JPWO2012115165A1 - 膜形成方法および膜形成装置 - Google Patents

膜形成方法および膜形成装置 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2012115165A1
JPWO2012115165A1 JP2013501106A JP2013501106A JPWO2012115165A1 JP WO2012115165 A1 JPWO2012115165 A1 JP WO2012115165A1 JP 2013501106 A JP2013501106 A JP 2013501106A JP 2013501106 A JP2013501106 A JP 2013501106A JP WO2012115165 A1 JPWO2012115165 A1 JP WO2012115165A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
film forming
electromagnetic wave
coating
forming method
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2013501106A
Other languages
English (en)
Inventor
正裕 清水
正裕 清水
伊藤　仁
仁 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Publication of JPWO2012115165A1 publication Critical patent/JPWO2012115165A1/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/02—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to macromolecular substances, e.g. rubber
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/22—Secondary treatment of printed circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B19/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing insulators or insulating bodies
    • H01B19/04—Treating the surfaces, e.g. applying coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/268—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation
    • H01L21/2686—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation using incoherent radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/288—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a liquid, e.g. electrolytic deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/6715—Apparatus for applying a liquid, a resin, an ink or the like
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67739—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations into and out of processing chamber
    • H01L21/6776—Continuous loading and unloading into and out of a processing chamber, e.g. transporting belts within processing chambers
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/12—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns
    • H05K3/1283—After-treatment of the printed patterns, e.g. sintering or curing methods
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/40—Thermal treatment, e.g. annealing in the presence of a solvent vapour
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K77/00—Constructional details of devices covered by this subclass and not covered by groups H10K10/80, H10K30/80, H10K50/80 or H10K59/80
    • H10K77/10—Substrates, e.g. flexible substrates
    • H10K77/111—Flexible substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/10—Using electric, magnetic and electromagnetic fields; Using laser light
    • H05K2203/102—Using microwaves, e.g. for curing ink patterns or adhesive
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Abstract

プラスチック基板上に膜成分を含む塗布組成物を塗布して塗布膜を形成し、その塗布膜に電磁波を照射して塗布膜を乾燥および／または改質し、膜を形成する。膜としては導電体膜、半導体膜、誘電体膜を挙げることができ、導電体膜を形成する際には金属ナノ粒子を含む塗布組成物を用い、半導体膜を形成する際には塗布組成物として有機半導体材料を用い、誘電体膜を形成する際には塗布組成物として有機誘電体材料を用いる。

Description

本発明は、プラスチック基板に対し、塗布により膜を形成する膜形成方法および膜形成装置に関する。
近時、太陽電池や大型ディスプレイ等の大型デバイスにおいては、安価でフレキシブルなプラスチック基板の上に素子を形成することが検討されている。このようなプラスチック基板を用いることにより、曲面への設置が可能であり、また、従来のガラス基板上に形成される大型デバイスと比較して破損しにくいという大きなメリットがあり、多岐に亘る用途への適用が期待されている。大型ディスプレイには、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が必要であり、薄膜トランジスタには配線や電極等の導電体膜、トランジスタを構成する半導体膜、ゲート絶縁膜等の誘電体膜が用いられる。
このようなプラスチック基板上に素子パターンを形成する場合、従来から用いられているフォトリソグラフィー法ではコストが極めて高いものとなることから、面積当たりのコストを低くして素子パターンを形成することが可能な塗布印刷を用いた膜形成を適用することが試みられている。
