CN100534244C - 图案形成方法和功能性膜 - Google Patents

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Abstract

本发明的图案形成方法，是在形成功能性膜之前，将设计图案分割为子区域，配置第1液状体以描绘该子区域的边界线，经过中间干燥工序，形成线状膜(38b)、(38c)、(38d)。接着，配置第2液状体以描绘子区域，形成第2液状体的图案(35a)、(35b)、(35c)、(35d)，经过主干燥工序，完成一体化的功能性膜。由此，本发明提供在形成功能性膜的图案时可以在线宽或形状等方面高精度地形成的图案形成方法以及功能性膜。

Description

图案形成方法和功能性膜
技术领域
本发明涉及一种使用了液滴喷出法的功能性膜的图案形成方法以及使用液滴喷出法形成的功能性膜。
背景技术
近年来，作为半导体集成电路等微细布线图案的形成方法，公开有使用了液滴喷出法的方法(例如，专利文献1)。在该文献中公开的技术是从液滴喷头向基板上喷出已含有功能性材料(例如导电性材料)的液状体，在基板上配置材料而形成布线图案的技术，可以与少量多种生产相对应等，是非常有效的。
专利文献1：特开2003—317945号公报
然而，通过上述的方法形成的布线(功能性膜)的图案为非常微细的图案，所以已在基板上配置的液状体受到很多表面/界面的动力学影响(例如，表面张力或润湿性)。所以，暂且不谈液状体作为单独的液滴而配置于基板上的情况，当多个液滴在基板上互相重叠，液状体形成作为特定的图案的集合体的时，液状体的图案有时会通过该动力学影响而变形或发生分裂。即，有时难以在基板上按照设计图案形成液状体的图案。
发明内容
本发明正是为了解决上述课题而进行的，其目的在于，提供一种在形成功能性膜的图案时可以在线宽或形状等方面高精度形成的图案形成方法以及功能性膜。
本发明是使用液滴喷出法在基板上形成规定图案的功能性膜的图案形成方法，包括：设定对所述功能性膜的设计图案进行分割的多个子区域的子区域设定工序；配置第1液状体以描绘所述子区域间的边界线的第1描绘工序；和在所述第1描绘工序之后，配置含有功能性材料的第2液状体以描绘所述多个子区域的第2描绘工序，其中所述的功能性材料具有作为所述功能性膜的主要功能。
在这里，功能性膜是指发挥特定功能的膜状物质，例如包括发光膜、着色膜、导电性膜等。作为这些功能性膜的主要功能分别是发光性、吸光性、导电性，作为具有该主要功能的功能性材料，例如有作为发光性材料的有机EL(电致发光)材料、作为吸光性材料的颜料、作为导电性材料的金属等。
设计图案是指作为想要形成的功能性膜的花纹(motif)的图案，为了与利用液状体或膜材料实际形成的图案相区别而这样表示。
如上所述，在液状体已形成作为特定的图案的集合体时，液状体的图案在表面张力或润湿性等的影响下，有时会变形或发生分裂。那么，这样的液状体的行为(behavior)很大程度上依赖于被配置在基板上的液状体的图案的大小、形状等。
通过本发明的图案形成方法，已在第1描绘工序中形成的线状图案，在第2描绘工序中起到阻止子区域之间的第2液状体的流动的作用。所以，可以通过子区域的形状或大小来控制被配置在基板上的第2液状体的行为。这样一来，能够在线宽或形状等发明高精度地形成图案。
另外，就上述图案形成方法而言，在所述第1描绘工序与所述第2描绘工序之间具有使被配置在所述基板上的第1液状体干燥而形成线状膜的中间干燥工序。
在不含中间干燥工序的上述的图案形成方法中，因为第1液状体与第2液状体容易彼此混合而产生问题，所以液状体的选择受到相当限制(例如，通过混合第1液状体和第2液状体并利用化学反应来固化，或者作为第1液状体含有光固化性树脂)。根据该图案形成方法，通过干燥使由第1液状体形成的线状图案固化，所以第1液状体与第2液状体的选择自由度变高。
另外，在上述图案形成方法中，上述第1液状体含有上述功能性材料。
由于第1液状体的成分以作为线状膜的功能为主要着眼点，所以未必与以作为功能性膜的功能为主要着眼点的第2液状体的成分相同。换言之，如果在第1液状体中含有功能性材料(未必与第2功能性材料相同的材料)，作为功能性膜的功能因此而提高。该图案形成方法特别适合形成导电性膜的情况。另外，第1液状体与第2液状体可以为完全相同的成分，可以为组成比率不同，也可以含有分别不同的添加剂。
另外，在上述图案形成方法中，上述第1液状体含有树脂成分。
在用于形成功能性膜的液状体中，为了提高膜的固定性等目的，可以含有树脂成分。线状膜的形成是以发挥阻止子区域间的第2液状体的流动的作用为主要着眼点，所以作为其特性，优选难以再溶解于第2液状体，另外，也难以被第2液状体润湿。根据该图案形成方法，作为第1液状体使用含有很多树脂成分(组成比率高)的物质，能够相对于已作为线状膜形成时的再溶解性或润湿性得到适合的条件。
另外，上述图案形成方法在所述子区域设定工序中，是设定所述子区域作为可以由大致一定的宽度规定的形状的区域。
