JP2005142276A - パターンの形成方法、電気光学装置の製造方法、デバイスの製造方法、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 パターニングされた第１の膜の上に機能膜が配置されてなる機能性パターンを、より簡単な工程で形成できるようにする。
【解決手段】 まず基板２０の上に、第１の膜２１と、感光性を有する機能性材料２２とを順に成膜し、続いて、この機能性材料２２を露光，現像によりパターニングして、第１の膜２１の上に機能膜６０９を形成する。次に、この機能膜６０９をマスクとして上記第１の膜２１をパターニングする。
【選択図】 図５

Description

本発明は、パターンの形成方法、電気光学装置の製造方法、デバイスの製造方法、並びに電子機器に関する。

通常、配線等のパターンを形成する場合には、まず、基板上に金属膜を形成し、この上にレジストを塗布した後、これを露光，現像によりパターニングする。そして、このレジストをマスクとして金属膜をエッチングし、レジストを剥離する（例えば特許文献１参照）。積層パターンを形成する場合には、これらの工程を各層毎に行なう必要がある。
特開２００１−１２９７９８号公報

しかし、上記方法は工程数が多く、特に積層パターンを形成する場合にはその形成工程に長時間を要することとなる。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、より簡単な工程で積層パターンを形成可能なパターンの形成方法、及びこの方法を用いた電気光学装置の製造方法、デバイスの製造方法、並びに上記電気光学装置を備えた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、本発明のパターンの形成方法は、パターニングされた第１の膜の上に機能膜が配置されてなる機能性パターンの形成方法であって、基板上に第１の膜を形成する工程と、上記第１の膜の上に感光性を有する機能性材料を成膜する工程と、上記機能性材料を露光，現像によりパターニングし、上記第１の膜の上に機能膜を形成する工程と、上記機能膜をマスクとして上記第１の膜をパターニングする工程とを備えたことを特徴とする。ここで、「機能膜」とは所定の機能を発現する膜であり、これが例えば導電性を発現する場合には、この機能膜は導電膜を意味する。

本方法は、各層毎にパターニングを繰り返す従来の方法において、下層側の膜（第１の膜）をパターニングするためのレジストマスクの形成工程を機能膜の形成工程に置き換えたものとなっている。すなわち、機能膜を第１の膜のパターニング用マスクとして兼用している。このため、従来の方法であれば、マスクとして用いたレジストを剥離する工程が必要となるが、本方法ではこれを機能膜としてそのまま利用するため、この剥離工程は不要となる。また、本方法では、機能膜を感光性の機能性材料を用いて形成しているため、少なくとも機能膜の形成工程では従来のようなレジストの形成工程，レジストの露光，現像工程，機能性材料のエッチング工程，レジスト剥離工程が不要となる。したがって、本方法によれば、従来の方法に比べて工程時間を大幅に短縮することができる。

また、本方法では下地膜（第１の膜）の上に形成された機能膜をマスクとして当該下地膜をパターニングするため、下地の形状をある程度自由に設計することができる。つまり、従来のように下地膜をパターニングした後、この上に機能膜をパターン形成する方法では、機能膜のパターン幅は必然的に下地膜のパターン幅よりも狭くなるが、本方法では例えばオーバーエッチング等を利用することで、下地膜のパターン幅を機能膜のパターン幅よりも狭くしたり、機能膜の下部の下地膜を完全に除去したりすることができる。このため、下地の影響の少ないデバイスを形成することができる。例えば上記機能性材料を導電材料として多層配線を形成する場合には、配線層間に配置された下地膜の影響、即ち、配線層間の寄生容量による信号遅延等の影響を小さくすることができる。

