JP2005085799A - 成膜方法、配線パターンの形成方法、半導体装置の製造方法、電気光学装置、及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】 高効率で生産性が高く、信頼性の高い膜を形成可能な成膜方法を提供する。
【解決手段】 本発明の成膜方法は、基材5上に形成した転写層6を被処理材1上に転写することにより、該被処理材1上に所定の膜を成膜する成膜方法であって、前記被処理材1の表面に対し、化学的相互作用により前記転写層6の当該被処理材1に対する密着性を向上させる表面処理を行う工程を含むことを特徴とする。
【選択図】 図2
【解決手段】 本発明の成膜方法は、基材5上に形成した転写層6を被処理材1上に転写することにより、該被処理材1上に所定の膜を成膜する成膜方法であって、前記被処理材1の表面に対し、化学的相互作用により前記転写層6の当該被処理材1に対する密着性を向上させる表面処理を行う工程を含むことを特徴とする。
【選択図】 図2
Description
本発明は、被処理材上に所定の膜を成膜する方法、その成膜方法を使った配線パターンの形成方法、半導体装置の製造方法、及びこれら配線パターン及び/又は半導体装置を備えた電気光学装置並びに電子機器に関するものである。
近年、レーザを用いた転写技術の工業応用が盛んに行われている。例えば、レーザ光熱転写法、或いはLITI(Laser-Induced Thermal Imaging)法と呼ばれる手法が採用され、基材に形成した転写層をレーザ照射により被処理材に転写する技術が例えば特許文献1,2等に開示されている。
特開平10−208881号公報
特開2001−249342号公報
このような転写技術においては、転写層に働く3つの結合力、すなわち1)転写層の粘着力、2)転写層と基材に働く接着力、3)転写層と被処理材に働く接着力、の全てを最適化しないと、転写パターンに欠陥が発生する惧れがある。例えば、転写層の粘着力が強いと、レーザのスキャン露光領域の中で十分に転写されない部分が出てきてしまう場合があり、また、基材と転写層に働く接着力が弱いと、転写層がパターニングされずに全てが被処理材側に転写される惧れがある。さらに、転写層と被処理材との接着力が弱いと、高品質の転写を行うことができず、最悪の場合、全く転写が行われない不具合が生じる場合がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、上記のような不具合を解消して、高効率で生産性が高く、信頼性の高い膜を形成可能な成膜方法を提供することを目的とする。更に、その成膜方法を使った配線パターンの形成方法、その成膜方法を使った半導体装置の製造方法、更にはその配線パターンあるいは半導体装置を有する電気光学装置及び電子機器を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明の成膜方法は、基材上に形成させた転写層を被処理材上に転写することにより、該被処理材上に所定の膜を成膜する成膜方法であって、前記被処理材の表面に対し、化学的相互作用により前記転写層の当該被処理材に対する密着性を向上させる表面処理を行う工程を含むことを特徴とする。本発明によれば、転写層を被処理材に転写することで、該転写層によりなる膜を得ることができ、特に被処理材に対して、化学的相互作用により該被処理材と転写層の密着性を向上させる表面処理を行うものとしたため、高品質の転写を行うことが可能となり、転写した膜が被処理材の表面から剥がれてしまう等の不具合発生を防止ないし抑制することが可能となる。
ここで、本発明において、被処理材と転写層との密着性を向上させる化学的相互作用は、水素結合、静電相互作用、酸塩基相互作用、疎水性相互作用、分子間力、共有結合、イオン結合、金属−チオール結合の少なくともいずれかに基づくものであることを特徴とする。このような化学的相互作用を生起させるためには、官能基を有した有機薄膜等を被処理材表面に形成することのみで可能であり、簡便に表面処理を行うことが可能となる。
具体的な表面処理としては、例えば単分子膜又は高分子膜を被処理材上に形成することができる。単分子膜を形成することにより、被処理材側には該被処理材との親和性の高い官能基が配列し、その反対側(つまり被処理材の最表面側)には転写層との親和性の高い官能基を配列させることが可能となる。また、高分子膜も同様に、被処理材側とそれと反対側の双方に配列化させることが可能で、例えば共重合体によるミクロ相分離や、主鎖−側鎖間のミクロ相分離、側鎖−側鎖間のミクロ相分離等を例示することができる。具体的には、側鎖部分に例えば被処理材に親和性の高い官能基と、転写層に親和性の高い官能基とを双方含む高分子膜を形成すれば、各側鎖が被処理材側及びそれと反対側(つまり被処理材の最表面側)にそれぞれミクロドメイン化することになる。
前記有機薄膜としては、例えばカルボキシル基、アミノ基、ヒドロキシル基、イソシアネート基、またはアルコキシ基、ハロゲン元素、アルキル基、アミノ基を有する珪素基、チオール基のいずれかを含むものとすることができる。このような官能基は、例えば酸化物等を主体として構成されるガラスや金属等の基板との親和性が高く、基材に対して剥がれの生じ難い表面処理を施すことが可能となる。なお、前記有機薄膜を形成する前に、前記被処理材の表面を親液化あるいは酸化処理する工程を行えば、例えばディップコート等により有機薄膜を形成する際の溶液との親和性が向上し、均一な有機薄膜を形成することが可能となる。また、このような親液化処理は、例えば紫外線或いは酸素プラズマ処理、酸処理、又はアルカリ処理のいずれかにより行うことができる。
本発明の成膜方法において、前記転写層を有機材料にて形成するとともに、該有機材料に対して化学的相互作用により密着性が向上する前記表面処理を前記被処理材に対して施すものとすることができる。この場合、被処理材上に有機材料からなる膜を得ることができ、しかも得られた膜は被処理材に対して非常に密着性に優れたものとなる。
このように転写層を有機材料にて形成した場合、被処理材に対する表面処理としては、エポキシ基、イソシアネート基等の反応性基、或いはチオール基、ヒドロキシル基やカルボキシル基、アミノ基等の極性基、アンモニウム基、ピリジニウム基等のイオン性基を、前記被処理材の最表面に配置させる表面処理を行うことが好ましい。この場合、反応性基と転写層を構成する有機材料(例えば有機材料が有する官能基)が反応して強固な結合が生じたり、極性基と有機材料(例えば有機材料が有する官能基)との間で水素結合等の化学的相互作用が生じて、該転写層の被処理材に対する密着性を一層向上させることが可能となる。
一方、本発明の成膜方法において、前記転写層を金属材料にて形成するとともに、該金属材料に対して化学的相互作用により密着性が向上する前記表面処理を前記被処理材に対して施すものとすることができる。この場合、被処理材上に金属材料からなる膜を得ることができ、しかも得られた膜は被処理材に対して非常に密着性に優れたものとなる。
このように転写層を金属材料にて形成した場合、被処理材に対する表面処理としては、カルボキシル基、アミノ基等の金属配位性基を、前記被処理材の最表面に配置させる表面処理を行うことが好ましい。この場合、金属配位性基に対して転写層を構成する金属が配位するため、該転写層の被処理材に対する密着性を一層向上させることが可能となる。
