KR101186919B1 - 표시장치의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

종래의 포토리소그래피를 이용한 배선 작업 공정에서는, 레지스트나 배선 재료 또는 플라즈마 처리 시에 필요한 프로세스 가스 등이 많이 낭비되었다. 또한, 진공장치 등의 배기수단이 필요하므로, 장치 전체가 대형화하기 때문에, 처리 기판의 대형화에 수반하여 제조 비용이 증가한다. 그래서, 레지스트나 배선 재료를 액적으로서 기판상에 필요한 개소에 직접 분사하고, 패턴을 그린다는 방법을 적용한다. 또한, 에칭이나 애싱 등의 기상반응 프로세스를 대기압 또는 대기압 근방하에서 행하는 방법을 적용한다.

Description

표시장치의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING DISPLAY DEVICE}
본 발명은, 박막 트랜지스터(TFT)로 대표되는 절연 게이트형 전계효과 트랜지스터를 구비하는 표시장치의 제조방법에 관한 것이다.
최근, 액정디스플레이(LCD)나 EL디스플레이로 대표되는 플랫패널 디스플레이(FPD)는 지금까지의 CRT를 대신하는 표시장치로서 주목을 모으고 있다. 특히, 액티브 매트릭스 구동의 대형 액정패널을 탑재한 대화면 액정 텔레비전의 개발은, 액정패널 메이커에 있어서 주력해야 할 중요한 과제로 되고 있다.
액티브 매트릭스 구동의 액정패널에는, 스위칭소자로서 박막 트랜지스터(TFT)가 형성되어 있다. 종래, 박막 트랜지스터 등의 회로 패턴의 제작에는, 진공 프로세스에 의한 막 형성, 포토리소그래피가 사용될 수 있었다.
막 형성은, 처리실 내부를 펌프에 의해 감압상태로 해서 박막을 퇴적하는 방법이며, CVD(화학기상반응법:Chemical Vapor Deposition)법, 스퍼터링법, 증착법 등의 방법이 있다. 포토리소그래피는, 노광장치에 의해 레지스트 마스크를 제작하고, 레지스트 마스크로 보호되지 않는 부분의 박막을 에칭함으로써, 박막을 소망하는 형상으로 하는 기술이다.
진공 프로세스에서는, 피처리 기판을 프로세스 챔버에 반송하고, 프로세스 챔버 내를 진공상태로 한 후, 막 형성, 에칭, 애싱 등의 처리를 행한다. 프로세스 챔버 내를 진공상태에 하려면, 배기수단이 필요하다. 배기수단은 처리장치 외부에 설치된 터보 분자 펌프나 로터리 펌프, 드라이 펌프 등으로 대표되는 펌프와, 그것들을 관리, 제어하는 수단 또는, 펌프와 처리실을 연결시켜서 배기계를 구성하는 배관, 밸브, 압력계, 유량계 등으로 구성된다. 이들 설비를 부대시키기 위해서는, 처리장치 이외에 배기계의 비용과 배기계를 설치하기 위한 스페이스가 필요로 되고, 처리장치 전체의 사이즈와 비용이 증대한다.
도 1(A)~(H)에 종래기술인 포토리소그래피의 프로세스 플로우도를, 도 1(Ⅰ)~(O)에 공정모식도를 나타냈다. 포토리소그래피의 프로세스는, 우선 감광성의 레지스트(포토레지스트)를 기판에 퇴적한 피막 상에 스핀 도포하는 것으로, 피막 전체 면에 상기 레지스트를 넓힌다(도 1(A), (I)). 프리베이크에 의해 용제를 증발시켜서 포토레지스트를 고화한 후(도 1(B), (J)), 포토마스크를 거쳐서 광 조사를 행하여, 상기 레지스트를 감광시킨다(노광:도 1(C), (K)). 포토레지스트에는, 빛이 조사된 부분이 현상액에 가용성이 되는 포지티브형 포토레지스트와 빛이 조사된 부분이 현상액에 난용성이 되는 네가티브형 포토레지스트가 있다. 도 1은 포지티브형 레지스트에 의한 포토리소그래피의 프로세스 플로우도 및 공정모식도이다. 다음에, 광조사된 부분의 포토레지스트를 현상액에 의해 용해하고(도 1(D),(E), (L)), 포스트베이크로 포토레지스트의 내(耐)에칭성을 향상시킨다(도 1(F),(M)). 여기까지의 프로세스로, 포토 마스크에 형성되어 있는 패턴과 동형상의 레지스트 패턴이 피막 상에 전사되게 된다. 또한, 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 레지스트 패턴으로 보호되지 않는 피막 부분을 에칭한다(도 1(G), (N)). 최후로, 마스크로서 사용된 레지스트 패턴을 박리하는 것으로(도 1(H), (O)), 포토 마스크에 형성되어 있었던 패턴과 동일 형상의 피막 패턴을 형성할 수 있다.
그러나, 종래의 진공 프로세스에서는, 제5세대(예를 들면 1000×1200mm 혹은 1100 ×1250mm), 제6세대(예를 들면 1500×1800mm)로 하는 기판의 대형화와 함께 프로세스 챔버의 용적이 증대한다. 이 때문에, 프로세스 챔버를 감압해서 진공상태로 하기 위해서는, 보다 대규모인 배기계가 필요로 되고, 장치의 설치 면적 및 중량이 증대한다. 또한, 공장, 건물의 거대화와 건물의 내하중성에의 요구를 높이고, 설비투자의 증대를 일으킨다. 배기에 필요한 시간도 길어져, 처리량(throughput)은 증가한다. 또한, 전력, 물, 가스 등의 유틸리티나 약액의 사용량이 증가함으로써, 제조 비용의 증가를 야기한다. 뿐만이 아니라, 환경부하의 증대로 연결된다.
또한, 종래의 포토리소그래피 프로세스에서는, 기판의 전체 면에 형성한 레지스트막이나 피막(금속, 반도체막 등)은 그 대부분이 제거되어버려, 레지스트막이나 피막이 기판에 잔존하는 비율은, 수~수십% 정도이었다. 특히, 레지스트막은 스핀 도포에 의해 형성될 때, 약 95%가 낭비되어 졌다. 즉, 재료의 대부분을 폐기하는 것으로 되고, 진공프로세스와 동일하게 제조 비용에 영향을 미치게 할 뿐으로, 환경부하의 증대를 초대하고 있었다. 이와 같은 경향은 제조라인에 흐르는 기판 사이즈가 대형화하는 만큼 현재화해 왔다.
전술한 종래기술의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 있어서는 포토레지스트를 직접 피막 상에 분사해서 레지스트 패턴을 형성하는 수단을 설명했다. 또한, 대기압 혹은 대기압 근방의 압력으로 플라즈마를 발생시켜, 막형성, 에칭 및 애싱 등의 기상반응 프로세스를 국소적으로 행하는 수단을 설명했다.
본 발명에 있어서는, 상기한 액적분사를 행하기 위한 수단으로서, 점(点)형의 액적분사 구멍을 가지는 헤드를 구비하는 액적분사장치 및 점형의 분사 구멍을 선형으로 배치한 액적분사 구멍을 가지는 헤드를 구비하는 액적분사장치를 사용했다.
또 본 발명에 있어서는, 상기한 기상반응 프로세스를 행하는 수단으로서 대기압 또는 대기압 근방의 압력에서의 플라즈마 발생수단을 구비하는 플라즈마 처리장치를 사용했다.
상기한 액적을 분사하는 수단 혹은 상기한 국소적인 기상반응 프로세스는, 대기압 중 또는 대기압 근방하에서 행하도록 했다. 이에 따라, 종래의 진공 프로세스에서 필요로 되었던 프로세스 챔버 내를 감압해서 진공상태로 하기 위한 배기계를 생략하는 것이 가능해 졌다. 따라서, 기판의 대형화에 따라 대규모화하는 배기계를 간략화할 수 있고, 설비 비용을 감소할 수 있다. 또, 이에 따라, 배기를 위한 에너지 등을 억제하는 것이 가능해지고, 환경부하의 감소로 연결된다. 또한, 배기를 위한 시간을 생략할 수 있으므로, 처리량이 향상하고, 보다 효율적으로 액정패널의 생산을 행하는 것이 가능해 졌다.
이들 수단을 적용함에 의해, 종래의 과제이었던 레지스트, 피막(금속, 반도체 등) 및 기상반응 프로세스에 사용하는 가스의 사용량을 대폭 감소할 수 있었다.
이상과 같이, 점형의 액적분사 구멍을 배치한 액적조사 헤드를 가지는 액적분사장치와, 점형의 액적분사 구멍을 선형으로 배치한 액적분사 헤드를 가지는 액적분사장치 및, 대기압하에서의 플라즈마 발생수단을 가지는 플라즈마 처리장치를 이용하여 표시장치를 제작하는 것으로, 재료(액적분사법에서는, 배선 등의 재료, 플라즈마에서는 가스)의 낭비를 감소하는 것이 가능해 진다. 동시에 제작 비용을 삭감하는 것이 가능하게 된다. 또한, 상기 장치를 사용하는 것으로, 공정의 간편화, 장치 나아가서는 제조공장의 소규모화 또는 공정의 단시간화를 꾀하는 것이 가능해 진다. 또, 종래 필요로 되었던 배기계통의 설비를 간략화할 수 있는 등 에너지를 감소할 수 있기 때문에, 환경부하를 감소할 수 있고, 설비투자 등의 투자 비용은 크게 감소했다.
또한, 본 발명은 대형기판에 대응한 제조 프로세스이고, 종래의 장치의 대형화에 따른 장치의 대형화, 처리 시간의 증가 등 모든 문제를 해결하는 것이다.
본 발명은, 이러한 조성물을 이용하여 배선 패턴을 형성하는 것으로 선폭이 1~10㎛ 정도의 배선 패턴의 형성도 용이해진다. 또한, 마찬가지로 콘택홀의 직경이 1~10㎛ 정도이어도, 조성물을 그 중에 충전할 수 있다. 즉, 미세한 배선 패턴으로 다층배선구조를 형성할 수 있다.
또, 금속미립자를 치환하여, 절연 물질의 미립자를 사용하면, 마찬가지로 절연성의 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 본 실시예는, 상기한 실시 형태, 실시예와 자유롭게 조합할 수 있다.
