JP2006259687A - 膜パターンの形成方法及びデバイスの製造方法、電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】微細且つ高性能な膜パターンを安定して形成することのできる膜パターンの形成方法を提供する。
【解決手段】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することにより膜パターンを形成する方法であって、基板上に膜パターンに応じたバンクを形成するバンク形成工程Ｓ１と、バンクをマスクとしてバンク間の底部に微細な凹凸を形成する凹凸形成工程Ｓ４と、凹凸が形成されたバンク間に機能液を配置する材料配置工程Ｓ５とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、膜パターンの形成方法及びデバイスの製造方法、電気光学装置及び電子機器に関するものである。

電子回路や集積回路等の配線を有するデバイスの製造には例えばフォトリソグラフィ法が用いられている。このフォトリソグラフィ法は、予め導電膜を塗布した基板上にレジストと呼ばれる感光性材料を塗布し、回路パターンを照射して現像し、レジストパターンに応じて導電膜をエッチングすることで薄膜の配線パターンを形成するものである。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や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、液滴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、所謂インクジェット法を用いて基板上に配線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した機能液である配線パターン形成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、フォトリソグラフィが不要となり、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てすむというメリットがある。
米国特許第５１３２２４８号明細書

しかしながら、上述したような従来技術には以下のような問題が存在する。
配線パターンを形成するために基板上に機能液を配置する際、基板に何らの処理もされていないと、パターン形成時に必要となる濡れ性や、形成されたパターンと基板との密着性等が不十分になる場合がある。このため、微細なパターンを形成しようとすると断線等が発生し、信頼性の高いデバイスが形成できなくなる。
本発明は以上のような点を考慮してなされたもので、微細且つ高性能な膜パターンを安定して形成することのできる膜パターンの形成方法、デバイス及びデバイスの製造方法、電気光学装置、並びに電子機器を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明は、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することにより膜パターンを形成する方法であって、前記基板上に前記膜パターンに応じたバンクを形成するバンク形成工程と、前記バンクをマスクとしてバンク間の底部に凹凸を形成する凹凸形成工程と、前記凹凸が形成された前記バンク間に前記機能液を配置する材料配置工程とを有することを特徴とする。
本発明によれば、バンク間に凹凸を形成する凹凸形成工程を設けたので、基板表面の親液性が向上し、基板上に機能液を均一に配置することができる。また、凹凸が基板表面に存在することにより、基板と膜との接触面積が増加し、膜の密着性を向上することができる。また、膜パターンを形成するための機能液を基板上に形成したバンク間に配置する構成であるので、機能液の液滴の周囲への飛散が防止されるとともに、バンク形状に沿って膜パターンを所定形状に円滑にパターニングすることができる。

本発明においては、前記凹凸形成工程は、前記バンクをマスクとして前記基板の表面をエッチングする工程を含むものとすることができる。この場合、前記凹凸形成工程の前に前記バンクの表面をフッ素化する工程を含むことが好ましい。
この方法によれば、容易に基板表面に微細な凹凸形状を形成することができる。また、凹凸形成前にバンクをフッ素化しておくことで、バンクがエッチング材に対して耐食性を有するようになる。

本発明においては、前記機能液は熱処理又は光処理により導電性を発現するものとすることができる。例えば、前記機能液に導電性微粒子が含まれるものとすることができる。
この方法によれば、膜パターンを配線パターンとすることができ、各種デバイスに応用することができる。また、導電性微粒子、有機銀化合物の他に有機ＥＬ等の発光素子形成材料やＲ・Ｇ・Ｂのインク材料を用いることで、有機ＥＬ装置やカラーフィルタを有する液晶表示装置等の製造にも適用することができる。

本発明のデバイスの製造方法は、基板上に膜パターンを形成する工程を有するデバイスの製造方法であって、前述した本発明の膜パターンの形成方法により前記基板上に膜パターンを形成することを特徴とする。
本発明によれば、基板に対して良好に密着し、断線等の不都合の発生を抑えられた膜パターンを有するデバイスを得ることができる。

本発明の電気光学装置は、前述した本発明のデバイスの製造方法を用いて製造されたデバイスを備えることを特徴とする。また、本発明の電子機器は、前述した本発明の電気光学装置を備えることを特徴とする。
本発明によれば、断線等の不都合の発生を抑えられた膜パターンを有する電気光学装置及び電子機器を得ることができる。

