KR100733058B1 - 박막 패턴 형성 기판, 디바이스의 제조 방법, 전기 광학장치 및 전자 기기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가는 선상의 미세한 박막 패턴이 양호한 정밀도로 안정되게 형성할 수 있는 박막 패턴 형성 기판, 디바이스의 제조 방법, 전기 광학 장치 및 전자 기기를 제공하는 것을 과제로 한다.
기판 표면에 박막 패턴이 형성된 기판(P)으로서, 이 기판(P)은 기능액(L)을 주입할 수 있는 액체 주입부(A2)와, 기능액(L)이 유동하도록 접속하여 배치된 액체 유동부(A1)가 설치되어 있다. 이들, 액체 주입부(A2)와 액체 유동부(A1)의 선폭에서, 액체 주입부(A2)의 폭 d가 액체 유동부(A1)의 선폭 b의 2배 이하로 형성되도록 하였다.
박막 패턴, 전기 광학 장치, 액체 주입부, 액체 유동부, 기능액
Description
도 1은 액적 토출 장치의 개략 사시도.
도 2는 피에조 방식에 의한 액체 재료의 토출 원리를 설명하기 위한 도면.
도 3은 박막 패턴 형성 방법을 나타내는 플로차트.
도 4는 박막 패턴 형성 절차를 나타내는 모식도.
도 5는 박막 패턴 형성 절차를 나타내는 모식도.
도 6은 제 1 실시예로서의 박막 패턴 형성 방법을 나타내는 모식도로서, (a)는 평면도, (b)는 기능액이 적하된 도면, (c)는 기능 액적의 도면, (d)는 기능 액적의 도면, (e)는 접촉각을 나타내는 도면.
도 7은 제 2 실시예로서의 박막 패턴 형성 방법을 나타내는 모식도로서, (a)는 평면도, (b)는 기능액이 적하된 도면.
도 8은 제 3 실시예로서의 박막 패턴 형성 방법을 나타내는 모식도로서, (a)는 평면도, (b)는 기능액이 적하된 도면.
도 9는 잔류물 처리 공정에 사용하는 플라즈마 처리 장치의 일례를 나타내는 도면.
도 10은 액정 표시 장치를 대향 기판의 측에서 본 평면도.
도 11은 도 10의 H-H'선을 따르는 단면도.
도 12는 액정 표시 장치의 등가 회로도.
도 13은 액정 표시 장치의 부분 확대 단면도.
도 14는 비접촉형 카드 매체의 분해 사시도.
도 15는 전자 기기의 구체예를 나타내는 도면.
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
1 ; 액적 토출 헤드
P : 기판
θ : 접촉각
θ1 : 액체 유동부의 기능 액적의 접촉각
θ2 : 액체 주입부의 기능 액적의 접촉각
L : 기능액
L1, L2 : 기능 액적
B : 뱅크
A : 선상 영역 A
A1 : 액체 유동부
A2 : 액체 주입부
d : 액체 주입부의 선폭
b : 액체 유동부의 선폭
R2 : 액체 주입부의 액면 곡률 반경
R1 : 액체 유동부의 액면 곡률 반경
P1 : 액체 유동부에 적하된 기능 액적의 압력
P2 : 액체 주입부에 적하된 기능 액적의 압력
σ : 표면 장력
m : 액체 주입부가 타원 형상에서의 단경 길이
n : 액체 주입부가 타원 형상에서의 장경 길이
K : 액체 주입부가 정방형에서의 1변 길이
본 발명은 예를 들어 배선이나 소자 등의 소정 형상의 박막 패턴이 형성된 박막 패턴 형성 기판, 디바이스의 제조 방법, 전기 광학 장치 및 전자 기기에 관한 것이다.
전자 회로 또는 집적 회로 등에 사용되는 배선 등의 박막 패턴을 형성하는 방법으로서는 예를 들어 포토리소그래피법이 사용된다. 이 포토리소그래피법은 진공 장치 등의 대규모 설비와 복잡한 공정을 필요로 하고, 또한 재료 사용 효율도 몇 % 정도로 그 대부분을 폐기하지 않을 수 없어 제조 비용이 높다.
이에 대하여, 예를 들어 일본국 특개소 59-75205호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 액체 토출 헤드로부터 액체 재료를 액적 형상으로 토출하는 액적 토출법, 소위 잉크젯법을 이용하여 기판 위에 박막 패턴을 형성하는 방법이 제안되어 있다(일본국 특개소 59-75205호 공보 참조). 이 방법에서는 박막 패턴용의 액체 재료(기능액)를 기판에 설치된 발액성 뱅크(확산 방지 패턴) 내의 오목 형상 영역(액체 수용부)에 토출하고, 그 후 열처리나 레이저 조사를 행하여 건조시켜 박막 패턴을 형성한다. 이 방법에 의하면, 포토리소그래피가 불필요해져 프로세스가 대폭 간략화되는 동시에 원재료의 사용량도 적어도 된다는 이점이 있다.
그러나, 최근 디바이스를 구성하는 회로의 고밀도화가 진행되고, 예를 들어 배선에 대해서도 한층 더한 미세화, 세선화가 요구되고 있다. 상술한 액적 토출법을 이용한 박막 패턴 형성 방법에서는 액체 주입부에 착탄시킨 기능액을 선폭(線幅)이 좁은 액체 유동부에 확장 습윤시킴으로써, 착탄 직경보다 좁은 선폭의 배선 패턴이 형성되지만, 이 경우 액체 주입부에 주입할 수 있는 기능액량(최대 주입량)이 많으면 액체 유동부로 흘러들어가는 기능액량을 많게 할 수 있으므로, 적은 횟수(예를 들면, 1회)의 주입(토출)으로 필요한 막 두께의 배선 패턴을 형성할 수 있다. 그러나, 액체 주입부의 최대 주입량이 적으면 동일한 액체 주입부에 시간을 두고 복수 회 기능액을 주입하여 주입과 확장 습윤을 복수 회 반복하지 않으면 안되고, 그 반복 횟수가 많아지면 질수록 배선 등의 박막 패턴을 형성하는 기판의 생산 효율을 저하시키는 원인이 되었다. 그리고, 더욱 미세한 배선 패턴을 형성하는 데에 있어서는 액적의 확대를 균일하게 하여 더욱 막 두께가 균일해지도록 형성할 필요가 있었다. 그러나, 토출된 액적이 착탄 후에 기판 위에서 확대될 때에 액적의 흐름 상태나 착탄 위치의 편차에 의한 기능액의 증발 속도가 균일하지 않은 것에 의해, 막 두께가 균일하게 형성되지 않을 우려가 있었다.
특히, 상술한 바와 같이 막 두께가 균일하지 않은 경우에는 형성된 막에 요철(凹凸)이 형성되어 미세한 박막 패턴을 안정적으로 형성하는 것이 곤란하였다. 그리고, 이 형성된 막에 요철이 형성됨으로써, 또한 막을 적층하여 얻어지는 적층 구조를 갖는 디바이스 등에서는 단선이나 쇼트 등의 품질의 안정성을 확보하면서 미세한 박막 패턴을 형성하는 것이 곤란하였다.
본 발명의 목적은 가는 선상(線狀)의 미세한 박막 패턴을 양호한 정밀도로 안정되게 형성할 수 있는 박막 패턴 형성 기판, 디바이스의 제조 방법, 전기 광학 장치 및 전자 기기를 제공하는 것이다.
본 발명의 박막 패턴 기판은 기판에 오목 설치된 영역에 박막 패턴이 형성된 박막 패턴 기판으로서, 상기 오목 설치된 영역은 폭이 상대적으로 넓게 형성된 확폭부(擴幅部)와, 상기 확폭부에 접속된 선상부(線狀部)를 구비하고, 상기 확폭부의 평균 직경이 상기 선상부의 선폭의 2배 이하로 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 확폭부에 주입된 기능액이 선상부로 흘러들어가고, 확폭부에 주입된 기능액의 표면 장력에 의한 압력과, 선상부로 흘러들어간 기능액의 표면 장력에 의한 압력이 정상 상태에서 균형잡히게 된다. 선폭이 2배 이하이므로, 확폭부의 접촉각이 선상부의 접촉각보다 커져 확폭부의 최대 액체 주입량이 증가한다. 또한, 기능액 주입 후의 확폭부의 액면 높이와, 선상부의 액면 높이가 2배 이내로 되고, 건조하여 박막이 되었을 때의 막 두께 차는 허용 범위 내로 되는 것에 의해 요철이 적은 박막 패턴을 형성할 수 있으므로, 막 두께의 균일성이 유지된다. 따라서, 단선 등이 적은 박막 패턴을 형성할 수 있으므로 품질이 안정된 디바이스를 제공할 수 있다.
본 발명의 박막 패턴 기판은 상기 확폭부는 다른 방향에서 직경이 대략 동일한 대략 등방(等方) 형상을 갖고 있고, 상기 확폭부의 폭이 상기 선상부의 선폭의 2배 이하로 설정되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 확폭부에 주입된 기능액의 표면 장력에 의한 압력과, 선상부로 흘러들어간 기능액의 표면 장력에 의한 압력이 정상 상태에서 거의 균형잡히게 된다. 선폭이 2배 이하이므로, 확폭부의 접촉각이 선상부의 접촉각보다 커져 확폭부의 최대 액체 주입량이 증가한다. 또한, 기능액 주입 후의 확폭부의 액면 높이와, 선상부의 액면 높이가 2배 이내로 되고, 건조하여 박막이 되었을 때의 막 두께 차는 허용 범위 내로 되는 것에 의해 요철이 적은 박막 패턴을 형성할 수 있다.
본 발명의 박막 패턴 기판은 상기 확폭부는 다른 방향에서 직경이 다른 이방(異方) 형상을 갖고 있고, 상기 확폭부의 평균 직경이 상기 선상부의 선폭의 2배 이하로 설정되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 확폭부가 이방 형상으로 되어도 확폭부에 주입된 기능액 의 표면 장력에 의한 압력과, 선상부로 흘러들어간 기능액의 표면 장력에 의한 압력이 정상 상태에서 거의 균형잡히게 된다. 선폭이 2배 이하이므로, 확폭부의 접촉각이 선상부의 접촉각보다 커져 확폭부의 최대 액체 주입량이 증가한다. 또한, 기능액 주입 후의 확폭부의 액면 높이와, 선상부의 액면 높이가 2배 이내로 되고, 건조하여 박막이 되었을 때의 막 두께 차는 허용 범위 내로 되는 것에 의해 요철이 적은 박막 패턴을 형성할 수 있다.
본 발명의 박막 패턴 기판은 상기 확폭부의 대략 등방 형상은 대략 원 형상인 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 확폭부의 형상이 대략 원 형상으로 되어도 확폭부에 주입된 기능액의 표면 장력에 의한 압력과, 선상부로 흘러들어간 기능액의 표면 장력에 의한 압력이 정상 상태에서 거의 균형잡히게 된다. 선폭이 2배 이하이므로, 확폭부의 접촉각이 선상부의 접촉각보다 커져 확폭부의 최대 액체 주입량이 증가한다. 또한, 기능액 주입 후의 확폭부의 액면 높이와, 선상부의 액면 높이가 2배 이내로 되고, 건조하여 박막이 되었을 때의 막 두께 차는 허용 범위 내로 되는 것에 의해 요철이 적은 박막 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 기능액을 최대 직경까지 근접시킬 수 있기 때문에 기능액의 토출량을 증가시킬 수 있으므로, 생산 효율이 향상된다.
