JP2006108146A - 機能膜の製造方法、薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 焼成温度に拘らず、つまり焼成温度を低温に設定した場合にも、膜表面の平坦性及び膜の緻密性が良好で、所望の膜特性を十分に確保することが可能な機能膜の製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明の機能膜の製造方法は、融点が９００℃以上で、且つ粒径を３０ｎｍ〜１５０ｎｍとした場合の融点が２５５℃以上である金属および金属酸化物材料を溶質として含む第１インクを基板Ｐ上に配置する工程と、配置した第１インクの上に、金属有機塩を溶質として含む第２インクＸ２を配置する工程と、を含むことを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、機能膜の製造方法、及び薄膜トランジスタの製造方法に関するものである。

液晶装置等の電気光学装置に使われるスイッチング素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を製造する際、電極又は配線等を形成する工程において、例えばフォトリソグラフィ法が用いられている。予め機能膜を、スパッター、ＣＶＤと言った既存成膜方法により形成した後、基板上にレジストと呼ばれる感光材を塗布し、回路パターンを照射して現像した後、レジストパターンに応じて機能膜をエッチングすることで機能薄膜の回路パターンを形成するものである。この一連のフォトリソグラフィ法を利用した機能薄膜の形成、パターンニングは、成膜処理及びエッチング処理時に真空装置等の大掛かりな設備と複雑な工程を必要とし、また材料使用効率が数％程度とそのほとんどを廃棄せざるを得ず、製造コストが高いのみならず、生産性も低い。

これに対して、液体吐出ヘッドから機能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、基板上に機能膜のパターン（薄膜パターン）を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法では、金属微粒子等の導電性微粒子を分散させた機能液である薄膜パターン用インクを基板に直接パターン塗布し、その後熱処理やレーザ照射を行って薄膜の導電膜パターンに変換する。この方法によれば、従来の成膜処理、フォトリソグラフィ、及びエッチング工程が不要となり、プロセスが大幅に簡単なものになるとともに、原材料の使用量も少なく生産性の向上と言ったメリットがある。
特開２００３−３１７９４５号公報

特許文献１に開示された技術では、形成したい機能薄膜パターンに応じたバンクを形成し、該バンク間に機能液を吐出後、乾燥することで薄膜パターンを得るものとしている。ここで、バルク材料の融点が高く（例えば１０００℃以上）、且つ微粒子化による融点降下が小さい金属微粒子（例えばＩＴＯやＮｉ等）を溶質とする機能性インクを用いて、上記インクジェット法により薄膜パターンを形成し、薄膜トランジスタを形成しようとする場合、以下のような問題を生じる場合がある。

具体的には、アモルファスシリコンＴＦＴの製造プロセスでは、アモルファスシリコン中にシンタリングされた水素の脱離を防止するため、機能性インクの焼成温度を約２５０℃以下にする必要がある。しかしながら、上述した高融点金属微粒子を溶質とする機能性インクでは、２５０℃以下の焼成温度にて機能膜を得ようとしても、微粒子間の溶着の発生や焼結が進行しないため、膜表面の平坦性及び膜の緻密性が極端に悪く、所望の膜特性が得られない他、上層の機能膜、例えばゲート絶縁膜などの層間絶縁膜の耐圧不良や、導電膜間のコンタクト不良、および基板（下地膜）との密着強度不良などの原因となる。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、焼成温度に拘らず、つまり焼成温度を低温に設定した場合にも、膜表面の平坦性及び膜の緻密性が良好で、所望の膜特性を十分に確保することが可能な機能膜の製造方法と、該機能膜の製造方法を利用した薄膜トランジスタの製造方法を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、本発明の機能膜の製造方法は、バルクの融点が９００℃以上℃で、且つ粒径を３０ｎｍ〜１５０ｎｍとした場合の融点が２５５℃以上である金属および金属酸化物材料を溶質として含む第１インクを基板上に配置する工程と、配置した第１インクの上に、金属有機塩を溶質として含む第２インクを配置する工程と、を含むことを特徴とする。

