KR20040032067A - 미세 구조물의 제조 방법, 디바이스 및 전자기기 - Google Patents

미세 구조물의 제조 방법, 디바이스 및 전자기기 Download PDF

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KR20040032067A
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 액체 재료를 이용하여 원하는 패턴을 형성할 때에, 고속으로 또한 양호하게 원하는 패턴을 형성할 수 있는 미세 구조물의 제조 방법, 광학 소자, 집적 회로 및 전자기기를 제공한다.
원하는 형상의 패턴을 형성하고자 하는 기판(10)의 피 처리면에 친액막(11)을 마련하고, 친액막(11)의 상면에, 상기 패턴을 형성하는 부재가 되는 액체 재료에 대하여 발액성을 갖는 발액막(12)을 마련하며, 발액막(12)에 있어서 상기 패턴을 형성하고자 하는 영역 상에 위치하는 부분을 제거하는 것을 특징으로 한다.

Description

미세 구조물의 제조 방법, 디바이스 및 전자기기{MANUFACTURING METHOD OF FINE STRUCTURE, OPTICAL ELEMENT, INTEGRATED CIRCUIT, AND ELECTRONIC INSTRUMENT}
본 발명은, 액체 재료에 의해 원하는 패턴을 형성할 때에 바람직한 미세 구조물의 제조 방법, 광학 소자, 집적 회로 및 전자기기에 관한 것이다.
종래, 컬러 필터 등의 광학 소자의 화소 또는 반도체 집적 회로의 배선 패턴등 미세한 패턴을 형성하는 방법으로서는, 기판 상에 있어서의 원하는 패턴 내에 액체 재료를 폐색(충진)하고, 그 후, 건조 및 소성을 하는 방법이 있다. 그리고, 원하는 패턴 내에 액체 재료를 폐색하는 방법으로서는, 다음에 설명하는 방법이 생각되고 있다. 우선, 원하는 패턴의 내측 영역에 있어서는 친액 처리를 실시하여 친액 영역을 형성하고, 원하는 패턴의 외측 영역에 있어서는 발액 처리를 실시하여 발액 영역을 형성한다. 그 후에, 발액 영역으로 둘러싸인 친액 영역에 액체 재료를 충진함으로써, 원하는 패턴 내에 액체 재료를 충진한다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
그러나, 종래의 미세 패턴의 형성 방법에서는, 실리콘 기판 등의 피 처리면 전체에 불소막 등을 형성하는 발액 처리를 실시하고, 그 후에, 발액 처리된 피 처리면에서의 원하는 패턴 영역에만 자외선 등을 조사함으로써, 그 패턴 영역의 불소막을 제거하고 또한 해당 영역에 부착되어 있는 유기물 등을 분해 제거하여 친액화하기 때문에, 이러한 친액화를 위한 처리에 장시간이 걸려 버린다고 하는 문제점이 있었다.
그 이유는, 실리콘과 불소가 일단 결합되면, 안정 상태로 되어 그 결합력이 아주 강하게 되고, 자외선 조사 등에 의해서 실리콘과 불소의 결합을 분해하려고 해도 그 분해에 장시간이 걸려 버리기 때문이다.
또한, 상기 종래의 미세 패턴의 형성 방법에서는, 컬러 필터 등의 광학 소자를 투명한 기판 상에 형성하는 경우, 자외선 조사 등에 의해서 친액 처리를 하기 때문에, 그 투명한 기판의 광학적 특성을 열화시켜 버리는 경우가 있다고 하는 문제점도 있다.
또한, 상기 종래의 미세 패턴의 형성 방법에서는, 기판 상에 있어서의 피 처리면이 오염되어 있는 경우가 있기 때문에, 기판 상에 형성된 패턴과 그 기판과의 밀착성이 양호하지 않다고 하는 문제점도 있다.
본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 액체 재료를 이용하여 원하는 패턴을 형성할 때에, 고속으로 또한 양호하게 원하는 패턴을 형성할 수 있는 미세 구조물의 제조 방법, 광학 소자, 집적 회로 및 전자기기의 제공을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미세 구조물의 제조 방법을 나타내는 모식 단면도.
도 2는 동상의 제조 방법에 의해 발액막의 제거 속도가 향상되는 것을 나타내는 실험 결과를 나타내는 도면.
도 3은 친액막 형성 장치의 일례를 나타내는 개념도.
도 4는 발액 처리 장치의 일례를 나타내는 개념도.
도 5는 패터닝 장치의 일례를 나타내는 개념단면도.
도 6은 캡 코트(cap coat) 방식의 도포 방법을 나타내는 모식단면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 컬러 필터의 제조 방법을 도시하는 도면.
도 8은 기판과 기판 상의 컬러 필터 영역의 일부를 도시하는 도면.
도 9는 본 발명을 이용하여 제조된 컬러 필터를 갖춘 액정 패널의 단면도.
도 10의 (a) 내지 (i)는 컬러 필터를 제조하는 일례를 도시하는 도면.
도 11은 본 발명의 제조 방법이 적용되는 유기 EL 장치의 단면도.
도 12는 본 실시예의 광학 소자를 갖춘 전자기기의 일례를 도시하는 도면.
도 13은 본 실시예의 광학 소자를 갖춘 전자기기의 일례를 도시하는 도면.