在这里，可以由大致一定的宽度规定的形状是指例如具有矩形形状之类的一定的宽度尺寸且可以客观规定的形状，也包括像正方形那样无法区别宽与长的形状。另外，就圆形或椭圆形等而言，将其直径或短轴的长度考虑成宽度而包含在该形状中。另外，即使是梯形那样宽度发生变化的形状，只要其变化较小，也包括在具有大致一定的宽度的形状中。
当利用某种设计图案已在基板上配置液状体时，该液状体的行为会极大地受到设计图案的宽度的影响。例如，当利用已结合宽幅的区域与窄幅的区域的设计图案配置液状体时，由于依赖于宽度的液状体面的曲率的差异，液状体从窄幅的区域向宽幅的区域流动，在该2个区域之间产生膜厚差。即，在含有宽度显著不同的区域形成液状体的图案时，不能很好地控制该液状体的行为。
根据本发明的图案形成方法，通过使子区域成为具有大致一定的宽度的形状，能够避免上述课题。
另外，一种图案形成方法，其功能性膜的设计图案含有已细长延长的区域，沿着所述延长了的区域的延长方向设定子区域，以便将该区域划分成特定长度以下，其中，所述的特定长度与在液状体的图案中以大致等间隔出现的膨胀部的该间隔相等，其中所述的液状体的图案是在同时配置所述第2液状体以描绘宽度与所述延长了的区域相同的带状图案的情况下形成的。
在这里，已细长延长的区域，没有必要为直线形状，也可以为弯曲了的带状形状。
在利用已细长延长的设计图案配置液状体时，喷出后的液状体的行为的结果，是在液状体的图案上形成作为液体滞留的膨胀部(凸出，bulge)。根据本发明人的观点，认为该膨胀部是当液状体集中在狭窄宽度的区域并配置时降低已升高的内压而出现的。
根据该图案形成方法，当功能性膜的设计图案含有已细长延长的区域时，划分成膨胀部的发生间隔以下来设定子区域，由此不会产生如上述的膨胀部，可以形成精度高的液状体的图案。
另外，一种图案形成方法，其上述功能性膜的设计图案含有已细长延长的区域，沿着所述延长了的区域的延长方向设定所述子区域，以便将该区域划分成特定长度以下，其中，在所述子区域设定工序之前，具有在伪基板上为了描绘宽度与所述延长了的区域相同的带状图案而配置所述第2液状体形成伪图案的伪图案形成工序，通过在所述伪图案上以大致等间隔出现的膨胀部的该间隔来规定所述特定长度。
上述膨胀部的间隔依赖于液状体与基板表面的润湿性、液状体的表面张力、设计图案的宽度、配置的液状体的量等，根据想要形成的功能性膜而变化。根据该图案形成方法，在已用与想要形成的功能性膜相同的条件(基板的材质、表面处理方法、液状体的组成等)处理过的伪基板上，预先形成伪图案，可以知道膨胀部的产生间隔，所以最佳子区域的设定成为可能。
另外，在上述图案形成方法中，在形成所述基板的图案的面上进行疏液处理或围堰形成以包围与所述功能性膜的设计图案相对应的区域。
根据该图案形成方法，通过疏液处理或围堰形成来使被配置在基板上的第2液状体更确实可靠地滞留于子区域内。
本发明是以规定的图案形成的功能性膜，上述功能性膜的图案是由：用作为将该图案分割成多个子区域的边界线的图案形成的线状部，和被所述线状部隔开并以相当于所述子区域的图案形成的主要部构成，至少在所述主要部含有具有作为所述功能性膜的主要功能的功能性材料。
本发明的功能性膜能够通过用作为子区域的边界线的图案形成的线状部，来利用被线状部划分的子区域单位形成图案，所以与图案的膜厚或形状有关的精度出色。
在上述功能性膜中，上述线状部含有上述功能性膜材料。
该功能性膜由于线状部中也含有功能性材料(未必是与主要部中含有的功能性材料相同的材料)，所以作为功能性膜的功能出色。
在上述功能性膜中，上述子区域成为可以用大致一定的宽度规定的形状的区域。
该功能性膜的子区域成为可以用大致一定的宽度规定的形状，所以与图案的膜厚或形状有关的精度出色。
附图说明
图1是表示本实施方式中的液滴喷出装置的简要构成的立体图。
图2是表示TFT用栅极布线的一个例子的俯视图。
图3是表示说明栅极布线的图案形成工序的流程图。
图4(a)是表示栅极布线的设计图案的图。(b)是表示伪图案的设计图案的图。
图5是表示栅极布线的设计图案的子区域分割的一个例子的图。
图6是表示已在基板上形成的第1液状体的图案(线状膜)的一部分的俯视图。
图7是表示已在基板上形成的第2液状体的图案的一部分的平面图。
图8是表示已在伪基板上形成的伪图案的一部分的平面图。
图9(a)、(b)是表示作为与本实施方式的比较例的液状体图案的以往例子的截面图。
图10是表示变形例1中的栅极布线的设计图案的子区域分割的图。
图11是表示变形例2中的栅极布线的设计图案的子区域分割的图。
图12是表示变形例3中的栅极布线的设计图案的子区域分割的图。
图13是表示变形例4中的电极布线的设计图案的子区域分割的图。
图中：30—作为功能性膜的设计图案的栅极布线的设计图案，30A—宽幅部，30B—栅电极部，30C—窄幅部，31—伪图案的设计图案，31A～31C—带状部，32A—伪图案，33b、33c、33d—第1液状体的图案，34—作为功能性膜的栅极布线，34A—宽幅部，34B—栅电极部，34C—窄幅部，35a～35d—第2液状体的图案(主要部)，36—凸出，38b～38d—线状膜(线状部)，40a～40d—子区域，41a～41d—子区域，42a～42e—子区域，43a～43d—子区域，50a～50e—边界线，60—作为功能性膜的设计图案的电极布线的设计图案，61a～61e—子区域，100—液滴喷出装置，102—头机构部，103—基板机构部，104—液状体供给部，105—控制部，106—支撑脚，107—底盘，110—头部，111—滑车，112—滑车螺合部，113—Y轴导杆，114—Y轴发动机，120—基板，121—载置台，122—载置台螺合部，123—X轴导杆，124—X轴发动机，130—槽，131a—管，131b—管，132—泵，133—液状体。
