JP2010250327A - 薄膜トランジスタの製造方法及び表示装置の製造方法 - Google Patents

薄膜トランジスタの製造方法及び表示装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】レジスト組成物を用いたマスクパターンを用いることなくＴＦＴ及びそれを用いた表示装置を製造することを目的とする。
【解決手段】ロールツーロール方式により加工処理を行う表示装置の製造方法であって、組成物の吐出口が一軸方向に複数個配列した第１の液滴吐出手段により、可撓性を有する基板上に開口部を有する絶縁性樹脂膜を形成し、組成物の吐出口が一軸方向に複数個配列した第２の液滴吐出手段により、開口部にゲート電極を形成し、プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列したノズル体を備えた被膜形成手段により、ゲート電極および絶縁性樹脂膜上にゲート絶縁膜を形成する。
【選択図】図１３

Description

本発明は、平面上に画素を配列させて画像等の表示を行う表示装置の製造方法に関し、
特に、可撓性基板を用いて連続的に当該表示装置を製造する技術に関する。
液晶の電気光学的な性質を利用した表示装置（液晶表示装置）の具体的な商品態様とし
て、コンピュータのモニタ装置（液晶モニタ）や、テレビ受像器（液晶テレビ）が市販さ
れている。
現在のところ主流となっているアクティブマトリクス型の液晶表示装置は、各画素に薄
膜トランジスタ（ＴＦＴ）と呼ばれるスイッチング素子を設けた画素構成となっている。
このような表示装置を製造する技術は、半導体集積回路の製造技術と同様に、フォトマス
クを用いたフォトリソグラフィープロセス、真空装置を用いた被膜形成やエッチングプロ
セスなどを適宜組み合わせたものとなっている。
このような製造プロセスは、スパッタリング法や化学的気相成長（ＣＶＤ）法により導
電体、絶縁体、及び半導体膜などの被膜を形成するプロセス、当該被膜上に感光性のレジ
スト膜を塗布して、投影露光装置によりマスクを通して露光した後、レジスト膜を現像液
に浸して所望のパターンを形成するプロセス、溶液や活性な反応性ガスでエッチングを行
うプロセスを組み合わせ、これを繰り返し行うものである。
従来の表示装置の製造技術では、有機系及び無機系を含めて多種多量の化学物質を使用
している。特に、フォトリソグラフィー工程では多量の有機系薬品を使用するので、その
廃液処理には多大な労力と費用が必要になる。具体的には、レジスト組成物はスピン塗布
により形成される際、約９５％が無駄になっている。つまり、材料の殆どを捨てているこ
とになる。さらに、現像、剥離という処理を行う際に多量の薬液が消費されている。また
、基板の全面に形成した導電体、絶縁体、及び半導体膜などの被膜も、ほとんどがエッチ
ング除去され、配線などが基板に残存する割合は数〜数十％程度である。
以上の点から明らかなように、従来の表示装置の製造技術では、材料の殆どを捨ててい
ることになり、製造コストに影響を及ぼすばかりか、環境負荷の増大を招いていた。この
ような傾向は、製造ラインに流れる基板サイズが大型化するほど顕在化して来た。
本発明は、このような問題点に鑑み成されたものであり、表示装置の製造に係る材料の
消費量を低減し、製造プロセス及びそれに用いる装置の簡略化、及び製造コストの削減を
図ることを目的とする。
本発明は、半導体膜、配線、又は絶縁膜に形成するコンタクトホールなどのパターン、
或いは、それらのパターンを形成するための高分子樹脂で成る組成物のマスクパターンを
直接描画して形成する手段と、エッチングやアッシングなどの被膜を除去する手段と、絶
縁膜、半導体膜、及び金属膜を所定の領域に選択的に形成する被膜形成手段とを適用して
、表示装置を製造する技術を提供する。
すなわち、本発明は、組成物の吐出口が一軸方向に複数個配列した液滴吐出手段を備え
たパターン描画手段と、気体をプラズマ化すると共に該プラズマの噴出口が一軸方向に複
数個配列して形成された被膜の除去を行う被膜除去手段と、気体をプラズマ化すると共に
該プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列して被膜を形成する被膜形成手段とを少なく
とも用い、前記被膜形成手段により、絶縁膜、半導体膜、金属膜、その他の被膜を形成す
る工程と、前記パターン描画手段により、導電性材料を含む組成物を、基板上に描画して
、配線パターンを形成する工程と、前記パターン形成手段により、高分子樹脂の組成物を
、基板上に描画してマスクパターンを形成する工程と、前記被膜除去手段により、基板上
に形成された被膜を、選択的に除去するエッチング工程と、前記被膜除去手段により、高
分子樹脂で形成されたマスクパターンを除去する工程とを含むことを特徴としている。
また、本発明は、組成物の吐出口が一軸方向に複数個配列した液滴吐出手段を備えたパ
