膜パターンの形成方法、デバイス及びその製造方法、電気光学装置、並びに電子機器
【課題】 微細化や細線化が図られた膜パターンを、精度よく安定して形成することができる薄膜パターンの形成方法を提供する。
【解決手段】 基板P上にバンクBを形成する工程と、バンクBによって区画された領域に機能液Lを配置する工程と、基板P上に配置された機能液Lを乾燥させて膜パターンFを形成する工程とを有する。バンクBの形成材料は、ポリシラザンを主成分とする感光性のバンク形成材料を焼結した無機質の材料からなる。
【解決手段】 基板P上にバンクBを形成する工程と、バンクBによって区画された領域に機能液Lを配置する工程と、基板P上に配置された機能液Lを乾燥させて膜パターンFを形成する工程とを有する。バンクBの形成材料は、ポリシラザンを主成分とする感光性のバンク形成材料を焼結した無機質の材料からなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、膜パターンの形成方法、デバイス及びその製造方法、電気光学装置、並びに電子機器に関するものである。
【背景技術】
【0002】
電子回路や集積回路等の配線を有するデバイスの製造には例えばフォトリソグラフィ法が用いられている。このフォトリソグラフィ法は、予め導電膜を塗布した基板上にレジストと呼ばれる感光性材料を塗布し、回路パターンを照射して現像し、レジストパターンに応じて導電膜をエッチングすることで薄膜の配線パターンを形成するものである。このフォトリソグラフィ法は真空装置などの大掛かりな設備や複雑な工程を必要とし、また材料使用効率も数%程度でそのほとんどを廃棄せざるを得ず、製造コストが高い。
これに対して、液滴吐出ヘッドから液体材料を液滴状に吐出する液滴吐出法、所謂インクジェット法を用いて基板上に配線パターンを形成する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この方法では、金属微粒子等の導電性微粒子を分散した機能液である配線パターン形成用インクを基板に直接パターン塗布し、その後熱処理やレーザ照射を行って薄膜の導電膜パターンに変換する。この方法によれば、フォトリソグラフィが不要となり、プロセスが大幅に簡単なものになるとともに、原材料の使用量も少なくてすむというメリットがある。
【0003】
【特許文献1】特開2002−72502号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
インクジェット法を用いて基板上に膜パターンを形成する場合には、通常、インクの広がりを防止するために、バンクと呼ばれる土手構造を形成する。このバンクの材料としては、従来、有機系の材料(アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、オレフィン樹脂、メラミン樹脂等の高分子材料)が用いられてきた。しかし、配線等を形成する場合には、インクジェットプロセス後に高温の焼成工程が必要となるため、有機系材料からなるバンクにおいては変色や膜厚変化等の問題を生じることがあった。特に、TFT基板の製造工程においては、有機材料の耐熱温度を超える焼成温度が必要となるため、このような問題が顕著である。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、微細且つ高性能な膜パターンを安定して形成することのできる膜パターンの形成方法、デバイス及びその製造方法、電気光学装置、並びに電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記の目的を達成するために、本発明の膜パターンの形成方法は、機能液を基板上に配置することにより膜パターンを形成する方法であって、前記基板上にバンクを形成する工程と、前記バンクによって区画された領域に前記機能液を配置する工程と、前記基板上に配置された前記機能液を乾燥させる工程とを有し、前記バンクの形成材料は、ポリシラザン、ポリシラン、ポリシロキサンのいずれか一つを含有することを特徴とする。
本発明の膜パターンの形成方法では、バンクによって区画された領域に機能液が配置され、この機能液が乾燥することにより、基板上に膜パターンが形成される。この場合、バンクによって膜パターンの形状が規定されることから、例えば隣接するバンク間の幅を狭くするなど、バンクを適切に形成することにより、膜パターンの微細化や細線化を図ることができる。また、本方法においては、バンクの形成材料がポリシラザン、ポリシラン、ポリシロキサンのいずれか一つを含有する無機質の材料を含むことから、バンクの耐熱性が高く、しかもバンクと基板との間の熱膨張率の差が小さい。そのため、機能液の乾燥時の熱などによるバンクの劣化が抑制され、膜パターンが良好な形状で形成される。さらに、バンクを形成するために焼成するとき、機能液の乾燥後の膜を焼成するとき、後工程で基板上の他の部分を焼成するときなど、機能液を乾燥させる温度より高い温度で基板を焼成する工程を採用した場合においても、同様にバンクの劣化が抑制される。つまり、本方法によれば、微細化や細線化が図られた膜パターンを、精度よく安定して形成することができる。尚、バンクの形成材料がポリシラザン、ポリシラン、ポリシロキサンのいずれか一つを含有する無機質の材料を含むようにすることで、焼成後にシロキサン骨格を持つ高分子から構成されるバンクとすることができる。このシロキサン骨格を持つ高分子は耐熱性が高く、基板との間の熱望効率の差が小さいことから、焼成後にシロキサン骨格を持つ高分子となる材料であれば、バンクの形成材料としてポリシラザン、ポリシラン、ポリシロキサンと同等の効果が得られる。
【0006】
本発明においては、前記バンクの形成材料は、ポリシラザン、ポリシラン、ポリシロキサンのいずれか一つを含有する感光性の材料からなるものとすることができる。
感光性材料を用いることにより、バンクのパターニングを容易にすることができる。
【0007】
本発明においては、前記機能液を液滴吐出法を用いて前記領域に配置するものとすることができる。
この方法によれば、液滴吐出法を用いることにより、スピンコート法などの他の塗布技術に比べて、液体材料の消費に無駄が少なく、基板上に配置する機能液の量や位置の制御を行ないやすい。
【0008】
本発明においては、前記バンクの形成工程は、前記基板上に前記バンクの形成材料からなる薄膜を形成する工程と、前記薄膜の表面に撥液処理を施す工程と、前記薄膜を前記バンクの形状にパターニングする工程とを含むものとすることができる。
この方法によれば、バンクの上面のみを撥液化し、バンクの側面を撥液化しない状態とすることができる。したがって、微細なパターンを形成する場合でも、バンク内に機能液がスムーズに入り込めるようになり、膜の均一性も向上する。
【0009】
本発明においては、前記バンクの形成工程は、前記基板上に前記バンクの形成材料からなる薄膜を形成する工程と、前記薄膜に露光処理を施す工程と、前記薄膜の表面に撥液処理を施す工程と、前記薄膜を前記バンクの形状にパターニングする工程とを含むものとすることができる。
この方法によれば、例えば、バンクの形成材料に感光性の材料を用いた場合に、バンクの形成材料からなる薄膜を露光しパターニングすることから、感光性レジストの塗布及び、剥離する工程を省くことができる。従って、生産性良く膜パターンを製造することができる。
【0010】
本発明においては、前記バンクによって区画された領域は、部分的に幅が広く形成されているものとすることができる。具体的には、前記領域は、前記機能液の飛翔径よりも大きな幅を有する幅広領域と当該幅広領域よりも狭い幅を有する幅狭領域とが接続されて配置されるような形状とすることができる。
この方法によれば、例えば隣接するバンク間の幅(幅狭領域の幅)を狭くするなど、バンクを適切に形成することにより、パターンの微細化や細線化を図ることができる。この場合、バンクの側面は機能液に対して濡れ性の良い状態であることが望ましいが、本方法においてはバンクの側面が撥液化されていないので、バンク間の幅を狭くしても機能液は毛管現象等によりバンク内にスムーズに入り込むことができる。
また、本方法においてはバンクによって区画された領域は部分的に幅が広く形成されているので、この幅が広く形成された部分に機能液の一部が退避することにより、機能液の配置時におけるバンクからの機能液の溢れが防止される。そのため、パターンを所望の形状に正確に形成することができる。
【0011】
本発明のデバイスの製造方法は、基板に膜パターンが形成されてなるデバイスの製造方法であって、上記の膜パターンの形成方法により、前記基板に前記膜パターンを形成することを特徴とする。
本発明のデバイス製造方法では、デバイスに形成される膜パターンの微細化や細線化が安定して図られる。そのため、高精度なデバイスを安定して製造することができる。
特に、前記膜パターンが前記基板上に設けられたTFT(膜トランジスタ)等のスイッチング素子の一部を構成する場合には、高集積化されたスイッチング素子を安定的に得ることができる。
さらに、前記膜パターンが前記基板上に設けられたTFT(膜トランジスタ)等のスイッチング素子の一部であるゲート電極と、該ゲート電極に接続されるゲート配線との少なくとも一方の少なくとも一部を構成する場合には、高集積化された素子のゲート電極を安定的に得られるとともに、素子と素子の間に信号を伝達するゲート配線を安定的に得ることができる。
【0012】
本発明のデバイスは、上記のデバイス製造方法を用いて製造されることを特徴とする。
また、本発明の電気光学装置は、上記のデバイスを備えることを特徴とする。さらに、本発明の電子機器は、上記の電気光学装置を備えることを特徴とする。
これにより、高性能なデバイス、電気光学装置、電子機器を提供することができる。
なお、電気光学装置としては、例えば、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマ型表示装置などを例示できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下、本発明について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の膜パターンの形成方法を概念的に示す図である。
本発明の膜パターンの形成方法は、基板P上にバンクBを形成するバンク形成工程、バンクBによって区画された領域に機能液Lを配置する材料配置工程、及び基板P上に配置された機能液Lを乾燥させる乾燥(焼成)工程を有している。
【0014】
本発明の膜パターンの形成方法では、バンクBによって区画された領域に機能液Lが配置され、この機能液Lが乾燥することにより、基板P上に膜パターンFが形成される。この場合、バンクBによって膜パターンFの形状が規定されることから、例えば隣接するバンクB、B間の幅を狭くするなど、バンクBを適切に形成することにより、膜パターンFの微細化や細線化が図られる。なお、膜パターンFが形成された後、基板PからバンクBを除去してもよく、そのまま基板P上に残してもよい。
【0015】
また、本発明の膜パターンの形成方法では、バンクBの形成材料として、ポリシラザンを主成分とする無機質の材料が用いられる。バンクBを形成する方法としては、例えば、各種コート法やCVD法(化学的気相成長法)等を用いて基板P上にポリシラザンを主成分とする無機質の材料からなる層を形成した後、エッチングやアッシング等によりパターニングして所定の形状のバンクBを得ることができる。また、別の方法として、各種コート法を用いて基板P上にポリシラザンを主成分とする感光性のバンク形成材料を成膜し、露光処理及び現像処理によってバンク形状にパターニングした後、これを焼成することもできる。この場合、バンク材料としては、ポリシラザンと光酸発生剤とを含む感光性ポリシラザン組成物のようなポジ型として機能する材料を好適に用いることができる。
尚、上記記載の無機質の材料は、バンクBを形成する焼成前の出発材料として用いられ、分散液の固形分の成分はポリシラザン、ポリシラン、ポリシロキサンのいずれかを選択することができる。
【0016】
基板Pとしては、ガラス、石英ガラス、Siウエハ、プラスチックフィルム、金属板など各種のものが挙げられる。さらに、これら各種の素材基板の表面に半導体膜、金属膜、誘電体膜、有機膜などが下地層として形成されたものも含む。
【0017】
本発明の膜パターンの形成方法では、バンクBの形成材料が無機質の材料を含むことにより、バンクBの耐熱性が高くなり、しかもバンクBと基板Pとの間の熱膨張率の差が小さくなる。そのため、機能液の乾燥時や焼成時の熱などによるバンクBの劣化が抑制され、膜パターンFが良好な形状で形成される。
【0018】
例えば、バンクB及び機能液の上に低融点ガラスなどを予め塗布するなどして、機能液Lを焼成する際、焼成温度が300℃以上の高温になる場合がある。こうした場合にも、バンクBが無機質の材料から形成されていることにより、十分な耐久性が得られる。
【0019】
ここで、本発明における機能液(インク)Lとしては、種々のものを用いることができる。機能液とは、液中に含まれる膜成分を膜化することによって所定の機能を有する膜(機能膜)を形成し得るものをいう。係る機能としては、電気・電子的機能(導電性、絶縁性、圧電性、焦電性、誘電性等)、光学的機能(光選択吸収、反射性、偏光性、光選択透過性、非線形光学性、蛍光あるいはリン光等のルミネッセンス、フォトクロミック性等)、磁気的機能(硬磁性、軟磁性、非磁性、透磁性等)、化学的機能(吸着性、脱着性、触媒性、吸水性、イオン伝導性、酸化還元性、電気化学特性、エレクトロクロミック性等)、機械的機能(耐摩耗性等)、熱的機能(伝熱性、断熱性、赤外線放射性等)、生体的機能(生体適合性、抗血栓性等)等の種々の機能がある。本実施形態においては、例えば、導電性微粒子を含む配線パターン用インクを用いる。
機能液Lを、バンクBによって区画された領域に配置する方法としては、液滴吐出法、いわゆるインクジェット法を用いるのが好ましい。液滴吐出法を用いることにより、スピンコート法などの他の塗布技術に比べて、液体材料の消費に無駄が少なく、基板上に配置する機能液の量や位置の制御を行ないやすいという利点がある。
【0020】
配線パターン用インクは、導電性微粒子を分散媒に分散させた分散液からなるものである。
導電性微粒子としては、例えば、金、銀、銅、パラジウム、及びニッケルのうちのいずれかを含有する金属微粒子の他、これらの酸化物、並びに導電性ポリマーや超電導体の微粒子などが用いられる。
これらの導電性微粒子は、分散性を向上させるために表面に有機物などをコーティングして使うこともできる。導電性微粒子の表面にコーティングするコーティング材としては、例えばキシレン、トルエン等の有機溶剤やクエン酸等が挙げられる。
導電性微粒子の粒径は1nm以上0.1μm以下であることが好ましい。0.1μmより大きいと、後述する液体吐出ヘッドのノズルに目詰まりが生じるおそれがある。また、1nmより小さいと、導電性微粒子に対するコーテイング剤の体積比が大きくなり、得られる膜中の有機物の割合が過多となる。
【0021】
分散媒としては、上記の導電性微粒子を分散できるもので、凝集を起こさないものであれば特に限定されない。例えば、水の他に、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類、n−ヘプタン、n−オクタン、デカン、ドデカン、テトラデカン、トルエン、キシレン、シメン、デュレン、インデン、ジペンテン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、シクロヘキシルベンゼンなどの炭化水素系化合物、またエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、ビス(2−メトキシエチル)エーテル、p−ジオキサンなどのエーテル系化合物、さらにプロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノンなどの極性化合物を例示できる。これらのうち、微粒子の分散性と分散液の安定性、また液滴吐出法(インクジェット法)への適用の容易さの点で、水、アルコール類、炭化水素系化合物、エーテル系化合物が好ましく、より好ましい分散媒としては、水、炭化水素系化合物を挙げることができる。
【0022】
上記導電性微粒子の分散液の表面張力は0.02N/m以上0.07N/m以下の範囲内であることが好ましい。液滴吐出法にて液体を吐出する際、表面張力が0.02N/m未満であると、インク組成物のノズル面に対する濡れ性が増大するため飛行曲りが生じやすくなり、0.07N/mを超えるとノズル先端でのメニスカスの形状が安定しないため吐出量や、吐出タイミングの制御が困難になる。表面張力を調整するため、上記分散液には、基板との接触角を大きく低下させない範囲で、フッ素系、シリコーン系、ノニオン系などの表面張力調節剤を微量添加するとよい。ノニオン系表面張力調節剤は、液体の基板への濡れ性を向上させ、膜のレベリング性を改良し、膜の微細な凹凸の発生などの防止に役立つものである。上記表面張力調節剤は、必要に応じて、アルコール、エーテル、エステル、ケトン等の有機化合物を含んでもよい。
【0023】
上記分散液の粘度は1mPa・s以上50mPa・s以下であることが好ましい。液滴吐出法を用いて液体材料を液滴として吐出する際、粘度が1mPa・sより小さい場合にはノズル周辺部がインクの流出により汚染されやすく、また粘度が50mPa・sより大きい場合は、ノズル孔での目詰まり頻度が高くなり円滑な液滴の吐出が困難となる。
【0024】
液滴吐出法の吐出技術としては、帯電制御方式、加圧振動方式、電気機械変換式、電気熱変換方式、静電吸引方式などが挙げられる。帯電制御方式は、材料に帯電電極で電荷を付与し、偏向電極で材料の飛翔方向を制御してノズルから吐出させるものである。また、加圧振動方式は、材料に30kg/cm2程度の超高圧を印加してノズル先端側に材料を吐出させるものであり、制御電圧をかけない場合には材料が直進してノズルから吐出され、制御電圧をかけると材料間に静電的な反発が起こり、材料が飛散してノズルから吐出されない。また、電気機械変換方式は、ピエゾ素子(圧電素子)がパルス的な電気信号を受けて変形する性質を利用したもので、ピエゾ素子が変形することによって材料を貯留した空間に可撓物質を介して圧力を与え、この空間から材料を押し出してノズルから吐出させるものである。
【0025】
また、電気熱変換方式は、材料を貯留した空間内に設けたヒータにより、材料を急激に気化させてバブル(泡)を発生させ、バブルの圧力によって空間内の材料を吐出させるものである。静電吸引方式は、材料を貯留した空間内に微小圧力を加え、ノズルに材料のメニスカスを形成し、この状態で静電引力を加えてから材料を引き出すものである。また、この他に、電場による流体の粘性変化を利用する方式や、放電火花で飛ばす方式などの技術も適用可能である。液滴吐出法は、材料の使用に無駄が少なく、しかも所望の位置に所望の量の材料を的確に配置できるという利点を有する。なお、液滴吐出法により吐出される液状材料(流動体)の一滴の量は、例えば1〜300ナノグラムである。
【0026】
本発明の膜パターンの形成方法では、上述した配線パターン用インクを用いることにより、導電性を有する膜パターンを形成することができる。この導電性の膜パターンは、配線として、各種デバイスに適用される。
【0027】
図2は、本発明の膜パターンの形成方法に用いられる装置の一例として、液滴吐出法によって基板上に液体材料を配置する液滴吐出装置(インクジェット装置)IJの概略構成を示す斜視図である。
【0028】
液滴吐出装置IJは、液滴吐出ヘッド1と、X軸方向駆動軸4と、Y軸方向ガイド軸5と、制御装置CONTと、ステージ7と、クリーニング機構8と、基台9と、ヒータ15とを備えている。
ステージ7は、この液滴吐出装置IJによりインク(液体材料)を設けられる基板Pを支持するものであって、基板Pを基準位置に固定する不図示の固定機構を備えている。
【0029】
液滴吐出ヘッド1は、複数の吐出ノズルを備えたマルチノズルタイプの液滴吐出ヘッドであり、長手方向とY軸方向とを一致させている。複数の吐出ノズルは、液滴吐出ヘッド1の下面にY軸方向に並んで一定間隔で設けられている。液滴吐出ヘッド1の吐出ノズルからは、ステージ7に支持されている基板Pに対して、上述した導電性微粒子を含むインクが吐出される。
【0030】
X軸方向駆動軸4には、X軸方向駆動モータ2が接続されている。X軸方向駆動モータ2はステッピングモータ等であり、制御装置CONTからX軸方向の駆動信号が供給されると、X軸方向駆動軸4を回転させる。X軸方向駆動軸4が回転すると、液滴吐出ヘッド1はX軸方向に移動する。
Y軸方向ガイド軸5は、基台9に対して動かないように固定されている。ステージ7は、Y軸方向駆動モータ3を備えている。Y軸方向駆動モータ3はステッピングモータ等であり、制御装置CONTからY軸方向の駆動信号が供給されると、ステージ7をY軸方向に移動する。
【0031】
制御装置CONTは、液滴吐出ヘッド1に液滴の吐出制御用の電圧を供給する。また、X軸方向駆動モータ2に液滴吐出ヘッド1のX軸方向の移動を制御する駆動パルス信号を、Y軸方向駆動モータ3にステージ7のY軸方向の移動を制御する駆動パルス信号を供給する。
クリーニング機構8は、液滴吐出ヘッド1をクリーニングするものである。クリーニング機構8には、図示しないY軸方向の駆動モータが備えられている。このY軸方向の駆動モータの駆動により、クリーニング機構8は、Y軸方向ガイド軸5に沿って移動する。クリーニング機構8の移動も制御装置CONTにより制御される。
