluid containing the functional material has a viscosity enough to spread on the pattern formation region (high surface energy region) 300.

以上の表面処理を含むパターン形成工程により、高い解像度のパターン形成が可能となる。なお、上記実施形態において、パターンが形成される基板などの構造体は、絶縁層などを介して積層構造を取るものであってもよい。   The pattern formation process including the above surface treatment enables high-resolution pattern formation. In the embodiment, the structure such as a substrate on which a pattern is formed may have a laminated structure with an insulating layer or the like interposed therebetween.

図３５乃至図３７はそれぞれ、更に他の実施形態に係る表面処理方法を含むパターン形成方法の工程を示す平面図及び断面図である。
本例では、図３５（ａ）及び（ｂ）に示すように、パターン構成物質として機能性材料を付着させる所望パターンからなるパターン形成領域の反転パターンを、高表面エネルギー領域３１０とし、パターン形成領域を低表面エネルギー領域４２０としている。そして、高表面エネルギー領域３１０のうち低表面エネルギー領域４２０との境界に隣接する部分に濡れ性勾配領域３２０を作成している。濡れ性勾配領域３２０が形成される高表面エネルギー領域３１０が反転パターンなので、着弾の精度が必要のない領域や基板１００の外周部などに対しては、濡れ性勾配領域３２０を形成する必要はない。その後、図３６（ａ）及び（ｂ）に示すようにインクジェット法の液滴付与手段によって高表面エネルギー部３１０にマスクとしてレジスト等の機能性材料を含有する液体２４０を付与する。これにより、レジスト等の機能性材料からなるマスクパターンが形成される。最後に、図３７（ａ）及び（ｂ）に示すようにインクジェット法の液滴付与手段によって、基板１００の露出している領域（低表面エネルギー領域）４２０に対して機能性材料を含有する液体２６０の付与を行うことで、機能性パターン膜の形成を行う。
なお、図３５乃至図３７における他の構成及び工程については、前述の図１９〜図３４の場合と同様であるので説明を省略する。 35 to 37 are a plan view and a cross-sectional view showing steps of a pattern forming method including a surface treatment method according to still another embodiment.
In this example, as shown in FIGS. 35 (a) and 35 (b), an inverted pattern of a pattern formation region made of a desired pattern to which a functional material is attached as a pattern constituent material is a high surface energy region 310, and the pattern formation region Is a low surface energy region 420. And the wettability gradient area | region 320 is created in the part adjacent to the boundary with the low surface energy area | region 420 among the high surface energy area | regions 310. FIG. Since the high surface energy region 310 in which the wettability gradient region 320 is formed is a reversal pattern, it is not necessary to form the wettability gradient region 320 in a region where the landing accuracy is not required, the outer periphery of the substrate 100, or the like. . Thereafter, as shown in FIGS. 36A and 36B, a liquid 240 containing a functional material such as a resist is applied as a mask to the high surface energy portion 310 by droplet applying means using an ink jet method. Thereby, a mask pattern made of a functional material such as a resist is formed. Finally, as shown in FIGS. 37A and 37B, a liquid containing a functional material with respect to the exposed region (low surface energy region) 420 of the substrate 100 by the droplet applying means of the ink jet method. By applying 260, a functional pattern film is formed.
The other configurations and steps in FIGS. 35 to 37 are the same as those in FIGS.

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
