JP4478411B2 - パターン形成方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、アクティブマトリクスの製造過程における、パターン作成方法に関する。詳しくは、伸縮率の大きい材料を基板として用いたときの、伸縮によるパターンの重ねずれを解消するデータ補正技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置等において、各画素をＭＩＭ（Metal-Insulator-Metal）素子やＴＦＴ（薄膜トランジスタ：Thin Film Transistor）等の能動素子でスイッチングするアクティブマトリクス方式が知られている。このような表示装置に用いられる基板上には複数の薄膜層をパターニングして構成される能動素子が、単体素子を構成すべきユニットが繰り返しパターン的に多数設けられている。薄膜層をパターニングする方法としては、フォトリソグラフィー法が一般に使用される。その工程は以下の通りである。
【０００３】
（１）薄膜層を有する基板上にフォトレジスト層を塗布する（レジスト塗布）。
（２）加熱により溶剤を除去する（プリベーク）。
（３）パターンデータに従ってレーザーあるいは電子線を用いて描画されたハードマスクを通して紫外光を照射する（露光）。
（４）アルカリ溶液で露光部のレジストを除去する（現像）。
（５）加熱により未露光部（パターン部）のレジストを硬化する（ポストベーク）。
（６）エッチング液に浸漬またはエッチングガスに暴露し、レジストのない部分の薄膜層を除去する（エッチング）。
（７）アルカリ溶液または酸素ラジカルでレジストを除去する（レジスト剥離）。
薄膜層を形成後、上記の工程を繰り返すことによって能動素子が完成するが、高価な設備と工程の長さがコストを上昇させる原因となっている。
【０００４】
近年、製造コストを低減するために印刷法によるパターン形成が試みられている。ＴＦＴを構成する薄膜層のパターニング工程の一部を、フォトリソグラフィー法の代わりに例えば凹版オフセット印刷法で行う方法が開示されている（例えば、特許文献１ 参照。）。凹部にレジストが入った印刷版の上を転写体が回転することによってレジストを転写体に転写し、これを被転写層（薄膜層）が形成された基板上に印刷することによって被転写層上にレジストパターンが形成される。
【０００５】
全ての層が有機材料で構成されるＴＦＴの電極層を、インクジェット法で直接パターン形成する方法も提案されている（例えば、非特許文献１ 参照。）。インクジェット法でパターン形成する際に、基板上に設けられた位置決めマークの位置情報に基づいて、吐出ヘッドまたは基板が固定されたステージの位置を補正し、基板上の所定の領域にインクを塗布する方法が提案されている（例えば、特許文献２ 参照。）。これはパターン全体を基板上の正しい位置に配置するための補正方法を提供するものである。
【０００６】
ところで、印刷におけるパターン補正方法については本出願人もいくつかの技術を開示している（例えば、特許文献３ 参照。）。例えば、インクを噴出するノズルを有する複数のヘッドの位置補正を、各ヘッドの印字位置を検出する手段からの変位データに基づいて、ヘッド移動手段によって行うカラーインクジェットプリンタが開示されている。これはヘッド間の位置ずれによる色ずれ等を補正するためのものである。
【０００７】
一方、携帯機器に用いる表示装置に対しては軽量化や耐衝撃性が求められており、従来のガラス基板に代わってプラスチック基板の使用が検討されている。しかしながら、プラスチック基板はガラス基板に比べて能動素子形成プロセス中における寸法変化が大きく、その結果、基礎パターン（下地パターン）に対する重ね合わせパターンの重ね位置がマージンを超えるユニットが発生し、不良素子となるという問題がある。
しかしながら、上記のいずれのパターン形成方法においてもこのような問題を解決する手段は提示されておらず、プラスチック基板を用いた大面積で高解像度の表示装置の実現は困難であった。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２６８５８５号公報（第５頁、段落００１９、図１）
【特許文献２】
特開２００２−３４７２３８号公報（第４頁、段落００２２、図１）
【特許文献３】
特開平５−３０１３５３号公報（第３頁、段落００２２、図２）
【非特許文献１】
SOCIETY FOR INFORMATION DISPLAY 2002 INTERNATIONAL SYMPOSIUM DIGEST OF TECHNICAL PAPER・VolumeXXXIII,p.1017〜1019
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、基板の寸法変化があってもパターンずれによる不良が発生しないパターン形成方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明では、繰り返しパターンである基礎パターンが形成された基板上に、前記基礎パターンの繰り返しパターンに対応するユニットの繰り返しパターンである所定の重ねパターンデータに従って複数の重ねパターンを形成するパターン形成方法において、前記所定の重ねパターンデータが前記ユニットの形状データとユニット間隔データとからなり、２番目以降の重ねパターンを形成するとき、それ以前の重ねパターン形成時と、基礎パターンの形成時のうちから選択する予め定められた時点からの基板の伸縮率を計測し、その計測値に従って前記所定の重ねパターンデータを前記ユニット間隔データの補正によって行う補正であって、前記両パターンの一端において所定の重ね合わせを行い、互いのずれ量が重ね合わせマージンを超え始めるユニットとその直前のユニットとの間隔のみを補正し、必要に応じてその手順を繰り返すことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明では、請求項１に記載のパターン形成方法において、前記基礎パターン形成と同時に前記基板の伸縮率を計測するためのマークを形成することを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明では、繰り返しパターンである基礎パターンが形成された基板上に、前記基礎パターンの繰り返しパターンに対応したユニットの繰り返しパターンである所定の重ねパターンデータに従って複数の重ねパターン形成物質を前記基板上に配置する手段を有するパターン形成装置において、前記所定の重ねパターンデータは、前記ユニットの形状データとユニット間隔データとからなり、２番目以降の重ねパターンを形成するとき、それ以前の重ねパターン形成時と、基礎パターンの形成時のうちから選択する予め定められた時点からの基板の伸縮率を計測し、その計測値に従って前記ユニット間隔データの補正によって行う補正であって、前記両パターンの一端において所定の重ね合わせを行い、互いのずれ量が重ね合わせマージンを超え始めるユニットとその直前のユニットとの間隔のみを補正し、必要に応じてその手順を繰り返すことを特徴とする。
【００１５】
請求項４の発明では、請求項３に記載のパターン形成装置において、前記基板は、前記基礎パターン形成と同時に前記基板の伸縮率を計測するためのマークが形成されたものであることを特徴とする。
請求項５の発明では、請求項３または４に記載のパターン形成装置において、前記所定の重ねパターンデータに従って液状物を吐出させるノズルを有することを特徴とする。
【００１６】
請求項６の発明では、請求項３ないし５のいずれか１つに記載のパターン形成装置において、該装置は、前記所定の重ねパターンデータに従って印刷版を製版する手段と、該印刷版に液状物を付着させて基板上に転写する手段とを有することを特徴とする。
請求項７の発明では、請求項６に記載のパターン形成装置において、前記印刷版上の液状物を一旦転写体に形成した後に、該転写体を基板に接触させることにより前記液状物を基板上に配置する手段を有することを特徴とする。
【００１７】
請求項８の発明では、請求項６または７に記載のパターン形成装置において、前記印刷版が、基体を有し、該基体上に、加熱状態で液体または固体と接触させたときに後退接触角が低下し、空気中で加熱すると後退接触角が上昇する性質を有する材料を含む表面層を少なくとも有するものであることを特徴とする。
【００２１】
【実施例】
以下に実施例に従って本発明を説明する。
図１は本発明のパターン形成方法のプロセスを示す流れ図である。
同図において、符号Ｄ０は重ねパターンの設計上のパターンデータ、Ｄ０’は同修正パターンデータ、Ｄ１は基板伸縮率データ、Ｄ２はパターン補正データ、Ｓはフローチャートのステップをそれぞれ示す。
初めに、本流れ図に従ってプロセスの概要を説明する。
最初に基板の伸縮率を測定する。基準となる基板サイズの測定のタイミングは、予め設けられる基礎パターンを形成した時点とする。測定する部位は、後述するように、基板自身のサイズ、基礎パターン形成と同時に設ける伸縮測定用マークなどを利用する。いずれの場合も、得られる値は「測定値」であるが、実質的に設計値と同等である。重ねパターンを形成する直前に、比較すべき基板サイズの測定を行う。基準となるデータと、比較すべきデータの差を用いて基板の伸縮率Ｄ１を算出する（Ｓ１）。
【００２２】
得られた伸縮率が、基礎パターンと重ねパターン相互の位置ずれの許容範囲に入っているかどうかを判定する（Ｓ２）。
許容範囲に入っていれば、設計値どおりのパターン作成を行っても構わないので、重ねパターンデータの設計値Ｄ０を呼び出す（Ｓ３）。
一方、許容範囲に入っていなければ、重ねパターンデータを修正する必要がある。そのため、計測データとして得られた伸縮率を、重ねパターンの、個別の繰り返しパターンに何らかの方法で誤差配分し、それぞれの個別パターンが基礎パターンに対して許容誤差範囲に収まるようにパターンの補正データＤ２を算出する（Ｓ４）。
その結果を用いて、重ねパターンに関し、新たな修正パターンデータＤ０’を作製する（Ｓ５）。誤差配分の方法については後に詳述する。
重ねパターンの設計パターンデータＤ０、もしくは修正パターンデータＤ０’を用いて基板上に重ねパターンを描画する（Ｓ６）。
【００２３】
図２以下を用いて本発明の実施形態を説明する。
図２は基板の測定部位の一実施形態を説明するための図である。
同図において符号１０１は基板、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは長方形基板の各頂点、Ｘ、Ｙは左上を原点とする座標軸をそれぞれ示す。
基準となる測定値を得る測定部位は、４辺ＡＢ、ＣＤ、ＡＣ、ＢＤの長さとする。図示しない基礎パターン形成時にこの４辺の長さを測定し、それぞれの測定値を基準値ＡＢ１、ＣＤ１、ＡＣ１、ＢＤ１とする。
図示しない重ねパターン形成直前に、同様にこの４辺の長さを測定する。そのときのそれぞれの値を比較値ＡＢ２、ＣＤ２、ＡＣ２、ＢＤ２とする。
【００２４】
ΔＡＢ＝ＡＢ２−ＡＢ１、ΔＣＤ＝ＣＤ２−ＣＤ１を求め、両者の平均値からＸ軸方向の伸縮率ΔＸ％を求める。伸縮率は正負いずれもあり得る。
同様に、ΔＡＣ＝ＡＣ２−ＡＣ１、ΔＢＤ＝ＢＤ２−ＢＤ１を求め、両者の平均値からＹ軸方向の伸縮率ΔＹ％を得る。
【００２５】
図３は基板の測定部位の他の実施形態を説明するための図である。
同図において符号１０２は直線マーク、ａｂ、ａｃ、ｂｄ、ｃｄは直線マークの長さをそれぞれ示す。
図示しない基礎パターンを形成するとき、同時に４本の直線マーク１０２を形成して、測定により、それぞれの長さａｂ１、ａｃ１、ｂｄ１、ｃｄ１を基準値として得ておく。
図示しない重ねパターン形成直前に、同様にこの４本の直線マーク１０２の長さを測定する。そのときのそれぞれの値を比較値ａｂ２、ａｃ２、ｂｄ２、ｃｄ２とし、前記と同様な手法により、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の伸縮率ΔＸ％、ΔＹ％を算出する。
【００２６】
図４は基板の測定部位のさらに他の実施形態を説明するための図である。
