JP2004305989A

JP2004305989A - Method for forming film pattern, device and device manufacturing method, electro-optical apparatus and electronic equipment

Info

Publication number: JP2004305989A
Application number: JP2003106592A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Moriyama; 英和森山
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-04-10
Filing date: 2003-04-10
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2023-04-10
Also published as: JP4179026B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for forming a thin film pattern capable of accurately and stably forming a fine film pattern. <P>SOLUTION: A bank formation process which forms a bank B on a substrate P, a material arrangement process which arranges a functional liquid L at a region A partitioned by the bank B, and a heat treatment process which deposits a predetermined substance contained in the functional liquid L by heat treatment are included. The heat treatment process includes a melt process which melts a compound L1 containing the predetermined substance at a temperature of less deposition of the predetermined substance, and a deposition process which deposits the predetermined substance from the above melted compound L2. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、膜パターン形成方法、デバイス及びデバイスの製造方法、電気光学装置、並びに電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子回路または集積回路などに使われる配線などの膜パターンを形成する方法としては、例えばフォトリソグラフィ法が用いられる。このフォトリソグラフィ法は、真空装置などの大掛かりな設備と複雑な工程を必要とし、また材料使用効率も数％程度でそのほとんどを廃棄せざるを得ず、製造コストが高い。
【０００３】
これに対して、液滴吐出ヘッドから液体材料を液滴状に吐出する液滴吐出法、いわゆるインクジェット法を用いて基板上に膜パターンを形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。この方法では、膜パターン用の液体材料（機能液）を基板に直接パターン配置し、その後熱処理やレーザー照射を行って膜パターンに変換する。この方法によれば、フォトリソグラフィが不要となり、プロセスが大幅に簡略化されるとともに、原材料の使用量も少なくてすむというメリットがある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２７４６７１号公報
【特許文献２】
特開２０００−２１６３３０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、デバイスを構成する回路の高密度化が進み、例えば配線についてもさらなる微細化、細線化が要求されている。上述した液滴吐出法を用いた膜パターン形成方法では、吐出した液滴が着弾後に基板上で広がるため、微細な膜パターンを安定的に形成するのが困難であった。
【０００６】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、細い膜パターンを、精度よく安定して形成することができる薄膜パターン形成方法、デバイス及びその製造方法、電気光学装置、並びに電子機器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、以下の構成を採用している。
本発明の膜パターン形成方法は、機能液を基板上に配置して所定物質を含む膜パターンを形成する方法であって、前記基板上にバンクを形成するバンク形成工程と、前記バンクによって区画された領域に前記機能液を配置する材料配置工程と、前記機能液に含まれる所定物質を熱処理により析出させる焼成工程とを有し、前記焼成工程は、前記所定物質の析出が少ない温度条件で前記所定物質を含む化合物を溶融させる溶融工程と、前記溶融した前記化合物から前記所定物質を析出させる析出工程とを含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明の膜パターン形成方法では、バンクによって区画された領域に機能液が配置され、この機能液に対して熱処理を施すことにより、機能液に含まれる所定物質が析出し、その結果、基板上に所定物質を含む膜パターンが形成される。この場合、バンクによって膜パターンの形状が規定されることから、例えばバンクによる溝の幅を狭くするなど、バンクを適切に形成することにより、膜パターンの微細化や細線化が図られる。
また、本発明の膜パターン形成方法では、機能液を熱処理により焼成する際、その熱処理の温度条件を制御することにより、バンク上での所定物質の析出が防止される。すなわち、バンク上に所定物質を含む化合物が残っている場合にも、溶融工程において、その化合物からの所定物質の析出を抑制しつつ、その化合物を一旦溶融させることにより、その溶融物がバンクによって区画された領域内に引き込まれる。その結果、続く析出工程において、バンク上での所定物質の析出が防止され、膜パターンが精度よく安定して形成される。
【０００９】
上記の膜パターン形成方法において、前記化合物は、分解温度に比べて融点が同程度以下であり、分解温度以上の加熱によって前記所定物質を析出するものであるのが好ましい。前記化合物がこうした温度特性を有する場合、例えば、溶融工程での処理温度を化合物の融点と同程度とすることにより、化合物に含まれる所定物質の析出を抑制しつつ、その化合物を溶融させることができる。さらに、溶融工程の後に処理温度を化合物の分解温度以上にすることにより、溶融した化合物から所定物質を析出させることができる。
【００１０】
また例えば、溶融工程において、前記化合物の融点より低い温度から融点を超える温度までの熱処理の昇温速度を制御することによっても、前記所定物質の析出を抑制しつつ、前記化合物を溶融させることができる。
【００１１】
また、上記の膜パターン形成方法において、前記所定物質が、導電性の金属物質であり、前記化合物が、前記金属物質を含む金属化合物であることにより、導電性を有する膜パターンが形成される。この膜パターンは、配線として、各種デバイスに適用される。
【００１２】
本発明のデバイスの製造方法は、基板に膜パターンが形成されてなるデバイスの製造方法であって、上記の膜パターン形成方法により、前記基板に前記膜パターンを形成することを特徴とする。
本発明のデバイス製造方法では、デバイスに形成される膜パターンの微細化や細線化が安定して図られる。そのため、高精度なデバイスを安定して製造することができる。
特に、前記膜パターンが前記基板上に設けられたＴＦＴ（膜トランジスタ）等のスイッチング素子の一部を構成する場合には、高集積化されたスイッチング素子を安定的に得ることができる。
【００１３】
本発明のデバイスは、上記のデバイス製造方法を用いて製造されることを特徴とすることにより、高い精度を有する。
【００１４】
また、本発明の電気光学装置は、上記のデバイスを備えることを特徴とする。電気光学装置としては、例えば、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマ型表示装置などを例示できる。
また、本発明の電子機器は、上記の電気光学装置を備えることを特徴とする。
これらの発明によれば、高精度なデバイスを有することから、品質や性能の向上が図られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の膜パターン形成方法を概念的に示す図である。
本発明の膜パターン形成方法は、機能液Ｌを基板Ｐ上に配置して所定物質（例えば金属物質など）を含む膜パターンＣを形成するものであり、基板Ｐ上にバンクＢを形成するバンク形成工程と、バンクＢによって区画された領域（区画領域Ａ）に機能液Ｌを配置する材料配置工程と、機能液Ｌに含まれる所定物質を熱処理により析出させる焼成工程とを有する。なお、区画領域Ａに配置された機能液Ｌは、溶剤が蒸発乾燥することにより、機能液Ｌの溶質である化合物を含む乾燥膜Ｌ１となる。こうした機能液Ｌを蒸発乾燥させる工程（中間乾燥工程）は、焼成工程の一部として行ってもよいし、焼成工程の前に別工程として行ってもよい。
【００１６】
本発明の膜パターン形成方法では、バンクＢによって区画された区画領域Ａに機能液Ｌが配置され、この機能液Ｌ（乾燥膜Ｌ１）に対して焼成を施すことにより、機能液Ｌに含まれる所定物質が析出し、その結果、基板Ｐ上に所定物質を含む膜パターンＣが形成される。この場合、バンクＢによって膜パターンＣの形状が規定されることから、例えばバンクＢによる溝の幅を狭くするなど、バンクＢを適切に形成することにより、膜パターンＣの微細化や細線化が図られる。なお、膜パターンＣが形成された後、基板ＰからバンクＢを除去してもよく、そのまま基板Ｐ上に残してもよい。
【００１７】
また、本発明において、焼成工程は、所定物質を含む化合物（乾燥膜Ｌ１）を溶融させる溶融工程と、溶融した化合物Ｌ２から所定物質を析出させる析出工程とを含む。すなわち、焼成工程においては、まず、所定物質の析出が少ない温度条件で所定物質を含む化合物（乾燥膜Ｌ１）を一旦溶融させる。この溶融工程において、バンクＢ上に残っている上記化合物（例えば図１に示すａ部）は、溶融に伴って流動性が向上することにより、区画領域Ａ（バンクＢによる溝内部）に引き込まれる。なお、溶融工程では、所定物質の析出が少ない温度条件に制御されているので、その化合物からの所定物質の析出は抑制される。その後、析出工程におけるさらなる熱処理によって、区画領域Ａにおける化合物Ｌ２（化合物の溶融物）から所定物質が析出する。その結果、基板Ｐ上に、所定物質を含む膜パターンＣが形成される。
【００１８】
ここで、上記化合物としては、分解温度に比べて融点が同程度以下であり、かつ分解温度以上の加熱によって上記所定物質を析出するものが好ましく用いられ、一例として、金、銀、銅、パラジウム、ニッケルなどの金属物質を含む有機金属化合物などが挙げられる。例えば、有機銀化合物には、融点が１５０℃程度、分解温度が２５０℃程度のものがある。
【００１９】
こうした温度特性を有する化合物を用いる場合、例えば、溶融工程及び析出工程の各工程で個別に処理温度を制御したり、あるいは熱処理の昇温速度を制御したりすることにより、上述した焼成工程を確実に実施できる。
【００２０】