例えば、塗布印刷を用いて導電体膜を形成する技術としては、特許文献１に、塗布組成物として金属粒子にバインダーや溶媒等を加えたものが開示されている。
また、塗布印刷を用いて半導体膜を形成する技術としては、テトラベンゾポリフィリン（ＢＰ）（特許文献２）、ポリ−３−ヘキチルチオフェン（Ｐ３ＨＴ）（特許文献３）、およびアルキルベンゾチエノベンゾチオフェン（Ｃｕ−ＢＴＢＴ）（特許文献４）を用いるものが知られている。
さらに、塗布印刷を用いて誘電体膜を形成する技術としては、特許文献５に、ＴＦＴの誘電体膜（ゲート絶縁膜）としてポリビニルフェノール（ＰＶＰ）やシアノエチルプルラン（ＣｙＥＰＬ）のような有機誘電体（ゲート絶縁）材料を用いるものが開示されている。
しかし、このような塗布印刷に用いられる塗布組成物には溶媒やポリマー等の他の添加物が含まれているため、塗布したのみではその中に含まれる溶媒やポリマー等の存在により所望の特性が得難いため抵抗加熱によりこれらを除去する必要がある。このことは、上記引用文献１に示されている。
特開２００１−２４３８３６号公報 特開２００８−０１６８３４号公報 国際公開第２００９／００８３２３号パンフレット 特開２００９−２８３７８６号公報 特開２００６−２４７９０号公報
しかしながら、このような抵抗加熱を用いて溶媒等を除去する方法は、溶媒等を完全に除去できる温度にプラスチック基板を加熱しようとすると、プラスチック基板の耐熱温度を超えてしまう。このため、プラスチック基板をその耐熱温度以下の低温で加熱する必要があるが、その場合には、乾燥時間が長くなるといった問題や、溶媒や他の添加物が十分に除去できずに膜の品質が低下してしまうといった問題がある。例えば、このようにして形成された導電体膜を配線として用いた場合に、電気伝導度が低くなるといった問題が生じ、誘電体膜をゲート絶縁膜に用いた場合に、容量が低いものとなったり、リーク電流が大きくなったり、膜の安定性が低下したり、膜の信頼性が低下したりといった問題が生じる。このため、現状、プラスチック基板を適用することは困難であり、安価、フレキシブル、大型化に対応が容易であるといった利点が十分に生かせないのが現状である。
したがって、本発明の目的は、プラスチック基板上に、塗布印刷技術を用いて特性の良好な膜を形成することができる膜形成方法および膜形成装置を提供することにある。
本発明の第１の観点によれば、プラスチック基板上に膜成分を含む塗布組成物を塗布して塗布膜を形成することと、前記塗布膜に電磁波を照射して塗布膜を乾燥および／または改質し、膜を形成することとを含む膜形成方法が提供される。
上記第１の観点において、前記膜を導電体膜とすることができ、その場合には、前記塗布組成物は金属ナノ粒子を含み、前記塗布膜に電磁波を照射して、前記金属ナノ粒子からなる配線となる塗布膜を形成するものとすることができる。
また、前記塗布膜は、前記アニールの前に配線パターンとして形成されており、前記電磁波は少なくとも前記配線パターンに照射されるようにすることができる。また、前記塗布膜は前記プラスチック基板の全面に塗布された塗布膜であり、前記全面に塗布された塗布膜に電磁波を照射した後、配線パターンを形成することもできる。
さらに、電磁波を照射してアニールする前に、前記塗布膜をガスプラズマで処理することができる。さらにまた、前記プラスチック基板上に前記塗布組成物を噴霧して塗布しながら、電磁波を照射し、その後、前記プラスチック基板上に形成された塗布膜に配線パターンを形成することができる。
前記塗布組成物は金属ナノ粒子と溶媒と分散剤とを含むものを好適に用いることができる。また、前記金属ナノ粒子は、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌのいずれか、またはこれらのいずれかを含む合金であることが好ましい。
上記第１の観点において、前記膜を半導体膜とすることができ、その場合には、塗布組成物として有機半導体材料を含むものを用いることができる。前記電磁波の周波数を、前記プラスチック基板に対する吸収性が低く、前記有機半導体材料を含む塗布組成物に対する吸収性が高くなる周波数に設定することが好ましい。この場合に、前記電磁波の周波数は、前記塗布組成物の誘電分散特性の吸収ピーク値またはその近傍の値であることが好ましい。前記塗布組成物として、有機半導体材料としてのポリ−３−ヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ）をクロロホルム（ＣＨＣｌ３）に溶解した溶液を好適に用いることができる。前記電磁波の周波数としては１Ｈｚ〜１０ｋＨｚの範囲のものを用いることができる。
上記第１の観点において、前記膜を誘電体膜とすることができ、その場合には、塗布組成物として有機誘電体材料を含むものを用いることができる。前記電磁波の周波数を、前記プラスチック基板に対する吸収性が低く、前記有機誘電体材料を含む塗布組成物に対する吸収性が高くなる周波数に設定することが好ましい。この場合に、前記電磁波の周波数は、前記塗布組成物の誘電分散特性の吸収ピーク値またはその近傍の値であることが好ましい。前記塗布組成物として、ポリビニルフェノールの溶液を好適に用いることができる。前記電磁波の周波数としては１００Ｈｚ〜５０ｋＨｚの範囲のものを用いることができる。
上記第１の観点において、前記プラスチック基板を冷却しながら電磁波を照射することが好ましい。また、前記電磁波の照射をパルス的に行なうことができる。さらに、前記プラスチック基板の耐熱温度以下の温度に基板を加熱しながら電磁波を照射することもできる。
本発明の第２の観点によれば、内部に所定の雰囲気が形成される処理容器と、プラスチック基板上に膜成分を含む塗布組成物が塗布されて塗布膜が形成された部材を前記処理容器内に配置する手段と、前記部材の少なくとも前記塗布膜に電磁波を照射する電磁波照射部とを具備し、前記塗布膜に前記電磁波波照射部からの電磁波が照射されることにより、前記塗布膜が乾燥および／または改質されて膜が形成される、膜形成装置が提供される。
上記第２の観点において、前記処理容器内に配置された前記部材の前記プラスチック基板の温度を制御する温度制御機構をさらに具備することが好ましい。また、前記配置する手段は、前記塗布膜が形成された部材を支持する支持部材とすることができる。前記支持部材を介して前記プラスチック基板を冷却する冷却機構をさらに具備することが好ましい。また、前記電磁波照射部は、電磁波をパルス状に照射することができる。さらに、前記支持部材上に支持された前記部材を加熱する加熱手段をさらに具備する構成とすることもできる。前記電磁波照射部は、前記電磁波の周波数を、前記塗布組成物に対する吸収性が高くなるように設定することが可能である。
本発明の一実施形態に係る膜形成方法を示すフローチャートである。 金属ナノ粒子を含む塗布膜にマイクロ波を照射して形成された配線の光学顕微鏡写真である。 Ｐ３ＨＴのＣＨＣｌ３溶液の誘電分散を測定した結果を示すチャートである。 ＣＨＣｌ３の誘電分散を測定した結果を示すチャートである。 ＰＶＰ溶液の誘電分散を測定した結果を示すチャートである。 本発明の実施形態に係る膜形成方法を実施するための膜形成装置の一例を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る膜形成方法を実施するための膜形成装置の他の例を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る膜形成方法を実施するための膜形成装置のさらに他の例を示す断面図である。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る配線の形成方法を示すフローチャートである。
まず、プラスチック基板上に膜成分を含む塗布組成物を塗布した塗布膜が形成された部材、例えばデバイスを形成するためのデバイスシートを作製する（工程１）。
プラスチック基板としては特に制限はないが、安価なＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＩ（ポリイミド）等を好適に用いることができる。
