JP5711585B2 - 薄膜トランジスタの製造装置およびその製造方法、ならびにプログラム - Google Patents
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Description
非特許文献1は、フォトリソグラフィー技術を応用して、基板の表面エネルギーを部分的に変えてからインクジェット法を用いて液滴を打滴することで、正確に細かいパターンを描画する手法を開示している。
さらには、基板の変形等に対応するためには、複数のマスクを用意しておく必要があり、コストが嵩むとともに、管理等も煩雑になるという問題がある。
Id=(1/2)(W/L)u・C(Vg−Vt)2
但し、Wはチャネル幅、Lはチャネル長、uは移動度、Cは絶縁膜の単位面積あたりの静電容量、Vgはゲート・ソース間電圧、Vtは閾値電圧である。
これに対して、薄膜トランジスタをPETまたはPEN等のフレキシブルな基板(支持体)上に形成する場合、これらPETおよびPENの伸縮率は100ppm程度である。このような基板(支持体)上に薄膜トランジスタを形成するには、良好な位置あわせを実現する必要があり、このためには、露光パターンのスケーリングが必要となる。
従来のスケーリング処理では、適当な位置への画素データの挿入または削除にて行なわれるが、この挿入または削除の位置がソース・ドレイン間(チャネル領域)である場合には、チャネル長の異なる箇所が発生する可能性がある。このため、LCD等において、輝度のバラツキを抑えることができないという可能性もある。
前記露光データは、前記ソース電極および前記ドレイン電極の配置情報がラスター形式で表されるものであり、前記ラスター形式の前記露光データは、前記チャネル領域に相当する画素については、画素の削除および挿入がいずれも禁止されており、前記補正データ作成部は、前記スケーリング処理の際、前記チャネル領域以外の領域に対して前記画素の削除および挿入のうち少なくとも一方を行って前記第1の補正データを作成することが好ましい。
さらに、前記レーザ光による露光時に前記基板に反応ガスを供給するガス供給部を有することが好ましい。
さらにまた、さらに、前記レーザ光による露光時に前記基板に反応ガスを供給することが好ましい。
前記露光データは、前記ソース電極および前記ドレイン電極の配置情報がベクター形式で表されるものであり、前記ソース電極および前記ドレイン電極が1つのオブジェクトとされており、前記第1の補正データの作成手順は、前記スケーリング処理の際、前記オブジェクトの代表値と、前記オブジェクトの相対位置を算出し、前記代表値に基づいてスケーリング演算を行い、スケーリング演算された代表値に対して前記オブジェクトの前記相対位置を加算する手順を有することが好ましい。
さらに、前記ゲート電極を形成する手順を有し、前記ゲート電極を形成する手順においては、前記基板について、前記基板の歪みを計測する手順と、前記基板の歪みに基づいて、前記ゲート電極の形成領域にレーザ光を照射するための露光データを補正する第2の補正データを作成する手順と、前記ゲート電極の前記形成領域に前記レーザ光を、前記第2の補正データに基づいて照射して前記ゲート電極の形成領域を親液性にする手順と、前記レーザ光で露光された前記ゲート電極の前記形成領域に、前記ゲート電極となる液滴を、打滴データに基づいて打滴する手順とを有し、前記第2の補正データの作成手順は、前記基板の歪みに基づいて、前記ゲート電極の露光データを局所的なスケーリング処理をする手順を有することが好ましい。
図1は、本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタの製造装置を示す模式図である。
この製造装置10は、長尺な基板Zを供給する供給室12と、長尺な基板Zの歪みを計測する計測室14と、所定のパターンを形成するための改質室16と、所定のパターンを形成するためのパターン形成室18と、パターン形成された長尺な基板Zを巻き取る巻取り室20と、入力部30、描画データ作成部32と、制御部34と、記憶部35と、アライメント検出部36と、第1の画像処理部38と、第2の画像処理部40とを有する。制御部34により、製造装置10における各構成部の動作が制御される。
また、製造装置10においては、供給室12、計測室14、改質室16、パターン形成室18、巻取り室20を区画する壁には、それぞれ基板Zが通過するスリット状の開口が形成されている。
回転軸42は、基板ロールから基板Zを連続的に送り出すものである。基板ロールは、例えば、反時計回りに基板Zが巻回されている。
回転軸42は、例えば、モータ(図示せず)が接続されている。このモータによって基板ロールから基板Zを巻き戻す方向に回転されて、本実施形態では、反時計回りに回転されて、基板Zが連続的に送り出される。
本実施形態の製造装置10において、ガイドローラ44は、駆動ローラまたは従動ローラでもよい。また、ガイドローラ44は、基板Zの搬送時における張力を調整するテンションローラとして作用するローラであってもよい。
歪みセンサ50は、図2(a)に示すように、基板Zの矩形状のトランジスタ形成領域Sの外縁部の4隅に予め設けられているアライメントマークMを撮像し、例えば、4つのアライメントマークMの画像データを得る。4つのアライメントマークMの画像データを組として、アライメント検出部36に出力する。
