KR100740968B1 - 막 패턴의 형성 방법, 막 패턴, 디바이스, 전기 광학 장치,및 전자 기기 - Google Patents

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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 뱅크 위에 착탄된 기능액의 잔사(殘渣)를 남기지 않고, 상기 기능액을 패턴 형성 영역에 확실하게 유입시켜 신뢰성이 높은 막 패턴을 얻는 막 패턴의 형성 방법, 이 형성 방법에 의해 얻어진 막 패턴, 이 막 패턴을 구비한 디바이스, 전기 광학 장치, 및 전자 기기를 제공하는 것을 과제로 한다.
기능액(X1)을 기판(P) 위에 배치하여 막 패턴을 형성하는 방법이다. 우선, 기판(P) 위에 막 패턴의 형성 영역(34)에 대응한 뱅크(B)를 형성한다. 그리고, 뱅크(B)에 의해 구획된 패턴 형성 영역(34)에 기능액(X1)을 배치한다. 그리고, 기능액(X1)을 경화(硬化) 처리하여 막 패턴으로 한다. 이 때, 기능액(X1)의 배치를, 뱅크(B) 상면에 대한 기능액(X1)의 전진 접촉각과 후퇴 접촉각의 차가 10° 이상, 또한 후퇴 접촉각이 13° 이상으로 되는 조건 하에서 행한다.
패턴 형성 영역, 막 패턴, 뱅크, 기능액

Description

막 패턴의 형성 방법, 막 패턴, 디바이스, 전기 광학 장치, 및 전자 기기{METHOD FOR FORMING FILM PATTERN, FILM PATTERN, DEVICE, ELECTRO-OPTICAL APPARATUS, AND ELECTRONIC APPARATUS}
도 1은 액적 토출 장치의 개략 사시도.
도 2는 피에조 방식에 의한 액상체의 토출 원리를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 배선 패턴의 형성 방법을 공정순으로 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 배선 패턴의 형성 방법을 공정순으로 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 배선 패턴의 형성 방법을 공정순으로 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 배선 패턴의 형성 방법을 공정순으로 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예를 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예를 설명하기 위한 도면.
도 9는 동적(動的) 접촉각의 측정 방법을 설명하기 위한 도면.
도 10은 실험 방법을 설명하기 위한 도면.
도 11은 실험 결과를 나타낸 도면.
도 12는 액정 표시 장치를 대향 기판 측으로부터 본 평면도.
도 13은 도 12의 H-H'선에 따른 단면도.
도 14는 액정 표시 장치의 등가회로도.
도 15는 상기 액정 표시 장치의 부분 확대 단면도.
도 16은 유기 EL 장치의 부분 확대 단면도.
도 17은 박막트랜지스터를 제조하는 공정을 설명하기 위한 도면.
도 18은 액정 표시 장치의 다른 형태를 나타낸 도면.
도 19는 본 발명의 전자 기기의 구체적인 예를 나타낸 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
30 : TFT 33 : 배선(막 패턴)
34 : 막 패턴 형성 영역(패턴 형성 영역)
100 : 액정 표시 장치(전기 광학 장치)
600 : 휴대 전화(전자 기기) 700 : 정보처리 장치(전자 기기)
800 : 시계 본체(전자 기기) B : 뱅크
P : 기판 X1∼X3 : 배선 패턴용 잉크(기능액)
본 발명은 막 패턴의 형성 방법, 막 패턴, 디바이스, 전기 광학 장치, 및 전 자 기기에 관한 것이다.
종래 반도체 장치(디바이스)는 기판 위에 도체(導體)로 이루어지는 박막 패턴(막 패턴)이 배치된 회로 배선과, 이 회로 배선을 덮는 절연막 등과, 반도체층이 적층하여 형성되어 있다. 이러한 박막 패턴의 형성 방법으로서는, 막을 구성하는 재료를 용질(溶質)로서 함유하는 기능액의 액적을 액적 토출 헤드로부터 토출하고, 착탄(着彈)된 기능액을 건조시켜 용매를 제거하여 박막 패턴을 형성하는, 소위 잉크젯법이 알려져 있다. 잉크젯법에서는 기판 위에 박막 형성 영역을 둘러싸도록 뱅크를 형성함으로써, 박막 패턴과 동일한 평면 형상의 오목부를 형성한다. 그리고, 이 오목부를 향하여 기능액을 토출하고, 오목부에 착탄된 기능액을 건조시킴으로써, 원하는 패턴의 박막 패턴을 형성할 수 있다.
그런데, 최근 반도체 장치를 구성하는 회로의 고밀도화가 진행되어, 예를 들어 배선에 대해서도 미세화, 세선화(細線化)가 한층 더 요구되고 있다. 그래서, 미세한 폭의 뱅크에 의해 구획된 배선 형성 영역에 상기 잉크젯법에 의해 기능액을 토출하여 미세(微細) 배선을 형성하는 것을 생각할 수 있다.
이 때, 배선을 형성하는 영역에만 기능액을 선택적으로 토출(배치)할 수 있는 것이 바람직하다. 그래서, 상기 배선 형성 영역을 구획하는 뱅크의 표면을 발액화(撥液化) 처리하고, 그 이외의 부분 예를 들어 배선 형성 영역으로 되는 기판 위를 친액화 처리함으로써, 상기 배선 형성 영역에 기능액을 토출했을 때에, 기능액의 일부가 뱅크의 상면에 토출되어도, 배선 형성 영역에 모든 기능액을 유입시켜 미세화된 배선(막 패턴)을 형성하는 기술이 있다.
여기서, 발액 처리된 발액 부분과 친액 처리된 친액 부분 사이에서 상기 기능액에 대한 습윤성(친화성)의 차가 작으면, 뱅크 위에 올라탄 액적이 뱅크 밖으로 튀어 상기 배선 형성 영역 내에 습윤 확장되지 않을 우려가 있다. 그래서, 뱅크(발액 부분)와 기판(친액 부분)의 상기 기능액에 대한 접촉각 차를 40° 이상으로 함으로써, 뱅크 위에 착탄된 액적을 상기 배선 형성 영역 내에 확실하게 습윤 확장시키는 기술이 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조).
[특허문헌 1] 일본국 공개특허2004-363560호 공보
그러나, 뱅크 위에 액적을 토출하여, 이 뱅크에 의해 구획된 배선 형성 영역(패턴 형성 영역)에 액적을 유입시키면, 상기 접촉각의 규정만으로는 뱅크 위에 여전히 액적의 착탄 흔적이 남게 된다. 이 때, 기능액이 도전성(導電性)을 갖고 있으면, 뱅크 위의 액적의 착탄 흔적도 도전성을 갖기 때문에, 배선 형성 영역의 배선과 착탄 흔적이 도통(導通) 상태로 된다. 그리하면, 뱅크 위의 착탄 흔적이 접촉함으로써, 인접하여 형성된 배선 사이에서 단락(short)을 발생시킬 우려가 있다. 그 때문에, 형성되는 배선의 신뢰성이 저하된다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 안출된 것으로서, 뱅크 위에 착탄된 기능액의 잔사(殘渣)를 남기지 않고, 상기 기능액을 패턴 형성 영역에 확실하게 유입시켜 신뢰성이 높은 막 패턴을 얻는 막 패턴의 형성 방법, 이 형성 방법에 의해 얻어진 막 패턴, 이 막 패턴을 구비한 디바이스, 전기 광학 장치, 및 전자 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는 상기 과제를 해결하기 위해 예의(銳意) 연구한 결과, 뱅크 위에 기능액의 착탄 흔적이 남을지의 여부는 뱅크에 대한 기능액의 후퇴 접촉각이 관계된다는 지견(知見)을 얻었다.
그리고, 본 발명자는 이러한 지견에 의거하여 본 발명을 완성시켰다.
본 발명의 막 패턴의 형성 방법은, 기능액을 기판 위에 배치하여 막 패턴을 형성하는 방법으로서, 상기 기판 위에 상기 막 패턴의 형성 영역에 대응한 뱅크를 형성하는 공정과, 상기 뱅크에 의해 구획된 패턴 형성 영역에 상기 기능액을 배치하는 공정과, 상기 기능액을 경화(硬化) 처리하여 막 패턴으로 하는 공정을 갖고, 상기 기능액의 배치를, 상기 뱅크 상면에 대한 상기 기능액의 전진 접촉각과 후퇴 접촉각의 차가 10° 이상, 또한 상기 후퇴 접촉각이 13° 이상으로 되는 조건 하에서 행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 막 패턴의 형성 방법에 의하면, 상기 뱅크 상면에 대한 상기 기능액의 전진 접촉각과 후퇴 접촉각의 차가 10° 이상, 또한 상기 후퇴 접촉각이 13° 이상으로 되는 조건 하에서 기능액을 배치함으로써, 후술하는 실험 결과로부터, 예를 들어 기능액이 뱅크 위에 착탄된 경우에도, 뱅크 위에 기능액의 착탄 흔적을 남기지 않아, 패턴 형성 영역 내에 기능액을 적하(滴下)시킬 수 있다. 따라서, 뱅크 위에 기능액의 잔사를 방지하고 있기 때문에, 상기 패턴 형성 영역에 형성된 막 패턴을 배선으로서 채용한 경우, 인접하는 배선 사이의 접촉에 의한 단락을 방지할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에서는 패턴 형성 영역 내에 기능액을 확실하게 유입 시킴으로써, 신뢰성이 높은 막 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 상기 막 패턴의 형성 방법에서는, 상기 기능액의 배치를, 상기 뱅크 상면에 대한 상기 기능액의 정적(靜的) 접촉각이 20° 이상인 조건 하에서 행하는 것이 바람직하다.
뱅크 위에 배치된 기능액이, 뱅크 상면에 대한 정적 접촉각이 지나치게 작으면, 기능액이 뱅크 위에 착탄되는 동시에 뱅크 위에 습윤 확장되어, 상기 패턴 형성 영역에 기능액을 양호하게 적하시킬 수 없게 되는 경우가 있다. 그래서, 본 발명을 채용하면, 상기 뱅크 상면에 대한 기능액의 정적 접촉각이 20° 이상인 발액성을 부여함으로써, 뱅크 위에 착탄된 기능액을 상기 패턴 형성 영역에 양호하게 적하시킬 수 있다.
또한, 상기 막 패턴의 형성 방법에서는, 상기 뱅크를 형성하는 공정은, 광산(光酸) 발생제를 함유하고, 포지티브형(positive-type) 레지스트로서 기능하는 감광성 폴리실라잔액, 또는 감광성 폴리실록산액을 도포하며, 이어서 이것을 노광하고 현상하여 패터닝한 후, 소성(燒成)함으로써, 실록산 결합을 골격으로 하는 재질의 뱅크를 형성하는 것이 바람직하다.
이렇게 하면, 형성된 뱅크가 무기질인 것에 의해, 열처리에 대하여 높은 내성(耐性)을 갖는 것으로 된다. 따라서, 예를 들어 기능액을 경화 처리할 때에 비교적 고온에서 열처리를 행할 필요가 있을 경우에, 뱅크가 용융되는 등의 결함이 생기지 않아, 열처리에 대하여 충분히 대응할 수 있게 된다. 또한, 폴리실라잔액 또는 감광성 폴리실록산액을 포지티브형 레지스트로서 기능시킴으로써, 이것으로부 터 얻어지는 뱅크의 패턴 정밀도를 보다 양호하게 할 수 있고, 따라서, 이 뱅크로부터 얻어지는 막 패턴에 대해서도 그 패턴 정밀도를 보다 높게 하는 것이 가능해져, 미세 배선을 형성하는 경우에 적합하게 채용할 수 있다.
또한, 상기 막 패턴의 형성 방법에서는, 상기 기능액에 함유되는 기능 재료가 도전성 재료인 것이 바람직하다.
여기서, 예를 들어 기능액이 도전성 미립자를 함유한 도전성 재료일 경우, 형성되는 막 패턴에 도전성을 부여할 수 있어, 이 막 패턴을 배선으로서 형성할 수 있다.
또한, 상기 막 패턴의 형성 방법에서는, 상기 기능액은 형성되는 막 패턴의 주된 기능을 담당하는 주(主)재료와, 상기 주재료와 상기 기판의 밀착성을 향상시키기 위한 재료를 함유하여 이루어지는 것이 바람직하다.
이렇게 하면, 막 패턴의 주된 기능을 담당하는 제 2 기능 재료가 제 1 기능 재료에 의해 기판으로부터 박리되는 것을 방지하게 된다.
또한, 본 발명에서의 제 2 기능 재료는 막 패턴의 주된 기능을 갖는 재료이며, 예를 들어 막 패턴을 배선으로서 형성할 경우에는, 주로 전류를 흐르게 하는 기능을 담당하는 은이나 구리이다. 또한, 상기 제 1 기능 재료로서는, 크롬, 망간, 철, 니켈, 몰리브덴, 티타늄 및 텅스텐 등을 들 수 있다.