ターン描画手段により、ゲート電極、ソース及びドレイン電極を含む導電膜のパターンを
形成する工程と、気体をプラズマ化すると共に該プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配
列して被膜を形成する被膜形成手段により、非単結晶半導体膜、無機絶縁膜を形成する工
程と、気体をプラズマ化すると共に該プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列して形成
された被膜の除去を行う被膜除去手段により、非単結晶半導体膜及び又は絶縁膜の一部を
除去する工程とを含むことを特徴とするものである。
上記した各工程は、大気圧又は大気圧近傍の圧力下で行うことができる。大気圧又は大
気圧近傍の圧力とは、１．３×１０１〜１．０６×１０５Ｐａとすれば良い。
パターン描画手段において、組成物の吐出口を備えた液滴吐出手段として、インクジェ
ット方式のように圧電素子を用いて組成物を吐出させる構成や、吐出口にニードルバルブ
を設けて摘下量を制御する構成を適用することができる。
配線などとして機能させる導電性のパターンを形成する組成物としては、粒径１μｍ程
度の金属微粒子を含む導電性の組成物や、粒径１μｍ程度の金属微粒子と、１μｍ以下の
超微粒子（ナノ粒子）を導電性の高分子組成物に分散させたものを用いると良い。
被膜形成手段としては、プラズマ化した気体或いは反応性のラジカル又はイオン種を含
む気体の噴出口が一軸方向に複数個配列したノズル体を備えた構成である。また、被膜除
去手段も同様な構成とするが、これは導入する気体を適宜選択することにより使い分ける
ことができる。被膜形成手段において適用する代表的な反応性の気体としては、シランな
どの珪化物気体であり、非単結晶半導体膜を形成することができる。また、珪化物気体に
酸素や亜酸化窒素などの酸化物気体や、窒素やアンモニアなどの窒化物気体を組み合わせ
ることにより酸化珪素又は窒化珪素などの絶縁膜を形成することができる。
被膜除去手段において適用する代表的な反応性の気体としては、三フッ化窒素、六フッ
化硫黄などのフッ化物気体、塩素や三塩化硼素などの塩化物気体を用いることにより、半
導体膜をはじめ各種被膜のエッチング処理を行うことができる。
以上説明したように、表示装置をフォトマスクを用いることなく、可撓性基板上に形成
することができる。また、本発明に係る工程において、被膜を形成する工程、配線パター
ンを形成する工程、エッチング工程、マスクパターンを除去する工程のそれぞれは、大気
圧又は大気圧近傍の圧力下で行うことができる。
図１は、本発明に係る表示装置の製造工程を示す図であり、ロールツーロール工法を用いる一例を示す図である。 図２は、本発明に係る表示装置の製造工程を示す図であり、ロールツーロール工法を用いる一例を示す図である。 図３は、本発明に係る表示装置の製造工程を示す図であり、ロールツーロール工法を用いる一例を示す図である。 図４Ａ及び図４Ｂは、本発明に係るパターン描画手段の一例を示す図である。 図５は、本発明に係るパターン描画手段の一例を示す図である。 図６Ａ及び図６Ｂは、本発明に係る被膜形成手段又は被膜除去手段の一例を示す図である。 図７は、本発明に係る被膜形成手段又は被膜除去手段におけるノズル体の構成を示す図である。 図８は、本発明に係る被膜形成手段又は被膜除去手段におけるノズル体の構成を示す図である。 図９Ａ〜図９Ｄは、本発明における表示装置の製造工程を説明する断面図である。 図１０Ａ〜図１０Ｄは、本発明における表示装置の製造工程を説明する断面図である。 図１１Ａ〜図１１Ｄは、本発明における表示装置の製造工程を説明する断面図である。 図１２は、本発明における表示装置の製造工程を説明する断面図である。 図１３Ａ〜図１３Ｄは、本発明における表示装置の製造工程を説明する断面図である。 図１４Ａ〜図１４Ｄは、本発明における表示装置の製造工程を説明する断面図である。 図１５Ａ〜図１５Ｃは、本発明における表示装置の製造工程を説明する断面図である。 図１６Ａ〜図１６Ｃは、本発明における表示装置の一態様を示す図である。
本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、特に、可撓
性を有する基板を一方の端から他方の端に連続的に送り出して、その間で所定の加工処理
を行う方式を用いている。すなわち、可撓性を有する基板を一方のロールから巻き出しつ
つ搬送し他方のロールに巻き取るという、所謂ロールツーロール方式の工程を行うもので
ある。
本発明に係るパターン描画手段の一態様を図４Ａ及び図４Ｂを用いて説明する。可撓性
基板４００が一方のロール４０１から送り出され他方のロール４０２に巻き取られる間に
、組成物を可撓性基板４００上に吐出する液滴吐出手段４０３が備えられている。この液
滴吐出手段４０３は、吐出口４０６を備えたヘッド４０５を複数個用い、それを一軸方向
（可撓性基板４００の幅方向）に配列させたものである。撮像手段４０４は可撓性基板４