본 발명의 박막 패턴 기판은 상기 확폭부의 이방 형상은 타원 형상이고, 상기 확폭부의 장경(長徑)과 단경(短徑)의 조화 평균이 상기 선상부의 선폭의 2배 이하로 설정되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 확폭부가 타원 형상으로 되어도 확폭부에 주입된 기능액의 표면 장력에 의한 압력과, 선상부로 흘러들어간 기능액의 표면 장력에 의한 압력이 정상 상태에서 거의 균형잡히게 된다. 선폭이 2배 이하이므로, 확폭부의 접촉각이 선상부의 접촉각보다 커져 확폭부의 최대 액체 주입량이 증가한다. 또한, 기능액 주입 후의 확폭부의 액면 높이와, 선상부의 액면 높이가 2배 이내로 되고, 건조하여 박막이 되었을 때의 막 두께 차는 허용 범위 내로 되는 것에 의해 요철이 적은 박막 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 기능액의 착탄 위치가 다소 빗나가도 확폭부가 타원 형상이므로, 기능액이 효율적으로 착탄할 수 있다.
본 발명의 박막 패턴 기판은 상기 확폭부는 상기 박막 패턴의 건조 전의 재료인 기능액이 주입되는 액체 주입부이고, 상기 선상부는 상기 액체 주입부에 주입된 상기 기능액이 유입 가능하게 상기 액체 주입부에 접속된 선상의 액체 유동부인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 확폭부에 주입된 기능액의 표면 장력에 의한 압력과, 선상부로 흘러들어간 기능액의 표면 장력에 의한 압력이 정상 상태에서 거의 균형잡히게 된다. 선폭이 2배 이하이므로, 확폭부의 접촉각이 선상부의 접촉각보다 커져 확폭부의 최대 액체 주입량이 증가한다. 또한, 기능액 주입 후의 확폭부의 액면 높이와, 선상부의 액면 높이가 2배 이내로 되고, 건조하여 박막이 되었을 때의 막 두께 차는 허용 범위 내로 되는 것에 의해 요철이 적은 박막 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 선상의 액체 유동부와 접속되어 있으므로, 액체 주입부에 주입된 기능액이 액체 유동부로 흐르기 쉬워진다.
본 발명의 박막 패턴 기판은 상기 기판에는 뱅크부가 형성되어 있고, 상기 뱅크부의 내측이 상기 오목 설치된 영역에 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 뱅크부의 내측이 오목 설치된 영역에 형성되어 있으므로, 기능액이 더욱 흐르기 쉬워진다.
본 발명의 박막 패턴 기판은 상기 뱅크부 내측의 상기 오목 설치된 영역이 친액성부(親液性部)인 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 확폭부에 주입된 기능액이 뱅크부로 둘러싸인 친액성부를 흐르므로, 기능액이 선상부로 흘러들어가기 쉬워진다. 따라서, 더욱 요철이 적은 균일한 박막 패턴을 형성할 수 있다.
본 발명의 박막 패턴 기판은 상기 확폭부에 잉크젯법에 의해 기능액이 주입되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 기능액이 비상(飛翔)하여 기판에 착탄될 때까지의 액적 직경을 더욱 미세하게 컨트롤할 수 있으므로, 토출하는 기능액을 적게 함으로써 더욱 미세하고 균일한 박막 패턴을 형성할 수 있다.
본 발명의 박막 패턴 기판은 상기 뱅크부 내측의 상기 오목 설치된 영역이 도전성의 패턴인 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 도전성을 갖는 미세한 박막 패턴을 형성할 수 있다.
본 발명의 디바이스의 제조 방법은 기판 표면에 박막 패턴을 형성하여 디바이스를 제조하는 제조 방법으로서, 확폭부를 형성하는 공정과, 상기 확폭부에 기능액이 유동하도록 접속하여 배치된 선상부를 형성하는 공정과, 상기 확폭부에 상기 기능액을 주입하는 공정과, 상기 확폭부로부터 상기 기능액이 선상부로 흘러들어가는 공정과, 상기 선상부로 흘러들어간 상기 기능액을 건조하여 박막 패턴을 형성하는 건조 공정을 구비하고, 상기 확폭부의 선폭의 평균 직경이 상기 선상부의 선폭의 2배 이하로 되도록 한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 확폭부에 주입된 기능액의 표면 장력에 의한 압력과, 선상부로 흘러들어간 기능액의 표면 장력에 의한 압력이 정상 상태에서 거의 균형잡히게 된다. 선폭이 2배 이하이므로, 확폭부의 접촉각이 선상부의 접촉각보다 커져 확폭부의 최대 액체 주입량이 증가한다. 또한, 기능액 주입 후의 확폭부의 액면 높이와, 선상부의 액면 높이가 2배 이내로 되고, 건조하여 박막이 되었을 때의 막 두께 차는 허용 범위 내로 되는 것에 의해 요철이 적은 박막 패턴을 형성할 수 있다. 그리고, 확폭부로부터 선상부에 액체가 흐르도록 되어 있으므로, 요철이 적은 균일한 막 두께의 박막 패턴을 형성할 수 있다. 따라서, 단선이나 쇼트 등의 품질 문제가 적어 더욱 미세화된 박막 패턴을 갖는 디바이스를 얻을 수 있다.
본 발명의 전기 광학 장치는 박막 패턴 기판을 갖는 디바이스를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 더욱 미세화된 디바이스를 갖으므로, 더욱 높은 정밀도와 소형화가 가능한 전기 광학 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 전자 기기는 상술한 전기 광학 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 더욱 높은 정밀도와 소형화가 가능한 전기 광학 장치를 갖으므로, 더욱 높은 정밀도의 전자 기기를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 박막 패턴의 형성 방법, 디바이스 제조 방법의 실시예를 들어 첨부된 도면에 따라 상세하게 설명한다. 본 실시예에서는 액적 토출법에 의해 액적 토출 헤드의 토출 노즐로부터 도전성 미립자를 포함하는 잉크(기능액)(배선 패턴(박막 패턴) 형성용 잉크)를 액적 형상으로 토출하고, 기판 위에 도전성 막으로 형성된 배선 패턴을 형성하는 경우의 예를 사용하여 설명한다.
(제 1 실시예)
우선, 사용하는 잉크(기능액)에 대해서 설명한다. 액체 재료인 배선 패턴 형성용 잉크는 도전성 미립자를 분산매에 분산한 분산액으로 이루어지는 것이다. 본 실시예에서는 도전성 미립자로서, 예를 들어 금, 은, 동, 알루미늄, 파라듐 및 니켈 중 적어도 어느 하나를 함유하는 금속 미립자 외에, 이들의 산화물 및 도전성 폴리머나 초전도체의 미립자 등이 사용된다. 이들의 도전성 미립자는 분산성을 향상시키기 위하여 표면에 유기물 등을 코팅하여 사용할 수도 있다. 도전성 미립자의 입경은 1㎚ 이상 1.0㎛ 이하인 것이 바람직하다. 1.0㎛보다 크면 후술하는 액적 토출 헤드(1)의 토출 노즐에 막힘이 생길 우려가 있다. 또한, 1㎚보다 작으면 도전성 미립자에 대한 코팅제의 체적비가 커져 얻어지는 막 중의 유기물의 비율이 과다해진다.
분산매로서는 상기한 도전성 미립자를 분산할 수 있는 것으로 응집을 일으키지 않는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 물 이외에 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 등의 알코올류, n-헵탄, n-옥탄, 데칸, 도데칸, 테트라데칸, 톨 루엔, 크실렌, 시멘, 듀렌, 인덴, 디펜텐, 테트라히드로나프탈렌, 데카히드로나프탈렌, 시클로헥실벤젠 등의 탄화수소계 화합물, 또한 에틸렌글리콜디메틸에텔, 에틸렌글리콜디에틸에텔, 에틸렌글리콜메틸에틸에텔, 디에틸렌글리콜디메틸에텔, 디에틸렌글리콜디에틸에텔, 디에틸렌글리콜메틸에틸에텔, 1, 2-디메톡시에탄, 비스(2-메톡시에틸)에텔, p-디옥산 등의 에텔계 화합물, 또한 프로필렌카보네이트, γ-부티로락톤, N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸포름아미드, 디메틸설폭시드, 시클로헥사논 등의 극성 화합물을 예시할 수 있다. 이들 중, 미립자의 분산성과 분산액의 안정성, 또한 액적 토출법으로의 적용이 용이하다는 점에서, 물, 알코올류, 탄화수소계 화합물, 에텔계 화합물이 바람직하고, 더욱 바람직한 분산매로서는 물, 탄화수소계 화합물을 들 수 있다.
상기 도전성 미립자의 분산액의 표면 장력은 0.02N/m 이상 0.07N/m 이하의 범위 내인 것이 바람직하다. 액적 토출법에 의해 잉크를 토출할 때, 표면 장력이 0.02N/m 미만이면 잉크의 노즐면에 대한 흡습성이 증대되므로 비행 굴곡이 생기기 쉬워지고, 0.07N/m를 초과하면 노즐 선단에서의 메니스커스의 형상이 안정되지 않으므로 토출량이나 토출 타이밍의 제어가 곤란해진다. 표면 장력을 조정하기 위하여 상기 분산액에는 기판과의 접촉각을 크게 저하시키지 않는 범위에서, 불소계, 실리콘계, 노니온계 등의 표면 장력 조절제를 미량 첨가할 수도 있다. 노니온계 표면 장력 조절제는 잉크의 기판에의 흡습성을 향상시키고, 막의 레벨링성을 개량하여 막의 미세한 요철 발생 등의 방지에 도움이 되는 것이다. 상기 표면 장력 조절제는 필요에 따라, 알코올, 에텔, 에스텔, 케톤 등의 유기 화합물을 포함할 수도 있다.
상기 분산액의 점도는 1mPa·s 이상 50mPa·s 이하인 것이 바람직하다. 액적 토출법을 이용하여 잉크를 액적으로서 토출할 때, 점도가 1mPa·s보다 작은 경우에는 노즐 주변부가 잉크의 유출에 의해 오염되기 쉽고, 또한 점도가 50mPa·s보다 큰 경우에는 노즐 구멍에서의 막힘 빈도가 높아져 원활한 액적의 토출이 곤란해진다.
배선 패턴이 형성되는 기판으로서는 유리, 석영 유리, Si 웨이퍼, 플라스틱필름, 금속판, 세라믹 등 각종의 것을 사용할 수 있다. 또한, 이들 각종 소재 기판의 표면에 반도체막, 금속막, 유전체막, 유기막, 절연막 등이 하지층으로서 형성된 것도 포함한다.
여기서, 액적 토출법의 토출 기술로서는 대전 제어 방식, 가압 진동 방식, 전기 기계 변환식, 전기열 변환 방식, 정전 흡인 방식 등을 들 수 있다. 대전 제어 방식은 재료에 대전 전극으로 전하를 부여하고, 편향 전극으로 재료의 비상 방향을 제어하여 토출 노즐로부터 토출시키는 것이다. 또한, 가압 진동 방식은 재료에 30kg/cm2 정도의 초고압을 인가하여 노즐 선단 측에 재료를 토출시키는 것으로서, 제어 전압을 걸지 않는 경우에는 재료가 직진하여 토출 노즐로부터 토출되고, 제어 전압을 걸면 재료 간에 정전적인 반발이 일어나 재료가 비산하여 토출 노즐로부터 토출되지 않는다. 또한, 전기 기계 변환 방식은 피에조 소자(압전 소자)가 펄스적인 전기 신호를 받아 변형되는 성질을 이용한 것으로, 피에조 소자가 변형됨 으로써 재료를 저장한 공간에 가요(可撓) 물질을 통하여 압력을 주고, 이 공간으로부터 재료를 밀어내어 토출 노즐로부터 토출시키는 것이다.