ヒータ15は、ここではランプアニールにより基板Pを熱処理する手段であり、基板P上に塗布された液体材料に含まれる溶媒の蒸発及び乾燥を行なう。このヒータ15の電源の投入及び遮断も制御装置CONTにより制御される。
【0032】
液滴吐出装置IJは、液滴吐出ヘッド1と基板Pを支持するステージ7とを相対的に走査しつつ基板Pに対して液滴を吐出する。ここで、以下の説明において、X軸方向を走査方向、X軸方向と直交するY軸方向を非走査方向とする。したがって、液滴吐出ヘッド1の吐出ノズルは、非走査方向であるY軸方向に一定間隔で並んで設けられている。なお、図2では、液滴吐出ヘッド1は、基板Pの進行方向に対し直角に配置されているが、液滴吐出ヘッド1の角度を調整し、基板Pの進行方向に対して交差させるようにしてもよい。
このようにすれば、液滴吐出ヘッド1の角度を調整することで、ノズル間のピッチを調節することが出来る。また、基板Pとノズル面との距離を任意に調節することが出来るようにしてもよい。
【0033】
図3は、ピエゾ方式による液体材料の吐出原理を説明するための図である。
図3において、液体材料(配線パターン用インク、機能液)を収容する液体室21に隣接してピエゾ素子22が設置されている。液体室21には、液体材料を収容する材料タンクを含む液体材料供給系23を介して液体材料が供給される。
ピエゾ素子22は駆動回路24に接続されており、この駆動回路24を介してピエゾ素子22に電圧を印加し、ピエゾ素子22を変形させることにより、液体室21が変形し、ノズル25から液体材料が吐出される。この場合、印加電圧の値を変化させることにより、ピエゾ素子22の歪み量が制御される。また、印加電圧の周波数を変化させることにより、ピエゾ素子22の歪み速度が制御される。ピエゾ方式による液滴吐出は材料に熱を加えないため、材料の組成に影響を与えにくいという利点を有する。
【0034】
[第1の実施形態]
次に、本発明の膜パターンの形成方法の第1の実施形態である配線パターンの形成方法について図4〜図7を参照しながら説明する。図4は本実施形態に係る配線パターンの形成方法の一例を示すフローチャート図、図5〜図7は形成手順を示す模式図である。
【0035】
図4に示すように、本実施形態に係る配線パターンの形成方法は、上述した配線パターン形成用インクを基板上に配置し、基板上に導電膜配線パターンを形成するものであって、基板表面を親液化する親液処理工程S1と、親液化された基板上に配線パターンに応じたバンクを形成するバンク形成工程S2〜S6と、バンク間の残渣を除去する残渣処理工程S7と、バンクに撥液性を付与する撥液処理工程S8と、残渣を除去されたバンク間にインクを配置する材料配置工程S9と、インクに含まれる膜成分を膜化し、これを焼成する材料膜焼成工程S10とを概略備えている。
以下、各工程毎に詳細に説明する。本実施形態では基板Pとしてガラス基板が用いられる。
【0036】
<親液処理工程>
まず、図5(a)に示すように、バンク形成前に予め基板の表面P0に親液処理を施す(親液処理工程S1)。
この親液処理は、材料配置工程S9において配線パターン形成用インクが基板Pに対して良好な濡れ性を示すようにするための表面改質処理である。この処理は、例えば基板Pの表面にHMDS処理を施してもよい。HMDS処理は、ヘキサメチルジシラサン((CH3)3SiNHSi(CH3)3)を蒸気状にして塗布する方法である。これにより、バンクと基板Pとの密着性を向上する密着層としてのHMDS層を基板表面P0上に形成することができる。
【0037】
<バンク形成工程>
次に、基板P上にバンクを形成する。
バンクは、材料配置工程S9において仕切部材として機能する部材である。バンクの形成はリソグラフィ法や印刷法等、任意の方法で行なうことができる。例えば、リソグラフィ法を使用する場合は、スピンコート、スプレーコート、ロールコート、ダイコート、ディップコート等所定の方法で、基板P上にバンクの高さに合わせてバンクの形成材料を塗布し、その上にレジスト層を塗布する。そして、バンク形状(配線パターン)に合わせてマスクを施しレジストを露光・現像することによりバンク形状に合わせたレジストを残す。最後にエッチングしてマスク以外の部分のバンク材料を除去する。また、バンク材料として感光性の材料を用いた場合には、レジストを用いずにバンク材料を直接パターニングすることができる。本実施形態では、バンク材料としてポリシラザンを主成分とする無機質の材料からなるもの、特にポリシラザンと光酸発生剤とを含む感光性ポリシラザン組成物のようなポジ型として機能する感光性ポリシラザンを用い、これを露光処理及び現像処理によって直接パターニングする方法を採用する。
【0038】
ここではまず、図5(b)に示すように、基板P上にバンクの高さに合わせてバンク材料である感光性ポリシラザンの塗膜(薄膜31)を形成する(バンク材形成工程S2)。具体的には、バンク形成材料を1000rpmでスピンコートし、これを110℃、1分間プリベークする。
次に、図5(c)に示すように、マスクを用いて薄膜31を露光し(第1露光工程S3)、薄膜31を加湿した後(図5(d))、図5(e)に示すように、現像処理を行なう(現像工程S4)。加湿してから現像を行なうことで、光透過率の低下要因となるバンク材料中の窒素成分を除去することができる。なお、露光条件は、例えば10mjとし、加湿処理の条件は、温度:25℃、湿度:80%RH、加湿時間:4分とする。また、現像処理の条件は、現像液:TMAH2.38%、温度:25℃、現像時間:1分とする。現像後は、必要に応じて除水処理を行なってもよい。除水は、例えば基板Pを真空雰囲気下で5分間放置することにより行なう。
【0039】
次に、図6(a)に示すように、基板P全体に露光処理を施す(第2露光工程S5)。
そして、図6(b)に示すように、薄膜31を加湿した後、焼成を行なう(バンク焼成工程S6)。焼成前に露光を行なうことにより、バンク材料中の水素基の脱離反応を促すことができる。なお、露光条件は、例えば10mjとし、加湿処理の条件は、温度:25℃、湿度:80%RH、加湿時間:4分とする。また、焼成条件は、焼成温度:350℃、焼成時間:60分とする。焼成することによりポリシラザンはシロキサン骨格をもつ高分子となる。
例えば、バンク材料のポリシザランがポリメチルシザラン[―(SiCH3(NH)1.5)n―]のとき、ポリメチルシザランは、加湿処理により一部加水分解し[SiCH3(NH)(OH)]の形態となる。次に、焼成により縮合して、ポリメチルシロキサン[−(SiCH3O1.5)−]の形態となる。このようにして形成されるポリメチルシロキサンは、主成分となる骨格が無機質であることから、熱処理に対し高い耐性を有するものとなる。
以上により、図6(c)に示されるように、配線パターンを形成すべき溝部34の周辺を囲むように、例えば10〜15μm幅でバンクB、Bが突設される。
【0040】
<残渣処理工程>
次に、図6(d)に示すように、バンク間の残渣処理を行なう(残渣処理工程S7)。
残渣処理としては、紫外線を照射することにより残渣処理を行なう紫外線(UV)照射処理、大気雰囲気中で酸素を処理ガスとするO2プラズマ処理、フッ酸溶液で残渣部をエッチングするフッ酸処理等を選択できるが、ここでは、フッ酸処理を実施する。フッ酸処理は、例えば0.2%フッ酸水溶液で20秒間エッチングを施すことにより行なう。フッ酸処理では、バンクB、Bがマスクとして機能し、バンクB、B間に形成された溝部34の底部35に残ったバンク材料等が除去される。
【0041】
<撥液処理工程>
続いて、図6(e)に示すように、バンクBに対し撥液処理を行ない、その表面に撥液性を付与する(撥液処理工程S8)。
撥液処理としては、例えば大気雰囲気中でテトラフルオロメタンを処理ガスとするプラズマ処理法(CF4プラズマ処理法)を採用することができる。CF4プラズマ処理の条件は、例えばプラズマパワーが50〜1000W、4フッ化メタンガス流量が50〜100ml/min、プラズマ放電電極に対する基体搬送速度が0.5〜1020mm/sec、基体温度が70〜90℃とされる。なお、処理ガスとしては、テトラフルオロメタン(四フッ化炭素)に限らず、他のフルオロカーボン系のガスを用いることもできる。
また、上記プラズマ処理法によらず撥液処理としては、減圧プラズマ処理法または、FASによる気相処理法を用いてもよい。
【0042】
このような撥液処理を行なうことにより、バンクB、Bにはこれを構成する材料中にフッ素基が導入され、高い撥液性が付与される。
なお、バンクB、Bに対する撥液処理により、先に親液処理した基板P表面に対し多少は影響があるものの、特に基板Pがガラス等からなる場合には、撥液処理によるフッ素基の導入が起こらないため、基板Pはその親液性、すなわち濡れ性が実質上損なわれることはない。
また、バンクB、Bについては、撥液性を有する材料(例えばフッ素基を有する材料)によって形成することにより、その撥液処理を省略するようにしてもよい。
【0043】
<材料配置工程>
次に、先の図2に示した液滴吐出装置IJによる液滴吐出法を用いて、配線パターン形成材料Lを、基板P上のバンクB、Bによって区画された領域、すなわちバンクB、B間に配置する(材料配置工程S9)。
本例では、配線パターン用インクL(機能液)として、導電性微粒子を溶媒(分散媒)に分散させた分散液を吐出する。ここで用いられる導電性微粒子は、金、銀、銅、パラジウム、ニッケルの何れかを含有する金属微粒子の他、導電性ポリマーや超電導体の微粒子などが用いられる。材料配置工程では、図7(a)に示すように、液滴吐出ヘッド1から配線パターン形成用材料を含むインクを液滴にして吐出する。吐出された液滴は、図7(b)に示すように、基板P上のバンクB、B間の溝部34に配置される。液滴吐出の条件としては、例えば、インク重量4〜7ng/dot、インク速度(吐出速度)5〜7m/secで行なうことができる。また、液滴を吐出する雰囲気は、温度60℃以下、湿度80%以下に設定されていることが好ましい。これにより、液滴吐出ヘッド1の吐出ノズルが目詰まりすることなく安定した液滴吐出を行なうことができる。
【0044】
このとき、液滴が吐出される配線パターン形成予定領域(すなわち溝部34)はバンクB、Bに囲まれているので、液滴が所定位置以外に拡がることを阻止することができる。
また、バンクB、Bには撥液性が付与されているため、吐出された液滴の一部がバンクB上に乗っても、バンク表面が撥液性となっていることによりバンクBからはじかれ、バンク間の溝部34に流れ落ちるようになる。さらに、基板Pが露出している溝部34の底部35は親液性を付与されているため、吐出された液滴が底部35にてより拡がり易くなり、これによりインクは所定位置内で均一に配置される。
【0045】
<中間乾燥工程>
基板Pに液滴を吐出した後、分散媒の除去及び膜厚確保のため、必要に応じて乾燥処理をする。乾燥処理は、例えば基板Pを加熱する通常のホットプレート、電気炉などによる処理の他、ランプアニールによって行なうこともできる。ランプアニールに使用する光の光源としては、特に限定されないが、赤外線ランプ、キセノンランプ、YAGレーザ、アルゴンレーザ、炭酸ガスレーザ、XeF、XeCl、XeBr、KrF、KrCl、ArF、ArClなどのエキシマレーザなどを光源として使用することができる。これらの光源は一般には、出力10W以上5000W以下の範囲のものが用いられるが、本実施形態では100W以上1000W以下の範囲で十分である。なお、この中間乾燥工程と上記材料配置工程とを繰り返し行なうことにより、液体材料の液滴が複数層積層され、膜厚の厚い配線パターン(膜パターン)を形成することができる(図7(c))。
【0046】
<焼成工程>
次に、中間乾燥工程で乾燥した乾燥膜を焼成する(材料膜焼成工程S10)。
吐出工程後の乾燥膜は、微粒子間の電気的接触をよくするために、分散媒を完全に除去する必要がある。また、導電性微粒子の表面に分散性を向上させるために有機物などのコーティング材がコーティングされている場合には、このコーティング材も除去する必要がある。そのため、吐出工程後の基板Pには熱処理及び/又は光処理が施される。
【0047】
熱処理及び/又は光処理は通常大気中で行なわれるが、必要に応じて、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガス雰囲気中で行なうこともできる。熱処理及び/又は光処理の処理温度は、分散媒の沸点(蒸気圧)、雰囲気ガスの種類や圧力、微粒子の分散性や酸化性等の熱的挙動、コーティング材の有無や量、基材の耐熱温度などを考慮して適宜決定される。例えば、有機物からなるコーティング材を除去するためには、約300℃で焼成することが必要である。この場合、例えば、バンクB及び液体材料の乾燥膜の上に低融点ガラスなどを予め塗布してもよい。また、プラスチックなどの基板を使用する場合には、室温以上100℃以下で行なうことが好ましい。
以上の工程により吐出工程後の乾燥膜は微粒子間の電気的接触が確保され、図7(d)に示すように、導電性膜(膜パターンF)に変換される。
【0048】
本実施の形態例では、無機質の材料を用いてバンクBが形成されていることから、バンクBの耐熱性が高く、しかもバンクBと基板Pとの間の熱膨張率の差が小さい。そのため、焼成時の高温処理にあっても、バンクBの劣化が抑制され、膜パターンFが良好な形状で形成される。
なお、本実施形態では、本発明の膜パターンの形成方法の好適な一例を示した。しかし、本発明はこれに限らず、必要に応じて、上記工程の一部を変更したり省略したりすることも可能である。例えば、工程S6のバンク焼成工程を省略して、工程S10でバンクと材料膜の双方を同時に焼成する等の設計変更は自由である。
【0049】
[第2の実施形態]
次に、本発明の膜パターンの形成方法の第2の実施形態について図4のフローチャート及び図8〜9を参照しながら説明する。なお、本実施形態において、前記第1の実施形態と同様の部材又は部位については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。さらに、図8及び図9においては、材料配置工程以降の工程の図示を省略する。
【0050】
前記第1の実施形態では、バンク材料としてポリシラザンを主成分とする材料と光酸発生剤とを含む感光性ポリシラザンを用いたが、第2の実施形態においては、バンク材料にポリシロキサンを主成分とする材料と光酸発生剤とを含む感光性ポリシロキサンを用いた。
製造工程において、前記第1の実施形態との相違点は、現像工程S4とバンク焼成工程S6における加湿処理が無くなり、その他の工程は前記第1の実施形態と同様とする。その理由は、バンク材料の主成分にポリシラザンを使用したとき、加湿することにより窒素成分が除去される効果があるが、バンク材料の主成分にポリシロキサンを使用したときは、窒素成分が含まれていないので、加湿する必要がないからである。
【0051】
親液処理工程S1とバンク材形成工程S2を経た後、図8(c)に示すように、薄膜31を露光し(第1露光工程S3)、次に加湿をせずに、図8(d)に示すように、現像処理を行う(現像工程S4)。図9(a)に示すように、薄膜31を露光し(第2露光工程S5)、次に加湿をせずに、図9(b)に示すように、バンク焼成を行う(バンク焼成工程S6)。焼成することによりポリシロキサンはシロキサン骨格をもつ高分子となる。
続いて、図9(c)に示すように、残渣処理を行い(残渣処理工程S7)、図9(d)に示すように、バンクBに撥液処理であるプラズマ処理を行う(撥液処理工程S8)。
続いて、材料配置工程S9、材料膜焼成工程S10が行なわれ、導電性膜(膜パターンF)が形成される。
本発明はこれに限らず、必要に応じて、上記工程の一部を変更したり省略したりすることも可能である。例えば、工程S6のバンク焼成工程を省略して、工程S10でバンクと材料膜の双方を同時に焼成する等の設計変更は自由である。
【0052】
上記したように、第2の実施形態によれば、焼成後のバンクは、無機質の材料が主成分となるため、前記第1の実施形態の作用及び効果に加えて以下の効果を有する。
(1)第2の実施形態によれば、加湿工程を省略できることから、工程を簡略化できるので、生産性を向上することができる。また、加湿する為の設備、エネルギーが不要となるので、省資源とすることができる。
【0053】
[第3の実施形態]
次に、本発明の膜パターンの形成方法の第3の実施形態について図10〜図12を参照しながら説明する。図10は本実施形態に係る配線パターンの形成方法の一例を示すフローチャート図、図11及び図12は形成手順を示す模式図である。本実施形態において第1の実施形態と異なる点は、撥液処理工程を現像工程の前に行なった点のみである。よって、第1の実施形態と同様の部材又は部位については同じ符号を付し、同様の工程手順については説明を省略する。さらに、図11及び図12においては、材料配置工程以降の工程の図示を省略する。
【0054】
本実施形態において、図11(a)〜図11(d)までの工程(S11〜S13)は第1実施形態における図5(a)〜図5(d)までの工程(S1〜S3)と同じである。第1実施形態では、第1露光工程S3を行なった後現像工程S4を行ない、その後撥液処理工程S8を行なった。これに対して、本実施形態では、第1露光工程S13にて露光(図11(c))と加湿(図11(d))を行なった後、撥液処理工程S14(図11(e))を行ない、その後現像工程S15(図12(a))を行なっている。こうすることで、現像後の薄膜31は上面31aのみが撥液化され、溝部34の側面31bは撥液化されない状態となり、溝部34内にインクLを吐出するときにバンクBとインクLとの濡れ性を向上することができる。一方、バンクBの上面31aは撥液化されているので、インクはバンク上面に付着せずに、バンク間の溝のみに配置される。
このように、本実施形態によれば、第1の実施形態と同様の作用効果を発揮しつつ、バンク側面とインクとの濡れ性向上により、膜の均一性をより向上することができる。
【0055】
[第4の実施形態]
次に、本発明の膜パターンの形成方法の第4の実施形態について図13を参照しながら説明する。なお、本実施形態において、第1の実施形態〜第3の実施形態と同様の部材又は部位については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【0056】
本実施形態のパターン形成方法は、基板P上にバンクBを形成するバンク形成工程、及びバンクBによって区画された線状の領域Aに機能液Lを配置する材料配置工程を有している。バンク形成工程は、第3の実施形態の方法を用いる。
【0057】
本実施形態のパターン形成方法では、バンクBによって区画された線状領域Aに機能液Lが配置され、この機能液Lが例えば乾燥することにより、基板P上に線状の膜パターンFが形成される。この場合、バンクBによって膜パターンFの形状が規定されることから、例えば隣接するバンクB、B間の幅を狭くするなど、バンクBを適切に形成することにより、パターンFの微細化や細線化が図られる。この場合、バンクBの側面は機能液Lに対して濡れ性の良い状態であることが望ましいが、第3の実施形態の方法においてはバンクBの側面が撥液化されていないので、バンクB,B間の幅を狭くしても機能液Lは毛管現象等によりバンクB,B内にスムーズに入り込むことができる。
なお、パターンFが形成された後、基板PからバンクBを除去してもよく、そのまま基板P上に残してもよい。
【0058】
また、本実施形態のパターン形成方法では、基板P上にバンクBを形成する際、バンクBによって区画される線状領域Aについて、一部の幅を広くする。すなわち、線状領域Aの軸方向に関する所定の位置に、他の領域の幅Wに比べて広い幅Wp(Wp>W)からなる部分(以後、必要に応じて幅広部Asと称す)を、単数あるいは複数設ける。
【0059】
本実施形態のパターン形成方法では、バンクBによって区画された線状領域Aの幅が部分的(幅広部As)に広く形成されていることにより、機能液Lの配置時、この幅広部Asに機能液Lの一部が退避し、バンクBからの機能液Lの溢れが防止される。
一般に、線状領域に液体を配置する際、液体の表面張力の作用などによってその領域に液体が流入しにくかったり、その領域内で液体が広がりにくい場合がある。これに対して、本実施形態のパターン形成方法では、線幅に差が設けられている部分での液体の動きが誘因となり、線状領域Aへの機能液Lの流入あるいは線状領域A内での機能液Lの広がりが促進され、バンクBからの機能液Lの溢れが防止される。なお、機能液Lの配置に際して、線状領域Aに対する機能液の配置量が適宜設定されることは言うまでもない。
【0060】
このように、本実施形態のパターン形成方法では、機能液Lの配置時におけるバンクBからの機能液Lの溢れが防止されることから、パターンFが所望の形状に正確に形成される。したがって、細い線状のパターンFを、精度よく安定的に形成することができる。
また、本実施形態では、バンクBの形成を第3の実施形態で示した方法で行なっているため、バンクBの上面のみ撥液化し、バンクBの側面を撥液化しない状態とすることができる。このため、微細なパターンFを形成する場合でも、バンクB,B内に機能液Lがスムーズに入り込めるようになり、膜の均一性も向上する。
【0061】
ここで、バンクBによって区画される線状領域Aにおいて、幅広部Asの幅Wpは、他の部分の幅Wの110〜500%であるのが好ましい。これにより、機能液Lの配置時におけるバンクからの機能液の溢れが確実に防止される。なお、上記割合が110%未満であると、幅の広い部分に機能液Lが十分に退避しないおそれがあるので好ましくない。また、500%を超えると、基板P上のスペースの有効利用を図る上で好ましくない。
