CN1716092A - 厚膜构件图案的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可以以较少的工序数制造在立体形状上表现出色的厚膜构件图案的制造方法。为此，在基片(1)上叠层第一前驱体层(2a)和因烘烤所引起的收缩率大于第一前驱体层(2a)的第二前驱体层(3a)，并对该叠层体(4)进行总括曝光、显影、烘烤，以获得边缘部为正锥形的膜厚构件图案。

Description

厚膜构件图案的制造方法
技术领域
本发明涉及在配置诸如表面传导型电子放射元件等电子放射构件的基片上所布置的绝缘体图案、在多个的配线间所配置的层间绝缘层图案、在诸如等离子体显示器等基片上所形成的隔板图案、电介质图案、在诸如电路基片等基片上所形成的绝缘体或导电体图案、或者导体图案之类厚膜构件图案的制造方法。
背景技术
在构成各种显示器的导电性图案或绝缘性图案中，作为为了获得所希望的导电性、绝缘性而以厚膜所形成的厚膜构件图案的制造方法，例如可列举出日本专利公开特开2003-195513号公报(美国专利公开公报：2003-049572A)中所披露的利用感光性涂胶的方法。该方法是通过对在基片上所附与的感光性涂胶层进行多次曝光、显影、烘烤(烧成)，或者通过将在基片上附与感光性涂胶进行曝光、显影的工序反复多次，以获得在图案边缘上没有烘烤残渣的、因烘烤所造成的图案收缩较小的高精细的构件图案的方法。
但是，日本专利公开特开2003-195513号公报的方法，由于进行多次曝光，所以各曝光时的掩模与基片的调整对位较为烦杂。另外，人们还希望谋求更进一步的立体形状(边缘部的正锥形和表面部的平坦性)的改善，不增加工序数地制造稳定的厚膜构件图案的方法。
发明内容
本发明的课题就是提供一种以较少的工序数、较高的图案精度制造厚膜构件图案的方法，进而，提供一种在立体形状(边缘部的正锥形和表面部的平坦性)上表现出色，稳定的厚膜构件图案的制造方法。
本发明的技术方案提供一种配置在基片上的厚膜构件图案的制造方法，其特征在于，具有：在基片上附与第一感光性涂胶并进行干燥，形成第一前驱体(precursor，也称之为前体)层的工序；在上述第一前驱体层上附与第二感光性涂胶并进行干燥，形成第二前驱体层的工序；将上述第一前驱体层与第二前驱体层的叠层体经由规定图案的掩模总括曝光，并进行显影而形成前驱体图案的工序；以及对上述前驱体图案进行总括烘烤而形成厚膜构件图案的工序，其中，因上述烘烤工序所造成的、上述第一前驱体层的收缩率与上述第二前驱体层的收缩率相互不同。
附图说明
【图1A、1B、1C、1D、1E】是表示本发明的制造方法的优选实施方式的工序的断面模式图。
【图2】是本发明的图像形成装置的概略斜视图。
【图3A、3B、3C、3D、3E、3F】是表示本发明的图像形成装置的制造方法的工序图。
具体实施方式
下面，就本发明的实施方式进行说明。
利用本发明所制造的厚膜构件图案，对于在配置诸如表面传导型电子放射元件等电子放射构件的基片上所布置的绝缘体图案或导电体图案、在多个配线间所配置的层间绝缘层图案、在诸如等离子体显示器等基片上所形成的隔板图案或电介质图案、在诸如电路基片等基片上所形成的绝缘体图案以及导电体图案等、导电体和电介质均可适用。特别是在配置电子放射构件的基片上所布置的绝缘体图案或在多个配线间所配置的层间绝缘层图案，由于其膜厚大小约为10μm～30μm，所以形状的应变易于产生。因此是优选适用本发明的构件。此外，在下面将要说明的本发明并不限于绝缘体图案，还可适用于配线等导电体图案。
图1A、1B、1C、1D、1E是表示本发明的制造方法的一实施方式的工序的断面模式图。以下，沿图1A、1B、1C、1D、1E对本发明的各工序详细地进行说明。
〔工序1〕
在基片1上附与第一感光性介质胶进行干燥，形成第一前驱体层2a。接着，在该第一前驱体层2a之上附与第二感光性介质胶进行干燥，形成第二前驱体层3a。这样就形成第一前驱体层2a与第二前驱体层3a的叠层体4〔图1A〕。