도 1(A)~(O)는 포토리소그래피의 프로세스를 설명하는 도면,
도 2(A)~(F)는 본 발명의 실시 형태1에 따른 처리 공정의 모식도,
도 3은 본 발명의 점형액적분사장치를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 점형액적분사장치에 있어서의 헤드의 바닥을 도시한 도면,
도 5(A)~(F)는 본 발명의 대기압 플라즈마 처리장치의 플라즈마 발생부의 구성을 도시한 도면,
도 6(A)~(C)는 본 발명의 선형액적분사장치를 도시한 도면,
도 7(A)~(B)은 본 발명의 선형액적분사장치에 있어서의 헤드의 바닥을 도시한 도면,
도 8(A)~(B)은 본 발명의 대기압 플라즈마 처리장치의 플라즈마 발생부의 구성을 도시한 도면,
도 9(A)~(D)은 본 발명의 실시 형태4에 따른 처리 공정의 모식도,
도 10(A)~(F)는 본 발명의 실시 형태5에 따른 처리 공정의 모식도,
도 11(A)~(E)는 본 발명의 실시예1에 따른 제조공정의 모식도,
도 12(A)~(E)는 본 발명의 실시예1에 따른 제조공정의 모식도,
도 13(A)~(F)은 본 발명의 실시예1에 따른 제조공정의 모식도,
도 14(A)~(E)은 본 발명의 실시예1에 따른 제조공정의 모식도,
도 15(A)~(D)은 본 발명의 실시예1에 따른 제조공정의 모식도,
도 16(A)~(F)는 본 발명의 실시예2에 따른 제조공정의 모식도,
도 17(A)~(C)는 본 발명의 실시예3에 따른 전자기구를 나타내는 도면이다.
(실시 형태 1)
본 발명의 실시 형태는, 액적분사장치와 대기압 또는 대기압 근방에서의 압력에서 플라즈마 발생수단을 가지는 플라즈마 처리장치를 사용하는 것으로, 원하는 사이즈의 유리기판에 반도체장치의 배선 패턴을 제작한다. 특히, 본 발명은, 제5세대(예를 들면 1000×1200mm 혹은 1100×1250mm), 제6세대(예를 들면 1500×1800mm)라고 하는 대형화하는 기판에의 적용을 의도한 것이다. 이하, 본 발명의 실시 형태 1에 대해서, 첨부 도면인 도 2를 참조해서 설명한다.
또, 실시 형태 1에 있어서 간단히 액적 분사장치라고 할 경우에는, 점형의 액적분사 구멍을 갖는 헤드를 구비하는 액적 분사장치 및 점형의 분사 구멍을 선형으로 배치한 액적분사 구멍을 갖는 헤드를 구비하는 액적 분사장치의 어느 하나를 포함하는 것으로 한다.
최초에, 공지의 방법, 예를 들면 스퍼터 또는 CVD법을 이용하여, 피처리 기판(201)상에 피막(202)을 막 형성 한다(도 2(A)). 다음에, 후술하는 액적분사 헤드(203)를 가지는 액적 분사장치를 사용하여, 액적분사 구멍으로부터 분사되는 액적을 포개도록 분사한다(도 2(B)). 즉, 액적을 포개도록 분사하면서, 도 2(B)에 나타내는 화살표의 방향으로 액적분사 헤드를 주사한다. 이때, 점형의 액적분사 구멍으로부터 분사되는 액적을 포개도록 분사하는 것으로, 레지스트 패턴(204)이 점형이나 선형으로 형성된다(도 2(C)). 레지스트 패턴(204)의 형성에 있어서는, 헤드를 주사하는 것만 아니라 기판을 주사해도 되고, 또 헤드와 기판의 주사를 조합하는 것으로, 점형이나 선형으로 한정하지 않고 임의의 형상의 레지스트 패턴을 형성하는 것도 가능하다. 다음에, 베이크한 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 후술하는 플라즈마 발생수단을 가지는 플라즈마 처리장치를 이용하여, 대기압 또는 대기압 근방의 압력에서 피막(202)을 에칭한다(도 2(D)). 피막(202) 중 레지스트 패턴(204)으로 마스크되지 않은 부분, 즉 피막(202)의 노출된 부분이, 가스에 의해 에칭된다(도 2(E)). 피막(202)을 에칭한 후, 레지스트 패턴(204)을 박리한다. 레지스트 패턴(204)의 박리는 화학약품에 레지스트를 용해하는 웨트(습식) 처리, 상기 플라즈마 발생수단을 가지는 플라즈마 발생장치에 의한 애싱(드라이 처리) 및 웨트 처리와 드라이 처리를 병용해도 된다. 그 결과, 레지스트 패턴(204)의 형상과 같은 형상을 한 피막의 패턴이 형성된다(도 2(E)). 또, 애싱 때의 가스는, 일반적으로 산소를 사용한다.
(실시 형태 2)
이하, 실시 형태 1에서 사용할 수 있는 점형의 액적분사 구멍을 배치한 액적분사 헤드를 갖는 액적분사장치를, 첨부된 도면을 참조해서 설명한다. 도 3은 점형 액적 분사장치의 1구성 예에 대해서 나타낸 개략 사시도이며, 또 도 4는 이 점형 액적 분사장치에 사용하는 노즐을 배치한 헤드부에 대해서 나타낸 도면이다.
도 3에 나타내는 점형 액적 분사장치는, 장치 내에 헤드(306)를 가지고, 해당 헤드(306)에 의해 액적을 분사하는 것으로, 기판(302)에 원하는 액적 패턴을 얻는 것이다. 본 점형 액적 분사장치에 있어서는, 기판(302)으로서, 원하는 사이즈의 유리기판 이외에, 플라스틱 기판으로 대표되는 수지기판 또는 실리콘으로 대표되는 반도체 웨이퍼 등의 피처리물에 적용할 수 있다.
도 3에 있어서, 기판(302)은 반입구(304)로부터 케이스(301) 내부에 반입하고, 액적 분사 처리를 종료한 기판을 반출구(305)로 반출한다. 케이스(301) 내부에 있어서, 기판(302)은 반송대(303)에 탑재되고, 반송대(303)는 반입구와 반출구를 연결하는 레일(310a, 310b) 위를 이동한다.
헤드 지지부(307a 및 307b)는 액적을 분사하는 헤드(306)를 지지하고, X-Y평면 내의 임의의 개소에 헤드(306)를 이동시키는 기구이다. 헤드 지지부(307a)는 반송대(303)와 평행한 X방향으로 이동하고, 헤드 지지부(307a)에 고정된 헤드 지지부(307b)에 장착된 헤드(306)는, X방향에 수직한 Y방향으로 이동한다. 기판(302)이 케이스(301) 내부에 반입되면, 이와 동시에 헤드 지지부(307a) 및 헤드(306)가 각각 X, Y방향을 이동하고, 액적 분사 처리를 행하는 초기의 소정의 위치로 설정된다. 헤드 지지부(307a) 및 헤드(306)의 초기 위치로의 이동은, 기판반입시, 또는 기판반출 시에 행하는 것으로, 효율적으로 분사 처리를 행할 수 있다.
액적 분사 처리는, 반송대(303)의 이동에 의해, 기판(302)이 헤드(306)가 대기하는 소정의 위치에 도달하면 시작한다. 액적 분사 처리는, 헤드 지지부(307a), 헤드(306) 및 기판(302)의 상대적인 이동과, 헤드 지지부에 지지되는 헤드(306)로부터의 액적 분사의 조합에 따라서 달성된다. 기판이나 헤드 지지부, 헤드의 이동 속도와, 헤드(306)로부터의 액적을 분사하는 주기를 조절하는 것으로, 기판(302) 상에 원하는 액적 패턴을 그릴 수 있다. 특히, 액적 분사 처리는 고도의 정밀도가 요구되기 때문에, 액적분사 시는 반송대(303)의 이동을 정지시키고, 제어성이 높은 헤드 지지부(307) 및 헤드만을 주사시키는 것이 바람직하다. 헤드(306) 및 헤드 지지부(307a)의 구동에는 써보 모터나 펄스 모터 등, 제어성이 높은 구동방식을 선택하는 것이 바람직하다. 또한, 헤드(306) 및 헤드 지지부(307a)의 X-Y방향에 있어서의 각각의 주사는 일 방향에만 한정하지 않고, 왕복 또는 왕복의 반복을 행하는 것으로, 액적 분사 처리를 행해도 된다. 상기한 피처리물 및 헤드 지지부의 이동에 따라서, 기판 전역에 액적을 분사할 수 있다.
액적은, 케이스(301) 외부에 설치한 액적 공급부(309)로부터 케이스 내부에 공급되고, 또한 헤드 지지부(307a, 307b)를 거쳐서 헤드(306) 내부의 액실에 공급된다. 이 액적 공급은 케이스(301) 외부에 설치한 제어수단(308)에 의하여 제어되지만, 케이스 내부에 있어서의 헤드 지지부(307a)에 내장하는 제어수단에 의해 제어해도 된다.
제어수단(30)은 상기의 액적공급의 제어 이외에, 반송대, 헤드 지지부 및 헤드의 이동과 이에 대응한 액적 분사의 제어가 주요 기능이다. 또, 액적 분사에 의한 패턴 그리기의 데이터는 해당 장치 외부로부터 CAD 등의 소프트웨어를 통해서 다운로드하는 것이 가능하고, 이들 데이터는 도형 입력이나 좌표 입력 등의 방법에 의해 입력한다. 또, 액적으로서 사용하는 조성물의 잔량을 감지하는 기구를 헤드(306) 내부에 설치하고, 제어수단(308)에 잔량을 나타내는 정보를 전송하는 것으로, 자동 잔량 경고기능을 부가시켜도 된다.
도 3에는 기재하지 않았지만, 기판이나 기판상의 패턴으로의 위치 맞춤을 위한 센서나, 케이스로의 가스 유입 수단, 케이스 내부의 배기수단, 기판을 가열처리하는 수단, 기판에 광을 조사하는 수단, 거기에다 온도, 압력 등 다양한 물성 값을 측정하는 수단 등을 필요에 따라서 더 설치해도 된다. 또, 이들 수단도 케이스(301) 외부에 설치한 제어수단(308)에 의해서 일괄 제어하는 것이 가능하다. 또한, 제어수단(308)을 LAN케이블, 무선LAN, 광파이버 등으로 생산관리 시스템 등에 접속하면, 공정을 외부로부터 일률 관리하는 것이 가능하고, 생산성을 향상시키는 것에 연결된다.
다음에, 헤드(306) 내부의 구조를 설명한다. 도 4는 도 3의 헤드(306)의 Y방향에 평행한 단면도이다.
도 4에 있어서, 외부로부터 헤드(401)의 내부에 공급되는 액적은 액실 유로(402)를 통과해서 예비 액실(403)에 축적된 후, 액적을 분사하기 위한 노즐(409)로 이동한다. 노즐부는 적당한 액적을 노즐 내에 장전하기 위해서 설치된 유체 저항부(404)와, 액적을 가압해 노즐 외부에 분사하기 위한 가압실(405) 및, 액적 분사 구멍(407)으로 구성되어 있다.
