JP2007280984A - Formation method of conductive pattern, and manufacturing method of thin-film transistor substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、導電性パターンの形成方法及び薄膜トランジスタ基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for forming a conductive pattern and a method for manufacturing a thin film transistor substrate.
例えば有機ＥＬ装置などの電気光学装置や、半導体装置などに設けられている配線パターンを形成する手法の一つとして、インクジェット法が知られている。インクジェット法は、導電性微粒子を溶媒に溶解又は分散させて液状組成物を作製し、当該液状組成物を基板上に吐出してパターンを形成する手法である。パターンを形成した後は、当該パターンを加熱して導電性微粒子を焼結させる。 For example, an inkjet method is known as one of methods for forming a wiring pattern provided in an electro-optical device such as an organic EL device or a semiconductor device. The ink jet method is a method in which conductive fine particles are dissolved or dispersed in a solvent to prepare a liquid composition, and the liquid composition is discharged onto a substrate to form a pattern. After the pattern is formed, the pattern is heated to sinter the conductive fine particles.
インクジェット法に用いられる導電性微粒子の材料としては、例えば銀、銅、金などの金属やＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの非金属の導電材料がある。導電性微粒子は、表面が酸化されるのを保護するため、酸化膜や有機化合物などで予めコーティングされた状態になっている。 Examples of the conductive fine particle material used in the ink jet method include metals such as silver, copper, and gold, and non-metallic conductive materials such as ITO (Indium Tin Oxide). The conductive fine particles are pre-coated with an oxide film or an organic compound in order to protect the surface from being oxidized.
このような酸化膜や有機化合物が配線内に含まれていては電気抵抗値が高くなってしまうため、従来では、パターンを加熱する際に、導電性微粒子の表面の酸化膜や有機化合物を燃焼させることで除去していたため、高温で長時間の加熱を必要としていた。一方、高温で加熱するとデバイスが劣化してしまい、長時間加熱するとターンアラウンドタイムが長くなるという問題があった。このため、高温、長時間の加熱を要しない手法が要請されていた。 If such an oxide film or organic compound is included in the wiring, the electrical resistance value becomes high. Conventionally, when the pattern is heated, the oxide film or organic compound on the surface of the conductive fine particles is burned. Therefore, heating for a long time was required at a high temperature. On the other hand, there is a problem that the device deteriorates when heated at a high temperature, and the turnaround time becomes longer when heated for a long time. For this reason, there has been a demand for a technique that does not require high temperature and long time heating.
これに対して、例えば特許文献１には、インクジェット法によって形成したパターンに酸素プラズマを照射することによって高温、長時間の加熱を要しないで導電性微粒子を焼結する手法が開示されている。また、例えば特許文献２には、インクジェット法によって形成したパターンに電子線を照射することによって高温、長時間の加熱を要しないで導電性微粒子を焼結させる手法が開示されている。
しかしながら、特許文献１に記載の手法では、酸素プラズマによって導電性微粒子が酸化され、電気抵抗値が高くなってしまう。また、プラズマのエネルギーによってパターンの下地膜にもダメージを与える虞がある。特許文献２に記載の手法では、電子線がパターンの下地膜に到達し、当該下地膜にダメージを与える虞がある。また、電子線を広い範囲に照射することが困難であるため、部分的には短時間で済むものの、パターン全体を焼結させるには時間がかかってしまう。このため、スループットが悪く、実際に用いるには不向きである。
However, in the method described in Patent Document 1, conductive fine particles are oxidized by oxygen plasma, and the electrical resistance value becomes high. Moreover, there is a possibility that the pattern base film may be damaged by the plasma energy. In the method described in
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、高温、長時間の加熱を行わなくても済む導電性パターンの形成方法及び薄膜トランジスタ基板の製造方法を提供することにある。 In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide a method for forming a conductive pattern and a method for manufacturing a thin film transistor substrate that do not require high-temperature and long-time heating.
上記目的を達成するため、本発明に係る導電性パターンの形成方法は、導電性微粒子を溶媒に溶解又は分散させた液状組成物のパターンを対象物の表面に形成するパターン形成工程と、水素ラジカルを含む雰囲気下で前記パターンを加熱して、前記導電性微粒子を焼結させる焼結工程とを具備することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a method for forming a conductive pattern according to the present invention includes a pattern forming step of forming a pattern of a liquid composition in which conductive fine particles are dissolved or dispersed in a solvent on the surface of an object, and hydrogen radicals. And a sintering step of sintering the conductive fine particles by heating the pattern in an atmosphere containing
本発明によれば、導電性微粒子を溶媒に溶解又は分散させた液状組成物のパターンを対象物の表面に形成し、水素ラジカルを含む雰囲気下でこのパターンを加熱して、導電性微粒子を焼結させるので、焼結の際、この水素ラジカルと導電性微粒子の表面の酸化膜とを反応させることができ、酸化膜を還元することができる。酸化膜を還元させることによって、導電性微粒子の表面から酸化膜を除去することができる。 According to the present invention, a pattern of a liquid composition in which conductive fine particles are dissolved or dispersed in a solvent is formed on the surface of the object, and this pattern is heated in an atmosphere containing hydrogen radicals to burn the conductive fine particles. Therefore, during sintering, the hydrogen radicals can react with the oxide film on the surface of the conductive fine particles, and the oxide film can be reduced. By reducing the oxide film, the oxide film can be removed from the surface of the conductive fine particles.