次に、本発明の成膜方法において、前記基材に対して光エネルギーを熱エネルギーに変換する光熱変換材料を含ませる工程と、該基材上に前記転写層を形成する工程と、前記転写層と前記被処理材とを対向させた状態で、前記基材の所定領域に光を照射することで、該光照射領域に応じて選択的に前記転写層を前記被処理材に転写する工程を含むものとすることができる。この場合、基材に光熱変換材料を含ませることにより、照射した光の光エネルギーを効率良く熱エネルギーに変換することができる。そして、その熱エネルギーを転写層に供与することで、転写層の一部(光を照射した領域に相当)を昇華あるいは一旦溶融状態にして被処理材に転写することができる。したがって、形成しようとする膜パターンに応じた基材上の所定領域に対して光を照射することで、その所定領域に応じた転写層を被処理材に転写し、被処理材上に該転写層からなる所望の膜パターンを形成することができる。そして、本発明では、光を照射するだけで所望の膜パターンを被処理材上に形成でき、例えば現像処理を必要としないため、生産性を向上することができる。
本発明の成膜方法において、前記基材、前記転写層、及び前記光熱変換材料を含む光熱変換層のそれぞれを互いに独立して設けることが可能で、また前記基材に、前記光熱変換材料を混在させることも可能である。さらに前記転写層に、前記光熱変換材料を混在させることも可能である。いずれの場合であっても、光熱変換材料は照射された光の光エネルギーを効率良く熱エネルギーに変換し、その熱エネルギーを転写層に供与することで効率良く転写を行うことができる。
前記基材、前記転写層、及び前記光熱変換材料を含む光熱変換層のそれぞれを互いに独立して形成する場合において、前記光熱変換層を、前記基材の前記転写層が設けられた一方の面側に設けることも可能であるし、前記基材の前記転写層が設けられていない他方の面側に設けることも可能である。いずれの場合であっても、照射した光の光エネルギーを熱エネルギーに変換し、その熱エネルギーを転写層に供与することができる。特に、前記光熱変換層を、前記基材と前記転写層との間に設けることにより、光熱変換層で生成された熱エネルギーを、その光熱変換層に隣接する転写層に良好に供与することができる。
また、本発明の成膜方法において、前記基材と前記転写層との間に、光照射又は加熱によりガスを発生するガス発生材料を含むガス発生層を形成する工程を含むものとすることができる。あるいは、前記基材に、光照射又は加熱によりガスを発生するガス発生材料を混在させる工程を含ませることもできる。このような工程を行うことで、ガス発生材料より発生したガスにより、基材と転写層とを分離するエネルギーが提供され、転写層を被処理材に対して円滑に転写することができるようになる。
また、本発明の成膜方法において、前記光はレーザ光であり、前記光熱変換材料に応じた波長を有する光を照射することを特徴とする。これにより、光熱変換材料に照射した光エネルギーを効率良く熱エネルギーに変換できる。
また、本発明の成膜方法において、前記光を前記基材に対して照射する際、所定のパターンを有するマスクを介して行うものとすることができる。これにより、照射する光の光束径以下の微細な膜パターンを形成することができる。一方、前記光に対して前記基材及び前記被処理材を相対移動させながら、光照射を行うものとすることもできる。つまり、照射する光(レーザ光)と基材及び被処理材とを相対移動して膜パターンを描画するようにしてもよく、この構成によればマスクを製造する工程を省略できる。
また、本発明の成膜方法において、前記光を前記基材に対して照射する際、前記基材の前記転写層と前記被処理材とを密着させた状態で行うものとすることができる。これにより、転写層を基材から被処理材に円滑に転写できる。この場合において、前記基材の前記転写層と前記被処理材とを対向させた後、前記転写層と前記被処理材との間の空間を減圧することで密着させることができる。また、前記転写した後、前記減圧を解除することで前記基材と前記被処理材とを離すことができる。
次に、本発明の配線パターンの形成方法は、上記記載の成膜方法により得られた膜パターンを配線として用いることを特徴とする。つまり、上記成膜方法により被処理材上に成膜された転写層(膜パターン)を使って配線パターンを形成することができる。また、上記成膜方法により被処理材上に形成された転写層(膜パターン)を使ってバンクを形成し、前記バンク間に配線パターン形成用材料を含む液滴を配置させて該被処理材上に配線パターンを形成することも可能である。この場合、液滴吐出法に基づいて、消費する材料の無駄を抑えつつ、微細な配線パターンを良好に形成することができる。
次に、本発明の半導体装置の製造方法は、上記記載の成膜方法を用いて形成された配線パターンを用いて半導体素子を形成することを特徴とする。また、本発明の半導体装置の製造方法は、本発明によれば、例えば現像処理を行わずに被処理材上に配線パターンを形成できるため、半導体素子を含む半導体装置を生産性良く製造することができ、しかも配線パターンの膜剥がれの生じ難い信頼性の高いものとなる。
次に、本発明の電気光学装置は、上記記載の配線パターンの形成方法により形成された配線パターンを有することを特徴とする。また、本発明の電気光学装置は、上記記載の半導体装置の製造方法により製造された半導体装置を有することを特徴とする。更に、本発明の電子機器は、上記記載の電気光学装置を有することを特徴とする。本発明によれば、生産性良く製造され、信頼性に優れた電気光学装置及びそれを有する電気機器を提供することができる。なお、電気光学装置としては、液晶表示装置、有機EL(エレクトロルミネッセンス)表示装置、及びプラズマ表示装置等が挙げられる。
<成膜方法>
以下、本発明の成膜方法について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の成膜方法に用いられる成膜装置の一実施形態を示す概略構成図である。図1において、成膜装置10は、所定の波長を有するレーザ光束を射出するレーザ光源11と、被処理材1を支持するステージ12とを備えている。被処理材1の表面には表面処理が施され、いわゆる単分子膜(表面処理膜)2が形成されている。レーザ光源11及び被処理材1を支持するステージ12はチャンバ14内に配置されている。チャンバ14には、このチャンバ14内のガスを吸引可能な吸引装置13が接続されている。本実施形態では、レーザ光源11として近赤外半導体レーザ(波長830nm)が使用される。
以下、本発明の成膜方法について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の成膜方法に用いられる成膜装置の一実施形態を示す概略構成図である。図1において、成膜装置10は、所定の波長を有するレーザ光束を射出するレーザ光源11と、被処理材1を支持するステージ12とを備えている。被処理材1の表面には表面処理が施され、いわゆる単分子膜(表面処理膜)2が形成されている。レーザ光源11及び被処理材1を支持するステージ12はチャンバ14内に配置されている。チャンバ14には、このチャンバ14内のガスを吸引可能な吸引装置13が接続されている。本実施形態では、レーザ光源11として近赤外半導体レーザ(波長830nm)が使用される。
ここで、以下の説明において、水平面内における所定方向をX軸方向、水平面内においてX軸方向と直交する方向をY軸方向、X軸及びY軸のそれぞれに直交する方向(鉛直方向)をZ軸方向とする。
単分子膜2が形成された被処理材1に対してドナーシート7が密着されている。ドナーシート7は、基材5と、基材5上に設けられた光熱変換層4及び転写層6とを備えている。基材5、転写層6、及び光熱変換層4のそれぞれは互いに独立した層として設けられている。転写層6は基材5の下面側(被処理材側)に設けられ、光熱変換層4も基材5の転写層6が設けられた下面側に設けられている。光熱変換層4は、基材5と転写層6との間に設けられ、光熱変換層4と転写層6とが隣り合っている。そして、ドナーシート7の転写層6と被処理材1の最表面の単分子膜2とが対向しており、これら転写層6と単分子膜2とが密着している。
