JP3948247B2

JP3948247B2 - Method for forming a film pattern

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Publication number: JP3948247B2
Application number: JP2001331371A
Authority: JP
Inventors: 昌宏古沢
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-10-29
Filing date: 2001-10-29
Publication date: 2007-07-25
Anticipated expiration: 2021-10-29
Also published as: JP2003133692A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に膜パターンを形成するのに好適な膜パターンの形成方法および形成装置、ならびにこれにより得られる膜構造体、電気光学装置、および電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
例えば半導体素子やその他の回路素子は、シリコン、ガラス、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の基板上に、回路パターンや配線パターンなどの膜パターンを形成して製造される。従来、このような膜パターンの形成には、例えばリソグラフィー法が用いられている。リソグラフィー法による場合、予め導電膜を塗布した基板上にレジストと呼ばれる感光材を塗布し、回路パターンを照射して現像し、レジストパターンに応じて導電膜をエッチングすることで配線（膜パターン）を形成するものである。
しかしながらリソグラフィー法は真空装置などの大掛かりな設備と複雑な工程を必要とし、また材料使用効率も数％程度でそのほとんどを捨ててしまわざるを得ず、製造コストが高いという問題があった。
【０００３】
ところで、米国特許第５１３２２４８号では、微粒子を分散させた液体をインクジェット法にて基板上に吐出することによって、直接パターン塗布し、その後熱処理やレーザー照射を行なって導電膜配線（膜パターン）に変換する方法が提案されている。この方法によれば、フォトリソグラフィーが不要となり、プロセスは大幅に簡単なものとなる。また、工程が単純で原材料の使用量も少なくてすむというメリットがある。
しかしながら、このようなインクジェット法によるパターニングにおいては、基板上に吐出された液滴が流動性を有しているため、膜に変換されるまでの間に基板上で広がり易く、膜パターンの線幅や形状の制御が難しい。
【０００４】
そこで、例えば特開昭５９−７５２０５号公報には、基板上にバンクを設け、バンク内に液体をインクジェット法にて塗布することにより、基板状での液体の広がりを制御することが記載されている。
しかしながらこの方法では、バンクをフォトリソグラフィーを用いて形成するために、コスト高につながってしまうという問題があった。
【０００５】
一方本発明者等は、先に、撥液部と親液部のパターンを形成した基板の親液部にインクジェット等の方法で選択的に液体材料を塗布することにより、バンクを用いずにμｍオーダーの線幅で微細なパターンを形成できる方法を提案した（特願２００１−１９７８０１）。
しかしながらこの方法は、従来のリソグラフィー法によって膜パターンを形成する方法よりは工程数が少ないものの、少なくとも親液部、撥液部のパターンを形成するために、マスク等を用いた工程が必要である。また液体の塗布をインクジェット法で行う場合は、親液パターン上に正確に塗布するためのアライメントマークおよびアライメント工程が必要となり、プロセスが煩雑となる。
【０００６】
そこで本発明者等は、さらに、基板に撥液部と親液部を設けずに、インクジェット法にて細線状の（液滴の直径程度の線幅の）膜パターンを形成する方法を提案した（特願２００１−１９３６７９）。この方法では、基板全体にある程度の撥液性をもたせることによって、基板上に塗布された液滴の広がりを抑えるとともに、液滴の一部が重なりあうようにライン状に液滴を吐出し、かつ液滴どうしの重なり量を制御することによって、良好なライン形状が得られる。
しかしながら、この方法では、液滴の重なり量が多すぎると、特にラインが曲がっている部分や基板上の傷やゴミなどのイレギュラーな部分で、液滴が流動してバルジと呼ばれる液溜りが生じ易く、塗布した液体がバルジに集まってしまうと断線が生じることがあるので、バルジの発生を防ぐために液滴の重なり量を少なめに制御する必要がある。そのため、一度に基板に塗布できる量が限られており、導電性が要求される配線を形成する場合など、厚膜の膜パターンを形成するには何度か重ね塗りをする必要があった。
【０００７】
本発明はこれらの課題を解決するもので、微細な膜パターンを簡単な工程によって低コストで形成でき、しかも厚膜の膜パターンを効率良く形成できる膜パターンの形成方法および形成装置、ならびにこれにより得られる膜構造体、電気光学装置、および電子機器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明の膜パターンの形成方法は、載置台に載置された基板を前記載置台に組み込まれたホットプレートにより加熱し、前記基板の温度を、インクジェットヘッド内における液体の温度より高く、かつ、前記液体に含まれる溶媒または分散媒の沸点以下に制御する第１工程と、前記インクジェットヘッドを前記基板と重なる位置に移動させる第２工程と、前記インクジェットヘッドから前記基板に前記液体からなる第１の液滴を吐出する第３工程と、前記インクジェットヘッドを前記載置台と重ならない位置に移動させ、前記インクジェットヘッドを冷却する第４工程と、前記インクジェットヘッドを前記基板と重なる位置に移動させる第５工程と、前記インクジェットヘッドから前記基板に前記液体からなる第２の液滴を吐出する第６工程と、を含むことを特徴とする。
前記液体が第１の溶媒または分散媒と、前記第１の溶媒または分散媒より沸点の低い第２の溶媒または分散媒とを含み、前記第１工程の後の前記基板の温度が前記第２の溶媒または分散媒の沸点より低い、ことが好ましい。
前記載置台が、断熱機構と、前記基板を吸着固定するためのホルダーと、を含み、前記断熱機構と前記ホットプレートと前記ホルダーとがこの順に積層されている、ことが好ましい。
前記第１工程の前に、前記基板に自己組織化膜を形成する工程を含む、ことが好ましく、前記自己組織化膜が前記基板と結合しない側にフルオロ基を有する、ことが好ましい。
前記第３工程及び前記第６工程における前記溶媒または分散媒の室温での蒸気圧が０．００１ｍｍＨｇ以上２００ｍｍＨｇ以下である、ことが好ましい。前記第３工程及び前記第６工程における前記溶媒または分散媒の室温での蒸気圧が０．００１ｍｍＨｇ以上５０ｍｍＨｇ以下である、ことがより好ましい。
前記第３工程及び前記第６工程における前記溶媒または分散媒の粘度が１ｍＰａ・ｓ以上５０ｍＰａ・ｓ以下である、ことことが好ましい。
前記第４工程が１秒以上である、ことが好ましい。
前記第４工程において、前記インクジェットヘッドを空冷する、ことが好ましい。
前記第４工程において、前記インクジェットヘッドをクリーニング機構に移動させる、ことが好ましい。
前記液体が導電性微粒子を含むものである、ことが好ましく、前記第６工程のあと、前記基板に光を照射し、前記基板上に形成された膜を導電性に変換する、ことが好ましい。
前記液体が有機ケイ素化合物を含むものである、ことが好ましく、前記第６工程のあと、前記基板に光を照射し、前記基板上に形成された膜をシリコンに変換する、ことが好ましい。
【０００９】
本発明において、膜パターンを付与しようとする基板は、表面の親液性が一様なものである。本発明において、基板表面の親液性が一様であるとは、基板に親液部と撥液部とが設けられていない状態をいう。
本発明によれば、親液性が略一様な基板表面上に液体を吐出するので、例えば基板表面に撥液部と親液部を設けたりするための複雑な表面処理工程が不要である。またインクジェット装置により液体を塗布するので、工程数が少なくて済み、材料使用効率も高く、低コストで膜パターンを形成することができる。
基板表面上に液体を吐出する際に、基板表面の温度が溶剤の沸点以下でかつ液体の温度より高い温度に制御されているので、基板表面上に着弾した液体は直ぐに乾燥が始まる。これにより、着弾した液滴の流動性が急速に低下するので、液滴の一部が重なりあうように次の液滴が吐出されても、バルジ（液溜まり）の発生が回避される。また液滴の重なり量を大きくしても、バルジが生じ難いので、膜厚の厚い膜パターンを効率良く形成することができる。また基板表面上に着弾した液滴が直ぐに乾燥し始めることにより、基板表面上における液滴の広がり抑えられるので、膜形状を制御し易く、線幅が小さい膜パターンも精度良く形成することができる。
一方、基板表面の温度が吐出される液体の沸点より高くなると、着弾後に液滴の沸騰が始まるため、液滴の形が崩れたり、膜質が劣化し基板への密着性が悪くなる。
また、本発明の方法によれば、基板上にバンクを設けなくても、表面が平坦な基板上に良好な膜パターンを形成することができる。ここで、基板表面が平坦であるとは、例えばバンクが設けられていないなど、膜パターンが形成される領域とそれに隣接する領域とで高低差が無い状態をいう。
【００１０】
前記塗布工程において、基板表面の温度が溶剤の沸点以下でかつ液体の温度より高い温度に制御するためには、前記液体の溶剤の沸点に応じて、基板表面に対する加熱を行ってもよく、吐出手段内の液体に対する冷却を行ってもよく、あるいはこれらの両方を行ってもよい。
【００１１】
前記塗布工程において、前記吐出手段からの液体の吐出を、前記吐出手段を冷却する冷却工程を挟んで複数回行うことが好ましい。
塗布工程においては、基板表面の温度が吐出手段内の液体の温度よりも高く制御されているので、吐出手段を基板表面に近接させて液体を吐出させている間に吐出手段の温度が上昇し易い。吐出手段の温度が上昇すると、ノズルの目詰まりが生じ吐出不良が起こり易くなるので、これを防ぐために、液体の吐出を、吐出手段を冷却する冷却工程を挟みながら複数回行うことが好ましい。
【００１２】
前記冷却工程において、前記吐出手段を、吐出時よりも基板表面から離れた位置に１秒以上保持することによって、吐出手段を冷却させてもよい。
かかる方法によれば、吐出手段の動作を制御するだけで、特に冷却手段を設けなくても吐出手段を冷却して、吐出手段の温度上昇による吐出不良を防止することができる。
あるいは、吐出手段を水冷するなど、吐出手段を積極的に冷却する冷却手段を用いて、前記冷却工程を行うこともできる。
【００１３】
前記塗布工程において、前記冷却工程を挟みながら、同じ部位に対して、前記吐出手段からの液体の吐出を複数回行って重ね塗りしてもよい。
かかる方法によれば、基板表面上に着弾した液滴は直ぐに乾燥し始めるので、間に乾燥工程を設けなくても重ね塗りすることができ、より膜厚が大きい膜パターンを効率良く形成することができる。
【００１４】
前記塗布工程に先立ち、前記基板表面を表面処理して前記液体に対する接触角を制御する表面処理工程を設けることが好ましい。
予め、基板表面における液体に対する接触角を制御しておくことによって、吐出された液体の濡れ広がり性を制御することができる。
【００１５】
前記基板表面における、前記液体に対する接触角が３０［ｄｅｇ］以上１２０［ｄｅｇ］以下であることが好ましい。
基板表面における液体の接触角が３０［ｄｅｇ］より小さいと、基板上で液滴が濡れ広がりすぎるため、膜パターンの形状が乱れるおそれがある。
一方、基板表面における前記液体の接触角が大きいほど、基板着弾後の液体の濡れ広がりが小さくなるので、膜パターンの細線化、膜厚化を図ることができる。また、一般的には、基板表面における前記接触角が大きくて撥水性が高いほどバルジが生じ易いが、本発明によれば、着弾後の液滴が直ぐに乾燥し始めるので、接触角が大きくてもバルジの発生を防止することができる。ただし、本発明において基板表面における前記接触角が大きすぎると膜パターンの密着性の低下が著しくなるので１２０［ｄｅｇ］以下とすることが好ましい。
なお、接触角は、基板側と液体側の相互関係によって決まるため、液体側の性状にも依存する。しかし、インクジェット法により吐出する液体の性状には表面張力や粘度等に制限があるため、液体の性状のみを調整して接触角を調整することは事実上困難である。したがって、基板側の表面処理により接触角を調整することが適当である。
【００１６】
本発明は、前記膜形成成分が導電性微粒子を含有する場合に好適に適用できる。
かかる方法によれば、簡単な工程により、低コストで導電膜配線を形成することができ、液体の塗布時にバルジの発生が抑えられるので、断線や短絡等の不良が生じ難い。電気伝導に有利な厚膜化を効率的に達成することができる。膜形状の制御が容易であるので、線幅が小さい導電膜配線も精度良く形成することができる。
前記膜形成成分が導電性微粒子を含有する場合、前記塗布工程後に。前記膜形成成分を、熱処理または光処理によって導電膜に変換する工程を有することが好ましい。これにより、導電性微粒子の導電性を発現させて、導電性を有する膜とすることができる。
【００１７】
本発明の膜パターン形成方法は、上記に挙げた導電性微粒子からなる導電膜配線の形成に好適であるほか、シリコン膜パターンの形成にも適用できる。
本発明の膜構造体は、基板と、該基板上に形成された膜パターンを備えてなり、本発明の膜パターンの形成方法により形成された膜パターンを備えてなることを特徴とする。
本発明によれば、バルジの発生や断線がなく形状精度が良好で、厚膜化や細線化の要請も効率的に満たし得る膜パターンを備えた膜構造体を低コストで得ることができる。
【００１８】
本発明の電気光学装置は、基板と、該基板上に形成された導電膜配線を備えてなり、前記導電膜配線が本発明の膜パターンの形成方法により形成されたことを特徴とする。
本発明によれば、膜厚が厚く電気伝導に有利で、形状精度が良好で断線や短絡等の発生が抑えられ、細線化の要請も満たし得る導電膜配線を備えた電気光学装置が得られる。
本発明の電気光学装置としては、例えば液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマ型表示装置等を挙げることができる。
また、本発明に係る電子機器は、本発明に係る電気光学装置を備えることを特徴とする。
また、本発明の非接触型カード媒体は、基板と、該基板上に形成されたアンテナ回路を備えてなり、前記アンテナ回路が本発明の膜パターンの形成方法により形成されたことを特徴とする。
これらの発明によれば、配線部やアンテナの断線や短絡等のパターン形状不良が生じにくく、厚膜化や細線化の要請も効率的に満たすことができ、しかも低コスト化が可能な電気光学装置およびこれを用いた電子機器並びに非接触型カード媒体を提供することができる。
【００１９】
本発明の膜パターン形成装置は、親液性が略一様な基板表面上に、膜形成成分および溶剤を含有する液体を吐出して膜パターンを形成する膜パターン形成装置であって、前記基板表面上に、前記液体を吐出する吐出手段と、前記吐出手段と前記基板を相対的に移動させる移動手段と、前記基板表面を前記溶剤の沸点以下に加熱する加熱手段および／または前記吐出手段内の前記液体を冷却する冷却手段を備えたことを特徴とする。
かかる装置によれば、基板表面の温度が溶剤の沸点以下でかつ液体の温度より高い温度に制御した状態で、前記液体を基板表面上に吐出することができるので簡単な操作で膜厚の厚い膜パターンを効率良く形成することができ、線幅が小さい膜パターンも精度良く形成することができる。
【００２０】
本発明の装置は、前記膜形成成分が導電性微粒子を含有する場合に好適に適用できる。
本発明によれば、膜厚が厚くて電気伝導に有利で、断線や短絡等の不良発生が抑えられ、しかも細線化の要請も満たし得る導電膜配線を形成することができる。
この場合、前記膜形成成分を導電膜に変換する熱処理手段または光処理手段を備えることが好ましい。これにより、導電性微粒子の導電性を発現させて、導電性を有する膜とすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態について詳細に説明する。
［第１実施形態］
第１実施形態として、本発明の膜パターン形成方法を用いて導電膜配線を形成する方法について説明する。
図１は、本実施形態で好適に用いられる膜パターン形成装置の例を示した概略斜視図である。
この例において、膜パターン形成装置１００は、インクジェットヘッド群１と、インクジェットヘッド群１をＸ方向に駆動するための移動手段として、Ｘ方向ガイド軸２と、Ｘ方向ガイド軸２を回転させるＸ方向駆動モータ３とを備えている。
また、基板Ｗを固定する機構および該基板Ｗを加熱する機構（加熱手段）を備えた載置台４と、載置台４をＹ方向に駆動するための移動手段として、Ｙ方向ガイド軸５と、Ｙ方向ガイド軸５を回転させるＹ方向駆動モータ６とを備えている。
また、Ｘ方向ガイド軸２とＹ方向ガイド軸５とが、各々所定の位置に固定される基台７を備え、その基台７の下部には、制御装置８を備えている。
また、冷却機構を兼ねたクリーニング機構部１４およびヒータ１５とを備えている。
【００２２】
インクジェットヘッド群１は、導電性微粒子を含有する分散液をノズル（吐出口）から吐出して所定間隔で基板に付与する複数のインクジェットヘッドＨ（吐出手段）を備えている。そして、これら複数のインクジェットヘッドＨはそれぞれ、制御装置８から供給される吐出電圧に応じて個別に分散液を吐出できるようになっている。
インクジェットヘッド群１はＸ方向ガイド軸２に固定され、Ｘ方向ガイド軸２には、Ｘ方向駆動モータ３が接続されている。Ｘ方向駆動モータ３は、ステッピングモータ等であり、制御装置８からＸ軸方向の駆動パルス信号が供給されると、Ｘ方向ガイド軸２を回転させるようになっている。そして、Ｘ方向ガイド軸２が回転させられると、インクジェットヘッド群１が基台７に対してＸ軸方向に移動するようになっている。
本実施形態において、インクジェットヘッド群１に設けられている個々のインクジェットヘッドＨは、図２に示すように、ノズルプレート面１２を除く部分が二重壁構造の冷却ジャケット１１（冷却手段）で覆われており、一対の接続口１３を通じて冷却ジャケット１１の二重壁内部の流路に冷却水を循環させることによって、インクジェットヘッドＨを水冷できるように構成されている。また図示していないが、インクジェットヘッドＨの温度を測定する手段が設けられており、制御装置８は該温度測定手段で測定された温度に応じて冷却水の温度を制御できるように構成されている。
【００２３】
載置台４は、この膜パターン形成装置１００によって液体が付与される基板Ｗを載置させるもので、この基板Ｗを基準位置に固定する機構を備えている。
本実施形態において、積載台４には、図３に示すように、基板Ｗを加熱するためのホットプレート４２（加熱手段）が組み込まれている。また、ホットプレート４２からの熱が積載台４を通じて基台７に伝わらないように、ホットプレート４２と載置台４との間に断熱機構４１が設けられている。さらに、ホットプレート４２の上には基板Ｗを吸着固定するためのホルダー４３が設けられており、基板Ｗホルダー４３の上に固定される。また図示していないが、基板Ｗの表面温度を測定する手段が設けられており、制御装置８は該温度測定手段で測定された温度に応じてホットプレート４２の温度を制御できるように構成されている。
載置台４はＹ方向ガイド軸５に固定され、Ｙ方向ガイド軸５には、Ｙ方向駆動モータ６が接続されている。Ｙ方向駆動モータ６は、ステッピングモータ等であり、制御装置８からＹ軸方向の駆動パルス信号が供給されると、Ｙ方向ガイド軸５を回転させるようになっている。そして、Ｙ方向ガイド軸５が回転させられると、載置台４が基台７に対してＹ軸方向に移動するようになっている。
【００２４】
制御装置８は、インクジェットヘッド群１の各インクジェットヘッドＨに液滴の吐出制御用電圧を供給するとともに、冷却ジャケット１１内で循環させる冷却水の温度を制御してインクジェットヘッドＨの温度を制御する。また、Ｘ方向駆動モータ３にインクジェットヘッド群１のＸ軸方向の移動を制御する駆動パルス信号を、Ｙ方向駆動モータ６に載置台４のＹ軸方向の移動を制御する駆動パルス信号を供給する。さらに、制御装置８はホットプレート４２を制御して基板Ｗの温度を制御する。
【００２５】
クリーニング機構部１４は、インクジェットヘッド群１をクリーニングする機構を備えている。クリーニング機構部１４は、Ｙ方向の駆動モータ装置１６によってＹ方向ガイド軸５に沿って移動するようになっている。クリーニング機構部１４の移動も、制御装置８によって制御されている。
また、このクリーニング機構部１４はインクジェットヘッド群１の冷却装置も兼ねており、基板加熱用ホットプレート４２からの熱が伝わりにくいように、載置台４と離間してＹ方向ガイド軸５上に設置されている。したがって、インクジェットヘッド群１が、クリーニングのためにクリーニング機構部１４でしばらく待機している間に、インクジェットヘッドＨの温度が低下する。クリーニング機構部１４において、インクジェットヘッドＨの温度は、基板Ｗの温度と室温との温度差および待機時間に応じて低下するが、クリーニング機構部１４に、必要に応じて、例えば空冷装置などクリーニング中のインクジェットヘッドＨを積極的に冷却するための機構を設けてもよい。
【００２６】
本実施形態において、ヒータ１５は、ランプアニールにより基板Ｗを熱処理する手段であり、基板上に吐出された液体の蒸発・乾燥を行うとともに導電膜に変換するための熱処理を行うことができる。このヒータ１５の電源の投入および遮断も制御装置８によって制御されるように構成されている。
【００２７】
本実施形態の膜パターン形成装置１００において、基板Ｗ上の所定の位置に液体を吐出するためには、制御装置８から所定の駆動パルス信号をＸ方向駆動モータ３および／またはＹ方向駆動モータ６に供給し、インクジェットヘッド群１および／または載置台４を移動させることにより、インクジェットヘッド群１と基板Ｗ（載置台４）とを相対移動させる。そして、この相対移動の間にインクジェットヘッド群１における所定のインクジェットヘッドＨに制御装置８から吐出電圧を供給し、当該インクジェットヘッドＨから液体を吐出させる。
【００２８】
本実施形態の膜パターン形成装置１００において、インクジェットヘッド群１の各インクジェットヘッドＨからの液体の吐出量は、制御装置８から供給される吐出電圧の大きさによって調整できる。
また、基板Ｗに吐出される液滴のピッチは、インクジェットヘッド群１と基板Ｗ（載置台４）との相対移動速度およびインクジェットヘッド群１からの吐出周波数（吐出電圧供給の周波数）によって決定される。
【００２９】
本実施形態の膜パターン形成装置１００によれば、基板Ｗの加熱および／またはインクジェットヘッドＨの冷却を行いつつ、基板Ｗの表面への液体を吐出することができる。また必要に応じてインクジェットヘッド群１をクリーニング機構部１４で待機させることによってインクジェットヘッドＨ内の液体の温度を速やかに低下させることができる。
さらに、ヒータ１５を備えているので、塗布工程と、基板Ｗ上に塗布された液体を熱処理して膜に変換する膜変換工程を連続して効率良く行うことができる。
【００３０】
本実施形態に係る導電膜配線（膜パターン）形成方法は、表面処理工程と塗布工程と膜変換工程とから概略構成され、塗布工程は、分散液調製工程、吐出工程から概略構成される。
（表面処理工程）
導電膜配線を形成すべき基板としては、Ｓｉウエハー、石英ガラス、ガラス、プラスチックフィルム、金属板など各種のものを用いることができる。また、これら各種の素材基板の表面に半導体膜、金属膜、誘電体膜、有機膜などが下地層として形成されたものを導電膜配線を形成すべき基板として用いてもよい。
この導電膜配線を形成すべき基板の表面に対して、導電性微粒子を含有した液体の接触角が、３０［ｄｅｇ］以上１２０［ｄｅｇ］以下、好ましくは３０［ｄｅｇ］以上９０［ｄｅｇ］以下となるように表面処理を施す。
このように表面の接触角（親液性または撥液性）を制御するためには、以下に説明する種々の表面処理方法が採用できる。
【００３１】
表面処理の方法の一つとして、導電膜配線を形成すべき基板の表面に、有機分子膜などからなる自己組織化膜を形成する方法が挙げられる。
基板表面を処理するための有機分子膜は、基板に結合可能な官能基と、その反対側に親液基あるいは撥液基といった基板の表面性を改質する（表面エネルギーを制御する）官能基と、これらの官能基を結ぶ炭素の直鎖あるいは一部分岐した炭素鎖を備えており、基板に結合して自己組織化して分子膜、例えば単分子膜を形成するものである。
【００３２】
自己組織化膜とは、基板などの下地層の構成原子と反応可能な結合性官能基とそれ以外の直鎖分子とからなり、該直鎖分子の相互作用により極めて高い配向性を有する化合物を、配向させて形成された膜である。この自己組織化膜は、単分子を配向させて形成されているので、極めて膜厚を薄くすることができ、しかも、分子レベルで均一な膜となる。即ち、膜の表面に同じ分子が位置するため、膜の表面に均一でしかも優れた撥液性や親液性を付与することができる。
【００３３】
上記の高い配向性を有する化合物として、例えばフルオロアルキルシランを用いた場合には、膜の表面にフルオロアルキル基が位置するように各化合物が配向されて自己組織化膜が形成されるので、膜の表面に均一な撥液性が付与される。
【００３４】
このような自己組織化膜を形成する化合物としては、ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロデシルトリエトキシシラン、ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロデシルトリメトキシシラン、ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロデシルトリクロロシラン、トリデカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロオクチルトリエトキシシラン、トリデカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロオクチルトリメトキシシラン、トリデカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロオクチルトリクロロシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン等のフルオロアルキルシラン（以下「ＦＡＳ」という）を挙げることができる。使用に際しては、一つの化合物を単独で用いるのも好ましいが、２種以上の化合物を組合せて使用しても、本発明の所期の目的を損なわなければ制限されない。また、本発明においては、前記の自己組織化膜を形成する化合物として、前記ＦＡＳを用いるのが、基板との密着性および良好な撥液性を付与する上で好ましい。
【００３５】
ＦＡＳは、一般的に構造式ＲｎＳｉＸ_(4-n)で表される。ここでｎは１以上３以下の整数を表し、Ｘはメトキシ基、エトキシ基、ハロゲン原子などの加水分解基である。またＲはフルオロアルキル基であり、（ＣＦ₃）（ＣＦ₂）ｘ（ＣＨ₂）_yの（ここでｘは０以上１０以下の整数を、ｙは０以上４以下の整数を表す）構造を持ち、複数個のＲまたはＸがＳｉに結合している場合には、ＲまたはＸはそれぞれすべて同じでも良いし、異なっていてもよい。Ｘで表される加水分解基は加水分解によりシラノールを形成して、基板（ガラス、シリコン）等の下地のヒドロキシル基と反応してシロキサン結合で基板と結合する。一方、Ｒは表面に（ＣＦ₃）等のフルオロ基を有するため、基板等の下地表面を濡れない（表面エネルギーが低い）表面に改質する。
【００３６】
有機分子膜などからなる自己組織化膜は、上記の原料化合物と基板とを同一の密閉容器中に入れておき、室温の場合は２〜３日程度の間放置すると基板上に形成される。また、密閉容器全体を１００℃に保持することにより、３時間程度で基板上に形成される。以上に述べたのは、気相からの形成法であるが、液相からも自己組織化膜は形成可能である。例えば、原料化合物を含む溶液中に基板を浸積し、洗浄、乾燥することで基板上に自己組織化膜が得られる。
なお、自己組織化膜を形成する前に、基板表面に紫外光を照射したり、溶剤により洗浄したりして、前処理を施すことが望ましい。
【００３７】
表面処理の他の方法として、常圧または真空中でプラズマ照射する方法が挙げられる。プラズマ処理に用いるガス種は、導電膜配線を形成すべき基板の表面材質等を考慮して種々選択できる。
たとえば、４フッ化メタン、ヘキサフルオロエタン、パーフルオロヘキサンなどのフルオロカーボン等を処理ガスとして使用できる。
【００３８】
表面処理は、所望の撥液性を有するフィルム、例えばテフロン（登録商標）加工されたポリイミドフィルム等を基板表面に貼着することによっても行うことができる。
また、上記の方法では撥液性が高くなりすぎる場合には、数秒間〜数分間の紫外線照射（１７０〜４００ｎｍ）により、撥液性を調整することができる。
【００３９】
（分散液調製工程）
次に、表面処理後の基板上に吐出する導電性微粒子を含有する液体について説明する。
導電性微粒子を含有する液体としては、導電性微粒子を溶剤に分散させた分散液を用いる。なお、導電性微粒子を含有する液体において、上記溶剤は厳密には分散媒であるが、本明細書においては、膜形成成分と混合して用いられる溶媒および分散媒を総称して溶剤という。
ここで用いられる導電性微粒子は、金、銀、銅、パラジウム、ニッケルの何れかを含有する金属微粒子の他、導電性ポリマーや超電導体の微粒子などが用いられる。これらの導電性微粒子は、分散性を向上させるために表面に有機物などをコーティングして使うこともできる。導電性微粒子の表面にコーティングするコーティング材としては、例えば上記溶剤の分子をコーティング材として使用することが挙げられる。
導電性微粒子の粒径は５ｎｍ以上０．１μｍ以下であることが好ましい。０．１μｍより大きいと、溶剤への分散性が低下すると共に、インクジェット法による吐出が困難になるからである。また、５ｎｍより小さいと、微粒子に比べてコーティング剤の割合が高くなりすぎて膜中の不純物が多くなってしまう。
【００４０】
導電性微粒子を含有する液体の溶剤としては、室温での蒸気圧が０．００１ｍｍＨｇ以上２００ｍｍＨｇ以下（約０．１３３Ｐａ以上２６６００Ｐａ以下）であるものが好ましい。蒸気圧が２００ｍｍＨｇより高い場合には、吐出後に溶剤が急激に蒸発してしまい、良好な膜を形成することが困難となるためである。
また、溶剤の室温での蒸気圧は０．００１ｍｍＨｇ以上５０ｍｍＨｇ以下（約０．１３３Ｐａ以上６６５０Ｐａ以下）であることがより好ましい。蒸気圧が５０ｍｍＨｇより高い場合には、インクジェット法で液滴を吐出する際に乾燥によるノズル詰まりが起こり易く、安定な吐出が困難となるためである。
一方、蒸気圧が０．００１ｍｍＨｇより低い溶剤の場合、乾燥が遅くなり膜中に溶剤が残留しやすくなり、後工程の熱および／または光処理後に良質の導電膜が得られにくい。
【００４１】
使用する溶剤としては、上記の導電性微粒子を分散できるもので、凝集を起こさないものであれば特に限定されないが、水の他に、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、デカン、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、更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挙げることができる。これらのうち、微粒子の分散性と分散液の安定性、またインクジェット法への適用のし易さの点で、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、更に好ましい溶剤としては水、炭化水素系化合物を挙げることができる。これらの溶剤は、単独でも、あるいは２種以上の混合物としても使用できる。
【００４２】
上記導電性微粒子を溶剤に分散する場合の分散質濃度は１質量％以上８０質量％以下であり、所望の導電膜の膜厚に応じて調整することができる。８０質量％を超えると凝集をおこしやすくなり、均一な膜が得にくい。
【００４３】
上記導電性微粒子の分散液の、吐出時の温度における表面張力は２０ｄｙｎ／ｃｍ以上７０ｄｙｎ／ｃｍ（０．０２Ｎ／ｍ以上０．０７Ｎ／ｍ以下）の範囲に入ることが好ましい。インクジェット法にて液体を吐出する際、表面張力が２０ｄｙｎ／ｃｍ未満であると、インク組成物のノズル面に対する濡れ性が増大するため飛行曲りが生じ易くなり、７０ｄｙｎ／ｃｍを超えるとノズル先端でのメニスカスの形状が安定しないため吐出量、吐出タイミングの制御が困難になるためである。
【００４４】
表面張力を調整するため、上記分散液には、基板との接触角を不当に低下させない範囲で、フッ素系、シリコーン系、ノニオン系などの表面張力調節剤を微量添加することができる。
【００４５】
上記分散液の、吐出時の温度における粘度は１ｍＰａ・ｓ以上５０ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。インクジェット法にて吐出する際、粘度が１ｍＰａ・ｓより小さい場合にはノズル周辺部がインクの流出により汚染されやすく、また粘度が５０ｍＰａ・ｓより大きい場合は、ノズル孔での目詰まり頻度が高くなり円滑な液滴の吐出が困難となるためである。
【００４６】
（吐出工程）
まず、上記分散液を膜パターン形成装置１００のインクジェットヘッドＨに供給し、基板Ｗの温度を、分散液の溶剤の沸点以下で、かつインクジェットヘッドＨ内における分散液の温度より高い温度に制御した状態で、インクジェットヘッド群１と基板Ｗ（載置台４）とを相対移動させつつ、各インクジェットヘッドＨから基板Ｗ上に所定量の分散液を、先に着弾した液滴とその次に着弾する液滴とが一部重なり合うように、一定間隔で吐出する。
ここで、分散液の溶剤として沸点の異なる２種以上の溶剤を併用した場合、基板Ｗの温度は、低い方の沸点以下とする。
【００４７】
図４で示される隣接した液滴どうしの重なりａ／ｂ×１００（単位％）は、液滴の連なりによって形成される線状の膜パターンに断線が生じない範囲で設定される。図４において、ｄは分散液の吐出間隔、ａは着弾した液滴の重なり量、ｂは着弾後の液滴の径であり、ａ＝ｂ−ｄの関係にある。
液滴どうしの重なりａ／ｂ×１００（単位％）を大きくするほど膜厚を厚くできるが、大きすぎるとバルジが生じて断線が多くなる。バルジは、基板Ｗの表面における分散液の接触角が小さいほど、また基板Ｗの表面温度が高いほど生じ難い。一方、厚膜化を図るためには基板Ｗの表面における接触角が大きい方が好ましい。したがって、液滴どうしの重なりａ／ｂ×１００（単位％）は、基板Ｗの表面の親液性と基板Ｗの表面温度に応じて、膜パターンに断線が生じない範囲で、所望の膜厚が得られるように設定するのが好ましい。
【００４８】
この塗布工程において、良好な着弾精度を得るために、インクジェットヘッドＨを基板Ｗに近接させた状態で吐出を行うのが好ましく、例えば、液体の吐出時においてインクジェットヘッドＨの吐出口と基板Ｗとの距離は５０μｍ〜２ｍｍ程度とされる。前述したように、分散液の吐出時には基板Ｗの表面温度がインクジェットヘッドＨ内の液体温度より高くなるように制御されている。したがって、吐出のためにインクジェットヘッドＨと基板Ｗとが近接した状態が維持されるとインクジェットヘッドＨ内の液体温度が上昇する。インクジェットヘッドＨ内の液体の温度が上昇すると、ヘッドが目詰まりを起こして好ましくないので、所定時間吐出する毎にインクジェットヘッドＨを冷却する工程（冷却工程）を設けることが好ましい。
【００４９】
例えば本実施形態においては、インクジェットヘッド群１と基板Ｗ（載置台４）とが相対的にＹ方向に１回〜数回往復する毎に、インクジェットヘッド群１をクリーニング機構部１４で待機させることによって、インクジェットヘッドＨの温度を下げるのが好ましい。
