JP2005213623A - Method for forming film, metal film, electronic parts and electronic apparatus - Google Patents
Method for forming film, metal film, electronic parts and electronic apparatusInfo
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Abstract
Description
本発明は、成膜方法、金属膜、電子部品および電子機器に関するものである。 The present invention relates to a film forming method, a metal film, an electronic component, and an electronic device.
従来、所定パターンの金属膜の形成には、樹脂を主成分とするマスクを用いたエッチング法が、広く利用されている(例えば、特許文献1参照。)。
具体的には、I:基材上に膜形成用の材料で構成される層を形成する。II:前記層上にレジスト材料を塗布する。III:レジスト材料を露光・現像し、前記層の不要部分に対応して開口部を有するレジスト層を得る。IV:レジスト層をマスクに用いて、エッチング法により、開口部内に露出した前記層を除去する。V:マスクを除去する。これにより、所定パターンに形成された金属膜を得る。
ところが、このような方法では、レジスト層の形成に時間と手間とを要する。その結果、金属膜形成までに長時間を要したり、コストが高くなる等の問題が生じる。
Conventionally, an etching method using a mask containing a resin as a main component has been widely used for forming a metal film having a predetermined pattern (see, for example, Patent Document 1).
Specifically, I: A layer composed of a film forming material is formed on a substrate. II: A resist material is applied on the layer. III: The resist material is exposed and developed to obtain a resist layer having openings corresponding to unnecessary portions of the layer. IV: Using the resist layer as a mask, the layer exposed in the opening is removed by an etching method. V: The mask is removed. Thereby, a metal film formed in a predetermined pattern is obtained.
However, such a method requires time and labor to form the resist layer. As a result, problems such as a long time required for forming the metal film and an increase in cost occur.
本発明の目的は、容易かつ安価に所定パターンの金属膜を形成し得る成膜方法、かかる成膜方法により形成された金属膜、この金属膜を備える電子部品および電子機器を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a film forming method capable of easily and inexpensively forming a metal film having a predetermined pattern, a metal film formed by such a film forming method, an electronic component and an electronic apparatus provided with the metal film. .
このような目的は、下記の本発明により達成させる。
本発明の成膜方法は、基材上に、所定のパターンの金属膜を形成する成膜方法であって、
前記基材の前記金属膜を形成する膜形成面に、前記金属膜を形成する膜形成領域と、該膜形成領域より撥液性が高く、前記金属膜を形成しない非膜形成領域とを形成する第1の工程と、
前記基材の前記膜形成面側に、前記金属膜を形成するための金属を、その最大厚さが、該金属の結晶サイズよりも小さくなるように供給する第2の工程と、
供給された前記金属を溶融させ、該溶融状態の金属を前記膜形成領域と前記非膜形成領域との撥液性の違いを利用して、前記膜形成領域に集めることにより、前記金属膜を得る第3の工程とを有することを特徴とする。
これにより、容易かつ安価に、高い成膜精度で金属膜を形成することができる。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The film forming method of the present invention is a film forming method for forming a metal film having a predetermined pattern on a substrate,
Formed on the film forming surface of the base material on which the metal film is to be formed are a film forming region for forming the metal film and a non-film forming region that is higher in liquid repellency than the film forming region and does not form the metal film. A first step of:
A second step of supplying a metal for forming the metal film on the film forming surface side of the base material such that the maximum thickness is smaller than the crystal size of the metal;
By melting the supplied metal, and collecting the metal in the molten state in the film formation region using the difference in liquid repellency between the film formation region and the non-film formation region, And obtaining a third step.
Thereby, a metal film can be formed easily and inexpensively with high film forming accuracy.
本発明の成膜方法では、前記第2の工程において、供給された前記金属の最大厚さをX[nm]とし、前記結晶サイズをY[nm]としたとき、X/Y≦0.8なる関係を満足することが好ましい。
これにより、供給された金属の融点をより確実に低下させること、すなわち、より顕著な融点降下が生じる。
In the film forming method of the present invention, when the maximum thickness of the supplied metal is X [nm] and the crystal size is Y [nm] in the second step, X / Y ≦ 0.8. It is preferable to satisfy the following relationship.
This more reliably lowers the melting point of the supplied metal, that is, a more remarkable melting point drop occurs.
本発明の成膜方法では、前記金属は、Al、In、Zn、SnおよびCuよりなる群から選択される少なくとも1種を主成分とするものであることが好ましい。
これらの金属は、この金属の結晶サイズより小さくなるように膜形成面側に供給したときに、特に、前記融点降下が顕著なものである。
本発明の成膜方法では、前記第2の工程において、前記金属は、気相成膜法を用いて供給されることが好ましい。
気相成膜法によれば、基材の膜形成面側に、目的とする厚さとなるように、精度よく金属を供給することができる。
In the film forming method of the present invention, it is preferable that the metal contains at least one selected from the group consisting of Al, In, Zn, Sn, and Cu as a main component.
When these metals are supplied to the film forming surface side so as to be smaller than the crystal size of the metal, the melting point drop is particularly remarkable.
In the film forming method of the present invention, in the second step, the metal is preferably supplied using a vapor phase film forming method.
According to the vapor phase film forming method, the metal can be accurately supplied to the film forming surface side of the base material so as to have a target thickness.
本発明の成膜方法では、前記気相成膜法は、スパッタリング法、真空蒸着法およびイオンプレーティング法のうちの少なくとも1種であることが好ましい。
スパッタリング法によれば、基材の膜形成面側への前記金属の供給量を、より正確に制御できることから、目的とする厚さとなるように、より精度よく金属を供給することができる。
In the film forming method of the present invention, the vapor phase film forming method is preferably at least one of a sputtering method, a vacuum evaporation method, and an ion plating method.
According to the sputtering method, since the supply amount of the metal to the film forming surface side of the substrate can be controlled more accurately, the metal can be supplied with higher accuracy so as to achieve the target thickness.
また、真空蒸着法およびイオンプレーティング法によれば、第1の工程において、フッ素系材料を用いて撥液膜を形成した場合には、該撥液膜にダメージを与えることなく、前記膜形成面側に金属を供給することができる。これにより、第3の工程において、膜形成領域と非膜形成領域との撥液性の違いを利用して、より確実に膜形成領域に金属膜を形成することができる。 Further, according to the vacuum deposition method and the ion plating method, when the liquid repellent film is formed using the fluorine-based material in the first step, the film formation is performed without damaging the liquid repellent film. Metal can be supplied to the surface side. Thus, in the third step, the metal film can be more reliably formed in the film formation region by utilizing the difference in liquid repellency between the film formation region and the non-film formation region.
本発明の成膜方法では、前記第3の工程において、前記金属の溶融は、加熱、電磁波の照射および粒子線の照射のうちの少なくとも1種により行われることが好ましい。
これらの方法によれば、基材のほぼ全面にエネルギーを均一に付与することができ、供給された金属をほぼ同時に溶融させることができる。その結果、得られる金属膜に厚さのばらつきが生じるのを防止することができる。
In the film forming method of the present invention, in the third step, the melting of the metal is preferably performed by at least one of heating, electromagnetic wave irradiation, and particle beam irradiation.
According to these methods, energy can be uniformly applied to almost the entire surface of the substrate, and the supplied metal can be melted almost simultaneously. As a result, it is possible to prevent the thickness variation from occurring in the obtained metal film.
本発明の成膜方法では、前記第1の工程において、前記非膜形成領域は、前記基材の前記膜形成面に、フッ素系有機材料および/またはフッ素系無機材料を主材料とする撥液膜を形成することにより得られることが好ましい。
これにより、容易かつ確実に非膜形成領域の撥液性を、膜形成領域の撥液性よりも高いものとすることができる。
In the film forming method of the present invention, in the first step, the non-film forming region is a liquid repellent mainly comprising a fluorine-based organic material and / or a fluorine-based inorganic material on the film-forming surface of the substrate. It is preferably obtained by forming a film.
