KR20060066148A - 배선 형성 방법, 배선 형성 장치, 도전막 배선, 전기 광학장치, 전자 기기, 및 비접촉형 카드 매체 - Google Patents

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Abstract

도전성 미립자를 함유한 액체로 이루어지는 액체 방울을 기판 위의 소정의 막 형성 영역에 토출하여 막 패턴을 형성하는 막 패턴 형성 방법으로서, 액체 방울을 토출하기 전에, 기판 위에 표면 처리를 행하는 표면 처리 공정을 구비하여 이루어지고, 표면 처리 공정에 의해, 기판 위의 액체에 대한 접촉각이 설정된다. 특히, 접촉각은 15° 이상 45° 이하로 설정된다. 이와 같이 구성함으로써, 잉크젯법에 의해 형성되는 막 패턴에 단선이나 단락 등의 결함 발생을 억제하는 막 패턴 형성 방법 및 형성 장치, 도전막 배선 등을 제공할 수 있다.
도전성 미립자, 막 패턴, 토출, 표면 처리, 접촉각, 잉크젯, 결함, 도전막

Description

배선 형성 방법, 배선 형성 장치, 도전막 배선, 전기 광학 장치, 전자 기기, 및 비접촉형 카드 매체{METHOD FOR FORMING A WIRING, WIRING FORMING DEVICE, CONDUCTIVE THIN FILM WIRING, ELECTRO-OPTIC DEVICE, ELECTRONIC APPARATUS, AND NON-CONTACTING CARD MEDIUM}
도 1은 배선 형성 장치의 사시도.
도 2의 (a) 및 (b)는 액체 방울 토출 헤드의 개략 구성을 설명하기 위한 도면.
도 3은 액체 방울 토출 헤드의 저면도.
도 4의 (a)∼(c)는 패턴 형성 방법의 일 실시예를 나타내는 모식도.
도 5의 (a)∼(c)는 패턴 형성 방법의 일 실시예를 나타내는 모식도.
도 6의 (a) 및 (b)는 기판 위에 액체 방울이 배치되는 상태를 나타내는 도면.
도 7의 (a) 및 (b)는 기판 위에 액체 방울이 배치되는 상태를 나타내는 도면.
도 8의 (a) 및 (b)는 기판 위에 액체 방울이 배치되는 상태를 나타내는 도면.
도 9는 기판 위에 액체 방울이 배치되는 상태를 나타내는 도면.
도 10은 기판 위에 액체 방울이 배치되는 상태를 나타내는 도면.
도 11의 (a) 및 (b)는 패턴 형성 방법의 다른 실시예를 나타내는 모식도.
도 12는 액정 장치의 일부를 나타내는 도면.
도 13의 (a) 및 (b)는 다른 액정 표시 장치를 나타내는 도면.
도 14의 (a)∼(c)는 전자 방출 장치를 나타내는 도면.
도 15는 플라즈마형 표시 장치의 분해 사시도.
도 16의 (a)∼(c)는 전자 기기의 일례를 나타내는 도면.
도 17은 비접촉형 카드 매체의 분해 사시도.
도 18은 기판 착탄(着彈) 후의 액체 방울 직경에 대한 접촉각의 관계도.
도 19의 (a) 및 (b)는 형성된 도전막 배선의 개략도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 잉크젯 헤드 그룹
2 : X방향 가이드 축
3 : X방향 구동 모터
4 : 탑재대
5 : Y방향 가이드 축
6 : Y방향 구동 모터
7 : 베이스
8 : 제어 장치
11 : 기판
14 : 클리닝 기구부
15 : 히터
20 : 배선 형성 장치
30 : 잉크젯 헤드
32 : 스테인리스제 노즐 플레이트
33 : 진동판
34 : 구획 부재(리저버(reservoir) 플레이트)
35 : 공간
36 : 액체 풀
37 : 공급구
38 : 노즐 구멍
N : 노즐
39 : 구멍
40 : 압전 소자(피에조 소자)
41 : 한 쌍의 전극
42 : 액체 방울
100 : 액정 표시 장치
본 발명은 막 패턴 형성 방법, 박막 제조 장치, 도전막 배선, 전기 광학 장치, 전자 기기, 및 비접촉형 카드 매체에 관한 것이다.
전자 회로 또는 집적 회로 등에 사용되는 배선의 제조에는, 예를 들어, 리소그래피법이 이용되고 있지만, 리소그래피법은 진공 장치 등의 대규모 설비와 복잡한 공정을 필요로 하고, 또한, 재료 사용 효율도 수 % 정도로 그 대부분을 폐기하지 않을 수 없어, 제조 비용이 비싸다.
그래서, 리소그래피법을 대신하는 프로세스로서, 기능성 재료를 함유하는 액체를 잉크젯에 의해 기재(基材)에 직접 패터닝하는 방법이 검토되고 있으며, 예를 들어, 도전성 미립자를 분산시킨 액체를 잉크젯법에 의해 기판에 직접 패턴 도포하고, 그 후 열처리나 레이저 조사를 행하여 도전막 패턴으로 변환시키는 방법이 제안되어 있다(예를 들어, 미국특허 제5132248호 명세서 참조).
그러나, 상기 종래 기술에서는 이하와 같은 문제점을 갖고 있었다. 즉, 잉크젯법에 의한 패터닝에서는, 기판 표면에 적당한 처리를 행하지 않으면 기판 위에서 액체 방울(액체)의 형상, 치수, 위치 등을 제어할 수 없어, 원하는 형상을 갖는 도전막 패턴의 제작이 곤란해지는 것이나, 상기 특허 문헌에는 토출 패턴의 형상 제어를 위한 상세한 방법은 기재되어 있지 않다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 안출된 것이며, 잉크젯법에 의해 형성되는 막 패턴에 단선(斷線)이나 단락(短絡) 등의 결함 발생을 억제하는 막 패턴 형성 방법 및 형성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 단선이나 단락 등의 불량이 생기기 어려운 도전막 배선을 제공하고, 또한, 배선부의 단선이나 단락 등의 불량이 생기기 어려운 전기 광학 장치, 전자 기기, 및 비접촉형 카드 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 막 패턴 형성 방법에서는, 도전성 미립자를 함유한 액체로 이루어지는 액체 방울을 기판 위의 소정의 막 형성 영역에 토출하여 막 패턴을 형성하는 막 패턴 형성 방법으로서, 상기 액체 방울을 토출하기 전에, 상기 기판 위에 표면 처리를 행하는 표면 처리 공정을 구비하여 이루어지고, 상기 표면 처리 공정에 의해, 상기 기판 위의 상기 액체에 대한 접촉각이 설정되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 「막 형성 영역」은 막 패턴을 형성해야 할 영역을 의미하며, 주로 단일 또는 복수의 직선 및 곡선으로 구성된다. 또한, 「결함」은, 특히 형성된 막 패턴에 발생하는 단선 등의 불량을 의미한다.
상기 방법에 의하면, 표면 처리 공정에서, 형성되는 막 패턴, 특히 도전성 미립자에 의해 구성되는 금속 배선(도전막 배선)에 결함이 발생하지 않는 접촉각이 설정되기 때문에, 단선이나 단락 등의 불량이 생기기 어렵고, 또한, 미세하게 형성 가능한 금속 배선을 형성할 수 있다.
또한, 접촉각은 기판 측과 액체 측의 상호관계에 의해 결정되기 때문에, 액체 측의 성상(性狀)에도 의존한다. 그러나, 잉크젯법에 의해 토출하는 액체의 성상에는 표면장력이나 점도 등에 제한이 있기 때문에, 액체의 성상만을 조정하여 접 촉각을 조정하는 것은 사실상 곤란하다. 따라서, 기판 측의 표면 처리에 의해 접촉각을 설정하는 것이 적당하다.
본 발명의 막 패턴 형성 방법에서는, 상기 접촉각은 상기 액체 방울의 직경에 의거하여 설정되는 것을 특징으로 한다.
이 방법에 의하면, 액체 방울의 직경에 의해 설정하는 접촉각을 적절히 선택하기 때문에, 원하는 막 패턴을 양호하게 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 막 패턴 형성 방법에서는, 특히 상기 접촉각이 15° 이상 45° 이하인 것을 특징으로 한다.
이것에 의하면, 형성되는 막 패턴에 결함을 발생시키지 않고, 원하는 막 패턴을 양호하게 형성시킬 수 있다.
특히, 14° 이하와 같이 접촉각이 지나치게 낮으면, 액체 방울(도트)이 극도로 확장 습윤되기 때문에 착탄 직경의 제어가 어려워져, 패턴 형성이 곤란해진다. 한편, 46° 이상과 같이 접촉각이 높으면, 패턴 형성은 가능하지만, 기판과의 밀착력이 약하여, 소성(燒成)했을 때에 기판과의 열팽창 계수의 차이 때문에 박리되는 부분이 나온다는 문제점이 있다. 따라서, 15°∼45°라는 범위로 함으로써, 액체 방울(도트)의 확장 습윤을 의도한 바와 같이 제어할 수 있다. 더 나아가서는, 기판과 패턴의 밀착성을 확보할 수 있다는 효과를 갖는다.
본 발명의 막 패턴 형성 방법에서는, 상기 기판 위에 토출된 상기 액체를 열처리 또는 광처리에 의해 도전막으로 변환시키는 공정을 갖는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 도전성 미립자의 도전성을 발현시켜, 도전성을 갖는 배선으로 할 수 있다. 이 열처리 또는 광처리는 액체 방울의 토출 후에 그때마다 행할 수도 있고, 모든 토출 공정이 종료되고 나서, 통합하여 한 번에 행할 수도 있다.
본 발명의 박막 제조 장치에서는, 도전성 미립자를 함유한 액체를 기판 위의 소정의 막 형성 영역에 토출하여 막 패턴을 형성하는 박막 제조 장치로서, 상기 막 패턴 형성 방법에 의해 막 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 장치에 의하면, 간단한 공정에 의해, 형성되는 막 패턴에 생기는 결함의 발생을 억제한다는 요청을 충족시키고, 또한, 도전막으로 한 경우에 단락 등의 문제 발생을 억제하는 박막 제조 장치로 하는 것이 가능해진다.
본 발명의 도전막 배선에서는, 상기 막 패턴 형성 방법에 의해 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 단선이나 단락 등의 불량이 생기기 어렵고, 또한, 미세하게 형성 가능한 도전막 배선으로 할 수 있다.
본 발명의 전기 광학 장치에서는, 상기 도전막 배선을 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 전기 광학 장치로서는, 예를 들어, 액정 표시 장치, 유기 일렉트로루미네선스 표시 장치, 플라즈마형 표시 장치 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전자 기기는, 본 발명에 따른 전기 광학 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 비접촉형 카드 매체는, 상기 발명에 따른 도전막 배선을 안테나 회로로서 구비하는 것을 특징으로 한다.
이들 발명에 의하면, 배선부나 안테나의 단선이나 단락 등의 불량이 생기기 어렵고, 또한, 이것에 의해 불량이 적은 전기 광학 장치 및 이것을 사용한 전자 기기, 비접촉형 카드 매체를 제공할 수 있다.
본 발명의 박막트랜지스터에서는, 상기 막 패턴 형성 방법에 의해 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 단선이나 단락 등의 불량이 생기기 어렵고, 또한, 미세하게 형성 가능한 박막트랜지스터로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 전기 광학 장치는, 상기 발명에 따른 박막트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이들 발명에 의하면, 배선부의 단선이나 단락 등의 불량이 생기기 어렵고, 또한, 이것에 의해 불량이 적은 전기 광학 장치를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 실시예에 대해서 설명한다.
[제 1 실시예]
제 1 실시예로서, 본 발명의 막 패턴 형성 방법의 일례인 배선 형성 방법에 대해서 설명한다. 본 실시예에 따른 배선 형성 방법은 표면 처리 공정과, 토출 공정과, 열처리/광처리 공정으로 구성된다.
이하, 각 공정에 대해서 설명한다.
(표면 처리 공정)
도전막 배선을 형성해야 할 기판으로서는, Si 웨이퍼, 석영 유리, 유리, 플라스틱 필름, 금속판 등 각종의 것을 사용할 수 있다. 또한, 이들 각종 소재 기판의 표면에 반도체막, 금속막, 유전체막, 유기막 등이 하지층으로서 형성된 것을 도 전막 배선을 형성해야 할 기판으로서 사용할 수도 있다.
이 도전막 배선을 형성해야 할 기판의 표면은, 도전성 미립자를 함유한 액체에 대하여 발액성(撥液性)(습윤성)을 제어하는 것이 바람직하고, 구체적으로는, 기판 표면에 대한 액체의 접촉각을 15° 이상 45° 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 접촉각의 범위 내에서 원하는 접촉각의 설정값을 결정하기 위해서는, 우선, 도전막 배선을 형성해야 할 기판의 종류 및 채용하는 액체 방울의 종류를 결정하고, 이 조건 하에서 미리 기판 착탄 후의 액체 방울 직경에 대한 접촉각의 관계를 구하며, 상기 액체 방울 직경에 의거하여, 원하는 접촉각이 결정된다.