なお、本実施形態では、図2(b)に示すように、トランジスタ形成領域Sにおいて、搬送方向Dと平行な方向をy方向とし、このy方向におけるスクリーニング値をkyとする。また、搬送方向Dと直交する方向をx方向とし、このx方向におけるスクリーニング値をkxとする。
なお、露光部52において、レーザ光Bを走査する走査光学部(図示せず)を設け、改質処理に際して、露光部52を走査させることなく、レーザ光Bを走査させてもよい。
また、露光部52において、基板Zの搬送方向Dと直交する幅方向について、多数のレーザ光Bを照射可能とした構成でもよい。
また、露光部52においては、上述のレーザ光を照射することができれば、半導体レーザ、固体レーザ、液体レーザ、気体レーザなど様々のものを用いることができる。
ガス供給部54には、基板Zに反応ガスを供給するため、配管54aが設けられている。配管54aを通して基板Zに反応ガスが供給される。また、ガス供給部54は、制御部34に接続されており、この制御部34により反応ガスの供給量、供給タイミング等が制御される。
反応ガスとしては、例えば、酸素を含むもの、窒素を含むもの、またはCF2ガス、CF4ガス等のフッ素系ガスを含むものが用いられる。
なお、ガス供給部54において、複数の反応ガスを選択的に改質室16内に充填可能に構成されている場合、必要に応じて、改質室16内から反応ガスの排出、および基板Zへの供給が適宜行われる。
本実施形態においては、改質処理に用いられる反応ガスを切り換えることで、親液処理と撥液処理とを選択的に切換可能である。例えば、ガス供給部54から酸素を含む反応ガス、または窒素を含む反応ガスが、基板Zに供給された状態で基板Zにレーザ光Bが照射されると、レーザ光Bが照射された基板Zのパターン形成領域は、レーザ光Bが照射されていない非照射領域よりも高い親液性となる。
なお、「高い親液性」を有する状態とは、基板Zのパターン形成領域に対する液滴の接触角が相対的に小さい状態のことであり、「高い撥液性」を有する状態とは、基板Zのパターン形成領域に対する液滴の接触角が相対的に大きい状態のことである。
なお、図4には、隣接するインク滴56aが重ならないが接触するように打滴する形態を示しているが、隣接するインク滴56aの一部が重なるように打滴してもよい。
上述のレーザ光Bの照射と反応ガスにより、基板Zのパターン形成領域Eが、例えば、親液性または撥液性に改質される。
吐出部56は、形成するTFTの各構成部(ゲート電極、半導体層、ソース電極・ドレイン電極)の形成に用いられる各種のインク等が打滴可能なインクジェットヘッド(図示せず)と、このインクジェットヘッドからインク滴56aを打滴するためのドライバ(図示せず)とを有する。このドライバが第2の画像処理部40に接続されている。
インクジェットヘッドの構成としては、形成するTFTの各構成部(ゲート電極、半導体層、ソース電極・ドレイン電極)の形成に用いられる各種のインク等を吐出することができれば、特に限定されるものではなく、ピエゾ式、サーマル方式など適宜利用可能である。また、インクジェットヘッドには、シリアルタイプまたはフルラインタイプを用いることができる。なお、吐出部56から吐出されるインク滴56aの大きさは、例えば、10〜100μmである。
本実施形態においては、改質処理(親液処理)後の基板Zのパターン形成領域Eに、例えば、銀インク又は銅インクを打滴した場合、図5(a)に示すように、着弾直後のインク滴56aは半球形状を有しているが、時間経過とともに中心から放射状に濡れ広がり、直径が大きくなるとともに高さが低くなる。この場合、例えば、着弾時のインク滴56aの直径は30μmであり、濡れ広がって安定したインク滴56aの直径は50μmである。図5(b)に示すように、濡れ広がったインク滴56aが隣接する打滴位置に着弾した他のドットと接触すると互いの表面張力によって引き寄せ合い一体化して、基板Zのパターン形成領域にパターン58が形成される。
オペレータは、入力部30を介して、供給室12と、計測室14と、改質室16と、パターン形成室18と、巻取り室20とにおける各種の処理条件、運転条件を記憶部35に入力し、記憶させることができるとともに、形成するTFTの各構成部の位置情報(配置情報)およびTFTの各構成部の大きさ等の形状情報を含むTFTのパターンデータ(セ設計データ)、基板ZのアライメントマークMの位置情報、アライメントマークMの大きさ等の形状情報を記憶部35に入力し、記憶させることができる。
また、オペレータは、入力部30の表示部を介して、供給室12、計測室14、改質室16、パターン形成室18、巻取り室20の状態、TFTの製造状態等を知ることができる。この表示部はエラーメッセージなどの警告を表示する手段としても機能する。なお、表示部は、異常を知らせる報知手段として機能も果たす。
描画データ作成部32においては、例えば、ベクター形式(ベクトルデータ)で記述されたTFTのパターンデータを、ラスター形式(ラスターデータ)に変換するものである。なお、入力されるデータ形式が露光部52で利用可能であれば、データ変換は、必ずしも必要がない。この場合、描画データ作成部32で、データ変換しないか、または描画データ作成部32を経由することなく、直接第1の画像処理部38に、TFTのパターンデータを入力するようにしてもよい。
以下、基板Zの歪み情報を許容範囲と比較し、基板Zの歪みが許容範囲を超える場合のことを、基板Zに歪みがあるともいう。
以下、基板Zの歪み情報を許容範囲と比較し、基板Zの歪みが許容範囲内である場合のことを、基板Zに歪みがないともいう。