００上のマーカー位置の検出や、パターンを観察するために設けている。なお、図４Ａは
側面から、図４Ｂは上面から見た模式図である。
すなわち、吐出口４０６が一軸方向に配列された液滴吐出手段４０３を、可撓性基板４
００の搬送方向と交差するように配置している。液滴吐出手段４０３と基板の搬送方向と
の成す角度は必ずしも直交させる必要はなく、４５〜９０度の角度をもって交差させれば
良い。この液滴吐出手段４０３により形成するパターンの解像度は、吐出口４０６の間隔
（ピッチ）で決まるが、可撓性基板４００の搬送方向と交差する角度を９０度以下とする
ことにより、吐出口のピッチを実質的に狭くすることができるので、微細なパターンを形
成する目的においては好ましい。
液滴吐出手段４０３のヘッド４０５は、吐出又は滴下する組成物の量とタイミングを制
御できるものであれば良く、インクジェット方式のように圧電素子を用いて組成物を吐出
させる構成や、吐出口にニードルバルブを設けて滴下量を制御する構成とすれば良い。
液滴吐出手段４０３を構成するヘッド４０５は、必ずしも同時に同じタイミングで吐出
動作をする必要はなく、可撓性基板４００の移動に合わせて個々のヘッド４０５が組成物
を吐出するタイミングを制御することにより目的とする組成物によるパターンを形成する
ことができる。
すなわち、図５に示すように、液滴吐出手段４０３の個々のヘッド４０５は制御手段４
０７に接続され、それがコンピュータ４１０で制御することにより予めプログラミングさ
れたパターンを描画することができる。描画するタイミングは、例えば、可撓性基板４０
０上に形成されたマーカー４１１を基準に行えば良い。これを撮像手段４０４で検出し、
画像処理手段４０９にてデジタル信号に変換したものをコンピュータ４１０で認識して制
御信号を発生させて制御手段４０７に送る。勿論、可撓性基板４００上に形成されるべき
パターンの情報は記憶媒体４０８に格納されたものであり、この情報を基にして制御手段
４０７に制御信号を送り、液滴吐出手段４０３の個々のヘッド４０５を個別に制御するこ
とができる。
図６Ａ及び図６Ｂは、プラズマ化した気体或いは反応性のラジカル又はイオン種を含む
気体の噴出口が一軸方向に複数個配列したノズル体を備え、被膜の除去を行う被膜除去手
段の一態様を示す図である。可撓性基板６００が一方のロール６０１から送り出され他方
のロール６０２に巻き取られる間に、上記した反応性気体を噴出する複数の噴出口６０５
を備えたノズル体６０３が備えられている。ノズル体６０３の個々の噴出口６０５には、
プラズマ発生手段６０６、気体供給手段６０７、気体排気手段６０８が接続されている。
この場合も、図５で例示したものと同様に、個々のノズル体６０３はコンピュータによ
り独立して制御可能であり、撮像手段６０４の画像情報（位置情報）を基に、可撓性基板
６００の所定の領域に、選択的に反応性気体を噴出して所定の処理を行うことが出来る。
すなわち、被膜を除去する目的においては、ドライエッチング技術と同様に、活性なラジ
カルや反応ガスを吹き付けることにより、その部分で反応を進行させて選択的に被膜の除
去を行うことを可能としている。
被膜がフォトレジスト材料に代表されるような高分子組成物であれば、気体として酸素
を含む気体を用いることで、当該組成物を除去する所謂アッシング処理を行うことが出来
る。
また、シランなどに代表される珪化物気体を選択すれば、被膜の堆積を行うことが可能
となり、被膜形成手段として適用することができる。例えば、非単結晶シリコン膜を形成
するには、シランに代表される珪化物気体を用いれば良い。珪化物気体に亜酸化窒素など
の酸素化物気体又は窒化物気体を混合すれば、酸化シリコン膜又は窒化シリコンを形成す
ることもできる。
図７は、特に、プラズマ化した気体或いは反応性のラジカル又はイオン種を用いてエッ
チングやアッシング（レジスト膜の除去）などの表面処理を行うのに適したノズル体の構
成を示している。ノズル体７０１にはエッチングやアッシングなどの表面処理を行うため
の気体を供給する気体供給手段７０３とその気体排気手段７０６、不活性気体供給手段７
０７とその排気手段７１０が接続されている。気体供給手段７０３から供給される気体は
、内周気体供給筒７００内にてプラズマ化或いは反応性のラジカル又はイオン種を生成し
て気体噴出口７０４から被処理体に吹き付ける。その後、当該気体は外周気体排気筒７０
５から気体排気手段７０６により排出する。
その外郭には不活性気体供給口７０８が設けられ、さらに最外郭に排気口７０９を設ける
ことによりガスカーテンを形成し、処理空間と周辺雰囲気とを遮断する構成となっている
。
また、気体供給手段７０３と気体排出手段７０６との間に気体精製手段７１２を設け、
気体を循環させる構成を組み入れても良い。このような構成を組み入れることにより、気
体の消費量を低減することができる。また、気体排気手段７０６から排出される気体を回
収して精製し、再度気体供給手段７０３で利用する形態としても良い。