【0062】
なお、線状領域Aの形状は図13に示したものに限らず他の形状でもよい。線状領域Aにおける幅広部Asの個数や大きさ、配置位置、配置ピッチなどはパターンの材質や幅、あるいは要求精度に応じて適宜設定される。
【0063】
[第5の実施形態]
次に、本発明の膜パターンの形成方法の第5の実施形態について図14及び図15を参照しながら説明する。なお、本実施形態において第1の実施形態〜第4の実施形態と同様の部材又は部位については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【0064】
図14において、基板P上には、バンクBによって第1の幅H1を有する第1溝部34A(幅広領域)と、その第1溝部34Aに接続するように第2の幅H2を有する第2溝部34B(幅狭領域)とが形成されている。第1の幅H1は機能液の飛翔径よりも大きく形成されている。第2の幅H2は第1の幅H1よりも狭くなっている。換言すれば、第2の幅H2は第1の幅H1以下である。また、第1溝部34Aは図14中、X軸方向に延びるように形成され、第2溝部34BはX軸方向とは異なる方向のY軸方向に延びるように形成されている。このバンクBは第3の実施形態の方法により形成されたものである。
【0065】
上述した溝部34A,34BにパターンFを形成するためには、まず、図15(a)に示すように、パターンFを形成するための配線パターンインクを含む機能液Lの液滴を液滴吐出ヘッド1により第1溝部34Aの所定位置に配置する。機能液Lの液滴を第1溝部34Aに配置するときには、第1溝部34Aの上方より液滴吐出ヘッド1を使って液滴を第1溝部34Aに吐出する。本実施形態においては、図15(a)に示すように、機能液Lの液滴は、第1溝部34Aの長手方向(X軸方向)に沿って所定間隔で配置される。このとき、機能液Lの液滴は、第1溝部34Aのうち第1溝部34Aと第2溝部34Bとが接続する接続部37近傍(交差領域)にも配置される。
【0066】
図15(b)に示すように、第1溝部34Aに配置された機能液Lは、自己流動により第1溝部34A内において濡れ拡がる。更に、第1溝部34Aに配置された機能液Lは、自己流動によって第2溝部34Bにも濡れ拡がる。これにより、第2溝部34B上より直接的に第2溝部34Bに対して液滴を吐出することなく、第2溝部34Bにも機能液Lを配置することができる。この場合、バンクBの側面は機能液Lに対して濡れ性の良い状態であることが望ましいが、第3の実施形態の方法においてはバンクBの側面が撥液化されていないので、バンクB,B間の幅を狭くしても機能液Lは毛管現象等によりバンクB,B内にスムーズに入り込むことができる。
【0067】
このように、第1溝部34Aに機能液Lを配置することで、その第1溝部34Aに配置された機能液Lの自己流動(毛管現象)によって機能液Lを第2溝部34Bに配置することができる。したがって、第2の幅H2(狭い幅)の第2溝部34Bに対してバンクB上より機能液Lの液滴を吐出しなくても、第1の幅H1(広い幅)の第1溝部34Aに機能液Lの液滴を吐出することで、第2溝部34Bに機能液Lを円滑に配置することができる。特に、第2溝部34Bの幅H2が狭く、液滴吐出ヘッド1より吐出された液滴径(飛翔中の液滴径)が幅H2よりも大きい場合であっても、機能液Lの自己流動によって第2溝部34Bに機能液Lを円滑に配置することができる。そして、第2溝部34Bの幅H2は狭いので、機能液Lは毛管現象によって第2溝部34Bに円滑に配置される。したがって、所望の形状を有するパターンを形成することができる。そして、狭い幅の第2溝部34Bに機能液Lを円滑に配置できるので、パターンの細線化(微細化)を実現することができる。一方、第1溝部34Aの幅H1は広いので、第1溝部34Aに対してバンクB上より機能液Lの液滴を吐出しても、バンクBの上面に機能液Lの一部がかかって残渣が残る不都合を回避できる。したがって、所望の特性を発揮するパターンFを安定して形成することができる。
【0068】
また、本実施形態によれば、第1溝部34Aのうち第1溝部34Aと第2溝部34Bとが接続する接続部37近傍に機能液Lが配置されるため、機能液Lが濡れ拡がる際に容易に第2溝部34Bに流れ込ませることができ、より円滑に第2溝部34Bに機能液Lを配置することが可能となる。
また、本実施形態では、バンクBの形成を第3の実施形態で示した方法で行なっているため、バンクBの上面のみ撥液化し、バンクBの側面を撥液化しない状態とすることができる。このため、微細なパターンFを形成する場合でも、バンクB,B内に機能液Lがスムーズに入り込めるようになり、膜の均一性も向上する。
【0069】
第1溝部34A及び第2溝部34Bに機能液Lを配置した後、上述した第1の実施形態同様、中間乾燥工程及び焼成工程を経ることによって、パターンFを形成することができる。
【0070】
なお、図16に示すように、第2溝部34Bに機能液の溶媒のみからなる機能液Laを吐出配置しておいてから機能液Lを上述のように配置しても良い。このように第2溝部34Bに機能液Laを吐出配置しておくことによって、第2溝部34Bに機能液Lが流れ込み易くなり、より円滑に第2溝部34Bに機能液Lを配置することができる。なお、機能液Laは導電性微粒子を含んでいないため導電性を有していない。このため、バンクB上に機能液Lの残渣が残った場合であってもパターンFの所望の特性を変化させることはない。
【0071】
なお、図14〜図16においては、第1の幅H1(広い幅)を有する第1溝部34Aの延在方向と第2の幅H2(狭い幅)を有する第2溝部34Bの延在方向とは互いに異なっているが、図17に示すように、第1の幅H1(広い幅)を有する第1溝部34Aの延在方向と第2の幅H2(狭い幅)を有する第2溝部34Bの延在方向とは同じであってもよい。その場合においても、図17(a)に示すように、第1溝部34Aに機能液Lを配置することによって、その機能液Lの自己流動によって、図17(b)に示すように、機能液Lを第2溝部34Bに配置することができる。またこの場合においては、第1溝部34Aと第2溝部34Bとの接続部37を、第1溝部34Aから第2溝部34Bに向かって漸次窄まるようなテーパ形状にすることで、第1溝部34Aに配置した機能液Lを第2溝部34Bに円滑に流入させることができる。
【0072】
<薄膜トランジスタ>
本発明の膜パターンの形成方法は、図18に示すようなスイッチング素子としての薄膜トランジスタ(TFT)及びそれに接続する配線を形成するときに適用可能である。図18において、TFTを有するTFT基板P上には、ゲート配線40と、このゲート配線40に電気的に接続するゲート電極41と、ソース配線42と、このソース配線42に電気的に接続するソース電極43と、ドレイン電極44と、ドレイン電極44に電気的に接続する画素電極45とを備えている。ゲート配線40はX軸方向に延びるように形成され、ゲート電極41はY軸方向に延びるように形成されている。また、ゲート電極41の幅H2はゲート配線40の幅H1よりも狭くなっている。これらゲート配線40及びゲート電極41を、本発明に係る配線パターンの形成方法で形成することができる。
【0073】
また、上述した実施形態においては、本発明に係るパターン形成方法を使って、TFT(薄膜トランジスタ)のゲート配線を形成しているが、ソース電極、ドレイン電極、画素電極などの他の構成要素を製造することも可能である。以下、TFTを製造する方法について図19を参照しながら説明する。
【0074】
図19(a)に示すように、まず、洗浄したガラス基板610の上面に、1画素ピッチの1/20〜1/10の溝611aを設けるための第1層目のバンク611が、フォトリソグラフィ法に基づいて形成される。このバンク611としては、ポリシラザンを主成分とした無機質の材料を含むものが好適に用いられる。
【0075】
この形成後のバンク611に撥液性を持たせるために、CF4プラズマ処理等(フッ素成分を有するガスを用いたプラズマ処理)を施す必要があるが、代わりに、バンク611の素材自体に予め撥液成分(フッ素基等)を充填しておいても良い。この場合には、CF4プラズマ処理等を省略することができる。
【0076】
以上のようにして撥液化されたバンク611の吐出インクに対する接触角としては40°以上、またガラス面の接触角としては10°以下を確保することが好ましい。
【0077】
上記第1層目のバンク形成工程に続くゲート走査電極形成工程では、バンク611で区画された描画領域である前記溝611a内を満たすように、導電性材料を含む液滴をインクジェットで吐出することでゲート走査電極612を形成する。
【0078】
この時の導電性材料としては、Ag、Al、Au、Cu、パラジウム、Ni、W−si、導電性ポリマーなどが好適に採用可能である。このようにして形成されたゲート走査電極612は、バンク611に十分な撥液性が予め与えられているので、溝611aからはみ出ることなく微細な配線パターンを形成することが可能となっている。
【0079】
以上の工程により、基板610上には、バンク611とゲート走査電極612からなる平坦な上面を備えた第1の導電層A1が形成される。
【0080】
また、溝611a内における良好な吐出結果を得るためには、図19(a)に示すように、この溝611aの形状として準テーパ(吐出元に向かって開く向きのテーパ形状)を採用するのが好ましい。これにより、吐出された液滴を十分に奥深くまで入り込ませることが可能となる。
【0081】
次に、図19(b)に示すように、プラズマCVD法によりゲート絶縁膜613、活性層621、コンタクト層609の連続成膜を行う。ゲート絶縁膜613として窒化シリコン膜、活性層621としてアモルファスシリコン膜、コンタクト層609としてn+型シリコン膜を原料ガスやプラズマ条件を変化させることにより形成する。CVD法で形成する場合、300℃〜350℃の熱履歴が必要になるが、無機系の材料をバンクに使用することで、透明性、耐熱性に関する問題を回避することが可能である。
【0082】
上記半導体層形成工程に続く第2層目のバンク形成工程では、図19(c)に示すように、ゲート絶縁膜613の上面に、1画素ピッチの1/20〜1/10でかつ前記溝611aと交差する溝614aを設けるための2層目のバンク614を、フォトリソグラフィ法に基づいて形成する。このバンク614としては、形成後に光透過性と撥液性を備える必要があり、その素材としては、先のバンク611と同様にポリシラザンを主成分とした無機質の材料を含むものが好適に用いられる。
【0083】
この形成後のバンク614に撥液性を持たせるためにCF4プラズマ処理等(フッ素成分を有するガスを用いたプラズマ処理)を施す必要があるが、代わりに、バンク614の素材自体に予め撥液成分(フッ素基等)を充填しておくものとしても良い。この場合には、CF4プラズマ処理等を省略することができる。
【0084】
以上のようにして撥液化されたバンク614の吐出インクに対する接触角としては40°以上を確保することが好ましい。
【0085】
上記第2層目のバンク形成工程に続くソース・ドレイン電極形成工程では、バンク614で区画された描画領域である前記溝614a内を満たすように、導電性材料を含む液滴をインクジェットで吐出することで、図19(d)に示すように、前記ゲート走査電極612に対して交差するソース電極615及びドレイン電極616が形成される。
【0086】
この時の導電性材料としては、Ag、Al、Au、Cu、パラジウム、Ni、W−si、導電性ポリマーなどが好適に採用可能である。このようにして形成されたソース電極615及びドレイン電極616は、バンク614に十分な撥液性が予め与えられているので、溝614aからはみ出ることなく微細な配線パターンを形成することが可能となっている。
【0087】
また、ソース電極615及びドレイン電極616を配置した溝614aを埋めるように絶縁材料617が配置される。以上の工程により、基板610上には、バンク614と絶縁材料617からなる平坦な上面620が形成される。
【0088】
そして、絶縁材料617にコンタクトホール619を形成するとともに、上面620上にパターニングされた画素電極(ITO)618を形成し、コンタクトホール619を介してドレイン電極616と画素電極618とを接続することで、TFTが形成される。
【0089】
全てのスイッチング素子のゲート電極を前記実施形態の膜パターン形成方法にて形成しても良い。又、一部のゲート電極を前記実施形態の膜パターン形成方法にて形成し、一部のゲート電極をフォトリソ工程にて形成しても良い。他の素子の形成方法を鑑み、生産性の良い方法で行なってもよい。
同様に、全てのゲート配線を前記実施形態の膜パターン形成方法にて形成しても良い。又、一部のゲート配線を前記実施形態の膜パターン形成方法にて形成し、一部のゲート配線をフォトリソ工程にて形成しても良い。他の素子と配線の形成方法を鑑み、生産性の良い方法で行なってもよい。
【0090】
<電気光学装置>
次に、本発明の電気光学装置の一例である液晶表示装置について説明する。
図20は、本発明に係る液晶表示装置について、各構成要素とともに示す対向基板側から見た平面図であり、図21は図20のH−H’線に沿う断面図である。図22は、液晶表示装置の画像表示領域においてマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図で、図23は、液晶表示装置の部分拡大断面図である。なお、以下の説明に用いた各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
【0091】
図20及び図21において、本実施の形態の液晶表示装置(電気光学装置)100は、対をなすTFTアレイ基板10と対向基板20とが光硬化性の封止材であるシール材52によって貼り合わされ、このシール材52によって区画された領域内に液晶50が封入、保持されている。シール材52は、基板面内の領域において閉ざされた枠状に形成されてなり、液晶注入口を備えず、封止材にて封止された痕跡がない構成となっている。
【0092】
シール材52の形成領域の内側の領域には、遮光性材料からなる周辺見切り53が形成されている。シール材52の外側の領域には、データ線駆動回路201及び実装端子202がTFTアレイ基板10の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する2辺に沿って走査線駆動回路204が形成されている。TFTアレイ基板10の残る一辺には、画像表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路204の間を接続するための複数の配線205が設けられている。また、対向基板20のコーナー部の少なくとも1箇所においては、TFTアレイ基板10と対向基板20との間で電気的導通をとるための基板間導通材206が配設されている。
【0093】
なお、データ線駆動回路201及び走査線駆動回路204をTFTアレイ基板10の上に形成する代わりに、例えば、駆動用LSIが実装されたTAB(Tape Automated Bonding)基板とTFTアレイ基板10の周辺部に形成された端子群とを異方性導電膜を介して電気的及び機械的に接続するようにしてもよい。なお、液晶表示装置100においては、使用する液晶50の種類、すなわち、TN(Twisted Nematic)モード、STN(Super Twisted Nematic)モード等の動作モードや、ノーマリホワイトモード/ノーマリブラックモードの別に応じて、位相差板、偏光板等が所定の向きに配置されるが、ここでは図示を省略する。
また、液晶表示装置100をカラー表示用として構成する場合には、対向基板20において、TFTアレイ基板10の後述する各画素電極に対向する領域に、例えば、赤(R)、緑(G)、青(B)のカラーフィルタをその保護膜とともに形成する。
【0094】
このような構造を有する液晶表示装置100の画像表示領域においては、図22に示すように、複数の画素100aがマトリクス状に構成されているとともに、これらの画素100aの各々には、画素スイッチング用のTFT(スイッチング素子)30が形成されており、画素信号S1,S2,…,Snを供給するデータ線6aがTFT30のソースに電気的に接続されている。データ線6aに書き込む画素信号S1,S2,…,Snは、この順に線順次で供給してもよく、相隣接する複数のデータ線6a同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。また、TFT30のゲートには走査線3aが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線3aにパルス的に走査信号G1,G2,…,Gmをこの順に線順次で印加するように構成されている。
【0095】
画素電極19は、TFT30のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるTFT30を一定期間だけオン状態とすることにより、データ線6aから供給される画素信号S1,S2,…,Snを各画素に所定のタイミングで書き込む。このようにして画素電極19を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画素信号S1,S2,…,Snは、図21に示す対向基板20の対向電極121との間で一定期間保持される。なお、保持された画素信号S1,S2,…,Snがリークするのを防ぐために、画素電極19と対向電極121との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量60が付加されコモン配線3bと接続されている。例えば、画素電極19の電圧は、ソース電圧が印加された時間よりも3桁も長い時間だけ蓄積容量60により保持される。これにより、電荷の保持特性は改善され、コントラスト比の高い液晶表示装置100を実現することができる。
【0096】
図23はボトムゲート型TFT30を有する液晶表示装置100の部分拡大断面図であって、TFTアレイ基板10を構成するガラス基板Pには、上記膜パターンの形成方法により、導電性膜としてのゲート配線61が形成されている。
【0097】
ゲート配線61上には、SiNxからなるゲート絶縁膜62を介してアモルファスシリコン(a−Si)層からなる半導体層63が積層されている。このゲート配線部分に対向する半導体層63の部分がチャネル領域とされている。半導体層63上には、オーミック接合を得るための例えばn+型a−Si層からなる接合層64a及び64bが積層されており、チャネル領域の中央部における半導体層63上には、チャネルを保護するためのSiNxからなる絶縁性のエッチストップ膜65が形成されている。なお、これらゲート絶縁膜62、半導体層63、及びエッチストップ膜65は、蒸着(CVD)後にレジスト塗布、感光・現像、フォトエッチングを施されることで、図示されるようにパターニングされる。
【0098】
さらに、接合層64a,64b及びITOからなる画素電極19も同様に成膜するとともに、フォトエッチングを施されることで、図示するようにパターニングされる。そして、画素電極19、ゲート絶縁膜62及びエッチストップ膜65上にそれぞれバンク66…を突設し、これらバンク66…間に上述した液滴吐出装置IJを用いて、銀化合物の液滴を吐出することでソース線、ドレイン線を形成することができる。
【0099】
本実施の形態の液晶表示装置は、上記膜パターンの形成方法により、微細化や細線化が図られた導電膜が、精度よく安定して形成されることから、高い品質や性能が得られる。
【0100】
なお、上記実施形態では、TFT30を液晶表示装置100の駆動のためのスイッチング素子として用いる構成としたが、液晶表示装置以外にも例えば有機EL(エレクトロルミネッセンス)表示デバイスに応用が可能である。有機EL表示デバイスは、蛍光性の無機および有機化合物を含む薄膜を、陰極と陽極とで挟んだ構成を有し、前記薄膜に電子および正孔(ホール)を注入して再結合させることにより励起子(エキシトン)を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出(蛍光・燐光)を利用して発光させる素子である。そして、上記のTFT30を有する基板上に、有機EL表示素子に用いられる蛍光性材料のうち、赤、緑および青色の各発光色を呈する材料すなわち発光層形成材料及び正孔注入/電子輸送層を形成する材料をインクとし、各々をパターニングすることで、自発光フルカラーELデバイスを製造することができる。本発明におけるデバイス(電気光学装置)の範囲にはこのような有機ELデバイスをも含むものである。
【0101】
図24は、前記液滴吐出装置IJにより一部の構成要素が製造された有機EL装置の側断面図である。図24を参照しながら、有機EL装置の概略構成を説明する。
図24において、有機EL装置401は、基板411、回路素子部421、画素電極431、バンク部441、発光素子451、陰極461(対向電極)、および封止用基板471から構成された有機EL素子402に、フレキシブル基板(図示略)の配線および駆動IC(図示略)を接続したものである。バンク部441は第1のバンク442と第2のバンク443より構成されている。回路素子部421は、アクティブ素子であるTFT30が基板411上に形成され、複数の画素電極431が回路素子部421上に整列して構成されたものである。そして、TFT30を構成するゲート配線61が、上述した実施形態の配線パターンの形成方法により形成されている。
【0102】
