JP2009043511A - Manufacturing method of film pattern, and manufacturing methods using the same, of electronic device, electron emission element, electron source and image display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パターニングされた導体膜として形成される電極、配線、電子放出素子構成部材などの形成や、薄膜トランジスタにおけるパターニングされた半導体膜などの形成に用いることができる金属酸化物の形成法に関する。また、それを用いた電子デバイス、電子放出素子、電子源及び画像表示装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for forming a metal oxide that can be used for forming electrodes, wirings, electron-emitting device components, and the like formed as patterned conductor films, and for forming patterned semiconductor films in thin film transistors. The present invention also relates to a method for manufacturing an electronic device, an electron-emitting device, an electron source, and an image display device using the same.
従来、基板上に、感光性樹脂を用いて樹脂パターンを形成し、該樹脂パターンに金属成分を含む溶液を吸収させた後、当該樹脂パターンを焼成することで、基板上に導電性薄膜のパターンが得られることが知られている。そして、これを利用して、電子放出素子の製造、電子源の製造、さらには画像表示装置の製造を行うことが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a resin pattern is formed on a substrate using a photosensitive resin, a solution containing a metal component is absorbed in the resin pattern, and then the resin pattern is baked to form a conductive thin film pattern on the substrate. Is known to be obtained. Using this, it is known to manufacture an electron-emitting device, an electron source, and an image display device (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記従来の方法によって、同じパターンの下地膜を有する膜パターンを形成した場合、例えば20インチを超える高精細な画像表示装置で使用するときは、特に基板全面での下地膜とのパターンの位置ズレを生じやすい。このため、配線や電極などの形成に用いるにはパターン精度の上で十分満足できるものではない。 However, when a film pattern having a base film of the same pattern is formed by the above-described conventional method, for example, when used in a high-definition image display device exceeding 20 inches, the pattern of the base film on the entire surface of the substrate is particularly important. Misalignment is likely to occur. For this reason, it is not fully satisfactory in terms of pattern accuracy for use in forming wirings and electrodes.
本発明は、下地膜を有する膜パターンの製造に際し、得られる膜パターンが基板全面で下地膜とのパターンの位置ズレを発生させることなく均一に得られるようにすることを目的とする。 An object of the present invention is to make it possible to uniformly obtain a film pattern to be obtained on the entire surface of a substrate without causing a positional shift of the pattern with the base film when manufacturing a film pattern having the base film.
本発明は、下地膜を形成する工程と、
該下地膜上に、導電性膜又は半導電性膜の成分を含む溶液を吸収可能な樹脂パターンを形成する樹脂パターン形成工程と、
該樹脂パターンに前記導電性膜又は半導電性膜の成分を含む溶液を吸収させる吸収工程と、
該吸収工程後に、前記溶液を吸収した樹脂パターンを高温乾燥する樹脂硬化工程と、
該樹脂パターンを保護膜にして下地膜をエッチングする下地膜エッチング工程と、
前記樹脂パターンを焼成して、導電性膜又は半導電性膜の成分を含む膜パターンを形成することを特徴とする膜パターンの製造方法を提供するものである。
The present invention includes a step of forming a base film,
A resin pattern forming step of forming a resin pattern capable of absorbing a solution containing a component of a conductive film or a semiconductive film on the base film;
An absorption step of absorbing a solution containing a component of the conductive film or the semiconductive film in the resin pattern;
After the absorption step, a resin curing step of drying the resin pattern that has absorbed the solution at a high temperature;
A base film etching step of etching the base film using the resin pattern as a protective film;
The present invention provides a method for producing a film pattern, comprising firing the resin pattern to form a film pattern including a component of a conductive film or a semiconductive film.
また、本発明は、上記膜パターンの製造方法を用いた電子デバイス、電子放出素子、電子源及び画像表示装置の製造方法を提供するものでもある。 The present invention also provides an electronic device, an electron-emitting device, an electron source, and an image display device manufacturing method using the film pattern manufacturing method.
本発明によれば、導電性膜又は半導電性膜の成分を吸収した樹脂パターンを高温乾燥することで、樹脂パターンを硬化させる。そして、この硬化した樹脂パターンを保護膜にして下地膜をエッチングすることで、上記膜のパターンと、下地膜の位置ズレをなくすことができるものである。 According to the present invention, the resin pattern is cured by drying the resin pattern that has absorbed the components of the conductive film or the semiconductive film at a high temperature. Then, by etching the base film using the cured resin pattern as a protective film, it is possible to eliminate the positional deviation between the pattern of the film and the base film.
本発明においては、金属酸化物膜などの下地膜は、基板全面に形成することができる。 In the present invention, a base film such as a metal oxide film can be formed on the entire surface of the substrate.
この下地膜上に形成された、導電性膜又は半導電性膜の成分を吸収した樹脂パターンを高温乾燥することで、樹脂パターンを硬化させ、この硬化した樹脂パターンを保護膜にして下地膜のエッチングが可能である。このため、導電性膜又は半導電性膜のパターンの下にのみ、下地膜が存在するため微細な膜パターンの構成が可能となり、例えば表示装置の製造に利用した場合に、高精細化に対応することが可能となる。 The resin pattern formed on the base film, which absorbs the conductive film or semiconductive film components, is dried at a high temperature to cure the resin pattern, and the cured resin pattern is used as a protective film to form the base film. Etching is possible. For this reason, since the base film exists only under the pattern of the conductive film or semiconductive film, it is possible to form a fine film pattern. For example, when it is used for manufacturing a display device, it corresponds to high definition. It becomes possible to do.
また、下地膜と導電性膜又は半導電性膜とを別々にパターニングする必要がないため、表示装置全面での位置ズレもなく、全面均一な高精細パターンを形成することが可能となる。 In addition, since it is not necessary to pattern the base film and the conductive film or the semiconductive film separately, it is possible to form a uniform high-definition pattern on the entire surface without any positional displacement on the entire surface of the display device.
本発明の実施の形態で用いる液体は、導電性膜又は半導電性膜を構成する成分を含むものである。焼成によって導電性膜又は半導電性膜を形成できるものであれば、有機溶剤を50重量%以上含む有機溶剤系溶媒を用いた有機溶剤系溶液でも、水を50重量%以上含む水系溶媒を用いた水系溶液でもよい。なお、本発明において、金属とは、合金をも含めて意味するものである。 The liquid used in the embodiment of the present invention contains a component constituting a conductive film or a semiconductive film. As long as a conductive film or a semiconductive film can be formed by firing, an organic solvent containing 50% by weight or more of an organic solvent is used in an aqueous solvent containing 50% by weight or more of an organic solvent. It may be an aqueous solution. In addition, in this invention, a metal is meant including an alloy.
本発明によれば、導電性または半導電性の膜パターンを形成することができ、電極、配線、電子放出素子を構成する導電性部材、薄膜トランジスタにおけるパターニングされた半導電性膜の形成に用いることができる。具体的には、本発明は、電子デバイス、電子放出素子、電子源、画像表示装置などの製造に利用することができる。 According to the present invention, a conductive or semiconductive film pattern can be formed and used for forming a patterned semiconductive film in an electrode, a wiring, a conductive member constituting an electron-emitting device, and a thin film transistor. Can do. Specifically, the present invention can be used for manufacturing electronic devices, electron-emitting devices, electron sources, image display devices, and the like.
電子デバイスとは、少なくとも一部に導電性または半導電性の膜パターンを有する回路が設けられた基板を備えた装置で、例えば液晶表示パネル、コンピューターなどを挙げることができる。 An electronic device is an apparatus including a substrate provided with a circuit having a conductive or semiconductive film pattern at least partially, and examples thereof include a liquid crystal display panel and a computer.
さらに本発明は、電子放出素子、該電子放出素子を複数備えた電子源および該電子源を用いた画像表示装置の製造に利用することができる。 Furthermore, the present invention can be used for manufacturing an electron-emitting device, an electron source including a plurality of the electron-emitting devices, and an image display apparatus using the electron source.