このような方法によると、高融点金属を溶質とする第１インクを焼成して高融点金属膜（第１機能膜）とする場合、その焼成温度を低温（例えば２５０℃程度）に設定した場合にも、得られる機能膜の表面平坦性及び緻密性が良好なものとなる。これは、第１インクの上に金属有機塩を溶質として含む第２インクを配置させたためである。つまり、本発明の機能膜は、低温焼成により形成した高融点金属膜上に、金属有機塩からなる金属有機塩膜（第２機能膜）を形成して得ているが、当該金属有機塩は金属および金属酸化物が生成される金属有機塩の分解温度が相対的に低温であるため、焼成により緻密な膜が出来ることとなり、その結果、機能膜の表面平坦性が優れることとなるのである。また第１インクを焼成することで得た多孔質の機能膜に、塗布量を最適化した第２インクを浸透させる事で、高い基板（下地膜）との密着性も同時に得ることが可能となる。

なお、金属有機塩からなる金属有機塩膜を高融点金属膜の表層側に配置させるべく各工程を行うものとする。具体的には、第１インクを乾燥又は焼成後、第２インクを配置したり、第１インクと第２インクをそれぞれ相溶しない溶媒にて構成し、各インクを一括焼成するものとしても良い。また仮に、第１インクと第２インク相溶させて各インクを一括焼成する場合は、第２インク中の金属有機塩の分解後の金属重量が、必ず第１インク中に含まれる微粒子の金属重量より多くなる様、金属有機塩の含有率もしくは、各インクの塗布量を設定する。

第１インクを構成する金属材料（高融点金属材料）としては、例えばニッケル、マンガン、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、酸化インジウム、酸化錫、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、ハロゲン含有酸化錫、及び金、銀、銅の酸化物のいずれかを用いることができる。また、第２インクを構成する金属有機塩としては、前記金属材料を構成する金属の有機塩を用いることができる。このような材料を用いることで、上述のような課題を解決することができるようになる。

また、前記第２インクとして、前記金属有機塩に加えてフィラーおよびバインダーが含有されてなるものを用いることができる。この場合、得られる機能膜の表面平坦性及び緻密性を向上させ、かつ基板（下地膜）との高い密着性を得るることができるようになる。

さらに、前記第２インクとして、前記金属有機塩に加えて前記金属材料からなる粒径が３０ｎｍ〜１５０ｎｍの粒子が含有されてなるものを用いることができる。なお金属有機塩と微粒子の比率としては、金属有機塩の分解後の金属重量が、含有される金属粒子の重量より多い方がより望ましい。この場合も、得られる機能膜の表面平坦性及び緻密性を向上させることができるようになる。なお、当該第２インクを採用した場合は、高融点金属膜と金属有機塩膜さらには基板（下地膜）との良好な密着性が得られる。

前記第１インク及び前記第２インクを配置させる方法としては、例えば液滴吐出装置を用いた液滴吐出法を採用することができる。その他にも、毛細管現象を利用したＣＡＰコート法を採用することもできる。

次に、上記課題を解決するために、本発明の薄膜トランジスタの製造方法は、上記機能膜の製造方法を用いて導電膜を形成する工程を含むことを特徴とする。このような方法によると、表面平坦性及び緻密性に優れた導電膜を形成することができ、その結果、設計通りの膜特性を発現することができるようになる。したがって、本発明の製造方法により得られた薄膜トランジスタは、信頼性に優れ、当該導電膜上の層間絶縁膜の耐圧不良や、導電膜間のコンタクト不良、および基板（下地膜）との密着強度不良等も生じ難いものとなる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。なお、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。

まず、本発明の機能膜の製造方法の一実施形態について説明する。以下に示す製造方法では、バンクを形成し、該バンクに囲まれた領域に液滴吐出装置を用いた液滴吐出法により配線パターン（機能膜）を形成することが特徴となっている。以下、各工程毎に詳細に説明する。