各画素電極431間にはバンク部441が格子状に形成されており、バンク部441により生じた凹部開口444に、発光素子451が形成されている。なお、発光素子451は、赤色の発光をなす素子と緑色の発光をなす素子と青色の発光をなす素子とからなっており、これによって有機EL装置401は、フルカラー表示を実現するものとなっている。陰極461は、バンク部441および発光素子451の上部全面に形成され、陰極461の上には封止用基板471が積層されている。
【0103】
有機EL素子を含む有機EL装置401の製造プロセスは、バンク部441を形成するバンク部形成工程と、発光素子451を適切に形成するためのプラズマ処理工程と、発光素子451を形成する発光素子形成工程と、陰極461を形成する対向電極形成工程と、封止用基板471を陰極461上に積層して封止する封止工程とを備えている。
【0104】
発光素子形成工程は、凹部開口444、すなわち画素電極431上に正孔注入層452および発光層453を形成することにより発光素子451を形成するもので、正孔注入層形成工程と発光層形成工程とを具備している。そして、正孔注入層形成工程は、正孔注入層452を形成するための液状体材料を各画素電極431上に吐出する第1吐出工程と、吐出された液状体材料を乾燥させて正孔注入層452を形成する第1乾燥工程とを有している。また、発光層形成工程は、発光層453を形成するための液状体材料を正孔注入層452の上に吐出する第2吐出工程と、吐出された液状体材料を乾燥させて発光層453を形成する第2乾燥工程とを有している。なお、発光層453は、前述したように赤、緑、青の3色に対応する材料によって3種類のものが形成されるようになっており、したがって前記の第2吐出工程は、3種類の材料をそれぞれに吐出するために3つの工程からなっている。
【0105】
この発光素子形成工程において、正孔注入層形成工程における第1吐出工程と、発光層形成工程における第2吐出工程とで前記の液滴吐出装置IJを用いることができる。
【0106】
図25は、液晶表示装置の別の実施形態を示す図である。
図25に示す液晶表示装置(電気光学装置)901は、大別するとカラーの液晶パネル(電気光学パネル)902と、液晶パネル902に接続される回路基板903とを備えている。また、必要に応じて、バックライト等の照明装置、その他の付帯機器が液晶パネル902に付設されている。
【0107】
液晶パネル902は、シール材904によって接着された一対の基板905a及び基板905bを有し、これらの基板905aと基板905bとの間に形成される間隙、いわゆるセルギャップには液晶が封入されている。これらの基板905a及び基板905bは、一般には透光性材料、例えばガラス、合成樹脂等によって形成されている。基板905a及び基板905bの外側表面には偏光板906a及び偏光板906bが貼り付けられている。なお、図25においては、偏光板906bの図示を省略している。
【0108】
また、基板905aの内側表面には電極907aが形成され、基板905bの内側表面には電極907bが形成されている。これらの電極907a,907bはストライプ状または文字、数字、その他の適宜のパターン状に形成されている。また、これらの電極907a,907bは、例えばITO(Indium Tin Oxide:インジウムスズ酸化物)等の透光性材料によって形成されている。基板905aは、基板905bに対して張り出した張り出し部を有し、この張り出し部に複数の端子908が形成されている。これらの端子908は、基板905a上に電極907aを形成するときに電極907aと同時に形成される。従って、これらの端子908は、例えばITOによって形成されている。これらの端子908には、電極907aから一体に延びるもの、及び導電材(不図示)を介して電極907bに接続されるものが含まれる。
【0109】
回路基板903には、配線基板909上の所定位置に液晶駆動用ICとしての半導体素子900が実装されている。なお、図示は省略しているが、半導体素子900が実装される部位以外の部位の所定位置には抵抗、コンデンサ、その他のチップ部品が実装されていてもよい。配線基板909は、例えばポリイミド等の可撓性を有するベース基板911の上に形成されたCu等の金属膜をパターニングして配線パターン912を形成することによって製造されている。
【0110】
本実施形態では、液晶パネル902における電極907a,907b及び回路基板903における配線パターン912が上記デバイス製造方法によって形成されている。
本実施形態の液晶表示装置によれば、電気特性の不均一が解消された高品質の液晶表示装置を得ることができる。
【0111】
なお、前述した例はパッシブ型の液晶パネルであるが、アクティブマトリクス型の液晶パネルとしてもよい。すなわち、一方の基板に薄膜トランジスタ(TFT)を形成し、各TFTに対し画素電極を形成する。また、各TFTに電気的に接続する配線(ゲート配線、ソース配線)を上記のようにインクジェット技術を用いて形成することができる。一方、対向する基板には対向電極等が形成されている。このようなアクティブマトリクス型の液晶パネルにも本発明を適用することができる。
【0112】
また、本発明に係るデバイス(電気光学装置)としては、上記の他に、PDP(プラズマディスプレイパネル)や、基板上に形成された小面積の薄膜に膜面に平行に電流を流すことにより、電子放出が生ずる現象を利用する表面伝導型電子放出素子等にも適用可能である。
【0113】
<電子機器>
次に、本発明の電子機器の具体例について説明する。
図26(a)は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図26(a)において、600は携帯電話本体を示し、601は上記実施形態の液晶表示装置を備えた液晶表示部を示している。
図26(b)は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図26(b)において、700は情報処理装置、701はキーボードなどの入力部、703は情報処理本体、702は上記実施形態の液晶表示装置を備えた液晶表示部を示している。
図26(c)は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図26(c)において、800は時計本体を示し、801は上記実施形態の液晶表示装置を備えた液晶表示部を示している。
図26(a)〜(c)に示す電子機器は、上記実施形態の液晶表示装置を備えたものであるので、高い品質や性能が得られる。
なお、本実施形態の電子機器は液晶装置を備えるものとしたが、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマ型表示装置等、他の電気光学装置を備えた電子機器とすることもできる。
【0114】
次に、本発明の膜パターンの形成方法によって形成される膜パターンを、アンテナ回路に適用した例について説明する。
図27は、本実施形態例に係る非接触型カード媒体を示しており、非接触型カード媒体400は、カード基体413とカードカバー418から成る筐体内に、半導体集積回路チップ408とアンテナ回路412を内蔵し、図示されない外部の送受信機と電磁波または静電容量結合の少なくとも一方により電力供給あるいはデータ授受の少なくとも一方を行なうようになっている。
【0115】
本実施形態では、上記アンテナ回路412が、本発明の膜パターンの形成方法に基づいて形成されている。そのため、上記アンテナ回路412の微細化や細線化が図られ、高い品質や性能を得ることができる。
【0116】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【0117】
(変形例1)
前記第1の実施形態では、バンク形成材料としてポリシラザンと光酸発生剤とを含む感光性ポリシラザンを用いたが、これに限らず、バンク形成材料としてポリシラザンと光塩基発生剤とを含む感光性ポリシラザンとしても良い。光塩基発生剤とは、光の照射により塩基を発生する化合物であり、発生した塩基が触媒として作用し、Si−N結合が効率よく水分子と反応しシラノール基(Si−OH)が生成され、現像液に溶解されるようになる。光塩基発生剤の一例として、NBC−1(みどり化学社製)が挙げられる。前記第1の実施形態と同様の工程を経ることで無機質のバンクが形成される。
これによれば、前記第1〜第3の実施形態と同様に無機質で耐熱性が高く、ポジ型レジストの形態であるバンクが形成されるので膜パターンFが良好な形状に形成される。
【0118】
(変形例2)
前記第2の実施形態では、バンク形成材料としてポリシロキサンと光酸発生剤とを含む感光性ポリシロキサンを用いたが、これに限らず、バンク形成材料としてポリシロキサンと光塩基発生剤とを含む感光性ポリシロキサンとしても良い。光の照射により発生した塩基が触媒として作用し、ポリシロキサンのヒドロ基(−H)は効率よくシラノール基を生成し、現像液に溶解されるようになる。前記第2の実施形態と同様の工程を経ることで無機質のバンクが形成される。
これによれば、ポジ型レジストの形態となるので、前記第1〜第3の実施形態と同様に無機質で耐熱性が高く、ポジ型レジストの形態であるバンクが形成されるので膜パターンFが良好な形状に形成される。
【0119】
(変形例3)
前記第2の実施形態では、バンク形成材料としてポリシロキサンと光酸発生剤とを含む感光性ポリシロキサンを用いたが、これに限らず、バンク形成材料としてポリシランと光酸発生剤とを含む感光性ポリシランとしても良い。光の照射により発生した酸が触媒として作用し、ポリシランのヒドロ基は効率よくシラノール基を生成し、現像液に溶解されるようになる。前記第2の実施形態と同様の工程を経ることで、ポリシランは焼成されシロキサン骨格をもつ高分子となり、無機質のバンクが形成される。
これによれば、ポジ型レジストの形態となるので、前記第1〜第3の実施形態と同様に無機質で耐熱性が高く、ポジ型レジストの形態であるバンクが形成されるので膜パターンFが良好な形状に形成される。
【0120】
(変形例4)
前記第2の実施形態では、バンク形成材料としてポリシロキサンと光酸発生剤とを含む感光性ポリシロキサンを用いたが、これに限らず、バンク形成材料としてポリシランと光塩基発生剤とを含む感光性ポリシランとしても良い。光の照射により発生した塩基が触媒として作用し、ポリシランのヒドロ基は効率よくシラノール基を生成し、現像液に溶解されるようになる。前記第2の実施形態と同様の工程を経ることで無機質のバンクが形成される。
これによれば、ポジ型レジストの形態となるので、前記第1〜第3の実施形態と同様に無機質で耐熱性が高く、ポジ型レジストの形態であるバンクが形成されるので膜パターンFが良好な形状に形成される。
【0121】
(変形例5)
前記第2の実施形態では、バンク形成材料としてポリシロキサンと光酸発生剤とを含む感光性ポリシロキサンを用いたが、これに限らず、バンク形成材料としてポリシランを含み、光酸発生剤を含まない材料としても良い。光の照射によりポリシラン化合物が光を吸収して、主鎖が分解されるので、現像液に溶解されるようになる。前記第2の実施形態と同様の工程を経ることで無機質のバンクが形成される。
尚、第1露光工程S3において照射する光は、電子線、ガンマ線、X線、紫外線などの電磁波でもよい。
これによれば、ポジ型レジストの形態となるので、前記第1〜第3の実施形態と同様に無機質で耐熱性が高く、ポジ型レジストの形態であるバンクが形成されるので膜パターンFが良好な形状に形成される。また、バンク形成材料に光酸発生剤が不要なので、消費する資源を削減することができる。
【0122】
(変形例6)
前記第1の実施形態では、バンク形成材料としてポリシラザンと光酸発生剤とを含む感光性ポリシラザンを用いたが、これに限らず、バンク形成材料として光に反応して酸を発生する基を含むポリシラザンである感光性ポリシラザンとしても良い。光酸発生基の一例としては、−Ar1−SO2−CH2CO−Ar2(Ar1、Ar2はアリールまたは置換アリールを示す)が上げられる。前記第1の実施形態と同様の工程を経ることで無機質のバンクが形成される。
これによれば、前記第1の実施形態の効果に加え、バンク形成材料に光酸発生剤が不要なので、バンク形成材料の調合を簡便にすることができ生産性を向上することができる。
(変形例7)
前記第2の実施形態では、バンク形成材料としてポリシロキサンと光酸発生剤とを含む感光性ポリシロキサンを用いたが、これに限らず、バンク形成材料として光に反応して酸を発生する基を含むポリシロキサンである感光性ポリシロキサンとしても良い。前記第2の実施形態と同様の工程を経ることで無機質のバンクが形成される。
これによれば、前記第2の実施形態の効果に加え、バンク形成材料に光酸発生剤が不要なので、バンク形成材料の調合を簡便にすることができ生産性を向上することができる。
【0123】
(変形例8)
前記変形例1では、バンク形成材料としてポリシラザンと光塩基発生剤とを含む感光性ポリシラザンを用いたが、これに限らず、バンク形成材料として光に反応して塩基を発生する基を含むポリシラザンである感光性ポリシラザンとしても良い。光塩基発生基の一例として、O−アクリロイルアセトフェノンオキシム、O−アクリロイルアセトナフトンオキシムなどが挙げられる。前記変形例1と同様の工程を経ることで無機質のバンクが形成される。
これによれば、前記変形例1の効果に加え、バンク形成材料に光塩基発生剤が不要なので、バンク形成材料の調合を簡便にすることができ生産性を向上することができる。
(変形例9)
前記変形例2では、バンク形成材料としてポリシロキサンと光塩基発生剤とを含む感光性ポリシロキサンを用いたが、これに限らず、バンク形成材料として光に反応して塩基を発生する基を含むポリシロキサンである感光性ポリシロキサンとしても良い。前記変形例2と同様の工程を経ることで無機質のバンクが形成される。
これによれば、前記変形例2の効果に加え、バンク形成材料に光塩基発生剤が不要なので、バンク形成材料の調合を簡便にすることができ生産性を向上することができる。
【0124】
(変形例10)
前記変形例3では、バンク形成材料としてポリシランと光酸発生剤とを含む感光性ポリシランを用いたが、これに限らず、バンク形成材料として光に反応して酸を発生する基を含むポリシランである感光性ポリシランとしても良い。前記変形例3と同様の工程を経ることで無機質のバンクが形成される。
これによれば、前記変形例3の効果に加え、バンク形成材料に光酸発生剤が不要なので、バンク形成材料の調合を簡便にすることができ生産性を向上することができる。
(変形例11)
前記変形例4では、バンク形成材料としてポリシランと光塩基発生剤とを含む感光性ポリシランを用いたが、これに限らず、バンク形成材料として光に反応して塩基を発生する基を含むポリシランである感光性ポリシランとしても良い。前記変形例4と同様の工程を経ることで無機質のバンクが形成される。
これによれば、前記変形例4の効果に加え、バンク形成材料に光塩基発生剤が不要なので、バンク形成材料の調合を簡便にすることができ生産性を向上することができる。
【0125】
(変形例12)
前記第1の実施形態では、材料配置工程と中間乾燥工程を繰り返し、液状材料の液滴が複数積層された後、焼成工程にて、焼結したが、これに限らず、材料配置工程の後、焼成工程にて、焼結してもよい。また、材料配置工程と焼成工程を複数回繰り返して、液状材料の液滴が焼成された層を複数積層して、形成されてもよい。
(変形例13)
前記第3の実施形態では、第2露光工程S16の後にバンク焼成工程S17を行なったが、これを省いてもよい。図28に示すように、第2露光工程S26の後、バンク焼成工程を行なわず、材料配置工程S28の後の材料膜焼成工程S29にて、バンクの焼成と材料膜の焼成を同時に行なってもよい。工程を減らすことにより、生産性を向上することができる。
【0126】
(変形例14)
前記薄膜トランジスタの実施形態では、活性層621とコンタクト層609にアモルファスシリコンを使用したが、低温ポリシリコンを使用してもよい。高速なスイッチング素子を形成することができる。
(変形例15)
前記電気光学装置の実施形態では、半導体層63、接合層64aと接合層64bにアモルファスシリコンを使用したが、低温ポリシリコンを使用してもよい。高速なスイッチング素子を有し応答性のよい液晶表示装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0127】
【図1】本発明の膜パターンの形成方法を概念的に示す図である。
【図2】液滴吐出装置の概略斜視図である。
【図3】ピエゾ方式による液状体の吐出原理を説明するための図である。
【図4】第1実施形態に係る膜パターンの形成方法を説明する工程フローである。
【図5】膜パターンの形成手順を示す工程図である。
【図6】図5に続く工程図である。
【図7】図6に続く工程図である。
【図8】第2実施形態に係る膜パターンの形成手順を示す工程図である。
【図9】図8に続く工程図である。
【図10】第3実施形態に係る膜パターンの形成方法を説明する工程フローである。
【図11】膜パターンの形成手順を示す工程図である。
【図12】図11に続く工程図である。
【図13】第4実施形態に係る膜パターンの形成方法を説明する工程図である。
【図14】第5実施形態に係る膜パターンの形成方法を説明する工程図である。
【図15】第5実施形態に係る膜パターンの形成方法の他の形態を示す図である。
【図16】第5実施形態に係る膜パターンの形成方法の他の形態を示す図である。
【図17】第5実施形態に係る膜パターンの形成方法の他の形態を示す図である。
【図18】薄膜トランジスタを有する基板の一例を示す模式図である。
【図19】薄膜トランジスタを製造する工程を説明するための図である。
【図20】液晶表示装置を対向基板の側から見た平面図である。
【図21】図20のH−H’線に沿う断面図である。
【図22】液晶表示装置の等価回路図である。
【図23】同、液晶表示装置の部分拡大断面図である。
【図24】有機EL装置の部分拡大断面図である。
【図25】液晶表示装置の他の形態を示す図である。
【図26】本発明の電子機器の具体例を示す図である。
【図27】非接触型カード媒体の分解斜視図である。
【図28】変形例13に係る膜パターンの形成方法を説明する工程フローである。
【符号の説明】
【0128】
A…線状領域,As…幅広部,B…バンク,F…膜パターン(導電性膜),L…機能液,P…基板,30…TFT(スイッチング素子),31…薄膜,34…溝(バンクによって区画された領域),100…液晶表示装置(電気光学装置),400…非接触型カード媒体(電子機器)。
【技術分野】
【0001】
本発明は、膜パターンの形成方法、デバイス及びその製造方法、電気光学装置、並びに電子機器に関するものである。
【背景技術】
【0002】
電子回路や集積回路等の配線を有するデバイスの製造には例えばフォトリソグラフィ法が用いられている。このフォトリソグラフィ法は、予め導電膜を塗布した基板上にレジストと呼ばれる感光性材料を塗布し、回路パターンを照射して現像し、レジストパターンに応じて導電膜をエッチングすることで薄膜の配線パターンを形成するものである。このフォトリソグラフィ法は真空装置などの大掛かりな設備や複雑な工程を必要とし、また材料使用効率も数%程度でそのほとんどを廃棄せざるを得ず、製造コストが高い。
これに対して、液滴吐出ヘッドから液体材料を液滴状に吐出する液滴吐出法、所謂インクジェット法を用いて基板上に配線パターンを形成する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この方法では、金属微粒子等の導電性微粒子を分散した機能液である配線パターン形成用インクを基板に直接パターン塗布し、その後熱処理やレーザ照射を行って薄膜の導電膜パターンに変換する。この方法によれば、フォトリソグラフィが不要となり、プロセスが大幅に簡単なものになるとともに、原材料の使用量も少なくてすむというメリットがある。
【0003】
【特許文献1】特開2002−72502号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
インクジェット法を用いて基板上に膜パターンを形成する場合には、通常、インクの広がりを防止するために、バンクと呼ばれる土手構造を形成する。このバンクの材料としては、従来、有機系の材料(アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、オレフィン樹脂、メラミン樹脂等の高分子材料)が用いられてきた。しかし、配線等を形成する場合には、インクジェットプロセス後に高温の焼成工程が必要となるため、有機系材料からなるバンクにおいては変色や膜厚変化等の問題を生じることがあった。特に、TFT基板の製造工程においては、有機材料の耐熱温度を超える焼成温度が必要となるため、このような問題が顕著である。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、微細且つ高性能な膜パターンを安定して形成することのできる膜パターンの形成方法、デバイス及びその製造方法、電気光学装置、並びに電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記の目的を達成するために、本発明の膜パターンの形成方法は、機能液を基板上に配置することにより膜パターンを形成する方法であって、前記基板上にバンクを形成する工程と、前記バンクによって区画された領域に前記機能液を配置する工程と、前記基板上に配置された前記機能液を乾燥させる工程とを有し、前記バンクの形成材料は、ポリシラザン、ポリシラン、ポリシロキサンのいずれか一つを含有することを特徴とする。