塗布組成物としては、膜成分として、膜が配線や電極等の導電体膜である場合には、例えば金属ナノ粒子を含むもの、膜が半導体膜である場合には、例えば有機半導体材料を含むもの、膜が誘電体膜である場合には、有機誘電体材料を含むものを用い、このような膜成分に、膜成分の材料および塗布方式に応じて、溶媒、ポリマー、分散剤、バインダー、各種添加剤等を適宜混合して粘度を調整し、塗布可能に調製されたものを用いることができる。典型的には塗布インクが用いられる。
金属ナノ粒子は、１〜数百ｎｍ程度の粒径を有する微細な金属粒子からなる。金属ナノ粒子を構成する金属としては、微細な金属配線に適用可能な金属が用いられ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌのいずれか、およびこれらのいずれかを含む合金を典型例として挙げることができる。この場合には、金属ナノ粒子を適宜の溶媒中に分散させることにより塗布組成物を得ることができる。
有機半導体材料としては、ペンタセン、アントラセン、ルブレン等の多環芳香族炭化水素や、テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）等の低分子化合物、ポリアセチレン、ポリ−３−ヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ）、ポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）、アルキルベンゾチエノベンゾチオフェン（Ｃｕ−ＢＴＢＴ）等のポリマーを挙げることができる。有機半導体材料を用いた塗布組成物としては、例えば、溶媒としてクロロホルム（ＣＨＣｌ３）を用いたＰ３ＨＴ溶液を挙げることができる。
有機誘電体材料としては、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）やシアノエチルプルラン（ＣｙＥＰＬ）等を挙げることができる。有機誘電体材料を用いた塗布組成物としては、例えばＰＶＰの液体を挙げることができる。
塗布組成物を塗布するための塗布方式としては、微細パターンに対する追従性が良好なものを採用することが好ましく、例えばインクジェット印刷、スクリーン印刷、マイクロコンタクトプリント（ＭＣＰ）等を好適に用いることができる。その他に、スピンコート法、バーコート法、反転印刷法を用いることもできる。
次に、このようにして準備した部材（デバイスシート）の少なくとも塗布膜の部分にマイクロ波等の電磁波を照射して塗布膜の乾燥および／または改質を行い、膜を形成する（工程２）。
上記のような塗布組成物を塗布したままの状態では、塗布膜には溶媒や分散剤等の成分が含まれており、金属ナノ粒子を用いた場合には金属ナノ粒子が十分凝集されずバルク金属の構造には近づけられないため、その電気伝導度は低い。また、有機半導体材料や有機誘電体材料を用いた場合には、塗布膜に溶媒や分散剤等の成分が含まれていることや、有機半導体材料や有機誘電体材料が所望の構造になっていない等の理由で初期の特性が得難い。このため、塗布組成物が塗布されて形成された塗布膜にマイクロ波等の電磁波を照射して塗布膜の乾燥または改質、またはこれらの両方を行い、所期の半導体特性や誘電体特性を有する膜を形成する。電磁波は、少なくとも配線パターンを構成する塗布膜に照射すればよいが、典型的にはデバイスシートの全面に照射される。
一般的に、この種の塗布膜の乾燥・改質のためのエネルギー供給には抵抗加熱が用いられていたが、抵抗加熱の場合には、溶媒等を揮発させて所望の特性の膜（例えば、配線等に適した高い電気伝導度を有する導電膜）を得るためには比較的高い温度が必要となる。また、抵抗加熱により高い温度に加熱すると、有機半導体材料の半導体特性を発現する構造が形成できないことや、有機誘電体材料の構造が形成できないことがある。このため、本実施形態のようにプラスチック基板を用いる場合には加熱温度がその耐熱温度以上となってしまう。
そこで、本実施形態では、塗布膜の乾燥および／または改質のためのエネルギーとして電磁波照射（電磁波加熱）、典型的にはマイクロ波加熱を用いる。プラスチック基板は電磁波を透過するためほとんど加熱されず、塗布組成物は電磁波を吸収して熱輻射により直接加熱され、例えば溶液状態の塗布膜内の物理化学作用を促進し、これにより溶媒の分解が進行し、または塗布組成物の改質が進行して所望の膜となる。このように、プラスチック基板を低温にしたまま、塗布膜のみを加熱して乾燥および／または改質することができるため、プラスチック基板であっても問題なく適用可能である。ただし、プラスチック基板の材料の耐熱温度以下であれば、補助的に基板の温度を上げてもよい。
電磁波加熱（マイクロ波加熱）は、下記の（１）式に示すように、伝導による損失（誘導損失）、誘電損失、磁性損失の和で表される。
Ｐ＝１／２×πｆσ｜Ｅ｜２＋πｆε０ε”r｜Ｅ｜２＋πｆμ０μ”r｜Ｈ｜２ （１）
ただし
Ｐ：単位体積あたりのエネルギー損失［Ｗ／ｍ３］、Ｅ：電場［Ｖ／ｍ］、Ｈ：磁場［Ａ／ｍ］、σ：電気伝導度［Ｓ／ｍ］、ｆ：周波数［ｓ−１]、ε０：真空の誘電率［Ｆ／ｍ］、ε”r：複素誘電率の虚数部、μ0：真空の透磁率［Ｈ／ｍ]、μ”r：複素透磁率の虚数部
である。
電磁波加熱（マイクロ波加熱）では、材料の種類に応じた、誘導損失、誘電損失、磁性損失の差異を利用することにより選択加熱が可能となる。一方、プラスチック基板は誘導損失も誘電損失も少ない固体の高分子材料であるため、ほとんど加熱されない。
配線等の導電体膜を形成しようとする場合、配線を形成するために用いられる金属ナノ粒子は、導電性物質であることから、電磁波を照射すると主にうず電流による誘導損失により加熱される。また溶媒や分散剤は分極性をもつ場合には誘電損失により加熱される。
配線パターンを構成する塗布組成物からなる塗布膜は、電磁波が照射されて、主に誘電損失により溶媒や分散剤が加熱されてこれらが蒸発除去され、主に誘導損失により金属ナノ粒子が加熱されて凝集する。このため、電磁波アニールにより得られた配線（電極も含む）は、アニール前よりも極めて高い電気伝導性を示すものとすることができる。
また、金属ナノ粒子には材料に応じた吸収性の高い電磁波の周波数が存在する。また、溶剤や分散剤にも同様に材料に応じた吸収性の高い電磁波の周波数が存在する。そのため、効率良く電磁波加熱を行うためには、材料に応じた吸収性の良い周波数の電磁波を選択して照射することが好ましい。
照射する電磁波としては、３００ＭＨｚ〜３００ＧＨｚの周波数のものを好適に用いることができる。また、電磁波照射は、大気中で行うことができるが、減圧雰囲気で行うことが好ましい。減圧雰囲気で電磁波を照射することにより、塗布組成物のカーボン分をより有効に除去することができ、配線中の金属成分をより多くすることができる。また、減圧雰囲気の電磁波照射により、金属ナノ粒子の凝集をより促進することができ、より電気電導度を高くすることができる。
実際に、電磁波の周波数を１４０ＧＨｚと１０７ＧＨｚの２水準で変化させ、基板全面にＡｇナノ粒子を含む塗布組成物を塗布したサンプルを用いて配線（金属膜）を形成した。まず基板温度を１００℃に加熱し電磁波を大気中で１０分間照射してアニールを行なったところ、塗布組成物が加熱され、それぞれのサンプルは２４０℃、２７０℃まで基板温度が上昇した。その際の配線の光学顕微鏡写真を図２に示す。また、表１にこれらサンプルのシート抵抗およびＥＰＭＡ（エレクトロプローブマイクロアナライザー）によるＡｇとＣの組成比を表１に示す。図２に示すように、いずれの条件でも配線が形成されたが、周波数が１０７ＧＨｚで基板温度を１００〜２７０℃のときに、より緻密な配線が得られた。また、表１に示すように、周波数が１０７ＧＨｚで基板温度を１００〜２７０℃とすることにより、周波数が１４０ＧＨｚで基板温度が１００〜２４０℃のときよりも配線中のカーボン残存量が低く、シート抵抗値も０．０１９Ω／□といった比較的低い値が得られた。この結果から、電磁波照射条件を最適化することにより、電磁波を照射してアニールした後の配線が実用化できる可能性が見出された。
Figure 2012115165
次に、半導体膜を形成する場合について説明する。