具体实施方式
下面，根据附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。
还有，以下所述的实施方式是本发明的优选具体例子，所以附加了在技术上优选的各种限定，但就本发明的范围而言，只要在下面的说明中没有特别限定本发明的记载，就不限于这些方式。另外，在下面的说明所参照的图中，图示的图案尺寸比不一定与实际的尺寸一致。
(液滴喷出装置的构成)
首先，先参照图1对用于描绘图案的液滴喷出装置的构成进行说明。图1是表示本实施方式中的液滴喷出装置的简要构成的立体图。
如图1所示，液滴喷出装置100包括：具有喷出液滴的头部110的头机构部102、载置作为从头部110喷出的液滴的喷出对象的基板120的基板机构部103、向头部110提供液状体133的液状体供给部104、和总括控制这些各机构部和供给部的控制部105。
头部110具有多个喷嘴，可以从每个喷嘴向基板120喷出液滴。另外，液滴的喷出可以通过控制部105对每个喷嘴进行控制。作为基板120，只要是玻璃基板、金属基板、合成树脂基板等平板状基板，就差不多都可以利用。
液滴喷出装置100具备在地板(floor)上设置的多个支撑脚106、和设置于支撑脚106的上侧的底盘107。在底盘107的上侧沿着底盘107的长径方向(X轴方向)配置有基板机构部103；在基板机构部103的上方，沿着与基板机构部103正交的方向(Y轴方向)配置有通过已固定于底盘107上的2根柱子双支支撑的头机构部102。另外，在底盘107的一个端部上配置有从头机构部102的头部110开始连通并提供液状体133的液状体供给部104。进而，在底盘107的下侧收容控制部105。
头机构部102具备喷出液状体133的头部110、搭载了头部110的滑车111(carriage)、引导滑车111向Y轴方向移动的Y轴导杆113、沿着Y轴导杆113设置的Y轴滚珠螺杆115、使Y轴滚珠螺杆115正反旋转的Y轴发动机114、位于滑车111的下部并形成与Y轴滚珠螺杆115螺合而使滑车111移动的阴螺纹部的滑车螺合部112。
基板机构部103的移动机构以与头机构部102大致相同的构成而被配置于X轴方向，是由载置有基板120的载置台121、引导载置台121移动的X轴导杆123、沿着X轴导杆123设置的X轴滚珠螺杆125、使X轴滚珠螺杆125正反旋转的X轴电动机124、位于载置台121的下部并与X轴滚珠螺杆125螺合而使载置台121移动的载置台螺合部122构成。
另外，在头机构部102和基板机构部103上，虽未图示，但分别具备对头部110和载置台121的移动位置进行检测的位置检测设备。另外，在滑车111与载置台121中，组装入对以与XY轴正交的Z轴作为旋转轴方向的旋转方向进行调整的机构，可以进行头部110的旋转方向调整和载置台121的旋转方向调整。
通过这些构成，头部110与基板120能够分别在Y轴和X轴方向上来回自由地相对移动。如果对头部110的移动进行说明，则是通过Y轴电动机114的正反旋转使Y轴滚珠螺杆115正反旋转，与Y轴滚珠螺杆115螺合的滑车螺合部112沿着Y轴导杆113移动，由此使与滑车螺合部112为一体的滑车111在任意位置移动。即，通过Y轴电动机114的驱动，在滑车111上搭载的头部110沿着Y轴方向自由移动。同样，载置于载置台121上的基板120也沿着X轴方向自由移动。
这样，通过X轴电动机124、Y轴电动机114的驱动控制，头部110相对基板120的相对移动是可能的，能够将液滴喷出到基板120上的任意位置。接着，通过使该位置控制和头部110的喷出控制同步进行，能够在基板120上描绘规定的图案。
向头部110提供液状体133的液状体供给部104，是由形成与头部110连通的流道的管131a、向管131a输送液体的泵132、向泵132提供液状体133的管131b(流道)、和与管131b连通并储藏液状体133的槽130构成，被配置于底盘107上的一端。
另外，在图1中，槽130或管131a、131b只图示了一组对应于液状体133的一组槽或管，而这只不过是用于避免图的复杂的方便处理，实际上其构成是同时提供多种液状体并且使其喷出。在后面说明的功能性膜的图案形成中，准备在第1描绘工序中被喷出的第1液状体与在第2描绘工序中被喷出的第2液状体，液状体被分别被提供给头部110。
(关于栅极布线的形成)
下面，以TFT用栅极布线为例，对功能性膜的图案形成进行说明。但是，在下面的说明中的栅极布线最终也不过是功能性膜的一个例子，应用本发明的功能性膜有很多，包括电子器件中的所有图案的导电性膜(布线)、有机EL(电致发光)显示器中的发光单元膜、液晶显示器面板中的滤色膜等。