大気圧又は大気圧近傍の圧力で安定的な放電を維持するためには、ノズル体７０１と被
処理物との間隔は５０ｍｍ以下が良く、好ましくは１０ｍｍ以下、より好ましくは５ｍｍ
以下とすれば良い。
このノズル体の形状は、内周気体供給筒７００の内側に備えられた電極７０２を中心と
した同軸円筒型とするのが最も好ましいが、同様に局所的にプラズマ化した処理気体を供
給できる構成であればこれに限定されない。
電極７０２としてはステンレス、真鍮、その他の合金や、アルミニウム、ニッケル、そ
の他の単体金属を用い、棒状、球状、平板状、筒状等の形状で形成すれば良い。電極７０
２に電力を供給する電源７１１は、直流電源、又は高周波電源を適用可能である。直流電
源を用いる場合には、放電を安定化するために間欠的に電力を供給するものが好ましく、
その周波数が５０Ｈｚ〜１００ｋＨｚ、パルス持続時間が１〜１０００μｓｅｃとするこ
とが好ましい。
処理気体の選択は、レジストの除去を行う目的においては酸素を用いれば良い。シリコ
ンなどの半導体膜をエッチング加工する目的においては、三フッ化窒素（ＮＦ３）、六フ
ッ化硫黄（ＳＦ６）、その他のフッ化物気体、アルミニウム、チタン、タングステンなど
の金属をエッチングする目的においては四フッ化炭素（ＣＦ４）、六フッ化硫黄（ＳＦ６
）、その他のフッ化物気体と、塩素（Ｃｌ２）、三塩化硼素（ＢＣｌ３）、その他の塩化
物気体とを適宜組み合わせて使用すれば良い。また、放電を安定的に持続させるために、
これらのフッ化物気体及び塩化物気体を、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、キセノン等
の希ガスで希釈して用いても良い。
ガスカーテンを形成するために用いる気体は、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、キセ
ノン等の希ガス、窒素等の不活性気体を用いる。このガスカーテン機能により、プラズマ
化した処理気体が被処理物に作用する反応空間が前記した不活性気体で囲まれて周囲雰囲
気と遮断される。
大気圧又は大気圧近傍の圧力は、１．３×１０１〜１．０６×１０５Ｐａとすれば良い
。この内、反応空間を大気圧よりも減圧に保つためにはノズル体７０１及び被処理基板を
閉空間を形成する反応室内に保持して、排気手段により減圧状態を維持する構成とすれば
良い。この場合においても選択的な処理をするにはガスカーテン機構を設置することは有
効である。
エッチング加工において、特に選択的な加工を必要とする場合には、図８に示すように
、ノズル体８０１は、内周気体供給筒８００の気体噴出口７０４を絞り、また電極８０２
を棒状又はニードル状の電極として、プラズマの広がりを抑える構成としても良い。また
、電極８０２の先端は気体噴出口７０４から突出して被処理体８１１との間で高密度のプ
ラズマが形成されるようにしても良い。その他の構成は図７と同様であり、それらの詳細
の説明は省略する。
次に、上記したパターン描画手段、被膜除去手段、被膜形成手段を組み合わせて長尺状
の可撓性基板から表示装置を製造する方法について図９乃至図１２を参照しながら説明す
る。なお、ここで例示する表示装置は、各画素にＴＦＴを設けたアクティブマトリクス型
の表示装置である。
図９Ａはゲート電極及び配線を形成するために導電性の被膜を形成する工程である。基
板１０上にアルミニウム、チタン、タンタル、又はモリブデンなどの導電膜１１を、プラ
ズマの噴出口が一軸方向に複数個配列したノズル体を備えた被膜形成手段１２により形成
する。導電膜１１は基板１０の全面に形成する必要は無く、ゲート電極及び配線が形成さ
れる領域付近に選択的に成膜すれば良い。
その後、図９Ｂで示すように、組成物の吐出口が一軸方向に複数個配列した液滴吐出手
段１３により、レジスト組成物を選択的に吐出して、ゲート電極を形成するためのマスク
パターン１４を導電膜１１上に形成する。この場合、当該液滴吐出手段は、吐出口が一軸
方向にのみ配列されているので、必要な箇所のみヘッドを動作させれば良く（ヘッド１３
ａ）、基板の全面を処理するためには、基板１０と液滴吐出手段１３のいずれか一方を、
或いは両方を移動させれば良い。このような処理は、以下の工程においても同様である。
図９Ｃはマスクパターン１４を用いてエッチングを行いゲート電極及び配線１６を形成
する工程である。エッチングは、プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列して被膜を除
去する被膜除去手段を用いて行う。導電膜１１のエッチングにはフッ化物気体又は塩化物
気体を用いるが、ノズル体１５において、この反応性気体は基板１０の全面に噴射する必
要はなく、ノズル体１５のうち、導電膜１１が形成されている領域に対向するノズル体１
５ａを動作させ、その領域のみを処理するように行えば良い。
図９Ｄはマスクパターン１４を除去する工程であり、プラズマの噴出口が一軸方向に複
数個配列して被膜を除去する被膜除去手段を用いる。ノズル体１７において、アッシング