ステージ12は、被処理材1及びこの被処理材1に密着したドナーシート7を支持した状態でX軸方向及びY軸方向に移動可能に設けられており、被処理材1及びドナーシート7はステージ12の移動により光源11から射出された光束に対して移動可能となっている。また、ステージ12はZ軸方向にも移動可能となっている。ここで、光源11とステージ12に支持されたドナーシート7との間には不図示の光学系が配置されている。被処理材1及びドナーシート7を支持したステージ12はZ軸方向に移動することにより、前記光学系の焦点に対するドナーシート7(被処理材1)の位置を調整可能となっている。そして、光源11より射出された光束は、ステージ12に支持されているドナーシート7(基材5)を照射するようになっている。
基材5としては、レーザ光束を透過可能な例えばガラス基板や透明性高分子等を用いることができる。透明性高分子としては、ポリエチレンテレフタレートのようなポリエステル、ポリアクリル、ポリエポキシ、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリサルホン、ポリイミド等が挙げられる。透明性高分子により基材5を形成した場合、その厚さは10〜500μmであることが好ましい。こうすることにより、例えば、基材5を帯状に形成してロール状に巻くことができ、回転ドラム等に保持させつつ搬送(移動)することもできる。
なお、ここでは基材5をXY方向に並進移動するステージ12に支持させているが、基材5を回転ドラムに保持させる場合、回転ドラムは、水平並進方向(走査方向、X方向)、回転方向(Y方向)、及び鉛直方向(Z軸方向)に移動可能である。
光熱変換層4は、光エネルギーを熱エネルギーに変換する光熱変換材料を含んで構成されている。光熱変換層4を構成する光熱変換材料としては公知のものを使用することができ、光を効率よく熱に変換できる材料であれば特に限定されないが、例えば、アルミニウム、その酸化物及び/又はその硫化物よりなる金属層や、カーボンブラック、黒鉛又は赤外線吸収色素等が添加された高分子よりなる有機層等が挙げられる。赤外線吸収色素としては、アントラキノン系、ジチオールニッケル錯体系、シアニン系、アゾコバルト錯体系、ジインモニウム系、スクワリリウム系、フタロシアニン系、ナフタロシアニン系等が挙げられる。また、エポキシ樹脂等の合成樹脂をバインダとし、そのバインダ樹脂に前記光熱変換材料を溶解又は分散して基材5上に設けるようにしてもよい。この場合、エポキシ樹脂は硬化剤としての機能を有し、硬化させることにより光熱変換層4を基材5上に定着することができる。また、バインダに溶解又は分散せずに、前記光熱変換材料を基材5上に設けることももちろん可能である。
光熱変換層4として前記金属層を用いる場合には、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、又はスパッタリングを利用して基材5上に形成することができる。光熱変換層4として前記有機層を用いる場合には、一般的なフィルムコーティング方法、例えば、押出コーティング方法、スピンコーティング方法、グラビアコーティング方法、リバースロールコーティング方法、ロッドコーティング方法、マイクログラビアコーティング方法、ナイフコーティング方法などにより基材5上に形成することができる。光熱変換層4のコーティング方法においては、基材5の表面に帯電した静電気を除電して光熱変換層形成用機能液を均一に基材5に形成するのが好ましく、各方法に用いられる装置には除電装置が取り付けてあるのが好ましい。
転写層6は、本実施形態の場合、導電性の金属材料を含んで構成されている。金属材料は例えばアルミニウム、銀等の導電性材料が用いられている。これにより、転写後において、被処理材1上に所定の配線パターンを形成することが可能となる。
被処理材1は、本実施形態ではポリエチレンテレフタレートにより構成されている。また、単分子膜2は、本実施形態では3−メルカプトプロピルトリエトキシシランを用いて構成している。単分子膜2の具体的形成方法としては、例えば図7に示すように、被処理材1を大気圧プラズマにより1mm/sで処理し、テフロン(登録商標)製の容器の中に、当該被処理材1と、3−メルカプトプロピルトリエトキシシランを入れた容器とを設置して減圧し、容器全体の温度を80℃まで上昇させて4時間保持することにより、被処理材1上に単分子膜2を形成した。
次に、図2を参照しながら膜パターンの形成手順について説明する。図2(a)に示すように、ドナーシート7の転写層6と被処理材1上の単分子膜2とを対向した後、密着させる。転写層6と単分子膜2とを密着させるには、転写層6と単分子膜2とを対向させた後、吸引装置13(図1参照)を駆動し、チャンバ14内のガスを吸引してチャンバ14内を減圧する。これにより、転写層6と単分子膜2との間の空間も減圧されて負圧状態となり、転写層6と単分子膜2とが密着される。
そして、ドナーシート7(基材5)の上面側から所定の光束径を有するレーザ光束が照射される。レーザ光束が照射されることにより、その照射領域に対応する基材5及び光熱変換層4が加熱される。光熱変換層4は照射されたレーザ光束の光エネルギーを熱エネルギーに変換し、その熱エネルギーを隣接する転写層6に供与する。熱エネルギーが供与された転写層6の一部は、例えばガラス転移温度以上に加熱されて溶融状態となり、単分子膜2を含む被処理材1側に転写される。ここで、転写層6が転写可能となるのは、レーザ光束の照射領域に対応した領域である。したがって、レーザ光束の照射領域に対応した転写層6が被処理材1側に転写される。
そして、照射するレーザ光束に対してステージ12をXY平面に沿って移動することにより、そのステージ12の移動軌跡に応じた転写層6の一部が被処理材1に転写される。こうして、被処理材1の単分子膜2上に膜パターン(導電膜パターン)が形成されることとなる。転写層6が被処理材1側に転写された後、吸引装置13の駆動を解除し、前記減圧状態(負圧状態)を解除することで、図2(b)に示すように、ドナーシート7と被処理材1とが分離可能となる。
このように本実施形態では、基材5上に光熱変換層4を設けたことにより、照射した光の光エネルギーを効率良く熱エネルギーに変換することができる。そして、その熱エネルギーを転写層6に供与することで、転写層6の光照射領域に対応する部分を被処理材1に転写することができる。したがって、形成しようとする膜パターンに応じた基材5上の所定領域に対して光を照射することで、その光照射領域に応じた転写層6を被処理材1に転写し、被処理材1上に所望の膜パターンを形成することができる。また、電子ビームや紫外線を用いずに近赤外レーザ光などを用いても、光熱変換層4を設けたことにより転写層6を転写するための十分な熱エネルギーをその転写層6に供与することができる。したがって、使用する光照射装置の選択の幅が広がり、高価で大掛かりな光照射装置を用いなくても、十分な熱エネルギーでドナーシート7より転写層6を良好に転写して膜パターンを形成することができる。
また、本実施形態では、被処理材1上に単分子膜2を形成し、その最表面にチオール基が存在する状態で、金属材料を主体とする転写層6を被処理材1側に転写するものとしているため、転写の際、転写層6の金属と単分子膜2のメルカプト基とが化学的相互作用により、該転写層6と被処理材1との密着力を向上させる働きを担っている。なお、転写層6の金属と化学的相互作用は金属−チオール結合に基づくもので、このような相互作用を生じせしめるために、チオール基の他、アミノ基を最表面に配列させることで結合させることも可能である。さらに、本実施形態では、表面処理として被処理材1上に単分子膜2を形成しているが、転写層6との相互作用を生じせしめる官能基を備えた高分子膜を被処理材1上に形成して、該転写層6と被処理材1の密着性を高めることも可能である。