이하에, 원하는 접촉각을 얻기 위한 표면 처리 방법에 대해서 설명한다.
본 실시예에서는, 도전성 미립자를 함유한 액체에 대한 소정의 접촉각이 원하는 값으로 되도록 기판의 표면에 발액화 처리를 행하고, 또한, 그 후에 친액화(親液化) 처리를 행하는 표면 처리를 실시한다.
우선, 기판의 표면에 발액화 처리를 행하는 방법에 대해서 설명한다.
발액화 처리 방법의 하나로서는, 기판의 표면에 유기 분자막 등으로 이루어지는 자기 조직화막을 형성하는 방법을 들 수 있다. 기판 표면을 처리하기 위한 유기 분자막은 한쪽 끝에 기판에 결합 가능한 관능기를 갖고, 다른쪽 끝에 기판의 표면성을 발액성 등으로 개질하는(표면 에너지를 제어하는) 관능기를 갖는 동시에, 이들 관능기를 연결하는 탄소의 직쇄(直鎖) 또는 일부 분기된 탄소쇄를 구비하고 있으며, 기판에 결합되어 자기 조직화하여 분자막, 예를 들어, 단분자막을 형성하는 것이다.
자기 조직화막은, 기판 및 하지층 등의 구성 원자와 반응 가능한 결합성 관능기와 그 이외의 직쇄 분자로 이루어지고, 상기 직쇄 분자의 상호작용에 의해 상당히 높은 배향성을 갖는 화합물을 배향시켜 형성된 막이다. 이 자기 조직화막은 단분자를 배향시켜 형성되어 있기 때문에, 막 두께를 상당히 얇게 할 수 있고, 또한, 분자 레벨에서 균일한 막으로 된다. 즉, 막의 표면에 동일한 분자가 위치하기 때문에, 막의 표면에 균일하고 우수한 발액성 등을 부여할 수 있다.
상기 높은 배향성을 갖는 화합물로서, 예를 들어, 플루오로알킬실란을 사용한 경우에는, 막의 표면에 플루오로알킬기가 위치하도록 각 화합물이 배향되어 자기 조직화막이 형성되기 때문에, 막의 표면에 균일한 발액성이 부여된다.
자기 조직화막을 형성하는 화합물로서는, 예를 들어, 헵타데카플루오로-1, 1, 2, 2테트라히드로데실트리에톡시실란, 헵타데카플루오로-1, 1, 2, 2테트라히드로데실트리메톡시실란, 헵타데카플루오로-1, 1, 2, 2테트라히드로데실트리클로로실란, 트리데카플루오로-1, 1, 2, 2테트라히드로옥틸트리에톡시실란, 트리데카플루오로-1, 1, 2, 2테트라히드로옥틸트리메톡시실란, 트리데카플루오로-1, 1, 2, 2테트라히드로옥틸트리클로로실란, 트리플루오로프로필트리메톡시실란 등의 플루오로알킬실란(이하, 「FAS」라고 표기함)을 들 수 있다. 사용 시에는, 1개의 화합물을 단독으로 사용하는 것도 바람직하지만, 2종 이상의 화합물을 조합하여 사용하여도, 본 발명의 소기의 목적을 손상시키지 않으면 제한되지 않는다. 또한, 본 발명에서는, 상기 자기 조직화막을 형성하는 화합물로서 상기 FAS를 사용하는 것이 기판과의 밀착성 및 양호한 발액성을 부여하는데 바람직하다.
FAS는 일반적으로 구조식 RnSiX(4-n)으로 표시된다. 여기서, n은 1 이상 3 이하의 정수를 나타내고, X는 메톡시기, 에톡시기, 할로겐 원자 등의 가수분해기이다. 또한, R은 플루오로알킬기이고, (CF3)(CF2)x(CH2)y의(여기서, x는 O 이상 1O 이하의 정수를, y는 0 이상 4 이하의 정수를 나타냄) 구조를 가지며, 복수개의 R 또는 X가 Si에 결합되어 있을 경우에는, R 또는 X는 각각 모두 동일할 수도 있고, 다를 수도 있다. X로 표시되는 가수분해기는 가수분해에 의해 실란올을 형성하여, 기판(유리, 실리콘) 등의 하지의 히드록실기와 반응하여 실록산 결합으로 기판과 결합된다. 한편, R은 표면에 (CF3) 등의 플루오로기를 갖기 때문에, 기판 등의 하지 표면을 젖지 않는(표면 에너지가 낮은) 표면으로 개질(改質)한다.
유기 분자막 등으로 이루어지는 자기 조직화막은, 상기 원료 화합물과 기판을 동일한 밀폐 용기 중에 넣어 두고, 실온의 경우는 2∼3일 정도 동안 방치하면 기판 위에 형성된다. 또한, 밀폐 용기 전체를 100℃로 유지함으로써, 3시간 정도로 기판 위에 형성된다. 상술한 것은 기상(氣相)으로부터의 형성법이지만, 액상(液相)으로부터도 자기 조직화막을 형성할 수 있다. 예를 들면, 원료 화합물을 함유하는 용액 중에 기판을 침지(浸漬)하고, 세정 및 건조시킴으로써 기판 위에 자기 조직화막을 얻을 수 있다.
또한, 자기 조직화막을 형성하기 전에, 기판 표면에 자외광을 조사하거나 용매에 의해 세정하여, 전(前)처리를 행하는 것이 바람직하다.
발액화 처리의 다른 방법으로서, 상압(常壓) 또는 진공 중에서 플라즈마 조 사하는 방법을 들 수 있다. 플라즈마 처리에 사용하는 가스 종류는 기판의 표면 재질 등을 고려하여 다양하게 선택할 수 있다. 예를 들면, 사플루오로화메탄, 퍼플루오로헥산, 퍼플루오로데칸 등의 플루오로카본계 가스를 처리 가스로서 사용할 수 있다. 이 경우, 기판의 표면에 발액성의 플루오로화 중합막을 형성할 수 있다.
발액화 처리는 원하는 발액성을 갖는 필름, 예를 들어, 사플루오로화에틸렌 가공된 폴리이미드 필름 등을 기판 표면에 접착시키는 것에 의해서도 행할 수 있다. 또한, 폴리이미드 필름을 그대로 기판으로서 사용할 수도 있다.
다음으로, 친액화 처리를 행하는 방법에 대해서 설명한다.
상기 발액화 처리가 종료된 단계의 기판 표면은 통상 원하는 발액성보다도 높은 발액성을 갖기 때문에, 친액화 처리에 의해 발액성을 완화한다.
친액화 처리로서는, 170∼400㎚의 자외광을 조사하는 방법을 들 수 있다. 이것에 의해, 일단 형성한 발액성의 막을 부분적으로, 또한, 전체적으로는 균일하게 파괴하여, 발액성을 완화할 수 있다.
이 경우, 발액성의 완화 정도는 자외광의 조사 시간에 의해 조정할 수 있지만, 자외광의 강도, 파장, 열처리(가열)와의 조합 등에 의해 조정할 수도 있다.
친액화 처리의 다른 방법으로서는, 산소를 반응 가스로 하는 플라즈마 처리를 들 수 있다. 이것에 의해, 일단 형성한 발액성의 막을 부분적으로, 또한, 전체적으로는 균일하게 변질시켜, 발액성을 완화할 수 있다.
친액화 처리의 또 다른 방법으로서는, 기판을 오존 분위기에 노출시키는 처리를 들 수 있다. 이것에 의해, 일단 형성한 발액성의 막을 부분적으로, 또한, 전 체적으로는 균일하게 변질시켜, 발액성을 완화할 수 있다.
이 경우, 발액성의 완화 정도는 조사 출력, 거리, 시간 등에 의해 조정할 수 있다.
(토출 공정)
배선을 형성할 경우, 토출 공정에서 토출하는 액상체는 도전성 미립자(패턴 형성 성분)를 함유하는 액상체이다. 도전성 미립자를 함유하는 액상체로서는, 도전성 미립자를 분산매에 분산시킨 분산액을 사용한다. 여기서 사용되는 도전성 미립자는 금, 은, 구리, 팔라듐, 니켈 중 어느 하나를 함유하는 금속 미립자 이외에, 도전성 폴리머나 초전도체의 미립자 등이 사용된다.
도전성 미립자는 분산성을 향상시키기 위해 표면에 유기물 등을 코팅하여 사용할 수도 있다. 도전성 미립자의 표면에 코팅하는 코팅재로서는, 예를 들어, 크실렌, 톨루엔 등의 유기 용제나 구연산 등을 들 수 있다.
또한, 도전성 미립자의 입자 직경은 5㎚ 이상 0.1㎛ 이하인 것이 바람직하다. O.1㎛보다 크면, 노즐의 막힘이 일어나기 쉬워, 잉크젯법에 의한 토출이 곤란해지기 때문이다. 또한, 5㎚보다 작으면, 도전성 미립자에 대한 코팅재의 체적비가 커지고, 얻어지는 막 중의 유기물 비율이 과다해지기 때문이다.
도전성 미립자를 함유하는 액체의 분산매로서는, 실온에서의 증기압이 0.001㎜Hg 이상 200㎜Hg 이하(약 0.133㎩ 이상 26600㎩ 이하)인 것이 바람직하다. 증기압이 200㎜Hg보다 높을 경우에는, 토출 후에 분산매가 급격하게 증발되어, 양호한 막을 형성하는 것이 곤란해지기 때문이다.
또한, 분산매의 증기압은 0.001㎜Hg 이상 50㎜Hg 이하(약 0.133㎩ 이상 6650㎩ 이하)인 것이 보다 바람직하다. 증기압이 50㎜Hg보다 높을 경우에는, 잉크젯법에 의해 액체 방울을 토출할 때에 건조에 의한 노즐 막힘이 일어나기 쉬워, 안정된 토출이 곤란해지기 때문이다. 한편, 실온에서의 증기압이 0.001㎜Hg보다 낮은 분산매의 경우, 건조가 늦어져 막 중에 분산매가 잔류되기 쉽고, 후(後)공정의 열 및/또는 광처리 후에 양질(良質)의 도전막이 얻어지기 어렵다.
사용하는 분산매로서는, 상기 도전성 미립자를 분산시킬 수 있는 것으로서, 응집을 일으키지 않는 것이라면 특별히 한정되지 않지만, 물 이외에, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 등의 알코올류, n-헵탄, n-옥탄, 데칸, 톨루엔, 크실렌, 시멘, 듀렌, 인덴, 디펜텐, 테트라히드로나프탈렌, 데카히드로나프탈렌, 시클로헥실벤젠 등의 탄화수소계 화합물, 또는 에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜디에틸에테르, 에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 1, 2-디메톡시에탄, 비스(2-메톡시에틸)에테르, p-디옥산 등의 에테르계 화합물, 프로필렌카보네이트, γ-부티로락톤, N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸포름아미드, 디메틸설폭사이드, 시클로헥사논 등의 극성 화합물을 들 수 있다. 이들 중에서, 미립자의 분산성과 분산액의 안정성, 또한, 잉크젯법에 대한 적용의 용이성의 점에서, 물, 알코올류, 탄화수소계 화합물, 에테르계 화합물이 바람직하고, 더 바람직한 분산매로서는 물, 탄화수소계 화합물을 들 수 있다. 이들 분산매는 단독으로 사용할 수도 있고, 또는 2종 이상의 혼합물로서도 사용할 수 있다.
상기 도전성 미립자를 분산매에 분산시키는 경우의 분산질 농도는 1질량% 이상 80질량% 이하이고, 원하는 도전막의 막 두께에 따라 조정할 수 있다. 80질량%를 초과하면 응집을 일으키기 쉬워져, 균일한 막을 얻기 어렵다.
상기 도전성 미립자의 분산액의 표면장력은 0.02N/m 이상 0.07N/m 이하의 범위에 들어가는 것이 바람직하다. 잉크젯법에 의해 액체를 토출할 때, 표면장력이 0.02N/m 미만이면, 잉크 조성물의 노즐면에 대한 습윤성이 증대하기 때문에 비행중 휘어짐이 생기기 쉬워지고, 0.07N/m를 초과하면, 노즐 선단에서의 메니스커스 형상이 안정되지 않기 때문에 토출량 및 토출 타이밍의 제어가 곤란해지기 때문이다.
표면장력을 조정하기 위해, 상기 분산액에는, 기판과의 접촉각을 부당하게 저하시키지 않는 범위에서, 불소계, 실리콘계, 노니온계 등의 표면장력 조절제를 미량 첨가할 수 있다. 노니온계 표면장력 조절제는 액체의 기판에 대한 습윤성을 양호하게 하고, 막의 레벨링(leveling)성을 개량하여, 도막(塗膜)의 불균일 발생 및 돌기 발생 등의 방지에 유효한 것이다. 상기 분산액은, 필요에 따라, 알코올, 에테르, 에스테르, 케톤 등의 유기 화합물을 함유하고 있어도 지장이 없다.