여기서, 액적 분사 구멍(407)의 지름은, 0.1~50㎛(적합하게는, 0.6~26㎛)로 설정하고, 노즐에서 분사되는 조성물의 분사량은 0.00001pl~50pl(적합하게는 0.0001~40pl)로 설정한다. 이 분사량은 노즐의 지름의 크기에 비례해서 증가한다. 또한, 피처리물과 액적 분사 구멍(407)과의 거리는 원하는 개소에 분사하기 위해서, 가능한 한 근접시켜 두는 것이 바람직하고, 적합하게는 0.1~2mm 정도로 설정한다. 또, 액적 분사 구멍(407)의 지름을 바꾸지 않고, 압전소자에 인가되는 펄스 전압을 바꿈으로써 분사량을 제어하는 것도 가능하다. 이것들의 분사 조건은, 선폭이 약 10㎛ 이하가 되도록 설정해 두는 것이 바람직하다.
가압실(405)의 측벽에는, 전압인가에 의해 변형하는 티탄산?지르코늄산?납(Pb(Zr,Ti)O3) 등의 피에조 압전효과를 가지는 압전소자(406)를 배치하고 있다. 이에 따라, 원하는 노즐에 배치된 압전소자(406)에 전압을 인가하는 것으로, 압전소자가 변형하고, 가압실(405)의 내용적이 감소하는 것으로부터 액적이 밀어내져서, 외부에 액적(408)을 분사할 수 있다.
본 발명에서는 액적분사를 압전소자를 사용한, 소위 피에조 방식으로 행하지만, 액적의 재료에 따라서는, 발열체를 발열시켜 기포를 생기게 해 액적을 밀어내는, 소위 서멀 잉크젯 방식을 이용하여도 된다. 이 경우, 압전소자(406)를 발열체로 치환하는 구조가 된다.
또한, 액적 분사를 위한 노즐부(410)에 있어서는, 액적과, 액실유로(402), 예비액실(403), 유체 저항부(404), 가압실(405), 더욱이는 액적 분사(407)와의 흡습성이 중요하게 된다. 이에 따라, 재질과의 흡습성을 조정하기 위한 탄소막, 수지막 등(도시 생략)을 각각의 유로에 형성해도 된다.
상기한 수단에 의해, 액적을 처리기판 상에 분사할 수 있다. 액적분사 방식에는, 액적을 연속해서 분사시켜 연속한 점형의 패턴을 형성하는, 소위 시퀀셜 방식(디스펜서 방식)과, 액적을 점형으로 분사하는, 소위 온디맨드 방식이 있고, 본 발명에 있어서의 장치 구성에서는 온디맨드 방식을 나타냈지만, 시퀀셜 방식에 의한 헤드를 사용하는 것도 가능하다.
상기한 점형 액적 분사장치의 액적으로서 사용할 수 있는 조성물은, 포토레지스트, 폴리이미드 등의 수지를 사용할 수도 있다. 피막을 에칭할 때에 마스크가 되는 재료이면, 포토레지스트와 같이 감광성일 필요는 없다. 또한, 전도체(도전층)를 형성하기 위해서 점형 액적 분사장치의 액적으로서 사용할 수 있는 조성물은 페이스트 상태의 금속재 또는 상기 페이스트 상태의 금속을 분산시킨 도전성 폴리머 등의 유기계 용액, 또는 초미립자 상태의 금속재료와 상기 금속재료를 분산시킨 도전성 폴리머 등의 유기계 용액 등을 사용할 수 있다.
특히, 초미립자 상태의 금속재료는 수㎛~서브㎛의 미립자, nm 레벨의 초미립자 또는 이들 모두를 포함하는 것을 사용할 수 있다. 상기 조성물에 nm 레벨의 초미립자 상태의 금속재료를 사용했을 경우에는, 콘택홀이나 폭이 좁은 홈부 등에 충분히 회전해 들어가는 사이즈의 상기 초미립자 상태의 금속재료를 선택할 필요가 있다.
상기한 점형 액적 분사장치의 액적으로서 사용할 수 있는 조성물은, 감광성의 레지스트, 페이스트 상태의 금속재료 또는 상기 페이스트 상태의 금속을 분산시킨 도전성 폴리머 등의 유기계용액, 더욱이는 초미립자상의 금속재료와 상기 금속재료를 분산시킨 도전성 폴리머 등의 유기계 용액 등을 사용할 수 있다. 특히 초미립자 상태의 금속재료는 수㎛~서브㎛의 미립자, nm 레벨의 초미립자 또는 이것들을 모두 포함하는 것을 사용할 수 있다. 상기 조성물에 상기 초미립자 상태의 금속재료를 사용했을 경우에는, 콘택홀이나 폭이 좁은 홈부 등에 충분히 회전해 들어가는 사이즈의 상기 초미립자 상태의 금속재료를 선택할 필요가 있다. 이들 액적은, 기판의 반송대(303)에 부착할 수 있었던 가열기구(도시 생략)를 사용하여, 액적 착탄 시에 가열 건조시켜도 되고, 필요영역에 액적 착탄이 완료한 후, 혹은 모든 액적 분사 처리가 완료한 후에 가열 건조시켜도 된다. 상기 레지스트는 가열처리에 의해 베이크되어 에칭 시의 마스크로서 사용할 수 있다. 또, 상기 초미립자상태의 금속재료를 포함하는 유기계 용액은, 가열처리에 의해 유기계 용액이 휘발하고, 초미립자 상태의 금속이 결합하는 것으로 금속배선으로서 사용할 수 있다.
또한, 조성물의 점도는 20cp 이하가 적합하며, 이것은 건조가 발생하는 것을 방지하거나, 토출구로부터 조성물을 원활하게 토출할 수 있도록 하거나 하기 위해서이다. 또한, 조성물의 표면장력은, 40mN/m 이하가 적합하다. 단, 사용하는 용매나 용도에 맞추어서, 조성물의 점도 등은 적절히 조정하면 된다. 일례로서, ITO나, 유기 인듐, 유기 주석을 용매에 용해 또는 분산시킨 조성물의 점도는 5~20mPa?S, 은을 용매에 용해 또는 분산시킨 조성물의 점도는 5~20mPa?S, 금을 용매에 용해 또는 분산시킨 조성물의 점도는 5~20mPa?S로 설정하면 된다.
이상의 점형 액적 분사장치는, 종래의 포토리스그래피 프로세스에 있어서의 레지스터 도포 공정이나 막 형성, 에칭과 다르고, 대기압 또는 대기압 근방하에서 행할 수 있다. 대기압 근방으로는 5Torr~800Torr의 압력범위를 나타낸다. 특히, 상기 액적 분사장치는 800Torr 정도의 양압하에서 액적의 분사를 행하는 것도 가능하다.
이상의 점형 액적 분사장치를 사용한 본 발명의 실시 형태 1에 있어서는, 포토레지스트의 패턴을 필요한 부분에만 형성하는 것으로, 종래 사용하고 있는 스핀 도포에 비해서, 레지스트의 사용량을 각별히 감소하는 것이 가능해 진다. 또한, 노광, 현상, 린스라고 하는 공정을 생략할 수 있기 때문에, 공정을 간략화할 수 있다.
다음에 실시 형태 1에서 사용하는 대기압 플라즈마 처리장치를, 첨부된 도면을 참조해서 설명한다. 도 5(A)는 본 발명에 있어서 사용할 수 있는 플라즈마 처리장치의 일례의 평면도이며, 도 5(B)는 단면도이다. 동 도면에 있어서, 카세트실(16)에는, 원하는 사이즈의 유리기판, 플라스틱 기판으로 대표되는 수지기판 등의 피처리물(13)이 세트된다. 피처리물(13)의 반송 방식으로서는, 수평반송을 들 수 있지만, 제5세대 이후의 미터각(meter角)의 기판을 사용할 경우에는, 반송기의 점유 면적의 감소를 목적으로서, 기판을 종간격으로 한 종형 반송을 행해도 된다.
반송실(17)에서는, 카세트실(16)에 배치된 피처리물(13)을 반송기구(20:로보트암)로 플라즈마 처리실(18)로 반송한다. 반송실(17)에 인접하는 플라즈마 처리실(18)에는, 기류제어수단(10), 원통형의 전극을 가지는 플라즈마 발생수단(12), 플라즈마 발생수단(12)을 이동시키는 레일(14a, 14b), 피처리물(13)의 이동을 행하는 이동수단(15) 등이 설치된다. 또한, 필요에 따라서, 램프 등의 공지의 가열수단(도시 생략)이 설치된다.
기류제어수단(10)은 방진을 목적이라고 하는 것이며, 분출구(23)로부터 분사되는 불활성 가스를 이용하여, 외기로부터 차단되도록 기류의 제어를 행한다. 플라즈마 발생수단(12)은, 피처리물(13)의 반송방향에 배치된 레일(14a) 또는 해당 반송방향에 수직한 방향에 배치된 레일(14b)에 의해, 소정의 위치로 이동한다. 또, 피처리물(13)은 이동수단(15)에 의해 반송방향으로 이동한다. 실제로 플라즈마 처리를 행할 때는, 플라즈마 발생수단(12) 및 피처리물(13)의 어느 쪽을 이동시켜도 된다.
다음에, 플라즈마 발생수단(12)의 상세에 대해서 도 5(C)~(F)를 사용하여 설명한다. 도 5(C)는 원통형의 전극을 가지는 플라즈마 발생수단(12)의 사시도를 나타내고, 도 5(D)~(F)에는 해당 원통형의 전극의 단면도를 나타낸다.
도 5(D)에 있어서, 점선은 가스의 경로를 나타내고, 참조부호 21, 22는 알루미늄, 동 등의 도전성을 갖는 금속으로 이루어지는 전극이며, 제1전극(21)은 전원(29:고주파전원)에 접속된다. 또, 제1전극(21)에는 냉각수를 순환시키기 위한 냉각계(도시 생략)가 접속되어 있어도 된다. 냉각계를 설치하면, 냉각수의 순환에 의해 연속적으로 표면처리를 행할 경우의 가열을 방지하여, 연속 처리에 의한 효율의 향상이 가능해 진다. 제2전극(22)은, 제1전극(21)의 주위를 둘러싸는 형상을 가지고, 전기적으로 접지되어 있다. 그리고, 제1전극(21)과 제2전극(22)은, 그 선단에 노즐형의 가스의 미세 구멍을 가지는 원통형을 가진다.
또, 이 제1전극(21) 또는 제2전극(22)의 적어도 한쪽의 전극의 표면을 고체유전체로 덮는 것이 바람직하다. 고체 유전체로서는, 이산화실리콘, 산화알루미늄, 이산화지르코늄, 이산화티탄 등의 금속산화물, 폴리에티렌테라프탈레이트, 폴리테트라플로로에틸렌 등의 플라스틱, 유리, 티탄산바륨 등의 복합산화물 등을 들 수 있다. 고체 유전체의 형상은, 시트형이어도 필름형이어도 되지만, 두께가 0.05~4mm인 것이 바람직하다.