溶融工程と析出工程とで個別に処理温度を制御する方法では、例えば、溶融工程での処理温度を化合物（例えば有機金属化合物）の融点と同程度とすることにより、その化合物に含まれる所定物質（例えば金属物質）の析出を抑制しつつ、その化合物を溶融させることができる。そして、溶融工程の後に処理温度を化合物の分解温度以上にすることにより、溶融した化合物から所定物質（例えば金属物質）を析出させることができる。
【００２１】
また、熱処理の昇温速度を制御する方法では、例えば、焼成温度（熱処理温度）を上昇させる過程において、上記化合物（例えば有機金属化合物）の融点より低い温度から融点を超える温度までの昇温速度を、上記化合物の溶融の進行に応じて制御する。すなわち、上記化合物の溶融時において、上記所定物質が析出しない範囲の低速で処理温度を上昇させる。これにより、化合物に含まれる所定物質（例えば金属物質）の析出を抑制しつつ、その化合物を溶融させることができる。この方法では、昇温速度の制御（通常は低速昇温）により、所定物質の析出を遅らせることができ、化合物の溶融温度と分解温度とがほぼ同じである場合にも利用できるという利点がある。またこの場合、焼成に係る一連の昇温過程の中で溶融工程と析出工程とを実施するので、処理の簡素化が図られる。なお、化合物の溶融温度と分解温度とが異なる場合には、溶融工程と析出工程とで昇温速度を変化させてもよい。溶融工程に比べて、析出工程での昇温速度を高めることにより、スループットの向上が図られる。
【００２２】
このように、本発明の膜パターン形成方法では、焼成工程において、所定物質を含む化合物を一旦溶融させた後に、その化合物から所定物質を析出させることにより、機能液Ｌに含まれる所定物質がバンクＢ上で析出するのが防止され、膜パターンＣが精度よく安定して形成される。
【００２３】
なお、機能液Ｌに含まれる所定物質が導電性の金属物質であり、機能液Ｌの溶質である化合物が上記金属物質を含む金属化合物である場合、金属物質の析出により導電性を有する膜パターンＣが形成される。こうした導電性の膜パターンＣは、配線として各種デバイスに利用可能である。
【００２４】
図２は、本発明の比較例として、バンクＢ上に機能液Ｌの乾燥物（化合物）が残っている状態（図２に示すａ部）で、焼成により所定物質を析出させた様子を説明するための図である。
図２の比較例では、バンクＢ上に残留した機能液Ｌの乾燥物から所定物質が析出することから、バンクＢによって区画された領域（バンクＢによる溝内部）の膜パターンＣ１とは別に、バンクＢ上においても所定物質を含む膜が形成される（図２に示すａ部）。このようなバンクＢ上にはみ出した膜は密着性が弱かったり、剥離分離しやすかったりするため、この膜が導電性を有する場合にはショートなどの配線不良の原因となりやすい。
【００２５】
これに対して、本発明の膜パターン形成方法では、導電性の膜パターンＣを形成する場合において、バンクＢ上における導電性膜の形成が防止されるので、ショートなどの配線不良が防止される。
【００２６】
図１に戻り、本発明において、バンクＢの形成方法としては、リソグラフィ法や印刷法等、任意の方法を用いることができる。例えば、リソグラフィ法を使用する場合は、スピンコート、スプレーコート、ロールコート、ダイコート、ディップコート等所定の方法で、基板Ｐ上にバンクの形成材料からなる層を形成した後、エッチングやアッシング等によりパターニングすることにより、所定のパターン形状のバンクＢが得られる。なお、基板Ｐとは別の物体上でバンクＢを形成し、それを基板Ｐ上に配置してもよい。
【００２７】
また、バンクＢの形成材料としては、例えば、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、オレフィン樹脂、メラミン樹脂等の高分子材料の他、シリカなどの無機物を含む材料が挙げられる。
【００２８】
また、本発明における基板Ｐとしては、ガラス、石英ガラス、Ｓｉウエハ、プラスチックフィルム、金属板など各種のものが挙げられる。さらに、これら各種の素材基板の表面に半導体膜、金属膜、誘電体膜、有機膜などが下地層として形成されたものも含む。
【００２９】
また、本発明における機能液Ｌとしては、各種のものが適用されるが、例えば、導電性微粒子を含む配線パターン用インクが用いられる。
また、機能液Ｌを、バンクＢによって区画された領域に配置する方法としては、液滴吐出法、いわゆるインクジェット法を用いるのが好ましい。液滴吐出法を用いることにより、スピンコート法などの他の塗布技術に比べて、液体材料の消費に無駄が少なく、基板上に配置する機能液の量や位置の制御を行いやすいという利点がある。
【００３０】
配線パターン用インクは、導電性微粒子を分散媒に分散させた分散液からなるものである。
導電性微粒子としては、例えば、金、銀、銅、パラジウム、及びニッケルのうちのいずれかを含有する金属微粒子の他、これらの酸化物、並びに導電性ポリマーや超電導体の微粒子などが用いられる。
これらの導電性微粒子は、分散性を向上させるために表面に有機物などをコーティングして使うこともできる。
導電性微粒子の粒径は５ｎｍ以上０．１μｍ以下であることが好ましい。０．１μｍより大きいと、後述する液滴吐出ヘッドのノズルに目詰まりが生じるおそれがある。また、５ｎｍより小さいと、導電性微粒子に対するコーティング剤の体積比が大きくなり、得られる膜中の有機物の割合が過多となる。
【００３１】
分散媒としては、上記の導電性微粒子を分散できるもので、凝集を起こさないものであれば特に限定されない。例えば、水の他に、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、デカン、ドデカン、テトラデカン、トルエン、キシレン、シメン、デュレン、インデン、ジペンテン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、シクロヘキシルベンゼンなどの炭化水素系化合物、またエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、１，２−ジメトキシエタン、ビス（２−メトキシエチル）エーテル、ｐ−ジオキサンなどのエーテル系化合物、さらにプロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノンなどの極性化合物を例示できる。これらのうち、微粒子の分散性と分散液の安定性、また液滴吐出法（インクジェット法）への適用の容易さの点で、水、アルコール類、炭化水素系化合物、エーテル系化合物が好ましく、より好ましい分散媒としては、水、炭化水素系化合物を挙げることができる。
【００３２】
上記導電性微粒子の分散液の表面張力は０．０２Ｎ／ｍ以上０．０７Ｎ／ｍ以下の範囲内であることが好ましい。液滴吐出法にて液体を吐出する際、表面張力が０．０２Ｎ／ｍ未満であると、インク組成物のノズル面に対する濡れ性が増大するため飛行曲りが生じやすくなり、０．０７Ｎ／ｍを超えるとノズル先端でのメニスカスの形状が安定しないため吐出量や、吐出タイミングの制御が困難になる。表面張力を調整するため、上記分散液には、基板との接触角を大きく低下させない範囲で、フッ素系、シリコーン系、ノニオン系などの表面張力調節剤を微量添加するとよい。ノニオン系表面張力調節剤は、液体の基板への濡れ性を向上させ、膜のレベリング性を改良し、膜の微細な凹凸の発生などの防止に役立つものである。上記表面張力調節剤は、必要に応じて、アルコール、エーテル、エステル、ケトン等の有機化合物を含んでもよい。
【００３３】
上記分散液の粘度は１ｍＰａ・ｓ以上５０ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。液滴吐出法を用いて液体材料を液滴として吐出する際、粘度が１ｍＰａ・ｓより小さい場合にはノズル周辺部がインクの流出により汚染されやすく、また粘度が５０ｍＰａ・ｓより大きい場合は、ノズル孔での目詰まり頻度が高くなり円滑な液滴の吐出が困難となる。
【００３４】
液滴吐出法の吐出技術としては、帯電制御方式、加圧振動方式、電気機械変換式、電気熱変換方式、静電吸引方式などが挙げられる。帯電制御方式は、材料に帯電電極で電荷を付与し、偏向電極で材料の飛翔方向を制御してノズルから吐出させるものである。また、加圧振動方式は、材料に３０ｋｇ／ｃｍ^２程度の超高圧を印加してノズル先端側に材料を吐出させるものであり、制御電圧をかけない場合には材料が直進してノズルから吐出され、制御電圧をかけると材料間に静電的な反発が起こり、材料が飛散してノズルから吐出されない。また、電気機械変換方式は、ピエゾ素子（圧電素子）がパルス的な電気信号を受けて変形する性質を利用したもので、ピエゾ素子が変形することによって材料を貯留した空間に可撓物質を介して圧力を与え、この空間から材料を押し出してノズルから吐出させるものである。
【００３５】
また、電気熱変換方式は、材料を貯留した空間内に設けたヒータにより、材料を急激に気化させてバブル（泡）を発生させ、バブルの圧力によって空間内の材料を吐出させるものである。静電吸引方式は、材料を貯留した空間内に微小圧力を加え、ノズルに材料のメニスカスを形成し、この状態で静電引力を加えてから材料を引き出すものである。また、この他に、電場による流体の粘性変化を利用する方式や、放電火花で飛ばす方式などの技術も適用可能である。液滴吐出法は、材料の使用に無駄が少なく、しかも所望の位置に所望の量の材料を的確に配置できるという利点を有する。なお、液滴吐出法により吐出される液状材料（流動体）の一滴の量は、例えば１〜３００ナノグラムである。
【００３６】
本発明の膜パターン形成方法では、上述した配線パターン用インクを用いることにより、導電性を有する膜パターンを形成することができる。この導電性の膜パターンは、配線として、各種デバイスに適用される。
【００３７】
図３は、本発明の膜パターン形成方法に用いられる装置の一例として、液滴吐出法によって基板上に液体材料を配置する液滴吐出装置（インクジェット装置）ＩＪの概略構成を示す斜視図である。
【００３８】
液滴吐出装置ＩＪは、液滴吐出ヘッド１と、Ｘ軸方向駆動軸４と、Ｙ軸方向ガイド軸５と、制御装置ＣＯＮＴと、ステージ７と、クリーニング機構８と、基台９と、ヒータ１５とを備えている。
ステージ７は、この液滴吐出装置ＩＪによりインク（液体材料）を設けられる基板Ｐを支持するものであって、基板Ｐを基準位置に固定する不図示の固定機構を備えている。
【００３９】
液滴吐出ヘッド１は、複数の吐出ノズルを備えたマルチノズルタイプの液滴吐出ヘッドであり、長手方向とＹ軸方向とを一致させている。複数の吐出ノズルは、液滴吐出ヘッド１の下面にＹ軸方向に並んで一定間隔で設けられている。液滴吐出ヘッド１の吐出ノズルからは、ステージ７に支持されている基板Ｐに対して、上述した導電性微粒子を含むインクが吐出される。
【００４０】
Ｘ軸方向駆動軸４には、Ｘ軸方向駆動モータ２が接続されている。Ｘ軸方向駆動モータ２はステッピングモータ等であり、制御装置ＣＯＮＴからＸ軸方向の駆動信号が供給されると、Ｘ軸方向駆動軸４を回転させる。Ｘ軸方向駆動軸４が回転すると、液滴吐出ヘッド１はＸ軸方向に移動する。
Ｙ軸方向ガイド軸５は、基台９に対して動かないように固定されている。ステージ７は、Ｙ軸方向駆動モータ３を備えている。Ｙ軸方向駆動モータ３はステッピングモータ等であり、制御装置ＣＯＮＴからＹ軸方向の駆動信号が供給されると、ステージ７をＹ軸方向に移動する。
【００４１】
制御装置ＣＯＮＴは、液滴吐出ヘッド１に液滴の吐出制御用の電圧を供給する。また、Ｘ軸方向駆動モータ２に液滴吐出ヘッド１のＸ軸方向の移動を制御する駆動パルス信号を、Ｙ軸方向駆動モータ３にステージ７のＹ軸方向の移動を制御する駆動パルス信号を供給する。
クリーニング機構８は、液滴吐出ヘッド１をクリーニングするものである。クリーニング機構８には、図示しないＹ軸方向の駆動モータが備えられている。このＹ軸方向の駆動モータの駆動により、クリーニング機構８は、Ｙ軸方向ガイド軸５に沿って移動する。クリーニング機構８の移動も制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