電子放出素子の例としては、絶縁性の基板上に対向して形成した一対の電極に接続して導電性薄膜を形成し、この導電性薄膜にフォーミングと称される通電処理を施した表面伝導型電子放出素子を挙げることができる。フォーミングは、導電性薄膜に間隙(亀裂)を形成する。この表面伝導型電子放出素子は、電極間に電圧を印加することで、導電性薄膜から電子放出を生じる。本発明は、上記表面伝導型電子放出素子だけでなく、構成部材として導電性の膜パターンを有する電子放出素子の製造にも用いることができる。この他の電子放出素子の例としては、「FE型」と称される電界放出型の電子放出素子や、「MIM型」と称される金属/絶縁層/金属型の構成を有する電子放出素子を挙げることができる。 As an example of an electron-emitting device, a conductive thin film is formed by connecting to a pair of electrodes formed opposite to each other on an insulating substrate, and surface conduction is performed by applying an energization process called forming to the conductive thin film. Type electron-emitting devices. Forming forms gaps (cracks) in the conductive thin film. This surface conduction electron-emitting device emits electrons from a conductive thin film by applying a voltage between electrodes. The present invention can be used not only for the surface-conduction electron-emitting device described above but also for manufacturing an electron-emitting device having a conductive film pattern as a constituent member. Examples of other electron-emitting devices include field-emission electron emitters called “FE type” and metal / insulating layer / metal-type electron emitter devices called “MIM type”. Can be mentioned.
また、本発明は、基板上に、複数の電子放出素子と、この電子放出素子を駆動するための配線とを備えた電子源の製造にも利用することができる。即ち、電子放出素子および配線の少なくとも一部が導電性の膜パターンによって構成されている場合、該膜パターンの少なくとも一部を本発明の膜パターンの製造方法で形成することにより、当該電子源を製造することができる。 The present invention can also be used for manufacturing an electron source including a plurality of electron-emitting devices and wiring for driving the electron-emitting devices on a substrate. That is, when at least a part of the electron-emitting device and the wiring is constituted by a conductive film pattern, the electron source is formed by forming at least a part of the film pattern by the film pattern manufacturing method of the present invention. Can be manufactured.
さらに、本発明は、上記のように製造される電子源と、この電子源の電子放出素子より放出された電子線の照射により画像を表示する画像表示部材とを対向させて組み合わせて、画像表示装置を製造することができる。 Furthermore, the present invention provides an image display by combining the electron source manufactured as described above and an image display member that displays an image by irradiation of an electron beam emitted from the electron-emitting device of this electron source. The device can be manufactured.
以下、さらに本発明を説明する。 The present invention will be further described below.
(1)下地膜(金属酸化物膜)の形成
本発明の下地膜としては、一般に金属酸化物膜が用いられる。この金属酸化物膜の形成は、後述する導電性膜又は半導電性膜の膜パターンを形成する前の基板上に行われる。形成方法の具体例としては、酸化物ターゲットを用いたスパッタ、金属ターゲットを用いて酸素雰囲気中での反応性スパッタ、金属酸化物膜形成用スピンコート液を基板上に塗布し高温焼成する方法がある。また、金属種を添加したアクリル酸樹脂を基板上に塗布し高温焼成する方法もある。本発明では形成方法は問わない。この金属酸化物膜は後工程でエッチングするため、この段階ではできるだけ均一膜厚にしておくことが好ましい。金属酸化物膜の形成は、バインダーと水溶性金属化合物を含む液体の塗布により行うこともできる。また、有機性金属化合物溶液の塗布で行うこともできる。
(1) Formation of base film (metal oxide film) As the base film of the present invention, a metal oxide film is generally used. The metal oxide film is formed on the substrate before the film pattern of the conductive film or semiconductive film described later is formed. Specific examples of the forming method include sputtering using an oxide target, reactive sputtering in an oxygen atmosphere using a metal target, and a method of applying a metal oxide film forming spin coating solution on a substrate and baking at a high temperature. is there. There is also a method in which an acrylic resin added with a metal species is applied onto a substrate and baked at a high temperature. In the present invention, the formation method is not limited. Since this metal oxide film is etched in a later step, it is preferable to make the film thickness as uniform as possible at this stage. The metal oxide film can also be formed by applying a liquid containing a binder and a water-soluble metal compound. Moreover, it can also carry out by application | coating of an organic metal compound solution.
金属酸化物膜の構成成分としては、ロジウム、ビスマス、バナジウム、クロム、錫、鉛、ケイ素、亜鉛、インジウム、ニッケル、コバルトから選択されるいずれかであることが好ましい。また、金属酸化物膜は、フッ素系溶液でエッチング可能なもの、キレート剤、エデト酸、クエン酸、フィチン酸でエッチング可能なものであることが好ましい。 The constituent component of the metal oxide film is preferably any one selected from rhodium, bismuth, vanadium, chromium, tin, lead, silicon, zinc, indium, nickel, and cobalt. The metal oxide film is preferably one that can be etched with a fluorine-based solution or one that can be etched with a chelating agent, edetic acid, citric acid, or phytic acid.
(2)樹脂パターン成材料
本発明で使用する樹脂パターンの形成材料としては、感光性樹脂を用いることができる。使用する感光性樹脂は、これを用いて形成した樹脂膜が、後述する導電性膜又は半導電性膜を構成する成分を含む液体を吸収可能なものであれば特に制限はなく、水溶性の感光性樹脂でも、溶剤溶解性の感光性樹脂でもよい。水溶性の感光性樹脂とは、後述する現像工程における現像を水もしくは水を50重量%以上含む現像剤で行うことができる感光性樹脂をいう。溶剤溶解性の感光性樹脂とは、現像工程における現像を有機溶剤もしくは有機溶剤を50重量%以上含む現像剤で行う感光性樹脂をいう。
(2) Resin pattern constituent material A photosensitive resin can be used as a resin pattern forming material used in the present invention. The photosensitive resin to be used is not particularly limited as long as the resin film formed using the resin can absorb a liquid containing a component constituting a conductive film or a semiconductive film described later. It may be a photosensitive resin or a solvent-soluble photosensitive resin. The water-soluble photosensitive resin refers to a photosensitive resin that can be developed in a developing step, which will be described later, with water or a developer containing 50% by weight or more of water. The solvent-soluble photosensitive resin refers to a photosensitive resin in which development in the development process is performed with an organic solvent or a developer containing 50% by weight or more of an organic solvent.
感光性樹脂としては、樹脂構造中に感光基を有するタイプのものであっても、例えば環化ゴム−ビスアジド系レジストのように、樹脂に感光剤が混合されたタイプのものでもよい。いずれのタイプの感光性樹脂成分においても、光反応開始剤や光反応禁止剤を適宜混合しておくことができる。また、現像液に可溶な感光性樹脂塗膜が光照射によって現像液に不溶化するタイプ(ネガタイプ)であっても、現像液に不溶な感光性樹脂塗膜が光照射によって現像液に可溶化するタイプ(ポジタイプ)であってもよい。 The photosensitive resin may be of a type having a photosensitive group in the resin structure, or of a type in which a photosensitive agent is mixed with a resin, such as a cyclized rubber-bisazide resist. In any type of photosensitive resin component, a photoreaction initiator and a photoreaction inhibitor can be appropriately mixed. In addition, even if the photosensitive resin film soluble in the developer is insoluble in the developer by light irradiation (negative type), the photosensitive resin film insoluble in the developer is solubilized in the developer by light irradiation. It may be a type (positive type).
本発明では、上記のように、一般の感光性樹脂を広く用いることができる。特に好ましくは、導電性膜又は半導電性膜を構成する成分の吸収を向上させ、材料の利用効率を高める上で、また、より形状の整ったパターンを形成できる点から、後述する溶液中の成膜成分と反応し、イオン交換可能な樹脂が好ましい。イオン交換が可能な樹脂とは、イオン交換基を有する樹脂で、とりわけ、形状の整ったパターンを形成しやすいことから、カルボン酸基を有するものが好ましい。また、良好な作業環境を維持しやすいこと、廃棄物の自然に与える負荷が小さいことなどから、水溶性の感光性樹脂を用いることが好ましい。 In the present invention, general photosensitive resins can be widely used as described above. Particularly preferably, in order to improve the absorption of components constituting the conductive film or the semiconductive film, increase the utilization efficiency of the material, and form a more uniform pattern, A resin capable of reacting with a film-forming component and ion-exchanged is preferable. The resin capable of ion exchange is a resin having an ion exchange group, and in particular, a resin having a carboxylic acid group is preferable because a pattern having a uniform shape can be easily formed. In addition, it is preferable to use a water-soluble photosensitive resin because it is easy to maintain a good working environment and the load of waste is naturally reduced.