상기 분산액의 점도는 1m㎩·s 이상 50m㎩·s 이하인 것이 바람직하다. 잉크젯법에 의해 토출할 때, 점도가 1m㎩·s보다 작을 경우에는, 노즐 주변부가 잉크의 유출에 의해 오염되기 쉽고, 또한, 점도가 50m㎩·s보다 클 경우는, 노즐 구멍에서의 막힘 빈도가 높아져 원활한 액체 방울의 토출이 곤란해지기 때문이다.
본 실시예에서는, 상기 분산액의 액체 방울을 잉크젯 헤드로부터 토출하여 기판 위의 배선을 형성해야 할 장소에 적하(滴下)한다. 이 때, 액체 풀(pool)(벌 지(bulge))이 생기지 않도록, 연속하여 토출하는 액체 방울의 중첩 정도를 제어할 필요가 있다. 또한, 1회째의 토출에서는 복수의 액체 방울을 서로 접하지 않도록 이간(離間)하여 토출하고, 2회째 이후의 토출에 의해, 그 사이를 메워 나가는 토출 방법을 채용할 수도 있다.
액체 방울을 토출한 후, 분산매의 제거를 행하기 위해, 필요에 따라 건조 처리를 행한다. 건조 처리는, 예를 들어, 기판을 가열하는 통상의 핫플레이트 및 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 일반적으로 출력 10W 이상 500OW 이하의 범위의 것이 사용되지만, 본 실시예에서는 10OW 이상 100OW 이하의 범위로 충분하다.
(열처리/광처리 공정)
토출 공정 후의 건조막은, 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 기판에는 열처리 및/또는 광처리가 실행된다.
열처리 및/또는 광처리는 통상 대기 중에서 실행되지만, 필요에 따라, 질소, 아르곤, 헬륨 등의 불활성 가스 분위기 중에서 행할 수도 있다. 열처리 및/또는 광처리의 처리 온도는 분산매의 비점(沸點)(증기압), 분위기 가스의 종류나 압력, 미립자의 분산성이나 산화성 등의 열적 거동, 코팅재의 유무나 양, 기재의 내열 온도 등을 고려하여 적절히 결정된다. 예를 들면, 유기물로 이루어지는 코팅재를 제거하기 위해서는, 약 300℃에서 소성하는 것이 필요하다. 또한, 플라스틱 등의 기판을 사용할 경우에는, 실온 이상 100℃ 이하에서 행하는 것이 바람직하다.
열처리 및/또는 광처리는 통상의 핫플레이트 및 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 일반적으로 출력 10W 이상 500OW 이하의 범위의 것이 사용되지만, 본 실시예에서는 10OW 이상 100OW 이하의 범위로 충분하다. 이상의 공정에 의해, 토출 공정 후의 건조막은 미립자 사이의 전기적 접촉이 확보되어, 도전막으로 변환된다.
이와 같이, 본 실시예에 의해 형성되는 도전막은 단선 등의 결함을 발생시키지 않고, 원하는 도전막 배선을 양호하게 형성시킬 수 있다.
[제 2 실시예]
제 2 실시예로서, 본 발명의 박막 제조 장치의 일례로서, 상기 제 1 실시예의 배선 형성 방법을 실시하기 위한 배선 형성 장치에 대해서 설명한다. 또한, 그 배선 형성 장치를 사용한 토출 방법에 대해서 설명한다.
도 1은 본 실시예에 따른 배선 형성 장치의 개략 사시도이다. 도 1에 나타 낸 바와 같이, 배선 형성 장치(20)는 잉크젯 헤드 그룹(1)과, 잉크젯 헤드 그룹(1)을 X방향으로 구동하기 위한 X방향 가이드 축(2)과, X방향 가이드 축(2)을 회전시키는 X방향 구동 모터(3)를 구비하고 있다. 또한, 기판(11)을 탑재하기 위한 탑재대(4)와, 탑재대(4)를 Y방향으로 구동하기 위한 Y방향 가이드 축(5)과, Y방향 가이드 축(5)을 회전시키는 Y방향 구동 모터(6)를 구비하고 있다. 또한, X방향 가이드 축(2)과 Y방향 가이드 축(5)이 각각 소정의 위치에 고정되는 베이스(7)를 구비하고, 그 베이스(7)의 하부에는 제어 장치(8)를 구비하고 있다. 또한, 클리닝 기구부(14) 및 히터(15)를 구비하고 있다.
잉크젯 헤드 그룹(1)은, 도전성 미립자를 함유하는 분산액을 노즐(토출구)로부터 토출하여 소정 간격으로 기판에 부여하는 복수의 잉크젯 헤드를 구비하고 있다. 그리고, 이들 복수의 잉크젯 헤드 각각으로부터 제어 장치(8)로부터 공급되는 토출 전압에 따라 개별적으로 분산액을 토출할 수 있도록 되어 있다. 잉크젯 헤드 그룹(1)은 X방향 가이드 축(2)에 고정되고, X방향 가이드 축(2)에는 X방향 구동 모터(3)가 접속되어 있다. X방향 구동 모터(3)는 스텝핑 모터 등이며, 제어 장치(8)로부터 X축 방향의 구동 펄스 신호가 공급되면, X방향 가이드 축(2)을 회전시키도록 되어 있다. 그리고, X방향 가이드 축(2)이 회전되면, 잉크젯 헤드 그룹(1)이 베이스(7)에 대하여 X축 방향으로 이동하도록 되어 있다.
여기서, 잉크젯 헤드 그룹(1)을 구성하는 복수의 잉크젯 헤드의 상세에 대해서 설명한다. 도 2 및 도 3은 잉크젯 헤드(30)를 나타내는 도면이다.
잉크젯 헤드(30)는 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 예를 들어, 스테인리스 제 노즐 플레이트(32)와 진동판(33)을 구비하고, 양자를 구획 부재(리저버(reservoir) 플레이트)(34)를 통하여 접합한 것이다. 노즐 플레이트(32)와 진동판(33) 사이에는, 구획 부재(34)에 의해 복수의 공간(35)과 액체 풀(36)이 형성되어 있다. 각 공간(35)과 액체 풀(36)의 내부는 액상체로 충전되어 있고, 각 공간(35)과 액체 풀(36)은 공급구(37)를 통하여 연통(連通)한 것으로 되어 있다. 또한, 노즐 플레이트(32)에는, 공간(35)으로부터 액상체를 분사하기 위한 노즐 구멍(38)이 종횡(縱橫)으로 정렬된 상태로 복수 형성되어 있다. 한편, 진동판(33)에는, 액체 풀(36)에 액상체를 공급하기 위한 구멍(39)이 형성되어 있다.
또한, 진동판(33)의 공간(35)에 대향하는 면과 반대측의 면 위에는, 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이 압전 소자(피에조 소자)(40)가 접합되어 있다. 이 압전 소자(40)는 한쌍의 전극(41) 사이에 위치하고, 통전하면 이것이 외측으로 돌출되게 하여 요곡(撓曲)하도록 구성된 것이다. 그리고, 이러한 구성 하에서 압전 소자(40)가 접합되어 있는 진동판(33)은 압전 소자(40)와 일체로 되어 동시에 외측으로 요곡하도록 되어 있고, 이것에 의해 공간(35)의 용적이 증대하도록 되어 있다. 따라서, 공간(35) 내에 증대한 용적분에 상당하는 액상체가 액체 풀(36)로부터 공급구(37)를 통하여 유입된다. 또한, 이러한 상태로부터 압전 소자(40)로의 통전을 해제하면, 압전 소자(40)와 진동판(33)은 함께 원래의 형상으로 되돌아간다. 따라서, 공간(35)도 원래의 용적으로 되돌아가기 때문에, 공간(35) 내부의 액상체의 압력이 상승하여, 노즐 구멍(38)으로부터 기판을 향하여 액상체의 액체 방울(42)이 토출된다.
또한, 이러한 구성으로 이루어지는 잉크젯 헤드(30)는, 그 저면(底面) 형상이 대략 사각형인 것으로서, 도 3에 나타낸 바와 같이 노즐(N)(노즐 구멍(38))이 세로로 등간격으로 정렬된 상태에서 사각형으로 배치된 것이다. 그리고, 본 예에서는, 그 종방향, 즉, 긴 변 방향으로 배치된 노즐의 열에서, 각 노즐 중의 1개 간격으로 배치된 노즐을 주(主)노즐(제 1 노즐)(Na)로 하고, 이들 주노즐(Na) 사이에 배치된 노즐을 부(副)노즐(제 2 노즐)(Nb)로 하고 있다.
이들 각 노즐(N)(노즐 Na 및 Nb)에는, 각각 독립적으로 압전 소자(40)가 설치되어 있음으로써, 그 토출 동작이 각각 독립적으로 실행되도록 되어 있다. 즉, 이러한 압전 소자(40)에 보내는 전기 신호로서의 토출 파형을 제어함으로써, 각 노즐(N)로부터의 액체 방울의 토출량을 조정하고, 변화시킬 수 있게 되어 있는 것이다. 여기서, 이러한 토출 파형의 제어는 제어 장치(8)에 의해 실행되도록 되어 있고, 이러한 구성 하에서, 제어 장치(8)는 각 노즐(N)로부터의 액체 방울 토출량을 변화시키는 토출량 조정 수단으로서도 기능하도록 되어 있다.
또한, 잉크젯 헤드(30)의 방식으로서는, 상기 압전 소자(40)를 사용한 피에조젯 타입 이외에 한정되지 않으며, 예를 들어, 서멀(thermal) 방식을 채용할 수도 있고, 그 경우에는 인가 시간을 변화시키는 것 등에 의해, 액체 방울 토출량을 변화시킬 수 있다.
도 1로 되돌아가, 탑재대(4)는, 이 배선 형성 장치(20)에 의해 분산액이 부여되는 기판(11)을 탑재시키는 것이며, 이 기판(11)을 기준 위치에 고정시키는 기구를 구비하고 있다. 탑재대(4)는 Y방향 가이드 축(5)에 고정되고, Y방향 가이드 축(5)에는 Y방향 구동 모터(6, 16)가 접속되어 있다. Y방향 구동 모터(6, 16)는 스텝핑 모터 등이며, 제어 장치(8)로부터 Y축 방향의 구동 펄스 신호가 공급되면, Y방향 가이드 축(5)을 회전시키도록 되어 있다. 그리고, Y방향 가이드 축(5)이 회전되면, 탑재대(4)가 베이스(7)에 대하여 Y축 방향으로 이동하도록 되어 있다.
클리닝 기구부(14)는 잉크젯 헤드 그룹(1)을 클리닝하는 기구를 구비하고 있다. 클리닝 기구부(14)는 Y방향 구동 모터(16)에 의해 Y방향 가이드 축(5)을 따라 이동하도록 되어 있다. 클리닝 기구부(14)의 이동도 제어 장치(8)에 의해 제어되고 있다.
히터(15)는, 여기서는 램프 어닐링에 의해 기판(11)을 열처리하는 수단이고, 기판 위에 토출된 액체의 증발 및 건조를 행하는 동시에 도전막으로 변환시키기 위한 열처리를 행하도록 되어 있다. 이 히터(15)의 전원의 투입 및 차단도 제어 장치(8)에 의해 제어되도록 되어 있다.
본 실시예의 배선 형성 장치(20)에 있어서, 소정의 배선 형성 영역에 분산액을 토출하기 위해서는, 제어 장치(8)로부터 소정의 구동 펄스 신호를 X방향 구동 모터(3) 및/또는 Y방향 구동 모터(6)에 공급하고, 잉크젯 헤드 그룹(1) 및/또는 탑재대(4)를 이동시킴으로써, 잉크젯 헤드 그룹(1)과 기판(11)(탑재대(4))을 상대 이동시킨다. 그리고, 이 상대 이동의 동안에 잉크젯 헤드 그룹(1)에서의 소정의 잉크젯 헤드(30)에 제어 장치(8)로부터 토출 전압을 공급하고, 상기 잉크젯 헤드(30)로부터 분산액을 토출시킨다.
본 실시예의 배선 형성 장치(20)에 있어서, 잉크젯 헤드 그룹(1)의 각 잉크 젯 헤드(30)로부터의 액체 방울 토출량은 제어 장치(8)로부터 공급되는 토출 전압의 크기에 의해 조정할 수 있다. 또한, 기판(11)에 토출되는 액체 방울의 피치는, 잉크젯 헤드 그룹(1)과 기판(11)(탑재대(4))의 상대 이동 속도 및 잉크젯 헤드 그룹(1)으로부터의 토출 주파수(토출 전압 공급의 주파수)에 의해 결정된다.
