JP2007083227A - 層形成方法、アクティブマトリクス基板の製造方法、および多層配線基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】層形成方法が、下地表面上で互いから孤立した2つのドット状パターンが得られるように、前記下地表面の2つの部位のそれぞれに、第1の液滴を配置する第1の工程と、前記2つのドット状パターンを前記下地表面に対して固定させる第2の工程と、少なくとも前記2つのドット状パターンの間の前記下地表面を第2の液滴に対して親液化する第3の工程と、前記第3の工程の後で、前記2つのドット状パターンの間の前記下地表面に、前記2つのドット状パターンを繋げる前記第2の液滴を配置する第4の工程と、を包含している。
【選択図】図2
Description
図1に示すように、基板10Aの表面のうち、少なくとも導電層が形成される範囲に、仮想的な複数のブロック1を対応付ける。これら複数のブロック1は、X軸方向とY軸方向とで決まるアレイ状に並んでいる。ここでは、複数のブロック1のそれぞれのX軸方向に沿った長さは11μmであり、Y軸方向に沿った長さは15μmである。また、X軸方向とY軸方向とは互いに直交する方向である。そして、基板10Aは、ポリイミドからなる基板であり、テープ状の形状を有している。本実施形態では、基板10Aの表面が本発明の下地表面の一例である。このような下地表面のうち、導電層が形成されるべき範囲を「層形成範囲」とも表記する。
ここで、導電層8を設ける工程は、機能液の液滴を配置する工程を含んでいる。「機能液」とは、液滴吐出装置のヘッドに設けられたノズルから液滴として吐出されうる粘度を有する液状材料をいう。「機能液」が水性であると油性であるとを問わない。ノズルから吐出可能な流動性(粘度)を備えていれば十分で、固体物質が混入していても全体として流動体であればよい。「機能液」の粘度は1mPa・s以上50mPa・s以下であるのが好ましい。粘度が1mPa・s以上である場合には、「機能液」の液滴を吐出する際にノズルの周辺部が「機能液」で汚染されにくい。一方、粘度が50mPa・s以下である場合は、ノズルにおける目詰まり頻度が小さく、このため円滑な液滴の吐出を実現できる。
以下では、図2の右上のブロック1を基準にして9ブロック×9ブロックに対応する層形成範囲に、X軸方向にもY軸方向にも合成方向Uにも連続したべた状パターンを設ける。ここでの「べた状パターン」とは、後述する活性化工程を経て、導電層8になる層である。なお、配置された液滴は表面上で若干濡れ拡がるので、9ブロック×9ブロックに対応する層形成範囲の面積は、9ブロック×9ブロックの面積よりもやや大きい。
まず、液滴の着弾径を30μmに設定する。着弾径とは、基板10Aに配置された液滴が基板10A上で濡れ拡がる範囲の直径とも言える。ここで、液滴吐出装置のノズルから吐出された直後の液滴の形状は、吐出方向に関してほぼ軸対称なので、基板10Aに着弾後の液滴の範囲の形状はほぼ円形になる。本明細書では、基板10A上に着弾した液滴または液滴の範囲を「ドット」とも表記する。
次に、複数のC11のそれぞれに配置されたそれぞれの液滴Dを固定する。つまり、複数のドット状パターン4を対応するC11に固定する。具体的には、ドット状パターン4を構成する機能液から溶媒(または分散媒)が気化する程度にドット状パターン4を乾燥させる。本実施形態では、ドライヤーから熱風を複数のC11のそれぞれ上のドット状パターン4に吹き付ける。通常、撥液性を有する表面上で機能液は移動し易い。しかしながら、本実施形態では、機能液からなるドット状パターン4を、このように乾燥させるのでドット状パターン4が流動性を失う。そしてこのため、ドット状パターン4がC11に固定される。この結果、C11上のドット状パターン4が、後にC31,C13、およびC33に配置されるそれぞれの液滴Dに接しても、C31,C13、またはC33へ引き寄せられる可能性が低くなる。そしてこのため、最終的に得られる導電層に穴が開く可能性が低くなる。