なお、本実施形態では、被処理材1及びドナーシート7を支持したステージ12を移動することで、被処理材1上に所定の膜パターンを形成しているが、もちろん、被処理材1及びドナーシート7を停止した状態で照射する光束を移動するようにしてもよいし、被処理材1及びドナーシート7と光束との双方を移動するようにしてもよい。また、被処理材1及びドナーシート7を移動する場合、ステージ12でXY平面内を移動する構成の他に、上述したように回転ドラムに保持させた状態で移動する構成も可能である。
膜パターンを形成する際、図3に示すように、形成しようとする膜パターンに応じたパターンを有するマスク15に対して光を照射し、マスク15を介した光をドナーシート7に照射するようにしてもよい。図3に示す例において、マスク15は、マスク15を透過した光を通過するための開口部16Aを有するマスク支持部16に支持されている。光源11から射出された光束は、光学系17により均一な照度分布を有する照明光に変換された後、マスク15を照明する。マスク15を通過した光は、ステージ12に支持されているドナーシート7を照射し、その照射された光に基づいて発生する熱により転写層6の一部が被処理材1に転写され、膜パターンが形成される。マスク15を用いることにより、レーザ光源11から射出された光束の径より微細な膜パターンを形成することができる。一方、図1を参照して説明したように、光束とドナーシート7(被処理材1)とを相対移動しつつ光照射することによりマスク15を製造する手間が省ける。
なお、図3に示す例では、マスク15とドナーシート7とを離した状態で、ドナーシート7に対して光を照射しているが、マスク15とドナーシート7とを密着させた状態でマスク15に光を照射し、そのマスク15を介した光をドナーシート7に照射するようにしてもよい。
また、光源11としては、近赤外半導体レーザの他に、水銀ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ、フラッシュランプなどを用いることも可能である。また、紫外線レーザなど、近赤外線レーザ以外の全ての汎用的なレーザを用いることができる。
さらに、図4に示すように、光熱変換層4を基材5の転写層6が設けられていない上面側に設ける構成も可能である。このとき、光熱変換層4より発生した熱エネルギーを下面側に設けた転写層6に良好に伝えるために、基材5はその厚さ及び材料を最適に選択される。なお、光熱変換層4を基材5の上面側及び下面側の双方に設けるようにしてもよい。
光熱変換層4を設けた場合、光熱変換材料に応じた波長を有する光を照射することが好ましい。つまり、使用する光熱変換材料に応じて良好に吸収する光の波長帯域は異なるため、光変換材料に応じた波長を有する光を照射することにより、光エネルギーを熱エネルギーに効率良く変換できる。換言すれば、照射する光に応じて使用する光熱変換材料を選択する。本実施形態では、レーザ光源として近赤外半導体レーザ(波長830nm)を使用しているため、光熱変換材料としては、赤外線〜可視光線領域の光を吸収する性質を有している材料を用いることが好ましい。
なお、上記各実施形態では、光熱変換材料は、基材5及び転写層6とは独立した層(光熱変換層4)に設けられているが、基材5に光熱変換材料を混在させる構成も可能であり、転写層6に光熱変換材料を混在させる構成も可能である。このような構成であっても、照射したレーザ光の光エネルギーを熱エネルギーに変換し、その熱エネルギーを転写層6に供与することができる。なお、光熱変換材料が混在された基材5に、それとは別に光熱変換層4を設けてもよい。
また、図5に示すように、基材5と転写層6との間に、光照射又は加熱によりガスを発生するガス発生材料を含むガス発生層8を設けてもよい。ガス発生材料は、光を吸収したり光エネルギーから変換された熱エネルギーを吸収すると、分解反応を起こして窒素ガスや水素ガスなどを放出するものであって、発生したガスにより転写層6を基材5より分離するエネルギーを提供する役割を有する。このようなガス発生材料としては、四窒酸ペンタエリトリトール(pentaerythritol tetranitrate :PETN)及びトリニトロトルエン(trinitrotoluene:TNT)よりなる群から選択された少なくとも一つの物質等が挙げられる。
さらに、図6に示すように、基材5の下面側に光熱変換層4が設けられている構成の場合、光熱変換層4と転写層6との間にガス発生層8を設けることもできる。あるいは、基材5と光熱変換層4との間にガス発生層8を設けることもできる。また、光熱変換層4にガス発生材料を混在させてもよい。また、基材5にガス発生材料を混在させてもよい。
また、図2等に示す実施形態において、光熱変換層4と転写層6との間に、光熱変換層4の光熱変換作用を均一化するための中間層を設けることができる。このような中間層形成材料としては、上記要件を満たすことのできる樹脂材料を挙げることができる。このような中間層は、所定の組成を有する樹脂組成物を例えばスピンコーティング方法、グラビアコーティング方法、ダイコーティング法等の公知のコーティング方法に基づいて光熱変換層4の表面に塗布し、乾燥させることによって形成可能である。レーザ光束が照射されると、光熱変換層4の作用により、光エネルギーが熱エネルギーに変換され、さらにこの熱エネルギーが中間層の作用により均一化される。したがって、光照射領域に該当する部分の転写層6には均一な熱エネルギーが供与される。
また、図2等に示す実施形態において、光熱変換層4と転写層6との間に熱伝播層や剥離層を形成してもよい。熱伝播層や剥離層を構成する材料としては、例えばポリαメチルスチレン酸等が挙げられる。また、熱伝播層及び剥離層は、特に限定されないが、それぞれ1μm程度に形成される。
また、光熱変換層4と転写層6との離型性を向上させるために、光熱変換層4中に離型剤を含有させてもよい。離型剤としては、ポリエチレンワックス、アミドワックス、シリコン系樹脂の微粉末、フッ素系樹脂の微粉末等の固形あるいはワックス状物質;フッ素系、リン酸エステル系等の界面活性剤;パラフィン系、シリコーン系、フッ素系のオイル類等、従来公知の離型剤がいずれも使用できるが、特にシリコーンオイルが好ましい。シリコーンオイルとしては、無変性のもの以外にカルボキシ変性、アミノ変性、エポキシ変性、ポリエーテル変性、アルキル変性等の変性シリコーンオイルを単独あるいは2種以上併用して用いることができる。
本実施形態では、転写層6を金属材料を主体として構成し、被処理材1上に導電性の膜パターンを形成することを目的としたが、例えば樹脂材料(有機材料)にて転写層6を形成し、被処理材1上に所定の樹脂パターンを形成することもできる。このような樹脂パターンは、例えばレジスト材、所定の領域を区画するバンクとして用いることが可能である。樹脂材料からなる転写層6を光熱変換層4(基材5)上に形成する方法としては、一般的なフィルムコーティング方法、例えば、押出コーティング方法、スピンコーティング方法、グラビアコーティング方法、リバースロールコーティング方法、ロッドコーティング方法、マイクログラビアコーティング方法などを採用することができる。転写層6のコーティング方法においては、光熱変換層4(基材5)の表面に帯電した静電気を除電して転写層形成用機能液を均一に光熱変換層4(基材5)に形成するのが好ましく、各方法に用いられる装置には除電装置が取り付けてあるのが好ましい。
なお、このように樹脂材料を主体として転写層6を形成した場合には、被処理材1の表面処理を適宜設計する必要がある。上記金属材料を転写層6に用いた実施形態では、メルカプト基が表層に配列するような表面処理を行ったが、樹脂材料を転写層6に用いた場合、その樹脂材料が備える官能基等により種々の表面処理が選択される。このような表面処理は、樹脂材料の官能基が発現する化学的相互作用により選択することができるが、その化学的相互作用としては、水素結合、静電相互作用、酸塩基相互作用、疎水性相互作用、分子間力、共有結合、イオン結合、金属−チオール等を例示でき、これら相互作用を発現可能な官能基を備えた単分子膜又は高分子膜等の有機薄膜を被処理材1上に形成することが好ましい。