또한, 상기 막 패턴의 형성 방법에서는, 상기 기능액은 형성되는 막 패턴의 주된 기능을 담당하는 주재료와, 상기 주재료의 일렉트로마이그레이션(electro-migration)을 억제하기 위한 재료를 함유하여 이루어지는 것이 바람직하다.
이렇게 하면, 예를 들어 막 패턴을 배선으로서 사용한 경우의 일렉트로마이그레이션을 억제하는 것이 가능해진다.
여기서, 일렉트로마이그레이션은 장시간에 걸쳐 배선에 전류를 흐르게 함으로써 원자가 전자의 이동을 따라 이동하는 현상이며, 배선의 저항값 증가나 단선(斷線)의 원인으로 된다. 또한, 이 일렉트로마이그레이션을 억제하는 재료로서는, 티타늄 등을 들 수 있다.
또한, 상기 막 패턴의 형성 방법에서는, 상기 기능액은 형성되는 막 패턴의 주된 기능을 담당하는 주재료와, 절연 특성을 갖는 재료를 함유하여 이루어지는 것이 바람직하다.
이렇게 하면, 절연 특성을 갖는 재료를, 예를 들어 막 패턴을 배선으로서 채용하는 경우에서의 절연층으로서 기능시킬 수 있다.
또한, 상기 막 패턴의 형성 방법에서는, 상기 기능액은 형성되는 막 패턴의 주된 기능을 담당하는 주재료와, 상기 주재료의 플라스마 손상을 억제하기 위한 재료를 함유하여 이루어지는 것이 바람직하다.
이렇게 하면, CVD에 의한 플라스마 손상, 및 사불화탄소(테트라플루오로메탄)를 처리 가스로 하는 플라스마 처리법(CF4 플라스마 처리법)에 의해 뱅크에 대하여 발액 처리를 행하였을 때에, 막 패턴의 주재료로의 플라스마 손상을 억제할 수 있다. 따라서, 본 막 패턴의 형성 방법에서, 플라스마 처리를 적합하게 채용할 수 있다.
이 때, 상기 주재료의 플라스마 손상을 억제하기 위한 재료는, 상기 플라스마 손상에 의한 확산을 억제하기 위한 배리어(barrier) 재료인 것이 바람직하다.
이렇게 하면, 막 패턴을 금속 배선으로서 사용한 경우에, 층간절연막으로의 금속 이온 확산에 의한 누설 전류의 발생을 방지할 수 있다.
본 발명의 막 패턴은 상기 막 패턴 형성 방법에 의해 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 막 패턴은 상술한 바와 같이 뱅크의 단부(端部)까지 기능액이 확실하게 유입됨으로써 원하는 형상으로 형성되어 있고, 신뢰성이 높은 것으로 된다.
본 발명의 디바이스는 상기 막 패턴을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 디바이스에 의하면, 상술한 바와 같이 신뢰성이 높은 막 패턴을 예를 들어 스위칭 소자에 접속되는 배선으로서 가짐으로써 확실한 동작을 가능하게 하여, 신뢰성이 높은 디바이스로 된다.
본 발명의 전기 광학 장치는 상기 디바이스를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 전기 광학 장치에 의하면, 신뢰성이 높은 디바이스를 탑재함으로써, 이 디바이스를 구비한 전기 광학 장치를 확실하게 구동시킬 수 있다.
본 발명의 전자 기기는 상기 전기 광학 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 전기 광학 장치에 의하면, 신뢰성이 높은 전기 광학 장치를 전자 기기의 표시부로서 사용함으로써, 그 표시를 양호하게 행하는 것이 가능해진다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 또한, 참조하는 각 도면에서 도면상에서 인식 가능한 크기로 하기 위해, 축척은 각층이나 각 부재마다 상이한 경우가 있다.
(제 1 실시예)
우선, 본 발명의 막 패턴의 형성 방법을, 액적 토출법에 의해 액적 토출 헤드의 토출 노즐로부터 도전성 미립자를 함유하는 배선 패턴(막 패턴)용 잉크(기능액)를 액적 상태로 토출하고, 배선 패턴에 대응하여 기판 위에 형성된 뱅크의 사이, 즉, 뱅크에 의해 구획된 영역에 배선 패턴(막 패턴)을 형성하도록 한 경우의 실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이 실시예에서는 특히 상이한 2종류의 기능액을 토출함으로써, 복수의 재료가 적층되어 이루어지는 배선 패턴(막 패턴)을 형성하는 것으로 한다.
이 배선 패턴용 잉크(기능액)로서는, 후술하는 바와 같이 뱅크로서 폴리메틸실록산 등의 발수성(撥水性)을 갖는 폴리실록산 골격의 재질로 이루어지는 것을 사용할 경우에는, 특히 수계(水系)의 분산매 또는 용매를 함유한 액상체가 사용된다. 구체적으로는, 도전성 미립자를 물이나 알코올 등의 수계 분산매에 분산시킨 분산액이나, 유기 은 화합물이나 산화 은나노 입자를 수계 분산매에 분산시킨 분산액으로 이루어지는 것이다. 여기서, 상기 뱅크 및 상기 배선 패턴용 잉크의 조합으로서는, 후술하는 뱅크 상면에 대한 배선 패턴용 잉크의 전진 접촉각과 후퇴 접촉각의 차가 10° 이상, 또한 상기 후퇴 접촉각이 13° 이상으로 되는 조건 하에서의 배선 패턴용 잉크의 배치가 가능해지면, 다양한 조합을 선택할 수 있다.
본 실시예에서는 도전성 미립자로서, 예를 들어 금, 은, 구리, 철, 크롬, 망 간, 몰리브덴, 티타늄, 팔라듐, 텅스텐 및 니켈 중 어느 것을 함유하는 금속 미립자 이외에, 이들의 산화물, 및 도전성 폴리머나 초전도체 미립자 등이 사용된다.
이들 도전성 미립자는 분산성을 향상시키기 위해 표면에 유기물 등을 코팅하여 사용할 수도 있다.
도전성 미립자의 입자 직경은 1㎚ 이상 0.1㎛ 이하인 것이 바람직하다. 0.1㎛보다 크면, 후술하는 액적 토출 헤드의 토출 노즐에 막힘이 생길 우려가 있다. 또한, 1㎚보다 작으면, 도전성 미립자에 대한 코팅제의 부피비가 커져, 얻어지는 막 중의 유기물 비율이 과다해진다.
본 실시예에서의 분산매로서는 수계의 것을 사용하여 설명하지만, 상기 도전성 미립자를 분산시킬 수 있음이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 물 이외에, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 등의 알코올류, n-헵탄, n-옥탄, 데칸, 도데칸, 테트라데칸, 톨루엔, 크실렌, 시멘, 듀렌, 인덴, 디펜텐, 테트라히드로나프탈렌, 데카히드로나프탈렌, 시클로헥실벤젠 등의 탄화수소계 화합물, 또한 에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜디에틸에테르, 에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 1,2-디메톡시에탄, 비스(2-메톡시에틸)에테르, p-디옥산 등의 에테르계 화합물, 또한 프로필렌카보네이트, γ-부티로락톤, N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸포름아미드, 디메틸설폭시드, 시클로헥사논 등의 극성 화합물을 예시할 수 있다. 이들 중, 미립자의 분산성과 분산액의 안정성, 또한 액적 토출법(잉크젯법)에 대한 적용의 용이성의 관점에서 물, 알코올류, 탄화수소계 화합물, 에테르계 화합물이 바람 직하고, 보다 바람직한 분산매로서는 물, 탄화수소계 화합물을 들 수 있다.
상기 도전성 미립자의 분산액의 표면장력은 0.02N/m 이상 0.07N/m 이하의 범위 내인 것이 바람직하다. 잉크젯법에 의해 액체를 토출할 때, 표면장력이 0.02N/m 미만이면, 잉크 조성물의 토출 노즐면에 대한 습윤성이 증대되기 때문에 비행 구부러짐이 생기기 쉬워지고, 0.07N/m를 초과하면, 토출 노즐 선단(先端)에서의 메니스커스 형상이 안정되지 않기 때문에 토출량이나 토출 타이밍의 제어가 곤란해진다. 표면장력을 조정하기 위해, 상기 분산액에는 기판과의 접촉각을 크게 저하시키지 않는 범위에서 불소계, 실리콘계, 노니온계 등의 표면장력 조절제를 미량(微量) 첨가하는 것이 좋다. 노니온계 표면장력 조절제는 액체의 기판에 대한 습윤성을 향상시키고, 막의 레벨링성을 개량하여, 막의 미세한 요철(凹凸) 발생 등의 방지에 도움이 되는 것이다. 상기 표면장력 조절제는, 필요에 따라 알코올, 에테르, 에스테르, 케톤 등의 유기 화합물을 함유할 수도 있다.
상기 분산액의 점도(粘度)는 1mPa·s 이상 50mPa·s 이하인 것이 바람직하다. 잉크젯법을 이용하여 액체 재료를 액적으로서 토출할 때, 점도가 1mPa·s보다 작을 경우에는 토출 노즐 주변부가 잉크의 유출에 의해 오염되기 쉽고, 또한 점도가 50mPa·s보다 클 경우는, 토출 노즐 구멍에서의 막힘 빈도가 높아져 원활한 액적의 토출이 곤란해진다.
배선 패턴이 형성되는 기판으로서는, 유리, 석영 유리, 실리콘 웨이퍼, 플라스틱 필름, 금속판 등 각종의 것을 사용할 수 있다. 또한, 이들 각종의 소재 기판 표면에 반도체막, 금속막, 유전체막, 유기막 등이 하지층으로서 형성된 것도 포함 한다.
여기서, 액적 토출법의 토출 기술로서는, 대전 제어 방식, 가압 진동 방식, 전기 기계 변환식, 전기 열 변환 방식, 정전 흡인 방식 등을 들 수 있다. 대전 제어 방식은 재료에 대전 전극에 의해 전하를 부여하고, 편향 전극에 의해 재료의 비상(飛翔) 방향을 제어하여 토출 노즐로부터 토출시키는 것이다. 또한, 가압 진동 방식은 재료에 30㎏/㎠ 정도의 초고압을 인가하여 토출 노즐 선단 측에 재료를 토출시키는 것이며, 제어 전압을 인가하지 않을 경우에는 재료가 직진하여 토출 노즐로부터 토출되고, 제어 전압을 인가하면 재료 사이에 정전적인 반발이 일어나 재료가 비산(飛散)하여 토출 노즐로부터 토출되지 않는다. 또한, 전기 기계 변환 방식은 피에조 소자(압전 소자)가 펄스적인 전기 신호를 받아 변형하는 성질을 이용한 것이며, 피에조 소자가 변형함으로써 재료를 저장한 공간에 가요(可撓) 물질을 통하여 압력을 부여하고, 이 공간으로부터 재료를 압출하여 토출 노즐로부터 토출시키는 것이다.
또한, 전기 열 변환 방식은 재료를 저장한 공간 내에 설치한 히터에 의해 재료를 급격하게 기화(氣化)시켜 버블(기포)을 발생시키고, 버블의 압력에 의해 공간 내의 재료를 토출시키는 것이다. 정전 흡인 방식은 재료를 저장한 공간 내에 미소 압력을 가하고, 토출 노즐에 재료의 메니스커스를 형성하여, 이 상태에서 정전 인력을 가하고 나서 재료를 인출하는 것이다. 또한, 그 이외에, 전기장에 의한 유체(流體)의 점성 변화를 이용하는 방식이나, 불꽃방전에 의해 튀게 하는 방식 등의 기술도 적용할 수 있다. 액적 토출법은 재료의 사용에 낭비가 적고, 또한 원하는 위치에 원하는 양의 재료를 정확하게 배치할 수 있다는 이점(利點)을 갖는다. 또한, 액적 토출법에 의해 토출되는 액상 재료(유동체)의 한 방울의 양은 예를 들어 1∼300나노그램이다.
본 실시예에서는, 이러한 액적 토출을 행하는 장치로서, 피에조 소자(압전 소자)를 사용한 전기 기계 변환 방식의 액적 토출 장치(잉크젯 장치)가 사용된다.
도 1은 액적 토출 장치(IJ)의 개략 구성을 나타낸 사시도이다.
액적 토출 장치(IJ)는 액적 토출 헤드(1)와, X축 방향 구동축(4)과, Y축 방향 가이드축(5)과, 제어 장치(CONT)와, 스테이지(7)와, 클리닝 기구(8)와, 베이스(9)와, 히터(15)를 구비하고 있다.
스테이지(7)는 이 액적 토출 장치(IJ)에 의해 액체 재료(배선 패턴용 잉크)가 배치되는 기판(P)을 지지하는 것으로서, 기판(P)을 기준 위치에 고정시키는 고정 기구(도시 생략)를 구비하고 있다.