この水溶性の感光性樹脂としては、水を50重量%以上含有し、50重量%未満の範囲で、例えば乾燥速度を速めるためのメチルアルコールやエチルアルコールなどの低級アルコールを加えた現像剤を使用するものを用いることができる。また、50重量%未満の範囲で、例えば感光性樹脂成分の溶解促進や安定性向上などを図るための成分を加えた現像剤を使用するものも用いることができる。但し、環境負荷を軽減する観点から、水の含有率が70重量%以上の現像剤で現像できるものが好ましい。さらに好ましくは水の含有率が90重量%以上の現像剤で現像できるものであり、水だけを現像剤として現像できるものが最も好ましい。この水溶性の感光性樹脂としては、例えばポリビニルアルコール系樹脂やポリビニルピロリドン系樹脂などの水溶性の樹脂を用いたものを挙げることができる。 As this water-soluble photosensitive resin, a developer containing 50% by weight or more of water and adding a lower alcohol such as methyl alcohol or ethyl alcohol in order to increase the drying speed in a range of less than 50% by weight is used. Can be used. Moreover, what uses the developer which added the component for aiming at the melt | dissolution promotion of a photosensitive resin component, a stability improvement, etc. in the range of less than 50 weight% can also be used. However, from the viewpoint of reducing the environmental load, those that can be developed with a developer having a water content of 70% by weight or more are preferable. More preferably, it can be developed with a developer having a water content of 90% by weight or more, and most preferably, it can be developed using only water as a developer. Examples of the water-soluble photosensitive resin include those using a water-soluble resin such as polyvinyl alcohol resin and polyvinyl pyrrolidone resin.
(3)導電性膜又は半導電性膜を構成する成分を含む液体
本発明で用いる導電性膜又は半導電性膜を構成する成分を含む液体は、乾燥と焼成によって導電性膜又は半導電性膜を形成できるものであればよく、導電性膜又は半導電性膜を構成する成分としては、金属または金属化合物を用いることができる。電子デバイス、電子放出素子、電子源および画像表示装置の製造への利用を考慮すると、導電性膜又は半導電性膜の構成成分としては、金、銀、銅、ルテニウム、パラジウム、イリジウムから選択されるいずれかであることが好ましい。また、上記構成成分を含む液体は、有機溶剤を50重量%以上含む有機溶剤系溶媒を用いた有機溶剤系溶液でも、水を50重量%以上含む水系溶媒を用いた水系溶液でもよい。構成成分を含む液体は、例えば、水または有機溶剤に可溶性の金属錯体などの金属有機化合物を水系溶媒または有機溶剤系溶媒に溶解させることで容易に得ることができる。
(3) Liquid containing a component constituting a conductive film or a semiconductive film A liquid containing a component constituting a conductive film or a semiconductive film used in the present invention is obtained by drying and baking. Any material can be used as long as it can form a film, and a metal or a metal compound can be used as a component constituting the conductive film or the semiconductive film. In consideration of use in the manufacture of electronic devices, electron-emitting devices, electron sources, and image display devices, the constituent components of the conductive film or semiconductive film are selected from gold, silver, copper, ruthenium, palladium, and iridium. It is preferable that it is either. Further, the liquid containing the above-described constituent components may be an organic solvent-based solution using an organic solvent-based solvent containing 50% by weight or more of an organic solvent, or an aqueous solution using an aqueous solvent containing 50% by weight or more of water. The liquid containing the component can be easily obtained by, for example, dissolving a metal organic compound such as a metal complex soluble in water or an organic solvent in an aqueous solvent or an organic solvent solvent.
本発明で用いる上記液体としては、上記感光性樹脂と同様に、良好な作業環境を維持しやすいこと、廃棄物の自然に与える負荷が小さいことなどから、水系液体であることが好ましい。この水系液体の水系溶媒としては、水を50重量%以上含有し、50重量%未満の範囲で、例えば乾燥速度を速めるためのメチルアルコールやエチルアルコールなどの低級アルコールを加えたものとすることができる。また、水を50重量%以上含有し、50重量%未満の範囲で、上述した金属有機化合物の溶解促進や安定性向上などを図るための成分を加えたものとすることもできる。特に環境負荷を軽減する観点からは、水の含有率が70重量%以上であることが好ましく、さらに好ましくは水の含有率が90重量%以上であり、総て水であることが最も好ましい。 The liquid used in the present invention is preferably an aqueous liquid because, like the photosensitive resin, it is easy to maintain a good working environment and the load on the waste naturally is small. As the aqueous solvent of this aqueous liquid, water is contained in an amount of 50% by weight or more, and in the range of less than 50% by weight, for example, a lower alcohol such as methyl alcohol or ethyl alcohol for increasing the drying speed is added. it can. In addition, it contains 50% by weight or more of water, and in the range of less than 50% by weight, a component for promoting the dissolution of the metal organic compound and improving the stability can be added. In particular, from the viewpoint of reducing the environmental load, the water content is preferably 70% by weight or more, more preferably 90% by weight or more, and most preferably water.
また、上記金属錯体としては、樹脂の吸収した後、高温になることによって熱硬化することが必要である。熱硬化条件は、上記錯体吸収樹脂が硬化する温度であれば、温度は自由に設定することができ、保持時間の設定も自由である。いすれにしても熱硬化することで、フッ素系溶液耐性があること、キレート剤、エデト酸、クエン酸、フィチン酸耐性があることが好ましい。 Moreover, as said metal complex, after resin absorbs, it is necessary to thermoset by becoming high temperature. If thermosetting conditions are the temperature which the said complex absorption resin hardens | cures, temperature can be set freely and the setting of holding time is also free. In any case, it is preferable to have a fluorine-based solution resistance and a chelating agent, edetic acid, citric acid, and phytic acid resistance by thermosetting.
(4)導電性膜又は半導電性膜の膜パターンの製造方法
樹脂として感光性樹脂を用いた導電性膜又は半導電性膜又は導電性膜と半導電性膜とを含む膜パターンの形成は次の工程で行うことができる。即ち、以下に述べる樹脂パターン形成工程と、吸収工程と、必要に応じて行われる洗浄工程と、高温乾燥による樹脂硬化工程と、下地膜エッチング工程と、焼成工程と、必要に応じて行われるミリング工程を経て行うことができる。樹脂パターン形成工程は、塗布工程、乾燥工程、露光工程、現像工程から構成される。
(4) Manufacturing method of film pattern of conductive film or semiconductive film Formation of film pattern including conductive film, semiconductive film or conductive film and semiconductive film using photosensitive resin as resin This can be done in the next step. That is, a resin pattern forming process, an absorption process, a cleaning process performed as necessary, a resin curing process by high-temperature drying, a base film etching process, a baking process, and a milling performed as necessary It can be performed through a process. The resin pattern forming process includes an application process, a drying process, an exposure process, and a development process.
塗布工程は、膜パターンを形成すべき基板上に前述の感光性樹脂を塗布する工程である。この塗布は、各種印刷法(スクリーン印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷など)、スピンナー法、ディッピング法、スプレー法、スタンプ法、ローリング法、スリットコーター法、インクジェット法などを用いて行うことができる。 A coating process is a process of apply | coating the above-mentioned photosensitive resin on the board | substrate which should form a film pattern. This coating can be performed using various printing methods (screen printing, offset printing, flexographic printing, etc.), spinner method, dipping method, spray method, stamp method, rolling method, slit coater method, ink jet method and the like.
乾燥工程は、上記塗布工程において基板上に塗布した感光性樹脂塗膜中の溶媒を揮発させて塗膜を乾燥する工程である。この塗膜の乾燥は、室温下で行うこともできるが、乾燥時間を短縮するために加熱下で行うことが好ましい。加熱乾燥は、例えば無風オーブン、乾燥機、ホットプレートなどを用いて行うことができる。塗布する電極・配線形成用組成物の配合や塗布量などによっても相違するが、一般的には50〜120℃の温度下に1〜30分間置くことで行うことができる。 A drying process is a process of volatilizing the solvent in the photosensitive resin coating apply | coated on the board | substrate in the said application | coating process, and drying a coating film. Although drying of this coating film can also be performed at room temperature, in order to shorten drying time, it is preferable to carry out under heating. Heat drying can be performed using, for example, a windless oven, a dryer, a hot plate, or the like. Although it varies depending on the composition of the electrode / wiring forming composition to be applied, the amount of application, and the like, it can be generally carried out by placing it at a temperature of 50 to 120 ° C. for 1 to 30 minutes.