また、水素ラジカルを含む雰囲気下でパターンを加熱する際に、水素ラジカルを導電性微粒子の表面に付着した有機化合物に供給させることができるので、有機化合物の結合を切断することができる。有機化合物の結合を切断することによって、導電性微粒子の表面から有機化合物を除去することができる。 Further, when the pattern is heated in an atmosphere containing hydrogen radicals, the hydrogen radicals can be supplied to the organic compound attached to the surface of the conductive fine particles, so that the bond between the organic compounds can be cut. By cutting the bond of the organic compound, the organic compound can be removed from the surface of the conductive fine particles.
このように、水素ラジカルの還元力及び衝突を利用して導電性微粒子の表面の酸化膜や有機化合物を除去するので、高温・長時間の加熱を行わなくても、下地層にダメージを与えることもなく、高いスループットで導電性パターンを形成することができる。
また、本発明では金属微粒子の特徴であるプラズモン吸収の作用と、大量の水素ラジカルをパターンの表面に供給させることができる。これにより、パターンの表面を高活性状態にすることができ、パターンの表面を平坦化することができるという利点もある。
In this way, the oxide film and organic compounds on the surface of the conductive fine particles are removed by utilizing the reducing power and collision of hydrogen radicals, so that the underlying layer can be damaged even without heating at a high temperature for a long time. Therefore, the conductive pattern can be formed with high throughput.
In the present invention, the action of plasmon absorption, which is a feature of metal fine particles, and a large amount of hydrogen radicals can be supplied to the surface of the pattern. Thereby, the surface of a pattern can be made into a highly active state, and there also exists an advantage that the surface of a pattern can be planarized.
また、前記導電性微粒子が銀を主成分とすることが好ましい。
本発明によれば、導電性微粒子が銀を主成分とするので、水素ラジカルによる還元性が向上することになる。また、銀自体の電気抵抗値が低いため、形成される導電性パターンの電気抵抗値を一層低くすることが可能となる。
The conductive fine particles are preferably composed mainly of silver.
According to the present invention, since the conductive fine particles are mainly composed of silver, the reducibility by hydrogen radicals is improved. Moreover, since the electrical resistance value of silver itself is low, the electrical resistance value of the conductive pattern to be formed can be further reduced.
また、前記導電性微粒子がインジウム錫酸化物を主成分とすることが好ましい。
本発明によれば、導電性微粒子がインジウム錫酸化物を主成分とするので、電気抵抗値が低く、光を透過可能な導電性パターンを形成することができる。
The conductive fine particles are preferably composed mainly of indium tin oxide.
According to the present invention, since the conductive fine particles are mainly composed of indium tin oxide, it is possible to form a conductive pattern having a low electrical resistance value and capable of transmitting light.
また、前記焼結工程では、前記水素ラジカル及び大気の雰囲気下で前記パターンを加熱することが好ましい。
銀及びインジウム錫酸化物は加熱下においても酸化されにくい材料である。本発明によれば、導電性微粒子が銀及びインジウム錫酸化物を主成分とするので、焼結工程の加熱下で酸素を含んだ大気雰囲気下であっても導電性微粒子がほとんど酸化されない。したがって、焼結工程においてパターンの周囲の雰囲気を不活性ガスの雰囲気下に調整する必要が無い。これにより、焼結工程を簡略化することができる。
In the sintering step, it is preferable that the pattern is heated in an atmosphere of the hydrogen radical and air.
Silver and indium tin oxide are materials that are not easily oxidized even under heating. According to the present invention, since the conductive fine particles are mainly composed of silver and indium tin oxide, the conductive fine particles are hardly oxidized even in an air atmosphere containing oxygen under heating in the sintering process. Therefore, it is not necessary to adjust the atmosphere around the pattern to an inert gas atmosphere in the sintering process. Thereby, a sintering process can be simplified.
また、前記導電性微粒子が銅を主成分とし、前記焼結工程では、前記水素ラジカル及び不活性ガスの雰囲気下で前記パターンを加熱することが好ましい。
銅は導電性微粒子を構成しうる材料の中でも比較的コストが低い材料である。本発明によれば、導電性微粒子が銅を主成分とするので、導電性パターンの形成のコストを抑えることができる。また、銅は酸素を含んだ高温の雰囲気下では酸化されやすい。本発明によれば、焼結工程では、水素ラジカル及び不活性ガスの雰囲気下でパターンを加熱するので、銅を主成分とする導電性微粒子が酸化されるのを防ぐことができる。
In addition, it is preferable that the conductive fine particles contain copper as a main component, and the pattern is heated in an atmosphere of the hydrogen radical and an inert gas in the sintering step.
Copper is a material with relatively low cost among materials that can form conductive fine particles. According to the present invention, since the conductive fine particles are mainly composed of copper, the cost of forming the conductive pattern can be suppressed. Copper is easily oxidized in a high temperature atmosphere containing oxygen. According to the present invention, in the sintering step, the pattern is heated in an atmosphere of hydrogen radicals and an inert gas, so that the conductive fine particles mainly composed of copper can be prevented from being oxidized.
本発明に係る薄膜トランジスタ基板の製造方法は、基板上に薄膜トランジスタを形成する工程と、上記の導電性パターンの形成方法によって前記基板上に前記薄膜トランジスタの電極及び配線のうち少なくとも一方を形成する工程とを具備することを特徴とする。
本発明によれば、基板上に薄膜トランジスタを形成し、上記の導電性パターンの形成方法によって基板上に薄膜トランジスタの電極や配線を形成するので、電気抵抗値の低い電極や配線を形成することができると共に、高温、長時間の加熱が無いためデバイスにダメージを与えることなく薄膜トランジスタ基板を製造することができる。
The method of manufacturing a thin film transistor substrate according to the present invention includes a step of forming a thin film transistor on the substrate, and a step of forming at least one of the electrodes and wirings of the thin film transistor on the substrate by the method for forming a conductive pattern. It is characterized by comprising.