パターン構成物質を含む流動体が付与されることによりパターンが形成される基板１００などの対象物の表面を、流動体の付与前に処理する表面処理装置であって、対象物の表面におけるパターン形成領域３００及びパターン形成外領域４００の少なくとも一方に、パターン形成領域３００及びパターン形成外領域４００の境界に隣接させて、流動体に対する接触角θがパターン形成外領域４００からパターン形成領域３００に向かって連続的に又は段階的に小さくなる濡れ性勾配領域４１０を形成するように、対象物の表面処理を行う。
これによれば、上記実施形態について説明したように、比較的大きなサイズの流動体の付与位置がずれてパターン形成領域３００及びパターン形成外領域４００の境界部に流動体が付与された場合でも、その付与された流動体は、上記所定の接触角を有する濡れ性勾配領域４１０においてパターン形成外領域４００からパターン形成領域３００に向かう力を受け、パターン形成外領域４００に留まることなくパターン形成領域３００に移動する。よって、パターン構成物質を含む流動体２００を付与するときの液滴の小径化や流動体２００を付与する位置精度を高める煩雑な制御を行うことなく、パターン不良（例えば、はみだしや、導通などのブリッジ現象）を回避して所望のパターンを精度よく形成できるようになる。また、濡れ性勾配領域４１０を形成することで、自発的な液滴２００の移動を可能とし、解像度が高く信頼性の高い基板１００などの積層構造体を提供することができる。
（態様Ｂ）
上記態様Ａにおいて、基板１００などの対象物の表面におけるパターン形成領域３００が流動体２００に対して親和性を示すようにパターン形成領域３００を改質する第１の表面処理および対象物の表面におけるパターン形成外領域４００が流動体２００に対して非親和性を示すようにパターン形成外領域４００を改質する第２の表面処理の少なくと一方を行う。
これによれば、上記実施形態について説明したように、対象物のパターン形成外領域４００に液滴２００が付与された場合でも、その液滴２００をパターン形成領域３００に向けて移動させて液滴２００をパターン形成領域３００のみに選択的に配置することができるので、パターンをより精度よく形成することができる。
（態様Ｃ）
上記態様Ａ又はＢにおいて、前記パターンを形成するためのパターンデータに基づいて、基板１００などの対象物の表面領域をパターン形成領域３００とパターン形成外領域４００と濡れ性勾配領域４１０とに分類する領域分類手段５２０と、領域分類手段５２０で分類されたパターン形成領域３００、パターン形成外領域４００及び濡れ性勾配領域４１０それぞれにおける接触角θを設定する接触角設定手段５３０と、を備え、接触角設定手段５３０で設定された接触角θの設定結果に基づいて、パターン形成領域３００、パターン形成外領域４００及び濡れ性勾配領域４１０それぞれに対する表面処理を行う。
これによれば、上記実施形態について説明したように、パターンを形成するためのパターンデータを読み込むことにより、パターン形成領域３００、パターン形成外領域４００及び濡れ性勾配領域４１０それぞれが所定の接触角θになるように表面処理することができる。
（態様Ｄ）
上記態様Ｃにおいて、接触角設定手段５３０は、濡れ性勾配領域４１０における接触角θを、位置ｘに関して離散的な関数、位置ｘに関して連続的な関数又は位置ｘに関して不連続的な関数から算出して設定する。これによれば、上記実施形態について説明したように、上記各種関数から濡れ性勾配領域４１０における接触角θを設定することにより、濡れ性勾配領域４１０の幅、パターン形成領域３００の寸法（縦、横、高さの長さ）、パターン形成に用いられる流動体の液滴２００の径、液滴２００の量、ライン間スペース、流動体２００の体積、流動体２００や基板１００の物性、湿度、温度などの外部環境などの各種条件に応じて、濡れ性勾配領域４１０におけるパターン形成外領域４００からパターン形成領域３００に向かって連続的に又は段階的に小さくなる接触角θを適切に設定することができる。
（態様Ｅ）
上記態様Ｃにおいて、接触角設定手段５３０は、濡れ性勾配領域４１０における接触角θを、単一の関数から算出して設定する。これによれば、上記実施形態について説明したように、濡れ性勾配領域４１０における接触角θの設定を簡易に行うことができる。
（態様Ｆ）
上記態様Ｃにおいて、接触角設定手段５３０は、濡れ性勾配領域４１０における接触角θを、複数の関数から算出して設定する。これによれば、上記実施形態について説明したように、上記各種条件に応じた接触角θの設定の精度を高めることができる。
（態様Ｇ）
上記態様Ｆにおいて、前記複数の関数は、位置ｘに関して離散的な関数、位置ｘに関して連続的関数及び位置ｘに関して不連続的な関数の少なくとも１つを含む。これによれば、上記実施形態について説明したように、上記各種条件に応じた接触角θの設定の精度をより高めることができるとともに、接触角θの設定の自由度を高めることができる。
（態様Ｈ）
上記態様Ａ乃至Ｇのいずれかにおいて、接触角設定手段５３０は、濡れ性勾配領域４１０に対して互いに異なる２以上の接触角θ１〜Ｖを分布させて設定する。これによれば、上記実施形態について説明したように、濡れ性勾配領域４１０内の複数の領域それぞれに互いに異なる２以上の接触角θ１〜Ｖを分布させて設定し、パターン形成外領域４００からパターン形成領域３００に向かう流動体の移動をより確実に発生させることができる。
（態様Ｉ）
上記態様Ａ乃至Ｈのいずれかにおいて、パターン形成領域３００及びパターン形成外領域４００は、互いに異なる接触角が設定された濡れ性勾配領域を有する。これによれば、上記実施形態について説明したように、パターン形成外領域４００からパターン形成領域３００に向かう流動体の移動をより確実に発生させることができる。
（態様Ｊ）
上記態様Ａ乃至Ｉのいずれかにおいて、濡れ性勾配領域４１０は、互いに異なる接触角を有する複数の領域が周期的に分布する微細パターンにより形成される。
これによれば、上記実施形態（図１９〜図２８、図３１、図３２）について説明したように、微細パターンの形状を変えることによって、濡れ性勾配領域４１０の性質を変化させ、対象物に付与される流動体２００の粘度・表面張力によらず流動体（液滴）を上記所定の方向に自発的に移動させる。
また、パターン形成領域３００及びパターン形成外領域４００それぞれに設定される接触角θ３００、θ４００をそれぞれ有する複数の領域が周期的に分布する微細パターンにより形成することができる。これにより、濡れ性勾配領域４１０における接触角の面積平均（面密度）がパターン形成外領域４００からパターン形成領域３００に向かって大きくなるように変化させ、上記流動体（液滴）を上記所定の方向に自発的に移動させることができる。