を行うために酸素プラズマ処理を行うが、これも基板の全面に対して行う必要は無く、マ
スクパターンが形成されている領域付近のみのノズル体１７ａを動作させて処理を選択的
に行えば良い。
図１０Ａではゲート絶縁膜１９、非単結晶シリコン膜２０、保護膜２１の形成を行う。
これらの積層体の形成は、それぞれの被膜の形成を担当するノズル体１８を複数個用意し
て連続的に成膜しても良いし、ノズル体１８を１回走査する毎に反応ガス種を切り替えて
順次積層形成しても良い。被膜を形成すべき領域は、基板１０の全面ではないので、例え
ば、ＴＦＴが形成されるべき領域のみに、ノズル体１８の全面からプラズマ化した反応ガ
スを供給して被膜の形成を行っても良い。酸化シリコン膜を形成する場合には、シランと
酸素などの酸化物気体を用いるか、ＴＥＯＳを用いるという選択手もある。ゲート絶縁膜
１９は基板の全面に形成しても良いし、勿論、ＴＦＴが形成される領域付近に選択的に形
成しても良い。
図１０Ｂは、マスクパターン２３を形成する工程であり、組成物の吐出口が一軸方向に
複数個配列した液滴吐出手段２２の選択されたヘッド２２ａにより、レジスト組成物を選
択的に吐出して、チャネル部の保護膜を形成するためのマスクパターン２３を形成する。
図１０Ｃはマスクパターン２３を用いて、ノズル体２４で保護膜２１のエッチングを行
い、チャネル部の保護膜２５を形成する工程である。窒化シリコン膜で形成されるチャネ
ル保護膜はＳＦ６等のフッ化物気体を用いて行えば良い。
その後、マスクパターン２３を被膜除去手段により図９Ｄの場合と同様に除去する。
図１０Ｄは、ＴＦＴのソース及びドレインを形成するための一導電型の非単結晶シリコ
ン膜２７を形成する工程である。典型的にはｎ型の非単結晶シリコンで形成するが、ノズ
ル体２６から供給する反応性気体は、シランなどの珪化物気体とフォスフィンに代表され
るような周期律第１５族元素を含む気体を混合させて行えば良い。
図１１Ａはソース及びドレイン配線２９、３０を形成するために導電性ペーストを塗布
して形成する工程である。液滴吐出手段２８は圧電素子を用いて液滴を吐出させる構成を
用いても良いし、ディスペンサ方式としても良い。いずれにしても、液滴吐出手段２８の
選択されたヘッド２８ａにより、選択的に粒径１μｍ程度の金属微粒子を含む導電性の組
成物を選択的に滴下して、ソース及びドレイン配線２９、３０のパターンを直接形成する
。或いは、粒径１μｍ程度の金属微粒子と、ナノミクロンサイズの超微粒子を導電性の高
分子組成物に分散させたものを用いても良い。これを用いることにより、一導電型の非単
結晶シリコン膜２７との接触抵抗を小さくできるという有意な効果がある。その後、組成
物の溶媒を揮発させて配線パターンを硬化するには、加熱手段として、加熱した不活性気
体を同様にノズル体から吹き付けても良いし、ハロゲンランプヒータを用いて加熱をして
も良い。
図１１Ｂは形成したソース及びドレイン配線２９、３０をマスクとして、その下層側に
位置する一導電型の非単結晶シリコン膜２７及び非単結晶シリコン膜２０のエッチングを
行う。エッチングはノズル体３１からプラズマ化したフッ化物気体を照射して行う。この
場合にも、吹き付ける反応性気体の量を、配線形成領域近傍と、その他の領域とでその噴
出量を異ならせ、非単結晶シリコン膜が露出している領域で多量に噴射することで、エッ
チングのバランスがとれ、反応性気体の消費量を抑えることができる。
図１１Ｃは、全面に保護膜を形成する工程であり、ノズル体３２からプラズマ化した反
応性気体を噴出させて、代表的には、窒化シリコン膜３３の被膜形成を行う。
図１１Ｄはコンタクトホールの形成であり、ノズル体３４を用い、コンタクトホールを
形成する場所に選択的にプラズマ化した反応性の気体を噴出することにより、マスクレス
でコンタクトホール３５の形成を行うことができる。
その後、図１２に示すように、画素電極３７を印刷法で形成する。これは、酸化インジ
ウムスズ、酸化スズ、酸化亜鉛などの導電性粒子の粉体を含む組成物を液滴吐出手段３６
を用いて基板上に直接所定のパターン状に形成することで形成する。この組成物として、
酸化インジウムスズの微粒子を導電性高分子に分散させた組成物を用いることにより、特
に、一導電型の非単結晶シリコン膜２７とのコンタクト部の抵抗を低くすることができる
。この工程において画素電極が形成される。
以降の工程により、各画素にＴＦＴのスイッチング素子を設けたアクティブマトリクス
型の表示装置を形成するための一方の基板である素子基板を、従来のフォトリソグラフィ
ー工程を用いずに製造することができる。
本発明に係る他の実施形態として、図４乃至図８で説明した構成のパターン描画手段、
被膜形成手段、被膜除去手段を用いることにより、レジスト組成物を用いたマスクパター
ンを用いることなくＴＦＴ及びそれを用いた表示装置を製造することができる。
図１３Ａは基板１０上に、液滴吐出手段５０を用いて絶縁性の樹脂材料による土手５１