なお、必ずしもクリーニング機構１４で冷却する必要はなく、インクジェットヘッドＨを吐出時よりも基板Ｗの表面から離れた位置に保持することによって、インクジェットヘッドＨの温度を低下させることができる。基板Ｗの表面から離れた位置での保持時間は１秒以上とし、インクジェットヘッドＨの温度が所望の値に低下するように設定される。
また、インクジェットヘッドＨを基板Ｗの表面から離れた位置に移動させるとともに、その位置でインクジェットヘッドＨを空冷するなど積極的に冷却してもよい。
さらに、本実施形態では、個々のインクジェットヘッドＨが冷却ジャケット１１で覆われており、このようにインクジェットヘッドＨに冷却手段が設けられている場合には、この冷却手段でインクジェットヘッドＨを冷却することによって、インクジェットヘッドＨ内の液温を一定に保つことも可能である。
【００５０】
塗布工程において、同じ部位に対して、前記吐出手段からの液体の吐出を複数回繰り返して重ね塗りをすることができる。重ね塗りすることによって膜パターンの厚膜化を図ることができる。
本実施形態では、基板Ｗの表面上に着弾した液滴は速やかに乾燥されるので、乾燥工程を挟まずに重ね塗りをしても、先に着弾した液滴と後で着弾した液滴とが互いに引き合ってバルジを生じることはないので、効率よく重ね塗りを行うことができる。
【００５１】
（熱処理／光処理工程）
吐出工程において基板Ｗの表面上に吐出された分散液は速やかに乾燥されるが、微粒子間の電気的接触をよくするために、溶剤を完全に除去する必要がある。また、導電性微粒子の表面に分散性を向上させるために有機物などのコーティング材がコーティングされている場合には、このコーティング材も除去する必要がある。そのため、吐出工程後の基板Ｗに対して熱処理および／または光処理が施される。
【００５２】
熱処理および／または光処理は通常大気中で行なわれるが、必要に応じて、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガス雰囲気中で行なうこともできる。熱処理および／または光処理の処理温度は溶剤の沸点（蒸気圧）、圧力（雰囲気の圧力）および微粒子の熱的挙動（熱安定性や酸化され易さ）や、コーティング材の有無や量、基材の耐熱温度などを考慮して適宜決定される。
たとえば、有機物からなるコーティング材を除去するためには、約３００℃で焼成することが好ましい。また、プラスチックなどの基板を使用する場合には、室温以上１００℃以下で行なうことが好ましい。
【００５３】
熱処理および／または光処理は通常のホットプレート、電気炉などによる処理の他、ランプアニールによって行なうこともできる。ランプアニールに使用する光の光源としては、特に限定されないが、赤外線ランプ、キセノンランプ、ＹＡＧレーザー、アルゴンレーザー、炭酸ガスレーザー、ＸｅＦ、ＸｅＣｌ、ＸｅＢｒ、ＫｒＦ、ＫｒＣｌ、ＡｒＦ、ＡｒＣｌなどのエキシマレーザーなどを光源として使用することができる。これらの光源は一般には、出力１０Ｗ以上５０００Ｗ以下の範囲のものが用いられるが、本実施形態では１００Ｗ以上１０００Ｗ以下の範囲で十分である。
以上の工程により基板上に塗布された液体は微粒子間の電気的接触が確保され、導電性膜に変換される。
【００５４】
本実施形態によれば、分散液の吐出時に、液滴どうしが重なり合うように着弾させてもバルジの発生が抑えられ良好な膜形状が得られるので、簡単な工程で厚膜の膜パターンを形成することができ、膜パターンの形状精度も良い。
したがって、本実施形態によれば、膜厚が厚くて電気伝導に有利で、断線や短絡等の不良が生じにくく、しかも細線化が可能な導電膜配線が低コストで得られる。
【００５５】
［第２実施形態］
第２実施形態として、本発明の膜パターン形成方法によりシリコン膜パターンを形成する方法について説明する。本実施形態に係るシリコン膜パターン形成方法は、表面処理工程と塗布工程と熱処理／光処理工程とから概略構成され、塗布工程は、溶液調製工程と吐出工程から概略構成される。以下、各工程について説明する。
【００５６】
（表面処理工程）
シリコン薄膜パターンを形成すべき基板としては、Ｓｉウエハー、石英ガラス、ガラス、プラスチックフィルム、金属板など各種のものを用いることができる。また、これら各種の素材基板の表面に半導体膜、金属膜、誘電体膜、有機膜などが下地層として形成されたものをシリコン薄膜パターンを形成すべき基板として用いてもよい。
このシリコン薄膜パターンを形成すべき基板の表面に対して、有機ケイ素化合物を含有した液体の接触角が、３０［ｄｅｇ］以上１２０［ｄｅｇ］以下、好ましくは３０［ｄｅｇ］以上９０［ｄｅｇ］以下となるように表面処理を施す。
このように表面の撥液性（濡れ性）を制御する方法は第１実施形態と同様なので、その説明を省略する。
【００５７】
（溶液調製工程）
次に、表面処理後の基板上に吐出する有機ケイ素化合物を含有する液体について説明する。
有機ケイ素化合物を含有する液体としては、有機ケイ素化合物を溶剤（溶媒）に溶解させた溶液を用いる。ここで用いられる有機ケイ素化合物は、一般式ＳｉnＸm（ここで、Ｘは水素原子および／またはハロゲン原子を表し、ｎは３以上の整数を表し、ｍはｎまたは２ｎ−２または２ｎまはた２ｎ＋２の整数を表す）で表される環系を有するシラン化合物であることを特徴とする。
ここでｎは３以上であるが、熱力学的安定性、溶解性、精製の容易性などの点でｎは５〜２０程度、特に５あるいは６の環状シラン化合物が好ましい。５より小さい場合にはシラン化合物自体が環による歪みにより不安定になるため取り扱いに難点が生じる。またｎが２０より大きい場合にはシラン化合物の凝集力に起因する溶解性の低下が認められ使用する溶剤の選択が狭まる。
また、本発明に使用するシラン化合物の一般式ＳｉnＸm中のＸは水素原子および／またはハロゲン原子である。これらのシラン化合物はシリコン膜への前駆体化合物であるため、熱処理および／または光処理で最終的にはアモルファス或いは多結晶状シリコンにする必要があり、ケイ素−水素結合、ケイ素−ハロゲン結合は上記の処理で開裂し新たにケイ素−ケイ素結合が生じ最終的にシリコンへと変化されるものである。ハロゲン原子としては、通常フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子であり、上記結合開裂の点で塩素、臭素が好ましい。Ｘは水素原子単独またはハロゲン原子単独でもよいし、水素原子とハロゲン原子の総和がｍとなるような部分ハロゲン化シラン化合物でもよい。
【００５８】
さらに、これらのシラン化合物は必要に応じてホウ素やリンなどの第三族あるいは第五族の元素で変性した化合物を使用することもできる。変性シラン化合物の具体例としては、炭素原子を含まないものが好ましく、一般式Ｓｉ_aＸ_bＹ_c（ここで、Ｘは水素原子および／またはハロゲン原子を表し、Ｙはホウ素原子またはリン原子を表し、ａは３以上の整数を表し、ｂはａ以上で２ａ＋ｃ＋２以下の整数を表し、ｃは１以上でａ以下の整数を表す）で表される変性シラン化合物が挙げられる。ここで、熱力学的安定性、溶解性、精製の容易性などの点でａとｃの和が５〜２０程度、特に５あるいは６の変性シラン化合物が好ましい。ａ＋ｃが５より小さい場合には変性シラン化合物自体が環による歪みにより不安定になるため取り扱いに難点が生じる。またａ＋ｃが２０より大きい場合には変性シラン化合物の凝集力に起因する溶解性の低下が認められ使用する溶媒の選択が狭まる。
また、上記変性シラン化合物の一般式Ｓｉ_aＸ_bＹ_c中のＸは、上記のＳｉ_nＸ_mで表される無変性のシラン化合物の一般式中におけるＸと同様に水素原子および／またはハロゲン原子であり、通常フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子であり、上記結合開裂の点で塩素、臭素が好ましい。Ｘは水素原子単独またはハロゲン原子単独でもよいし、水素原子とハロゲン原子の総和がｂとなるような部分ハロゲン化シラン化合物でもよい。
【００５９】
有機ケイ素化合物を含有する液体の溶剤としては、室温での蒸気圧が０．００１ｍｍＨｇ以上２００ｍｍＨｇ以下（約０．１３３Ｐａ以上２６６００Ｐａ以下）であるものが好ましい。蒸気圧が２００ｍｍＨｇより高い場合には、吐出後に溶剤が急激に蒸発してしまい、良好な膜を形成することが困難となるためである。
また、溶剤の蒸気圧は０．００１ｍｍＨｇ以上５０ｍｍＨｇ以下（約０．１３３Ｐａ以上６６５０Ｐａ以下）であることがより好ましい。蒸気圧が５０ｍｍＨｇより高い場合には、インクジェット法で液滴を吐出する際に乾燥によるノズル詰まりが起こり易く、安定な吐出が困難となるためである。
一方、室温での蒸気圧が０．００１ｍｍＨｇより低い溶剤の場合、乾燥が遅くなり膜中に溶剤が残留しやすくなり、後工程の熱および／または光処理後に良質の導電膜が得られにくい。
【００６０】
使用する溶剤としては、上記の有機ケイ素化合物を溶解できるものであれば特に限定されないが、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、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、シクロへキシルベンゼンなどの炭化水素系溶剤の他、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溶、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溶剤を挙げることができる。
これらの内、有機ケイ素化合物の溶解性と該溶液の安定性の点で炭化水素系溶剤、エーテル系溶剤が好ましく、さらに好ましい溶剤としては炭化水素系溶剤を挙げることができる。これらの溶剤は、単独でも、或いは２種以上の混合物としても使用できる。
【００６１】
上記有機ケイ素化合物を溶剤に溶解する場合の溶解質濃度は１質量％以上８０質量％以下であり、所望のシリコン膜厚に応じて調整することができる。８０質量％を超えると凝集をおこしやすくなり、均一な膜が得にくい。
【００６２】
上記有機ケイ素化合物の溶液の表面張力は２０ｄｙｎ／ｃｍ以上７０ｄｙｎ／ｃｍ以下（０．０２Ｎ／ｍ以上０．０７Ｎ／ｍ以下）の範囲に入ることが好ましい。インクジェット法にて液体を吐出する際、表面張力が２０ｄｙｎ／ｃｍ未満であると、インク組成物のノズル面に対する濡れ性が増大するため飛行曲りが生じ易くなり、７０ｄｙｎ／ｃｍを超えるとノズル先端でのメニスカスの形状が安定しないため吐出量、吐出タイミングの制御が困難になるためである。
【００６３】
表面張力を調整するため、上記溶液には、基板との接触角を不当に低下させない範囲で、フッ素系、シリコーン系、ノニオン系などの表面張力調節剤を微量添加することができる。ノニオン系表面張力調節剤は、液体の基板への濡れ性を良好化し、膜のレベリング性を改良し、塗膜のぶつぶつの発生、ゆず肌の発生などの防止に役立つものである。
【００６４】
上記溶液の粘度は１ｍＰａ・ｓ以上５０ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。インクジェット法にて吐出する際、粘度が１ｍＰａ・ｓより小さい場合にはノズル周辺部がインクの流出により汚染されやすく、また粘度が５０ｍＰａ・ｓより大きい場合は、ノズル孔での目詰まり頻度が高くなり円滑な液滴の吐出が困難となるためである。
【００６５】
（吐出工程）
第１実施形態と同様に、上記溶液を膜パターン形成装置１００のインクジェットヘッドＨに供給し、基板Ｗの温度を、溶液の溶剤の沸点以下で、かつインクジェットヘッドＨ内における溶液の温度より高い温度に制御した状態で、インクジェットヘッド群１と基板Ｗ（載置台４）とを相対移動させつつ、インクジェットヘッドＨから基板Ｗ上に所定量の溶液を、先に着弾した液滴とその次に着弾する液滴とが一部重なり合うように、一定間隔で吐出する。
本実施形態において、吐出工程は、一般に室温以上１００℃以下の温度で行われる。室温以下の温度では有機ケイ素化合物の溶解性が低下し一部析出する場合があるからである。したがって本実施形態では、インクジェットヘッドＨの水冷は行わず、基板Ｗを加熱することによって、基板Ｗの表面温度を室温より高く溶液の溶剤の沸点以下の温度に制御する。ここで、溶液の溶剤として沸点の異なる２種以上の溶剤を併用した場合、基板Ｗの温度は、低い方の沸点以下とする。
また吐出する場合の雰囲気は、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガス中で行うことが好ましい。さらに必要に応じて水素などの還元性ガスを混入したものが好ましい。
液滴どうしの重なりの設定、インクジェットヘッドＨの冷却工程、および重ね塗りについては第１実施形態と同様なので、その説明を省略する。
【００６６】
（熱処理／光処理工程）
吐出工程後の溶液は、溶剤を除去すると共に有機ケイ素化合物をアモルファスあるいは多結晶シリコンに変換する必要がある。そのため、吐出工程後の基板には熱処理および／または光処理が施される。
【００６７】
熱処理および／または光処理は、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガス雰囲気中で行なうこともできる。熱処理および／または光処理の処理温度は溶剤の沸点（蒸気圧）、圧力（雰囲気の圧力）および有機ケイ素化合物の熱的挙動（熱安定性や酸化され易さ）や基材の耐熱温度などを考慮して適宜決定される。
通常アルゴン雰囲気中あるいは水素を含有したアルゴンまたは窒素中で１００〜８００℃程度で、好ましくは２００〜６００℃程度で、さらに好ましくは３００℃〜５００℃程度で処理され、一般に到達温度が約５５０℃以下の温度ではアモルファス状、それ以上の温度では多結晶状のシリコン膜が得られる。到達温度が３００℃未満の場合は、有機ケイ素化合物の熱分解が十分に進行せず、十分な厚さのシリコン膜を形成できない場合がある。多結晶状のシリコン膜を得たい場合は、上記で得られたアモルファス状シリコン膜のレーザーアニールによって多結晶シリコン膜に変換することができる。上記レーザーアニールを行う場合の雰囲気も、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガス、もしくはそれらに水素などの還元性ガスを混入したものが好ましい。
【００６８】
熱処理および／または光処理は通常のホットプレート、電気炉などによる処理の他、ランプアニールによって行なうこともできる。ランプアニールに使用する光の光源としては、特に限定されないが、赤外線ランプ、キセノンランプ、ＹＡＧレーザー、アルゴンレーザー、炭酸ガスレーザー、ＸｅＦ、ＸｅＣｌ、ＸｅＢｒ、ＫｒＦ、ＫｒＣｌ、ＡｒＦ、ＡｒＣｌなどのエキシマレーザーなどを光源として使用することができる。これらの光源は一般には、出力１０Ｗ以上５０００Ｗ以下の範囲のものが用いられるが、本実施形態では１００Ｗ以上１０００Ｗ以下の範囲で十分である。
以上の工程により吐出工程後の溶液はアモルファスあるいは多結晶のシリコン膜に変換される。
【００６９】
本実施形態によれば、細線パターンを形成するに当たり、より撥液性が高い基板上に溶液を吐出させても、バルジの発生が抑えられ良好な膜形状が得られるので、簡単な工程で線幅の小さい膜パターンを形成することができ、膜パターンの形状精度も良い。
したがって、本実施形態によれば、断線等の形状不良が生じにくく、しかも細線化が可能なシリコン膜パターンが低コストで得られる。
【００７０】
［第３実施形態］
第３実施形態として、本発明の電気光学装置の一例である液晶装置について説明する。図５は、本実施形態に係る液晶装置の第１基板上の信号電極等の平面レイアウトを示すものである。本実施形態に係る液晶装置は、この第１基板と、走査電極等が設けられた第２基板（図示せず）と、第１基板と第２基板との間に封入された液晶（図示せず）とから概略構成されている。
【００７１】
図５に示すように、第１基板３００上の画素領域３０３には、複数の信号電極３１０…が多重マトリクス状に設けられている。特に各信号電極３１０…は、各画素に対応して設けられた複数の画素電極部分３１０ａ…とこれらを多重マトリクス状に接続する信号配線部分３１０ｂ…とから構成されており、Ｙ方向に伸延している。
また、符号３５０は１チップ構造の液晶駆動回路で、この液晶駆動回路３５０と信号配線部分３１０ｂ…の一端側（図中下側）とが第１引き回し配線３３１…を介して接続されている。
また、符号３４０…は上下導通端子で、この上下導通端子３４０…と、図示しない第２基板上に設けられた端子とが上下導通材３４１…によって接続されている。また、上下導通端子３４０…と液晶駆動回路３５０とが第２引き回し配線３３２…を介して接続されている。
【００７２】
本実施形態では、上記第１基板３００上に設けられた信号配線部分３１０ｂ…、第１引き回し配線３３１…、第２引き回し配線３３２…が、各々第１実施形態に係る膜パターン形成装置１００を用いて、第１実施形態に係る膜パターン形成方法によって形成されている。
本実施形態によれば、上記各配線類の断線や短絡等の不良が生じにくく、厚膜化や細線化の要請も効率的に満たすことができ、低コスト化が可能な液晶装置が得られる。
【００７３】
［第４実施形態］
第４実施形態として、本発明の電気光学装置の一例であるプラズマ型表示装置について説明する。図６は本実施形態のプラズマ型表示装置５００の分解斜視図を示す。
この実施形態のプラズマ型表示装置５００は、互いに対向して配置されたガラス基板５０１とガラス基板５０２と、これらの間に形成された放電表示部５１０とから概略構成される。
放電表示部５１０は、複数の放電室５１６が集合されてなり、複数の放電室５１６のうち、赤色放電室５１６（Ｒ）、緑色放電室５１６（Ｇ）、青色放電室５１６（Ｂ）の３つの放電室５１６が対になって１画素を構成するように配置されている。
前記（ガラス）基板５０１の上面には所定の間隔でストライプ状にアドレス電極５１１が形成され、それらアドレス電極５１１と基板５０１の上面とを覆うように誘電体層５１９が形成され、更に誘電体層５１９上においてアドレス電極５１１、５１１間に位置して各アドレス電極５１１に沿うように隔壁５１５が形成されている。なお、隔壁５１５においてはその長手方向の所定位置においてアドレス電極５１１と直交する方向にも所定の間隔で仕切られており（図示略）、基本的にはアドレス電極５１１の幅方向左右両側に隣接する隔壁と、アドレス電極５１１と直交する方向に延設された隔壁により仕切られる長方形状の領域が形成され、これら長方形状の領域に対応するように放電室５１６が形成され、これら長方形状の領域が３つ対になって１画素が構成される。また、隔壁５１５で区画される長方形状の領域の内側には蛍光体５１７が配置されている。蛍光体５１７は、赤、緑、青の何れかの蛍光を発光するもので、赤色放電室５１６（Ｒ）の底部には赤色蛍光体５１７（Ｒ）が、緑色放電室５１６（Ｇ）の底部には緑色蛍光体５１７（Ｇ）が、青色放電室５１６（Ｂ）の底部には青色蛍光体５１７（Ｂ）が各々配置されている。
【００７４】
次に、前記ガラス基板５０２側には、先のアドレス電極５１１と直交する方向に複数の透明導電膜からなる表示電極５１２がストライプ状に所定の間隔で形成されるとともに、抵抗の高い表示電極５１２を補うために表示電極５１２上にバス電極５１２ａが形成されている。またこれらを覆って誘電体層５１３が形成され、更にＭｇＯなどからなる保護膜５１４が形成されている。
そして、前記基板５０１とガラス基板５０２の基板２が、前記アドレス電極５１１…と表示電極５１２…を互いに直交させるように対向させて相互に貼り合わされ、基板５０１と隔壁５１５とガラス基板５０２側に形成されている保護膜５１４とで囲まれる空間部分を排気して希ガスを封入することで放電室５１６が形成されている。なお、ガラス基板５０２側に形成される表示電極５１２は各放電室５１６に対して２本ずつ配置されるように形成されている。
上記アドレス電極５１１と表示電極５１２は図示略の交流電源に接続され、各電極に通電することで必要な位置の放電表示部５１０において蛍光体５１７を励起発光させて、カラー表示ができるようになっている。
【００７５】
本実施形態では、上記アドレス電極５１１、表示電極５１２、およびバス電極５１２ａが、各々第１実施形態に係る膜パターン形成装置１００を用いて、第１実施形態に係る配線形成方法によって形成されている。
本実施形態によれば、上記各電極の断線や短絡等の不良が生じにくく、厚膜化や細線化の要請も効率的に満たすことができ、低コスト化が可能な液晶装置が得られる。
【００７６】
［第５実施形態］
第５実施形態として、本発明の電子機器の具体例について説明する。
図７（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図７（ａ）において、６００は携帯電話本体を示し、６０１は第３実施形態の液晶装置を備えた液晶表示部を示している。
図７（ｂ）は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図７（ｂ）において、７００は情報処理装置、７０１はキーボードなどの入力部、７０３は情報処理本体、７０２は第３実施形態の液晶装置を備えた液晶表示部を示している。
図７（ｃ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図７（ｃ）において、８００は時計本体を示し、８０１は第３実施形態の液晶装置を備えた液晶表示部を示している。
図７（ａ）〜（ｃ）に示す電子機器は、上記実施形態の液晶装置を備えたものであるので、配線類の断線や短絡等の不良が生じにくく、厚膜化や細線化の要請も効率的に満たすことができ、しかも、低コスト化が可能となる。
なお、本実施形態の電子機器は液晶装置を備えるものとしたが、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマ型表示装置等、他の電気光学装置を備えた電子機器とすることもできる。
【００７７】
［第６実施形態］
第６実施形態として、本発明の非接触型カード媒体の実施形態について説明する。図８に示すように、本実施形態に係る非接触型カード媒体４００は、カード基体４０２とカードカバー４１８から成る筐体内に、半導体集積回路チップ４０８とアンテナ回路４１２を内蔵し、図示されない外部の送受信機と電磁波または静電容量結合の少なくとも一方により電力供給あるいはデータ授受の少なくとも一方を行うようになっている。
【００７８】
本実施形態では、上記アンテナ回路４１２が、第１実施形態に係る膜パターン形成装置を用いて、第１実施形態に係る膜パターン形成方法によって形成されている。
本実施形態によれば、上記アンテナ回路４１２の断線や短絡等の不良が生じにくく、厚膜化や細線化の要請も効率的に満たすことができ、しかも低コスト化が可能な非接触型カード媒体が得られる。
【００７９】
なお、本発明は上記各実施形態で挙げた例に限らず、基板と、その基板上に形成された膜パターンを備えた各種の膜構造体の製造に適用することが可能であり、特に線状の膜パターンを備えた膜構造体の製造に好適である。
【００８０】
【実施例】
［実施例１］
まず、導電性微粒子を含有する分散液を調製した。直径１０nmの金微粒子がトルエン中に分散した金微粒子分散液（真空冶金社製、商品名「パーフェクトゴールド」）にトルエン（沸点１１０℃）を添加し、その粘度を３ｍＰａ・ｓ、表面張力を３５ｄｙｎ／ｃｍとしたた。
一方、基板の表面処理を行った。ガラス基板に波長１７２ｎｍの紫外線を１０ｍＷ／ｃｍ²で１０分間照射してクリーニングを行った後、この基板とヘプタデカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロデシルトリエトキシシラン０．１ｇを同一の密閉容器にいれて２日間保持した。その結果、基板表面に撥水性の単分子膜が形成された。この基板表面と上記で調製した分散液との接触角は８０［ｄｅｇ］であった。この基板の撥水性を調整するために、さらに波長１７２ｎｍの紫外線を１０ｍＷ／ｃｍ²で３０秒間照射したところ、この基板と上記で調製した分散液との接触角は６０［ｄｅｇ］となった。
【００８１】
表面処理して得られた基板Ｗの表面上に、上記分散液を、膜パターン形成装置１００により所定のピッチで吐出し、導電膜ラインを形成した。
インクジェットヘッドＨとしては市販のプリンター（商品名「MJ９３０C」）のヘッドを使用した。ただし、インク吸入部がプラスチック製であるため、有機溶剤に対して溶解しないよう吸入部を金属製の治具に変更したものを用いた。基板とインクジェットヘッドＨとの相対移動速度は一定とし、ピッチ（吐出間隔）の変更は吐出周波数のみを調整することで行った。
上記分散液をこのインクジェットヘッドＨの駆動電圧２０Ｖにて吐出すると、２５ピコリットルの体積の液滴が吐出された。その液滴の直径は３６μｍであり、基板Ｗ上（接触角６０［ｄｅｇ］）に着弾した後は、基板Ｗの表面上で直径７２μｍに広がった。
【００８２】
吐出間隔ｄと、基板温度を様々に変化させながら、ラインの描画を行った。インクジェットヘッドＨの冷却は行わず、インクジェットヘッドＨ内の分散液の温度は室温（２０℃）とした。
各条件で描画したそれぞれの基板に対して、ホットプレートにて３００℃で３０分の熱処理を行い、金属微粒子間の電気的接続をとった。
得られた各基板について、単位長さ当たりの断線箇所数を目視により調べた。その結果を図９のグラフに示す。このグラフの縦軸は単位長さあたりの断線個所数を、横軸は基板上に着弾直後の液滴どうしの重なりａ／ｂ×１００（単位％）を示し、基板温度が２０，４０，６０，８０，１００（℃）のときの各グラフを記載している。
【００８３】
このグラフの結果より、液滴どうしの重なりが１％より小さい場合はいずれの基板温度においても、断線が多く発生している。これはインクジェットの吐出精度の限界のため、そこまで精密に液滴の位置が制御できないためである。また、基板温度が室温（２０℃）の場合はドットの重なりを１％から１０％の間にしないと断線が多く発生している。
これに対して、基板を分散液の溶剤の沸点（１１０℃）より低い温度に加熱した場合は、図９に示すように、液滴どうしの重なりが大きくなっても断線が発生しにくくなり、安定したラインが形成された。基板の表面温度が高いほど、液滴どうしの重なりを大きくできる。
また、バルジや断線なく安定して形成された場合のラインの線幅は、液滴どうしの重なりの大小にかかわらず、着弾直後の液滴の直径と同じ７２μｍであった。膜厚については、線幅が同じであれば、吐出間隔ｄに反比例し、実際に安定して形成されたラインの膜厚は、液滴どうしの重なりが１０％の場合は０．５μｍ、４０％の時は０.７５μｍであった。また、安定に形成されたラインの抵抗率を測定すると５×１０^-6Ωｃｍであった。
【００８４】
［比較例１］
比較例として、基板温度を１５０℃、すなわちトルエンの沸点（１１０℃）より高くした他は、上記実施例１と同様の吐出条件で導電ラインの形成を行なったところ、液滴どうしの重なりをどのように設定しても、基板に着弾した液滴がすぐに沸騰しはじめ、基板上での液滴の形状が乱れた。このため、形成されたラインは形状が極めて不安定で、断線箇所が多く存在し、また基板への密着力も悪く、軽くこすると容易にはがれてしまった。
【００８５】
［実施例２］
まず導電性微粒子として銀微粒子を含有する分散液を調製した。硝酸銀９０ｍｇを水５００ミリリットルに溶解し１００℃に加熱し、攪拌しながら更に１％濃度のクエン酸ナトリウム水溶液１０ミリリットルを加えそのまま８０分間沸騰させた。これによって凝集を防止するためのクエン酸で周囲を覆われた銀コロイドが、水溶液中に分散した液体が得られた。この銀コロイドの平均粒径は３０nmであった。この液体を遠心分離で濃縮した後、再び水と表面張力調整剤を加えて、粘度が３ｍＰａ・ｓ、表面張力が４５ｄｙｎ／ｃｍ（０．０４５Ｎ／ｍ）の分散液を得た。
一方、ガラス基板に前記実施例１と同様の表面処理を施し、基板表面に撥水性の単分子膜を形成した。この基板表面と上記で調製した分散液との接触角は１００［ｄｅｇ］であった。この基板の撥水性を調整するために、さらに波長１７２ｎｍの紫外線を１０ｍＷ／ｃｍ²で１５秒間照射したところ、この基板と上記で調製した分散液との接触角は８０［ｄｅｇ］となった。
そして、実施例１と同様にして、表面処理した基板Ｗの表面上に、上記分散液を、膜パターン形成装置１００により所定のピッチで吐出し、導電膜ラインを形成した。
上記分散液をこのインクジェットヘッドＨの駆動電圧２０Ｖにて吐出すると、２５ピコリットルの体積の液滴が吐出された。その液滴の直径は３６μｍであり、基板Ｗ上（接触角８０［ｄｅｇ］）に着弾した後は、基板Ｗの表面上で直径４８μｍに広がった。
【００８６】
吐出間隔ｄと、基板温度を様々に変化させながら、ラインの描画を行った。インクジェットヘッドＨの冷却は行わず、インクジェットヘッドＨ内の分散液の温度は室温（２０℃）とした。
各条件で描画したそれぞれの基板に対して、ホットプレートにて２５０℃で３０分の熱処理を行い、金属微粒子間の電気的接続をとった。
得られた各基板について、単位長さ当たりの断線箇所数を目視により調べた。その結果を図１０のグラフに示す。このグラフの縦軸および横軸は図９のグラフと同じであり、基板温度が２０，５０，７０，９０（℃）のときの各グラフを記載している。
【００８７】
このグラフの結果より、液滴どうしの重なりが１％より小さい場合はいずれの基板温度においても、断線が多く発生している。これはインクジェットの吐出精度の限界のため、そこまで精密に液滴の位置が制御できないためである。また、基板温度が室温（２０℃）の場合はドットの重なりをいずれに設定しても断線が多く発生している。
これに対して、基板を分散液の溶剤（水）の沸点（１００℃）より低い温度に加熱した場合は、図１０に示すように、液滴どうしの重なりが大きくなっても断線が発生しにくくなり、安定したラインが形成された。基板の表面温度が高いほど、液滴どうしの重なりを大きくできる。
また、バルジや断線なく安定して形成された場合のラインの線幅は、液滴どうしの重なりの大小にかかわらず、着弾直後の液滴の直径と同じ４８μｍであった。膜厚については、線幅が同じであれば、吐出間隔ｄに反比例し、実際に安定して形成されたラインの膜厚は、液滴どうしの重なりが１０％の場合は０．３μｍであった。また、安定に形成されたラインの抵抗率を測定すると７×１０^-6Ωｃｍであった。
【００８８】
［比較例２］
比較例として、基板温度を１５０℃、すなわち水の沸点（１００℃）より高くした他は、上記実施例２と同様の吐出条件で導電ラインの形成を行なったところ、液滴どうしの重なりをどのように設定しても、基板に着弾した液滴がすぐに沸騰しはじめ、基板上での液滴の形状が乱れた。このため、形成されたラインは形状が極めて不安定で、断線箇所が多く存在し、また基板への密着力も悪く、軽くこすると容易にはがれてしまった。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の膜パターンの形成方法によれば、液滴の一部が重なり合うように吐出してもバルジの発生が抑えられる。したがって、液滴どうしの重なり量を多くして、効率良く膜厚の厚い膜パターンを形成することができる。またバルジの発生が抑えられるので、導電膜とした場合に断線や短絡等の問題を生じない膜パターンが得られる。また膜形状を制御し易く、線幅が小さい膜パターンも精度良く形成することができる。
さらにインクジェット法によるため、簡単な工程により、低コストで膜パターンを形成することができる。しかも、基板表面の親液性は一様であるので、複雑な表面処理工程が不要である。
また、本発明の膜パターン形成装置によれば、簡単な操作で膜厚の厚い膜パターンを効率良く形成することができ、線幅が小さい膜パターンも精度良く形成することができる。
また、本発明によれば、配線部やアンテナの断線や短絡等のパターン形状不良が生じにくく、厚膜化や細線化の要請も効率的に満たすことができ、しかも低コスト化が可能な電気光学装置およびこれを用いた電子機器並びに非接触型カード媒体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る膜パターン形成装置の概略斜視図である。
【図２】本発明に係る膜パターン形成装置におけるインクジェットヘッドを示す概略斜視図である。
【図３】本発明に係る膜パターン形成装置における基板の加熱手段の例を示す概略斜視図である。
【図４】本明細書における液滴どうしの重なりを説明するための図である。
【図５】本発明に係る液晶装置における第１基板の平面図である。
【図６】本発明に係るプラズマ型表示装置の分解斜視図である。
【図７】本発明に係る電子機器で（ａ）は、液晶装置を備えた携帯電話の一例を示す図、（ｂ）は、液晶装置を備えた携帯型情報処理装置の一例を示す図、（ｃ）は、液晶装置を備えた腕時計型電子機器の一例を示す図である。
【図８】本発明に係る非接触型カード媒体の分解斜視図である。
【図９】実施例の結果を示すグラフである。
【図１０】実施例の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
Ｗ基板
Ｈインクジェットヘッド（吐出手段）
１００膜パターン形成装置
１インクジェットヘッド群
２Ｘ方向ガイド軸
３Ｘ方向駆動モータ
４載置台
５Ｙ方向ガイド軸
６Ｙ方向駆動モータ
８制御装置
１１冷却ジャケット（冷却手段）
１５ヒータ（膜変換手段）
４２ホットプレート（加熱手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a film pattern forming method and apparatus suitable for forming a film pattern on a substrate, and a film structure, an electro-optical device, and an electronic apparatus obtained thereby.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
For example, semiconductor elements and other circuit elements are manufactured by forming film patterns such as circuit patterns and wiring patterns on a substrate such as silicon, glass, and PET (polyethylene terephthalate). Conventionally, for example, a lithography method is used to form such a film pattern. In the case of the lithography method, a photosensitive material called a resist is applied on a substrate on which a conductive film has been previously applied, a circuit pattern is irradiated and developed, and the conductive film is etched according to the resist pattern to form a wiring (film pattern). To form.
However, the lithography method requires a large facility such as a vacuum apparatus and a complicated process, and the material use efficiency is about several percent, and most of the material must be discarded, resulting in a high manufacturing cost.
[0003]