ヒータ１５は、ここではランプアニールにより基板Ｐを熱処理する手段であり、基板Ｐ上に塗布された液体材料に含まれる溶媒の蒸発及び乾燥を行う。このヒータ１５の電源の投入及び遮断も制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
【００４２】
液滴吐出装置ＩＪは、液滴吐出ヘッド１と基板Ｐを支持するステージ７とを相対的に走査しつつ基板Ｐに対して液滴を吐出する。ここで、以下の説明において、Ｘ軸方向を走査方向、Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向を非走査方向とする。したがって、液滴吐出ヘッド１の吐出ノズルは、非走査方向であるＹ軸方向に一定間隔で並んで設けられている。なお、図３では、液滴吐出ヘッド１は、基板Ｐの進行方向に対し直角に配置されているが、液滴吐出ヘッド１の角度を調整し、基板Ｐの進行方向に対して交差させるようにしてもよい。このようにすれば、液滴吐出ヘッド１の角度を調整することで、ノズル間のピッチを調節することが出来る。また、基板Ｐとノズル面との距離を任意に調節することが出来るようにしてもよい。
【００４３】
図４は、ピエゾ方式による液体材料の吐出原理を説明するための図である。
図４において、液体材料（配線パターン用インク、機能液）を収容する液体室２１に隣接してピエゾ素子２２が設置されている。液体室２１には、液体材料を収容する材料タンクを含む液体材料供給系２３を介して液体材料が供給される。ピエゾ素子２２は駆動回路２４に接続されており、この駆動回路２４を介してピエゾ素子２２に電圧を印加し、ピエゾ素子２２を変形させることにより、液体室２１が変形し、ノズル２５から液体材料が吐出される。この場合、印加電圧の値を変化させることにより、ピエゾ素子２２の歪み量が制御される。また、印加電圧の周波数を変化させることにより、ピエゾ素子２２の歪み速度が制御される。ピエゾ方式による液滴吐出は材料に熱を加えないため、材料の組成に影響を与えにくいという利点を有する。
【００４４】
次に、本発明の膜パターン形成方法の実施形態の一例として、基板上に導電膜配線を形成する方法について図５のフローチャートを参照して詳しく説明する。本実施形態に係る膜パターン形成方法は、上述した配線パターン用のインク（配線パターン形成材料）を基板上に配置し、その基板上に配線用の導電膜パターンを形成するものであり、バンク形成工程、残渣処理工程、撥液化処理工程、材料配置工程、中間乾燥工程、及び焼成工程から概略構成される。
以下、各工程毎に詳細に説明する。
【００４５】
（バンク形成工程）
バンクは、仕切部材として機能する部材であり、バンクの形成はリソグラフィ法や印刷法等、任意の方法で行うことができる。例えば、リソグラフィ法を使用する場合は、スピンコート、スプレーコート、ロールコート、ダイコート、ディップコート等所定の方法で、基板上にバンクの高さに合わせてバンクの形成材料を塗布し、その上にレジスト層を塗布する。そして、バンク形状（配線パターン）に合わせてマスクを施しレジストを露光・現像することによりバンク形状に合わせたレジストを残す。最後にエッチングしてマスク以外の部分のバンク材料を除去する。また、下層が無機物で上層が有機物で構成された２層以上でバンク（凸部）を形成してもよい。
【００４６】
これにより、先の図１に示したように、配線パターンを形成すべき領域の周辺を囲むように、例えば１０μｍ幅でバンクが突設される。
なお、基板に対しては、有機材料塗布前に表面改質処理として、ＨＭＤＳ処理（（ＣＨ_３）_３ＳｉＮＨＳｉ（ＣＨ_３）_３を蒸気状にして塗布する方法）が施されている。
【００４７】
（残渣処理工程（親液化処理工程））
次に、バンク間におけるバンク形成時のレジスト（有機物）残渣を除去するために、基板に対して残渣処理を施す。
残渣処理としては、紫外線を照射することにより残渣処理を行う紫外線（ＵＶ）照射処理や大気雰囲気中で酸素を処理ガスとするＯ_２プラズマ処理等を選択できるが、ここではＯ_２プラズマ処理を実施する。
【００４８】
具体的には、基板Ｐに対しプラズマ放電電極からプラズマ状態の酸素を照射することで行う。Ｏ_２プラズマ処理の条件としては、例えばプラズマパワーが５０〜１０００Ｗ、酸素ガス流量が５０〜１００ｍｌ／ｍｉｎ、プラズマ放電電極に対する基板Ｐの板搬送速度が０．５〜１０ｍｍ／ｓｅｃ、基板温度が７０〜９０℃とされる。
なお、基板Ｐがガラス基板の場合、その表面は配線パターン形成材料に対して親液性を有しているが、本実施の形態のように残渣処理のためにＯ_２プラズマ処理や紫外線照射処理を施すことで、基板表面の親液性を高めることができる。
【００４９】
（撥液化処理工程）
続いて、バンクに対し撥液化処理を行い、その表面に撥液性を付与する。
撥液化処理としては、例えば大気雰囲気中でテトラフルオロメタンを処理ガスとするプラズマ処理法（ＣＦ_４プラズマ処理法）を採用することができる。ＣＦ_４プラズマ処理の条件は、例えばプラズマパワーが５０〜１０００ｋＷ、４フッ化メタンガス流量が５０〜１００ｍｌ／ｍｉｎ、プラズマ放電電極に対する基体搬送速度が０．５〜１０２０ｍｍ／ｓｅｃ、基体温度が７０〜９０℃とされる。
なお、処理ガスとしては、テトラフルオロメタン（四フッ化炭素）に限らず、他のフルオロカーボン系のガスを用いることもできる。
【００５０】
このような撥液化処理を行うことにより、バンクにはこれを構成する樹脂中にフッ素基が導入され、高い撥液性が付与される。なお、上述した親液化処理としてのＯ_２プラズマ処理は、バンクの形成前に行ってもよいが、Ｏ_２プラズマによる前処理がなされると、バンクがフッ素化（撥液化）されやすいという性質があるため、バンクを形成した後にＯ_２プラズマ処理することが好ましい。
なお、バンクに対する撥液化処理により、先に親液化処理した基板表面に対し多少は影響があるものの、特に基板がガラス等からなる場合には、撥液化処理によるフッ素基の導入が起こらないため、基板はその親液性、すなわち濡れ性が実質上損なわれることはない。
また、バンクについては、撥液性を有する材料（例えばフッ素基を有する樹脂材料）によって形成することにより、その撥液処理を省略するようにしてもよい。
【００５１】
（材料配置工程及び中間乾燥工程）
次に、先の図３に示した液滴吐出装置ＩＪによる液滴吐出法を用いて、配線パターン形成材料を、基板上のバンクによって区画された領域（先の図１に示す区画領域Ａ）、すなわちバンクによる溝の内部に配置する。なお、本例では、配線パターン形成材料として、導電性微粒子として有機銀化合物を用い、溶媒（分散媒）としてジエチレングリコールジエチルエーテルを用いたインク（分散液）を用いる。
【００５２】
すなわち、材料配置工程では、図６（ａ）に示すように、液体吐出ヘッド１から配線パターン形成材料を含む液体材料Ｌを液滴にして吐出し、その液滴を基板Ｐ上のバンクＢ、Ｂ間（バンクＢによる溝の内部）に配置する。液滴吐出の条件としては、例えば、インク重量４ｎｇ／ｄｏｔ、インク速度（吐出速度）５〜７ｍ／ｓｅｃで行う。
【００５３】
このとき、バンクＢ、Ｂによって液体材料の配置領域が仕切られていることから、その液体材料Ｌが基板Ｐ上で拡がることが阻止される。
【００５４】
また、図６（ａ）に示すように、隣接するバンクＢ、Ｂ間の幅Ｗが液滴の直径Ｄより狭い場合（すなわち、液滴の直径ＤがバンクＢによる溝の幅Ｗより大きい場合）、図６（ｂ）の二点鎖線で示すように、液滴の一部がバンクＢ、Ｂ上にのるものの、毛管現象などにより液体材料ＬはバンクＢ、Ｂ間に入り込む。本例では、バンクＢ、Ｂは撥液性が付与されていることから、液体材料がバンクＢにはじかれ、バンクＢ、Ｂ間により確実に流れ込む。
また、基板Ｐの表面は親液性を付与されているため、バンクＢ、Ｂ間に流れ込んだ液体材料Ｌがその区画された領域内で均一に広がる。これにより、吐出する液滴の直径Ｄより狭い線幅Ｗの塗膜が形成される。
【００５５】
（中間乾燥工程）
基板に液体材料を配置した後、分散媒の除去及び膜厚確保のため、必要に応じて乾燥処理をする。乾燥処理は、例えば基板Ｐを加熱する通常のホットプレート、電気炉などによる処理の他、ランプアニールによって行なうこともできる。ランプアニールに使用する光の光源としては、特に限定されないが、赤外線ランプ、キセノンランプ、ＹＡＧレーザー、アルゴンレーザー、炭酸ガスレーザー、ＸｅＦ、ＸｅＣｌ、ＸｅＢｒ、ＫｒＦ、ＫｒＣｌ、ＡｒＦ、ＡｒＣｌなどのエキシマレーザーなどを光源として使用することができる。これらの光源は一般には、出力１０Ｗ以上５０００Ｗ以下の範囲のものが用いられるが、本実施形態では１００Ｗ以上１０００Ｗ以下の範囲で十分である。
【００５６】
（焼成工程）
焼成工程は、材料配置・中間乾燥後の基板を熱処理することにより、乾燥膜に含まれる分散媒を完全に除去するとともに、乾燥膜に含まれる有機銀化合物から銀を析出させて導電性膜を形成するものである。なお、本例で用いる配線パターン用インクに含まれる有機銀化合物は、融点が１５０℃程度、分解温度が２５０℃程度である。また、この有機銀化合物は、溶融しながら分解し、銀を析出する性質を有しているものの、溶融開始時点における銀の析出は非常に遅い。
【００５７】
焼成工程では、銀の析出が少ない温度条件で有機銀化合物を一旦溶融させ（溶融工程）、その後、溶融した有機銀化合物から銀を析出させる（析出工程）。
【００５８】
具体的には、乾燥膜が形成された基板を、電気炉などの炉内に投入し、炉内を有機銀化合物の分解温度である２５０℃程度以上の温度に昇温する。また、昇温過程においては、有機銀化合物の融点である１５０℃より低い温度（例えば１００℃）から融点を超える温度（例えば１６０℃）までの熱処理の昇温速度を、有機銀化合物の溶融の進行に応じて制御する。本例では、炉内が上記温度範囲にあるときには、銀が析出しない範囲の低速（例えば、２分で１℃の昇温速度以下）で炉内の温度を上昇させる。これにより、先の図１に示したように、バンク上に残っている有機銀化合物は、溶融に伴って流動性が向上することにより、バンクによる区画領域（バンクによる溝内部）に引き込まれる。本例では、バンク自身に發液処理が行われていることから、溶融した液がバンク内に容易に集まる。またこのとき、上記炉内の昇温速度の制御により、銀の析出は抑制される。
【００５９】
その後、炉内を２５０℃程度まで昇温する。これにより、バンクによる区画領域（バンクによる溝内部）に配置された有機銀化合物から銀が析出し、導電性の膜パターンが形成される。
【００６０】
なお、焼成工程は通常大気中で行なわれるが、必要に応じて、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガス雰囲気中で行なうこともできる。また、焼成工程における処理温度は、分散媒の沸点（蒸気圧）、雰囲気ガスの種類や圧力、微粒子の分散性や酸化性等の熱的挙動、コーティング材の有無や量、基材の耐熱温度などを考慮して適宜決定される。また、本例のように、焼成温度が約２５０以上となる場合には、バンク及び液体材料の乾燥膜の上に低融点ガラスなどを予め塗布してもよい。
【００６１】
以上の工程により、機能膜の乾燥膜は微粒子間の電気的接触が確保され、導電性膜（膜パターン）に変換される。
本例では、焼成工程において、有機銀化合物を一旦溶融させた後に、その有機銀化合物から銀を析出させることにより、バンク上で銀が析出するのが防止され、細い導電性の膜パターンが精度よく安定して形成される。
【００６２】
次に、本発明の電気光学装置の一例である液晶表示装置について説明する。
図７は、本発明に係る液晶表示装置について、各構成要素とともに示す対向基板側から見た平面図であり、図８は図１のＨ−Ｈ’線に沿う断面図である。図９は、液晶表示装置の画像表示領域においてマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図で、図１０は、液晶表示装置の部分拡大断面図である。なお、以下の説明に用いた各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
【００６３】