在本发明中，上述第一前驱体层2a与第二前驱体层3a因烘烤所造成的收缩率互不相同。作为本发明的制造方法中所用的感光性介质胶，在制造电介质图案的情况下，例如在感光性的有机成分及溶媒等中加入添加了氧化铅或氧化铋的玻璃料(glass flit)而构成。另外在制造导电体图案的情况下，例如在感光性地有机成分及溶媒等加入Ag粒子及玻璃料而构成。在此情况下，就能够通过在第一前驱体层和第二前驱体层调整感光性的有机成分或溶媒的量来调整上述收缩率。
作为各感光性介质胶的附与方法，能够利用通常的网印法、棒涂(bar coat)法等以5μm～40μm厚的膜厚来进行形成。
〔工序2〕
对由工序1所形成的叠层体4，经由具有规定图案的掩模5实施总括曝光。各前驱体层2a、3a分别进行光聚合后成为由硬化层2b、3b组成的前驱体图案〔图1B〕。曝光通常是利用贴近曝光装置，在规定的地点进行对准后使平行光7通过对应于所希望的厚膜构件图案9的掩模5的开口部8经由微小间隙被照射到叠层体4。此时，由于各前驱体层2a、3a是总括进行曝光所以在作为各自潜像的硬化层2b、3b上不发生位置上的偏移地、最终获得一样的断面形状。
但是，通常越是朝向下方则有助于感光性的、波长在365nm附近的光因在材料中的吸收或散射进行衰减而使得潜像宽度变小，因此如图1B所示，从硬化层2b向3b潜像宽度就大致连续地变小。
〔工序3〕
图1C表示总括显影后的状态。通常，显影是在用可溶的弱碱性的溶液对未曝光部进行显影后，借助于纯水的冲洗来停止显影，并利用气刀来实施脱水干燥。在本发明中，对第一前驱体层2a、第二前驱体层3a这两层未曝光部同时使用可溶的显影液进行总括显影。
〔工序4〕
对前驱体图案6进行烘烤。这里，前驱体图案6的硬化层2b、3b分别一边软化·结合·熔融一边流动并开始体积收缩〔图1D〕。虽然硬化层2b·3b的形状变化有平行于基片1的方向与膜厚方向，但膜厚方向的体积收缩，不论何处都均等地进行收缩，其图案边缘不会突出来。作为烧成炉一般而言能够使用在大气气氛中的热风循环炉或在大气气氛中且在空气的强制导入下的远红外线发热器加热方式的炉。
图1E是表示从图1D的状态起升温进一步进展，升温至最高到达温度进行烘烤后的状态的图，在上层的第一前驱体层2a与下层的第二前驱体层3a相比收缩率较大的情况下，如图1E所示那样，以上层更加收缩的状态上下层进行结合。
之后，保持数分钟，在大致全部区域上能够熔融的时刻使降温开始返回到室温由此就获得经过完全一体化的所希望的图案的厚膜构件图案9。这样所形成的厚膜构件图案9的立体形状就确保了表面的平面性，特别是在边缘部从基底(基片界面)到上层不会成为外伸形状(角状的突出形状)地、使整齐的正锥形在全部面上得以形成。
【实施例】
下面，列举具体的实施例来详细地说明本发明。
[实施例1]
作为图像形成装置用的电子放射构件呈矩阵状进行配线的电子源基片的制造方法，电子放射构件用的薄膜电极图案和配置在位于其上的配线之间的绝缘体图案通过本发明的制造方法来进行制造。
作为基片使用碱石灰玻璃，首先在此基片上作为下电极(薄膜电极图案)通常将厚度为50nm的Pt材料用一般的光刻·蚀刻法形成为所希望的薄膜图案。
接着，在下电极(薄膜电极图案)上利用网印法对第一感光性介质胶进行成膜。虽然网印版根据所希望的最终膜厚区分使用，但在此情况下以不锈钢制的线径55μm的线材使用了#145(每25.4mm的条数)的版。另外，作为感光性介质胶，使用了在以氧化铅为主成分的玻璃料上，对具有感光性的有机成分和溶媒成分进行调合使质量比含有2～3成左右的介质胶。然后，以使溶媒挥发进行干燥的目的利用暖风和IR发热器实施约100℃、15分钟程度的干燥。干燥后的第一前驱体层的膜厚约26μm左右。
接着，将在包含氧化铅的玻璃料上，对具有感光性的有机成分和溶媒成分进行调合使质量比含有3～4成左右的作为第二感光性涂胶来使用，以使其收缩率大于上述第一感光性涂胶，  并用与上述第一感光性涂胶相同的方法进行成膜、使其干燥。干燥后的第二前驱体层的膜厚约为25μm左右，与第一前驱体层合起来就成为约51μm的膜厚。