を形成する。開口部４９を有する土手５１は、図１３Ｂに示すように、液滴吐出手段５２
によりゲート電極５３を形成するに際し用いている。すなわち、開口部４９に導電性の組
成物を吐出させた時に、周辺に当該組成物が広がらずに所定のパターンが形成されるよう
にするための隔壁となる。
図１３Ｃはゲート絶縁膜を形成する工程であり、ノズル体５４を用いて、ゲート電極５
３上にゲート絶縁膜５５を形成する。次いで、図１３Ｄに示すようにノズル体５６を用い
て大気圧プラズマにより半導体膜５７を形成する。
図１４Ａは、ノズル体５８を用いて大気圧プラズマにより半導体膜５７上に保護膜５９
を形成する工程であり、酸化珪素や窒化珪素などの絶縁膜を選択的に形成する。この工程
は、チャネルエッチ型にする場合には必要ない。
図１４Ｂは、ＴＦＴのソース及びドレインを形成するための一導電型の半導体膜６１を
形成する工程であり、ノズル体６０を用いた大気圧プラズマＣＶＤ法により、選択的に被
膜の形成を行う。
図１４Ｃは、ソース及びドレイン配線６３を形成するために導電性ペーストを塗布して
形成する。液滴吐出手段６２は圧電素子を用いて液滴を吐出させる構成を用いても良いし
、ディスペンサ方式としても良い。いずれにしても粒径１μｍ程度の金属微粒子を含む導
電性の組成物を選択的に滴下して、ソース及びドレイン配線パターンを直接形成する。そ
の後、組成物の溶媒を揮発させて配線パターンを硬化するには、加熱した不活性気体を同
様にノズル体から吹き付けても良いし、ハロゲンランプヒータを用いて加熱をしても良い
。
図１４Ｄは、形成したソース及びドレイン配線６３をマスクとして、その下層側に位置
する一導電型の半導体膜６１のエッチングを行う。エッチングはノズル体６４からプラズ
マ化したフッ化物気体を照射して行う。この場合にも、吹き付ける反応性気体の量を、配
線形成領域近傍と、その他の領域とでその噴出量を異ならせ、非単結晶シリコン膜が露出
している領域で多量に噴射することで、エッチングのバランスがとれ、反応性気体の消費
量を抑えることができる。
図１５Ａは、保護膜を形成する工程であり、ノズル体６５からプラズマ化した反応性気
体を噴出させて窒化シリコン膜６６の被膜形成を行う。
図１５Ｂはコンタクトホールの形成であり、ノズル体６７を用い、コンタクトホールを
形成する場所に選択的にプラズマ化した反応性の気体を噴出することにより、マスクレス
でコンタクトホール６８を形成することができる。
その後、図１５Ｃに示すように、画素電極７０を印刷法で形成する。これは、酸化イン
ジウムスズ、酸化スズ、酸化亜鉛などの導電性粒子の粉体を含む組成物を液滴吐出法で形
成するもので、ノズル体６９を用いて基板上に直接所定のパターン状に形成することで形
成する。この工程において画素電極を形成することができる。
以降の工程により、各画素にＴＦＴのスイッチング素子を設けたアクティブマトリクス
型の表示装置を形成するための一方の基板である素子基板を、従来のフォトリソグラフィ
ー工程を用いずに製造することができる。
図１乃至図４は、以上の工程を連続して行うロールツーロール方式へ適用した場合の一
形態を説明する図である。ここでは、図９乃至図１２に示す工程と対応させて、その一態
様について説明する。
図１で示すように、巻き出し側のロール１０１から、可撓性の長尺基板１００が順次送
り出され、その後、液滴吐出手段１０２、加熱手段１０３により金属膜を形成する。加熱
手段１０３はランプヒータやガス加熱型のヒータを用いることができる。その後、液滴吐
出手段１０４と加熱手段１０５によりマスクパターンを形成する。
マスクパターンを形成した後、ゲート電極／配線を形成するために、プラズマの噴出口
が一軸方向に複数個配列して被膜を形成するノズル体１０６を用いてエッチングを行う。
金属膜のエッチングにはフッ化物気体又は塩化物気体を用いるが、ノズル体において、こ
の反応性気体は基板の全面に噴射する必要はなく、金属膜が形成する付近を積極的に処理
するように行えば良い。マスクパターンの除去は、プラズマの噴出口が一軸方向に複数個
配列して被膜を形成するノズル体１０７を用いる。
ゲート絶縁膜、非単結晶シリコン膜、保護膜の形成を、プラズマの噴出口が一軸方向に
複数個配列して被膜を形成するノズル体１０８、１０９、１１０を用いて連続して行う。
被膜を形成すべき領域は、可撓性の長尺基板１００の全面ではないので、例えば、ＴＦＴ
が形成されるべき領域にみに、ノズル体の全面からプラズマ化した反応ガスを供給して被
膜の形成を行えば良い。
図２において、組成物の吐出口が一軸方向に複数個配列した液滴吐出手段１１１と加熱
手段１１２によりレジスト組成物を選択的に吐出して、チャネル保護膜を形成するための
マスクパターンを形成する。プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列して被膜を形成す
るノズル体１１３によるエッチングと、プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列して被