As a result, the liquid repellency of the non-film formation region can be easily and reliably higher than the liquid repellency of the film formation region.
本発明の成膜方法では、前記フッ素系有機材料は、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体およびパーフルオロエチレン−プロペン共重合体のうちの少なくとも1種を主成分とするものであることが好ましい。
これにより、特に高い撥液性と高い耐熱性とを有する撥液膜を形成することができる。
In the film forming method of the present invention, the fluorine-based organic material is polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, or perfluoroethylene-propene copolymer. It is preferable that at least one of them is a main component.
Thereby, a liquid repellent film having particularly high liquid repellency and high heat resistance can be formed.
本発明の成膜方法では、前記フッ素系無機材料は、フッ化チタン酸カリウム、ケイフッ化カリウムおよびフッ化ジルコン酸カリウムのうちの少なくとも1種を主成分とするものであることが好ましい。
これにより、特に高い撥液性と高い耐熱性とを有する撥液膜を形成することができる。
本発明の成膜方法では、前記第1の工程において、前記非膜形成領域に対する純水の接触角をA[°]とし、前記膜形成領域に対する純水の接触角をB[°]としたとき、A−B≧15[°]なる関係を満足することが好ましい。
これにより、第3の工程において、供給された金属が、より高い選択性をもって膜形成領域に集まるようになるので、より高い成膜精度で金属膜を形成することができる。
In the film forming method of the present invention, it is preferable that the fluorine-based inorganic material is mainly composed of at least one of potassium fluorotitanate, potassium silicofluoride, and potassium zirconate fluoride.
Thereby, a liquid repellent film having particularly high liquid repellency and high heat resistance can be formed.
In the film forming method of the present invention, in the first step, the contact angle of pure water with respect to the non-film formation region is A [°], and the contact angle of pure water with respect to the film formation region is B [°]. In this case, it is preferable that the relationship A−B ≧ 15 [°] is satisfied.
Thereby, in the third step, the supplied metal is collected in the film formation region with higher selectivity, so that the metal film can be formed with higher film formation accuracy.
本発明の金属膜は、本発明の成膜方法により成膜されたことを特徴とする。
これにより、成膜精度(信頼性)の高い金属膜が得られる。
本発明の電子部品は、本発明の金属膜を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子部品が得られる。
本発明の電子機器は、本発明の電子部品を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
The metal film of the present invention is formed by the film forming method of the present invention.
Thereby, a metal film with high film formation accuracy (reliability) can be obtained.
An electronic component according to the present invention includes the metal film according to the present invention.
Thereby, a highly reliable electronic component is obtained.
The electronic device of the present invention includes the electronic component of the present invention.
As a result, a highly reliable electronic device can be obtained.
以下、本発明の成膜方法、金属膜、電子部品および電子機器について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
<成膜方法>
まず、本発明の成膜方法の好適な実施形態について説明する。
図1は、それぞれ本発明の成膜方法を説明するための図(縦断面図)である。なお、以下の説明では、図1中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
Hereinafter, a film forming method, a metal film, an electronic component, and an electronic apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<Film formation method>
First, a preferred embodiment of the film forming method of the present invention will be described.
FIG. 1 is a view (longitudinal sectional view) for explaining the film forming method of the present invention. In the following description, the upper side in FIG. 1 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
本発明の成膜方法は、基材5上に所定パターンの金属膜8を形成する方法であり、図1に示すように、基材5の上面(金属膜8を形成する膜形成面)に、金属膜8を形成する膜形成領域9と、膜形成領域9より撥液性が高い金属膜8を形成しない非膜形成領域9’とを形成する膜形成領域形成工程と、基材5の上面側に、金属膜8を形成するための金属7を、その最大厚さが、金属7の結晶サイズよりも小さくなるように供給する金属供給工程と、供給された金属7を溶融させ、該溶融状態の金属を膜形成領域9と非膜形成領域9’との撥液性の違いを利用して、膜形成領域9に集めることにより、金属膜8を得る金属膜形成工程とを有する。以下、各工程について順次説明する。
ここで、結晶サイズとは、バルク状の金属(溶融状態の金属を徐冷(自然に冷却)して得られたもの)中で形成される結晶粒の平均値(平均粒径)のことをいう。
The film forming method of the present invention is a method of forming a metal film 8 having a predetermined pattern on a
Here, the crystal size is an average value (average particle size) of crystal grains formed in a bulk metal (obtained by slowly cooling (naturally cooling) a molten metal). Say.
[1]膜形成領域形成工程
まず、基材5を用意する(図1(a)参照)。
この基材5の構成材料は、金属7が溶融する温度より高い融点を有するものであれば特に限定されず、例えば、石英ガラス、二酸化ケイ素、窒化ケイ素等の各種絶縁材料(誘電体)や、シリコン(例えば、アモルファスシリコン、多結晶シリコン等)、インジウムティンオキサイド(ITO)、インジウムオキサイド(IO)、酸化スズ(SnO2)、アンチモンティンオキサイド(ATO)、インジウムジンクオキサイド(IZO)、Al、Al合金、Cr、Mo、Ta等の導電性材料で構成されたものが挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
[1] Film formation region formation process First, the
The constituent material of the
次に、基材5の上面に、金属膜8を形成する膜形成領域9と、膜形成領域9より撥液性が高い金属膜8を形成しない非膜形成領域9’とを形成する。
この膜形成領域9と非膜形成領域9’とを形成する方法としては、非膜形成領域9’の撥液性が膜形成領域9の撥液性より高くなるような方法であれば、いかなるものであってもよく、特に限定されないが、基材5の上面の非膜形成領域9’を形成する位置に、フッ素系有機材料および/またはフッ素系無機材料(以下、これらを総称して「フッ素系材料」という。)を主材料とする撥液膜6を形成する方法を用いるのが好ましい。
Next, a
As a method of forming the
具体的には、基材5の上面の非膜形成領域9’を形成する領域に、フッ素系材料を供給して、撥液膜6を形成する(図1(b)参照)。
このフッ素系材料で構成される撥液膜6を形成する方法を用いることにより、容易かつ確実に非膜形成領域9’の撥液性を、基材5の上面のフッ素系材料を供給しない膜形成領域9の撥液性よりも高いものとすることができる。さらに、かかる方法によれば、撥液膜6の膜厚の制御を容易に行えるという利点もある。
Specifically, a fluorine-based material is supplied to a region where the
By using this method of forming the liquid-
撥液膜6を形成する方法としては、例えば、ディップコート法、スピンコート法、スリットコート法、キャップコート法、ディスペンサー法、スプレーコート法、ロールコート法、スクリーン印刷法およびインクジェット印刷法等の各種塗布法を用いることができるが、これらの中でも、インクジェット印刷法を用いるのが好ましい。インクジェット印刷法によれば、基材5上に直接マスク(例えば、レジスト層等)を形成することを要せず、高い精度で撥液膜6を形成することができる。
Examples of the method for forming the
また、フッ素系材料は、高い撥液性と高い耐熱性とを有するものが好適である。
このようなフッ素系有機材料の具体例としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、パーフルオロエチレン−プロペン共重合体(FEP)およびエチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)等が挙げられ、これらの中でも、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体およびパーフルオロエチレン−プロペン共重合体のうちの少なくとも1種を主成分として用いるのが好ましい。
In addition, a fluorine-based material having high liquid repellency and high heat resistance is preferable.
Specific examples of such a fluorine-based organic material include, for example, polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), Examples include perfluoroethylene-propene copolymer (FEP) and ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE). Among these, polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, It is preferable to use at least one of ethylene-tetrafluoroethylene copolymer and perfluoroethylene-propene copolymer as a main component.