同図において符号１０２’は＋マーク、ａｂ’、ａｃ’、ｂｄ’、ｃｄ’は＋マーク間の距離をそれぞれ示す。
同様に基礎パターン形成時に＋マーク１０２’を形成し、＋マーク間の距離の測定値ａｂ’１、ａｃ’１、ｂｄ’１、ｃｄ’１を基準値として得ておく。重ねパターン形成直前に、＋マーク間の距離を測定して比較値ａｂ’２、ａｃ’２、ｂｄ’２、ｃｄ’２を得て、前記と同様な手法により、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の伸縮率ΔＸ％、ΔＹ％を算出する。
なお、図ではマークの形状を＋の形状で示しているが、間隔を測定する用途に適していれば、その形状は問わない。
【００２７】
以上の各方法のいずれかで求めた伸縮率から算出したパターン全長に対する誤差量が、基礎パターンと重ねパターンのそれぞれの一端を所定の重ね位置で重ね合わせたときに、他端において許容される誤差量より小さい場合は、重ねパターンとして、設計値どおりのパターンデータをそのまま用いることができる。
伸縮量が他端で許容される誤差量より大きい場合は、他端側のパターンは正しく重ね合わせができず、製品としては使えないものができてしまう。
ここでいう所定の重ね位置とは、伸縮率が正であれば、例えば、座標原点側のユニットをマージン内で正方向に寄せた位置をいう。こうすることで、基板の伸びに対する誤差を極力吸収することができる。伸縮率が負であれば、逆方向に寄せる。
このことを図を用いて詳しく説明する。
【００２８】
図５は重ねパターンの一例を示す図である。
同図において符号１０３は基本パターン、ａ、ｂは基本パターンのそれぞれＸ方向、Ｙ方向のサイズ、Ｌｐｘ、Ｌｐｙはそれぞれの方向のユニット最大間隔、ｘ、ｙはそれぞれの方向の繰り返しピッチをそれぞれ示す。
重ねパターンは基本パターン１０３（以下ユニットと称することもある）の縦横共に繰り返しのパターンであるとする。繰り返しの横ピッチをｘとし、縦ピッチをｙとする。重ねパターンデータＤ０は、ユニットの形状データａ、ｂとユニット間隔データｘ、ｙから構成される。
１つの基礎パターンに対して、重ねパターンは１つと限らない。重ねパターンが複数有る場合、２番目以降の重ねパターンはそれ以前に形成されたどのパターンと密接な位置関係が有るかによって、伸縮率計測のための基準値をそれに対応させて選ぶ。
【００２９】
図６は基礎パターンに重ねパターンが正しく重ねられた状態を示す図である。
同図において符号１０４は基礎パターン、αはＸ方向のマージン、βはＹ方向のマージンをそれぞれ示す。
ここでは説明の簡略化のため、マージンα、βはそれぞれ左右、上下に関し振り分けになっているものとする。このマージンα、βが許容誤差であるとする。すなわち、Ｘ方向、Ｙ方向とも重ね合わせの許容誤差は正負とも等量であるとする。なお、α、βの大きさや位置等は、説明の便宜上の一例である。
【００３０】
図７は伸縮量がＸ方向、Ｙ方向とも許容値を超えた場合を示す図である。
同図において符号Ａ、Ａ’、Ｂ、Ｂ’は特定の基本パターンをそれぞれ示す。
この例は基礎パターン形成後、重ねパターン形成時点までに基板が伸びた場合に相当する。図において、左上部の基本パターン１０３をほぼ許容誤差いっぱいに右下に寄せて重ね合わせたとする。このとき、左上部の基本パターンの重ね誤差はＸ方向がほぼ＋α、Ｙ方向がほぼ＋βである。
繰り返しピッチｘ、ｙがそのままであれば、Ｘ方向に関してＡと名付けた基本パターン３までは重ね合わせ誤差がほぼ−αとなって許容限界に入るが、それより右のＡ’と名付けた基本パターン３は許容誤差限界−αに一致するかそれを超えてしまう。
同様にＹ方向に関してＢと名付けた基本パターン３までは許容誤差限界−βに入るが、それを超えるＢ’と名付けた基本パターン３は許容誤差限界−βに一致するかそれを超えてしまう。
【００３１】
このように、伸縮量が他端での重ね合わせの許容誤差量より大きいときは、何らかの工夫をして重ねパターンのパターンデータを補正しなければならない。
以下その方法を述べる。
一般に基礎パターンの伸縮率が分かれば、重ねパターンのパターンデータ全体をその伸縮率に合わせて伸縮させてやれば済むはずである。光学的投影によるパターンの伸縮であれば、この方法が一番簡単であるが、デジタルデータの場合は若干事情が異なる。すなわち、基板の伸び率は大きくとも０．１％程度であるため、ピッチｘ、ｙ等が元々小さな値であることから、変化量がデジタル化の誤差に隠れてしまうこともある。
そこで、誤差を均等に配分する考え方ではなく、誤差の大小はあっても誤差の絶対値が許容値αあるいはβを超えないようにするという考え方に基づいて補正方法を考える。
【００３２】
図８はパターンデータ補正の一実施形態を説明するための図である。
同図において符号ｘ’、ｙ’はそれぞれＸ方向、Ｙ方向の補正用ピッチデータを示す。
図７に示したのと同様に、図の左上の基本パターン３を許容誤差いっぱいに右下に寄せて重ね合わせをし、Ａ、Ｂで示すユニットまではＸ方向、Ｙ方向ともそのまま設計値どおりのデータを用いる。そして、次のユニットＡ’、Ｂ’に移るとき、それまでｘ、ｙであったピッチを一時的にそれぞれｘ’、ｙ’に変更する。
ここで、ユニットＡのＸ方向の位置が左からＮ番目であるとしたとき、Ｎは
ｎ×ｘ×（ΔＸ／１００）≧２α・・・（１）
を満足する最小の整数ｎに等しい。そして、Ｎ＋１番目であるユニットＡ’との間のピッチｘ’は、
ｘ’＝ｘ＋２α・・・（２）
とすればよい。
【００３３】
以後のピッチは再びｘとして良い。
なお、ユニットのＸ方向の繰り返し総数をＭとすると、
Ｌｐｘ＝Ｍ×ｘ・・・（３）
であるから、
Ｌｐｘ×（ΔＸ／１００）≧４α・・・（４）
を満足するときは、同様の考え方を繰り返し適用すればよい。
Ｙ方向に関しても基本的には全く同様に処置すればよい。
以上のようにすれば、Ｘ方向においても、Ｙ方向においても重ね合わせ誤差の絶対値は最大でもそれぞれのマージンα、β以下に収まる。
以上の説明は、基板が延びた場合を前提としているが、逆に基板が収縮した場合は当然、伸縮率の符号を考慮しなければならない。すなわち、伸縮率の正負に関わりなく式を表現するためには（１）、（４）式は左辺を絶対値表現する必要がある。また、（２）式の右辺の「＋」は「±」に置き換える。
【００３４】
本来なら基本パターン３自身の伸縮も考慮に入れるべきであるが、ピッチに関しては誤差が累積されるのに対し、パターン寸法は累積されないことと、パターンの絶対寸法が小さいため、伸縮によって発生する寸法差の実寸は非常に僅かであることから、これを無視しても実用上は差し支えない。
【００３５】
この考え方を適用すれば、もう一つの補正方法として、伸縮量をユニット間隔データに均等配分し、ユニット形状データは補正しないという方法も採用できる。この場合、ピッチｘ、ｙを伸縮率で補正した値をｘ”、ｙ”とすると、そこには装置の送り量の量子化による誤差が含まれる。ｘ”、ｙ”に対応する送り量をｕ”、ｖ”としたとき、これらが結果的にｘ、ｙに対応する送り量をｕ、ｖとしてそれらに一致してしまう場合はこの方法は使えない。送り量ｕ”、ｖ”がｕ、ｖと異なる値になる場合はこの方法も効果があるので、Ｘ方向の最大ユニット間隔を用いて、 δ＝｜Ｌｐｘ×（ΔＸ／１００）｜−｜Ｍｕ”｜・・・（５）
とおくと、δは一般に絶対値がαより小さい値ではあるが、０になるとは限らない。δは正負ともに取り得る値であり、＋または−の符号を含んでいる。
この場合、基礎パターンに対する重ねパターンの左端のユニットを設計位置から−δ／２だけずらして配置すれば、右端のユニットで＋δ／２の誤差となり、全体として各ユニットのずれ量は｜δ｜／２の範囲に収まる。Ｙ方向に関しても同様の考え方で補正することは言うまでもない。
【００３６】
以上説明したパターン形成方法によれば、重ねパターン形成前に予め定められた時点からの基板の伸縮率を計測し、その計測値に従ってパターンデータＤ０を補正するようにしたので、基板の寸法変化があってもパターンずれによる不良が発生しないパターン形成方法を提供することができる。
パターンデータＤ０が繰り返しユニットの形状データとユニット間隔データとからなる場合、パターンデータＤ０の補正がユニット間隔データｘ、ｙの補正であるようにしたので、簡便な演算処理で補正が実行できるパターン形成方法を提供することができる。
ユニット間隔データを均等に補正し、デジタル化による累積誤差を両端で均等配分したので、精度の良い重ね合わせができる。
【００３７】
重ねパターンが基板１０１上に予め設けられた基礎パターンに対して所定の位置で重ね合わせるものであって、ずれ量が重ね合わせマージンを超え始めるユニットとその直前のユニットとの間隔のみを補正するようにしたので、補正量が現実的な手段で容易に実施できる値となるとともに、さらに簡便な演算処理で補正が実行できるパターン形成方法を提供することができる。
前記予め設けられた基礎パターンと同時に基板の伸縮率を計測するためのマークを形成するようにしたので、予め定める時点を自動的に決定することができるパターン形成方法を提供することができる。
【００３８】
図９は本発明にかかわるパターン形成装置の一例を示す概略図である。
同図において符号１０５は単数または複数のノズルを有するヘッド、１０６は基板を保持するステージ、２０１はインク吐出コントローラ、２０２はステージコントローラをそれぞれ示す。
ヘッド１０５は、インク等の液状物を例えば吐出量がｐｌ（ピコリットル）単位で吐出制御可能な、ピエゾ駆動のインクジェットヘッド等で構成され、ステージ１０６は、基板１０１を保持して、ヘッド１０５との間で２次元的に相対移動ができるように構成されている。
ステージ１０６を可動に構成する場合、例えば、精密駆動モータとリニアエンコーダによる１μｍ単位の位置決めが可能な走査システムを備えたものを用いるのが望ましい。
【００３９】
基板伸縮率の計測データＤ１から作製されたパターン補正データＤ２を基に、設計済みのパターンデータＤ０を修正した修正パターンデータＤ０’を生成し、それに従ってインク吐出コントローラ２０１によって吐出タイミングを制御し、ステージコントローラ２０２によって基板位置を制御する。これによって、所定のパターンを許容誤差範囲内で基板に形成する。ただし、前述のように、伸縮量が許容誤差以内であればパターンデータＤ０を用いるのは前述の通りである。
【００４０】
基板伸縮率の測定は別の場所で行ってもよいし、この装置内で行ってもよい。測定は光学的あるいはＣＣＤ等による画像の認識手段と、該手段の移動距離を計測する手段とを備えた測長システムを用いて行うことができる。補正データＤ２の作成は前述の方法で行うことができる。これらは基板伸縮率の計測からコントローラへの指令までをプログラムした演算システムによって速やかに実行されるのが望ましい。なお、基板１０１とヘッド１０５の相対位置の制御は、ステージ１０６の移動の代わりにヘッド１０５の移動によって行ってもよい。あるいは、ピッチｘ、ｙの移動はステージ１０６により、±２α、±２βの移動をヘッド１０５が分担するようにすれば、それぞれの移動ピッチが固定的になるので精度向上が望める。
【００４１】
以上によって、基板の寸法変化があってもパターンずれによる不良が発生しないパターン形成装置を提供することができる。
パターンデータが繰り返しユニットの形状データとユニット間隔データとからなり、パターンデータは、ユニット間隔データｘ、ｙを補正したものであるようにしたので、簡便な演算処理で補正が実行できるパターン形成装置を提供することができる。
重ねパターンが基板上に予め設けられた基礎のパターンに対して所定の位置で重ね合わせるものであって、パターンデータＤ０は、ずれ量が重ね合わせマージンを超え始めるユニットとその直前のユニットとの間隔のみを補正したものであるようにしたので、補正量が現実的な手段で容易に実施できる値となるとともに、さらに簡便な演算処理で補正が実行できるパターン形成装置を提供することができる。
【００４２】
前記予め設けられた基礎パターン形成と同時に基板の伸縮率を計測するためのマークが形成されたものであるようにしたので、予め定める時点を自動的に決定することができるパターン形成装置を提供することができる。