액적 토출 헤드(1)는 복수의 토출 노즐을 구비한 멀티노즐 타입의 액적 토출 헤드이며, 길이 방향과 X축 방향을 일치시키고 있다. 복수의 토출 노즐은 액적 토출 헤드(1)의 하면(下面)에 일정한 간격으로 설치되어 있다. 액적 토출 헤드(1)의 토출 노즐로부터는 스테이지(7)에 지지되어 있는 기판(P)에 대하여 상기 도전성 미립자를 함유하는 배선 패턴용 잉크가 토출되게 되어 있다.
X축 방향 구동축(4)에는 X축 방향 구동 모터(2)가 접속되어 있다. 이 X축 방향 구동 모터(2)는 스테핑 모터(stepping motor) 등으로 이루어지는 것이며, 제어 장치(CONT)로부터 X축 방향의 구동 신호가 공급되면, X축 방향 구동축(4)을 회 전시킨다. X축 방향 구동축(4)이 회전하면, 액적 토출 헤드(1)는 X축 방향으로 이동한다.
Y축 방향 가이드축(5)은 베이스(9)에 대하여 움직이지 않게 고정되어 있다. 스테이지(7)는 Y축 방향 구동 모터(3)를 구비하고 있다. Y축 방향 구동 모터(3)는 스테핑 모터 등이며, 제어 장치(CONT)로부터 Y축 방향의 구동 신호가 공급되면, 스테이지(7)를 Y축 방향으로 이동시킨다.
제어 장치(CONT)는 액적 토출 헤드(1)에 액적의 토출 제어용 전압을 공급한다. 또한, X축 방향 구동 모터(2)에 액적 토출 헤드(1)의 X축 방향의 이동을 제어하는 구동 펄스 신호를, Y축 방향 구동 모터(3)에 스테이지(7)의 Y축 방향의 이동을 제어하는 구동 펄스 신호를 공급한다.
클리닝 기구(8)는 액적 토출 헤드(1)를 클리닝하는 것이다. 클리닝 기구(8)에는 Y축 방향의 구동 모터(도시 생략)가 구비되어 있다. 이 Y축 방향의 구동 모터의 구동에 의해, 클리닝 기구는 Y축 방향 가이드축(5)을 따라 이동한다. 클리닝 기구(8)의 이동도 제어 장치(CONT)에 의해 제어된다.
히터(15)는 여기서는 램프 어닐링에 의해 기판(P)을 열처리하는 수단이며, 기판(P) 위에 배치된 액체 재료에 함유되는 용매의 증발 및 건조를 행한다. 이 히터(15)의 전원 투입 및 차단도 제어 장치(CONT)에 의해 제어된다.
액적 토출 장치(IJ)는 액적 토출 헤드(1)와 기판(P)을 지지하는 스테이지(7)를 상대적으로 주사하면서, 기판(P)에 대하여 액적 토출 헤드(1)의 하면에 X축 방향으로 배열된 복수의 토출 노즐로부터 액적을 토출하게 되어 있다.
도 2는 피에조 방식에 의한 액체 재료의 토출 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 있어서, 액체 재료(배선 패턴용 잉크, 기능액)를 수용하는 액체실(21)에 인접하여 피에조 소자(22)가 설치되어 있다. 액체실(21)에는 액체 재료를 수용하는 재료 탱크를 포함하는 액체 재료 공급계(23)를 통하여 액체 재료가 공급된다. 피에조 소자(22)는 구동 회로(24)에 접속되어 있고, 이 구동 회로(24)를 통하여 피에조 소자(22)에 전압을 인가하여 피에조 소자(22)를 변형시킴으로써, 액체실(21)이 변형하여 토출 노즐(25)로부터 액체 재료가 토출된다. 이 경우, 인가 전압의 값을 변화시킴으로써, 피에조 소자(22)의 왜곡량이 제어된다. 또한, 인가 전압의 주파수를 변화시킴으로써, 피에조 소자(22)의 왜곡 속도가 제어된다. 피에조 방식에 의한 액적 토출은 재료에 열을 가하지 않기 때문에, 재료의 조성(組成)에 영향을 주기 어렵다는 이점을 갖는다.
또한, 본 실시예에서는 상술한 바와 같이 배선 패턴에 대응하는 뱅크를 기판 위에 형성하지만, 이것에 앞서, 기판에 대하여 친액화 처리를 실시한다. 이 친액화 처리는 후술하는 잉크(기능액)의 토출에 의한 배치에서 토출된 잉크에 대한 기판(P)의 습윤성을 양호하게 하여 두기 위한 것이며, 예를 들어 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이, 기판(P) 표면에 TiO2 등의 친액성(친수성)이 높은 막(P0)을 형성한다. 또는, HMDS(헥사메틸디실라잔)를 증기 상태로 하여 기판(P)의 피(被)처리면에 부착시키고(HMDS 처리), 친액성이 높은 막(P0)을 형성하게 할 수도 있다. 또한, 기 판(P)의 표면을 조면화(粗面化)함으로써, 이 기판(P)의 표면을 친액화할 수도 있다.
(뱅크 형성 공정)
이렇게 하여 친액화 처리를 행한 후, 이 기판(P) 위에 뱅크를 형성한다. 또한, 본 실시예에서 형성하는 뱅크는 후술하는 실험예에서 사용한 뱅크와 동일한 것이다.
이 뱅크는 구획 부재로서 기능하는 부재이며, 뱅크의 형성은 리소그래피법이나 인쇄법 등 임의의 방법에 의해 행할 수 있다. 예를 들어 리소그래피법을 사용할 경우는, 우선, 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 롤 코팅, 다이 코팅, 딥 코팅 등 소정의 방법에 의해, 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이, 기판(P) 위에 원하는 뱅크 높이에 맞추어 뱅크의 형성 재료, 본 실시예에서는 예를 들어 폴리실라잔액을 도포하여, 폴리실라잔 박막(31)을 형성한다.
여기서, 본 실시예에서의 뱅크의 형성 재료로 되는 폴리실라잔액으로서는, 폴리실라잔을 주성분으로 하는 것이며, 특히 폴리실라잔과 광산 발생제를 함유하는 감광성 폴리실라잔액이 적합하게 사용된다. 이 감광성 폴리실라잔액은 포지티브형 레지스트로서 기능하게 되는 것이며, 노광 처리와 현상 처리에 의해 직접 패터닝할 수 있는 것이다. 또한, 이러한 감광성 폴리실라잔으로서는, 예를 들어 일본국 공개특허2002-72504호 공보에 기재된 감광성 폴리실라잔을 예시할 수 있다. 또한, 이 감광성 폴리실라잔 중에 함유되는 광산 발생제에 대해서도, 일본국 공개특허2002-72504호 공보에 기재된 것이 사용된다. 또한, 뱅크의 형성 재료로서, 감광성 폴리실록산액을 사용하게 할 수도 있다.
이러한 폴리실라잔은, 예를 들어 폴리실라잔이 이하의 화학식 (1)에 나타낸 폴리메틸실라잔일 경우, 후술하는 바와 같이 가습 처리를 행함으로써 화학식 (2) 또는 화학식 (3)에 나타낸 바와 같이 일부 가수분해하고, 다시 400℃ 미만의 가열 처리를 행함으로써, 화학식 (4) 내지 화학식 (6)에 나타낸 바와 같이 축합(縮合)하여 폴리메틸실록산[-(SiCH3O1.5)n-]으로 된다. 또한, 화학식 (2) 내지 화학식 (6)에서는, 반응 기구를 설명하기 위해, 화학식을 간략화하여 화합물 중의 기본 구성 단위(반복 단위)만을 나타낸다.
이렇게 하여 형성되는 폴리메틸실록산은 폴리실록산을 골격으로 하고, 측쇄에 소수기(疎水基)인 메틸기를 가진 것으로 된다. 따라서, 그 주성분으로 되는 골격이 무기질인 것에 의해, 열처리에 대하여 높은 내성을 갖는 것으로 된다. 또한, 측쇄에 소수기인 메틸기를 갖고 있기 때문에, 그 자체가 양호한 발수성을 갖는 것으로 된다. 다만, 화학식에서는 나타내지 않지만, 상기 가열 처리를 400℃ 이상에서 행하면, 측쇄의 메틸기도 탈리(脫離)하여 폴리실록산으로 되고, 발수성이 현저하게 저하된다. 따라서, 본 발명에서는, 특히 폴리실라잔액으로부터 뱅크를 형성할 때는, 그 가열 처리 온도를 400℃ 미만으로 하는 것이 바람직하다.
·화학식 (1); -(SiCH3(NH)1.5)n-
·화학식 (2); SiCH3(NH)1.5+H2O
→SiCH3(NH)(OH)+0.5NH3
·화학식 (3); SiCH3(NH)1.5+2H2O
→SiCH3(NH)0.5(OH)2+NH3
·화학식 (4); SiCH3(NH)(OH)+SiCH3(NH)(OH)+H2O
→2SiCH3O1 .5+2NH3
·화학식 (5); SiCH3(NH)(OH)+SiCH3(NH)0.5(OH)2
→2SiCH3O1 .5+1.5NH3
·화학식 (6); SiCH3(NH)0.5(OH)2+SiCH3(NH)0.5(OH)2
→2SiCH3O1 .5+NH3+H2O
이어서, 얻어진 폴리실라잔 박막(31)을 예를 들어 핫플레이트 위에서 110℃로 1분 정도 프리베이킹(pre-baking)한다.
이어서, 도 3의 (c)에 나타낸 바와 같이 마스크를 사용하여 폴리실라잔 박막(31)을 노광한다. 이 때, 이 폴리실라잔 박막(31)은 상술한 바와 같이 포지티브형 레지스트로서 기능하기 때문에, 나중의 현상 처리에 의해 제거하는 개소를 선택적으로 노광한다. 노광 광원으로서는, 상기 감광성 폴리실라잔액의 조성이나 감광 특성에 따라, 종래의 포토레지스트의 노광에서 사용된 고압 수은등, 저압 수은등, 메탈 할라이드 램프, 크세논 램프, 엑시머 레이저, X선, 전자선 등에서 적절히 선택되어 사용된다. 조사광의 에너지량에 대해서는, 광원이나 막 두께에도 의존하지만, 통상은 0.05mJ/㎠ 이상, 바람직하게는 0.1mJ/㎠ 이상으로 된다. 상한(上限)은 특별히 없지만, 조사량을 지나치게 많이 설정하면 처리 시간의 관계 때문에 비실용적이며, 통상은 10000mJ/㎠ 이하로 된다. 노광은 일반적으로 주위 분위기(대기 중) 또는 질소 분위기로 하는 것이 좋지만, 폴리실라잔의 분해를 촉진하기 위해, 산소 함유량을 부화(富化)한 분위기를 채용할 수도 있다.
이러한 노광 처리에 의해, 광산 발생제를 함유하는 감광성 폴리실라잔 박막(31)은 특히 노광 부분에서 막 내에서 선택적으로 산이 발생하고, 이것에 의해 폴리실라잔의 Si-N 결합이 절단된다. 그리고, 분위기 중의 수분과 반응하여, 상기 화학식 (2) 또는 화학식 (3)에 나타낸 바와 같이 폴리실라잔 박막(31)은 일부 가수분해되고, 최종적으로 실라놀(Si-OH) 결합이 생성되어 폴리실라잔이 분해된다.
이어서, 이러한 실라놀(Si-OH) 결합의 생성, 폴리실라잔의 분해를 보다 진행시키기 위해, 도 3의 (d)에 나타낸 바와 같이 노광 후의 폴리실라잔 박막(31)을 예를 들어 25℃, 상대습도 80%의 환경 하에서 4분 정도 가습 처리한다. 이렇게 하여 폴리실라잔 박막(31) 내에 수분을 계속적으로 공급하면, 일단 폴리실라잔의 Si-N 결합의 절단에 기여한 산이 반복하여 절단 촉매로서 작용한다. 이 Si-OH 결합은 노광 중에서도 발생하지만, 노광 후, 노광된 막을 가습 처리함으로써, 폴리실라잔의 Si-OH화가 보다 한층 더 촉진된다.
또한, 이러한 가습 처리에서의 처리 분위기의 습도에 대해서는, 높으면 높을수록 SiOH화 속도를 빠르게 할 수 있다. 다만, 너무 높아지면 막 표면에 결로(結露)하게 될 우려가 있으며, 따라서, 이 관점에서 상대습도 90% 이하로 하는 것이 실용적이다. 또한, 이러한 가습 처리에 대해서는, 수분을 함유한 기체를 폴리실라 잔 박막(31)에 접촉시키게 하면 되고, 따라서, 가습 처리 장치 내에 노광된 기판(P)을 두어, 수분 함유 기체를 이 가습 처리 장치에 연속적으로 도입하게 하면 된다. 또는, 미리 수분 함유 기체가 도입되어 습도 조절된 상태의 가습 처리 장치 내에 노광된 기판(P)을 넣어 원하는 시간 방치하게 할 수도 있다.