By the way, in US Pat. No. 5,132,248, a liquid in which fine particles are dispersed is ejected onto a substrate by an ink jet method to directly apply a pattern, and thereafter, heat treatment and laser irradiation are performed to convert into a conductive film wiring (film pattern). A method has been proposed. This method eliminates the need for photolithography and greatly simplifies the process. Further, there is an advantage that the process is simple and the amount of raw materials used is small.
However, in such patterning by the ink jet method, since the droplets discharged onto the substrate have fluidity, they easily spread on the substrate before being converted into a film, and the line width of the film pattern And shape control is difficult.
[0004]
Therefore, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-75205 describes that the spread of the liquid on the substrate is controlled by providing a bank on the substrate and applying the liquid in the bank by an ink jet method. Yes.
However, this method has a problem in that the bank is formed by using photolithography, resulting in high costs.
[0005]
On the other hand, the present inventors previously applied a liquid material selectively to the lyophilic part of the substrate on which the pattern of the lyophobic part and the lyophilic part was formed by a method such as inkjet, so that the μm can be used without using a bank. A method of forming a fine pattern with an order line width was proposed (Japanese Patent Application No. 2001-197801).
However, although this method has a smaller number of steps than a method of forming a film pattern by a conventional lithography method, at least a step using a mask or the like is required to form a pattern of a lyophilic portion and a lyophobic portion. . In addition, when the liquid is applied by the ink jet method, an alignment mark and an alignment process for accurately applying the liquid on the lyophilic pattern are required, and the process becomes complicated.
[0006]
Accordingly, the present inventors have further proposed a method of forming a thin line-like film pattern (with a line width of about the diameter of a droplet) by an ink jet method without providing a lyophobic part and a lyophilic part on the substrate. (Japanese Patent Application 2001-193679). In this method, by giving a certain degree of liquid repellency to the entire substrate, the spread of the droplets applied on the substrate is suppressed, and the droplets are ejected in a line so that a part of the droplets overlap. In addition, a good line shape can be obtained by controlling the overlapping amount of the droplets.
However, in this method, if the amount of overlapping droplets is too large, the droplets flow and a liquid pool called a bulge is formed, especially in irregular parts such as bent lines or scratches or dust on the substrate. Since it is easy to occur and disconnection may occur when the applied liquid is collected in the bulge, it is necessary to control the amount of overlapping droplets to be small in order to prevent the occurrence of bulge. For this reason, the amount that can be applied to the substrate at a time is limited, and in order to form a thick film pattern, for example, when wiring that requires electrical conductivity is formed, it has been necessary to apply several times.
[0007]
The present invention solves these problems, and a film pattern forming method and apparatus capable of forming a fine film pattern at a low cost by a simple process and efficiently forming a thick film pattern. It is an object to provide a film structure, an electro-optical device, and an electronic apparatus that are obtained.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the film pattern forming method of the present invention heats a substrate placed on a placement table by a hot plate incorporated in the placement table, and changes the temperature of the substrate to a liquid in an inkjet head. A first step of controlling the temperature to be lower than the boiling point of the solvent or dispersion medium contained in the liquid, a second step of moving the inkjet head to a position overlapping the substrate, and from the inkjet head to the substrate A third step of discharging the first liquid droplet, a fourth step of moving the ink jet head to a position not overlapping the mounting table, and cooling the ink jet head; and And a second step made of the liquid from the inkjet head to the substrate. Characterized in that it comprises a sixth step of discharging droplets, a.
The liquid includes a first solvent or dispersion medium and a second solvent or dispersion medium having a lower boiling point than the first solvent or dispersion medium, and the temperature of the substrate after the first step is the second temperature. It is preferably lower than the boiling point of the solvent or dispersion medium.
It is preferable that the mounting table includes a heat insulating mechanism and a holder for adsorbing and fixing the substrate, and the heat insulating mechanism, the hot plate, and the holder are stacked in this order.
It is preferable to include a step of forming a self-assembled film on the substrate before the first step, and it is preferable that the self-assembled film has a fluoro group on the side not bonded to the substrate.
It is preferable that the vapor pressure at room temperature of the solvent or the dispersion medium in the third step and the sixth step is 0.001 mmHg or more and 200 mmHg or less. More preferably, the vapor pressure at room temperature of the solvent or dispersion medium in the third step and the sixth step is 0.001 mmHg or more and 50 mmHg or less.
It is preferable that the viscosity of the solvent or dispersion medium in the third step and the sixth step is 1 mPa · s or more and 50 mPa · s or less.
It is preferable that the fourth step is 1 second or longer.
In the fourth step, it is preferable that the inkjet head is air-cooled.
In the fourth step, the inkjet head is preferably moved to a cleaning mechanism.
The liquid preferably contains conductive fine particles, and after the sixth step, the substrate is preferably irradiated with light, and the film formed on the substrate is preferably converted to conductivity.
The liquid preferably contains an organosilicon compound, and after the sixth step, the substrate is preferably irradiated with light to convert the film formed on the substrate into silicon.
[0009]
In the present invention, the substrate to which the film pattern is to be applied has a uniform surface lyophilic property. In the present invention, that the lyophilicity of the substrate surface is uniform means that the lyophilic portion and the lyophobic portion are not provided on the substrate.
According to the present invention, since the liquid is discharged onto the substantially uniform lyophilic substrate surface, for example, a complicated surface treatment process for providing a lyophobic part and a lyophilic part on the substrate surface is unnecessary. . Further, since the liquid is applied by the ink jet apparatus, the number of steps is reduced, the material use efficiency is high, and the film pattern can be formed at low cost.
When the liquid is discharged onto the substrate surface, the temperature of the substrate surface is controlled to be lower than the boiling point of the solvent and higher than the temperature of the liquid, so that the liquid that has landed on the substrate surface starts drying immediately. As a result, the fluidity of the landed droplet is rapidly lowered, so that even if the next droplet is ejected so that a part of the droplet overlaps, the occurrence of a bulge (a liquid pool) is avoided. Further, even if the overlapping amount of droplets is increased, a bulge is unlikely to occur, so that a thick film pattern can be formed efficiently. Moreover, since the droplets that have landed on the substrate surface begin to dry immediately, the spread of the droplets on the substrate surface can be suppressed, so that the film shape can be easily controlled and a film pattern with a small line width can be formed with high accuracy. .
On the other hand, when the temperature of the substrate surface becomes higher than the boiling point of the liquid to be discharged, the droplet starts to boil after landing, so that the shape of the droplet is lost, the film quality is deteriorated, and the adhesion to the substrate is deteriorated.
Further, according to the method of the present invention, a good film pattern can be formed on a substrate having a flat surface without providing a bank on the substrate. Here, the flat substrate surface means a state in which there is no difference in height between a region where a film pattern is formed and a region adjacent thereto, for example, a bank is not provided.
[0010]
In the coating step, in order to control the temperature of the substrate surface to be lower than the boiling point of the solvent and higher than the temperature of the liquid, the substrate surface may be heated according to the boiling point of the liquid solvent. Cooling of the liquid in the means may be performed, or both of them may be performed.
[0011]
In the application step, it is preferable that the liquid is discharged from the discharge unit a plurality of times with a cooling step for cooling the discharge unit interposed therebetween.
In the coating process, since the temperature of the substrate surface is controlled to be higher than the temperature of the liquid in the discharge means, the temperature of the discharge means rises while the discharge means is brought close to the substrate surface to discharge the liquid. easy. When the temperature of the discharge means rises, the nozzles are clogged and discharge defects are likely to occur. In order to prevent this, it is preferable to discharge the liquid a plurality of times with a cooling step for cooling the discharge means interposed therebetween.
[0012]
In the cooling step, the discharge unit may be cooled by holding the discharge unit at a position farther from the substrate surface than at the time of discharge for 1 second or more.
According to such a method, only by controlling the operation of the discharge means, it is possible to cool the discharge means without providing any cooling means, and to prevent discharge failure due to the temperature rise of the discharge means.
Alternatively, the cooling step can be performed using a cooling means that actively cools the discharge means, such as water-cooling the discharge means.
[0013]
In the application step, the liquid may be discharged from the discharge unit a plurality of times and repeatedly applied to the same portion with the cooling step interposed therebetween.
According to such a method, since the droplets that have landed on the substrate surface start to dry immediately, they can be applied repeatedly without providing a drying step in between, and a film pattern having a larger film thickness can be efficiently formed. Can do.
[0014]
Prior to the coating step, it is preferable to provide a surface treatment step for controlling the contact angle with respect to the liquid by surface-treating the substrate surface.
By controlling the contact angle with respect to the liquid on the substrate surface in advance, it is possible to control the wetting and spreading of the discharged liquid.
[0015]
It is preferable that a contact angle with respect to the liquid on the substrate surface is 30 [deg] or more and 120 [deg] or less.
If the contact angle of the liquid on the substrate surface is smaller than 30 [deg], the droplets are too wet and spread on the substrate, so that the shape of the film pattern may be disturbed.
On the other hand, the larger the contact angle of the liquid on the substrate surface, the smaller the wetting and spreading of the liquid after landing on the substrate, so that the film pattern can be made thinner and the film thickness can be increased. In general, the larger the contact angle on the substrate surface and the higher the water repellency, the easier the bulge occurs.However, according to the present invention, the droplets after landing start to dry immediately, so the contact angle is large. Can also prevent the occurrence of bulges. However, in the present invention, if the contact angle on the substrate surface is too large, the adhesion of the film pattern is remarkably deteriorated, and therefore, it is preferably 120 [deg] or less.
The contact angle is determined by the mutual relationship between the substrate side and the liquid side, and therefore depends on the properties on the liquid side. However, since the properties of the liquid ejected by the ink jet method are limited in surface tension, viscosity and the like, it is practically difficult to adjust the contact angle by adjusting only the properties of the liquid. Therefore, it is appropriate to adjust the contact angle by surface treatment on the substrate side.
[0016]
The present invention can be suitably applied when the film-forming component contains conductive fine particles.
According to this method, the conductive film wiring can be formed at a low cost by a simple process, and the occurrence of bulges during the application of the liquid can be suppressed, so that defects such as disconnection and short circuit are unlikely to occur. A thick film advantageous for electrical conduction can be efficiently achieved. Since the film shape can be easily controlled, a conductive film wiring having a small line width can be formed with high accuracy.
When the film forming component contains conductive fine particles, after the coating step. It is preferable to have a step of converting the film forming component into a conductive film by heat treatment or light treatment. Thereby, the electroconductivity of electroconductive fine particles is expressed and it can be set as the film | membrane which has electroconductivity.
[0017]
The film pattern forming method of the present invention is suitable for forming a conductive film wiring composed of the above-described conductive fine particles and also applicable to forming a silicon film pattern.
The film structure of the present invention includes a substrate and a film pattern formed on the substrate, and includes a film pattern formed by the film pattern forming method of the present invention.
According to the present invention, it is possible to obtain a film structure having a film pattern that has no bulge or disconnection, has good shape accuracy, and can efficiently satisfy the demand for thickening and thinning at low cost.
[0018]
The electro-optical device of the present invention includes a substrate and conductive film wiring formed on the substrate, and the conductive film wiring is formed by the film pattern forming method of the present invention.
According to the present invention, it is possible to obtain an electro-optical device having a conductive film wiring that is thick and advantageous for electric conduction, has good shape accuracy, suppresses occurrence of disconnection or short circuit, and can satisfy the demand for thinning. .
Examples of the electro-optical device of the present invention include a liquid crystal display device, an organic electroluminescence display device, and a plasma display device.
In addition, an electronic apparatus according to the present invention includes the electro-optical device according to the present invention.
The contactless card medium of the present invention comprises a substrate and an antenna circuit formed on the substrate, and the antenna circuit is formed by the film pattern forming method of the present invention. .
According to these inventions, pattern shape defects such as disconnection and short-circuiting of wiring portions and antennas are unlikely to occur, the requirements for thickening and thinning can be satisfied efficiently, and cost can be reduced. An apparatus, an electronic apparatus using the same, and a contactless card medium can be provided.