また、パターン形成領域３００及びパターン形成外領域４００それぞれに設定される接触角θ３００、θ４００となる接触角を濡れ性勾配領域４１０に設定する必要がないので、パターン形成領域３００及びパターン形成外領域４００に対する表面処理と一緒の工程で、濡れ性勾配領域４１０を形成することができる。
（態様Ｋ）
上記態様Ａ乃至Ｊのいずれかにおいて、濡れ性勾配領域４１０は、エネルギー分布を制御した活性エネルギー線を照射することにより形成する。これによれば、上記実施形態について説明したように、空間分解能に優れた活性エネルギー線を照射するによって濡れ性勾配領域４１０を形成することができるので、パターン解像度の向上が可能となり、解像度が高いパターンを高い信頼性で形成することができる。また、濡れ性勾配領域４１０のサイズなどに応じて活性エネルギー線のエネルギー分布を制御することにより、濡れ性勾配領域４１０に所定の接触角を設定する処理を効率的に行うことができる。
（態様Ｌ）
上記態様Ｋにおいて、前記活性エネルギー線は電子ビームである。これによれば、上記実施形態について説明したように、電子ビームを用いることで、照射エネルギー分布を容易に制御することができるようになり、表面処理後に付与する流動体（液滴）の粘度等に対応させて濡れ性勾配を容易に変化させることができる。また、光に比べてより解像度の高いパターンの形成が可能になる。
（態様Ｍ）
対象物の表面にパターンを形成するパターン形成装置であって、上記態様Ａ乃至Ｌのいずれかの表面処理装置と、基板１００などの対象物のパターン形成領域３００に、パターン構成物質を含む流動体２００を付与するインクジェット方式の液滴吐出装置のヘッド６００などの流動体付与手段と、を備える。これによれば、上記実施形態について説明したように、パターン構成物質を含む流動体２００を付与するときの液滴の小径化や流動体２００を付与する位置精度を高める煩雑な制御を行うことなく、パターン不良（例えば、はみだしや、導通などのブリッジ現象）を回避して所望のパターンを精度よく形成できる。
（態様Ｎ）
上記態様Ｍにおいて、前記流動体付与手段は、基板１００などの対象物のパターン形成領域３００に流動体の液滴２００を付与する。これによれば、上記実施形態について説明したように、パターン形成領域３００へ所定量の流動体２００を精度よく付与することができる。
（態様Ｏ）
パターン構成物質を含む流動体２００が付与されることによりパターンが形成される基板１００などの対象物の表面を、流動体２００の付与前に処理する表面処理方法であって、対象物の表面におけるパターン形成領域３００及びパターン形成外領域４００の少なくとも一方に、パターン形成領域３００及びパターン形成外領域４００の境界に隣接させて、流動体２００に対する接触角がパターン形成外領域４００からパターン形成領域３００に向かって連続的に又は段階的に小さくなる濡れ性勾配領域４１０を形成するように、対象物の表面処理を行う。
これによれば、上記実施形態について説明したように、パターン構成物質を含む流動体２００を付与するときの液滴の小径化や流動体２００を付与する位置精度を高める煩雑な制御を行うことなく、パターン不良（例えば、はみだしや、導通などのブリッジ現象）を回避して所望のパターンを精度よく形成できるようになる。
（態様Ｐ）
上記態様Ｏにおいて、対象物の表面におけるパターン形成領域３００が流動体２００に対して親和性を示すようにパターン形成領域３００を改質する第１の表面処理および対象物の表面におけるパターン形成外領域４００が流動体２００に対して非親和性を示すようにパターン形成外領域４００を改質する第２の表面処理の少なくと一方を行う。これによれば、上記実施形態について説明したように、対象物のパターン形成外領域４００に液滴２００が付与された場合でも、その液滴２００をパターン形成領域３００に向けて移動させて液滴２００をパターン形成領域３００のみに選択的に配置することができるので、パターンをより精度よく形成することができる。
（態様Ｑ）
パターン構成物質を含む流動体２００が付与されることによりパターンが形成される構造体（積層構造体）であって、パターン形成領域３００とパターン形成外領域４００とを表面に有し、パターン形成領域３００及びパターン形成外領域４００の少なくとも一方は、パターン形成領域３００及びパターン形成外領域４００の境界に隣接させて、流動体２００に対する接触角θがパターン形成外領域４００からパターン形成領域３００に向かって連続的に又は段階的に小さくなる濡れ性勾配領域４１０が形成されている。
これによれば、上記実施形態について説明したように、濡れ性勾配領域４１０が形成された構造体の表面に流動体２００を付与することにより、パターン構成物質を含む流動体２００を付与するときの液滴の小径化や流動体２００を付与する位置精度を高める煩雑な制御を行うことなく、パターン不良（例えば、はみだしや、導通などのブリッジ現象）を回避して所望のパターンを精度よく形成できるようになる。
（態様Ｒ）
上記態様Ｑにおいて、パターン形成領域３００が流動体２００に対して親和性を示すようにパターン形成領域３００を改質する第１の表面処理およびパターン形成外領域４００が流動体２００に対して非親和性を示すようにパターン形成外領域４００を改質する第２の表面処理の少なくと一方が施されている。これによれば、上記実施形態について説明したように、パターン形成外領域４００に液滴２００が付与された場合でも、その液滴２００をパターン形成領域３００に向けて移動させて液滴２００をパターン形成領域３００のみに選択的に配置することができるので、表面に形成されるパターンの精度を高めることができる。
（態様Ｓ）
上記態様Ｑ又はＲにおいて、パターン構成物質を含む流動体２００がパターン形成領域３００に付与されることによりパターン膜２５０が形成されている。これによれば、上記実施形態について説明したように、パターン不良（例えば、はみだしや、導通などのブリッジ現象）を回避して所望のパターンのパターン膜２５０を精度よく形成できる。
（態様Ｔ）
上記態様Ｑ又はＲにおいて、濡れ性勾配領域４１０が形成されパターン形成領域３００に回路のパターンが形成される前の基板１００、又は、濡れ性勾配領域４１０が形成されパターン形成領域３００に回路のパターンが形成された基板１００である。これによれば、上記実施形態について説明したように、基板１００のパターン不良（例えば、はみだしや、導通などのブリッジ現象）を回避して基板１００に所望の回路パターンを精度よく形成できる。 What has been described above is merely an example, and the present invention has a specific effect for each of the following modes.