이어서, 예를 들어 농도 2.38%의 TMAH(테트라메틸암모늄히드록시드)액에 의해 가습 처리 후의 폴리실라잔 박막(31)을 25℃에서 현상 처리하고, 피(被)노광부를 선택적으로 제거함으로써, 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이 폴리실라잔 박막(31)을 원하는 뱅크 형상으로 한다. 이것에 의해, 목적으로 하는 막 패턴의 형성 영역에 대응한 뱅크(B, B)를 형성하는 동시에, 예를 들어 홈 형상의 막 패턴 형성 영역(34)을 형성한다. 또한, 현상액으로서는, TMAH 이외의 다른 알칼리 현상액 예를 들어 콜린, 규산나트륨, 수산화나트륨, 수산화칼륨 등을 사용할 수도 있다.
이어서, 필요에 따라 순수(純水)에 의해 세정한 후, 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이 얻어진 뱅크(B, B) 사이의 잔사 처리를 행한다. 잔사 처리로서는, 자외선을 조사하는 것에 의한 자외선(UV) 조사 처리, 대기 분위기 중에서 산소를 처리 가스로 하는 O2 플라스마 처리, 불산 용액에 의해 잔사부를 에칭하는 불산 처리 등이 사용된다. 본 실시예에서는 예를 들어 농도 0.2%의 불산 수용액에 의해 20초 정도 접촉 처리를 행하는 불산 처리를 채용한다. 이러한 잔사 처리를 행하면, 뱅크(B, B)가 마스크로서 기능함으로써, 뱅크(B, B) 사이에 형성된 막 패턴 형성 영역(34)의 저부(底部)(35)가 선택적으로 에칭되어, 여기에 남은 뱅크 재료 등이 제거된다.
이어서, 도 4의 (c)에 나타낸 바와 같이, 기판(P)의 뱅크(B)를 형성한 측의 면에 대하여 전면(全面) 노광을 행한다. 노광 조건에 대해서는, 도 3의 (c)에 나타낸 공정에서의 노광 처리 조건과 동일하게 한다. 이렇게 하여 전면 노광을 행함으로써, 앞의 노광 처리에서는 노광되지 않은 뱅크(B)가 노광된다. 이것에 의해, 뱅크(B)를 형성하는 폴리실라잔은 일부 가수분해되고, 최종적으로 실라놀(Si-OH) 결합이 생성되어 폴리실라잔이 분해된다.
이어서, 도 4의 (d)에 나타낸 바와 같이 다시 가습 처리를 행한다. 가습 조건에 대해서는, 도 3의 (d)에 나타낸 공정에서의 가습 처리 조건과 동일하게 한다. 이렇게 하여 가습 처리를 행하면, 뱅크(B)를 형성하는 폴리실라잔은 Si-OH화가 보다 한층 더 촉진된다.
이어서, 예를 들어 350℃에서 60분 정도 가열함으로써, 도 4의 (d)에 나타낸 바와 같이 소성 처리를 행한다. 이렇게 하여 소성 처리를 행하면, 먼저 가습 처리되어 SiOH화된 폴리실라잔으로 이루어지는 뱅크(B)는 소성에 의해 상기 화학식 (4) 내지 화학식 (6)에 나타낸 바와 같이 용이하게 (SiOSi)화하고, SiNH 결합이 거의(또는 전혀) 존재하지 않는 실리카계 세라믹스막 예를 들어 폴리메틸실록산에 전화(轉化)된다.
그리하면, 이 폴리메틸실록산(실리카계 세라믹스막)으로 이루어지는 뱅크(B)는 상술한 바와 같이 폴리실록산을 골격으로 하고, 측쇄에 소수기인 메틸기를 가진 것으로 되기 때문에, 열처리에 대하여 높은 내성을 갖고, 또한 발액화 처리를 행하지 않아, 그 자체가 양호한 발수성을 가진 것으로 된다. 또한, 여기서의 소성 온 도를 예를 들어 400℃ 이상에서 행하면, 측쇄의 메틸기가 탈리하여 발수성이 현저하게 저하될 우려가 있다. 따라서, 소성 온도에 대해서는, 400℃ 미만에서 행하는 것이 바람직하고, 350℃ 이하 정도에서 행하는 것이 바람직하다. 또한, 폴리실라잔액의 종류에 따라서는 도 3의 (d), 도 4의 (d)에 나타낸 가습 처리를 생략할 수도 있다.
또한, 상기 실시예에서는 특히 포지티브형 레지스트로서 기능하는 감광성 폴리실라잔액에 의해 뱅크(B)를 형성했지만, 뱅크 상면에 대한 기능액의 전진 접촉각과 후퇴 접촉각의 차가 10° 이상, 또한 상기 후퇴 접촉각이 13° 이상으로 되는 조건을 충족시키면, 본 발명이 이것에 한정되지는 않아, 다른 폴리실라잔액이나 그 이외의 재료를 적절히 사용하여 뱅크(B)를 형성하게 할 수도 있다.
이렇게 하여, 기판(P) 위에 뱅크(B)를 형성하고, 이 뱅크(B)에 의해 구획된 막 패턴 형성 영역(34)을 형성할 수 있다.
본 실시예에서는, 형성된 뱅크(B)는 그 주성분으로 되는 골격이 무기질이며, 열처리에 대하여 높은 내성을 갖고 있기 때문에, 배선 패턴용 잉크(X1, X2)로 이루어지는 막 패턴을 소성 처리하여도, 그 때에 용융되는 등의 결함이 생기지 않아 충분한 내성을 발휘하게 된다.
또한, 폴리실라잔액을 포지티브형 레지스트로서 기능시킴으로써, 이것으로부터 얻어지는 뱅크의 패턴 정밀도를 보다 양호하게 할 수 있고, 따라서, 이 뱅크로부터 얻어지는 막 패턴에 대해서도 그 패턴 정밀도를 보다 높게 하는 것이 가능해져, 미세 배선을 형성하는 경우에 적합하게 채용할 수 있다.
또한, 이렇게 하여 형성된 뱅크(B, B)의 상면은, 후술하는 실험예에 나타낸 바와 같이, 토출되는 잉크에 대하여 잉크의 전진 접촉각과 후퇴 접촉각의 차가 10° 이상, 또한 상기 후퇴 접촉각이 13° 이상으로 되는 발액성을 갖고 있다. 따라서, 후술하는 기능액 배치 공정은, 뱅크의 상면에 대한 잉크의 전진 접촉각과 후퇴 접촉각의 차가 10° 이상, 또한 상기 후퇴 접촉각이 13° 이상으로 되는 조건 하에서 행해지게 되어 있다. 또한, 상기 막 패턴 형성 영역(34)의 저면(底面)에는 유리로 구성되는 기판(P)이 노출된 상태로 되어 있고, 따라서, 뱅크의 상면에 비하여 막 패턴 형성 영역(34)의 저면은 그 습윤성이 높은 것으로 되어 있다.
여기서, 뱅크 상면에 대한 잉크의 정적 접촉각이 원하는 값보다 낮으면, 습윤성이 지나치게 양호하기 때문에, 잉크가 뱅크 위에 착탄된 후 이것이 뱅크 위에 습윤 확장되어, 상기 막 패턴 형성 영역(34)에 잉크가 양호하게 적하되지 않게 되는 경우를 생각할 수 있다. 그래서, 상기 뱅크의 상면에 대한 잉크의 정적 접촉각이 20° 이상으로 되어 있는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 뱅크 위에 착탄된 잉크를 상기 막 패턴 형성 영역(34)에 양호하게 적하시킬 수 있다.
(기능액 배치 공정)
다음으로, 도 5를 이용하여 기능액(잉크)의 배치 공정에 대해서 설명한다. 도 5의 (a) 및 (b)는 막 패턴 형성 영역에 잉크를 토출할 때의 측단면도를 나타내고, 도 5의 (c) 및 (d)는 상기 막 패턴 형성 영역에 잉크를 토출할 때의 평면도를 나타낸 것이다.
우선, 도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, 상기 액적 토출 장치(IJ)를 사용하 여, 배선 패턴용 잉크(기능액)(X1)를 뱅크(B, B) 사이의 막 패턴 형성 영역(34)에 노출된 기판(P) 위에 토출하여 배치한다. 본 발명에서는, 배선 패턴용 잉크(X1)로서, 물 등의 분산매에 도전성 미립자를 분산시켜 이루어지는 상기 액상체를 사용한다. 또한, 본 실시예에서는, 도전성 미립자로서, 예를 들어 크롬을 사용한 배선 패턴용 잉크(X1)를 토출하는 것으로 한다. 액적 토출의 조건으로서는, 예를 들어 잉크 중량 4ng/dot 내지 7ng/dot, 잉크 속도(토출 속도) 5m/sec 내지 7m/sec로 행할 수 있다. 또한, 액적을 토출하는 분위기는 온도 60℃ 이하, 습도 80% 이하로 설정되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 액적 토출 헤드(1)의 토출 노즐이 막히지 않아 안정된 액적 토출을 행할 수 있다.
기능액 배치 공정에서는, 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 액적 토출 헤드(1)로부터 배선 패턴용 잉크(X1)를 액적으로서 토출하고, 그 액적을 뱅크(B, B) 사이의 막 패턴 형성 영역(34)에 노출된 기판(P) 위에 배치시킨다. 본 실시예에서는 뱅크의 상면에 대한 잉크의 전진 접촉각과 후퇴 접촉각의 차가 10° 이상, 또한 상기 후퇴 접촉각이 13° 이상으로 되는 조건 하에서 잉크의 토출을 행한다. 또한, 상기 뱅크의 상면에 대한 잉크의 정적 접촉각은 20° 이상으로 되어 있다.
상기 막 패턴 형성 영역(34)은 뱅크(B)로 둘러싸여 있기 때문에, 배선 패턴용 잉크(X1)가 소정 위치 이외로 확장되는 것이 저지된다. 그러나, 토출되는 액적의 직경이 상기 막 패턴 형성 영역(34)의 폭보다도 클 경우, 즉, 미세 배선을 형성하기 위한 막 패턴 형성 영역(34)에 직접 잉크(액적)를 착탄시키면, 도 5의 (c)에 나타낸 바와 같이, 뱅크(B, B) 위에 잉크의 일부가 올라탄 상태로 된다.
여기서, 본 실시예에서는 폴리메틸실록산으로 이루어지는 발수성을 가진 뱅크(B)를 구비하고 있기 때문에, 토출되는 수계의 배선 패턴용 잉크(X1)의 일부가 뱅크(B) 위에 올라타도, 그 발수성에 의해 뱅크(B) 위로부터 튀게 된다. 그리고, 튀어나온 잉크는 뱅크(B, B) 사이의 막 패턴 형성 영역(34)에 적하된다. 또한, 잉크와 뱅크 상면은 상술한 접촉각의 조건을 충족시키고 있기 때문에, 뱅크(B) 위에 잉크의 착탄 흔적(잔사)이 남지 않아, 배선 패턴용 잉크(X1)는 도 5의 (d)에 나타낸 바와 같이 막 패턴 형성 영역(34) 내에 적하된다. 또한, 막 패턴 형성 영역(34)에 노출된 기판(P)은 상술한 바와 같이 뱅크(B) 상면보다도 접촉각이 낮기(친액성이 부여되어 있음) 때문에, 토출된 배선 패턴용 잉크(X1)가 막 패턴 형성 영역(34)에서 노출된 기판(P) 위에 확장되기 쉽게 되어 있다. 이것에 의해, 도 5의 (d)에 나타낸 바와 같이 배선 패턴용 잉크(X1)를 뱅크(B, B) 사이의 막 패턴 형성 영역(34)의 연장 방향으로 균일하게 배치할 수 있다.
(중간 건조 공정)
기판(P)에 소정 양의 배선 패턴용 잉크(X1)를 토출한 후, 분산매의 제거를 위해, 필요에 따라 건조 처리를 행한다. 그리고, 이 건조 처리에 의해 배선 패턴용 잉크(X1)는 그 자체 위에 배치되는 다른 종류의 배선 패턴용 잉크와 혼합되지 않을 정도로 고화(固化)된다. 이 건조 처리는 예를 들어 기판(P)을 가열하는 통상의 핫플레이트, 전기로 등에 의한 처리 이외에, 램프 어닐링에 의해 행할 수도 있다. 램프 어닐링에 사용하는 광의 광원으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 적외선 램프, 크세논 램프, YAG 레이저, 아르곤 레이저, 탄산 가스 레이저, XeF, XeCl, XeBr, KrF, KrCl, ArF, ArCl 등의 엑시머 레이저 등을 광원으로서 사용할 수 있다. 이들 광원은 일반적으로는 출력 10W 이상 5000W 이하의 범위의 것이 사용되지만, 본 실시예에서는 100W 이상 1000W 이하의 범위로 충분하다.
그리고, 이 중간 건조 공정에 의해, 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이 막 패턴 형성 영역(34)의 기판(P) 위에는 크롬을 도전성 미립자로서 함유하는 배선 패턴용 잉크(X1)의 층이 형성된다.
또한, 배선 패턴용 잉크(X1)의 분산매를 제거하지 않아도, 배선 패턴용 잉크(X1)와 다음에 토출되는 다른 배선 패턴용 잉크가 혼합되지 않을 경우에는 중간 건조 공정을 생략할 수도 있다.