本発明の膜パターンの形成方法では、バンクによって区画された領域に機能液が配置され、この機能液が乾燥することにより、基板上に膜パターンが形成される。この場合、バンクによって膜パターンの形状が規定されることから、例えば隣接するバンク間の幅を狭くするなど、バンクを適切に形成することにより、膜パターンの微細化や細線化を図ることができる。また、本方法においては、バンクの形成材料がポリシラザン、ポリシラン、ポリシロキサンのいずれか一つを含有する無機質の材料を含むことから、バンクの耐熱性が高く、しかもバンクと基板との間の熱膨張率の差が小さい。そのため、機能液の乾燥時の熱などによるバンクの劣化が抑制され、膜パターンが良好な形状で形成される。さらに、バンクを形成するために焼成するとき、機能液の乾燥後の膜を焼成するとき、後工程で基板上の他の部分を焼成するときなど、機能液を乾燥させる温度より高い温度で基板を焼成する工程を採用した場合においても、同様にバンクの劣化が抑制される。つまり、本方法によれば、微細化や細線化が図られた膜パターンを、精度よく安定して形成することができる。尚、バンクの形成材料がポリシラザン、ポリシラン、ポリシロキサンのいずれか一つを含有する無機質の材料を含むようにすることで、焼成後にシロキサン骨格を持つ高分子から構成されるバンクとすることができる。このシロキサン骨格を持つ高分子は耐熱性が高く、基板との間の熱望効率の差が小さいことから、焼成後にシロキサン骨格を持つ高分子となる材料であれば、バンクの形成材料としてポリシラザン、ポリシラン、ポリシロキサンと同等の効果が得られる。
【0006】
本発明においては、前記バンクの形成材料は、ポリシラザン、ポリシラン、ポリシロキサンのいずれか一つを含有する感光性の材料からなるものとすることができる。
感光性材料を用いることにより、バンクのパターニングを容易にすることができる。
【0007】
本発明においては、前記機能液を液滴吐出法を用いて前記領域に配置するものとすることができる。
この方法によれば、液滴吐出法を用いることにより、スピンコート法などの他の塗布技術に比べて、液体材料の消費に無駄が少なく、基板上に配置する機能液の量や位置の制御を行ないやすい。
【0008】
本発明においては、前記バンクの形成工程は、前記基板上に前記バンクの形成材料からなる薄膜を形成する工程と、前記薄膜の表面に撥液処理を施す工程と、前記薄膜を前記バンクの形状にパターニングする工程とを含むものとすることができる。
この方法によれば、バンクの上面のみを撥液化し、バンクの側面を撥液化しない状態とすることができる。したがって、微細なパターンを形成する場合でも、バンク内に機能液がスムーズに入り込めるようになり、膜の均一性も向上する。
【0009】
本発明においては、前記バンクの形成工程は、前記基板上に前記バンクの形成材料からなる薄膜を形成する工程と、前記薄膜に露光処理を施す工程と、前記薄膜の表面に撥液処理を施す工程と、前記薄膜を前記バンクの形状にパターニングする工程とを含むものとすることができる。
この方法によれば、例えば、バンクの形成材料に感光性の材料を用いた場合に、バンクの形成材料からなる薄膜を露光しパターニングすることから、感光性レジストの塗布及び、剥離する工程を省くことができる。従って、生産性良く膜パターンを製造することができる。
【0010】
本発明においては、前記バンクによって区画された領域は、部分的に幅が広く形成されているものとすることができる。具体的には、前記領域は、前記機能液の飛翔径よりも大きな幅を有する幅広領域と当該幅広領域よりも狭い幅を有する幅狭領域とが接続されて配置されるような形状とすることができる。
この方法によれば、例えば隣接するバンク間の幅(幅狭領域の幅)を狭くするなど、バンクを適切に形成することにより、パターンの微細化や細線化を図ることができる。この場合、バンクの側面は機能液に対して濡れ性の良い状態であることが望ましいが、本方法においてはバンクの側面が撥液化されていないので、バンク間の幅を狭くしても機能液は毛管現象等によりバンク内にスムーズに入り込むことができる。
また、本方法においてはバンクによって区画された領域は部分的に幅が広く形成されているので、この幅が広く形成された部分に機能液の一部が退避することにより、機能液の配置時におけるバンクからの機能液の溢れが防止される。そのため、パターンを所望の形状に正確に形成することができる。
【0011】
本発明のデバイスの製造方法は、基板に膜パターンが形成されてなるデバイスの製造方法であって、上記の膜パターンの形成方法により、前記基板に前記膜パターンを形成することを特徴とする。
本発明のデバイス製造方法では、デバイスに形成される膜パターンの微細化や細線化が安定して図られる。そのため、高精度なデバイスを安定して製造することができる。
特に、前記膜パターンが前記基板上に設けられたTFT(膜トランジスタ)等のスイッチング素子の一部を構成する場合には、高集積化されたスイッチング素子を安定的に得ることができる。
さらに、前記膜パターンが前記基板上に設けられたTFT(膜トランジスタ)等のスイッチング素子の一部であるゲート電極と、該ゲート電極に接続されるゲート配線との少なくとも一方の少なくとも一部を構成する場合には、高集積化された素子のゲート電極を安定的に得られるとともに、素子と素子の間に信号を伝達するゲート配線を安定的に得ることができる。
【0012】
本発明のデバイスは、上記のデバイス製造方法を用いて製造されることを特徴とする。
また、本発明の電気光学装置は、上記のデバイスを備えることを特徴とする。さらに、本発明の電子機器は、上記の電気光学装置を備えることを特徴とする。
これにより、高性能なデバイス、電気光学装置、電子機器を提供することができる。
なお、電気光学装置としては、例えば、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマ型表示装置などを例示できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下、本発明について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の膜パターンの形成方法を概念的に示す図である。
本発明の膜パターンの形成方法は、基板P上にバンクBを形成するバンク形成工程、バンクBによって区画された領域に機能液Lを配置する材料配置工程、及び基板P上に配置された機能液Lを乾燥させる乾燥(焼成)工程を有している。
【0014】
本発明の膜パターンの形成方法では、バンクBによって区画された領域に機能液Lが配置され、この機能液Lが乾燥することにより、基板P上に膜パターンFが形成される。この場合、バンクBによって膜パターンFの形状が規定されることから、例えば隣接するバンクB、B間の幅を狭くするなど、バンクBを適切に形成することにより、膜パターンFの微細化や細線化が図られる。なお、膜パターンFが形成された後、基板PからバンクBを除去してもよく、そのまま基板P上に残してもよい。
【0015】
また、本発明の膜パターンの形成方法では、バンクBの形成材料として、ポリシラザンを主成分とする無機質の材料が用いられる。バンクBを形成する方法としては、例えば、各種コート法やCVD法(化学的気相成長法)等を用いて基板P上にポリシラザンを主成分とする無機質の材料からなる層を形成した後、エッチングやアッシング等によりパターニングして所定の形状のバンクBを得ることができる。また、別の方法として、各種コート法を用いて基板P上にポリシラザンを主成分とする感光性のバンク形成材料を成膜し、露光処理及び現像処理によってバンク形状にパターニングした後、これを焼成することもできる。この場合、バンク材料としては、ポリシラザンと光酸発生剤とを含む感光性ポリシラザン組成物のようなポジ型として機能する材料を好適に用いることができる。
尚、上記記載の無機質の材料は、バンクBを形成する焼成前の出発材料として用いられ、分散液の固形分の成分はポリシラザン、ポリシラン、ポリシロキサンのいずれかを選択することができる。
【0016】
基板Pとしては、ガラス、石英ガラス、Siウエハ、プラスチックフィルム、金属板など各種のものが挙げられる。さらに、これら各種の素材基板の表面に半導体膜、金属膜、誘電体膜、有機膜などが下地層として形成されたものも含む。
【0017】
本発明の膜パターンの形成方法では、バンクBの形成材料が無機質の材料を含むことにより、バンクBの耐熱性が高くなり、しかもバンクBと基板Pとの間の熱膨張率の差が小さくなる。そのため、機能液の乾燥時や焼成時の熱などによるバンクBの劣化が抑制され、膜パターンFが良好な形状で形成される。
【0018】
例えば、バンクB及び機能液の上に低融点ガラスなどを予め塗布するなどして、機能液Lを焼成する際、焼成温度が300℃以上の高温になる場合がある。こうした場合にも、バンクBが無機質の材料から形成されていることにより、十分な耐久性が得られる。
【0019】
ここで、本発明における機能液(インク)Lとしては、種々のものを用いることができる。機能液とは、液中に含まれる膜成分を膜化することによって所定の機能を有する膜(機能膜)を形成し得るものをいう。係る機能としては、電気・電子的機能(導電性、絶縁性、圧電性、焦電性、誘電性等)、光学的機能(光選択吸収、反射性、偏光性、光選択透過性、非線形光学性、蛍光あるいはリン光等のルミネッセンス、フォトクロミック性等)、磁気的機能(硬磁性、軟磁性、非磁性、透磁性等)、化学的機能(吸着性、脱着性、触媒性、吸水性、イオン伝導性、酸化還元性、電気化学特性、エレクトロクロミック性等)、機械的機能(耐摩耗性等)、熱的機能(伝熱性、断熱性、赤外線放射性等)、生体的機能(生体適合性、抗血栓性等)等の種々の機能がある。本実施形態においては、例えば、導電性微粒子を含む配線パターン用インクを用いる。
機能液Lを、バンクBによって区画された領域に配置する方法としては、液滴吐出法、いわゆるインクジェット法を用いるのが好ましい。液滴吐出法を用いることにより、スピンコート法などの他の塗布技術に比べて、液体材料の消費に無駄が少なく、基板上に配置する機能液の量や位置の制御を行ないやすいという利点がある。
【0020】
配線パターン用インクは、導電性微粒子を分散媒に分散させた分散液からなるものである。
導電性微粒子としては、例えば、金、銀、銅、パラジウム、及びニッケルのうちのいずれかを含有する金属微粒子の他、これらの酸化物、並びに導電性ポリマーや超電導体の微粒子などが用いられる。
これらの導電性微粒子は、分散性を向上させるために表面に有機物などをコーティングして使うこともできる。導電性微粒子の表面にコーティングするコーティング材としては、例えばキシレン、トルエン等の有機溶剤やクエン酸等が挙げられる。
導電性微粒子の粒径は1nm以上0.1μm以下であることが好ましい。0.1μmより大きいと、後述する液体吐出ヘッドのノズルに目詰まりが生じるおそれがある。また、1nmより小さいと、導電性微粒子に対するコーテイング剤の体積比が大きくなり、得られる膜中の有機物の割合が過多となる。
【0021】
分散媒としては、上記の導電性微粒子を分散できるもので、凝集を起こさないものであれば特に限定されない。例えば、水の他に、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類、n−ヘプタン、n−オクタン、デカン、ドデカン、テトラデカン、トルエン、キシレン、シメン、デュレン、インデン、ジペンテン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、シクロヘキシルベンゼンなどの炭化水素系化合物、またエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、ビス(2−メトキシエチル)エーテル、p−ジオキサンなどのエーテル系化合物、さらにプロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノンなどの極性化合物を例示できる。これらのうち、微粒子の分散性と分散液の安定性、また液滴吐出法(インクジェット法)への適用の容易さの点で、水、アルコール類、炭化水素系化合物、エーテル系化合物が好ましく、より好ましい分散媒としては、水、炭化水素系化合物を挙げることができる。
【0022】
上記導電性微粒子の分散液の表面張力は0.02N/m以上0.07N/m以下の範囲内であることが好ましい。液滴吐出法にて液体を吐出する際、表面張力が0.02N/m未満であると、インク組成物のノズル面に対する濡れ性が増大するため飛行曲りが生じやすくなり、0.07N/mを超えるとノズル先端でのメニスカスの形状が安定しないため吐出量や、吐出タイミングの制御が困難になる。表面張力を調整するため、上記分散液には、基板との接触角を大きく低下させない範囲で、フッ素系、シリコーン系、ノニオン系などの表面張力調節剤を微量添加するとよい。ノニオン系表面張力調節剤は、液体の基板への濡れ性を向上させ、膜のレベリング性を改良し、膜の微細な凹凸の発生などの防止に役立つものである。上記表面張力調節剤は、必要に応じて、アルコール、エーテル、エステル、ケトン等の有機化合物を含んでもよい。
【0023】
上記分散液の粘度は1mPa・s以上50mPa・s以下であることが好ましい。液滴吐出法を用いて液体材料を液滴として吐出する際、粘度が1mPa・sより小さい場合にはノズル周辺部がインクの流出により汚染されやすく、また粘度が50mPa・sより大きい場合は、ノズル孔での目詰まり頻度が高くなり円滑な液滴の吐出が困難となる。
【0024】
液滴吐出法の吐出技術としては、帯電制御方式、加圧振動方式、電気機械変換式、電気熱変換方式、静電吸引方式などが挙げられる。帯電制御方式は、材料に帯電電極で電荷を付与し、偏向電極で材料の飛翔方向を制御してノズルから吐出させるものである。また、加圧振動方式は、材料に30kg/cm2程度の超高圧を印加してノズル先端側に材料を吐出させるものであり、制御電圧をかけない場合には材料が直進してノズルから吐出され、制御電圧をかけると材料間に静電的な反発が起こり、材料が飛散してノズルから吐出されない。また、電気機械変換方式は、ピエゾ素子(圧電素子)がパルス的な電気信号を受けて変形する性質を利用したもので、ピエゾ素子が変形することによって材料を貯留した空間に可撓物質を介して圧力を与え、この空間から材料を押し出してノズルから吐出させるものである。
【0025】
また、電気熱変換方式は、材料を貯留した空間内に設けたヒータにより、材料を急激に気化させてバブル(泡)を発生させ、バブルの圧力によって空間内の材料を吐出させるものである。静電吸引方式は、材料を貯留した空間内に微小圧力を加え、ノズルに材料のメニスカスを形成し、この状態で静電引力を加えてから材料を引き出すものである。また、この他に、電場による流体の粘性変化を利用する方式や、放電火花で飛ばす方式などの技術も適用可能である。液滴吐出法は、材料の使用に無駄が少なく、しかも所望の位置に所望の量の材料を的確に配置できるという利点を有する。なお、液滴吐出法により吐出される液状材料(流動体)の一滴の量は、例えば1〜300ナノグラムである。
【0026】
本発明の膜パターンの形成方法では、上述した配線パターン用インクを用いることにより、導電性を有する膜パターンを形成することができる。この導電性の膜パターンは、配線として、各種デバイスに適用される。
【0027】
図2は、本発明の膜パターンの形成方法に用いられる装置の一例として、液滴吐出法によって基板上に液体材料を配置する液滴吐出装置(インクジェット装置)IJの概略構成を示す斜視図である。
【0028】
液滴吐出装置IJは、液滴吐出ヘッド1と、X軸方向駆動軸4と、Y軸方向ガイド軸5と、制御装置CONTと、ステージ7と、クリーニング機構8と、基台9と、ヒータ15とを備えている。
ステージ7は、この液滴吐出装置IJによりインク(液体材料)を設けられる基板Pを支持するものであって、基板Pを基準位置に固定する不図示の固定機構を備えている。
【0029】
液滴吐出ヘッド1は、複数の吐出ノズルを備えたマルチノズルタイプの液滴吐出ヘッドであり、長手方向とY軸方向とを一致させている。複数の吐出ノズルは、液滴吐出ヘッド1の下面にY軸方向に並んで一定間隔で設けられている。液滴吐出ヘッド1の吐出ノズルからは、ステージ7に支持されている基板Pに対して、上述した導電性微粒子を含むインクが吐出される。
【0030】
X軸方向駆動軸4には、X軸方向駆動モータ2が接続されている。X軸方向駆動モータ2はステッピングモータ等であり、制御装置CONTからX軸方向の駆動信号が供給されると、X軸方向駆動軸4を回転させる。X軸方向駆動軸4が回転すると、液滴吐出ヘッド1はX軸方向に移動する。
Y軸方向ガイド軸5は、基台9に対して動かないように固定されている。ステージ7は、Y軸方向駆動モータ3を備えている。Y軸方向駆動モータ3はステッピングモータ等であり、制御装置CONTからY軸方向の駆動信号が供給されると、ステージ7をY軸方向に移動する。
【0031】
制御装置CONTは、液滴吐出ヘッド1に液滴の吐出制御用の電圧を供給する。また、X軸方向駆動モータ2に液滴吐出ヘッド1のX軸方向の移動を制御する駆動パルス信号を、Y軸方向駆動モータ3にステージ7のY軸方向の移動を制御する駆動パルス信号を供給する。
クリーニング機構8は、液滴吐出ヘッド1をクリーニングするものである。クリーニング機構8には、図示しないY軸方向の駆動モータが備えられている。このY軸方向の駆動モータの駆動により、クリーニング機構8は、Y軸方向ガイド軸5に沿って移動する。クリーニング機構8の移動も制御装置CONTにより制御される。
ヒータ15は、ここではランプアニールにより基板Pを熱処理する手段であり、基板P上に塗布された液体材料に含まれる溶媒の蒸発及び乾燥を行なう。このヒータ15の電源の投入及び遮断も制御装置CONTにより制御される。
【0032】
液滴吐出装置IJは、液滴吐出ヘッド1と基板Pを支持するステージ7とを相対的に走査しつつ基板Pに対して液滴を吐出する。ここで、以下の説明において、X軸方向を走査方向、X軸方向と直交するY軸方向を非走査方向とする。したがって、液滴吐出ヘッド1の吐出ノズルは、非走査方向であるY軸方向に一定間隔で並んで設けられている。なお、図2では、液滴吐出ヘッド1は、基板Pの進行方向に対し直角に配置されているが、液滴吐出ヘッド1の角度を調整し、基板Pの進行方向に対して交差させるようにしてもよい。
このようにすれば、液滴吐出ヘッド1の角度を調整することで、ノズル間のピッチを調節することが出来る。また、基板Pとノズル面との距離を任意に調節することが出来るようにしてもよい。
【0033】
図3は、ピエゾ方式による液体材料の吐出原理を説明するための図である。
図3において、液体材料(配線パターン用インク、機能液)を収容する液体室21に隣接してピエゾ素子22が設置されている。液体室21には、液体材料を収容する材料タンクを含む液体材料供給系23を介して液体材料が供給される。
ピエゾ素子22は駆動回路24に接続されており、この駆動回路24を介してピエゾ素子22に電圧を印加し、ピエゾ素子22を変形させることにより、液体室21が変形し、ノズル25から液体材料が吐出される。この場合、印加電圧の値を変化させることにより、ピエゾ素子22の歪み量が制御される。また、印加電圧の周波数を変化させることにより、ピエゾ素子22の歪み速度が制御される。ピエゾ方式による液滴吐出は材料に熱を加えないため、材料の組成に影響を与えにくいという利点を有する。
【0034】
[第1の実施形態]
次に、本発明の膜パターンの形成方法の第1の実施形態である配線パターンの形成方法について図4〜図7を参照しながら説明する。図4は本実施形態に係る配線パターンの形成方法の一例を示すフローチャート図、図5〜図7は形成手順を示す模式図である。
【0035】
図4に示すように、本実施形態に係る配線パターンの形成方法は、上述した配線パターン形成用インクを基板上に配置し、基板上に導電膜配線パターンを形成するものであって、基板表面を親液化する親液処理工程S1と、親液化された基板上に配線パターンに応じたバンクを形成するバンク形成工程S2〜S6と、バンク間の残渣を除去する残渣処理工程S7と、バンクに撥液性を付与する撥液処理工程S8と、残渣を除去されたバンク間にインクを配置する材料配置工程S9と、インクに含まれる膜成分を膜化し、これを焼成する材料膜焼成工程S10とを概略備えている。
以下、各工程毎に詳細に説明する。本実施形態では基板Pとしてガラス基板が用いられる。
【0036】
<親液処理工程>
まず、図5(a)に示すように、バンク形成前に予め基板の表面P0に親液処理を施す(親液処理工程S1)。
この親液処理は、材料配置工程S9において配線パターン形成用インクが基板Pに対して良好な濡れ性を示すようにするための表面改質処理である。この処理は、例えば基板Pの表面にHMDS処理を施してもよい。HMDS処理は、ヘキサメチルジシラサン((CH3)3SiNHSi(CH3)3)を蒸気状にして塗布する方法である。これにより、バンクと基板Pとの密着性を向上する密着層としてのHMDS層を基板表面P0上に形成することができる。
【0037】
<バンク形成工程>
次に、基板P上にバンクを形成する。
バンクは、材料配置工程S9において仕切部材として機能する部材である。バンクの形成はリソグラフィ法や印刷法等、任意の方法で行なうことができる。例えば、リソグラフィ法を使用する場合は、スピンコート、スプレーコート、ロールコート、ダイコート、ディップコート等所定の方法で、基板P上にバンクの高さに合わせてバンクの形成材料を塗布し、その上にレジスト層を塗布する。そして、バンク形状(配線パターン)に合わせてマスクを施しレジストを露光・現像することによりバンク形状に合わせたレジストを残す。最後にエッチングしてマスク以外の部分のバンク材料を除去する。また、バンク材料として感光性の材料を用いた場合には、レジストを用いずにバンク材料を直接パターニングすることができる。本実施形態では、バンク材料としてポリシラザンを主成分とする無機質の材料からなるもの、特にポリシラザンと光酸発生剤とを含む感光性ポリシラザン組成物のようなポジ型として機能する感光性ポリシラザンを用い、これを露光処理及び現像処理によって直接パターニングする方法を採用する。