一方、フッ素系無機材料の具体例としては、例えば、フッ化チタン酸カリウム、ケイフッ化カリウム、フッ化ジルコン酸カリウムおよびケイフッ酸等が挙げられ、これらの中でも、フッ化チタン酸カリウム、ケイフッ化カリウムおよびフッ化ジルコン酸カリウムのうちの少なくとも1種を主成分として用いるのが好ましい。
これらのフッ素系材料を用いることにより、特に高い撥液性と高い耐熱性とを有する撥液膜6を形成することができる。このため、後述する金属膜形成工程において、高い温度条件下においても撥液膜6の変質・劣化を防止して、撥液性が損なわれることを防止することができる。その結果、膜形成領域9と非膜形成領域9’との撥液性の差が維持(保持)され、金属膜8をより確実に形成することができる。
On the other hand, specific examples of the fluorine-based inorganic material include, for example, potassium fluoride titanate, potassium silicofluoride, potassium fluoride zirconate, and silicic acid hydrofluoric acid. Among these, potassium fluoride titanate, potassium silicofluoride, etc. And at least one of potassium zirconate fluoride is preferably used as a main component.
By using these fluorine-based materials, a
この膜形成領域9と非膜形成領域9’との撥液性の程度の違いは、各種の指標により表すことができるが、例えば、接触角を用いて好適に表すことができる。具体的には、非膜形成領域9’に対する純水の接触角をA[°]とし、膜形成領域9に対する純水の接触角をB[°]としたとき、A−B≧15[°]なる関係を満足するのが好ましく、A−B≧30[°]なる関係を満足するのがより好ましく、A−B≧50[°]なる関係を満足するのが特に好ましい。膜形成領域9と非膜形成領域9’とが、前記関係を満足することにより、後述する金属膜形成工程において、基材5の上面側に供給された金属7が、より高い選択性をもって基材5の膜形成領域9に集まり、より高い成膜精度で金属膜8を形成することができる。
The difference in the degree of liquid repellency between the
なお、本実施形態では、基材5の上面の非膜形成領域9’に、膜形成領域9の撥液性より高い材料(フッ素系材料)で構成される撥液膜を形成する場合について説明したが、これに限定されず、例えば、基材5の上面のほぼ全体に撥液膜を形成し、膜形成領域9に活性エネルギー線を照射すること等により、膜形成領域9の撥液性を低下させる処理を施すことにより、非膜形成領域9’の撥液性を膜形成領域9の撥液性より高くするようにしてもよい。また、基材5の種類によっては、フッ素を含有する官能基を有するカップリング剤を用いて、非膜形成領域9’を形成してもよい。
In the present embodiment, a case where a liquid repellent film composed of a material (fluorine-based material) higher than the liquid repellency of the
[2]金属供給工程
次に、基材5の上面側に(本実施形態では、膜形成領域9および非膜形成領域9’のほぼ全てを覆うように)、金属膜8を形成するための金属7を、その最大厚さが、金属7の結晶サイズよりも小さくなるように供給する。
これにより、金属7は、結晶化しない状態(非結晶の状態)で固化する。その結果、この金属7の融点は、結晶状態の金属7の融点よりも低いものとなる(融点降下する)。このため、後述する金属膜形成工程において、金属7を比較的低温で溶融させることができる。
[2] Metal supply step Next, the metal film 8 is formed on the upper surface side of the substrate 5 (in this embodiment, so as to cover almost all of the
Thereby, the metal 7 is solidified in a non-crystallized state (non-crystalline state). As a result, the melting point of the metal 7 is lower than the melting point of the metal 7 in the crystalline state (decrease in melting point). For this reason, the metal 7 can be melted at a relatively low temperature in the metal film forming step described later.
この金属7としては、例えば、Al、In、Zn、Sn、Cu、Ni、Pd、Pt、Li、Mg、Ca、Sr、La、Ce、Er、Eu、Sc、Y、Yb、Ag、Co、CsおよびRb等の金属、これらを含む合金等を用いることができるが、これらの中でも、Al、In、Zn、SnおよびCuよりなる群から選択される少なくとも1種を主成分として構成するのが好ましい。これらのものは、前述したような融点降下がより顕著に生じるものである。また、導電性に優れるため、各種電子部品の配線等に、好適に適用することができる。 Examples of the metal 7 include Al, In, Zn, Sn, Cu, Ni, Pd, Pt, Li, Mg, Ca, Sr, La, Ce, Er, Eu, Sc, Y, Yb, Ag, Co, Metals such as Cs and Rb, alloys containing these, and the like can be used. Among these, at least one selected from the group consisting of Al, In, Zn, Sn, and Cu is used as a main component. preferable. In these cases, the melting point drop as described above occurs more remarkably. Moreover, since it is excellent in electroconductivity, it can be suitably applied to wiring of various electronic components.
この金属7の供給方法としては、特に限定されないが、気相成膜法を用いるのが好ましい。これにより、基材5の上面側に、目的とする厚さとなるように、精度よく金属7を供給することができる。
また、気相成膜法としては、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、およびレーザーアブレーション法等の物理的気相成膜法、および、熱CVD法、光CVD法およびレーザーCVD法等の化学的気相成膜法を用いることができるが、これらの中でも、スパッタリング法、真空蒸着法およびイオンプレーティング法のうちの少なくとも1種を用いるのがより好ましい。
The method for supplying the metal 7 is not particularly limited, but it is preferable to use a vapor deposition method. Thereby, the metal 7 can be accurately supplied to the upper surface side of the
Examples of the vapor deposition method include physical vapor deposition methods such as sputtering, vacuum deposition, ion plating, and laser ablation, and thermal CVD, photo CVD, and laser CVD. A chemical vapor deposition method such as a method can be used, but among these, it is more preferable to use at least one of a sputtering method, a vacuum deposition method, and an ion plating method.
スパッタリング法によれば、基材5の上面側への金属7の供給量を、より正確に制御できることから、目的とする厚さとなるように、より精度よく金属7を供給することができる。これにより、より精度の高い厚さで基材5の上面側に金属7を供給することができ、前記結晶軸の最大長さよりも金属7の最大厚さが小さくなるようにすることができる。
真空蒸着法およびイオンプレーティング法によれば、前記膜形成領域形成工程において、フッ素系材料を用いて撥液膜6を形成する場合には、この撥液膜6にダメージを与えることなく、基材5の上面に金属7を供給することができる。これにより、後述する金属膜形成工程において、膜形成領域9と非膜形成領域9’との撥液性の違いを利用して、より確実に膜形成領域9に金属膜8を形成することができる。
なお、以下では、金属7を供給する方法として、スパッタリング法および真空蒸着法を用いる場合を代表して説明する。
According to the sputtering method, since the supply amount of the metal 7 to the upper surface side of the
According to the vacuum deposition method and the ion plating method, when the
Hereinafter, as a method for supplying the metal 7, a case where a sputtering method and a vacuum evaporation method are used will be described as a representative.
[2a]スパッタリング法による金属供給工程
この金属7の供給方法としてスパッタリング法を用いる場合には、チャンバー内に膜形成領域9と非膜形成領域9’とが形成された基材5と、金属7を構成する金属材料とをそれぞれ設置(セット)した状態で、この金属材料にイオンビームを照射する。これにより、金属材料の表面にイオンビームが衝突し、金属材料の粒子(スパッタ粒子)が叩き出され、基材5の上面側に被着することにより金属7が供給される(図1(c)参照)。
[2a] Metal supply step by sputtering method When the sputtering method is used as the metal 7 supply method, the
イオンビームの加速電圧は、50V以上であるのが好ましく、50〜700V程度であるのがより好ましい。
イオンビーム電流は、50〜500mA程度であるのが好ましく、100〜200mA程度であるのが好ましい。
イオンビームを照射する雰囲気(チャンバー内)の圧力は、できるだけ低くするのがよく、特に限定されないが、1×10−5〜1×10−1Torr程度であるのが好ましく、1×10−4〜1×10−2Torr程度であるのがより好ましい。
イオンビームの照射時間は、1×10−4〜1sec程度であるのが好ましく、1×10−4〜1×10−1sec程度であるのがより好ましい。
また、イオンビームを構成するイオンは、各種希ガスのイオンを用いることができるが、Ar+、Kr+およびXe+のうちの少なくとも1種を主とするものが好ましい。
The acceleration voltage of the ion beam is preferably 50 V or more, and more preferably about 50 to 700 V.