(Aspect A)
A surface treatment apparatus for treating the surface of an object such as a substrate 100 on which a pattern is formed by applying a fluid containing a pattern constituent material before applying the fluid, and forming a pattern on the surface of the object At least one of the region 300 and the pattern formation outside region 400 is adjacent to the boundary between the pattern formation region 300 and the pattern formation outside region 400, and the contact angle θ with respect to the fluid is directed from the pattern formation outside region 400 toward the pattern formation region 300. The surface treatment of the object is performed so as to form a wettability gradient region 410 that decreases continuously or stepwise.
According to this, as described in the above-described embodiment, even when the fluid is applied to the boundary between the pattern formation region 300 and the pattern formation outside region 400 because the application position of the relatively large fluid is shifted, The applied fluid receives a force from the pattern formation non-region 400 toward the pattern formation region 300 in the wettability gradient region 410 having the predetermined contact angle, and the pattern formation region 300 does not remain in the pattern formation non-region 400. Move to. Therefore, without performing complicated control to increase the positional accuracy of applying the fluid 200 and reducing the diameter of the droplet when applying the fluid 200 containing the pattern constituent material, the pattern defect (for example, protrusion or conduction) A desired pattern can be formed with high accuracy by avoiding the bridge phenomenon. In addition, by forming the wettability gradient region 410, it is possible to spontaneously move the droplet 200, and it is possible to provide a stacked structure such as the substrate 100 with high resolution and high reliability.
(Aspect B)
In the above aspect A, the first surface treatment for modifying the pattern formation region 300 so that the pattern formation region 300 on the surface of the object such as the substrate 100 has affinity for the fluid 200 and the surface of the object At least one of the second surface treatments for modifying the non-pattern-forming region 400 so that the non-pattern-forming region 400 exhibits incompatibility with the fluid 200 is performed.
According to this, as described in the above embodiment, even when the droplet 200 is applied to the non-pattern forming region 400 of the target object, the droplet 200 is moved toward the pattern forming region 300 to drop the droplet. Since 200 can be selectively disposed only in the pattern formation region 300, the pattern can be formed with higher accuracy.
(Aspect C)
In the above aspect A or B, based on the pattern data for forming the pattern, the surface area of the object such as the substrate 100 is classified into the pattern formation area 300, the non-pattern formation area 400, and the wettability gradient area 410. A contact angle setting unit 530 that sets a contact angle θ in each of the pattern forming region 300, the non-pattern forming region 400, and the wettability gradient region 410 classified by the region classifying unit 520. Based on the setting result of the contact angle θ set by the setting unit 530, the surface treatment is performed on each of the pattern formation region 300, the non-pattern formation region 400, and the wettability gradient region 410.
According to this, as described in the above embodiment, by reading pattern data for forming a pattern, each of the pattern formation region 300, the non-pattern formation region 400, and the wettability gradient region 410 has a predetermined contact angle θ. Surface treatment can be performed.
(Aspect D)
In the aspect C, the contact angle setting unit 530 calculates the contact angle θ in the wettability gradient region 410 from a discrete function with respect to the position x, a continuous function with respect to the position x, or a discontinuous function with respect to the position x. To set. According to this, as described in the embodiment, by setting the contact angle θ in the wettability gradient region 410 from the various functions, the width of the wettability gradient region 410 and the dimension of the pattern formation region 300 (vertical, Horizontal, height length), diameter of fluid droplet 200 used for pattern formation, amount of droplet 200, space between lines, volume of fluid 200, physical properties of fluid 200 and substrate 100, humidity, According to various conditions such as an external environment such as temperature, the contact angle θ that decreases continuously or stepwise from the non-pattern formation region 400 to the pattern formation region 300 in the wettability gradient region 410 is appropriately set. Can do.
(Aspect E)
In the above aspect C, the contact angle setting means 530 calculates and sets the contact angle θ in the wettability gradient region 410 from a single function. According to this, as described in the above embodiment, the contact angle θ in the wettability gradient region 410 can be easily set.
(Aspect F)
In the aspect C, the contact angle setting unit 530 calculates and sets the contact angle θ in the wettability gradient region 410 from a plurality of functions. According to this, as described in the embodiment, it is possible to increase the accuracy of setting the contact angle θ according to the various conditions.
(Aspect G)
In aspect F, the plurality of functions includes at least one of a discrete function with respect to the position x, a continuous function with respect to the position x, and a discontinuous function with respect to the position x. Accordingly, as described in the above embodiment, the accuracy of setting the contact angle θ according to the various conditions can be further increased, and the degree of freedom in setting the contact angle θ can be increased.