도 14는 본 실시예의 광학 소자를 갖춘 전자기기의 일례를 도시하는 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 기판11 : 친액막
12 : 발액막21, 32, 108 : 용기
22 : 액체 재료23 : 모세관
30 : 지지 부재31, 33 : 헬륨 가스
34 : 제 1 전극35 : n-디케인을 포함한 헬륨 가스
36 : 고주파수 전원37 : 플라즈마
38 : 스테이지102 : 공급 배관
104 : 처리 가스 공급부106 : 액체 유기물
110 : 히터112, 114, 120 : 유량 제어 밸브
116 : 캐리어 배관118 : 캐리어 가스 공급부
122 : 배관124 : 제 2 처리 가스 공급부
130 : 중합 막 형성 장치131 : 처리실
132 : 처리 스테이지134 : 고주파 전극
135 : 고주파 전원151 : 국소 배기 후드
152 : 램프 하우스153 : 엑시머 UV 광원
154 : 합성 석영155 : 메탈 마스크
156 : 홀더161 : 입구
162 : 출구
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 미세 구조물의 제조 방법은, 패턴을 형성하는 부재에 대하여 액체 재료를 이용하여 원하는 형상의 패턴을 형성하고자 하는 상기 부재의 피 처리면에, 제 1 막을 마련하는 공정과, 상기 제 1 막의 상면에, 상기 액체 재료에 대하여 발액성을 갖는 발액막을 마련하는 공정과, 상기 발액막에 있어서의 상기 패턴을 형성하고자 하는 영역에 대응하는 부분의 상기 발액막을 제거하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 피 처리면과 발액막 사이에 제 1 막을 마련하기 때문에, 피 처리면과 발액막이 결합하지 않고, 발액막을 용이하게 또한 고속으로 분해제거할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 고속으로 원하는 형상의 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 피 처리면에 제 1 막을 설치함으로써, 예컨대, 피 처리면이 세정되어 그 오염을 방지하는 것도 가능해지기 때문에, 양호하게 원하는 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 발액막을 분해제거할 때의 처리에 있어서, 피 처리면에 손상을 주는 것을 제 1 막에 의해서 막을 수 있다.
또한, 본 발명의 미세 구조물의 제조 방법은, 상기 제 1 막이 상기 액체 재료에 대하여 친액성을 갖는 친액막인 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 피 처리면과 발액막 사이에 마련하는 제 1 막을 친액막으로 했기 때문에, 발액막의 분해제거를 고속화할 수 있고, 또한, 피 처리면의 오염을 방지할 수 있으며, 또한, 피 처리면에 손상을 주는 것을 막을 수 있다.
또한, 본 발명의 미세 구조물의 제조 방법은, 상기 제 1 막이 상기 발액막을 제거하는 처리를 할 때에, 상기 피 처리면에 대하여 손상을 주는 것을 억제하는 희생층으로서 기능하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 피 처리면과 발액막 사이에 마련한 희생층에 의해서, 예컨대, 발액막을 분해제거하는 처리에 있어서 피 처리면에 손상을 주는 것을 막을 수 있다. 그래서, 예컨대, 투명한 기판의 한쪽면을 피 처리면으로 하여 컬러 필터 등의 광학 소자를 마련하는 경우에, 그 광학 소자의 광학적 특성이 제조과정에서 열화되는 것을 막을 수 있다.
또한, 본 발명의 미세 구조물의 제조 방법은, 상기 제 1 막이, 상기 피 처리면 상에 패턴을 형성한 때에, 해당 패턴의 특성 열화와, 해당 패턴과 해당 피 처리면 사이의 밀착성 열화 중 적어도 한쪽을 억제하는 희생층으로서 기능하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 피 처리면과 발액막 사이에 희생층을 마련하는 것에 의해, 그 희생층 위에 마련한 패턴의 특성 열화를 막을 수 있게 되며, 또한 그 패턴과 피 처리면과의 밀착성이 열화하는 것을 억제하는 것이 가능해져, 구조적 및 화학적으로 양호한 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 미세 구조물의 제조 방법은, 상기 발액막은 전자파가 조사되는 것에 의해 활성화 또는 휘발화되는 활성막인 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 예컨대, 전자파의 하나인 자외선을 발액막에 조사함으로써 그 발액막을 분해제거하여 원하는 패턴의 친액 영역을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 미세 구조물의 제조 방법은, 상기 제 1 막에 있어서의 상기 패턴을 형성하고자 하는 영역 상에 위치하는 부분에 대하여, 상기 발액막을 제거한 후, 상기 제 1 막을 제거하는 공정을 또한 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 패턴을 형성하는 영역의 발액막 뿐만 아니라 제 1 막도 제거하기 때문에, 그 제거한 영역에 액체 재료를 충진한 때에, 그 영역으로부터 액체 재료가 넘쳐나오는 것을 억제하는 힘인 유지력을 높이는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 미세 구조물의 제조 방법은, 상기 제 1 막의 제거는 전자파가 조사되는 것에 의해 행하여지는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 예컨대, 전자파의 하나인 자외선을 제 1 막에 조사함으로써 그 제 1 막을 분해제거하여, 쉽게 유지력이 높은 원하는 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 