(栅极布线的构成)
图2是表示TFT用栅极布线的一个例子的图。
在图2中，栅极布线34与本发明的功能性膜对应。已形成为条纹(stripe)状的多个栅极布线34分别具有宽幅部34A、栅电极部34B、窄幅部34C。另外，在图2中，宽幅部34A、栅电极部34B、窄幅部34C的长度或宽度的比率与实际的比率未必一致。
宽幅部34A是在栅极布线34中在X轴方向延伸的主干部分。接着，宽幅部34A的宽度即与宽幅部34A的长径方向正交的方向的长度比栅电极部34B、窄幅部34C的宽度尺寸长。具体地说，宽幅部34A的宽度大致为20μm。
栅电极部34B是从宽幅部34A向Y轴方向突出的部分，为构成TFT元件中的栅电极的部分。栅电极部34B的宽度大致为10μm。比宽幅部34A的宽度尺寸短。
窄幅部34C是在栅极布线34中比宽幅部34A宽度狭窄的部分。由于该部分位于与通过后面的器件制造工序形成的源极布线或漏极布线(均未图示)相立体交叉的地方，所以为了降低因布线的重叠产生的电容量，而如此形成狭窄宽度。具体地说，窄幅部34C的宽度大致为7μm。
(液状体的简要构成)
作为用于形成栅极布线34的液状体，在本实施方式中，使用第1液状体与第2液状体两个，由于两者的构成大体相似，所以在这里总称为液状体来进行说明。
作为用于形成栅极布线34的液状体，使用的是将作为功能性材料的导电性微粒分散于分散介质中的液状体。作为被分散于液状体中的导电性微粒，除了使用含有金、银、铜、钯、镍中的任意一种的金属微粒以外，还使用导电性聚合物或超导体的微粒等。
就这些导电性微粒而言，为了提高分散性，也可以在其表面上涂敷有机物等后使用。作为在导电性微粒的表面上涂敷的涂敷材料，可以举出柠檬酸等。
导电性微粒的粒径优选为5nm以上0.1μm以下。这是因为，当比0.1μm大时，容易发生后述的液滴喷出装置的头的喷嘴的堵塞，通过液滴喷出法的喷出变得困难。另外，还因为当比5nm小时，涂敷材料相对于导电性微粒的体积比变大，得到的膜中的有机物的比例变得过多。
作为含有导电性微粒的液体的分散介质，优选在室温下的蒸气压为0.001mmHg以上200mmHg以下(约0.133Pa以上26600Pa以下)。这是因为，当蒸气压比200mmHg高时，喷出后分散介质急剧蒸发，难以形成良好的膜。
另外，更优选分散介质的蒸气压为0.001mmHg以上50mmHg以下(约0.133Pa以上6650Pa以下)。这是因为，当蒸气压比50mmHg高时，在通过液滴喷出法喷出液滴时，容易发生由干燥引起的喷嘴堵塞，稳定的喷出变得困难。
另一方面，当是室温下的蒸气压比0.001mmHg低的分散介质时，干燥变慢，分散介质容易残留在膜中，在后工序的热和/或光处理后难以得到质量良好的导电性膜。
作为使用的分散介质，是能够分散上述的导电性微粒的介质，只要不发生凝聚就没有特别限定。具体地说，除了水以外，还可以举出甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等醇类，正庚烷、正辛烷、癸烷、甲苯、二甲苯、异丙基苯、均四甲苯、茚、二戊烯、四氢化萘、十氢化萘、环己基苯等烃系化合物，另外还可以举出乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙二醇甲基乙基醚、二甘醇二甲醚、二甘醇二乙醚、二甘醇甲基乙基醚、1，2—二甲氧基乙烷、双(2—甲氧基乙基)醚、对二噁烷等醚系化合物，进而可以举出碳酸丙烯酯、γ—丁内酯、N—甲基—2—吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲亚砜、环己酮等极性化合物。其中，从微粒的分散性和其稳定性、还有用于液滴喷出法的容易度的观点出发，优选水、醇类、烃系化合物、醚系化合物，作为进一步优选的分散介质，可以举出水、烃系化合物。这些分散介质可以单独使用，还可以作为2种以上的混合物使用。
作为导电性微粒的分散质浓度，优选为1质量％以上80质量％以下，可以按照需要的导电性膜的膜厚调整。如果超过80质量％，则容易发生凝聚，难以得到均一的膜。
作为液状体的表面张力，优选在0.02N/m以上0.07N/m以下的范围。这是因为，在利用液滴喷出法喷出液状体时，如果表面张力不到0.02N/m，由于油墨组合物相对于喷嘴面的润湿性增大，所以容易产生飞行弯曲，如果超过0.07N/m，由于在喷嘴顶端的新月形状不稳定，所以难以控制喷出量、喷出时间。
为了调整表面张力，可以在不使与基板的接触角不恰当地降低的范围内，在上述分散液中微量添加氟系、硅酮系、非离子系等表面张力调节剂。非离子系表面张力调节剂使液体向基板的润湿性良好化，改进膜的流平性、防止涂膜的疙疙瘩瘩的发生、桔皮皱纹的发生等。
上述分散液根据需要也可以含有醇、醚、酯、酮等有机化合物。
另外，为了使形成膜时的固定性(fixation)良好，也可以在液状体中添加作为树脂成分的粘合剂树脂。作为粘合剂树脂，例如使用丙烯酸与苯乙烯的共聚物等。如果从形成的膜的固定性的观点出发，优选粘合剂树脂多，如果从作为导电性膜的主要功能即导电性的观点出发，优选粘合剂树脂为少量。