The ion beam current is preferably about 50 to 500 mA, and preferably about 100 to 200 mA.
The pressure in the atmosphere (inside the chamber) for irradiating the ion beam is preferably as low as possible and is not particularly limited, but is preferably about 1 × 10 −5 to 1 × 10 −1 Torr, and 1 × 10 −4. More preferably, it is about ˜1 × 10 −2 Torr.
Irradiation time of the ion beam, but is preferably in the range of about 1 × 10 -4 ~1sec, and more preferably 1 × 10 -4 ~1 × 10 -1 approximately sec.
As ions constituting the ion beam, ions of various rare gases can be used, but those mainly composed of at least one of Ar + , Kr + and Xe + are preferable.
[2b]真空蒸着法による金属供給工程
この金属7の供給方法として真空蒸着法を用いる場合には、チャンバー内に膜形成領域9と非膜形成領域9’とが形成された基材5と、金属7を構成する金属材料とをそれぞれ設置(セット)した状態で、この金属材料を加熱する。これにより、金属材料が蒸発(気化)して、基材5の上面側に被着(蒸着)することにより金属7が供給される(図1(c)参照)。
[2b] Metal supply step by vacuum evaporation method When using the vacuum evaporation method as the supply method of the metal 7, the
イオンビームを照射する雰囲気(チャンバー内)の圧力は、できるだけ低くするのがよく、特に限定されないが、1×10−5〜1×10−1Torr程度であるのが好ましく、1×10−4〜1×10−2Torr程度であるのがより好ましい。
金属材料を加熱する加熱手段は、特に限定されず、例えば、抵抗加熱、電子ビーム加熱等を用いることができる。
The pressure in the atmosphere (inside the chamber) for irradiating the ion beam is preferably as low as possible and is not particularly limited, but is preferably about 1 × 10 −5 to 1 × 10 −1 Torr, and 1 × 10 −4. More preferably, it is about ˜1 × 10 −2 Torr.
The heating means for heating the metal material is not particularly limited, and for example, resistance heating or electron beam heating can be used.
この供給された金属7の最大厚さは、金属7の結晶サイズよりも薄ければいかなる厚さのものであっても良いが、金属7の最大厚さをX[nm]とし、前記結晶サイズをY[nm]としたとき、X/Y≦0.8なる関係を満足するのが好ましく、X/Y≦0.5なる関係を満足するのがより好ましく、X/Y≦0.1なる関係を満足するのが更に好ましい。このような関係を満足することにより、供給された金属7の融点をより確実に低下させること、すなわち、より顕著な融点降下が生じる。これにより、後述する金属膜形成工程において、金属7を溶融させる温度を低くすることができることから、基材5および撥液膜6の変質・劣化を好適に防止することができる。その結果、膜形成領域9と非膜形成領域9’との撥液性の差が維持(保持)され、基材5の膜形成領域9に金属膜8をより確実に形成することができる。
The maximum thickness of the supplied metal 7 may be any thickness as long as it is thinner than the crystal size of the metal 7, but the maximum thickness of the metal 7 is X [nm], and the crystal size Is preferably Y [nm], preferably satisfies the relationship X / Y ≦ 0.8, more preferably satisfies the relationship X / Y ≦ 0.5, and X / Y ≦ 0.1. More preferably, the relationship is satisfied. By satisfying such a relationship, the melting point of the supplied metal 7 is more reliably lowered, that is, a more remarkable melting point drop occurs. Thereby, in the metal film formation process mentioned later, since the temperature which fuse | melts the metal 7 can be made low, the quality change and deterioration of the
[3]金属膜形成工程
次に、供給された金属7を溶融させ、該溶融状態の金属7を膜形成領域9と非膜形成領域9’との撥液性の違いを利用して、膜形成領域9に集める。これにより、金属膜8を得る。
具体的には、金属7に対してエネルギーを付与して溶融させる。この溶融状態の金属7は、膜形成領域9と非膜形成領域9’との撥液性の違いにより、撥液性の高い非膜形成領域9’から撥液性が低い膜形成領域9に集まる(凝集する)(図1(d)参照)。この金属7の凝集により、金属膜8が形成される(図1(e)参照)。
[3] Metal Film Forming Step Next, the supplied metal 7 is melted, and the molten metal 7 is made into a film by utilizing the difference in liquid repellency between the
Specifically, energy is applied to the metal 7 to melt it. Due to the difference in liquid repellency between the
なお、このとき、金属膜8が固化に至らない場合には、必要に応じて、これを固化させる処理を施すようにしてもよい。
金属7を溶融させる方法(溶融方法)としては、いかなるものであっても良いが、特に、加熱、電磁波の照射および粒子線の照射のうちの少なくとも1種により行われるのが好ましい。これらの方法によれば、基材5のほぼ全面にエネルギーを均一に付与することができ、金属7をほぼ同時に溶融させることができる。その結果、金属膜8に厚さのばらつきが生じるのを防止することができる。
At this time, if the metal film 8 does not solidify, a treatment for solidifying the metal film 8 may be performed as necessary.
The method for melting the metal 7 (melting method) may be any method, but in particular, it is preferably performed by at least one of heating, electromagnetic wave irradiation, and particle beam irradiation. According to these methods, energy can be uniformly applied to almost the entire surface of the
I:加熱により金属7を溶融する場合
金属7を加熱する方法としては、各種の方法を用いることができるが、例えば、電熱ヒーターを用いて加熱することができる。
金属7を加熱する時間は、0.1〜30分程度であるのが好ましく、1〜15分程度であるのがより好ましい。
I: When the metal 7 is melted by heating As the method for heating the metal 7, various methods can be used. For example, the metal 7 can be heated using an electric heater.
The time for heating the metal 7 is preferably about 0.1 to 30 minutes, and more preferably about 1 to 15 minutes.
この際の加熱雰囲気は、還元性雰囲気、不活性雰囲気、真空または減圧状態下等の非酸化性雰囲気であるのが好ましい。
前記加熱雰囲気の温度は、0〜100℃程度であるのが好ましく、20〜50℃程度であるのがより好ましい。
加熱する時間、加熱雰囲気および加熱雰囲気の温度を、それぞれ、前記範囲とすることにより、より確実に膜形成領域9に金属膜8を形成することができる。
The heating atmosphere at this time is preferably a reducing atmosphere, an inert atmosphere, a non-oxidizing atmosphere such as a vacuum or under reduced pressure.
The temperature of the heating atmosphere is preferably about 0 to 100 ° C, more preferably about 20 to 50 ° C.
By setting the heating time, the heating atmosphere, and the temperature of the heating atmosphere within the above ranges, the metal film 8 can be more reliably formed in the
II:電磁波の照射により金属7を溶融する場合
照射する電磁波としては、例えば、マイクロ波、赤外線、可視光線、紫外線、X線等が挙げられる。
例えば、電磁波としてマイクロ波を用いる場合、照射するマイクロ波の周波数は、3×108〜1×1011Hz程度であるのが好ましく、1×109〜1×1010Hz程度程度であるのがより好ましい。
II: When melting the metal 7 by irradiation with electromagnetic waves Examples of the electromagnetic waves to be irradiated include microwaves, infrared rays, visible rays, ultraviolet rays, and X-rays.
For example, when a microwave is used as the electromagnetic wave, the frequency of the irradiated microwave is preferably about 3 × 10 8 to 1 × 10 11 Hz, and is about 1 × 10 9 to 1 × 10 10 Hz. Is more preferable.
前記マイクロ波の照射強度は、10〜1000W程度であるのが好ましく、100〜500W程度であるのがより好ましい。
前記マイクロ波の照射時間は、0.1〜30分程度であるのが好ましく、1〜15分程度であるのがより好ましい。
この際の加熱雰囲気は、還元性雰囲気、不活性雰囲気、真空または減圧状態下等の非酸化性雰囲気であるのが好ましい。
The irradiation intensity of the microwave is preferably about 10 to 1000 W, and more preferably about 100 to 500 W.