미세 구조물의 제조 방법은, 원하는 형상의 패턴을 형성하고자 하는 피 처리면에, 제 1 막을 마련하는 공정과, 상기 제 1 막의 상면에, 상기 패턴을 형성하는 부재가 되는 액체 재료에 대하여 발액성을 갖는 발액막을 마련하는 공정과, 상기 발액막에 있어서의 상기 패턴을 형성하고자 하는 영역의 경계 부분에 대하여 상기 발액막을 제거하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 발액막에 있어서 패턴의 경계 부분을 제거하고, 그 패턴의 경계 부분의 내측에 있어서의 발액막은 제거하지 않기 때문에, 그 제거 시간을 단축할 수 있으며, 또한, 그 패턴 내에서의 액체 재료의 유지력을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 미세 구조물의 제조 방법은, 상기 패턴을 형성하고자 하는 영역의 경계 부분의 상기 제 1 막을 제거하는 공정을 더 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 패턴의 경계 부분에 있어서 발액막과 제 1 막을 제거하기 때문에 또한, 패턴 내에서의 액체 재료의 유지력을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 미세 구조물의 제조 방법은, 상기 제 1 막이 상기 발액막의 분해를 촉진시키는 분해 촉진층으로서 기능하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 발액막을 용이하게 또한 고속으로 분해제거하는 것이 가능해져, 제조 시간의 단축화 및 제조비용의 저감화를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 미세 구조물의 제조 방법은, 원하는 형상의 패턴을 형성하고자 하는 부재의 피 처리면에, 해당 패턴을 형성하기 위한 액체 재료에 대하여 친액성을 갖는 친액막을 마련하는 공정과, 상기 친액막의 상면에, 상기 액체 재료에 대하여 발액성을 갖는 발액막의 분해를 촉진시키는 분해 촉진층을 마련하는 공정과, 상기 분해 촉진층의 상면에, 상기 액체 재료에 대하여 발액성을 갖는 발액막을 마련하는 공정과, 상기 발액막에 있어서의 상기 패턴을 형성하고자 하는 영역 상에 위치하는 부분에 대하여 상기 발액막을 제거하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 피 처리면(기판면) 상에 친액막을 마련하고, 친액막 상에 분해 촉진층을 마련하며, 분해 촉진층 상에 발액막을 마련하기 때문에, 발액막의 분해제거를 고속화하며, 또한, 패턴 영역 내에서의 친액성을 높여 정밀하게 패터닝하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 미세 구조물의 제조 방법은, 상기 발액막의 제거가, 해당 발액막에 있어서의 상기 패턴을 형성하고자 하는 영역에 전자파를 조사함으로써 실행되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 발액막의 원하는 패턴 영역에 전자파를 조사함으로써 그 부분의 발액막을 분해제거할 수 있고, 종래보다도 고속으로 발액막을 분해제거할 수 있다.
또한, 본 발명의 미세 구조물의 제조 방법은, 상기 발액막을 제거한 영역에, 상기 액체 재료를 충진하고, 해당 액체 재료에 대하여 적어도 건조 또는 소성을 함으로써 해당 액체 재료가 충진된 영역에 패턴을 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 발액막을 제거한 영역에 액체 재료를 충진하고, 건조 또는 소성을 함으로써, 원하는 패턴을 간단하고 쉽게 또한 신속하게 마련할 수 있다.
또한, 본 발명의 디바이스는, 상기 미세 구조물의 제조 방법을 이용하여 제조된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 예컨대 광학 특성이 양호한 광학 소자 등의 디바이스를 신속하게 또한 저 비용으로 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 전자기기는, 상기 디바이스를 갖춘 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 불량이 발생하는 확률이 종래보다도 낮고, 고성능인 디바이스를 갖춘 전자기기를 저 비용으로 또한 신속히 제공할 수 있다.
(제 1 실시예)
이하, 본 발명에 따른 미세 구조물의 제조 방법에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예에서는 미세 구조물의 일례로서 컬러 필터의 화소를 들어 설명한다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 미세 구조물의 제조 방법을 나타내는 모식단면도이다. 도 1에서는, 피 처리면인 기판(10)의 표면에, 액체 재료를 이용하여 원하는 형상의 패턴을 형성할 때의 주요 공정을 나타내고 있다. 기판(10)은, 예컨대 실리콘 또는 플라스틱으로 이루어지는 기판이다. 그리고, 우선, 도 1(a)에 도시하는 바와 같이 기판(10)의 상면 전체에 친액막(제 1 막)(11)을 형성한다.
친액막(11)의 형성은, 예컨대, 폴리에틸렌층을 기판(10) 상면에 형성하는 것으로 한다. 또한 친액막(11)의 형성은, 예컨대, 기판(10)에 자외선을 조사하는 것으로 행하여도 된다. 이에 따라, 기판(10)의 표면에 부착하여 있는 유기물 등이 분해되어 제거되는 것에 의해 기판(10)이 세정화된다. 또, 기판(10)을 배치한 챔버 내에 산소 가스를 도입하고, 자외선에 의해 산소 가스를 활성화하여 유기물과 반응시키면, 유기물의 제거를 촉진할 수 있다. 또한, 자외선의 조사에 의해 기판(10)의 표면의 수분이 증발하기 때문에, 기판(10) 전면에 대하여 세정과 동시에 친액 처리가 행하여진다. 또한, 친액막(11)은 유기막으로 형성해도 된다.