(Aspect H)
In any of the above aspects A to G, the contact angle setting unit 530 distributes and sets two or more different contact angles θ 1 to V with respect to the wettability gradient region 410. According to this, as described in the above embodiment, two or more different contact angles θ 1 to V 1 are distributed and set in each of the plurality of regions in the wettability gradient region 410, and The movement of the fluid toward the pattern formation region 300 can be generated more reliably.
(Aspect I)
In any of the above aspects A to H, the pattern formation region 300 and the pattern formation non-region 400 have wettability gradient regions in which different contact angles are set. According to this, as described in the above embodiment, the movement of the fluid from the pattern formation outside region 400 toward the pattern formation region 300 can be generated more reliably.
(Aspect J)
In any of the above aspects A to I, the wettability gradient region 410 is formed by a fine pattern in which a plurality of regions having different contact angles are periodically distributed.
According to this, as described in the above embodiment (FIGS. 19 to 28, FIG. 31, FIG. 32), by changing the shape of the fine pattern, the property of the wettability gradient region 410 is changed, and Regardless of the viscosity and surface tension of the applied fluid 200, the fluid (droplet) is spontaneously moved in the predetermined direction.
Further, it can be formed by a fine pattern in which a plurality of regions each having contact angles θ 300 and θ 400 set in each of the pattern formation region 300 and the non-pattern formation region 400 are periodically distributed. As a result, the area average (area density) of the contact angle in the wettability gradient region 410 is changed so as to increase from the non-pattern formation region 400 toward the pattern formation region 300, and the fluid (droplet) is Can move spontaneously in the direction.
In addition, the contact angles θ 300 and θ 400 set in the pattern forming region 300 and the non-pattern forming region 400 do not need to be set in the wettability gradient region 410, so the pattern forming region 300 and the non-pattern forming region 400 are not set. The wettability gradient region 410 can be formed in a process along with the surface treatment for the region 400.
(Aspect K)
In any one of the above aspects A to J, the wettability gradient region 410 is formed by irradiating active energy rays whose energy distribution is controlled. According to this, as described in the above embodiment, the wettability gradient region 410 can be formed by irradiating the active energy ray excellent in spatial resolution, so that the pattern resolution can be improved and the resolution is high. The pattern can be formed with high reliability. In addition, by controlling the energy distribution of the active energy rays according to the size of the wettability gradient region 410 and the like, the process of setting a predetermined contact angle in the wettability gradient region 410 can be performed efficiently.
(Aspect L)
In the above aspect K, the active energy ray is an electron beam. According to this, as described in the above embodiment, the irradiation energy distribution can be easily controlled by using the electron beam, and the viscosity of the fluid (droplet) applied after the surface treatment, etc. The wettability gradient can be easily changed in accordance with the above. In addition, it is possible to form a pattern with higher resolution than that of light.
(Aspect M)
A pattern forming apparatus for forming a pattern on a surface of an object, wherein the surface treatment apparatus according to any one of the above aspects A to L, and a fluid containing a pattern constituent material in a pattern forming region 300 of the object such as the substrate 100 And a fluid applying means such as a head 600 of an ink jet type droplet discharge apparatus for applying 200. According to this, as described in the above embodiment, without performing complicated control to increase the position accuracy of applying the fluid 200 and reducing the diameter of the droplet when applying the fluid 200 containing the pattern constituent material. A desired pattern can be formed with high accuracy by avoiding pattern defects (for example, a protruding phenomenon or a bridge phenomenon such as conduction).
(Aspect N)
In the aspect M, the fluid applying unit applies the liquid droplet 200 to the pattern forming region 300 of the object such as the substrate 100. According to this, as described in the above embodiment, a predetermined amount of the fluid 200 can be accurately applied to the pattern formation region 300.
(Aspect O)
A surface treatment method for treating a surface of an object such as a substrate 100 on which a pattern is formed by applying a fluid 200 containing a pattern constituent material before application of the fluid 200, At least one of the pattern formation region 300 and the pattern formation outside region 400 is adjacent to the boundary between the pattern formation region 300 and the pattern formation outside region 400 so that the contact angle with respect to the fluid 200 changes from the pattern formation outside region 400 to the pattern formation region 300. The surface treatment of the object is performed so as to form a wettability gradient region 410 that decreases continuously or stepwise.
According to this, as described in the above embodiment, without performing complicated control to increase the position accuracy of applying the fluid 200 and reducing the diameter of the droplet when applying the fluid 200 containing the pattern constituent material. Then, it becomes possible to form a desired pattern with high accuracy by avoiding pattern defects (for example, protrusion phenomenon, bridge phenomenon such as conduction).
(Aspect P)
In the above aspect O, the first surface treatment for modifying the pattern formation region 300 so that the pattern formation region 300 on the surface of the object has affinity for the fluid 200 and the non-pattern formation region on the surface of the object At least one of the second surface treatments for modifying the non-pattern-forming region 400 is performed so that 400 exhibits non-affinity with the fluid 200. According to this, as described in the above embodiment, even when the droplet 200 is applied to the non-pattern forming region 400 of the target object, the droplet 200 is moved toward the pattern forming region 300 to drop the droplet. Since 200 can be selectively disposed only in the pattern formation region 300, the pattern can be formed with higher accuracy.