電磁波の周波数に対応した吸収性を把握するためには、塗布膜の誘電分散を測定することが有効である。誘電分散は誘電関数の振動数（周波数）依存性をいう。物質は電子分極、イオン分極、配向分極等の種々の分極を生じるが、このような分極が生じる周波数で電磁波の吸収が大きくなる。そして、複素誘電率の虚数部がこのような吸収特性を示す。したがって、有機半導体材料を含む塗布組成物における複素誘電率の虚数部のピークに対応した周波数帯（例えば１Ｈｚ〜１０ｋＨｚ）の電磁波を塗布膜に照射することにより、そのエネルギーをプラスチック基板に吸収させずに、塗布膜に有効に吸収させることができる。
図３は、有機半導体材料であるＰ３ＨＴを、溶媒であるＣＨＣｌ３に溶解させた溶液（０．８ｗｔ％溶液）からなる塗布組成物の誘電分散を示すグラフである。この図に示すように、この溶液の複素誘電率の虚数部（ε″）のピークが４００Ｈｚ付近の低周波領域にあり、これはイオンによる分極に基づくものと考えられる。したがって、このピークまたはその近傍（ピークの半値幅（ＦＷＨＭ）の範囲）の周波数の電磁波を照射することにより、そのエネルギーをプラスチック基板には吸収させずに塗布組成物であるＰ３ＨＴのＣＨＣｌ３溶液のみに吸収させることができ、これにより塗布膜の乾燥および／または改質を効果的に行うことができる。なお、図３では、複素誘電率の実数部（ε′）および誘電正接（ｔａｎδ）も併記する。
図４はＣＨＣｌ３の誘電分散を示すチャートであるが、虚数部のピークは２００Ｈｚ付近にあり、ＣＨＣｌ３のみでも上記溶液の吸収ピークに近い低周波領域に吸収ピークが出現することがわかる。
次に、誘電体膜を形成する場合について説明する。
上述したように塗布膜の誘電分散を測定した際の、複素誘電率の虚数部が吸収特性を示すため、有機誘電体材料を含む塗布組成物における複素誘電率の虚数部のピークに対応した周波数帯（例えば１００Ｈｚ〜５０ｋＨｚ）の電磁波を塗布膜に照射することにより、そのエネルギーをプラスチック基板に吸収させずに、塗布膜に有効に吸収させることができる。
図５は、有機誘電体材料であるＰＶＰの液体（１００ｗｔ％）からなる塗布組成物の誘電分散を示すグラフである。なお、ＰＶＰの主成分はシクロヘキサノン（Ｃ６Ｈ１０Ｏ）である。この図に示すように、この液体の複素誘電率の虚数部（ε″）のピークが２〜４ｋＨｚ付近の低周波領域にあり、これはイオンによる分極に基づくものと考えられる。したがって、このピークまたはその近傍（ピークの半値幅（ＦＷＨＭ）の範囲）の周波数の電磁波を照射することにより、そのエネルギーをプラスチック基板には吸収させずに塗布組成物であるＰＶＰの液体のみに吸収させることができ、これにより塗布膜の乾燥および／または改質を効果的に行うことができる。なお、図５では、複素誘電率の実数部（ε′）および誘電正接（ｔａｎδ）も併記する。
このように電磁波照射することにより過渡的には塗布膜のみを加熱する選択加熱が可能である。しかし、照射時間が長くなると、熱平衡に近くなり、伝熱によりプラスチック基板が高温になって十分な選択加熱が行えないおそれがある。このようなことを回避するためには、電磁波照射面の反対側からプラスチック基板を冷却することや、電磁波照射をパルス的に行い、このパルスのデューティ比を制御することによりプラスチック基板の加熱を抑えることが好ましい。
次に、本実施形態の膜形成方法により膜を形成するための装置の一例について説明する。
図６は本実施形態に係る膜形成方法を実施するための膜形成装置の一例を示す断面図である。この膜形成装置１は、処理容器２、ガス導入機構３、排気機構４、載置台５、放射温度計６、電磁波供給部８、全体制御部９を有している。
処理容器２は、例えばアルミニウムにより形成されており、接地されている。処理容器２の天井部は開口されており、この開口部にはシール部材２１を介して、天板２２が気密に設けられている。天板２２の材料は、例えば石英、窒化アルミニウム等の誘電体である。
プラスチック基板Ｓ上に塗布膜（例えば配線パターン）Ｃが形成された電磁波照射前のデバイスシート（部材）Ｄを搬入する搬入口２３と、電磁波照射後のデバイスシートＤを搬出する搬出口２４とが、処理容器２の側壁の対向する位置に開口されている。なお、デバイスシートＤは、プラスチック基板Ｓの全面に塗布膜が形成されたものを用いてもよい。そして、電磁波（マイクロ波）照射後に所期の膜、例えば導電体膜、半導体膜、誘電体膜が形成されることとなる。
搬入口２３および搬出口２４には、それぞれシャッタ２Ａ、２Ｂが設けられている。シャッタ２Ａ、２Ｂは、搬送機構（図示せず）がデバイスシートＤの搬送を停止し、後述するように電磁波（マイクロ波）が照射されている場合、処理容器２内部の電磁波およびガスが外部へ漏れないように、それぞれ搬入口２３および搬出口２４を閉じる機能を有する。また、シャッタ２Ａ、２Ｂは、軟らかい金属、例えばインジウム、銅等からなり、デバイスシートＤが停止した際にデバイスシートＤを圧接するようになっている。デバイスシートＤは繰り出しロール（図示せず）に巻回した状態とされ、この繰り出しロールから繰り出したデバイスシートＤが処理容器２内に搬入され、反対側に設けられた巻き取りロール（図示せず）に巻き取られるようになっている。
処理容器２底部の周縁部には、排気機構４と接続される排気口２５が設けられている。
ガス導入機構３は、処理容器２の側壁を貫通する例えば２本のガスノズル３１Ａ、３１Ｂを有しており、図示しないガス供給源から処理に必要なガスを処理容器２に供給する。ここでのガスは、例えばアルゴン、ヘリウム等の希ガスや窒素等からなる不活性ガスである。なお、ガスノズルの本数は、２本に限るものではなく、適宜増減してもよい。
排気機構４は、排気が流通する排気通路４１、排気圧力を制御する圧力制御弁４２および処理容器２内部の雰囲気を排出する排気ポンプ４３を含む。排気ポンプ４３は、排気通路４１および圧力制御弁４２を介して、処理容器２内部の雰囲気を、所定の真空度まで排気するようになっている。なお処理容器２内の雰囲気を排気せずに、その雰囲気を大気圧としてもよい。
載置台５は、処理容器２の底部に形成された開口に、シール部材２６を介在させて気密に取り付けられている。載置台５は接地されている。載置台５は、載置台本体５１を有しており、載置台本体５１上にデバイスシートＤが載置される。載置台本体５１の内部には抵抗加熱ヒーター５２が埋設されており、ヒーター電源５３から抵抗加熱ヒーター５２に給電されることにより、プラスチック基板Ｓを加熱可能となっている。載置台本体５１内には冷媒流路５５が形成されている。冷媒流路５５は、冷媒導入管５６と冷媒排出管５７とを介して、冷媒を循環させる冷媒循環器５８に接続されている。冷媒循環器５８が動作することにより、冷媒が冷媒流路５５を流通循環し、プラスチック基板Ｓを冷却することができる。
放射温度計６は、放射温度計本体６１と光ファイバ６２とを含んでおり、プラスチック基板Ｓの温度を測定可能となっている。光ファイバ６２は、載置台本体５１に垂直に形成された貫通孔５４に挿通されており、載置台本体５１の上面から載置台本体５１の底面を突き抜けて下方へ延び、処理容器２外部に設けられた放射温度計本体６１と接続されている。光ファイバ６２は、プラスチック基板Ｓからの輻射光を放射温度計本体６１に案内することができようになっており、プラスチック基板Ｓの温度を測定することができるようになっている。そして、この測定した温度に基づいて全体制御部９からの指令により、抵抗加熱ヒーター５２と冷媒流路５５を流れる冷媒により、プラスチック基板Ｓの温度を制御可能となっている。
電磁波供給部８は、処理容器２の天板２２の上方に設けられている。電磁波供給部８は、導波管８２および入射アンテナ８３を含む。電磁波発生源８１は導波管８２の一端と接続され、導波管８２の他端は入射アンテナ８３と接続されている。