図７及び図８において、本実施の形態の液晶表示装置（電気光学装置）１００は、対をなすＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とが光硬化性の封止材であるシール材５２によって貼り合わされ、このシール材５２によって区画された領域内に液晶５０が封入、保持されている。シール材５２は、基板面内の領域において閉ざされた枠状に形成されてなり、液晶注入口を備えず、封止材にて封止された痕跡がない構成となっている。
【００６４】
シール材５２の形成領域の内側の領域には、遮光性材料からなる周辺見切り５３が形成されている。シール材５２の外側の領域には、データ線駆動回路２０１及び実装端子２０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する２辺に沿って走査線駆動回路２０４が形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺には、画像表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路２０４の間を接続するための複数の配線２０５が設けられている。また、対向基板２０のコーナー部の少なくとも１箇所においては、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための基板間導通材２０６が配設されている。
【００６５】
なお、データ線駆動回路２０１及び走査線駆動回路２０４をＴＦＴアレイ基板１０の上に形成する代わりに、例えば、駆動用ＬＳＩが実装されたＴＡＢ（ＴａｐｅＡｕｔｏｍａｔｅｄＢｏｎｄｉｎｇ）基板とＴＦＴアレイ基板１０の周辺部に形成された端子群とを異方性導電膜を介して電気的及び機械的に接続するようにしてもよい。なお、液晶表示装置１００においては、使用する液晶５０の種類、すなわち、ＴＮ（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）モード、ＳＴＮ（ＳｕｐｅｒＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）モード等の動作モードや、ノーマリホワイトモード／ノーマリブラックモードの別に応じて、位相差板、偏光板等が所定の向きに配置されるが、ここでは図示を省略する。
また、液晶表示装置１００をカラー表示用として構成する場合には、対向基板２０において、ＴＦＴアレイ基板１０の後述する各画素電極に対向する領域に、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタをその保護膜とともに形成する。
【００６６】
このような構造を有する液晶表示装置１００の画像表示領域においては、図９に示すように、複数の画素１００ａがマトリクス状に構成されているとともに、これらの画素１００ａの各々には、画素スイッチング用のＴＦＴ（スイッチング素子）３０が形成されており、画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを供給するデータ線６ａがＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次で供給してもよく、相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。また、ＴＦＴ３０のゲートには走査線３ａが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線３ａにパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍをこの順に線順次で印加するように構成されている。
【００６７】
画素電極１９は、ＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ３０を一定期間だけオン状態とすることにより、データ線６ａから供給される画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを各画素に所定のタイミングで書き込む。このようにして画素電極１９を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、図８に示す対向基板２０の対向電極１２１との間で一定期間保持される。なお、保持された画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎがリークするのを防ぐために、画素電極１９と対向電極１２１との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量６０が付加されている。例えば、画素電極１９の電圧は、ソース電圧が印加された時間よりも３桁も長い時間だけ蓄積容量６０により保持される。これにより、電荷の保持特性は改善され、コントラスト比の高い液晶表示装置１００を実現することができる。
【００６８】
図１０はボトムゲート型ＴＦＴ３０を有する液晶表示装置１００の部分拡大断面図であって、ＴＦＴアレイ基板１０を構成するガラス基板Ｐには、上記膜パターン形成方法により、導電性膜としてのゲート配線６１が形成されている。
【００６９】
ゲート配線６１上には、ＳｉＮｘからなるゲート絶縁膜６２を介してアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層からなる半導体層６３が積層されている。このゲート配線部分に対向する半導体層６３の部分がチャネル領域とされている。半導体層６３上には、オーミック接合を得るための例えばｎ＋型ａ−Ｓｉ層からなる接合層６４ａ及び６４ｂが積層されており、チャネル領域の中央部における半導体層６３上には、チャネルを保護するためのＳｉＮｘからなる絶縁性のエッチストップ膜６５が形成されている。なお、これらゲート絶縁膜６２、半導体層６３、及びエッチストップ膜６５は、蒸着（ＣＶＤ）後にレジスト塗布、感光・現像、フォトエッチングを施されることで、図示されるようにパターニングされる。
【００７０】
さらに、接合層６４ａ、６４ｂ及びＩＴＯからなる画素電極１９も同様に成膜するとともに、フォトエッチングを施されることで、図示するようにパターニングされる。そして、画素電極１９、ゲート絶縁膜６２及びエッチストップ膜６５上にそれぞれバンク６６…を突設し、これらバンク６６…間に上述した液滴吐出装置ＩＪを用いて、銀化合物の液滴を吐出することでソース線、ドレイン線を形成することができる。
【００７１】
本実施の形態の液晶表示装置は、上記膜パターン形成方法により、微細化や細線化が図られた導電膜が、精度よく安定して形成されることから、高い品質や性能が得られる。
【００７２】
なお、上記実施形態では、ＴＦＴ３０を液晶表示装置１００の駆動のためのスイッチング素子として用いる構成としたが、液晶表示装置以外にも例えば有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示デバイスに応用が可能である。有機ＥＬ表示デバイスは、蛍光性の無機および有機化合物を含む薄膜を、陰極と陽極とで挟んだ構成を有し、前記薄膜に電子および正孔（ホール）を注入して再結合させることにより励起子（エキシトン）を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出（蛍光・燐光）を利用して発光させる素子である。そして、上記のＴＦＴ３０を有する基板上に、有機ＥＬ表示素子に用いられる蛍光性材料のうち、赤、緑および青色の各発光色を呈する材料すなわち発光層形成材料及び正孔注入／電子輸送層を形成する材料をインクとし、各々をパターニングすることで、自発光フルカラーＥＬデバイスを製造することができる。本発明におけるデバイス（電気光学装置）の範囲にはこのような有機ＥＬデバイスをも含むものである。
【００７３】
また、本発明に係るデバイス（電気光学装置）としては、上記の他に、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）や、基板上に形成された小面積の薄膜に膜面に平行に電流を流すことにより、電子放出が生ずる現象を利用する表面伝導型電子放出素子等にも適用可能である。
【００７４】
次に、本発明の電子機器の具体例について説明する。
図１１（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図１１（ａ）において、６００は携帯電話本体を示し、６０１は上記実施形態の液晶表示装置を備えた液晶表示部を示している。
図１１（ｂ）は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図１１（ｂ）において、７００は情報処理装置、７０１はキーボードなどの入力部、７０３は情報処理本体、７０２は上記実施形態の液晶表示装置を備えた液晶表示部を示している。
図１１（ｃ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図１１（ｃ）において、８００は時計本体を示し、８０１は上記実施形態の液晶表示装置を備えた液晶表示部を示している。
図１１（ａ）〜（ｃ）に示す電子機器は、上記実施形態の液晶表示装置を備えたものであるので、高い品質や性能が得られる。
なお、本実施形態の電子機器は液晶装置を備えるものとしたが、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマ型表示装置等、他の電気光学装置を備えた電子機器とすることもできる。
【００７５】
次に、本発明の膜パターンの形成方法によって形成される膜パターンを、アンテナ回路に適用した例について説明する。
図１２は、本実施形態例に係る非接触型カード媒体を示しており、非接触型カード媒体４００は、カード基体４０２とカードカバー４１８から成る筐体内に、半導体集積回路チップ４０８とアンテナ回路４１２を内蔵し、図示されない外部の送受信機と電磁波または静電容量結合の少なくとも一方により電力供給あるいはデータ授受の少なくとも一方を行うようになっている。
【００７６】
本実施形態では、上記アンテナ回路４１２が、本発明の膜パターン形成方法に基づいて形成されている。そのため、上記アンテナ回路４１２の微細化や細線化が図られ、高い品質や性能を得ることができる。
【００７７】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の膜パターン形成方法を概念的に示す図である。
【図２】本発明の比較例として、バンク上に機能液の乾燥物が残留した状態で、熱処理により所定物質を析出させた様子を説明するための図である。
【図３】液滴吐出装置の概略斜視図である。
【図４】ピエゾ方式による液状体の吐出原理を説明するための図である。
【図５】配線パターンを形成する手順を示すフローチャート図である。
【図６】機能液としての配線パターン用インクを基板上に配置する様子を示す図である。
【図７】液晶表示装置を対向基板の側から見た平面図である。
【図８】図７のＨ−Ｈ’線に沿う断面図である。
【図９】液晶表示装置の等価回路図である。
【図１０】同、液晶表示装置の部分拡大断面図である。
【図１１】本発明の電子機器の具体例を示す図である。
【図１２】非接触型カード媒体の分解斜視図である。
【符号の説明】
Ｂ…バンク、Ｐ…基板（ガラス基板）、Ａ…区画領域、Ｌ…機能液、Ｃ…膜パターン（導電性膜）、Ｌ１…乾燥膜、Ｌ２…溶融物、３０…ＴＦＴ（スイッチング素子）、１００…液晶表示装置（電気光学装置）、４００…非接触型カード媒体（電子機器）。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a film pattern forming method, a device and a device manufacturing method, an electro-optical device, and an electronic apparatus.