図6に示すように、TFT60は、ゲート電極62と、半導体層64と、ソース電極66a・ドレイン電極66bとを有し、これらは絶縁層(図示せず)により互いに絶縁されている。
基板Zに、PET、PEN等のフレキシブルな基板を用いた場合、Si基板、ガラス基板等に比して剛性が低く伸縮等することがある。このため、基板Zの伸縮に合わせてTFTのパターンデータを修正する必要がある。
図8において、画素領域72が図6のソース電極66aに相当するものである。また、画素領域74が図6のドレイン電極66bに相当するものである。画素領域72と画素領域74との間の画素領域76が図6のチャネル領域68に相当するものであり、画素領域74と画素領域72との間の画素領域78が図6のTFT60間の領域69に相当するものである。
具体的には、TFTのパターンデータにおいて、予め、チャネル領域68に相当に相当する画素領域76の画素について画素の追加および削除ができないように、例えば、フラグを立てておき、それ以外の画素についてはフラグを設定しないようにする。なお、チャネル幅の方向の画素についてもフラグを設定しない。これにより、基板Zの伸縮により、TFTのパターンデータの調整が必要になった場合でも、チャネル領域については、チャネル長が固定された状態で、スケーリング処理がなされる。この場合、例えば、図8に示すTFT60間の領域69に相当する画素領域78に画素を挿入するとともに、図6のドレイン電極66bに相当する画素領域74の画素を挿入して、図7(c)に示すように、チャネル領域68のチャネル長を変えることなくTFT60が配置される。
なお、スケーリング処理において、画素の挿入および画素の削除の片方でも、両方を行ってもよい。
なお、吐出部56においては、入力部30から入力されるTFTのパターンデータを変換することなく、打滴データとして利用することができる。
なお、第2の画像処理部40において、基板Zの歪み情報を許容範囲と比較し、基板Zの歪みが許容範囲内である場合には、補正打滴データを作成しない。このため、第2の画像処理部40に入力された打滴データが、補正されることなくそのまま吐出部56のドライバに出力される。吐出部56では、ドライバに入力された打滴データに基づいて、インク滴56aがパターン形成領域、具体的には、TFTの各構成部の形成領域に打滴される。
なお、第1の画像処理部38および第2の画像処理部40の機能を1つにまとめて、単に画像処理部としてもよい。
また、インク滴56aを硬化させるために、必要に応じて、紫外線を照射する紫外線照射手段(図示せず)、または所定の温度で加熱処理を行うための加熱手段(図示せず)等を設けてもよい。
本実施形態においては、TFT60のパターンデータについて、ラスター形式の場合には、ゲート電極62、半導体層64、およびソース電極66a・ドレイン電極66bの構成部においてTFTの特性に影響を及ぼす領域の画素について、予めフラグを設定し、変動がないものとする。すなわち、図9に示すように、画素挿入/削除エリアを予め設定しておく(ステップS10)。
次に、第1の画像処理部38において、基板Zの歪みが許容範囲内にあるか否か判定される(ステップS14)。基板Zの歪みが許容範囲内である場合には、第1の画像処理部38において、形成するTFTの構成部の形成領域を露光するための露光データについて補正データを作成することなく、露光部52により、親液性にするための露光を行う(ステップS16)。この場合、ガス供給部54から反応ガスが基板Zに供給される。
一方、基板Zの歪みが許容範囲内から外れる場合には、第1の画像処理部38において、露光データについて補正データを作成するためのスケーリング値を算出する(ステップS20)。このとき、挿入する画素の数、または削除する画素の数が算出される。
次に、第1の画像処理部38において、形成するTFTの構成部について、画素を挿入するか、または削除する位置を算出する(ステップS22)。この場合、フラグのない画素が選択される。
次に、第1の画像処理部38において、ステップS22で算出された位置に対して、ステップS20で算出された挿入する画素の数、または削除する画素の数に応じて、画素を挿入または削除を実行し、露光データの補正データを作成する(ステップS24)。
次に、ステップS24で算出された補正データに基づいて、露光部52により、親液性にするための露光を行う(ステップS26)。この場合、ガス供給部54から反応ガスが基板Zに供給される。
本実施形態においては、TFT60のゲート電極62、半導体層64、およびソース電極66a・ドレイン電極66bを形成するために、吐出部56からインク滴56aとして吐出させる組成のものに対して、露光部52の露光(エネルギーの照射)により親液性となる、ゲート電極62、半導体層64、およびソース電極66a・ドレイン電極66bを電気的に絶縁する絶縁体が予め選択されている。
この第1の絶縁層80は、基板Zの表面に、例えば、製造装置10とは別の塗布装置により、塗布により形成されたものである。なお、製造装置10に塗布部がある場合には、第1の絶縁層80は塗布部により形成される。
一方、基板Zが搬送され、トランジスタ形成領域Sが改質室16に搬送される。
このとき、基板Zに歪みがない場合には、TFTのパターンデータに基づいて、図10(b)に示すように、ゲート電極62の形成領域E1に反応ガスを供給しつつ、露光部52により形成領域E1を露光して改質処理をする。すなわち、ゲート電極62を形成するための組成を有するインク滴56aに対して親液性にする。