또한, 이 중간 건조 공정에서, 건조 조건에 따라서는 기판(P) 위에 배치된 배선 패턴용 잉크(X1)가 다공체로 되는 경우가 있다. 예를 들어 120℃ 가열을 5분간 정도 또는 180℃ 가열을 60분간 정도 행한 경우에는, 배선 패턴용 잉크(X1)가 다공체로 된다. 이와 같이, 배선 패턴용 잉크(X1)가 다공체로 된 경우에는, 배선 패턴용 잉크(X1) 위에 배치되는 다른 기능액(상이한 금속)이 배선 패턴용 잉크(X1) 중에 들어가게 되어, 배선 패턴용 잉크(X1)의 층이 원하는 기능을 얻지 못할 우려가 있다. 이 때문에, 본 중간 건조 공정에서는 배선 패턴용 잉크(X1)가 다공체로 되지 않는 건조 조건에서 건조시키는 것이 바람직하다. 예를 들어 60℃ 가열을 5분간 정도, 200℃ 가열을 60분간 정도 또는 250℃ 가열을 60분간 정도 행함으로써, 배선 패턴용 잉크(X1)가 다공체로 되는 것을 억제할 수 있다.
여기서, 뱅크(B)는 소수기를 갖는 재질로 이루어져 있어, 표면 처리를 행하 지 않고 그 자체로 발수성을 발휘하게 되어 있다. 따라서, 이러한 가열에 의한 건조를 행하여도, 그 발수성이 소실되거나 현저하게 저하되지 않는다. 따라서, 배선 패턴용 잉크(X1) 위에 또 다른 기능액(배선 패턴용 잉크)을 배치할 경우에도, 뱅크(B)에 관하여 표면 처리(발수 처리)를 행할 필요는 없다.
이렇게 하여 배선 패턴용 잉크(X1)로 이루어지는 층을 형성한 후, 이 배선 패턴용 잉크(X1) 위에 상이한 도전성 미립자를 함유하는 배선 패턴용 잉크를 배치함으로써, 막 패턴 형성 영역(34)에 상이한 종류의 배선 패턴용 잉크가 적층되어 이루어지는 배선 패턴(막 패턴)을 형성한다. 또한, 본 실시예에서는 은을 도전성 미립자로서 사용한 수계의 배선 패턴용 잉크(X2)를 제 1 기능액으로 하여, 배선 패턴용 잉크(X1) 위에 배치한다. 또한, 상기 배선 패턴용 잉크(X2)의 배치 공정은, 뱅크의 상면에 대한 잉크의 전진 접촉각과 후퇴 접촉각의 차가 10° 이상, 또한 상기 후퇴 접촉각이 13° 이상으로 되는 조건 하에서 행한다. 또한, 상기 뱅크의 상면에 대한 잉크의 정적 접촉각은 20° 이상으로 되어 있는 것이 바람직하다.
구체적으로는, 배선 패턴용 잉크(X2)를 사용하여 상술한 재료 배치 공정을 다시 행함으로써, 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이, 배선 패턴용 잉크(X1) 위에 배선 패턴용 잉크(X2)를 배치한다.
그리고, 상술한 중간 건조 공정을 다시 행함으로써, 배선 패턴용 잉크(X2)의 분산매를 제거하고, 도 6의 (c)에 나타낸 바와 같이, 뱅크(B, B) 사이의 막 패턴 형성 영역(34)에 배선 패턴용 잉크(X1)와 배선 패턴용 잉크(X2)가 적층되어 이루어지는 배선(33)을 형성한다.
또한, 배선 패턴용 잉크(X2)의 분산매를 제거하기 위한 중간 건조 공정을 생략하여, 후술하는 열처리/광처리 공정을 행할 수도 있다.
(열처리/광처리 공정)
토출 공정 후의 건조막에 대해서는, 미립자 사이의 전기적 접촉을 양호하게 하기 위해, 분산매를 완전히 제거할 필요가 있다. 또한, 도전성 미립자의 표면에 분산성을 향상시키기 위해 유기물 등의 코팅재가 코팅되어 있을 경우에는, 이 코팅재도 제거할 필요가 있다. 그 때문에, 토출 공정 후의 기판(P)에는 열처리 및/또는 광처리를 실시하도록 한다.
열처리 및/또는 광처리는 통상 대기 중에서 행하지만, 필요에 따라 질소, 아르곤, 헬륨 등의 불활성 가스 분위기 중에서 행할 수도 있다. 열처리 및/또는 광처리의 처리 온도로서는, 분산매의 비점(沸點)(증기압), 분위기 가스의 종류나 압력, 미립자의 분산성이나 산화성 등의 열적(熱的) 거동, 코팅재의 유무나 양, 기재(基材)의 내열 온도 등을 고려하여 적절히 결정된다. 예를 들어 유기물로 이루어지는 코팅재를 제거하기 위해서는, 약 300℃에서 소성하는 것이 필요하다. 또한, 플라스틱 등의 기판을 사용할 경우에는 실온(室溫) 이상 100℃ 이하에서 행하는 것이 바람직하다.
본 실시예에서는 특히 350℃에서 60분 정도 가열 처리함으로써, 배선 패턴용 잉크(X1)와 배선 패턴용 잉크(X2)로 이루어지는 배선(33) 중의 분산매 등을 충분히 제거한다. 이 때, 뱅크(B)는 그 주성분으로 되는 골격이 무기질이기 때문에, 열처리에 대하여 높은 내성을 갖고, 상기 조건에서의 열처리에 대해서도 용융되는 등의 결함이 생기지 않아, 충분한 내성을 발휘하게 된다.
이상의 공정에 의해, 뱅크(B, B) 사이의 막 패턴 형성 영역(34)에 크롬과 은이 적층되어 이루어지는 미세한 배선(33)을 형성할 수 있다.
또한, 기능액에 도전성 미립자가 아니라 열처리 또는 광처리에 의해 도전성을 발현(發現)하는 재료를 함유시켜 두고, 본 열처리/광처리 공정에서 배선(33)에 도전성을 발현시키게 할 수도 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예의 배선(33)(막 패턴)의 형성 방법에서는, 상기 뱅크 상면에 대한 상기 기능액의 전진 접촉각과 후퇴 접촉각의 차가 10° 이상, 또한 상기 후퇴 접촉각이 13° 이상으로 되는 조건 하에서 기능액을 배치함으로써, 후술하는 실험 결과로부터, 예를 들어 기능액이 뱅크 위에 착탄된 경우에도, 뱅크 위에 기능액의 착탄 흔적을 남기지 않아, 패턴 형성 영역 내에 기능액을 적하시킬 수 있다. 따라서, 뱅크 위에 기능액의 잔사를 방지하고 있기 때문에, 상기 패턴 형성 영역에 형성된 막 패턴을 배선으로서 채용한 경우, 인접하는 배선 사이의 접촉에 의한 단락을 방지할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에서는 패턴 형성 영역 내에 기능액을 확실하게 유입시킴으로써, 신뢰성이 높은 막 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 뱅크(B, B) 사이의 막 패턴 형성 영역(34)에 크롬과 은이 적층되어 이루어지는 배선이 형성되기 때문에, 배선으로서의 주된 기능을 담당하는 은을 크롬에 의해 기판(P)에 대하여 확실하게 밀착시킬 수 있다.
(제 2 실시예)
제 2 실시예로서, 상기 제 1 실시예와는 상이한 구성으로 이루어지는 배선(33)에 대해서 도 7을 참조하여 설명한다. 또한, 본 제 2 실시예에서는 상기 제 1 실시예와 상이한 부분에 대해서 설명한다.
본 제 2 실시예에서는 상기 제 1 실시예에서 설명한 재료 배치 공정과 중간 건조 공정을 반복적으로 행함으로써, 도 7에 나타낸 바와 같이, 막 패턴 형성 영역(34)에 티타늄을 도전성 미립자로서 사용한 배선 패턴용 잉크(X3)와 은을 도전성 미립자로서 사용한 배선 패턴용 잉크(X2)(주재료)를 적층한다. 이 때, 배선 패턴용 잉크(X2, X3)의 배치 공정은, 뱅크(B)의 상면에 대한 상기 배선 패턴용 잉크(X2, X3)의 전진 접촉각과 후퇴 접촉각의 차가 10° 이상, 또한 상기 후퇴 접촉각이 13° 이상으로 되는 조건 하에서 행하도록 한다.
또한, 도시한 바와 같이, 막 패턴 형성 영역(34)에는 기판(P) 측으로부터 배선 패턴용 잉크(X3), 배선 패턴용 잉크(X2), 배선 패턴용 잉크(X3)의 순서로 적층한다. 즉, 배선 패턴용 잉크(X2)에 대해서는, 배선 패턴용 잉크(X3)에 의해 사이에 끼워진 상태로 되도록 막 패턴 형성 영역(34)에 배치한다.
그리고, 이들 배선 패턴용 잉크(X2, X3)에 상기 제 1 실시예에서 설명한 열처리/광처리 공정을 행함으로써, 막 패턴 형성 영역(34)에 티타늄, 은, 티타늄의 순서로 적층되어 이루어지는 배선(33)을 형성한다.
티타늄과 은의 적층으로 이루어지는 배선은 은 단층과 비교하여 일렉트로마이그레이션의 발생이 늦다는 성질을 갖고 있기 때문에, 본 실시예와 같이, 은이 티타늄에 의해 사이에 끼워져 이루어지는 배선(33)은 도전율이 확보되는 동시에 일렉 트로마이그레이션의 발생이 늦어진다. 따라서, 본 실시예에 의하면, 일렉트로마이그레이션의 발생을 억제한 배선(33)을 얻는 것이 가능해진다.
또한, 일렉트로마이그레이션의 발생을 지연시키는 재료로서는, 상술한 티타늄 이외에, 철, 팔라듐 및 플라티나 등을 들 수 있다.
(제 3 실시예)
제 3 실시예로서, 상기 제 1 실시예 또는 제 2 실시예와는 상이한 구성으로 이루어지는 배선(33)에 대해서 도 9를 참조하여 설명한다. 또한, 본 제 3 실시예에서는 상기 제 1 실시예와 상이한 부분에 대해서 설명한다.
본 제 3 실시예에서는 상기 제 1 실시예에서 설명한 재료 배치 공정과 중간 건조 공정을 반복적으로 행함으로써, 도 9에 나타낸 바와 같이, 막 패턴 형성 영역(34)에 기판(P) 측으로부터 망간을 도전성 미립자로서 사용한 배선 패턴용 잉크(X4), 은을 도전성 미립자로서 사용한 배선 패턴용 잉크(X2), 니켈을 도전성 미립자로서 사용한 배선 패턴용 잉크(X5)를 차례로 적층한다. 이 때, 배선 패턴용 잉크(X2, X4)의 배치 공정은, 뱅크(B)의 상면에 대한 상기 배선 패턴용 잉크(X2, X4)의 전진 접촉각과 후퇴 접촉각의 차가 10° 이상, 또한 상기 후퇴 접촉각이 13° 이상으로 되는 조건 하에서 행하도록 한다.
그리고, 이들 배선 패턴용 잉크(X2, X4, X5)에 상기 제 1 실시예에서 설명한 열처리/광처리 공정을 행함으로써, 막 패턴 형성 영역(34)에 망간, 은 니켈의 순서로 적층하여 이루어지는 배선(33)을 형성한다.
이렇게 구성된 배선(33)은 은과 기판(P) 사이에 배치되는 망간의 층에 의해 은과 기판(P)의 밀착성이 향상된다. 또한, 니켈은, 기판(P)과 은의 밀착성을 향상시키는 기능 이외에, 플라스마 조사에 의한 은의 열화를 억제하는 기능을 갖고 있다. 이 때문에, 은 위에 니켈을 배치함으로써, 배선(33)이 형성된 기판(P)에 대하여 플라스마 조사를 행할 때에, 은의 열화를 억제할 수 있는 배선(33)을 얻는 것이 가능해진다.
이 때, 상기 니켈은 상기 플라스마 손상에 의해 은의 확산을 억제하기 위한 배리어 재료로서 기능시킬 수도 있다.
이렇게 하면, 배선(33) 위에 층간절연막을 형성한 경우에, 이 층간절연막에 금속 이온(은)이 확산되는 것에 의한 누설 전류의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않아, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다. 예를 들어 배선(33)으로서, 특히 도전성 미립자를 함유하여 이루어지는 배선 패턴용 잉크를 제 1 기능액으로서 기판(P) 위에 도포하고, 건조 등을 행한 후, 그 위에 절연 특성을 갖는 재료를 함유하는 수계의 잉크를 도포하여 건조시킴으로써, 도전막과 절연막으로 이루어지는 막 패턴(배선 패턴)을 형성하게 할 수도 있다.
