CN104206016B - 薄膜图案形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是薄膜图案形成方法，在基板(1)的表面形成具有规定形状的薄膜图案(14)，基板(1)在薄膜图案形成区域预先形成有电极，上述薄膜图案形成方法构成为包含：使透射可见光的树脂制成的膜(2)紧贴在上述基板(1)上的步骤；对上述基板(1)上的薄膜图案形成区域(11)照射激光(L)，在上述膜(2)中形成与薄膜图案(14)相同形状的开口图案(21)的步骤；通过上述膜(2)的开口图案(21)，在上述基板(1)上的上述薄膜图案形成区域(11)形成薄膜图案(14)的步骤；以及剥离上述膜(2)的步骤。由此，能在电极预先形成于薄膜图案形成区域的基板的表面容易形成高精细的薄膜图案。

Description

薄膜图案形成方法
技术领域
本发明涉及在基板的表面形成薄膜图案的薄膜图案形成方法，上述基板在薄膜图案形成区域预先形成有电极，特别是涉及能容易形成高精细的薄膜图案的薄膜图案形成方法。
背景技术
作为现有的薄膜图案形成方法有如下方法：在使具有与规定图案对应的形状的开口的掩模相对于基板对位后使其紧贴在基板上，隔着上述掩模对于基板进行图案化成膜(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2003－73804号公报
发明内容
发明要解决的问题
在上述现有的薄膜图案形成方法中，所使用的掩模通常是利用蚀刻等方法在薄金属板中形成规定形状的开口而制成的。对于这样的金属掩模，当为了形成高精细的薄膜图案而缩小开口的间距时，该间距部分的结构强度下降，有时产生皱褶。当掩模产生皱褶时，不能使掩模相对于基板上的图案准确地对准，难以形成高精细的薄膜图案。
因此，应对这样的问题，本发明所要解决的技术问题是提供能容易形成高精细的薄膜图案的薄膜图案形成方法。
用于解决问题的方案
为了解决上述技术问题，本发明的薄膜图案形成方法是在基板的表面形成具有规定形状的薄膜图案，上述基板在薄膜图案形成区域预先形成有电极，上述薄膜图案形成方法包含：使透射可见光的树脂制成的膜紧贴在上述基板上的步骤；对上述基板上的薄膜图案形成区域照射激光，在上述膜中形成与薄膜图案相同形状的开口图案的步骤；在形成上述开口图案后从上述电极的表面除去杂质的步 骤；在从上述电极的表面除去杂质后通过上述膜的开口图案在上述电极上使电极材料成膜的步骤；通过上述膜的开口图案，在上述基板上的上述薄膜图案形成区域形成薄膜图案的步骤；以及剥离上述膜的步骤。
发明效果
根据本发明的薄膜图案形成方法，膜的开口图案通过在膜紧贴于基板的表面的状态下照射激光而形成，因此能高精度地形成。薄膜图案通过高精度地形成的开口图案而成膜，因此能容易形成高精细的薄膜图案。
附图说明
图1是示出适用本发明的薄膜图案形成方法的有机EL显示装置的制造方法的实施方式的说明图，是示出红色(R)有机EL层形成工序中的TFT基板的截面图。
图2是示出上述实施方式的绿色(G)有机EL层形成工序中的TFT基板的截面图。
图3是示出上述实施方式的蓝色(B)有机EL层形成工序中的TFT基板的截面图。
图4是示出上述实施方式的阴极电极形成工序中的TFT基板的截面图。
图5是示出上述R有机EL层形成工序的流程图。
图6是示出上述G有机EL层形成工序的流程图。
图7是示出上述B有机EL层形成工序的流程图。
图8是示出上述阴极电极形成工序的流程图。
附图标记说明
1…TFT基板
11、11R、11G、11B…有机EL层形成区域(薄膜图案形成区域)
12、12R、12G、12B…阳极电极
13…电极材料
14、14R、14G、14B…有机EL层(薄膜图案)
15、15R、15G、15B…阴极电极
16…透明基板
17…晶体管
18…绝缘膜
2…膜
21…开口图案
3…相对基板
4…保护膜
5…粘接层
L…激光
具体实施方式