次に、ゲート電極62の形成領域E1に、打滴データに基づいて、吐出部56から、ゲート電極62となるインクのインク滴56aが打滴される。このとき、基板Zに歪みがないため、打滴データの補正はされない。このようにして、図10(c)に示すように、ゲート電極62が形成される。
なお、インク滴56aを硬化させるために、必要に応じて、紫外線照射手段(図示せず)により紫外線を照射するか、または加熱手段(図示せず)により所定の温度で加熱処理を行う。
第1の画像処理部38において、基板Zの歪み情報(基板Zの伸縮の方向および基板Zの伸縮量)に基づいて、ゲート電極62の形成位置、形状などの補正値(スケーリング値kx、ky)を算出し、更に画素を挿入するか、または画素を削除する位置を算出し、画素の挿入または削除の位置に対してスケーリング値に基づく画素の数の挿入または削除を行いTFTのパターンデータのうち、ゲート電極62に関するデータを補正する補正露光ゲート電極データを作成する。この補正露光ゲート電極データに基づいて、図10(b)に示すように、ゲート電極62の形成領域E1に反応ガスを供給しつつ、露光部52により形成領域E1を露光して改質処理をする。すなわち、ゲート電極62を形成するための組成を有するインク滴56aに対して親液性にする。
次に、第2の画像処理部40において、改質処理されたゲート電極62となる形成領域E1にインクを打滴するために、第1の画像処理部38と同じく基板Zの歪み情報(基板Zの伸縮の方向および基板Zの伸縮量)に基づいて、ゲート電極62の形成位置、形状などの補正値(スケーリング値kx、ky)を算出し、更に画素を挿入するか、または画素を削除する位置を算出し、画素の挿入または削除の位置に対してスケーリング値に基づく画素の数の挿入または削除を行いTFTのパターンデータのうち、ゲート電極62に関するデータを補正する補正打滴ゲート電極データを作成する。この補正打滴ゲート電極データにより、改質処理されたゲート電極62となる形成領域E1にインク滴56aを打滴することができる。これにより、図10(c)に示すように、ゲート電極62が形成される。
なお、インク滴56aを硬化させるために、必要に応じて、紫外線照射手段(図示せず)により紫外線を照射するか、または加熱手段(図示せず)により所定の温度で加熱処理を行う。
次に、ゲート電極62が形成された基板Zが、巻取り軸46に巻き取られる。これにより、ゲート電極62の形成工程が終了する。
次に、再度、計測室14において、基板Zに形成された上述のトランジスタ形成領域Sの4つのアライメントマークMを撮像し、4つのアライメントマークMの画像データを得、アライメント検出部36で基板の歪み情報が作成されて、記憶部35、第1の画像処理部38、第2の画像処理部40に出力される。一方、基板Zが搬送されて、トランジスタ形成領域Sが改質室16に搬送される。
このとき、基板Zに歪みがない場合には、TFTのパターンデータに基づいて、図10(e)に示すように、半導体層64の形成領域E2に反応ガスを供給しつつ、露光部52により形成領域E2を露光して改質処理をする。すなわち、半導体層64を形成するための組成を有するインク滴56aに対して親液性にする。
次に、半導体層64の形成領域E2に、打滴データに基づいて、吐出部56から、半導体層64となるインクのインク滴56aが打滴される。このとき、基板Zに歪みがないため、打滴データの補正はされない。このようにして、図10(f)に示すように、半導体層64が形成される。
第1の画像処理部38において、基板Zの歪み情報(基板Zの伸縮の方向および基板Zの伸縮量)に基づいて、半導体層64の形成位置、形状などの補正値(スケーリング値kx、ky)を算出し、更に画素を挿入するか、または画素を削除する位置を算出し、画素の挿入または削除の位置に対してスケーリング値に基づく画素の数の挿入または削除を行いTFTのパターンデータのうち、半導体層64に関するデータを補正する補正露光半導体層データを作成する。この補正露光半導体層データに基づいて、図10(e)に示すように、半導体層64の形成領域E2に反応ガスを供給しつつ、露光部52により形成領域E2を露光して改質処理をする。すなわち、半導体層64を形成するための組成を有するインク滴56aに対して親液性にする。
次に、第2の画像処理部40において、第1の画像処理部38と同じく、基板Zの歪み情報(基板Zの伸縮の方向および基板Zの伸縮量)に基づいて、改質処理された半導体層64となる形成領域E1にインクを打滴するために、半導体層64の形成位置、形状などの補正値(スケーリング値kx、ky)を算出し、更に画素を挿入するか、または画素を削除する位置を算出し、画素の挿入または削除の位置に対してスケーリング値に基づく画素の数の挿入または削除を行いTFTのパターンデータのうち、半導体層64に関するデータを補正する補正打滴半導体層データを作成する。この補正打滴半導体層データにより、改質処理された半導体層64となる形成領域E2にインク滴56aを打滴することができる。
この場合においても、インク滴56aを硬化させるために、必要に応じて、紫外線照射手段(図示せず)により紫外線を照射するか、または加熱手段(図示せず)により所定の温度で加熱処理を行う。
次に、半導体層64が形成された基板Zが、巻取り軸46に巻き取られる。これにより、半導体層64の形成工程が終了する。