또한, 본 발명에서 형성하는 막 패턴으로서는, 복수의 기능액에 의해 형성할 경우에, 이들 기능액을 동일한 재료로 할 수도 있고, 그 경우에는, 1회의 도포 처리에 의해 원하는 막 두께가 얻어지지 않을 경우에 처리를 반복함으로써, 원하는 막 두께가 얻어지게 할 수 있다.
또한, 복수의 기능액을 적층하지 않고, 1회의 기능액 도포에 의해 본 발명에 따른 막 패턴을 형성할 수도 있고, 또한 막 패턴의 종류에 대해서도, 배선 패턴 이외의 절연 패턴 등으로 할 수도 있다.
(실험예)
상술한 실시예에서의 폴리메틸실록산으로 이루어지는 뱅크 상면의 각종 잉크(기능액)나 이것에 사용되는 분산액에 대한 습윤성을 측정하는 방법으로서, 그 접촉각(동적 접촉각 및 정적 접촉각)을 조사했다. 또한, 폴리메틸실록산은 상술한 바와 같이 측쇄에 메틸기를 구비하고 있기 때문에, 수계의 잉크에 대해서는 충분한 발수성을 갖고 있다. 그러나, 알코올계 분산액(1-옥탄올)에 대해서는 친액성이 지나치게 높아진다. 그래서, CF4 가스를 사용한 플라스마 처리에 의한 발액화 처리를 행한 폴리메틸실록산으로 이루어지는 뱅크에서의 잉크의 접촉각에 대해서도 실험을 행하였다.
상기 동적 접촉각에는 전진 접촉각과 후퇴 접촉각이 포함되어 있다.
상기 뱅크 상면(고체 시료(試料))에 토출되는 잉크(액체 시료)에 대한 동적 접촉각(전진 접촉각 및 후퇴 접촉각)을 측정하는 방법으로서는, 예를 들어 (1) 빌헬미(Wilhelmy)법, (2) 확장 수축법, (3) 전락법(轉落法) 등이 알려져 있다.
(1) 빌헬미법은 시료조 내의 액체 시료(잉크) 중에 고체 시료(뱅크의 형성 재료)를 가라앉히는 과정이며, 또한 가라앉힌 것을 끌어올리는 과정에서의 하중을 측정하여, 그 측정값과 고체 시료의 표면적 값으로부터 동적 접촉각을 구하는 방법이다. 고체 시료를 가라앉히는 과정에서 얻어지는 접촉각이 전진 접촉각, 끌어올 리는 과정에서 얻어지는 접촉각이 후퇴 접촉각이다.
(2) 확장 수축법은 주사 바늘이나 유리 모세관 등의 선단(先端)으로부터 고체 시료(뱅크의 형성 재료) 표면 위에 액체 시료를 일정 유량으로 압출함으로써 액적을 형성하면서, 고체 시료 표면과 액적 사이의 접촉각을 측정함으로써 전진 접촉각을 얻고, 반대로 주사 바늘이나 유리 모세관 등의 선단으로부터 액적을 형성하고 있는 액체 시료(잉크)를 흡인하면서, 고체 시료 표면과 액적 사이의 접촉각을 측정함으로써 후퇴 접촉각을 얻는 방법이다.
(3) 전락법은 고체 시료(뱅크의 형성 재료) 위에 액적을 형성하고, 이 고체 시료를 경사지게 하거나, 또는 수직으로 하여 고체 시료 위의 액체(잉크)를 전락 이동시키면서, 고체 시료와 액적 사이의 접촉각을 측정하는 것이다. 액체가 이동하는 방향의 전방(前方)에서의 접촉각이 전진 접촉각이고, 후방에서의 접촉각이 후퇴 접촉각이다.
그러나, 상기 측정법에서는 어느 것이나 측정할 수 있는 시료가 한정되어 있는 등의 난점(難點)이 있기 때문에, 본 실시예에서는 특히 상기 (2) 확장 수축법의 변형인, 이하의 측정법을 이용했다.
도 9의 (a)에 나타낸 바와 같이, 고체 시료(뱅크)(12)의 표면 위에 토출된 액적(잉크)(13) 내에 바늘 형상 관체(管體)(14)의 선단이 삽입되어 있는 상태에서 고체 시료(12)를 수평 방향으로 이동시킨다. 그리하면, 액적(13) 내에 바늘 형상 관체(14)가 삽입되어 있기 때문에, 액적(13)과 바늘 형상 관체(14)의 계면장력(界面張力)에 의해, 도 9의 (b)에 나타낸 바와 같이, 고체 시료(12)의 이동에 따라 액 적(13)이 바늘 형상 관체(14)로 끌리듯이 변형한다.
이와 같이 액적(13)이 변형한 상태에서의 고체 시료(12)와 액적(13) 사이의 접촉각 크기는 액적(13)을 이루는 액체의 표면장력, 고체 시료(12)를 이루는 고체의 표면장력, 액체와 고체 사이의 계면장력, 마찰력, 흡착력, 고체 표면 조도(粗度) 등에 의존하기 때문에, 이 상태에서의 접촉각을 측정함으로써, 동적 접촉각을 얻을 수 있다. 즉, 고체 시료(12) 이동 방향의 전방의 접촉각 θ1로부터 후퇴 접촉각이 얻어지고, 후방의 접촉각 θ2로부터 전진 접촉각이 얻어진다.
그리고, 이러한 동적 접촉각에서 특히 후퇴 접촉각 θ1은 액적(13)이 이동하기 쉬운 지표로 되어, 이 후퇴 접촉각 θ1이 크면 액적(13)이 이동하기 쉬운 것을 나타내고, 후퇴 접촉각 θ1이 작으면 액적(13)이 이동하기 어려운 것을 나타내게 된다.
이러한 측정 방법은, 고체 시료(12) 위의 액적 내에 바늘 형상 관체의 선단을 삽입한 상태에서 상기 고체 시료(12)를 수평 방향으로 이동시킴으로써, 표면 에너지나 마찰 등의 상기 인자를 조사하지 않고, 그 결과로서 야기되는 동적 접촉각만을 측정할 수 있는 것이며, 모든 고체 시료 및 액체 시료에 대해서 동적 접촉각의 측정을 적절히 행할 수 있다. 본 실시예에서는, 전진 접촉각 및 후퇴 접촉각의 측정법으로서, 도 9의 (a) 및 (b)에 나타낸 측정법을 채용하는 것으로 한다. 또한, 본 발명은 도 9에 나타낸 측정법 이외의 측정법 예를 들어 상기 (1) 내지 (3)에 나타낸 측정법을 채용하여도 상관없지만, 그 경우, 측정 장치 등의 차이(기차(器差)) 등에 의해 측정법 사이에서 얻어지는 동적 접촉각(전진 접촉각, 후퇴 접촉 각)에 차가 생기는 경우가 있다. 그래서, 도 9의 (a) 및 (b)에 나타낸 측정법 이외의 측정법을 이용한 경우에는, 그 측정법과 도 9의 (a) 및 (b)에 나타낸 측정법 사이에서 상관(相關)을 취하여 두고, 실제로 측정한 수치(동적 접촉각)를 도 9의 (a) 및 (b)에 나타낸 측정법에 의해 얻어지는 수치(동적 접촉각)로 환산하여 이용하는 것이 바람직하다.
도 10은 본 실험 결과를 나타낸 도면이다. 실험에 사용한 뱅크를 구성하는 재료로서는, 상술한 바와 같이 폴리메틸실록산과, CF4 가스를 사용한 플라스마 처리에 의해 발액성이 부여된 폴리메틸실록산을 사용했다.
또한, 잉크 재료로서, Ag 잉크(수계 분산액), Ag 잉크(탄화수소계 분산액), 그리고 테트라데칸(C14H30), 1-옥탄올 등의 분산매만을 사용했다. 도 10 중에 나타낸 θ는 상기 각 잉크에 대한 정적 접촉각을 나타내고, θa는 상기 각 잉크에 대한 전진 접촉각을 나타내며, θr은 상기 각 잉크에 대한 후퇴 접촉각을 나타낸다.
다음으로, 실험 방법에 대해서 설명한다. 도 11의 (a)는 본 실험에 사용한 실험용 기판(X)이며, 이 실험용 기판(X)에는 뱅크에 의해 구획된, 폭 30㎛의 홈 형상의 막 패턴 형성 영역(X0)이 형성되어 있다. 우선, 도 11의 (b)에 나타낸 바와 같이, 평면으로부터 본 상태에서 상기 홈 형상의 막 패턴 형성 영역(X0) 에지를 따르게 하도록 하여 뱅크 위에 2점쇄선으로 나타낸 바와 같이 하여 각 잉크를 배치한다.
그리하면, 뱅크 위에 착탄된 잉크는 홈 형상의 막 패턴 형성 영역(X0) 내에 적하된다. 이 때, 뱅크 위에 잉크의 착탄 흔적(잔사)이 남아 있는지의 여부를 육안으로 확인했다. 그리고, 뱅크 위에 잉크의 착탄 흔적이 남지 않은 경우의 판정 결과를 가능, 남은 경우의 판정 결과를 불가능으로 했다. 이러한 실험에 의해, 도 10에 나타낸 결과를 얻었다. 또한, 도 11에 나타낸, 뱅크가 폴리메틸실록산에 대하여 1-옥탄올을 사용한 경우, 뱅크에 착탄되면 뱅크 위에 습윤 확장되어 측정하는 것이 불가능하여, 판정 결과로서 측정 불가능으로 했다. 그 원인으로서는, 뱅크에 대한 1-옥탄올의 정적 접촉각 θ가 8.0°로 상당히 친액성이 높기 때문이라고 생각된다.
이러한 실험에 의해, 뱅크 표면의 잉크에 대한 전진 접촉각과 후퇴 접촉각의 차가 10° 이상이고, 또한 후퇴 접촉각이 13° 이상으로 되는 조건 하에서 잉크의 배치를 행하면, 뱅크 위에 토출된 잉크는 뱅크에 착탄 흔적을 남기지 않아, 홈 형상의 막 패턴 형성 영역 내에 확실하게 적하시킬 수 있음이 확인되었다.
(전기 광학 장치)
다음으로, 본 발명의 전기 광학 장치의 일례인 액정 표시 장치에 대해서 설명한다. 도 12는 본 발명에 따른 액정 표시 장치에 대해서 각 구성요소와 함께 나타낸 대향 기판측으로부터 본 평면도이고, 도 13은 도 12의 H-H'선에 따른 단면도이다. 도 14는 액정 표시 장치의 화상 표시 영역에서 매트릭스 형상으로 형성된 복수의 화소에서의 각종 소자, 배선 등의 등가회로도이고, 도 15는 액정 표시 장치 의 부분 확대 단면도이다.
도 12 및 도 13에 있어서, 본 실시예의 액정 표시 장치(전기 광학 장치)(100)는 짝을 이루는 TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)이 광경화성 밀봉재인 밀봉재(52)에 의해 접합되고, 이 밀봉재(52)에 의해 구획된 영역 내에 액정(50)이 봉입(封入), 유지되어 있다. 밀봉재(52)는 기판면 내의 영역에서 폐쇄된 프레임 형상으로 형성되어 있다.
밀봉재(52) 형성 영역의 내측 영역에는 차광성 재료로 이루어지는 주변 구획(53)이 형성되어 있다. 밀봉재(52)의 외측 영역에는 데이터선 구동 회로(201) 및 실장 단자(202)가 TFT 어레이 기판(10)의 한 변을 따라 형성되어 있고, 이 한 변에 인접하는 2변을 따라 주사선 구동 회로(204)가 형성되어 있다. TFT 어레이 기판(10)의 나머지 한 변에는 화상 표시 영역의 양측에 설치된 주사선 구동 회로(204) 사이를 접속하기 위한 복수의 배선(205)이 설치되어 있다. 또한, 대향 기판(20)의 코너(corner)부의 적어도 1개소에서는, TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20) 사이에서 전기적 도통을 취하기 위한 기판간 도통재(206)가 배열 설치되어 있다.
또한, 데이터선 구동 회로(201) 및 주사선 구동 회로(204)를 TFT 어레이 기판(10) 위에 형성하는 대신에, 예를 들어 구동용 LSI가 실장된 TAB(Tape Automated Bonding) 기판과 TFT 어레이 기판(10)의 주변부에 형성된 단자 그룹을 이방성 도전막을 통하여 전기적 및 기계적으로 접속하게 할 수도 있다. 또한, 액정 표시 장치(100)에서는 사용하는 액정(50)의 종류, 즉, TN(Twisted Nematic) 모드, C-TN법, VA 방식, IPS 방식 등의 동작 모드나, 표준 백색(normally white) 모드/표준 흑색 (normally black) 모드의 구별에 따라, 위상차판, 편광판 등이 소정의 방향으로 배치되지만, 여기서는 도시를 생략한다. 또한, 액정 표시 장치(100)를 컬러 표시용으로서 구성할 경우에는, 대향 기판(20)에 있어서, TFT 어레이 기판(10)의 후술하는 각 화소 전극에 대향하는 영역에 예를 들어 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 컬러 필터를 그 보호막과 함께 형성한다.