分散液的粘度优选为1mPa·s以上50mPa·s以下。这是因为，当利用液滴喷出法喷出时，在粘度小于1mPa·s的情况下，喷嘴周边部因油墨的流出而容易被污染，另外在粘度比50mPa·s大的情况下，在喷嘴孔的堵塞频率变高而难以顺利地喷出液滴。
(栅极布线的形成工序的整体说明)
以下，沿着图3的流程图，参照图4～图7，对整个栅极布线的形成工序进行说明。图3是说明栅极布线的图案形成的工序的流程图。图4(a)是表示栅极布线的设计图案的图。图4(b)是表示伪图案的设计图案的图。另外，设计图案是指作为想要形成的功能性膜的花纹的图案，为了与利用液状体或膜材料实际形成的图案区别，而这样表示。
在形成上述的栅极布线34(参照图2)的图案之前，首先准备基板(图3的S1a)。作为基板的材料，可以按照制造的器件的种类或该器件的部位而适当选择使用玻璃、硅、树脂等，而在本实施方式中，使用玻璃基板。另外，此时，作为伪基板准备与用于产品的条件相同(材质、表面平滑度等)的基板(图3的S1b)。
接着，对基板表面(形成布线图案侧的面)进行疏液处理(图3的S2a)。作为疏液处理，例如有在基板表面上形成自组织化膜的方法。“自组织化膜”(SAM：Self—Assembled—Monolayers)，是指通过使在直链分子上结合有可以与该膜的形成面的构成原子结合的官能团的化合物，在气体或液体的状态下与构成面共存，而使上述官能团吸附于膜形成面并与膜形成面的构成原子结合，从而是直链分子在膜形成面上形成的致密的单分子膜。在本实施方式中，将基板与十七氟四氢癸基三乙氧基硅烷放入同一密闭容器中，在室温下放置96个小时，由此形成自组织化膜。另外，此时，也对预先准备的伪基板进行相同条件的疏液处理(图3的S2b)。
疏液处理(图3的S2a)后，对形成基板表面的栅极布线的区域进行亲液处理(图3的S3a)。具体地说，通过利用栅极布线的设计图案(参照图4(a))被起模的掩模，照射等离子体状态的氧(等离子体处理法)，通过除去已被照射的区域的自组织化分子或其它附着杂质来进行。
通过该工序，在基板表面上利用栅极布线的设计图案形成亲液性的区域。接着，由于该亲液性区域的外侧成为疏液性的区域，所以在后述的图案形成工序中，可以使液状体的图案与设计图案一致而高精度地形成。
此时，对预先准备的伪基板进行同样的亲液处理(图3的S3b)，所形成的亲液性区域与正规的基板的情况不同，是如图4(b)所示的细长带状的形状。
上述的疏液处理工序与亲液处理工序总称为基板前处理工序。该基板前处理工序是为了与设计图案30一致地高精度形成液状体的图案而进行的。但是，基板前处理工序对于进行后述的图案形成工序而言不是必需的工序，在达到本发明的效果上也不是必须的。
作为基板的前处理工序，除了上述的方法以外，也有被称为围堰形成的方法，下面进行说明。
围堰形成是指使用抗蚀剂技术在基板上沿着设计图案的轮廓形成围堰状的树脂结构体(围堰)的过程。作为树脂，使用丙烯酸树脂或聚酰亚胺树脂等。
在形成该围堰之前，可以对基板表面进行亲液处理，在围堰形成之后，可以对围堰部分进行疏液处理。作为此时的疏液处理方法，例如使用在大气气氛中将四氟甲烷作为处理气体的等离子体处理法(CF4等离子体处理法)。另外，作为围堰树脂，通过使用具有疏液性的材料(例如具有氟基的树脂材料)，可以省略疏液处理。
在亲液处理工序(S3a、S3b)之后，对伪基板进行第2液状体的喷出以描绘如图4所示的设计图案31，形成伪图案(图3的S4)。此时，在伪基板上配置的第2液状体的量与为得到作为产品的栅极布线34(参照图2)的膜厚而必需的量相等。
在图4(b)中，伪图案的设计图案31是由具有细长带状的形状的带状部31A、31B、31C构成，带状部31A的宽度与栅极布线的设计图案30的宽幅部30A(与图2的宽幅部34A对应)的宽度相等。另外，带状部31B的宽度与栅极布线的设计图案30的栅电极部30B(与图2的栅电极部34B对应)的宽度相等，带状部31C的宽度与栅极布线的设计图案30的窄幅部30C(与图2的窄幅部34C对应)的宽度相等。
伪图案的形成工序是与之后继续的子区域设定工序(图3的S5)有很大关系的工序，其详细说明在后面。
在伪图案形成工序之后，将图4(a)所示的栅极布线的设计图案30分割成子区域(图3的子区域设定工序S5)。该子区域设定工序不对基板进行任何处理，可以说是信息处理的一种。
图5是表示栅极布线的设计图案的子区域分割的一个例子的图，在该图中，邻接的子区域之间的边界用利用假想线表示的边界线50a～50e进行表示。
如图5所示，设计图案30被分割成矩形形状的子区域40a～40d。宽幅部30A是由宽度：20μm×长度：50μm的子区域40a、40b构成。栅电极部30B的区域成为宽度：10μm×长度：LB1的子区域40c。窄幅部30C的区域成为宽度：7μm×长度：LC1的子区域40d。
这样，由复杂形状构成的设计图案30被分割为用一定的宽度与一定的长度规定的矩形形状的子区域40a～40d。对于子区域设定，有几个注意事项，与上述的伪图案形成工序(图3的S4)有很大关系，后面对这些进行详细说明。