本実施形態においては、図8に示すように、TFT60のパターンデータについて、スケーリング処理するための画像挿入/削除エリアが予め設定されている。
次に、再度、計測室14において、基板Zに形成された上述のトランジスタ形成領域Sの4つのアライメントマークMを撮像し、4つのアライメントマークMの画像データを得、アライメント検出部36で基板の歪み情報が作成されて、記憶部35、第1の画像処理部38、第2の画像処理部40に出力される。一方、基板Zが搬送されて、トランジスタ形成領域Sが改質室16に搬送される。
このとき、基板Zに歪みがない場合には、TFTのパターンデータに基づいて、図10(g)に示すように、ソース電極66aの形成領域E3およびドレイン電極66bの形成領域E4に反応ガスを供給しつつ、露光部52により形成領域E3および形成領域E4を露光して改質処理をする。すなわち、ソース電極66aおよびドレイン電極66bを形成するための組成を有するインク滴56aに対して親液性にする。
次に、ソース電極66aの形成領域E3およびドレイン電極66bの形成領域E4に、打滴データに基づいて、吐出部56から、ソース電極66aおよびドレイン電極66bとなるインクのインク滴56aが打滴される。このとき、基板Zに歪みがないため、打滴データの補正はされない。このようにして、図10(h)に示すように、ソース電極66aおよびドレイン電極66bが形成される。
次に、ソース電極66aおよびドレイン電極66bが形成された基板Zが、巻取り軸46に巻き取られる。これにより、ソース電極66aおよびドレイン電極66bの形成工程が終了する。
第1の画像処理部38において、基板Zの歪み情報(基板Zの伸縮の方向および基板Zの伸縮量)に基づいて、ソース電極66aおよびドレイン電極66bの形成位置、形状などの補正値(スケーリング値kx、ky)を算出し、更に画素を挿入するか、または画素を削除する位置を算出し、画素の挿入または削除の位置に対してスケーリング値に基づく画素の数の挿入または削除を行いTFTのパターンデータのうち、ソース電極66aおよびドレイン電極66bに関するデータを補正する補正露光ソース電極およびドレイン電極データを作成する。この補正露光ソース電極およびドレイン電極データに基づいて、図10(h)に示すように、ソース電極66aの形成領域E3およびドレイン電極66bの形成領域E4に反応ガスを供給しつつ、露光部52により形成領域E2を露光して改質処理をする。すなわち、ソース電極66aおよびドレイン電極66bを形成するための組成を有するインク滴56aに対して親液性にする。
補正露光ソース電極およびドレイン電極データを作成する場合、上述の図7(a)〜(c)および図8に示すように、ソース電極66aおよびドレイン電極66bの間のチャネル領域68のチャネル長は固定した状態で、ソース電極66a、ドレイン電極66b、TFT60の間の領域69の長さなどを変えることにより調整される。
次に、第2の画像処理部40において、ソース電極66aの形成領域E3およびドレイン電極66bの形成領域E4にインクを打滴するために、第1の画像処理部38と同じく基板Zの歪み情報(基板Zの伸縮の方向および基板Zの伸縮量)に基づいて、ソース電極66aおよびドレイン電極66bの形成位置、形状などの補正値(スケーリング値kx、ky)を算出し、更に画素を挿入するか、または画素を削除する位置を算出し、画素の挿入または削除の位置に対してスケーリング値に基づく画素の数の挿入または削除を行いTFTのパターンデータのうち、ソース電極66aおよびドレイン電極66bに関するデータを補正する補正打滴ソース電極およびドレイン電極データを作成する。この補正打滴ソース電極およびドレイン電極データにより、改質処理されたソース電極66aの形成領域E3およびドレイン電極66bの形成領域E4にインク滴56aを打滴することができる。
この場合においても、インク滴56aを硬化させるために、必要に応じて、紫外線照射手段(図示せず)により紫外線を照射するか、または加熱手段(図示せず)により所定の温度で加熱処理を行う。
次に、ソース電極66aおよびドレイン電極66bが形成された基板Zが、巻取り軸46に巻き取られる。これにより、ソース電極66aおよびドレイン電極66bの形成工程が終了する。
このため、図11(c)に示すように、チャネル領域106の長さを固定するためにTFT110を1つのオブジェクトとする。すなわち、図11(a)に示すソース電極部102とドレイン電極部104とを1つのオブジェクトとする。
本実施形態の製造装置10は、ロール・ツー・ロール方式であるため、基板Zとしては、生産性、フレキシビリティなどの観点から、樹脂フィルムが用いられる。この樹脂フィルムには特に制限がなく、その材料、形状、構造、厚み等については公知のものの中から適宜選択することができる。
樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)変性ポリエステル等のポリエステル系樹脂フィルム、ポリエチレン(PE)樹脂フィルム、ポリプロピレン(PP)樹脂フィルム、ポリスチレン樹脂フィルム、環状オレフィン系樹脂等のポリオレフィン類樹脂フィルム、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のビニル系樹脂フィルム、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂フィルム、ポリサルホン(PSF)樹脂フィルム、ポリエーテルサルホン(PES)樹脂フィルム、ポリカーボネート(PC)樹脂フィルム、ポリアミド樹脂フィルム、ポリイミド樹脂フィルム、アクリル樹脂フィルム、トリアセチルセルロース(TAC)樹脂フィルム等を挙げることができる。