이 제1전극(21)과 제2전극(22)의 양쪽 전극 간의 공간에는, 밸브(27)를 거쳐서 가스공급수단(31:가스펌프)에 의해 프로세스용 가스가 공급된다. 그러면, 이 공간의 분위기는 치환되어, 이 상태에서 고주파전원(29)에 의해 제1전극(21)에 고주파전압(10~500MHz)이 인가되면, 상기 공간 내에 플라즈마가 발생한다. 그리고, 이 플라즈마에 의해 생성되는 이온, 라디칼 등의 화학적으로 활성한 여기종을 포함하는 반응성 가스 흐름을 피처리물(13)의 표면을 향해서 조사하면, 해당 피처리물(13)의 표면에 있어서 소정의 위치에 국소적인 플라즈마 표면처리를 행할 수 있다. 이때, 해당 피처리물(13) 표면과 프로세스 가스의 분사구로 이루어지는 미세 구멍과의 거리는 3mm 이하, 바람직하게는 1mm 이하, 더 바람직하게는 0.5mm 이하가 된다. 특히, 거리를 측정하기 위한 센서를 부착하고, 상기 피처리물(13) 표면과 프로세스 가스의 분사구인 미세 구멍과의 거리를 제어해도 된다.
또, 가스공급수단(31:가스펌프)에 충전되는 프로세스용 가스는, 처리실 내에서 행하는 표면처리의 종류에 맞춰서 적절히 설정한다. 또한, 배기가스(32)는, 가스 중에 혼입한 먼지를 제거하는 필터(33)와 밸브(27)를 거쳐서 배기계(30)에 회수된다. 또한, 이들 회수한 배기가스를 정제하고, 순환시킴으로써 가스를 재이용함으로써, 가스를 유효이용해도 된다.
또한, 도 5(D)와는 단면이 다른 원통형의 플라즈마 발생수단(12)을 도 5(E) 및 도 5(F)에 나타낸다. 도 5(E)는 제1전극(21)이 제2전극(22) 보다 길면서 제1전극(21)이 예각형상을 가지고, 또한 도 5(F)에 나타내는 플라즈마 발생수단(12)은 제1전극(21) 및 제2전극(22)의 사이에서 발생한 이온화한 가스 흐름을 외부로 분사하는 형상을 가진다.
대기압 또는 대기압 근방(5Torr~800Torr의 압력범위를 말함)하에서 동작하는 플라즈마 처리장치를 사용하는 본 발명은, 감압장치에 필요한 진공처리나 대기개방의 시간이 필요 없고, 복잡한 진공계를 배치할 필요가 없다. 특히, 대형기판을 사용할 경우에는, 필연적으로 챔버도 대형화하고, 챔버 내를 감압상태로 하면 처리 시간도 걸려버리기 때문에, 대기압 또는 대기압 근방하에서 동작시키는 본 장치는 유효하며, 제조 비용의 감소가 가능하게 된다.
이상으로부터, 상기한 대기압 플라즈마 처리장치를 이용하여, 본 발명의 실시 형태 1에서의 도전성 막의 에칭 및 레지스트의 애싱을 행하는 것으로, 종래의 배기 수속을 생략한 단시간에서의 처리가 가능해 졌다. 또, 배기계가 불필요해 지기 때문에, 종래의 감압처리를 가지는 장치를 사용할 경우에 비하여, 축소한 스페이스에서 제조를 행할 수 있었다.
상기한 실시 형태 1에 있어서의 배선 패턴의 제작 공정에는, 본 발명의 점형액적 분사장치와 본 발명의 대기압 플라즈마 처리장치를 병용할 수 있다. 어느 한쪽의 수단을 사용하고, 다른 쪽을 종래의 수단에 맡기는 것도 가능하지만, 공간절약화, 단시간처리, 저비용화 등을 고려하면, 상기 본 발명의 점형 액적 분사장치와 본 발명의 대기압 플라즈마 처리장치를 병용하는 것이 바람직하다.
(실시 형태 3)
실시 형태 1에서 사용할 수 있는 선형 액적 분사장치에 대해서, 첨부된 도면을 참조해서 설명한다. 본 장치는 점형의 액적분사 구멍을 선형으로 배치한 액적분사 헤드를 가지고 있다. 도 6(A)는 선형 액적 분사장치의 일 구성예에 대해서 나타낸 개략 사시도이며, 또 도 6(B)는 이 선형의 액적 분사장치에 사용하는 노즐을 배치한 헤드를 나타낸 도면이다.
도 6(A)에 나타내는 선형 액적 분사장치는, 장치 내에 헤드(606)를 가지고, 이에 따라 액적을 분사하는 것으로, 기판(602)에 원하는 액적 패턴을 얻는 것이다. 본 선형 액적 분사장치에서는, 기판(602)으로서, 원하는 사이즈의 유리기판 이외에, 플라스틱 기판으로 대표되는 수지 기판 혹은 실리콘으로 대표되는 반도체 웨이퍼 등의 기판에 적용할 수도 있다.
도 6(A)에 있어서, 기판(602)은 반입구(604)로부터 케이스(601) 내부에 반입하고, 액적 분사 처리를 종료한 기판을 반출구(605)로 반출한다. 케이스(601) 내부에 있어서, 기판(602)은 반송대(603)에 탑재되며, 반송대(603)는 반입구과 반출구를 연결하는 레일(610a, 610b) 위를 이동한다.
헤드 지지부(607)는 액적을 분사하는 헤드(606)를 지지하고, 반송대(603)와 평행하게 이동한다. 기판(602)이 케이스(601) 내부에 반입되면, 이와 동시에 헤드 지지부(607)는 헤드가 최초의 액적분사 처리를 행하는 소정의 위치에 맞도록 이동한다. 헤드(606)의 초기 위치로의 이동은, 기판 반입 시 혹은 기판 반출 시에 행하는 것으로 효율적으로 분사 처리를 행할 수 있다.
액적 분사 처리는, 반송대(603)의 이동에 의해 기판(602)이 헤드(606)가 대기하는 소정의 위치에 도달하면 시작한다. 액적 분사 처리는 헤드 지지부(607) 및 기판(602)의 상대적인 이동과 헤드 지지부에 지지되는 헤드(606)로부터의 액적분사의 조합에 의해 달성된다. 기판이나 헤드 지지부의 이동 속도와, 헤드(606)로부터의 액적을 분사하는 주기를 조절하는 것으로 기판(602) 상에 원하는 액적 패턴을 그릴 수 있다. 특히, 액적분사 처리는 고도의 정밀도가 요구되기 때문에, 액적분사 시는 반송대의 이동을 정지시켜, 제어성이 높은 헤드 지지부(607)만을 순차적으로 주사시키는 것이 바람직하다. 헤드(606)의 구동에는 써보 모터나 펄스모터 등, 제어성이 높은 구동방식을 선택하는 것이 바람직하다. 또한, 헤드(606)의 헤드 지지부(607)에 의한 주사는 일 방향만으로 한정하지 않고, 왕복 혹은 왕복의 반복을 행하는 것으로 액적분사 처리를 행해도 된다. 상기한 기판 및 헤드 지지부의 이동에 의해, 기판 전역에 액적을 분사할 수 있다.
액적은, 케이스(601) 외부에 설치한 액적 공급부(609)로부터 케이스 내부에 공급되어, 헤드 지지부(607)를 더 거쳐서 헤드(606) 내부의 액실에 공급된다. 이 액적공급은 케이스(601) 외부에 설치한 제어수단(608)에 의해 제어되지만, 케이스 내부에 있어서의 헤드 지지부(607)에 내장하는 제어수단에 의해 제어해도 된다.
제어수단(608)은 상기한 액적 공급의 제어 이외에, 반송대 및 헤드 지지부의 이동과 이에 대응한 액적 분사의 제어가 주요 기능이 된다. 또, 액적 분사에 의한 패턴 그리기의 데이터는 해당 장치 외부로부터 CAD 등의 소프트웨어를 통해서 다운로드하는 것이 가능하고, 이들 데이터는 도형 입력이나 좌표 입력 등의 방법에 의해 입력한다. 또, 액적으로서 사용하는 조성물의 잔량을 감지하는 기구를 헤드(606) 내부에 설치하고, 제어수단(608)에 잔량을 나타내는 정보를 전송하는 것으로, 자동 잔량 경고기능을 부가시켜도 된다.
도 6(A)에는 기재되어 있지 않지만, 기판이나 기판상의 위치 맞춤을 위한 센서나, 케이스로의 가스 도입수단, 케이스 내부의 배기수단, 기판을 가열처리하는 수단, 기판에 광을 조사하는 수단, 거기에다 온도, 압력 등, 다양한 물성 값을 측정하는 수단 등을, 필요에 따라 설치해도 된다. 또, 이들 수단도, 케이스(601) 외부에 설치한 제어수단(608)에 의해서 일괄 제어하는 것이 가능하다. 또한, 제어수단(608)을 LAN 케이블, 무선 LAN, 광파이버 등으로 생산관리시스템 등에 접속하면, 공정을 외부로부터 일률적으로 관리하는 것이 가능해 지고, 생산성을 향상시키는 것에 연결된다.
다음에, 헤드(606) 내부의 구조를 설명한다. 도 6(B)는 도 6(A)의 헤드(606)의 단면을 길이 방향으로 본 것이며, 도 6(B)의 우측이 헤드 지지부에 연결된다.
외부로부터 헤드(611)의 내부에 공급되는 액적은, 공통 액실 유로(612)를 통과한 후, 액적을 분사하기 위한 각 노즐(613)에 분배된다. 액적을 가압해 노즐 외부에 분사하기 위한 가압실(614) 및 액적분사 구멍(615)으로 구성되어 있다.
가압실(614)의 각각에는, 전압인가에 의해 변형하는 티탄산?지르코늄산?납(Pb?(Zr, Ti)O3) 등의 피에조 압전효과를 가지는 압전소자(616)를 배치하고 있다. 이에 따라, 원하는 노즐에 배치된 압전소자(616)에 전압을 인가하는 것으로, 가압실(614) 내의 액적을 압출하고, 외부에 액적(617)을 분사할 수 있다. 또, 각 압전소자는 이에 접하는 절연물(618)에 의해 절연되어 있기 때문에, 각각이 전기적으로 접촉하는 일이 없고, 개개의 노즐의 분사를 제어할 수 있다.
본 발명에서는 액적분사를 압전소자에 의한, 소위 피에조 방식으로 행하지만, 액적의 재료에 따라서는, 발열체에 의해 기포를 발생시켜서 압력을 가해 액적을 압출하는, 소위 서멀 잉크젯 방식을 이용하여도 된다.