以下、本発明の膜パターンの形成方法及びデバイスの製造方法の一実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態では、液滴吐出法により液滴吐出ヘッドの吐出ノズルから熱処理等により導電性を発現する材料を含む配線パターン形成用インクを液滴状に吐出し、基板上に導電性膜で形成された配線パターン（膜パターン）を形成する場合を例に挙げて説明する。

まず、使用するインクについて説明する。インクは本発明の機能液に相当するものである。機能液とは、液中に含まれる膜成分を膜化することによって所定の機能を有する膜（機能膜）を形成し得るものをいう。係る機能としては、電気・電子的機能（導電性、絶縁性、圧電性、焦電性、誘電性等）、光学的機能（光選択吸収、反射性、偏光性、光選択透過性、非線形光学性、蛍光あるいはリン光等のルミネッセンス、フォトクロミック性等）、磁気的機能（硬磁性、軟磁性、非磁性、透磁性等）、化学的機能（吸着性、脱着性、触媒性、吸水性、イオン伝導性、酸化還元性、電気化学特性、エレクトロクロミック性等）、機械的機能（耐摩耗性等）、熱的機能（伝熱性、断熱性、赤外線放射性等）、生体的機能（生体適合性、抗血栓性等）等の種々の機能がある。本実施形態においては配線パターンを形成するため、係る機能液（インク）としては、例えば、導電性微粒子を含む配線パターン用インクを用いる。
液体材料である配線パターン形成用インクは導電性微粒子を分散媒に分散した分散液や有機銀化合物を溶媒（分散媒）に分散した溶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、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。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滴吐出ヘッドの吐出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材料を吐出する際、表面張力が０．０２Ｎ／ｍ未満であると、インク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インク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。

配線パターンが形成される基板としては、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を用いることができる。また、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。

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、電気機械変換式、電気熱変換方式、静電吸引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。

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。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体材料の一滴の量は例えば１〜３００ナノグラムである。

次に、本発明に係るデバイスを製造する際に用いられるデバイス製造装置について説明する。このデバイス製造装置としては、液滴吐出ヘッドから基板に対して液滴を吐出（滴下）することによりデバイスを製造する液滴吐出装置（インクジェット装置）が用いられる。

図１は液滴吐出装置ＩＪの概略構成を示す斜視図である。図１において、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Ｘ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。更に、制御装置ＣＯＮＴは、Ｘ軸方向駆動モータ２に対して液滴吐出ヘッド１のＸ軸方向への移動を制御する駆動パルス信号を供給するとともに、Ｙ軸方向駆動モータ３に対してステージ７のＹ軸方向へ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って、図示しないＹ軸方向駆動モータを備えている。このＹ軸方向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上に塗布されたインク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、Ｙ軸方向を走査方向、Ｙ軸方向と直交するＸ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Ｘ軸方向に一定間隔で並んで設けられている。なお、図１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可能としてもよい。

図２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２において、液体材料（配線パターン形成用インク、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。

次に、本発明の配線パターンの形成方法の一実施形態について図３、図４及び図５を参照しながら説明する。図３は本実施形態に係る配線パターンの形成方法の一例を示すフローチャート図、図４及び図５は形成手順を示す模式図である。
図３に示すように、本実施形態に係る配線パターンの形成方法は、上述した配線パターン形成用インクを基板上に配置し、基板上に導電膜配線パターンを形成するものであって、基板上に配線パターンに応じたバンクを形成するバンク形成工程Ｓ１と、バンク間の残渣を除去する残渣処理工程Ｓ２と、バンクに撥液性を付与する撥液処理工程Ｓ３と、バンクをマスクとしてバンク間の底部に微細な凹凸を形成する凹凸形成工程Ｓ４と、凹凸が形成されたバンク間にインクを配置する材料配置工程Ｓ５と、インクの液体成分の少なくとも一部を除去する中間乾燥工程Ｓ６と、焼成工程Ｓ７とを有している。
以下、各工程毎に詳細に説明する。本実施形態では基板Ｐとしてガラス基板が用いられる。