また、所定のパターンデータＤ０もしくはＤ０’に従って液状物を吐出させるノズルを有するようにしたので、微細なパターンを高精度に形成できるパターン形成装置を提供することができる。
【００４３】
図１０は本発明にかかわる他のパターン形成装置を示す概略図である。
同図において符号１０７は記録体としての印刷版、１０８は回転ドラム、１０９は書き込み手段、１１０は現像ローラ、１１１は液層形成手段、１１２はクリーニングローラ、１１３は初期化用の赤外線ヒータ、１１４は加圧ローラ、２０３はビームコントローラ、２０４はドラムコントローラをそれぞれ示す。
【００４４】
所定のパターンデータに従って印刷版を製版する手段として、回転ドラム１０８に固定された印刷版１０７の周囲に、液層形成手段１１１、印刷版表面にレーザビーム等のエネルギービームを照射する書き込み手段１０９、印刷版上に液状物を供給する現像ローラ１１０、クリーニングローラ１１２、初期化用の赤外線ヒータ１１３からなる製版装置を用いる。
印刷版１０７の表面には加熱状態で液体または固体と接触させたときに後退接触角が低下し、空気中で加熱すると後退接触角が上昇する性質を有する材料を含む層が形成されるのが望ましい。そのような材料として、特開平３−１７８４７８号公報などに記載の含フッ素アクリレート系ポリマー等が好適に使用できる。
【００４５】
この装置においては、液層形成手段１１１により印刷版１０７表面を液体に接触させた状態で、書き込み手段１０９によって選択的に加熱を行うことにより潜像パターンを形成した後、現像ローラ１１０によって潜像形成部に液状物（インク）を付着させる。次に加圧ローラ１１４によって基板１０１に液状物を転写する。クリーニングローラ１１２でクリーニングした後、赤外線ヒータ１１３で空気中において全面加熱し、記録体表面の後退接触角を回復させる。なお、ローラあるいは回転ドラムからなる各部材をベルトを用いて構成してもよい。
この方式ではパターンの１回転写が行われるので、パターンの反転が生ずるため、予めパターンデータＤ０もしくはＤ０’は鏡面パターンに変換しておく。
【００４６】
上記はポジ書き込みであるが、それぞれの役割を変えて、１１２を液層形成手段、１１１を液層除去手段とすることで、まず全面を後退接触角の低下した状態とし、書き込み手段１０９によって選択的に空気中で加熱を行うことにより、ネガ書き込みを行ってもよい。
このような感熱濡れ性変化材料を用いた記録方式については、特開平８−２７６６６３号公報、特開２０００−２３８３０４号公報、特開２００１−１０２２３号公報、特開２００２−２７４０７６号公報等に詳述されている。
【００４７】
いずれにおいても、基板伸縮率の計測データＤ１から作成されたパターン補正データＤ２を基に、設計済みのパターンデータＤ０を修正した修正パターンデータＤ０’を生成し、それに従ってビームコントローラ２０３によって照射タイミングを、ドラムコントローラ２０４によって照射位置をそれぞれ制御し、所定のパターンＤ０もしくはＤ０’を印刷版１０７上に形成する。印刷版１０７上のパターンは等倍で基板１０１に転写される。
図９に示した液状物（インク）を吐出させる単数または複数のノズルを有するヘッドを用いた場合にはノズルの目詰まり等が発生するなどメンテナンス性にやや問題があったが、この装置においてはノズルを用いていないのでそのような問題がない。
【００４８】
図１１は本発明にかかわるさらに他のパターン形成装置を示す概略図である。
同図において符号１１５は転写体を示す。
同図は図１０の構成とほぼ同様な構成であるが、異なるところは転写体１１５を有している点である。印刷版１０７のパターンを一旦転写体１１５に転写した後、基板１０１に付着させる。転写体として弾性を有する材料を用いることで、基板上にパターンを形成する際に、前工程の関係で基板表面に凹凸などがあってもその影響を受けにくいパターン形成方法を提供することが可能となる。
転写体材料としては、適度な弾性と、インクが付着しやすい性質、また、付着したインクが凝集したり広がったりしてパターンが変形することのないような特性が必要となる。そのためインクの特性によって最適な転写体材料は変わるが、その一例を示せば、天然ゴム、スチレン・ブタジエン共重合ゴム、スチレンゴム、ブタジエンゴム、アクリロニトリルゴムなど各種ゴム類を挙げることができる。
本装置によれば、パターンは２回転写が行われるので、パターンデータの反転は必要なくなる。
【００４９】
所定のパターンデータＤ０もしくはＤ０’に従って印刷版を製版する手段、および該印刷版に液状物を付着させて基板上に転写する手段を有するようにしたので、メンテナンスの容易なパターン形成装置を提供することができる。
あるいは、液状物を一旦転写体に転写した後に、該転写体を基板に接触させることにより前記液状物を基板上に配置する手段を有するようにしたので、基板表面の凹凸などの影響を受けにくいパターン形成装置を提供することができる。
前記印刷版が基体上に少なくとも、加熱状態で液体または固体と接触させたときに後退接触角が低下し、空気中で加熱すると後退接触角が上昇する性質を有する材料を含む表面層を有するようにしたので、印刷版が繰り返し使用でき、さらにレーザ書き込みを用いることにより微細なパターンを形成することができるパターン形成装置を提供することができる。
【００５０】
図１２は本発明のパターン基板の一例を示す概略断面図である。
図１３は形成パターンの１ユニット付近の平面図である。
両図において符号１１６は能動素子、１１７はゲート電極、１１８はゲート絶縁膜、１１９はソース電極、１２０はドレイン電極、１２１は有機半導体層、１２２は画素電極、Ｇはゲート電極の幅、Ｌはチャネル長をそれぞれ示す。
ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン等からなるプラスチック基板１０１上に能動素子１１６として、活性層となる有機半導体薄膜を有する薄膜トランジスタが形成される。
ソース電極１１９とドレイン電極１２０に対して有機半導体層１２１は重ね合わせマージンが小さいので、ソース電極１１９とドレイン電極１２０を形成したときの基板寸法を基準値として、有機半導体層１２１形成時に基板伸縮率計測用の比較値を取得して伸縮率の算出を行う。
【００５１】
ゲート電極１１７はＴａ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、ＩＴＯ、カーボン、ポリアニリン、ＰＥＤＯＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）等の導電性薄膜からなる。
ゲート絶縁膜１１８はＳｉＮｘ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＰＬＺＴ、シアノメチルプルラン、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、パリレン等の誘電体薄膜からなる。
ソース電極１１９、ドレイン電極１２０はそれぞれ、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、ＩＴＯ、カーボン、ポリアニリン、ＰＥＤＯＴ等の導電性薄膜からなる。
【００５２】
有機半導体層１２１は、従来知られているいずれの材料を用いてもよく、例えばペンタセン、アントラセン、テトラセン、フタロシアニン等の低分子やポリアセチレン系導電性高分子、ポリパラフェニレン及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体等のポリフェニレン系導電性高分子、ポリピロール及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリフラン及びその誘導体等の複素環系導電性高分子、ポリアニリン及びその誘導体等のイオン性導電性高分子等が使用できる。
画素電極１２２は、上記の導電性薄膜が使用できるが、透過形の表示装置に用いる場合にはＩＴＯ、ＺｎＯ：Ａｌ等の透明導電膜が好適に使用される。
【００５３】
上記の薄膜トランジスタにおいては、特に重ね合わせマージンの厳しいソース電極、およびドレイン電極をパターニングする際のエッチングマスク（レジスト）の形成と有機半導体層パターンの直接形成の際に本発明のパターン形成方法を用いるのが望ましい。すなわち、本基板では、基礎パターンに対し、重ねパターンを複数用いている。
なお、上記例では能動素子として有機半導体薄膜を有する薄膜トランジスタを挙げたが、ａ−Ｓｉ等の無機半導体を用いた薄膜トランジスタや、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＮｘ、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）等の絶縁膜を導電性薄膜からなる電極で挟んだＭＩＭ素子等にも適用可能である。
能動素子の上部、特に活性層の上に保護膜を設けるのが望ましい。保護膜としては無機絶縁膜または有機絶縁膜を用いることができるが、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド等の有機高分子膜を用いた場合には印刷法で形成できるため製造が簡便になる。
【００５４】
以上の構成によれば、基板の寸法変化があってもパターンずれによる不良が発生しないパターン基板を低コストで提供することができる。
また、上記パターン形成方法を用いて形成された少なくともひとつの重ねパターンをマスクとして、該重ねパターンと概略同一の形状に加工された層を有するので、加工する材料がインク化できないものであっても同様に重ねパターンの補正を行うことができる。
パターン基板において、異なる重ねパターンからなる二つ以上の層を有するので、機能性の高いパターン基板を提供することができる。前記異なる重ねパターンからなる二つ以上の層が能動素子を構成しているので、さらに機能性の高いパターン基板を提供することができる。
前記能動素子が、少なくとも１つの層が有機物からなる薄膜トランジスタに構成できるので、機能性の高いパターン基板をより低コストで提供することができる。
基板がプラスチックよりなるので、軽量なパターン基板を提供することができる。
【００５５】
図１４は本発明によって作製された表示装置の一例を示す概略図である。
同図において符号１２３は表示素子、１２４は基板、１２５は透明導電膜をそれぞれ示す。
前記の能動素子１１６を形成したパターン基板と、透明導電膜１２５を有する基板１２４との間に表示素子１２３が設けられ、能動素子１１６によって各画素上の表示素子がスイッチングされる。基板１２４としてはポリエステル、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン等のプラスチックを用いるのが軽量化の点から好ましい。表示素子１２３としては液晶、電気泳動、有機ＥＬ等の方式を用いることができる。
【００５６】
液晶表示素子は電界駆動であることから消費電力が小さく、また駆動電圧が低いことからＴＦＴの駆動周波数を高くすることができ、大容量表示に適している。液晶表示素子の表示方式として、ＴＮ、ＳＴＮ、ゲスト・ホスト型、高分子分散液晶（Ｐｏｌｙｍｅｒ−ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ＝ＰＤＬＣ）等が挙げられるが、反射型で明るい白色表示が得られる点ではＰＤＬＣが好ましい。
【００５７】
電気泳動表示素子は第一の色（例えば白色）を呈する粒子を第二の色を呈する着色分散媒中に分散した分散液からなるもので、第一の色を呈する粒子は着色分散媒中で帯電することにより、電界の作用で分散媒中における存在位置を変えることができ、それによって呈する色が変化する。この表示方式によれば明るく、視野角の広い表示ができ、また表示メモリー性があるため特に消費電力の観点から好ましく使用される。
【００５８】
上記分散液を高分子膜で包んだマイクロカプセルとすることにより、表示動作が安定化するとともに、表示装置の製造が容易になる。マイクロカプセルはコアセルベーション法、Ｉｎ−Ｓｉｔｕ重合法、界面重合法等公知の方法で作製することができる。白色粒子としては、酸化チタンが特に好適に用いられ、必要に応じて表面処理あるいは他の材料との複合化等が施される。