接着，将具有对应于所希望的绝缘体图案的开口部的掩模进行对准以在所希望的地点进行曝光，将掩模与上述第二前驱体层的间隙调整成约100μm，以100mJ/cm2的曝光量进行曝光。具体而言就是，在下电极(薄膜电极图案)的上部形成接触孔(通孔)、并使下电极(薄膜电极图案)的上部成为未曝光，这样对准掩模来进行曝光。
在曝光后，用可溶的弱碱性的溶液对第一及第二前驱体层的两未曝光部进行显影后，借助于纯水的冲洗来停止显影，并利用气刀来实施脱水干燥，而获得上下的硬化层一体化的前驱体图案。
然后，大气气氛下进一步一边强制导入空气一边利用分阶段进行加热·冷却的IR发热器加热方式的炉对上述上下一体化后的前驱体图案总括开始烘烤。在其升温过程中，首先通过以直到400℃的程度使残留在两感光性涂胶中的溶媒成分和有机成分燃烧使其消失。然后，进一步升温从比上下硬化层的玻璃料的平均软化点(在此情况下为480℃)低数十度的温度附近起玻璃料进行软化上下硬化层相互结合、体积收缩开始，一边进行熔融一边进行流动。
升温进一步进展直到软化点(在此情况下最高到达温度也设为此温度)进行升温并保持10分钟程度，在大致全部区域能够熔融的时刻使降温开始以返回到室温由此就获得所希望的绝缘体图案。
所获得的绝缘体图案膜厚约26μm，在厚度方向收缩了约50％，但其立体形状确保了表面的平面性，特别是在边缘部从基底(基片界面)到上层不会成为外伸形状(overhung-shape)地、以良好的正锥形得以形成。
然后，在该绝缘体图案上，通过网印和烘烤将Ag涂胶以厚度约8μm进行图案形成作为上电极(配线)以利用通孔与下电极(薄膜电极图案)进行连接。
通过以上处理所制造的电子源基片，在绝缘体图案的通孔处的下电极与上电极之间的连接不良发生率为0.1ppm以下，就获得没有连接不良的良好的矩阵配线。
[实施例2]
图像显示装置用电子源基片的列方向配线与行方向配线的层间绝缘层图案通过本发明的制造方法来进行制造。图2中表示图像形成装置的概略图。11是作为电子源基片的背板(rear plate)，12、13是电子放射元件的一对元件电极(上述的薄膜电极图案)、14是支持框，15是行方向配线，16是列方向配线，17是电子放射元件的导电性膜，18是由一对元件电极12、13和导电性膜17组成的电子放射元件，20是荧光体，21是阳极电极，22是具有荧光体20和阳极电极21的面板(faceplate)。电子源由行方向配线15、列方向配线16和电子放射元件18构成。此外，Dx、Dy分别是行方向配线、列方向配线的读取端子，HV是阳极电极21的读取端子。另外，图3A、3B、3C、3D、3E、3F是说明电子源的制造过程的图，是背板11的部分扩大图。
在背板(在下面有时也简单称之为基片)上使用低应变点玻璃PD200(旭硝子)，首先，在此基片上形成一对元件电极12、13(图3A)。接着作为列方向配线16，将附与了感光性的银涂胶(含有玻璃料)通过网印中的全面涂敷、加热干燥、曝光、显影、烘烤以厚度约5μm、宽度35μm呈带状地进行图案形成(图3B)。
在上述基片上形成由第一感光性涂胶和第二感光性涂胶的叠层体组成的电介质层。作为第一、第二感光性涂胶，分别使用了将以氧化铅为主成分的玻璃料、具有感光性的有机成分和溶媒成分进行了调合的涂胶。此外，使第一感光性涂胶中的、对具有感光性的有机成分和溶媒成分进行调合后的质量比为2～3成左右。另外，使第二感光性涂胶中的、对具有感光性的有机成分和溶媒成分进行调合的质量比为3～4成左右，以使其收缩率大于第一感光性涂胶。
第一感光性介质胶以不锈钢制的线径40μm的线材使用#200(每25.4mm的条数)的版，第二感光性介质胶以不锈钢制的线径55μm的线材使用#145(每25.4mm的条数)的版，任何一个均通过网印、进行成膜。然后以使溶媒挥发进行干燥的目的实施约100℃、15分钟程度的干燥，形成电介质层(前驱体层)的叠层体4(图3C)。干燥后的膜厚，第一前驱体层约19μm左右、第二前驱体层约25μm左右、叠层体合起来就成为约44μm的膜厚。