＜バンク形成工程＞
まず、図４（ａ）に示すように、基板Ｐ上にバンクを形成する。バンクは仕切部材として機能する部材であり、バンクの形成はフォト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、フォト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４（ａ）に示すように、基板Ｐ上にバンク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（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、図４（ｂ）に示されるように、配線パターン形成予定領域の周辺を囲むようにバンクＢ、Ｂが形成される。

バンクを形成する材料としては、液体材料に対して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（フッ素化）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、フェノール樹脂、メラミン樹脂等の有機系材料を用いることが可能である。また、耐熱性を考慮して、バンク形成材料として無機系の材料を用いることもできる。バンクの形成材料が無機質の材料を含むことにより、バンクの耐熱性が高くなり、しかもバンクと基板との間の熱膨張率の差が小さくなるため、機能液の乾燥時の熱などによるバンクＢの劣化が抑制され、膜パターンが良好な形状で形成される。無機質のバンク材料としては、例えば、ポリシラザン、ポリシロキサン、シロキサン系レジスト、ポリシラン系レジスト等の骨格にケイ素を含む高分子無機材料や感光性無機材料、シリカガラス、アルキルシロキサンポリマー、アルキルシルセスキオキサンポリマー、水素化アルキルシルセスキオキサンポリマー、ポリアリールエーテルのうちいずれかを含むスピンオングラス膜、ダイヤモンド膜、及びフッ素化アモルファス炭素膜、などが挙げられる。さらに、無機質のバンク材料として、例えば、エアロゲル、多孔質シリカ、などを用いてもよい。本実施形態では、バンクの形成材料として、アクリル樹脂等の有機系の材料を用いるものとする。

なお、バンク材料塗布前に表面改質処理として、基板Ｐに対してＨＭＤＳ処理を施してもよい。ＨＭＤＳ処理は、ヘキサメチルジシラサン（(ＣＨ₃)₃ＳｉＮＨＳｉ(ＣＨ₃)₃）を蒸気状にして塗布する方法である。これにより、バンクと基板Ｐとの密着性を向上する密着層としてのＨＭＤＳ層を基板Ｐ上に形成することができる。

＜残渣処理工程＞
基板Ｐ上にバンクＢ、Ｂが形成されると、図４（ｃ）に示すように、フッ酸処理が施される。フッ酸処理は、例えば２．５％フッ酸水溶液でエッチングを施すことでバンクＢ、Ｂ間の有機物を除去する処理である。フッ酸処理では、バンクＢ、Ｂがマスクとして機能し、バンクＢ、Ｂ間に形成された溝部３４の底部３５にある有機物であるバンク材料やＨＭＤＳ層等が除去される。

ここで、フッ酸処理ではバンクＢ、Ｂ間の底部３５の残渣が完全に除去されない場合がある。あるいは、バンクＢ、Ｂ間の底部３５にバンク形成時のレジスト（有機物）が残っている場合もある。そこで、次に、バンクＢ、Ｂ間の底部３５におけるバンク形成時の有機物（レジストやＨＭＤＳ）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Ｏ₂プラズマ処理等を選択できる。ここではＯ₂プラズマ処理を実施する。

Ｏ₂プラズマ処理は、基板Ｐに対してプラズマ放電電極からプラズマ状態の酸素を照射する。Ｏ₂プラズマ処理の条件の一例として、例えばプラズマパワーが５０〜１０００Ｗ、酸素ガス流量が５０〜１００ｍｌ／ｍｉｎ、プラズマ放電電極に対する基板１の相対移動速度が０．５〜１０ｍｍ／ｓｅｃ、基板温度が７０〜９０℃である。

そして、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用材料に対して親液性を有しているが、本実施形態のように残渣処理のためにＯ₂プラズマ処理や紫外線照射処理を施すことで、バンクＢ、Ｂ間で露出する基板Ｐ表面（底部３５）の親液性を高めることができる。ここで、バンク間の底部３５のインクに対する接触角が１５度以下となるように、Ｏ₂プラズマ処理や紫外線照射処理が行われることが好ましい。