According to the present invention, the thin film transistor is formed on the substrate, and the electrode and wiring of the thin film transistor are formed on the substrate by the above-described conductive pattern forming method. Therefore, the electrode and wiring having a low electric resistance value can be formed. At the same time, since there is no heating at high temperature for a long time, the thin film transistor substrate can be manufactured without damaging the device.
また、薄膜トランジスタの電極や配線は、下地層として絶縁層が設けられているのが一般的である。当該絶縁層に微細な凹凸が形成されている場合、絶縁層上に設けられる電極や配線の表面にも凹凸が形成されてしまうことがある。本発明では、上記の導電性パターンの形成方法によって薄膜トランジスタの電極や配線を形成するので、水素ラジカルのエネルギーによって、下地層の凹凸に関係なく当該電極又は配線の表面を平坦化することができる。 In addition, an electrode or wiring of a thin film transistor is generally provided with an insulating layer as a base layer. In the case where fine unevenness is formed in the insulating layer, unevenness may also be formed on the surfaces of electrodes and wirings provided on the insulating layer. In the present invention, since the electrode and wiring of the thin film transistor are formed by the above-described method for forming a conductive pattern, the surface of the electrode or wiring can be planarized by the energy of the hydrogen radical regardless of the unevenness of the base layer.
本発明では、この薄膜トランジスタ基板を有する電気光学装置や電子機器の製造方法としても適用することが可能である。なお、本願発明において、電気光学装置とは、電界により物質の屈折率が変化して光の透過率を変化させる電気光学効果を有するものの他、電気エネルギーを光学エネルギーに変換するもの等も含んで総称している。具体的には、電気光学物質として液晶を用いる液晶表示装置、有機ＥＬ(Electro-Luminescence)を用いる有機ＥＬ装置、無機ＥＬを用いる無機ＥＬ装置、電気光学物質としてプラズマ用ガスを用いるプラズマディスプレイ装置等がある。さらには、電気泳動ディスプレイ装置（ＥＰＤ：Electrophoretic Display）、フィールドエミッションディスプレイ装置（ＦＥＤ：電界放出表示装置：Field Emission Display）等がある。 The present invention can also be applied as a method for manufacturing an electro-optical device or an electronic apparatus having the thin film transistor substrate. In the invention of the present application, the electro-optical device includes not only an electro-optical effect that changes the light transmittance by changing the refractive index of a substance by an electric field, but also those that convert electric energy into optical energy. Collectively. Specifically, a liquid crystal display device using liquid crystal as an electro-optical material, an organic EL device using organic EL (Electro-Luminescence), an inorganic EL device using inorganic EL, a plasma display device using plasma gas as an electro-optical material, etc. There is. Furthermore, there are an electrophoretic display device (EPD), a field emission display device (FED: Field Emission Display device), and the like.
［第１実施形態］
以下、図面をもとにして、本発明の実施形態を説明する。本実施形態では、液晶パネルを例に挙げて説明する。液晶パネルとしては、当該液晶パネルを駆動するスイッチング素子にスタガ型の薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、以下ＴＦＴという）素子を用いたアクティブマトリクス方式の液晶パネルを例に挙げて説明する。
[First Embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a liquid crystal panel will be described as an example. As the liquid crystal panel, an active matrix liquid crystal panel using a staggered thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) element as a switching element for driving the liquid crystal panel will be described as an example.
（液晶パネル）
図１に示すように、液晶パネル１は、例えばガラスなどの透明な材料からなるＴＦＴアレイ基板２と対向基板３とを重ね合わせるとともに、両者の間に設けられたシール材４により貼り合わせた構成になっている。シール材４によって囲まれた領域内には液晶層５が封入されている。