接着，与实施例1同样，在将曝光、显影分别总括地进行实施后，对上下一体化后的前驱体图案总括实施烘烤(升温后以最高到达温度530℃保持10分钟)，而得到部分地具有用于连接元件电极12和后面形成的行方向配线15的接触孔(通孔)19的层间绝缘层图案(图3D)。其结果，虽然总的膜厚约22μm并在厚度方向仍然收缩了约50％，但其立体形状与实施例1同样，确保了表面的平面性，另外即使在边缘部从基底(基片界面)到上层也不会成为外伸形状地、使良好的正锥形得以形成。
然后，在所得到的层间绝缘层图案之上，作为行方向配线15通过网印和烘烤将Ag涂胶呈带状地进行图案形成(图3E)。然后，涂敷导电性薄膜17，形成电子放射元件(图3F)。特别是在本实施例中，由于第二电介质层的收缩率大于第一电介质层的收缩率，所以电介质图案的形状更为良好，元件电极12与行方向配线15的连接更可靠地进行。
将通过以上处理所制造的层间绝缘层图案使用于图像显示装置用电子源基片，创建图像形成装置。设对置基片(面板)与电子源基片的间隙约1.5mm，将对阳极电极的外加电压设为12kV、使图像形成装置进行动作后，电子源和阳极电极间的异常放电的发生就不会确认到又可获得良好的图像显示。
[实施例3]
在基片上利用本发明的制造方法形成厚膜导电体图案。
作为第一感光性涂胶，使用了在作为导电体的Ag粒子和玻璃料的混合物中、进一步混合了具有感光性的有机成分和溶媒成分的涂胶。此外，将第一感光性涂胶中的、具有感光性的有机成分和溶媒成分的质量比设为2～4成左右。第二感光性涂胶使用了具有与第一感光性涂胶相同的成分的、进行调整以使其收缩率大于第一感光性涂胶的涂胶。具体而言，就是将第二感光性涂胶中的、具有感光性的有机成分和溶媒成分的质量比设为3～4成左右。
在第一及第二感光性涂胶的成膜上，使用了以不锈钢制的线径23μm的线材用#400(每25.4mm的条数)的版的网印法，在成膜后，以使溶媒挥发进行干燥的目的实施约120℃、15分钟左右的干燥。干燥后的膜厚分别为约8μm左右，叠层体的膜厚约为16μm。
接着，与实施例1同样在分别总括实施了曝光、显影后，对经过上下一体化的前驱体图案总括实施烘烤(升温后以最高到达温度480℃保持10分钟)，获得厚膜导电体图案。虽然烘烤后的总膜厚约为9.6μm并在厚度方向上收缩了约40％，但其立体形状与先前的实施例1同样，即使在边缘部从基底(基片界面)到上层也不会成为外伸形状地、以良好的正锥形得以形成。
此外，将此厚膜导电体应用于上述实施例2的图像形成装置的列方向配线后，就与实施例2同样获得良好的图像形成装置。
由于在本发明中，对于叠层体的各层，不用进行使用了不同开口形状的掩模的多次曝光工序，对叠层体总括曝光以形成前驱体图案，所以就可精度良好地形成所希望的图案，而没有因多次曝光所造成的图案精度降低。特别是，由于上述叠层体由收缩率不同的感光性涂胶组成，所以通过在叠层体的上层使用收缩率较大的感光性涂胶，在烘烤时上层更多地进行收缩而使图案的断面成为梯形形状，在图案边缘部确保了良好的正锥形形状和表面平坦性。
从而，根据本发明，就能够以较少的工序数、高精度、效率良好地提供厚膜构件图案。

Claims (3)

1.一种配置在基片上的厚膜构件图案的制造方法，其特征在于，具有：
在基片上附与第一感光性涂胶并进行干燥，形成第一前驱体层的工序；
在上述第一前驱体层上附与第二感光性涂胶并进行干燥，形成第二前驱体层的工序；
将上述第一前驱体层与第二前驱体层的叠层体经由规定图案的掩模进行总括曝光，并进行显影而形成前驱体图案的工序；以及
对上述前驱体图案进行总括烘烤而形成厚膜构件图案的工序，
其中，因上述烘烤工序所引起的、上述第一前驱体层的收缩率与上述第二前驱体层的收缩率相互不同。
2.按照权利要求1所述的厚膜构件图案的制造方法，其特征在于：
比起上述第一前驱体层来上述第二前驱体层一方因上述烘烤工序所引起的收缩率较大。
3.一种图像形成装置的制造方法，该图像形成装置具有多个电子放射构件，将上述多个电子放射构件呈矩阵状进行了配线的多个行方向配线及多个列方向配线，以及在上述行方向配线与列方向配线之间所配置的厚膜电介质层，其特征在于：
上述行方向配线、列方向配线、厚膜电介质层中的至少任意一个利用权利要求1所述的方法来进行制造。
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