(Aspect Q)
A structure (laminated structure) in which a pattern is formed by applying a fluid 200 containing a pattern constituent material, and has a pattern formation region 300 and a pattern formation outside region 400 on the surface, and the pattern formation region At least one of 300 and the outside pattern formation region 400 is adjacent to the boundary between the pattern formation region 300 and the outside pattern formation region 400, and the contact angle θ with respect to the fluid 200 increases from the outside pattern formation region 400 toward the pattern formation region 300. A wettability gradient region 410 that is continuously or gradually reduced is formed.
According to this, as described in the above embodiment, when applying the fluid 200 to the surface of the structure in which the wettability gradient region 410 is formed, the fluid 200 containing the pattern constituent material is applied. Without performing complicated control to increase the positional accuracy for applying the droplet 200 or the droplet 200, a desired pattern can be formed with high accuracy by avoiding pattern defects (eg, bridging phenomenon such as protrusion or conduction). It becomes like this.
(Aspect R)
In the above aspect Q, the first surface treatment for modifying the pattern formation region 300 so that the pattern formation region 300 has affinity for the fluid 200 and the non-pattern formation region 400 has no affinity for the fluid 200. As shown, at least one of the second surface treatments for modifying the pattern formation outside region 400 is performed. According to this, as described in the above embodiment, even when the droplet 200 is applied to the non-pattern formation region 400, the droplet 200 is moved toward the pattern formation region 300 to cause the droplet 200 to be patterned. Since it can be selectively arranged only in the formation region 300, the accuracy of the pattern formed on the surface can be increased.
(Aspect S)
In the above aspect Q or R, the pattern film 250 is formed by applying the fluid 200 containing the pattern constituent material to the pattern forming region 300. According to this, as described in the above embodiment, a pattern film 250 having a desired pattern can be accurately formed while avoiding pattern defects (for example, a protruding phenomenon, a bridge phenomenon such as conduction).
(Aspect T)
In the above aspect Q or R, the substrate 100 before the wettability gradient region 410 is formed and the circuit pattern is formed in the pattern formation region 300, or the circuit pattern is formed in the wettability gradient region 410 and the pattern formation region 300. Is a substrate 100 on which is formed. According to this, as described in the above embodiment, a desired circuit pattern can be accurately formed on the substrate 100 while avoiding a pattern defect (for example, a protruding phenomenon, a bridge phenomenon such as conduction) of the substrate 100.

１００ 基板（対象物、構造体）
１０１ 低表面エネルギー領域
１０２ 高表面エネルギー領域
２００ 液滴（流動体）
３００（３００ａ，３００ｂ） パターン形成領域
３０１、３０２ パターン形成領域
４００、４００’ パターン形成外領域（非パターン形成領域）
４１０ 濡れ性勾配領域
４１１〜４１５ 濡れ性勾配領域を更に分類した領域
５００ コントローラ
５０１ パターンデータ
５０２ 多段階濡れ性勾配領域定義ファイル
５０３ 接触角設定ファイル
５０４多段階接触角設定ファイル
５１０ パターンデータ読み込み手段
５２０ 領域分類手段
５３０ 接触角設定手段
５４０ 基板表面処理手段
５５０ 記憶手段
６００ ヘッド
１０００ 第１の着弾位置
２０００ 第２の着弾位置
３０００ 第３の着弾位置
ＥＢ 電子ビーム（活性エネルギー線） 100 Substrate (object, structure)
101 Low surface energy region 102 High surface energy region 200 Droplet (fluid)
300 (300a, 300b) Pattern formation region 301, 302 Pattern formation region 400, 400 ′ Non-pattern formation region (non-pattern formation region)
410 wettability gradient region 411 to 415 Further classified wettability gradient region 500 controller 501 pattern data 502 multistage wettability gradient region definition file 503 contact angle setting file 504 multistage contact angle setting file 510 pattern data reading means 520 region Classification means 530 Contact angle setting means 540 Substrate surface treatment means 550 Storage means 600 Head 1000 First landing position 2000 Second landing position 3000 Third landing position EB Electron beam (active energy ray)

特開平１１−２０４５２９号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-204529 特開２００４‐２７３８５１号公報JP 2004-238551 A 特開２００４‐１６５５８７号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-165588

Claims (20)

パターン構成物質を含む流動体が付与されることによりパターンが形成される対象物の表面を、該流動体の付与前に処理する表面処理装置であって、
前記対象物の表面におけるパターン形成領域及びパターン形成外領域の少なくとも一方に、該パターン形成領域及び該パターン形成外領域の境界に隣接させて、前記流動体に対する接触角が該パターン形成外領域から該パターン形成領域に向かって連続的に又は段階的に小さくなる濡れ性勾配領域を形成するように、該対象物の表面処理を行うことを特徴とする表面処理装置。 A surface treatment apparatus for treating a surface of an object on which a pattern is formed by applying a fluid containing a pattern constituent material, before applying the fluid,