(LCD panel)
As shown in FIG. 1, the liquid crystal panel 1 has a configuration in which a
シール材４の内側には、遮光性材料からなる周辺見切り６が形成されている。周辺見切り６によって囲まれた領域は、外部からの光が変調される光変調領域１２になっている。光変調領域１２内には、光を透過可能な画素領域１３がマトリクス状に配列されている。画素領域１３の間の領域は、光が遮光される画素間領域１４である。
A peripheral parting 6 made of a light shielding material is formed inside the sealing
シール材４の外側の領域には、データ線駆動回路７および外部回路実装端子８がＴＦＴアレイ基板２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９が形成されている。ＴＦＴアレイ基板２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９の間を接続するための複数の配線１０が設けられている。また、対向基板３の角部においては、ＴＦＴアレイ基板２と対向基板３との間で電気的導通をとるための基板間導通材１１が配設されている。
A data
ＴＦＴアレイ基板２には、図２に示すように、画素電極２４と、ＴＦＴ４０と、配向膜２５とが設けられている。画素電極２４は、ＴＦＴアレイ基板２の内側表面２ａ上の画素領域１３に設けられており、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明な導電材料から形成されている。ＴＦＴ４０は、画素電極２４に電気信号を供給するスイッチング素子であり、ＴＦＴアレイ基板２の内側表面２ａ上の画素間領域１４に設けられている。配向膜２５は、画素電極２４、ＴＦＴ４０を覆うように積層されている。
As shown in FIG. 2, the
対向基板３には、図２に示すように、遮光部３３と、共通電極３４と、配向膜３５とが設けられている。遮光部３３は、対向基板３の内側表面３ａのうち画素間領域１４に設けられている。共通電極３４は、対向基板３の内側表面３ａに直接形成されている。配向膜３５は、共通電極３４の表面上に形成されている。
As shown in FIG. 2, the
ＴＦＴアレイ基板２と対向基板３との間には、光変調のための液晶層５が封入されている。液晶層５は、例えばフッ素系液晶化合物や非フッ素系液晶化合物等の液晶分子によって構成されており、ＴＦＴアレイ基板２側の配向膜２５と対向基板３側の配向膜３５との双方に接するように両基板に挟持されている。液晶分子の配向は、非選択電圧を印加したときに所定の方向に向くように、配向膜２５及び配向膜３５によって規制されている。
A
次に、ＴＦＴアレイ基板２に設けられたＴＦＴ４０の構成を簡単に説明する。図３は、ＴＦＴ４０の構成を概略的に示す断面図である。
図３に示すように、ＴＦＴ４０は、ＴＦＴアレイ基板２の下地層５０上に形成された半導体層４２と、ソース電極４３と、ドレイン電極４４と、ゲート絶縁層４５と、ゲート電極４６とを主体として構成されている。
Next, the configuration of the
As shown in FIG. 3, the
半導体層４２は、例えばシリコンなどの半導体からなる薄膜であり、ゲート電極４６に平面的に重なるチャネル領域が下地層５０上に形成され、ソース領域（図３中左側）がソース電極４３上に重なるように形成され、ドレイン領域（図３中右側）がドレイン電極４４上に重なるように形成されている。
The
ソース電極４３は、ＴＦＴアレイ基板２の下地層５０上に形成された電極下層４３ａと、当該電極下層４３ａ上に形成された電極上層４３ｂとで構成されている。電極下層４３ａは、銀（Ａｇ）を主成分として形成されている。電極上層４３ｂは、例えばタンタルなどの金属によって形成されている。
The
ドレイン電極４４は、ＴＦＴアレイ基板２の下地層５０上に形成された電極下層４４ａと、当該電極下層４４ａ上に形成された電極上層４４ｂとで構成されている。ソース電極４３と同様に、電極下層４４ａは銀を主成分として形成されており、電極上層４４ｂは例えばタンタルなどの金属によって形成されている。
The
ゲート絶縁層４５は、半導体層４２、ソース電極４３及びドレイン電極４４を覆う絶縁層である。ゲート絶縁層４５上には、ゲート電極４６が設けられている。
ゲート電極４６は、ソース電極４３の電極下層４３ａやドレイン電極４４の電極下層４４ａと同様に、銀を主成分として形成されている。ゲート電極４６や、ソース電極４３の電極下層４３ａ、ドレイン電極４４の電極下層４４ａの主成分となる材料については、銀の他、銅（Ｃｕ）であっても構わない。
The
Similarly to the electrode
ゲート絶縁層４５上には、第２絶縁層４７が形成されている。第２絶縁層４７は、ゲート電極４６の形成される領域に開口部を有するように形成されている。第２絶縁層４７上には、画素電極２４が形成されている。画素電極２４は、第２絶縁層４７及びゲート絶縁層４５を貫通するコンタクトホール４９によってドレイン電極４４の電極上層４４ｂに接続されている。
A second insulating
次に、上記ＴＦＴ４０をＴＦＴアレイ基板２上に形成する際に用いる加熱装置６２の構成を説明する。図４は、加熱装置６２の構成を示す断面図である。
加熱装置６２は、チャンバ６４を主体として構成されている。チャンバ６４は、チャンバ下部６４ａとチャンバ上部６４ｂとを有している。チャンバ下部６４ａは、上縁に開口を有しており、当該開口を被蓋可能にチャンバ上部６４ｂが結合されている。チャンバ下部６４ａとチャンバ上部６４ｂとが結合している状態（図２の状態）では密閉状態になっている。チャンバ下部６４ａの底部には、例えば真空ポンプ６６などの排気手段が取り付けられている。チャンバ６４が密閉状態で真空ポンプ６６を作動させることによって、チャンバ６４の内部を真空状態とすることができるようになっている。真空ポンプ６６は、その排気速度を制御することができるものである。
Next, the configuration of the
The
チャンバ下部６４ａには、ＴＦＴアレイ基板２を載置する板状の載置台７２が設けられている。載置台７２は、例えばセラミックやカーボンなどの熱容量が小さい材質からなり、内部が中空になっている。中空部分には電熱線などによって構成される加熱機構７４が設けられている。加熱機構７４を駆動することにより載置台７２が加熱され、当該載置台７２上に載置されたＴＦＴアレイ基板２を加熱することができるようになっている。
A plate-like mounting table 72 on which the
チャンバ６４のチャンバ上部６４ｂには、水素ラジカル発生装置７６が取り付けられている。水素ラジカル発生装置７６は、水素ガス供給源８５と、マイクロ波発生機構７８と、水素ラジカル生成部８７とを有している。マイクロ波発生機構７８で発生したマイクロ波は、導波管８０を介して水素ラジカル生成部８７に伝播されるようになっている。水素ガス供給源８５から水素ラジカル生成部８７に水素ガスが供給され、導波管８０を介して水素ラジカル生成部８７に伝播されたマイクロ波がこの水素ガスに照射されることによって、水素ラジカルが発生するようになっている。
A hydrogen