The microwave irradiation time is preferably about 0.1 to 30 minutes, and more preferably about 1 to 15 minutes.
The heating atmosphere at this time is preferably a reducing atmosphere, an inert atmosphere, a non-oxidizing atmosphere such as a vacuum or under reduced pressure.
次に、前記照射雰囲気の温度は、0〜100℃程度であるのが好ましく、20〜50℃程度であるのがより好ましい。
マイクロ波の周波数、照射強度、照射時間、照射雰囲気および照射雰囲気の温度を、それぞれ、前記範囲とすることにより、より確実に膜形成領域9に金属膜8を形成することができる。
Next, the temperature of the irradiation atmosphere is preferably about 0 to 100 ° C, more preferably about 20 to 50 ° C.
By setting the microwave frequency, irradiation intensity, irradiation time, irradiation atmosphere, and temperature of the irradiation atmosphere within the above ranges, the metal film 8 can be more reliably formed in the
III:粒子線の照射により金属7を溶融する場合
照射する粒子線としては、例えば、電子線、イオンビーム、中性子線およびα線等が挙げられる。
例えば、粒子線としてイオンビームを用いる場合、照射するイオンビームの加速電圧は、1〜150kV程度であるのが好ましく、10〜50kV程度であるのがより好ましい。
III: When melting the metal 7 by irradiation with a particle beam Examples of the particle beam to be irradiated include an electron beam, an ion beam, a neutron beam and an α-ray.
For example, when an ion beam is used as the particle beam, the acceleration voltage of the irradiated ion beam is preferably about 1 to 150 kV, more preferably about 10 to 50 kV.
前記イオンビームのビーム電流は、0.01〜50nA程度であるのが好ましく、0.01〜20nA程度であるのがより好ましい。
前記イオンビームの照射時間は、0.001〜50sec程度であるのが好ましく、0.001〜50sec程度であるのがより好ましい。
この際の加熱雰囲気は、還元性雰囲気、不活性雰囲気、真空または減圧状態下等の非酸化性雰囲気であるのが好ましい。
The beam current of the ion beam is preferably about 0.01 to 50 nA, and more preferably about 0.01 to 20 nA.
The irradiation time of the ion beam is preferably about 0.001 to 50 seconds, and more preferably about 0.001 to 50 seconds.
The heating atmosphere at this time is preferably a reducing atmosphere, an inert atmosphere, a non-oxidizing atmosphere such as a vacuum or under reduced pressure.
次に、前記照射雰囲気の温度は、0〜100℃であるのが好ましく、20〜50℃であるのがより好ましい。
イオンビームの加速電圧、ビーム電流、照射時間、照射雰囲気および照射雰囲気の温度を、それぞれ、前記範囲とすることにより、より確実に膜形成領域9に金属膜8を形成することができる。
以上のような工程を経て、金属膜8が得られる。
Next, the temperature of the irradiation atmosphere is preferably 0 to 100 ° C, and more preferably 20 to 50 ° C.
By setting the ion beam acceleration voltage, beam current, irradiation time, irradiation atmosphere, and irradiation atmosphere temperature within the above ranges, the metal film 8 can be more reliably formed in the
The metal film 8 is obtained through the above processes.
本発明によれば、基材上に直接マスク(例えば、レジスト層等)を形成することを要せず、高い成膜精度で金属膜8を形成することができる。
また、本発明によれば、レジスト層を用いないことから、レジスト層を形成するための複雑な工程や、不要となったレジスト層を除去する工程を省略することができる。
このようなことから、本発明によれば、より容易かつ安価に高い成膜精度で金属膜8を得ることができる。
また、本発明によれば、膜形成領域9に選択的に金属膜8を形成できるので、すなわち、不要な領域への金属膜8の形成が防止されるので、金属材料の使用量の削減を図ることもできる。
According to the present invention, it is not necessary to directly form a mask (for example, a resist layer) on the base material, and the metal film 8 can be formed with high film forming accuracy.
In addition, according to the present invention, since a resist layer is not used, a complicated process for forming a resist layer and a process for removing a resist layer that has become unnecessary can be omitted.
Therefore, according to the present invention, the metal film 8 can be obtained more easily and inexpensively with high film forming accuracy.
In addition, according to the present invention, the metal film 8 can be selectively formed in the
<電子部品>
このような金属膜8は、例えば、スイッチング素子(薄膜トランジスタ)、配線基板、半導体部品、表示パネル、発光素子等の各種電子部品に適用することができる。
以下では、本発明の電子部品を薄膜トランジスタ(特に、有機薄膜トランジスタ)に適用した場合を代表に説明する。
<Electronic parts>
Such a metal film 8 can be applied to various electronic components such as switching elements (thin film transistors), wiring boards, semiconductor components, display panels, and light emitting elements.
Below, the case where the electronic component of this invention is applied to a thin-film transistor (especially organic thin-film transistor) is demonstrated as a representative.
図2(a)は、本発明の電子部品を適用した薄膜トランジスタの実施形態を示す縦断面図である。なお、以下では、図2中の上側を「上」、下側を「下」として説明する。
図2(a)に示す薄膜トランジスタ100は、基板20(基材5)上に設けられており、ソース電極30およびドレイン電極40と、有機半導体層(有機層)50と、ゲート絶縁層60と、ゲート電極70とが、この順で基板20側から積層されて構成されている。
FIG. 2A is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a thin film transistor to which the electronic component of the present invention is applied. In the following description, the upper side in FIG. 2 will be described as “upper” and the lower side as “lower”.