【0038】
ここではまず、図5(b)に示すように、基板P上にバンクの高さに合わせてバンク材料である感光性ポリシラザンの塗膜(薄膜31)を形成する(バンク材形成工程S2)。具体的には、バンク形成材料を1000rpmでスピンコートし、これを110℃、1分間プリベークする。
次に、図5(c)に示すように、マスクを用いて薄膜31を露光し(第1露光工程S3)、薄膜31を加湿した後(図5(d))、図5(e)に示すように、現像処理を行なう(現像工程S4)。加湿してから現像を行なうことで、光透過率の低下要因となるバンク材料中の窒素成分を除去することができる。なお、露光条件は、例えば10mjとし、加湿処理の条件は、温度:25℃、湿度:80%RH、加湿時間:4分とする。また、現像処理の条件は、現像液:TMAH2.38%、温度:25℃、現像時間:1分とする。現像後は、必要に応じて除水処理を行なってもよい。除水は、例えば基板Pを真空雰囲気下で5分間放置することにより行なう。
【0039】
次に、図6(a)に示すように、基板P全体に露光処理を施す(第2露光工程S5)。
そして、図6(b)に示すように、薄膜31を加湿した後、焼成を行なう(バンク焼成工程S6)。焼成前に露光を行なうことにより、バンク材料中の水素基の脱離反応を促すことができる。なお、露光条件は、例えば10mjとし、加湿処理の条件は、温度:25℃、湿度:80%RH、加湿時間:4分とする。また、焼成条件は、焼成温度:350℃、焼成時間:60分とする。焼成することによりポリシラザンはシロキサン骨格をもつ高分子となる。
例えば、バンク材料のポリシザランがポリメチルシザラン[―(SiCH3(NH)1.5)n―]のとき、ポリメチルシザランは、加湿処理により一部加水分解し[SiCH3(NH)(OH)]の形態となる。次に、焼成により縮合して、ポリメチルシロキサン[−(SiCH3O1.5)−]の形態となる。このようにして形成されるポリメチルシロキサンは、主成分となる骨格が無機質であることから、熱処理に対し高い耐性を有するものとなる。
以上により、図6(c)に示されるように、配線パターンを形成すべき溝部34の周辺を囲むように、例えば10〜15μm幅でバンクB、Bが突設される。
【0040】
<残渣処理工程>
次に、図6(d)に示すように、バンク間の残渣処理を行なう(残渣処理工程S7)。
残渣処理としては、紫外線を照射することにより残渣処理を行なう紫外線(UV)照射処理、大気雰囲気中で酸素を処理ガスとするO2プラズマ処理、フッ酸溶液で残渣部をエッチングするフッ酸処理等を選択できるが、ここでは、フッ酸処理を実施する。フッ酸処理は、例えば0.2%フッ酸水溶液で20秒間エッチングを施すことにより行なう。フッ酸処理では、バンクB、Bがマスクとして機能し、バンクB、B間に形成された溝部34の底部35に残ったバンク材料等が除去される。
【0041】
<撥液処理工程>
続いて、図6(e)に示すように、バンクBに対し撥液処理を行ない、その表面に撥液性を付与する(撥液処理工程S8)。
撥液処理としては、例えば大気雰囲気中でテトラフルオロメタンを処理ガスとするプラズマ処理法(CF4プラズマ処理法)を採用することができる。CF4プラズマ処理の条件は、例えばプラズマパワーが50〜1000W、4フッ化メタンガス流量が50〜100ml/min、プラズマ放電電極に対する基体搬送速度が0.5〜1020mm/sec、基体温度が70〜90℃とされる。なお、処理ガスとしては、テトラフルオロメタン(四フッ化炭素)に限らず、他のフルオロカーボン系のガスを用いることもできる。
また、上記プラズマ処理法によらず撥液処理としては、減圧プラズマ処理法または、FASによる気相処理法を用いてもよい。
【0042】
このような撥液処理を行なうことにより、バンクB、Bにはこれを構成する材料中にフッ素基が導入され、高い撥液性が付与される。
なお、バンクB、Bに対する撥液処理により、先に親液処理した基板P表面に対し多少は影響があるものの、特に基板Pがガラス等からなる場合には、撥液処理によるフッ素基の導入が起こらないため、基板Pはその親液性、すなわち濡れ性が実質上損なわれることはない。
また、バンクB、Bについては、撥液性を有する材料(例えばフッ素基を有する材料)によって形成することにより、その撥液処理を省略するようにしてもよい。
【0043】
<材料配置工程>
次に、先の図2に示した液滴吐出装置IJによる液滴吐出法を用いて、配線パターン形成材料Lを、基板P上のバンクB、Bによって区画された領域、すなわちバンクB、B間に配置する(材料配置工程S9)。
本例では、配線パターン用インクL(機能液)として、導電性微粒子を溶媒(分散媒)に分散させた分散液を吐出する。ここで用いられる導電性微粒子は、金、銀、銅、パラジウム、ニッケルの何れかを含有する金属微粒子の他、導電性ポリマーや超電導体の微粒子などが用いられる。材料配置工程では、図7(a)に示すように、液滴吐出ヘッド1から配線パターン形成用材料を含むインクを液滴にして吐出する。吐出された液滴は、図7(b)に示すように、基板P上のバンクB、B間の溝部34に配置される。液滴吐出の条件としては、例えば、インク重量4〜7ng/dot、インク速度(吐出速度)5〜7m/secで行なうことができる。また、液滴を吐出する雰囲気は、温度60℃以下、湿度80%以下に設定されていることが好ましい。これにより、液滴吐出ヘッド1の吐出ノズルが目詰まりすることなく安定した液滴吐出を行なうことができる。
【0044】
このとき、液滴が吐出される配線パターン形成予定領域(すなわち溝部34)はバンクB、Bに囲まれているので、液滴が所定位置以外に拡がることを阻止することができる。
また、バンクB、Bには撥液性が付与されているため、吐出された液滴の一部がバンクB上に乗っても、バンク表面が撥液性となっていることによりバンクBからはじかれ、バンク間の溝部34に流れ落ちるようになる。さらに、基板Pが露出している溝部34の底部35は親液性を付与されているため、吐出された液滴が底部35にてより拡がり易くなり、これによりインクは所定位置内で均一に配置される。
【0045】
<中間乾燥工程>
基板Pに液滴を吐出した後、分散媒の除去及び膜厚確保のため、必要に応じて乾燥処理をする。乾燥処理は、例えば基板Pを加熱する通常のホットプレート、電気炉などによる処理の他、ランプアニールによって行なうこともできる。ランプアニールに使用する光の光源としては、特に限定されないが、赤外線ランプ、キセノンランプ、YAGレーザ、アルゴンレーザ、炭酸ガスレーザ、XeF、XeCl、XeBr、KrF、KrCl、ArF、ArClなどのエキシマレーザなどを光源として使用することができる。これらの光源は一般には、出力10W以上5000W以下の範囲のものが用いられるが、本実施形態では100W以上1000W以下の範囲で十分である。なお、この中間乾燥工程と上記材料配置工程とを繰り返し行なうことにより、液体材料の液滴が複数層積層され、膜厚の厚い配線パターン(膜パターン)を形成することができる(図7(c))。
【0046】
<焼成工程>
次に、中間乾燥工程で乾燥した乾燥膜を焼成する(材料膜焼成工程S10)。
吐出工程後の乾燥膜は、微粒子間の電気的接触をよくするために、分散媒を完全に除去する必要がある。また、導電性微粒子の表面に分散性を向上させるために有機物などのコーティング材がコーティングされている場合には、このコーティング材も除去する必要がある。そのため、吐出工程後の基板Pには熱処理及び/又は光処理が施される。
【0047】
熱処理及び/又は光処理は通常大気中で行なわれるが、必要に応じて、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガス雰囲気中で行なうこともできる。熱処理及び/又は光処理の処理温度は、分散媒の沸点(蒸気圧)、雰囲気ガスの種類や圧力、微粒子の分散性や酸化性等の熱的挙動、コーティング材の有無や量、基材の耐熱温度などを考慮して適宜決定される。例えば、有機物からなるコーティング材を除去するためには、約300℃で焼成することが必要である。この場合、例えば、バンクB及び液体材料の乾燥膜の上に低融点ガラスなどを予め塗布してもよい。また、プラスチックなどの基板を使用する場合には、室温以上100℃以下で行なうことが好ましい。
以上の工程により吐出工程後の乾燥膜は微粒子間の電気的接触が確保され、図7(d)に示すように、導電性膜(膜パターンF)に変換される。
【0048】
本実施の形態例では、無機質の材料を用いてバンクBが形成されていることから、バンクBの耐熱性が高く、しかもバンクBと基板Pとの間の熱膨張率の差が小さい。そのため、焼成時の高温処理にあっても、バンクBの劣化が抑制され、膜パターンFが良好な形状で形成される。
なお、本実施形態では、本発明の膜パターンの形成方法の好適な一例を示した。しかし、本発明はこれに限らず、必要に応じて、上記工程の一部を変更したり省略したりすることも可能である。例えば、工程S6のバンク焼成工程を省略して、工程S10でバンクと材料膜の双方を同時に焼成する等の設計変更は自由である。
【0049】
[第2の実施形態]
次に、本発明の膜パターンの形成方法の第2の実施形態について図4のフローチャート及び図8〜9を参照しながら説明する。なお、本実施形態において、前記第1の実施形態と同様の部材又は部位については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。さらに、図8及び図9においては、材料配置工程以降の工程の図示を省略する。
【0050】
前記第1の実施形態では、バンク材料としてポリシラザンを主成分とする材料と光酸発生剤とを含む感光性ポリシラザンを用いたが、第2の実施形態においては、バンク材料にポリシロキサンを主成分とする材料と光酸発生剤とを含む感光性ポリシロキサンを用いた。
製造工程において、前記第1の実施形態との相違点は、現像工程S4とバンク焼成工程S6における加湿処理が無くなり、その他の工程は前記第1の実施形態と同様とする。その理由は、バンク材料の主成分にポリシラザンを使用したとき、加湿することにより窒素成分が除去される効果があるが、バンク材料の主成分にポリシロキサンを使用したときは、窒素成分が含まれていないので、加湿する必要がないからである。
【0051】
親液処理工程S1とバンク材形成工程S2を経た後、図8(c)に示すように、薄膜31を露光し(第1露光工程S3)、次に加湿をせずに、図8(d)に示すように、現像処理を行う(現像工程S4)。図9(a)に示すように、薄膜31を露光し(第2露光工程S5)、次に加湿をせずに、図9(b)に示すように、バンク焼成を行う(バンク焼成工程S6)。焼成することによりポリシロキサンはシロキサン骨格をもつ高分子となる。
続いて、図9(c)に示すように、残渣処理を行い(残渣処理工程S7)、図9(d)に示すように、バンクBに撥液処理であるプラズマ処理を行う(撥液処理工程S8)。
続いて、材料配置工程S9、材料膜焼成工程S10が行なわれ、導電性膜(膜パターンF)が形成される。
本発明はこれに限らず、必要に応じて、上記工程の一部を変更したり省略したりすることも可能である。例えば、工程S6のバンク焼成工程を省略して、工程S10でバンクと材料膜の双方を同時に焼成する等の設計変更は自由である。
【0052】
上記したように、第2の実施形態によれば、焼成後のバンクは、無機質の材料が主成分となるため、前記第1の実施形態の作用及び効果に加えて以下の効果を有する。
(1)第2の実施形態によれば、加湿工程を省略できることから、工程を簡略化できるので、生産性を向上することができる。また、加湿する為の設備、エネルギーが不要となるので、省資源とすることができる。
【0053】
[第3の実施形態]
次に、本発明の膜パターンの形成方法の第3の実施形態について図10〜図12を参照しながら説明する。図10は本実施形態に係る配線パターンの形成方法の一例を示すフローチャート図、図11及び図12は形成手順を示す模式図である。本実施形態において第1の実施形態と異なる点は、撥液処理工程を現像工程の前に行なった点のみである。よって、第1の実施形態と同様の部材又は部位については同じ符号を付し、同様の工程手順については説明を省略する。さらに、図11及び図12においては、材料配置工程以降の工程の図示を省略する。
【0054】
本実施形態において、図11(a)〜図11(d)までの工程(S11〜S13)は第1実施形態における図5(a)〜図5(d)までの工程(S1〜S3)と同じである。第1実施形態では、第1露光工程S3を行なった後現像工程S4を行ない、その後撥液処理工程S8を行なった。これに対して、本実施形態では、第1露光工程S13にて露光(図11(c))と加湿(図11(d))を行なった後、撥液処理工程S14(図11(e))を行ない、その後現像工程S15(図12(a))を行なっている。こうすることで、現像後の薄膜31は上面31aのみが撥液化され、溝部34の側面31bは撥液化されない状態となり、溝部34内にインクLを吐出するときにバンクBとインクLとの濡れ性を向上することができる。一方、バンクBの上面31aは撥液化されているので、インクはバンク上面に付着せずに、バンク間の溝のみに配置される。
このように、本実施形態によれば、第1の実施形態と同様の作用効果を発揮しつつ、バンク側面とインクとの濡れ性向上により、膜の均一性をより向上することができる。
【0055】
[第4の実施形態]
次に、本発明の膜パターンの形成方法の第4の実施形態について図13を参照しながら説明する。なお、本実施形態において、第1の実施形態〜第3の実施形態と同様の部材又は部位については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【0056】
本実施形態のパターン形成方法は、基板P上にバンクBを形成するバンク形成工程、及びバンクBによって区画された線状の領域Aに機能液Lを配置する材料配置工程を有している。バンク形成工程は、第3の実施形態の方法を用いる。
【0057】
本実施形態のパターン形成方法では、バンクBによって区画された線状領域Aに機能液Lが配置され、この機能液Lが例えば乾燥することにより、基板P上に線状の膜パターンFが形成される。この場合、バンクBによって膜パターンFの形状が規定されることから、例えば隣接するバンクB、B間の幅を狭くするなど、バンクBを適切に形成することにより、パターンFの微細化や細線化が図られる。この場合、バンクBの側面は機能液Lに対して濡れ性の良い状態であることが望ましいが、第3の実施形態の方法においてはバンクBの側面が撥液化されていないので、バンクB,B間の幅を狭くしても機能液Lは毛管現象等によりバンクB,B内にスムーズに入り込むことができる。
なお、パターンFが形成された後、基板PからバンクBを除去してもよく、そのまま基板P上に残してもよい。
【0058】
また、本実施形態のパターン形成方法では、基板P上にバンクBを形成する際、バンクBによって区画される線状領域Aについて、一部の幅を広くする。すなわち、線状領域Aの軸方向に関する所定の位置に、他の領域の幅Wに比べて広い幅Wp(Wp>W)からなる部分(以後、必要に応じて幅広部Asと称す)を、単数あるいは複数設ける。
【0059】
本実施形態のパターン形成方法では、バンクBによって区画された線状領域Aの幅が部分的(幅広部As)に広く形成されていることにより、機能液Lの配置時、この幅広部Asに機能液Lの一部が退避し、バンクBからの機能液Lの溢れが防止される。
一般に、線状領域に液体を配置する際、液体の表面張力の作用などによってその領域に液体が流入しにくかったり、その領域内で液体が広がりにくい場合がある。これに対して、本実施形態のパターン形成方法では、線幅に差が設けられている部分での液体の動きが誘因となり、線状領域Aへの機能液Lの流入あるいは線状領域A内での機能液Lの広がりが促進され、バンクBからの機能液Lの溢れが防止される。なお、機能液Lの配置に際して、線状領域Aに対する機能液の配置量が適宜設定されることは言うまでもない。
【0060】
このように、本実施形態のパターン形成方法では、機能液Lの配置時におけるバンクBからの機能液Lの溢れが防止されることから、パターンFが所望の形状に正確に形成される。したがって、細い線状のパターンFを、精度よく安定的に形成することができる。
また、本実施形態では、バンクBの形成を第3の実施形態で示した方法で行なっているため、バンクBの上面のみ撥液化し、バンクBの側面を撥液化しない状態とすることができる。このため、微細なパターンFを形成する場合でも、バンクB,B内に機能液Lがスムーズに入り込めるようになり、膜の均一性も向上する。
【0061】
ここで、バンクBによって区画される線状領域Aにおいて、幅広部Asの幅Wpは、他の部分の幅Wの110〜500%であるのが好ましい。これにより、機能液Lの配置時におけるバンクからの機能液の溢れが確実に防止される。なお、上記割合が110%未満であると、幅の広い部分に機能液Lが十分に退避しないおそれがあるので好ましくない。また、500%を超えると、基板P上のスペースの有効利用を図る上で好ましくない。
【0062】
なお、線状領域Aの形状は図13に示したものに限らず他の形状でもよい。線状領域Aにおける幅広部Asの個数や大きさ、配置位置、配置ピッチなどはパターンの材質や幅、あるいは要求精度に応じて適宜設定される。
【0063】
[第5の実施形態]
次に、本発明の膜パターンの形成方法の第5の実施形態について図14及び図15を参照しながら説明する。なお、本実施形態において第1の実施形態〜第4の実施形態と同様の部材又は部位については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【0064】
図14において、基板P上には、バンクBによって第1の幅H1を有する第1溝部34A(幅広領域)と、その第1溝部34Aに接続するように第2の幅H2を有する第2溝部34B(幅狭領域)とが形成されている。第1の幅H1は機能液の飛翔径よりも大きく形成されている。第2の幅H2は第1の幅H1よりも狭くなっている。換言すれば、第2の幅H2は第1の幅H1以下である。また、第1溝部34Aは図14中、X軸方向に延びるように形成され、第2溝部34BはX軸方向とは異なる方向のY軸方向に延びるように形成されている。このバンクBは第3の実施形態の方法により形成されたものである。
【0065】
上述した溝部34A,34BにパターンFを形成するためには、まず、図15(a)に示すように、パターンFを形成するための配線パターンインクを含む機能液Lの液滴を液滴吐出ヘッド1により第1溝部34Aの所定位置に配置する。機能液Lの液滴を第1溝部34Aに配置するときには、第1溝部34Aの上方より液滴吐出ヘッド1を使って液滴を第1溝部34Aに吐出する。本実施形態においては、図15(a)に示すように、機能液Lの液滴は、第1溝部34Aの長手方向(X軸方向)に沿って所定間隔で配置される。このとき、機能液Lの液滴は、第1溝部34Aのうち第1溝部34Aと第2溝部34Bとが接続する接続部37近傍(交差領域)にも配置される。
【0066】
図15(b)に示すように、第1溝部34Aに配置された機能液Lは、自己流動により第1溝部34A内において濡れ拡がる。更に、第1溝部34Aに配置された機能液Lは、自己流動によって第2溝部34Bにも濡れ拡がる。これにより、第2溝部34B上より直接的に第2溝部34Bに対して液滴を吐出することなく、第2溝部34Bにも機能液Lを配置することができる。この場合、バンクBの側面は機能液Lに対して濡れ性の良い状態であることが望ましいが、第3の実施形態の方法においてはバンクBの側面が撥液化されていないので、バンクB,B間の幅を狭くしても機能液Lは毛管現象等によりバンクB,B内にスムーズに入り込むことができる。
【0067】
このように、第1溝部34Aに機能液Lを配置することで、その第1溝部34Aに配置された機能液Lの自己流動(毛管現象)によって機能液Lを第2溝部34Bに配置することができる。したがって、第2の幅H2(狭い幅)の第2溝部34Bに対してバンクB上より機能液Lの液滴を吐出しなくても、第1の幅H1(広い幅)の第1溝部34Aに機能液Lの液滴を吐出することで、第2溝部34Bに機能液Lを円滑に配置することができる。特に、第2溝部34Bの幅H2が狭く、液滴吐出ヘッド1より吐出された液滴径(飛翔中の液滴径)が幅H2よりも大きい場合であっても、機能液Lの自己流動によって第2溝部34Bに機能液Lを円滑に配置することができる。そして、第2溝部34Bの幅H2は狭いので、機能液Lは毛管現象によって第2溝部34Bに円滑に配置される。したがって、所望の形状を有するパターンを形成することができる。そして、狭い幅の第2溝部34Bに機能液Lを円滑に配置できるので、パターンの細線化(微細化)を実現することができる。一方、第1溝部34Aの幅H1は広いので、第1溝部34Aに対してバンクB上より機能液Lの液滴を吐出しても、バンクBの上面に機能液Lの一部がかかって残渣が残る不都合を回避できる。したがって、所望の特性を発揮するパターンFを安定して形成することができる。
【0068】