水素ラジカル発生装置７６とチャンバ上部６４ｂとの境界には、金網８６が設けられている。金網８６は、水素ラジカル生成部８７において水素ラジカルと共に発生する荷電粒子がチャンバ上部６４ｂ内に侵入しないように、この荷電粒子を捕集するために設けられている。上述した水素ラジカル発生装置７６の各部は、制御部８８によって動作を制御されるようになっている。
A
次に、上記ＴＦＴ４０をＴＦＴアレイ基板２上に形成する際に用いるインクジェット塗布装置１２０の構成を説明する。図５は、インクジェット塗布装置の概略斜視図である。図５に示すように、インクジェット塗布装置１２０は、インクジェットヘッド群１０１と、インクジェットヘッド群１０１をＸ方向に駆動するためのＸ方向ガイド軸１０２と、Ｘ方向ガイド軸１０２を回転させるＸ方向駆動モータ１０３とを備えている。また、基板１１１を載置するための載置台１０４と、載置台１０４をＹ方向に駆動するためのＹ方向ガイド軸１０５と、Ｙ方向ガイド軸１０５を回転させるＹ方向駆動モータ１０６とを備えている。また、Ｘ方向ガイド軸１０２とＹ方向ガイド軸１０５とが、各々所定の位置に固定される基台１０７を備え、その基台１０７の下部には、制御装置１０８を備えている。さらに、クリーニング機構部１１４およびヒータ１１５とを備えている。
Next, the configuration of the
インクジェットヘッド群１０１を構成する複数のインクジェットヘッドの詳細について説明する。図６は、インクジェットヘッド１３０を示す図である。
インクジェットヘッド１３０は、図６（ａ）に示すように例えばステンレス製のノズルプレート１３２と振動板１３３とを備え、両者を仕切部材（リザーバプレート）１３４を介して接合したものである。ノズルプレート１３２と振動板１３３との間には、仕切部材１３４によって複数の空間１３５と液溜まり１３６とが形成されている。各空間１３５と液溜まり１３６の内部は液状体で満たされており、各空間１３５と液溜まり１３６とは供給口１３７を介して連通したものとなっている。また、ノズルプレート１３２には、空間１３５から液状体を噴射するためのノズル孔１３８が縦横に整列させられた状態で複数形成されている。一方、振動板１３３には、液溜まり１３６に液状体を供給するための孔１３９が形成されている。
The details of the plurality of inkjet heads constituting the
As shown in FIG. 6A, the
また、振動板１３３の空間に対向する面と反対側の面上には、図６（ｂ）に示すように圧電素子（ピエゾ素子）１４０が接合されている。この圧電素子１４０は、一対の電極１４１の間に位置し、通電するとこれが外側に突出するようにして撓曲するよう構成されたものである。そして、このような構成のもとに圧電素子１４０が接合されている振動板１３３は、圧電素子１４０と一体になって同時に外側へ撓曲するようになっており、これによって空間１３５の容積が増大するようになっている。したがって、空間１３５内に増大した容積分に相当する液状体が、液溜まり１３６から供給口１３７を介して流入する。また、このような状態から圧電素子１４０への通電を解除すると、圧電素子１４０と振動板１３３はともに元の形状に戻る。したがって、空間１３５も元の容積に戻ることから、空間１３５内部の液状体の圧力が上昇し、ノズル孔１３８から基板に向けて液状体の液滴１４２が吐出される。
In addition, a piezoelectric element (piezo element) 140 is bonded to the surface of the
次に、図７〜図１６をもとにして、上述のＴＦＴ４０をＴＦＴアレイ基板２に形成する工程を説明する。
まず、図７に示すように、例えばスパッタリング法などの手法によって、ＴＦＴアレイ基板２に下地層５０を形成する。
次に、下地層５０上に、ソース電極４３の電極下層４３ａ及びドレイン電極４４の電極下層４４ａのパターンを形成する。
Next, a process of forming the above-described
First, as shown in FIG. 7, a
Next, a pattern of an electrode
具体的には、図８に示すように、上述したインクジェット塗布装置１２０を用いて、インクジェット法によってＴＦＴアレイ基板２の下地層５０上に液状組成物のパターン５１を形成する（パターン形成工程）。液状組成物は、粒径が１ｎｍ〜１００ｎｍ程度の銀微粒子を溶媒に溶解又は分散させたものであり、パターン５１を形成する際に予め作製しておく。銀微粒子の表面は、酸化防止のため、酸化膜及び有機化合物膜によって被覆されている。
Specifically, as shown in FIG. 8, a
また、溶媒としては、上記の銀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、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。 The solvent is not particularly limited as long as it can disperse the silver fine particles and does not cause aggregation. For example, alcohols such as water, methanol, ethanol, propanol, butanol, n-heptane, n-octane, decane, dodecane, tetradecane, toluene, xylene, cymene, durene, indene, dipentene, tetrahydronaphthalene, decahydronaphthalene, cyclohexyl Hydrocarbon compounds such as benzene, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol methyl ethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, bis (2-methoxyethyl) Ether compounds such as ether and p-dioxane, propylene carbonate, and γ-butyro Lactone, N- methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, can be exemplified polar compounds such as cyclohexanone. Of these, water, alcohols, hydrocarbon compounds, and ether compounds are preferred from the viewpoints of fine particle dispersibility and dispersion stability, and ease of application to the droplet discharge method (inkjet method). More preferred dispersion media include water and hydrocarbon compounds.
