JP2006245361A

JP2006245361A - 膜パターンの形成方法

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Publication number: JP2006245361A
Application number: JP2005060035A
Authority: JP
Inventors: Kohei Ishida; 紘平石田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-03-04
Filing date: 2005-03-04
Publication date: 2006-09-14

Abstract

【課題】細い線状の微細パターンを、精度よく安定して形成する。
【解決手段】機能液Ｌを基板Ｐ上に配置して線状の膜パターンＦを形成する方法であって、基板Ｐ上にバンクＢを形成する工程と、前記バンクＢによって区画された領域に液滴吐出法を用いて機能液Ｌを配置する工程とを有し、前記バンクＢは、線状の膜パターンＦに対応して設けられた第１凹部３１と、第１凹部３１の長手方向の一端部３３に接続され、第１凹部３１よりも幅が広い形状に設けられた第２凹部３２と、第１凹部３１の長手方向の他端部３４に形成された開口部３５とを備え、機能液Ｌの液滴を第２凹部３２内に配置し、機能液Ｌの自己流動によって機能液Ｌを第１凹部３１に配置し、開口部３５又はその手前で機能液Ｌの自己流動を停止させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、膜パターンの形成方法に関するものである。

電子回路または集積回路などに使われる配線などの膜パターンを形成する方法としては、例えばフォトリソグラフィ法が用いられる。このフォトリソグラフィ法は、真空装置などの大掛かりな設備と複雑な工程を必要とし、また材料使用効率も数％程度でそのほとんどを廃棄せざるを得ず、製造コストが高い。
これに対して、液体吐出ヘッドから液体材料を液滴状に吐出する液滴吐出法、いわゆるインクジェット法を用いて基板上に膜パターンを形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。この方法では、膜パターン用の液体材料（機能液）を基板に直接パターン配置し、その後熱処理やレーザー照射を行って膜パターンに変換する。この方法によれば、フォトリソグラフィが不要となり、プロセスが大幅に簡略化されるとともに、原材料の使用量も少なくてすむというメリットがある。
特開平１１−２７４６７１号公報特開２０００−２１６３３０号公報

近年、デバイスを構成する回路の高密度化が進み、例えば配線についてもさらなる微細化、細線化が要求されている。上述した液滴吐出法を用いた膜パターン形成方法では、吐出した液滴が着弾後に基板上で広がるため、微細な膜パターンを安定的に形成するのが困難であった。特に、液滴の飛翔径よりも幅が狭い膜パターンを形成しようとする場合には、上述した液滴の広がりによって、液だまり（バルジ）が生じ、それが断線や短絡等の不具合の発生原因となるおそれがあった。
そこで、配線の形成領域を区画するバンクを形成し、このバンク表面が撥液化された状態で配線の形成領域に向けて機能液を吐出することによって、液滴吐出法によって吐出した機能液の飛翔径よりも幅が狭い配線を形成する技術も提案されている。このように、配線の形成領域を区画するバンクを形成することによって、機能液の一部がバンクの上面に吐出された場合であっても、バンク上面は撥液処理されているため、配線の形成領域に全てに機能液が流れ込むようになっている。
しかしながら、近年、機能液の一部がバンクの上面に触れると、バンクの上面に微細な残渣が残ることが確認された。例えば機能液が導電性を有している場合には残渣も導電性を有していることとなり、上述のようにバンクの上面に残渣が残ると、配線パターン自体の電気的特性やこの配線を用いたデバイスの特性が変化することが懸念される。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、細い線状の微細パターンを、精度よく安定して形成することができるパターンの形成方法を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明は以下の構成を採用している。
本発明の膜パターンの形成方法は、機能液を基板上に配置して線状の膜パターンを形成する方法であって、基板上にバンクを形成する工程と、前記バンクによって区画された領域に液滴吐出法を用いて機能液を配置する工程とを有し、前記バンクは、前記線状の膜パターンに対応して設けられた第１凹部と、前記第１凹部の長手方向の一端部に接続され、前記第１凹部よりも幅が広い形状に設けられた第２凹部と、前記第１凹部の長手方向の他端部に形成された開口部とを備え、機能液の液滴を前記第２凹部内に配置し、前記機能液の自己流動によって前記機能液を前記第１凹部に配置し、前記開口部又は前記開口部の手前で前記機能液の自己流動を停止させることを特徴とする。
ここで、第１凹部の幅とは、第１凹部の長手方向に対して直交する方向の第１凹部の一端部から他端部までの距離の最大値である。第２凹部の幅とは、第２凹部に包含される円のうち最大の円の直径である。