또한, 전기열 변환 방식은 재료를 저장한 공간 내에 설치한 히터에 의해, 재료를 급격하게 기화시켜 버블(거품)을 발생시키고, 버블의 압력에 의해 공간 내의 재료를 토출시키는 것이다. 정전 흡인 방식은 재료를 저장한 공간 내에 미소 압력을 가하여 토출 노즐에 재료의 메니스커스를 형성하고, 이 상태에서 정전 인력을 가한 후 재료를 끌어내는 것이다. 또한, 이밖에 전장(電場)에 의한 유체의 점성 변화를 이용하는 방식이나, 방전 불꽃으로 비산시키는 방식 등의 기술도 적용 가능하다. 액적 토출법은 재료의 사용에 낭비가 적고, 또한 원하는 위치에 원하는 양의 재료를 정확하게 배치할 수 있다는 이점을 갖는다. 또한, 액적 토출법에 의해 토출되는 액체 재료의 한 방울의 양은 예를 들어 1나노그램 내지 300나노그램이다.
다음에, 본 발명에 따른 디바이스를 제조할 때에 사용되는 디바이스 제조 장치에 대해서 설명한다. 이 디바이스 제조 장치로서는 액적 토출 헤드(1)로부터 기판에 대하여 액적을 토출(적하)함으로써 디바이스를 제조하는 액적 토출 장치(잉크젯 장치)(IJ)가 사용된다.
도 1은 액적 토출 장치(IJ)의 개략 구성을 나타내는 사시도이다.
도 1에서, 액적 토출 장치(IJ)는 액적 토출 헤드(1)와, X축 방향 구동축(4)과, Y축 방향 가이드 축(5)과, 제어 장치(CONT)와, 스테이지(7)와, 클리닝 기구(8)와, 기대(基臺)(9)와, 히터(15)를 구비하고 있다.
스테이지(7)는 이 액적 토출 장치(IJ)에 의해 잉크가 배치되는 기판(P)을 지 지하는 것으로서, 기판(P)을 기준 위치에 고정하는 고정 기구(도시 생략)를 구비하고 있다.
액적 토출 헤드(1)는 복수의 토출 노즐을 구비한 멀티 노즐 타입의 액적 토출 헤드로서, 길이 방향과 X축 방향을 일치시키고 있다. 복수의 토출 노즐은 액적 토출 헤드(1)의 하면에 X축 방향으로 나열되어 일정 간격으로 설치되어 있다. 액적 토출 헤드(1)의 토출 노즐로부터는 스테이지(7)에 지지되어 있는 기판(P)에 대하여, 상술한 도전성 미립자를 포함하는 잉크가 토출된다.
X축 방향 구동축(4)에는 X축 방향 구동 모터(2)가 접속되어 있다. X축 방향 구동 모터(2)는 스테핑 모터 등으로서, 제어 장치(CONT)로부터 X축 방향의 구동 신호가 공급되면 X축 방향 구동축(4)을 회전시킨다. X축 방향 구동축(4)이 회전하면 액적 토출 헤드(1)는 X축 방향으로 이동한다.
Y축 방향 가이드 축(5)은 기대(9)에 대하여 움직이지 않도록 고정되어 있다. 스테이지(7)는 Y축 방향 구동 모터(3)를 구비하고 있다. Y축 방향 구동 모터(3)는 스테핑 모터 등으로서, 제어 장치(CONT)로부터 Y축 방향의 구동 신호가 공급되면 스테이지(7)를 Y축 방향으로 이동한다.
제어 장치(CONT)는 액적 토출 헤드(1)에 액적의 토출 제어용의 전압을 공급한다. 또한, 제어 장치(CONT)는 X축 방향 구동 모터(2)에 대하여 액적 토출 헤드(1)의 X축 방향으로의 이동을 제어하는 구동 펄스 신호를 공급하는 동시에, Y축 방향 구동 모터(3)에 대하여 스테이지(7)의 Y축 방향으로의 이동을 제어하는 구동 펄스 신호를 공급한다.
클리닝 기구(8)는 액적 토출 헤드(1)를 클리닝하는 것으로서, Y축 방향 구동 모터(도시 생략)를 구비하고 있다. 이 Y축 방향 구동 모터의 구동에 의해 클리닝 기구(8)는 Y축 방향 가이드 축(5)을 따라 이동한다. 클리닝 기구(8)의 이동도 제어 장치(CONT)에 의해 제어된다.
히터(15)는 여기서는 램프 어닐링에 의해 기판(P)을 열처리하는 수단으로서, 기판(P) 위에 도포된 잉크에 포함되는 용매의 증발 및 건조를 행한다. 이 히터(15)의 전원 투입 및 차단도 제어 장치(CONT)에 의해 제어된다.
액적 토출 장치(IJ)는 액적 토출 헤드(1)와 기판(P)을 지지하는 스테이지(7)를 상대적으로 주사하면서 기판(P)에 대하여 액적을 토출한다. 여기서, 이하의 설명에 있어서, Y축 방향을 주사 방향, Y축 방향과 직교하는 X축 방향을 비주사 방향으로 한다. 따라서, 액적 토출 헤드(1)의 토출 노즐은 비주사 방향인 X축 방향에 일정 간격으로 나열되어 설치되어 있다. 또한, 도 1에서는 액적 토출 헤드(1)는 기판(P)의 진행 방향에 대하여 직각으로 배치되어 있지만, 액적 토출 헤드(1)의 각도를 조정하여 기판(P)의 진행 방향에 대하여 교차시키도록 할 수도 있다. 이와 같이 하면, 액적 토출 헤드(1)의 각도를 조정함으로써 노즐 간의 피치를 조절할 수 있다. 또한, 기판(P)과 노즐면의 거리를 임의로 조절 가능하게 할 수도 있다.
도 2는 피에조 방식에 의한 액체 재료의 토출 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2에서, 액체 재료(배선 패턴 형성용 잉크, 기능액)를 수용하는 액체실(21)에 인접하여 피에조 소자(22)가 설치되어 있다. 액체실(21)에는 액체 재료를 수용하는 재료 탱크를 포함하는 액체 재료 공급계(23)를 통하여 액체 재료가 공급된다. 피에조 소자(22)는 구동 회로(24)에 접속되어 있고, 이 구동 회로(24)를 통하여 피에조 소자(22)에 전압을 인가하고, 피에조 소자(22)를 변형시킴으로써 액체실(21)이 변형되고, 토출 노즐(25)로부터 액체 재료가 토출된다. 이 경우, 인가 전압의 값을 변화시킴으로써 피에조 소자(22)의 뒤틀림 양이 제어된다. 또한, 인가 전압의 주파수를 변화시킴으로써 피에조 소자(22)의 뒤틀림 속도가 제어된다. 피에조 방식에 의한 액적 토출은 재료에 열을 가하지 않으므로, 재료의 조성에 영향을 주기 어렵다는 이점을 갖는다.
다음에, 본 발명의 배선 패턴 형성 방법의 일실시예에 대해서 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6을 참조하면서 설명한다.
도 3은 본 실시예에 따른 배선 패턴 형성 방법의 일례를 나타내는 플로차트 도면, 도 4 및 도 5는 형성 절차를 나타내는 모식도, 도 6은 박막 패턴 형성 방법의 개념도이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 배선 패턴의 형성 방법은 상술한 배선 패턴 형성용 잉크를 기판 위에 배치하고, 기판 위에 도전막 배선 패턴을 형성하는 것으로서, 기판 위에 배선 패턴에 따른 뱅크를 돌출 설치하는 뱅크 형성 공정(S1)과, 기판에 친액성을 부여하는 친액화 처리 공정(S2)과, 뱅크에 발액성을 부여하는 발액화 처리 공정(S3)과, 발액성이 부여된 뱅크 간에 잉크를 배치하는 재료 배치 공정(S4)과, 잉크의 액체 성분의 적어도 일부를 제거하는 중간 건조 공정(S5)과, 소성 공정(S6)을 갖고 있다. 이하, 각 공정마다 상세하게 설명한다. 본 실시예에서는 기판(P)으로서 유리 기판이 사용된다.
<뱅크 형성 공정>
우선, 유기 재료 도포 전에 표면 개질 처리로서 기판(P)에 대하여 HMDS 처리가 실시된다. HMDS 처리는 헥사메틸디실라잔((CH3)3SiNHSi(CH3)3)을 증기 형상으로 하여 도포하는 방법이다. 이것에 의해, 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 뱅크와 기판(P)의 밀착성을 향상하는 밀착층으로서의 HMDS층(32)이 기판(P) 위에 형성된다.
뱅크는 구획 부재로서 기능하는 부재로서, 뱅크의 형성은 포토리소그래피법이나 인쇄법 등, 임의의 방법으로 행할 수 있다. 예를 들면, 포토리소그래피법을 사용하는 경우는 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 롤 코팅, 다이 코팅, 딥 코팅 등 소정의 방법으로 기판(P)의 HMDS층(32) 위에 뱅크의 높이에 맞추어 유기계 감광성 재료(31)를 도포하고, 그 위에 레지스트층을 도포한다. 그리고, 뱅크 형상(배선 패턴)에 맞추어 마스크를 실시하여 레지스트를 노광·현상함으로써 뱅크 형상에 맞춘 레지스트를 남긴다. 마지막으로, 에칭하여 마스크 이외의 부분의 뱅크 재료를 제거한다. 또한, 하층이 무기물이고 상층이 유기물로 구성된 2층 이상으로 뱅크(볼록부)를 형성할 수도 있다. 이것에 의해, 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 배선 패턴 형성 예정 영역의 주변을 둘러싸도록 뱅크(B, B)가 돌출 설치된다. 또한, 이와 같이 하여 형성되는 뱅크(B, B)로서는 그 상부 측의 폭이 좁고, 바닥부 측의 폭이 넓은 테이퍼 형상으로 하는 것이 후술하는 바와 같이 뱅크 간의 홈부에 잉크의 액 적이 흘러들어가기 쉬워지므로 바람직하다.
뱅크를 형성하는 유기 재료로서는 잉크에 대하여 발액성을 나타내는 재료일 수도 있고, 후술하는 바와 같이, 플라즈마 처리에 의한 발액화(불소화)가 가능하고 하지 기판과의 밀착성이 좋아 포토리소그래피에 의한 패터닝이 하기 쉬운 절연 유기 재료일 수도 있다. 예를 들면, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 올레핀 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지 등의 고분자 재료를 사용하는 것이 가능하다. 또는, 무기 골격(실록산 결합)을 주쇄(主鎖)로 유기기를 가진 재료일 수도 있다.
기판(P) 위에 뱅크(B, B)가 형성되면 불산 처리가 실시된다. 불산 처리는 예를 들어 2.5% 불산 수용액으로 에칭을 실시함으로써 뱅크(B, B) 간의 HMDS층(32)을 제거하는 처리이다. 불산 처리에서는 뱅크(B, B)가 마스크로서 기능하고, 도 4의 (c)에 나타낸 바와 같이, 뱅크(B, B) 간에 형성된 홈부(34)의 바닥부(35)에 있는 유기물인 HMDS층(32)이 제거되고, 기판(P)이 노출된다.
<친액화 처리 공정>
다음에, 뱅크(B, B) 간의 바닥부(35)(기판(P)의 노출부)에 친액성을 부여하는 친액화 처리 공정이 행해진다. 친액화 처리 공정으로서는 자외선을 조사하는 자외선(UV) 조사 처리나 대기 분위기 중에서 산소를 처리 가스로 하는 O2 플라즈마 처리 등을 선택할 수 있다. 여기서는, O2 플라즈마 처리를 실시한다.