また、本実施形態によれば、第1溝部34Aのうち第1溝部34Aと第2溝部34Bとが接続する接続部37近傍に機能液Lが配置されるため、機能液Lが濡れ拡がる際に容易に第2溝部34Bに流れ込ませることができ、より円滑に第2溝部34Bに機能液Lを配置することが可能となる。
また、本実施形態では、バンクBの形成を第3の実施形態で示した方法で行なっているため、バンクBの上面のみ撥液化し、バンクBの側面を撥液化しない状態とすることができる。このため、微細なパターンFを形成する場合でも、バンクB,B内に機能液Lがスムーズに入り込めるようになり、膜の均一性も向上する。
【0069】
第1溝部34A及び第2溝部34Bに機能液Lを配置した後、上述した第1の実施形態同様、中間乾燥工程及び焼成工程を経ることによって、パターンFを形成することができる。
【0070】
なお、図16に示すように、第2溝部34Bに機能液の溶媒のみからなる機能液Laを吐出配置しておいてから機能液Lを上述のように配置しても良い。このように第2溝部34Bに機能液Laを吐出配置しておくことによって、第2溝部34Bに機能液Lが流れ込み易くなり、より円滑に第2溝部34Bに機能液Lを配置することができる。なお、機能液Laは導電性微粒子を含んでいないため導電性を有していない。このため、バンクB上に機能液Lの残渣が残った場合であってもパターンFの所望の特性を変化させることはない。
【0071】
なお、図14〜図16においては、第1の幅H1(広い幅)を有する第1溝部34Aの延在方向と第2の幅H2(狭い幅)を有する第2溝部34Bの延在方向とは互いに異なっているが、図17に示すように、第1の幅H1(広い幅)を有する第1溝部34Aの延在方向と第2の幅H2(狭い幅)を有する第2溝部34Bの延在方向とは同じであってもよい。その場合においても、図17(a)に示すように、第1溝部34Aに機能液Lを配置することによって、その機能液Lの自己流動によって、図17(b)に示すように、機能液Lを第2溝部34Bに配置することができる。またこの場合においては、第1溝部34Aと第2溝部34Bとの接続部37を、第1溝部34Aから第2溝部34Bに向かって漸次窄まるようなテーパ形状にすることで、第1溝部34Aに配置した機能液Lを第2溝部34Bに円滑に流入させることができる。
【0072】
<薄膜トランジスタ>
本発明の膜パターンの形成方法は、図18に示すようなスイッチング素子としての薄膜トランジスタ(TFT)及びそれに接続する配線を形成するときに適用可能である。図18において、TFTを有するTFT基板P上には、ゲート配線40と、このゲート配線40に電気的に接続するゲート電極41と、ソース配線42と、このソース配線42に電気的に接続するソース電極43と、ドレイン電極44と、ドレイン電極44に電気的に接続する画素電極45とを備えている。ゲート配線40はX軸方向に延びるように形成され、ゲート電極41はY軸方向に延びるように形成されている。また、ゲート電極41の幅H2はゲート配線40の幅H1よりも狭くなっている。これらゲート配線40及びゲート電極41を、本発明に係る配線パターンの形成方法で形成することができる。
【0073】
また、上述した実施形態においては、本発明に係るパターン形成方法を使って、TFT(薄膜トランジスタ)のゲート配線を形成しているが、ソース電極、ドレイン電極、画素電極などの他の構成要素を製造することも可能である。以下、TFTを製造する方法について図19を参照しながら説明する。
【0074】
図19(a)に示すように、まず、洗浄したガラス基板610の上面に、1画素ピッチの1/20〜1/10の溝611aを設けるための第1層目のバンク611が、フォトリソグラフィ法に基づいて形成される。このバンク611としては、ポリシラザンを主成分とした無機質の材料を含むものが好適に用いられる。
【0075】
この形成後のバンク611に撥液性を持たせるために、CF4プラズマ処理等(フッ素成分を有するガスを用いたプラズマ処理)を施す必要があるが、代わりに、バンク611の素材自体に予め撥液成分(フッ素基等)を充填しておいても良い。この場合には、CF4プラズマ処理等を省略することができる。
【0076】
以上のようにして撥液化されたバンク611の吐出インクに対する接触角としては40°以上、またガラス面の接触角としては10°以下を確保することが好ましい。
【0077】
上記第1層目のバンク形成工程に続くゲート走査電極形成工程では、バンク611で区画された描画領域である前記溝611a内を満たすように、導電性材料を含む液滴をインクジェットで吐出することでゲート走査電極612を形成する。
【0078】
この時の導電性材料としては、Ag、Al、Au、Cu、パラジウム、Ni、W−si、導電性ポリマーなどが好適に採用可能である。このようにして形成されたゲート走査電極612は、バンク611に十分な撥液性が予め与えられているので、溝611aからはみ出ることなく微細な配線パターンを形成することが可能となっている。
【0079】
以上の工程により、基板610上には、バンク611とゲート走査電極612からなる平坦な上面を備えた第1の導電層A1が形成される。
【0080】
また、溝611a内における良好な吐出結果を得るためには、図19(a)に示すように、この溝611aの形状として準テーパ(吐出元に向かって開く向きのテーパ形状)を採用するのが好ましい。これにより、吐出された液滴を十分に奥深くまで入り込ませることが可能となる。
【0081】
次に、図19(b)に示すように、プラズマCVD法によりゲート絶縁膜613、活性層621、コンタクト層609の連続成膜を行う。ゲート絶縁膜613として窒化シリコン膜、活性層621としてアモルファスシリコン膜、コンタクト層609としてn+型シリコン膜を原料ガスやプラズマ条件を変化させることにより形成する。CVD法で形成する場合、300℃〜350℃の熱履歴が必要になるが、無機系の材料をバンクに使用することで、透明性、耐熱性に関する問題を回避することが可能である。
【0082】
上記半導体層形成工程に続く第2層目のバンク形成工程では、図19(c)に示すように、ゲート絶縁膜613の上面に、1画素ピッチの1/20〜1/10でかつ前記溝611aと交差する溝614aを設けるための2層目のバンク614を、フォトリソグラフィ法に基づいて形成する。このバンク614としては、形成後に光透過性と撥液性を備える必要があり、その素材としては、先のバンク611と同様にポリシラザンを主成分とした無機質の材料を含むものが好適に用いられる。
【0083】
この形成後のバンク614に撥液性を持たせるためにCF4プラズマ処理等(フッ素成分を有するガスを用いたプラズマ処理)を施す必要があるが、代わりに、バンク614の素材自体に予め撥液成分(フッ素基等)を充填しておくものとしても良い。この場合には、CF4プラズマ処理等を省略することができる。
【0084】
以上のようにして撥液化されたバンク614の吐出インクに対する接触角としては40°以上を確保することが好ましい。
【0085】
上記第2層目のバンク形成工程に続くソース・ドレイン電極形成工程では、バンク614で区画された描画領域である前記溝614a内を満たすように、導電性材料を含む液滴をインクジェットで吐出することで、図19(d)に示すように、前記ゲート走査電極612に対して交差するソース電極615及びドレイン電極616が形成される。
【0086】
この時の導電性材料としては、Ag、Al、Au、Cu、パラジウム、Ni、W−si、導電性ポリマーなどが好適に採用可能である。このようにして形成されたソース電極615及びドレイン電極616は、バンク614に十分な撥液性が予め与えられているので、溝614aからはみ出ることなく微細な配線パターンを形成することが可能となっている。
【0087】
また、ソース電極615及びドレイン電極616を配置した溝614aを埋めるように絶縁材料617が配置される。以上の工程により、基板610上には、バンク614と絶縁材料617からなる平坦な上面620が形成される。
【0088】
そして、絶縁材料617にコンタクトホール619を形成するとともに、上面620上にパターニングされた画素電極(ITO)618を形成し、コンタクトホール619を介してドレイン電極616と画素電極618とを接続することで、TFTが形成される。
【0089】
全てのスイッチング素子のゲート電極を前記実施形態の膜パターン形成方法にて形成しても良い。又、一部のゲート電極を前記実施形態の膜パターン形成方法にて形成し、一部のゲート電極をフォトリソ工程にて形成しても良い。他の素子の形成方法を鑑み、生産性の良い方法で行なってもよい。
同様に、全てのゲート配線を前記実施形態の膜パターン形成方法にて形成しても良い。又、一部のゲート配線を前記実施形態の膜パターン形成方法にて形成し、一部のゲート配線をフォトリソ工程にて形成しても良い。他の素子と配線の形成方法を鑑み、生産性の良い方法で行なってもよい。
【0090】
<電気光学装置>
次に、本発明の電気光学装置の一例である液晶表示装置について説明する。
図20は、本発明に係る液晶表示装置について、各構成要素とともに示す対向基板側から見た平面図であり、図21は図20のH−H’線に沿う断面図である。図22は、液晶表示装置の画像表示領域においてマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図で、図23は、液晶表示装置の部分拡大断面図である。なお、以下の説明に用いた各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
【0091】
図20及び図21において、本実施の形態の液晶表示装置(電気光学装置)100は、対をなすTFTアレイ基板10と対向基板20とが光硬化性の封止材であるシール材52によって貼り合わされ、このシール材52によって区画された領域内に液晶50が封入、保持されている。シール材52は、基板面内の領域において閉ざされた枠状に形成されてなり、液晶注入口を備えず、封止材にて封止された痕跡がない構成となっている。
【0092】
シール材52の形成領域の内側の領域には、遮光性材料からなる周辺見切り53が形成されている。シール材52の外側の領域には、データ線駆動回路201及び実装端子202がTFTアレイ基板10の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する2辺に沿って走査線駆動回路204が形成されている。TFTアレイ基板10の残る一辺には、画像表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路204の間を接続するための複数の配線205が設けられている。また、対向基板20のコーナー部の少なくとも1箇所においては、TFTアレイ基板10と対向基板20との間で電気的導通をとるための基板間導通材206が配設されている。
【0093】
なお、データ線駆動回路201及び走査線駆動回路204をTFTアレイ基板10の上に形成する代わりに、例えば、駆動用LSIが実装されたTAB(Tape Automated Bonding)基板とTFTアレイ基板10の周辺部に形成された端子群とを異方性導電膜を介して電気的及び機械的に接続するようにしてもよい。なお、液晶表示装置100においては、使用する液晶50の種類、すなわち、TN(Twisted Nematic)モード、STN(Super Twisted Nematic)モード等の動作モードや、ノーマリホワイトモード/ノーマリブラックモードの別に応じて、位相差板、偏光板等が所定の向きに配置されるが、ここでは図示を省略する。
また、液晶表示装置100をカラー表示用として構成する場合には、対向基板20において、TFTアレイ基板10の後述する各画素電極に対向する領域に、例えば、赤(R)、緑(G)、青(B)のカラーフィルタをその保護膜とともに形成する。
【0094】
このような構造を有する液晶表示装置100の画像表示領域においては、図22に示すように、複数の画素100aがマトリクス状に構成されているとともに、これらの画素100aの各々には、画素スイッチング用のTFT(スイッチング素子)30が形成されており、画素信号S1,S2,…,Snを供給するデータ線6aがTFT30のソースに電気的に接続されている。データ線6aに書き込む画素信号S1,S2,…,Snは、この順に線順次で供給してもよく、相隣接する複数のデータ線6a同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。また、TFT30のゲートには走査線3aが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線3aにパルス的に走査信号G1,G2,…,Gmをこの順に線順次で印加するように構成されている。
【0095】
画素電極19は、TFT30のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるTFT30を一定期間だけオン状態とすることにより、データ線6aから供給される画素信号S1,S2,…,Snを各画素に所定のタイミングで書き込む。このようにして画素電極19を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画素信号S1,S2,…,Snは、図21に示す対向基板20の対向電極121との間で一定期間保持される。なお、保持された画素信号S1,S2,…,Snがリークするのを防ぐために、画素電極19と対向電極121との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量60が付加されコモン配線3bと接続されている。例えば、画素電極19の電圧は、ソース電圧が印加された時間よりも3桁も長い時間だけ蓄積容量60により保持される。これにより、電荷の保持特性は改善され、コントラスト比の高い液晶表示装置100を実現することができる。
【0096】
図23はボトムゲート型TFT30を有する液晶表示装置100の部分拡大断面図であって、TFTアレイ基板10を構成するガラス基板Pには、上記膜パターンの形成方法により、導電性膜としてのゲート配線61が形成されている。
【0097】
ゲート配線61上には、SiNxからなるゲート絶縁膜62を介してアモルファスシリコン(a−Si)層からなる半導体層63が積層されている。このゲート配線部分に対向する半導体層63の部分がチャネル領域とされている。半導体層63上には、オーミック接合を得るための例えばn+型a−Si層からなる接合層64a及び64bが積層されており、チャネル領域の中央部における半導体層63上には、チャネルを保護するためのSiNxからなる絶縁性のエッチストップ膜65が形成されている。なお、これらゲート絶縁膜62、半導体層63、及びエッチストップ膜65は、蒸着(CVD)後にレジスト塗布、感光・現像、フォトエッチングを施されることで、図示されるようにパターニングされる。
【0098】
さらに、接合層64a,64b及びITOからなる画素電極19も同様に成膜するとともに、フォトエッチングを施されることで、図示するようにパターニングされる。そして、画素電極19、ゲート絶縁膜62及びエッチストップ膜65上にそれぞれバンク66…を突設し、これらバンク66…間に上述した液滴吐出装置IJを用いて、銀化合物の液滴を吐出することでソース線、ドレイン線を形成することができる。
【0099】
本実施の形態の液晶表示装置は、上記膜パターンの形成方法により、微細化や細線化が図られた導電膜が、精度よく安定して形成されることから、高い品質や性能が得られる。
【0100】
なお、上記実施形態では、TFT30を液晶表示装置100の駆動のためのスイッチング素子として用いる構成としたが、液晶表示装置以外にも例えば有機EL(エレクトロルミネッセンス)表示デバイスに応用が可能である。有機EL表示デバイスは、蛍光性の無機および有機化合物を含む薄膜を、陰極と陽極とで挟んだ構成を有し、前記薄膜に電子および正孔(ホール)を注入して再結合させることにより励起子(エキシトン)を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出(蛍光・燐光)を利用して発光させる素子である。そして、上記のTFT30を有する基板上に、有機EL表示素子に用いられる蛍光性材料のうち、赤、緑および青色の各発光色を呈する材料すなわち発光層形成材料及び正孔注入/電子輸送層を形成する材料をインクとし、各々をパターニングすることで、自発光フルカラーELデバイスを製造することができる。本発明におけるデバイス(電気光学装置)の範囲にはこのような有機ELデバイスをも含むものである。
【0101】
図24は、前記液滴吐出装置IJにより一部の構成要素が製造された有機EL装置の側断面図である。図24を参照しながら、有機EL装置の概略構成を説明する。
図24において、有機EL装置401は、基板411、回路素子部421、画素電極431、バンク部441、発光素子451、陰極461(対向電極)、および封止用基板471から構成された有機EL素子402に、フレキシブル基板(図示略)の配線および駆動IC(図示略)を接続したものである。バンク部441は第1のバンク442と第2のバンク443より構成されている。回路素子部421は、アクティブ素子であるTFT30が基板411上に形成され、複数の画素電極431が回路素子部421上に整列して構成されたものである。そして、TFT30を構成するゲート配線61が、上述した実施形態の配線パターンの形成方法により形成されている。
【0102】
各画素電極431間にはバンク部441が格子状に形成されており、バンク部441により生じた凹部開口444に、発光素子451が形成されている。なお、発光素子451は、赤色の発光をなす素子と緑色の発光をなす素子と青色の発光をなす素子とからなっており、これによって有機EL装置401は、フルカラー表示を実現するものとなっている。陰極461は、バンク部441および発光素子451の上部全面に形成され、陰極461の上には封止用基板471が積層されている。
【0103】
有機EL素子を含む有機EL装置401の製造プロセスは、バンク部441を形成するバンク部形成工程と、発光素子451を適切に形成するためのプラズマ処理工程と、発光素子451を形成する発光素子形成工程と、陰極461を形成する対向電極形成工程と、封止用基板471を陰極461上に積層して封止する封止工程とを備えている。
【0104】
発光素子形成工程は、凹部開口444、すなわち画素電極431上に正孔注入層452および発光層453を形成することにより発光素子451を形成するもので、正孔注入層形成工程と発光層形成工程とを具備している。そして、正孔注入層形成工程は、正孔注入層452を形成するための液状体材料を各画素電極431上に吐出する第1吐出工程と、吐出された液状体材料を乾燥させて正孔注入層452を形成する第1乾燥工程とを有している。また、発光層形成工程は、発光層453を形成するための液状体材料を正孔注入層452の上に吐出する第2吐出工程と、吐出された液状体材料を乾燥させて発光層453を形成する第2乾燥工程とを有している。なお、発光層453は、前述したように赤、緑、青の3色に対応する材料によって3種類のものが形成されるようになっており、したがって前記の第2吐出工程は、3種類の材料をそれぞれに吐出するために3つの工程からなっている。
【0105】
この発光素子形成工程において、正孔注入層形成工程における第1吐出工程と、発光層形成工程における第2吐出工程とで前記の液滴吐出装置IJを用いることができる。
【0106】
図25は、液晶表示装置の別の実施形態を示す図である。
図25に示す液晶表示装置(電気光学装置)901は、大別するとカラーの液晶パネル(電気光学パネル)902と、液晶パネル902に接続される回路基板903とを備えている。また、必要に応じて、バックライト等の照明装置、その他の付帯機器が液晶パネル902に付設されている。
【0107】
液晶パネル902は、シール材904によって接着された一対の基板905a及び基板905bを有し、これらの基板905aと基板905bとの間に形成される間隙、いわゆるセルギャップには液晶が封入されている。これらの基板905a及び基板905bは、一般には透光性材料、例えばガラス、合成樹脂等によって形成されている。基板905a及び基板905bの外側表面には偏光板906a及び偏光板906bが貼り付けられている。なお、図25においては、偏光板906bの図示を省略している。
【0108】
また、基板905aの内側表面には電極907aが形成され、基板905bの内側表面には電極907bが形成されている。これらの電極907a,907bはストライプ状または文字、数字、その他の適宜のパターン状に形成されている。また、これらの電極907a,907bは、例えばITO(Indium Tin Oxide:インジウムスズ酸化物)等の透光性材料によって形成されている。基板905aは、基板905bに対して張り出した張り出し部を有し、この張り出し部に複数の端子908が形成されている。これらの端子908は、基板905a上に電極907aを形成するときに電極907aと同時に形成される。従って、これらの端子908は、例えばITOによって形成されている。これらの端子908には、電極907aから一体に延びるもの、及び導電材(不図示)を介して電極907bに接続されるものが含まれる。
【0109】
回路基板903には、配線基板909上の所定位置に液晶駆動用ICとしての半導体素子900が実装されている。なお、図示は省略しているが、半導体素子900が実装される部位以外の部位の所定位置には抵抗、コンデンサ、その他のチップ部品が実装されていてもよい。配線基板909は、例えばポリイミド等の可撓性を有するベース基板911の上に形成されたCu等の金属膜をパターニングして配線パターン912を形成することによって製造されている。