在设定子区域时，在子区域设定后的图案30(参照图5)的基础上，进行液状体的喷出(图3的第1描绘工序S6)。具体地说，将图5所示的设计图案30存储在液滴喷出装置100中，将已进行基板前处理(图3的S2a、S3a)的基板载置于液滴喷出装置100的载置台121(参照图1)上，利用液滴喷出法进行描绘。
在以后的说明中，将在该第1描绘工序中喷出的液状体作为“第1液状体”，将在后述的第2描绘工序(图3的S8)中喷出的液状体作为“第2液状体”而区别使用。两者的组成可以完全相同，但在本实施方式中，作为第1液状体，特别使用添加了粘合剂树脂的物质。
图6是表示在基板上形成的第1液状体的图案(线状膜)的一部分的俯视图。图中，用假想线(virtual line)表示的区域表示图5所示的设计图案(子区域)。
如图6所示，在第1描绘工序中，进行液状体的喷出以描绘设计图案30的边界线50b、50c、50d(参照图5)，形成用影线表示的线状图案33b、33c、33d。图案33b、33c、33d能够以液滴1～2点量左右的狭窄宽度形成。
接着，使第1液状体的图案33b、33c、33d干燥，将第1液状体含有的功能性材料等固定于基板上(图3的中间干燥工序S7)。该干燥工序可以将基板转移到干燥装置中进行，也可以通过组合了液滴喷出装置100(参照图1)与干燥装置的制造装置而在将基板放置于载置台121(参照图1)上的状态下进行。
通过该干燥工序，第1液状体的分散介质或各种溶剂蒸发，在基板上形成作为含有导电性材料的导电性膜的线状膜38b、38c、38d。这样，子区域40a与子区域40d通过线状膜38b被划分，子区域40a与子区域40c通过线状膜38c被划分，子区域40a与子区域40b通过线状膜38d被划分。
对于通过中间干燥工序形成线状膜38b、38c、38d的基板而言，接着进行第2液状体的喷出(图3的第2描绘工序S8)。具体地说，喷出第2液状体以描绘图6的子区域40a、40b、40c、40d，形成第2液状体的图案。
图7是表示在基板上形成的第2液状体的图案的一部分的平面图。
在图7中，用影线显示的第2液状体的图案35a、35b、35c、35d分别作为与图6的子区域40a、40b、40c、40d相对应的图案而形成。在基板表面上，已经进行了如图4(a)所示的与栅极布线的设计图案30一致的亲液/疏液处理，所以可以形成具有明显的轮廓的图案。
另外，此时，第2液状体的图案35a、35b、35c、35d通过线状膜38b、38c、38d划分，以便不在邻接的图案之间发生液状体的移动。即，第2液状体的图案35a、35b、35c、35d由分别独立的动力学体系所支配，这也可以换言之为：根据子区域40a、40b、40c、40d的分割(利用子区域组件)来进行图案的控制。
为了用子区域组件有效地控制第2液状体的图案，希望与各子区域对应的图案35a、35b、35c、35d被线状膜38b、38c、38d确实可靠地划分。为此，在本实施方式中，作出的努力是向第1液状体中添加粘合剂树脂，以使线状膜38b、38c、38d难以再溶解于第2液状体，另外相对于第2液状体发挥适度的疏液性。特别是在已形成线状膜38b、38c、38d的状态下，优选决定第1液状体的组成以使该表面的疏液性变得比基板表面的亲液区域高。
另一方面，因为含有粘合剂树脂，线状膜38b、38c、38d的电阻多少有些变高，而在第1液状体中也含有足够的导电性材料，对作为导电性膜的功能几乎没有影响。另外，为了尽量不使电阻力变大，希望线状膜38b、38c、38d的宽度为用于划分第2液状体的图案35a、35b、35c、35d的必要的最低限度的宽度。另外，可以根据功能性膜的种类或要求的特征(例如在形成着色膜时)而完全不含有功能性材料构成第1液状体。
另外，线状膜38b、38c、38d也可以例如重复进行第1描绘工序和中间干燥工序等而很厚地形成。这样，能够更强有力地起到作为阻止第2液状体的移动的堰坝的作用。
形成第2液状体的图案35a、35b、35c、35d之后，将其转移到干燥装置等使每个基板干燥(图3的主干燥工序S9)、将第2液状体中含有的功能性材料等固定于基板上。此时，第2液状体的图案35a、35b、35c、35d的部分，作为栅极布线34的主要部分与预先已形成的线状膜38b、38c、38d一体化而形成栅极布线34(参照图2)。在一体化的栅极布线34中，作为线状膜38b、38c、38d的部分被称为线状部。
已形成栅极布线34(参照图2)的基板在根据需要被烧成之后，被送到器件制造工序中，例如作为显示器装置的布线等被利用。
(与图案准备工序有关的详细内容)
在上述工序中，伪图案形成工序(图3的S4)、子区域设定工序(图3的S5)总称为图案准备工序。下面，关于这些工序参照图8、图9进行详细说明。
图8是表示在伪基板上形成的伪图案的一部分的平面图，表示与图4(b)的带状部31A对应的图案。