O2 플라즈마 처리는 기판(1)에 대하여 플라즈마 방전 전극으로부터 플라즈마 상태의 산소를 조사한다. O2 플라즈마 처리 조건의 일례로서 예를 들어 플라즈마 파워가 50W 내지 1,000W, 산소 가스 유량이 50mL/min 내지 100mL/min, 플라즈마 방전 전극에 대한 기판(1)의 상대 이동 속도가 0.5mm/sec 내지 10mm/sec, 기판 온도가 70℃ 내지 90℃이다.
그리고, 기판(P)이 유리 기판의 경우, 그 표면은 배선 패턴 형성용 잉크에 대하여 친액성을 갖고 있지만, 본 실시예와 같이 O2 플라즈마 처리나 자외선 조사 처리를 실시함으로써, 뱅크(B, B) 간에서 노출하는 기판(P) 표면(바닥부(35))의 친액성을 더욱 높일 수 있다. 여기서, 뱅크 간 바닥부(35)의 잉크에 대한 접촉각이 15°이하로 되도록 O2 플라즈마 처리나 자외선 조사 처리가 행해지는 것이 바람직하다.
도 9는 O2 플라즈마 처리할 때에 사용하는 플라즈마 처리 장치의 일례를 나타내는 개략 구성도이다. 도 9에 나타내는 플라즈마 처리 장치는 교류 전원(41)에 접속된 전극(42)과, 접지 전극인 시료 테이블(40)을 갖고 있다. 시료 테이블(40)은 시료인 기판(P)을 지지하면서 Y축 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 전극(42)의 하면에는 이동 방향과 직교하는 X축 방향으로 연장되는 2개의 평행한 방전 발생부(44, 44)가 돌출 설치되어 있는 동시에, 방전 발생부(44)를 둘러싸도록 유전체 부재(45)가 설치되어 있다. 유전체 부재(45)는 방전 발생부(44)의 이상(異常) 방전을 방지하는 것이다. 그리고, 유전체 부재(45)를 포함하는 전극(42)의 하면은 대략 평면 형상으로 되어 있고, 방전 발생부(44) 및 유전체 부재(45)와 기판(P) 사이에는 약간의 공간(방전 갭)이 형성되도록 되어 있다. 또한, 전극(42)의 중앙에 는 X축 방향으로 가늘고 길게 형성된 처리 가스 공급부의 일부를 구성하는 가스 분출구(46)가 설치되어 있다. 가스 분출구(46)는 전극 내부의 가스 통로(47) 및 중간 챔버(48)를 통하여 가스 도입구(49)에 접속되어 있다.
가스 통로(47)를 통과하여 가스 분출구(46)로부터 분사된 처리 가스를 포함하는 소정 가스는 상기 공간 속을 이동 방향(Y축 방향)의 전방 및 후방으로 나뉘어 흐르고, 유전체 부재(45)의 전단 및 후단으로부터 외부에 배기된다. 이것과 동시에, 전원(41)으로부터 전극(42)으로 소정의 전압이 인가되고, 방전 발생부(44, 44)와 시료 테이블(40) 사이에서 기체 방전이 발생한다. 그리고, 이 기체 방전에 의해 생성되는 플라즈마로 상기 소정 가스의 여기(勵起) 활성종이 생성되고, 방전 영역을 통과하는 기판(P)의 표면 전체가 연속적으로 처리된다.
본 실시예에서는, 상기 소정 가스는 처리 가스인 산소(O2)와, 대기압 근방의 압력하에서 방전을 용이하게 개시시키고, 또한 안정되게 유지하기 위한 헬륨(He), 아르곤(Ar) 등의 희소성 가스나 질소(N2) 등의 불활성 가스를 혼합한 것이다. 특히, 처리 가스로서 산소를 사용함으로써, 뱅크(B, B) 간 바닥부(35)에서의 뱅크 형성시의 유기물(레지스트나 HMDS) 잔류물을 제거할 수 있다. 즉, 상기 불산 처리에서는 뱅크(B, B) 간 바닥부(35)의 HMDS(유기물)이 완전히 제거되지 않는 경우가 있다. 또는, 뱅크(B, B) 간의 바닥부(35)에 뱅크 형성시의 레지스트(유기물)가 남아 있을 경우도 있다. 그래서, O2 플라즈마 처리를 행함으로써, 뱅크(B, B) 간 바닥부(35)의 잔류물이 제거된다.
또한, 여기서는 불산 처리를 행함으로써 HMDS층(32)을 제거하도록 설명했지만, O2 플라즈마 처리 또는 자외선 조사 처리에 의해 뱅크 간 바닥부(35)의 HMDS층(32)을 충분히 제거할 수 있으므로 불산 처리는 행하지 않을 수도 있다. 또한, 여기서는 친액화 처리로서 O2 플라즈마 처리 또는 자외선 조사 처리의 어느 한쪽을 행하도록 설명했지만, 물론 O2 플라즈마 처리와 자외선 조사 처리를 조합시킬 수도 있다.
<발액화 처리 공정>
계속하여, 뱅크(B)에 대하여 발액화 처리를 행하고, 그 표면에 발액성을 부여한다. 발액화 처리로서는 4불화 탄소(테트라플루오로메탄)를 처리 가스로 하는 플라즈마 처리법(CF4 플라즈마 처리법)을 채용한다. CF4 플라즈마 처리 조건은 예를 들어 플라즈마 파워가 50W 내지 1,000W, 4불화탄소 가스 유량이 50mL/min 내지 100mL/min, 플라즈마 방전 전극에 대한 기체 반송 속도가 0.5mm/sec 내지 20mm/sec, 기체 온도가 70℃ 내지 90℃로 된다. 또한, 처리 가스로서는 테트라플루오로메탄에 한정되지 않고, 다른 플루오로카본계의 가스 또는 SF6이나 SF5CF3 등의 가스도 사용할 수 있다. CF4 플라즈마 처리에는 도 9를 참조하여 설명한 플라즈마 처리 장치를 사용할 수 있다.
이러한 발액화 처리를 행함으로써, 뱅크(B, B)에는 이를 구성하는 수지 중에 불소기가 도입되어 뱅크(B, B)에 대하여 높은 발액성이 부여된다. 또한, 상술한 친액화 처리로서의 O2 플라즈마 처리는 뱅크(B)를 형성하기 전에 행할 수도 있지만, 아크릴 수지나 폴리이미드 수지 등은 O2 플라즈마에 의한 사전 처리가 이루어진 편이 더욱 불소화(발액화)되기 쉽다는 성질이 있으므로, 뱅크(B)를 형성한 후에 O2 플라즈마 처리하는 것이 바람직하다.
또한, 뱅크(B, B)에 대한 발액화 처리에 의해 먼저 친액화 처리한 뱅크 간의 기판(P) 노출부에 대하여 다소는 영향이 있겠지만, 특히 기판(P)이 유리 등으로 이루어지는 경우에는 발액화 처리에 의한 불소기의 도입이 일어나지 않으므로, 기판(P)은 그 친액성, 즉 흡습성이 실질상 손상되는 일은 없다.
상술한 친액화 처리 공정 및 발액화 처리 공정에 의해, 뱅크(B)의 발액성이 뱅크 간 바닥부(35)의 발액성보다 높아지도록 표면 개질 처리된 것으로 된다. 또한, 여기서는 친액화 처리로서 O2 플라즈마 처리를 행하고 있지만, 상술한 바와 같이, 기판(P)이 유리 등으로 이루어지는 경우에는 발액화 처리에 의한 불소기의 도입이 일어나지 않으므로, O2 플라즈마 처리를 행하지 않고 CF4 플라즈마 처리만을 행하는 것에 의해서도 뱅크(B)의 발액성을 뱅크 간의 바닥부(35)보다 높게 할 수 있다.
<재료 배치 공정>
다음에, 액적 토출 장치(IJ)에 의한 액적 토출법을 이용하여 배선 패턴 형성용 잉크의 액적이 기판(P) 위의 뱅크(B, B) 간에 배치된다. 또한, 여기서는 도전 성 재료로서 유기 은화합물을 사용하고, 용매(분산매)로서 디에틸렌글리콜디에틸에텔을 사용한 유기 은화합물로 이루어지는 잉크를 토출한다. 재료 배치 공정에서는 도 5의 (d)에 나타낸 바와 같이, 액적 토출 헤드(1)로부터 배선 패턴 형성용 재료를 포함하는 잉크를 액적으로 하여 토출한다. 액적 토출 헤드(1)는 뱅크(B, B) 간의 홈부(34)를 향하여 잉크의 액적을 토출하여 홈부(34) 내에 잉크를 배치한다. 이때, 액적이 토출되는 배선 패턴 형성 예정 영역(즉, 홈부(34))은 뱅크(B, B)에 둘러싸여 있으므로, 액적이 소정 위치 이외에 확대되는 것을 저지할 수 있다.
본 실시예에서는, 뱅크(B, B) 간 홈부(34)의 폭 W(여기서는, 홈부(34)의 개구부에서의 폭)는 잉크(기능액)의 액적의 직경 D보다 작게 설정되어 있다. 또한, 액적을 토출하는 분위기는 온도 60℃ 이하, 습도 80% 이하로 설정되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 액적 토출 헤드(1)의 토출 노즐이 막히지 않고 안정된 액적 토출을 행할 수 있다.
이러한 액적을 액적 토출 헤드(1)로부터 토출하고, 홈부(34) 내에 배치하면 액적은 그 직경 D가 홈부(34)의 폭 W보다 크다는 점에서, 도 5의 (e)의 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같이 그 일부가 뱅크(B, B) 위에 배치된다. 그런데, 뱅크(B, B)의 표면이 발액성으로 되어 있고, 또한 테이퍼 형상으로 되어 있는 점에서, 이들 뱅크(B, B) 위에 배치된 액적 부분이 뱅크(B, B)로부터 튀겨나가고, 또한 모세관 현상에 의해 홈부(34) 내에 흘러내림으로써, 도 5의 (e)의 실선으로 나타내는 바와 같이 액적이 홈부(34) 내에 들어간다.
또한, 홈부(34) 내에 토출되고, 또는 뱅크(B, B)로부터 흘러내린 잉크는 기 판(P)(바닥부(35))이 친액화 처리되어 있는 점에서 확장 습윤되기 쉽게 되어 있고, 이것에 의해 잉크는 더욱 균일하게 홈부(34) 내를 매립하게 된다.
<중간 건조 공정>
기판(P)에 액적을 토출한 후, 분산매의 제거 및 막 두께 확보를 위하여 필요에 따라 건조 처리를 한다. 건조 처리는 예를 들어 기판(P)을 가열하는 통상의 핫 플레이트, 전기로 등에 의한 처리 이외에, 램프 어닐링에 의해 행할 수도 있다. 램프 어닐링에 사용하는 광의 광원으로서는 특별히 한정되지 않지만, 적외선 램프, 키세논 램프, YAG 레이저, 아르곤 레이저, 탄산가스 레이저, XeF, XeCl, XeBr, KrF, KrCl, ArF, ArCl 등의 엑시머 레이저 등을 광원으로서 사용할 수 있다. 이들의 광원은 일반적으로는 출력 10W 이상 5,000W 이하의 범위의 것이 사용되지만, 본 실시예에서는 100W 이상 1,000W 이하의 범위로 충분하다. 그리고, 이 중간 건조 공정과 상기 재료 배치 공정을 반복하여 행함으로써, 도 5의 (f)에 나타낸 바와 같이, 잉크의 액적이 복수층 적층되고, 막 두께가 두터운 배선 패턴(박막 패턴)(33)이 형성된다.
<소성 공정>
토출 공정 후의 건조막은 유기 은화합물의 경우, 도전성을 얻기 위하여 열처리를 행하고, 유기 은화합물의 유기분을 제거하여 은입자를 잔류시킬 필요가 있다. 그 때문에, 토출 공정 후의 기판에는 열처리 및/또는 광처리가 실시된다.