【００５９】
分散媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、ナフテン系炭化水素等の芳香族炭化水素類、ヘキサン、シクロヘキサン、ケロシン、パラフィン系炭化水素等の脂肪族炭化水素類、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、トリクロロフルオロエチレン、臭化エチル等のハロゲン化炭（化水）素類、含フッ素エーテル化合物、含フッ素エステル化合物、シリコーンオイル等の抵抗率の高い有機溶媒を使用するのが好ましい。分散媒を着色するためには所望の吸収特性を有するアントラキノン類やアゾ化合物類等の油溶性染料が用いられる。分散液中には分散安定化のために界面活性剤等を添加してもよい。
有機ＥＬ素子は自発光型であるため鮮やかなフルカラー表示を行うことができる。またＥＬ層は非常に薄い有機薄膜であるので、柔軟性に富み、特にフレキシブルな基板上に形成するのに適している。
【００６０】
上記のような表示素子によれば、低コストで軽量かつ耐衝撃性に優れた高精細な表示装置を提供することができる。
【００６１】
【実施例１】
図１５はａ−Ｓｉ ＴＦＴの作製工程を示す部分断面図である。
同図において符号１２６は活性層、１２７はコンタクト層、１２８は電極層、１２９は画素電極をそれぞれ示す。
両面にスパッタ法でＴａＯｘ膜を形成した２００μｍ厚のポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）基板１０１上にスパッタ法でＡｌを１５０ｎｍ厚に堆積し、フォトリソグラフィー法でレジストパターンを形成した後エッチングを行い、ゲート電極１１７と、図４に示すような基板伸縮率計測用のマークを同時に作製した。ゲート電極の幅Ｇを３０μｍ、隣のパターンユニット（素子）との間隔を２５０μｍとし、紙面左右方向に４８０素子、奥行き方向に６４０素子形成した。
【００６２】
次いで、プラズマＣＶＤ法によりゲート絶縁膜１１８としてＳｉＮｘ膜を３００ｎｍ、活性層１２６としてａ−Ｓｉ膜を１５０ｎｍ、コンタクト層１２７としてｎ＋ ａ−Ｓｉ膜を５０ｎｍの厚さで順次堆積した。基板温度は１５０℃とした。次に活性層１２６とコンタクト層１２７をゲート電極１１７に対して紙面左右方向で１０μｍ、奥行き方法で１５μｍの重ね合わせマージンで島化する必要があるが、この時点で基板が０．０５％伸びていたため、図８に示す方法でパターン補正データＤ２を作成し、インクとしてレジスト材樹脂を有機溶媒に溶解したものを使用し、図９に示すパターン形成装置でレジストパターンを形成した。
【００６３】
ここで図８におけるＹ方向及びＸ方向は図１５における紙面左右方向、及び奥行き方向に対応する。設計パターンデータＤ０はｘ＝ｙ＝２５０μｍであるが、スタートの位置をマージン一杯（Ｙ方向で＋１０μｍ、Ｘ方向で＋１５μｍ）にずらしたとしても基板の伸び量からＹ方向で１６１番目、Ｘ方向で２４１番目にマージンを超えるため、Ｙ方向の１６０番目と１６１番目の間隔、３２０番目と３２１番目の間隔をｙ’=２７０μｍ、Ｘ方向の２４０番目と２４１番目の間隔、４８０番目と４８１番目の間隔をｘ’＝２８０μｍにそれぞれ補正した修正パターンデータＤ０’に従って、インク吐出コントローラ２０１によって吐出タイミングを、ステージコントローラ２０２によって基板位置をそれぞれ制御し、所定のレジストパターンを基板上に形成した。これをマスクにエッチングを行い、活性層１２６とコンタクト層１２７を島化した（同図（ａ））。
【００６４】
次に、ＭｏＷ合金からなる金属膜をスパッタ法で３００ｎｍの厚さで堆積し、上記と同様の方法でソース電極１１９とドレイン電極１２０になる電極層１２８を形成した（同図（ｂ））。
次いで、スパッタ法でＩＴＯ膜を堆積し、上記と同様の方法で画素電極１２９を形成後、チャネル領域上の電極層１２８とコンタクト層１２７をエッチングすることによりソース電極１１９とドレイン電極１２０の分離を行った。この時チャネル長Ｌを１０μｍとした（同図（ｃ））。
以上のように作製した結果、全素子がマージン内で重ね合わせできていることが確認できた。
【００６５】
【実施例２】
本発明を有機半導体薄膜を用いた薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）に適用した例を示す。
図１２及び図１３に示した構造のものを作製した。ただし、画素電極１２２はドレイン電極１２０が兼ねるものとして同一材料で同時に形成した。ガスバリアコートが施された１２５μｍ厚のポリカーボネート系基板（帝人製：ＳＳ１２０−Ｂ６０）上にスパッタ法でＡｌを１５０ｎｍ厚に堆積し、フォトリソグラフィー法でレジストパターンを形成した後エッチングを行い、ゲート電極１１７と図４に示すような基板伸縮率計測用のマーク１０２’を同時に作製した。ゲート電極の幅Ｇを３０μｍ、隣のパターンユニット（素子）との間隔を３６０μｍとし、紙面左右方向に４８０素子、奥行き方向に６４０素子形成した。次いで、イオンビームスパッタ法によりＳｉＯ２膜を２００ｎｍ堆積し、ゲート絶縁膜１１８とした。
【００６６】
次にソース電極１１９とドレイン電極（兼画素電極）１２０となる電極膜として、ＣｒとＡｕの積層膜を真空蒸着法で３ｎｍと３０ｎｍの厚さに堆積した。次にソース電極１１９とドレイン電極１２０のパターニングをゲート電極１１７に対して紙面左右方向で１０μｍ、奥行き方法で１５μｍの重ね合わせマージンで行う必要があるが、この時点で基板が０．０２％伸びていたため、図８に示す方法でパターン補正データＤ２を作成し、インクとしてレジスト材樹脂を有機溶媒に溶解したものを使用し、図９に示すパターン形成装置でレジストパターンを形成した。
【００６７】
ここで図８におけるＹ方向、およびＸ方向は図１５における紙面左右方向及び奥行き方向に対応する。設計パターンデータＤ０はｘ＝ｙ＝３６０μｍであるが、スタートの位置をマージン一杯（Ｙ方向で＋１０μｍ、Ｘ方向で＋１５μｍ）にずらしたとしても基板の伸び量からＹ方向で２７８番目、Ｘ方向で４１７番目にマージンを超えるため、Ｙ方向の２７７番目と２７８番目の間隔をｙ’＝３８０μｍ、Ｘ方向の４１６番目と４１７番目の間隔をｘ’＝３９０μｍにそれぞれ補正した修正パターンデータに従って、インク吐出コントローラ２０１によって吐出タイミングを、ステージコントローラ２０２によって基板位置をそれぞれ制御し、所定のレジストパターンを基板上に形成した。これをマスクにエッチングを行い、ソース電極１１９、ドレイン電極（兼画素電極）１２０を作製した。この時チャネル長Ｌを１０μｍとした。
【００６８】
次いで、上記と同様のパターン補正方法とパターン形成装置を用いて、有機半導体層１２１を直接形成した。インクとして、ポリヘキシルチオフェンをクロロホルムに溶解したものを用いた。
以上のように作製した結果、全素子がマージン内で重ね合わせできていることが確認できた。
【００６９】
【実施例３】
実施例１で作製したパターン基板、およびＩＴＯからなる透明導電膜１２５を設けたＰＥＳ基板１２４の表面にポリイミドからなる配向膜を形成し、ラビング処理を行った。両基板をギャップ材により所定の間隙を保持してラビング方向を９０°捻った状態で貼り合わせ、市販のネマチック液晶を封入した。両基板の外側に偏光板を配置し、さらに片側にバックライトを設置することにより、液晶表示装置を作製した。
ゲート電極１１７に繋がるバスラインに、走査信号用のドライバーＩＣを、ソース電極１１９に繋がるバスラインにデータ信号用のドライバーＩＣをそれぞれ接続した。フレーム周波数６０Ｈｚで２５６階調の良好な画像表示を行うことができた。
【００７０】
【実施例４】
図１６は本発明によって作製された表示装置の他の例を示す図である。
同図において符号１３０はマイクロカプセル、１３１は酸化チタン粒子、１３２はアイソパー、１３３はＰＶＡバインダーをそれぞれ示す。
酸化チタン粒子１３１と、オイルブルーで着色したアイソパー１３２とを内包するマイクロカプセル１３０をＰＶＡ水溶液に混合して、ＩＴＯからなる透明導電膜１２５を形成したポリカーボネート基板１２４上に塗布して、マイクロカプセル１３０とＰＶＡバインダー１３３からなる層を形成した。この基板と、実施例２で作製したパターン基板とを接着した。
ゲート電極１１７に繋がるバスラインに走査信号用のドライバーＩＣを、ソース電極１１９に繋がるバスラインにデータ信号用のドライバーＩＣをそれぞれ接続した。０．５秒毎に画面切り替えを行ったところ、良好な静止画表示を行うことができた。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によれば、パターン基板の基板材料として軽量なプラスチック材を用いたときに生じやすいパターンの重ね誤差を、簡単な方法で許容誤差範囲に収めることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパターン形成方法のプロセスを示す流れ図である。
【図２】基板の測定部位の一実施形態を説明するための図である。
【図３】基板の測定部位の他の実施形態を説明するための図である。
【図４】基板の測定部位のさらに他の実施形態を説明するための図である。
【図５】重ねパターンの一例を示す図である。
【図６】基礎パターンに重ねパターンが正しく重ねられた状態を示す図である。
【図７】伸縮量がＸ方向Ｙ方向とも許容値を超えた場合を示す図である。
【図８】パターンデータ補正の一実施形態を説明するための図である。
【図９】本発明にかかわるパターン形成装置の一例を示す概略図である。
【図１０】本発明にかかわる他のパターン形成装置を示す概略図である。
【図１１】本発明にかかわるさらに他のパターン形成装置を示す概略図である。
【図１２】本発明のパターン基板の一例を示す概略断面図である。
【図１３】形成パターンの１ユニット付近の平面図である。
【図１４】本発明によって作製された表示装置の一例を示す概略図である。
【図１５】ａ−Ｓｉ ＴＦＴの作製工程を示す部分断面図である。
【図１６】本発明によって作製された表示装置の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１０１ 基板
１０２ マーク
１０３ 重ねパターンの基本パターン
１０４ 基礎パターン
１０５ 液状物吐出ヘッド
１０６ ステージ
１０７ 印刷版
１０８ 回転ドラム
１０９ 書き込み手段
１１５ 転写体
２０１ インク吐出コントローラ
２０２ ステージコントローラ
【産業上の利用分野】
本発明は、アクティブマトリクスの製造過程における、パターン作成方法に関する。詳しくは、伸縮率の大きい材料を基板として用いたときの、伸縮によるパターンの重ねずれを解消するデータ補正技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置等において、各画素をＭＩＭ（Metal-Insulator-Metal）素子やＴＦＴ（薄膜トランジスタ：Thin Film Transistor）等の能動素子でスイッチングするアクティブマトリクス方式が知られている。このような表示装置に用いられる基板上には複数の薄膜層をパターニングして構成される能動素子が、単体素子を構成すべきユニットが繰り返しパターン的に多数設けられている。薄膜層をパターニングする方法としては、フォトリソグラフィー法が一般に使用される。その工程は以下の通りである。
【０００３】
（１）薄膜層を有する基板上にフォトレジスト層を塗布する（レジスト塗布）。
（２）加熱により溶剤を除去する（プリベーク）。
（３）パターンデータに従ってレーザーあるいは電子線を用いて描画されたハードマスクを通して紫外光を照射する（露光）。
（４）アルカリ溶液で露光部のレジストを除去する（現像）。
（５）加熱により未露光部（パターン部）のレジストを硬化する（ポストベーク）。
（６）エッチング液に浸漬またはエッチングガスに暴露し、レジストのない部分の薄膜層を除去する（エッチング）。
（７）アルカリ溶液または酸素ラジカルでレジストを除去する（レジスト剥離）。