본 실시예의 배선 형성 장치(20)에 의하면, 벌지를 발생시키지 않고 세선화(細線化) 및 후막화(厚膜化)를 달성하는 동시에, 막 두께가 균일화되어, 에지 형상이 양호한 도전막을 형성하는 것이 가능해진다.
따라서, 본 실시예에 의하면, 막 두께가 두껍고 전기 전도에 유리하여, 단선이나 단락 등의 불량이 생기기 어려우며, 또한, 미세하게 형성 가능한 도전막 배선을 형성할 수 있다.
다음으로, 도 4 및 도 11을 참조하면서 배선 형성 장치(20)를 사용한 토출 방법(재료 배치 공정)에 대해서 설명한다.
본 공정은, 도전막 배선 형성용 재료를 함유하는 액체 재료의 액체 방울을 배선 형성 장치(20)의 잉크젯 헤드(30)로부터 기판(11) 위에 토출함으로써 기판(11) 위에 선 형상의 막 패턴(배선 패턴)(W)을 형성하는 공정이다. 액체 재료는, 상술한 바와 같이, 도전막 배선 형성용 재료인 금속 등의 도전성 미립자를 분산매에 분산시킨 액상체이다.
도 4의 (a)∼(c)에 있어서, 재료 배치 공정은 배선 형성 장치(20)의 잉크젯 헤드(30)의 노즐(N)로부터 액체 재료의 액체 방울을 토출하여 기판(11)에 배치함으로써 이 기판(11) 위에 막 패턴(W)의 선폭(線幅) 방향 중앙부(중앙 패턴)(W1)를 형 성하는 제 1 공정(도 4의 (a) 참조)과, 기판(11)에 형성된 중앙 패턴(W1)에 대하여 한쪽 측부(제 1 측부 패턴)(W2)를 형성하는 제 2 공정(도 4의 (b) 참조)과, 기판(11)에 형성된 중앙 패턴(W1)에 대하여 다른쪽 측부(제 2 측부 패턴)(W3)을 형성하는 제 3 공정(도 4의 (c) 참조)을 갖고 있다. 이들 제 1, 제 2, 및 제 3 공정에 의해, 도 4의 (c)에 나타낸 바와 같은 선 형상의 막 패턴(W)이 형성된다.
제 1 공정에서는, 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 잉크젯 헤드(30)로부터 액체 재료의 액체 방울이 토출되어, 기판(11) 위에 일정한 거리 간격(피치)으로 배치된다. 그리고, 이 액체 방울의 배치 동작을 반복함으로써 기판(11) 위에서의 막 패턴(W)의 형성 예정 영역(W4)의 중앙부에, 이 막 패턴(W)의 일부를 구성하는 선 형상의 중앙 패턴(W1)이 형성된다. 또한, 기판(11)의 표면은 원하는 발액성으로 미리 가공되어 있어, 기판(11) 위에 배치한 액체 방울의 확산이 억제된다. 그 때문에, 패턴 형상을 양호한 상태로 확실하게 제어할 수 있는 동시에 후막화도 용이하다.
여기서, 기판(11) 위에 중앙 패턴(W1)을 형성하기 위한 액체 방울을 배치한 후, 분산매의 제거를 행하기 위해 필요에 따라 건조 처리가 실행된다. 건조 처리는, 예를 들어, 핫플레이트, 전기로, 및 열풍 발생기 등의 가열 장치를 사용한 일반적인 열처리 이외에, 램프 어닐링을 이용한 광처리일 수도 있다.
다음으로, 제 2 공정에서는, 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 잉크젯 헤드(30)로부터 액체 재료의 액체 방울이 토출되고, 이것에 의해 중앙 패턴(W1)의 한쪽 측에 인접하는 선 형상의 제 1 측부 패턴(W2)이 형성된다. 여기서, 잉크젯 헤드 (30)는 제 1 측부 패턴(W2)을 형성할 때에, 토출한 액체 방울과 기판(11) 위에 형성된 중앙 패턴(W1)의 적어도 일부가 겹치도록 액체 방울을 토출한다. 이것에 의해, 중앙 패턴(W1)과 제 1 측부 패턴(W2)을 형성하는 액체 방울은 확실하게 접속되어, 형성된 막 패턴(W)에 도전막 배선 형성용 재료의 불연속부가 생기지 않는다. 그리고, 제 2 공정에서도 액체 방울은 기판(11) 위에 일정한 피치로 배치되고, 이 배치 동작을 반복함으로써, 막 패턴(W)의 형성 예정 영역(W4)의 한쪽 측부에 이 막 패턴(W)의 일부를 구성하는 제 1 측부 패턴(W2)가 형성되어, 중앙 패턴(W1)과 제 1 측부 패턴(W2)이 일체화된다.
여기서도, 기판(11) 위에 제 1 측부 패턴(W2)을 형성하기 위한 액체 방울을 배치한 후, 분산매의 제거를 행하기 위해 필요에 따라 중간 건조 처리가 실행된다.
다음으로, 제 3 공정에서는, 도 4의 (c)에 나타낸 바와 같이, 잉크젯 헤드(30)로부터 액체 재료의 액체 방울이 토출되고, 이것에 의해 중앙 패턴(W1)의 다른쪽 측에 인접하는 선 형상의 제 2 측부 패턴(W3)이 형성된다. 여기서도, 잉크젯 헤드(30)는 제 2 측부 패턴(W3)을 형성할 때에, 토출한 액체 방울과 기판(11) 위에 형성된 중앙 패턴(W1)의 적어도 일부가 겹치도록 액체 방울을 토출한다. 이것에 의해, 중앙 패턴(W1)과 제 2 측부 패턴(W3)을 형성하는 액체 방울은 확실하게 접속되어, 형성된 막 패턴(W)에 도전막 배선 형성용 재료의 불연속부가 생기지 않는다. 이렇게 하여, 중앙 패턴(W1)과 제 2 측부 패턴(W3)이 일체화되고, 3개의 선 형상 패턴(W1, W2, W3)이 일체화되어 광폭(廣幅)의 막 패턴(W)이 형성된다. 그리고, 제 3 공정에서도 액체 방울은 기판 위에 일정한 피치로 배치되고, 이 배치 동작을 반 복함으로써, 막 패턴(W)의 형성 예정 영역(W4)의 다른쪽 측부에 이 막 패턴(W)의 일부를 구성하는 제 2 측부 패턴(W3)이 형성된다.
이 때, 제 2 및 제 3 공정에서 토출하는 액체 방울의 토출 위치(중앙 패턴(W1)과의 거리)를 조정함으로써 최종적인 선 형상 막 패턴(W)의 선폭을 제어할 수 있다. 또한, 제 1, 제 2, 및 제 3의 각 공정에서 형성하는 복수의 패턴(W1, W2, W3)의 기판(11) 표면으로부터의 높이(두께)를 변화시킴으로써, 일체화 후의 막 패턴(W)의 막 두께를 제어할 수 있다.
다음으로, 도 5의 (a)∼(c)를 참조하면서, 선 형상의 중앙 패턴(W1) 및 측부 패턴(W2, W3)을 형성하는 순서에 대해서 설명한다.
우선, 도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, 잉크젯 헤드(30)로부터 토출한 액체 방울(L1)이 소정의 간격을 두어 기판(11) 위에 차례로 배치된다. 즉, 잉크젯 헤드(30)는 기판(11) 위에서 액체 방울(L1)끼리가 겹치지 않도록 배치한다(제 1 배치 공정). 본 예에서는, 액체 방울(L1)의 배치 피치(H1)는 기판(11) 위에 배치한 직후의 액체 방울(L1) 직경보다도 커지도록 설정되어 있다. 이것에 의해, 기판(11) 위에 배치된 직후의 액체 방울(L1)끼리는 겹치지 않고(접촉하지 않고), 액체 방울(L1)끼리가 합체하여 기판(11) 위에서 확장 습윤되는 것이 방지된다. 또한, 액체 방울(L1)의 배치 피치(H1)는 기판(11) 위에 배치한 직후의 액체 방울(L1) 직경의 2배 이하로 되도록 설정되어 있다.
여기서, 기판(11) 위에 액체 방울(L1)을 배치한 후, 분산매의 제거를 행하기 위해 필요에 따라 건조 처리를 행할 수 있다. 건조 처리는, 상술한 바와 같이, 예 를 들어, 핫플레이트, 전기로, 및 열풍 발생기 등의 가열 장치를 사용한 일반적인 열처리 이외에, 램프 어닐링을 이용한 광처리일 수도 있다. 이 경우, 분산매의 제거뿐만 아니라, 분산액을 도전막으로 변환시킬 때까지 가열이나 광조사의 정도를 높여도 지장은 없지만, 분산매를 어느 정도 제거할 수 있으면 충분하다.
다음으로, 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 상술한 액체 방울의 배치 동작이 반복된다. 즉, 도 5의 (a)에 나타낸 전회(前回)와 동일하게, 잉크젯 헤드(30)로부터 액체 재료가 액체 방울(L2)로서 토출되고, 그 액체 방울(L2)이 일정 거리마다 기판(11)에 배치된다. 이 때, 액체 방울(L2)의 체적(1개의 액체 방울당의 액체 재료의 양) 및 그 배치 피치(H2)는 전회의 액체 방울(L1)과 동일하다. 그리고, 액체 방울(L2)의 배치 위치는 전회의 액체 방울(L1)로부터 1/2 피치만큼 시프트되어, 기판(11) 위에 배치되어 있는 전회의 액체 방울(L1)끼리의 중간 위치에 금회(今回)의 액체 방울(L2)이 배치된다(제 2 배치 공정).
상술한 바와 같이, 기판(11) 위의 액체 방울(L1)의 배치 피치(H1)는 기판(11) 위에 배치한 직후의 액체 방울(L1)의 직경보다도 크고, 또한, 그 직경의 2배 이하이다. 그 때문에, 액체 방울(L1)의 중간 위치에 액체 방울(L2)이 배치됨으로써, 액체 방울(L1)에 액체 방울(L2)이 일부 겹쳐, 액체 방울(L1)끼리의 사이의 틈이 메워진다. 이 때, 금회의 액체 방울(L2)과 전회의 액체 방울(L1)이 접하지만, 전회의 액체 방울(L1)은 이미 분산매가 완전히 또는 어느 정도 제거되어 있기 때문에, 양자가 합체하여 기판(11) 위에서 확장되는 경우는 적다.
또한, 도 5의 (b)에서는, 액체 방울(L2)의 배치를 개시하는 위치를 전회와 동일한 측(도 5의 (a)에 나타낸 왼쪽)으로 하고 있지만, 반대측(오른쪽)으로 할 수도 있다. 왕복 동작의 각 방향으로의 이동 시에 액체 방울의 토출을 행함으로써, 잉크젯 헤드(30)와 기판(11)의 상대 이동의 거리를 적게 할 수 있다.
액체 방울(L2)을 기판(11) 위에 배치한 후, 분산매의 제거를 행하기 위해 전회와 동일하게 필요에 따라 건조 처리를 행할 수 있다.
이러한 일련의 액체 방울의 배치 동작을 복수회 반복함으로써, 기판(11) 위에 배치되는 액체 방울끼리의 틈이 메워져, 도 5의 (c)에 나타낸 바와 같이, 선 형상의 연속된 패턴인 중앙 패턴(W1) 및 측부 패턴(W2, W3)이 기판(11) 위에 형성된다. 이 경우, 액체 방울의 배치 동작의 반복 횟수를 늘림으로써 기판(11) 위에 액체 방울이 차례로 겹쳐, 패턴(W1, W2, W3)의 막 두께, 즉, 기판(11) 표면으로부터의 높이(두께)가 증대한다. 선 형상 패턴(W1, W2, W3)의 높이(두께)는 최종적인 막 패턴에 필요로 되는 원하는 막 두께에 따라 설정되고, 이 설정한 막 두께에 따라 상기 액체 방울의 배치 동작의 반복 횟수가 설정된다.
또한, 선 형상 패턴 형성 방법은 도 5의 (a)∼(c)에 나타낸 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 액체 방울의 배치 피치나 반복 시의 시프트 양 등을 임의로 설정할 수 있어, 패턴(W1, W2, W3)을 형성할 때의 액체 방울의 기판(11) 위에서의 배치 피치를 각각 다른 값으로 설정할 수도 있다. 예를 들면, 중앙 패턴(W1)을 형성할 때의 액체 방울 피치가 H1인 경우, 측부 패턴(W2, W3)을 형성할 때의 액체 방울 피치를 H1보다 넓은 피치(예를 들어, H1×2)로 할 수도 있다. 물론, H1보다 좁은 피치(예를 들어, H1×0.5)로 할 수도 있다. 또한, 패턴(W1, W2, W3)을 형성할 때의 액체 방울의 체적을 각각 다른 값으로 설정할 수도 있다. 또는, 제 1, 제 2, 및 제 3의 각 공정에서 기판(11)이나 잉크젯 헤드(30)가 배치되는 분위기인 액체 방울 배치 분위기(온도나 습도 등), 즉, 재료 배치 환경 조건을 서로 다른 조건으로 설정할 수도 있다.