이어서, 친액막(11)의 상면 전체에 발액막(12)을 형성한다. 발액막(12)의 형성은 예컨대, 친액막(11)의 상면 전체에 불소 수지 중합막을 형성하여 행해진다. 또한, 발액막(12)은 유기막으로 형성해도 된다. 또한, 불소를 함유한 유기막으로발액막(12)을 형성해도 된다. 이들 유기막은 플라즈마 또는 광 등의 전자파를 이용한 중합에 의해 형성될 수 있다.
또한, 발액막(12)은 불소 함유의 플라즈마 등의 활성 가스, 또는 액체에 노출되어 표면이 개질 되는 것에 의해 형성되어도 된다.
이어서, 도 1(b)에 도시하는 바와 같이 발액막(12)에 있어서의 원하는 패턴을 형성하고자 하는 부분을 제거한다. 즉, 발액막(12)에 있어서 제거되는 영역이 패턴이 형성되는 영역이다. 이 발액막(12)의 제거는, 원하는 패턴에 전자파를 조사하는 것으로 실행된다. 조사하는 전자파로서는, 자외선 또는 레이저 빔이 바람직하다. 예컨대, 발액막(12)인 불소 수지 중합막은 소정의 마스크을 거쳐서 제거하고자 하는 부분의 불소 수지 중합막에 자외선을 조사하는 것으로 제거할 수 있다.
이어서, 도 1(c)에 도시하는 바와 같이 친액막(11)에 있어서의 원하는 패턴을 형성하고자 하는 부분을 제거한다. 또, 친액막(11)에 있어서 제거되는 영역은, 발액막(12)에 있어서 제거되는 영역과 같은 영역이 된다. 친액막(11)의 제거는 상기 발액막(12)의 제거 방법과 같이, 예컨대, 소정의 마스크를 거쳐서 제거하고자 하는 부분의 친액막(11)에 자외선을 조사하는 것으로 제거한다.
여기서, 도 1(c)에 나타내는 바와 같은 친액막(11)의 제거를 하지 않고서, 도 1(b)에 나타내는 상태대로 있어도 된다.
그 후, 발액막(12)(친액막(11))이 제거된 영역에 액체 재료를 도포(충진)한다. 액체 재료는, 예컨대, 컬러 필터의 화소를 형성하기 위한 안료를 포함한 용제로 한다. 또, 안료는, R(빨강), G(초록), B(파랑), 또는 C(시안), M(마젠타), Y(노랑) 중 어느 한 색소를 포함하는 것으로 한다. 액체 재료의 충진은, 예컨대, 잉크젯 노즐 등으로부터 액체 재료를 토출시켜, 발액막(12)이 제거된 영역에 그 액체 재료를 적하함으로써 실행된다. 여기서, 액체 재료를 적하하는 위치는, 발액막(12)이 제거된 영역(원하는 패턴)의 중심으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 미세 구조물의 제조 방법은, 액체 재료(20)의 도포를, 액체방울 토출 방식, LSMCD와 같이 미스트(mist)형 액체 재료를 공급하는 방식 또는 직접 도포 방식(Cap Coat)을 이용하여 실행하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 액체 재료의 필요량을 저감할 수 있으며, 또한 제조 공정을 간략화할 수 있다.
그 후, 기판(10)에 대하여 건조 및 소성함으로써, 액체 재료의 수분을 증발시켜, R, G, B 또는 C, M, Y 중 어느 한 색의 광만을 투과시키는 컬러 필터의 1 화소(패턴)가 형성된다.
이들에 의해, 본 실시예에 의하면, 친액 영역(12) 상에 형성된 발액 영역(11)의 원하는 패턴 부분을 제거하기 때문에, 기판(10) 상에 직접 형성된 발액 영역을 제거하는 경우보다도 고속으로 발액 영역을 제거할 수 있어, 제조 시간을 단축할 수 있다. 또한, 본 실시예에 의하면, 기판(10)의 피 처리면 전체에 우선 친액막(11)을 마련하기 때문에, 이 친액막(11)을 마련하는 처리에 의해서 기판(10) 전체가 세정되어 기판(10)의 오염을 방지할 수 있다.
다음에, 본 실시예의 제조 방법에 의해 발액막을 제거하는 속도가 향상되는것을 나타내는 실험 결과에 대하여 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 본 실시예의 제조 방법과 종래의 제조 방법으로 형성된 발액막에 자외선(UV)을 조사한 시간과 그 피조사면의 발액성(또는 친액성)과의 관계를 나타내는 그래프도이다.
도 2에 있어서, 가로축은 피조사면으로의 자외선의 조사 시간(sec)을 나타내고 있고 종축은 피조사면에서의 잉크(액체 재료)에 대한 접촉각(deg)을 나타내고 있다. 이 접촉각이 클수록, 발액성이 높고 발액막의 제거량이 적다. 반대로 접촉각이 작아질수록, 발액성이 낮게 되어 친액성이 높게 되고, 발액막의 제거량이 많다. 예컨대, 접촉각이 5(deg) 이하에서는, 발액막이 거의 제거된 상태로 되어있다.