本実施形態に係る配線パターン（機能膜）の形成方法は、第１の配線パターン用インクを基板上に配置した後、第２の配線パターン用インクを配置するものであり、ＨＭＤＳ膜形成工程、バンク形成工程、残渣処理工程（親液化処理工程）、撥液化処理工程、第１材料配置工程、第１乾燥工程、第２材料配置工程、第２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。

（ＨＭＤＳ形成工程）
まず、図１（ａ）に示すように、ガラス等の基板Ｐを用意し、該基板Ｐ上にＨＭＤＳ膜（ヘキサメチルジシラザン）３２を形成する。このＨＭＤＳ膜３２は、基板Ｐとバンク３１（図１（ｂ）参照）との密着性を向上させるものであり、例えばＨＭＤＳを蒸気状にして対象物に対して付着させる方法（ＨＭＤＳ処理）によって形成される。

（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、図１（ｂ）に示すように、基板Ｐ上に所望の高さに合わせて有機系感光性材料３１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、下層が無機物または有機物で機能液に対して親液性を示す材料で、上層が有機物で撥液性を示す材料で構成された２層以上でバンク（凸部）を形成してもよい。
以上のような方法により、図１（ｃ）に示すような配線パターンを形成すべき領域（例えば１０μｍ幅）の周辺を囲むようにバンクＢ、Ｂが形成され、バンク間（配線パターン形成領域）３４が形成される。

バンクＢを形成する有機材料としては、液体材料に対してもともと撥液性を示す材料でも良いし、後述するように、プラズマ処理による撥液化が可能で下地基板との密着性が良くフォトリソグラフィによるパターニングがし易い絶縁有機材料でも良い。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を用いることが可能である。

（ＨＭＤＳ膜パターニング工程）
基板Ｐ上にバンクＢが形成されると、続いてバンク間３４のＨＭＤＳ膜３２（バンクＢ、Ｂ間の底部）をエッチングすることによって、図２（ａ）に示すようにＨＭＤＳ膜３２をパターニングする。具体的には、バンクＢが形成された基板Ｐに対してバンクＢをマスクとして、例えば２．５％フッ酸水溶液でエッチングを施すことでＨＭＤＳ膜をエッチングする。これによって基板ＰがバンクＢ、Ｂ間の底部に露出される。

（残渣処理工程（親液化処理工程））
次に、バンク間３４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Ｐ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。

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５０Ｗ〜１０００Ｗ、酸素ガス流量が５０ｍｌ／ｍｉｎ〜１００ｍｌ／ｍｉｎ、プラズマ放電電極に対する基板Ｐの板搬送速度が０．５ｍｍ／ｓｅｃ〜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、バンク間３４の底部に露出した基板Ｐの親液性を高めることができる。

（撥液化処理工程）
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（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５０Ｗ〜１０００Ｗ、４フッ化メタンガス流量が５０ｍｌ／ｍｉｎ〜１００ｍｌ／ｍｉｎ、プラズマ放電電極に対する基体搬送速度が０．５ｍｍ／ｓｅｃ〜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。

このような撥液化処理を行うことにより、バンクＢにはこれを構成する樹脂中にフッ素基が導入され、基板Ｐに対して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Ｂの形成前に行っても良いが、アクリル樹脂やポリイミド樹脂等は、Ｏ_２プラズマによる前処理がなされた方がよりフッ素化（撥液化）されやすいという性質があるため、バンクＢ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Ｂに対する撥液化処理により、先に親液化処理した基板Ｐ表面に対し多少は影響があるものの、特に基板Ｐ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Ｐ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Ｂ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良い。

（第１材料配置工程）
次に、図２（ｂ）に示すように、第１材料として第１配線パターン用インク（機能液）をバンク間３４に露出した基板Ｐ上に配置させる。ここでは、液滴吐出ヘッド１を備えた液滴吐出装置を用いて液滴Ｘ１を吐出するものとしており、該液滴Ｘ１を構成するインクは、溶質として高融点金属の微粒子を用いた配線パターン用インクである。
なお、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）５ｍ／ｓｅｃ〜７ｍ／ｓｅｃで行うことできる。また、液滴を吐出する雰囲気は、温度６０℃以下、湿度８０％以下に設定されていることが好ましい。これにより、液滴吐出ヘッド１の吐出ノズルが目詰まりすることなく安定した液滴吐出を行うことができる。