[0019]
The film pattern forming apparatus of the present invention is a film pattern forming apparatus for forming a film pattern by discharging a liquid containing a film forming component and a solvent onto a substrate surface having substantially uniform lyophilicity. A discharge means for discharging the liquid on the surface; a moving means for relatively moving the discharge means and the substrate; a heating means for heating the substrate surface below the boiling point of the solvent; and / or in the discharge means. And a cooling means for cooling the liquid.
According to such an apparatus, the liquid can be discharged onto the substrate surface in a state in which the temperature of the substrate surface is controlled to a temperature lower than the boiling point of the solvent and higher than the temperature of the liquid. A film pattern can be formed efficiently, and a film pattern with a small line width can also be formed with high accuracy.
[0020]
The apparatus of the present invention can be suitably applied when the film forming component contains conductive fine particles.
According to the present invention, it is possible to form a conductive film wiring that is thick and advantageous for electrical conduction, can suppress occurrence of defects such as disconnection and short circuit, and can satisfy the demand for thinning.
In this case, it is preferable to include a heat treatment means or a light treatment means for converting the film forming component into a conductive film. Thereby, the electroconductivity of electroconductive fine particles is expressed and it can be set as the film | membrane which has electroconductivity.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail.
[First Embodiment]
As a first embodiment, a method for forming a conductive film wiring using the film pattern forming method of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of a film pattern forming apparatus suitably used in the present embodiment.
In this example, the film pattern forming apparatus 100 is an X-direction guide shaft 2 and an X-direction that rotates the X-direction guide shaft 2 as moving means for driving the inkjet head group 1 and the inkjet head group 1 in the X direction. A drive motor 3 is provided.
Further, as a mounting table 4 provided with a mechanism for fixing the substrate W and a mechanism (heating means) for heating the substrate W, as a moving means for driving the mounting table 4 in the Y direction, a Y-direction guide shaft 5; And a Y-direction drive motor 6 for rotating the Y-direction guide shaft 5.
The X-direction guide shaft 2 and the Y-direction guide shaft 5 each include a base 7 that is fixed at a predetermined position, and a control device 8 is provided below the base 7.
In addition, a cleaning mechanism 14 that also serves as a cooling mechanism and a heater 15 are provided.
[0022]
The inkjet head group 1 includes a plurality of inkjet heads H (ejection means) that eject a dispersion containing conductive fine particles from nozzles (ejection ports) and apply the dispersion liquid to a substrate at predetermined intervals. Each of the plurality of inkjet heads H can individually discharge the dispersion according to the discharge voltage supplied from the control device 8.
The inkjet head group 1 is fixed to an X direction guide shaft 2, and an X direction drive motor 3 is connected to the X direction guide shaft 2. The X direction drive motor 3 is a stepping motor or the like, and rotates the X direction guide shaft 2 when a drive pulse signal in the X axis direction is supplied from the control device 8. When the X direction guide shaft 2 is rotated, the inkjet head group 1 is moved in the X axis direction with respect to the base 7.
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, each inkjet head H provided in the inkjet head group 1 is covered with a cooling jacket 11 (cooling means) having a double wall structure at a portion other than the nozzle plate surface 12. The inkjet head H is configured to be water-cooled by circulating cooling water through a pair of connection ports 13 through a flow path inside the double wall of the cooling jacket 11. Although not shown, a means for measuring the temperature of the inkjet head H is provided, and the control device 8 is configured to control the temperature of the cooling water according to the temperature measured by the temperature measuring means. Yes.
[0023]
The mounting table 4 is for mounting the substrate W to which the liquid is applied by the film pattern forming apparatus 100 and includes a mechanism for fixing the substrate W at a reference position.
In the present embodiment, a hot plate 42 (heating means) for heating the substrate W is incorporated in the loading table 4 as shown in FIG. Further, a heat insulating mechanism 41 is provided between the hot plate 42 and the mounting table 4 so that heat from the hot plate 42 is not transmitted to the base 7 through the loading table 4. Further, a holder 43 for attracting and fixing the substrate W is provided on the hot plate 42, and is fixed on the substrate W holder 43. Although not shown, a means for measuring the surface temperature of the substrate W is provided, and the control device 8 is configured to control the temperature of the hot plate 42 in accordance with the temperature measured by the temperature measuring means. ing.
The mounting table 4 is fixed to a Y direction guide shaft 5, and a Y direction drive motor 6 is connected to the Y direction guide shaft 5. The Y-direction drive motor 6 is a stepping motor or the like, and rotates the Y-direction guide shaft 5 when a drive pulse signal in the Y-axis direction is supplied from the control device 8. When the Y direction guide shaft 5 is rotated, the mounting table 4 moves in the Y axis direction with respect to the base 7.
[0024]
The control device 8 supplies the droplet ejection control voltage to each inkjet head H of the inkjet head group 1 and controls the temperature of the inkjet head H by controlling the temperature of the cooling water circulated in the cooling jacket 11. . Further, a drive pulse signal for controlling the movement of the inkjet head group 1 in the X-axis direction is supplied to the X-direction drive motor 3, and a drive pulse signal for controlling the movement of the mounting table 4 in the Y-axis direction is supplied to the Y-direction drive motor 6. . Further, the control device 8 controls the temperature of the substrate W by controlling the hot plate 42.
[0025]
The cleaning mechanism unit 14 includes a mechanism for cleaning the inkjet head group 1. The cleaning mechanism unit 14 is moved along the Y-direction guide shaft 5 by the Y-direction drive motor device 16. The movement of the cleaning mechanism unit 14 is also controlled by the control device 8.
The cleaning mechanism unit 14 also serves as a cooling device for the inkjet head group 1 and is installed on the Y-direction guide shaft 5 so as to be separated from the mounting table 4 so that heat from the substrate heating hot plate 42 is not easily transmitted. Has been. Therefore, the temperature of the inkjet head H decreases while the inkjet head group 1 is waiting for a while at the cleaning mechanism unit 14 for cleaning. In the cleaning mechanism unit 14, the temperature of the ink jet head H decreases according to the temperature difference between the temperature of the substrate W and the room temperature and the standby time. However, the cleaning mechanism unit 14 may be performing cleaning such as an air cooling device as necessary. A mechanism for actively cooling the inkjet head H may be provided.
[0026]
In the present embodiment, the heater 15 is a means for heat-treating the substrate W by lamp annealing, and can perform heat treatment for evaporating and drying the liquid discharged onto the substrate and converting it to a conductive film. The heater 15 is also turned on and off by the control device 8.
[0027]
In the film pattern forming apparatus 100 of this embodiment, in order to discharge a liquid to a predetermined position on the substrate W, a predetermined drive pulse signal is sent from the control device 8 to the X direction drive motor 3 and / or the Y direction drive motor 6. The inkjet head group 1 and the substrate W (mounting table 4) are moved relative to each other by moving the inkjet head group 1 and / or the mounting table 4. During this relative movement, a discharge voltage is supplied from the control device 8 to a predetermined inkjet head H in the inkjet head group 1, and liquid is ejected from the inkjet head H.
[0028]
In the film pattern forming apparatus 100 of the present embodiment, the liquid discharge amount from each ink jet head H of the ink jet head group 1 can be adjusted by the magnitude of the discharge voltage supplied from the control device 8.
The pitch of the droplets discharged onto the substrate W is determined by the relative moving speed between the inkjet head group 1 and the substrate W (mounting table 4) and the ejection frequency from the inkjet head group 1 (discharge voltage supply frequency). The
[0029]
According to the film pattern forming apparatus 100 of the present embodiment, it is possible to discharge liquid onto the surface of the substrate W while heating the substrate W and / or cooling the inkjet head H. Moreover, the temperature of the liquid in the inkjet head H can be rapidly reduced by making the inkjet head group 1 stand by by the cleaning mechanism unit 14 as necessary.
Furthermore, since the heater 15 is provided, the coating process and the film conversion process for converting the liquid applied on the substrate W into a film by heat treatment can be performed efficiently and continuously.
[0030]
The conductive film wiring (film pattern) forming method according to the present embodiment is roughly constituted by a surface treatment process, a coating process, and a film conversion process, and the coating process is roughly constituted by a dispersion preparation process and a discharge process.
(Surface treatment process)
As the substrate on which the conductive film wiring is to be formed, various substrates such as a Si wafer, quartz glass, glass, a plastic film, and a metal plate can be used. Further, a substrate in which a semiconductor film, a metal film, a dielectric film, an organic film or the like is formed as a base layer on the surface of these various material substrates may be used as a substrate on which conductive film wiring is to be formed.
The contact angle of the liquid containing conductive fine particles with respect to the surface of the substrate on which the conductive film wiring is to be formed is 30 [deg] or more and 120 [deg] or less, preferably 30 [deg] or more and 90 [deg] or less. Surface treatment is performed so that
In order to control the surface contact angle (lyophilic or lyophobic) in this way, various surface treatment methods described below can be employed.
[0031]
As one of the surface treatment methods, there is a method of forming a self-assembled film made of an organic molecular film or the like on the surface of a substrate on which conductive film wiring is to be formed.
The organic molecular film for treating the substrate surface has a functional group that can bind to the substrate and a functional group that modifies the surface properties of the substrate, such as a lyophilic group or a liquid repellent group, on the opposite side (controls the surface energy). And a carbon straight chain or a partially branched carbon chain connecting these functional groups, and is bonded to a substrate and self-assembles to form a molecular film, for example, a monomolecular film.
[0032]
A self-assembled film is composed of a binding functional group capable of reacting with a constituent atom of an underlayer such as a substrate and other linear molecules, and a compound having extremely high orientation by the interaction of the linear molecules. , A film formed by orientation. Since this self-assembled film is formed by orienting single molecules, the film thickness can be extremely reduced, and the film is uniform at the molecular level. That is, since the same molecule is located on the surface of the film, uniform and excellent liquid repellency and lyophilicity can be imparted to the surface of the film.
[0033]
For example, when fluoroalkylsilane is used as the compound having high orientation, each compound is oriented so that the fluoroalkyl group is located on the surface of the film, and a self-assembled film is formed. Uniform liquid repellency is imparted to the surface.
[0034]
Examples of the compound that forms such a self-assembled film include heptadecafluoro-1,1,2,2 tetrahydrodecyltriethoxysilane, heptadecafluoro-1,1,2,2 tetrahydrodecyltrimethoxysilane, heptadeca Fluoro-1,1,2,2 tetrahydrodecyltrichlorosilane, tridecafluoro-1,1,2,2 tetrahydrooctyltriethoxysilane, tridecafluoro-1,1,2,2 tetrahydrooctyltrimethoxysilane, trideca Fluoroalkylsilanes (hereinafter referred to as “FAS”) such as fluoro-1,1,2,2 tetrahydrooctyltrichlorosilane, trifluoropropyltrimethoxysilane, and the like. In use, it is preferable to use one compound alone, but the use of a combination of two or more compounds is not limited as long as the intended purpose of the present invention is not impaired. In the present invention, it is preferable to use the FAS as the compound for forming the self-assembled film in order to provide adhesion to the substrate and good liquid repellency.
[0035]
FAS generally has the structural formula RnSiX _(4-n) It is represented by Here, n represents an integer of 1 to 3, and X is a hydrolyzable group such as a methoxy group, an ethoxy group, or a halogen atom. R is a fluoroalkyl group, and (CF _Three ) (CF ₂ ) X (CH ₂ ) _y (Where x represents an integer from 0 to 10 and y represents an integer from 0 to 4), and a plurality of R or X are bonded to Si, R or X is Each may be the same or different. The hydrolyzable group represented by X forms silanol by hydrolysis, reacts with the hydroxyl group of the base such as the substrate (glass, silicon), etc., and bonds to the substrate with a siloxane bond. On the other hand, R is on the surface (CF _Three ), Etc., the base surface of the substrate or the like is modified to a surface that does not get wet (surface energy is low).
[0036]
A self-assembled film made of an organic molecular film or the like is formed on a substrate when the above raw material compound and the substrate are placed in the same sealed container and left at room temperature for about 2 to 3 days. Further, by holding the entire sealed container at 100 ° C., it is formed on the substrate in about 3 hours. What has been described above is the formation method from the gas phase, but the self-assembled film can also be formed from the liquid phase. For example, the self-assembled film can be obtained on the substrate by immersing the substrate in a solution containing the raw material compound, washing and drying.
Note that before the self-assembled film is formed, it is desirable to perform pretreatment by irradiating the substrate surface with ultraviolet light or washing with a solvent.
[0037]
As another method of the surface treatment, there is a method of irradiating plasma in normal pressure or vacuum. Various types of gas used for the plasma treatment can be selected in consideration of the surface material of the substrate on which the conductive film wiring is to be formed.
For example, fluorocarbons such as tetrafluoromethane, hexafluoroethane, and perfluorohexane can be used as the processing gas.
[0038]
The surface treatment can also be performed by sticking a film having a desired liquid repellency, such as a polyimide film processed with Teflon (registered trademark), to the substrate surface.