次に、図９に示すように、パターン形成工程によって形成したパターン５１を水素ラジカル雰囲気下で加熱し、パターン５１に含まれる銀微粒子を焼結させる（焼結工程）。この工程では、まず、パターン５１が形成されたＴＦＴアレイ基板２を上述した加熱装置６２の載置台７２上に載置して、チャンバ６４内を密閉する。チャンバ６４内を密閉状態にしたら、ポンプ６６を駆動して、チャンバ６４内を減圧する。チャンバ６４内は減圧された状態で、大気雰囲気になっている。
Next, as shown in FIG. 9, the
次に、水素ラジカル発生機構７６を駆動して水素ラジカルを発生させ、チャンバ６４内を水素ラジカル雰囲気にすると同時に、加熱機構７４を駆動して載置台７２を加熱する。載置台７２が加熱されることにより、ＴＦＴアレイ基板２上に形成されたパターン５１が加熱される。このときの温度は１５０℃程度であり、加熱時間は５分〜３０分程度である。加熱時間は、パターン５１の膜厚によって上記範囲のうち任意に設定することができる。この条件でパターン５１を加熱すると、パターン５１に含まれる銀微粒子が焼結する。
Next, the hydrogen
この工程では、水素ラジカルが銀微粒子の表面を被覆する酸化膜を還元すると共に、有機化合物に衝突して当該有機化合物の鎖を切断する。このため、銀微粒子が焼結する過程で、銀微粒子の表面から酸化膜や有機化合物が除去され、これら酸化膜、有機化合物の含有率が極めて小さい導電性パターン５２が形成されることになる。
In this step, the hydrogen radicals reduce the oxide film covering the surface of the silver fine particles, and also collide with the organic compound to break the chain of the organic compound. For this reason, in the process of sintering the silver fine particles, the oxide film and the organic compound are removed from the surface of the silver fine particles, and the
次に、図１０に示すように、この導電性パターン５２上に、例えば陽極酸化法やメッキ法などの手法によって、タンタルによってパターン（タンタルパターン）５３を形成する。導電性パターン５２上にタンタルパターン５３を形成した後、図１１に示すように、例えばドライエッチング法によって、タンタルパターン５３及び導電性パターン５２の一部を除去し、ソース電極４３及びドレイン電極４４を形成する。
Next, as shown in FIG. 10, a pattern (tantalum pattern) 53 is formed on the
次に、図１２に示すように、ＴＦＴアレイ基板２の下地層５０を覆うと共にソース電極４３、ドレイン電極４４に重なるように半導体層４２を形成する。半導体層４２を形成したら、図１３に示すように、当該半導体層４２、ソース電極４３及びドレイン電極４４を覆うようにゲート絶縁層４５を形成する。ゲート絶縁層４５のうち半導体層に重なる部分については、ソース電極４３及びドレイン電極４４に重なっている部分と、下地層５０上に直接設けられている部分とで段差が形成される。
Next, as shown in FIG. 12, the
ゲート絶縁層４５を形成したら、図１４に示すように、ゲート絶縁層４５上に第２絶縁層４７を形成する。第２絶縁層４７は、ゲート絶縁層４５の段差部分及びゲート絶縁層４５のうちドレイン電極に平面視で重なる領域に開口部を有するように形成する。次に、図１５に示すように、ゲート電極４６の段差部分にゲート電極４６を形成する。ゲート電極４６は、ソース電極４３の電極下層４３ａ及びドレイン電極４４の電極下層４４ａを形成した手法と同様の手法によって形成する。
After the
次に、図１６に示すように、第２絶縁層４７のドレイン電極４４側に設けられた開口部に露出するゲート絶縁層４５を例えばエッチング法によって除去し、開口部にドレイン電極４４の電極上層４４ｂを露出させる。電極上層４４ｂを露出させたら、当該開口部内にコンタクトホール４９を形成すると共に、当該コンタクトホール４９に接続されるように画素電極２４を形成する。この画素電極２４を形成する際には、上述したソース電極４３の電極下層４３ａ及びドレイン電極４４の電極下層４４ａを形成した手法と同様の手法によって形成する。
このように、ＴＦＴアレイ基板２が完成する。
Next, as shown in FIG. 16, the
In this way, the
本実施形態によれば、銀微粒子を溶媒に溶解又は分散させた液状組成物のパターン５１をＴＦＴアレイ基板２の表面に形成し、水素ラジカルを含む雰囲気下でこのパターン５１を加熱して、銀微粒子を焼結させるので、焼結の際、この水素ラジカルと銀微粒子の表面の酸化膜とを反応させることができ、酸化膜を還元することができる。酸化膜を還元させることによって、銀微粒子の表面から酸化膜を除去することができる。
According to this embodiment, a
また、水素ラジカルを含む雰囲気下でパターン５１を加熱する際に、水素ラジカルを銀微粒子の表面に付着した有機化合物に衝突させることができるので、有機化合物の結合を切断することができる。有機化合物の結合を切断することによって、銀微粒子の表面から有機化合物を除去することができる。
Further, when the
このように、水素ラジカルの還元力及び衝突を利用して銀微粒子の表面の酸化膜や有機化合物を除去するので、高温・長時間の加熱を行わなくても、下地層５０にダメージを与えることもなく、高いスループットで導電性パターン５２を形成することができる。
In this way, the oxide film and organic compound on the surface of the silver fine particles are removed by utilizing the reducing power and collision of hydrogen radicals, so that the
また、本実施形態では、水素ラジカルをパターン５１の表面に主として衝突させることになる。これにより、パターン５１の表面を高エネルギー状態にすることができるので、下地層５０に微細な凹凸があっても、当該凹凸に影響されること無く、形成される導電性パターン５２の表面を平坦化することができるという利点もある。
In the present embodiment, hydrogen radicals mainly collide with the surface of the
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
本実施形態では、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）を例に挙げて説明する。図１７は、ＦＰＣの構成を示す断面図である。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In this embodiment, a flexible printed circuit (FPC) will be described as an example. FIG. 17 is a cross-sectional view showing the configuration of the FPC.