この材料配置工程では、図２（ｂ）に示すように、液滴吐出ヘッド１から配線パターン用インクＸ１を液滴にして吐出し、その液滴をバンク間３４に露出した基板Ｐ上に配置させる。このとき、バンク間３４に露出した基板ＰはバンクＢに囲まれているので、配線パターン用インクＸ１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の表面は撥液性が付与されているため、吐出された配線パターン用インクＸ１の一部がバンクＢ上にのっても、バンクＢ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、バンク間３４に流れ落ちるようになる。さらに、バンク間３４に露出した基板Ｐは親液性を付与されているため、吐出された配線パターン用インクＸ１がバンク間３４に露出した基板Ｐ上において拡がり易くなる。これによって図２（ｃ）に示すように配線パターン用インクＸ１をバンク間３４の延在方向において均一に配置することができる。

本実施の形態で採用した配線パターン形成用インク（機能液）は、高融点金属材料の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。ここで、導電性微粒子としては、例えば融点が９００℃以上で、粒径を３０ｎｍ〜１５０ｎｍとした場合の融点が２５５℃以上である金属材料の微粒子を用いた。具体的には、ニッケル、マンガン、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、酸化インジウム、酸化錫、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、ハロゲン含有酸化錫、および金、銀、銅の酸化物のいずれかが用いられる。なお、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。

一方、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。

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、インク組成物の吐出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を超えると吐出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。

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。インクジェット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吐出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、吐出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だけでなく、液滴の吐出量が減少する。

ここで、液滴吐出装置について、その概略構成を説明する。図４は、液滴吐出装置ＩＪの概略構成を示す斜視図である。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により液体材料（配線パターン用インク）を配置される基板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。

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Ｘ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配線パターン用インクが吐出される。

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。

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上に配置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。

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、液滴吐出ヘッド１の下面にＸ軸方向に配列された複数の吐出ノズルから液滴を吐出する。

図５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５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、吐出ノズル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。

（第１乾燥工程）
基板Ｐに所定量の配線パターン用インクＸ１を吐出した後、分散媒の除去のため、必要に応じて乾燥処理をする。この乾燥処理は、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。

そして、この中間乾燥工程によって、図３（ａ）に示すように、バンク間３４の基板Ｐ上には、上述した高融点金属材料にて構成される第１配線パターン（第１機能膜）Ｙ１が形成されることとなる。なお、配線パターン用インクＸ１の分散媒を除去しなくとも配線パターン用インクＸ１と他の種類の配線パターン用インクと混じり合わない場合には、中間乾燥工程を省略しても良い。

（第２材料配置工程）
次に、図３（ｂ）に示すように、第２材料として第２配線パターン用インク（機能液）Ｘ２をバンク間３４の第１配線パターンＹ１上に配置させる。ここでは、第１材料配置工程と同様、図４に示した液滴吐出装置ＩＪを用いて液滴Ｘ２を吐出するものとしており、該液滴Ｘ２を構成するインクは、溶質として高融点金属の有機塩を用いた配線パターン用インクである。

このような有機塩としては、上述した高融点金属の有機塩、例えば塩化物、蟻酸化塩、酢酸化塩、アセチルアセトン化塩、エチルヘキサン塩、キレート剤、錯体等を例示することができ、具体的には塩化インジウム、蟻酸インジウム、酢酸インジウム、アセチルアセトンインジウム、エチルヘキサンインジウム、塩化錫、蟻酸錫、酢酸錫、アセチルアセトン錫、エチルヘキサン錫等を例示することができる。一方、分散媒としては、上記の有機塩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ず、第１材料配置工程で用いた溶媒を適宜用いることができる。