A
具体的には、薄膜トランジスタ100は、基板20上に、ソース電極30およびドレイン電極40が分離して設けられ、これら電極30、40を覆うように有機半導体層50が設けられている。さらに有機半導体層50上には、ゲート絶縁層60が設けられ、さらにこの上に、少なくともソース電極30とドレイン電極40の間の領域に重なるようにゲート電極70が設けられている。
Specifically, in the
この薄膜トランジスタ100では、有機半導体層50のうち、ソース電極30とドレイン電極40との間の領域が、キャリアが移動するチャネル領域510となっている。以下、このチャネル領域510において、キャリアの移動方向の長さ、すなわちソース電極30とドレイン電極40との間の距離をチャネル長L、チャネル長L方向と直交する方向の長さをチャネル幅Wと言う。
このような薄膜トランジスタ100は、ソース電極30およびドレイン電極40が、ゲート絶縁層60を介してゲート電極70よりも基板20側に設けられた構成の薄膜トランジスタ、すなわち、トップゲート構造の薄膜トランジスタである。
In the
Such a
以下、薄膜トランジスタ100を構成する各部について、順次説明する。
基板20は、薄膜トランジスタ100を構成する各層(各部)を支持するものである。基板20には、例えば、ガラス基板、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルスルホン(PES)、芳香族ポリエステル(液晶ポリマー)等で構成されるプラスチック基板(樹脂基板)、石英基板、シリコン基板、ガリウム砒素基板等を用いることができる。薄膜トランジスタ100に可撓性を付与する場合には、基板20には、樹脂基板が選択される。
Hereinafter, each part which comprises the thin-
The
この基板20上には、下地層が設けられていてもよい。下地層としては、例えば、基板20表面からのイオンの拡散を防止する目的、ソース電極30およびドレイン電極40と、基板20との密着性(接合性)を向上させる目的等により設けられる。
下地層の構成材料としては、特に限定されないが、基板20にガラス基板を用いる場合には、酸化珪素(SiO2)、窒化珪素(SiN)等が好適に用いられる。
An underlayer may be provided on the
The constituent material of the underlayer is not particularly limited, but when a glass substrate is used as the
基板20上には、ソース電極30およびドレイン電極40が、チャネル長L方向に沿って、所定距離離間して並設されている。
これらのソース電極30およびドレイン電極40に、本発明の金属膜8を適用することができる。
ソース電極30およびドレイン電極40の厚さ(平均)は、特に限定されないが、それぞれ、30〜300nm程度であるのが好ましく、50〜150nm程度であるのがより好ましい。本発明の成膜方法によれば、このように薄い膜厚の電極を寸法精度よく形成することができる。
On the
The metal film 8 of the present invention can be applied to the
The thickness (average) of the
ソース電極30とドレイン電極40との間の距離(離間距離)、すなわち、チャネル長Lは、2〜30μm程度であるのが好ましく、5〜20μm程度であるのがより好ましい。チャネル長Lを前記下限値より小さくすると、得られた薄膜トランジスタ100同士でチャネル長に誤差が生じ、特性(トランジスタ特性)がばらつくおそれがある。一方、チャネル長Lを前記上限値より大きくすると、しきい電圧の絶対値が大きくなるとともに、ドレイン電流の値が小さくなり、薄膜トランジスタ100の特性が不十分となるおそれがある。
The distance (separation distance) between the
チャネル幅Wは、0.1〜5mm程度であるのが好ましく、0.5〜3mm程度であるのがより好ましい。チャネル幅Wを前記下限値より小さくすると、ドレイン電流の値が小さくなり、薄膜トランジスタ100の特性が不十分となるおそれがある。一方、チャネル幅Wを前記上限値より大きくすると、薄膜トランジスタ100が大型化してしまうとともに、寄生容量の増大や、ゲート絶縁層60を介したゲート電極70へのリーク電流の増大を招くおそれがある。
The channel width W is preferably about 0.1 to 5 mm, and more preferably about 0.5 to 3 mm. When the channel width W is made smaller than the lower limit value, the drain current value becomes small, and the characteristics of the
また、基板20上には、ソース電極30およびドレイン電極40を覆うように、有機半導体層50が設けられている。
有機半導体層50は、有機半導体材料(半導体的な電気伝導を示す有機材料)を主材料として構成されている。
この有機半導体層50は、少なくともチャネル領域510においてチャネル長L方向とほぼ平行となるように配向しているのが好ましい。これにより、チャネル領域51におけるキャリア移動度が高いものとなり、その結果、薄膜トランジスタ100は、その作動速度がより速いものとなる。
An
The
The
有機半導体材料としては、例えば、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、フタロシアニン、ペリレン、ヒドラゾン、トリフェニルメタン、ジフェニルメタン、スチルベン、アリールビニル、ピラゾリン、トリフェニルアミン、トリアリールアミン、オリゴチオフェン、フタロシアニンまたはこれらの誘導体のような低分子の有機半導体材料や、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、ポリチオフェン、ポリヘキシルチオフェン、ポリ(p−フェニレンビニレン)、ポリチニレンビニレン、ポリアリールアミン、ピレンホルムアルデヒド樹脂、エチルカルバゾールホルムアルデヒド樹脂、フルオレン−ビチオフェン共重合体、フルオレン−アリールアミン共重合体またはこれらの誘導体のような高分子の有機半導体材料(共役系高分子材料)が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができるが、特に、高分子の有機半導体材料(共役系高分子材料)を主とするものを用いるのが好ましい。共役系高分子材料は、その特有な電子雲の広がりにより、キャリアの移動能が特に高い。 Examples of the organic semiconductor material include naphthalene, anthracene, tetracene, pentacene, hexacene, phthalocyanine, perylene, hydrazone, triphenylmethane, diphenylmethane, stilbene, arylvinyl, pyrazoline, triphenylamine, triarylamine, oligothiophene, phthalocyanine or Low molecular organic semiconductor materials such as these derivatives, poly-N-vinylcarbazole, polyvinylpyrene, polyvinylanthracene, polythiophene, polyhexylthiophene, poly (p-phenylenevinylene), polytinylenevinylene, polyarylamine, Pyreneformaldehyde resin, ethylcarbazole formaldehyde resin, fluorene-bithiophene copolymer, fluorene-arylamine copolymer or Examples thereof include polymeric organic semiconductor materials (conjugated polymer materials) such as derivatives, and one or more of these can be used in combination. It is preferable to use a material mainly composed of (conjugated polymer material). The conjugated polymer material has a particularly high carrier mobility due to its unique electron cloud spread.
高分子の有機半導体材料は、簡易な方法で成膜することができるとともに、比較的容易に配向させることができる。また、このうち、空気中で酸化され難く、安定であること等の理由から、高分子の有機半導体材料(共役系高分子材料)としては、フルオレン−ビチオフェン共重合体、ポリアリールアミンまたはこれらの誘導体のうちの少なくとも1種を主成分とするものを用いるのが特に好ましい。 A polymer organic semiconductor material can be formed by a simple method and can be oriented relatively easily. Of these, fluorene-bithiophene copolymers, polyarylamines or these are used as high molecular organic semiconductor materials (conjugated polymer materials) because they are difficult to oxidize in air and are stable. It is particularly preferable to use a derivative containing at least one of the derivatives as a main component.
また、高分子の有機半導体材料を主材料として構成される有機半導体層50は、薄型化・軽量化が可能であり、可撓性にも優れるため、フレキシブルディスプレイのスイッチング素子等として用いられる薄膜トランジスタへの適用に適している。
有機半導体層50の厚さ(平均)は、0.1〜1000nm程度であるのが好ましく、1〜500nm程度であるのがより好ましく、10〜100nm程度であるのがさらに好ましい。
In addition, the
The thickness (average) of the
なお、有機半導体層50は、ソース電極30およびドレイン電極40を覆うように設けられる構成のものに限定されず、少なくともソース電極30とドレイン電極40との間の領域(チャネル領域510)に設けられていればよい。
有機半導体層50上には、ゲート絶縁層60が設けられている。
このゲート絶縁層60は、ソース電極30およびドレイン電極40に対してゲート電極70を絶縁するものである。
Note that the
A
The
ゲート絶縁層60は、主として有機材料(特に有機高分子材料)で構成されているのが好ましい。有機高分子材料を主材料とするゲート絶縁層60は、その形成が容易であるとともに、有機半導体層50との密着性の向上を図ることもできる。
このような有機高分子材料としては、例えば、ポリスチレン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリビニルフェニレン、ポリカーボネート(PC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)のようなアクリル系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)のようなフッ素系樹脂、ポリビニルフェノールあるいはノボラック樹脂のようなフェノール系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリブテンなどのオレフィン系樹脂等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
The
Examples of such organic polymer materials include polystyrene, polyimide, polyamideimide, polyvinylphenylene, polycarbonate (PC), acrylic resin such as polymethyl methacrylate (PMMA), and polytetrafluoroethylene (PTFE). Fluorine resin, phenolic resin such as polyvinylphenol or novolac resin, and olefinic resins such as polyethylene, polypropylene, polyisobutylene, polybutene, etc. are used, and one or more of these may be used in combination. it can.