以下，参照图1～图8对将本发明的薄膜图案形成方法应用于在基板上形成有机EL层来制造有机EL显示装置的制造方法的实施方式进行说明。图1～4是示出本实施方式的形成工序中的TFT基板1的截面图，图5～8是示出本实施方式的形成工序的流程图。该有机EL显示装置的制造方法是在预先形成于TFT基板1的有机EL层形成区域(薄膜图案形成区域)11(11R、11G、11B)的阳极电极12(12R、12G、12B)上依次形成具有规定形状的有机EL层(薄膜图案)14(14R、14G、14B)和阴极电极15(15R、15G、15B)而制造有机EL显示装置的方法。构成为包含红色(R)有机EL层形成工序、绿色(G)有机EL层形成工序、蓝色(B)有机EL层形成工序以及阴极电极形成工序。
首先，参照图1、图5对R有机EL层形成工序进行说明。该R有机EL层形成工序是在TFT基板1的R有机EL层形成区域11R依次蒸镀并形成R阳极电极12R的电极材料13、R有机EL层14R以及R阴极电极15R而形成R有机EL层14R的工序，如图5所示，构成为包含步骤S1～S9。
在步骤S1中，如图1(a)所示，在TFT基板1的上方配置膜2。TFT基板1在包含玻璃等的透明基板16上层叠地形成按各有机EL层形成区域11R、11G、11B设置的晶体管17和多个绝缘膜18以及阳极 电极1，利用有源矩阵驱动方式、无源矩阵驱动方式驱动。通过使用该TFT基板1，可制造顶部发光方式的有机EL显示装置。即，在本实施方式中所制造的有机EL显示装置的后述的相对基板3侧(参照图4(d))成为图像的显示侧。
上述膜2是透射可见光的树脂制成的膜，可使用例如厚度为10μm～30μm程度的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚酰亚胺等的能进行紫外激光烧蚀的膜。该膜2例如由保持单元、辊保持，保持单元保持裁断为覆盖TFT基板1的整个面大小的状态的膜2，辊进行长条膜2的送出和卷绕，膜2配置于图1(a)中的TFT基板1的上方，即分开地配置于TFT基板1的R阳极电极12R侧。
在步骤S2中，如图1(b)所示，使膜2紧贴在TFT基板1上。膜2能利用静电吸附等方法紧贴。该膜2相对于可见光是透明的，因此即使是膜2覆盖TFT基板1的表面的状态，显微镜、CCD照相机等摄像单元也能隔着膜2观察TFT的表面。
在步骤S3中，如图1(c)所示，在膜2的与R有机EL层形成区域11R对应的部分形成开口图案21。首先，利用摄像单元隔着膜2观察TFT基板1的表面，检测TFT基板1上的R有机EL层形成区域11R的位置。接着，对覆盖所检测的R有机EL层形成区域11R的表面的膜2的部分照射激光L。作为在此使用的激光，例如能使用波长为400nm以下的准分子激光等，例如能使用KrF248nm的激光。利用这样的紫外线的激光L的光能，将膜2消融而除去，形成与R有机EL层形成区域11R相同形状的开口图案21。用于驱动TFT基板1的R有机EL层14R(参照图1(g))的R阳极电极12R从这样形成的膜2的开口图案21露出。此时，优选开口图案21以能遍及R阳极电极12R的整个面形成R有机EL层14R的方式，且以配置于R阳极电极12R的两侧的绝缘膜的一部分露出的方式形成。
在步骤S4中，如图1(d)所示，从R阳极电极12R的表面除去杂质。在此所说的杂质例如包含在上述步骤S3中消融的膜2、R阳极电极12R等的残渣。当R有机EL层14R在这样的杂质附着于R阳极电极12R的表面的状态下成膜时，有可能R阳极电极12R的电阻上升， 妨碍R有机EL层14R的驱动。另外，这样的杂质也有腐蚀有机EL层的物质，有可能缩短有机EL层的使用年限。