露光工程は、上記乾燥工程において乾燥された基板上の感光性樹脂膜を、所定のパターン、即ち、製造される膜のパターン(例えば所定の電極や配線の形状)に応じて露光する工程である。露光工程で光照射して露光する範囲は、使用する感光性樹脂がネガタイプであるかポジタイプであるかによって相違する。光照射によって現像液に不溶化するネガタイプの場合、樹脂膜の残すべき領域に光を照射して露光するが、光照射によって現像液に可溶化するポジタイプの場合、ネガタイプとは逆に、樹脂膜の残すべき領域以外の領域に光を照射して露光する。光照射領域と非照射領域の選択は通常のフォトレジストによるマスク形成における手法と同様にして行うことができる。 The exposure step is a step of exposing the photosensitive resin film on the substrate dried in the drying step according to a predetermined pattern, that is, a pattern of a film to be manufactured (for example, a shape of a predetermined electrode or wiring). . The range of exposure by light irradiation in the exposure process differs depending on whether the photosensitive resin used is a negative type or a positive type. In the case of the negative type insolubilized in the developer by light irradiation, the area to be left in the resin film is exposed to light and exposed, but in the case of the positive type that is solubilized in the developer by light irradiation, contrary to the negative type, An area other than the area to be left is exposed to light and exposed. The selection of the light irradiation region and the non-irradiation region can be performed in the same manner as in the mask formation method using a normal photoresist.
現像工程は、上記露光工程で露光された感光性樹脂膜について、樹脂膜の残すべき領域以外の領域を除去する工程である。感光性樹脂がネガタイプの場合、光照射を受けていない感光性樹脂膜は現像液に可溶で、光照射を受けた露光部の感光性樹脂膜が現像液に不溶化する。このため、現像液に不溶化していない非光照射部の感光性樹脂膜を現像液で溶解除去することで現像を行うことができる。また、感光性樹脂がポジタイプの場合、光照射を受けていない感光性樹脂膜は現像液に対して不溶で、光照射を受けた露光部の感光性樹脂膜が現像液に可溶化する。このため、現像液に可溶化した光照射部の感光性樹脂膜を現像液で溶解除去することで現像を行うことができる。 The development step is a step of removing regions other than the region to be left of the resin film from the photosensitive resin film exposed in the exposure step. When the photosensitive resin is a negative type, the photosensitive resin film that has not been irradiated with light is soluble in the developer, and the photosensitive resin film in the exposed portion that has been irradiated with light becomes insoluble in the developer. For this reason, development can be performed by dissolving and removing the photosensitive resin film in the non-light-irradiated portion that is not insolubilized in the developer with the developer. When the photosensitive resin is a positive type, the photosensitive resin film that has not been irradiated with light is insoluble in the developer, and the exposed photosensitive resin film in the exposed portion is solubilized in the developer. For this reason, it can develop by dissolving and removing the photosensitive resin film of the light irradiation part solubilized in the developing solution with the developing solution.
なお、水溶性の感光性樹脂を用いた場合、現像液としては、例えば、水や通常の水溶性フォトレジストに用いられる現像液と同様のものを用いることができる。また、有機溶媒樹脂の場合は、有機溶媒や溶剤系フォトレジストに用いられる現像液と同様のものを用いることができる。 When a water-soluble photosensitive resin is used, as the developer, for example, the same developer as that used for water or a normal water-soluble photoresist can be used. Moreover, in the case of organic solvent resin, the thing similar to the developing solution used for an organic solvent or a solvent type photoresist can be used.
樹脂パターン中に、導電性膜又は半導電性膜の構成成分を含ませる吸収工程は、上記で形成した樹脂パターンに前述した導電性膜又は半導電性膜の構成成分を含む液体を吸収させる工程である。吸収は、形成した樹脂パターンを前記導電性膜又は半導電性膜の構成成分を含む液体と接触させることで行われる。具体的には、例えば前記構成成分を含む液体に浸漬させるディッピング法や、樹脂パターンに例えばスプレー法やスピンコート法で前記構成成分を含む液体を塗布する塗布法などで行うことができる。前記構成成分を含む液体を接触させる以前に、例えば、前記水系液体を用いる場合に、前記水系溶媒を用いて樹脂パターンを膨潤させておくこともできる。 The absorption step of including the constituent components of the conductive film or the semiconductive film in the resin pattern is a step of absorbing the liquid containing the constituent components of the conductive film or the semiconductive film described above in the resin pattern formed above. It is. Absorption is performed by bringing the formed resin pattern into contact with a liquid containing the constituent components of the conductive film or the semiconductive film. Specifically, it can be performed by, for example, a dipping method in which the liquid containing the constituent components is immersed, or a coating method in which a liquid containing the constituent components is applied to the resin pattern by, for example, a spray method or a spin coat method. Before the liquid containing the constituent component is brought into contact, for example, when the aqueous liquid is used, the resin pattern can be swollen using the aqueous solvent.
洗浄工程は、樹脂パターンに前記導電性膜又は半導電性膜の構成成分を含む液体を吸収させた後、樹脂パターンに付着した余剰の液体や、樹脂パターン以外の箇所に付着した余剰の液体を除去・洗浄する工程である。この洗浄工程は、前記導電性膜又は半導電性膜の構成成分を含む液体中の溶媒と同様の洗浄液を用い、この洗浄液に前記樹脂パターンを形成した基板を浸漬する方法や、該洗浄液を前記樹脂パターンを形成した基板に吹き付けることなどによって行うことができる。 In the cleaning process, after the liquid containing the constituent components of the conductive film or the semiconductive film is absorbed in the resin pattern, the excess liquid attached to the resin pattern or the excess liquid attached to a portion other than the resin pattern is removed. It is a process of removing and cleaning. This cleaning step uses a cleaning liquid similar to the solvent in the liquid containing the constituent components of the conductive film or the semiconductive film, and immerses the substrate on which the resin pattern is formed in the cleaning liquid, It can be performed by spraying on a substrate on which a resin pattern is formed.
樹脂硬化工程は、前記吸収工程後または必要に応じて行われる上記洗浄工程後に高温乾燥して、前記導電性膜又は半導電性膜の構成成分を含む樹脂を硬化させる工程である。高温乾燥は、例えば無風オーブン、乾燥機、ホットプレートなどを用いて行うことができる。 The resin curing step is a step of curing the resin containing the constituent components of the conductive film or the semiconductive film by drying at a high temperature after the absorption process or after the cleaning process performed as necessary. High temperature drying can be performed using, for example, a windless oven, a dryer, a hot plate, or the like.
下地膜エッチング工程は、現像され、乾燥された樹脂パターンをマスクとして、下地被膜をエッチングする工程である。 The base film etching step is a step of etching the base film using the developed and dried resin pattern as a mask.
焼成工程は、エッチング工程を経た樹脂パターンを焼成し、樹脂膜パターン中の有機成分を分解除去し、樹脂パターン中に含まれている前記導電性膜又は半導電性膜の構成成分で膜パターンを形成する工程である。焼成は、貴金属で導電性膜のパターンを形成する場合には大気中で行うことができる。銅やパラジウムなどの酸化しやすい金属で導体性膜のパターンを形成する場合には、真空もしくは脱酸素雰囲気下(例えば窒素などの不活性ガス雰囲気下など)で行うこともできる。焼成する樹脂パターンは、ネガタイプでは光照射部の感光性樹脂膜、ポジタイプでは非光照射部の感光性樹脂膜である。 In the baking process, the resin pattern that has undergone the etching process is baked, the organic components in the resin film pattern are decomposed and removed, and the film pattern is formed with the components of the conductive film or the semiconductive film contained in the resin pattern. It is a process of forming. Firing can be performed in the air when the pattern of the conductive film is formed of a noble metal. In the case where the conductive film pattern is formed of a metal that easily oxidizes such as copper or palladium, the conductive film pattern may be formed in a vacuum or a deoxygenated atmosphere (for example, an inert gas atmosphere such as nitrogen). The resin pattern to be baked is the photosensitive resin film of the light irradiation part in the negative type, and the photosensitive resin film of the non-light irradiation part in the positive type.
焼成は、樹脂パターンに含まれる有機成分の種類などによっても相違するが、通常400℃〜600℃の温度下に数分〜数十分置くことで行うことができる。焼成は、例えば熱風循環炉、ベルト炉、タクト炉、ホットプレート、IR炉などで行うことができる。この焼成によって、基板上に、所定のパターンに沿った形状で、導電性膜又は半導電性膜又は導電性膜と半導電性膜とを含む膜を形成することができる。 Firing may vary depending on the type of organic component contained in the resin pattern, but can usually be performed by placing it at a temperature of 400 ° C. to 600 ° C. for several minutes to several tens of minutes. Firing can be performed, for example, in a hot air circulating furnace, a belt furnace, a tact furnace, a hot plate, an IR furnace, or the like. By this firing, a conductive film, a semiconductive film, or a film including a conductive film and a semiconductive film can be formed on the substrate in a shape along a predetermined pattern.