또한, 액적분사를 위한 노즐(613)에 있어서는, 액적(617)과, 공통 액실유로(612), 가압실(614) 및 액적분사 구멍(615)과의 흡습성이 중요하게 된다. 이에 따라, 재질과의 흡습성을 조정하기 위한 탄소막, 수지막 등(도시 생략)을 공통 액실유로(612), 가압실(614) 및 액적분사 구멍(615)의 내면에 형성해도 된다.
상기한 수단에 의해, 액적을 처리 기판상에 분사할 수 있다. 액적 분사 방식에는, 액적을 연속해서 분사시켜 연속한 선형의 패턴을 형성하는, 소위 시퀀셜 방식(디스펜스 방식)과, 액적을 점형으로 분사하는, 소위 온디맨드 방식이 있으며, 본 발명에 있어서의 장치 구성에서는 온디맨드 방식을 나타냈지만, 시퀀셜 방식에 의한 분사를 사용한 장치 구성도 가능하다.
도 6(C)는 도 6(B)에 있어서 헤드 지지부(607)에 회전 기구를 구비한 장치 구성을 하고 있다. 헤드 지지부(607)를 기판 주사 방향과 수직한 방향에 대하여, 각도를 가지도록 동작시킴으로써, 헤드(606)에 배치한 액적분사 구멍에서, 인접하는 액적 분사 구멍 간의 거리보다도 짧은 거리에서 액적을 분사할 수 있다.
도 7(A), (B)는 도 6에 있어서의 헤드(606)의 바닥을 모식적으로 나타낸 것이다. 도 7(A)는 헤드(701) 바닥면에 액적분사 구멍(702)을 선형으로 배치한 기본적인 것이다. 이에 대하여, 도 7(B)에서는 헤드 바닥(701)의 액적분사 구멍(703)을 2열로 하고, 각각의 열을 피치의 반 정도의 거리만큼 어긋나게 배치한다. 액적분사 구멍을 도 7(B)와 같은 배치로 하면, 기판의 주사 방향에 수직한 방향의 주사를 하기 위한 기구를 설치하는 일 없이, 상기 방향으로 연속한 피막 패턴을 형성할 수 있고, 나아가서는 피막을 임의의 형상으로 할 수 있다.
또한, 상기 액적은, 경사를 갖는 기판(602)에 분사해도 된다. 상기 경사는 헤드(606) 혹은 헤드 지지부(607)에 구비하는 경사 기구에 의해 경사시켜도 되고, 헤드(611)에 있어서의 액적분사 구멍(615)의 형상에 경사를 주어 액적을 경사시켜서 분사시켜도 된다. 이에 의해, 기판(602) 표면에 대한 분사된 액적과의 흡습성을 제어하는 것으로 액적의 기판으로 착탄 시의 형상을 제어하는 것이 가능해 진다.
상기한 선형 액적 분사장치의 액적으로서 사용할 수 있는 조성물은, 포토레지스트, 폴리이미드 등의 수지를 사용할 수도 있다. 피막을 에칭할 때 마스크로 되는 재료이면, 포토레지스트와 같이 감광성일 필요는 없다. 또한, 페이스트 상태의 금속재료 또는 상기 페이스트 상태의 금속을 분산시킨 도전성 폴리머 등의 유기계용액, 더욱이는 초미립자 상태의 금속재료와 상기 금속재료를 분산시킨 도전성 폴리머 등의 유기계 용액 등을 사용할 수 있다. 특히, 초미립자 상태의 금속재료는 수㎛~서브㎛의 미립자, nm 레벨의 초미립자 또는 이들 모두를 포함하는 것을 사용할 수 있다. 상기 조성물에 nm 레벨의 초미립자 상태의 금속재료를 사용했을 경우에는, 콘택홀이나 폭이 좁은 홈부 등에 충분히 회전해 들어가는 사이즈의 상기 초미립자 상태의 금속재료를 선택할 필요가 있다.
분사된 액적은, 기판의 반송대(603)에 부착할 수 있었던 가열기구(도시 생략)를 사용하고, 액적 착탄 시에 가열 건조시켜도 되고, 필요 영역에 액적의 착탄이 완료한 후, 혹은 모든 액적 분사 처리가 완료한 후에 가열 건조시켜도 된다. 포토레지스트는, 가열처리에 의해서 에칭 때의 마스크로서 사용할 수 있다. 더욱이는, 액적으로서 페이스트 상태의 금속재료 또는 상기 페이스트 상태의 금속을 포함한 유기계 용매, 또는 초미립자 상태의 금속재료와 상기 금속재료를 포함하는 유기계 용매 등을 사용하는 것으로, 배선 패턴을 액적 분사에 의해 형성할 수 있다. 또, 상기 초미립자 상태의 금속재료를 포함하는 유기계 용매는, 가열처리에 의해 유기계 용매가 휘발하고, 초미립자 상태의 금속이 결합하는 것으로 금속배선을 형성하게 된다.
이상의 선형 액적 분사장치를 사용한 본 발명의 실시 형태 1에 있어서는, 포토레지스트의 패턴을 필요한 부분에만 형성하는 것으로, 종래 사용하고 있는 스핀 도포에 비하여, 레지스트의 사용량을 각별히 감소하는 것이 가능해 진다. 또한, 노광, 현상, 린스라고 하는 공정을 생략할 수 있기 때문에, 공정을 간략화할 수 있다.
다음에, 실시 형태 1에서 사용하는 대기압 또는 대기압 근방의 압력에서 플라즈마 발생수단을 가지는 플라즈마 처리장치를, 첨부된 도면을 참조해서 설명한다. 도 8은 본 발명에서 사용되는 상기 플라즈마 처리장치의 사시도이다. 본 플라즈마 처리장치에 있어서는, 기판(802)으로서 원하는 사이즈의 유리기판의 것 이외에, 플라스틱 기판으로 대표되는 수지 기판 혹은 실리콘으로 대표되는 반도체 웨이퍼 등의 기판에 적용할 수 있다. 기판(802)의 반송방식으로서는 수평반송을 들 수 있지만, 제5세대(예를 들면 1000×1200mm 혹은 1100×1250mm), 제6세대(예를 들면 1500×1800mm)라고 하는 대형기판을 반송할 경우에는, 반송기의 점유 면적을 감소할 목적으로서, 기판을 종 간격으로 한 종형 반송을 행해도 된다.
도 8(A)에 있어서 기판(802)은, 반입구(804)로부터 상기 플라즈마 처리장치의 케이스(801) 내부에 반입하고, 플라즈마 표면처리를 종료한 기판을 반출 로(805)로 반출한다. 케이스(801) 내부에서, 기판(802)은 반송대(803)에 탑재되고, 반송대(803)는 반입구(804)와 반출구(805)를 연결하는 레일(810a, 810b) 위를 이동한다.
상기 플라즈마 처리장치의 케이스(801) 에는, 평행 평판의 전극을 가지는 플라즈마 발생수단(807), 플라즈마 발생수단(807)을 이동시키는 가동 지지 기구(806) 등이 설치된다. 또한, 필요에 따라서, 에어 커튼 등의 공지의 기류제어수단이나, 램프 등의 공지의 가열수단(도시 생략)이 설치된다.
플라즈마 발생수단(807)은, 상기 플라즈마 발생수단(807)을 지지하는 가동 지지 기구(806)가 기판(802)의 반송방향에 배치된 레일(810a, 810b)과 평행하게 이동함에 의해, 소정의 위치로 이동한다. 또 상기 반송대(803)가 레일(810a, 810b) 위를 이동함에 의해 기판(802)도 이동한다. 실제로 플라즈마 처리를 행하는 때는, 플라즈마 발생수단(807) 및 기판(802)을 상대적으로 이동시키면 되고, 한쪽이 정지하고 있어도 된다. 또, 실제로 행하는 플라즈마 처리는, 플라즈마를 연속 발생시키면서 플라즈마 발생수단(807) 및 기판(802)을 상대적으로 이동시키는 것으로, 기판(802)의 전체 면을 플라즈마 표면처리 해도 되고, 기판(802)의 임의의 개소에만 플라즈마를 발생시켜 플라즈마 표면처리를 행해도 된다.
계속해서, 플라즈마 발생수단(807)의 상세에 대해서 도 8(B)를 사용하여 설명한다. 도 8(B)는 평행 평판의 전극을 가지는 플라즈마 발생수단(807)을 나타내는 사시도이다.
도 8(B)에 있어서, 화살표는 가스의 경로를 나타내고, 참조부호 811, 812는 알루미늄, 동 등의 도전성을 갖는 금속으로 대표되는 도전물질로 이루어지는 전극이며, 제1전극(811)은 전원(819:고주파전원)에 접속되어 있다. 또, 제1전극(811)에는, 냉각수를 순환시키기 위한 냉각계(도시 생략)가 접속되어 있어도 된다. 냉각계를 설치하면, 냉각수의 순환에 의해 연속적으로 표면처리를 행할 경우의 가열을 방지하여, 연속 처리에 의한 효율의 향상이 가능해 진다. 제2전극(812)은 제1전극(811)과 동일한 형상이면서 평행하게 배치되어 있다. 또, 제2전극(812)은, 참조부호 813으로 나타낸 것처럼 전기적으로 접지되어 있다. 그리고, 제1전극(811)과 제2전극(812)은 평행하게 배치된 하단부에 있어서 선형의 가스의 미세 구멍을 형성한다.
또, 이 제1전극(811) 또는 제2전극(812)의 적어도 한쪽의 전극의 표면을 고체 유전체로 덮는 것이 바람직하다. 고체 유전체로 덮이지 않고 전극끼리가 직접 대향하는 부위가 있으면, 거기에서 아크 방전이 생긴다. 고체 유전체로서는, 2산화실리콘, 산화알루미늄, 2산화지르코늄, 이산화티탄 등의 금속산화물, 폴리에치렌테라프탈레이트, 폴리테트라플로로에칠렌 등의 플라스틱, 유리, 티탄산바륨 등의 복합산화물 등이 들어진다. 고체 유전체의 형상은, 시트형이어도 필름형이어도 되지만, 두께가 0.05~4mm인 것이 바람직하다.
이 제1전극(811)과 제2전극(812)의 양쪽 전극간의 공간에는, 밸브나 배관(814)을 통해 가스공급수단(809a:가스펌프)에 의해 프로세스 가스가 공급된다. 상기 양쪽 전극 간의 공간의 분위기는, 상기 프로세스 가스에 10~500MHz가 인가되면, 상기 공간 내에 플라즈마가 발생한다. 그리고, 이 플라즈마에 의해 생성되는 이온, 라디칼 등의 화학적으로 활성한 여기종을 포함하는 반응성 가스 흐름을 기판(802)의 표면을 향해서 조사하면(817), 해당 기판(802)의 표면에서 소정의 플라즈마 표면처리를 행할 수 있다. 이때, 해당 기판(802) 표면과 플라즈마 발생수단(807)의 거리는 0.5mm 이하가 된다. 특히, 거리를 측정하기 위한 센서를 부착하고, 상기 피처리 기판(802) 표면과 플라즈마 발생수단(807)의 거리를 제어해도 된다.