次に、図示はしていないが、基板10Aの表面を親液化する。本実施形態では、固定されたドット状パターン4上に液滴Dを配置する。つまり、複数のC11のそれぞれに再び1つの液滴Dをそれぞれ配置する。そうすると、後にC31に配置される液滴Dに対して、C31が親液性を呈するようになる。この結果、C31に配置された液滴Dが、C11に配置された液滴Dまたはドット状パターン4に接しても、C11へ引き寄せられる可能性が低くなる。そしてこのため、最終的に得られる導電層に穴が開く可能性が低くなる。なお、C11に再び液滴Dを配置することによって基板10Aの表面(C31)が親液性を呈することのメカニズムは十分理解されていない。ただし、現時点で発明者らは、再び配置された液滴Dがもたらす溶媒雰囲気が基板10A、またはC31での親液性の発現に寄与している、と推測している。
層形成範囲内のC11のすべてに液滴Dを配置した後で、液滴吐出装置から吐出される液滴Dの着弾径を32μmに設定する。つまり、C11に配置された液滴Dの体積よりも大きい体積の液滴Dを吐出するように、液滴吐出装置の駆動波形を変える。なお、液滴吐出装置の駆動波形を変える技術(いわゆるバリアブルドットを実現する技術)の詳細は、特開2001−58433号公報の図5〜図8において説明されているので、ここではその説明を省略する。
層形成範囲内のC31のすべてに液滴Dを配置した後で、液滴吐出装置から吐出される液滴Dの着弾径を32μmに設定する。そして、図6に示すように、層形成範囲内の複数のC13のそれぞれに、1つの液滴Dをそれぞれ配置する。この際に、C13の中心に液滴Dの中心が位置するように、液滴Dを配置する。ここで、C13は、Y軸方向に隣り合う2つのC11の中間にある。このため、C13とC13に最も近いC11との間の距離は30μmである。そして、C11に配置された液滴Dは、C11の中心から15μmの範囲に拡がっている。一方、C13上では、液滴DがC13の中心から16μmの範囲に拡がるので、C13に配置された液滴Dは、ライン状パターン5に接する。
層形成範囲内のC13のすべてに液滴Dを配置した後で、液滴吐出装置から吐出される液滴Dの着弾径を32μmに設定する。そして、図8に示すように、層形成範囲内の複数のC33のそれぞれに、1つの液滴Dをそれぞれ配置する。この際に、C33の中心に液滴Dの中心が位置するように、液滴Dを配置する。ここで、C33は、X軸方向とY軸方向との合成方向Uに隣り合う2つのC11の中間にある。そして、C33に配置される液滴Dは、すでに配置された液滴Dから構成される格子状パターン6の穴を埋める。そしてこのため、C33への液滴Dの配置によって、すでに配置された液滴Dから構成された格子状パターン6は、合成方向Uに延びる。
次に、べた状パターン7を活性化する。本実施形態では、具体的には、べた状パターン7における銀粒子が焼結または融着するように、べた状パターン7を加熱する。そうすると、焼結または融着した銀粒子によってべた状パターン7において導電性が発現し、そしてこの結果、図10に示すような、導電層8が得られる。
本発明は、アクティブマトリクス基板を製造する際に適用できる。まず、本発明を適用したアクティブマトリクス基板の一例について、図を参照して説明する。本実施形態のアクティブマトリクス基板は、スイッチング素子としてTFT(Thin Film Transistor)素子を備えている。
図14は、本実施形態のアクティブマトリクス基板の一部を拡大した模式図である。図15は、本実施形態のアクティブマトリクス基板の断面を示す模式図である。
続いて、本発明を適用したアクティブマトリクス基板の製造方法の一例について、図を参照して説明する。図16は、本実施形態のアクティブマトリクス基板の製造方法を説明する図である。まず、基板21を用意する。基板21の材料は、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、基板21は、これら各種の材料の表面に半導体膜、金属膜、誘電体膜、有機膜などが下地表面層として形成されたものであってもよい。
本発明は多層配線基板を製造する際にも適用できる。まず、本発明を適用した多層配線基板の一例について、図を参照して説明する。本実施形態の多層配線基板は、基板の片面側に多層配線が形成されている。
図17は、本実施形態の多層配線基板の構造を示す模式図である。多層配線基板70は、図17に示すように、基板71と、導電パターン72と、導電ポスト73と、サブ絶縁層81,82からなる絶縁層74と、複数のダミーポスト75と、絶縁層76と、導電層77と、を備えている。