膜を形成するノズル体１１４によるアッシングは先程と同様である。
その後、プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列して被膜を形成するノズル体１１５
により、ｎ型の非単結晶半導体膜を形成する。そして、ソース及びドレイン配線を形成す
るために導電性ペーストを塗布して液滴吐出手段１１６を用いて形成する。いずれにして
も粒径１μｍ程度の金属微粒子を含む導電性の組成物を選択的に滴下して、ソース及びド
レイン配線パターンを直接形成する。その後、組成物の溶媒を揮発させて配線パターンを
硬化するために加熱手段１１７を用いて行う。
ソース・ドレイン配線をマスクとして、その下層側に位置するｎ型非単結晶シリコン膜
と非単結晶シリコン膜のエッチングを行う。エッチングはノズル体１１８からプラズマ化
したフッ化物気体を照射して行う。この場合にも、吹き付ける反応性気体の量を、配線形
成領域近傍と、その他の領域とでその噴出量を異ならせ、非単結晶シリコン膜が露出して
いる領域で多量に噴射することで、エッチングのバランスがとれ、反応性気体の消費量を
抑えることができる。
全面に保護膜を形成する工程であり、ノズル体１１９からプラズマ化した反応性気体を
噴出させて窒化シリコン膜の被膜形成を行う。
その後、図３において、ノズル体１２０を用い、コンタクトホールを形成する場所に選
択的にプラズマ化した反応性の気体を噴出することにより、マスクレスでコンタクトホー
ルの形成を行う。
その後、液滴吐出手段１２１と加熱手段１２２を用い、透明電極を形成する。これは、
酸化インジウムスズ、酸化スズ、酸化亜鉛などの導電性粒子の粉体を含む組成物を液滴吐
出手段を用いて基板上に直接所定のパターン状に形成することで形成する。この工程にお
いて画素電極を形成することができる。
以降の工程は、液晶表示装置を製造する場合に必要になる工程であるが、液滴吐出手段
１２３により、配向膜を形成し、ラビング手段１２４によりラビング処理をする。さらに
シール材を液滴吐出手段１２６により描画して、散布手段１２７によりスペーサを散布し
た後、液晶吐出手段１２８により液晶を可撓性の長尺基板１００上に滴下する。
対向側に基板は、他の巻き出しローラー１２９から供給し、張り合わせる。シール材を
硬化手段１３０により硬化することにより、二枚の基板を固着する。さらに、分断手段１
３１により、適宜パネルサイズに切り出し、液晶パネル１３２を製造することができる。
このような構成により製造される表示装置を用いて、図１６に例示するテレビ受像器、
コンピュータ、映像再生装置、その他の電子装置を完成させることができる。
図１６Ａは本発明を適用してテレビ受像器を完成させる一例であり、筐体２００１、支
持台２００２、表示部２００３、スピーカー部２００４、ビデオ入力端子２００５などに
より構成されている。本発明を用いることにより、特に３０型以上の画面サイズのテレビ
受像器を低コストで製造することができる。さらに、本発明の表示装置を用いることによ
り、テレビ受像器を完成させることができる。これは、基板として、ガラスよりも比重の
小さく、且つ、薄いことが特徴である可撓性基板を用いたことによる効果である。
図１６Ｂは本発明を適用してノート型のパーソナルコンピュータを完成させた一例であ
り、本体２２０１、筐体２２０２、表示部２２０３、キーボード２２０４、外部接続ポー
ト２２０５、ポインティングマウス２２０６などにより構成されている。本発明を用いる
ことにより、１５〜１７型クラスの表示部２２０３を有するパーソナルコンピュータを低
コストで製造することができる。
図１６Ｃは本発明を適用して映像再生装置を完成させた一例であり、本体２４０１、筐
体２４０２、表示部Ａ２４０３、表示部Ｂ２４０４、記録媒体読込部２４０５、操作キー
２４０６、スピーカー部２４０７などにより構成されている。本発明を用いることにより
、１５〜１７型クラスの表示部Ａ２４０３を有しながらも軽量化が図られた映像再生装置
を低コストで製造することができる。
以上の実施形態より微細パターンを形成するためには、平均粒径が１〜５０ｎｍ、好ま
しくは３〜７ｎｍの、金属微粒子を有機溶媒中に分散させた組成物を用いると良い。代表
的には、銀又は金の微粒子であり、その表面にアミン、アルコール、チオールなどの分散
剤を被覆したものである。有機溶媒はフェノール樹脂やエポキシ系樹脂などであり、熱硬
化性又は光硬化性のものを適用している。この組成物の粘度調整は、チキソ剤若しくは希
釈溶剤を添加すれば良い。
液滴吐出手段によって、被形成面に適量吐出された組成物は、加熱処理により、又は光
照射処理により有機溶媒を硬化させる。有機溶媒の硬化に伴う体積収縮で金属微粒子間は
接触し、融合、融着若しくは凝集が促進される。すなわち、平均粒径が１〜５０ｎｍ、好
ましくは３〜７ｎｍの金属微粒子が融合、融着若しくは凝集した配線が形成される。この