为了除去这样的杂质而使用蚀刻、激光。在进行蚀刻的情况下，优选利用将O2(氧)、O2和Ar(氩)的混合气体、或者O2、Ar以及CF4(四氟化碳)的混合气体等用作蚀刻气体的干式蚀刻除去杂质。另外，在使用激光的情况下，能使用能量密度为0.5J/cm2程度、波长为532nm的绿色激光、355nm的UV激光、266nm的DUV激光等。此时，优选将O2、O2和Ar的混合气体、O2、Ar以及CF4的混合气体、或者O3(臭氧)等兼用作辅助气体。
在步骤S5中，如图1(e)所示，将残留于R阳极电极12R上的杂质除去。在步骤S4中，利用蚀刻、激光进行包含膜2、R阳极电极12R等残渣的杂质的除去，但是有可能附着于成膜的R阳极电极12R的表面的残渣不能完全被除去。因此，除了步骤S4之外，还利用惰性气体等离子进行离子碰撞处理，由此将残留于R阳极电极12R上的杂质以物理方式除去。由此，能不缩短有机EL层的使用年限地进行有机EL的点亮。另外，在此所说的惰性气体包含Ar(氩)、He(氦)、Ne(氖)、Xe(氙)或者Kr(氪)等。
此外，在上述中进行除去杂质的步骤S4和S5两者，但是也可以仅进行步骤S4或者S5之一。另外，在形成上述开口图案21的步骤S3的工序结束后，在不需要除去杂质的工序的情况下，也可以不执行上述步骤S4、S5以及后述的步骤S6。
在步骤S6中，如图1(f)所示，在R阳极电极12R上使电极材料13成膜。在此所说的电极材料13是指形成阳极电极12的材料，例如包含Al(铝)、Mg(镁)等。电极材料13利用溅射、真空蒸镀以及离子镀等方法通过形成于膜2的开口图案21蒸镀到R阳极电极12R的表面。另外，在用上述步骤S4或者S5完全除去杂质残渣的情况下，也可以不执行上述步骤S6。
在步骤S7中，如图1(g)所示，形成R有机EL层14R。在R阳极电极12R上通过膜2的开口图案21依次蒸镀并层叠空穴注入层、空穴输送层、红色的有机发光层、电子输送层等，由此进行R有机EL 层14R的成膜。
在步骤S8中，如图1(h)所示，形成R阴极电极15R。R阴极电极(ITO)15R是包含铟锡氧化物等的透明的金属薄膜。R阴极电极15R通过形成于膜2的开口图案21形成于R有机EL层14R上。
在步骤S9中，如图1(i)所示，将膜2剥离。通过将膜2和TFT基板1在图1的上下方向相对地拉开，由此将紧贴于TFT基板1的表面的膜2从TFT基板1的表面剥离。如上所示，R有机EL层形成工序结束。
接着，参照图2、图6对G有机EL层形成工序进行说明。该G有机EL层形成工序是在TFT基板1的G有机EL层形成区域11G依次蒸镀并形成G阳极电极12G的电极材料13、G有机EL层14G以及G阴极电极15G而形成G有机EL层14G的工序，如图6所示，构成为包含步骤S10～S18。
即，在步骤S10中，在TFT基板1的上方配置膜2(参照图2(a))，在步骤S11中，使膜2紧贴在TFT基板1上(参照图2(b))，在步骤S12中，在膜2的与G有机EL层形成区域11G对应的部分形成开口图案21(参照图2(c))，在步骤S13中，利用干式蚀刻(或者激光)从G阳极电极12G的表面除去杂质(参照图2(d))，在步骤S14中，利用离子碰撞处理将在步骤S13中不能除去的G阳极电极12G上的杂质除去(参照图2(e))，在步骤S15中，在G阳极电极12G上使电极材料13成膜(参照图2(f))，在步骤S16中，形成G有机EL层14G(参照图2(g))，在步骤S17中，形成G阴极电极15G(参照图2(h))，在步骤S18中，剥离膜2(参照图2(i))，G有机EL层形成工序结束。
此外，在上述中进行了除去杂质的步骤S13和S14两者，但是也可以仅进行步骤S13或者S14中的任一方。另外，在形成上述开口图案21的步骤S12的工序结束后，在不需要除去杂质的工序的情况下，也可以不执行上述步骤S13、S14以及S15。另外，在杂质残渣在上述步骤S13或者S14中完全被除去的情况下，也可以不执行上述步骤S15。
以上各工序与R有机EL层形成工序的对应的各工序同样。此外，在步骤S12中形成于膜2的开口图案21以R阳极电极12R和G阳极电极12G不短路的方式形成。即，以在R有机EL层形成区域11R和G有机EL层形成区域11G成膜的电极材料13相互不接触而分开规定距离的方式形成各个开口图案21(参照图2(f))。