또, 가스공급수단(809a:가스펌프)에 충전되는 프로세스용 가스는, 처리실내에서 행하는 표면처리의 종류에 맞춰서 적절히 설정한다. 또한, 배기가스는, 배관(815)이나 가스 중에 혼입한 먼지를 제거하는 필터(도시 생략), 밸브 등을 거쳐서 배기계(809b)에 회수된다. 더욱이, 이들 회수한 배기가스를 정제하고, 순환시킴으로써 가스를 재이용하면, 가스의 유효이용도 가능하게 된다.
대기압 또는 대기압 근방(5Torr~800Torr의 압력범위를 말한다)의 압력에서 동작하는 플라즈마 처리장치를 사용하는 본 발명은, 감압에 요하는 진공처리나 대기개방의 시간을 단축하고, 복잡한 배기계를 배치할 필요가 없다. 특히, 대형기판을 사용할 경우에는, 필연적으로 챔버도 대형화하고, 챔버 내를 감압하면 처리 시간도 길어져 버리기 때문에, 대기압 또는 대기압 근방의 압력에서 동작시키는 본 장치는 유효하므로, 제조 비용의 감소가 가능해 진다.
이상으로부터, 상기한 대기압 플라즈마 처리장치를 이용하여 본 발명의 실시 형태에서 박막의 에칭 및 레지스트의 애싱을 행하면, 배기계가 불필요한 것으로 되기 때문에, 종래의 배기계를 가지는 장치를 사용할 경우에 비하여, 축소한 설치 면적으로 제조를 행할 수 있었다. 배기 수속을 생략할 수 있으므로, 종래 보다도 단시간에서의 처리가 가능해 졌다. 또한, 전력, 물, 가스 등의 유틸리티나 약액의 사용량이 억제되어, 제조 비용이 감소되었다.
상기한 실시 형태 1에 있어서 피막의 패턴을 제작하는 공정에는, 상기 선형액적 분사장치와, 상기 플라즈마 처리장치를 병용할 수 있다. 어느 한쪽의 수단을 사용하고, 다른 쪽을 종래의 수단에 맡기는 것도 가능하지만, 공간 절약화, 단시간처리, 저비용화 등을 고려하면, 상기 양쪽 장치를 병용하는 것이 바람직하다. 또한, 실시 형태 2에서 나타낸 점형 액적 분사장치 및 플라즈마 처리장치를 조합해서 사용할 수도 있다.
(실시 형태 4)
본 발명의 실시 형태 4는, 기판상에 피막의 패턴, 특히 TFT 등의 배선의 패턴을 작성하는 것이다. 본 실시 형태에서는 포토레지스트를 사용하는 일 없이 기판상에 선택적으로 배선을 형성한다.
실시 형태 1에서 사용한 대기압 또는 대기압 근방의 압력에서 플라즈마 발생수단을 가지는 플라즈마 처리장치에 의해, 도전성 피막(902)을 선택적으로 막 형성한다(도 9(B)). 도전성 피막의 선택적인 에칭은, 기판(901) 및 플라즈마 발생수단(903)을 도 9(C)에 있어서의 화살표의 방향(도면 중 좌측 방향)으로 상대적으로 이동시키면서, 도전성 피막의 막 형성을 소망하는 부분에만 플라즈마를 발생시킴으로써 행한다. 이상과 같이, 도전성 피막으로 배선의 패턴(904)을 형성한다(도 9(D)).
본 발명의 실시 형태 4에서는, 실시 형태 1에서 나타낸 레지스트 패턴의 형성 공정이 생략된 만큼, 공정을 간략화할 수 있다. 그러나, 레지스트 패턴이 존재하지 않기 때문에, 형성하는 배선의 폭이 대기압 플라즈마 처리장치의 반응성 가스 분사 구멍의 지름에 크게 영향받는다. 따라서, 반응성 가스 분사 구멍의 지름의 영향을 무시할 수 있는 정도의 배선의 폭을 가지는 배선 패턴의 형성에, 실시 형태4는 알맞은 것이다.
이상의 배선 패턴의 제작 공정에 의해, 실시 형태 1과 마찬가지로, 챔버 내를 감압하는 종래의 배기 수속이 생략되어, 단시간에서의 처리가 가능해 졌다. 또, 배기계가 불필요하기 때문에, 종래와 같은 챔버 내를 감압하는 장치를 사용하는 경우에 비하여, 축소한 스페이스로 제조를 행할 수 있었다. 또한, 플라즈마를 선택적으로 발생시키므로, 종래보다도 반응성 가스의 사용량을 감소할 수 있다.
(실시 형태 5)
본 발명의 실시 형태 5는, 포토레지스트를 이용하여 기판상에 피막의 패턴을 형성하지만, 피막을 에칭한 후, 연속적으로 레지스트를 애싱하여 제거한다.
도 10을 참조해서 본 실시 형태를 설명한다. 도 10(A)~도 10(D)까지는 실시 형태1의 도 2(A)~도 2(D)까지의 공정과 마찬가지이다. 우선, 공지의 방법, 예를 들면 스퍼터 또는 CVD법을 이용하여, 피처리 기판(100l)상에 피막(1002)을 막 형성하고(도 10(A)), 다음에 액적분사 헤드(1003)를 가진 점형 또는 선형 액적 분사장치를 이용하여 포토레지스트의 패턴(1004)을 피막(1002) 상에 형성한다((도 10(B)~도 10(C)). 다음에, 베이크한 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 대기압 또는 대기압 근방의 압력에서, 플라즈마 발생수단을 가지는 플라즈마 처리장치를 이용하여, 피막(1002)을 에칭한다(도 10(D)). 피막(1002) 중 레지스트 패턴(1004)으로 마스크되지 않는 부분, 즉 피막(1002)의 노출된 부분이, 가스에 의해 에칭된 후, 포토레지스트의 패턴(1004)을 애싱한다(도 10(E)). 포토레지스트 패턴(1004)을 애싱하여, 피막의 패턴(1005)이 형성된다(도 10(F)). 이때, 플라즈마는 포토레지스트의 패턴이 존재하고 있는 부분에서 선택적으로 발생시키면 된다.
이상의 제작 공정에 의해, 실시 형태 1 및 실시 형태 4와 마찬가지로, 챔버 내를 감압하는 종래의 배기 수속이 생략되어, 단시간에서의 처리가 가능해 졌다. 또, 배기계가 불필요하기 때문에, 종래와 같은 챔버 내를 감압하는 장치를 사용하는 경우에 비하여, 축소한 스페이스로 제조를 행할 수 있었다. 또한, 플라즈마를 선택적으로 발생시키므로, 종래 보다도 반응성 가스의 사용량을 감소할 수 있다. 또한, 포토레지스트를 애싱함으로써 박리하기 때문에, 종래의 공정보다도 신속히 공정을 진행시킬 수 있다.
[실시예 1]
점형 또는 선형 액적 분사장치와, 대기압 또는 대기압 근방의 압력에 있어서, 플라즈마 발생수단을 가지는 플라즈마 처리장치를 사용한 본 발명의 표시장치의 제작 방법을 설명한다. 이하, 도 11~도 15를 참조해서 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명의 실시예 1은 채널 스톱형의 박막트랜지스터(TFT)의 제작 방법이다.
유리, 석영, 반도체, 플라스틱, 플라스틱 필름, 금속, 유리 에폭시 수지, 세라믹 등의 각종 재료로 하는 피처리 기판(1101) 위로 공지의 방법에 의해 도전성 피막(1102)을 막 형성한다(도 11(A)). 본 발명의 선형 액적 분사장치에 의해, 상기 도전성 피막 상의 필요한 개소에 포토레지스트(1103)를 분사한다(도 11(B)). 다음에, 포토레지스트로 덮이지 않은 부분의 상기 도전성 피막을 에칭한다(도 11(C)). 이때의 에칭은, 실시 형태에서 사용한 대기압 및 대기압 근방의 압력에서, 플라즈마 발생수단을 가지는 플라즈마 처리장치에 의해 행하여도 된다. 도전성 피막(1102)을 에칭한다. 게이트 전극 및 배선(1102)의 선폭은 5~50㎛ 정도에서 포토레지스트의 패턴을 형성하는 것이 바람직하다. 이때, 용량전극 및 배선도 동시에 제작되는 것으로 된다.
또, 포토마스크를 사용하지 않고 게이트 전극 및 배선의 패턴을 형성했지만, 게이트 전극 및 배선의 폭에 따라서는, 액적 조사장치에 의해 포토레지스트의 패턴을 형성한 후, 포토마스크를 이용하여 노광하고, 현상함으로써, 더 미세한 포토레지스트의 패턴을 형성해도 된다.
도전성 피막(1102)은, 실시 형태에서 사용한 대기압 및 대기압 근방의 압력에서, 플라즈마 발생수단을 가지는 플라즈마 처리장치에 의해 막 형성해도 된다. 그 경우는, 액적 분사장치에 의해 포토레지스트의 패턴을 형성할 필요는 없다.
다음에, 본 발명의 대기압 플라즈마 장치를 이용하여 애싱에 의해 레지스트를 박리한다(도 11(D)). 레지스트의 박리는, 애싱에 한정하지 않고 화학약품에 의한 웨트 처리나 애싱과 웨트 처리의 병용으로도 된다. 이하, 레지스트 박리에 대해서는, 전부 웨트 처리나 애싱과 웨트 처리와의 병용으로도 되는 것은 말할 필요도 없다.
이상의 공정에 의해, 게이트 전극 및 배선(1102), 용량전극 및 배선(도시 생략)을 형성한다. 또, 게이트 전극 및 배선(1102), 용량전극 및 배선(도시 생략)을 형성하는 재료로서는 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 동(Cu), 네오디뮴(Nd)을 포함하는 알루미늄(Al) 등이나, 이것들의 적층 또는 합금과 같은 도전성 재료를 사용하는 것이 가능하다.
이때의 평면도를 도 11(E)에 나타낸다. 도 11(D)는 도 11(E)의 a-a'의 단면도에 상당한다
그 후에 CVD법(화학기상반응법) 등의 공지의 방법에 의해, 게이트 절연막(1201)을 막 형성한다. 본 실시예에서는 게이트 절연막(1201)으로서, 대기압하에서 CVD법에 의해 질화실리콘막을 형성하지만, 산화실리콘막 또는 이들의 적층구조를 형성해도 된다.