このような多層配線を形成するための具体的な方法としては、上記第１の膜の形成工程前に、上記基板上に導電膜を形成する工程と、該導電膜の所定の位置に導電ピラーを形成する工程とが設けられ、上記第１の膜の形成工程において、上記導電ピラーを除いた上記導電膜の表面に絶縁性の第１の膜を形成し、上記機能性材料の成膜工程において、導電材料からなる機能性材料を上記第１の膜及び導電ピラーを覆うように成膜する方法を用いることができる。
この方法では、上記第１の膜のパターニング工程において、上記機能膜の下部に位置する第１の膜を完全に除去することが好ましい。このようにして形成された配線は空中配線と呼ばれ、配線層間の寄生容量の小さい高性能な多層配線となる。

また、本発明のデバイスの製造方法は、上述の方法により形成されたパターンを用いてデバイスを製造することを特徴とする。ここで形成されるパターンとしては、デバイスを駆動するための各種配線パターンや電極パターン等がある。本方法によれば、製造工程が簡素化されるため、デバイスのコストを下げることができる。

また、本発明の電気光学装置の製造方法は、バンク層によって区画された領域に画素電極と電気光学層（無機発光層，有機発光層，液晶層，電気泳動層等）とが順に積層され、上記電気光学層とバンク層とを覆うように対向電極が配置されてなる電気光学装置の製造方法であって、上記バンク層が上述の方法（機能性材料として導電材料を用いた方法）により形成されたパターンを用いて形成されたことを特徴とする。

この電気光学装置の製造方法によれば、製造工程が簡素化されるため、デバイスのコストを下げることができる。また、この方法では、導電膜がバンク層の上面に上記陰極のバンク層側の面と接する形で形成されるため、この導電膜が補助電極として機能し、パネル中央部の電圧降下が防止される。特に上記対向電極がＩＴＯ等の透光性導電材料からなる場合には、パネルを大型化した場合にパネル中央部の電圧降下が顕著となることから、本方法を採用する効果は大きい。

また、本発明の電子機器は上述の方法により製造された電気光学装置を備えたことを特徴とする、これにより、高性能な電気光学装置を備えた電子機器を安価に提供することができる。

（第１実施形態）
まず、図１〜図３を参照しながら、本発明のパターン形成方法の一例としての多層配線の形成方法について説明する。本実施形態は、本発明のパターンの形成方法を、２層の配線層を基板上に積層形成する工程に対して適用した例を示している。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。

本実施形態では、まず、図１（ａ）に示すように、絶縁膜が形成された半導体基板や、ガラスやプラスチック等からなる絶縁基板等からなる基板１０の表面に、公知の方法を用いて配線層（導電膜）１１を形成する。

次に、図１（ｂ）に示すように、この配線層１１上の所定の位置に、配線層間を接続するためのコンタクトプラグとなる導電ピラー１２を形成する。この導電ピラー１２は、例えば金属等の導電材料をスパッタやＣＶＤ等により基板全面に成膜し、これをフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングすることにより形成することができる。或いは、分散媒中にピラー形成材料が分散された液体材料をインクジェットヘッド等の液滴吐出手段を介して基板上の所定の位置に選択的に配置し、これを乾燥，焼結することにより形成してもよい。この場合、液体材料を上記所定の位置に確実に配置するために、液体材料の配置工程前に、導電ピラー１２の形成される領域以外の領域を予め撥液化しておくことが好ましい。このためには、まず、配線層１１の表面に撥液膜を形成する。そして、マスクを介して基板に紫外線を照射し、ピラー１２の形成予定位置に配置された撥液膜を分解，除去する。これにより、基板上に撥液膜のある領域とない領域が形成され、撥液膜のある領域は相対的に撥液性を示し、撥液膜のない領域は相対的に親液性を示すこととなる。そして、この親液性を示す領域に上述の液体材料を供給し、これを熱処理して導電ピラー１２を形成する。この後、基板全体に紫外線を照射して残りの撥液膜を分解，除去する。