Moreover, when the liquid repellency becomes too high by the above method, the liquid repellency can be adjusted by ultraviolet irradiation (170 to 400 nm) for several seconds to several minutes.
[0039]
(Dispersion preparation process)
Next, a liquid containing conductive fine particles discharged onto the substrate after the surface treatment will be described.
As the liquid containing conductive fine particles, a dispersion liquid in which conductive fine particles are dispersed in a solvent is used. In the liquid containing the conductive fine particles, the solvent is strictly a dispersion medium, but in this specification, the solvent and the dispersion medium used by mixing with the film forming component are collectively referred to as a solvent.
The conductive fine particles used here include fine particles of conductive polymer or superconductor in addition to metal fine particles containing any of gold, silver, copper, palladium, and nickel. These conductive fine particles can be used by coating the surface with an organic substance or the like in order to improve dispersibility. As a coating material for coating the surface of the conductive fine particles, for example, use of the solvent molecules as the coating material can be mentioned.
The particle diameter of the conductive fine particles is preferably 5 nm or more and 0.1 μm or less. When the thickness is larger than 0.1 μm, dispersibility in a solvent is deteriorated and ejection by an ink jet method becomes difficult. On the other hand, if it is smaller than 5 nm, the ratio of the coating agent becomes too high as compared with the fine particles, and the impurities in the film increase.
[0040]
As the liquid solvent containing conductive fine particles, those having a vapor pressure at room temperature of 0.001 mmHg or more and 200 mmHg or less (about 0.133 Pa or more and 26600 Pa or less) are preferable. This is because when the vapor pressure is higher than 200 mmHg, the solvent rapidly evaporates after ejection, making it difficult to form a good film.
The vapor pressure of the solvent at room temperature is more preferably 0.001 mmHg to 50 mmHg (about 0.133 Pa to 6650 Pa). When the vapor pressure is higher than 50 mmHg, nozzle clogging due to drying is likely to occur when droplets are ejected by the ink jet method, and stable ejection becomes difficult.
On the other hand, in the case of a solvent having a vapor pressure lower than 0.001 mmHg, drying is delayed and the solvent tends to remain in the film, and it is difficult to obtain a high-quality conductive film after heat and / or light treatment in a subsequent process.
[0041]
The solvent to be used is not particularly limited as long as it can disperse the above-mentioned conductive fine particles and does not cause aggregation. In addition to water, alcohols such as methanol, ethanol, propanol and butanol, n-heptane , N-octane, decane, toluene, xylene, cymene, durene, indene, dipentene, tetrahydronaphthalene, decahydronaphthalene, cyclohexylbenzene and other hydrocarbon compounds, 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 , P- ether compounds such as dioxane, propylene carbonate, .gamma.-butyrolactone, N- methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, may be mentioned polar compounds such as cyclohexanone. Of these, water, alcohols, hydrocarbon compounds, and ether compounds are preferred from the viewpoints of fine particle dispersibility, dispersion stability, and ease of application to the inkjet method. Examples thereof include water and hydrocarbon compounds. These solvents can be used singly or as a mixture of two or more.
[0042]
The dispersoid density | concentration in the case of disperse | distributing the said electroconductive fine particles in a solvent is 1 mass% or more and 80 mass% or less, and can be adjusted according to the film thickness of a desired electrically conductive film. If it exceeds 80% by mass, aggregation tends to occur and it is difficult to obtain a uniform film.
[0043]
It is preferable that the surface tension of the conductive fine particle dispersion at the time of ejection falls within a range of 20 dyn / cm or more and 70 dyn / cm (0.02 N / m or more and 0.07 N / m or less). When the liquid is ejected by the inkjet method, if the surface tension is less than 20 dyn / cm, the wettability of the ink composition with respect to the nozzle surface increases, and flight bending easily occurs. This is because the shape of the meniscus is unstable and it becomes difficult to control the discharge amount and the discharge timing.
[0044]
In order to adjust the surface tension, a trace amount of a surface tension adjusting agent such as a fluorine-based, silicone-based, or nonionic-based one can be added to the above dispersion within a range that does not unduly decrease the contact angle with the substrate.
[0045]
The viscosity of the dispersion at the temperature at the time of discharge is preferably 1 mPa · s or more and 50 mPa · s or less. When discharging by the inkjet method, if the viscosity is less than 1 mPa · s, the nozzle periphery is easily contaminated by the outflow of ink, and if the viscosity is more than 50 mPa · s, the nozzle hole is clogged frequently. This is because it becomes difficult to smoothly discharge droplets.
[0046]
(Discharge process)
First, the dispersion was supplied to the inkjet head H of the film pattern forming apparatus 100, and the temperature of the substrate W was controlled to a temperature lower than the boiling point of the solvent of the dispersion and higher than the temperature of the dispersion in the inkjet head H. In this state, while the inkjet head group 1 and the substrate W (mounting table 4) are moved relative to each other, a predetermined amount of the dispersion liquid is landed on the substrate W from each inkjet head H and then the droplets that have landed first. The droplets are ejected at regular intervals so that the droplets partially overlap.
Here, when two or more solvents having different boiling points are used in combination as the solvent of the dispersion, the temperature of the substrate W is set to the lower boiling point or lower.
[0047]
The overlap a / b × 100 (unit%) between adjacent droplets shown in FIG. 4 is set within a range in which no disconnection occurs in the linear film pattern formed by the continuous droplets. In FIG. 4, d is the dispersion discharge interval, a is the amount of overlap of the landed droplets, b is the diameter of the droplets after landing, and a = b−d.
The film thickness can be increased as the overlap between droplets a / b × 100 (unit%) is increased, but if it is too large, a bulge is generated and disconnection increases. Bulge is less likely to occur as the contact angle of the dispersion on the surface of the substrate W is smaller and as the surface temperature of the substrate W is higher. On the other hand, in order to increase the thickness, it is preferable that the contact angle on the surface of the substrate W is large. Therefore, the overlap between droplets a / b × 100 (unit%) is a desired film thickness within a range in which no disconnection occurs in the film pattern according to the lyophilicity of the surface of the substrate W and the surface temperature of the substrate W. It is preferable to set so that
[0048]
In this application step, in order to obtain good landing accuracy, it is preferable to perform ejection in a state where the inkjet head H is close to the substrate W. For example, when ejecting liquid, the ejection port of the inkjet head H and the substrate W Is about 50 μm to 2 mm. As described above, the surface temperature of the substrate W is controlled to be higher than the liquid temperature in the inkjet head H when the dispersion liquid is discharged. Accordingly, when the state in which the inkjet head H and the substrate W are close to each other for ejection is maintained, the liquid temperature in the inkjet head H rises. When the temperature of the liquid in the ink jet head H rises, the head is clogged, which is not preferable. Therefore, it is preferable to provide a step (cooling step) for cooling the ink jet head H every time the ink is ejected for a predetermined time.
[0049]
For example, in the present embodiment, every time the inkjet head group 1 and the substrate W (mounting table 4) reciprocate relatively in the Y direction once to several times, the inkjet head group 1 is made to wait on the cleaning mechanism unit 14. Therefore, it is preferable to lower the temperature of the inkjet head H.
Note that the cleaning mechanism 14 is not necessarily cooled, and the temperature of the inkjet head H can be lowered by holding the inkjet head H at a position farther from the surface of the substrate W than during ejection. The holding time at a position away from the surface of the substrate W is set to 1 second or longer, and is set so that the temperature of the inkjet head H is lowered to a desired value.
In addition, the inkjet head H may be moved to a position away from the surface of the substrate W, and the inkjet head H may be actively cooled at that position, for example, by air cooling.
Furthermore, in this embodiment, each inkjet head H is covered with the cooling jacket 11, and when the cooling means is provided in the inkjet head H in this way, the inkjet head H is cooled by this cooling means. Thus, the liquid temperature in the inkjet head H can be kept constant.
[0050]
In the coating step, the same part can be overcoated by repeatedly discharging the liquid from the discharge means a plurality of times. The film pattern can be made thicker by overcoating.
In the present embodiment, since the droplets that have landed on the surface of the substrate W are quickly dried, even if the overcoating is performed without interposing the drying process, the droplets that have landed first and the droplets that landed later Are not attracted to each other to form a bulge, so that the overcoating can be performed efficiently.
[0051]
(Heat treatment / light treatment process)
Although the dispersion liquid discharged on the surface of the substrate W in the discharge process is quickly dried, it is necessary to completely remove the solvent in order to improve electrical contact between the fine particles. Further, when a coating material such as an organic material is coated on the surface of the conductive fine particles in order to improve dispersibility, it is also necessary to remove this coating material. For this reason, the substrate W after the discharge process is subjected to heat treatment and / or light treatment.
[0052]
The heat treatment and / or light treatment is usually performed in the atmosphere, but may be performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen, argon, helium, etc., if necessary. The heat treatment and / or light treatment temperature includes the boiling point of the solvent (vapor pressure), pressure (atmospheric pressure), thermal behavior of fine particles (thermal stability and ease of oxidation), presence / absence and amount of coating material, base It is appropriately determined in consideration of the heat-resistant temperature of the material.
For example, in order to remove the coating material made of organic matter, it is preferable to bake at about 300 ° C. Moreover, when using a board | substrate, such as a plastics, it is preferable to carry out at room temperature or more and 100 degrees C or less.
[0053]
The heat treatment and / or light treatment can be performed by lamp annealing in addition to the treatment by a normal hot plate, electric furnace or the like. The light source used for lamp annealing is not particularly limited, but excimer laser such as infrared lamp, xenon lamp, YAG laser, argon laser, carbon dioxide laser, XeF, XeCl, XeBr, KrF, KrCl, ArF, ArCl, etc. Can be used as a light source. In general, these light sources have an output in the range of 10 W to 5000 W, but in the present embodiment, a range of 100 W to 1000 W is sufficient.
The liquid applied on the substrate by the above steps ensures electrical contact between the fine particles and is converted into a conductive film.
[0054]
According to the present embodiment, when the dispersion liquid is discharged, even if the droplets are landed so as to overlap each other, the generation of a bulge can be suppressed and a good film shape can be obtained, so a thick film pattern can be formed by a simple process. The shape accuracy of the film pattern is also good.
Therefore, according to the present embodiment, a conductive film wiring that is thick and advantageous for electrical conduction, is unlikely to cause defects such as disconnection and short circuit, and can be thinned is obtained at low cost.
[0055]
[Second Embodiment]
As a second embodiment, a method for forming a silicon film pattern by the film pattern forming method of the present invention will be described. The silicon film pattern forming method according to the present embodiment is roughly composed of a surface treatment process, a coating process, and a heat treatment / light treatment process, and the coating process is roughly composed of a solution preparation process and a discharge process. Hereinafter, each step will be described.
[0056]
(Surface treatment process)
As the substrate on which the silicon thin film pattern is to be formed, various substrates such as a Si wafer, quartz glass, glass, a plastic film, and a metal plate can be used. Further, a substrate in which a silicon thin film pattern is to be formed may be formed by forming a semiconductor film, a metal film, a dielectric film, an organic film or the like on the surface of these various material substrates as a base layer.
The contact angle of the liquid containing the organic silicon compound with respect to the surface of the substrate on which the silicon thin film pattern is to be formed is 30 [deg] or more and 120 [deg] or less, preferably 30 [deg] or more and 90 [deg] or less. Surface treatment is performed so that
Since the method for controlling the liquid repellency (wetting property) of the surface is the same as that in the first embodiment, the description thereof is omitted.
[0057]
(Solution preparation process)
Next, a liquid containing an organosilicon compound that is discharged onto the substrate after the surface treatment will be described.
As the liquid containing the organosilicon compound, a solution in which the organosilicon compound is dissolved in a solvent (solvent) is used. The organosilicon compound used here has a general formula SinXm (where X represents a hydrogen atom and / or a halogen atom, n represents an integer of 3 or more, m represents n, 2n-2, 2n or 2n + 2). A silane compound having a ring system represented by:
Here, n is 3 or more, but n is preferably about 5 to 20, particularly 5 or 6 cyclic silane compounds in view of thermodynamic stability, solubility, ease of purification, and the like. When it is less than 5, the silane compound itself becomes unstable due to distortion caused by the ring, which causes a difficulty in handling. On the other hand, when n is larger than 20, a decrease in solubility due to the cohesive force of the silane compound is recognized, and the selection of the solvent to be used is narrowed.
Further, X in the general formula SinXm of the silane compound used in the present invention is a hydrogen atom and / or a halogen atom. Since these silane compounds are precursor compounds to the silicon film, it is necessary to finally form amorphous or polycrystalline silicon by heat treatment and / or light treatment, and the silicon-hydrogen bond and silicon-halogen bond are as described above. By this treatment, a new silicon-silicon bond is formed and finally converted to silicon. The halogen atom is usually a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom, and chlorine and bromine are preferred from the viewpoint of bond cleavage. X may be a hydrogen atom alone or a halogen atom alone, or a partially halogenated silane compound in which the sum of hydrogen atoms and halogen atoms is m.