上述のゲート電極62、半導体層64、およびソース電極66a・ドレイン電極66bを電気的に絶縁する絶縁体を構成する親液性・撥液性材料においては、エネルギー照射していない部分、すなわち、撥液性領域においては、塗布液との接触角が、50°以上、中でも90°以上であることが好ましい。
また、上述の親液性・撥液性材料においては、エネルギー照射された部分、すなわち、親液性領域においては、塗布液との接触角が、40°以下、中でも20°以下、特に好ましくは、10°以下である。
なお、撥液性領域と親液性領域の濡れ性の差は、表面張力で10mN/m以上であることが好ましい。
また、前記のオルガノポリシロキサンとともに、ジメチルポリシロキサンのような架橋反応をしない安定なオルガノシリコン化合物をバインダーに混合してもよい。
また、エネルギー照射に酸化物の作用により分解され、これにより酸化物含有層上の濡れ性を変化させることができる分解物質を酸化物含有層中に含有させることもできる。このような分解物質としては、酸化物の作用により分解し、かつ分解されることにより光触媒含有層表面の濡れ性を変化させる機能を有する界面活性剤を挙げることができる。
そのほか、親液性化する化合物としては、ジアゾニウム塩、スルホニウム塩、ヨードオニウム塩等のオニウム塩、O−ニトロベンジルスルホネ―ト化合物、増感剤と併用したP−ニトロベンジルスルホンネ―ト化合物、1,2,3−トリスベンゼン、N―イミドスルホネ―ト化合物、オキシムスルホネ―ト化合物、α―ケトスルホネ―ト化合物、ナフトキノンジアジド−4−スルホネ―ト化合物、ジアゾジスルホン化合物、ジスルホン化合物、ケトスルホン化合物、O−ニトロベンジルエステル化合物、m―アルコキシベンジルエステル化合物、O−ニトロベンジルアミド化合物、ベンゾイソエステル化合物、フェナシルエステル化合物、2,4−ジニトロベンゼンスルフォニルエステル、2−ジアゾー1,3ジケトン化合物、フェノールエステル化合物、O−ニトロベンジルフェノール化合物、2,5−シクロヘキサジエノン化合物、スルホン化ポリオレフィン、アリールジアゾスルホネート塩などがある。
ポリイミドや(メタ)アクリレート等の骨格を有する主鎖に直接あるいは結合基を介して疎水性基を有する側鎖が結合しているものを挙げることができる。疎水性基としては、末端構造が−CF2CH3、−CF2CF3、−CF(CF3)2、−C(CF3)3、−CF2H、−CFH2等である基が挙げられる。分子鎖同士を配向し易くするためには炭素鎖長の長い基が好ましく、炭素数4以上のものがより好ましい。さらには、アルキル基の水素原子の2個以上がフッ素原子に置換されたポリフルオロアルキル基が好ましく、特に炭素数4〜20のRf基が好ましく、とりわけ、炭素数6〜12のポリフルオロアルキル基が好ましい。ポリフルオロアルキル基には直鎖構造あるいは分岐構造があるが、直鎖構造の方が好ましい。さらに、疎水性基は、アルキル基の水素原子の実質的に全てがフッ素原子に置換されたパーフルオロアルキル基が好ましい。パーフルオロアルキル基はCnF2n+1−(ただし、nは4〜16の整数)で表わされる基が好ましく、特に、nが6〜12の整数である場合の該基が好ましい。パーフルオロアルキル基は直鎖構造であっても分岐構造であってもよく、直鎖構造が好ましい。さらに、疎水性基としては、フッ素原子を含まない−CH2CH3、−CH(CH3)2、−C(CH3)3等の末端構造を有する基を挙げることができる。この場合にも、分子鎖同士を配向し易くするためには炭素鎖長の長い基が好ましく、炭素数4以上のものがより好ましい。疎水性基は直鎖構造であっても分岐構造であってもよいが、直鎖構造の方が好ましい。上記アルキル基はハロゲン原子、シアノ基、フェニル基、ヒドロキシル基、カルボキシル基又は炭素数1〜12の直鎖、分岐鎖もしくは環状のアルキル基やアルコキシ基で置換されたフェニル基を含有していてもよい。側鎖に疎水性基を有する高分子材料としては、ポリイミドを含む高分子材料が挙げられる。
本実施形態に用いる溶媒としては、エタノール、メタノール、プロパノール等のアルコール系溶媒、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール等のグリコール系溶媒、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、2−ブトキシエタノール等のセロソルブ系溶媒等が挙げられる。
親液化処理の他の方法としては、酸素を反応ガスとするプラズマ処理が挙げられる。これにより、一旦形成した撥液性の膜を、部分的に、しかも全体としては均一に変質させて、撥液性を緩和することができる。親液化処理のさらに他の方法としては、基板をオゾン雰囲気に曝す処理が挙げられる。これにより、一旦形成した撥液性の膜を、部分的に、しかも全体としては均一に変質させて、撥液性を緩和することができる。この場合、撥液性の緩和の程度は、照射出力、距離、時間等によって調整することができる。
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。分散質濃度が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。