接着，参照图3、图7对B有机EL层形成工序进行说明。该B有机EL层形成工序是在TFT基板1的B有机EL层形成区域11B依次蒸镀并形成B阳极电极12B的电极材料13、B有机EL层14B以及B阴极电极15B而形成B有机EL层14B的工序，如图7所示，构成为包含步骤S19～S27。
即，在步骤S19中，在TFT基板1的上方配置膜2(参照图3(a))，在步骤S20中，使膜2紧贴在TFT基板1上(参照图3(b))，在步骤S21中，在膜2的与B有机EL层形成区域11B对应的部分形成开口图案21(参照图3(c))，在步骤S22中，利用干式蚀刻(或者激光)从B阳极电极12B的表面除去杂质(参照图3(d))，在步骤S23中，利用离子碰撞处理将在步骤S22中不能除去的B阳极电极12B上的杂质除去(参照图3(e))，在步骤S24中，在B阳极电极12B上使电极材料13成膜(参照图3(f))，在步骤S25中，形成B有机EL层14B(参照图3(g))，在步骤S26中，形成B阴极电极15B(参照图3(h))，在步骤S27中，剥离膜2(参照图3(i))，B有机EL层形成工序结束。
此外，在上述中进行了除去杂质的步骤S22和S23两者，但是也可以仅进行步骤S22或者S23之一。另外，在形成上述开口图案21的步骤S21的工序结束后，在不需要除去杂质的工序的情况下，也可以不执行上述步骤S22、S23以及S24。另外，在杂质残渣在上述步骤S22或者S23中完全被除去的情况下，也可以不执行上述步骤S24。
以上各工序与R有机EL层形成工序和G有机EL层形成工序的对应的各工序同样。此外，在步骤S21中形成于膜2的开口图案21以R阳极电极12R、G阳极电极12G以及B阳极电极12B不短路的方式 形成。即，各个开口图案21以在R有机EL层形成区域11R、G有机EL层形成区域11G以及B有机EL层形成区域11B成膜的电极材料13相互不接触而分开规定距离的方式形成(参照图3(f))。
最后，参照图4、图8对阴极电极形成工序进行说明。该阴极电极形成工序是通过形成阴极电极15而使相对基板3贴合从而制成有机EL显示装置的工序，如图8所示，构成为包含步骤S28～S31。
在步骤S28中，如图4(a)所示，形成阴极电极15。在上述的各有机EL层形成工序中，在各个有机EL层14R、14G、14B上形成有阴极电极15R、15G、15B，但是该各阴极电极15R、15G、15B相互不电连接(参照图3(i))。因此，重新在整个TFT基板1上形成阴极电极15，由此使各阴极电极15R、15G、15B均电连接。
在步骤S29中，如图4(b)所示，形成保护膜4。该保护膜4利用绝缘性的材料形成，在上述步骤S28中所成膜的阴极电极15上，以覆盖整个阴极电极15的方式成膜。
在步骤S30中，如图4(c)所示，在保护膜4上形成粘接层5。粘接层5通过旋涂或者喷涂例如UV固化性的树脂而形成。
在步骤S31中，如图4(d)所示，使相对基板3贴合。该相对基板3是透明的，贴合在粘接层5上。例如在使相对基板3紧贴在粘接层5上后，从相对基板3侧照射紫外线使粘接层5固化，由此能进行基板3的贴合。综上所述，制成有机EL显示装置。
根据本实施方式，有机EL显示装置的制造方法构成为包含：使透射可见光的树脂制成的膜2紧贴在TFT基板1上的步骤(S2、S11、S20)；对TFT基板1上的有机EL层形成区域11照射激光，在膜2上形成与有机EL层形成区域11相同形状的开口图案21的步骤(S3、S12、S21)；通过膜2的开口图案21在TFT基板1上的有机EL层形成区域11形成有机EL层14的步骤(S7、S16、S25)；以及剥离膜2的步骤(S9、S18、S27)。膜2的开口图案21通过在膜2紧贴在TFT基板1的表面的状态下照射激光L而形成，因此能高精度地形成。另外，有机EL层通过高精度地形成的开口图案21而形成，因此能容易形成高精细的有机EL层14。