또한, 도 2에 있어서의 2개의 특성 곡선 중 상측의 곡선(다이아몬드형 포인트 곡선)은, 기판(10)의 상면에 직접 발액막(12)을 형성한 종래의 제조 방법(단층막)의 특성을 나타내고 있고, 하측의 곡선(사각형 포인트 곡선)은 기판(10)의 상면에 친액막(11)을 형성하고 친액막(11)의 위에 발액막(12)을 형성한 본 실시예의 제조 방법(2층막)의 특성을 나타내고 있다.
원하는 접촉각, 예컨대 5(deg) 이하로 할 때까지 요하는 자외선의 조사 시간은, 분명히 본 실시예의 제조 방법의 특성 곡선 쪽이 종래의 제조 방법의 특성 곡선보다도 짧다. 따라서, 도 2의 실험 결과에 의해, 본 실시예의 제조 방법에 의하면, 종래의 제조 방법보다도 발액막을 제거하는 속도가 향상되는 것이 명확해진다.
본 실시예의 상기 효과가 발생하는 이유에 대하여 다음에 설명한다. 예컨대, 기판(10)을 실리콘 기판으로 한다. 그리고, 그 실리콘 상에 직접 불소 등으로이루어지는 발액막(12)을 형성하면, 실리콘과 불소가 강고히 결합하여 화학적인 안정 상태로 된다. 이 화학적 안정 상태는, 자외선을 조사하더라도 여간해서 분해할 수가 없다. 그래서, 종래의 제조 방법에서는, 실리콘 기판 상 등에 직접 형성한 발액막을 자외선으로 제거하고 있었기 때문에, 그 발액막의 제거에 장시간이 필요하였다.
한편, 본 실시예의 제조 방법에서는, 실리콘 등 기판(10) 상에 친액막(11)을 마련하고 그 친액막(11) 상에 발액막(12)을 마련하고 있다. 이에 따라, 발액막(12)의 불소 등과 실리콘이 결합하지 않고, 또한 발액막(12)의 불소 등과 친액막(11)의 폴리에틸렌 등의 결합은 약하기 때문에, 발액막(12)에 자외선을 조사함으로써 그 발액막(12)을 비교적 고속으로 분해하여 제거할 수 있다.
그래서, 본 실시예의 제조 방법에 의하면, 종래의 제조 방법보다도 고속으로 발액막을 제거할 수 있으며, 패터닝 시간을 단축할 수 있다.
상기 실시예에 있어서, 친액막(11) 대신에, 발액층(12)의 분해를 촉진시키는 기능을 갖는 분해 촉진층을 설치함으로써, 발액층(12)의 분해 제거 시간을 단축하여 패터닝 시간을 단축하여도 된다. 바꾸어 말하면, 기판(10)의 상면에 분해 촉진층을 마련하고, 분해 촉진층의 상면에 발액층(12)을 마련한다. 그리고, 발액층(12)의 원하는 패턴 부위에 자외선 등의 광을 조사하여, 그 패턴 부위의 발액층(12)을 제거한다. 분해 촉진층으로서는, 예컨대, 광을 이용한 노광에 의해 패터닝을 할 때, 광 활성(광을 받음으로써 휘발화됨)인 TiO2를 포함하는 재료로 형성한다. 또, 도 1에 나타내는 상기 실시예에 있어서의 친액막(11)도 분해 촉진층으로서의 기능을 가지고 있다.
또한, 도 1에 나타내는 상기 실시예에 있어서, 친액막(11) 대신에, 희생층을 설치함으로써, 발액막(12)을 제거하는 처리를 할 때에 기판(10)의 표면에 손상을 주는 것을 억제해도 된다. 바꾸어 말하면, 기판(10)의 상면에 희생층을 마련하고, 희생층의 상면에 발액막(12)을 마련한다.
예컨대, 기판(10)이 실리콘 기판 또는 플라스틱 기판이고, 그 기판(10)의 표면을 피 처리면으로 한다. 그리고, 친액막(11) 대신의 희생층은, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 레지스트 중 어느 하나로 이루어지는 것으로 한다.
이어서, 예컨대 레이저 빔 또는 전자 빔 등의 물리적 수법에 의해 발액막(12)의 패터닝(분해제거)을 한다. 이와 같이 함으로써, 예컨대, 기판(10)이 투명한 광학적 특성을 갖는 것인 경우에, 그 기판(10)에 대하여 레이저 빔 또는 전자 빔 등이 조사되는 것을 희생층이 가리기 때문에, 기판(10)에 손상을 주는 것을 방지하여 기판(10)의 광학적 특성을 유지할 수 있다. 그리고, 발액막(12)에 대하여 원하는 패턴을 형성한 후에, 화학적 수법(예컨대, 습식 에칭)에 의해 희생층을 제거한다.
또한, 상기 희생층은, 발액막(12)과 기판(10) 사이에서 물리적 또는 화학적반응이 발생하는 경우, 기판(10)의 오염에 의해 성막층(액체 재료를 건조·소성시켜 마련한 층)의 특성이 열화하는 것 및 성막층과 기판(10) 사이의 밀착성이 열화하는 것을 억제하는 기능을 갖는 층으로 해도 된다. 예컨대, 기판(10)이 실리콘 또는 유리인 경우, 그 기판(10) 상에 직접 발액막(12)을 마련하고, 그 발액막(12)을 패터닝(제거)하여, 컬러 필터를 형성하기 위한 소재인 액체 재료를 그 패터닝부에 충진하면, 기판의 실리콘과 발액막(12)의 불소의 결합이 발생해 버린다. 그래서, 기판(10)과 발액막(12) 사이에 희생층을 설치함으로써, 이러한 실리콘과 불소의 결합이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 성막층의 특성 열화를 방지할 수 있으며, 또한 기판과 성막층과의 밀착성 열화를 방지할 수도 있다.