続いて、本発明を適用した多層配線基板の製造方法の一例について、図を参照して説明する。図18および図19は、本実施形態の多層配線基板の製造方法を説明する図である。
上記実施形態では、C11上のドット状パターン4を乾燥した後で、C11に再度液滴Dを配置することで、C31の表面を親液化した。しかしながら、本発明はこのような形態に限定されない。具体的には、C11上の液滴Dを乾燥した後で、基板10Aの表面を酸素プラズマに曝すことで、C31を親液化してもよいし、基板10Aの表面に紫外域の波長を照射することで、C31を親液化してもよい。
上記実施形態では、べた状の導電層を形成するための機能液には、銀のナノ粒子が含まれている。しかしながら、銀のナノ粒子に代えて、他の金属のナノ粒子が用いられてもよい。ここで、他の金属として、例えば、金、白金、銅、パラジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウム、イリジウム、鉄、錫、亜鉛、コバルト、ニッケル、クロム、チタン、タンタル、タングステン、インジウムのいずれか1つが利用されてもよいし、または、いずれか2つ以上が組み合わせられた合金が利用されてもよい。ただし、銀であれば比較的低温で還元できるため、扱いが容易であり、この点で、液滴吐出装置を利用する場合には、銀のナノ粒子を含有する機能液を利用することは好ましい。
上記実施形態によれば、ポリイミドからなる基板10A上に液滴が配置される。しかしながら、このような基板10Aに代えて、セラミック基板、ガラス基板、エポキシ基板、ガラスエポキシ基板、またはシリコン基板などが利用されても、上記実施形態で説明した効果と同様の効果が得られる。また、液滴が配置される下地表面は、基板の表面に限定されない。ほぼ平坦な絶縁層の表面またはほぼ平坦な導電層の表面でもよい。
上記実施形態におけるブロック1の大きさ、ブロック群1Gに含まれるブロック1の数、および液滴Dの着弾径は、本実施形態の値に限定されない。具体的には、任意のC11上のドット状パターン4がいずれも隣のC11上のドット状パターン4から孤立するように、ブロック1の大きさ、ブロック群1Gに含まれるブロック1の数、および液滴Dの着弾径の少なくとも一つを設定すればよい。
上記実施形態によれば、C31に配置される液滴Dの着弾径と、C13に配置される液滴Dの着弾径と、C33に配置される液滴の着弾径とは、何れも同じである。ただし、このような構成に代えて、より均一な厚さの導電層8が得られるように、これらの着弾径を異ならせてもよい。なお、液滴Dの着弾径を異ならせる際には、吐出される液滴Dの体積を変えればよい。
C11,C31,C13,C33への液滴Dの配置に先立って、下地表面の撥液性の程度が上昇するように、基板10Aの表面に表面改質処理を施してもよい。そうすれば、べた状パターン7の縁の形状がよりシャープになる。なお、表面の撥液性を向上させる処理として、基板10Aの表面にフルオロアルキルシラン(FAS)膜を形成することが知られている。また、フッ素を含有する処理ガスを用いた大気圧プラズマ法にしたがって処理ガスに表面を曝しても、表面の撥液性を向上させることができる。
本実施形態では、べた状パターン7を活性化させ、目的とする導電層8を得る。ただし他の実施形態では、べた状パターン7を構成する材料に応じて、べた状パターン7を活性化する代わりに、べた状パターン7を乾燥させてもよい。
Claims (15)
- 下地表面上で互いから孤立した2つのドット状パターンが得られるように、前記下地表面の2つの部位のそれぞれに、第1の液滴を配置する第1の工程と、
前記2つのドット状パターンを前記下地表面に対して固定させる第2の工程と、
少なくとも前記2つのドット状パターンの間の前記下地表面を第2の液滴に対して親液化する第3の工程と、
前記第3の工程の後で、前記2つのドット状パターンの間の前記下地表面に、前記2つのドット状パターンを繋げる前記第2の液滴を配置する第4の工程と、
を包含した層形成方法。 - 請求項1記載の層形成方法であって、
前記第3の工程は、固定された前記2つのドット状パターンのそれぞれ上に第3の液滴をそれぞれ配置する工程を含んでいる、
層形成方法。 - 請求項1記載の層形成方法であって、