[0058]
Further, as these silane compounds, compounds modified with a Group 3 or Group 5 element such as boron or phosphorus can be used as necessary. As a specific example of the modified silane compound, those containing no carbon atom are preferable, and the general formula Si _a X _b Y _c (Here, X represents a hydrogen atom and / or a halogen atom, Y represents a boron atom or a phosphorus atom, a represents an integer of 3 or more, b represents an integer of a to 2a + c + 2, and c represents 1 In the above, a modified silane compound represented by a) is represented. Here, a modified silane compound in which the sum of a and c is about 5 to 20, particularly 5 or 6, is preferable in terms of thermodynamic stability, solubility, ease of purification, and the like. When a + c is smaller than 5, the modified silane compound itself becomes unstable due to distortion caused by the ring, which makes handling difficult. On the other hand, when a + c is larger than 20, the solubility is lowered due to the cohesive force of the modified silane compound, and the selection of the solvent to be used is narrowed.
In addition, the general formula Si of the modified silane compound _a X _b Y _c X in the above is Si _n X _m As in X in the general formula of the unmodified silane compound represented by the formula: a hydrogen atom and / or a halogen atom, usually a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom, and chlorine in terms of bond cleavage. Bromine is preferred. X may be a hydrogen atom alone or a halogen atom alone, or a partially halogenated silane compound in which the sum of hydrogen atoms and halogen atoms is b.
[0059]
As the liquid solvent containing the organosilicon compound, those having a vapor pressure at room temperature of 0.001 mmHg to 200 mmHg (about 0.133 Pa to 26600 Pa) are preferable. This is because when the vapor pressure is higher than 200 mmHg, the solvent rapidly evaporates after ejection, making it difficult to form a good film.
The vapor pressure of the solvent is more preferably 0.001 mmHg to 50 mmHg (about 0.133 Pa to 6650 Pa). When the vapor pressure is higher than 50 mmHg, nozzle clogging due to drying is likely to occur when droplets are ejected by the ink jet method, and stable ejection becomes difficult.
On the other hand, in the case of a solvent having a vapor pressure lower than 0.001 mmHg at room temperature, drying is slow and the solvent tends to remain in the film, and it is difficult to obtain a high-quality conductive film after heat and / or light treatment in a subsequent process.
[0060]
The solvent to be used is not particularly limited as long as it can dissolve the above organosilicon compound, but n-heptane, n-octane, decane, toluene, xylene, cymene, durene, indene, dipentene, tetrahydronaphthalene, decahydro. In addition to hydrocarbon solvents such as naphthalene and cyclohexylbenzene, 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 Ether solvents such as (2-methoxyethyl) ether, p-dioxane, propylene carbonate, γ-butyrolactone, N-methyl- - it can be exemplified pyrrolidone, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, a polar solvent such as cyclohexanone.
Of these, hydrocarbon solvents and ether solvents are preferred in view of the solubility of the organosilicon compound and the stability of the solution, and more preferred solvents include hydrocarbon solvents. These solvents can be used alone or as a mixture of two or more.
[0061]
The solute concentration in the case of dissolving the organosilicon compound in a solvent is 1% by mass or more and 80% by mass or less, and can be adjusted according to a desired silicon film thickness. If it exceeds 80% by mass, aggregation tends to occur and it is difficult to obtain a uniform film.
[0062]
The surface tension of the organosilicon compound solution is preferably in the range of 20 dyn / cm or more and 70 dyn / cm or less (0.02 N / m or more and 0.07 N / m or less). When the liquid is ejected by the inkjet method, if the surface tension is less than 20 dyn / cm, the wettability of the ink composition with respect to the nozzle surface increases, and flight bending easily occurs. This is because the shape of the meniscus is unstable and it becomes difficult to control the discharge amount and the discharge timing.
[0063]
In order to adjust the surface tension, a trace amount of a surface tension adjusting agent such as a fluorine-based, silicone-based, or nonionic-based one can be added to the above solution within a range that does not unduly decrease the contact angle with the substrate. The nonionic surface tension modifier improves the wettability of the liquid to the substrate, improves the leveling property of the film, and helps to prevent the occurrence of crushing of the coating film and the generation of the itchy skin.
[0064]
The viscosity of the solution is preferably 1 mPa · s or more and 50 mPa · s or less. When discharging by the inkjet method, if the viscosity is less than 1 mPa · s, the nozzle periphery is easily contaminated by the outflow of ink, and if the viscosity is more than 50 mPa · s, the nozzle hole is clogged frequently. This is because it becomes difficult to smoothly discharge droplets.
[0065]
(Discharge process)
As in the first embodiment, the solution is supplied to the inkjet head H of the film pattern forming apparatus 100, and the temperature of the substrate W is equal to or lower than the boiling point of the solvent of the solution and higher than the temperature of the solution in the inkjet head H. In the controlled state, while the inkjet head group 1 and the substrate W (mounting table 4) are moved relative to each other, a predetermined amount of solution is landed on the substrate W from the inkjet head H, and the next droplet is landed. The liquid droplets to be discharged are discharged at regular intervals.
In this embodiment, the discharge process is generally performed at a temperature of room temperature to 100 ° C. This is because at a temperature below room temperature, the solubility of the organosilicon compound may be reduced and partly precipitated. Therefore, in this embodiment, the inkjet head H is not cooled with water, and the substrate W is heated to control the surface temperature of the substrate W to a temperature higher than room temperature and lower than the boiling point of the solvent of the solution. Here, when two or more solvents having different boiling points are used in combination as the solvent of the solution, the temperature of the substrate W is set to the lower boiling point or lower.
Moreover, it is preferable to perform the atmosphere in the case of discharge in inert gas, such as nitrogen, helium, and argon. Furthermore, what mixed reducing gas, such as hydrogen, as needed is preferable.
Since the setting of the overlapping of droplets, the cooling process of the inkjet head H, and the overcoating are the same as in the first embodiment, description thereof is omitted.
[0066]
(Heat treatment / light treatment process)
The solution after the discharging step needs to remove the solvent and convert the organosilicon compound into amorphous or polycrystalline silicon. Therefore, the substrate after the discharging process is subjected to heat treatment and / or light treatment.
[0067]
The heat treatment and / or light treatment may be performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen, argon, or helium. The heat treatment and / or light treatment temperature depends on the boiling point (vapor pressure), pressure (atmospheric pressure) of the solvent, the thermal behavior of the organosilicon compound (thermal stability and ease of oxidation), the heat resistance temperature of the substrate, etc. It is determined as appropriate in consideration.
Usually, the treatment is performed in an argon atmosphere or argon or nitrogen containing hydrogen at about 100 to 800 ° C, preferably about 200 to 600 ° C, more preferably about 300 to 500 ° C, and generally the ultimate temperature is about 550 ° C. An amorphous silicon film can be obtained at the following temperatures, and a polycrystalline silicon film at higher temperatures. When the ultimate temperature is less than 300 ° C., the pyrolysis of the organosilicon compound does not proceed sufficiently, and a silicon film having a sufficient thickness may not be formed. When it is desired to obtain a polycrystalline silicon film, the amorphous silicon film obtained above can be converted into a polycrystalline silicon film by laser annealing. The atmosphere in which the laser annealing is performed is also preferably an inert gas such as helium or argon, or a mixture of them with a reducing gas such as hydrogen.
[0068]
The heat treatment and / or light treatment can be performed by lamp annealing in addition to the treatment by a normal hot plate, electric furnace or the like. The light source used for lamp annealing is not particularly limited, but excimer laser such as infrared lamp, xenon lamp, YAG laser, argon laser, carbon dioxide laser, XeF, XeCl, XeBr, KrF, KrCl, ArF, ArCl, etc. Can be used as a light source. In general, these light sources have an output in the range of 10 W to 5000 W, but in the present embodiment, a range of 100 W to 1000 W is sufficient.
Through the above steps, the solution after the discharging step is converted into an amorphous or polycrystalline silicon film.
[0069]
According to this embodiment, even when a solution is discharged onto a substrate having higher liquid repellency when forming a fine line pattern, the generation of a bulge can be suppressed and a good film shape can be obtained. A film pattern with a small width can be formed, and the shape accuracy of the film pattern is also good.
Therefore, according to the present embodiment, a silicon film pattern that is less prone to form defects such as disconnection and that can be thinned is obtained at low cost.
[0070]
[Third Embodiment]
As a third embodiment, a liquid crystal device which is an example of an electro-optical device of the invention will be described. FIG. 5 shows a planar layout of signal electrodes and the like on the first substrate of the liquid crystal device according to this embodiment. The liquid crystal device according to this embodiment includes the first substrate, a second substrate (not shown) provided with scanning electrodes and the like, and a liquid crystal (not shown) sealed between the first substrate and the second substrate. )).
[0071]
As shown in FIG. 5, a plurality of signal electrodes 310 are provided in a multiple matrix form in the pixel region 303 on the first substrate 300. In particular, each signal electrode 310 is composed of a plurality of pixel electrode portions 310a provided corresponding to each pixel and signal wiring portions 310b that connect them in a multiplex matrix, and extends in the Y direction. ing.
Reference numeral 350 denotes a liquid crystal driving circuit having a one-chip structure, and the liquid crystal driving circuit 350 and one end side (lower side in the figure) of the signal wiring portions 310b... Are connected via first routing wirings 331.
Further, reference numeral 340... Is a vertical conduction terminal, and the vertical conduction terminals 340... Are connected to terminals provided on a second substrate (not shown) by vertical conduction members 341. Further, the vertical conduction terminals 340... And the liquid crystal driving circuit 350 are connected via the second routing wirings 332.
[0072]
In the present embodiment, the signal wiring portions 310b,..., The first routing wiring 331, the second routing wiring 332, etc. provided on the first substrate 300 each use the film pattern forming apparatus 100 according to the first embodiment. Thus, the film pattern forming method according to the first embodiment is used.
According to the present embodiment, a defect such as disconnection or short-circuiting of each of the above-described wirings is unlikely to occur, a request for thickening or thinning can be satisfied efficiently, and a liquid crystal device capable of reducing costs can be obtained. .
[0073]
[Fourth Embodiment]
As a fourth embodiment, a plasma display device as an example of the electro-optical device of the present invention will be described. FIG. 6 is an exploded perspective view of the plasma display device 500 of this embodiment.
The plasma display device 500 of this embodiment is generally configured by a glass substrate 501 and a glass substrate 502 that are arranged to face each other, and a discharge display portion 510 formed between them.
The discharge display unit 510 includes a plurality of discharge chambers 516, and among the plurality of discharge chambers 516, three of the red discharge chamber 516 (R), the green discharge chamber 516 (G), and the blue discharge chamber 516 (B). Two discharge chambers 516 are arranged in pairs to constitute one pixel.
Address electrodes 511 are formed in stripes at predetermined intervals on the upper surface of the (glass) substrate 501, a dielectric layer 519 is formed so as to cover the address electrodes 511 and the upper surface of the substrate 501, and further a dielectric layer A partition wall 515 is formed on the 519 between the address electrodes 511 and 511 and along the address electrodes 511. The partition wall 515 is also partitioned at a predetermined interval in a direction perpendicular to the address electrode 511 at a predetermined position in the longitudinal direction (not shown), and is basically adjacent to the left and right sides of the address electrode 511 in the width direction. A rectangular region partitioned by the barrier ribs and the barrier ribs extending in a direction orthogonal to the address electrodes 511 is formed, and discharge chambers 516 are formed so as to correspond to the rectangular regions. One pixel is composed of three pairs. In addition, a phosphor 517 is disposed inside a rectangular region partitioned by the partition 515. The phosphor 517 emits red, green, or blue fluorescence. The red phosphor 517 (R) is located at the bottom of the red discharge chamber 516 (R), and the bottom of the green discharge chamber 516 (G). Are arranged with a green phosphor 517 (G) and a blue phosphor 517 (B) at the bottom of the blue discharge chamber 516 (B).
[0074]
Next, on the glass substrate 502 side, display electrodes 512 made of a plurality of transparent conductive films are formed in stripes at predetermined intervals in a direction orthogonal to the previous address electrodes 511, and the display electrodes 512 having high resistance are formed. In order to compensate for this, a bus electrode 512 a is formed on the display electrode 512. Further, a dielectric layer 513 is formed so as to cover them, and a protective film 514 made of MgO or the like is further formed.
The substrate 501 and the substrate 2 of the glass substrate 502 are bonded to each other so that the address electrodes 511 and the display electrodes 512 are opposed to each other so as to be orthogonal to each other, and are formed on the substrate 501, the partition wall 515, and the glass substrate 502 side. A discharge chamber 516 is formed by evacuating a space surrounded by the protective film 514 and enclosing a rare gas. Note that two display electrodes 512 formed on the glass substrate 502 side are formed so as to be arranged two by two for each discharge chamber 516.
The address electrode 511 and the display electrode 512 are connected to an AC power supply (not shown), and the phosphor 517 is excited and emitted in the discharge display portion 510 at a necessary position by energizing each electrode, thereby enabling color display. ing.