分散液の粘度は、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。
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、例えばキシレン、トルエン等の有機溶剤やクエン酸等が挙げられる。
使用する分散媒としては、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、又は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、更に好ましい分散媒としては水、炭化水素系化合物を挙げることができる。これらの分散媒は、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。
また、導電材料としては、導電性有機材料を用いることもでき、例えば、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリフェニレンビニレンなどの高分子系の可溶性材料を含んでいてもよい。
金属の微粒子に代えて、有機金属化合物を含んでいてもよい。ここでいう有機金属化合物は、加熱による分解によって金属が析出するような化合物である。このような有機金属化合物には、クロロトリエチルホスフィン金、クロロトリメチルホスフィン金、クロロトリフェニルフォスフィン金、銀2,4−ペンタンヂオナト錯体、トリメチルホスフィン(ヘキサフルオロアセチルアセトナート)銀錯体、銅ヘキサフルオロペンタンジオナトシクロオクタジエン錯体、などがある。
半導体の塗布には、高沸点有機溶媒がよく用いられる。例えばトルエン、m−キシレン、p−キシレン、テトラリン、エトキシベンゼン、1、3、5−トリメチルベンゼン、1、5−ジメチルテトラリン、4−メチルアニソール、1−メチルナフタレン、1、2−ジクロロベンゼンなどがよく使用される。
多孔質の絶縁膜としては、二酸化珪素にリンを添加したリンシリケートガラス、二酸化珪素にリン及びボロンを添加したホウ素リンリシケートガラス、ポリイミド、ポリアクリルなどの多孔質の絶縁膜が挙げられる。また、多孔質メチルシルセスキオキサン、多孔質ハイドロシルセスキオキサン、多孔質メチルハイドロシルセスキオキサン等のシロキサン結合を有する多孔質の絶縁膜を形成することができる。
染料としては、水溶性染料、油溶性染料があり、水溶性染料は色素分子中にスルホン酸基やカルボン酸基などの親水性基を有するものが多く用いられる。染料の分子構造の基本骨格としては、アゾ染料、アントラキノン染料、フタロシアニン染料、シアニン染料、オキソノール染料、スチリル染料、トリアリールメタン染料などがある。シアニン染料、オキソノール染料は、吸光係数が大きいので、低濃度でも視認性が高い。
染料1(化学式1):552nm(65000)
染料2(化学式2):644nm(104000)
染料3(化学式3):550nm(63000)
染料4(化学式4):747nm(260000)
本発明で得られる薄膜トランジスタは、LCD、有機ELディスプレイ、電子書籍(いわゆるe−book)等の表示装置に用いることができる。さらには、X線等の検出器に用いられるFPD(フラットパネルディテクター)の検出部にも適用することができる。
12 供給室
14 計測室
16 改質室
18 パターン形成室
20 巻取り室
30 入力部
32 描画データ作成部
34 制御部
35 記憶部
36 アライメント検出部
38 第1の画像処理部
40 第2の画像処理部
50 歪みセンサ
52 露光部
56 照射部
60 TFT
62 ゲート電極
64 半導体層
66a ソース電極
66b ドレイン電極
68 チャネル領域
Z 基板
Claims (12)
- 基板上にゲート電極、ゲート絶縁層、チャネル層として機能する半導体層、ソース電極およびドレイン電極が少なくとも設けられた薄膜トランジスタの製造装置であって、
前記基板について、前記基板の歪みを計測する計測部と、
少なくとも前記ソース電極および前記ドレイン電極の形成領域に、レーザ光を露光データに基づいて照射する露光部と、
少なくとも前記レーザ光で露光された前記ソース電極および前記ドレイン電極の前記形成領域に、前記ソース電極および前記ドレイン電極となる液滴を、打滴データに基づいて打滴する吐出部と、
少なくとも前記ソース電極および前記ドレイン電極の配置情報を含む前記露光データを前記露光部に供給するとともに、前記配置情報を含む前記打滴データを前記吐出部に供給するデータ供給部と、
前記薄膜トランジスタのチャネル長を固定した状態で、前記基板の歪みに基づいて局所的なスケーリング処理を用いて前記露光データを補正する第1の補正データを作成する補正データ作成部とを有し、
前記第1の補正データに基づいて前記レーザ光を照射することを特徴とする薄膜トランジスタの製造装置。 - 前記露光データは、前記ソース電極および前記ドレイン電極の配置情報がラスター形式で表されるものであり、前記ラスター形式の前記露光データは、前記チャネル領域に相当する画素については、画素の削除および挿入がいずれも禁止されており、
前記補正データ作成部は、前記スケーリング処理の際、前記チャネル領域以外の領域に対して前記画素の削除および挿入のうち少なくとも一方を行って前記第1の補正データを作成する請求項1に記載の薄膜トランジスタの製造装置。 - 前記露光データは、前記ソース電極および前記ドレイン電極の配置情報がベクター形式で表されるものであり、前記ソース電極および前記ドレイン電極が1つのオブジェクトとされており、