(5)電子放出素子の製造方法
本発明の膜パターンの製造方法は、前述したように、電子放出素子の製造方法として利用できるもので、表面伝導型電子放出素子の製造方法に用いる場合について以下に説明する。
(5) Manufacturing method of electron-emitting device The manufacturing method of the film pattern of the present invention can be used as a manufacturing method of an electron-emitting device as described above. Explained.
図1は、本発明の膜パターンの製造方法を用いて製造することができる電子放出素子の一構成例を模式的に示す図で、(a)は断面図、(b)は平面図である。図中、1は基板、2a,2bは電極、3は導電性薄膜、4は間隙である。 1A and 1B are diagrams schematically showing a configuration example of an electron-emitting device that can be manufactured by using the film pattern manufacturing method of the present invention. FIG. 1A is a cross-sectional view, and FIG. 1B is a plan view. . In the figure, 1 is a substrate, 2a and 2b are electrodes, 3 is a conductive thin film, and 4 is a gap.
図示されるように、本例の電子放出素子は、基板1上に形成した一対の電極2a,2bに間に跨って導電性薄膜3が形成されている。電極2a,2bおよび導電性薄膜3は、導電性の膜パターンとして形成されるもので、両者を形成した後、電極2a,2b間にフォーミングと称される通電処理を施すことにより、導電性薄膜3の一部に、間隙4が形成されたものとなっている。この電子放出素子は、通常、上記フォーミングの後、有機ガスの存在下で電極2a,2b間に電圧を印加し、間隙4およびその近傍に炭素を付着させる活性化処理により、電子放出効率が高められる。
As shown in the drawing, in the electron-emitting device of this example, a conductive
上記のように電極2a,2および導電性薄膜3は、導電性の膜パターンとして形成されることから、このうちの一方または両者を、本発明の膜パターン形成方法で形成することができる。
Since the electrodes 2a and 2 and the conductive
(6)電子源および画像表示装置の製造方法
本発明の膜パターンの形成方法は、前述したように、電子源および画像表示装置の製造方法としても利用できるもので、表面伝導型電子放出素子を用いた電子源およびそれを用いた画像表表示装置の製造方法に用いる場合について以下に説明する。
(6) Method for Manufacturing Electron Source and Image Display Device The film pattern forming method of the present invention can be used as a method for manufacturing an electron source and an image display device as described above. The case where it uses for the manufacturing method of the electron source used and the image table display apparatus using the same is demonstrated below.
図2は、本発明の膜パターンの製造方法を用いて製造することができる電子源を用いた画像表示装置を模式的に示す一部切欠斜視図である。 FIG. 2 is a partially cutaway perspective view schematically showing an image display device using an electron source that can be manufactured by using the film pattern manufacturing method of the present invention.
電子源10は、基板11上に電極12a,12bと、間隙14を有する導電性薄膜13を備えた電子放出素子15を複数個、X・Y方向に配列し、Y方向配線(下配線)16とX方向配線(上配線)17で接続した単純マトリクス配置のものである。Y方向配線16には各電子放出素子15の電極2bが接続され、X方向配線17には各電子放出素子15の電極2aが接続されている。電子放出素子15は、基本的には図1に示されるものと同様で、基板11、電極12a,12b、導電性薄膜13および間隙14は、それぞれ図1における基板1、電極2a,2b、導電性薄膜3および間隙4に対応する。
The
上記電子源10は、リアプレート18上に設けられている。このリアプレート18上に設けられた電子源10に対向して、内面側に蛍光膜19とメタルバック20が設けられたフェースプレート21が設けられている。リアプレート18とフェースプレート21間は、両者間の周囲を囲む支持枠23を介して封止されており、内部が真空雰囲気となっている。
The
上記画像表示装置は、X方向配線17およびY方向配線16にそれぞれ接続された引き出し端子X1〜Xn,Y1〜Ymを介して、選択された電子放出素子15の電極12a,12b間に電圧を印加する。これと共に、高圧端子22からメタルバック20に10〜15KVの高電圧を印加することで、上記選択された電子放出素子15から放出される電子線を対応する蛍光体19に照射して画像を表示するものとなっている。
The image display apparatus, lead-out terminals X 1 to X n respectively connected to the
上記画像表示装置における電子源10は、次のようにして製造される。即ち、複数対の電極12a,12bと、該各対の電極12a,12b間を接続する導電性薄膜13と、各電極12b間を接続するY方向配線16と、各電極12a間を接続するX方向配線17とを形成する。そして、その後、各対の電極12a,12b間に通電し、各導電性薄膜13に間隙14を形成することで製造される。
The
上記電極12a,12b、導電性薄膜13、Y方向配線16およびX方向配線17は、いずれも導電性の膜パターンとして形成可能であり、これらのいずれかまたは総てを本発明の膜パターン形成方法で形成することで、電子源10を製造することができる。また、得られた電子源10を、電子線の照射によって画像を表示する画像表示部材である蛍光膜19と対向配置することで、画像表示装置を製造することができる。
The
(実施例1)
[下地膜の形成]
酸化ビスマススピンコート液(豊島製作所製)を、ガラス製の基板(75mm×75mm×厚さ2.8mm)にスピンコーターで1500rpm/30秒で全面に塗布し、ホットプレートにて100℃で10分間乾燥した。その後、熱風循環炉にて500℃1時間焼成した。
Example 1
[Formation of base film]
A bismuth oxide spin coating solution (manufactured by Toyoshima Seisakusho) was applied to the entire surface of a glass substrate (75 mm × 75 mm × thickness 2.8 mm) with a spin coater at 1500 rpm / 30 seconds, and a hot plate at 100 ° C. for 10 minutes. Dried. Then, it baked at 500 degreeC for 1 hour with the hot-air circulation furnace.
得られた酸化ビスマス膜の膜厚は12.3nmであった。 The film thickness of the obtained bismuth oxide film was 12.3 nm.
[電極の形成]
得られた酸化ビスマス膜上に感光性樹脂(メタクリル酸−メチルメタクリル酸―エチルアクリレート−n−ブチルアクロレート−アゾビスイソブチロニトリル重合体)をスピンコーターで全面に塗布し、ホットプレートにて100℃で10分間乾燥した。
[Electrode formation]
A photosensitive resin (methacrylic acid-methyl methacrylic acid-ethyl acrylate-n-butyl acrylate-azobisisobutyronitrile polymer) was applied on the entire surface of the obtained bismuth oxide film with a spin coater, and then on a hot plate. Dry at 100 ° C. for 10 minutes.
次いで、フォトマスクを用いて感光性樹脂の塗膜のパターンを形成する領域を、超高圧水銀ランプ(照度=1600mW/cm2)にて、スキャンスピード26mm/secで露光し、現像を行って樹脂パターンを得た。露光には、キヤノン社製MPA3200(ミラープロジェクションマスクアライナー)を用いた。 Next, an area where the pattern of the photosensitive resin coating film is formed using a photomask is exposed with an ultrahigh pressure mercury lamp (illuminance = 1600 mW / cm 2 ) at a scanning speed of 26 mm / sec, developed, and then developed. Got a pattern. For the exposure, Canon MPA3200 (mirror projection mask aligner) was used.
樹脂パターンを形成した基板を純水中に30秒浸漬した後、Pt錯体(酢酸白金(II)モノエタノールアミン錯体・白金含有量0.5重量%)溶液に60秒浸漬し、樹脂パターンに溶液を吸収させた。 The substrate on which the resin pattern is formed is immersed in pure water for 30 seconds, and then immersed in a Pt complex (platinum acetate (II) monoethanolamine complex / platinum content 0.5% by weight) solution for 60 seconds to obtain a solution in the resin pattern. Was absorbed.
基板を引き上げ、流水で5秒間洗浄して、樹脂パターン間のPt錯体溶液を洗い流し、エアーで水切りをし、80℃のホットプレートで5分乾燥した。 The substrate was pulled up and washed with running water for 5 seconds to wash away the Pt complex solution between the resin patterns, drained with air, and dried on an 80 ° C. hot plate for 5 minutes.
この基板をホットプレートにおいて、200℃で15分間保持した。 This substrate was held on a hot plate at 200 ° C. for 15 minutes.
冷却後、バッファーフッ酸溶液0.9%で1分間浸し、下地の酸化ビスマス層をエッチングしたのち、純水で洗い流した。エッチング量は、酸化ビスマス膜はなく、さらにSiO2層が8nmエッチングした。 After cooling, the substrate was immersed in a buffer hydrofluoric acid solution 0.9% for 1 minute to etch the underlying bismuth oxide layer, and then washed away with pure water. As for the etching amount, there was no bismuth oxide film, and the SiO 2 layer was etched by 8 nm.