이러한 구조를 갖는 액정 표시 장치(100)의 화상 표시 영역에서는, 도 14에 나타낸 바와 같이, 복수의 화소(100a)가 매트릭스 형상으로 구성되어 있는 동시에, 이들 화소(100a)의 각각에는 화소 스위칭용 TFT(스위칭 소자)(30)가 형성되어 있고, 화소 신호(S1, S2, …, Sn)를 공급하는 데이터선(6a)이 TFT(30)의 소스에 전기적으로 접속되어 있다. 여기서, 도 14는 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 기판의 일례를 나타낸 도면으로 되어 있다.
데이터선(6a)에 기입하는 화소 신호(S1, S2, …, Sn)는 이 순서에 의해 선순차(線順次)로 공급할 수도 있고, 서로 인접하는 복수의 데이터선(6a)끼리에 대하여 그룹마다 공급하게 할 수도 있다. 또한, TFT(30)의 게이트에는 주사선(3a)이 전기적으로 접속되어 있고, 소정의 타이밍에서 주사선(3a)에 펄스적으로 주사 신호(G1, G2, …, Gm)를 이 순서에 의해 선순차로 인가하게 구성되어 있다.
화소 전극(19)은 TFT(30)의 드레인에 전기적으로 접속되어 있고, 스위칭 소자인 TFT(30)를 일정 기간만 온(on) 상태로 함으로써, 데이터선(6a)으로부터 공급되는 화소 신호(S1, S2, …, Sn)를 각 화소에 소정의 타이밍에서 기입한다. 이렇게 하여 화소 전극(19)을 통하여 액정에 기입된 소정 레벨의 화소 신호(S1, S2, … , Sn)는 도 17에 나타낸 대향 기판(20)의 대향 전극(121)과의 사이에서 일정 기간 유지된다. 또한, 유지된 화소 신호(S1, S2, …, Sn)가 누설되는 것을 방지하기 위해, 화소 전극(19)과 대향 전극(121) 사이에 형성되는 액정 용량과 병렬로 축적 용량(60)이 부가되어 있다. 예를 들어 화소 전극(19)의 전압은 소스 전압이 인가된 시간보다도 3자릿수나 긴 시간만큼 축적 용량(60)에 의해 유지된다. 이것에 의해, 전하의 유지 특성은 개선되고, 콘트라스트비가 높은 액정 표시 장치(100)를 실현할 수 있다.
도 15는 보텀 게이트형 TFT(30)를 갖는 액정 표시 장치(100)의 부분 확대 단면도로서, 도 15에 나타낸 보텀 게이트형 TFT(30)는 본 발명에서의 디바이스의 일 실시예로 되는 것이다. TFT 어레이 기판(10)을 구성하는 유리 기판(P)에는, 상기 실시예의 막 패턴 형성 방법에 의해 형성된 복수의 상이한 재료가 적층되어 이루어지는 게이트 배선(61)이 형성되어 있다. 여기서, 본 실시예에서는, 게이트 배선(61)을 형성할 때에, 상술한 바와 같이 폴리실록산 골격을 갖는 무기질 뱅크재를 사용하고 있기 때문에, 후술하는 비정질 실리콘층을 형성하는 프로세스에서 약 350℃까지 가열되어도, 뱅크(B)가 그 온도에 충분히 견딜 수 있는 것으로 되어 있다. 또한, 본 실시예에서는 크롬(61a)과 은(61b)이 적층되어 이루어지는 게이트 배선(61)을 일례로서 도시한다.
게이트 배선(61) 위에는 SiNX으로 이루어지는 게이트 절연막(62)을 통하여 비정질 실리콘(a-Si)층으로 이루어지는 반도체층(63)이 적층되어 있다. 그리고, 상기 게이트 배선 부분에 대향하는 반도체층(63)의 부분이 채널 영역으로 되어 있다. 반도체층(63) 위에는, 오믹(Ohmic) 접합을 얻기 위해, 예를 들어 n+형 a-Si층으로 이루어지는 접합층(64a 및 64b)이 적층되어 있고, 채널 영역 중앙부에서의 반도체층(63) 위에는, 채널을 보호하기 위한 SiNX으로 이루어지는 절연성의 에칭 스톱막(65)이 형성되어 있다. 또한, 이들 게이트 절연막(62), 반도체층(63), 및 에칭 스톱막(65)은 증착(CVD) 후에 레지스트 도포, 감광·현상, 포토 에칭(photo-etching)이 실시됨으로써, 도시한 바와 같이 패터닝되어 있다.
또한, 접합층(64a, 64b) 및 ITO(Indium Tin Oxide: 인듐 주석 산화물)로 이루어지는 화소 전극(19)도 동일하게 성막하는 동시에, 포토 에칭을 실시함으로써, 도시한 바와 같이 패터닝한다. 그리고, 화소 전극(19), 게이트 절연막(62) 및 에칭 스톱막(65) 위에 각각 뱅크(66…)를 형성하고, 이들 뱅크(66…) 사이에 상술한 액적 토출 장치(IJ)를 사용하여 소스선, 드레인선을 형성한다.
또한, 상기 게이트선(61), 소스선 및 드레인선을 복수의 상이한 재료가 적층되어 이루어지는 배선으로서 형성하고, 복수의 기능성을 갖는 게이트선(61), 소스선 및 드레인선을 얻도록 할 수도 있다.
여기서, 이 배선이 상기 제 1 실시예에서 설명한 크롬과 은의 2층으로 이루어질 경우에는, 게이트선(61), 소스선 및 드레인선의 밀착성이 향상된 액정 표시 장치(100)를 얻을 수 있다. 또한, 상기 배선이 제 2 실시예에서 설명한 티타늄, 은, 티타늄의 순서로 적층되어 이루어질 경우에는, 게이트선(61), 소스선 및 드레 인선의 일렉트로마이그레이션이 억제된 액정 표시 장치(100)를 얻을 수 있다. 또한, 상기 배선이 상기 제 3 실시예에서 설명한 망간, 은, 니켈의 순서로 적층되어 이루어질 경우에는, 게이트선(61), 소스선 및 드레인선의 밀착성이 향상되는 동시에 은의 플라스마 처리에 의한 열화가 억제된 액정 표시 장치(100)를 얻을 수 있다.
상기 실시예에서는 본 발명에서의 디바이스의 일 실시예인 TFT(30)를 액정 표시 장치(100)의 구동을 위한 스위칭 소자로서 사용하는 구성으로 했지만, 액정 표시 장치 이외에도, 예를 들어 유기 EL(일렉트로루미네선스) 표시 디바이스에 적용할 수 있다. 유기 EL 표시 디바이스는 형광성의 무기 및 유기 화합물을 포함하는 박막을 음극과 양극에 의해 사이에 끼운 구성을 가지며, 상기 박막에 전자 및 정공(hole)을 주입하여 여기(勵起)시킴으로써 여기자(엑시톤)를 생성시키고, 이 엑시톤이 재결합할 때의 광의 방출(형광·인광)을 이용하여 발광시키는 소자이다.
그리고, 상기 TFT(30)를 갖는 기판 위에, 유기 EL 표시 소자에 사용되는 형광성 재료 중 적색, 녹색 및 청색의 각 발광색을 나타내는 재료, 즉, 발광층 형성 재료 및 정공 주입/전자 수송층을 형성하는 재료를 잉크로 하여 각각을 패터닝함으로써, 자발광 풀 컬러(full-color) EL 장치를 제조할 수 있다.
본 발명에서의 전기 광학 장치의 범위에는 이러한 유기 EL 장치도 포함되어 있으며, 본 발명에 의하면, 예를 들어 복수의 기능성을 갖는 배선을 구비한 유기 EL 장치를 제공할 수 있다.
도 16은 상기 액적 토출 장치(IJ)에 의해 일부의 구성요소가 제조된 유기 EL 장치의 측단면도이다. 도 16을 참조하면서, 유기 EL 장치의 개략 구성을 설명한다.
도 16에 있어서, 유기 EL 장치(301)는 기판(311), 회로 소자부(321), 화소 전극(331), 뱅크부(341), 발광 소자(351), 음극(361)(대향 전극), 및 밀봉 기판(371)으로 구성된 유기 EL 소자(302)에 플렉시블 기판(도시 생략)의 배선 및 구동 IC(도시 생략)를 접속한 것이다. 회로 소자부(321)는 액티브 소자인 TFT(30)가 기판(311) 위에 형성되고, 복수의 화소 전극(331)이 회로 소자부(321) 위에 정렬되어 구성된 것이다. 그리고, TFT(30)를 구성하는 게이트 배선(61)이 상술한 실시예의 배선 패턴의 형성 방법에 의해 형성되어 있다.
각 화소 전극(331) 사이에는 뱅크부(341)가 격자 형상으로 형성되어 있고, 뱅크부(341)에 의해 생긴 오목부 개구(344)에 발광 소자(351)가 형성되어 있다. 또한, 발광 소자(351)는 적색의 발광을 행하는 소자와 녹색의 발광을 행하는 소자와 청색의 발광을 행하는 소자로 이루어져 있고, 이것에 의해 유기 EL 장치(301)는 풀 컬러 표시를 실현하게 되어 있다. 음극(361)은 뱅크부(341) 및 발광 소자(351)의 상부 전면에 형성되고, 음극(361) 위에는 밀봉용 기판(371)이 적층되어 있다.
유기 EL 소자를 포함하는 유기 EL 장치(301)의 제조 프로세스는, 뱅크부(341)를 형성하는 뱅크부 형성 공정과, 발광 소자(351)를 적절히 형성하기 위한 플라스마 처리 공정과, 발광 소자(351)를 형성하는 발광 소자 형성 공정과, 음극(361)을 형성하는 대향 전극 형성 공정과, 밀봉용 기판(371)을 음극(361) 위에 적층하여 밀봉하는 밀봉 공정을 구비하고 있다.
발광 소자 형성 공정은 오목부 개구(344), 즉, 화소 전극(331) 위에 정공 주입층(352) 및 발광층(353)을 형성함으로써 발광 소자(351)을 형성하는 것이며, 정공 주입층 형성 공정과 발광층 형성 공정을 구비하고 있다. 그리고, 정공 주입층 형성 공정은 정공 주입층(352)을 형성하기 위한 액상체 재료를 각 화소 전극(331) 위에 토출하는 제 1 토출 공정과, 토출된 액상체 재료를 건조시켜 정공 주입층(352)을 형성하는 제 1 건조 공정을 갖고 있다. 또한, 발광층 형성 공정은 발광층(353)을 형성하기 위한 액상체 재료를 정공 주입층(352) 위에 토출하는 제 2 토출 공정과, 토출된 액상체 재료를 건조시켜 발광층(353)을 형성하는 제 2 건조 공정을 갖고 있다. 또한, 발광층(353)은 상술한 바와 같이 적색, 녹색, 청색의 3색에 대응하는 재료에 의해 3종류의 것이 형성되게 되어 있고, 따라서, 상기 제 2 토출 공정은 3종류의 재료를 각각 토출하기 위해 3개의 공정으로 이루어져 있다.
이 발광 소자 형성 공정에서, 정공 주입층 형성 공정에서의 제 1 토출 공정과, 발광층 형성 공정에서의 제 2 토출 공정에서 상기 액적 토출 장치(IJ)를 사용할 수 있다.
상술한 실시예에서는 본 발명에 따른 막 패턴 형성 방법을 사용하여 TFT(박막트랜지스터)의 게이트 배선을 형성하고 있지만, 소스 전극, 드레인 전극, 화소 전극 등의 다른 구성요소를 제조하는 것도 가능하다. 이하, TFT를 제조하는 방법에 대해서 도 17을 참조하면서 설명한다.
도 17의 (a)에 나타낸 바와 같이, 우선, 세정한 유리 기판(510) 상면에 1화소 피치의 1/20 내지 1/10의 홈(511a)을 형성하기 위한 제 1 층째의 뱅크(511)를 예를 들어 상기 폴리실라잔액을 사용하여 형성한다. 이와 같이 폴리실라잔으로 형성되는, 폴리실록산을 골격으로 하는 무기 재료로 이루어지는 뱅크는 상술한 바와 같이 발수성을 갖고, 또한 광투과성도 갖는 것으로 된다.
상기 제 1 층째의 뱅크 형성 공정에 연속되는 게이트 주사 전극 형성 공정에서는, 뱅크(511)에 의해 구획된 묘화(描畵) 영역인 상기 홈(511a) 내를 충전하도록 도전성 재료를 함유하는 수계 기능액의 액적을 잉크젯에 의해 토출함으로써, 게이트 주사 전극(512)을 형성한다. 이 때, 뱅크(511)의 상면에 대한 기능액의 전진 접촉각과 후퇴 접촉각의 차가 10° 이상, 또한 상기 후퇴 접촉각이 13° 이상으로 되는 조건 하에서 기능액의 토출을 행한다. 즉, 이 게이트 주사 전극(512)을 형성할 때에는, 본 발명에 따른 막 패턴의 형성 방법이 적용된다.