一般的に、パターン形成時の機能液の濡れ広がりを防止するために設けられるバンクの凹部は、矩形状に形成されている。また、パターンを液滴吐出法により形成する場合、液滴吐出装置から吐出される機能液の着弾形状は円形状である。従って、例えば、第１パターンの幅が吐出される機能液の飛翔径の幅よりも狭い場合、機能液の一部が隔壁上面に残留する。これに対して、本発明によれば、第２凹部は第１凹部より幅が広く、前記機能液の液滴の飛翔径よりも幅が広い形状である。従って、機能液の液滴は、第２凹部からはみ出さずに収容される。これにより、所望の形状を有するパターンを形成することができるとともに、バンクの上面の残渣による短絡等を防止し、所望の電気的特性を有するパターンを実現することができる。
また、微細パターンの幅が機能液の飛翔径よりも小さいときには、直接、微細パターンに対応する第１凹部に機能液を吐出することは困難である。これに対して、本発明では、第２凹部は第１凹部よりも幅広に形成されており、第２凹部内に配置された機能液を機能液の自己流動によって第１凹部に配置する。従って、第２凹部に吐出される機能液を第１凹部に濡れ広がらせ、所望の形状を有するパターンを形成することができ、電気的特性に優れたパターンを形成することができる。
さらに、機能液を第１凹部に濡れ広がらせるとき、バンクが第１凹部の他端部で閉じている場合、すなわち第１凹部の長手方向に対して交差する閉じたバンクが第１凹部の他端部に形成されている場合には、機能液が乾燥するときにバンクのコーナー部で表面張力（収縮力）の差のために機能液が縮み、線状パターンに欠陥が生じることがある。これに対して本発明では、第１凹部の他端部に開口部を設けたので、開口部から機能液が流れ出そうとする力を機能液の表面張力と均衡させ、表面張力の影響を除去または抑制することができ、欠陥のない線状パターンを形成することができる。

また、本発明の膜パターンの形成方法は、前記第１凹部が、幅が前記開口部に向かって縮小する幅縮小部と、幅が前記開口部に向かって拡大する幅拡大部とからなる幅縮小拡大部を有することも好ましい。
この構成によれば、前記第１凹部内で自己流動する機能液が流れ出そうとする力を適切に調節することができ、前記機能液が前記開口部の外側へはみ出すことがなく、所望の形状を有する線状パターンを形成することができる。

また、本発明の膜パターンの形成方法は、前記第１凹部の長手方向に沿って連続する複数の幅縮小拡大部を有することも好ましい。
この構成によれば、前記第１凹部内で自己流動する機能液が流れ出そうとする力を適切に調節することができ、前記機能液が前記開口部の外側へはみ出すことがなく、所望の形状を有する線状パターンを形成することができる。

以下、図面を参照して本発明を説明する。
図１は、本発明の膜パターン形成方法を概念的に示す図である。
本発明の膜パターン形成方法は、基板Ｐ上にバンクＢを形成するバンク形成工程と、バンクＢによって区画された領域に液滴吐出法を用いて機能液Ｌを配置する材料配置工程とを有している。そして、バンクＢによって区画された領域に配置された機能液Ｌが例えば乾燥することにより、基板Ｐ上に線状の膜パターンＦが形成される。
この場合、バンクＢによって膜パターンＦの形状が規定されることから、例えば隣接するバンクＢ間の幅を狭くするなど、バンクＢを適切に形成することにより、膜パターンＦの微細化や細線化が図られる。なお、膜パターンＦが形成された後、基板ＰからバンクＢを除去してもよく、そのまま基板Ｐ上に残してもよい。

また、本発明の膜パターン形成方法では、バンク形成工程において、線状の膜パターンＦに対応して設けられた第１凹部３１と、第１凹部３１の長手方向の一端部３３に接続され、第１凹部３１よりも幅が広く、且つ機能液Ｌの液滴の飛翔径よりも幅が広い形状に設けられた第２凹部３２と、第１凹部３１の長手方向の他端部３４に形成された開口部３５とを備えるバンクＢを形成する。
そして、材料配置工程において、機能液Ｌの液滴を第２凹部３２内に配置し、機能液Ｌの自己流動によって機能液Ｌを第１凹部３１に配置し、開口部３５の位置で機能液Ｌの自己流動を停止させる。
なお、バンク形成工程において、第１凹部３１の長さが線状の膜パターンＦに必要な長さより長めとなるようにバンクＢを設け、材料配置工程において、第２凹部３２に吐出された機能液Ｌの自己流動を開口部３５の手前で停止させることもできる。