次いで熱風循環炉にて、500℃で1時間焼成した。 Subsequently, it baked at 500 degreeC for 1 hour with the hot-air circulation furnace.
得られた白金膜の直線状膜パターンの線幅を、線幅測定機で測定し、直線状膜パターンの直線性を、マスクパターンとのバラツキ(3σ/平均値、σ=標本標準偏差)で評価した。この線幅パターンは、線幅が6μm、8μm、10μm、20μm、50μmの5種類、長さは総て1000μmとし、各膜パターンの線幅を10μmピッチで90ポイント測定した。 The line width of the obtained linear film pattern of the platinum film was measured with a line width measuring machine, and the linearity of the linear film pattern was determined by variation with the mask pattern (3σ / average value, σ = sample standard deviation). evaluated. The line width patterns were five types of line widths of 6 μm, 8 μm, 10 μm, 20 μm, and 50 μm, the total length was 1000 μm, and the line width of each film pattern was measured at 90 points at a pitch of 10 μm.
結果を表1に示す。 The results are shown in Table 1.
(実施例2)
[下地膜の形成]
酸化ビスマススピンコート液(豊島製作所製)を、熱酸化膜100nmのSiウエハー(5インチ)にスピンコーターで1500rpm/30秒で全面に塗布し、ホットプレートにて100℃で10分間乾燥した。その後、熱風循環炉にて500℃1時間焼成した。
(Example 2)
[Formation of base film]
A bismuth oxide spin coating solution (manufactured by Toyoshima Seisakusho) was applied to a Si wafer (5 inches) with a thermal oxide film of 100 nm by a spin coater at 1500 rpm / 30 seconds and dried at 100 ° C. for 10 minutes on a hot plate. Then, it baked at 500 degreeC for 1 hour with the hot-air circulation furnace.
得られた酸化ビスマス膜の膜厚は12.1nmであった。 The film thickness of the obtained bismuth oxide film was 12.1 nm.
[電極の形成]
得られた酸化ビスマス膜上に感光性樹脂(メタクリル酸−メチルメタクリル酸―エチルアクリレート−n−ブチルアクロレート−アゾビスイソブチロニトリル重合体)をスピンコーターで全面に塗布し、ホットプレートにて100℃で10分間乾燥した。
[Electrode formation]
A photosensitive resin (methacrylic acid-methyl methacrylic acid-ethyl acrylate-n-butyl acrylate-azobisisobutyronitrile polymer) was applied on the entire surface of the obtained bismuth oxide film with a spin coater, and then on a hot plate. Dry at 100 ° C. for 10 minutes.
次いで、フォトマスクを用いて感光性樹脂の塗膜のパターンを形成する領域を、超高圧水銀ランプ(照度=1600mW/cm2)にて、スキャンスピード26mm/secで露光し、現像を行って樹脂パターンを得た。露光には、キヤノン社製MPA3200(ミラープロジェクションマスクアライナー)を用いた。 Next, an area where the pattern of the photosensitive resin coating film is formed using a photomask is exposed with an ultrahigh pressure mercury lamp (illuminance = 1600 mW / cm 2 ) at a scanning speed of 26 mm / sec, developed, and then developed. Got a pattern. For the exposure, Canon MPA3200 (mirror projection mask aligner) was used.
樹脂パターンを形成した基板を純水中に30秒浸漬した後、Pt錯体〔テトラアンミン白金(II)酢酸水溶液、白金含有量1.0重量%〕溶液に60秒浸漬し、樹脂パターンに溶液を吸収させた。 The substrate on which the resin pattern is formed is immersed in pure water for 30 seconds, and then immersed in a Pt complex [tetraammineplatinum (II) acetic acid aqueous solution, platinum content 1.0 wt%] solution for 60 seconds to absorb the solution in the resin pattern. I let you.
基板を引き上げ、流水で5秒間洗浄して、樹脂パターン間のPt錯体溶液を洗い流し、エアーで水切りをし、80℃のホットプレートで5分乾燥した。 The substrate was pulled up and washed with running water for 5 seconds to wash away the Pt complex solution between the resin patterns, drained with air, and dried on an 80 ° C. hot plate for 5 minutes.
この基板をホットプレートにおいて、200℃で15分間保持した。 This substrate was held on a hot plate at 200 ° C. for 15 minutes.
冷却後、バッファーフッ酸溶液0.9%で1分間浸し、下地酸化ビスマス層をエッチングしたのち、純水で洗い流した。エッチング量は、酸化ビスマス膜はなく、さらにSiO2層が8nmエッチングした。 After cooling, the substrate was immersed in a 0.9% buffer hydrofluoric acid solution for 1 minute to etch the underlying bismuth oxide layer and then rinsed with pure water. As for the etching amount, there was no bismuth oxide film, and the SiO 2 layer was further etched by 8 nm.
次いで熱風循環炉にて、500℃で1時間焼成した。 Subsequently, it baked at 500 degreeC for 1 hour with the hot-air circulation furnace.
得られた白金膜の直線状膜パターンの線幅を、線幅測定機で測定し、直線状膜パターンの直線性を、マスクパターンとのバラツキ(3σ/平均値、σ=標本標準偏差)で評価した。この線幅パターンは、線幅が6μm、8μm、10μm、20μm、50μmの5種類、長さは総て1000μmとし、各膜パターンの線幅を10μmピッチで90ポイント測定した。 The line width of the obtained linear film pattern of the platinum film was measured with a line width measuring machine, and the linearity of the linear film pattern was determined by variation with the mask pattern (3σ / average value, σ = sample standard deviation). evaluated. The line width patterns were five types of line widths of 6 μm, 8 μm, 10 μm, 20 μm, and 50 μm, the total length was 1000 μm, and the line width of each film pattern was measured at 90 points at a pitch of 10 μm.
結果を表1に示す。 The results are shown in Table 1.
(実施例3)
[下地膜の形成]
PVAのジルコニウム溶液(Zr濃度0.5重量%)を、プリント基板(75mm×100mm)にスピンコーターで2000rpm/30秒で全面に塗布し、ホットプレートにて100℃で10分間乾燥した。その後、熱風循環炉にて250℃1時間焼成した。
(Example 3)
[Formation of base film]
A zirconium solution of PVA (Zr concentration 0.5 wt%) was applied to the entire surface of a printed circuit board (75 mm × 100 mm) with a spin coater at 2000 rpm / 30 seconds, and dried on a hot plate at 100 ° C. for 10 minutes. Then, it baked at 250 degreeC for 1 hour with the hot-air circulation furnace.
得られた酸化ビスマス膜の膜厚は8.3nmであった。 The film thickness of the obtained bismuth oxide film was 8.3 nm.
[電極の形成]
得られた酸化ビスマス膜上に感光性樹脂(メタクリル酸−メチルメタクリル酸―エチルアクリレート−n−ブチルアクロレート−アゾビスイソブチロニトリル重合体)をスピンコーターで全面に塗布し、ホットプレートにて100℃で10分間乾燥した。
[Electrode formation]
A photosensitive resin (methacrylic acid-methyl methacrylic acid-ethyl acrylate-n-butyl acrylate-azobisisobutyronitrile polymer) was applied on the entire surface of the obtained bismuth oxide film with a spin coater, and then on a hot plate. Dry at 100 ° C. for 10 minutes.
次いで、フォトマスクを用いて感光性樹脂の塗膜のパターンを形成する領域を、超高圧水銀ランプ(照度=1600mW/cm2)にて、スキャンスピード26mm/secで露光し、現像を行って樹脂パターンを得た。露光には、キヤノン社製MPA3200(ミラープロジェクションマスクアライナー)を用いた。 Next, an area where the pattern of the photosensitive resin coating film is formed using a photomask is exposed with an ultrahigh pressure mercury lamp (illuminance = 1600 mW / cm 2 ) at a scanning speed of 26 mm / sec, developed, and then developed. Got a pattern. For the exposure, Canon MPA3200 (mirror projection mask aligner) was used.
樹脂パターンを形成した基板を純水中に30秒浸漬した後、Ru錯体溶液に300秒浸漬し、樹脂パターンに溶液を吸収させた。 The substrate on which the resin pattern was formed was immersed in pure water for 30 seconds, and then immersed in a Ru complex solution for 300 seconds to allow the resin pattern to absorb the solution.