At least one of the pattern formation region and the pattern formation non-region on the surface of the object is adjacent to the boundary between the pattern formation region and the pattern formation non-region, and the contact angle with respect to the fluid is changed from the pattern formation non-region to the pattern formation region. A surface treatment apparatus for performing surface treatment of an object so as to form a wettability gradient region that decreases continuously or stepwise toward a pattern formation region. 請求項１の表面処理装置において、
前記対象物の表面におけるパターン形成領域が前記流動体に対して親和性を示すように該パターン形成領域を改質する第１の表面処理および該対象物の表面におけるパターン形成外領域が該流動体に対して非親和性を示すように該パターン形成外領域を改質する第２の表面処理の少なくと一方を行うことを特徴とする表面処理装置。 In the surface treatment apparatus of Claim 1,
A first surface treatment that modifies the pattern formation region so that the pattern formation region on the surface of the object has an affinity for the fluid, and a non-pattern formation region on the surface of the object is the fluid. A surface treatment apparatus characterized in that at least one of the second surface treatments for modifying the region outside the pattern formation so as to show non-affinity is performed. 請求項１又は２の表面処理装置において、
前記パターンを形成するためのパターンデータに基づいて、前記対象物の表面領域を前記パターン形成領域と前記パターン形成外領域と前記濡れ性勾配領域とに分類する領域分類手段と、
前記領域分類手段で分類された前記パターン形成領域、前記パターン形成外領域及び前記濡れ性勾配領域それぞれにおける接触角を設定する接触角設定手段と、を備え、
前記接触角設定手段で設定された接触角の設定結果に基づいて、前記パターン形成領域、前記パターン形成外領域及び前記濡れ性勾配領域それぞれに対する表面処理を行うことを特徴とする表面処理装置。 In the surface treatment apparatus of Claim 1 or 2,
Based on pattern data for forming the pattern, area classification means for classifying the surface area of the object into the pattern formation area, the non-pattern formation area, and the wettability gradient area;
Contact angle setting means for setting a contact angle in each of the pattern formation area, the pattern formation outside area, and the wettability gradient area classified by the area classification means,
A surface treatment apparatus that performs surface treatment on each of the pattern formation region, the non-pattern formation region, and the wettability gradient region based on a contact angle setting result set by the contact angle setting unit. 請求項３の表面処理装置において、
前記接触角設定手段は、前記濡れ性勾配領域における接触角を、位置に関して離散的な関数、位置に関して連続的な関数又は位置に関して不連続的な関数から算出して設定することを特徴とする表面処理装置。 In the surface treatment apparatus of Claim 3,
The contact angle setting means calculates and sets the contact angle in the wettability gradient region from a discrete function with respect to position, a continuous function with respect to position, or a discontinuous function with respect to position. Processing equipment. 請求項３の表面処理装置において、
前記接触角設定手段は、前記濡れ性勾配領域における接触角を、単一の関数から算出して設定することを特徴とする表面処理装置。 In the surface treatment apparatus of Claim 3,
The surface treatment apparatus, wherein the contact angle setting means calculates and sets the contact angle in the wettability gradient region from a single function. 請求項３の表面処理装置において、
前記接触角設定手段は、前記濡れ性勾配領域における接触角を、複数の関数から算出して設定することを特徴とする表面処理装置。 In the surface treatment apparatus of Claim 3,
The surface treatment apparatus characterized in that the contact angle setting means calculates and sets the contact angle in the wettability gradient region from a plurality of functions. 請求項６の表面処理装置において、
前記複数の関数は、位置に関して離散的な関数、位置に関して連続的関数及び位置に関して不連続的な関数の少なくとも１つを含むことを特徴とする表面処理装置。 In the surface treatment apparatus of Claim 6,
The surface treatment apparatus, wherein the plurality of functions include at least one of a discrete function with respect to position, a continuous function with respect to position, and a discontinuous function with respect to position. 請求項１乃至７のいずれかの表面処理装置において、
前記接触角設定手段は、前記濡れ性勾配領域に対して互いに異なる２以上の接触角を分布させて設定することを特徴とする表面処理装置。 In the surface treatment apparatus in any one of Claims 1 thru | or 7,
The surface treatment apparatus according to claim 1, wherein the contact angle setting means distributes and sets two or more different contact angles with respect to the wettability gradient region. 請求項１乃至８のいずれかの表面処理装置において、
前記パターン形成領域及び前記パターン形成外領域は、互いに異なる接触角が設定された濡れ性勾配領域を有することを特徴とする表面処理装置。 In the surface treatment apparatus in any one of Claims 1 thru | or 8,
The surface treatment apparatus, wherein the pattern formation region and the non-pattern formation region have wettability gradient regions in which different contact angles are set. 請求項１乃至９のいずれかの表面処理装置において、
前記濡れ性勾配領域は、互いに異なる接触角を有する複数の領域が周期的に分布する微細パターンにより形成されることを特徴とする表面処理装置。 In the surface treatment apparatus in any one of Claims 1 thru | or 9,
The wettability gradient region is formed by a fine pattern in which a plurality of regions having different contact angles are periodically distributed. 請求項１乃至１０のいずれかの表面処理装置において、
前記濡れ性勾配領域は、エネルギー分布を制御した活性エネルギー線を照射することにより形成することを特徴とする表面処理装置。 In the surface treatment apparatus in any one of Claims 1 thru | or 10,