図６（ａ）はＯ₂プラズマ処理する際に用いるプラズマ処理装置の一例を示す概略構成図である。図６（ａ）に示すプラズマ処理装置は、交流電源４１に接続された電極４２と、接地電極である試料テーブル４０とを有している。試料テーブル４０は試料である基板Ｐを支持しつつＹ軸方向に移動可能となっている。電極４２の下面には、移動方向と直交するＸ軸方向に延在する２本の平行な放電発生部４４，４４が形成されているとともに、放電発生部４４を囲むように誘電体部材４５が設けられている。誘電体部材４５は放電発生部４４の異常放電を防止するものである。そして、誘電体部材４５を含む電極４２の下面は略平面状となっており、放電発生部４４及び誘電体部材４５と基板Ｐとの間には僅かな空間（放電ギャップ）が形成されるようになっている。また、電極４２の中央にはＸ軸方向に細長く形成された処理ガス供給部の一部を構成するガス噴出口４６が設けられている。ガス噴出口４６は、電極内部のガス通路４７及び中間チャンバ４８を介してガス導入口４９に接続している。

ガス通路４７を通ってガス噴出口４６から噴射された処理ガスを含む所定ガスは、前記空間の中を移動方向（Ｙ軸方向）の前方及び後方に分かれて流れ、誘電体部材４５の前端及び後端から外部に排気される。これと同時に、電源４１から電極４２に所定の電圧が印加され、放電発生部４４，４４と試料テーブル４０との間で気体放電が発生する。そして、この気体放電により生成されるプラズマで前記所定ガスの励起活性種が生成され、放電領域を通過する基板Ｐの表面全体が連続的に処理される。

本実施形態では、前記所定ガスは、処理ガスである酸素（Ｏ₂）と、大気圧近傍の圧力下で放電を容易に開始させ且つ安定に維持するためのヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）等の希ガスや窒素（Ｎ₂）等の不活性ガスとを混合したものである。特に、処理ガスとして酸素を用いることにより、上述したように、有機物残渣の除去（洗浄）や親液化が行われる。また、このＯ₂プラズマ処理を例えば有機ＥＬ装置における電極に対して行うことにより、この電極の仕事関数を調整することができる。

図６（ｂ）は試料テーブル４０上に支持されている基板Ｐを示す図である。図６（ｂ）において、基板Ｐ上の複数のバンク及びこれらバンク間に形成された溝部３４は一方向（ここではＹ軸方向）に延在するように形成されており、これらバンクＢ、Ｂ間の溝部３４に、Ｙ軸方向を長手方向とする配線パターンが形成される。そして、本実施形態では、バンクＢが形成されている基板Ｐは、そのバンクＢの延在方向（Ｙ軸方向）と試料テーブル４０の移動方向とを一致させた状態でＯ₂プラズマ処理される。すなわち、本実施形態のプラズマ処理は、基板ＰをバンクＢの延在方向であるＹ軸方向に移動しつつ、処理ガスを含む前記所定ガスを供給する構成である。換言すれば、前記所定ガスを流す方向とバンクＢの延在方向とを一致させた状態でプラズマ処理が行われる。これにより、バンクＢ、Ｂ間の底部３５（基板Ｐの露出部）に処理ガスが円滑に行き渡り、均一にプラズマ処理を施すことができる。

なお、ここでは基板Ｐを移動するように説明したが、処理ガス供給部の一部を構成する電極４２側を移動してもよいし、基板Ｐと電極４２側との双方を移動してもよい。

また、ここでは、残渣処理の一部としてフッ酸処理を行うように説明したが、Ｏ₂プラズマ処理あるいは紫外線照射処理によりバンク間の底部３５の残渣を十分に除去できるため、フッ酸処理は行わなくてもよい。また、ここでは、残渣処理としてＯ₂プラズマ処理又は紫外線照射処理のいずれか一方を行うように説明したが、もちろん、Ｏ₂プラズマ処理と紫外線照射処理とを組み合わせてもよい。

＜撥液処理工程＞
続いて、図４（ｄ）に示すように、バンクＢに対し撥液処理を行い、その表面に撥液性を付与する。撥液処理としては、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。ＣＦ₄プラズマ処理の条件は、例えばプラズマパワーが１００〜８００Ｗ、４フッ化炭素ガス流量が５０〜１００ｍｌ／ｍｉｎ、プラズマ放電電極に対する基体搬送速度が０．５〜１０２０ｍｍ／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。また、フッ素化合物又はフッ素を含有する材料によりバンクＢを撥液化処理してもよい。