なお、第２配線パターン用インクＸ２には適宜フィラー又はバインダーを含有させることができる。例えば、ビニル系シランカップリング剤の他、アミノ系、エポキシ系、メタクリロキシ系、メルカプト系、ケチミン系、カチオン系、アミノ系等のシランカップリング剤を例示できる。また、チタネート系、アルミネート系のカップリング剤を含有させても良い。その他、セルロース系、シロキサン、シリコンオイル等のバインダーを含有させても良い。このような添加剤を含有させることにより、形成する第２配線パターンと第１配線パターンＹ１しいては基板（下地膜）との密着性を向上させることが可能となる。さらに、第２配線パターン用インクＸ２に対し、金属材料からなる粒径３０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度の微粒子を含有させることも可能で、この場合も第１配線パターンＹ１しいては基板（下地膜）との密着性を向上させることが可能となる。

（第２乾燥工程）
上述のような第２配線パターン用インクＸ２の塗布後、分散媒の除去のため、必要に応じて乾燥処理をする。そして、この乾燥処理によって第２配線パターン用インクＸ２は、第２配線パターンＹ２となる。なお、乾燥方法は上述の第１配線パターンを形成するときと同様の方法にて行うことができる。

そして、この中間乾燥工程によって、図３（ｃ）に示すように、バンク間３４の第１配線パターンＹ１上には、上述した金属有機塩にて構成される第２配線パターン（第２機能膜）Ｙ２が形成されることとなる。

（焼成工程）
吐出工程後の乾燥膜は、微粒子間の電気的接触をよくするため、分散媒を完全に除去する必要があると同時に、金属有機塩を熱分解させ金属若しくは金属酸化物を生成する必要がある。そのため、吐出工程後の基板には、焼成工程として熱処理及び／又は光処理が施される。熱処理及び／又は光処理は通常大気中で行われるが、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うこともできる。熱処理及び／又は光処理の処理温度は、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、金属有機塩の熱および化学的な分解挙動、さらには基材の耐熱温度や薄膜トランジスタの特性シフトなどを考慮して適宜決定される。

以上のような工程により、図３（ｃ）に示すような機能膜３３が形成されることとなる。本実施の形態では、高融点金属材料からなる第１配線パターンＹ１の上に、金属有機塩からなる第２配線パターンＹ２を配置させたため、焼成温度に拘らず、得られる機能膜３３の表面平坦性、緻密性、および基板（下地膜）との密着性は非常に高いものとなった。

具体的には、金属有機塩からなる第２配線パターンＹ２を形成せずに、第１配線パターンＹ１を２５０℃の焼成で得た場合、機能膜には鬆が多く、表面の平坦性も極めて悪いものであった。これに対し、本実施形態で示したように、第１配線パターンＹ１上に第２配線パターンＹ２を形成し、２５０℃の焼成で機能膜を得た場合、膜の上面から膜中に繋がる鬆はなくなり、表面平坦性も良好なものであった。

さらに具体的には、比較例としてＩＴＯ微粒子の分散液をガラス基板上に塗布し、２５０℃で焼成した場合、膜上面から膜中に繋がる鬆が観察され、膜の表面の平均粗さＲmaxは１５０ｎｍ以上であった。一方、実施例として、ＩＴＯ微粒子の分散液を塗布した後、さらにＩＴＯ有機塩及びセルロース系のバインダーを含有させた分散液を塗布し、これを２５０℃で焼成した場合、膜の上面から膜中に繋がる鬆はなくなり、膜の表面の平均粗さＲmaxは１００ｎｍ前後であった。その他の実施例として、ＩＴＯ微粒子の分散液を塗布した後、さらにインジウム有機塩及び錫有機塩を含有させた分散液を塗布し、これを２５０℃で焼成した場合、膜の上面から膜中に繋がる鬆はなくなり、膜の表面の平均粗さＲmaxは５０ｎｍ以下であった。