電磁波発生源８１としては、超音波発生源、ＲＦ電源、マグネトロン、クライストロン、ジャイロトロン等を用いることができる。これらの中ではマグネトロンおよびジャイロトロンが好適である。ジャイロトロンはミリ波（１ｍｍ≦波長≦１０ｍｍ）からサブミリ波（０．１ｍｍ≦波長≦１ｍｍ）にかけての電磁波（マイクロ波）を発生する。マグネトロンはセンチ波（１ｃｍ≦波長≦１０ｃｍ）の電磁波（マイクロ波）を発生する。電磁波発生源８１は、発生した電磁波を導波管８２に出力する。導波管８２は、電磁波発生源８１で発生した電磁波を入射アンテナ８３に伝搬させる金属製の管であり、円形または矩形の断面形状を有している。なお、照射する電磁波の周波数レンジが広い場合には、電磁波発生源８１として周波数レンジが異なる複数のものを設置し、周波数によってそれらを切り替えられるようにすることが好ましい。
入射アンテナ８３は、板状をなし天板２２の上面に設けられており、例えば表面が銀メッキされた銅板またはアルミニウムで構成されている。入射アンテナ８３には、図示しない複数の鏡面反射レンズや反射ミラーが設けられており、導波管８２から導かれた電磁波を処理容器２の処理空間に向けて導入できるようになっている。なお、入射アンテナ８３は、処理容器２の側壁に設けられていてもよい。
全体制御部９はマイクロプロセッサ（コンピュータ）を備えており、例えば放射温度計６等のセンサ類からの信号を受けて、配線の形成装置１における各構成部を制御するようになっている。全体制御部９は配線の形成装置１のプロセスシーケンスおよび制御パラメータであるプロセスレシピを記憶した記憶部や、入力手段およびディスプレイ等を備えており、選択されたプロセスレシピに従って装置１を制御するようになっている。
次に、このように構成される膜形成装置１の動作について説明する。
まず、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＣ、ＰＩ等のプラスチック基板Ｓに上記塗布組成物を塗布した塗布膜Ｃが形成されたデバイスシートＤを準備し、電磁波発生源８１から発生する電磁波（マイクロ波）を、塗布組成物に適合した周波数のものとする。例えば塗布組成物がＡｇナノ粒子を含むものである場合、１００ＧＨｚ程度の周波数のものを用いる。また、塗布組成物としてＰ３ＨＴのＣＨＣｌ３溶液を用いた場合には、図３の誘電分散において、複素誘電率の虚数部のピークに対応した周波数帯（例えば１Ｈｚ〜１０ｋＨｚ）の電磁波、好ましくはピーク位置である４００Ｈｚまたはその近傍の周波数の電磁波を照射する。また、塗布組成物としてＰＶＰの液体を用いた場合には、図５の誘電分散において、複素誘電率の虚数部のピークに対応した周波数帯（例えば１００Ｈｚ〜５０ｋＨｚ）の電磁波、好ましくはピーク位置である２〜４ｋＨｚまたはその近傍の周波数の電磁波を照射する。
そして、繰り出ロール（図示せず）から繰り出したデバイスシートＤを、搬入口２３から搬入し、載置台５に載置させる。減圧雰囲気を形成する場合には、シャッタ２Ａ、２Ｂにより搬入口２３および搬出口２４を閉じる。
また、デバイスシートＤの端部には塗布膜が形成されていないリード材が接続されており、リード材が巻き取りロール（図示せず）に取り付けられた状態とされる。これにより、デバイスシートＤの最初の部分に対する電磁波照射が可能となる。
このとき、載置台本体５１内の抵抗加熱ヒーター５２および／または冷媒流路５５を流れる冷媒により、プラスチック基板Ｓの温度が所定の温度に制御される。この際に、冷媒流路５５に、プラスチック基板Ｓが十分冷却されるように冷媒を流すことが好ましい。
また、処理容器２内を減圧雰囲気にする場合には、ガスノズル３１Ａ、３１Ｂから、例えばアルゴン、ヘリウム等の希ガスや窒素等の所定の不活性ガスが処理容器２内に導入されるとともに、排気機構４により排気されて処理容器２内に減圧雰囲気が形成される。あるいは処理容器２内を排気せずに、大気圧雰囲気とする。
この状態で、電磁波供給部８の電磁波発生源８１から発生した所定波長の電磁波を、導波管８２を経て入射アンテナ８３に導き、天板２２を透過して処理容器２内に導入する。
処理容器２内に導入された電磁波は、デバイスシートＤに照射され、塗布膜Ｃが乾燥または改質される。このとき、プラスチック基板Ｓは電磁波が吸収されないためほとんど加熱されず、塗布膜Ｃについては、電磁波のエネルギーが吸収され、溶媒や分散剤等は主に誘電損失により加熱されて蒸発除去され、膜成分（金属ナノ粒子、有機半導体材料、有機誘電体材料）は、材料の種類に応じた、誘導損失、誘電損失、磁性損失の差異を利用することにより選択加熱されて改質される。このため、電磁波照射されて得られた塗布膜は、電磁波照射前よりも極めて高い特性（電気伝導性、半導体特性、誘電体特性）を示すようになる。
このようにして、最初の電磁波アニールが終了した後は、電磁波の照射を停止し、デバイスシートＤの次に処理する部分が載置台５に載置されるまでデバイスシートＤを搬送し、次の電磁波照射を行う。減圧雰囲気でのアニール処理の場合には、処理容器２内を常圧に戻した後、シャッタ２Ａ、２Ｂを開けてデバイスシートＤの次に処理する部分が載置台５に載置されるまでデバイスシートＤを搬送する。そして同様な処理を実施する。このような動作を順次繰り返し、デバイスシートＤの最後まで電磁波アニールを行う。
次に、本実施形態の膜形成方法により膜を形成するための装置の他の例について説明する。
図７は本実施形態に係る膜形成方法を実施するための膜形成装置の他の例を示す断面図である。
この膜形成装置１００は、ステンレススチール（ＳＵＳ）やアルミニウム等の電磁波シールド機能をもつ材料で構成された処理容器１０２を有している。処理容器１０２内には、ノンドープシリコン、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等からなる冷却板１０３が配置されており、この冷却板１０３の上にデバイスシート１０４が載置される。デバイスシート１０４は、プラスチック基板Ｓの上に、膜成分を含む塗布組成物を塗布してなる所定パターンの塗布膜Ｃが塗布されて構成されている。すなわち冷却板１０３はデバイスシート１０４の支持部材として機能する。デバイスシート１０４は、処理容器１０２の搬入口１０２ａから搬入され、搬出口１０２ｂから搬出されるようになっている。冷却板１０３には、例えば循環させる冷却媒体の温度を制御して基板の温度を制御する温調器１０５が接続されている。なお、冷却板１０３に例えば抵抗加熱ヒーターを設けてプラスチック基板Ｓの耐熱温度以下に加熱可能となっていてもよい。
処理容器１０２内の上部には、冷却板１０３に対向するように、電磁波を送信するリング状の送信アンテナ１０６が配置されている。送信アンテナ１０６にはマッチング装置１０７を介して交流電源１０８から例えば１００Ｈｚ〜５０ｋＨｚ程度の周波数の交流電流が供給されるようになっている。交流電源１０８にはパルス／デューティ制御部１０９が接続され、交流電源１０８から出力される交流電流を所定のデューティ比のパルス状のものとすることができるようになっている。なお、送信アンテナ１０６に給電するための給電線１１１には整合負荷１１２が接続されている。
一方、冷却板１０３の下方には、送信アンテナ１０６と対応する位置に、送信アンテナ１０６から送信された電磁波を受信するリング状の受信アンテナ１１０が配置されている。受信アンテナ１１０には接地線１１３が接続され、接地線１１３には整合負荷１１４が接続されている。
したがって、交流電源１０８から送信アンテナ１０６に交流電流が供給されることにより、送信アンテナ１０６および受信アンテナ１１０の内部を貫く磁界が発生し、電磁誘導により交流電源１０８の周波数の電磁波がデバイスシート１０４に照射される。
膜形成装置１００は、制御部１２０を有している。制御部１２０はマイクロプロセッサ（コンピュータ）を備えており、例えばセンサ類からの信号を受けて、膜形成装置１００における各構成部を制御するようになっている。制御部１２０は膜形成装置１００のプロセスシーケンスおよび制御パラメータであるプロセスレシピを記憶した記憶部や、入力手段およびディスプレイ等を備えており、選択されたプロセスレシピに従って膜形成装置１００を制御するようになっている。
次に、このように構成される膜形成装置１００の動作について説明する。