ゲート絶縁層60の厚さ(平均)は、特に限定されないが、10〜5000nm程度であるのが好ましく、100〜1000nm程度であるのがより好ましい。ゲート絶縁層60の厚さを前記範囲とすることにより、ソース電極30およびドレイン電極40とゲート電極70とを確実に絶縁しつつ、薄膜トランジスタ100が大型化すること(特に、厚さが増大すること)を防止することができる。
The thickness (average) of the
なお、ゲート絶縁層60は、単層構成のものに限定されず、複数層の積層構成のものであってもよい。
また、ゲート絶縁層60の構成材料には、例えば、SiO2等の無機絶縁材料を用いることもできる。ポリシリケート、ポリシロキサン、ポリシラザンのような溶液を塗布して、塗布膜を酸素、または水蒸気の存在下で加熱することによって、溶液材料からSiO2を得ることができる。また、金属アルコキシド溶液を塗布した後、これを酸素雰囲気で加熱することによって無機絶縁材料を得る(ゾルゲル法として知られる)ことができる。
Note that the
In addition, as a constituent material of the
ゲート絶縁層60上には、ゲート電極70が設けられている。
ゲート電極70の構成材料としては、例えば、Pd、Pt、Au、W、Ta、Mo、Al、Cr、Ti、Cuまたはこれらを含む合金等の金属材料、ITO、FTO、ATO、SnO2等の導電性酸化物、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、フラーレン等の炭素材料、ポリアセチレン、ポリピロール、PEDOT(poly−ethylenedioxythiophene)のようなポリチオフェン、ポリアニリン、ポリ(p−フェニレン)、ポリ(p−フェニレンビニレン)、ポリフルオレン、ポリカルバゾール、ポリシランまたはこれらの誘導体等の導電性高分子材料等が挙げられ、通常塩化鉄、ヨウ素、無機酸、有機酸、ポリスチレンサルフォニック酸などの高分子でドープされ導電性を付与された状態で用いられる。さらに、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
A
Examples of the constituent material of the
ゲート電極70の厚さ(平均)は、特に限定されないが、0.1〜5000nm程度であるのが好ましく、1〜5000nm程度であるのがより好ましく、10〜5000nm程度であるのがさらに好ましい。
以上のような薄膜トランジスタ100は、ゲート電極70に印加する電圧を変化させることにより、ソース電極30とドレイン電極40との間に流れる電流量が制御される。
The thickness (average) of the
In the
すなわち、ゲート電極70に電圧が印加されていないOFF状態では、ソース電極30とドレイン電極40との間に電圧を印加しても、有機半導体層50中にほとんどキャリアが存在しないため、微少な電流しか流れない。一方、ゲート電極70に電圧が印加されているON状態では、有機半導体層50のゲート絶縁層60に面した部分に電荷が誘起され、チャネル領域510にキャリアの流路が形成される。この状態でソース電極30とドレイン電極40との間に電圧を印加すると、チャネル領域510を通って電流が流れる。
That is, in the OFF state in which no voltage is applied to the
<電子機器>
本発明の電子部品は、各種電子機器に用いることができる。
図3は、本発明の電子機器を適用したモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。
この図において、パーソナルコンピュータ1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、表示部を備える表示ユニット1106とにより構成され、表示ユニット1106は、本体部1104に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。
<Electronic equipment>
The electronic component of the present invention can be used for various electronic devices.
FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of a mobile (or notebook) personal computer to which the electronic apparatus of the present invention is applied.
In this figure, a
本発明の電子部品は、例えば、表示部の各画素の切り替えを行うスイッチング素子、本体部1104と表示ユニット1106とを接続するための可撓性配線基板等として内蔵されている。
図4は、本発明の電子機器を適用した携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す斜視図である。
The electronic component of the present invention is incorporated as, for example, a switching element for switching each pixel of the display portion, a flexible wiring board for connecting the
FIG. 4 is a perspective view showing a configuration of a mobile phone (including PHS) to which the electronic apparatus of the present invention is applied.
この図において、携帯電話機1200は、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206とともに、表示部を備えている。
本発明の電子部品は、例えば、表示部の各画素の切り替えを行うスイッチング素子、データを保存するための半導体部品(各種メモリ)、回路基板等として内蔵されている。
図5は、本発明の電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。
In this figure, a
The electronic component of the present invention is incorporated as, for example, a switching element for switching each pixel of the display unit, a semiconductor component (various memories) for storing data, a circuit board, and the like.
FIG. 5 is a perspective view showing a configuration of a digital still camera to which the electronic apparatus of the present invention is applied. In this figure, connection with an external device is also simply shown.
ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)などの撮像素子により光電変換して撮像信号(画像信号)を生成する。
ディジタルスチルカメラ1300におけるケース(ボディー)1302の背面には、表示部が設けられ、CCDによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、被写体を電子画像として表示するファインダとして機能する。
Here, an ordinary camera sensitizes a silver halide photographic film with a light image of a subject, whereas a
A display unit is provided on the back of a case (body) 1302 in the
ケースの内部には、回路基板1308が設置されている。この回路基板1308は、撮像信号を格納(記憶)し得るメモリが設置されている。
また、ケース1302の正面側(図示の構成では裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCDなどを含む受光ユニット1304が設けられている。
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッタボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、回路基板1308のメモリに転送・格納される。
A
A
When the photographer confirms the subject image displayed on the display unit and presses the
また、このディジタルスチルカメラ1300においては、ケース1302の側面に、ビデオ信号出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314とが設けられている。そして、図示のように、ビデオ信号出力端子1312にはテレビモニタ1430が、デ−タ通信用の入出力端子1314にはパーソナルコンピュータ1440が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、回路基板1308のメモリに格納された撮像信号が、テレビモニタ1430や、パーソナルコンピュータ1440に出力される構成になっている。
In the
本発明の電子部品は、例えば、表示部の各画素の切り替えを行うスイッチング素子、CCDの撮像信号を保存するための半導体部品(各種メモリ)、回路基板1308等として内蔵されている。
なお、本発明の電子機器は、図3のパーソナルコンピュータ(モバイル型パーソナルコンピュータ)、図4の携帯電話機、図5のディジタルスチルカメラの他にも、例えば、テレビや、ビデオカメラ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、ラップトップ型パーソナルコンピュータ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニタ、電子双眼鏡、POS端末、タッチパネルを備えた機器(例えば金融機関のキャッシュディスペンサー、自動券売機)、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電表示装置、超音波診断装置、内視鏡用表示装置)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシュミレータ、その他各種モニタ類、プロジェクター等の投射型表示装置等に適用することができる。
以上、本発明の成膜方法、金属膜、電子部品および電子機器を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
The electronic component of the present invention is incorporated as, for example, a switching element for switching each pixel of the display unit, a semiconductor component (various memories) for storing a CCD imaging signal, a
The electronic apparatus of the present invention includes, for example, a television, a video camera, a viewfinder type, in addition to the personal computer (mobile personal computer) in FIG. 3, the mobile phone in FIG. 4, and the digital still camera in FIG. Monitor direct-view video tape recorder, laptop personal computer, car navigation system, pager, electronic notebook (including communication function), electronic dictionary, calculator, electronic game device, word processor, workstation, video phone, security TV Monitors, electronic binoculars, POS terminals, devices equipped with touch panels (for example, cash dispensers and automatic ticket vending machines for financial institutions), medical devices (for example, electronic thermometers, blood pressure monitors, blood glucose meters, electrocardiographs, ultrasound diagnostic devices, internal Endoscope display device), fish finder, various measuring instruments, Vessels such (e.g., gages for vehicles, aircraft, and ships), a flight simulator, various monitors, and a projection display such as a projector.
As mentioned above, although the film-forming method, metal film, electronic component, and electronic device of this invention were demonstrated based on embodiment of illustration, this invention is not limited to these.
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
(実施例1)
<1> まず、石英ガラス基板(基材)を用意し、純水を用いて洗浄した。
次に、この石英ガラス基板上に、インクジェット印刷法により、PTFEを含むインク(塗布液)を、金属膜を形成する以外の領域(非膜形成領域)に塗布した後、80℃×30分間で乾燥して撥液膜を形成した。その後、純水およびエタノールで、順次洗浄した。
Next, specific examples of the present invention will be described.
(Example 1)
<1> First, a quartz glass substrate (base material) was prepared and washed with pure water.
Next, an ink containing PTFE (coating liquid) is applied onto the quartz glass substrate by an inkjet printing method in a region (non-film forming region) other than the metal film forming region, and then at 80 ° C. for 30 minutes. A liquid repellent film was formed by drying. Then, it washed sequentially with pure water and ethanol.
なお、インクは、前記PTFEを、メチルエチルケトンとトルエンとの混合溶媒に溶解して調製した。
これにより、撥液膜が形成された非膜形成領域と、石英ガラス基板の表面が露出する膜形成領域とを区画形成した。
なお、膜形成領域の平面形状は、アルファベットの大文字「E」とし、各部の幅が約60μmなるように形成した。
また、非膜形成領域(撥液膜)に対する純水の接触角A[°]と、膜形成領域(石英ガラス基板表面)に対する純水の接触角B[°]との関係A−Bは、40[°]であった。
The ink was prepared by dissolving the PTFE in a mixed solvent of methyl ethyl ketone and toluene.