ここで、バンクＢの形成方法としては、リソグラフィ法や印刷法等、任意の方法を用いることができる。例えば、リソグラフィ法を使用する場合は、スピンコート、スプレーコート、ロールコート、ダイコート、ディップコート等所定の方法で、基板Ｐ上にバンクの形成材料からなる層を形成した後、エッチングやアッシング等によりパターニングすることにより、所定のパターン形状のバンクＢが得られる。なお、基板Ｐとは別の物体上でバンクＢを形成し、それを基板Ｐ上に配置してもよい。
また、バンクＢの形成材料としては、例えば、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、オレフィン樹脂、メラミン樹脂等の高分子材料の他、シリカなどの無機物を含む材料が挙げられる。

一般に、バンクＢで区画された微細な線状領域に機能液を配置する際、液体の表面張力の作用などによってその微細領域に液体が流入しにくかったり、その微細領域内で液体が広がりにくい場合がある。これに対して、本発明の膜パターン形成方法では、膜パターンに対応して設けられた第１凹部３１に直接機能液Ｌを配置するのではなく、第１凹部３１よりも幅広に形成された第２凹部３２に機能液を配置し、第２凹部３２内に配置された機能液を機能液の自己流動によって第１凹部３１に配置する。従って、第２凹部３２に吐出される機能液Ｌを第１凹部３１に濡れ広がらせ、所望の形状を有するパターンを形成することができ、電気的特性に優れたパターンを形成することができる。
なお、機能液Ｌの配置に際して、第１凹部３１および第２凹部３２に対する機能液Ｌの配置量が適宜設定されることは言うまでもない。

さらに、機能液Ｌを第１凹部３１に濡れ広がらせるとき、バンクＢが第１凹部３１の他端部３４で閉じている場合、すなわち第１凹部３１の長手方向に対して交差する閉じたバンク（図示せず）が第１凹部３１の他端部３４に形成されている場合には、機能液Ｌが乾燥するときにバンクＢのコーナー部で表面張力（収縮力）の差のために機能液Ｌが縮み、線状パターンＦに欠陥が生じることがある。これに対して本発明では、第１凹部３１の他端部３４に開口部３５を設けたので、開口部３５から機能液Ｌが流れ出そうとする力を機能液Ｌの表面張力と均衡させ、表面張力の影響を除去または抑制することができ、欠陥のない線状パターンＦを形成することができる。

また、本発明の膜パターンの形成方法におけるバンクＢの他の例として、図２，図３に示す構成も採用可能である。
図２に示す例の場合、前記第１凹部３１が、幅が開口部３５に向かって縮小する幅縮小部３１１と、幅が開口部３５に向かって拡大する幅拡大部３１２とからなる幅縮小拡大部３１３を有することも好ましい。この第１凹部３１において、第１凹部３１の一端部３３と幅縮小拡大部３１３との間の区間は、幅が一定な幅一定部３１０となっている。また、幅縮小拡大部３１３において幅縮小部３１１と幅拡大部３１２とは互いに接しており、幅縮小部３１１が第２凹部３２側に、幅拡大部３１２が開口部３５側に配置されている。
図３に示す例の場合、前記第１凹部３１が、長手方向に沿って連続する複数の幅縮小拡大部３１３を有する。幅縮小拡大部３１３は、図２の例と同様に、幅が開口部３５に向かって縮小する幅縮小部３１１と、幅が開口部３５に向かって拡大する幅拡大部３１２とからなる。