図１７に示すように、ＦＰＣ回路基板２０１は、ポリイミド基板２０２上に半導体チップ２０３が実装された構成になっており、ポリイミド基板２０２と半導体チップ２０３との間には、表面配線２０４と、絶縁層２０５と、絶縁層内配線２０６と、接続電極２０７とハンダ部材２０８とが形成されている。
As shown in FIG. 17, the
表面配線２０４は、例えば銅などの金属によって形成されている。絶縁層２０５は、ポリイミド基板２０２及び表面配線２０４を覆うように設けられている。絶縁層内配線２０６は、絶縁層２０５の内部に銀を主成分として形成されており、表面配線２０４と接続電極２０７とを接続している。接続電極２０７は、絶縁層２０５上に形成された電極であり、半導体チップ２０３に接続される電極である。ハンダ部材２０８は、半導体チップ２０３と接続電極２０７とを接続する接続部材である。
The
次に、上記のように構成されたＦＰＣ回路基板２０１を形成する手順を説明する。
まず、ポリイミド基板２０２上にフォトリソグラフィ法などの手法によって表面配線２０４をパターニングする。次に、ポリイミド基板２０２及び表面配線２０４を覆うように絶縁層２０５を形成すると同時に、絶縁層２０５の内部に絶縁層内配線２０６を形成する。
Next, a procedure for forming the
First, the
絶縁層内配線２０６を形成する際には、第１実施形態と同様にパターン形成工程と焼結工程とによって行う。すなわち、銀微粒子を溶媒に溶解又は分散させた液状組成物を予め形成しておき、まず、第１実施形態において記載したインクジェット塗布装置を用いてインクジェット法によって絶縁層内配線２０６のパターンを形成する（パターン形成工程）。
When forming the in-insulating-
次に、第１実施形態において記載した焼結装置内にポリイミド基板２０２を搬入し、当該装置を用いて水素ラジカル雰囲気下でこのパターンを加熱して、当該パターンに含まれる銀微粒子を焼結させる（焼結工程）。加熱の条件については、第１実施形態とほぼ同様である。
Next, the
銀粒子を焼結させて絶縁層内配線２０６を形成したら、例えばメッキ法によって、絶縁層内配線２０６の最上部の表面に接続電極２０７を形成する。接続電極２０７を形成したら、半導体チップ２０３をポリイミド基板２０２に実装する。本実施形態では、半導体チップ２０３と接続電極２０７とをハンダ部材２０８によって接続することで実装する。
このようにして、ＦＰＣ回路基板２０１が完成する。
After the silver particles are sintered to form the in-insulating-
In this way, the
本実施形態では、銀微粒子を溶媒に溶解又は分散させた液状組成物のパターンを絶縁層２０５の表面に形成し、水素ラジカルを含む雰囲気下でこのパターンを加熱して、銀微粒子を焼結させるので、焼結の際、この水素ラジカルと銀微粒子の表面の酸化膜とを反応させることができ、酸化膜を還元することができる。酸化膜を還元させることによって、銀微粒子の表面から酸化膜を除去することができる。
In this embodiment, a pattern of a liquid composition in which silver fine particles are dissolved or dispersed in a solvent is formed on the surface of the insulating
また、水素ラジカルを含む雰囲気下でパターンを加熱する際に、水素ラジカルを銀微粒子の表面に付着した有機化合物に衝突させることができるので、有機化合物の結合を切断することができる。有機化合物の結合を切断することによって、銀微粒子の表面から有機化合物を除去することができる。 Further, when the pattern is heated in an atmosphere containing hydrogen radicals, the hydrogen radicals can collide with the organic compound attached to the surface of the silver fine particles, so that the bond between the organic compounds can be cut. By breaking the bond of the organic compound, the organic compound can be removed from the surface of the silver fine particles.
このように、水素ラジカルの還元力及び衝突を利用して銀微粒子の表面の酸化膜や有機化合物を除去するので、高温・長時間の加熱を行わなくても、ポリイミド基板２０２や絶縁層２０５にダメージを与えることが無く、高いスループットで絶縁層内配線２０６のパターンを形成することができる。特に、本実施形態のようにポリイミド基板２０２や絶縁層２０５として、耐熱性がそれほど高くない部材を用いる場合、高温・長時間の加熱を行わなくても済むという点は極めて有意義である。
As described above, the oxide film and the organic compound on the surface of the silver fine particles are removed by utilizing the reducing force and collision of the hydrogen radicals, so that the
［電子機器］
図１８は、携帯電話３００の全体構成を示す斜視図である。
携帯電話３００は、筺体３０１、複数の操作ボタンが設けられた操作部３０２、画像や動画、文字等を表示する表示部３０３を有する。表示部３０３には、上述の液晶装置１が搭載されている。このように、液晶装置１には、上記製造方法によって形成されたＴＦＴ４０が設けられている。
[Electronics]
FIG. 18 is a perspective view showing the overall configuration of the
The
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、上記各実施形態において、導電性微粒子として銀微粒子を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、例えば銅微粒子を用いても勿論構わない。この場合、銅の酸化を防ぐため、焼結工程における雰囲気を水素ラジカル及び不活性ガスの雰囲気にすることが好ましい。
The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and appropriate modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in each of the above embodiments, silver fine particles have been described as examples of conductive fine particles. However, the present invention is not limited to this, and for example, copper fine particles may be used. In this case, in order to prevent copper oxidation, the atmosphere in the sintering process is preferably an atmosphere of hydrogen radicals and an inert gas.
銅微粒子を溶解させる溶剤が有機化合物を含む場合、雰囲気中に酸素を１０ｐｐｍ〜２００ｐｐｍ程度の濃度で混入させておいても構わない。雰囲気中に酸素が存在することによって、焼結工程の加熱でこの溶剤を燃焼させることができる。１０ｐｐｍ〜２００ｐｐｍ程度の酸素濃度であれば、銅粒子が酸化されてしまうおそれは無い。 When the solvent for dissolving the copper fine particles contains an organic compound, oxygen may be mixed in the atmosphere at a concentration of about 10 ppm to 200 ppm. Due to the presence of oxygen in the atmosphere, the solvent can be burned by heating in the sintering process. If the oxygen concentration is about 10 ppm to 200 ppm, there is no fear that the copper particles will be oxidized.