基板を引き上げ、流水で5秒間洗浄して、樹脂パターン間のRu錯体溶液を洗い流し、エアーで水切りをし、80℃のホットプレートで5分乾燥した。 The substrate was pulled up and washed with running water for 5 seconds to wash away the Ru complex solution between the resin patterns, drained with air, and dried on an 80 ° C. hot plate for 5 minutes.
この基板をホットプレートにおいて、200℃で15分間保持した。 This substrate was held on a hot plate at 200 ° C. for 15 minutes.
冷却後、バッファーフッ酸溶液0.9%で1分間浸し、下地酸化ビスマス層をエッチングしたのち、純水で洗い流した。エッチング量は、酸化ビスマク膜はなく、さらにSiO2層が8nmエッチングした。 After cooling, the substrate was immersed in a 0.9% buffer hydrofluoric acid solution for 1 minute to etch the underlying bismuth oxide layer and then rinsed with pure water. As for the etching amount, there was no bismuth oxide film, and the SiO 2 layer was further etched by 8 nm.
次いで熱風循環炉にて、500℃で1時間焼成した。 Subsequently, it baked at 500 degreeC for 1 hour with the hot-air circulation furnace.
得られた酸化ルテニウム膜の直線状膜パターンの線幅を、線幅測定機で測定し、直線状膜パターンの直線性を、マスクパターンとのバラツキ(3σ/平均値、σ=標本標準偏差)で評価した。この線幅パターンは、線幅が6μm、8μm、10μm、20μm、50μmの5種類、長さは総て1000μmとし、各膜パターンの線幅を10μmピッチで90ポイント測定した。 The line width of the linear film pattern of the obtained ruthenium oxide film is measured with a line width measuring machine, and the linearity of the linear film pattern varies from the mask pattern (3σ / average value, σ = sample standard deviation) It was evaluated with. The line width patterns were five types of line widths of 6 μm, 8 μm, 10 μm, 20 μm, and 50 μm, the total length was 1000 μm, and the line width of each film pattern was measured at 90 points at a pitch of 10 μm.
結果を表1に示す。 The results are shown in Table 1.
(比較例1)
[下地膜の形成]
酸化ビスマススピンコート液(豊島製作所製)を、熱酸化膜100nmのSiウエハー(5インチ)にスピンコーターで1500rpm/30秒で全面に塗布し、ホットプレートにて100℃で10分間乾燥した。その後、熱風循環炉にて500℃1時間焼成した。
(Comparative Example 1)
[Formation of base film]
A bismuth oxide spin coating solution (manufactured by Toyoshima Seisakusho) was applied to a Si wafer (5 inches) with a thermal oxide film of 100 nm by a spin coater at 1500 rpm / 30 seconds and dried at 100 ° C. for 10 minutes on a hot plate. Then, it baked at 500 degreeC for 1 hour with the hot-air circulation furnace.
得られた酸化ビスマス膜の膜厚は12.1nmであった。 The film thickness of the obtained bismuth oxide film was 12.1 nm.
[電極の形成]
得られた酸化ビスマス膜上に感光性樹脂(メタクリル酸−メチルメタクリル酸―エチルアクリレート−n−ブチルアクロレート−アゾビスイソブチロニトリル重合体)をスピンコーターで全面に塗布し、ホットプレートにて100℃で10分間乾燥した。
[Electrode formation]
A photosensitive resin (methacrylic acid-methyl methacrylic acid-ethyl acrylate-n-butyl acrylate-azobisisobutyronitrile polymer) was applied on the entire surface of the obtained bismuth oxide film with a spin coater, and then on a hot plate. Dry at 100 ° C. for 10 minutes.
次いで、フォトマスクを用いて感光性樹脂の塗膜のパターンを形成する領域を、超高圧水銀ランプ(照度=1600mW/cm2)にて、スキャンスピード26mm/secで露光し、現像を行って樹脂パターンを得た。露光には、キヤノン社製MPA3200(ミラープロジェクションマスクアライナー)を用いた。 Next, an area where the pattern of the photosensitive resin coating film is formed using a photomask is exposed with an ultrahigh pressure mercury lamp (illuminance = 1600 mW / cm 2 ) at a scanning speed of 26 mm / sec, developed, and then developed. Got a pattern. For the exposure, Canon MPA3200 (mirror projection mask aligner) was used.
樹脂パターンを形成した基板を純水中に30秒浸漬した後、Ru錯体〔トリス(2、2‘−ビピリジル)ルテニウム(II)塩化物水溶液、白ルテニウム含有量0.2重量%〕溶液に180秒浸漬し、樹脂パターンに溶液を吸収させた。 After immersing the substrate on which the resin pattern was formed in pure water for 30 seconds, it was added to a Ru complex [tris (2,2′-bipyridyl) ruthenium (II) chloride aqueous solution, white ruthenium content 0.2 wt%] solution in 180%. It was immersed for 2 seconds to make the resin pattern absorb the solution.
基板を引き上げ、流水で5秒間洗浄して、樹脂パターン間のPt錯体溶液を洗い流し、エアーで水切りをし、80℃のホットプレートで5分乾燥した。 The substrate was pulled up and washed with running water for 5 seconds to wash away the Pt complex solution between the resin patterns, drained with air, and dried on an 80 ° C. hot plate for 5 minutes.
冷却後、バッファーフッ酸溶液0.9%で1分間浸し、下地酸化ビスマス層をエッチングしようとしたが、Ru浸漬したポリマーが剥離した。 After cooling, the substrate was immersed in 0.9% buffer hydrofluoric acid solution for 1 minute to etch the underlying bismuth oxide layer, but the Ru-immersed polymer peeled off.
バッファーフッ酸溶液耐性がなかった。 There was no resistance to buffer hydrofluoric acid solution.
(実施例4)
本実施例は、図1に示したような電子放出素子の複数をマトリクス配線接続した図2に示したような電子源を製造した例である。以下、本実施例の電子源の製造方法を、図1乃至図6を参照しつつ説明する。
Example 4
In this example, an electron source as shown in FIG. 2 in which a plurality of electron-emitting devices as shown in FIG. 1 are connected by matrix wiring is manufactured. Hereinafter, the manufacturing method of the electron source of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
[下地膜の形成と電極の形成]
実施例1で、フォトマスクを変更した以外は、全く同様の方法で行い、基板を作製した。この基板を観察した結果、下地の酸化ビスマス膜はPt膜に対して+0.7μm大きくパターニングされていた。これにより、白金薄膜からなる電極3a,3bが形成された(図3)。
[Formation of base film and electrode]
A substrate was produced in the same manner as in Example 1 except that the photomask was changed. As a result of observing this substrate, the underlying bismuth oxide film was patterned to be larger by +0.7 μm than the Pt film. Thereby,
本実施例において、幅60μm、長さ480μmの電極3aと、幅120μm、長さ200μmの電極3bとを、電極間ギャップ20μm(即ち、導電性薄膜4の形成領域)で対向させたものとした。また、一対の電極は、そのピッチが、横方向300μm、縦方向650μm、その数は720×240としてマトリクス形状に配置した。
In this embodiment, the
[下配線の形成]
共通配線としてのY方向配線(下配線)24は、一方の電極3bに接して、かつそれらを連結するようにライン状のパターンで形成した。材料にはAgフォトぺーストインキを用い、スクリーン印刷した後、乾燥させてから、所定のパターンに露光し現像した。この後480℃前後の温度で焼成して下配線24を形成した(図4参照)。この下配線24の厚さは約10μm、幅は約50μmである。なお終端部は配線取り出し電極として使うために、線幅をより大きくした。
[Formation of lower wiring]
The Y-direction wiring (lower wiring) 24 as a common wiring was formed in a line pattern so as to be in contact with one
[絶縁層の形成]
上下配線を絶縁するために、絶縁層25を形成する。後述のX方向配線(上配線)下に、先に形成したY方向配線(下配線)24との交差部を覆うように、かつ上配線(X配線)と他方の電極3aとの電気的接続が可能なように、接続部にコンタクトホールを開けて形成した(図5参照)。
[Formation of insulating layer]
An insulating
具体的には、PbOを主成分とする感光性のガラスペーストをスクリーン印刷した後、露光−現像した。これを4回繰り返し、最後に480℃前後の温度で焼成した。この絶縁層25の厚みは、全体で約30μmであり、幅は150μmである。
Specifically, a photosensitive glass paste containing PbO as a main component was screen-printed and then exposed and developed. This was repeated four times and finally baked at a temperature around 480 ° C.