다음에, 상기 실시예에 있어서의 친액막(11)의 형성 방법의 일례에 대하여, 도 3을 참조하여 구체적으로 설명한다. 도 3은 친액막 형성 장치의 일례를 나타내는 개념도이다. 본 친액막 형성 장치는, n-디케인(n-decane)을 포함하는 헬륨(He) 가스를 대기압에서 플라즈마화하여, 그 플라즈마를 기판(10)에 조사함으로써, 기판(10)의 표면에 친액막을 형성하는 것이다. 본 친액막 형성 장치에 있어서, 유량 100[sccm]의 헬륨 가스(31)가, 용기(32) 중에 존재하는 n-디케인(n-decane) 용액 중으로 공급된다. 이 버블링에 의해서 n-디케인(n-decane)을 포함한 헬륨 가스는, 용기(32)로부터 제 1 전극(34)으로 공급된다. 또한, 제 1 전극(34)에는 유량 10[slm]의 헬륨 가스(33)가 공급된다.
또한, 제 1 전극(34)에는 고주파 전원(36)으로부터 주파수 13.56[MHz]의 고주파 전압이 인가된다. 여기서, 고주파 전원(36)으로부터 제 1 전극(34)에 공급되는 전력은, 예컨대 400[W]로 한다. 제 1 전극(34)에 대향하는 위치에는, 제 2 전극으로서 기능하는 스테이지(38)가 배치되어 있다.
스테이지(38)는 제 1 전극(34)의 하단과 소정의 간격을 유지하면서 수평 방향으로 이동 가능하다. 제 1 전극(34)과 스테이지(제 2 전극)(38)의 간격(갭)은,예컨대 1[mm]로 한다. 스테이지(38)의 이동 속도, 즉 기판(10)의 반송 속도는, 예컨대, 0.46[mm/sec]로 한다. 그리고, 스테이지(38)의 위에는 피 처리물인 기판(10)이 놓여진다.
제 1 전극(34)에 받아들인 n-디케인(n-decane)을 포함한 헬륨 가스(35)는, 고주파 전압이 인가된 그 전극(34)으로부터 플라즈마(37)화되어 방출되어, 기판(10)의 상면에 조사된다. 이에 따라, 기판(10)의 상면에 친액막이 형성된다. 그리고, 기판(10)은 스테이지(38)와 함께 수평 방향으로 이동하기 때문에, 기판(10)의 상면 전체에 친액막이 형성된다.
다음에, 상기 실시예에 있어서의 발액막(12)의 형성 방법의 일례에 대하여, 도 4를 참조하여 구체적으로 설명한다. 도 4는, 발액막인 중합막을 형성하는 발액 처리 장치의 일례를 나타내는 개념도이다.
발액 처리 장치(130)는, 처리실(131)을 가지며, 처리실(131) 내에 마련된 처리 스테이지(132)의 위에, 실리콘 웨이퍼 등의 피처치물인 기판(10)을 배치하도록 하고 있다. 그리고, 처리실(131)의 상하에는 고주파 전극(134)이 배치되어 있고, 고주파 전극(134)은 고주파 전원(135)에 접속되어 있다.
또한 처리실(131)에는, 유량 제어 밸브(112)를 갖춘 공급 배관(102)을 거쳐서, 처리 가스 공급부(104)가 접속되어 있다. 이 처리 가스 공급부(104)는, C4F10나 C8F18 등의 직쇄형(straight-chain) PFC으로 이루어지는 액체 유기물(106)을 저장하는 용기(108)를 갖고 있다. 그리고, 용기(108)에는, 가열부로 되는 히터(110)가 마련되어 있고, 액체 유기물(106)을 가열하여 기화할 수 있게 되어 있다. 또한, 공급 배관(102)의 유량 제어 밸브(112)의 하류측에는 유량 제어밸브(114)를 갖춘 캐리어 배관(116)을 거쳐서, 캐리어 가스 공급부(118)가 접속되어 있다. 캐리어 가스에는 질소나 아르곤 등의 불활성인 가스를 사용한다.
또, 도 4의 파선으로 도시하는 바와 같이 공급 배관(102)에는, 유량 제어 밸브(120)를 갖는 배관(122)을 거쳐서, 제 2 처리 가스 공급부(124)를 접속할 수도 있다. 이 경우에는, 제 2 가스 처리 공급부(124)로부터 CF4를 제 2 처리 가스로 하여 액체 유기물(106)의 증기에 첨가한다. 처리실(31)에서는, 이 유기물 증기와 CF4의 혼합 가스를 플라즈마화한다. 그러면, 활성화한 불소가 액체 유기물(106)의 증기와 반응하며, 기판(10)의 표면에서 중합시킨 막 중 불소가 제거된 부분에 들어와서 중합막의 발액성을 향상시킬 수 있다.