まず、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＣ、ＰＩ等のプラスチック基板Ｓ上に、膜成分を含む塗布組成物を塗布して塗布膜Ｃが形成されたデバイスシート１０４を搬入口１０２ａから搬入して冷却板１０３の上に載置する。冷却板１０３は温調器１０５により室温〜１００℃程度の適宜の温度に保持される。
この状態で、交流電源１０８からマッチング装置１０７を介して送信アンテナ１０６に例えば１００Ｈｚ〜５０ｋＨｚ程度の周波数の交流電流を供給する。これにより、送信アンテナ１０６および受信アンテナ１１０を貫く磁界が発生し、電磁誘導により交流電源１０８の周波数の電磁波がデバイスシート１０４に照射される。このとき、パルス／デューティ制御部１０９により、交流電源１０８から出力される交流電流を所定のデューティ比のパルス状のものとしてプラスチック基板Ｓの冷却制御を行うようにしてもよい。
処理容器１０２内でデバイスシート１０４に電磁波が照射されることにより、塗布膜Ｃに電磁波のエネルギーが吸収されて誘導損失等により塗布膜Ｃが乾燥および／または改質される。すなわち、溶媒や分散剤等は主に誘電損失により加熱されて蒸発除去され、膜成分（金属ナノ粒子、有機半導体材料、有機誘電体材料）は、材料の種類に応じた、誘導損失、誘電損失、磁性損失の差異を利用することにより選択加熱されて改質される。具体的には、金属ナノ粒子を用いた塗布膜の場合には、高い電気伝導性を有する導電体膜が形成することができ、有機半導体材料を用いた塗布膜の場合には、優れた半導体特性（移動度およびＯＮ／ＯＦＦ比）を有する半導体膜を形成することができ、有機誘電体材料を用いた塗布膜の場合には、誘電体膜が本来有している誘電体特性、例えばゲート絶縁膜に要求される大容量、小リーク電流、高安定性、高信頼性を有する誘電体膜を形成することができる。このとき、プラスチック基板Ｓは電磁波が吸収されないためほとんど加熱されない。このように、プラスチック基板はほとんど加熱されないので、プラスチック基板上に塗布印刷技術を用いて良好な特性の膜を形成することができる。
このとき、照射する電磁波は、塗布組成物に適合した周波数のものとする。例えば塗布組成物がＡｇナノ粒子を含むものである場合、１００ＧＨｚ程度の周波数のものを用いる。また、塗布組成物としてＰ３ＨＴのＣＨＣｌ３溶液を用いた場合には、図３の誘電分散において、複素誘電率の虚数部のピークに対応した周波数帯（例えば１Ｈｚ〜１０ｋＨｚ）の電磁波、好ましくはピーク位置である４００Ｈｚまたはその近傍の周波数の電磁波を照射する。また、塗布組成物としてＰＶＰの液体を用いた場合には、図５の誘電分散において、複素誘電率の虚数部のピークに対応した周波数帯（例えば１００Ｈｚ〜５０ｋＨｚ）の電磁波、好ましくはピーク位置である２〜４ｋＨｚまたはその近傍の周波数の電磁波を照射する。
プラスチック基板Ｓに特別の冷却機構を用いなくても、過渡的にはプラスチック基板Ｓを加熱せずに塗布膜Ｃのみを選択加熱することが可能であるが、照射時間が長くなると伝熱によりプラスチック基板Ｓの温度が上昇するおそれがある。これに対しては、冷却板１０３によりプラスチック基板Ｓを冷却したり、電磁波をパルス状にしてデューティ比を制御したりすることにより、プラスチック基板Ｓの温度上昇をより効果的に抑制することができる。
塗布膜Ｃを乾燥および／または改質する際により高い温度が必要な場合には、冷却板１０３に抵抗加熱ヒーター等を設けて塗布膜Ｃをプラスチック基板Ｓの耐熱温度以下の範囲で加熱するようにすることもできる。
このようにして、電磁波照射によって所望の誘電体膜が形成された後は、デバイスシート４は搬出口１０２ｂから搬出する。
なお、図７の膜形成装置１００では温調器１０５を用いたが、冷却板１０３の熱容量で十分に冷却できる場合等には温調器１０５は必ずしも必要はない。また、送信アンテナ１０６と受信アンテナ１１０とを用いることにより安定した電磁波照射が行えるが、受信アンテナ１１０は必ずしも必要ではない。
図８は、温調器および受信アンテナを有しない膜形成装置１００′の構造を示すものであり、このような構造の装置であっても図７の装置と同様にデバイスシート１０４に電磁波を照射してプラスチック基板Ｓを加熱することなく塗布膜Ｃを乾燥および／または改質して所望の膜を形成することができる。もちろん、図７の装置から温調器１０５および受信アンテナ１１０のいずれかを省略した装置であってもよい。
以上説明したように、本実施形態によれば、プラスチック基板上に膜成分を含む塗布膜を形成し、塗布膜に電磁波を照射して塗布膜を乾燥および／または改質し、膜を形成するので、プラスチック基板はほとんど加熱されず、プラスチック基板を高温に加熱することなくプラスチック基板上に良好な特性の膜を形成することができる。
本実施形態では、このようにプラスチック基板上に塗布印刷技術により特性の良好な膜を形成することができ、膜として導電体膜、半導体膜、誘電体膜を適用することができるため、プラスチック基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成する際の配線、半導体膜、ゲート絶縁膜等を形成する用途に好適である。また、プラスチック基板上に太陽電池用の光電変換素子である半導体膜を形成する用途にも好適である。
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態においては、塗布組成物を塗布して塗布膜パターン（例えば配線パターン）が形成された後に、電磁波を照射して配線となる膜を形成したが、これに限らず、塗布組成物をプラスチック基板の全面に塗布して塗布膜を形成し、電磁波を照射した後に配線パターンを形成してもよい。また、塗布組成物をプラスチック基板上でミスト状に噴霧して塗布しながら、電磁波を照射し、その後配線パターンを形成するようにしてもよい。これにより、塗布組成物がミスト状のうちに電磁波により溶媒や分散剤を除去することができ、プラスチック基板上には主に金属粒子が付着するため、電磁波により凝集が促進され、より電気電導度を上昇させることができる。
また、上記実施形態では、塗布組成物を塗布することにより形成された塗布膜に電磁波のみを照射したが、まずＡｒガス、Ｏ２ガス、またはＨ２ガス等によるガスプラズマにより塗布膜を処理した後に電磁波を照射するようにしてもよい。つまりガスプラズマにより、まず塗布組成物中の溶媒や分散剤を除去し、その後、金属ナノ粒子等の膜成分を改質（凝集等）させることを主な目的として電磁波を照射するということである。これにより、膜成分の改質（金属ナノ粒子の凝集）が促進され、より電気伝導度を上昇させることができる。
さらに、上記実施形態における膜形成装置はあくまでも一例であって、プラスチック基板に形成された塗布膜に電磁波を照射して、プラスチック基板の温度上昇を抑制しつつ塗布膜を乾燥および／または改質して所望の膜を形成することができるものであれば上記装置に限るものではない。

Claims (31)

  1. プラスチック基板上に膜成分を含む塗布組成物を塗布して塗布膜を形成することと、
    前記塗布膜に電磁波を照射して塗布膜を乾燥および／または改質し、膜を形成することと
    を含む、膜形成方法。
  2. 前記膜は導電体膜である、請求項１に記載の膜形成方法。
  3. 前記塗布組成物は金属ナノ粒子を含み、前記塗布膜に電磁波を照射して、前記金属ナノ粒子からなる配線となる塗布膜を形成する請求項２に記載の膜形成方法。
  4. 前記塗布膜は、前記アニールの前に配線パターンとして形成されており、前記電磁波は少なくとも前記配線パターンに照射される、請求項３に記載の膜形成方法。
  5. 前記塗布膜は前記プラスチック基板の全面に塗布された塗布膜であり、前記全面に塗布された塗布膜に電磁波を照射した後、配線パターンを形成する、請求項３に記載の膜形成方法。
  6. 電磁波を照射してアニールする前に、前記塗布膜をガスプラズマで処理する、請求項３に記載の膜形成方法。
  7. 前記プラスチック基板上に前記塗布組成物を噴霧して塗布しながら、電磁波を照射し、その後、前記プラスチック基板上に形成された塗布膜に配線パターンを形成する、請求項３に記載の膜形成方法。
  8. 前記塗布組成物は金属ナノ粒子と溶媒と分散剤とを含む、請求項３に記載の膜形成方法。