薄膜層を形成後、上記の工程を繰り返すことによって能動素子が完成するが、高価な設備と工程の長さがコストを上昇させる原因となっている。
【０００４】
近年、製造コストを低減するために印刷法によるパターン形成が試みられている。ＴＦＴを構成する薄膜層のパターニング工程の一部を、フォトリソグラフィー法の代わりに例えば凹版オフセット印刷法で行う方法が開示されている（例えば、特許文献１ 参照。）。凹部にレジストが入った印刷版の上を転写体が回転することによってレジストを転写体に転写し、これを被転写層（薄膜層）が形成された基板上に印刷することによって被転写層上にレジストパターンが形成される。
【０００５】
全ての層が有機材料で構成されるＴＦＴの電極層を、インクジェット法で直接パターン形成する方法も提案されている（例えば、非特許文献１ 参照。）。インクジェット法でパターン形成する際に、基板上に設けられた位置決めマークの位置情報に基づいて、吐出ヘッドまたは基板が固定されたステージの位置を補正し、基板上の所定の領域にインクを塗布する方法が提案されている（例えば、特許文献２ 参照。）。これはパターン全体を基板上の正しい位置に配置するための補正方法を提供するものである。
【０００６】
ところで、印刷におけるパターン補正方法については本出願人もいくつかの技術を開示している（例えば、特許文献３ 参照。）。例えば、インクを噴出するノズルを有する複数のヘッドの位置補正を、各ヘッドの印字位置を検出する手段からの変位データに基づいて、ヘッド移動手段によって行うカラーインクジェットプリンタが開示されている。これはヘッド間の位置ずれによる色ずれ等を補正するためのものである。
【０００７】
一方、携帯機器に用いる表示装置に対しては軽量化や耐衝撃性が求められており、従来のガラス基板に代わってプラスチック基板の使用が検討されている。しかしながら、プラスチック基板はガラス基板に比べて能動素子形成プロセス中における寸法変化が大きく、その結果、基礎パターン（下地パターン）に対する重ね合わせパターンの重ね位置がマージンを超えるユニットが発生し、不良素子となるという問題がある。
しかしながら、上記のいずれのパターン形成方法においてもこのような問題を解決する手段は提示されておらず、プラスチック基板を用いた大面積で高解像度の表示装置の実現は困難であった。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２６８５８５号公報（第５頁、段落００１９、図１）
【特許文献２】
特開２００２−３４７２３８号公報（第４頁、段落００２２、図１）
【特許文献３】
特開平５−３０１３５３号公報（第３頁、段落００２２、図２）
【非特許文献１】
SOCIETY FOR INFORMATION DISPLAY 2002 INTERNATIONAL SYMPOSIUM DIGEST OF TECHNICAL PAPER・VolumeXXXIII,p.1017〜1019
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、基板の寸法変化があってもパターンずれによる不良が発生しないパターン形成方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明では、繰り返しパターンである基礎パターンが形成された基板上に、前記基礎パターンの繰り返しパターンに対応するユニットの繰り返しパターンである所定の重ねパターンデータに従って複数の重ねパターンを形成するパターン形成方法において、前記所定の重ねパターンデータが前記ユニットの形状データとユニット間隔データとからなり、２番目以降の重ねパターンを形成するとき、それ以前の重ねパターン形成時と、基礎パターンの形成時のうちから選択する予め定められた時点からの基板の伸縮率を計測し、その計測値に従って前記所定の重ねパターンデータを前記ユニット間隔データの補正によって行う補正であって、前記両パターンの一端において所定の重ね合わせを行い、互いのずれ量が重ね合わせマージンを超え始めるユニットとその直前のユニットとの間隔のみを補正し、必要に応じてその手順を繰り返すことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明では、請求項１に記載のパターン形成方法において、前記基礎パターン形成と同時に前記基板の伸縮率を計測するためのマークを形成することを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明では、繰り返しパターンである基礎パターンが形成された基板上に、前記基礎パターンの繰り返しパターンに対応したユニットの繰り返しパターンである所定の重ねパターンデータに従って複数の重ねパターン形成物質を前記基板上に配置する手段を有するパターン形成装置において、前記所定の重ねパターンデータは、前記ユニットの形状データとユニット間隔データとからなり、２番目以降の重ねパターンを形成するとき、それ以前の重ねパターン形成時と、基礎パターンの形成時のうちから選択する予め定められた時点からの基板の伸縮率を計測し、その計測値に従って前記ユニット間隔データの補正によって行う補正であって、前記両パターンの一端において所定の重ね合わせを行い、互いのずれ量が重ね合わせマージンを超え始めるユニットとその直前のユニットとの間隔のみを補正し、必要に応じてその手順を繰り返すことを特徴とする。
【００１５】
請求項４の発明では、請求項３に記載のパターン形成装置において、前記基板は、前記基礎パターン形成と同時に前記基板の伸縮率を計測するためのマークが形成されたものであることを特徴とする。
請求項５の発明では、請求項３または４に記載のパターン形成装置において、前記所定の重ねパターンデータに従って液状物を吐出させるノズルを有することを特徴とする。
【００１６】
請求項６の発明では、請求項３ないし５のいずれか１つに記載のパターン形成装置において、該装置は、前記所定の重ねパターンデータに従って印刷版を製版する手段と、該印刷版に液状物を付着させて基板上に転写する手段とを有することを特徴とする。
請求項７の発明では、請求項６に記載のパターン形成装置において、前記印刷版上の液状物を一旦転写体に形成した後に、該転写体を基板に接触させることにより前記液状物を基板上に配置する手段を有することを特徴とする。
【００１７】
請求項８の発明では、請求項６または７に記載のパターン形成装置において、前記印刷版が、基体を有し、該基体上に、加熱状態で液体または固体と接触させたときに後退接触角が低下し、空気中で加熱すると後退接触角が上昇する性質を有する材料を含む表面層を少なくとも有するものであることを特徴とする。
【００２１】
【実施例】
以下に実施例に従って本発明を説明する。
図１は本発明のパターン形成方法のプロセスを示す流れ図である。
同図において、符号Ｄ０は重ねパターンの設計上のパターンデータ、Ｄ０’は同修正パターンデータ、Ｄ１は基板伸縮率データ、Ｄ２はパターン補正データ、Ｓはフローチャートのステップをそれぞれ示す。
初めに、本流れ図に従ってプロセスの概要を説明する。
最初に基板の伸縮率を測定する。基準となる基板サイズの測定のタイミングは、予め設けられる基礎パターンを形成した時点とする。測定する部位は、後述するように、基板自身のサイズ、基礎パターン形成と同時に設ける伸縮測定用マークなどを利用する。いずれの場合も、得られる値は「測定値」であるが、実質的に設計値と同等である。重ねパターンを形成する直前に、比較すべき基板サイズの測定を行う。基準となるデータと、比較すべきデータの差を用いて基板の伸縮率Ｄ１を算出する（Ｓ１）。
【００２２】
得られた伸縮率が、基礎パターンと重ねパターン相互の位置ずれの許容範囲に入っているかどうかを判定する（Ｓ２）。
許容範囲に入っていれば、設計値どおりのパターン作成を行っても構わないので、重ねパターンデータの設計値Ｄ０を呼び出す（Ｓ３）。
一方、許容範囲に入っていなければ、重ねパターンデータを修正する必要がある。そのため、計測データとして得られた伸縮率を、重ねパターンの、個別の繰り返しパターンに何らかの方法で誤差配分し、それぞれの個別パターンが基礎パターンに対して許容誤差範囲に収まるようにパターンの補正データＤ２を算出する（Ｓ４）。
その結果を用いて、重ねパターンに関し、新たな修正パターンデータＤ０’を作製する（Ｓ５）。誤差配分の方法については後に詳述する。
重ねパターンの設計パターンデータＤ０、もしくは修正パターンデータＤ０’を用いて基板上に重ねパターンを描画する（Ｓ６）。
【００２３】
図２以下を用いて本発明の実施形態を説明する。
図２は基板の測定部位の一実施形態を説明するための図である。
同図において符号１０１は基板、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは長方形基板の各頂点、Ｘ、Ｙは左上を原点とする座標軸をそれぞれ示す。
基準となる測定値を得る測定部位は、４辺ＡＢ、ＣＤ、ＡＣ、ＢＤの長さとする。図示しない基礎パターン形成時にこの４辺の長さを測定し、それぞれの測定値を基準値ＡＢ１、ＣＤ１、ＡＣ１、ＢＤ１とする。
図示しない重ねパターン形成直前に、同様にこの４辺の長さを測定する。そのときのそれぞれの値を比較値ＡＢ２、ＣＤ２、ＡＣ２、ＢＤ２とする。
【００２４】
ΔＡＢ＝ＡＢ２−ＡＢ１、ΔＣＤ＝ＣＤ２−ＣＤ１を求め、両者の平均値からＸ軸方向の伸縮率ΔＸ％を求める。伸縮率は正負いずれもあり得る。
同様に、ΔＡＣ＝ＡＣ２−ＡＣ１、ΔＢＤ＝ＢＤ２−ＢＤ１を求め、両者の平均値からＹ軸方向の伸縮率ΔＹ％を得る。
【００２５】
図３は基板の測定部位の他の実施形態を説明するための図である。
同図において符号１０２は直線マーク、ａｂ、ａｃ、ｂｄ、ｃｄは直線マークの長さをそれぞれ示す。
図示しない基礎パターンを形成するとき、同時に４本の直線マーク１０２を形成して、測定により、それぞれの長さａｂ１、ａｃ１、ｂｄ１、ｃｄ１を基準値として得ておく。
図示しない重ねパターン形成直前に、同様にこの４本の直線マーク１０２の長さを測定する。そのときのそれぞれの値を比較値ａｂ２、ａｃ２、ｂｄ２、ｃｄ２とし、前記と同様な手法により、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の伸縮率ΔＸ％、ΔＹ％を算出する。
【００２６】
図４は基板の測定部位のさらに他の実施形態を説明するための図である。
同図において符号１０２’は＋マーク、ａｂ’、ａｃ’、ｂｄ’、ｃｄ’は＋マーク間の距離をそれぞれ示す。
同様に基礎パターン形成時に＋マーク１０２’を形成し、＋マーク間の距離の測定値ａｂ’１、ａｃ’１、ｂｄ’１、ｃｄ’１を基準値として得ておく。重ねパターン形成直前に、＋マーク間の距離を測定して比較値ａｂ’２、ａｃ’２、ｂｄ’２、ｃｄ’２を得て、前記と同様な手法により、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の伸縮率ΔＸ％、ΔＹ％を算出する。
なお、図ではマークの形状を＋の形状で示しているが、間隔を測定する用途に適していれば、その形状は問わない。
【００２７】
以上の各方法のいずれかで求めた伸縮率から算出したパターン全長に対する誤差量が、基礎パターンと重ねパターンのそれぞれの一端を所定の重ね位置で重ね合わせたときに、他端において許容される誤差量より小さい場合は、重ねパターンとして、設計値どおりのパターンデータをそのまま用いることができる。
伸縮量が他端で許容される誤差量より大きい場合は、他端側のパターンは正しく重ね合わせができず、製品としては使えないものができてしまう。
ここでいう所定の重ね位置とは、伸縮率が正であれば、例えば、座標原点側のユニットをマージン内で正方向に寄せた位置をいう。こうすることで、基板の伸びに対する誤差を極力吸収することができる。伸縮率が負であれば、逆方向に寄せる。
このことを図を用いて詳しく説明する。
【００２８】
図５は重ねパターンの一例を示す図である。
同図において符号１０３は基本パターン、ａ、ｂは基本パターンのそれぞれＸ方向、Ｙ方向のサイズ、Ｌｐｘ、Ｌｐｙはそれぞれの方向のユニット最大間隔、ｘ、ｙはそれぞれの方向の繰り返しピッチをそれぞれ示す。