[0002]
[Prior art]
As a method of forming a film pattern such as a wiring used for an electronic circuit or an integrated circuit, for example, a photolithography method is used. This photolithography method requires large-scale equipment such as a vacuum apparatus and complicated steps, has a material use efficiency of about several percent, and has to dispose most of the material, resulting in high manufacturing costs.
[0003]
On the other hand, there has been proposed a method of forming a film pattern on a substrate using a droplet discharge method of discharging a liquid material in a droplet form from a droplet discharge head, that is, a so-called inkjet method (for example, Patent Document 1). , Patent Document 2). In this method, a liquid material (functional liquid) for a film pattern is directly arranged in a pattern on a substrate, and then heat treatment or laser irradiation is performed to convert the film material into a film pattern. According to this method, there is an advantage that photolithography is not required, the process is greatly simplified, and the amount of raw materials used can be reduced.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-11-274671
[Patent Document 2]
JP-A-2000-216330
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, the density of circuits constituting a device has been increased, and for example, further miniaturization and thinning of wiring have been required. In the film pattern forming method using the above-described droplet discharging method, it is difficult to stably form a fine film pattern because the discharged droplet spreads on the substrate after landing.
[0006]
The present invention has been made in consideration of the above points, and a thin film pattern forming method, a device and a manufacturing method thereof, an electro-optical device, and an electronic device capable of accurately and stably forming a thin film pattern. The purpose is to provide equipment.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.
The method for forming a film pattern according to the present invention is a method for forming a film pattern containing a predetermined substance by disposing a functional liquid on a substrate, wherein a bank forming step of forming a bank on the substrate, A material disposing step of disposing the functional liquid in the region, and a firing step of depositing a predetermined substance contained in the functional liquid by heat treatment, wherein the firing step is performed under a temperature condition in which the deposition of the predetermined substance is small. The method includes a melting step of melting a compound containing a predetermined substance, and a precipitation step of precipitating the predetermined substance from the molten compound.
[0008]
In the film pattern forming method of the present invention, the functional liquid is arranged in a region defined by the bank, and a heat treatment is performed on the functional liquid, whereby a predetermined substance contained in the functional liquid is deposited. Then, a film pattern containing a predetermined substance is formed. In this case, since the shape of the film pattern is defined by the bank, the film pattern can be made finer and thinner by appropriately forming the bank, for example, by reducing the width of the groove by the bank.
Further, in the method of forming a film pattern according to the present invention, when the functional liquid is baked by heat treatment, the temperature condition of the heat treatment is controlled to prevent the deposition of a predetermined substance on the bank. In other words, even when a compound containing a predetermined substance remains on the bank, in the melting step, the compound is once melted while suppressing precipitation of the predetermined substance from the compound, so that the molten material is dispersed by the bank. It is drawn into the defined area. As a result, in the subsequent deposition step, the deposition of the predetermined substance on the bank is prevented, and the film pattern is accurately and stably formed.
[0009]
In the above-described film pattern forming method, it is preferable that the compound has a melting point lower than or equal to the decomposition temperature, and precipitates the predetermined substance by heating at a temperature higher than the decomposition temperature. When the compound has such temperature characteristics, for example, by setting the treatment temperature in the melting step to be approximately the same as the melting point of the compound, it is possible to suppress the precipitation of a predetermined substance contained in the compound and melt the compound. it can. Further, by setting the treatment temperature after the melting step to be equal to or higher than the decomposition temperature of the compound, a predetermined substance can be precipitated from the molten compound.
[0010]
Further, for example, in the melting step, by controlling the rate of temperature increase of the heat treatment from a temperature lower than the melting point of the compound to a temperature exceeding the melting point, the compound can be melted while suppressing the precipitation of the predetermined substance. it can.
[0011]
In the above-described method for forming a film pattern, the predetermined substance is a conductive metal substance, and the compound is a metal compound containing the metal substance, whereby a conductive film pattern is formed. This film pattern is applied to various devices as wiring.
[0012]
A device manufacturing method according to the present invention is a device manufacturing method in which a film pattern is formed on a substrate, wherein the film pattern is formed on the substrate by the above-described film pattern forming method.
According to the device manufacturing method of the present invention, the film pattern formed on the device can be stably miniaturized and thinned. Therefore, a highly accurate device can be manufactured stably.
In particular, when the film pattern forms a part of a switching element such as a TFT (film transistor) provided on the substrate, a highly integrated switching element can be stably obtained.
[0013]
The device of the present invention has high accuracy by being manufactured using the above-described device manufacturing method.
[0014]
According to another aspect of the invention, an electro-optical device includes the above device. Examples of the electro-optical device include a liquid crystal display device, an organic electroluminescence display device, a plasma display device, and the like.
According to another aspect of the invention, an electronic apparatus includes the above-described electro-optical device.
According to these inventions, quality and performance are improved because of having a highly accurate device.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a view conceptually showing a film pattern forming method of the present invention.
According to the film pattern forming method of the present invention, a functional liquid L is disposed on a substrate P to form a film pattern C containing a predetermined substance (for example, a metal substance). The method includes a forming step, a material arranging step of arranging the functional liquid L in an area (partition area A) partitioned by the bank B, and a firing step of depositing a predetermined substance contained in the functional liquid L by heat treatment. The functional liquid L disposed in the partition area A becomes a dry film L1 containing a compound that is a solute of the functional liquid L by evaporating and drying the solvent. The step of evaporating and drying the functional liquid L (intermediate drying step) may be performed as a part of the firing step, or may be performed as a separate step before the firing step.
[0016]
In the method for forming a film pattern according to the present invention, the functional liquid L is disposed in the partitioned area A divided by the bank B, and the functional liquid L (dry film L1) is included in the functional liquid L by firing. A predetermined substance is deposited, and as a result, a film pattern C containing the predetermined substance is formed on the substrate P. In this case, since the shape of the film pattern C is defined by the bank B, by appropriately forming the bank B, for example, by narrowing the width of the groove by the bank B, the film pattern C can be made finer and thinner. It is planned. After the film pattern C is formed, the bank B may be removed from the substrate P, or may be left on the substrate P as it is.
[0017]
In the present invention, the firing step includes a melting step of melting a compound (dry film L1) containing a predetermined substance, and a deposition step of depositing a predetermined substance from the molten compound L2. That is, in the firing step, first, the compound containing the predetermined substance (the dried film L1) is once melted under a temperature condition under which the precipitation of the predetermined substance is small. In the melting step, the compound (for example, part a shown in FIG. 1) remaining on the bank B is drawn into the partitioned area A (the inside of the groove formed by the bank B) by improving the fluidity with the melting. . In addition, in the melting step, since the precipitation of the predetermined substance is controlled at a low temperature, the precipitation of the predetermined substance from the compound is suppressed. Thereafter, a predetermined substance is precipitated from the compound L2 (melt of the compound) in the partitioned area A by a further heat treatment in the precipitation step. As a result, a film pattern C containing a predetermined substance is formed on the substrate P.
[0018]
Here, as the compound, those which have a melting point lower than or equal to the decomposition temperature and which precipitate the predetermined substance by heating at or above the decomposition temperature are preferably used, and examples thereof include gold, silver, copper, and palladium. And an organic metal compound containing a metal substance such as nickel. For example, some organic silver compounds have a melting point of about 150 ° C. and a decomposition temperature of about 250 ° C.
[0019]
In the case of using a compound having such temperature characteristics, for example, by controlling the processing temperature individually in each of the melting step and the precipitation step, or by controlling the rate of temperature rise of the heat treatment, the above-described firing step can be reliably performed. Can be implemented.
[0020]
In the method of individually controlling the processing temperature in the melting step and the precipitation step, for example, by setting the processing temperature in the melting step to approximately the same as the melting point of the compound (for example, an organometallic compound), The compound can be melted while suppressing precipitation of (for example, a metal substance). Then, by setting the treatment temperature to be equal to or higher than the decomposition temperature of the compound after the melting step, a predetermined substance (for example, a metal substance) can be precipitated from the molten compound.
[0021]
In the method of controlling the rate of temperature rise of the heat treatment, for example, in the process of raising the firing temperature (heat treatment temperature), the rate of temperature rise from a temperature lower than the melting point of the compound (for example, an organometallic compound) to a temperature exceeding the melting point is obtained. Is controlled according to the progress of the melting of the compound. That is, when the compound is melted, the processing temperature is increased at a low speed within a range where the predetermined substance is not precipitated. Thereby, the compound can be melted while suppressing the precipitation of a predetermined substance (for example, a metal substance) contained in the compound. This method has an advantage that the precipitation of a predetermined substance can be delayed by controlling the heating rate (usually at a low heating rate), and the method can be used even when the melting temperature and the decomposition temperature of the compound are almost the same. . Further, in this case, the melting step and the precipitation step are performed in a series of temperature increasing steps relating to the firing, so that the processing is simplified. When the melting temperature and the decomposition temperature of the compound are different from each other, the heating rate may be changed between the melting step and the precipitation step. As compared with the melting step, the throughput is improved by increasing the rate of temperature rise in the precipitation step.
[0022]
As described above, in the film pattern forming method of the present invention, in the firing step, after the compound containing the predetermined substance is once melted, the predetermined substance contained in the functional liquid L is deposited by depositing the predetermined substance from the compound. Precipitation on B is prevented, and the film pattern C is accurately and stably formed.
[0023]
When the predetermined substance contained in the functional liquid L is a conductive metal substance and the compound which is a solute of the functional liquid L is a metal compound containing the above-mentioned metal substance, the film pattern having conductivity due to deposition of the metal substance. C is formed. Such a conductive film pattern C can be used for various devices as wiring.
[0024]
FIG. 2 illustrates, as a comparative example of the present invention, a state in which a predetermined substance is deposited by firing in a state where a dried product (compound) of the functional liquid L remains on the bank B (part a shown in FIG. 2). FIG.