  9. 前記金属ナノ粒子は、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌのいずれか、またはこれらのいずれかを含む合金である、請求項３に記載の膜形成方法。
  10. 前記膜は半導体膜である、請求項１に記載の膜形成方法。
  11. 前記塗布組成物は有機半導体材料を含む、請求項１０に記載の膜形成方法。
  12. 前記電磁波の周波数を、前記プラスチック基板に対する吸収性が低く、前記有機半導体材料を含む塗布組成物に対する吸収性が高くなる周波数に設定する、請求項１１に記載の膜形成方法。
  13. 前記電磁波の周波数は、前記塗布組成物の誘電分散特性の吸収ピーク値またはその近傍の値である、請求項１２に記載の膜形成方法。
  14. 前記塗布組成物は、有機半導体材料としてのポリ−３−ヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ）をクロロホルム（ＣＨＣｌ３）に溶解した溶液である、請求項１１に記載の膜形成方法。
  15. 前記電磁波は、その周波数が１Ｈｚ〜１０ｋＨｚである、請求項１１に記載の膜形成方法。
  16. 前記膜は誘電体膜である、請求項１に記載の膜形成方法。
  17. 前記塗布組成物は有機誘電体材料を含む、請求項１６に記載の膜形成方法。
  18. 前記電磁波の周波数を、前記プラスチック基板に対する吸収性が低く、前記有機誘電体材料を含む塗布組成物に対する吸収性が高くなる周波数に設定する請求項１７に記載の膜形成方法。
  19. 前記電磁波の周波数は、前記塗布組成物の誘電分散特性の吸収ピーク値またはその近傍の値である、請求項１８に記載の膜形成方法。
  20. 前記塗布組成物は、有機誘電体材料であるポリビニルフェノールの液体である、請求項１７に記載の膜形成方法。
  21. 前記電磁波は、その周波数が１００Ｈｚ〜５０ｋＨｚである、請求項１７に記載の膜形成方法。
  22. 前記プラスチック基板を冷却しながら電磁波を照射する、請求項１に記載の膜形成方法。
  23. 前記電磁波の照射はパルス的に行なわれる、請求項１に記載の膜形成方法。
  24. 前記プラスチック基板の耐熱温度以下の温度に基板を加熱しながら電磁波を照射する、請求項１に記載の膜形成方法。
  25. 内部に所定の雰囲気が形成される処理容器と、
    プラスチック基板上に膜成分を含む塗布組成物が塗布されて塗布膜が形成された部材を前記処理容器内に配置する手段と、
    前記部材の少なくとも前記塗布膜に電磁波を照射する電磁波照射部と
    を具備し、
    前記塗布膜に前記電磁波波照射部からの電磁波が照射されることにより、前記塗布膜が乾燥および／または改質されて膜が形成される、膜形成装置。
  26. 前記処理容器内に配置された前記部材の前記プラスチック基板の温度を制御する温度制御機構をさらに具備する、請求項２５に記載の膜形成装置。
  27. 前記配置する手段は、前記塗布膜が形成された部材を支持する支持部材である、請求項２５に記載の膜形成装置。
  28. 前記支持部材を介して前記プラスチック基板を冷却する冷却機構をさらに具備する、請求項２７に記載の膜形成装置。
  29. 前記電磁波照射部は、電磁波をパルス状に照射する、請求項２５に記載の膜形成装置。
  30. 前記支持部材上に支持された前記部材を加熱する加熱手段をさらに具備する、請求項２６に記載の膜形成装置。
  31. 前記電磁波照射部は、前記電磁波の周波数を、前記塗布組成物に対する吸収性が高くなるように設定することが可能である、請求項２５に記載の膜形成装置。
JP2013501106A 2011-02-25 2012-02-22 膜形成方法および膜形成装置 Pending JPWO2012115165A1 (ja)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011040117 2011-02-25
JP2011040117 2011-02-25
JP2011211512 2011-09-27
JP2011211513 2011-09-27
JP2011211512 2011-09-27
JP2011211513 2011-09-27
PCT/JP2012/054314 WO2012115165A1 (ja) 2011-02-25 2012-02-22 膜形成方法および膜形成装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPWO2012115165A1 true JPWO2012115165A1 (ja) 2014-07-07

Family

ID=46720940

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013501106A Pending JPWO2012115165A1 (ja) 2011-02-25 2012-02-22 膜形成方法および膜形成装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20130344703A1 (ja)
JP (1) JPWO2012115165A1 (ja)
KR (1) KR20140009379A (ja)
CN (1) CN103392387A (ja)
WO (1) WO2012115165A1 (ja)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140097003A1 (en) * 2012-10-05 2014-04-10 Tyco Electronics Amp Gmbh Electrical components and methods and systems of manufacturing electrical components
JP6059952B2 (ja) * 2012-10-26 2017-01-11 株式会社豊田自動織機 熱変換部材及び熱変換積層体
WO2014103633A1 (ja) * 2012-12-26 2014-07-03 東京エレクトロン株式会社 電磁波加熱装置および電磁波加熱方法
CN107523792A (zh) * 2017-09-28 2017-12-29 苏州诺耀光电科技有限公司 一种真空溅射镀膜装置
WO2019156142A1 (ja) * 2018-02-08 2019-08-15 国立研究開発法人産業技術総合研究所 マイクロ波加熱方法、マイクロ波加熱装置及び化学反応方法
US11883789B2 (en) 2018-02-08 2024-01-30 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Microwave heating method, microwave heating apparatus, and chemical reaction method
JP7389444B2 (ja) * 2018-02-08 2023-11-30 国立研究開発法人産業技術総合研究所 マイクロ波加熱装置、加熱方法及び化学反応方法
JP6986264B2 (ja) * 2018-02-08 2021-12-22 国立研究開発法人産業技術総合研究所 薄膜パターンの焼成方法及びマイクロ波焼成装置
CN108447593B (zh) * 2018-03-06 2020-06-16 苏州城邦达益材料科技有限公司 金属微纳米材料透明导电薄膜图案化的制备方法及其应用
US11581187B2 (en) * 2018-12-20 2023-02-14 Xia Tai Xin Semiconductor (Qing Dao) Ltd. Method of heating SOC film on wafer by electromagnetic wave generator and heating apparatus using the same