この構成において、幅一定部３１０の幅Ｖ、幅縮小拡大部３１３の最小幅Ｗ、幅縮小部３１１の長さＭ、幅拡大部３１２の長さＮ等の形状パラメータは、機能液Ｌの揮発性や粘度等の物性パラメータに応じて適当なものを採用することが好ましい。このような構成により、第１凹部３１内で自己流動する機能液Ｌが流れ出そうとする力を適切に調節することができ、機能液Ｌが開口部３５の外側へはみ出すことがなく、所望の形状を有する線状パターンＦを形成することができる。
なお、幅縮小部３１１の長さＭおよび幅拡大部３１２の長さＮは、第１凹部３１の長手方向に沿う長さである。
例えば、機能液Ｌの揮発性が比較的高い場合には、図２に示すように幅縮小拡大部３１３を１箇所に設け、幅縮小拡大部３１３の最小幅Ｗを狭くし、幅縮小部３１１の長さＭと幅拡大部３１２の長さＮとの比（Ｍ／Ｎ）を小さくすることが好ましい。
また、機能液Ｌの揮発性が比較的低い場合には、図３に示すように幅縮小拡大部３１３を複数連続して設け、幅縮小拡大部３１３の最小幅Ｗを広くし、幅縮小部３１１の長さＭと幅拡大部３１２の長さＮとの比（Ｍ／Ｎ）を大きくすることが好ましい。

本発明における基板Ｐとしては、ガラス、石英ガラス、Ｓｉウエハ、プラスチックフィルム、金属板など各種のものが挙げられる。さらに、これら各種の素材基板の表面に半導体膜、金属膜、誘電体膜、有機膜などが下地層として形成されたものも含む。

また、本発明における機能液Ｌとしては、各種のものが適用されるが、例えば、導電性微粒子を含む配線パターン用インクが用いられる。
また、機能液Ｌを、バンクＢによって区画された領域に配置する方法としては、液滴吐出法、いわゆるインクジェット法を用いるのが好ましい。液滴吐出法を用いることにより、スピンコート法などの他の塗布技術に比べて、液体材料の消費に無駄が少なく、基板上に配置する機能液の量や位置の制御を行いやすいという利点がある。

配線パターン用インクは、導電性微粒子を分散媒に分散させた分散液からなるものである。
導電性微粒子としては、例えば、金、銀、銅、パラジウム、及びニッケルのうちのいずれかを含有する金属微粒子の他、これらの酸化物、並びに導電性ポリマーや超電導体の微粒子などが用いられる。
これらの導電性微粒子は、分散性を向上させるために表面に有機物などをコーティングして使うこともできる。導電性微粒子の表面にコーティングするコーティング材としては、例えばキシレン、トルエン等の有機溶剤やクエン酸等が挙げられる。
導電性微粒子の粒径は１ｎｍ以上０．１μｍ以下であることが好ましい。０．１μｍより大きいと、後述する液体吐出ヘッドのノズルに目詰まりが生じるおそれがある。また、１ｎｍより小さいと、導電性微粒子に対するコーテイング剤の体積比が大きくなり、得られる膜中の有機物の割合が過多となる。

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、インク組成物のノズル面に対する濡れ性が増大するため飛行曲りが生じやすくなり、０．０７Ｎ／ｍを超えるとノズル先端でのメニスカスの形状が安定しないため吐出量や、吐出タイミングの制御が困難になる。表面張力を調整するため、上記分散液には、基板との接触角を大きく低下させない範囲で、フッ素系、シリコーン系、ノニオン系などの表面張力調節剤を微量添加するとよい。ノニオン系表面張力調節剤は、液体の基板への濡れ性を向上させ、膜のレベリング性を改良し、膜の微細な凹凸の発生などの防止に役立つものである。上記表面張力調節剤は、必要に応じて、アルコール、エーテル、エステル、ケトン等の有機化合物を含んでもよい。

上記分散液の粘度は１ｍＰａ・ｓ以上５０ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。液滴吐出法を用いて液体材料を液滴として吐出する際、粘度が１ｍＰａ・ｓより小さい場合にはノズル周辺部がインクの流出により汚染されやすく、また粘度が５０ｍＰａ・ｓより大きい場合は、ノズル孔での目詰まり頻度が高くなり円滑な液滴の吐出が困難となる。

液滴吐出法の吐出技術としては、帯電制御方式、加圧振動方式、電気機械変換式、電気熱変換方式、静電吸引方式などが挙げられる。帯電制御方式は、材料に帯電電極で電荷を付与し、偏向電極で材料の飛翔方向を制御してノズルから吐出させるものである。また、加圧振動方式は、材料に３０ｋｇ／ｃｍ^２｛約３ＭＰａ｝程度の超高圧を印加してノズル先端側に材料を吐出させるものであり、制御電圧をかけない場合には材料が直進してノズルから吐出され、制御電圧をかけると材料間に静電的な反発が起こり、材料が飛散してノズルから吐出されない。また、電気機械変換方式は、ピエゾ素子（圧電素子）がパルス的な電気信号を受けて変形する性質を利用したもので、ピエゾ素子が変形することによって材料を貯留した空間に可撓物質を介して圧力を与え、この空間から材料を押し出してノズルから吐出させるものである。