[0075]
In the present embodiment, the address electrodes 511, the display electrodes 512, and the bus electrodes 512a are each formed by the wiring formation method according to the first embodiment using the film pattern forming apparatus 100 according to the first embodiment. .
According to the present embodiment, a defect such as disconnection or short-circuiting of each electrode is unlikely to occur, a request for thickening or thinning can be satisfied efficiently, and a liquid crystal device capable of reducing costs can be obtained.
[0076]
[Fifth Embodiment]
As a fifth embodiment, a specific example of an electronic device of the present invention will be described.
FIG. 7A is a perspective view showing an example of a mobile phone. In FIG. 7A, reference numeral 600 denotes a mobile phone body, and reference numeral 601 denotes a liquid crystal display unit including the liquid crystal device of the third embodiment.
FIG. 7B is a perspective view illustrating an example of a portable information processing apparatus such as a word processor or a personal computer. In FIG. 7B, reference numeral 700 denotes an information processing device, 701 denotes an input unit such as a keyboard, 703 denotes an information processing body, and 702 denotes a liquid crystal display unit including the liquid crystal device of the third embodiment.
FIG. 7C is a perspective view showing an example of a wristwatch type electronic device. In FIG. 7C, reference numeral 800 denotes a watch body, and reference numeral 801 denotes a liquid crystal display unit including the liquid crystal device of the third embodiment.
Since the electronic devices shown in FIGS. 7A to 7C are provided with the liquid crystal device of the above-described embodiment, defects such as disconnection or short-circuiting of wirings are unlikely to occur, and requests for thickening and thinning are required. Can be efficiently satisfied, and the cost can be reduced.
In addition, although the electronic device of this embodiment shall be provided with a liquid crystal device, it can also be set as the electronic device provided with other electro-optical devices, such as an organic electroluminescent display apparatus and a plasma type display apparatus.
[0077]
[Sixth Embodiment]
As a sixth embodiment, an embodiment of a contactless card medium of the present invention will be described. As shown in FIG. 8, a non-contact type card medium 400 according to the present embodiment includes a semiconductor integrated circuit chip 408 and an antenna circuit 412 in a housing made up of a card base 402 and a card cover 418, and an external not shown. At least one of power supply and data exchange is performed by at least one of electromagnetic waves or capacitive coupling with the transceiver.
[0078]
In the present embodiment, the antenna circuit 412 is formed by the film pattern forming method according to the first embodiment using the film pattern forming apparatus according to the first embodiment.
According to this embodiment, a failure such as disconnection or short-circuiting of the antenna circuit 412 is unlikely to occur, the demand for thickening and thinning can be satisfied efficiently, and the cost can be reduced. A medium is obtained.
[0079]
The present invention is not limited to the examples given in the above embodiments, and can be applied to the manufacture of various types of film structures including a substrate and a film pattern formed on the substrate. It is suitable for manufacture of a film structure provided with a film-like film pattern.
[0080]
【Example】
[Example 1]
First, a dispersion containing conductive fine particles was prepared. Toluene (boiling point 110 ° C.) is added to a gold fine particle dispersion (trade name “Perfect Gold”, manufactured by Vacuum Metallurgical Co., Ltd.) in which gold fine particles having a diameter of 10 nm are dispersed in toluene, the viscosity is 3 mPa · s, and the surface tension is 35 dyn. / Cm.
On the other hand, the surface treatment of the substrate was performed. 10 mW / cm UV light with a wavelength of 172 nm on a glass substrate ² Then, the substrate and 0.1 g of heptadecafluoro-1,1,2,2 tetrahydrodecyltriethoxysilane were placed in the same sealed container and held for 2 days. As a result, a water-repellent monomolecular film was formed on the substrate surface. The contact angle between the substrate surface and the dispersion prepared above was 80 [deg]. In order to adjust the water repellency of this substrate, ultraviolet rays with a wavelength of 172 nm were further applied at 10 mW / cm. ² When irradiated for 30 seconds, the contact angle between this substrate and the dispersion prepared above was 60 [deg].
[0081]
On the surface of the substrate W obtained by the surface treatment, the dispersion liquid was discharged at a predetermined pitch by the film pattern forming apparatus 100 to form a conductive film line.
As the inkjet head H, a commercially available printer (trade name “MJ930C”) head was used. However, since the ink suction part is made of plastic, the suction part is changed to a metal jig so as not to dissolve in the organic solvent. The relative movement speed between the substrate and the inkjet head H was fixed, and the pitch (discharge interval) was changed by adjusting only the discharge frequency.
When the dispersion liquid was discharged at a driving voltage of 20 V of the inkjet head H, a droplet having a volume of 25 picoliters was discharged. The diameter of the droplet was 36 μm, and after landing on the substrate W (contact angle 60 [deg]), the droplet spread on the surface of the substrate W to a diameter of 72 μm.
[0082]
Lines were drawn while varying the discharge interval d and the substrate temperature. The inkjet head H was not cooled, and the temperature of the dispersion in the inkjet head H was room temperature (20 ° C.).
Each substrate drawn under each condition was subjected to a heat treatment at 300 ° C. for 30 minutes on a hot plate to establish electrical connection between the metal fine particles.
About each obtained board | substrate, the number of disconnection places per unit length was investigated visually. The result is shown in the graph of FIG. In this graph, the vertical axis indicates the number of disconnection points per unit length, the horizontal axis indicates the overlap of droplets a / b × 100 (unit%) immediately after landing on the substrate, and the substrate temperature is 20, 40, 60. , 80, and 100 (° C.).
[0083]
From the result of this graph, when the overlap between the droplets is smaller than 1%, many disconnections occur at any substrate temperature. This is because the position of the droplets cannot be controlled so accurately due to the limit of the inkjet ejection accuracy. Further, when the substrate temperature is room temperature (20 ° C.), many disconnections occur unless dot overlap is between 1% and 10%.
On the other hand, when the substrate is heated to a temperature lower than the boiling point of the solvent of the dispersion (110 ° C.), as shown in FIG. A stable line was formed. The higher the surface temperature of the substrate, the larger the overlap between the droplets.
Further, the line width of the line when formed stably without bulge or disconnection was 72 μm, which is the same as the diameter of the droplet immediately after landing, regardless of whether the droplets overlap each other. As for the film thickness, if the line width is the same, the film thickness of the line formed in an inversely proportional manner to the discharge interval d is 0.5 μm when the overlap between the droplets is 10%. % Was 0.75 μm. Further, when the resistivity of the stably formed line is measured, it is 5 × 10. ^-6 It was Ωcm.
[0084]
[Comparative Example 1]
As a comparative example, the conductive line was formed under the same discharge conditions as in Example 1 except that the substrate temperature was set to 150 ° C., that is, higher than the boiling point of toluene (110 ° C.). Even with this setting, the droplets that landed on the substrate immediately began to boil, and the shape of the droplets on the substrate was disturbed. For this reason, the shape of the formed line is extremely unstable, there are many disconnections, and the adhesion to the substrate is poor.
[0085]
[Example 2]
First, a dispersion containing silver fine particles as conductive fine particles was prepared. 90 mg of silver nitrate was dissolved in 500 ml of water, heated to 100 ° C., and further 10 ml of a 1% strength aqueous sodium citrate solution was added with stirring and boiled for 80 minutes. As a result, a liquid in which a silver colloid covered with citric acid for preventing aggregation was dispersed in an aqueous solution was obtained. The average particle size of the silver colloid was 30 nm. After concentrating this liquid by centrifugation, water and a surface tension modifier were added again to obtain a dispersion having a viscosity of 3 mPa · s and a surface tension of 45 dyn / cm (0.045 N / m).
On the other hand, the glass substrate was subjected to the same surface treatment as in Example 1 to form a water-repellent monomolecular film on the substrate surface. The contact angle between the substrate surface and the dispersion prepared above was 100 [deg]. In order to adjust the water repellency of this substrate, ultraviolet rays with a wavelength of 172 nm were further applied at 10 mW / cm. ² Was irradiated for 15 seconds, the contact angle between this substrate and the dispersion prepared above was 80 [deg].
Then, in the same manner as in Example 1, the dispersion was discharged at a predetermined pitch on the surface of the surface-treated substrate W by the film pattern forming apparatus 100 to form conductive film lines.
When the dispersion liquid was discharged at a driving voltage of 20 V of the inkjet head H, a droplet having a volume of 25 picoliters was discharged. The diameter of the droplet was 36 μm, and after landing on the substrate W (contact angle 80 [deg]), the droplet spread to a diameter of 48 μm on the surface of the substrate W.
[0086]
Lines were drawn while varying the discharge interval d and the substrate temperature. The inkjet head H was not cooled, and the temperature of the dispersion in the inkjet head H was room temperature (20 ° C.).
Each substrate drawn under each condition was subjected to a heat treatment at 250 ° C. for 30 minutes on a hot plate to establish electrical connection between the metal fine particles.
About each obtained board | substrate, the number of disconnection places per unit length was investigated visually. The result is shown in the graph of FIG. The vertical axis and horizontal axis of this graph are the same as the graph of FIG. 9, and each graph is shown when the substrate temperature is 20, 50, 70, 90 (° C.).
[0087]
From the result of this graph, when the overlap between the droplets is smaller than 1%, many disconnections occur at any substrate temperature. This is because the position of the droplets cannot be controlled so accurately due to the limit of the inkjet ejection accuracy. Further, when the substrate temperature is room temperature (20 ° C.), many disconnections occur regardless of the dot overlap setting.
On the other hand, when the substrate is heated to a temperature lower than the boiling point (100 ° C.) of the solvent (water) of the dispersion liquid, as shown in FIG. It became difficult and a stable line was formed. The higher the surface temperature of the substrate, the larger the overlap between the droplets.
Further, the line width of the line when formed stably without bulge or disconnection was 48 μm, which is the same as the diameter of the droplet immediately after landing, regardless of whether the droplets overlap each other. Regarding the film thickness, if the line width is the same, the film thickness of the line formed in an inversely proportional manner to the discharge interval d is 0.3 μm when the overlap between the droplets is 10%. It was. Further, when the resistivity of the stably formed line is measured, 7 × 10 ^-6 It was Ωcm.
[0088]
[Comparative Example 2]
As a comparative example, the conductive line was formed under the same discharge conditions as in Example 2 except that the substrate temperature was higher than 150 ° C., that is, the boiling point of water (100 ° C.). Even with this setting, the droplets that landed on the substrate immediately began to boil, and the shape of the droplets on the substrate was disturbed. For this reason, the shape of the formed line is extremely unstable, there are many disconnections, and the adhesion to the substrate is poor.
[0089]
【The invention's effect】
As described above, according to the film pattern forming method of the present invention, the occurrence of bulges can be suppressed even when the droplets are ejected so as to overlap each other. Therefore, it is possible to efficiently form a thick film pattern by increasing the overlapping amount of droplets. Further, since the occurrence of bulges is suppressed, a film pattern that does not cause problems such as disconnection and short circuit when a conductive film is formed can be obtained. Moreover, it is easy to control the film shape, and a film pattern with a small line width can be formed with high accuracy.
Further, since the ink jet method is used, the film pattern can be formed at a low cost by a simple process. In addition, since the lyophilicity of the substrate surface is uniform, a complicated surface treatment process is unnecessary.
Moreover, according to the film pattern forming apparatus of the present invention, a thick film pattern can be efficiently formed by a simple operation, and a film pattern having a small line width can be formed with high accuracy.
Further, according to the present invention, pattern shape defects such as disconnection and short-circuiting of wiring portions and antennas are unlikely to occur, the demand for thickening and thinning can be satisfied efficiently, and cost can be reduced. An optical device, an electronic apparatus using the optical device, and a contactless card medium can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view of a film pattern forming apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic perspective view showing an ink jet head in the film pattern forming apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic perspective view showing an example of a substrate heating unit in the film pattern forming apparatus according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram for explaining overlapping of droplets in the present specification.
FIG. 5 is a plan view of a first substrate in the liquid crystal device according to the present invention.
FIG. 6 is an exploded perspective view of a plasma display device according to the present invention.
7A is a diagram illustrating an example of a mobile phone including a liquid crystal device in the electronic apparatus according to the present invention, and FIG. 7B is a diagram illustrating an example of a portable information processing device including the liquid crystal device; (C) is a figure which shows an example of the wristwatch type electronic device provided with the liquid crystal device.
FIG. 8 is an exploded perspective view of a contactless card medium according to the present invention.
FIG. 9 is a graph showing the results of Examples.
FIG. 10 is a graph showing the results of Examples.
[Explanation of symbols]
W substrate
H Inkjet head (ejection means)
100 Film pattern forming apparatus
1 Inkjet head group
2 X direction guide shaft
3 X direction drive motor
4 mounting table
5 Y direction guide shaft
6 Y direction drive motor
8 Control device
11 Cooling jacket (cooling means)
15 Heater (membrane conversion means)
42 Hot plate (heating means)