具体的には、転写層6を樹脂材料にて構成した場合、表面処理としてエポキシ基、イソシアネート基等の反応性基が最表面側に配列する有機薄膜を形成することが好ましく、或いはチオール基、ヒドロキシル基やカルボキシル基、アミノ基等の極性基、アンモニウム基、ピリジニウム基等のイオン性基が最表面側に配列する有機薄膜を形成することが好ましい。
また、上記表面処理は被処理材1に対する親和性も考慮する必要がある。上述のように被処理材1を大気圧プラズマ処理した後には、例えば親水性基を備えた単分子膜等を形成することが好ましく、例えばカルボキシル基、アミノ基、ヒドロキシル基、チオール基、イソシアネート基、またはアルコキシ基、ハロゲン元素、アルキル基、アミノ基を有する珪素基のいずれかを含むものが好ましい。このような官能基を含むものは、被処理材1がガラス等から構成される場合にも高い親和性を示すこととなる。なお、被処理材1を親液化するために本実施形態では大気圧プラズマ処理を行ったが、その他にも、紫外線処理、酸処理、又はアルカリ処理等によっても、被処理材1の表面を親液化することが可能である。
次に、本発明の成膜方法を利用した実施例を説明する。まず、被処理材1としてポリイミドフィルムを大気圧プラズマにより1mm/sで処理し、テフロン(登録商標)製の容器の中で、該ポリイミドフィルムと、3−メルカプトプロピルトリエトキシシランを入れた容器とを設置して減圧し、容器全体の温度を80℃まで上げ、4時間保持した。
一方、ドナーシート7としては、膜厚0.2mm程度のポリカーボネートフィルム(基材5)上に、カーボンブラックを混合した熱硬化型エポキシ樹脂を膜厚2μm程度にコーティングして硬化させた膜(光熱変換層4)を形成したものを用い、このドナーシート7上に転写層6として銀インクをスピンコートにより塗布した。
また、所定の回転ドラム上に、まず3−メルカプトプロピルトリエトキシシランで表面処理した被処理材1を、該処理面が表面(外側)を向くように巻き付け、その上にドナーシート7を光熱変換層4が内側に位置するように巻き付けて密着させた。その後、ドラムを回転速度50rpmにて回転させつつ、830nmの近赤外半導体レーザを14Wにてパターン形状に1回照射した。その結果、銀インクがポリイミドフィルム上にレーザ照射パターン形状で転写された。この転写された銀インクパターンにテープ剥離試験を行ったところ、剥離は確認されず、金属−チオール結合により高い密着性が得られていることが確認された。
<配線パターンの形成方法>
次に、本発明の配線パターンの形成方法について、その実施形態を説明する。上記実施形態で示した成膜方法により得られた金属材料からなる膜パターンを、そのまま配線パターンとして使用することもできるが、ここでは本発明の成膜方法を異なる態様で利用した配線パターンの形成方法を説明する。
次に、本発明の配線パターンの形成方法について、その実施形態を説明する。上記実施形態で示した成膜方法により得られた金属材料からなる膜パターンを、そのまま配線パターンとして使用することもできるが、ここでは本発明の成膜方法を異なる態様で利用した配線パターンの形成方法を説明する。
図8は、本発明の成膜方法により、樹脂材料からなる転写層6aを被処理材1に転写し、被処理材1上に溝部9を有するバンクB(転写層6aからなる)を形成した状態を示している。そして、本実施形態では、この転写により形成されたバンクBを利用して、被処理材1上に配線パターンを形成する。なお、被処理材1上には表面処理膜2が形成されており、本実施形態で言う「被処理材1上」とは表面処理膜2を含む被処理材1上を意味するものとする。
具体的には、配線パターン形成用材料を被処理材1上の各バンクB,B間に配置するために、配線パターン形成用材料を含む機能液の液滴を吐出する液滴吐出法(インクジェット法)を用いる。バンクBは、被処理材1上に予め設定された配線パターン形成領域を区画するように設けられる。液滴吐出法では、吐出ヘッド20と被処理材1とを対向させた状態で、バンクB、B間の溝部9に対して配線パターン形成用材料を含む機能液の液滴が吐出ヘッド20より吐出される。
ここで、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、電気熱変換方式、静電吸引方式、電気機械変換方式等が挙げられる。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吐出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/cm2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吐出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、材料が飛散して吐出ノズルから吐出されない。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、吐出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。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吐出ノズルから吐出させるものである。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体材料の一滴の量は例えば1〜300ナノグラムである。本実施形態では、電気機械変換方式(ピエゾ方式)を用いる。
図9はピエゾ方式による機能液(液状体材料)の吐出原理を説明するための図である。図9において、吐出ヘッド20は、機能液(配線パターン形成用材料を含む液状体材料)を収容する液体室21と、その液体室21に隣接して設置されたピエゾ素子22とを備えている。液体室21には、機能液を収容する材料タンクを含む供給系23を介して機能液が供給される。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、吐出ノズル25から機能液が吐出される。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。
以下、配線パターンを形成する手順について説明する。上記説明した方法によりバンクBを形成した後、まず、バンクB,B間の溝部9の底部9B(被処理材1の露出部)の残渣を除去する残渣処理を行うことが好ましい。残渣処理としては、溝部9の底部9Bに対して例えば紫外線(UV)等の光を照射することにより、光励起により、底部9Bに残存する特に有機系の残渣を良好に除去することができる。なお、残渣処理としては、所定の処理ガスとして例えば酸素(O2)を含む処理ガスを用いたO2プラズマ処理によっても残渣を除去することができる。また、紫外線照射処理やO2プラズマ処理は底部9B(被処理材1の露出部)に対して親液性を付与する親液化処理としての役割も有し、底部9B(被処理材1の露出部)に親液性を付与することで後述するように機能液の液滴を溝部9に配置したとき、その機能液を底部9Bに良好に濡れ拡がらせることができる。