このような撥液処理を行うことにより、バンクＢ、Ｂにはこれを構成する樹脂中にフッ素基が導入され、バンクＢ、Ｂに対して高い撥液性が付与される。また、バンクの表面をフッ素化することで、バンクＢがその後の凹凸形成工程で使用するエッチング材に対して耐食性を有するようになる。なお、上述した親液処理としてのＯ₂プラズマ処理は、バンクＢの形成前に行ってもよいが、アクリル樹脂やポリイミド樹脂等は、Ｏ₂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Ｏ₂プラズマ処理することが好ましい。

なお、バンクＢ、Ｂに対する撥液処理により、先に親液処理したバンク間の基板Ｐ露出部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、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。係る材料としては、フッ素系樹脂含有レジストを用いることができる。

＜凹凸形成工程＞
次に、図４（ｅ）に示すように、バンクＢをマスクとして基板Ｐにソフトエッチングを行ない、バンク間の溝３４の底部３５に多数の微細な凹凸３５ａを形成する。このように基板表面を粗面化することによって更に基板の親液性が高まり、この後溝３４内にインクを吐出したときに、インクが基板上にてより広がりやすくなり、これによってインクがより均一に溝３４内を埋め込むようになる。また、微細な凹凸３５ａが基板表面に多数存在することにより、膜の密着する表面積が増加し、膜と基板との密着性も向上することができる。なお、凹凸の大きさ（表面粗さＲａ）によってインクの濡れ広がりの程度（インクの着弾径）が変わるため、その大きさは設計要求に応じて適切な値とすることができる。本実施形態では、凹凸３５ａが形成された底部３５の表面粗さＲａは、例えば０．１ｎｍ〜５０ｎｍの範囲とする。

＜材料配置工程＞
次に、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インクの液滴Ｌが基板Ｐ上のバンクＢ、Ｂ間に配置される。なお、ここでは、導電性材料として有機銀化合物を用い、溶媒（分散媒）はジエチレングリコールジエチルエーテルを用いた有機銀化合物からなるインク（機能液）Ｌを吐出する。材料配置工程では、図５（ａ）に示すように、液滴吐出ヘッド１から配線パターン形成用材料を含むインクＬを液滴にして吐出する。吐出された液滴Ｌは、図５（ｂ）に示すように、基板Ｐ上のバンクＢ、Ｂ間の溝部３４に配置される。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）５〜７ｍ／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。

このとき、液滴Ｌが吐出される配線パターン形成予定領域（すなわち溝部３４）はバンクＢ、Ｂに囲まれているので、液滴Ｌ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Ｌの一部がバンクＢ上に乗っても、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、バンク間の溝部３４に流れ落ちるようになる。さらに、基板Ｐが露出している溝部３４の底部３５は親液性を付与されているため、吐出された液滴Ｌが底部３５にてより拡がり易くなり、これによりインクは所定位置内で均一に配置される。

＜中間乾燥工程＞
基板Ｐに液滴を吐出した後、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、アルゴンレーザ、炭酸ガスレーザ、ＸｅＦ、ＸｅＣｌ、ＸｅＢｒ、ＫｒＦ、ＫｒＣｌ、ＡｒＦ、ＡｒＣｌなどのエキシマレーザ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、この中間乾燥工程と上記材料配置工程とを繰り返し行うことにより、図５（ｃ）に示すように、液体材料の液滴Ｌが複数層積層され、膜厚の厚い配線パターン（膜パターン）が形成される。

＜焼成工程＞
吐出工程後の導電性材料は、例えば、有機銀化合物の場合、導電性を得るために、熱処理を行い、有機銀化合物の有機分を除去し銀粒子を残留させる必要がある。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、図５（ｄ）に示すように、導電性膜（配線パターン）Ｆに変換される。