As a result, a non-film forming region where the liquid repellent film was formed and a film forming region where the surface of the quartz glass substrate was exposed were partitioned.
The planar shape of the film formation region was the capital letter “E” of the alphabet, and each part was formed to have a width of about 60 μm.
Further, the relationship AB between the contact angle A [°] of pure water to the non-film formation region (liquid repellent film) and the contact angle B [°] of pure water to the film formation region (quartz glass substrate surface) is: It was 40 [°].
<2> 次に、チャンバー内に、撥液膜が形成された石英ガラス基板と、Al(金属膜材料)で構成されたターゲットとをそれぞれ設置(セット)して、スパッタリング法により、この石英ガラス基板上にAlを、その最大厚さが100nmとなるように供給した。その後、水およびエタノールで、順次洗浄した。
また、供給されたAlの最大厚さX[nm]と、Alの結晶サイズY[nm]との関係X/Yは、0.01であった。
なお、スパッタリング法の条件は、Arを放電し、チャンバー内の圧力を1×10−2Torrとし、放電時間を1minとした。
<2> Next, a quartz glass substrate on which a liquid repellent film is formed and a target made of Al (metal film material) are respectively set (set) in the chamber, and this quartz glass is formed by a sputtering method. Al was supplied onto the substrate so that the maximum thickness was 100 nm. Then, it wash | cleaned one by one with water and ethanol.
The relationship X / Y between the maximum thickness X [nm] of the supplied Al and the crystal size Y [nm] of Al was 0.01.
The sputtering conditions were: Ar was discharged, the pressure in the chamber was 1 × 10 −2 Torr, and the discharge time was 1 min.
<3> 次に、この石英ガラス基板上に供給されたAlを、電熱ヒーターを用いて加熱温度350℃で加熱した。なお、雰囲気圧力を760Torrとし、加熱時間を1minとした。また、雰囲気をN2雰囲気とした。
これにより、膜形成領域にAlが集まって固化(硬化)し、膜形成領域の形状「E」にほぼ対応した形状のAl膜(平均厚さ:約150nm、各部の幅:約60μm)を得た。
<3> Next, Al supplied on the quartz glass substrate was heated at a heating temperature of 350 ° C. using an electric heater. The atmospheric pressure was 760 Torr, and the heating time was 1 min. The atmosphere was N 2 atmosphere.
As a result, Al collects and solidifies (hardens) in the film formation region, and an Al film (average thickness: about 150 nm, width of each part: about 60 μm) substantially corresponding to the shape “E” of the film formation region is obtained. It was.
(実施例2)
次に示すように変更した以外は、前記実施例1と同様にして金属膜を形成した。
金属膜材料としてInを用いた。
前記工程<2>において、Inの最大厚さが100nmとなるように真空蒸着法を用いて石英ガラス基板上に供給した。
(Example 2)
A metal film was formed in the same manner as in Example 1 except that the following changes were made.
In was used as the metal film material.
In the step <2>, the maximum thickness of In was supplied onto a quartz glass substrate by using a vacuum deposition method so that the maximum thickness of In was 100 nm.
前記工程<3>において、加熱温度を100℃とし、雰囲気圧力を760Torrとし、加熱時間を1minとした。また、雰囲気をN2雰囲気とした。
なお、供給されたInの最大厚さX[nm]と、Inの結晶サイズY[nm]との関係X/Yは、0.02であった。
これにより、膜形成領域の形状「E」にほぼ対応した形状のIn膜(平均厚さ:約150nm、各部の幅:約60μm)を得た。
In step <3>, the heating temperature was 100 ° C., the atmospheric pressure was 760 Torr, and the heating time was 1 min. The atmosphere was N 2 atmosphere.
The relationship X / Y between the maximum thickness X [nm] of the supplied In and the crystal size Y [nm] of In was 0.02.
Thus, an In film (average thickness: about 150 nm, width of each part: about 60 μm) having a shape substantially corresponding to the shape “E” of the film formation region was obtained.
(実施例3)
PTFEに代えてケイフッ化カリウムを用いて撥液膜を形成した以外は、前記実施例1と同様にして金属膜を形成した。
なお、供給されたAlの最大厚さX[nm]と、Alの結晶サイズY[nm]との関係X/Yは、0.01であった。
これにより、膜形成領域の形状「E」にほぼ対応した形状のAl膜(平均厚さ:約150nm、各部の幅:約60μm)を得た。
(Example 3)
A metal film was formed in the same manner as in Example 1 except that the liquid repellent film was formed using potassium silicofluoride instead of PTFE.
The relationship X / Y between the maximum thickness X [nm] of the supplied Al and the crystal size Y [nm] of Al was 0.01.
As a result, an Al film (average thickness: about 150 nm, width of each part: about 60 μm) having a shape substantially corresponding to the shape “E” of the film formation region was obtained.
なお、いずれの実施例においても、非膜形成領域には、金属膜形成が認められなかった。
また、PTFEおよびケイフッ化カリウムに代えて、PFA、ETFE、FEP、フッ化チタン酸カリウムおよびフッ化ジルコン酸カリウムを、または、これらのうちの任意の2種以上を用いて、撥液膜を形成し、前記実施例1および2と同様にして、金属膜(Al膜およびIn膜)を形成したが、いずれも前記実施例1および2と同様の結果であった。
In any of the examples, no metal film was formed in the non-film formation region.
Further, in place of PTFE and potassium silicofluoride, a liquid repellent film is formed using PFA, ETFE, FEP, potassium fluorotitanate and potassium zirconate fluoride, or any two or more of these. Then, metal films (Al film and In film) were formed in the same manner as in Examples 1 and 2, both of which were the same as in Examples 1 and 2.
5……基材 6……撥液膜 7……金属 8……金属膜 9……膜形成領域 9’……非膜形成領域 100‥‥薄膜トランジスタ 20‥‥基板 30‥‥ソース電極 40‥‥ドレイン電極 50‥‥有機半導体層 510‥‥チャネル領域 60‥‥ゲート絶縁層 70‥‥ゲート電極 1100……パーソナルコンピュータ 1102……キーボード 1104……本体部 1106……表示ユニット 1200……携帯電話機 1202……操作ボタン 1204……受話口 1206……送話口 1300‥‥ディジタルスチルカメラ 1302‥‥ケース(ボディー) 1304‥‥受光ユニット 1306‥‥シャッタボタン 1308‥‥回路基板 1312‥‥ビデオ信号出力端子 1314‥‥データ通信用の入出力端子 1430‥‥テレビモニタ 1440‥‥パーソナルコンピュータ
5 ...
Claims (13)
前記基材の前記金属膜を形成する膜形成面に、前記金属膜を形成する膜形成領域と、該膜形成領域より撥液性が高く、前記金属膜を形成しない非膜形成領域とを形成する第1の工程と、
前記基材の前記膜形成面側に、前記金属膜を形成するための金属を、その最大厚さが、該金属の結晶サイズよりも小さくなるように供給する第2の工程と、
供給された前記金属を溶融させ、該溶融状態の金属を前記膜形成領域と前記非膜形成領域との撥液性の違いを利用して、前記膜形成領域に集めることにより、前記金属膜を得る第3の工程とを有することを特徴とする成膜方法。 A film forming method for forming a metal film having a predetermined pattern on a substrate,
Formed on the film forming surface of the base material on which the metal film is to be formed are a film forming region for forming the metal film and a non-film forming region that is higher in liquid repellency than the film forming region and does not form the metal film. A first step of:
A second step of supplying a metal for forming the metal film on the film forming surface side of the base material such that the maximum thickness is smaller than the crystal size of the metal;
By melting the supplied metal, and collecting the metal in the molten state in the film formation region using the difference in liquid repellency between the film formation region and the non-film formation region, And a third step of obtaining a film forming method.
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