열처리 및/또는 광처리는 통상 대기 중에서 행해지지만, 필요에 따라 질소, 아르곤, 헬륨 등의 불활성 가스 분위기 중 또는 수소 등의 환원 분위기 중에서 행 할 수도 있다. 열처리 및/또는 광처리의 처리 온도는 분산매의 비점(증기압), 분위기 가스의 종류나 압력, 미립자의 분산성이나 산화성 등의 열적 이동, 코팅재의 유무나 양, 기재의 내열 온도 등을 고려하여 적절하게 결정된다. 본 실시예에서는 토출되어 패턴을 형성한 잉크에 대하여 대기 중 클린 오븐으로 280℃ 내지 300℃에서 300분간의 소성 공정이 행해진다. 또한, 예를 들어 유기 은화합물의 유기분을 제거하기 위해서는 약 200℃에서 소성할 필요가 있다. 또한, 플라스틱 등의 기판을 사용하는 경우에는 실온 이상 250℃ 이하에서 행하는 것이 바람직하다. 이상의 공정에 의해, 토출 공정 후의 건조막은 미립자 간의 전기적 접촉이 확보되고, 도전성 막으로 변환된다.
또한, 소성 공정 후, 기판(P) 위에 존재하는 뱅크(B, B)를 애싱 박리 처리에 의해 제거할 수 있다. 애싱 처리로서는 플라즈마 애싱이나 오존 애싱 등을 채용할 수 있다. 플라즈마 애싱은 플라즈마화한 산소 가스 등의 가스와 뱅크(레지스트)를 반응시키고, 뱅크를 기화시켜 박리·제거하는 것이다. 뱅크는 탄소, 산소, 수소 로 구성되는 고체의 물질로서, 이것이 산소 플라즈마와 화학 반응함으로써 CO2, H2O, O2로 되고, 모두 기체로서 박리할 수 있다. 한편, 오존 애싱의 기본 원리는 플라즈마 애싱과 동일하고, O3(오존)을 분해하여 반응성 가스의 O+(산소 래디컬)로 바꾸고, 이 O+과 뱅크를 반응시킨다. O+과 반응한 뱅크는 CO2, H2O, O2로 되고, 모두 기체로서 박리된다. 기판(P)에 대하여 애싱 박리 처리를 실시함으로써, 기판 (P)으로부터 뱅크가 제거된다. 뱅크의 제거 공정으로서는 애싱 박리 처리 이외에도 뱅크를 용제에 녹이는 방법이나 물리적으로 제거하는 방법을 행할 수도 있다.
여기서, 본 발명의 제 1 실시예로서의 박막 패턴 형성 방법에 대해서 설명한다. 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이, 기판(P) 위에 뱅크(B)를 형성할 때, 뱅크(B)에 의해 구획되는 선상 영역(A)에 대해서 일부 폭을 넓게 설치해 두어 박막 패턴을 형성한다. 또한, 액체 주입부(A2)의 형상이 원으로 되어 있고, 액체 유동부(A1)의 형상이 가는 홈으로 되도록 구성되어 있다. 또한, 액체 주입부(A2)와, 액체 유동부(A1)가 일직선상에 배치되고, 또한 액체 주입부(A2)의 폭 d가 액체 유동부(A1)의 선폭 b에 대하여 2배 이하로 되도록 구성되어 있다. 또한, 액체 주입부(A2)와, 액체 유동부(A1)가 일직선상에 배치되도록 배치했지만, 이것에 한정되지 않는다. 곡선상에 배치될 수도 있다.
도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이, 기판(P) 위에 뱅크(B)가 형성되고, 이 뱅크(B)에 의해 구획된 선상의 영역(A)(액체 주입부(A2)와, 액체 유동부(A1)를 구성함)에 기능액(L)을 배치할 수 있도록 구성되어 있다. 특히, 액적 토출 헤드(1)의 노즐로부터 기능액(L)이 액체 주입부(A2)에 주입됨으로써, 이 주입된 기능액(L)이 액체 유동부(A1)에 유동해 가도록 구성되어 있다.
또한, 이 박막 패턴 형성 방법에서는 뱅크(B)에 의해 구획된 선상 영역(A) 중, 액체 주입부(A2)의 폭 d가 액체 유동부(A1)의 폭 b의 2배 이하로 형성되어 있는 것에 의해, 기능액(L)을 배치할 때에 기능액(L)이 액체 주입부(A2)로부터 액체 유동부(A1)로 효율적으로 흐른다. 액체 주입부(A2)에 기능액(L)을 계속하여 착탄 시킴으로써 액체 주입부(A2)에 체류한 기능액(L)이 서서히 고조되고, 점차 액체 주입부(A2)로부터 액체 유동부(A1)로 기능액(L)이 흘러나간다. 액체 유동부(A1)로 흘러나간 기능액(L)은 액체 유동부(A1)에 체류한다.
여기서, 뱅크(B)에 의해 구획된 선상 영역(A)에 기능액(L)이 배치되고, 이 기능액(L)이 예를 들어 건조함으로써 기판(P) 위에 선상의 막 패턴(F)이 형성된다. 이 경우, 뱅크(B)에 의해 막 패턴(F)의 형상이 규정되는 점에서, 예를 들어 액체 유동부(A1) 부분이 인접하는 뱅크(B, B) 간의 폭을 좁게 하는 등, 뱅크(B)를 적절하게 형성함으로써 막 패턴(F)의 미세화나 세선화가 도모되고 있다.
또한, 기판(P) 위에 뱅크(B)를 형성할 때, 뱅크(B)에 의해 구획되는 선상 영역(A)에 대해서 넓은 폭 d로 형성된 액체 주입부(A2)와, 좁은 폭 b로 형성된 액체 유동부(A1)를 형성할 수 있다. 즉, 선상 영역(A)의 길이 방향에서의 소정의 위치에 다른 영역의 폭 b에 비하여 넓은 폭 d(d>b)로 이루어지는 부분을 단수 또는 복수 설치할 수도 있다.
일반적으로, 선상 영역에 액체를 배치할 때, 액체의 표면 장력의 작용 등에 의해 액체 주입부(A2)로부터 액체 유동부(A1)로 액체가 유입하기 어렵거나, 그 영역 내에서 액체가 확대되기 어려운 경우가 있다. 이것에 대하여, 본 실시예의 박막 패턴 형성 방법에서는 액체 주입부(A2)와, 액체 유동부(A1)에서는 선폭에 차이가 있고, 또한 액체 주입부(A2)의 폭이 액체 유동부(A1)의 선폭의 2배 이하로 설정되어 있으므로, 이 부분에서의 액체의 움직임이 유인(誘因)으로 되고, 액체 유동부(A1)로의 기능액(L)의 유입 또는 액체 유동부(A1) 내에서의 기능액(L)의 확대가 촉 진된다.
이와 같이, 기능액(L)을 배치할 때에 뱅크(B)로부터의 기능액(L)의 유입이 촉진되는 점에서, 막 패턴(F)이 원하는 형상으로 형성된다. 따라서, 가는 선상의 막 패턴(F)을 양호한 정밀도로 안정적으로 형성할 수 있다.
여기서, 도 6의 (c), 도 6의 (d)를 참조하면서 액체 주입부(A2)의 폭이 액체 유동부(A1)의 선폭의 2배 이하인 것에 대해서 설명한다.
액체 주입부(A2)에 기능액(L)이 적하하여 착탄되면, 액체 주입부(A2)에 축적된 기능 액적(L2)은 표면 장력에 의해 안정되려고 하는 힘이 작용하여 반구 형상을 나타낸다(도 6의 (c) 참조).
여기서, 액체 주입부(A2)의 직경을 d, 액체 유동부(A1)의 선폭을 b, 액체 주입부(A2)에 축적된 기능 액적(L2)의 압력을 P2, 표면 장력을 σ, 액면 곡률 반경을 R2 라고 하면, P2, σ, R2 사이에는 이하의 관계가 성립되고, 액체 주입부(A2)에 축적된 기능 액적(L2)의 압력 P2는 하기의 (1) 식에 의해 부여된다.
[수식 1]
다음에, 액체 주입부(A2)에 있는 기능 액적(L2)이 액체 유동부(A1)로 흘러나간다. 이때, 기능 액적(L2)은 상술한 바와 같이 안정되려고 하지만, 액체 유동부(A1)가 가는 홈형상이므로, 기능 액적(L1)은 액체 유동부(A1)의 길이 방향을 따라 흘러나가고, 그 형상이 대략 어묵형(대략 반원기둥)의 형상으로 된다(도 6의 (d) 참조).
여기서, 액체 유동부(A1)의 기능 액적(L1)의 압력을 P1, 표면 장력을 σ, 폭 방향의 곡률 반경을 R1, 길이 방향의 곡률 반경을 R3라고 하면, 곡률 반경 R3은 ∞로 간주할 수 있고, P1, σ, R1 사이에는 이하의 관계가 성립되며, 액체 유동부(A1)의 압력 P1은 하기의 (2) 식에 의해 부여된다.
[수식 2]
액체 유동부(A1)의 압력 P1과, 액체 주입부(A2)의 압력 P2가 정상 상태에서는 균형이 잡히므로 P1=P2로 되고, (1) 식과 (2) 식으로부터 (3) 식을 얻을 수 있다.
[수식 3]
여기서, 도 6의 (e)를 참조하면서 액체 주입부(A2)와, 액체 유동부(A1)의 접촉각에 대해서 설명한다.
도 6의 (e)에 나타낸 바와 같이, 액적(L)의 곡률 반경을 R, 액의 높이를 h, 베이스부의 폭을 w, 접촉각을 θ라고 하면, 접촉각 θ은 하기의 (4) 식에 의해 부여된다.
[수식 4]
마찬가지로, 액의 높이 h는 (5) 식으로 나타낼 수 있다.
[수식 5]
(4) 식에 (3) 식을 적용함으로써, 액체 유동부(A1)의 접촉각 θ1과, 액체 주입부(A2)의 접촉각 θ2은 (6) 식과 (7) 식에 의해 부여된다.
[수식 6]
[수식 7]
여기서, d=2b의 관계일 때에 (6) 식과 (7) 식으로부터, θ1=θ2을 얻을 수 있다.
또한, 뱅크(B)는 발액성이므로 액체의 접촉각이 매우 커지는 점에서, 접촉각이 90°이상 180°이하라고 하면, 식 (6)으로부터 d>2b일 때에는 θ1>θ2가 성립되고, d<2b일 때에는 θ1<θ2가 성립된다.
또한, 액적을 액체 주입부(A2)에 착탄시켰을 때에 뱅크(B)로부터 액체가 튀겨나오지 않도록 하기 위해서는 액체 주입부(A2)에서의 액체의 접촉각 θ2가 액체 유동부(A1)의 액체의 접촉각 θ1을 넘지 않도록 하는 것이 필요 요건이다. 그리고, 최종적으로 필요한 막 두께로부터 액체 주입부(A2)에 주입해야 할 액체 총량이 거의 결정되고, 가능한 한 적은 횟수의 주입으로 박막을 효율적으로 형성하기 위해서는 액체 주입부(A2)의 최대 주입액량(최대 충전액량)이 많은 쪽이 유리하다. 또한, 액체 유동부(A1)의 선폭 b는 필요한 배선의 선폭으로부터 결정되어 기본적으로
변경할 수 없는 설계값으로서, 또한 액체 주입부(A2)의 사이즈(면적)도 면적 효율을 고려한다면 작은 쪽이 바람직하다.