また、電気熱変換方式は、材料を貯留した空間内に設けたヒータにより、材料を急激に気化させてバブル（泡）を発生させ、バブルの圧力によって空間内の材料を吐出させるものである。静電吸引方式は、材料を貯留した空間内に微小圧力を加え、ノズルに材料のメニスカスを形成し、この状態で静電引力を加えてから材料を引き出すものである。また、この他に、電場による流体の粘性変化を利用する方式や、放電火花で飛ばす方式などの技術も適用可能である。液滴吐出法は、材料の使用に無駄が少なく、しかも所望の位置に所望の量の材料を的確に配置できるという利点を有する。なお、液滴吐出法により吐出される液状材料（流動体）の一滴の量は、例えば１〜３００ナノグラム（ｎｇ）である。

本発明の膜パターン形成方法では、上述した配線パターン用インクを用いることにより、導電性を有する膜パターンを形成することができる。この導電性の膜パターンは、配線として、各種デバイスに適用される。

図４は、本発明の膜パターン形成方法に用いられる装置の一例として、液滴吐出法によって基板上に液体材料を配置する液滴吐出装置（インクジェット装置）ＩＪの概略構成を示す斜視図である。

液滴吐出装置ＩＪは、液滴吐出ヘッド１と、Ｘ軸方向駆動軸４と、Ｙ軸方向ガイド軸５と、制御装置ＣＯＮＴと、ステージ７と、クリーニング機構８と、基台９と、ヒータ１５とを備えている。
ステージ７は、この液滴吐出装置ＩＪによりインク（液体材料）を設けられる基板Ｐを支持するものであって、基板Ｐを基準位置に固定する不図示の固定機構を備えている。

液滴吐出ヘッド１は、複数の吐出ノズルを備えたマルチノズルタイプの液滴吐出ヘッドであり、長手方向とＹ軸方向とを一致させている。複数の吐出ノズルは、液滴吐出ヘッド１の下面にＹ軸方向に並んで一定間隔で設けられている。液滴吐出ヘッド１の吐出ノズルからは、ステージ７に支持されている基板Ｐに対して、上述した導電性微粒子を含むインク（機能液）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８は、Ｙ軸方向ガイド軸５に沿って移動する。クリーニング機構８の移動も制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
ヒータ１５は、ここではランプアニールにより基板Ｐを熱処理する手段であり、基板Ｐ上に塗布された液体材料に含まれる溶媒の蒸発及び乾燥を行う。このヒータ１５の電源の投入及び遮断も制御装置ＣＯＮＴにより制御される。

液滴吐出装置ＩＪは、液滴吐出ヘッド１と基板Ｐを支持するステージ７とを相対的に走査しつつ基板Ｐに対して液滴を吐出する。ここで、以下の説明において、Ｘ軸方向を走査方向、Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向を非走査方向とする。したがって、液滴吐出ヘッド１の吐出ノズルは、非走査方向であるＹ軸方向に一定間隔で並んで設けられている。なお、図４では、液滴吐出ヘッド１は、基板Ｐの進行方向に対し直角に配置されているが、液滴吐出ヘッド１の角度を調整し、基板Ｐの進行方向に対して交差させるようにしてもよい。このようにすれば、液滴吐出ヘッド１の角度を調整することで、ノズル間のピッチを調節することが出来る。また、基板Ｐとノズル面との距離を任意に調節することが出来るようにしてもよい。

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（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、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。

次に、本発明の膜パターン形成方法の実施形態の一例として、基板上に導電膜配線を形成する方法について詳しく説明する。
本実施形態に係る膜パターン形成方法は、上述した配線パターン用のインク（配線パターン形成材料）を基板上に配置し、その基板上に配線用の導電膜パターンを形成するものであり、バンク形成工程、残渣処理工程、撥液化処理工程、材料配置工程及び中間乾燥工程、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。