重ねパターンは基本パターン１０３（以下ユニットと称することもある）の縦横共に繰り返しのパターンであるとする。繰り返しの横ピッチをｘとし、縦ピッチをｙとする。重ねパターンデータＤ０は、ユニットの形状データａ、ｂとユニット間隔データｘ、ｙから構成される。
１つの基礎パターンに対して、重ねパターンは１つと限らない。重ねパターンが複数有る場合、２番目以降の重ねパターンはそれ以前に形成されたどのパターンと密接な位置関係が有るかによって、伸縮率計測のための基準値をそれに対応させて選ぶ。
【００２９】
図６は基礎パターンに重ねパターンが正しく重ねられた状態を示す図である。
同図において符号１０４は基礎パターン、αはＸ方向のマージン、βはＹ方向のマージンをそれぞれ示す。
ここでは説明の簡略化のため、マージンα、βはそれぞれ左右、上下に関し振り分けになっているものとする。このマージンα、βが許容誤差であるとする。すなわち、Ｘ方向、Ｙ方向とも重ね合わせの許容誤差は正負とも等量であるとする。なお、α、βの大きさや位置等は、説明の便宜上の一例である。
【００３０】
図７は伸縮量がＸ方向、Ｙ方向とも許容値を超えた場合を示す図である。
同図において符号Ａ、Ａ’、Ｂ、Ｂ’は特定の基本パターンをそれぞれ示す。
この例は基礎パターン形成後、重ねパターン形成時点までに基板が伸びた場合に相当する。図において、左上部の基本パターン１０３をほぼ許容誤差いっぱいに右下に寄せて重ね合わせたとする。このとき、左上部の基本パターンの重ね誤差はＸ方向がほぼ＋α、Ｙ方向がほぼ＋βである。
繰り返しピッチｘ、ｙがそのままであれば、Ｘ方向に関してＡと名付けた基本パターン３までは重ね合わせ誤差がほぼ−αとなって許容限界に入るが、それより右のＡ’と名付けた基本パターン３は許容誤差限界−αに一致するかそれを超えてしまう。
同様にＹ方向に関してＢと名付けた基本パターン３までは許容誤差限界−βに入るが、それを超えるＢ’と名付けた基本パターン３は許容誤差限界−βに一致するかそれを超えてしまう。
【００３１】
このように、伸縮量が他端での重ね合わせの許容誤差量より大きいときは、何らかの工夫をして重ねパターンのパターンデータを補正しなければならない。
以下その方法を述べる。
一般に基礎パターンの伸縮率が分かれば、重ねパターンのパターンデータ全体をその伸縮率に合わせて伸縮させてやれば済むはずである。光学的投影によるパターンの伸縮であれば、この方法が一番簡単であるが、デジタルデータの場合は若干事情が異なる。すなわち、基板の伸び率は大きくとも０．１％程度であるため、ピッチｘ、ｙ等が元々小さな値であることから、変化量がデジタル化の誤差に隠れてしまうこともある。
そこで、誤差を均等に配分する考え方ではなく、誤差の大小はあっても誤差の絶対値が許容値αあるいはβを超えないようにするという考え方に基づいて補正方法を考える。
【００３２】
図８はパターンデータ補正の一実施形態を説明するための図である。
同図において符号ｘ’、ｙ’はそれぞれＸ方向、Ｙ方向の補正用ピッチデータを示す。
図７に示したのと同様に、図の左上の基本パターン３を許容誤差いっぱいに右下に寄せて重ね合わせをし、Ａ、Ｂで示すユニットまではＸ方向、Ｙ方向ともそのまま設計値どおりのデータを用いる。そして、次のユニットＡ’、Ｂ’に移るとき、それまでｘ、ｙであったピッチを一時的にそれぞれｘ’、ｙ’に変更する。
ここで、ユニットＡのＸ方向の位置が左からＮ番目であるとしたとき、Ｎは
ｎ×ｘ×（ΔＸ／１００）≧２α・・・（１）
を満足する最小の整数ｎに等しい。そして、Ｎ＋１番目であるユニットＡ’との間のピッチｘ’は、
ｘ’＝ｘ＋２α・・・（２）
とすればよい。
【００３３】
以後のピッチは再びｘとして良い。
なお、ユニットのＸ方向の繰り返し総数をＭとすると、
Ｌｐｘ＝Ｍ×ｘ・・・（３）
であるから、
Ｌｐｘ×（ΔＸ／１００）≧４α・・・（４）
を満足するときは、同様の考え方を繰り返し適用すればよい。
Ｙ方向に関しても基本的には全く同様に処置すればよい。
以上のようにすれば、Ｘ方向においても、Ｙ方向においても重ね合わせ誤差の絶対値は最大でもそれぞれのマージンα、β以下に収まる。
以上の説明は、基板が延びた場合を前提としているが、逆に基板が収縮した場合は当然、伸縮率の符号を考慮しなければならない。すなわち、伸縮率の正負に関わりなく式を表現するためには（１）、（４）式は左辺を絶対値表現する必要がある。また、（２）式の右辺の「＋」は「±」に置き換える。
【００３４】
本来なら基本パターン３自身の伸縮も考慮に入れるべきであるが、ピッチに関しては誤差が累積されるのに対し、パターン寸法は累積されないことと、パターンの絶対寸法が小さいため、伸縮によって発生する寸法差の実寸は非常に僅かであることから、これを無視しても実用上は差し支えない。
【００３５】
この考え方を適用すれば、もう一つの補正方法として、伸縮量をユニット間隔データに均等配分し、ユニット形状データは補正しないという方法も採用できる。この場合、ピッチｘ、ｙを伸縮率で補正した値をｘ”、ｙ”とすると、そこには装置の送り量の量子化による誤差が含まれる。ｘ”、ｙ”に対応する送り量をｕ”、ｖ”としたとき、これらが結果的にｘ、ｙに対応する送り量をｕ、ｖとしてそれらに一致してしまう場合はこの方法は使えない。送り量ｕ”、ｖ”がｕ、ｖと異なる値になる場合はこの方法も効果があるので、Ｘ方向の最大ユニット間隔を用いて、 δ＝｜Ｌｐｘ×（ΔＸ／１００）｜−｜Ｍｕ”｜・・・（５）
とおくと、δは一般に絶対値がαより小さい値ではあるが、０になるとは限らない。δは正負ともに取り得る値であり、＋または−の符号を含んでいる。
この場合、基礎パターンに対する重ねパターンの左端のユニットを設計位置から−δ／２だけずらして配置すれば、右端のユニットで＋δ／２の誤差となり、全体として各ユニットのずれ量は｜δ｜／２の範囲に収まる。Ｙ方向に関しても同様の考え方で補正することは言うまでもない。
【００３６】
以上説明したパターン形成方法によれば、重ねパターン形成前に予め定められた時点からの基板の伸縮率を計測し、その計測値に従ってパターンデータＤ０を補正するようにしたので、基板の寸法変化があってもパターンずれによる不良が発生しないパターン形成方法を提供することができる。
パターンデータＤ０が繰り返しユニットの形状データとユニット間隔データとからなる場合、パターンデータＤ０の補正がユニット間隔データｘ、ｙの補正であるようにしたので、簡便な演算処理で補正が実行できるパターン形成方法を提供することができる。
ユニット間隔データを均等に補正し、デジタル化による累積誤差を両端で均等配分したので、精度の良い重ね合わせができる。
【００３７】
重ねパターンが基板１０１上に予め設けられた基礎パターンに対して所定の位置で重ね合わせるものであって、ずれ量が重ね合わせマージンを超え始めるユニットとその直前のユニットとの間隔のみを補正するようにしたので、補正量が現実的な手段で容易に実施できる値となるとともに、さらに簡便な演算処理で補正が実行できるパターン形成方法を提供することができる。
前記予め設けられた基礎パターンと同時に基板の伸縮率を計測するためのマークを形成するようにしたので、予め定める時点を自動的に決定することができるパターン形成方法を提供することができる。
【００３８】
図９は本発明にかかわるパターン形成装置の一例を示す概略図である。
同図において符号１０５は単数または複数のノズルを有するヘッド、１０６は基板を保持するステージ、２０１はインク吐出コントローラ、２０２はステージコントローラをそれぞれ示す。
ヘッド１０５は、インク等の液状物を例えば吐出量がｐｌ（ピコリットル）単位で吐出制御可能な、ピエゾ駆動のインクジェットヘッド等で構成され、ステージ１０６は、基板１０１を保持して、ヘッド１０５との間で２次元的に相対移動ができるように構成されている。
ステージ１０６を可動に構成する場合、例えば、精密駆動モータとリニアエンコーダによる１μｍ単位の位置決めが可能な走査システムを備えたものを用いるのが望ましい。
【００３９】
基板伸縮率の計測データＤ１から作製されたパターン補正データＤ２を基に、設計済みのパターンデータＤ０を修正した修正パターンデータＤ０’を生成し、それに従ってインク吐出コントローラ２０１によって吐出タイミングを制御し、ステージコントローラ２０２によって基板位置を制御する。これによって、所定のパターンを許容誤差範囲内で基板に形成する。ただし、前述のように、伸縮量が許容誤差以内であればパターンデータＤ０を用いるのは前述の通りである。
【００４０】
基板伸縮率の測定は別の場所で行ってもよいし、この装置内で行ってもよい。測定は光学的あるいはＣＣＤ等による画像の認識手段と、該手段の移動距離を計測する手段とを備えた測長システムを用いて行うことができる。補正データＤ２の作成は前述の方法で行うことができる。これらは基板伸縮率の計測からコントローラへの指令までをプログラムした演算システムによって速やかに実行されるのが望ましい。なお、基板１０１とヘッド１０５の相対位置の制御は、ステージ１０６の移動の代わりにヘッド１０５の移動によって行ってもよい。あるいは、ピッチｘ、ｙの移動はステージ１０６により、±２α、±２βの移動をヘッド１０５が分担するようにすれば、それぞれの移動ピッチが固定的になるので精度向上が望める。
【００４１】
以上によって、基板の寸法変化があってもパターンずれによる不良が発生しないパターン形成装置を提供することができる。
パターンデータが繰り返しユニットの形状データとユニット間隔データとからなり、パターンデータは、ユニット間隔データｘ、ｙを補正したものであるようにしたので、簡便な演算処理で補正が実行できるパターン形成装置を提供することができる。
重ねパターンが基板上に予め設けられた基礎のパターンに対して所定の位置で重ね合わせるものであって、パターンデータＤ０は、ずれ量が重ね合わせマージンを超え始めるユニットとその直前のユニットとの間隔のみを補正したものであるようにしたので、補正量が現実的な手段で容易に実施できる値となるとともに、さらに簡便な演算処理で補正が実行できるパターン形成装置を提供することができる。
【００４２】
前記予め設けられた基礎パターン形成と同時に基板の伸縮率を計測するためのマークが形成されたものであるようにしたので、予め定める時点を自動的に決定することができるパターン形成装置を提供することができる。
また、所定のパターンデータＤ０もしくはＤ０’に従って液状物を吐出させるノズルを有するようにしたので、微細なパターンを高精度に形成できるパターン形成装置を提供することができる。
【００４３】
図１０は本発明にかかわる他のパターン形成装置を示す概略図である。
同図において符号１０７は記録体としての印刷版、１０８は回転ドラム、１０９は書き込み手段、１１０は現像ローラ、１１１は液層形成手段、１１２はクリーニングローラ、１１３は初期化用の赤外線ヒータ、１１４は加圧ローラ、２０３はビームコントローラ、２０４はドラムコントローラをそれぞれ示す。
【００４４】
所定のパターンデータに従って印刷版を製版する手段として、回転ドラム１０８に固定された印刷版１０７の周囲に、液層形成手段１１１、印刷版表面にレーザビーム等のエネルギービームを照射する書き込み手段１０９、印刷版上に液状物を供給する現像ローラ１１０、クリーニングローラ１１２、初期化用の赤外線ヒータ１１３からなる製版装置を用いる。
印刷版１０７の表面には加熱状態で液体または固体と接触させたときに後退接触角が低下し、空気中で加熱すると後退接触角が上昇する性質を有する材料を含む層が形成されるのが望ましい。そのような材料として、特開平３−１７８４７８号公報などに記載の含フッ素アクリレート系ポリマー等が好適に使用できる。
【００４５】
この装置においては、液層形成手段１１１により印刷版１０７表面を液体に接触させた状態で、書き込み手段１０９によって選択的に加熱を行うことにより潜像パターンを形成した後、現像ローラ１１０によって潜像形成部に液状物（インク）を付着させる。次に加圧ローラ１１４によって基板１０１に液状物を転写する。クリーニングローラ１１２でクリーニングした後、赤外線ヒータ１１３で空気中において全面加熱し、記録体表面の後退接触角を回復させる。なお、ローラあるいは回転ドラムからなる各部材をベルトを用いて構成してもよい。