前記補正データ作成部は、前記スケーリング処理の際、前記オブジェクトの代表値と、前記オブジェクトの相対位置を算出し、前記代表値に基づいてスケーリング演算を行い、スケーリング演算された代表値に対して前記オブジェクトの前記相対位置を加算し前記第1の補正データを作成する請求項1に記載の薄膜トランジスタの製造装置。 - さらに、前記レーザ光による露光時に前記基板に反応ガスを供給するガス供給部を有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタの製造装置。
- 基板上にゲート電極、ゲート絶縁層、チャネル層として機能する半導体層、ソース電極およびドレイン電極が少なくとも設けられた薄膜トランジスタの製造方法であって、
少なくとも前記ソース電極および前記ドレイン電極を形成する工程において、
前記基板について、前記基板の歪みを計測する工程と、
前記基板の歪みに基づいて、前記ソース電極および前記ドレイン電極の形成領域にレーザ光を照射するための露光データを補正する第1の補正データを作成する工程と、
前記第1の補正データに基づいて、前記形成領域にレーザ光を照射して前記形成領域を親液性にする工程と、
前記レーザ光で露光された前記ソース電極および前記ドレイン電極の前記形成領域に、前記ソース電極および前記ドレイン電極となる液滴を、打滴データに基づいて打滴する工程とを有し、
前記第1の補正データは、前記薄膜トランジスタのチャネル長を固定した状態で、前記露光データを前記基板の歪みに基づいて局所的なスケーリング処理をすることにより作成されることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。 - 前記露光データは、前記ソース電極および前記ドレイン電極の配置情報がラスター形式で表されるものであり、前記ラスター形式の前記露光データは、前記チャネル領域に相当する画素については、画素の削除および挿入がいずれも禁止されており、
前記第1の補正データは、前記スケーリング処理の際、前記チャネル領域以外の領域に対して前記画素の削除および挿入のうち少なくとも一方を行って作成される請求項5に記載の薄膜トランジスタの製造方法。 - 前記露光データは、前記ソース電極および前記ドレイン電極の配置情報がベクター形式で表されるものであり、前記ソース電極および前記ドレイン電極が1つのオブジェクトとされており、
前記第1の補正データは、前記スケーリング処理の際、前記オブジェクトの代表値と、前記オブジェクトの相対位置を算出し、前記代表値に基づいてスケーリング演算を行い、スケーリング演算された代表値に対して前記オブジェクトの前記相対位置を加算して作成される請求項5に記載の薄膜トランジスタの製造方法。 - さらに、前記レーザ光による露光時に前記基板に反応ガスを供給する請求項5〜7のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
- 基板上にゲート電極、ゲート絶縁層、チャネル層として機能する半導体層、ソース電極およびドレイン電極が少なくとも設けられた薄膜トランジスタの製造方法をコンピュータにより実行させるプログラムであって、
少なくとも前記ソース電極および前記ドレイン電極を形成する際において、
前記基板について、前記基板の歪みを計測する手順と、
前記基板の歪みに基づいて、前記ソース電極および前記ドレイン電極の形成領域にレーザ光を照射するための露光データを補正する第1の補正データを作成する手順と、
前記第1の補正データに基づいて、前記形成領域にレーザ光を照射して前記形成領域を親液性にする手順と、
前記レーザ光で露光された前記ソース電極および前記ドレイン電極の前記形成領域に、前記ソース電極および前記ドレイン電極となる液滴を、打滴データに基づいて打滴する手順とを有し、
前記第1の補正データの作成手順は、前記薄膜トランジスタのチャネル長を固定した状態で、前記露光データを前記基板の歪みに基づいて局所的なスケーリング処理をする手順を有することを特徴とするプログラム。 - 前記露光データは、前記ソース電極および前記ドレイン電極の配置情報がラスター形式で表されるものであり、前記ラスター形式の前記露光データは、前記チャネル領域に相当する画素については、画素の削除および挿入がいずれも禁止されており、
前記第1の補正データの作成手順は、前記スケーリング処理の際、前記チャネル領域以外の領域に対して前記画素の削除および挿入のうち少なくとも一方を行う手順を有する請求項9に記載のプログラム。 - 前記露光データは、前記ソース電極および前記ドレイン電極の配置情報がベクター形式で表されるものであり、前記ソース電極および前記ドレイン電極が1つのオブジェクトとされており、
前記第1の補正データの作成手順は、前記スケーリング処理の際、前記オブジェクトの代表値と、前記オブジェクトの相対位置を算出し、前記代表値に基づいてスケーリング演算を行い、スケーリング演算された代表値に対して前記オブジェクトの前記相対位置を加算する手順を有する請求項9に記載のプログラム。 - さらに、前記レーザ光による露光時に前記基板に反応ガスを供給する手順を有する請求項9〜11のいずれか1項に記載のプログラム。
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