In the comparative example of FIG. 2, a predetermined substance is precipitated from the dried product of the functional liquid L remaining on the bank B. Therefore, separately from the film pattern C1 in the area defined by the bank B (inside the groove formed by the bank B). A film containing a predetermined substance is also formed on the bank B (part a shown in FIG. 2). Such a film protruding above the bank B has weak adhesion or is easily separated and separated, so that if the film has conductivity, it is likely to cause a wiring failure such as a short circuit.
[0025]
On the other hand, in the film pattern forming method of the present invention, when the conductive film pattern C is formed, the formation of the conductive film on the bank B is prevented, so that a wiring failure such as a short circuit is prevented. .
[0026]
Referring back to FIG. 1, in the present invention, as a method for forming the bank B, any method such as a lithography method or a printing method can be used. For example, when a lithography method is used, a layer made of a bank forming material is formed on the substrate P by a predetermined method such as spin coating, spray coating, roll coating, die coating, dip coating, and then etching or ashing is performed. By patterning, a bank B having a predetermined pattern shape is obtained. Note that the bank B may be formed on a different object from the substrate P, and may be arranged on the substrate P.
[0027]
Examples of the material for forming the bank B include a material containing an inorganic substance such as silica, in addition to a polymer material such as an acrylic resin, a polyimide resin, an olefin resin, and a melamine resin.
[0028]
Further, examples of the substrate P in the present invention include various substrates such as glass, quartz glass, Si wafer, plastic film, and metal plate. Further, a substrate in which a semiconductor film, a metal film, a dielectric film, an organic film, or the like is formed as a base layer on the surface of these various material substrates is also included.
[0029]
As the functional liquid L in the present invention, various liquids are applied. For example, a wiring pattern ink containing conductive fine particles is used.
In addition, as a method of disposing the functional liquid L in the area partitioned by the bank B, it is preferable to use a droplet discharge method, a so-called inkjet method. The advantage of using the droplet discharge method is that compared to other coating techniques such as the spin coating method, there is little waste in consuming the liquid material, and the amount and position of the functional liquid to be arranged on the substrate can be easily controlled. is there.
[0030]
The wiring pattern ink is composed of a dispersion liquid in which conductive fine particles are dispersed in a dispersion medium.
As the conductive fine particles, for example, metal fine particles containing any one of gold, silver, copper, palladium, and nickel, oxides thereof, and fine particles of a conductive polymer or a superconductor are used.
These conductive fine particles can be used by coating the surface with an organic substance or the like in order to improve dispersibility.
The particle diameter of the conductive fine particles is preferably 5 nm or more and 0.1 μm or less. If it is larger than 0.1 μm, clogging may occur in nozzles of a droplet discharge head described later. On the other hand, when it is smaller than 5 nm, the volume ratio of the coating agent to the conductive fine particles becomes large, and the ratio of the organic substance in the obtained film becomes excessive.
[0031]
The dispersion medium is not particularly limited as long as it can disperse the above-described conductive fine particles and does not cause aggregation. For example, in addition to water, alcohols such as methanol, ethanol, propanol and butanol, n-heptane, n-octane, decane, dodecane, tetradecane, toluene, xylene, cymene, durene, indene, dipentene, tetrahydronaphthalene, decahydro Hydrocarbon compounds such as naphthalene and cyclohexylbenzene, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol methyl ethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, bis (2- Methoxyethyl) ether, ether compounds such as p-dioxane, propylene carbonate, γ- Butyrolactone, N- methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, can be exemplified polar compounds such as cyclohexanone. Of these, water, alcohols, hydrocarbon compounds, and ether compounds are preferred in terms of the dispersibility of the fine particles and the stability of the dispersion, and the ease of application to the droplet discharge method (inkjet method). More preferred dispersion media include water and hydrocarbon compounds.
[0032]
The surface tension of the dispersion liquid of the conductive fine particles is preferably in the range of 0.02 N / m to 0.07 N / m. When the surface tension is less than 0.02 N / m when the liquid is discharged by the droplet discharge method, the wettability of the ink composition with respect to the nozzle surface is increased, so that the ink composition is likely to bend, resulting in 0.07 N / m. When the value exceeds 3, the shape of the meniscus at the nozzle tip becomes unstable, so that it becomes difficult to control the ejection amount and the ejection timing. In order to adjust the surface tension, a small amount of a surface tension regulator such as a fluorine-based, silicone-based, or nonionic-based surfactant may be added to the above-mentioned dispersion liquid within a range that does not significantly reduce the contact angle with the substrate. The nonionic surface tension modifier improves the wettability of the liquid to the substrate, improves the leveling property of the film, and helps prevent the occurrence of fine irregularities on the film. The surface tension adjuster may contain an organic compound such as alcohol, ether, ester, and ketone, if necessary.
[0033]
The dispersion preferably has a viscosity of 1 mPa · s or more and 50 mPa · s or less. When a liquid material is ejected as droplets by using the droplet ejection method, if the viscosity is smaller than 1 mPa · s, the peripheral portion of the nozzle is easily contaminated by the outflow of ink, and if the viscosity is larger than 50 mPa · s, The frequency of clogging in the nozzle holes increases, making it difficult to discharge droplets smoothly.
[0034]
Examples of the discharge technique of the droplet discharge method include a charge control method, a pressure vibration method, an electromechanical conversion method, an electrothermal conversion method, and an electrostatic suction method. In the charging control method, a charge is applied to a material with a charging electrode, and the deflecting electrode controls the flying direction of the material and discharges the material from a nozzle. In addition, the pressure vibration method uses 30 kg / cm²When a control voltage is not applied, the material goes straight and is discharged from the nozzle, and when a control voltage is applied, an electrostatic force is applied between the materials. Rebound occurs and the material scatters and is not ejected from the nozzle. The electromechanical conversion method utilizes the property that a piezo element (piezoelectric element) is deformed by receiving a pulse-like electric signal, and the piezo element is deformed into a space in which a material is stored through a flexible substance. Pressure is applied to push out the material from this space and discharge it from the nozzle.
[0035]
In the electrothermal conversion method, the material is rapidly vaporized by a heater provided in a space in which the material is stored to generate bubbles, and the material in the space is discharged by the pressure of the bubbles. In the electrostatic suction method, a minute pressure is applied to a space in which a material is stored, a meniscus of the material is formed in a nozzle, and in this state, the material is pulled out by applying an electrostatic attraction. In addition, other techniques, such as a method using a change in viscosity of a fluid due to an electric field and a method using a discharge spark, are also applicable. The droplet discharge method has an advantage that a small amount of material can be used, and a desired amount of material can be accurately arranged at a desired position. The amount of one droplet of the liquid material (fluid) discharged by the droplet discharge method is, for example, 1 to 300 nanograms.
[0036]
In the film pattern forming method of the present invention, a conductive film pattern can be formed by using the above-described ink for a wiring pattern. This conductive film pattern is applied to various devices as wiring.
[0037]
FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of a droplet discharge device (inkjet device) IJ for disposing a liquid material on a substrate by a droplet discharge method as an example of a device used in the film pattern forming method of the present invention. .
[0038]
The droplet discharge device IJ includes a droplet discharge head 1, an X-axis drive shaft 4, a Y-axis guide shaft 5, a control unit CONT, a stage 7, a cleaning mechanism 8, a base 9, a heater 15 is provided.
The stage 7 supports a substrate P on which ink (liquid material) is provided by the droplet discharge device IJ, and includes a fixing mechanism (not shown) that fixes the substrate P at a reference position.
[0039]
The droplet discharge head 1 is a multi-nozzle type droplet discharge head having a plurality of discharge nozzles, and the longitudinal direction and the Y-axis direction are matched. The plurality of ejection nozzles are provided at regular intervals on the lower surface of the droplet ejection head 1 in the Y-axis direction. From the discharge nozzle of the droplet discharge head 1, the ink containing the conductive fine particles described above is discharged to the substrate P supported on the stage 7.
[0040]
The X-axis direction drive motor 4 is connected to the X-axis direction drive shaft 4. The X-axis direction drive motor 2 is a stepping motor or the like, and rotates the X-axis direction drive shaft 4 when a drive signal in the X-axis direction is supplied from the control device CONT. When the X-axis direction drive shaft 4 rotates, the droplet discharge head 1 moves in the X-axis direction.
The Y-axis direction guide shaft 5 is fixed so as not to move with respect to the base 9. The stage 7 has a Y-axis direction drive motor 3. The Y-axis direction drive motor 3 is a stepping motor or the like, and moves the stage 7 in the Y-axis direction when a drive signal in the Y-axis direction is supplied from the control device CONT.
[0041]
The control device CONT supplies the droplet discharge head 1 with a voltage for controlling the droplet discharge. A drive pulse signal for controlling the movement of the droplet discharge head 1 in the X-axis direction is sent to the X-axis direction drive motor 2, and a drive pulse signal for controlling the movement of the stage 7 in the Y-axis direction is sent to the Y-axis direction drive motor 3. Supply.
The cleaning mechanism 8 is for cleaning the droplet discharge head 1. The cleaning mechanism 8 includes a drive motor (not shown) in the Y-axis direction. The cleaning mechanism 8 moves along the Y-axis direction guide shaft 5 by the driving of the drive motor in the Y-axis direction. The movement of the cleaning mechanism 8 is also controlled by the controller CONT.
Here, the heater 15 is means for heat-treating the substrate P by lamp annealing, and performs evaporation and drying of the solvent contained in the liquid material applied on the substrate P. The turning on and off of the power of the heater 15 is also controlled by the controller CONT.
[0042]
The droplet discharge device IJ discharges droplets onto the substrate P while relatively scanning the droplet discharge head 1 and the stage 7 supporting the substrate P. Here, in the following description, the X-axis direction is a scanning direction, and the Y-axis direction orthogonal to the X-axis direction is a non-scanning direction. Therefore, the ejection nozzles of the droplet ejection head 1 are provided at regular intervals in the Y-axis direction, which is the non-scanning direction. In FIG. 3, the droplet discharge head 1 is disposed at right angles to the direction of travel of the substrate P. However, the angle of the droplet discharge head 1 is adjusted so as to intersect the direction of travel of the substrate P. It may be. In this way, the pitch between the nozzles can be adjusted by adjusting the angle of the droplet discharge head 1. Further, the distance between the substrate P and the nozzle surface may be arbitrarily adjustable.
[0043]
FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of discharging the liquid material by the piezo method.
In FIG. 4, a piezo element 22 is provided adjacent to a liquid chamber 21 containing a liquid material (ink for wiring pattern, functional liquid). The liquid material is supplied to the liquid chamber 21 via a liquid material supply system 23 including a material tank for storing the liquid material. The piezo element 22 is connected to a drive circuit 24, and a voltage is applied to the piezo element 22 via the drive circuit 24 to deform the piezo element 22. Is discharged. In this case, the amount of distortion of the piezo element 22 is controlled by changing the value of the applied voltage. Further, by changing the frequency of the applied voltage, the strain rate of the piezo element 22 is controlled. The droplet discharge by the piezo method does not apply heat to the material, and thus has an advantage that the composition of the material is hardly affected.