또한, 도전성 재료로서는, Ag, Al, Au, Cu, Pd, Ni, W-si, 도전성 폴리머 등을 적합하게 채용할 수 있다. 이렇게 하여 형성된 게이트 주사 전극(512)은, 기능액과 뱅크 상면은 상술한 접촉각의 관계를 충족시키고 있기 때문에, 뱅크(511) 위에 기능액의 착탄 흔적이 남지 않고, 홈(511a)으로부터 비어져 나오지 않아 미세한 배선 패턴을 형성하는 것이 가능하게 되어 있다.
이상의 공정에 의해, 기판(510) 위에는 뱅크(511)와 게이트 주사 전극(512)으로 이루어지는 평탄한 상면을 구비한 은(Ag)으로 이루어지는 제 1 도전층(A1)이 형성된다.
또한, 홈(511a) 내에서의 양호한 토출 결과를 얻기 위해서는, 도 17의 (a)에 나타낸 바와 같이, 이 홈(511a)의 형상으로서 순(順)테이퍼(토출원을 향하여 열리 는 방향의 테이퍼 형상)를 채용하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 토출된 액적을 충분히 깊숙히 들어가게 하는 것이 가능해진다.
다음으로, 도 17의 (b)에 나타낸 바와 같이, 플라스마 CVD법에 의해 게이트 절연막(513), 활성층(510), 컨택트층(509)의 연속 성막을 행한다. 게이트 절연막(513)으로서 질화실리콘막, 활성층(510)으로서 비정질 실리콘막, 컨택트층(509)으로서 n+형 실리콘막을 원료 가스나 플라스마 조건을 변화시킴으로써 형성한다. CVD법에 의해 형성할 경우, 300℃ 내지 350℃의 열이력이 필요하게 되지만, 상기 폴리실라잔액으로 이루어지는 무기계 뱅크에 사용함으로써, 투명성, 내열성에 관한 문제를 회피할 수 있다.
상기 반도체층 형성 공정에 연속되는 제 2 층째의 뱅크 형성 공정에서는, 도 17의 (c)에 나타낸 바와 같이, 게이트 절연막(513) 상면에 1화소 피치의 1/20 내지 1/10이고, 또한 상기 홈(511a)과 교차하는 홈(514a)을 형성하기 위한 2층째의 뱅크(514)를 역시 상기 폴리실라잔액을 사용하여 형성한다. 이렇게 폴리실라잔으로 형성되는 무기질 뱅크는 상술한 바와 같이 발수성을 갖고, 또한 광투과성도 갖는 것으로 된다.
상기 제 2 층째의 뱅크 형성 공정에 연속되는 소스·드레인 전극 형성 공정에서는, 뱅크(514)에 의해 구획된 묘화 영역인 상기 홈(514a) 내를 충전하도록 예를 들어 도전성 재료를 함유하는 수계 기능액의 액적을 잉크젯에 의해 토출함으로써, 도 17의 (d)에 나타낸 바와 같이, 상기 게이트 주사 전극(512)에 대하여 교차 하는 소스 전극(515) 및 드레인 전극(516)이 형성된다. 그리고, 소스 전극(515) 및 드레인 전극(516)을 형성할 때에, 본 발명에 따른 막 패턴의 형성 방법이 적용된다.
또한, 상술한 바와 같이 뱅크(514)의 상면에 대한 기능액의 전진 접촉각과 후퇴 접촉각의 차가 10° 이상, 또는 후퇴 접촉각이 13° 이상으로 되는 조건 하에서 상기 소스선 및 드레인선을 구성하는 기능액을 배치한다.
이 때의 도전성 재료로서는, Ag, Al, Au, Cu, Pd, Ni ,W-si, 도전성 폴리머 등을 적합하게 채용할 수 있다. 이렇게 하여 형성된 소스 전극(515) 및 드레인 전극(516)은 기능액과 뱅크 상면은 상술한 접촉각의 관계를 충족시키고 있기 때문에, 뱅크(511) 위에 기능액의 착탄 흔적이 남지 않고, 홈(511a)으로부터 비어져 나오지 않아 미세한 배선 패턴을 형성하는 것이 가능하게 되어 있다.
또한, 소스 전극(515) 및 드레인 전극(516)을 배치한 홈(514a)을 메우도록 절연 재료(517)가 배치된다. 이상의 공정에 의해, 기판(510) 위에는 뱅크(514)와 절연 재료(517)로 이루어지는 평탄한 상면(520)이 형성된다.
그리고, 절연 재료(517)에 컨택트 홀(519)을 형성하는 동시에, 상면(520) 위에 패터닝된 화소 전극(ITO)(518)을 형성하고, 컨택트 홀(519)을 통하여 드레인 전극(516)과 화소 전극(518)을 접속함으로써, TFT가 형성된다.
도 18은 액정 표시 장치의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 18에 나타낸 액정 표시 장치(전기 광학 장치)(901)는, 크게 나누면, 컬러의 액정 패널(전기 광학 패널)(902)과, 액정 패널(902)에 접속되는 회로 기판(903) 을 구비하고 있다. 또한, 필요에 따라, 백라이트(backlight) 등의 조명 장치, 그 이외의 부대(附帶) 기기가 액정 패널(902)에 부설(附設)되어 있다.
액정 패널(902)은 밀봉재(904)에 의해 접착된 한 쌍의 기판(905a 및 905b)을 갖고, 이들 기판(905b)과 기판(905b) 사이에 형성되는 틈, 소위 셀 갭에는 액정이 봉입되어 있다. 이들 기판(905a) 및 기판(905b)은, 일반적으로는 투광성 재료 예를 들어 유리, 합성수지 등에 의해 형성되어 있다. 기판(905a) 및 기판(905b)의 외측 표면에는 편광판(906a 및 906b)이 점착되어 있다. 또한, 도 13에서는 편광판(906b)의 도시를 생략한다.
또한, 기판(905a)의 내측 표면에는 전극(907a)이 형성되고, 기판(905b)의 내측 표면에는 전극(907b)이 형성되어 있다. 이들 전극(907a, 907b)은 스트라이프 형상 또는 문자, 숫자, 그 이외의 적절한 패턴 형상으로 형성되어 있다. 또한, 이들 전극(907a, 907b)은 예를 들어 ITO 등의 투광성 재료에 의해 형성되어 있다. 기판(905a)은 기판(905b)에 대하여 돌출된 돌출부를 갖고, 이 돌출부에 복수의 단자(908)가 형성되어 있다. 이들 단자(908)는 기판(905a) 위에 전극(907a)을 형성할 때에 전극(907a)과 동시에 형성된다. 따라서, 이들 단자(908)는 예를 들어 ITO에 의해 형성되어 있다. 이들 단자(908)에는, 전극(907a)으로부터 일체로 연장되는 것 및 도전재(도시 생략)를 통하여 전극(907b)에 접속되는 것이 포함된다.
회로 기판(903)에는 배선 기판(909) 위의 소정 위치에 액정 구동용 IC로서의 반도체 소자(900)가 실장되어 있다. 또한, 도시는 생략하고 있지만, 반도체 소자(900)가 실장되는 부위 이외의 부위의 소정 위치에는 저항, 콘덴서, 그 이외의 칩 부품이 실장되어 있을 수도 있다. 배선 기판(909)은 예를 들어 폴리이미드 등의 가요성을 갖는 필름 형상 베이스 기판(911) 위에 형성된 Cu 등의 금속막을 패터닝하여 배선 패턴(912)을 형성함으로써 제조되어 있다.
본 실시예에서는 액정 패널(902)에서의 전극(907a, 907b) 및 회로 기판(903)에서의 배선 패턴(912)이 본 발명의 막 패턴의 형성 방법에 의해 형성되어 있다. 따라서, 본 실시예의 액정 표시 장치에 의하면, 상술한 바와 같이 신뢰성이 높은 배선 패턴(912) 등의 막 패턴을 구비함으로써, 이 액정 표시 장치 자체도 양호한 것으로 된다.
또한, 상술한 예는 패시브(passive)형 액정 패널이지만, 액티브 매트릭스형 액정 패널로 할 수도 있다. 즉, 한쪽 기판에 박막트랜지스터(TFT)를 형성하고, 각 TFT에 대하여 화소 전극을 형성한다. 또한, 각 TFT에 전기적으로 접속되는 배선(게이트 배선, 소스 배선)을 상기와 같이 잉크젯 기술을 이용하여 형성할 수 있다. 한편, 대향하는 기판에는 대향 전극 등이 형성되어 있다. 이러한 액티브 매트릭스형 액정 패널에도 본 발명을 적용할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 전자 기기의 구체적인 예에 대해서 설명한다.
도 19의 (a)는 휴대 전화의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 19의 (a)에 있어서서, 참조부호 600은 휴대 전화 본체를 나타내고, 참조부호 601은 상기 실시예의 액정 표시 장치를 구비한 액정 표시부를 나타낸다.
도 19의 (b)는 워드프로세서, 퍼스널 컴퓨터 등의 휴대형 정보처리 장치의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 19의 (b)에 있어서, 참조부호 700은 정보처리 장 치, 참조부호 701은 키보드 등의 입력부, 참조부호 703은 정보처리 본체, 참조부호 702는 상기 실시예의 액정 표시 장치를 구비한 액정 표시부를 나타낸다.
도 19의 (c)는 손목시계형 전자 기기의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 19의 (c)에 있어서, 참조부호 800은 시계 본체를 나타내고, 참조부호 801은 상기 실시예의 액정 표시 장치를 구비한 액정 표시부를 나타낸다.
도 19의 (a) 내지 (c)에 나타낸 전자 기기는 상기 실시예의 액정 표시 장치를 구비한 것이기 때문에, 이 전자 기기 자체도 양호한 것으로 된다.
또한, 본 실시예의 전자 기기는 액정 장치를 구비하는 것으로 했지만, 유기 일렉트로루미네선스 표시 장치, 플라스마형 표시 장치 등 다른 전기 광학 장치를 구비한 전자 기기로 할 수도 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 뱅크 위에 착탄된 기능액의 잔사를 남기지 않고, 상기 기능액을 패턴 형성 영역에 확실하게 유입시켜 신뢰성이 높은 막 패턴을 얻는 막 패턴의 형성 방법, 이 형성 방법에 의해 얻어진 막 패턴, 이 막 패턴을 구비한 디바이스, 전기 광학 장치, 및 전자 기기를 제공할 수 있다.

Claims (13)

  1. 기능액을 기판 위에 배치하여 막 패턴을 형성하는 방법으로서,
    상기 기판 위에 상기 막 패턴의 형성 영역에 대응한 뱅크를 형성하는 공정과,
    상기 뱅크에 의해 구획된 패턴 형성 영역에 상기 기능액을 배치하는 공정과,
    상기 기능액을 경화(硬化) 처리하여 막 패턴으로 하는 공정을 갖고,
    상기 기능액의 배치를, 상기 뱅크 상면에 대한 상기 기능액의 전진 접촉각과 후퇴 접촉각의 차가 10° 이상, 또한 상기 후퇴 접촉각이 13° 이상으로 되는 조건 하에서 행하는 것을 특징으로 하는 막 패턴의 형성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기능액의 배치를, 상기 뱅크 상면에 대한 상기 기능액의 정적(靜的) 접촉각이 20° 이상인 조건 하에서 행하는 것을 특징으로 하는 막 패턴의 형성 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 뱅크를 형성하는 공정은, 광산(光酸) 발생제를 함유하고, 포지티브형(positive-type) 레지스트로서 기능하는 감광성 폴리실라잔액, 또는 감광성 폴리실록산액을 도포하며, 이어서 이것을 노광하고 현상하여 패터닝한 후, 소성(燒成)함으로써, 실록산 결합을 골격으로 하는 재질의 뱅크를 형성하는 것을 특징으로 하는 막 패턴의 형성 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기능액에 함유되는 기능 재료가 도전성(導電性) 재료인 것을 특징으로 하는 막 패턴의 형성 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 기능액은 형성되는 막 패턴의 주된 기능을 담당하는 주(主)재료와, 상기 주재료와 상기 기판의 밀착성을 향상시키기 위한 재료를 함유하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 막 패턴의 형성 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기능액은 형성되는 막 패턴의 주된 기능을 담당하는 주재료와, 상기 주재료의 일렉트로마이그레이션(electro-migration)을 억제하기 위한 재료를 함유하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 막 패턴의 형성 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 기능액은 형성되는 막 패턴의 주된 기능을 담당하는 주재료와, 절연 특성을 갖는 재료를 함유하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 막 패턴의 형성 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 기능액은 형성되는 막 패턴의 주된 기능을 담당하는 주재료와, 상기 주재료의 플라스마 손상을 억제하기 위한 재료를 함유하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 막 패턴의 형성 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 주재료의 플라스마 손상을 억제하기 위한 재료는, 상기 플라스마 손상에 의한 확산을 억제하기 위한 배리어(barrier) 재료인 것을 특징으로 하는 막 패턴의 형성 방법.
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