次に、図１（ｃ）に示すように、導電ピラー１２の周囲、即ち、導電ピラー１２を除いた基板の全面に下地膜（第１の膜）１３を形成する。この下地膜１３は、ポリイミド等の絶縁材料をスピンコート等の方法を用いて塗布し、これを熱処理することにより形成することができる。或いは、ポリイミドの代わりにＳＯＧ等の液体絶縁材料を基板全面に塗布し、これを焼成してもよい。この際、導電ピラー１２の上部に上記絶縁材料が付着するのを防ぐために、当該絶縁材料を塗布する前に、予め導電ピラー１２に撥液処理を施しておくことが望ましい。

次に、図１（ｄ）に示すように、下地膜１３及び導電ピラー１２を覆うように基板全面に感光性を有する機能性材料１４を成膜する。本実施形態ではこの機能性材料を用いて配線パターンや電極パターン等を形成するため、上記機能性材料１４としては銀ペーストや金ペースト等の導電材料が用いられる。なお、感光性を付与するために、この機能性材料中には感光性物質が含有されている。

次に、図２（ａ）に示すように、機能性材料１４を露光，現像によりパターニングし、導電ピラー１２の形成領域を含む領域に機能膜１４ａを形成する。本実施形態では、機能膜１４ａは導電膜として構成されるため、本工程により、導電ピラー１２を介して下層側の配線層１１と導通する配線層が形成されることとなる。

次に、図２（ｂ）に示すように、この機能膜１４ａをマスクとして下地膜１３をエッチング等によりパターニングする。この際、オーバーエッチング等を利用することで、図３（ｃ）に示すように、機能膜１４ａの下部の下地膜１３を完全に除去してもよいし、図３（ａ），図３（ｂ）に示すように、その全部又は一部を残すようにしてもよい。図３（ｂ），図３（ｃ）のように配線層である機能膜の下部の下地膜１３を除去した場合、配線層間に配置される下地の影響、例えば配線層間の寄生容量による信号遅延等の影響を小さくすることができる。特に図３（ｃ）のように機能膜下部の下地膜１３を完全に除去したものでは、この下地の影響を最も小さくすることができる。このようにして形成された多層配線は空中配線と呼ばれ、配線層間の寄生容量の小さい高性能な多層配線となる。

このように本実施形態のパターンの形成方法は、各層毎にパターニングを繰り返す従来の方法において、下層側の膜（下地膜）１３をパターニングするためのレジストマスクの形成工程を機能膜１４ａの形成工程に置き換えたものとなっている。すなわち、機能膜１４ａを下地膜１３のパターニング用マスクとして兼用している。このため、従来の方法であれば、マスクとして用いたレジストを剥離する工程が必要となるが、本方法ではこれを機能膜１４ａとしてそのまま利用するため、この剥離工程は不要となる。また、本方法では、機能膜１４ａを感光性の機能性材料１４を用いて形成しているため、少なくとも機能膜１４ａの形成工程では従来のようなレジストの形成工程，レジストの露光，現像工程，機能性材料のエッチング工程，レジスト剥離工程が不要となる。したがって、本方法によれば、従来の方法に比べて工程時間を大幅に短縮することができる。

また、本方法では下地膜上に形成された機能膜１４ａをマスクとして当該下地膜１３をパターニングするため、下地の形状をある程度自由に設計することができる。つまり、従来のように下地膜１３をパターニングした後、この上に機能膜１４ａをパターン形成する方法では、機能膜１４ａのパターン幅は必然的に下地膜１３のパターン幅よりも狭くなるが、本方法では例えばオーバーエッチング等を利用することで、下地膜１３のパターン幅を機能膜１４ａのパターン幅よりも狭くしたり、機能膜１４ａの下部の下地膜１３を完全に除去したりすることができる。このため、下地の影響の少ないデバイスを形成することができる。

（第２実施形態）
次に、図４，図５を参照しながら、本発明のデバイス、特に電気光学装置の一例であるアクティブマトリクス型の有機ＥＬ表示装置について説明する。
図４において、有機ＥＬ表示装置６０１には、ＴＦＴ等の回路部が形成された基板６０２の上に各画素を区画するためのバンク層６１４が格子状に配置され、このバンク層６１４によって区画されたそれぞれの領域（画素領域）に有機ＥＬ素子６０３が設けられている。