在图8中，由第2液状体(下面简单地称为液状体)构成的伪图案32A与作为用假想线表示的设计图案的带状部31A不一致，具有作为等间隔产生的液体滞留的凸出36(膨胀部)。这样，即使按照设计图案(带状部31A)准确地使液状体(液滴)弹落，基板上的液状体有时受到润湿性或表面张力等动力学影响的支配而进行动作，使形状发生变化，或者发生分裂。接着，这样的情况之一是在用已细长延长的设计图案描绘液状体时出现凸出36。根据本发明人的观点，认为该凸出36是当液状体集中在狭窄宽度的区域被配置时，想要降低已升高的内压而出现的。
另外，虽省略了详细说明，而对于与图4(b)所示的带状部31B、31C对应的伪图案而言，与图8的伪图案32A相同，大致等间隔地产生凸出。凸出的产生间隔显示出图案的宽度越狭窄越短的倾向。
如图8的伪图案32A所示，如果在已形成液状体的图案时产生凸出，不能形成按照设计图案的布线膜，所以预先知道凸出产生与否的条件是很重要的。但是，由于凸出的产生条件依赖于亲液区域的亲液性、疏液区域的疏液性、液状体的表面张力、带状部的宽度、被配置的液状体的量等发生变化，所以通过计算等求得能够用于多样的液状体(功能性材料)、多样的图案的条件是困难的。
该伪图案形成工序正是鉴于这样的情况而设置的。就是说，通过使用与栅极布线的设计图案30(参照图4(a))中含有的已细长延长的区域即宽幅部30A、栅电极部30B、窄幅部30C相同宽度的带状的图案形成伪图案，作为凸出的产生条件，可知与图案的宽度尺寸之间的关系。
例如，在图8所示的伪图案32A的例子中，凸出36的产生间隔约为90μm。所以，如果用图4(a)的设计图案30同时形成液状体的图案，在相当于以100μm的长度延长的宽幅部30A的区域中，产生凸出的可能性高。在本实施方式中，如图5所示，将宽幅部30A分割为宽度：20μm×长度：50μm的矩形形状的子区域40a、40b。如此，用伪图案32A中的凸出36的产生间隔(约90μm)以下的长度，将宽幅部30A分割为子区域，由此形成液状体的图案，此时能够防止凸出的产生。
同样，对于与栅电极部30B或窄幅部30C相当的区域而言，在本实施方式的情况下，由于子区域40c、40d的长度比在对应于带状部31B、31C(参照图4(b))的伪图案中出现的凸出的产生间隔短，所以没有必要分割。
如上所述的凸出的产生是液状体的图案在润湿性或表面张力等动力学影响下形状发生变化的情况之一，但除了这样的情况以外，还有特征性的例子，所以参照图9进行说明。图9是表示与本实施方式的比较例，是表示液状体图案的以往例子的截面图。
图9所示的液状体的图案90是与图4(a)的假想线区域E相当的地方的截面图。在图9(a)中，窄幅部90C(与图4(a)的窄幅部30C对应)的厚度与宽幅部90A(与图4(a)的宽幅部30A对应)的厚度相比更薄。另外，在图9(b)中，不能在窄幅部90C的部分形成液状体的图案，图案90成为在中途截断那样的形状。
这样，在宽度不同的2个区域接触的地方，在该2个区域(在图9的例子中，宽幅部90A与窄幅部90C)之间发生液状体的移动，产生膜厚的不均等或缺陷。根据本发明人的观点，认为这样的液状体的移动现象源于宽幅部90A与窄幅部90C中的液状体表面的曲率的差。即，在以大致均一的厚度构成图案90的情况下，宽度狭窄的窄幅部90C的液状体的表面比宽度较宽的宽幅部90A的液状体的表面的曲率大。接着，在产生该曲率的差的同时，因为保持与表面张力的均衡而产生液状体的内压的差，所以通过该内压差发生液状体的流动，在标准状态(normal state)下应该成为如图9所示的图案。
在本实施方式中，如图5所示，如同用宽幅部30A的宽度(20μm)规定的子区域40a、40b，用栅电极部30B的宽度(10μm)规定的子区域40c，用窄幅部30C的宽度(7μm)规定的子区域40d那样，利用以一定的宽度规定的子区域分割栅极布线的设计图案30。在矩形形状那样的可以用一定的宽度规定的形状的子区域内，液状体不发生如上所述的流动，可以维持稳定的形状，这样，能够形成均一的膜。
另外，对于“可以用一定的宽度规定的形状”而言，并不限于类似本实施方式的矩形形状。对该变化，用后述的变形例1～4进行说明。
为了使上述说明清楚，在形成液状体的图案时，该设计图案的形状或尺寸受到喷出后的液状体的行为的极大影响。根据本发明的图案形成方法，由于能够与设计图案的形状或尺寸无关而用子区域组件控制液状体的行为，所以能够在线宽度或形状等方面高精度地形成图案。
(变形例1)
图10是表示在变形例1中的栅极布线的设计图案的子区域分割的图。下面，省略对与前面的实施方式重复的部分的说明，以不同点为中心进行变形例1的说明。
如图10所示，在该变形例1中，以栅电极部30B的宽度(10μm)规定的子区域41c被设定为从栅电极部30B向宽幅部30A的一部分延伸。另外，宽幅部30A包括20μm×20μm的正方形形状的子区域41a和宽度：20μm×长度：70μm的矩形形状的子区域41b。
如该变形例1所示，在宽幅部30A与栅电极部30B接触的地方，子区域不必一定将其连接部分作为边界而被分割。重要的是分割成“可以用大致一定的宽度规定的形状”的子区域，其变化是多样的。
另外，宽幅部30A的分割不必一定为等分。重要的是分割成“不产生凸出的长度(伪图案中的凸出的产生间隔以下的长度)”的子区域，其变化是多样的。