또한, 본 실시예에서는 복수의 측부 패턴(W2, W3)이 1개씩 형성되지만, 2개 동시에 형성될 수도 있다. 여기서, 1개씩 복수의 패턴(W2, W3)을 형성하는 경우와 2개 동시에 형성하는 경우에서는, 건조 처리 횟수의 합계가 다를 가능성이 있기 때문에, 기판(11)의 발액성이 손상되지 않도록 건조 조건을 정하는 것이 좋다.
또한, 본 실시예에서는 제 1 공정에서 1개의 중앙 패턴(W1)을 형성했지만, 중앙 패턴(W1)을 2개 이상의 복수로 형성할 수도 있다. 그리고, 이 복수개의 중앙 패턴(W1)의 양 측부에 대하여 액체 방울을 토출하고, 이들을 연속시킴으로써, 보다 넓은 선폭의 막 패턴을 용이하게 형성할 수 있다.
다음으로, 도 6 내지 도 9를 참조하면서 기판 위에 액체 방울을 토출하는 순서의 일례에 대해서 설명한다. 이들 도면에 나타낸 바와 같이, 기판(11) 위에는 액체 재료의 액체 방울이 토출되는 격자 형상의 복수의 단위 영역인 픽셀을 갖는 비트맵(bitmap)이 설정되어 있다. 잉크젯 헤드(30)는 액체 방울을 비트맵에서 설정된 픽셀 위치에 대하여 토출한다. 여기서, 1개의 픽셀은 정사각형으로 설정되어 있다. 또한, 잉크젯 헤드(30)는 기판(11)에 대하여 Y축 방향으로 주사하면서 노즐(N)로부터 액체 방울을 토출하는 것으로 한다. 그리고, 도 6 내지 도 9를 이용한 설명에서, 1회째의 주사 시에 토출된 액체 방울에는 「1」을 첨부하고, 2회째, 3회 째, …, n회째의 주사 시에 토출된 액체 방울에는 「2」, 「3」, …, 「n」을 첨부한다. 또한, 이하의 설명에서는, 도 6의 (a) 및 (b)의 회색으로 나타낸 영역(패턴 형성 예정 영역)의 각각에 액체 방울을 토출하여 막 패턴(W)을 형성하는 것으로 한다.
도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이, 1회째의 주사 시에서, 중앙 패턴(W1)을 형성하기 위해 중앙 패턴 형성 예정 영역에 1개분의 픽셀을 비우면서 액체 방울이 토출된다. 여기서, 기판(11)에 대하여 토출된 액체 방울은 기판(11)에 착탄함으로써 기판(11) 위에서 확장 습윤된다. 즉, 도 6의 (a)에 원으로 나타낸 바와 같이, 기판(11)에 착탄한 액체 방울은 1개의 픽셀 크기보다 큰 직경(D)을 갖도록 확장 습윤된다. 여기서, 액체 방울은 Y축 방향에서 소정 간격(1개분의 픽셀)을 두어 토출되고 있기 때문에, 기판(11) 위에 배치된 액체 방울끼리는 겹치지 않도록 설정되어 있다. 이렇게 함으로써 Y축 방향에서 기판(11) 위에 액체 재료가 과도하게 마련되는 것을 방지하여, 벌지의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 도 6의 (a)에서는 기판(11)에 배치되었을 때의 액체 방울끼리는 겹치지 않도록 배치되어 있지만, 액체 방울이 약간 겹치도록 배치될 수도 있다. 또한, 여기서는 1개분의 픽셀을 비워 액체 방울이 토출되고 있지만, 2개 이상의 임의의 수의 픽셀 분만큼 간격을 비워 액체 방울을 토출할 수도 있다. 이 경우, 기판(11)에 대한 잉크젯 헤드(30)의 주사 동작 및 토출 동작을 증가시켜 기판(11) 위의 액체 방울끼리의 사이를 보간(補間)하는 것이 좋다.
도 6의 (b)는 2회째의 주사에 의해 잉크젯 헤드(30)의 노즐(N)로부터 기판 (11)에 액체 방울을 토출했을 때의 모식도이다. 또한, 도 6의 (b)에 있어서, 2회째의 주사 시에서 토출된 액체 방울에는 「2」를 첨부하고 있다. 2회째의 주사 시에서는, 1회째의 주사 시에서 토출된 액체 방울 「1」의 사이를 보간하도록 액체 방울이 토출된다. 그리고, 1회째 및 2회째의 주사 및 토출 동작에서 액체 방울끼리가 연속되어, 중앙 패턴(W1)이 형성된다.
다음으로, 잉크젯 헤드(30)와 기판(11)이 1개의 픽셀 크기 분만큼 X축 방향으로 상대 이동한다. 여기서는, 잉크젯 헤드(30)가 기판(11)에 대하여 -X방향으로 1개의 픽셀 분만큼 스텝 이동한다. 그리고, 잉크젯 헤드(30)는 3회째의 주사를 행한다. 이것에 의해, 도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이, 중앙 패턴(W1)의 -X측에 인접하도록 제 1 측부 패턴(W2)을 형성하기 위한 액체 방울 「3」이 기판(11) 위에 배치된다. 여기서도, 액체 방울 「3」은 Y축 방향으로 1개분의 픽셀을 비워 배치된다. 여기서, 잉크젯 헤드(30)의 X축 방향으로의 스텝 이동 후에서의 1회째의 주사 시(즉, 전체에서의 3회째의 주사 시)에서의 액체 방울 「3」은, 스텝 이동 전의 1회째의 주사 시에서의 액체 방울 「1」에 대하여 X축에 대해서 인접하는 위치에 배치된다.
도 7의 (b)는 4회째의 주사에 의해 잉크젯 헤드(30)로부터 기판(11)에 액체 방울을 토출했을 때의 모식도이다. 또한, 도 7의 (b)에 있어서, 4회째의 주사 시에서 토출된 액체 방울에는 「4」를 첨부하고 있다. 4회째의 주사 시에서는, 3회째의 주사 시에서 토출된 액체 방울 「3」의 사이를 보간하도록 액체 방울이 토출된다. 그리고, 3회째 및 4회째의 주사 및 토출 동작에서 액체 방울끼리가 연속되 어, 제 1 측부 패턴(W2)이 형성된다. 여기서, 스텝 이동 후의 2회째의 주사 시(즉, 전체에서의 4회째의 주사 시)에서의 액체 방울 「4」는, 스텝 이동 전의 2회째의 주사 시에서의 액체 방울 「2」에 대하여 X축에 대해서 인접하는 위치에 배치된다.
다음으로, 잉크젯 헤드(30)와 기판(11)이 2개의 픽셀 분만큼 X축 방향으로 상대 이동한다. 여기서는, 잉크젯 헤드(30)가 기판에 대하여 +X방향으로 2개의 픽셀 분만큼 스텝 이동한다. 그리고, 잉크젯 헤드(30)는 5회째의 주사를 행한다. 이것에 의해, 도 8의 (a)에 나타낸 바와 같이, 중앙 패턴(W1)의 +X측에 인접하도록 제 2 측부 패턴(W3)을 형성하기 위한 액체 방울 「5」가 기판 위에 배치된다. 여기서도, 액체 방울 「5」는 Y축 방향으로 1개분의 픽셀을 비워 배치된다. 여기서, 잉크젯 헤드(30)의 X축 방향으로의 스텝 이동 후인 5회째의 주사 시에서의 액체 방울 「5」는, 액체 방울 「1」에 대하여 X축에 대해서 인접하는 위치에 배치된다.
도 8의 (b)는 6회째의 주사에 의해 잉크젯 헤드(30)로부터 기판(11)에 액체 방울을 토출했을 때의 모식도이다. 또한, 도 8의 (b)에 있어서, 6회째의 주사 시에서 토출된 액체 방울에는 「6」을 첨부하고 있다. 6회째의 주사 시에서는, 5회째의 주사 시에서 토출된 액체 방울 「5」의 사이를 보간하도록 액체 방울이 토출된다. 그리고, 5회째 및 6회째의 주사 및 토출 동작에서 액체 방울끼리가 연속되어, 제 2 측부 패턴(W3)이 형성된다. 여기서, 6회째의 주사 시에서의 액체 방울 「6」은, 액체 방울 「2」에 대하여 X축에 대해서 인접하는 위치에 배치된다.
도 9는 액체 방울의 토출 위치의 배치 순서를 바꾼 예를 나타내는 도면이다. 도 7의 (a) 및 (b)에 있어서, 중앙 패턴(W1)을 형성하는 액체 방울 「1」의 X축에 대해서 -X측에 인접하는 위치에는, 잉크젯 헤드(30)의 X축 방향으로의 스텝 이동 후에서 2회째의 주사 시(전체적으로 4회째의 주사 시)에서 토출된 액체 방울 「4」가 배치되는 반면, 중앙 패턴(W1)을 형성하는 액체 방울 「2」의 X축에 대해서 -X측에 인접하는 위치에는, 잉크젯 헤드(30)의 X축 방향으로의 스텝 이동 후에서 1회째의 주사 시(전체적으로 3회째의 주사 시)에서 토출된 액체 방울 「3」이 배치되어 있다. 마찬가지로, 액체 방울 「1」의 X축에 대해서 +X측에 인접하는 위치에는, 전체적으로 6회째의 주사 시에서 토출된 액체 방울 「6」이 배치되는 반면, 중앙 패턴(W1)을 형성하는 액체 방울 「2」의 +X측에 인접하는 위치에는, 전체적으로 5회째의 주사 시에서 토출된 액체 방울 「5」가 배치되어 있다. 이와 같이, 각 라인(W1, W2, W3)을 형성할 때, 액체 방울의 토출 위치 순서의 각각을 각 라인마다 다르게 설정할 수도 있다.
또한, 도 10에 나타낸 예와 같이, 중앙 패턴(W1)을 형성하기 위한 액체 방울 「1」을 배치한 후, 잉크젯 헤드(30)를 스텝 이동하여, 제 1 측부 패턴(W2)을 형성하기 위한 액체 방울 「2」를 배치하고, 이어서, 잉크젯 헤드(30)를 스텝 이동하여 제 2 측부 패턴(W3)을 형성하기 위한 액체 방울 「3」을 배치하는 것과 같은 순서도 가능하다. 그리고, 이들을 보간하도록 액체 방울 「4」, 「5」, 「6」이 차례로 토출된다. 이와 같이, 중앙 패턴(W1)을 형성한 후에 측부 패턴(W2, W3)을 형성할 때, 예를 들어, 중앙 패턴(W1)을 완전히 형성하고 나서 측부 패턴(W2, W3)을 형성하지 않고, 중앙 패턴(W1)이 미완성인 상태에서 측부 패턴(W2, W3)의 형성 동작 을 개시할 수도 있다.
도 11의 (a) 및 (b)는, 상기 제 2 및 제 3 공정에서, 중앙 패턴(W1)의 양 측부에 제 1 및 제 2 측부 패턴(W2, W3)을 형성하기 위한 액체 방울의 배치 예를 나타내는 도면이다. 도 11의 (a)의 예에서는, 도 5의 (a)∼(c)를 참조하여 설명한 토출 조건(배치 조건)과 동일한 조건으로 중앙 패턴(W1)이 형성된다. 한편, 제 2 및 제 3 공정의 토출 조건(배치 조건)은 중앙 패턴(W1)을 형성하기 위한 토출 조건과 다르다. 구체적으로는, 제 1 공정에 비하여 액체 방울(Ln)의 체적이 크게 설정되어 있다. 즉, 한 번에 토출되는 액체 재료의 양이 증가되고 있다. 또한, 본 예에서는, 액체 방울(Ln)의 배치 피치는 제 1 공정과 동일하다. 액체 방울(Ln)의 체적을 크게 함으로써 막 패턴(W) 전체의 형성 시간을 단축할 수 있어, 처리율(throughput) 향상을 도모할 수 있다. 또한, 액체 방울의 체적이 커지면 벌지가 발생하기 쉬워지기 때문에, 액체 재료의 재료 특성에 따라 벌지가 생기지 않는 액체 방울 체적 조건을 미리 구하여 두고, 이 구한 조건에 의거하여 토출 액체 방울의 최대 가능 체적을 설정하는 것이 좋다.
도 11의 (b)의 예에서는, 제 2 및 제 3 공정의 토출 조건은 제 1 공정에 비하여 액체 방울(Ln)의 배치 피치를 좁게 하고 있다. 또한, 액체 방울(Ln)의 체적은 제 1 공정과 동일할 수도 있고, 도 11의 (a)에 나타낸 바와 같이 제 1 공정에 비하여 크게 할 수도 있다. 액체 방울의 배치 피치를 좁게 함으로써 단위 면적당의 액체 방울의 배치 양이 증가하여, 단시간에 패턴 형성이 가능해진다.