有機ＥＬ素子６０３は、陽極（画素電極）６０４と陰極（対向電極）６０７との間に発光材料を含む電気光学層を挟持した構成を有する。この電気光学層は、例えば正孔注入／輸送層６０５と、有機ＥＬ材料を含む発光層（ＥＬ層）６０６とが下層側から順に積層された構成をなす。

正孔注入／輸送層６０５の形成材料としては、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の高分子材料を挙げることができる。発光層６０６の形成材料（発光材料）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、発光層６０６には赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）の３色の発光層が用意されており、各色の有機ＥＬ素子を基板上に並置することでフルカラー表示を可能としている。なお、本例では電気光学層を上記２層の積層構造としたが、発光層６０６の上には必要に応じて電子輸送層や電子注入層等を設けることもできる。

陽極６０４及び陰極６０７はＩＴＯその他の導電材料からなる。例えば発光層６０６から発した光を陽極側から取り出すボトムエミッション型の構造では、陽極６０４にはＩＴＯ等の透光性導電材料が用いられ、陰極６０７にはＡｌやＡｇ等の高反射率の金属材料が用いられる。逆に、発光光を陰極側から取り出すトップエミッション型の構造では、陰極６０７にＩＴＯ等の透光性導電材料が用いられ、陽極６０４にはＡｌやＡｇ等の高反射率の金属材料が用いられる。なお、陰極６０７はバンク層６１４及び電気光学層の露出面を覆うように配置されており、各画素に共通の共通電極として機能する。

このように構成された基板６０２の上には有機ＥＬ素子６０３を封止するための封止基板６１２が取り付けられている。この封止基板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。

ところで、本実施形態のバンク層６１４は、有機バンク６０８と、ＡｌやＡｇ等からなる導電膜（機能膜）６０９とが基板６０２側から順に積層された構造をなしている。すなわち、バンク層６１４の配置された非画素領域には、陰極６０７の下層側（バンク層側）に低抵抗の導電膜６０９が格子状に接触配置されている。この導電膜６０９は補助電極として機能し、これにより、例えばパネルを大型化した場合におけるパネル中央部の電圧降下を防止できるようになっている。

このバンク層６１４は図５に示すような方法により形成される。なお、図５では、基板６０２及びこの上に形成されたＴＦＴ等の回路部を回路基板２０として図示している。
本実施形態では、まず、図５（ａ）に示すように、基板全面に下地膜としてアクリル等のバンク形成材料（第１の膜）２１を成膜する。
次に、図５（ｂ）に示すように、このバンク形成材料２１を覆うように基板全面に感光性の導電材料（機能性材料）２２を成膜する。続いて、図５（ｃ）に示すように、導電材料２２を露光，現像によりパターニングし、バンク層６１４の形成領域となる領域に導電膜（機能膜）６０９を形成する。
次に、図５（ｄ）に示すように、この導電膜６０９をマスクとしてエッチング等により下地のバンク形成材料２１をパターニングする。これにより、導電膜６０９の下部に有機バンク６０８がパターン形成される。
そして、このように形成されたバンク層間の領域、即ち、バンク層６１４によって区画された領域に、液滴吐出法等の方法で上述の正孔注入／輸送層６０５や発光層６０６等が順に積層形成される。