この方式ではパターンの１回転写が行われるので、パターンの反転が生ずるため、予めパターンデータＤ０もしくはＤ０’は鏡面パターンに変換しておく。
【００４６】
上記はポジ書き込みであるが、それぞれの役割を変えて、１１２を液層形成手段、１１１を液層除去手段とすることで、まず全面を後退接触角の低下した状態とし、書き込み手段１０９によって選択的に空気中で加熱を行うことにより、ネガ書き込みを行ってもよい。
このような感熱濡れ性変化材料を用いた記録方式については、特開平８−２７６６６３号公報、特開２０００−２３８３０４号公報、特開２００１−１０２２３号公報、特開２００２−２７４０７６号公報等に詳述されている。
【００４７】
いずれにおいても、基板伸縮率の計測データＤ１から作成されたパターン補正データＤ２を基に、設計済みのパターンデータＤ０を修正した修正パターンデータＤ０’を生成し、それに従ってビームコントローラ２０３によって照射タイミングを、ドラムコントローラ２０４によって照射位置をそれぞれ制御し、所定のパターンＤ０もしくはＤ０’を印刷版１０７上に形成する。印刷版１０７上のパターンは等倍で基板１０１に転写される。
図９に示した液状物（インク）を吐出させる単数または複数のノズルを有するヘッドを用いた場合にはノズルの目詰まり等が発生するなどメンテナンス性にやや問題があったが、この装置においてはノズルを用いていないのでそのような問題がない。
【００４８】
図１１は本発明にかかわるさらに他のパターン形成装置を示す概略図である。
同図において符号１１５は転写体を示す。
同図は図１０の構成とほぼ同様な構成であるが、異なるところは転写体１１５を有している点である。印刷版１０７のパターンを一旦転写体１１５に転写した後、基板１０１に付着させる。転写体として弾性を有する材料を用いることで、基板上にパターンを形成する際に、前工程の関係で基板表面に凹凸などがあってもその影響を受けにくいパターン形成方法を提供することが可能となる。
転写体材料としては、適度な弾性と、インクが付着しやすい性質、また、付着したインクが凝集したり広がったりしてパターンが変形することのないような特性が必要となる。そのためインクの特性によって最適な転写体材料は変わるが、その一例を示せば、天然ゴム、スチレン・ブタジエン共重合ゴム、スチレンゴム、ブタジエンゴム、アクリロニトリルゴムなど各種ゴム類を挙げることができる。
本装置によれば、パターンは２回転写が行われるので、パターンデータの反転は必要なくなる。
【００４９】
所定のパターンデータＤ０もしくはＤ０’に従って印刷版を製版する手段、および該印刷版に液状物を付着させて基板上に転写する手段を有するようにしたので、メンテナンスの容易なパターン形成装置を提供することができる。
あるいは、液状物を一旦転写体に転写した後に、該転写体を基板に接触させることにより前記液状物を基板上に配置する手段を有するようにしたので、基板表面の凹凸などの影響を受けにくいパターン形成装置を提供することができる。
前記印刷版が基体上に少なくとも、加熱状態で液体または固体と接触させたときに後退接触角が低下し、空気中で加熱すると後退接触角が上昇する性質を有する材料を含む表面層を有するようにしたので、印刷版が繰り返し使用でき、さらにレーザ書き込みを用いることにより微細なパターンを形成することができるパターン形成装置を提供することができる。
【００５０】
図１２は本発明のパターン基板の一例を示す概略断面図である。
図１３は形成パターンの１ユニット付近の平面図である。
両図において符号１１６は能動素子、１１７はゲート電極、１１８はゲート絶縁膜、１１９はソース電極、１２０はドレイン電極、１２１は有機半導体層、１２２は画素電極、Ｇはゲート電極の幅、Ｌはチャネル長をそれぞれ示す。
ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン等からなるプラスチック基板１０１上に能動素子１１６として、活性層となる有機半導体薄膜を有する薄膜トランジスタが形成される。
ソース電極１１９とドレイン電極１２０に対して有機半導体層１２１は重ね合わせマージンが小さいので、ソース電極１１９とドレイン電極１２０を形成したときの基板寸法を基準値として、有機半導体層１２１形成時に基板伸縮率計測用の比較値を取得して伸縮率の算出を行う。
【００５１】
ゲート電極１１７はＴａ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、ＩＴＯ、カーボン、ポリアニリン、ＰＥＤＯＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）等の導電性薄膜からなる。
ゲート絶縁膜１１８はＳｉＮｘ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＰＬＺＴ、シアノメチルプルラン、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、パリレン等の誘電体薄膜からなる。
ソース電極１１９、ドレイン電極１２０はそれぞれ、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、ＩＴＯ、カーボン、ポリアニリン、ＰＥＤＯＴ等の導電性薄膜からなる。
【００５２】
有機半導体層１２１は、従来知られているいずれの材料を用いてもよく、例えばペンタセン、アントラセン、テトラセン、フタロシアニン等の低分子やポリアセチレン系導電性高分子、ポリパラフェニレン及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体等のポリフェニレン系導電性高分子、ポリピロール及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリフラン及びその誘導体等の複素環系導電性高分子、ポリアニリン及びその誘導体等のイオン性導電性高分子等が使用できる。
画素電極１２２は、上記の導電性薄膜が使用できるが、透過形の表示装置に用いる場合にはＩＴＯ、ＺｎＯ：Ａｌ等の透明導電膜が好適に使用される。
【００５３】
上記の薄膜トランジスタにおいては、特に重ね合わせマージンの厳しいソース電極、およびドレイン電極をパターニングする際のエッチングマスク（レジスト）の形成と有機半導体層パターンの直接形成の際に本発明のパターン形成方法を用いるのが望ましい。すなわち、本基板では、基礎パターンに対し、重ねパターンを複数用いている。
なお、上記例では能動素子として有機半導体薄膜を有する薄膜トランジスタを挙げたが、ａ−Ｓｉ等の無機半導体を用いた薄膜トランジスタや、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＮｘ、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）等の絶縁膜を導電性薄膜からなる電極で挟んだＭＩＭ素子等にも適用可能である。
能動素子の上部、特に活性層の上に保護膜を設けるのが望ましい。保護膜としては無機絶縁膜または有機絶縁膜を用いることができるが、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド等の有機高分子膜を用いた場合には印刷法で形成できるため製造が簡便になる。
【００５４】
以上の構成によれば、基板の寸法変化があってもパターンずれによる不良が発生しないパターン基板を低コストで提供することができる。
また、上記パターン形成方法を用いて形成された少なくともひとつの重ねパターンをマスクとして、該重ねパターンと概略同一の形状に加工された層を有するので、加工する材料がインク化できないものであっても同様に重ねパターンの補正を行うことができる。
パターン基板において、異なる重ねパターンからなる二つ以上の層を有するので、機能性の高いパターン基板を提供することができる。前記異なる重ねパターンからなる二つ以上の層が能動素子を構成しているので、さらに機能性の高いパターン基板を提供することができる。
前記能動素子が、少なくとも１つの層が有機物からなる薄膜トランジスタに構成できるので、機能性の高いパターン基板をより低コストで提供することができる。
基板がプラスチックよりなるので、軽量なパターン基板を提供することができる。
【００５５】
図１４は本発明によって作製された表示装置の一例を示す概略図である。
同図において符号１２３は表示素子、１２４は基板、１２５は透明導電膜をそれぞれ示す。
前記の能動素子１１６を形成したパターン基板と、透明導電膜１２５を有する基板１２４との間に表示素子１２３が設けられ、能動素子１１６によって各画素上の表示素子がスイッチングされる。基板１２４としてはポリエステル、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン等のプラスチックを用いるのが軽量化の点から好ましい。表示素子１２３としては液晶、電気泳動、有機ＥＬ等の方式を用いることができる。
【００５６】
液晶表示素子は電界駆動であることから消費電力が小さく、また駆動電圧が低いことからＴＦＴの駆動周波数を高くすることができ、大容量表示に適している。液晶表示素子の表示方式として、ＴＮ、ＳＴＮ、ゲスト・ホスト型、高分子分散液晶（Ｐｏｌｙｍｅｒ−ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ＝ＰＤＬＣ）等が挙げられるが、反射型で明るい白色表示が得られる点ではＰＤＬＣが好ましい。
【００５７】
電気泳動表示素子は第一の色（例えば白色）を呈する粒子を第二の色を呈する着色分散媒中に分散した分散液からなるもので、第一の色を呈する粒子は着色分散媒中で帯電することにより、電界の作用で分散媒中における存在位置を変えることができ、それによって呈する色が変化する。この表示方式によれば明るく、視野角の広い表示ができ、また表示メモリー性があるため特に消費電力の観点から好ましく使用される。
【００５８】
上記分散液を高分子膜で包んだマイクロカプセルとすることにより、表示動作が安定化するとともに、表示装置の製造が容易になる。マイクロカプセルはコアセルベーション法、Ｉｎ−Ｓｉｔｕ重合法、界面重合法等公知の方法で作製することができる。白色粒子としては、酸化チタンが特に好適に用いられ、必要に応じて表面処理あるいは他の材料との複合化等が施される。
【００５９】
分散媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、ナフテン系炭化水素等の芳香族炭化水素類、ヘキサン、シクロヘキサン、ケロシン、パラフィン系炭化水素等の脂肪族炭化水素類、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、トリクロロフルオロエチレン、臭化エチル等のハロゲン化炭（化水）素類、含フッ素エーテル化合物、含フッ素エステル化合物、シリコーンオイル等の抵抗率の高い有機溶媒を使用するのが好ましい。分散媒を着色するためには所望の吸収特性を有するアントラキノン類やアゾ化合物類等の油溶性染料が用いられる。分散液中には分散安定化のために界面活性剤等を添加してもよい。
有機ＥＬ素子は自発光型であるため鮮やかなフルカラー表示を行うことができる。またＥＬ層は非常に薄い有機薄膜であるので、柔軟性に富み、特にフレキシブルな基板上に形成するのに適している。
【００６０】
上記のような表示素子によれば、低コストで軽量かつ耐衝撃性に優れた高精細な表示装置を提供することができる。
【００６１】
【実施例１】
図１５はａ−Ｓｉ ＴＦＴの作製工程を示す部分断面図である。
同図において符号１２６は活性層、１２７はコンタクト層、１２８は電極層、１２９は画素電極をそれぞれ示す。