[제 3 실시예]
제 3 실시예로서, 본 발명의 막 패턴 형성 방법의 일례인 실리콘막 패턴 형성 방법에 대해서 설명한다. 본 실시예에 따른 실리콘막 패턴 형성 방법은 표면 처리 공정과, 토출 공정과, 열처리/광처리 공정으로 구성된다.
이하, 각 공정에 대해서 설명한다.
(표면 처리 공정)
실리콘 박막 패턴을 형성해야 할 기판으로서는, Si 웨이퍼, 석영 유리, 유리, 플라스틱 필름, 금속판 등 각종의 것을 사용할 수 있다. 또한, 이들 각종 소재 기판의 표면에 반도체막, 금속막, 유전체막, 유기막 등이 하지층으로서 형성된 것을 실리콘 박막 패턴을 형성해야 할 기판으로서 사용할 수도 있다.
이 실리콘 박막 패턴을 형성해야 할 기판의 표면은, 도전성 미립자를 함유한 액체에 대하여 발액성(습윤성)을 제어하는 것이 바람직하고, 구체적으로는, 기판 표면에 대한 액체의 접촉각을 15° 이상 45° 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 접촉각의 범위 내에서 원하는 접촉각의 설정값을 결정하기 위해서는, 우선, 도전막 배선을 형성해야 할 기판의 종류 및 채용하는 액체 방울의 종류를 결정하고, 이 조건 하에서 미리 기판 착탄 후의 액체 방울 직경에 대한 접촉각의 관계를 구하며, 상기 액체 방울 직경에 의거하여, 원하는 접촉각이 결정된다.
이와 같이, 원하는 접촉각을 얻기 위한 표면 처리 방법은 제 1 실시예와 동일하므로, 그 설명을 생략한다.
(토출 공정)
실리콘 박막 패턴을 형성할 경우, 토출 공정에서 토출하는 액체는 유기 규소 화합물을 함유하는 액체이다. 유기 규소 화합물을 함유하는 액체로서는, 유기 규소 화합물을 용매에 용해시킨 용액을 사용한다. 여기서 사용되는 유기 규소 화합물은, 일반식 SinXm(여기서, X는 수소 원자 및/또는 할로겐 원자를 나타내고, n은 3 이상의 정수를 나타내며, m은 n 또는 2n-2 또는 2n 또는 2n+2의 정수를 나타냄)으로 표시되는 환계(環系)를 갖는 실란 화합물인 것을 특징으로 한다.
여기서, n은 3 이상이지만, 열역학적 안정성, 용해성, 정제(精製)의 용이성 등의 점에서, n은 5∼20 정도, 특히 5 또는 6인 환상(環狀) 실란 화합물이 바람직하다. 5보다 작을 경우에는, 실란 화합물 자체가 환(環)에 의한 변형에 의해 불안정해지기 때문에 취급에 난점(難點)이 생긴다. 또한, n이 20보다 클 경우에는, 실란 화합물의 응집력에 기인하는 용해성의 저하가 확인되어 사용하는 용매의 선택이 좁아진다.
또한, 본 발명에 사용하는 실란 화합물의 일반식 SinXm 중의 X는 수소 원자 및/또는 할로겐 원자이다. 이들 실란 화합물은, 실리콘막으로의 전구체 화합물이기 때문에, 열처리 및/또는 광처리에서 최종적으로는 비정질 또는 다결정 형상 실리콘으로 할 필요가 있고, 규소-수소 결합 및 규소-할로겐 결합은 상기의 처리에서 개열(開裂)되어, 새롭게 규소-규소 결합이 생겨, 최종적으로 실리콘으로 변화되는 것이다. 할로겐 원자로서는, 통상 불소 원자, 염소 원자, 취소 원자, 옥소 원자이며, 상기 결합 개열의 점에서 염소 및 취소가 바람직하다. X는 수소 원자 단독 또는 할로겐 원자 단독일 수도 있고, 수소 원자와 할로겐 원자의 총합이 m으로 되는 부분 할로겐화 실란 화합물일 수도 있다.
또한, 이들 실란 화합물은, 필요에 따라 붕소나 인 등의 제3족 또는 제5족의 원소에 의해 변성한 화합물을 사용할 수도 있다. 변성 실란 화합물의 구체적인 예로서는, 탄소 원자를 포함하지 않는 것이 바람직하고, 일반식 SiaXbYc(여기서, X는 수소 원자 및/또는 할로겐 원자를 나타내고, Y는 붕소 원자 또는 인 원자를 나타내고, a는 3 이상의 정수를 나타내고, b는 a 이상으로서 2a+c+2 이하인 정수를 나타내며, c는 1 이상으로서 a 이하인 정수를 나타냄)로 표시되는 변성 실란 화합물을 들 수 있다. 여기서, 열역학적 안정성, 용해성, 정제의 용이성 등의 점에서, a와 c의 합이 5∼20 정도, 특히 5 또는 6인 변성 실란 화합물이 바람직하다. a+c가 5보다 작을 경우에는, 변성 실란 화합물 자체가 환에 의한 변형에 의해 불안정해지기 때문에 취급에 난점이 생긴다. 또한, a+c가 20보다 클 경우에는, 변성 실란 화합물의 응집력에 기인하는 용해성의 저하가 확인되어 사용하는 용매의 선택이 좁아진다.
또한, 상기 변성 실란 화합물의 일반식 SiaXbYc 중의 X는, 상기 SinXm으로 표시되는 무변성 실란 화합물의 일반식 중에서의 X와 동일하게 수소 원자 및/또는 할로겐 원자로서, 통상 불소 원자, 염소 원자, 취소 원자, 옥소 원자이며, 상기 결합 개열의 점에서 염소 및 취소가 바람직하다. X는 수소 원자 단독 또는 할로겐 원자 단독일 수도 있고, 수소 원자와 할로겐 원자의 총합이 b로 되는 부분 할로겐화 실란 화합물일 수도 있다.
유기 규소 화합물을 함유하는 액체의 용매로서는, 실온에서의 증기압이 0.001㎜Hg 이상 200㎜Hg 이하(약 0.133㎩ 이상 26600㎩ 이하)인 것이 바람직하다. 증기압이 200㎜Hg보다 높을 경우에는, 토출 후에 용매가 급격하게 증발되어, 양호한 막을 형성하는 것이 곤란해지기 때문이다.
또한, 용매의 증기압은 0.001㎜Hg 이상 50㎜Hg 이하(약 0.133㎩ 이상 6650㎩ 이하)인 것이 보다 바람직하다. 증기압이 50㎜Hg보다 높을 경우에는, 잉크젯법에 의해 액체 방울을 토출할 때에 건조에 의한 노즐 막힘이 일어나기 쉬워, 안정된 토출이 곤란해지기 때문이다.
한편, 실온에서의 증기압이 0.001㎜Hg보다 낮은 용매의 경우, 건조가 늦어져 막 중에 용매가 잔류되기 쉽고, 후공정의 열 및/또는 광처리 후에 양질의 도전막이 얻어지기 어렵다.
사용하는 용매로서는, 상기 유기 규소 화합물을 용해시킬 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않지만, n-헵탄, n-옥탄, 데칸, 톨루엔, 크실렌, 시멘, 듀렌, 인덴, 디펜텐, 테트라히드로나프탈렌, 데카히드로나프탈렌, 시클로헥실벤젠 등의 탄화수소계 화합물 이외에, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜디에틸에테르, 에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 1, 2-디메톡시에탄, 비스(2-메톡시에틸)에테르, p-디옥산 등의 에테르계 용매, 프로필렌카보네이트, γ-부티로락톤, N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸포름아미드, 디메틸설폭사이드, 시클로헥사논 등의 극성(極性) 용매를 들 수 있다.
이들 중에서, 유기 규소 화합물의 용해성과 상기 용액의 안정성의 점에서 탄화수소계 용매 및 에테르계 용매가 바람직하고, 더 바람직한 용매로서는 탄화수소계 용매를 들 수 있다. 이들 용매는 단독으로 사용할 수도 있고, 또는 2종 이상의 혼합물로서도 사용할 수 있다.
상기 유기 규소 화합물을 용매에 용해시키는 경우의 용해질 농도는 1질량% 이상 80질량% 이하이고, 원하는 실리콘막 두께에 따라 조정할 수 있다. 80질량%를 초과하면 응집을 일으키기 쉬워져, 균일한 막을 얻기 어렵다.
상기 유기 규소 화합물의 용액의 표면장력은 0.02N/m 이상 0.07N/m 이하의 범위에 들어가는 것이 바람직하다. 잉크젯법에 의해 액체를 토출할 때, 표면장력이 0.02N/m 미만이면, 잉크 조성물의 노즐면에 대한 습윤성이 증대하기 때문에 비행 구부러짐이 생기기 쉬워지고, 0.07N/m를 초과하면, 노즐 선단에서의 메니스커스 형상이 안정되지 않기 때문에 토출량 및 토출 타이밍의 제어가 곤란해지기 때문이다.
표면장력을 조정하기 위해, 상기 용액에는, 기판과의 접촉각을 부당하게 저하시키지 않는 범위에서, 불소계, 실리콘계, 노니온계 등의 표면장력 조절제를 미량 첨가할 수 있다. 노니온계 표면장력 조절제는 액체의 기판에 대한 습윤성을 양호하게 하고, 막의 레벨링성을 개량하여, 도막의 불균일 발생 및 돌기 발생 등의 방지에 유효한 것이다.
상기 용액에는, 필요에 따라, 알코올, 에테르, 케톤 등의 유기 화합물을 함유하고 있어도 지장이 없다.
상기 용액의 점도는 1m㎩·s 이상 50m㎩·s 이하인 것이 바람직하다. 잉크젯법에 의해 토출할 때, 점도가 1m㎩·s보다 작을 경우에는, 노즐 주변부가 잉크의 유출에 의해 오염되기 쉽고, 또한, 점도가 50m㎩·s보다 클 경우는, 노즐 구멍에서의 막힘 빈도가 높아져 원활한 액체 방울의 토출이 곤란해지기 때문이다.
본 실시예에서는, 상기 용액의 액체 방울을 잉크젯 헤드로부터 토출하여 기판 위의 배선을 형성해야 할 장소에 적하한다. 이 때, 액체 풀이 생기지 않도록, 연속하여 토출하는 액체 방울의 중첩 정도를 제어할 필요가 있다. 또한, 1회째의 토출에서는 복수의 액체 방울을 서로 접하지 않도록 이간하여 토출하고, 2회째 이후의 토출에 의해, 그 사이를 메워 나가는 토출 방법을 채용할 수도 있다.
액체 방울을 토출한 후, 용매의 제거를 행하기 위해, 필요에 따라 건조 처리를 행한다. 건조 처리는, 예를 들어, 기판을 가열하는 통상의 핫플레이트 및 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 일반적으로 출력 10W 이상 500OW 이하의 범위의 것이 사용되지만, 본 실시예에서는 10OW 이상 100OW 이하의 범위로 충분하다.
(열처리/광처리 공정)
토출 공정 후의 용액은, 용매를 제거하는 동시에 유기 규소 화합물을 비정질 또는 다결정 실리콘으로 변환시킬 필요가 있다. 그 때문에, 토출 공정 후의 기판 에는 열처리 및/또는 광처리가 실행된다.
열처리 및/또는 광처리는 질소, 아르곤, 헬륨 등의 불활성 가스 분위기 중에서 행할 수도 있다. 열처리 및/또는 광처리의 처리 온도는 분산매의 비점(증기압), 분위기 가스의 종류나 압력, 미립자의 분산성이나 산화성 등의 열적 거동, 코팅재의 유무나 양, 기재의 내열 온도 등을 고려하여 적절히 결정된다.
통상 아르곤 분위기 중 또는 수소를 함유한 아르곤 중에서, 100∼800℃ 정도로, 바람직하게는 200∼600℃ 정도로, 더 바람직하게는 300℃∼500℃ 정도로 처리되고, 일반적으로 도달 온도가 약 550℃ 이하인 온도에서는 비정질 형상, 그 이상의 온도에서는 다결정 형상의 실리콘막을 얻을 수 있다. 도달 온도가 300℃ 미만인 경우는, 유기 규소 화합물의 열분해가 충분히 진행되지 않아, 충분한 두께의 실리콘막을 형성할 수 없는 경우가 있다. 다결정 형상의 실리콘막을 얻고자 할 경우는, 상기에서 얻어진 비정질 형상 실리콘막의 레이저 어닐링에 의해 다결정 실리콘막으로 변환시킬 수 있다. 상기 레이저 어닐링을 행하는 경우의 분위기도 헬륨, 아르곤 등의 불활성 가스, 또는 이들에 수소 등의 환원성 가스를 혼입(混入)한 것이 바람직하다.
열처리 및/또는 광처리는 통상의 핫플레이트 및 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 일반적으로 출력 10W 이상 500OW 이하의 범위의 것이 사용되지만, 본 실시예에서는 10OW 이상 100OW 이하의 범위로 충분하다.