The wettability gradient region is formed by irradiating an active energy ray whose energy distribution is controlled. 請求項１１の表面処理装置において、
前記活性エネルギー線は電子ビームであることを特徴とする表面処理装置。 In the surface treatment apparatus of Claim 11,
The surface treatment apparatus, wherein the active energy ray is an electron beam. 対象物の表面にパターンを形成するパターン形成装置であって、
請求項１乃至１２のいずれかの表面処理装置における表面改質処理手段と、
前記対象物のパターン形成領域に、パターン構成物質を含む流動体を付与する流動体付与手段と、を備えたことを特徴とするパターン形成装置。 A pattern forming apparatus for forming a pattern on the surface of an object,
Surface modification treatment means in the surface treatment apparatus according to any one of claims 1 to 12,
A pattern forming apparatus comprising: a fluid applying unit that applies a fluid containing a pattern constituent material to a pattern forming region of the object. 請求項１３のパターン形成装置において、
前記流動体付与手段は、前記対象物のパターン形成領域に前記流動体の液滴を付与することを特徴とするパターン形成装置。 The pattern forming apparatus according to claim 13, wherein
The fluid forming means applies a droplet of the fluid to a pattern forming region of the object. パターン構成物質を含む流動体が付与されることによりパターンが形成される対象物の表面を、該流動体の付与前に処理する表面処理方法であって、
前記対象物の表面におけるパターン形成領域及びパターン形成外領域の少なくとも一方に、該パターン形成領域及び該パターン形成外領域の境界に隣接させて、前記流動体に対する接触角が該パターン形成外領域から該パターン形成領域に向かって連続的に又は段階的に小さくなる濡れ性勾配領域を形成するように、該対象物の表面処理を行うことを特徴とする表面処理方法。 A surface treatment method for treating a surface of an object on which a pattern is formed by applying a fluid containing a pattern constituent material, before applying the fluid,
At least one of the pattern formation region and the pattern formation non-region on the surface of the object is adjacent to the boundary between the pattern formation region and the pattern formation non-region, and the contact angle with respect to the fluid is changed from the pattern formation non-region to the pattern formation region. A surface treatment method for performing surface treatment of an object so as to form a wettability gradient region that decreases continuously or stepwise toward a pattern formation region. 請求項１５の表面処理方法において、
前記対象物の表面におけるパターン形成領域が前記流動体に対して親和性を示すように該パターン形成領域を改質する第１の表面処理および該対象物の表面におけるパターン形成外領域が該流動体に対して非親和性を示すように該パターン形成外領域を改質する第２の表面処理の少なくと一方を行うことを特徴とする表面処理方法。 In the surface treatment method of Claim 15,
A first surface treatment that modifies the pattern formation region so that the pattern formation region on the surface of the object has an affinity for the fluid, and a non-pattern formation region on the surface of the object is the fluid. A surface treatment method characterized in that at least one of the second surface treatments for modifying the region outside the pattern formation so as to show non-affinity is performed. パターン構成物質を含む流動体が付与されることによりパターンが形成される構造体であって、
パターン形成領域とパターン形成外領域とを表面に有し、
前記パターン形成領域及び前記パターン形成外領域の少なくとも一方は、該パターン形成領域及び該パターン形成外領域の境界に隣接させて、前記流動体に対する接触角が該パターン形成外領域から該パターン形成領域に向かって連続的に又は段階的に小さくなる濡れ性勾配領域が形成されていることを特徴とする構造体。 A structure in which a pattern is formed by applying a fluid containing a pattern constituent material,
It has a pattern formation area and a pattern formation outside area on the surface,
At least one of the pattern formation region and the pattern formation outside region is adjacent to a boundary between the pattern formation region and the pattern formation outside region, and a contact angle with respect to the fluid is changed from the pattern formation outside region to the pattern formation region. A wettability gradient region that decreases continuously or stepwise is formed. 請求項１７の構造体において、
前記パターン形成領域が前記流動体に対して親和性を示すように該パターン形成領域を改質する第１の表面処理および前記パターン形成外領域が該流動体に対して非親和性を示すように該パターン形成外領域を改質する第２の表面処理の少なくと一方が施されていることを特徴とする構造体。 The structure of claim 17,
A first surface treatment that modifies the pattern formation region so that the pattern formation region exhibits affinity for the fluid and a region outside the pattern formation exhibits non-affinity for the fluid A structure characterized in that at least one of the second surface treatments for modifying the region outside the pattern formation is applied. 請求項１７又は１８の構造体において、
パターン構成物質を含む流動体が前記パターン形成領域に付与されることによりパターン膜が形成されていることを特徴とする構造体。 The structure of claim 17 or 18,
A structure in which a pattern film is formed by applying a fluid containing a pattern constituent material to the pattern formation region. 請求項１７乃至１９のいずれかの構造体において、
前記濡れ性勾配領域が形成され前記パターン形成領域に回路のパターンが形成される前の基板、又は、前記濡れ性勾配領域が形成され前記パターン形成領域に回路のパターンが形成された基板であることを特徴とする構造体。 The structure according to any one of claims 17 to 19,
The substrate before the circuit pattern is formed in the pattern forming region after the wettability gradient region is formed, or the substrate in which the circuit pattern is formed in the pattern forming region after the wettability gradient region is formed. A structure characterized by
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