[上配線の形成]
先に形成した絶縁層25の上に、Agペーストインキをスクリーン印刷した後乾燥させ、この上に再度同様に印刷を行い2度塗りしてから、480℃前後の温度で焼成してX方向配線(上配線)26を形成した(図6参照)。X方向配線26は絶縁層25を挟んでY方向配線24と交差しており、絶縁層25のコンタクトホール部分で電極3aとも接続されている。このX方向配線26の厚さは、約15μmである。図示していないが、外部駆動回路への取り出し電極部もこれと同様の方法で形成した。
[Formation of upper wiring]
On the insulating
このようにして、基板21上に形成した複数の電極3a、3bをXYマトリクス配線接続した。
In this way, the plurality of
次に、上記基板を十分にクリーニングした後、撥水剤を含む溶液で表面を処理し、表面が疎水性になるようにした。これはこの後塗布する導電性薄膜形成用の水溶液が、電極3a、3b上に適度な広がりをもって配置されるようにするためである。
Next, after sufficiently cleaning the substrate, the surface was treated with a solution containing a water repellent so that the surface became hydrophobic. This is so that the aqueous solution for forming a conductive thin film to be applied thereafter is disposed on the
[導電性薄膜の形成]
次に、電極3a,3b間に導電性薄膜3を形成した。本工程を図9の模式図を用いて説明する。尚、基板21上における個々の電極の平面的ばらつきを補償するために、基板上の数箇所に於いてパターンの配置ずれを観測した。観測点間のポイントのずれ量は直線近似して位置補完し、導電性薄膜形成材料を塗付することによって、全画素の位置ずれをなくして、対応した位置に的確に塗付するようにした。
[Formation of conductive thin film]
Next, the conductive
導電性薄膜3としてパラジウム膜を得る目的で、先ず水85:イソプロピルアルコール(IPA)15からなる水溶液に、パラジウム−プロリン錯体0.15重量%を溶解し、有機パラジウム含有溶液を得た。この他若干の添加剤を加えた。この溶液の液滴を、液滴付与手段201として、ピエゾ素子を用いたインクジェット噴射装置を用い、ドット径が60μmとなるように調整して素子電極間に付与した(図9(a))。
In order to obtain a palladium film as the conductive
その後、この基板を空気中にて、350℃で10分間の加熱焼成処理をして酸化パラジウム(PdO)からなる導電性薄膜3が形成された(図9(b))。
Thereafter, this substrate was heated and fired at 350 ° C. for 10 minutes in the air to form a conductive
[フォーミング工程]
次にフォーミングと呼ばれる通電処理を行い、導電性薄膜3に間隙(亀裂)4を形成する(図9(c))。
[Forming process]
Next, an energization process called forming is performed to form gaps (cracks) 4 in the conductive thin film 3 (FIG. 9C).
フォーミングに用いた電圧波形は図7(b)の様な三角パルス波形を用い、T1を0.1msec、T2を50msecとした。印加した電圧は0.1Vから始めて5秒ごとに0.1Vステップ程度ずつ増加させた。フォーミングの終了は、パルス電圧印加時に導電性薄膜に流れる電流を測定して抵抗値を求めて、1MΩ以上の抵抗を示した時にフォーミングを終了した。 The voltage waveform used for forming was a triangular pulse waveform as shown in FIG. 7B, where T1 was 0.1 msec and T2 was 50 msec. The applied voltage was started from 0.1V and increased by about 0.1V step every 5 seconds. The forming was completed when the resistance value was obtained by measuring the current flowing through the conductive thin film when a pulse voltage was applied, and when the resistance was 1 MΩ or more.
フォーミングに要した消費電力は、1素子あたり、(a)1500mW、(b)400mW、(c)0.8mWであった。このように、フォーミング時に必要な消費電力が減少していた。また形成された間隙は、導電性薄膜3の中央に直線的に形成されており、間隙(亀裂)の長さ及び形状が均一に形成されていた。
The power consumption required for forming was (a) 1500 mW, (b) 400 mW, and (c) 0.8 mW per element. Thus, the power consumption required at the time of forming has been reduced. The formed gap was linearly formed at the center of the conductive
[活性化工程]
次にフォーミングと同様に、再び上記導電性薄膜3に通電処理を施す。今度は、雰囲気中に炭素化合物のガスを導入し、それに由来する炭素あるいは炭素化合物を、前記間隙(亀裂)近傍に堆積させる。
[Activation process]
Next, like the forming, the conductive
本工程では、炭素化合物としてトルニトリルを用いた。 In this step, tolunitrile was used as the carbon compound.
図8に、上記活性化工程で用いられる電圧印加の好ましい一例を示した。印加する最大電圧値は、10〜20Vの範囲で適宜選択される。 FIG. 8 shows a preferred example of voltage application used in the activation step. The maximum voltage value to be applied is appropriately selected within a range of 10 to 20V.
図8(a)に於いて、T1は電圧波形の正と負のパルス幅、T2はパルス間隔であり、電圧値は正負の絶対値が等しく設定されている。また、図8(b)に於いて、T1およびT1’はそれぞれ電圧波形の正と負のパルス幅、T2はパルス間隔であり、T1>T1’、電圧値は正負の絶対値が等しく設定されている。 In FIG. 8A, T1 is a positive and negative pulse width of the voltage waveform, T2 is a pulse interval, and the voltage value is set so that the positive and negative absolute values are equal. In FIG. 8 (b), T1 and T1 ′ are the positive and negative pulse widths of the voltage waveform, T2 is the pulse interval, and T1> T1 ′, and the voltage value is set to have the same positive and negative absolute values. ing.
このとき、電極3bに与える電圧を正としており、素子電流Ifは、電極3bから電極3aへ流れる方向が正である。約60分後に放出電流Ieがほぼ飽和に達した時点で通電を停止し、活性化処理を終了した。
At this time, the voltage applied to the
以上の工程で、基板上に多数の電子放出素子をマトリクス配線接続してなる電子源(図2)を作成することができた。 Through the above-described steps, an electron source (FIG. 2) formed by connecting a large number of electron-emitting devices on a substrate by matrix wiring can be produced.
次に、以上のようにして製造した単純マトリクス配置の電子源を用いて図2に示すような画像表示装置を製造した。 Next, an image display device as shown in FIG. 2 was manufactured using the electron source having the simple matrix arrangement manufactured as described above.
図2において、10は上記の電子源、21ガラス基板の内面に蛍光膜19とメタルバック20が形成されたフェースプレート、23は支持枠である。リアプレート18、支持枠23及びフェースプレート21をフリットガラスによって接着し、480℃で、30分焼成することで、封着して、外囲器を得た。
In FIG. 2, 10 is the electron source, 21 is a face plate in which a
上記の外囲器に、走査回路・制御回路・変調回路・直流電圧源などからなる駆動回路を接続し、画像表示装置を製造した。 A drive circuit including a scanning circuit, a control circuit, a modulation circuit, a DC voltage source, and the like was connected to the above-described envelope to manufacture an image display device.
X方向配線17とY方向配線16に引き出し端子X1〜Xn,Y1〜Ymを通じて、時分割で所定電圧を印加し、高電圧端子22を通じてメタルバック20に高電圧を印加することによって、任意のマトリクス画像パターンを良好な画像品質で表示することができた。
By applying a predetermined voltage to the
1 基板
2a 電極
2b 電極
3 導電性薄膜膜
4 間隙
1
Claims (16)
該下地膜上に、導電性膜又は半導電性膜の成分を含む溶液を吸収可能な樹脂パターンを形成する樹脂パターン形成工程と、
該樹脂パターンに前記導電性膜又は半導電性膜の成分を含む溶液を吸収させる吸収工程と、
該吸収工程後に、前記溶液を吸収した樹脂パターンを高温乾燥する樹脂硬化工程と、
該樹脂パターンを保護膜にして下地膜をエッチングする下地膜エッチング工程と、
前記樹脂パターンを焼成して、導電性膜又は半導電性膜の成分を含む膜パターンを形成することを特徴とする膜パターンの製造方法。 Forming a base film;
A resin pattern forming step of forming a resin pattern capable of absorbing a solution containing a component of a conductive film or a semiconductive film on the base film;
An absorption step of absorbing a solution containing a component of the conductive film or the semiconductive film in the resin pattern;
After the absorption step, a resin curing step of drying the resin pattern that has absorbed the solution at a high temperature;
A base film etching step of etching the base film using the resin pattern as a protective film;
A method of manufacturing a film pattern, comprising baking the resin pattern to form a film pattern containing a component of a conductive film or a semiconductive film.
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