（バンク形成工程）
バンクは、仕切部材として機能する部材であり、バンクの形成はリソグラフィ法や印刷法等、任意の方法で行うことができる。例えば、リソグラフィ法を使用する場合は、スピンコート、スプレーコート、ロールコート、ダイコート、ディップコート等所定の方法で基板Ｐ上にバンクの高さに合わせてバンクの形成材料を塗布し、その上にレジスト層を塗布する。そして、バンク形状（配線パターン）に合わせてマスクを施しレジストを露光・現像することによりバンク形状に合わせたレジストを残す。最後にエッチングしてマスク以外の部分のバンク材料を除去する。また、下層が無機物で上層が有機物で構成された２層以上でバンク（凸部）を形成してもよい。
これにより、配線パターンを形成すべき領域の周辺を囲むように、例えば１５μｍ幅でバンクＢが突設される。
また、本例では、先の図１に示したように、バンクＢは、線状の膜パターンに対応して設けられた第１凹部３１と、第１凹部３１の長手方向の一端部３３に接続され、第１凹部３１よりも幅が広い形状に設けられた第２凹部３２と、第１凹部３１の長手方向の他端部３４に形成された開口部３５とを備える。
なお、基板Ｐに対しては、有機材料塗布前に表面改質処理として、ＨＭＤＳ処理（ヘキサメチルジシラザン［（ＣＨ_３）_３ＳｉＮＨＳｉ（ＣＨ_３）_３］を蒸気状にして塗布する方法）が施される。

（残渣処理工程（親液化処理工程））
次に、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５０〜１０００Ｗ、酸素ガスの流量が５０〜１００ｍｌ／ｍｉｎ、プラズマ放電電極に対する基板Ｐの板搬送速度が０．５〜１０ｍｍ／ｓｅｃ、基板Ｐの温度が７０〜９０℃とされる。
なお、基板Ｐがガラス基板の場合、その表面は配線パターン形成材料に対して親液性を有しているが、本実施の形態のように残渣処理のためにＯ_２プラズマ処理や紫外線照射処理を施すことで、基板表面の親液性を高めることができる。

（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（四フッ化炭素）を処理ガスとするプラズマ処理法（ＣＦ_４プラズマ処理法）を採用することができる。ＣＦ_４プラズマ処理の条件は、例えばプラズマパワーが５０〜１０００Ｗ、テトラフルオロメタンガスの流量が５０〜１００ｍｌ／ｍｉｎ、プラズマ放電電極に対する基板Ｐの搬送速度が０．５〜１０２０ｍｍ／ｓｅｃ、基板Ｐの温度が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、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よいが、Ｏ_２プラズマによる前処理がなされると、バンクＢがフッ素化（撥液化）されやすいという性質があるため、バンク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よい。

（材料配置工程及び中間乾燥工程）
次に、先の図４に示した液滴吐出装置ＩＪによる液滴吐出法を用いて、配線パターン形成用の液体材料を基板Ｐ上のバンクＢによって区画された領域に配置する。なお、本例では、配線パターン用インク（機能液）として、導電性微粒子を溶媒（分散媒）に分散させた分散液を吐出する。ここで用いられる導電性微粒子は、金、銀、銅、パラジウム、ニッケルの何れかを含有する金属微粒子の他、導電性ポリマーや超電導体の微粒子などが用いられる。

すなわち、材料配置工程では、図５に示すように液体吐出ヘッド１から配線パターン形成材料を含む機能液Ｌを液滴にして吐出し、その液滴を図１（ｂ）に示すように、基板Ｐ上のバンクＢに形成された第２凹部３２に配置する。液滴吐出の条件としては、例えば、インク重量７ｎｇ／ｄｏｔ、インク速度（吐出速度）５〜７ｍ／ｓｅｃで行う。
このとき、第２凹部３２ではバンクＢによって機能液Ｌの配置領域が仕切られていることから、その機能液Ｌが基板Ｐ上で拡がることが阻止される。
また、基板Ｐの表面は親液性を付与されているため、第２凹部３２内に配置された機能液Ｌが第２凹部３２内で均一に広がる。さらに、第２凹部３２は第１凹部３１と接続されているから、機能液Ｌは第１凹部３１に広がり、線状のパターンＦを形成する。

さらに、本例では、先の図１に示したように、第１凹部３１の他端部３４に開口部３５を設けたので、第２凹部３２に吐出された機能液Ｌが第１凹部３１の一端部３３から他端部３４まで円滑に濡れ広がることができ、欠陥のない線状パターンＦを形成することができる。