이상의 공정에 의해, 토출 공정 후의 용액은 비정질 또는 다결정의 실리콘막으로 변환된다.
이와 같이, 본 실시예에 의해 형성되는 실리콘막 패턴은 단선 등의 결함을 발생시키지 않고, 원하는 패턴을 양호하게 형성할 수 있게 된다.
[제 4 실시예]
제 4 실시예로서, 본 발명의 전기 광학 장치의 일례인 액정 장치에 대해서 설명한다.
도 12는 본 실시예에 따른 액정 장치의 제 1 기판 위의 신호 전극 등의 평면 레이아웃을 나타내는 것이다. 본 실시예에 따른 액정 장치는, 이 제 1 기판과, 주사 전극 등이 설치된 제 2 기판(도시 생략)과, 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 봉입(封入)된 액정(도시 생략)으로 개략 구성되어 있다.
도 12에 나타낸 바와 같이, 제 1 기판(300) 위의 화소 영역(303)에는 복수의 신호 전극(310, …)이 다중 매트릭스 형상으로 설치되어 있다. 특히, 각 신호 전극(310, …)은 각 화소에 대응하여 설치된 복수의 화소 전극 부분(310a, …)과 이들을 다중 매트릭스 형상으로 접속하는 신호 배선 부분(310b, …)으로 구성되어 있고, Y방향으로 연장되어 있다.
부호 350은 1칩 구조의 액정 구동 회로이고, 상기 액정 구동 회로(350)와 신호 배선 부분(310b, …)의 한쪽 끝(도면 중의 하측)이 제 1 리드 배선(331, …)을 통하여 접속되어 있다. 또한, 부호 340은 상하 도통 단자이고, 상기 상하 도통 단자(340, …)와 제 2 기판 위에 설치된 단자(도시 생략)가 상하 도통재(341, …)에 의해 접속되어 있다. 또한, 상하 도통 단자(340, …)와 액정 구동 회로(350)가 제 2 리드 배선(332, …)을 통하여 접속되어 있다.
본 실시예에서는, 상기 제 1 기판(300) 위에 설치된 신호 배선 부분(310b, …), 제 1 리드 배선(331, …), 제 2 리드 배선(332, …)이 각각 제 2 실시예에 따른 배선 형성 장치를 사용하여, 제 1 실시예에 따른 배선 형성 방법에 의해 형성되어 있다.
본 실시예의 액정 장치에 의하면, 상기 각 배선류의 단선이나 단락 등의 불량이 생기기 어렵고, 또한, 소형화 및 박형화가 가능한 액정 장치로 할 수 있다.
도 13의 (a) 및 (b)는 다른 형태의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 도면으로서, 도 13의 (a)는 액정 표시 장치의 화상 표시 영역을 구성하는 스위칭 소자 등의 각종 소자 및 배선 등의 등가 회로이며, 도 13의 (b)는 액정 표시 장치의 요부(要部)를 나타내고, 각 화소가 구비하는 스위칭 소자와 화소 전극의 구조를 설명하기 위한 단면 확대도이다.
도 13의 (a)에 나타낸 바와 같이, 액정 표시 장치(100)는 매트릭스 형상으로 배치된 주사선(101) 및 데이터선(102)과, 화소 전극(130)과, 상기 화소 전극(130)을 제어하기 위한 화소 스위칭용 TFT(이하, TFT라고 함)(110)가 복수 형성되어 있다. 주사선(101)에서는 펄스적으로 주사 신호(Q1, Q2, …, Qm)가 공급되도록 되어 있고, 데이터선(102)에서는 화상 신호(P1, P2, …, Pn)가 공급되도록 되어 있다. 또한, 주사선(101) 및 데이터선(102)은 후술하는 바와 같이 TFT(110)와 접속되어 있고, 주사 신호(Q1, Q2, …, Qm) 및 화상 신호(P1, P2, …, Pn)에 의해 TFT(110)가 구동하도록 되어 있다. 또한, 소정 레벨의 화상 신호(P1, P2, …, Pn)를 일정 기간 유지하는 축적 용량(120)이 형성되고, 상기 축적 용량(120)에는 용량선(103)이 접속되어 있다.
다음으로, 도 13의 (b)를 참조하여, TFT(110)의 구조에 대해서 설명한다.
도 13의 (b)에 나타낸 바와 같이, TFT(110)는 소위 바틈(bottom) 게이트형(역(逆)스태거형) 구조의 TFT이다. 구체적인 구조로서는, 액정 표시 장치(100)의 기재로 되는 절연 기판(100a)과, 절연 기판(100a)의 표면에 형성된 하지 보호막(100I)과, 게이트 전극(110G)과, 게이트 절연막(110I)과, 채널 영역(110C)과, 채널 보호용의 절연막(112I)이 상기 순서로 적층되어 있다. 절연막(112I)의 양측에는 고농도 N형 비정질 실리콘막의 소스 영역(110S) 및 드레인 영역(110D)이 형성되고, 이들 소스 및 드레인 영역(110S, 110D)의 표면에는 소스 전극(111S) 및 드레인 전극(111D)이 형성되어 있다.
또한, 이들 표면 측에는 층간 절연막(112I)과 ITO 등의 투명 전극으로 이루어지는 화소 전극(130)이 형성되고, 화소 전극(130)은 층간 절연막(112I)의 콘택트 홀을 통하여 드레인 전극(111D)에 전기적으로 접속되어 있다.
여기서, 게이트 전극(110G)은 주사선(101)의 일부분이고, 또한, 소스 전극(111S)은 데이터선(102)의 일부분이다. 또한, 게이트 전극(110G) 및 주사선(101)은, 앞서 기재한 제 2 실시예에 따른 배선 형성 장치를 사용하여, 제 1 실시예에 따른 배선 형성 방법에 의해 형성된다.
이러한 액정 표시 장치(100)에서는, 주사 신호(Q1, Q2, …, Qm)에 따라 주사선(101)으로부터 게이트 전극(110G)에 전류가 공급되어, 게이트 전극(110G)의 근방에 전계가 생기고, 상기 전계의 작용에 의해 채널 영역(110C)이 도통 상태로 된다. 또한, 상기 도통 상태에서, 화상 신호(P1, P2, …, Pn)에 따라 데이터선(102)으로부터 소스 전극(111S)에 전류가 공급되어, 화소 전극(130)에 도통하고, 화소 전극(130)과 대향 전극 사이에 전압이 부여된다. 즉, 주사 신호(Q1, Q2, …, Qm) 및 화상 신호(P1, P2, …, Pn)를 제어함으로써, 액정 표시 장치(100)를 원하는 대로 구동할 수 있다.
이와 같이 구성된 액정 표시 장치(100)에서는, 앞서 기재한 제 2 실시예에 따른 배선 형성 장치를 사용하여, 제 1 실시예에 따른 배선 형성 방법에 의해 게이트 전극(110G) 및 주사선(101)이 형성되어 있기 때문에, 단선 등의 결함이 없고, 양호하며 신뢰성이 높은 배선 패턴으로 된다. 따라서, 신뢰성이 높은 액정 표시 장치로 된다. 즉, 앞서 기재한 바와 동일한 효과를 나타낸다.
또한, 본 실시예의 배선 패턴 형성 방법은 게이트 전극(110G) 및 주사선(101)에 한정되지 않고, 데이터선(102) 등 다른 배선의 형성 방법에서도 적용할 수 있다.
(전자 방출 디스플레이)
다음으로, 본 발명의 전기 광학 장치의 일례인 전자 방출 소자를 구비한 전자 방출 디스플레이(Field Emission Display, 이하 FED라고 함)에 대해서 설명한 다. 또한, FED의 제조 방법은, 앞서 기재한 제 2 실시예에 따른 배선 형성 장치를 사용하여, 제 1 실시예에 따른 배선 형성 방법에 의해 형성된다.
도 14의 (a)∼(c)는 FED를 설명하기 위한 도면으로서, 도 14의 (a)는 FED를 구성하는 캐소드 기판과 애노드 기판의 배치를 나타낸 개략 구성도이고, 도 14의 (b)는 FED 중 캐소드 기판이 구비하는 구동 회로의 모식도이며, 도 14의 (c)는 캐소드 기판의 요부를 나타낸 사시도이다.
도 14의 (a)에 나타낸 바와 같이, FED(200)는 캐소드 기판(200a)과 애노드 기판(200b)을 대향 배치한 구성으로 되어 있다. 캐소드 기판(200a)은, 도 14의 (b)에 나타낸 바와 같이, 게이트선(201)과, 이미터(emitter)선(202)과, 상기 게이트선(201)과 이미터선(202)에 접속된 전자 방출 소자(203)를 구비하고 있어, 즉, 소위 단순 매트릭스 구동 회로로 되어 있다. 게이트선(201)에서는 게이트 신호(S1, S2, …, Sm)가 공급되도록 되어 있고, 이미터선(202)에서는 이미터 신호(T1, T2, …, Tn)가 공급되도록 되어 있다. 또한, 애노드 기판(200b)은 RGB로 이루어지는 형광체를 구비하고 있으며, 상기 형광체는 전자가 접촉함으로써 발광하는 성질을 갖는다.
도 14의 (c)에 나타낸 바와 같이, 전자 방출 소자(203)는 이미터선(202)에 접속된 이미터 전극(203a)과, 게이트선(201)에 접속된 게이트 전극(203b)을 구비한 구성으로 되어 있다. 또한, 이미터 전극(203a)은 이미터 전극(203a) 측으로부터 게이트 전극(203b)을 향하여 소경화(小徑化)하는 이미터 팁(205)이라고 불리는 돌기부를 구비하고 있으며, 상기 이미터 팁(205)과 대응한 위치에, 게이트 전극 (203b)에 구멍부(204)가 형성되고, 상기 구멍부(204) 내에 이미터 팁(205)의 선단이 배치되어 있다.
이러한 FED(200)에서는, 게이트선(201)의 게이트 신호(S1, S2, …, Sm) 및 이미터선(202)의 이미터 신호(T1, T2, …, Tn)를 제어함으로써, 이미터 전극(203a)과 게이트 전극(203b) 사이에 전압이 공급되고, 전계의 작용에 의해 이미터 팁(205)으로부터 구멍부(204)를 향하여 전자(210)가 이동하여, 이미터 팁(205)의 선단으로부터 전자(210)가 방출된다. 여기서, 상기 전자(210)와 애노드 기판(200b)의 형광체가 접촉함으로써 발광하기 때문에, 원하는 대로 FED(200)를 구동할 수 있게 된다.
이와 같이 구성된 FED에서는, 앞서 기재한 제 2 실시예에 따른 배선 형성 장치를 사용하여, 제 1 실시예에 따른 배선 형성 방법에 의해 이미터 전극(203a) 및 이미터선(202)이 형성되어 있기 때문에, 단선 등의 결함이 없고, 양호하며 신뢰성이 높은 배선 패턴으로 된다. 따라서, 신뢰성이 높은 표시 장치로 된다. 즉, 앞서 기재한 바와 동일한 효과를 나타낸다.
또한, 본 실시예의 배선 패턴 형성 방법은 이미터 전극(203a) 및 이미터선(202)에 한정되지 않고, 게이트 전극(203b) 및 게이트선(201) 등 다른 배선의 형성 방법에서도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은 전기 광학 장치로서 FED(Field Emission Display)를 예시했지만, SED(Surface-Conduction Electron-Emitter Display) 등에도 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 제조 방법이 적용되는 디바이스로서는, 배선 패턴을 구비한 다른 디바이스에서도 적용이 가능하다. 예를 들면, 유기 일렉트로루미네선스 장치에 형성되는 배선 패턴의 제조나, 전기 영동 장치 내에 형성되는 배선 패턴의 제조 등에 대해서도 물론 적용할 수 있다.
[제 5 실시예]
제 5 실시예로서, 본 발명의 전기 광학 장치의 일례인 플라즈마형 표시 장치에 대해서 설명한다.
도 15는 본 실시예의 플라즈마형 표시 장치(500)의 분해 사시도를 나타낸다.
플라즈마형 표시 장치(500)는 서로 대향하여 배치된 유리 기판(501, 502)과, 이들 사이에 형성된 방전 표시부(510)로 개략 구성된다.
방전 표시부(510)는 복수의 방전실(516)이 집합되어 이루어지고, 복수의 방전실(516) 중 적색 방전실(516(R)), 녹색 방전실(516(G)), 청색 방전실(516(B))의 3개의 방전실(516)이 쌍으로 되어 1화소를 구성하도록 배치되어 있다. 상기 (유리) 기판(501)의 상면에는 소정의 간격에 의해 스트라이프 형상으로 어드레스 전극(511)이 형성되고, 이들 어드레스 전극(511)과 기판(501)의 상면을 덮도록 유전체층(519)이 형성되며, 유전체층(519) 위에서 어드레스 전극(511, 511) 사이에 위치하여 각 어드레스 전극(511)에 따르도록 격벽(515)이 더 형성되어 있다.