続いて、バンクB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(CF4プラズマ処理法)を採用することができる。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。更に、機能液に対する撥液性を付与可能なものであれば、フッ素系以外の処理ガスを用いてもよい。また、撥液化処理としては、FAS(フルオロアルキルシラン)で処理する方法(自己組織化膜法、化学気相蒸着法等)や、共役メッキ法、あるいは金チオールで撥液化する方法など、公知の様々な方法を採用することができる。バンクBに撥液性を付与することにより、吐出ヘッド20より吐出された液滴の一部がバンクBの上面9Aに乗っても、バンク表面が撥液性となっていることによりバンクBからはじかれ、バンクB、B間の溝部9に流れ落ちるようになる。したがって、吐出された機能液は被処理材1上のバンクB、B間に良好に配置される。
なお、バンクB、Bに対する撥液化処理により、先に親液化処理したバンク間の底部9B(被処理材1の露出部)に対し多少は影響があるものの、特に被処理材1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、被処理材1はその親液性を実質上損なわれない。また、バンクBに予め撥液性を有する調整材料を混在させておくことにより、この撥液化処理工程を省略することが可能である。
次に、吐出ヘッド20を用いて、被処理材1上のバンクB,B間に配線パターン形成用材料を含む機能液の液滴を配置する材料配置工程が行われる。ここでは、配線パターン形成用材料を構成する導電性材料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、その有機銀化合物を含む機能液を吐出する。材料配置工程では、図8に示したように、吐出ヘッド20から配線パターン形成用材料を含む機能液を液滴にして吐出する。吐出された液滴は、被処理材1上のバンクB,B間の溝部9に配置される。このとき、液滴が吐出される配線パターン形成領域はバンクBにより区画されているので、液滴が所定位置以外に拡がることを阻止できる。また、バンクB,Bには撥液性が付与されているため、吐出された液滴の一部がバンクB上に乗ってもバンク間の溝部9に流れ落ちるようになる。更に、被処理材1が露出している溝部9の底部9Bは親液性を付与されているため、吐出された液滴が底部9Bにてより拡がり易くなり、これにより機能液は所定位置内で均一に配置される。
なお、機能液としては、導電性微粒子を分散媒に分散した分散液を用いることも可能である。導電性微粒子としては、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、パラジウム、及びニッケルのうちの少なくともいずれか1つ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。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。
材料配置工程(液滴吐出工程)の後、焼成工程が行われる。導電性材料を含む機能液に対して焼成処理を行うことにより導電性が得られる。特に有機銀化合物の場合、焼成処理を行ってその有機分を除去し銀粒子を残留させることで導電性が発現される。そのため、材料配置工程後の被処理材1に対して、焼成処理として熱処理及び光処理のうちの少なくとも一方が施される。熱処理・光処理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。熱処理・光処理の処理温度は、溶媒の沸点(蒸気圧)、雰囲気ガスの種類や圧力、微粒子の分散性や有機銀化合物、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。たとえば、有機銀化合物の有機分を除去するためには、約200℃で焼成することが必要である。また、プラスチックなどの基板を使用する場合には、室温以上100℃以下で行なうことが好ましい。以上の工程により吐出工程後の導電性材料(有機銀化合物)は、銀粒子の残留により、導電性を有する配線パターンに変換される。
なお、材料配置工程の後、中間乾燥工程(あるいは焼成工程)を行い、これら材料配置工程と中間乾燥工程(焼成工程)とを交互に複数回繰り返すことにより、配線パターン形成用材料をバンクB,B間で積層することができる。また、焼成工程の後、被処理材1上に存在するバンクBを除去することができる。例えば、所定の溶剤により洗浄することでバンクBを被処理材1から除去することができる。
<プラズマ表示装置>
次に、本発明の配線パターンの形成方法により形成された配線パターンを有する電気光学装置の一例として、プラズマディスプレイ(プラズマ表示装置)について図10を参照しながら説明する。図10は、アドレス電極511とバス電極512aとが製造されたプラズマディスプレイ500を示す分解斜視図である。このプラズマディスプレイ500は、互いに対向して配置されたガラス基板501とガラス基板502と、これらの間に形成された放電表示部510とから概略構成されている。
次に、本発明の配線パターンの形成方法により形成された配線パターンを有する電気光学装置の一例として、プラズマディスプレイ(プラズマ表示装置)について図10を参照しながら説明する。図10は、アドレス電極511とバス電極512aとが製造されたプラズマディスプレイ500を示す分解斜視図である。このプラズマディスプレイ500は、互いに対向して配置されたガラス基板501とガラス基板502と、これらの間に形成された放電表示部510とから概略構成されている。
放電表示部510は、複数の放電室516が集合されてなり、複数の放電室516のうち、赤色放電室516(R)、緑色放電室516(G)、青色放電室516(B)の3つの放電室516が対になって1画素を構成するように配置されている。前記(ガラス)基板501の上面には所定の間隔でストライプ状にアドレス電極511が形成され、それらアドレス電極511と基板501の上面とを覆うように誘電体層519が形成され、さらに誘電体層519上においてアドレス電極511、511間に位置して各アドレス電極511に沿うように隔壁515が形成されている。なお、隔壁515においてはその長手方向の所定位置においてアドレス電極511と直交する方向にも所定の間隔で仕切られており(図示略)、基本的にはアドレス電極511の幅方向左右両側に隣接する隔壁と、アドレス電極511と直交する方向に延設された隔壁により仕切られる長方形状の領域が形成され、これら長方形状の領域に対応するように放電室516が形成され、これら長方形状の領域が3つ対になって1画素が構成される。また、隔壁515で区画される長方形状の領域の内側には蛍光体517が配置されている。蛍光体517は、赤、緑、青の何れかの蛍光を発光するもので、赤色放電室516(R)の底部には赤色蛍光体517(R)が、緑色放電室516(G)の底部には緑色蛍光体517(G)が、青色放電室516(B)の底部には青色蛍光体517(B)が各々配置されている。
次に、前記ガラス基板502側には、先のアドレス電極511と直交する方向に複数のITOからなる透明表示電極512がストライプ状に所定の間隔で形成されるとともに、高抵抗のITOを補うために金属からなるバス電極512aが形成されている。また、これらを覆って誘電体層513が形成され、さらにMgOなどからなる保護膜514が形成されている。そして、前記基板501とガラス基板502の基板2が、前記アドレス電極511…と表示電極512…を互いに直交させるように対向させて相互に貼り合わされ、基板501と隔壁515とガラス基板502側に形成されている保護膜514とで囲まれる空間部分を排気して希ガスを封入することで放電室516が形成されている。なお、ガラス基板502側に形成される表示電極512は各放電室516に対して2本ずつ配置されるように形成されている。 前記アドレス電極511と表示電極512は図示略の交流電源に接続され、各電極に通電することで必要な位置の放電表示部510において蛍光体517を励起発光させて、カラー表示ができるようになっている。