여기서, 액체 주입부(A2)에 가능한 한 다량의 액체를 축적하기 위해서는 액체 주입부(A2)의 용적(저면적×높이(깊이))을 많게 하면 된다. 그러나, 액체 수용부의 깊이를 정하는 뱅크(B)의 높이는 기판 표면에 요철을 만들어내는 원인이 되므로, 최종적으로 형성되는 박막의 막 두께 정도의 높이(막 두께보다 약간 높은 정도의 높이)에 머무는 것이 바람직하다.
즉, 접촉각 θ1 
접촉각 θ2이면, 액체 주입부(A2)의 최대 액체 주입량을 많게 할 수 있다.
그러므로, d 
2b일 때가 바람직하고, 가능한 한 많은 액체를 단시간에 액체 주입부(A2)에 주입할 수 있다.
또한, (5) 식에 (3) 식을 적용함으로써, 액체 유동부(A1)의 액의 높이 h1과, 액체 주입부(A2)의 액의 높이 h2는 (8) 식, (9) 식에 의해 부여된다.
[수식 8]
[수식 9]
여기서, d=2b의 관계일 때에 (8) 식과 (9) 식으로부터, h2=2h1을 얻을 수 있다.
즉, 최종적인 막 두께는 액의 평균 높이와 정(正)의 상관 관계에 있다. 액체 유동부(A1)에 축적되는 반원기둥 형상의 액의 평균 높이 h1은 그 반원기둥을 폭 방향으로 절단하여 형성되는 반원(절단면)의 높이를 베이스 폭의 범위로 적분함으로써 구해지는 반원의 면적을 베이스 폭 d로 등분함으로써 얻어진다. 한편, 액체 주입부(A2)에 있는 반원구 형상의 액의 평균 높이 hA2는 도 6의 (e)에 나타내는 반원을 반원구의 중심선을 축으로서 반회전시키는 적분을 계산함으로써 구해지는 반원구의 체적을 베이스 면적으로 등분함으로써 얻어진다. 따라서, 반원기둥과 반원구의 액의 높이(최대 높이) h1, h2가 동일하다고 하면(h1=h2), 평균 높이 hA1, hA2에서는 액체 유동부(A1)의 평균 높이 hA1 쪽이 액체 주입부(A2)의 평균 높이 hA2보다 커지고 (hA2<hA1), 액의 높이가 h2=2h1의 관계에 있는 경우는 평균 높이는 2배 이하(hA2<2hA1)로 된다.
따라서, 액체 주입부(A2)의 폭 d와 액체 유동부(A1)의 선폭 b 사이에 d
2b의 관계가 성립하면, 액체 주입부(A2)와 액체 유동부(A1)의 각각에 축적된 액체의 평균 높이는 hA2<2hA1의 관계를 충족시킨다. 이 때문에, 액체 주입부(A2)와 액체 유동부(A1)의 각각에 축적된 액체를 건조시켜 최종적으로 얻어지는 박막의 각 대응 부분에서의 막 두께의 관계는 hA2<2hA1의 관계와 정의 상관을 갖는 점에서, 막 두께에서도 2배 미만에 들어가고, 액체 주입부(A2)와 액체 유동부(A1)의 각각에 형성되는 박막의 막 두께 차가 허용 범위에 들어가기 쉬워진다.
따라서, 액체 주입부(A2)의 직경(평균 직경) d는 액체 유동부(A1)의 선폭 b에 대하여, 바람직하게는 2배 이하(본 실시예에서는 b<do
d
2b(단, do는 착탄 전의 액적의 직경))으로 설정하는 것이 양호하고, 특히 바람직한 값으로서는 2배 (d=2b)이다.
이상과 같은 제 1 실시예에서는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
(1) 액체 주입부(A2)의 폭 d와 액체 유동부(A1)의 선폭 b의 관계를 d
2b로 함으로써, 액체 주입부(A2)에서의 액체의 접촉각 θ2가 액체 유동부(A1)에서의 액체의 접촉각 θ1보다 커져 액체 주입부(A2)에 액체를 주입할 때의 최대 액체 주입량을 가능한 한 많게 할 수 있다. 즉, 가능한 한 적은 횟수의 주입으로 박막 패턴을 효율적으로 형성할 수 있다.
(2) 액체 주입부(A2)에 주입된 액체를 효율적으로 액체 유동부(A1)에 유동시킬 수 있고, 액체 주입부(A2)와, 액체 유동부(A1)에서의 액체의 높이의 비가 2 이하를 충족시킬 수 있으므로, 막 두께를 허용 범위 내에서 일치시키는 것이 가능해진다(액체 주입부(A2)와, 액체 유동부(A1)에서의 막 두께가 거의 동일해짐). 따라서, 더욱 미세한 박막 패턴을 형성할 수 있다.
(3) 액체 주입부(A2)에 액체가 많이 남으면 액체 주입부(A2)와, 액체 유동부(A1)에서는 증발 속도가 크게 다르므로, 막의 균일성이 손상되어 버리는 경우가 있지만, 본 발명에서는 이 증발 속도가 동일한 정도로 되므로, 건조 과정에서의 막의 균일성을 용이하게 얻을 수 있다. 즉, 액체 주입부(A2)와, 액체 유동부(A1)의 막의 두께가 동일한 정도로 되므로, 요철이 적은 박막 패턴을 형성할 수 있다.
(4) 또한, 이 박막 패턴 위에 후공정(건식 및 습식에서의 박막 형성)에서 다른 재질의 막을 적층하여 얻어지는 적층 구조의 적층막에서도 얻어지는 막이 요철이 적은 박막 패턴이므로, 단선이나 쇼트 등의 품질 문제를 미연에 방지하는 것이 가능한 적층막을 형성할 수 있으므로 안정된 품질의 디바이스를 제공할 수 있다.
(제 2 실시예)
다음에, 본 발명의 제 2 실시예에 대해서 설명한다. 제 2 실시예는 상술한 제 1 실시예에서의 액체 주입부(A2)가 타원 형상으로 되어 있는 것이 다른 것이다.
또한, 상술한 제 1 실시예와 동일한 부품 및 동일한 기능을 갖는 부품에는 동일 기호를 붙여 설명을 생략한다.
도 7은 제 2 실시예로서의 박막 패턴 형성 방법의 개념도이다.
도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이, 이 박막 패턴은 기판(P) 위에 뱅크(B)를 형성할 때, 뱅크(B)에 의해 구획되는 선상 영역(A)에 대해서 액체 주입부(A2)가 타원 형상으로 되도록 구성되어 있다. 여기서는, 액체 주입부(A2)의 단경 m과, 장경 n의 2개의 주요 직경의 조화 평균이 액체 유동부(A1)의 폭 b에 대하여 적어도 2배 이하의 넓이로 되도록 구성되어 있다.
도 7의 (b)에 나타낸 바와 같이, 기판(P) 위에 형성된 뱅크(B)에 의해 구획된 선상의 영역(A)에 기능액(L)을 배치할 수 있도록 구성되어 있다. 적하된 기능액(L)이 액체 주입부(A2)의 범위에 확대되려고 할 때에 표면 장력에 의해 안정되려고 하는 힘이 작용하여 이 액적의 표면이 반구 형상을 나타낸다(도 6의 (c) 참조).
여기서, 기능액(L)이 액체 주입부(A2)에 채워지기 전에, 이 기능액(L)이 액체 주입부(A2)로부터 액체 유동부(A1)의 길이 방향을 따라 흘러나가 액체 유동부(A1)에 축적된다. 이 액체 유동부(A1)에 축적된 기능액(L)은 대략 어묵형(대략 반원기둥)의 형상으로 된다(도 6의 (d) 참조).
여기서, 액체 주입부(A2)의 단경을 m이라고 하고, 장경을 n이라고 하며, 액체 유동부(A1)의 선폭을 b로 하여, 타원의 중심에서의 액면 곡률 반경을 R2m, R2n이라고 하면, 하기의 (10) 식이 부여된다. 이 (10) 식은 근사식이다.
[수식 10]
따라서, (10) 식으로부터 (11) 식을 얻을 수 있다.
[수식 11]
정상 상태에서의 압력의 균형 조건은 (12) 식에 의해 부여된다.
[수식 12]
따라서, (12) 식으로부터 (13) 식을 얻을 수 있다.
[수식 13]
여기서, m=n이라고 하면, 제 1 실시예에서 얻어진 원의 경우와 마찬가지로 된다((3) 식 참조).
또한, 액체 주입부(A2)에서는 단경 방향의 둘레가 최대 접촉각을 부여하므로, 단경 방향의 곡률 반경 R2m을 사용할 수 있다.
여기서, 타원인 경우의 접촉각에 대해서 설명한다. 제 1 실시예의 (3) 식 대신에, (12) 식을 사용함으로써 액체 유동부(A1)의 접촉각 θ1은 (14) 식으로 나타낼 수 있다.
[수식 14]
마찬가지로, (13) 식을 사용함으로써 액체 주입부(A2)의 접촉각 θ2는 (15)식에 의해 부여된다.
[수식 15]
따라서, (14) 식과, (15) 식으로부터 액체 유동부(A1)의 선폭 b는 (16) 식에 의해 부여되고, 이때에 θ1=θ2를 얻을 수 있다.
[수식 16]
따라서, 이 (16) 식으로부터 (17) 식을 얻을 수 있다.
[수식 17]
즉, 제 1 실시예와 마찬가지로 액체 주입부(A2)에 축적된 기능 액적(L2)의 압력 P2와, 액체 유동부(A1)로 흘러나간 기능 액적(L1)의 압력 P1이 정상 상태에서 균형이 잡힌다. P1=P2로 되고, 액체 주입부(A2)의 단경 m과, 장경 n의 2개의 주요 직경의 조화 평균이 액체 유동부(A1)의 선폭 b의 2배 이하가 바람직하고, 특히 바람직한 것은 2배이다.
이상과 같은 제 2 실시예에서는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
(5) 액체 주입부(A2)의 형상이 타원으로 되어도 액체 주입부(A2)에 적하된 기능 액적(L2)과, 액체 유동부(A1)로 흘러나간 기능 액적(L1)의 관계가 제 1 실시예와 거의 동일해지므로, 동종의 효과를 얻을 수 있다.
(제 3 실시예)
다음에, 본 발명의 제 3 실시예에 대해서 설명한다. 제 3 실시예는 상술한 제 1 실시예 및 제 2 실시예에서의 액체 주입부(A2)가 정방형의 형상으로 되어 있는 것이 다른 것이다.
또한, 상술한 제 1 실시예 및 제 2 실시예와 동일한 부품 및 동일한 기능을 갖는 부품에는 동일 기호를 붙여 설명을 생략한다.
도 8은 제 3 실시예로서의 박막 패턴 형성 방법의 개념도이다.
도 8의 (a)에 나타낸 바와 같이, 이 박막 패턴은 기판(P) 위에 뱅크(B)를 형성할 때, 뱅크(B)에 의해 구획되는 선상 영역(A)에 대해서 액체 주입부(A2)가 정방형의 형상으로 되도록 구성되어 있다. 또한, 액체 주입부(A2)의 1변의 길이 K가 액체 유동부(A1)의 폭 b에 대하여 적어도 2배 이하의 넓이로 되도록 구성되어 있다.
도 8의 (b)에 나타낸 바와 같이, 기판(P) 위에 형성된 뱅크(B)에 의해 구획된 선상의 영역(A)에 기능액(L)을 배치할 수 있도록 구성되어 있다. 적하된 기능액(L)이 액체 주입부(A2)의 범위에 확대되려고 할 때에 표면 장력에 의해 안정되려고 하는 힘이 작용하여 이 액적의 표면이 반구 형상을 나타낸다(도 6의 (c) 참조).