[0044]
Next, as an example of an embodiment of the film pattern forming method of the present invention, a method of forming a conductive film wiring on a substrate will be described in detail with reference to a flowchart of FIG. The method for forming a film pattern according to the present embodiment includes disposing the above-described ink (wiring pattern forming material) for a wiring pattern on a substrate, and forming a conductive film pattern for the wiring on the substrate. It roughly comprises a process, a residue treatment process, a lyophobic treatment process, a material placement process, an intermediate drying process, and a firing process.
Hereinafter, each step will be described in detail.
[0045]
(Bank forming process)
The bank is a member that functions as a partition member, and the bank can be formed by an arbitrary method such as a lithography method or a printing method. For example, in the case of using a lithography method, a bank forming material is applied to a substrate according to a predetermined method such as spin coating, spray coating, roll coating, die coating, dip coating, and the like. Apply a resist layer. Then, a mask is applied according to the bank shape (wiring pattern), and the resist is exposed and developed to leave a resist adapted to the bank shape. Finally, etching is performed to remove the bank material other than the mask. Alternatively, a bank (convex portion) may be formed of two or more layers in which the lower layer is made of an inorganic material and the upper layer is made of an organic material.
[0046]
As a result, as shown in FIG. 1, a bank is formed to have a width of, for example, 10 μm so as to surround the periphery of the region where the wiring pattern is to be formed.
For the substrate, HMDS treatment ((CH₃)₃SiNHSi (CH₃)₃Is applied in a vapor state.
[0047]
(Residue treatment step (lyophilic treatment step))
Next, in order to remove a resist (organic substance) residue at the time of forming a bank between banks, a residue process is performed on the substrate.
As the residue treatment, an ultraviolet (UV) irradiation treatment in which the residue treatment is performed by irradiating an ultraviolet ray, or O using oxygen as a treatment gas in an air atmosphere₂ Plasma treatment or the like can be selected.₂ Perform a plasma treatment.
[0048]
Specifically, this is performed by irradiating the substrate P with oxygen in a plasma state from a plasma discharge electrode. O₂ The conditions for the plasma treatment include, for example, a plasma power of 50 to 1000 W, an oxygen gas flow rate of 50 to 100 ml / min, a plate transport speed of the substrate P to the plasma discharge electrode of 0.5 to 10 mm / sec, and a substrate temperature of 70 to 90. ° C.
When the substrate P is a glass substrate, the surface thereof has lyophilic property for the wiring pattern forming material, but it is difficult to remove the residue due to residue treatment as in the present embodiment.₂ By performing the plasma treatment or the ultraviolet irradiation treatment, the lyophilic property of the substrate surface can be increased.
[0049]
(Liquid repellent treatment process)
Subsequently, a lyophobic treatment is performed on the bank to impart lyophobic properties to its surface.
As the lyophobic treatment, for example, a plasma treatment method (CF₄ (Plasma treatment method). CF₄ The conditions of the plasma treatment include, for example, a plasma power of 50 to 1000 kW, a flow rate of fluorinated methane gas of 50 to 100 ml / min, a transfer speed of the substrate to the plasma discharge electrode of 0.5 to 1020 mm / sec, and a substrate temperature of 70 to 90 ° C. Is done.
The processing gas is not limited to tetrafluoromethane (carbon tetrafluoride), and other fluorocarbon-based gases can be used.
[0050]
By performing such a lyophobic treatment, the banks are introduced with a fluorine group in the resin constituting the banks, and high lyophobicity is imparted. In addition, O as the lyophilic treatment described above₂ The plasma treatment may be performed before the bank is formed.₂ If pretreatment with plasma is performed, the bank tends to be fluorinated (liquid-repellent).₂ Preferably, plasma treatment is performed.
In addition, although the lyophobic treatment for the bank has some effect on the substrate surface that has been previously lyophilic, the introduction of fluorine groups by the lyophobic treatment does not occur, especially when the substrate is made of glass or the like. The substrate does not substantially impair its lyophilicity, that is, the wettability.
In addition, the bank may be made of a material having liquid repellency (for example, a resin material having a fluorine group), so that the liquid repellent treatment may be omitted.
[0051]
(Material placement step and intermediate drying step)
Next, using the droplet discharge method by the droplet discharge device IJ shown in FIG. 3 above, the wiring pattern forming material is divided into regions (partition region A shown in FIG. 1 above) on the substrate by the banks. That is, it is arranged inside the groove by the bank. In this example, an ink (dispersion liquid) using an organic silver compound as conductive fine particles and diethylene glycol diethyl ether as a solvent (dispersion medium) is used as a wiring pattern forming material.
[0052]
That is, in the material disposing step, as shown in FIG. 6A, the liquid material L including the wiring pattern forming material is ejected from the liquid ejection head 1 as droplets, and the droplets are ejected from the banks B and B on the substrate P. B (the inside of the groove formed by the bank B). The conditions for droplet ejection are, for example, an ink weight of 4 ng / dot and an ink speed (ejection speed) of 5 to 7 m / sec.
[0053]
At this time, the liquid material L is prevented from spreading on the substrate P since the liquid material placement region is partitioned by the banks B, B.
[0054]
6A, when the width W between the adjacent banks B is smaller than the diameter D of the droplet (that is, when the diameter D of the droplet is larger than the width W of the groove formed by the bank B). As shown by the two-dot chain line in FIG. 6B, although a part of the liquid droplets rest on the banks B, the liquid material L enters between the banks B, B due to capillary action or the like. In this example, since the banks B and B are provided with liquid repellency, the liquid material is repelled by the banks B and flows more reliably between the banks B and B.
Further, since the surface of the substrate P is provided with lyophilicity, the liquid material L flowing between the banks B, B spreads uniformly in the partitioned area. As a result, a coating film having a line width W smaller than the diameter D of the discharged droplet is formed.
[0055]
(Intermediate drying process)
After disposing the liquid material on the substrate, a drying process is performed as necessary to remove the dispersion medium and secure the film thickness. The drying process can be performed by lamp annealing, for example, in addition to a process using a normal hot plate for heating the substrate P, an electric furnace, or the like. The light source of the light used for the lamp annealing is not particularly limited, but may be an infrared lamp, a xenon lamp, a YAG laser, an argon laser, a carbon dioxide laser, an excimer laser such as XeF, XeCl, XeBr, KrF, KrCl, ArF, ArCl, or the like. Can be used as a light source. These light sources generally have an output of 10 W or more and 5000 W or less, but in this embodiment, a range of 100 W or more and 1000 W or less is sufficient.
[0056]
(Baking process)
In the firing step, the substrate after the material placement and intermediate drying is subjected to a heat treatment to completely remove the dispersion medium contained in the dried film and to precipitate silver from the organic silver compound contained in the dried film to form a conductive film. To form. The organic silver compound contained in the wiring pattern ink used in this example has a melting point of about 150 ° C. and a decomposition temperature of about 250 ° C. Further, although this organic silver compound has the property of decomposing while melting to precipitate silver, the precipitation of silver at the start of melting is very slow.
[0057]
In the sintering step, the organic silver compound is once melted under a temperature condition in which the precipitation of silver is small (melting step), and then silver is precipitated from the molten organic silver compound (precipitation step).
[0058]
Specifically, the substrate on which the dried film is formed is put into a furnace such as an electric furnace, and the inside of the furnace is heated to a temperature of about 250 ° C. or more, which is a decomposition temperature of the organic silver compound. In the heating process, the heating rate of the heat treatment from a temperature lower than 150 ° C. (for example, 100 ° C.), which is the melting point of the organic silver compound, to a temperature exceeding the melting point (for example, 160 ° C.) Control according to progress. In this example, when the inside of the furnace is in the above temperature range, the temperature in the furnace is increased at a low speed (for example, a heating rate of 1 ° C. or less in 2 minutes) within a range where silver is not precipitated. As a result, as shown in FIG. 1, the organic silver compound remaining on the bank is drawn into the partition region by the bank (the inside of the groove by the bank) by improving the fluidity with melting. In the present embodiment, since the liquid dewatering process is performed on the bank itself, the molten liquid easily collects in the bank. At this time, the precipitation of silver is suppressed by controlling the heating rate in the furnace.
[0059]
Thereafter, the temperature inside the furnace is raised to about 250 ° C. As a result, silver is precipitated from the organic silver compound disposed in the region defined by the bank (inside the groove formed by the bank), and a conductive film pattern is formed.
[0060]
The firing step is usually performed in the air, but may be performed in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen, argon, or helium, if necessary. The processing temperature in the firing step includes the boiling point (vapor pressure) of the dispersion medium, the type and pressure of the atmospheric gas, the thermal behavior such as the dispersibility and oxidizing properties of the fine particles, the presence or absence and amount of the coating material, and the heat resistance temperature of the base material. It is appropriately determined in consideration of such factors. When the firing temperature is about 250 or more as in this example, low-melting glass or the like may be applied in advance on the banks and the dried film of the liquid material.
[0061]
Through the above steps, the dry film of the functional film is converted into a conductive film (film pattern) by ensuring electrical contact between the fine particles.
In this example, in the firing step, after the organic silver compound is once melted, silver is precipitated from the organic silver compound, thereby preventing silver from being deposited on the bank, and the fine conductive film pattern can be precisely formed. Well formed stably.
[0062]
Next, a liquid crystal display device which is an example of the electro-optical device of the present invention will be described.
FIG. 7 is a plan view showing the liquid crystal display device according to the present invention together with each component as viewed from the counter substrate side, and FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line H-H 'in FIG. FIG. 9 is an equivalent circuit diagram of various elements, wirings, and the like in a plurality of pixels formed in a matrix in an image display area of the liquid crystal display device. FIG. 10 is a partially enlarged cross-sectional view of the liquid crystal display device. In each of the drawings used in the following description, the scale of each layer and each member is different so that each layer and each member have a size recognizable in the drawings.
[0063]
7 and 8, in a liquid crystal display device (electro-optical device) 100 of the present embodiment, a pair of a TFT array substrate 10 and a counter substrate 20 are attached to each other by a sealing material 52 which is a photo-curing sealing material. The liquid crystal 50 is sealed and held in a region defined by the sealing material 52. The sealing material 52 is formed in a closed frame shape in a region within the substrate surface, has no liquid crystal injection port, and has no trace of sealing with a sealing material.