ところで、インクの液滴を複数層積層する際に際し、第１の液滴を基板Ｐ上に吐出後、必要に応じて乾燥処理を施した後、第２の液滴を基板Ｐ上に吐出する前に、残渣処理を再度行うことができる。第２の液滴を第１の液滴の上に重ねる前に残渣処理を行うことにより、機能液がバンクに付着してバンクの撥液性が低下した場合であっても、バンクの撥液性を低下させる原因となる機能層の残渣が除去される。したがって次の液滴を重ねる前のバンクと同様な性能を発揮できる。

なお、焼成工程の後、基板Ｐ上に存在するバンクＢ、Ｂをアッシング剥離処理により除去することができる。アッシング処理としては、プラズマアッシングやオゾンアッシング等を採用できる。プラズマアッシングは、プラズマ化した酸素ガス等のガスとバンク（レジスト）とを反応させ、バンクを気化させて剥離・除去するものである。バンクは炭素、酸素、水素から構成される固体の物質であり、これが酸素プラズマと化学反応することでＣＯ₂、Ｈ₂Ｏ、Ｏ₂となり、全て気体として剥離することができる。一方、オゾンアッシングの基本原理はプラズマアッシングと同じであり、Ｏ₃（オゾン）を分解して反応性ガスのＯ⁺（酸素ラジカル）に変え、このＯ⁺とバンクとを反応させる。Ｏ⁺と反応したバンクは、ＣＯ₂、Ｈ₂Ｏ、Ｏ₂となり、全て気体として剥離される。基板Ｐに対してアッシング剥離処理を施すことにより、基板Ｐからバンクが除去される。

以上説明したように、微細な凹凸３５ａを形成する工程Ｓ４を設けたので、インクの自己流動性を促進することができ、配線の微細化を図ることができる。また、凹凸３５ａによって膜Ｆの密着性が向上し、信頼性の高いデバイスを提供することができる。また、残渣を除去する残渣処理工程Ｓ２を設けたので、残渣に起因するバルジや断線等の不都合の発生を抑え、基板Ｐ上にインクの液滴を良好に配置することができる。さらに、配線パターンを形成するためのインクは基板Ｐ上に形成されたバンクＢ、Ｂ間の溝部３４に配置される構成であるため、吐出したインクの周囲への飛散が防止されるとともに、バンク形状に沿って配線パターンを所定形状に円滑にパターニングすることができる。

＜電気光学装置＞
本発明の電気光学装置の一例である液晶表示装置について説明する。図７は本発明に係る液晶表示装置について、各構成要素とともに示す対向基板側から見た平面図であり、図８は図７のＨ−Ｈ'線に沿う断面図である。図９は液晶表示装置の画像表示領域においてマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図で、図１０は、液晶表示装置の部分拡大断面図である。
なお、以下の説明に用いた各図においては、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。

図７及び図８において、本実施の形態の液晶表示装置（電気光学装置）１００は、対をなすＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とが光硬化性の封止材であるシール材５２によって貼り合わされ、このシール材５２によって区画された領域内に液晶５０が封入、保持されている。シール材５２は、基板面内の領域において閉ざされた枠状に形成されている。

シール材５２の形成領域の内側の領域には、遮光性材料からなる周辺見切り５３が形成されている。シール材５２の外側の領域には、データ線駆動回路２０１及び実装端子２０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する２辺に沿って走査線駆動回路２０４が形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺には、画像表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路２０４の間を接続するための複数の配線２０５が設けられている。また、対向基板２０のコーナー部の少なくとも１箇所においては、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための基板間導通材２０６が配設されている。

なお、データ線駆動回路２０１及び走査線駆動回路２０４をＴＦＴアレイ基板１０の上に形成する代わりに、例えば、駆動用ＬＳＩが実装されたＴＡＢ（Tape Automated Bonding）基板とＴＦＴアレイ基板１０の周辺部に形成された端子群とを異方性導電膜を介して電気的及び機械的に接続するようにしてもよい。なお、液晶表示装置１００においては、使用する液晶５０の種類、すなわち、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モード等の動作モードや、ノーマリホワイトモード／ノーマリブラックモードの別に応じて、位相差板、偏光板等が所定の向きに配置されるが、ここでは図示を省略する。また、液晶表示装置１００をカラー表示用として構成する場合には、対向基板２０において、ＴＦＴアレイ基板１０の後述する各画素電極に対向する領域に、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタをその保護膜とともに形成する。