또한, 공지의 방법(스퍼터링법, LP(감압)CVD법, 플라즈마CVD법 등)에 의해 25~80nm(바람직하게는 30~60nm)의 두께로 활성 반도체층(1202), 질화실리콘막(1203)을 막 형성한다(도 12(A)). 게이트 절연막(1201), 해당 활성 반도체층(1202), 질화실리콘막(1203)은, 챔버 내를 대기(大氣) 해방하는 일 없이 연속 막형성하는 것이 바람직하다. 해당 활성 반도체층(1202)은 비정질 실리콘막으로 대표되는 비정질 반도체막이다. 질화실리콘막(1203)은 산화실리콘막 및 질화실리콘막과 산화실리콘막과의 적층이어도 된다.
다음에, 선형 액적 분사장치에 의해 포토레지스트(1204)를 형성한다(도 12(B)). 포토레지스트(1204)를 마스크로 하여, 포토레지스트로 덮이지 않은 부분의 질화실리콘막을 에칭하여, 보호막(1205)을 형성한다(도 12(C)). 이때의 에칭은, 실시 형태에서 사용한 대기압 및 대기압 근방의 압력에서, 플라즈마 발생수단을 가지는 플라즈마 처리장치에 의해 행하여도 된다. 보호막(1205)은, 실시 형태에서 사용한 대기압 및 대기압 근방의 압력에서, 플라즈마 발생수단을 가지는 플라즈마 처리장치에 의해 막형성해도 된다. 그 경우는, 액적 분사장치에 의해 포토레지스트의 패턴을 형성할 필요는 없다.
다음에, 본 발명의 대기압 플라즈마장치를 이용하여 애싱에 의해 레지스트를 박리한다(도 12(D)). 레지스트의 박리는, 애싱에 한정하지 않고 화학약품에 의한 웨트 처리나 애싱과 웨트 처리와의 병용이어도 된다.
이때의 평면도를 도 12(E)에 나타낸다. 도 12(B)는 도 12(E)의 a-a'의 단면도에 상당한다
계속해서, N형의 전도형을 부여하는 불순물원소가 첨가된 비정질반도체막(1301:도 13(A)), 도전성 피막(1302:도 13(B))을 피처리기판상의 전체 면에 형성한다.
그 후에, 본 발명의 선형 액적 분사장치를 이용하여 포토레지스트의 패턴(1303)을 형성한다(도 13(C)). 다음에, 포토레지스트로 덮이지 않은 부분의 도전성 피막, N형의 전도형을 부여하는 불순물원소가 첨가된 비정질반도체막 및 활성반도체층을 에칭하여, 소스?드레인 영역(1304), 소스?드레인 전극 및 배선(1305)을 형성한다(도 13(D)). 이때의 에칭은, 실시 형태에서 사용한 대기압 및 대기압 근방의 압력에서, 플라즈마 발생수단을 가지는 플라즈마 처리장치에 의해 행하여도 된다. 채널 형성부에 있어서는, 상기 보호막(1205)에 의해, 상기 보호막 아래의 해당 활성 반도체층은 에칭되지 않는다.
또, 소스?드레인 영역(1304), 소스?드레인 전극 및 배선(1305)의 선폭은, 5~25㎛ 정도로 그린다. 상기 소스?드레인 전극 및 배선(1305)을 형성하는 재료로서는, 게이트 전극, 배선과 마찬가지로 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 동(Cu), 네오뮴(Nd)을 포함하는 알루미늄(Al) 등이나, 이들의 적층 또는 합금과 같은 도전성 재료를 사용하는 것이 가능하다. 활성 반도체층, 소스?드레인 영역(1304), 소스?드레인 전극 및 배선(1305)은, 실시 형태 1에서 사용한 실시 형태 1 또는 2에서 나타낸 대기압 및 대기압 근방의 압력에서, 플라즈마 발생수단을 가지는 플라즈마 처리장치에 의해 막 형성 해도 된다. 그 경우는, 액적분사장치에 의해 포토레지스트의 패턴을 형성할 필요는 없다.
다음에, 본 발명의 대기압 플라즈마 장치를 이용하여 애싱에 의해 레지스트를 박리한다(도 13(E)). 레지스트의 박리는, 애싱에 한정하지 않고 화학약품에 의한 웨트 처리나 애싱과 웨트 처리와의 병용이어도 된다.
이때의 평면도를 도 13(F)에 나타낸다. 도 13(E)는 도 13(F)의 a-a'의 단면도에 상당한다.
또한, CVD법 등 공지의 방법에 의해, 보호막(1401)을 형성한다(도 14(A)). 본 실시예에서는, 보호막(1401)으로서 대기압하에서 CVD법에 의해 질화 실리콘막을 형성하지만, 산화실리콘막 또는 그것들의 적층구조를 형성해도 된다. 또, 아크릴막 등 유기 계수지막을 사용할 수 있다.
그 후, 선형 액적 분사장치에 의해 포토레지스트를 분사해서 패턴(1402)을 형성한다(도 14(B)). 또한, 상기 대기압하에 있어서의 플라즈마 발생수단을 가지는 플라즈마 처리장치를 이용하여 선형의 플라즈마를 형성하고, 보호막(1401)의 에칭을 행하고, 콘택홀(1403)을 형성한다(도 14(C)). 이때의 에칭은, 실시 형태에서 사용한 대기압 및 대기압 근방의 압력에서, 플라즈마 발생수단을 가지는 플라즈마 처리장치에 의해 행하여도 된다. 콘택홀(1403)의 지름은, 가스 흐름이나 전극간에 인가하는 고주파전압 등을 조절함으로써, 2.5~30㎛ 정도로 형성하는 것이 바람직하다.
다음에, 본 발명의 대기압 플라즈마 장치를 이용하여 애싱에 의해 레지스트를 박리한다(도 14(D)). 레지스트의 박리는, 애싱에 한정하지 않고 화학약품에 의한 웨트 처리나 애싱과 웨트 처리와의 병용이어도 된다.
이때의 평면도를 도 14(E)에 나타낸다. 도 14(D)는 도 14(E)의 a-a’의 단면도에 상당한다.
또한, CVD법 등 공지의 방법에 의해, ITO 등의 투광성 도전막(1501)을 형성한다(도 15(A)). 그 후에 선형 액적 분사장치에 의해 포토레지스트를 분사해서 패턴(1502)을 형성한다(도 15(B)). 또한, 상기 대기압하에 있어서의 플라즈마 발생수단을 가지는 플라즈마 처리장치를 이용하여 선형의 플라즈마를 형성하고, 투광성도전막의 에칭을 행하여, 화소전극(1503)을 형성한다(도 15(C)). 이때의 에칭은, 실시 형태에서 사용한 대기압 및 대기압 근방의 압력에서, 플라즈마 발생수단을 가지는 플라즈마 처리장치에 의해 행하여도 된다. 해당 화소 전극(1503)의 재료로서 ITO(산화인듐 산화주석 합금), 산화인듐 산화아연 합금(In2O3)-ZnO), 산화아연(ZnO) 등의 투명 도전막뿐 아니라, 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 동(Cu), 네오뮴(Nd)을 포함하는 알루미늄(A) 등이나, 이것들의 적층 또는 합금과 같은 도전성 재료를 사용하는 것이 가능하다.
다음에, 본 발명의 대기압 플라즈마 장치를 이용하여 애싱에 의해 레지스트를 박리한다(도 15(D)). 레지스트의 박리는, 애싱에 한정하지 않고 화학약품에 의한 웨트 처리나 애싱과 웨트 처리와의 병용이어도 된다.
이때의 평면도를 도 15(E)에 나타낸다. 도 15(D)는 도 15(E)의 a-a'의 단면도에 상당한다.
본 실시예 1에서는 채널 스톱형의 박막 트랜지스터의 제작 예를 나타냈지만, 채널 스톱막을 사용하는 것이 아닌, 채널 에지형의 박막 트랜지스터를 상기 장치에 의해 제작해도 되는 것은 말할 필요도 없다.
본 실시예 1에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 상기 점형 또는 선상 액적 조사장치 및 대기압 및 대기압 근방의 압력에서 플라즈마 발생수단을 가지는 상기 플라즈마 처리장치를 이용하면, 포토마스크를 사용하지 않고, 본 발명의 실시예1에 있어서의 표시장치를 제작할 수 있다.
본 실시예 1에서는, 종래 포토리소그래피 프로세스에 사용할 수 있었던 포토마스크를 사용하지 않고, 채널형의 박막 트랜지스터를 제작하는 예를 나타냈다. 본 발명에 의한 상기 점형 또는 선형 액적 조사장치 및, 대기압 및 대기압 근방의 압력에서 플라즈마 발생수단을 가지는 상기 플라즈마 처리장치를 사용함으로써, 보호막을 사용하는 일이 없는 채널 에지형의 박막 트랜지스터를 제작해도 되는 것은 말할 필요도 없다.
실시예 1에서는 비정질 반도체막을 사용한 표시장치의 제작방법을 나타냈지만, 같은 제작방법을 이용하여 폴리실리콘으로 대표되는 결정성 반도체를 사용한 표시장치를 제작할 수도 있다.
또한, 상기 비정질반도체 및 결정성반도체막을 사용한 표시장치는 액정표시장치이지만, 같은 제작 방법을 자발광 표시장치(EL(electro luminescence)표시장치)에 적용해도 된다.
[실시예 2]
점형 또는 선형 액적 분사장치와, 대기압 또는 대기압 근방의 압력에 있어서, 플라즈마 발생수단을 가지는 플라즈마 처리장치를 사용한 본 발명의 표시장치의 제작 방법을 설명한다. 이하, 도 16을 참조해서 본 발명의 실시예 2를 설명한다. 본 발명의 실시예 2는 채널 에지형의 박막 트랜지스터(TFT)의 제작 방법이다. 또, 실시예 1에서 나타낸 채널 스톱형의 박막트랜지스터(TFT)의 제작 방법과 공통인 부분은, 적절히 도 11~도 15를 사용하여 설명한다.
도 11에서 설명한 방법을 이용하여 피처리 기판(1601) 상에 게이트 전극 및 배선(1602), 용량 전극 및 배선(도시 생략)을 형성한다. 또, 게이트 전극 및 배선(1602), 용량 전극 및 배선(도시 생략)을 형성하는 재료로서는 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 동(Cu), 네오뮴(Nd)을 포함하는 알루미늄(Al) 등이나, 이것들의 적층 또는 합금과 같은 도전성 재료를 사용하는 것이 가능하다.
그 후에, CVD법(화학기상반응법) 등의 공지의 방법에 의해, 게이트 절연막(1603)을 막 형성한다. 본 실시예에서는 게이트 절연막(1603)으로서, 대기압하에서 CVD법에 의해 질화실리콘막을 형성하지만, 산화실리콘막 또는 그것들의 적층구조를 형성해도 된다.
또한, 공지의 방법(스퍼터링법, LP(감압)CVD법, 플라즈마 CVD법 등)에 의해 25~80nm(바람직하게는 30~60nm)의 두께로 활성반도체층(1604)을 형성하고, 계속해서 N형의 전도형을 부여하는 불순물 원소가 첨가된 비정질반도체막(1605), 도전성 피막(1606)을 피처리기판(1601) 상의 전체 면에 형성한다(도 16(A)).