여기서, 기능액(L)이 액체 주입부(A2)에 채워지면 이 기능액(L)이 액체 주입부(A2)로부터 액체 유동부(A1)의 길이 방향을 따라 흘러나가 액체 유동부(A1)에 축적된다. 액체 유동부(A1)에 축적된 기능액(L)은 대략 어묵형(대략 반원기둥)의 형상으로 된다(도 6의 (d) 참조).
즉, 제 1 실시예와 마찬가지로 액체 주입부(A2)에 축적된 기능 액적(L2)의 압력 P2와, 액체 유동부(A1)로 흘러나간 기능 액적(L1)의 압력 P1이 정상 상태에서 균형이 잡힌다. P1=P2로 되고, 2R1=R2((3) 식 참조)로부터 액체 주입부(A2)의 1변의 길이 K와, 액체 유동부(A1)의 선폭 b의 차이가 K는 b의 2배 이하가 바람직하고, 특히 바람직한 것은 2배이다.
이상과 같은 제 3 실시예에서는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
(6) 액체 주입부(A2)의 형상이 정방형으로 되어도 액체 주입부(A2)에 축적된 기능 액적(L2)과, 액체 유동부(A1)로 흘러나간 기능 액적(L1)의 관계가 제 1 실시예와 거의 동일해지므로, 동종의 효과를 얻을 수 있다.
<전기 광학 장치>
본 발명의 전기 광학 장치의 일례인 액정 표시 장치에 대해서 설명한다. 도 10은 본 발명에 따른 액정 표시 장치에 대해서 각 구성 요소와 함께 나타내는 대향 기판 측에서 본 평면도이고, 도 11은 도 10의 H-H'선을 따르는 단면도이다. 도 12는 액정 표시 장치의 화상 표시 영역에서 매트릭스 형상으로 형성된 복수의 화소에서의 각종 소자, 배선 등의 등가 회로도이고, 도 13은 액정 표시 장치의 부분 확대 단면도이다. 또한, 이하의 설명에 사용한 각 도면에서는 각 층이나 각 부재를 도면상에서 인식 가능할 정도의 크기로 하기 위하여, 각 층이나 각 부재마다 축척을 다르게 하고 있다.
도 10 및 도 11에서, 본 실시예의 액정 표시 장치(전기 광학 장치)(100)는 짝을 이루는 TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)이 광경화성의 밀봉재인 밀봉재 (52)에 의해 접합되고, 이 밀봉재(52)에 의해 구획된 영역 내에 액정(50)이 봉입, 유지되어 있다. 밀봉재(52)는 기판면 내의 영역에서 폐쇄된 프레임 형상으로 형성되어 있다.
밀봉재(52)의 형성 영역의 내측 영역에는 차광성 재료로 이루어지는 주변 커버(periphery cover)(53)가 형성되어 있다. 밀봉재(52)의 외측 영역에는 데이터선 구동 회로(201) 및 실장 단자(202)가 TFT 어레이 기판(10)의 1변을 따라 형성되어 있고, 이 1변에 인접하는 2변을 따라 주사선 구동 회로(204)가 형성되어 있다. TFT 어레이 기판(10)의 남는 1변에는 화상 표시 영역의 양측에 설치된 주사선 구동 회로(204) 사이를 접속하기 위한 복수의 배선(205)이 설치되어 있다. 또한, 대향 기판(20)의 코너부의 적어도 1개소에서는 TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20) 사이에서 전기적 도통을 취하기 위한 기판 간 도통재(206)가 배열 설치되어 있다.
또한, 데이터선 구동 회로(201) 및 주사선 구동 회로(204)를 TFT 어레이 기판(10) 위에 형성하는 대신에, 예를 들어 구동용 LSI가 실장된 TAB(Tape Automated·Bonding) 기판과 TFT 어레이 기판(10)의 주변부에 형성된 단자 그룹을 이방성 도전막을 통하여 전기적 및 기계적으로 접속하도록 할 수도 있다. 또한, 액정 표시 장치(100)에서는 사용하는 액정(50)의 종류, 즉 TN(Twisted·Nematic) 모드, STN(Super·Twisted·Nematic) 모드 등의 동작 모드나, 노멀 화이트 모드/노멀 블랙 모드별에 따라, 위상차판, 편광판 등이 소정의 방향으로 배치되지만, 여기서는 도시를 생략한다. 또한, 액정 표시 장치(100)를 컬러 표시용으로서 구성하는 경우에는 대향 기판(20)에서 TFT 어레이 기판(10)의 후술하는 각 화소 전극에 대향하는 영역에 예를 들어 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 컬러 필터를 그 보호막과 함께 형성한다.
이러한 구조를 갖는 액정 표시 장치(100)의 화상 표시 영역에서는 도 12에 나타낸 바와 같이, 복수의 화소(100a)가 매트릭스 형상으로 구성되어 있는 동시에 이들의 화소(100a)의 각각에는 화소 스위칭용의 TFT(스위칭 소자)(30)가 형성되어 있고, 화소 신호(S1, S2, …, Sn)를 공급하는 데이터선(6a)이 TFT(30)의 소스에 전기적으로 접속되어 있다. 데이터선(6a)에 기입하는 화소 신호(S1, S2, …, Sn)는 이 순서대로 선 순차로 공급할 수도 있고, 서로 인접하는 복수의 데이터선(6a)들에 대하여 그룹마다 공급하도록 할 수도 있다. 또한, TFT(30)의 게이트에는 주사선(3a)이 전기적으로 접속되어 있고, 소정의 타이밍으로 주사선(3a)에 펄스식으로 주사 신호(G1, G2, …, Gm)를 이 순서대로 선 순차로 인가하도록 구성되어 있다.
화소 전극(19)은 TFT(30)의 드레인에 전기적으로 접속되어 있고, 스위칭 소자인 TFT(30)를 일정 기간만 온(on) 상태로 함으로써, 데이터선(6a)으로부터 공급되는 화소 신호(S1, S2, …, Sn)를 각 화소에 소정의 타이밍으로 기입한다. 이와 같이 하여, 화소 전극(19)을 통하여 액정에 기입된 소정 레벨의 화소 신호(S1, S2, …, Sn)는 도 11에 나타내는 대향 기판(20)의 대향 전극(121)과의 사이에서 일정 기간 유지된다. 또한, 유지된 화소 신호(S1, S2, …, Sn)가 누설되는 것을 방지하기 위하여 화소 전극(19)과 대향 전극(121) 사이에 형성되는 액정 용량과 병렬로 축적 용량(60)이 부가되어 있다. 예를 들면, 화소 전극(19)의 전압은 소스 전압이 인가된 시간보다도 3 자릿수나 긴 시간만큼 축적 용량(60)에 의해 유지된다. 이것 에 의해, 전하의 유지 특성은 개선되어 콘트라스트비가 높은 액정 표시 장치(100)를 실현할 수 있다.
도 13은 보텀 게이트형 TFT(30)를 갖는 액정 표시 장치(100)의 부분 확대 단면도로서, TFT 어레이 기판(10)을 구성하는 유리 기판(P)에는 상기 실시예의 배선 패턴의 형성 방법에 의해 게이트 배선(61)이 유리 기판(P) 위의 뱅크(B, B) 간에 형성되어 있다.
게이트 배선(61) 위에는 SiNx로 이루어지는 게이트 절연막(62)을 통하여 아모르포스 실리콘(a-Si)층으로 이루어지는 반도체층(63)이 적층되어 있다. 이 게이트 배선 부분에 대향하는 반도체층(63)의 부분이 채널 영역으로 되어 있다. 반도체층(63) 위에는 오믹(ohmic) 접합을 얻기 위한, 예를 들어 n+형a-Si층으로 이루어지는 접합층(64a, 64b)이 적층되어 있고, 채널 영역의 중앙부에서의 반도체층(63) 위에는 채널을 보호하기 위한 SiNx로 이루어지는 절연성의 에칭 스톱막(65)이 형성되어 있다. 또한, 이들 게이트 절연막(62), 반도체층(63) 및 에칭 스톱막(65)은 증착(CVD) 후에 레지스트 도포, 감광·현상, 포토에칭을 실시함으로써, 도시되는 바와 같이 패터닝된다.
또한, 접합층(64a, 64b) 및 ITO로 이루어지는 화소 전극(19)도 마찬가지로 성막하는 동시에 포토에칭을 실시함으로써, 도시하는 바와 같이 패터닝된다. 그리고, 화소 전극(19), 게이트 절연막(62) 및 에칭 스톱막(65) 위에 각각 뱅크(66…)를 돌출 설치하고, 이들 뱅크(66…) 사이에 상술한 액적 토출 장치(IJ)를 이용하여 은화합물의 액적을 토출함으로써 소스선, 드레인선을 형성할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는 TFT(30)를 액정 표시 장치(100)의 구동을 위한 스위칭 소자로서 사용하는 구성으로 했지만, 액정 표시 장치 이외에도 예를 들어 유기 EL(일렉트로루미네선스) 표시 디바이스에 응용이 가능하다. 유기 EL 표시 디바이스는 형광성의 무기 및 유기 화합물을 포함하는 박막을 음극과 양극으로 끼운 구성을 갖고, 상기 박막에 전자 및 정공(홀)을 주입하여 재결합시킴으로써 여기자(勵起子)(엑시톤)를 생성시키고, 이 엑시톤이 실활(失活)할 때의 광의 방출(형광·인광)을 이용하여 발광시키는 소자이다. 그리고, 상기한 TFT(30)를 갖는 기판 위에 유기 EL 표시 소자에 사용되는 형광성 재료 중, 적색, 녹색 및 청색의 각 발광색을 나타내는 재료, 즉 발광층 형성 재료 및 정공 주입/전자 수송층을 형성하는 재료를 잉크로 하고, 각각을 패터닝함으로써 자발광 풀 컬러 EL 디바이스를 제조할 수 있다. 본 발명에서의 디바이스(전기 광학 장치)의 범위에는 이러한 유기 EL 디바이스도 포함하는 것이다.
다른 실시예로서, 비접촉형 카드 매체의 실시예에 대해서 설명한다. 도 14에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 비접촉형 카드 매체(전자 기기)(400)는 카드 기체(402)와 카드 커버(418)로 이루어지는 하우징 내에 반도체 집적 회로 칩(408)과 안테나 회로(412)를 내장하고, 도시되지 않는 외부의 송수신기와 전자파 또는 정전 용량 결합의 적어도 한쪽에 의해 전력 공급 또는 데이터 접수의 적어도 한쪽을 행하도록 되어 있다. 본 실시예에서는 상기 안테나 회로(412)가 상기 실시예에 따른 배선 패턴 형성 방법에 의해 형성되어 있다.
또한, 본 발명에 따른 디바이스(전기 광학 장치)로서는 상기 이외에 PDP(플 라즈마 디스플레이 패널)나, 기판 위에 형성된 소면적의 박막에 막 면에 평행하게 전류를 흐르게 함으로써, 전자 방출이 생기는 현상을 이용하는 표면 전도형 전자 방출 소자 등에도 적용 가능하다.
<전자 기기>
본 발명의 전자 기기의 구체예에 대해서 설명한다.
도 15의 (a)는 휴대 전화의 일례를 나타내는 사시도이다. 도 15의 (a)에서, 600은 휴대 전화 본체를 나타내고, 601은 상기 실시예의 액정 표시 장치를 구비한 액정 표시부를 나타내고 있다.
도 15의 (b)는 워드프로세서, 퍼스널 컴퓨터 등의 휴대형 정보 처리 장치의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 15의 (b)에서, 700은 정보 처리 장치, 701은 키보드 등의 입력부, 703은 정보 처리 본체, 702는 상기 실시예의 액정 표시 장치를 구비한 액정 표시부를 나타내고 있다.