また、上記実施形態では、水素ラジカル発生機構を駆動して水素ラジカルを発生させ、チャンバ内を水素ラジカル雰囲気にすると同時に、加熱機構を駆動してパターンを加熱する手順であったが、これに限られることは無く、例えば先にチャンバ内を水素ラジカル雰囲気にし、一定時間水素ラジカルにパターンを曝してから、加熱機構を駆動してパターンを加熱する手順であっても構わない。 In the above embodiment, the hydrogen radical generation mechanism is driven to generate hydrogen radicals, and the atmosphere in the chamber is changed to a hydrogen radical atmosphere. At the same time, the heating mechanism is driven to heat the pattern. For example, a procedure may be employed in which the chamber is first filled with a hydrogen radical atmosphere, the pattern is exposed to hydrogen radicals for a certain period of time, and then the heating mechanism is driven to heat the pattern.
水素ラジカルに曝されることによって、加熱する前にパターンに含まれる銀微粒子の表面の酸化膜を還元することができ、有機化合物の結合を切断することができる。このように、加熱を開始する前にある程度酸化膜や有機化合物が除去させることができるため、焼結工程での加熱時間を一層短縮化させることが可能となる。 By being exposed to hydrogen radicals, the oxide film on the surface of the silver fine particles contained in the pattern can be reduced before heating, and the bond of the organic compound can be broken. As described above, since the oxide film and the organic compound can be removed to some extent before the heating is started, the heating time in the sintering process can be further shortened.
また、上記実施形態においては、電気光学装置として液晶装置を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、他の電気光学装置、例えば有機ＥＬ装置、無機ＥＬ装置、プラズマディスプレイ装置、電気泳動ディスプレイ装置、フィールドエミッションディスプレイ装置等に適用することも勿論可能である。 In the above embodiment, the liquid crystal device has been described as an example of the electro-optical device. However, the electro-optical device is not limited thereto, and other electro-optical devices such as an organic EL device, an inorganic EL device, a plasma display device, Of course, application to an electrophoretic display device, a field emission display device, or the like is also possible.
また、上記実施形態では、電子機器として携帯電話を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、例えば、ＩＣカード、ビデオカメラ、パーソナルコンピュータ、ヘッドマウントディスプレイ、リア型またはフロント型のプロジェクタ、テレビ、ロールアップ式テレビ、表示機能付きファックス装置、ディジタルカメラのファインダ、携帯型テレビ、ＤＳＰ装置、ＰＤＡ、電子手帳、電光掲示板、宣伝広告用ディスプレイなどに本発明を適用しても勿論構わない。 In the above embodiment, a mobile phone has been described as an example of the electronic device. However, the present invention is not limited to this, and for example, an IC card, a video camera, a personal computer, a head mounted display, a rear type or a front type Of course, the present invention may be applied to a projector, a television, a roll-up television, a fax machine with a display function, a digital camera finder, a portable television, a DSP device, a PDA, an electronic notebook, an electric bulletin board, an advertisement display, and the like. Absent.
１…液晶パネル ２…ＴＦＴアレイ基板 ４０…ＴＦＴ ４２…半導体層 ４３…ソース電極 ４４…ドレイン電極 ４５…ゲート絶縁層 ４６…ゲート電極 ４７…絶縁層 ５１…パターン ５２…導電性パターン ２０１…ＦＰＣ回路基板 ２０２…ポリイミド基板 ２０３…半導体チップ ２０４…表面配線 ２０５…絶縁層 ２０６…絶縁層内配線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (6)
水素ラジカルを含む雰囲気下で前記パターンを加熱して、前記導電性微粒子を焼結させる焼結工程と
を具備することを特徴とする導電性パターンの形成方法。 Forming a pattern of a liquid composition in which conductive fine particles are dissolved or dispersed in a solvent on the surface of the object; and
And a sintering step of sintering the conductive fine particles by heating the pattern in an atmosphere containing hydrogen radicals.
ことを特徴とする請求項１に記載の導電性パターンの形成方法。 The method for forming a conductive pattern according to claim 1, wherein the conductive fine particles contain silver as a main component.
ことを特徴とする請求項１に記載の導電性パターンの形成方法。 The method for forming a conductive pattern according to claim 1, wherein the conductive fine particles contain indium tin oxide as a main component.
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の導電性パターンの形成方法。 The method for forming a conductive pattern according to claim 2 or 3, wherein, in the sintering step, the pattern is heated in an atmosphere of the hydrogen radical and air.
前記焼結工程では、前記水素ラジカル及び不活性ガスの雰囲気下で前記パターンを加熱する
ことを特徴とする請求項１に記載の導電性パターンの形成方法。 The conductive fine particles are mainly composed of copper,
The method for forming a conductive pattern according to claim 1, wherein in the sintering step, the pattern is heated in an atmosphere of the hydrogen radical and an inert gas.
請求項１乃至請求項５のうちいずれか一項に記載の導電性パターンの形成方法によって前記基板上に前記薄膜トランジスタの電極及び配線のうち少なくとも一方を形成する工程と
を具備することを特徴とする薄膜トランジスタ基板の製造方法。
Forming a thin film transistor on the substrate;
Forming at least one of an electrode and a wiring of the thin film transistor on the substrate by the method for forming a conductive pattern according to any one of claims 1 to 5. A method for manufacturing a thin film transistor substrate.
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|---|---|---|---|---|
| JP2009246213A (en) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Dainippon Printing Co Ltd | Method for manufacturing semiconductor base material |
| JP2010283106A (en) * | 2009-06-04 | 2010-12-16 | Shinko Seiki Co Ltd | Method of forming fine pattern |
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2006
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