[0064]
A peripheral partition 53 made of a light-shielding material is formed in a region inside the formation region of the sealing material 52. In a region outside the sealing material 52, a data line driving circuit 201 and mounting terminals 202 are formed along one side of the TFT array substrate 10, and a scanning line driving circuit 204 is formed along two sides adjacent to this one side. Is formed. On one remaining side of the TFT array substrate 10, a plurality of wirings 205 for connecting between the scanning line driving circuits 204 provided on both sides of the image display area are provided. In at least one of the corners of the opposing substrate 20, an inter-substrate conducting material 206 for establishing electric conduction between the TFT array substrate 10 and the opposing substrate 20 is provided.
[0065]
Instead of forming the data line driving circuit 201 and the scanning line driving circuit 204 on the TFT array substrate 10, for example, a TAB (Tape Automated Bonding) substrate on which a driving LSI is mounted and a peripheral portion of the TFT array substrate 10 May be electrically and mechanically connected to the terminal group formed through the anisotropic conductive film. In the liquid crystal display device 100, the type of the liquid crystal 50 to be used, that is, an operation mode such as a TN (Twisted Nematic) mode, an STN (Super Twisted Nematic) mode, and a normally white mode / normally black mode. Thus, a retardation plate, a polarizing plate and the like are arranged in a predetermined direction, but are not shown here.
When the liquid crystal display device 100 is configured for color display, for example, red (R), green (G), A blue (B) color filter is formed together with the protective film.
[0066]
In the image display area of the liquid crystal display device 100 having such a structure, as shown in FIG. 9, a plurality of pixels 100a are arranged in a matrix, and each of the pixels 100a has a pixel switching device. , And a data line 6a for supplying pixel signals S1, S2,..., Sn is electrically connected to the source of the TFT 30. The pixel signals S1, S2,..., Sn to be written to the data lines 6a may be supplied line-sequentially in this order, or may be supplied to a plurality of adjacent data lines 6a for each group. . The scanning line 3a is electrically connected to the gate of the TFT 30, and the scanning signals G1, G2,..., Gm are applied to the scanning line 3a in a pulsed manner in this order at a predetermined timing. It is configured.
[0067]
The pixel electrode 19 is electrically connected to the drain of the TFT 30. By turning on the TFT 30 as a switching element for a certain period, the pixel signals S1, S2,... Writing is performed on each pixel at a predetermined timing. The predetermined-level pixel signals S1, S2,..., Sn written in the liquid crystal via the pixel electrodes 19 are held for a certain period between the counter electrodes 121 of the counter substrate 20 shown in FIG. Note that a storage capacitor 60 is added in parallel with a liquid crystal capacitor formed between the pixel electrode 19 and the counter electrode 121 to prevent the held pixel signals S1, S2,..., And Sn from leaking. For example, the voltage of the pixel electrode 19 is held by the storage capacitor 60 for a time that is three orders of magnitude longer than the time when the source voltage is applied. Thereby, the charge retention characteristics are improved, and the liquid crystal display device 100 having a high contrast ratio can be realized.
[0068]
FIG. 10 is a partially enlarged cross-sectional view of the liquid crystal display device 100 having the bottom gate type TFT 30. A glass substrate P constituting the TFT array substrate 10 is provided with a gate wiring 61 as a conductive film by the above-described film pattern forming method. Is formed.
[0069]
On the gate line 61, a semiconductor layer 63 made of an amorphous silicon (a-Si) layer is stacked via a gate insulating film 62 made of SiNx. The portion of the semiconductor layer 63 facing the gate wiring portion is a channel region. Junction layers 64a and 64b made of, for example, an n + type a-Si layer for obtaining an ohmic junction are stacked on the semiconductor layer 63, and the channel is protected on the semiconductor layer 63 at the center of the channel region. An insulating etch stop film 65 made of SiNx is formed. The gate insulating film 62, the semiconductor layer 63, and the etch stop film 65 are patterned as shown by applying resist, exposing / developing, and photoetching after vapor deposition (CVD).
[0070]
Further, the pixel electrodes 19 made of the bonding layers 64a and 64b and ITO are formed in the same manner, and are subjected to photoetching to be patterned as shown in the drawing. Then, banks 66 are projected on the pixel electrode 19, the gate insulating film 62, and the etch stop film 65, respectively, and droplets of the silver compound are ejected between the banks 66 by using the above-described droplet ejection device IJ. By doing so, a source line and a drain line can be formed.
[0071]
In the liquid crystal display device of the present embodiment, a conductive film with finer and finer lines is accurately and stably formed by the above film pattern forming method, so that high quality and performance can be obtained.
[0072]
In the above embodiment, the TFT 30 is used as a switching element for driving the liquid crystal display device 100. However, the present invention can be applied to an organic EL (electroluminescence) display device other than the liquid crystal display device. An organic EL display device has a configuration in which a thin film containing a fluorescent inorganic and organic compound is sandwiched between a cathode and an anode, and is excited by injecting electrons and holes into the thin film and recombining them. This is an element that generates electrons (excitons) and emits light by using light emission (fluorescence / phosphorescence) when the excitons are deactivated. Then, on the substrate having the above-described TFT 30, among the fluorescent materials used for the organic EL display element, materials exhibiting respective luminescent colors of red, green and blue, that is, a luminescent layer forming material and a hole injection / electron transport layer are provided. A self-luminous full-color EL device can be manufactured by using a material to be formed as ink and patterning each of them. The range of the device (electro-optical device) in the present invention includes such an organic EL device.
[0073]
The device (electro-optical device) according to the present invention may also include a PDP (plasma display panel) or a small-area thin film formed on a substrate, in which a current is passed in parallel to the film surface. The present invention can also be applied to a surface conduction electron-emitting device utilizing a phenomenon in which electron emission occurs.
[0074]
Next, specific examples of the electronic device of the present invention will be described.
FIG. 11A is a perspective view illustrating an example of a mobile phone. In FIG. 11A, reference numeral 600 denotes a mobile phone main body, and reference numeral 601 denotes a liquid crystal display unit including the liquid crystal display device of the above embodiment.
FIG. 11B is a perspective view illustrating an example of a portable information processing device such as a word processor or a personal computer. In FIG. 11B, reference numeral 700 denotes an information processing device, 701 denotes an input unit such as a keyboard, 703 denotes an information processing main body, and 702 denotes a liquid crystal display unit provided with the liquid crystal display device of the above embodiment.
FIG. 11C is a perspective view illustrating an example of a wristwatch-type electronic device. In FIG. 11C, reference numeral 800 denotes a watch main body, and reference numeral 801 denotes a liquid crystal display unit including the liquid crystal display device of the above embodiment.
The electronic devices shown in FIGS. 11A to 11C are provided with the liquid crystal display device of the above embodiment, so that high quality and performance can be obtained.
Although the electronic device of the present embodiment includes a liquid crystal device, the electronic device may include another electro-optical device such as an organic electroluminescence display device and a plasma display device.
[0075]
Next, an example in which a film pattern formed by the film pattern forming method of the present invention is applied to an antenna circuit will be described.
FIG. 12 shows a non-contact type card medium according to the present embodiment. A non-contact type card medium 400 includes a semiconductor integrated circuit chip 408 and an antenna circuit 412 in a housing composed of a card base 402 and a card cover 418. , And at least one of power supply and data transmission / reception is performed by at least one of electromagnetic waves or capacitive coupling with an external transceiver (not shown).
[0076]
In the present embodiment, the antenna circuit 412 is formed based on the film pattern forming method of the present invention. Therefore, the antenna circuit 412 is miniaturized and thinned, and high quality and performance can be obtained.
[0077]
As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings. However, it goes without saying that the present invention is not limited to the embodiments. The shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described examples are merely examples, and can be variously changed based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view conceptually showing a film pattern forming method of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which a predetermined substance is deposited by heat treatment in a state where a dried product of a functional liquid remains on a bank as a comparative example of the present invention.
FIG. 3 is a schematic perspective view of a droplet discharge device.
FIG. 4 is a diagram for explaining a principle of discharging a liquid material by a piezo method.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a procedure for forming a wiring pattern.
FIG. 6 is a view showing a state in which ink for a wiring pattern as a functional liquid is arranged on a substrate.
FIG. 7 is a plan view of the liquid crystal display device as viewed from a counter substrate side.
FIG. 8 is a sectional view taken along the line H-H 'of FIG.
FIG. 9 is an equivalent circuit diagram of the liquid crystal display device.
FIG. 10 is a partially enlarged sectional view of the same liquid crystal display device.
FIG. 11 is a diagram illustrating a specific example of an electronic apparatus according to the invention.
FIG. 12 is an exploded perspective view of a non-contact type card medium.
[Explanation of symbols]
B: bank, P: substrate (glass substrate), A: partitioned area, L: functional liquid, C: film pattern (conductive film), L1: dry film, L2: melt, 30: TFT (switching element), 100: liquid crystal display device (electro-optical device), 400: non-contact type card medium (electronic device).

Claims

A method for forming a film pattern containing a predetermined substance by disposing a functional liquid on a substrate,
A bank forming step of forming a bank on the substrate; a material arranging step of arranging the functional liquid in a region defined by the bank; and a baking step of depositing a predetermined substance contained in the functional liquid by heat treatment. And
The calcination step includes a melting step of melting a compound containing the predetermined substance under a temperature condition under which precipitation of the predetermined substance is small, and a precipitation step of depositing the predetermined substance from the molten compound. Film pattern forming method.

The method for forming a film pattern according to claim 1,
A method of forming a film pattern, wherein the compound has a melting point lower than or equal to the decomposition temperature, and the predetermined substance is deposited by heating at a temperature higher than the decomposition temperature.

The method for forming a film pattern according to claim 2,
The method of forming a film pattern according to claim 1, wherein in the melting step, a heating rate of a heat treatment from a temperature lower than a melting point of the compound to a temperature exceeding the melting point is controlled.

4. The method for forming a film pattern according to claim 1, wherein:
The predetermined substance is a conductive metal substance,
The method according to claim 1, wherein the compound is a metal compound containing the metal substance.

A method for manufacturing a device in which a film pattern is formed on a substrate,
A device manufacturing method, comprising: forming the film pattern on the substrate by the film pattern forming method according to claim 1.

The device manufacturing method according to claim 5,
The device manufacturing method, wherein the film pattern forms a part of a switching element provided on the substrate.

A device manufactured using the device manufacturing method according to claim 5.

An electro-optical device comprising the device according to claim 7.

An electronic apparatus comprising the electro-optical device according to claim 8.