このような構造を有する液晶表示装置１００の画像表示領域においては、図９に示すように、複数の画素１００ａがマトリクス状に構成されているとともに、これらの画素１００ａの各々には、画素スイッチング用のＴＦＴ（スイッチング素子）３０が形成されており、画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを供給するデータ線６ａがＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次で供給してもよく、相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。また、ＴＦＴ３０のゲートには走査線３ａが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線３ａにパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍをこの順に線順次で印加するように構成されている。

画素電極１９はＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ３０を一定期間だけオン状態とすることにより、データ線６ａから供給される画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを各画素に所定のタイミングで書き込む。このようにして画素電極１９を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、図８に示す対向基板２０の対向電極１２１との間で一定期間保持される。なお、保持された画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎがリークするのを防ぐために、画素電極１９と対向電極１２１との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量６０が付加されている。例えば、画素電極１９の電圧は、ソース電圧が印加された時間よりも３桁も長い時間だけ蓄積容量６０により保持される。これにより、電荷の保持特性は改善され、コントラスト比の高い液晶表示装置１００を実現することができる。

図１０はボトムゲート型ＴＦＴ３０を有する液晶表示装置１００の部分拡大断面図であって、ＴＦＴアレイ基板１０を構成するガラス基板Ｐには、上記実施形態の配線パターンの形成方法によりゲート配線６１がガラス基板Ｐ上のバンクＢ、Ｂ間に形成されている。

ゲート配線６１上には、ＳｉＮｘからなるゲート絶縁膜６２を介してアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層からなる半導体層６３が積層されている。このゲート配線部分に対向する半導体層６３の部分がチャネル領域とされている。半導体層６３上には、オーミック接合を得るための例えばｎ+型ａ−Ｓｉ層からなる接合層６４ａ及び６４ｂが積層されており、チャネル領域の中央部における半導体層６３上には、チャネルを保護するためのＳｉＮｘからなる絶縁性のエッチストップ膜６５が形成されている。なお、これらゲート絶縁膜６２、半導体層６３、及びエッチストップ膜６５は、蒸着（ＣＶＤ）後にレジスト塗布、感光・現像、フォトエッチングを施されることで、図示されるようにパターニングされる。

さらに、接合層６４ａ、６４ｂ及びＩＴＯからなる画素電極１９も同様に成膜するとともに、フォトエッチングを施されることで、図示するようにパターニングされる。そして、画素電極１９、ゲート絶縁膜６２及びエッチストップ膜６５上にそれぞれバンク６６…を形成し、これらバンク６６…間に上述した液滴吐出装置ＩＪを用いて、銀化合物の液滴を吐出することでソース線、ドレイン線を形成することができる。

なお、上記実施形態では、ＴＦＴ３０を液晶表示装置１００の駆動のためのスイッチング素子（薄膜デバイス）として用いる構成としたが、液晶表示装置以外にも例えば有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示デバイスに応用が可能である。有機ＥＬ表示デバイスは、蛍光性の無機および有機化合物を含む薄膜を、陰極と陽極とで挟んだ構成を有し、前記薄膜に電子および正孔（ホール）を注入して再結合させることにより励起子（エキシトン）を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出（蛍光・燐光）を利用して発光させる素子である。そして、上記のＴＦＴ３０を有する基板上に、有機ＥＬ表示素子に用いられる蛍光性材料のうち、赤、緑および青色の各発光色を呈する材料すなわち発光層形成材料及び正孔注入／電子輸送層を形成する材料をインクとし、各々をパターニングすることで、自発光フルカラーＥＬデバイスを製造することができる。本発明におけるデバイス（電気光学装置）の範囲にはこのような有機ＥＬデバイスをも含むものである。

他の実施形態として、非接触型カード媒体の実施形態について説明する。図１１に示すように、本実施形態に係る非接触型カード媒体（電子機器）４００は、カード基体４０２とカードカバー４１８から成る筐体内に、半導体集積回路チップ４０８とアンテナ回路４１２を内蔵し、図示されない外部の送受信機と電磁波または静電容量結合の少なくとも一方により電力供給あるいはデータ授受の少なくとも一方を行うようになっている。本実施形態では、上記アンテナ回路４１２が、上記実施形態に係る配線パターン形成方法によって形成されている。