そして、本例では、特に前記アドレス電極511とバス電極512aとが、本発明に係る配線パターンの形成方法により形成される。すなわち、これらアドレス電極511やバス電極512aについては、特にそのパターニングに有利なことから、金属コロイド材料(例えば金コロイドや銀コロイド)や導電性微粒子(例えば金属微粒子)を分散させてなる機能液を吐出し、乾燥・焼成することによって形成している。また、蛍光体517についても、蛍光体材料を溶媒に溶解させあるいは分散媒に分散させた機能液を吐出ヘッド20より吐出し、乾燥・焼成することによって形成可能である。
<薄膜トランジスタ>
次に、本発明の半導体装置の製造方法の一例として、薄膜トランジスタを形成する手順について、図11を参照しながら説明する。図11(a)に示すように、ゲート電極402が形成された基板401上に、ゲート絶縁層403、ドープしていないアモルファスシリコンからなる活性半導体層であるa-Si層404、リン等を高濃度でドープしたシリコンからなるN+a-Si層405、ソース/ドレイン電極形成用金属層406が順次積層され、ソース/ドレイン電極形成用金属層406上の一部に、本発明に係る成膜方法により転写層407がパターニングされる。次いで、図11(b)に示すように、a-Si層404、N+a-Si層405、及びソース/ドレイン電極形成用金属層406がエッチングされ、図11(c)に示すように、転写層407がアッシングされる。次に、図11(d)に示すように、再び転写層407が本発明に係る成膜方法に基づいて設けられる。そして、図11(e)に示すように、薄膜トランジスタのチャネル部408に対応する部分のN+a-Si層405、及びソース/ドレイン電極形成用金属層406がエッチングされ、転写層407をアッシングすることで、図11(f)に示すように、チャネル部408、ソース電極409、及びドレイン電極410が形成される。そして、ドレイン電極410に接続する不図示の画素電極を形成することで薄膜トランジスタ(TFT)が形成される。
次に、本発明の半導体装置の製造方法の一例として、薄膜トランジスタを形成する手順について、図11を参照しながら説明する。図11(a)に示すように、ゲート電極402が形成された基板401上に、ゲート絶縁層403、ドープしていないアモルファスシリコンからなる活性半導体層であるa-Si層404、リン等を高濃度でドープしたシリコンからなるN+a-Si層405、ソース/ドレイン電極形成用金属層406が順次積層され、ソース/ドレイン電極形成用金属層406上の一部に、本発明に係る成膜方法により転写層407がパターニングされる。次いで、図11(b)に示すように、a-Si層404、N+a-Si層405、及びソース/ドレイン電極形成用金属層406がエッチングされ、図11(c)に示すように、転写層407がアッシングされる。次に、図11(d)に示すように、再び転写層407が本発明に係る成膜方法に基づいて設けられる。そして、図11(e)に示すように、薄膜トランジスタのチャネル部408に対応する部分のN+a-Si層405、及びソース/ドレイン電極形成用金属層406がエッチングされ、転写層407をアッシングすることで、図11(f)に示すように、チャネル部408、ソース電極409、及びドレイン電極410が形成される。そして、ドレイン電極410に接続する不図示の画素電極を形成することで薄膜トランジスタ(TFT)が形成される。
<有機EL表示装置>
次に、上記薄膜トランジスタ(半導体装置)を有する電気光学装置の一例として、有機EL(エレクトロルミネッセンス)表示装置について図12を参照しながら説明する。 図12において、有機EL表示装置601は、光を透過可能な基板(光透過層)602と、基板602の一方の面側に設けられ一対の電極(陽極604及び陰極607)に挟持された有機エレクトロルミネッセンス材料からなる発光層(EL層)606と正孔注入/輸送層605とからなる有機EL素子(発光素子)603と、基板602の一方の面側に設けられ、陽極(画素電極)604に接続する薄膜トランジスタTFTと、封止基板612とを有している。発光層606は赤色(R)、緑色(G)、及び青色(B)の3色の発光層により構成されている。また、封止基板612と基板602とは接着層で接着されており、封止基板612及び接着層により有機EL素子603が封止されている。ここで、図12に示す有機EL表示装置601は発光層606からの発光を基板602側から装置外部に取り出す形態(ボトムエミッション型、基板側発光型)である。
次に、上記薄膜トランジスタ(半導体装置)を有する電気光学装置の一例として、有機EL(エレクトロルミネッセンス)表示装置について図12を参照しながら説明する。 図12において、有機EL表示装置601は、光を透過可能な基板(光透過層)602と、基板602の一方の面側に設けられ一対の電極(陽極604及び陰極607)に挟持された有機エレクトロルミネッセンス材料からなる発光層(EL層)606と正孔注入/輸送層605とからなる有機EL素子(発光素子)603と、基板602の一方の面側に設けられ、陽極(画素電極)604に接続する薄膜トランジスタTFTと、封止基板612とを有している。発光層606は赤色(R)、緑色(G)、及び青色(B)の3色の発光層により構成されている。また、封止基板612と基板602とは接着層で接着されており、封止基板612及び接着層により有機EL素子603が封止されている。ここで、図12に示す有機EL表示装置601は発光層606からの発光を基板602側から装置外部に取り出す形態(ボトムエミッション型、基板側発光型)である。
基板602の形成材料としては、光を透過可能な透明あるいは半透明材料、例えば、透明なガラス、石英、サファイア、あるいはポリエステル、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリエーテルケトンなどの透明な合成樹脂などが挙げられる。特に、基板602の形成材料としては、安価なガラスが好適に用いられる。
封止基板612としては、例えばガラス基板を用いるが、透明でガスバリア性に優れていれば例えば、プラスチック、プラスチックのラミネートフィルム、ラミネート成型基板等のガラス基板以外の部材、またはガラスのラミネートフィルム等を用いてもよい。また、保護層として紫外線を吸収する部材を用いることも好ましい。
陽極(画素電極)604は、インジウム錫酸化物(ITO:Indium Tin Oxide)等からなる透明電極であって光を透過可能である。正孔注入/輸送層605は、例えば、高分子系材料として、ポリチオフェン、ポリスチレンスルホン酸、ポリピロール、ポリアニリン及びこの誘導体などが例示される。発光層606の形成材料としては、高分子発光体や低分子の有機発光色素、すなわち各種の蛍光物質や燐光物質などの発光物質が使用可能である。発光物質となる共役系高分子の中ではアリーレンビニレン又はポリフルオレン構造を含むものなどが特に好ましい。なお、陰極607と発光層606との間に、必要に応じて電子輸送層や電子注入層を設けてもよい。
有機EL素子603は、バンク614によって区画された領域に配置されており、この有機EL素子603を形成する際に、前記吐出ヘッド20を用いている。
図示はしないが、本実施形態の有機EL表示装置601はアクティブマトリクス型であり、実際には複数のデータ線と複数の走査線とが格子状に基板602に配置される。そして、データ線や走査線に区画されたマトリクス状に配置された各画素毎に、スイッチングトランジスタやドライビングトランジスタ等の駆動用TFTを介して上記の有機EL素子603が接続されている。そして、データ線や走査線を介して駆動信号が供給されると電極間に電流が流れ、有機EL素子603の発光層606が発光して基板602の外面側に光が射出され、その画素が点灯する。