다음에, 점형 또는 선형 액적 분사장치에 의해 포토레지스트(1607)를 형성한다. 그리고, 포토레지스트(1607)를 마스크로 하여, 포토레지스트로 덮이지 않은 부분의 활성반도체층(1604), 비정질반도체막(1605), 도전성 피막(1606)을 에칭하여, 패터닝 한다(도 16(B)).
다음에, 본 발명의 대기압 플라즈마 장치를 이용하여 애싱에 의해 레지스트(1607)를 박리한다. 레지스트의 박리는, 애싱에 한정하지 않고 화학약품에 의한 웨트 처리나 애싱과 웨트 처리와의 병용이어도 된다. 그리고, 또, 점형 또는 선형액적분사장치에 의해 포토레지스트(1608)를 형성한다. 계속해서, 포토레지스트를 마스크로 하여 에칭을 행하고, 레지스트로 덮이지 않은 부분의 도전성 피막, N형의 전도형을 부여하는 불순물원소가 첨가된 비정질반도체막을 제거하고, 활성반도체층을 나타나게 한다. 이렇게 해서, 소스?드레인 영역(1605), 소스?드레인 전극 및 배선(1606)을 형성한다(도 16(D)).
다음에, 본 발명의 대기압 플라즈마 장치를 이용하여 애싱에 의해 레지스트(1608)를 박리한다. 레지스트의 박리는, 애싱에 한정하지 않고 화학약품에 의한 웨트 처리나 애싱과 웨트 처리와의 병용이어도 된다(도 16(E)).
이때의 평면도를 도 16(F)에 나타낸다. 도 16(F)는 도 16(E)의 a-a'의 단면도에 상당한다
그 다음은 실시예1에서 도 14, 도 15를 사용하여 설명한 바와 같은 공정을 거쳐서 채널에지형의 박막트랜지스터를 사용한 표시장치를 제작할 수 있다.
본 실시예 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 상기 점형 또는 선형의 액적조사장치 및, 대기압 및 대기압 근방의 압력에서 플라즈마 발생수단을 가지는 상기 플라즈마 처리장치를 이용하면, 포토 마스크를 사용하는 일 없이, 본 발명의 실시예 2에 있어서의 표시장치를 제작할 수 있다.
실시예 2에서는 비정질반도체막을 사용한 표시장치의 제작 방법을 나타냈지만, 같은 제작 방법을 이용하여 폴리실리콘으로 대표되는 결정성 반도체를 사용한 표시장치를 제작할 수도 있다.
또한, 상기 비정질반도체 및 결정성 반도체막을 사용한 표시장치는 액정표시장치이지만, 같은 제작 방법을 자발광 표시장치(EL(electro luminescence)표시장치)에 적용해도 된다.
[실시예 3]
본 발명을 이용하여 다양한 전자기기를 완성할 수 있다. 그 구체적인 예에 대해서 도 17을 사용하여 설명한다.
도 17(A)는 예를 들면 20~80인치의 대형의 표시부를 가지는 표시장치이며, 케이스(4001), 지지대(4002), 표시부(4003), 스피커부(4004), 비디오 입력 단자(4005) 등을 포함한다. 본 발명은, 표시부(4003)의 제작에 적용된다. 이러한 대형의 표시장치는, 생산성이나 비용의 면으로부터, 소위 제5세대(1000×1200mm2), 제6세대(1400×1600mm2), 제7세대(1500×1800mm2)와 같은 미터각의 대형기판을 이용하여 제작한다.
도 17(B)는 노트형 퍼스널컴퓨터이며, 본체(4201), 케이스(4202), 표시부(4203), 키보드(4204), 외부접속 포트(4205), 포인팅 마우스(4206) 등을 포함한다. 본 발명은, 표시부(4203)의 제작에 적용된다.
도 17(C)는 기록 매체를 구비한 휴대형의 화상재생장치(구체적으로는 DVD재생장치)이고, 본체(4401), 케이스(4402), 표시부A(4403), 표시부B(4404), 기록 매체(DVD 등) 판독부(4405), 조작키(4406), 스피커부(4407) 등을 포함한다. 표시부A(4403)는 주로 화상정보를 표시하고, 표시부B(4404)는 주로 문자정보를 표시하지만, 본 발명은 이들 표시부A, B(4403, 4404)의 제작에 적용된다.
이상과 같이, 본 발명의 적용 범위는 극히 넓고, 본 발명을 모든 분야의 전기 기구의 제작에 적용하는 것이 가능하다. 또한, 상기한 실시형태, 실시예와 자유롭게 조합할 수 있다.
[실시예 4]
본 실시예는, 배선 패턴을 형성하기 위해서, 금속미립자를 유기용매 중에 분산시킨 조성물을 사용하고 있다. 금속미립자는 평균 입경이 1~50nm, 바람직하게는 3~7nm의 것을 이용한다.
대표적으로는, 은 또는 금의 미립자이며, 그 표면에 아민, 알코올, 티올 등의 분산제를 피복한 것이다. 유기용매는 페놀수지나 에폭시계 수지 등이며, 경화성 또는 광경화성의 것을 적용하고 있다. 이 조성물의 점도조정은, 틱소(Thixo)제 혹은 희석 용제를 첨가하면 된다.
액적 분사 헤드에 의해, 피형성면에 적당량 토출된 조성물은, 가열처리에 의해 또는 광조사 처리에 의해 유기용매를 경화시킨다. 유기용매의 경화에 따르는 체적수축으로 금속미립자 사이는 접촉하고, 융합, 융착 혹은 응집(凝集)이 촉진된다. 즉, 평균 입경이 1~50nm, 바람직하게는 3~7nm의 금속미립자가 융합, 융착 혹은 응집한 배선이 형성된다. 이와 같이, 융합, 융착 혹은 응집에 의해 금속미립자끼리가 면접촉하는 상태를 형성하는 것에 의해, 배선의 저저항화를 실현할 수 있다.
12 : 플라즈마 발생수단, 14a, 14b : 레일
13 : 피처리물 15 : 이동수단
21 : 제 1 전극 22 : 제2전극
31 : 가스공급수단 32 : 배기가스
33 : 필터 27 : 밸브
30 :배기계 201 : 피처리기판
202 : 피막 203 : 액적분사 헤드
204 : 레지스트 패턴 301 : 케이스
309 : 액적공급부 307a, 307b : 헤드지지부
306 : 헤드 308 : 제어수단

Claims (6)

  1. 플라즈마 발생수단에 의해 수행되는 플라즈마 방법으로 대기압 또는 대기압 근방의 압력에서 상기 플라즈마 발생수단 및 피처리 기판의 어느 한쪽 또는 양쪽을 이동시키면서 상기 피처리 기판 위에 막을 선택적으로 형성하는 표시장치의 제조방법으로서,
    상기 플라즈마 발생수단은 상기 플라즈마를 발생시키기 위해 사용된 배기 가스를 정제, 필터링 및 저장하도록 하는 가스 처리수단을 갖고,
    상기 가스 처리수단의 가스 유입구는 상기 플라즈마가 생성되는 영역의 중간 주변에 위치하여 있고, 상기 플라즈마를 생성하는 전극의 이동에 추종하며,
    상기 플라즈마를 발생하는 상기 전극은 내부 전극과 주변 전극을 구비하고, 상기 주변 전극은 상기 내부 전극의 주위를 둘러싸고,
    상기 가스 유입구의 일부는 상기 플라즈마를 발생하는 상기 전극들의 적어도 일부로 구성되고,
    상기 플라즈마를 발생하는 상기 전극들 중 상기 내부 전극은 상기 주변 전극으로부터 상기 피처리 기판을 향해 돌출하여 있는 것에 의해, 상기 내부 전극이 상기 피처리 기판에 가장 가까운 상기 플라즈마 발생수단의 요소인 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.

  2. 플라즈마 발생수단에 의해 수행되는 플라즈마 방법으로 대기압 또는 대기압 근방의 압력에서 상기 플라즈마 발생수단 및 피처리 기판의 어느 한쪽 또는 양쪽을 이동시키면서 상기 피처리 기판 위에 도전성 막을 선택적으로 형성하는 표시장치의 제조방법으로서,
    상기 플라즈마 발생수단은 상기 플라즈마를 발생시키기 위해 사용된 배기 가스를 정제 및 저장하도록 하는 가스 처리수단을 갖고,
    상기 가스 처리수단의 가스 유입구는 상기 플라즈마가 생성되는 영역의 중간 주변에 위치하여 있고, 상기 플라즈마를 생성하는 전극의 이동에 추종하며,
    상기 플라즈마를 발생하는 상기 전극은 내부 전극과 주변 전극을 구비하고, 상기 주변 전극은 상기 내부 전극의 주위를 둘러싸고,
    상기 가스 유입구의 일부는 상기 플라즈마를 발생하는 상기 전극들의 적어도 일부로 구성되고,
    상기 플라즈마를 발생하는 상기 전극들 중 상기 내부 전극은 상기 주변 전극으로부터 상기 피처리 기판을 향해 돌출하여 있는 것에 의해, 상기 내부 전극이 상기 피처리 기판에 가장 가까운 상기 플라즈마 발생수단의 요소인 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
  3. 플라즈마 발생수단에 의해 수행되는 플라즈마 방법으로 대기압 또는 대기압 근방의 압력에서 상기 플라즈마 발생수단 및 피처리 기판의 어느 한쪽 또는 양쪽을 이동시키면서 상기 피처리 기판 위에 반도체막 및 상기 반도체막 위에 도전성 막을 선택적으로 형성하는 표시장치의 제조방법으로서,
    상기 플라즈마 발생수단은 상기 플라즈마를 발생시키기 위해 사용된 배기 가스를 정제 및 저장하도록 하는 가스 처리수단을 갖고,
    상기 가스 처리수단의 가스 유입구는 상기 플라즈마가 생성되는 영역의 중간 주변에 위치하여 있고, 상기 플라즈마를 생성하는 전극의 이동에 추종하며,
    상기 플라즈마를 발생하는 상기 전극은 내부 전극과 주변 전극을 구비하고, 상기 주변 전극은 상기 내부 전극의 주위를 둘러싸고,
    상기 가스 유입구의 일부는 상기 플라즈마를 발생하는 상기 전극들의 적어도 일부로 구성되고,
    상기 플라즈마를 발생하는 상기 전극들 중 상기 내부 전극은 상기 주변 전극으로부터 상기 피처리 기판을 향해 돌출하는 것에 의해, 상기 내부 전극이 상기 피처리 기판에 가장 가까운 상기 플라즈마 발생수단의 요소인 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
  4. 삭제
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표시장치는 액정 표시장치인 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표시장치는 EL 표시장치인 것을 표시장치의 제조방법.
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