상기 실시예에 있어서의 발액막(12)으로서는, 불소 함유의 유기물을 형성 부재로서 이용할 수 있다. 구체적으로는, 중합막을 형성하는 플루오르네이트 등으로서 C8F18, C7F16, C6D14, C5F12 등을 발액막(12)의 형성 부재로서 이용할 수 있다. 또한, RFC 가스인 C4F8 등을 발액막(12)의 형성 부재로서 이용할 수 있다. 또한, 계면 활성제(예컨대 DynaSylan-F-8263 또는 DynaSylan-F-8261 등)를 발액막(12)의 형 성부재로서 이용하여도 된다.
다음에, 상기 실시예에 있어서의 발액막(12)의 패터닝(분해 제거) 방법의 일례에 대하여 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 발액막(12)을 패터닝할 때에 이용되는 패터닝 장치의 일례를 나타내는 개념단면도이다.
본 패터닝 장치는 해당 장치 전체를 덥도록 마련된 국소 배기 후드(localexhaust hood)(151)와, 국소 배기 후드(151) 내의 윗쪽에 배치된 램프 하우스(152)와, 램프 하우스(152)내에 배치된 엑시머 UV 광원(153)과, 램프 하우스(152)의 저면에 배치된 합성 석영(석영유리)(154)을 구비하고 있다.
또한 국소 배기 후드(151) 내에서, 합성 석영(154)의 아래쪽에는 홀더(156)가 배치되어 있다. 홀더(156)의 위에는 피 처리물인 기판(10)이 놓여진다. 여기서, 홀더(156)의 상면과 합성 석영(154) 사이에는 공간이 마련되어 있고, 이 공간의 입구(161)로부터 질소 N2가 공급되고, 그 공간(또는 국소 배기 후드(151))의 출구(162)로부터 배기된다.
엑시머 UV 광원(153)으로부터 방사되는 자외선의 파장은 예컨대 172[nm]로 한다. 또한, 엑시머 UV 광원(153)의 타입은, 예컨대 Xe2 타입으로 한다. 그리고, 자외선의 조사 시간은 예컨대 15분으로 한다. 한편, 기판(10)의 상면에는 금속 마스크(155)를 배치한다. 이 금속 마스크(155)는, 원하는 형상의 패턴 부분에만 구멍을 갖고 있다.
그래서, 엑시머 UV 광원(153)으로부터 방사된 자외선은, 합성 석영(154)을 투과하여, 금속 마스크(155)에 조사된다. 그 조사된 자외선 중 금속 마스크(155)의 구멍을 통과한 자외선이 기판(10) 상면의 발액막에 도달한다. 여기서, 기판(10) 상면의 발액막으로의 자외선 조사는, 질소 분위기 속에서 행해진다. 이와 같이 자외선이 조사된 발액막은 분해제거되어 출구(162)로부터 배기로서 배기된다.
상기 실시예에 있어서, 친액막(11) 또는 발액막(12)의 형성, 또는 액체 재료의 도포 방법으로서, 모세관 현상을 이용한 도포 방법인 캡코트(Cap Coat)방식을 이용하여도 된다. 도 6은, 캡코트 방식의 도포 방법을 나타내는 모식단면도이다. 도 6(a)에 도시하는 바와 같이 용기(21)의 중에는, 도포 부재인 액체 재료(레지스트)(22)와, 모세관(캡코트)(23)이 들어 있다. 또한 용기(21)는 통상, 뚜껑(24)으로 밀폐되어 있다. 그리고, 피도포 부재인 기판(10)은 평행 이동 가능한 지지 부재(30)의 하면측에서 지지되어 있다.
도포 처리를 하기 위해서는, 우선, 도 6(b)에 도시하는 바와 같이 뚜껑(24)을 화살표 방향으로 슬라이드시켜 열고, 지지 부재(30)도 화살표 방향(뚜껑(24) 방향)으로 슬라이드시킨다. 뚜껑(24)을 열면, 모세관(23)이 윗쪽으로 이동하며, 모세관(23)의 상단이 액체 재료(22)의 액면보다도 위로 나간다. 이에 따라, 모세관(23)의 상단까지 액체 재료(22)가 빨아올려진다.
이어서, 도 6(c)에 도시하는 바와 같이 지지부재(30)를 또한 화살표 방향으로 슬라이드시켜, 기판(10)의 피도포면을 모세관(23)의 상단에 접근시킨다. 이에 따라, 기판(10)의 피도포면에는, 모세관(23)에 의해서 빨아 올려진 액체 재료(22)가 도포된다.
이어서, 도 6(d)에 도시하는 바와 같이 지지부재(30)를 또한 화살표 방향에 슬라이드시킴으로써 기판(10)의 피도포면의 전체에, 모세관(23)에 의해서 빨아 올려진 액체 재료(22)를 도포한다.
이어서, 도 6(e)에 도시하는 바와 같이 기판(10)의 피도포면 전체로의 도포가 종료하면, 모세관(23)을 아래쪽으로 이동시킨다. 여기서는, 모세관(23)의 상단에서 기판(10)의 피도포면이 떨어져 있기 때문에, 모세관(23)에 의한 액체 재료(22)의 빨아올리기가 정지되어 있다.
이어서, 도 6(f)에 도시하는 바와 같이 모세관(23)을 또한 아래쪽으로 이동시켜, 액체 부재(22) 중에 모세관(23)을 매몰시킨다. 이것과 동시에, 뚜껑(24)을 화살표 방향으로 슬라이드시켜 닫는다. 이들에 의해, 기판(10)의 피도포면 전체로의 액체 재료(22)의 도포가 완료된다.