또한, 격벽(515)에서는, 그 길이 방향의 소정 위치에서 어드레스 전극(511)과 직교하는 방향으로도 소정의 간격으로 구획되어 있으며(도시 생략), 기본적으로는 어드레스 전극(511)의 폭방향 좌우 양측에 인접하는 격벽과, 어드레스 전극(511)과 직교하는 방향으로 연장 설치된 격벽에 의해 구획되는 직사각형 형상의 영 역이 형성되고, 이들 직사각형 형상의 영역에 대응하도록 방전실(516)이 형성되며, 이들 직사각형 형상의 영역이 3개 쌍으로 되어 1화소가 구성된다. 또한, 격벽(515)에 의해 구획되는 직사각형 형상의 영역의 내측에는 형광체(517)가 배치되어 있다. 형광체(517)는 적색, 녹색, 청색 중 어느 하나의 형광을 발광하는 것이며, 적색 방전실(516(R))의 저부(底部)에는 적색 형광체(517(R))가, 녹색 방전실(516(G))의 저부에는 녹색 형광체(517(G))가, 청색 방전실(516(B))의 저부에는 청색 형광체(517(B))가 각각 배치되어 있다.
다음으로, 상기 유리 기판(502) 측에는, 앞의 어드레스 전극(511)과 직교하는 방향으로 복수의 ITO로 이루어지는 투명 표시 전극(512)이 스트라이프 형상으로 소정의 간격에 의해 형성되는 동시에, 고저항의 ITO를 보충하기 위해, 금속으로 이루어지는 버스 전극(512a)이 형성되어 있다. 또한, 이들을 덮어 유전체층(513)이 형성되고, MgO 등으로 이루어지는 보호막(514)이 더 형성되어 있다. 또한, 상기 기판(501)과 유리 기판(502)의 기판 2개가 상기 어드레스 전극(511, …)과 투명 표시 전극(512, …)을 서로 직교시키도록 대향시켜 상호 접합되고, 기판(501)과 격벽(515)과 유리 기판(502) 측에 형성되어 있는 보호막(514)으로 둘러싸인 공간 부분을 배기하여 희유 가스를 봉입함으로써 방전실(516)이 형성되어 있다. 또한, 유리 기판(502) 측에 형성되는 투명 표시 전극(512)은 각 방전실(516)에 대하여 2개씩 배치되도록 형성되어 있다. 상기 어드레스 전극(511)과 투명 표시 전극(512)은 교류 전원(도시 생략)에 접속되고, 각 전극에 통전함으로써 필요한 위치의 방전 표시부(510)에서 형광체(517)를 여기(勵起) 발광시켜, 컬러 표시를 할 수 있도록 되어 있다.
본 실시예에서는, 상기 어드레스 전극(511)과 투명 표시 전극(512) 및 버스 전극(512a)이, 각각 제 2 실시예에 따른 배선 형성 장치를 사용하여, 제 1 실시예에 따른 배선 형성 방법에 의해 형성되어 있다.
본 실시예의 액정 장치에 의하면, 상기 각 전극의 단선이나 단락 등의 불량이 생기기 어렵고, 또한, 소형화 및 박형화가 가능한 플라즈마형 표시 장치로 할 수 있다.
[제 6 실시예]
제 6 실시예로서, 본 발명의 전자 기기의 구체적인 예에 대해서 설명한다.
도 16의 (a)는 휴대 전화의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 16의 (a)에 있어서, 부호 600은 휴대 전화 본체를 나타내고, 부호 601은 제 4 실시예의 액정 장치를 구비한 액정 표시부를 나타내고 있다.
도 16의 (b)는 워드프로세서 및 컴퓨터 등의 휴대형 정보처리 장치의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 16의 (b)에 있어서, 부호 700은 정보처리 장치, 부호 701은 키보드 등의 입력부, 부호 703은 정보처리 본체, 부호 702는 제 4 실시예의 액정 장치를 구비한 액정 표시부를 나타내고 있다.
도 16의 (c)는 손목시계형 전자 기기의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 16의 (c)에 있어서, 부호 800은 시계 본체를 나타내고, 부호 801은 제 4 실시예의 액정 장치를 구비한 액정 표시부를 나타내고 있다.
도 16의 (a)∼(c)에 나타낸 전자 기기는 상기 실시예의 액정 장치를 구비하 고 있기 때문에, 배선류의 단선이나 단락 등의 불량이 생기기 어렵고, 또한, 소형화 및 박형화가 가능해진다.
또한, 본 실시예의 전자 기기는 액정 장치를 구비하는 것으로 했지만, 유기 일렉트로루미네선스 표시 장치 및 플라즈마형 표시 장치 등 다른 전기 광학 장치를 구비한 전자 기기로 할 수도 있다.
[제 7 실시예]
제 7 실시예로서, 본 발명의 비접촉형 카드 매체의 실시예에 대해서 설명한다.
도 17에 나타낸 바와 같이, 비접촉형 카드 매체(400)는, 카드 기체(基體)(402)와 카드 커버(418)로 이루어지는 케이스 내에 반도체 집적 회로 칩(408)과 안테나 회로(412)를 내장하고, 외부의 송수신기(도시 생략)와 전자파 또는 정전 용량 결합의 적어도 한쪽에 의해 전력 공급 또는 데이터 수수(授受)의 적어도 한쪽을 행하도록 되어 있다.
본 실시예에서는, 상기 안테나 회로(412)가, 제 2 실시예에 따른 배선 형성 장치를 사용하여, 제 1 실시예에 따른 배선 형성 방법에 의해 형성되어 있다.
본 실시예의 비접촉형 카드 매체에 의하면, 상기 안테나 회로(412)의 단선이나 단락 등의 불량이 생기기 어렵고, 또한, 소형화 및 박형화가 가능한 비접촉형 카드 매체로 할 수 있다.
(실시예)
유리 기판 표면에 대하여 전처리를 행한 후, 발액화 처리를 행하고, 이어서, 친액화 처리를 행하였다.
전처리는 기판 표면으로의 자외광의 조사 및 용매에 의한 세정이다.
발액화 처리는 FAS의 단분자막을 형성함으로써 행하였다. 구체적으로는, 자기 조직화막을 형성하는 화합물로서, 헵타데카플루오로-1, 1, 2, 2테트라히드로데실트리에톡시실란을 사용하고, 이 화합물과 기판을 동일한 밀폐 용기 중에 넣어 두어, 120℃의 온도를 유지시켜, 2시간 방치했다.
친액화 처리는 파장 254㎚의 자외광을 조사했다. 이 자외광의 조사는 조사 시간을 다양하게 변경하여 행하였다.
상기와 같이, 자외광의 조사 시간이 다른 기판의 발액성을 주(主)용매인 톨루엔에 대한 접촉각으로서 조사했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
조사 시간(초) 접촉각(deg)
0 80
15 60
60 45
80 30
90 20
다음으로, 입자 직경 1O㎚의 금 미립자가 톨루엔 중에 분산된 금 미립자 분산액(신쿠야킹샤(眞空冶金社) 제조 상품명 「퍼펙트 골드」)에 크실렌을 첨가하고, 용질 농도를 60질량%, 점도를 18cp, 표면장력을 35N/m로 한 액체를 조정하며, 복수의 잉크젯 헤드가 탑재 가능한 잉크젯 장치에 의해 건조 공정을 개재시키면서 소정의 피치로 토출하여, 도전막 배선을 형성했다.
잉크젯 헤드로서는, 시판(市販)의 프린터(상품명 「PM900C」)의 헤드를 사용했다. 다만, 액체(잉크) 흡입부가 플라스틱제이기 때문에, 유기 용제에 대하여 용해되지 않도록 흡입부를 금속제의 지그로 변경한 것을 사용했다. 기판과 잉크젯 헤드의 상대 이동 속도는 일정하게 하고, 피치의 변경은 토출 주파수만을 조정함으로써 행하였다.
기판으로서는, 사플루오로화에틸렌 가공이 실행된 폴리이미드 필름을 유리 기판에 접착시킨 것을 사용했다.
토출은 1개의 노즐만을 사용하고, 토출 액체 방울의 체적이 20pl로 되는 헤드 구동 파형 및 헤드 구동 전압으로 행하였다. 이 조건으로 토출할 때의 기판 착탄 후의 액체 방울 직경은 약 70㎛로 된다.
도 18에 미리 상기 금 미립자 분산액을 사용하여 얻어진 착탄 후의 액체 방울 직경에 대한 접촉각의 표를 나타낸다.
이 경우, 접촉각이 45°보다도 커지거나, 또는 15°보다도 작아지면, 도 19의 (a)에 나타낸 바와 같이, 형성되는 금 라인에 단선이 생긴다. 이것에 대하여, 도 18에 나타낸 바와 같이, 액체 방울 직경의 범위를 50∼100㎛로 하면, 즉, 그 액체 방울 직경의 범위에 대응한 접촉각의 범위를 15° 이상 45° 이하로 하면, 도 19의 (b)에 나타낸 바와 같이, 단선이 없는 양호한 금 라인이 생성된다. 이 결과에 의거하여, 상기 기판 착탄 후의 원하는 액체 방울 직경이 약 70㎛이므로, 대응하는 접촉각은 35°로 된다.
따라서, 원하는 접촉각이 35°이므로, 표 1을 참조하여, 자외광의 조사 시간을 80초로 했다.
제 1 실시예에 나타낸 토출 공정에 의해 기판에 대하여 액체 방울의 토출을 행하고, 그 후, 건조기를 사용하여 100℃에서 5분간의 건조 공정을 행하였다. 또한, 배선을 형성한 기판에 핫플레이트에 의해 300℃에서 30분간의 열처리를 행하여, 원하는 금 라인을 얻을 수 있었다.
이상 본 발명에 따르면, 접촉각을 15°∼45°라는 범위로 설정함으로써, 액체 방울의 확장 습윤을 의도한 바와 같이 제어할 수 있으며, 더 나아가서는 기판과 패턴의 밀착성을 확보할 수 있다.
또한, 이상의 액정 표시 장치에서는, 본 발명에 따른 배선 형성 장치를 사용하고, 본 발명에 따른 배선 형성 방법에 의해 게이트 전극 및 주사선을 형성하므로, 단선 등의 결함이 없고, 양호하며 신뢰성이 높은 배선 패턴으로 되므로, 신뢰성이 높은 액정 표시 장치가 가능하다는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 도전성 미립자를 분산매에 분산시킨 액상체로 이루어지는 액체 방울을 기판 위의 소정의 배선 형성 영역에 토출하여 배선을 형성하는 배선 형성 방법으로서,
    상기 기판 위에서 상기 액체 방울을 상기 액체 방울끼리가 겹치지 않는 배치 피치로 배치하는 제1 배치 공정과,
    상기 액체 방울의 상기 분산매의 제거를 행하는 분산매 제거 공정과,
    상기 액체 방울들 사이의 틈이 메워지도록 상기 액체 방울을 배치하는 제2 배치 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 배선 형성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 배치 공정 전에, 상기 기판 위에 표면 처리를 행하는 표면 처리 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 배선 형성 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 배치 피치는 상기 기판 위에 배치한 직후의 상기 액체 방울의 직경보다도 크게 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 배선 형성 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 배치 공정으로 배치된 상기 액체 방울의 배치 위치는 상기 제1 배 치 공정으로 배치된 상기 액체 방울의 상기 배치 피치로부터 1/2 피치만큼 시프트하는 것을 특징으로 하는 배선 형성 방법.
  5. 기판에 대하여 도전성 미립자를 분산매에 분산시킨 액상체로 이루어지는 액체 방울을 토출하기 위한 액체 방울 토출 장치와, 상기 분산매를 제거하기 위한 건조 처리 장치를 구비한 배선 형성 장치로서,
    상기 액체 방울 토출 장치는 상기 기판 위에 상기 액체 방울을 소정의 간격을 두고 배치하는 제1 배치와 상기 소정의 간격을 두고 배치된 상기 액체 방울들 사이의 틈을 메우도록 상기 액체 방울을 배치하는 제2 배치를 행하고, 상기 건조 처리 장치는 상기 제1 배치 종료 후, 또는 상기 제2 배치 종료 후에 상기 분산매의 제거를 행하는 것을 특징으로 하는 배선 형성 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 기판 위에 표면 처리를 행하는 표면 처리 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 배선 형성 장치.
  7. 제 1 항에 기재된 배선 형성 방법에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 도전막 배선.
  8. 제 7 항에 기재된 도전막 배선을 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장 치.
  9. 제 8 항에 기재된 전기 광학 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  10. 제 7 항에 기재된 도전막 배선을 안테나 회로로서 구비하는 것을 특징으로 하는 비접촉형 카드 매체.
  11. 제 1 항에 기재된 배선 형성 방법에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
  12. 제 11 항에 기재된 박막 트랜지스터를 구비한 전기 광학 장치.
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