以上のような機能膜の製造方法は、薄膜トランジスタを構成する電極又は配線を形成する工程に採用することができる。具体的には、ゲート電極を形成する工程、ソース電極又はドレイン電極を形成する工程、さらにはソース配線等の配線を形成する工程について上記機能膜の製造方法を採用することができる。
特に、アモルファスシリコン膜を能動層として用いた薄膜トランジスタでは、アモルファスシリコン中にシンタリングされた水素の脱離を防止するため、電極又は配線の焼成温度を約２５０℃以下にする必要がある。そこで、このような薄膜トランジスタを製造する際に上述した機能膜の製造方法を採用することにより、膜表面の平坦性及び膜の緻密性を向上させることができ、その結果、所望の膜特性が得られ、ゲート絶縁膜等の層間絶縁膜の耐圧不良や、導電膜間のコンタクト不良等が生じ難いものとなる。

なお、上記実施形態では、液滴（機能液）を配置するために液滴吐出装置を用いた液滴吐出法を採用しているが、その他の方法として、例えば図６に示すようなＣａｐコート法を採用することもできる。Ｃａｐコート法は毛細管現象を利用した成膜法で、塗布液７０にスリット７１を差し込み、その状態で塗布液面を上昇させるとスリット７１の上端に液盛７２が生成される。この液盛７２に対して基板Ｐを接触させ、所定方向に基板Ｐを平行移動させることにより、塗布液７０を基板Ｐ面に塗布することができる。

また、本実施形態では、第１配線パターンの焼成と第２配線パターンの焼成とを同時に行うものとしているが、第１インクを乾燥・焼成した後、第２インクを配置するものとしても良い。この場合、形成した第１配線パターンの、第２材料配置工程における溶媒（分散媒）に対する安定性が向上することとなる。

本実施形態の配線パターン形成工程を示す断面模式図。 図１に続く配線パターンの形成工程を示す断面模式図。 図２に続く配線パターンの形成工程を示す断面模式図。 液滴吐出装置の概略斜視図。 ピエゾ方式による液状体の吐出原理を説明するための模式図。 Ｃａｐコート法を説明するための断面模式図。

符号の説明

Ｐ…基板、Ｘ１…第１配線パターン用インク（第１インク）、Ｘ２…第２配線パターン用インク（第２インク）

Claims (10)

1. バルクの融点が９００℃以上で、且つ粒径を３０ｎｍ〜１５０ｎｍとした場合の融点が２５５℃以上である金属および金属酸化物材料を溶質として含む第１インクを基板上に配置する工程と、配置した第１インクの上に、金属有機塩を溶質として含む第２インクを配置する工程と、を含むことを特徴とする機能膜の製造方法。
2. 前記第１インクを基板上に配置した後、該第１インクの溶媒を除去して第１機能膜を形成する工程を含み、形成した第１機能膜上に前記第２インクを配置することを特徴とする請求項１に記載の機能膜の製造方法。
3. 前記金属材料は、ニッケル、マンガン、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、酸化インジウム、酸化錫、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、ハロゲン含有酸化錫、及び金、銀、銅の酸化物のいずれかであることを特徴とする請求項１又は２に記載の機能膜の製造方法。
4. 前記金属有機塩は、前記金属材料を含有する有機物からなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の機能膜の製造方法。
5. 前記第２インクには、前記金属有機塩に加え、フィラーおよびバインダーが含有されてなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の機能膜の製造方法。
6. 前記第２インクには、前記金属有機塩に加え、前記金属材料からなる粒径が３０ｎｍ〜１５０ｎｍの粒子が含有されてなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の機能膜の製造方法。
7. 前記第２インクには、前記金属有機塩に加え、前記金属材料からなる粒径が４０ｎｍ〜１５０ｎｍの粒子が含有されてなることを特徴とし、かつ金属有機塩の分解後の金属重量が、含有される金属粒子の重量より多いことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の機能膜の製造方法。
8. 前記第１インク及び前記第２インクを、液滴吐出装置を用いた液滴吐出法により配置することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の機能膜の製造方法。
9. 前記第１インク及び前記第２インクを、毛細管現象を利用したＣＡＰコート法により配置することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の機能膜の製造方法。
10. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の方法を用いて導電膜を形成する工程を含むことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。

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