前記第3の工程は、前記下地表面に紫外線を照射する工程、または前記表面をプラズマに曝す工程を含んでいる、
層形成方法。 - 請求項1から3のいずれか一つに記載の層形成方法であって、
前記第4の工程の後で、繋げられた前記2つのドット状パターンを活性化または乾燥させる第5の工程、
をさらに包含した層形成方法。 - 請求項2記載の層形成方法であって、
前記第2の液滴の1つあたりの体積と、前記第3の液滴の1つあたりの体積と、の少なくとも1つは、前記第1の液滴の1つあたりの体積と異なる、
層形成方法。 - 請求項1から4のいずれか一つに記載の層形成方法であって、
前記第2の液滴の1つあたりの体積は前記第1の液滴の1つあたりの体積と異なる、
層形成方法。 - 下地表面上で第1の方向と前記第1の方向とは異なる第2の方向とで決まるアレイ状に並んだ複数のドット状パターンが得られるように、前記下地表面の複数の部位のそれぞれに、第1の液滴を配置する第1の工程と、
前記複数のドット状パターンを前記下地表面に対して固定させる第2の工程と、
前記第2の工程の後で、前記第1の方向に並んだ前記複数のドット状パターンのそれぞれの間に第2の液滴をそれぞれ配置して、前記複数のドット状パターンを前記第1の方向に繋げる第3の工程と、
前記第3の工程の後で、前記第2の方向に並んだ前記複数のドット状パターンのそれぞれの間に第3の液滴をそれぞれ配置して、前記複数のドット状パターンを前記第2の方向に繋げる第4の工程と、
前記第4の工程の後で、前記第1の方向と前記第2の方向との合成方向に並んだ前記複数のドット状パターンのそれぞれの間に第4の液滴をそれぞれ配置する第5の工程と、
を包含した層形成方法。 - 請求項7記載の層形成方法であって、
前記第2の工程と前記第3の工程との間で前記下地表面を親液化する第6の工程、
をさらに包含した層形成方法。 - 請求項8記載の層形成方法であって、
前記第6の工程は、前記複数のドット状パターンのそれぞれ上に第5の液滴をそれぞれ配置する工程を含んでいる、
層形成方法。 - 請求項8記載の層形成方法であって、
前記第6の工程は、前記下地表面に紫外線を照射する工程、または前記表面をプラズマに曝す工程を含んでいる、
層形成方法。 - 請求項7から10のいずれか一つに記載の層形成方法であって、
前記第5の工程の後で前記複数のドット状パターンを活性化または乾燥させる第7の工程、
をさらに包含した層形成方法。 - 請求項7から11のいずれか一つに記載の層形成方法であって、
前記第2の液滴の1つあたりの体積と、前記第3の液滴の1つあたりの体積と、前記第4の液滴の1つあたりの体積と、の少なくとも1つは、前記第1の液滴の1つあたりの体積と異なる、
層形成方法。 - 請求項9記載の層形成方法であって、
前記第2の液滴の1つあたりの体積と、前記第3の液滴の1つあたりの体積と、前記第4の液滴の1つあたりの体積と、前記第5の液滴の1つあたりの体積と、の少なくとも1つは、前記第1の液滴の1つのあたりの体積と異なる、
層形成方法。 - 下地表面上で互いから孤立した2つのドット状パターンが得られるように、前記下地表面の2つの部位のそれぞれに、第1の液滴を配置する第1の工程と、
前記2つのドット状パターンを前記下地表面に対して固定させる第2の工程と、
少なくとも前記2つのドット状パターンの間の前記下地表面を第2の液滴に対して親液化する第3の工程と、
前記第3の工程の後で、前記2つのドット状パターンの間の前記下地表面に、前記2つのドット状パターンを繋げる前記第2の液滴を配置する第4の工程と、
を包含したアクティブマトリクス基板の製造方法。 - 下地表面上で互いから孤立した2つのドット状パターンが得られるように、前記下地表面の2つの部位のそれぞれに、第1の液滴を配置する第1の工程と、
前記2つのドット状パターンを前記下地表面に対して固定させる第2の工程と、
少なくとも前記2つのドット状パターンの間の前記下地表面を第2の液滴に対して親液化する第3の工程と、
前記第3の工程の後で、前記2つのドット状パターンの間の前記下地表面に、前記2つのドット状パターンを繋げる前記第2の液滴を配置する第4の工程と、
を包含した多層配線基板の製造方法。
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