ように、融合、融着若しくは凝集により金属微粒子同士が面接触する状態を形成すること
により、配線の低抵抗化を実現することができる。
本発明は、このような組成物を用いて導電性のパターンを形成することで、線幅が１〜
１０μｍ程度の配線パターンの形成も容易になる。また、同様にコンタクトホールの直径
が１〜１０μｍ程度であっても、組成物をその中に充填することができる。すなわち、微
細な配線パターンで多層配線構造を形成することができる。
なお、金属微粒子の換わりに、絶縁物質の微粒子を用いれば、同様に絶縁性のパターン
を形成することができる。

Claims (7)

  1. ロールツーロール方式により加工処理を行う薄膜トランジスタの製造方法であって、
    組成物の吐出口が一軸方向に複数個配列した第１の液滴吐出手段により、可撓性を有する基板上に開口部を有する絶縁性樹脂膜を形成し、
    組成物の吐出口が一軸方向に複数個配列した第２の液滴吐出手段により、前記開口部にゲート電極を形成し、
    プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列したノズル体を備えた被膜形成手段により、前記ゲート電極および前記絶縁性樹脂膜上にゲート絶縁膜を形成することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
  2. ロールツーロール方式により加工処理を行う薄膜トランジスタの製造方法であって、
    組成物の吐出口が一軸方向に複数個配列した第１の液滴吐出手段により、可撓性を有する基板上に開口部を有する絶縁性樹脂膜を形成し、
    組成物の吐出口が一軸方向に複数個配列した第２の液滴吐出手段により、前記開口部にゲート電極を形成し、
    プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列したノズル体を備えた被膜形成手段により、前記ゲート電極および前記絶縁性樹脂膜上にゲート絶縁膜を形成し、
    前記ゲート絶縁膜上にノズル体を用いて大気圧プラズマにより半導体膜を形成し、
    前記半導体膜上の前記ゲート電極と重なる領域にノズル体を用いて大気圧プラズマにより保護膜を形成し、
    前記半導体膜上に一導電型の半導体膜を形成することを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。
  3. ロールツーロール方式により加工処理を行う薄膜トランジスタの製造方法であって、
    組成物の吐出口が一軸方向に複数個配列した第１の液滴吐出手段により、可撓性を有する基板上に開口部を有する絶縁性樹脂膜を形成し、
    組成物の吐出口が一軸方向に複数個配列した第２の液滴吐出手段により、前記開口部にゲート電極を形成し、
    プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列したノズル体を備えた被膜形成手段により、前記ゲート電極および前記絶縁性樹脂膜上にゲート絶縁膜を形成し、
    前記ゲート絶縁膜上にノズル体を用いて大気圧プラズマにより半導体膜を形成し、
    前記半導体膜上にノズル体を用いて大気圧プラズマにより一導電型の半導体膜を形成することを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。
  4. 請求項２または３において、
    前記一導電型の半導体膜上に導電性の組成物を選択的に滴下してソース配線及びドレイン配線を形成し、
    前記ソース配線及びドレイン配線をマスクとして、前記一導電型の半導体膜をエッチングすることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
  5. 請求項４において、
    前記一導電型の半導体膜のエッチングを、前記ソース配線及びドレイン配線形成領域近傍と前記ソース配線及びドレイン配線形成領域近傍以外の領域とでノズル体から噴出するプラズマ化したフッ化物気体の噴出量を異ならせ、前記一導電型の半導体膜が露出する領域で多量に噴射することで行うことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
  6. 請求項４または５に記載の薄膜トランジスタの製造方法を用いて製造した薄膜トランジスタ上に保護膜を形成し、
    ノズル体を用いて前記保護膜に選択的にプラズマ化した反応性の気体を噴出することにより、前記ソース配線又は前記ドレイン配線に達するコンタクトホールを形成することを特徴とする表示装置の製造方法。
  7. 請求項６において、
    前記ソース配線又は前記ドレイン配線に前記コンタクトホールを介して電気的に接続する画素電極を、導電性粒子の粉体を含む組成物を選択的に滴下して形成することを特徴とする表示装置の製造方法。
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