另外，根据本实施方式，有机EL显示装置的制造方法构成为还包含如下步骤：在阳极电极12预先形成于有机EL层形成区域11的TFT基板1中，在形成开口图案21的步骤(S3、S12、S21)与形成有机EL层14的步骤(S7、S16、S25)之间从阳极电极12的表面除去杂质。在该情况下，进行利用干式蚀刻(或者激光)从阳极电极12的表面除去杂质的步骤(S4、S13、S22)。因此，能消除由于在阳极电极12上存在杂质而导致的、阳极电极12的电阻上升、有机EL层14的腐蚀等弊端。而且，在上述步骤(S4、S13、S22)后，进行利用惰性气体的离子碰撞处理从阳极电极12的表面除去杂质的步骤(S5、S14、S23)。因此，即使在步骤(S4、S13、S22)中不能从阳极电极12的表面完全除去杂质的情况下，也能利用离子碰撞处理以物理方式地除去杂质，由此能消除阳极电极12的电阻上升、有机EL层14的腐蚀等弊端。由此，能不使有机EL显示装置的寿命缩短地进行有机EL的点亮。
而且，根据本实施方式，有机EL显示装置的制造方法构成为还包含如下步骤：在阳极电极12预先形成于有机EL层形成区域11的TFT基板1上，在形成开口图案21的步骤(S3、S12、S21)与形成有机EL层14的步骤(S7、S16、S25)之间，通过膜2的开口图案21，在阳极电极12上使电极材料13成膜。在该情况下，在从阳极电极12的表面除去杂质的步骤(S4、S5；S13、S14；S22、S23)与形成有机EL层14的步骤(S7、S16、S25)之间，进行通过膜2的开口图案21在阳极电极12上使电极材料13成膜的步骤(S6、S15、S24)。因此，即使在膜2中形成开口图案21后杂质附着于阳极电极12上的情况下，通过使电极材料13重新成膜，也能防止阳极电极12的电阻上升。另外，电极材料13在杂质与有机EL层14之间成膜，因此能防止由于杂质导致的有机EL层14的腐蚀。
此外，本发明不限于在本实施方式中说明的有机EL显示装置的制造方法，只要是要形成高精细的薄膜图案的情况即可，也能应用于底部发光方式的有机EL显示装置、液晶显示装置的彩色滤光片、半导体基板的配线图案等的形成。
另外，在本发明的其它实施方式中，也可以是，在膜2的上部(与TFT基板1相反的一侧)的至少一部分配置包含铁等的薄金属板，并且在TFT基板1的下方(与膜2相反的一侧)配置磁力吸盘。利用这样的构成，能利用磁性吸附使膜2紧贴在TFT基板1。
而且，在本实施方式中，阴极电极15在各有机EL层形成工序中分别成膜后，在阴极电极形成工序中重新在整体上成膜，但是也可以省略各有机EL层形成工序的成膜。

Claims (2)

1.一种薄膜图案形成方法，在基板的表面形成具有规定形状的薄膜图案，上述基板在薄膜图案形成区域预先形成有电极，上述薄膜图案形成方法的特征在于，包含：
使透射可见光的树脂制成的膜紧贴在上述基板上的步骤；
对上述基板上的薄膜图案形成区域照射激光，在上述膜中形成与薄膜图案相同形状的开口图案的步骤；
在形成上述开口图案后，利用蚀刻或者激光从上述电极的表面除去杂质，进而通过离子碰撞处理从该电极的表面除去杂质，由此从上述电极的表面除去杂质的步骤；
在从上述电极的表面除去杂质后通过上述膜的开口图案在上述电极上使电极材料成膜的步骤；
通过上述膜的开口图案，在上述基板上的上述薄膜图案形成区域形成薄膜图案的步骤；
在形成上述薄膜图案之后，通过上述膜的开口图案在该薄膜图案上使与上述电极相对的其它电极成膜的步骤；以及
剥离上述膜的步骤。
2.根据权利要求1所述的薄膜图案形成方法，其特征在于，上述电极材料利用溅射、真空蒸镀或离子镀的方法形成于上述电极的表面。
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