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1138091B1 (en) * 1999-09-10 2007-01-17 Koninklijke Philips Electronics N.V. Conductive structure based on poly-3,4-alkenedioxythiophene (pedot) and polystyrenesulfonic acid (pss)
EP1361619A3 (en) * 2002-05-09 2007-08-15 Konica Corporation Organic thin-film transistor, organic thin-film transistor sheet and manufacturing method thereof
US7135405B2 (en) * 2004-08-04 2006-11-14 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Method to form an interconnect
JP4678718B2 (ja) * 2005-03-14 2011-04-27 国立大学法人名古屋大学 プラズマ発生装置
US20060228898A1 (en) * 2005-03-30 2006-10-12 Cory Wajda Method and system for forming a high-k dielectric layer
JP2007005632A (ja) * 2005-06-24 2007-01-11 Fujifilm Holdings Corp 圧電アクチュエータ、圧電アクチュエータの製造方法及び液体吐出ヘッド
JP5070524B2 (ja) * 2005-07-28 2012-11-14 Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 導電膜の製法
JP2007099536A (ja) * 2005-09-30 2007-04-19 Fujifilm Corp 機能性構造物素子、機能性構造物素子の製造方法及び機能性構造物製造用基板
JP2007258282A (ja) * 2006-03-20 2007-10-04 Seiko Epson Corp 半導体装置、半導体装置の製造方法および記憶装置
JP2007258286A (ja) * 2006-03-22 2007-10-04 Tokyo Electron Ltd 熱処理装置、熱処理方法及び記憶媒体
US20120132534A1 (en) * 2006-08-01 2012-05-31 The Board Of Regents Of The Nev. Sys. Of Higher Ed On Behalf Of The Unlv Growth of nanotubes from patterned and ordered nanoparticles
JP2008091176A (ja) * 2006-09-29 2008-04-17 Tokyo Electron Ltd マイクロ波プラズマ処理装置、一体型スロット形成部材、マイクロ波プラズマ処理装置の製造方法および使用方法
JP4905038B2 (ja) * 2006-10-04 2012-03-28 大日本印刷株式会社 導電性パターン基板およびその製造方法
JP2008098583A (ja) * 2006-10-16 2008-04-24 Dainippon Printing Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法
JP4899777B2 (ja) * 2006-10-16 2012-03-21 大日本印刷株式会社 導電性パターン基板およびその製造方法
JP2008202125A (ja) * 2007-02-22 2008-09-04 Tokai Rubber Ind Ltd ナノ粒子含有溶液の製造方法および導電性ペースト
JP4760844B2 (ja) * 2008-03-18 2011-08-31 Ｄｉｃ株式会社 電子部品の製造方法および該方法で製造された電子部品
CN102378794A (zh) * 2009-03-31 2012-03-14 Dic株式会社 有机半导体墨组合物和使用其的有机半导体图案形成方法
WO2010144438A1 (en) * 2009-06-08 2010-12-16 Wake Forest University Photovoltaic device with frequency conversion region
KR20140043249A (ko) * 2009-06-30 2014-04-09 디아이씨 가부시끼가이샤 전자 부품의 제조 방법 및 상기 방법으로 제조된 전자 부품
WO2011029629A2 (de) * 2009-09-14 2011-03-17 Meas Deutschland Gmbh Verfahren zur herstellung eines elektrischen bauteils und elektrisches bauteil
JP2013514193A (ja) * 2009-12-17 2013-04-25 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ナノ粒子の堆積

Also Published As

Publication number Publication date
CN103392387A (zh) 2013-11-13
WO2012115165A1 (ja) 2012-08-30
KR20140009379A (ko) 2014-01-22
US20130344703A1 (en) 2013-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012115165A1 (ja) 膜形成方法および膜形成装置
WO2014103633A1 (ja) 電磁波加熱装置および電磁波加熱方法
TWI478224B (zh) 基板處理裝置及半導體裝置之製造方法
US20110217849A1 (en) Device and method for producing dielectric layers in microwave plasma
EP0874386B1 (en) Apparatus and process for remote microwave plasma generation
JP6359484B2 (ja) 低温基板上の薄膜の側方熱処理を提供する方法
KR101905227B1 (ko) 카본 나노튜브의 가공 방법 및 가공 장치
JP2014130827A (ja) 導電性パターンの形成方法とその形成装置並びに導電性基板
JP6037292B2 (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JPWO2014038667A1 (ja) 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム
KR20150020154A (ko) 그래핀 옥사이드의 환원방법 및 그래핀 옥사이드의 환원장치
WO2013129118A1 (ja) 導電性膜の形成方法
JP2010129790A (ja) 成膜方法
JP2002155371A (ja) 半導体素子の製造方法及びその装置
WO2012115108A1 (ja) 配線の形成方法および形成装置
WO2013146118A1 (ja) 基板処理装置および半導体装置の製造方法
JP6121333B2 (ja) マイクロ波加熱装置及びマイクロ波加熱方法
JP2013074065A (ja) 膜の形成方法および形成装置
KR20150113851A (ko) 처리 장치 및 처리 방법
WO2004012252A1 (ja) 絶縁膜の形成方法
Thompson et al. Electromagnetic induction heating for cold wall rapid thermal processing
JP2004207146A (ja) プラズマ処理方法