（中間乾燥工程）
基板Ｐに液体材料を配置した後、分散媒の除去及び膜厚確保のため、必要に応じて乾燥処理をする。乾燥処理は、例えば基板Ｐを加熱する通常のホットプレート、電気炉などによる処理の他、ランプアニールによって行なうこともできる。
ランプアニールに使用する光の光源としては、特に限定されないが、赤外線ランプ、キセノンランプ、ＹＡＧレーザー、アルゴンレーザー、炭酸ガスレーザー、ＸｅＦ、ＸｅＣｌ、ＸｅＢｒ、ＫｒＦ、ＫｒＣｌ、ＡｒＦ、ＡｒＣｌなどのエキシマレーザーなどを光源として使用することができる。これらの光源は一般には、出力１０Ｗ以上５０００Ｗ以下の範囲のものが用いられるが、本実施形態では１００Ｗ以上１０００Ｗ以下の範囲で十分である。

（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に、分散媒を完全に除去する必要がある。また、導電性微粒子の表面に分散性を向上させるために有機物などのコーティング材がコーティングされている場合には、このコーティング材も除去する必要がある。そのため、吐出工程後の基板には熱処理及び／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、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。
例えば、有機物からなるコーティング材を除去するためには、約３００℃で焼成することが必要である。この場合、例えば、バンクＢ及び機能液Ｌの乾燥膜の上に低融点ガラスなどを予め塗布してもよい。
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乾燥膜は微粒子間の電気的接触が確保され、導電性膜に変換される。

以上説明したように、本例の膜パターン形成方法では、機能液の液滴を前記第２凹部内に配置し、前記機能液の自己流動によって前記機能液を前記第１凹部に濡れ広がらせるとともに、第１凹部の他端部に開口部を設けたので、第２凹部に吐出された機能液Ｌが第１凹部の一端部から他端部まで円滑に濡れ広がることができ、欠陥のない線状パターンＦを形成することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

本発明は、液晶表示装置におけるＴＦＴのゲート電極を形成する目的のほか、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示デバイス、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）、基板上に形成された小面積の薄膜に膜面に平行に電流を流すことにより、電子放出が生ずる現象を利用する表面伝導型電子放出素子等のデバイス（電気光学装置など）の製造において、微細化や細線化が図られた導電膜を精度よく安定して形成するために利用することが可能である。

（ａ）〜（ｃ）本発明の膜パターン形成方法を概念的に示す図である。（ａ）〜（ｃ）本発明の膜パターン形成方法を概念的に示す図である。（ａ）〜（ｃ）本発明の膜パターン形成方法を概念的に示す図である。液滴吐出装置の概略斜視図である。ピエゾ方式による液状体の吐出原理を説明するための図である。

符号の説明

Ｂ…バンク、Ｐ…基板（ガラス基板）、Ｌ…機能液、Ｆ…膜パターン（導電性膜）、３１…第１凹部、３１１…幅縮小部、３１２…幅拡大部、３１３…幅縮小拡大部、３２…第２凹部、３３…第１凹部の一端部、３４…第１凹部の他端部、３５…開口部。

Claims

機能液を基板上に配置して線状の膜パターンを形成する方法であって、
基板上にバンクを形成する工程と、前記バンクによって区画された領域に液滴吐出法を用いて機能液を配置する工程とを有し、
前記バンクは、前記線状の膜パターンに対応して設けられた第１凹部と、前記第１凹部の長手方向の一端部に接続され、前記第１凹部よりも幅が広い形状に設けられた第２凹部と、前記第１凹部の長手方向の他端部に形成された開口部とを備え、
機能液の液滴を前記第２凹部内に配置し、前記機能液の自己流動によって前記機能液を前記第１凹部に配置し、前記開口部又は前記開口部の手前で前記機能液の自己流動を停止させることを特徴とする膜パターンの形成方法。
前記第１凹部が、幅が前記開口部に向かって縮小する幅縮小部と、幅が前記開口部に向かって拡大する幅拡大部とからなる幅縮小拡大部を有することを特徴とする請求項１記載の膜パターンの形成方法。
前記第１凹部の長手方向に沿って連続する複数の幅縮小拡大部を有することを特徴とする請求項２記載の膜パターンの形成方法。