도 15의 (c)는 손목 시계형 전자 기기의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 15의 (c)에서, 800은 시계 본체를 나타내고, 801은 상기 실시예의 액정 표시 장치를 구비한 액정 표시부를 나타내고 있다.
도 15의 (a) 내지 (c)에 나타내는 전자 기기는 상기 실시예의 액정 표시 장치를 구비한 것으로서, 양호하게 세선화된 배선 패턴을 갖고 있다.
또한, 본 실시예의 전자 기기는 액정 장치를 구비하는 것으로 했지만, 유기 일렉트로루미네선스 표시 장치, 플라즈마형 표시 장치 등의 다른 전기 광학 장치를 구비한 전자 기기로 할 수도 있다.
또한, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서의 변형, 개량 등은 본 발명에 포함되는 것이다. 이하에 변형예를 나타낸다.
(제 1 변형예)
제 1 실시예 내지 제 3 실시예에서는 뱅크를 형성하고, 이 뱅크에 발액성을 부여하도록 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 뱅크는 없을 수도 있다. 예를 들면, 기판에 표면 처리를 실시하여 배선 패턴 형성 예정 영역에 친액화 처리를 실시하고, 다른 부분에 발액화 처리를 실시하며, 이 친액화 처리 부분에 도전성 미립자를 포함하는 잉크나 유기 은화합물을 배치할 수도 있다.
이와 같이 하면, 원하는 배선 패턴을 형성할 수 있다.
(제 2 변형예)
제 1 실시예 내지 제 3 실시예에서는 박막 패턴을 도전성 막으로 하는 구성으로 했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 액정 표시 장치에서 표시 화상을 컬러화하기 위하여 사용되고 있는 컬러 필터에도 적용 가능하다. 이 컬러 필터는 기판에 대하여 R(적색), G(녹색), B(적색)의 잉크(액체 재료)를 액적으로서 소정 패턴으로 배치함으로써 형성할 수 있지만, 기판에 대하여 소정 패턴에 따른 뱅크를 형성하고, 이 뱅크에 발액성을 부여하고난 후 잉크를 배치하여 컬러 필터를 형성할 수도 있다.
이와 같이 하면, 고성능의 컬러 필터를 갖는 액정 표시 장치를 제조할 수 있다.
(제 3 변형예)
제 1 실시예 내지 제 3 실시예에서 설명한 바와 같이, 액체 주입부(A2)의 주위에 뱅크를 설치한 구성으로 했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 액체 주입부(A2)와, 액체 유동부(A1)를 뱅크를 설치하지 않고 형성할 수도 있다.
이와 같이 하면, 뱅크가 없어도 액체 주입부(A2)에 적하된 액체의 접촉각 θ2과, 액체 유동부(A1)에 적하된 액체의 접촉각 θ1이 상술한 제 1 실시예와 동일한 관계가 성립되므로, 제 1 실시예 내지 제 3 실시예와 동종의 효과를 얻을 수 있다.
(제 4 변형예)
제 1 실시예 내지 제 3 실시예에서 설명한 바와 같이, 액체 주입부(A2)에 가능한 한 많은 액체(최대 액체 충전량 근접까지)를 공급하도록 했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 액체 주입부(A2)에 공급되는 액체의 양이 최대 액체 충전량에 근접하지 않을 수도 있다.
이와 같이 하면, 액체 주입부(A2)에 적하된 액체가 뱅크(B)로 둘러싸인 영역에 천천히 충전되므로, 뱅크(B)로부터 넘쳐 흐르는 일이 없다.
(제 5 변형예)
제 1 실시예 내지 제 3 실시예에서 설명한 바와 같이, 액체 주입부(A2)의 형상은 원 형상이나 타원 형상에 한정되지 않는다. 예를 들면, 대략 등방 형상이란 원 형상에 한정되지 않고, 정방형, 정오각형, 정육각형, 정팔각형, 정십이각형 등 의 정다각형, 장경과 단경이 대략 동일한 타원 형상(대략 원형으로 간주할 수 있는 형상)일 수도 있다. 또한, 이방 형상이란 타원 형상에 한정되지 않고, 장방형, 다이아몬드형일 수도 있다. 말하자면, 액체 주입부(A2)는 대략 등방 형상의 경우는 그 폭이 액체 유동부(A1)의 선폭의 2배 이하로 되는 형상이면 되고, 한편 이방 형상의 경우는 그 평균 직경이 액체 유동부(A1)의 선폭의 2배 이하로 되는 형상이면 된다.
이와 같이 하면, 액체 주입부(A2)에 적하된 액체의 접촉각 θ2과, 액체 유동부(A1)에 적하된 액체의 접촉각 θ1이 상술한 제 1 실시예와 동일한 관계가 성립되므로, 제 1 실시예 내지 제 3 실시예와 동종의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기한 실시예 및 변형예에서 파악되는 기술적 사상은 이하와 같다.
(기술적 사상 1)
기판에 오목 설치된 영역에 박막 패턴이 형성된 박막 패턴 기판으로서, 상기 오목 설치된 영역은 상기 박막 패턴의 건조 전의 재료인 기능액이 주입되는 액체 주입부와, 상기 액체 주입부에 주입된 상기 기능액이 유입 가능하게 상기 액체 주입부에 접속된 선상의 액체 유동부를 구비하고, 상기 액체 주입부의 평균 직경이 상기 액체 유동부의 선폭의 2배 이하로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 박막 패턴 기판.
이러한 구성으로 하면, 액체 주입부(A2)의 폭 d가 액체 유동부(A1)의 선폭 b의 2배 이하로 설정되어 있으므로, 액체 주입부(A2)에 적하된 액체의 접촉각 θ2과, 액체 유동부(A1)에 적하된 액체의 접촉각 θ1이 상술한 제 1 실시예와 동일한 관계가 성립되므로, 제 1 실시예 내지 제 3 실시예와 동종의 효과를 얻을 수 있다.
(기술적 사상 2)
기판에 오목 설치된 영역에 박막 패턴이 형성된 박막 패턴 기판으로서, 상기 오목 설치된 영역은 상기 박막 패턴의 건조 전의 재료인 기능액이 주입되는 액체 주입부와, 상기 액체 주입부에 주입된 상기 기능액이 유입 가능하게 상기 액체 주입부에 접속된 선상의 액체 유동부를 구비하고, 상기 액체 주입부는 다른 방향에서 직경이 대략 동일한 대략 등방 형상을 갖고 있고, 상기 액체 주입부의 폭이 상기 액체 유동부의 선폭의 2배 이하로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 박막 패턴 기판.
이러한 구성으로 하면, 다른 방향에서도 액체 주입부(A2)의 직경이 대략 동일하여 액체 주입부(A2)의 폭 d가 액체 유동부(A1)의 선폭 b의 2배 이하로 설정되어 있으므로, 액체 주입부(A2)에 적하된 액체의 접촉각 θ2과, 액체 유동부(A1)에 적하된 액체의 접촉각 θ1이 상술한 제 1 실시예와 동일한 관계가 성립되므로, 제 1 실시예 내지 제 3 실시예와 동종의 효과를 얻을 수 있다.
(기술적 사상 3)
기판에 오목 설치된 영역에 박막 패턴이 형성된 박막 패턴 기판으로서, 상기 오목 설치된 영역은 상기 박막 패턴의 건조 전의 재료인 기능액이 주입되는 액체 주입부와, 상기 액체 주입부에 주입된 상기 기능액이 유입 가능하게 상기 액체 주 입부에 접속된 선상의 액체 유동부를 구비하고, 상기 액체 주입부는 다른 방향에서 직경이 다른 이방 형상을 갖고 있고, 상기 액체 주입부의 평균 직경이 상기 액체 유동부의 선폭의 2배 이하로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 박막 패턴 기판.
이러한 구성으로 하면, 다른 방향에서 액체 주입부(A2)가 이방 형상으로 되어 있어도 액체 주입부(A2)의 폭 d가 액체 유동부(A1)의 선폭 b의 2배 이하로 설정되어 있으므로, 액체 주입부(A2)에 적하된 액체의 접촉각 θ2과, 액체 유동부(A1)에 적하된 액체의 접촉각 θ1이 상술한 제 1 실시예와 동일한 관계가 성립되므로, 제 1 실시예 내지 제 3 실시예와 동종의 효과를 얻을 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 선상의 미세한 박막 패턴이 양호한 정밀도로 안정되게 형성할 수 있는 박막 패턴 형성 기판, 디바이스의 제조 방법, 전기 광학 장치 및 전자 기기를 제공할 수 있다.
Claims (13)
- 기판에 오목 설치된 영역에 박막 패턴이 형성된 박막 패턴 기판으로서,상기 오목 설치된 영역은 폭이 상대적으로 넓게 형성된 확폭부(擴幅部)와, 상기 확폭부에 접속된 선상부(線狀部)를 구비하고,상기 확폭부의 평균 직경이 상기 선상부의 선폭(線幅)의 2배 이하로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 박막 패턴 기판.
- 제 1 항에 있어서,상기 확폭부는 상기 선상부의 선폭 방향과 이에 직교하는 방향에서 직경이 동일한 등방(等方) 형상을 갖고 있고,상기 확폭부의 직경이 상기 선상부의 선폭의 2배 이하로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 박막 패턴 기판.
- 제 1 항에 있어서,상기 확폭부는 상기 선상부의 선폭 방향과 이에 직교하는 방향에서 직경이 다른 이방(異方) 형상을 갖고 있고,상기 확폭부의 평균 직경이 상기 선상부의 선폭의 2배 이하로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 박막 패턴 기판.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 확폭부의 등방 형상은 원 형상인 것을 특징으로 하는 박막 패턴 기판.
- 제 3 항에 있어서,상기 확폭부의 이방 형상은 타원 형상이고, 상기 확폭부의 장경(長徑)과 단경(短徑)의 조화 평균이 상기 선상부의 선폭의 2배 이하로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 박막 패턴 기판.
- 제 1 항에 있어서,상기 확폭부는 상기 박막 패턴의 건조 전의 재료인 기능액이 주입되는 액체 주입부이고,상기 선상부는 상기 액체 주입부에 주입된 상기 기능액이 유입 가능하게 상기 액체 주입부에 접속된 선상의 액체 유동부인 것을 특징으로 하는 박막 패턴 기판.
- 제 1 항에 있어서,상기 기판에는 뱅크부가 형성되어 있고, 상기 뱅크부의 내측이 상기 오목 설치된 영역에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 박막 패턴 기판.
- 제 1 항에 있어서,상기 뱅크부 내측의 상기 오목 설치된 영역이 친액성부(親液性部)인 것을 특징으로 하는 박막 패턴 기판.
- 제 1 항에 있어서,상기 확폭부에 잉크젯법에 의해 기능액이 주입되는 것을 특징으로 하는 박막 패턴 기판.
- 제 1 항에 있어서,상기 뱅크부 내측의 상기 오목 설치된 영역이 도전성의 패턴인 것을 특징으로 하는 박막 패턴 기판.
- 기판 표면에 박막 패턴을 형성하여 디바이스를 제조하는 제조 방법으로서,확폭부를 형성하는 공정과,상기 확폭부에 기능액이 유동하도록 접속하여 배치된 선상부를 형성하는 공정과,상기 확폭부에 상기 기능액을 주입하는 공정과,상기 확폭부로부터 상기 기능액이 선상부로 흘러들어가는 공정과,상기 선상부로 흘러들어간 상기 기능액을 건조하여 박막 패턴을 형성하는 건조 공정을 구비하고,상기 확폭부의 선폭의 평균 직경이 상기 선상부의 선폭의 2배 이하로 되도록 한 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조 방법.
- 제 1 항에 기재된 박막 패턴 기판을 갖는 디바이스를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
- 제 12 항에 기재된 전기 광학 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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