なおここでは、薄膜トランジスタを有機EL表示装置に適用した例を説明したが、もちろん、液晶表示装置など、スイッチング素子を有する他の表示装置に、本発明に係る薄膜トランジスタを適用することができる。
<電子機器>
以下、上記電気光学装置(有機EL表示装置、プラズマ表示装置等)を備えた電子機器の適用例について説明する。図13は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図13において、符号1000は携帯電話本体を示し、符号1001は上記の電気光学装置を用いた表示部を示している。図13に示す電子機器は、上記実施の形態の電気光学装置を備えているので、表示品位に優れ、信頼性の高い表示部を備えた電子機器を実現することができる。
以下、上記電気光学装置(有機EL表示装置、プラズマ表示装置等)を備えた電子機器の適用例について説明する。図13は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図13において、符号1000は携帯電話本体を示し、符号1001は上記の電気光学装置を用いた表示部を示している。図13に示す電子機器は、上記実施の形態の電気光学装置を備えているので、表示品位に優れ、信頼性の高い表示部を備えた電子機器を実現することができる。
なお、上述した例に加えて、他の電子機器の例として、液晶テレビ、ビューファインダ型やモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、電子ペーパー、タッチパネルを備えた機器等が挙げられる。本発明の電気光学装置は、こうした電子機器の表示部としても適用できる。
1…被処理材、2…単分子膜(表面処理膜)、4…光熱変換層、5…基材、6…転写層、 7…ドナーシート、8…ガス発生層、11…光源、13…吸引装置、15…マスク
Claims (30)
- 基材上に形成させた転写層を被処理材上に転写することにより、該被処理材上に所定の膜を成膜する成膜方法であって、
前記被処理材の表面に対し、化学的相互作用により前記転写層の当該被処理材に対する密着性を向上させる表面処理を行う工程を含むことを特徴とする成膜方法。 - 前記化学的相互作用が、水素結合、静電相互作用、酸塩基相互作用、疎水性相互作用、分子間力、共有結合、イオン結合、金属−チオール結合の少なくともいずれかに基づくものであることを特徴とする請求項1に記載の成膜方法。
- 前記表面処理として、前記被処理材に対して有機薄膜を形成することを特徴とする請求項1又は2に記載の成膜方法。
- 前記有機薄膜が単分子膜又は高分子膜からなることを特徴とする請求項3に記載の成膜方法。
- 前記有機薄膜が、カルボキシル基、アミノ基、ヒドロキシル基、チオール基、イソシアネート基、またはアルコキシ基、ハロゲン元素、アルキル基、アミノ基を有する珪素基のいずれかを含むことを特徴する請求項3又は4に記載の成膜方法。
- 前記有機薄膜を形成する前に、前記被処理材の表面を親液化処理する工程を含むことを特徴とする請求項3ないし5のいずれか1項に記載の成膜方法。
- 前記親液化処理は、紫外線或いは酸素プラズマ処理、酸処理、又はアルカリ処理のいずれかであることを特徴とする請求項6に記載の成膜方法。
- 前記転写層を有機材料にて形成するとともに、該有機材料に対して化学的相互作用により密着性が向上する前記表面処理を前記被処理材に対して施すことを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の成膜方法。
- 前記表面処理として、エポキシ基、イソシアネート基等の反応性基、或いはチオール基、ヒドロキシル基やカルボキシル基、アミノ基等の極性基、アンモニウム基、ピリジニウム基等のイオン性基を、前記被処理材の最表面に配置させることを特徴とする請求項8に記載の成膜方法。
- 前記転写層を金属材料にて形成するとともに、該金属材料に対して化学的相互作用により密着性が向上する前記表面処理を前記被処理材に対して施すことを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の成膜方法。
- 前記表面処理として、チオール基、アミノ基等の金属配位性基を、前記被処理材の最表面に配置させることを特徴とする請求項10に記載の成膜方法。
- 前記基材に対して光エネルギーを熱エネルギーに変換する光熱変換材料を含ませる工程と、該基材上に前記転写層を形成する工程と、前記転写層と前記被処理材とを対向させた状態で、前記基材の所定領域に光を照射することで、該光照射領域に応じて選択的に前記転写層を前記被処理材に転写する工程を含むことを特徴とする請求項1ないし11のいずれか1項に記載の成膜方法。
- 前記基材に対して、前記転写層、及び前記光熱変換材料を含む光熱変換層のそれぞれを互いに独立して設ける工程を含むことを特徴とする請求項12に記載の成膜方法。
- 前記光熱変換層を、前記基材と前記転写層との間に形成する工程を含むことを特徴とする請求項13に記載の成膜方法。
- 前記光熱変換層を、前記基材の前記転写層が設けられていない他方の面側に形成する工程を含むことを特徴とする請求項13又は14に記載の成膜方法。
- 前記基材に、前記光熱変換材料を混在させる工程を含むことを特徴とする請求項12ないし15のいずれか1項に記載の成膜方法。
- 前記転写層に、前記光熱変換材料を混在させる工程を含むことを特徴とする請求項12ないし16のいずれか1項に記載の成膜方法。
- 前記基材と前記転写層との間に、光照射又は加熱によりガスを発生するガス発生材料を含むガス発生層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項12ないし17のいずれか1項に記載の成膜方法。
- 前記基材に、光照射又は加熱によりガスを発生するガス発生材料を混在させる工程を含むことを特徴とする請求項12ないし18のいずれか1項に記載の成膜方法。
- 所定のパターンを有するマスクを介して、前記光を前記基材に対して照射することを特徴とする請求項12ないし19のいずれか1項に記載の成膜方法。
- 前記光に対して前記基材及び前記被処理材を相対移動させながら、該光照射を行うことを特徴とする請求項12ないし20のいずれか1項に記載の成膜方法。
- 前記基材の前記転写層と前記被処理材とを密着させた状態で前記光を照射することを特徴とする請求項12ないし21のいずれか1項に記載の成膜方法。
- 前記基材の前記転写層と前記被処理材とを対向させた後、前記転写層と前記被処理材との間の空間を減圧することで密着させることを特徴とする請求項22に記載の成膜方法。
- 前記転写した後、前記減圧を解除することで前記基材と前記被処理材とを離すことを特徴とする請求項23に記載の成膜方法。
- 請求項1ないし24のいずれか1項に記載の成膜方法により、前記被処理材上に成膜された転写層を使って配線パターンを形成することを特徴とする配線パターンの形成方法。
- 請求項1ないし24のいずれか1項に記載の成膜方法により、前記被処理材上に成膜された転写層を使ってバンクを形成し、前記バンク間に配線パターン形成用材料を含む液滴を配置させて該被処理材上に配線パターンを形成することを特徴とする配線パターンの形成方法。
- 請求項25又は26に記載の方法により配線パターンを形成し、該配線パターンを用いて半導体素子を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項25又は26に記載の方法により形成された配線パターンを有することを特徴とする電気光学装置。
- 請求項27に記載の方法により製造された半導体装置を有することを特徴とする電気光学装置。
- 請求項28又は29に記載の電気光学装置を有することを特徴とする電子機器。
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