両面にスパッタ法でＴａＯｘ膜を形成した２００μｍ厚のポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）基板１０１上にスパッタ法でＡｌを１５０ｎｍ厚に堆積し、フォトリソグラフィー法でレジストパターンを形成した後エッチングを行い、ゲート電極１１７と、図４に示すような基板伸縮率計測用のマークを同時に作製した。ゲート電極の幅Ｇを３０μｍ、隣のパターンユニット（素子）との間隔を２５０μｍとし、紙面左右方向に４８０素子、奥行き方向に６４０素子形成した。
【００６２】
次いで、プラズマＣＶＤ法によりゲート絶縁膜１１８としてＳｉＮｘ膜を３００ｎｍ、活性層１２６としてａ−Ｓｉ膜を１５０ｎｍ、コンタクト層１２７としてｎ＋ ａ−Ｓｉ膜を５０ｎｍの厚さで順次堆積した。基板温度は１５０℃とした。次に活性層１２６とコンタクト層１２７をゲート電極１１７に対して紙面左右方向で１０μｍ、奥行き方法で１５μｍの重ね合わせマージンで島化する必要があるが、この時点で基板が０．０５％伸びていたため、図８に示す方法でパターン補正データＤ２を作成し、インクとしてレジスト材樹脂を有機溶媒に溶解したものを使用し、図９に示すパターン形成装置でレジストパターンを形成した。
【００６３】
ここで図８におけるＹ方向及びＸ方向は図１５における紙面左右方向、及び奥行き方向に対応する。設計パターンデータＤ０はｘ＝ｙ＝２５０μｍであるが、スタートの位置をマージン一杯（Ｙ方向で＋１０μｍ、Ｘ方向で＋１５μｍ）にずらしたとしても基板の伸び量からＹ方向で１６１番目、Ｘ方向で２４１番目にマージンを超えるため、Ｙ方向の１６０番目と１６１番目の間隔、３２０番目と３２１番目の間隔をｙ’=２７０μｍ、Ｘ方向の２４０番目と２４１番目の間隔、４８０番目と４８１番目の間隔をｘ’＝２８０μｍにそれぞれ補正した修正パターンデータＤ０’に従って、インク吐出コントローラ２０１によって吐出タイミングを、ステージコントローラ２０２によって基板位置をそれぞれ制御し、所定のレジストパターンを基板上に形成した。これをマスクにエッチングを行い、活性層１２６とコンタクト層１２７を島化した（同図（ａ））。
【００６４】
次に、ＭｏＷ合金からなる金属膜をスパッタ法で３００ｎｍの厚さで堆積し、上記と同様の方法でソース電極１１９とドレイン電極１２０になる電極層１２８を形成した（同図（ｂ））。
次いで、スパッタ法でＩＴＯ膜を堆積し、上記と同様の方法で画素電極１２９を形成後、チャネル領域上の電極層１２８とコンタクト層１２７をエッチングすることによりソース電極１１９とドレイン電極１２０の分離を行った。この時チャネル長Ｌを１０μｍとした（同図（ｃ））。
以上のように作製した結果、全素子がマージン内で重ね合わせできていることが確認できた。
【００６５】
【実施例２】
本発明を有機半導体薄膜を用いた薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）に適用した例を示す。
図１２及び図１３に示した構造のものを作製した。ただし、画素電極１２２はドレイン電極１２０が兼ねるものとして同一材料で同時に形成した。ガスバリアコートが施された１２５μｍ厚のポリカーボネート系基板（帝人製：ＳＳ１２０−Ｂ６０）上にスパッタ法でＡｌを１５０ｎｍ厚に堆積し、フォトリソグラフィー法でレジストパターンを形成した後エッチングを行い、ゲート電極１１７と図４に示すような基板伸縮率計測用のマーク１０２’を同時に作製した。ゲート電極の幅Ｇを３０μｍ、隣のパターンユニット（素子）との間隔を３６０μｍとし、紙面左右方向に４８０素子、奥行き方向に６４０素子形成した。次いで、イオンビームスパッタ法によりＳｉＯ２膜を２００ｎｍ堆積し、ゲート絶縁膜１１８とした。
【００６６】
次にソース電極１１９とドレイン電極（兼画素電極）１２０となる電極膜として、ＣｒとＡｕの積層膜を真空蒸着法で３ｎｍと３０ｎｍの厚さに堆積した。次にソース電極１１９とドレイン電極１２０のパターニングをゲート電極１１７に対して紙面左右方向で１０μｍ、奥行き方法で１５μｍの重ね合わせマージンで行う必要があるが、この時点で基板が０．０２％伸びていたため、図８に示す方法でパターン補正データＤ２を作成し、インクとしてレジスト材樹脂を有機溶媒に溶解したものを使用し、図９に示すパターン形成装置でレジストパターンを形成した。
【００６７】
ここで図８におけるＹ方向、およびＸ方向は図１５における紙面左右方向及び奥行き方向に対応する。設計パターンデータＤ０はｘ＝ｙ＝３６０μｍであるが、スタートの位置をマージン一杯（Ｙ方向で＋１０μｍ、Ｘ方向で＋１５μｍ）にずらしたとしても基板の伸び量からＹ方向で２７８番目、Ｘ方向で４１７番目にマージンを超えるため、Ｙ方向の２７７番目と２７８番目の間隔をｙ’＝３８０μｍ、Ｘ方向の４１６番目と４１７番目の間隔をｘ’＝３９０μｍにそれぞれ補正した修正パターンデータに従って、インク吐出コントローラ２０１によって吐出タイミングを、ステージコントローラ２０２によって基板位置をそれぞれ制御し、所定のレジストパターンを基板上に形成した。これをマスクにエッチングを行い、ソース電極１１９、ドレイン電極（兼画素電極）１２０を作製した。この時チャネル長Ｌを１０μｍとした。
【００６８】
次いで、上記と同様のパターン補正方法とパターン形成装置を用いて、有機半導体層１２１を直接形成した。インクとして、ポリヘキシルチオフェンをクロロホルムに溶解したものを用いた。
以上のように作製した結果、全素子がマージン内で重ね合わせできていることが確認できた。
【００６９】
【実施例３】
実施例１で作製したパターン基板、およびＩＴＯからなる透明導電膜１２５を設けたＰＥＳ基板１２４の表面にポリイミドからなる配向膜を形成し、ラビング処理を行った。両基板をギャップ材により所定の間隙を保持してラビング方向を９０°捻った状態で貼り合わせ、市販のネマチック液晶を封入した。両基板の外側に偏光板を配置し、さらに片側にバックライトを設置することにより、液晶表示装置を作製した。
ゲート電極１１７に繋がるバスラインに、走査信号用のドライバーＩＣを、ソース電極１１９に繋がるバスラインにデータ信号用のドライバーＩＣをそれぞれ接続した。フレーム周波数６０Ｈｚで２５６階調の良好な画像表示を行うことができた。
【００７０】
【実施例４】
図１６は本発明によって作製された表示装置の他の例を示す図である。
同図において符号１３０はマイクロカプセル、１３１は酸化チタン粒子、１３２はアイソパー、１３３はＰＶＡバインダーをそれぞれ示す。
酸化チタン粒子１３１と、オイルブルーで着色したアイソパー１３２とを内包するマイクロカプセル１３０をＰＶＡ水溶液に混合して、ＩＴＯからなる透明導電膜１２５を形成したポリカーボネート基板１２４上に塗布して、マイクロカプセル１３０とＰＶＡバインダー１３３からなる層を形成した。この基板と、実施例２で作製したパターン基板とを接着した。
ゲート電極１１７に繋がるバスラインに走査信号用のドライバーＩＣを、ソース電極１１９に繋がるバスラインにデータ信号用のドライバーＩＣをそれぞれ接続した。０．５秒毎に画面切り替えを行ったところ、良好な静止画表示を行うことができた。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によれば、パターン基板の基板材料として軽量なプラスチック材を用いたときに生じやすいパターンの重ね誤差を、簡単な方法で許容誤差範囲に収めることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパターン形成方法のプロセスを示す流れ図である。
【図２】基板の測定部位の一実施形態を説明するための図である。
【図３】基板の測定部位の他の実施形態を説明するための図である。
【図４】基板の測定部位のさらに他の実施形態を説明するための図である。
【図５】重ねパターンの一例を示す図である。
【図６】基礎パターンに重ねパターンが正しく重ねられた状態を示す図である。
【図７】伸縮量がＸ方向Ｙ方向とも許容値を超えた場合を示す図である。
【図８】パターンデータ補正の一実施形態を説明するための図である。
【図９】本発明にかかわるパターン形成装置の一例を示す概略図である。
【図１０】本発明にかかわる他のパターン形成装置を示す概略図である。
【図１１】本発明にかかわるさらに他のパターン形成装置を示す概略図である。
【図１２】本発明のパターン基板の一例を示す概略断面図である。
【図１３】形成パターンの１ユニット付近の平面図である。
【図１４】本発明によって作製された表示装置の一例を示す概略図である。
【図１５】ａ−Ｓｉ ＴＦＴの作製工程を示す部分断面図である。
【図１６】本発明によって作製された表示装置の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１０１ 基板
１０２ マーク
１０３ 重ねパターンの基本パターン
１０４ 基礎パターン
１０５ 液状物吐出ヘッド
１０６ ステージ
１０７ 印刷版
１０８ 回転ドラム
１０９ 書き込み手段
１１５ 転写体
２０１ インク吐出コントローラ
２０２ ステージコントローラ
Claims (8)
- 繰り返しパターンである基礎パターンが形成された基板上に、前記基礎パターンの繰り返しパターンに対応するユニットの繰り返しパターンである所定の重ねパターンデータに従って複数の重ねパターンを形成するパターン形成方法において、前記所定の重ねパターンデータが前記ユニットの形状データとユニット間隔データとからなり、２番目以降の重ねパターンを形成するとき、それ以前の重ねパターン形成時と、基礎パターンの形成時のうちから選択する予め定められた時点からの基板の伸縮率を計測し、その計測値に従って前記所定の重ねパターンデータを前記ユニット間隔データの補正によって行う補正であって、前記両パターンの一端において所定の重ね合わせを行い、互いのずれ量が重ね合わせマージンを超え始めるユニットとその直前のユニットとの間隔のみを補正し、必要に応じてその手順を繰り返すことを特徴とするパターン形成方法。
- 請求項１に記載の発明おいて、前記基礎パターン形成と同時に前記基板の伸縮率を計測するためのマークを形成することを特徴とするパターン形成方法。
- 繰り返しパターンである基礎パターンが形成された基板上に、前記基礎パターンの繰り返しパターンに対応したユニットの繰り返しパターンである所定の重ねパターンデータに従って複数の重ねパターン形成物質を前記基板上に配置する手段を有するパターン形成装置において、前記所定の重ねパターンデータは、前記ユニットの形状データとユニット間隔データとからなり、２番目以降の重ねパターンを形成するとき、それ以前の重ねパターン形成時と、基礎パターンの形成時のうちから選択する予め定められた時点からの基板の伸縮率を計測し、その計測値に従って前記ユニット間隔データの補正によって行う補正であって、前記両パターンの一端において所定の重ね合わせを行い、互いのずれ量が重ね合わせマージンを超え始めるユニットとその直前のユニットとの間隔のみを補正し、必要に応じてその手順を繰り返すことを特徴とするパターン形成装置。
- 請求項３に記載の発明において、前記基板は、前記基礎パターン形成と同時に前記基板の伸縮率を計測するためのマークが形成されたものであることを特徴とするパターン形成装置。
- 請求項３または４に記載の発明において、前記所定の重ねパターンデータに従って液状物を吐出させるノズルを有することを特徴とするパターン形成装置。
- 請求項３ないし５のいずれか１つに記載の発明において、該装置は、前記所定の重ねパターンデータに従って印刷版を製版する手段と、該印刷版に液状物を付着させて基板上に転写する手段とを有することを特徴とするパターン形成装置。
- 請求項６に記載の発明において、前記印刷版上の液状物を一旦転写体に転写した後に、該転写体を基板に接触させることにより前記液状物を基板上に配置する手段を有することを特徴とするパターン形成装置。
- 請求項６または７に記載の発明において、前記印刷版が、基体を有し、該基体上に、加熱状態で液体または固体と接触させたときに後退接触角が低下し、空気中で加熱すると後退接触角が上昇する性質を有する材料を含む表面層を少なくとも有するものであることを特徴とするパターン形成装置。
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