另外，对于正方形形状的子区域41a而言，哪个是宽哪个是长没有区别，即使用正方形形状形成液状体的图案，也已知该图案能够维持稳定的形状，没有合理的理由说正方形形状不是“具有大致一定的宽度的形状”。即，在本发明中，“可以用大致一定的宽度规定的形状”应该也包括所谓当用这样的形状形成图案时该图案是否能够维持稳定的形状的观点而被特定，正方形当然被包括在其中。
(变形例2)
图11是表示在变形例2中的栅极布线的设计图案的子区域分割的图。
下面，省略对与变形例1和前面的实施方式重复的部分的说明，以不同点为中心说明变形例2。
如图11所示，在该变形例2中，以栅电极部30B的宽度(10μm)规定的子区域42c、42e，被设定成在Y轴方向上分割变形例1中的子区域41c。这样，子区域的设定不是否定细分化其分割而进行。
(变形例3)
图12是表示变形例3中的栅极布线的设计图案的子区域分割的图。下面，省略对与前面的实施方式重复的部分的说明，以不同点为中心说明变形例3。
如图12所示，在该变形例3中，宽幅部30A包括不是矩形形状的子区域43a、43b。这样，对于具有微细的段差(level difference)或曲线的轮廓且不能严格称为矩形形状的形状，就能够客观地用大致一定的宽度(此时为20μm)规定的形状而言，被包括在本发明地“可以用大致一定的宽度规定的形状”中。
(变形例4)
图13是表示变形例4中的电极布线的设计图案的子区域分割的图。下面，省略对与前面的实施方式重复的部分的说明，以不同点为中心说明变形例4。
在图13中，电极布线的设计图案60包括圆形的子区域61a、近似矩形形状的子区域61b、已弯曲的带形状子区域61c、梯形形状的子区域61d、61e。
就圆形的子区域61a而言，当将其直径视为宽度时，可以看作相对于以其中心作为旋转轴的旋转方向可以用一定的宽度规定。另外，已知与正方形形状的情况相同，即使以圆形形状形成液状体的图案，该图案也能够维持稳定的形状。即，“可以用大致一定的宽度规定的形状”是指相对于平移或旋转的一个方向可以用一定的宽度(直径)规定的形状，圆形形状被包括在本发明中的“可以用大致一定的宽度规定的形状”中。另外，像子区域61c那样的已弯曲的带形状或像子区域61d、61e那样的顶边与底边的差小的梯形形状，也被包括在本发明中的“可以用大致一定的宽度规定的形状”中。
本发明并不限于上述的实施方式。例如，即使设计图案是由具有多个宽度尺寸的区域构成，只要在形状或膜厚分布稳定化的范围，就没有必要对该区域进行分割。另外，各实施方式的各构成可以对它们进行适当组合、或者省略，或者与未图示的其它构成组合。

Claims (10)

1.一种图案形成方法，是使用液滴喷出法在基板上形成规定的图案的功能性膜的图案形成方法，其特征在于，包括：
设定对所述功能性膜的设计图案进行分割的多个子区域的子区域设定工序；
配置第1液状体以描绘所述子区域间的边界线的第1描绘工序；和
在所述第1描绘工序之后，配置含有功能性材料的第2液状体以描绘所述多个子区域的第2描绘工序，其中所述的功能性材料具有作为所述功能性膜的主要功能，
所述功能性膜的设计图案含有已细长延长的带状的区域，在所述子区域设定工序中，沿着所述延长了的区域的延长方向设定所述子区域，以便将该区域划分成特定长度以下，
所述的特定长度与在液状体的图案中以等间隔出现的膨胀部的该间隔相等，其中所述的液状体的图案是在同时配置所述第2液状体以描绘宽度与所述延长了的区域相同的带状图案的情况下形成的。
2.根据权利要求1所述的图案形成方法，其特征在于，
在所述第1描绘工序与所述第2描绘工序之间，具有使被配置于所述基板上的第1液状体干燥而形成线状膜的中间干燥工序。
3.根据权利要求1或者2所述的图案形成方法，其特征在于，
所述第1液状体含有所述功能性材料。
4.根据权利要求1或2所述的图案形成方法，其特征在于，
所述第1液状体含有树脂成分。
5.根据权利要求1或2所述的图案形成方法，其特征在于，
在所述子区域设定工序中，设定所述子区域作为能够由一定的宽度规定的形状的区域。
6.根据权利要求1所述的图案形成方法，其特征在于，
在所述子区域设定工序之前，具有在伪基板上为了描绘宽度与所述延长了的区域相同的带状图案而配置所述第2液状体形成伪图案的伪图案形成工序，
通过在所述伪图案上以等间隔出现的膨胀部的该间隔来规定所述特定长度。
7.根据权利要求1或2所述的图案形成方法，其特征在于，
在所述基板的形成图案的面上进行疏液处理或围堰形成以包围与所述功能性膜的设计图案相对应的区域。
8.一种功能性膜，是利用权利要求1所述的方法，以规定的图案形成的功能性膜，其特征在于，
所述功能性膜的图案是由：用作为将该图案分割成多个子区域的边界线的图案形成的线状部，和
被所述线状部隔开并以相当于所述子区域的图案形成的主要部构成，
至少在所述主要部含有具有作为所述功能性膜的主要功能的功能性材料。
9.根据权利要求8所述的功能性膜，其特征在于，
在所述线状部中含有所述功能性材料。
10.根据权利要求8或者9所述的功能性膜，其特征在于，
所述子区域成为能够用一定的宽度规定的形状的区域。
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