なお、本発明に係るデバイス（電気光学装置）としては、上記の他に、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）や、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にも適用可能である。

＜電子機器＞本発明の電子機器の具体例について説明する。
図１２（ａ）は携帯電話の一例を示した斜視図である。図１２（ａ）において、６００は携帯電話本体を示し、６０１は上記実施形態の液晶表示装置を備えた液晶表示部を示している。
図１２（ｂ）はワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図１２（ｂ）において、７００は情報処理装置、７０１はキーボードなどの入力部、７０３は情報処理本体、７０２は上記実施形態の液晶表示装置を備えた液晶表示部を示している。
図１２（ｃ）は腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図１２（ｃ）において、８００は時計本体を示し、８０１は上記実施形態の液晶表示装置を備えた液晶表示部を示している。
図１２（ａ）〜（ｃ）に示す電子機器は、上記実施形態の液晶表示装置を備えたものであり、配線の断線等の不都合の発生が抑制されている。
なお、本実施形態の電子機器は液晶装置を備えるものとしたが、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマ型表示装置等、他の電気光学装置を備えた電子機器とすることもできる。

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。

例えば、上記実施形態では、膜パターンを導電性膜とする構成としたが、これに限られず、例えば液晶表示装置において表示画像をカラー化するために用いられているカラーフィルタにも適用可能である。このカラーフィルタは、基板に対してＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（赤）のインク（液体材料）を液滴として所定パターンで配置することで形成することができるが、基板に対して所定パターンに応じたバンクを形成し、このバンク間に形成される溝部の底部に微細な凹凸を形成してからンクを配置してカラーフィルタを形成することで、信頼性の高いカラーフィルタを有する液晶表示装置を製造することができる。

液滴吐出装置の概略斜視図である。 ピエゾ方式による液体材料の吐出原理を説明するための図である。 本発明の膜パターンの形成方法の一実施形態を示すフローチャート図である。 本発明の膜パターンを形成する手順の一例を示す模式図である。 本発明の膜パターンを形成する手順の一例を示す模式図である。 残渣処理工程に用いるプラズマ処理装置の一例を示す図である。 液晶表示装置を対向基板の側から見た平面図である。 図７のＨ−Ｈ'線に沿う断面図である。 液晶表示装置の等価回路図である。 液晶表示装置の部分拡大断面図である。 非接触型カード媒体の分解斜視図である。 本発明の電子機器の具体例を示す図である。

符号の説明

３０…ＴＦＴ（薄膜デバイス）、３４…溝部、３５…底部、３５ａ…凹凸、１００…液晶表示装置（電気光学装置）、４００…非接触型カード媒体（電子機器）、６００，７００．８００…電子機器、Ｂ…バンク、Ｆ…配線パターン（膜パターン）、Ｌ…インク（機能液）、Ｐ…基板。

Claims (7)

1. 機能液を基板上に配置することにより膜パターンを形成する方法であって、
   前記基板上に前記膜パターンに応じたバンクを形成するバンク形成工程と、
   前記バンクをマスクとしてバンク間の底部に凹凸を形成する凹凸形成工程と、
   前記凹凸が形成された前記バンク間に前記機能液を配置する材料配置工程とを有することを特徴とする、膜パターンの形成方法。
2. 前記凹凸形成工程は、前記バンクをマスクとして前記基板の表面をエッチングする工程を含むことを特徴とする、請求項１記載の膜パターンの形成方法。
3. 前記凹凸形成工程の前に前記バンクの表面をフッ素化する工程を含むことを特徴とする、請求項２記載の膜パターンの形成方法。
4. 前記機能液は熱処理又は光処理により導電性を発現することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかの項に記載の膜パターンの形成方法。
5. 基板上に膜パターンを形成する工程を有するデバイスの製造方法であって、
   請求項１〜４のいずれかの項に記載の膜パターンの形成方法により前記基板上に膜パターンを形成することを特徴とする、デバイスの製造方法。
6. 請求項５記載のデバイスの製造方法を用いて製造されたデバイスを備えることを特徴とする、電気光学装置。
7. 請求項６記載の電気光学装置を備えることを特徴とする、電子機器。
   

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