【0110】
本実施形態では、液晶パネル902における電極907a,907b及び回路基板903における配線パターン912が上記デバイス製造方法によって形成されている。
本実施形態の液晶表示装置によれば、電気特性の不均一が解消された高品質の液晶表示装置を得ることができる。
【0111】
なお、前述した例はパッシブ型の液晶パネルであるが、アクティブマトリクス型の液晶パネルとしてもよい。すなわち、一方の基板に薄膜トランジスタ(TFT)を形成し、各TFTに対し画素電極を形成する。また、各TFTに電気的に接続する配線(ゲート配線、ソース配線)を上記のようにインクジェット技術を用いて形成することができる。一方、対向する基板には対向電極等が形成されている。このようなアクティブマトリクス型の液晶パネルにも本発明を適用することができる。
【0112】
また、本発明に係るデバイス(電気光学装置)としては、上記の他に、PDP(プラズマディスプレイパネル)や、基板上に形成された小面積の薄膜に膜面に平行に電流を流すことにより、電子放出が生ずる現象を利用する表面伝導型電子放出素子等にも適用可能である。
【0113】
<電子機器>
次に、本発明の電子機器の具体例について説明する。
図26(a)は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図26(a)において、600は携帯電話本体を示し、601は上記実施形態の液晶表示装置を備えた液晶表示部を示している。
図26(b)は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図26(b)において、700は情報処理装置、701はキーボードなどの入力部、703は情報処理本体、702は上記実施形態の液晶表示装置を備えた液晶表示部を示している。
図26(c)は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図26(c)において、800は時計本体を示し、801は上記実施形態の液晶表示装置を備えた液晶表示部を示している。
図26(a)〜(c)に示す電子機器は、上記実施形態の液晶表示装置を備えたものであるので、高い品質や性能が得られる。
なお、本実施形態の電子機器は液晶装置を備えるものとしたが、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマ型表示装置等、他の電気光学装置を備えた電子機器とすることもできる。
【0114】
次に、本発明の膜パターンの形成方法によって形成される膜パターンを、アンテナ回路に適用した例について説明する。
図27は、本実施形態例に係る非接触型カード媒体を示しており、非接触型カード媒体400は、カード基体413とカードカバー418から成る筐体内に、半導体集積回路チップ408とアンテナ回路412を内蔵し、図示されない外部の送受信機と電磁波または静電容量結合の少なくとも一方により電力供給あるいはデータ授受の少なくとも一方を行なうようになっている。
【0115】
本実施形態では、上記アンテナ回路412が、本発明の膜パターンの形成方法に基づいて形成されている。そのため、上記アンテナ回路412の微細化や細線化が図られ、高い品質や性能を得ることができる。
【0116】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【0117】
(変形例1)
前記第1の実施形態では、バンク形成材料としてポリシラザンと光酸発生剤とを含む感光性ポリシラザンを用いたが、これに限らず、バンク形成材料としてポリシラザンと光塩基発生剤とを含む感光性ポリシラザンとしても良い。光塩基発生剤とは、光の照射により塩基を発生する化合物であり、発生した塩基が触媒として作用し、Si−N結合が効率よく水分子と反応しシラノール基(Si−OH)が生成され、現像液に溶解されるようになる。光塩基発生剤の一例として、NBC−1(みどり化学社製)が挙げられる。前記第1の実施形態と同様の工程を経ることで無機質のバンクが形成される。
これによれば、前記第1〜第3の実施形態と同様に無機質で耐熱性が高く、ポジ型レジストの形態であるバンクが形成されるので膜パターンFが良好な形状に形成される。
【0118】
(変形例2)
前記第2の実施形態では、バンク形成材料としてポリシロキサンと光酸発生剤とを含む感光性ポリシロキサンを用いたが、これに限らず、バンク形成材料としてポリシロキサンと光塩基発生剤とを含む感光性ポリシロキサンとしても良い。光の照射により発生した塩基が触媒として作用し、ポリシロキサンのヒドロ基(−H)は効率よくシラノール基を生成し、現像液に溶解されるようになる。前記第2の実施形態と同様の工程を経ることで無機質のバンクが形成される。
これによれば、ポジ型レジストの形態となるので、前記第1〜第3の実施形態と同様に無機質で耐熱性が高く、ポジ型レジストの形態であるバンクが形成されるので膜パターンFが良好な形状に形成される。
【0119】
(変形例3)
前記第2の実施形態では、バンク形成材料としてポリシロキサンと光酸発生剤とを含む感光性ポリシロキサンを用いたが、これに限らず、バンク形成材料としてポリシランと光酸発生剤とを含む感光性ポリシランとしても良い。光の照射により発生した酸が触媒として作用し、ポリシランのヒドロ基は効率よくシラノール基を生成し、現像液に溶解されるようになる。前記第2の実施形態と同様の工程を経ることで、ポリシランは焼成されシロキサン骨格をもつ高分子となり、無機質のバンクが形成される。
これによれば、ポジ型レジストの形態となるので、前記第1〜第3の実施形態と同様に無機質で耐熱性が高く、ポジ型レジストの形態であるバンクが形成されるので膜パターンFが良好な形状に形成される。
【0120】
(変形例4)
前記第2の実施形態では、バンク形成材料としてポリシロキサンと光酸発生剤とを含む感光性ポリシロキサンを用いたが、これに限らず、バンク形成材料としてポリシランと光塩基発生剤とを含む感光性ポリシランとしても良い。光の照射により発生した塩基が触媒として作用し、ポリシランのヒドロ基は効率よくシラノール基を生成し、現像液に溶解されるようになる。前記第2の実施形態と同様の工程を経ることで無機質のバンクが形成される。
これによれば、ポジ型レジストの形態となるので、前記第1〜第3の実施形態と同様に無機質で耐熱性が高く、ポジ型レジストの形態であるバンクが形成されるので膜パターンFが良好な形状に形成される。
【0121】
(変形例5)
前記第2の実施形態では、バンク形成材料としてポリシロキサンと光酸発生剤とを含む感光性ポリシロキサンを用いたが、これに限らず、バンク形成材料としてポリシランを含み、光酸発生剤を含まない材料としても良い。光の照射によりポリシラン化合物が光を吸収して、主鎖が分解されるので、現像液に溶解されるようになる。前記第2の実施形態と同様の工程を経ることで無機質のバンクが形成される。
尚、第1露光工程S3において照射する光は、電子線、ガンマ線、X線、紫外線などの電磁波でもよい。
これによれば、ポジ型レジストの形態となるので、前記第1〜第3の実施形態と同様に無機質で耐熱性が高く、ポジ型レジストの形態であるバンクが形成されるので膜パターンFが良好な形状に形成される。また、バンク形成材料に光酸発生剤が不要なので、消費する資源を削減することができる。
【0122】
(変形例6)
前記第1の実施形態では、バンク形成材料としてポリシラザンと光酸発生剤とを含む感光性ポリシラザンを用いたが、これに限らず、バンク形成材料として光に反応して酸を発生する基を含むポリシラザンである感光性ポリシラザンとしても良い。光酸発生基の一例としては、−Ar1−SO2−CH2CO−Ar2(Ar1、Ar2はアリールまたは置換アリールを示す)が上げられる。前記第1の実施形態と同様の工程を経ることで無機質のバンクが形成される。
これによれば、前記第1の実施形態の効果に加え、バンク形成材料に光酸発生剤が不要なので、バンク形成材料の調合を簡便にすることができ生産性を向上することができる。
(変形例7)
前記第2の実施形態では、バンク形成材料としてポリシロキサンと光酸発生剤とを含む感光性ポリシロキサンを用いたが、これに限らず、バンク形成材料として光に反応して酸を発生する基を含むポリシロキサンである感光性ポリシロキサンとしても良い。前記第2の実施形態と同様の工程を経ることで無機質のバンクが形成される。
これによれば、前記第2の実施形態の効果に加え、バンク形成材料に光酸発生剤が不要なので、バンク形成材料の調合を簡便にすることができ生産性を向上することができる。
【0123】
(変形例8)
前記変形例1では、バンク形成材料としてポリシラザンと光塩基発生剤とを含む感光性ポリシラザンを用いたが、これに限らず、バンク形成材料として光に反応して塩基を発生する基を含むポリシラザンである感光性ポリシラザンとしても良い。光塩基発生基の一例として、O−アクリロイルアセトフェノンオキシム、O−アクリロイルアセトナフトンオキシムなどが挙げられる。前記変形例1と同様の工程を経ることで無機質のバンクが形成される。
これによれば、前記変形例1の効果に加え、バンク形成材料に光塩基発生剤が不要なので、バンク形成材料の調合を簡便にすることができ生産性を向上することができる。
(変形例9)
前記変形例2では、バンク形成材料としてポリシロキサンと光塩基発生剤とを含む感光性ポリシロキサンを用いたが、これに限らず、バンク形成材料として光に反応して塩基を発生する基を含むポリシロキサンである感光性ポリシロキサンとしても良い。前記変形例2と同様の工程を経ることで無機質のバンクが形成される。
これによれば、前記変形例2の効果に加え、バンク形成材料に光塩基発生剤が不要なので、バンク形成材料の調合を簡便にすることができ生産性を向上することができる。
【0124】
(変形例10)
前記変形例3では、バンク形成材料としてポリシランと光酸発生剤とを含む感光性ポリシランを用いたが、これに限らず、バンク形成材料として光に反応して酸を発生する基を含むポリシランである感光性ポリシランとしても良い。前記変形例3と同様の工程を経ることで無機質のバンクが形成される。
これによれば、前記変形例3の効果に加え、バンク形成材料に光酸発生剤が不要なので、バンク形成材料の調合を簡便にすることができ生産性を向上することができる。
(変形例11)
前記変形例4では、バンク形成材料としてポリシランと光塩基発生剤とを含む感光性ポリシランを用いたが、これに限らず、バンク形成材料として光に反応して塩基を発生する基を含むポリシランである感光性ポリシランとしても良い。前記変形例4と同様の工程を経ることで無機質のバンクが形成される。
これによれば、前記変形例4の効果に加え、バンク形成材料に光塩基発生剤が不要なので、バンク形成材料の調合を簡便にすることができ生産性を向上することができる。
【0125】
(変形例12)
前記第1の実施形態では、材料配置工程と中間乾燥工程を繰り返し、液状材料の液滴が複数積層された後、焼成工程にて、焼結したが、これに限らず、材料配置工程の後、焼成工程にて、焼結してもよい。また、材料配置工程と焼成工程を複数回繰り返して、液状材料の液滴が焼成された層を複数積層して、形成されてもよい。
(変形例13)
前記第3の実施形態では、第2露光工程S16の後にバンク焼成工程S17を行なったが、これを省いてもよい。図28に示すように、第2露光工程S26の後、バンク焼成工程を行なわず、材料配置工程S28の後の材料膜焼成工程S29にて、バンクの焼成と材料膜の焼成を同時に行なってもよい。工程を減らすことにより、生産性を向上することができる。
【0126】
(変形例14)
前記薄膜トランジスタの実施形態では、活性層621とコンタクト層609にアモルファスシリコンを使用したが、低温ポリシリコンを使用してもよい。高速なスイッチング素子を形成することができる。
(変形例15)
前記電気光学装置の実施形態では、半導体層63、接合層64aと接合層64bにアモルファスシリコンを使用したが、低温ポリシリコンを使用してもよい。高速なスイッチング素子を有し応答性のよい液晶表示装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0127】
【図1】本発明の膜パターンの形成方法を概念的に示す図である。
【図2】液滴吐出装置の概略斜視図である。
【図3】ピエゾ方式による液状体の吐出原理を説明するための図である。
【図4】第1実施形態に係る膜パターンの形成方法を説明する工程フローである。
【図5】膜パターンの形成手順を示す工程図である。
【図6】図5に続く工程図である。
【図7】図6に続く工程図である。
【図8】第2実施形態に係る膜パターンの形成手順を示す工程図である。
【図9】図8に続く工程図である。
【図10】第3実施形態に係る膜パターンの形成方法を説明する工程フローである。
【図11】膜パターンの形成手順を示す工程図である。
【図12】図11に続く工程図である。
【図13】第4実施形態に係る膜パターンの形成方法を説明する工程図である。
【図14】第5実施形態に係る膜パターンの形成方法を説明する工程図である。
【図15】第5実施形態に係る膜パターンの形成方法の他の形態を示す図である。
【図16】第5実施形態に係る膜パターンの形成方法の他の形態を示す図である。
【図17】第5実施形態に係る膜パターンの形成方法の他の形態を示す図である。
【図18】薄膜トランジスタを有する基板の一例を示す模式図である。
【図19】薄膜トランジスタを製造する工程を説明するための図である。
【図20】液晶表示装置を対向基板の側から見た平面図である。
【図21】図20のH−H’線に沿う断面図である。
【図22】液晶表示装置の等価回路図である。
【図23】同、液晶表示装置の部分拡大断面図である。
【図24】有機EL装置の部分拡大断面図である。
【図25】液晶表示装置の他の形態を示す図である。
【図26】本発明の電子機器の具体例を示す図である。
【図27】非接触型カード媒体の分解斜視図である。
【図28】変形例13に係る膜パターンの形成方法を説明する工程フローである。
【符号の説明】
【0128】
A…線状領域,As…幅広部,B…バンク,F…膜パターン(導電性膜),L…機能液,P…基板,30…TFT(スイッチング素子),31…薄膜,34…溝(バンクによって区画された領域),100…液晶表示装置(電気光学装置),400…非接触型カード媒体(電子機器)。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
機能液を基板上に配置することにより膜パターンを形成する方法であって、
前記基板上にバンクを形成する工程と、
前記バンクによって区画された領域に前記機能液を配置する工程と、
前記基板上に配置された前記機能液を乾燥させる工程とを有し、
前記バンクの形成材料は、ポリシラザン、ポリシラン、ポリシロキサンのいずれか一つを含有することを特徴とする、膜パターンの形成方法。
【請求項2】
前記バンクの形成材料は、ポリシラザン、ポリシラン、ポリシロキサンのいずれか一つを含有する感光性の材料からなることを特徴とする、請求項1に記載の膜パターンの形成方法。
【請求項3】
前記機能液を液滴吐出法を用いて前記領域に配置することを特徴とする、請求項1又は2に記載の膜パターンの形成方法。
【請求項4】
前記バンクの形成工程は、前記基板上に前記バンクの形成材料からなる薄膜を形成する工程と、前記薄膜の表面に撥液処理を施す工程と、前記薄膜を前記バンクの形状にパターニングする工程とを含むことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の膜パターンの形成方法。
【請求項5】
前記バンクの形成工程は、前記基板上に前記バンクの形成材料からなる薄膜を形成する工程と、前記薄膜に露光処理を施す工程と、前記薄膜の表面に撥液処理を施す工程と、前記薄膜を前記バンクの形状にパターニングする工程とを含むことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の膜パターンの形成方法。
【請求項6】
前記バンクによって区画された領域は、部分的に幅が広く形成されていることを特徴とする、請求項4又は5に記載の膜パターンの形成方法。
【請求項7】
基板に膜パターンが形成されてなるデバイスの製造方法であって、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の膜パターンの形成方法により、前記基板に前記膜パターンを形成することを特徴とする、デバイス製造方法。
【請求項8】
前記膜パターンは、前記基板上に設けられたスイッチング素子の一部を構成することを特徴とする、請求項7に記載のデバイス製造方法。
【請求項9】
前記膜パターンは、前記基板上に設けられたスイッチング素子のゲート電極と、ゲート配線とのうち少なくとも一方の少なくとも一部を構成することを特徴とする、請求項7に記載のデバイス製造方法。
【請求項10】
請求項7又は8に記載のデバイス製造方法を用いて製造されたことを特徴とする、デバイス。
【請求項11】
請求項10に記載のデバイスを備えることを特徴とする、電気光学装置。
【請求項12】
請求項11に記載の電気光学装置を備えることを特徴とする、電子機器。
【請求項1】
機能液を基板上に配置することにより膜パターンを形成する方法であって、
前記基板上にバンクを形成する工程と、
前記バンクによって区画された領域に前記機能液を配置する工程と、
前記基板上に配置された前記機能液を乾燥させる工程とを有し、
前記バンクの形成材料は、ポリシラザン、ポリシラン、ポリシロキサンのいずれか一つを含有することを特徴とする、膜パターンの形成方法。
【請求項2】
前記バンクの形成材料は、ポリシラザン、ポリシラン、ポリシロキサンのいずれか一つを含有する感光性の材料からなることを特徴とする、請求項1に記載の膜パターンの形成方法。
【請求項3】
前記機能液を液滴吐出法を用いて前記領域に配置することを特徴とする、請求項1又は2に記載の膜パターンの形成方法。
【請求項4】
前記バンクの形成工程は、前記基板上に前記バンクの形成材料からなる薄膜を形成する工程と、前記薄膜の表面に撥液処理を施す工程と、前記薄膜を前記バンクの形状にパターニングする工程とを含むことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の膜パターンの形成方法。
【請求項5】
前記バンクの形成工程は、前記基板上に前記バンクの形成材料からなる薄膜を形成する工程と、前記薄膜に露光処理を施す工程と、前記薄膜の表面に撥液処理を施す工程と、前記薄膜を前記バンクの形状にパターニングする工程とを含むことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の膜パターンの形成方法。
【請求項6】
前記バンクによって区画された領域は、部分的に幅が広く形成されていることを特徴とする、請求項4又は5に記載の膜パターンの形成方法。
【請求項7】
基板に膜パターンが形成されてなるデバイスの製造方法であって、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の膜パターンの形成方法により、前記基板に前記膜パターンを形成することを特徴とする、デバイス製造方法。
【請求項8】
前記膜パターンは、前記基板上に設けられたスイッチング素子の一部を構成することを特徴とする、請求項7に記載のデバイス製造方法。
【請求項9】
前記膜パターンは、前記基板上に設けられたスイッチング素子のゲート電極と、ゲート配線とのうち少なくとも一方の少なくとも一部を構成することを特徴とする、請求項7に記載のデバイス製造方法。
【請求項10】
請求項7又は8に記載のデバイス製造方法を用いて製造されたことを特徴とする、デバイス。
【請求項11】
請求項10に記載のデバイスを備えることを特徴とする、電気光学装置。
【請求項12】
請求項11に記載の電気光学装置を備えることを特徴とする、電子機器。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
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【図5】
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【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
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【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【公開番号】特開2006−245526(P2006−245526A)
【公開日】平成18年9月14日(2006.9.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−220148(P2005−220148)
【出願日】平成17年7月29日(2005.7.29)
【出願人】(000002369)セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成18年9月14日(2006.9.14)
【国際特許分類】
【出願日】平成17年7月29日(2005.7.29)
【出願人】(000002369)セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Fターム(参考)】
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