このように本実施形態では、陰極６０７の下部に補助電極としての導電膜６０９が形成されているため、パネルを大型化した場合であってもパネル中央部での電圧降下を防ぐことができる。特に陰極６０７がＩＴＯ等の透光性導電材料からなる場合（即ち、トップエミッション構造を採用した場合）には、パネルを大型化した場合にこのような電圧降下が顕著となることから、本構成を採用する効果は大きい。
また、本実施形態ではバンク層６１４を本発明のパターンの形成方法を用いてより簡単に形成できるため、このような高品質なデバイスを安価に提供することができる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述の実施形態では、本発明のパターンの形成方法を多層配線の形成方法や、有機ＥＬ表示装置のバンク層の形成方法に適用した例を示したが、この他にも例えばＴＦＴ等の半導体素子の形成工程に対して本方法を適用することも可能である。また、上記パターンの形成されるデバイスとしてはこのような有機ＥＬ表示装置に限らず、液晶装置や電気泳動装置等の電気光学装置や、その他種々の電子デバイスに対して本発明のパターン形成方法を適用することも可能である。

（電子機器）
次に、上記ＥＬ装置を備えた電子機器の適用例について説明する。図６は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図６において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記の電子デバイス（例えば有機ＥＬ表示装置や液晶装置等）を用いた表示部を示している。図６に示す電子機器は上記実施の形態の電子デバイスを備えているので、高品質な電子機器を安価に提供することができる。
なお、電子機器としては、上述の携帯電話の他に、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。本発明の電子デバイスは、こうした電子機器に適用することができる。

本発明のパターン形成方法の一例を示す工程図。 図１に続く工程図。 下地のパターン形状のバリエーションを示す図。 本発明の電気光学装置の一例としての有機ＥＬ表示装置の断面模式図。 同、有機ＥＬ表示装置のバンク形成方法を示す工程図。 本発明の電子機器の一例を示す斜視図。

符号の説明

１０，２０・・・基板、１１・・・配線層（導電膜）、１２・・・導電ピラー、１３，２１・・・下地膜（第１の膜）、１４，２２・・・機能性材料（導電材料）、１４ａ，６０９・・・機能膜（導電膜）、６０１・・・有機ＥＬ表示装置（電気光学装置）、６０４・・・陽極（画素電極）、６０７・・・陰極（対向電極）、６１４・・・バンク層、１０００・・・携帯電話（電子機器）

Claims (8)

1. パターニングされた第１の膜の上に機能膜が配置されてなる機能性パターンの形成方法であって、
   基板上に第１の膜を形成する工程と、
   上記第１の膜の上に感光性を有する機能性材料を成膜する工程と、
   上記機能性材料を露光，現像によりパターニングし、上記第１の膜の上に機能膜を形成する工程と、
   上記機能膜をマスクとして上記第１の膜をパターニングする工程とを備えたことを特徴とする、パターンの形成方法。
2. 上記機能性材料が導電材料からなることを特徴とする、請求項１記載のパターンの形成方法。
3. 上記第１の膜の形成工程前に、上記基板上に導電膜を形成する工程と、該導電膜の所定の位置に導電ピラーを形成する工程とを備え、
   上記第１の膜の形成工程では、上記導電ピラーを除いた上記導電膜の表面に絶縁性の第１の膜を形成し、上記機能性材料の成膜工程では、導電材料からなる機能性材料を上記第１の膜及び導電ピラーを覆うように成膜することを特徴とする、請求項２記載のパターンの形成方法。
4. 上記第１の膜のパターニング工程では、上記機能膜の下部に位置する第１の膜を完全に除去することを特徴とする、請求項３記載のパターンの形成方法。
5. バンク層によって区画された領域に画素電極と電気光学層とが順に積層され、上記電気光学層とバンク層とを覆うように対向電極が配置されてなる電気光学装置の製造方法であって、
   上記バンク層が、請求項２〜４のいずれかの項に記載の方法により形成されたパターンを用いて形成されたことを特徴とする、電気光学装置の製造方法。
6. 上記対向電極が透光性導電材料からなることを特徴とする、請求項５記載の電気光学装置の製造方法。
7. 請求項１〜４のいずれかの項に記載の方法により形成されたパターンを用いてデバイスを製造することを特徴とする、デバイスの製造方法。
8. 請求項５又は６記載の方法により製造された電気光学装置を備えたことを特徴とする、電子機器。
   
   

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