Claims

The substrate mounted on the mounting table is heated by a hot plate incorporated in the mounting table, the temperature of the substrate is higher than the temperature of the liquid in the inkjet head, and the solvent or dispersion medium contained in the liquid A first step of controlling the boiling point or lower;
A second step of moving the inkjet head to a position overlapping the substrate;
A third step of discharging the first liquid droplet made of the liquid from the inkjet head onto the substrate;
A fourth step of moving the inkjet head to a position not overlapping the mounting table and cooling the inkjet head;
A fifth step of moving the inkjet head to a position overlapping the substrate;
And a sixth step of discharging a second droplet made of the liquid from the inkjet head onto the substrate.

The method for forming a film pattern according to claim 1,
The liquid includes a first solvent or dispersion medium, and a second solvent or dispersion medium having a boiling point lower than that of the first solvent or dispersion medium, and the temperature of the substrate after the first step is the second temperature. A method for forming a film pattern, which is lower than the boiling point of the solvent or dispersion medium.

The method of forming a film pattern according to claim 1 or 2,
The mounting table includes a heat insulating mechanism and a holder for adsorbing and fixing the substrate, and the heat insulating mechanism, the hot plate, and the holder are stacked in this order. Forming method.

In the formation method of the film | membrane pattern in any one of Claim 1 thru | or 3,
A method of forming a film pattern, comprising a step of forming a self-assembled film on the substrate before the first step.

The method for forming a film pattern according to claim 4,
A method of forming a film pattern, wherein the self-assembled film has a fluoro group on a side not bonded to the substrate.

The method for forming a film pattern according to any one of claims 1 to 5,
The film pattern forming method, wherein a vapor pressure at room temperature of the solvent or dispersion medium in the third step and the sixth step is 0.001 mmHg or more and 200 mmHg or less.

The method for forming a film pattern according to any one of claims 1 to 5,
The method of forming a film pattern, wherein the solvent or dispersion medium in the third step and the sixth step has a vapor pressure at room temperature of 0.001 mmHg to 50 mmHg.

In the formation method of the film | membrane pattern in any one of Claim 1 thru | or 7,
The method of forming a film pattern, wherein the viscosity of the solvent or dispersion medium in the third step and the sixth step is 1 mPa · s to 50 mPa · s.

The method for forming a film pattern according to any one of claims 1 to 8,
The film pattern forming method, wherein the fourth step is 1 second or more.

The method for forming a film pattern according to any one of claims 1 to 9,
In the fourth step, the method for forming a film pattern is characterized in that the inkjet head is air-cooled.

The method for forming a film pattern according to any one of claims 1 to 10,
In the fourth step, the ink jet head is moved to a cleaning mechanism.

The method for forming a film pattern according to any one of claims 1 to 11,
The method for forming a film pattern, wherein the liquid contains conductive fine particles.

The method for forming a film pattern according to any one of claims 1 to 11,
A method for forming a film pattern, wherein the liquid contains an organosilicon compound.

The method for forming a film pattern according to claim 12,
After the sixth step, the film pattern is formed by irradiating the substrate with light and converting the film formed on the substrate into conductivity.

The method for forming a film pattern according to claim 13,
After the sixth step, the film pattern is formed by irradiating the substrate with light and converting the film formed on the substrate into silicon.