여기서, 기판(10)의 피도포면에 대하여, 미리, 원하는 패턴 영역에 있어서는 친액 처리를 실시하고, 그 패턴 영역 이외에 대해서는 발액 처리를 실시함으로써 상기 캡코트 방식 등으로 그 처리면 전체에 액체 재료를 도포하더라도, 패턴 영역에만 액체 재료를 충진할 수 있다.
(컬러 필터의 제조 프로세스)
다음에, 상기 실시예의 미세 구조물의 제조 방법을 이용하여 컬러 필터를 제조하는 예에 대하여, 도 7 내지 도 10을 참조하여 설명한다.
도 7의 기판(200)은 투명 기판이며 알맞은 기계적 강도와 함께 광 투과성이 높은 것을 이용한다. 기판(200)으로서는, 예컨대, 투명유리 기판, 아크릴 유리, 플라스틱 기판, 플라스틱 필름 및 이들의 표면 처리품 등이 적용될 수 있다.
예컨대, 도 8에 도시하는 바와 같이 직사각형 형상의 기판(200)상에, 생산성을 높인다는 관점에서 복수개의 컬러 필터 영역(205)을 매트릭스 형상으로 형성한다. 이들의 컬러 필터 영역(205)은, 후에 유리(200)를 절단함으로써, 액정 표시디바이스에 적합한 컬러 필터로서 이용할 수 있다.
컬러 필터 영역(205)에는, 예컨대 도 8에 도시하는 바와 같이 R의 액체와 G의 액체 및 B의 액체를 소정의 패턴으로 형성하여 배치하고 있다. 이 형성 패턴으로서는, 도면에 도시하는 바와 같이 종래 공지의 스트라이프형 이외에, 모자이크형이나 델타형 또는 정방형 등이 있다.
도 7은 기판(200)에 대하여 컬러 필터 영역(205)을 형성하는 공정의 일례를 나타내고 있다.
도 7(a)에서는, 투명 기판(200)의 한쪽 면에 대하여, 블랙 매트릭스(210)를 형성한 것이다. 컬러 필터의 기초가 되는 기판(200) 상에는, 광 투과성이 없는 수지(바람직하게는 흑색)를, 스핀코트 등의 방법으로, 소정의 두께(예컨대 2㎛ 정도)로 도포하고, 포토리소그래피법 등의 방법으로 매트릭스 형상으로 블랙 매트릭스(210)를 마련한다. 블랙 매트릭스(210)의 격자로 둘러싸이는 최소의 표시요소가 필터 소자(212)라고 지칭되는데, 예컨대 X축 방향의 폭 30㎛, Y축 방향의 길이 100㎛ 정도의 크기의 창문이다.
블랙 매트릭스(210)를 형성한 후에는, 예컨대, 히터에 의해 열을 가함으로써 기판(200) 상의 수지를 소성한다.
이어서, 블랙 매트릭스(210) 및 필터 소자(212)를 포함하는 기판(200)의 상면 전체(피 처리면)에, 친액막(도시하지 않음)을 마련한다. 이어서, 그 친액막의 상면에 발액막(도시하지 않음)을 마련한다. 이어서, 그 발액막에 있어서의 필터 소자(212) 상의 발액막을 제거한다.
도 7(b)에 도시하는 바와 같이 액적(99)은, 필터 소자(212)에 착탄(着彈)한다. 액적(99)의 양은, 가열 공정에서의 액체의 부피 감소를 고려한 충분한 양이다.
도 7(c)의 가열 공정에서는, 컬러 필터 상의 모든 필터 소자(212)에 대하여 액적(99)이 충진되면, 히터를 이용하여 가열 처리를 한다. 기판(200)은 소정의 온도(예컨대 70℃ 정도)로 가열한다. 액체의 용매가 증발하면, 액체의 부피가 감소한다. 부피 감소가 심한 경우에는, 컬러 필터로서 충분한 액체막의 두께를 얻을 수 있을 때까지, 액체 토출 공정과, 가열 공정을 되풀이한다. 이 처리에 의해, 액체의 용매가 증발하여, 최종적으로 액체의 고형분만이 잔류하여 막화한다.
도 7(d)의 보호막 형성 공정에서는 액적(99)을 완전히 건조시키기 위해서, 소정의 온도로 소정 시간 가열을 한다. 건조가 종료되면 액체막이 형성된 컬러 필터의 기판(200)의 보호 및 필터 표면의 평탄화를 위해 보호막(220)을 형성한다. 이 보호막(220)의 형성에는, 예컨대, 스핀코트법, 롤코트법, 리핑(ripping)법 등의 방법을 채용할 수 있다.
도 7(e)의 투명 전극 형성 공정에서는, 스퍼터법이나 진공 흡착법 등의 처방을 이용하여, 투명 전극(230)을 보호막(220)의 전면에 걸쳐 형성한다.
도 7(f)의 패터닝 공정에서는, 투명 전극(230)은 또한 필터 소자(112)의 개구부에 대응시킨 화소 전극으로 패터닝된다.
또, 액정 표시 패널의 구동에 TFT(Thin Film Transistor) 등을 이용하는 경우에서는 이 패터닝은 불필요이다. 도 9에, 본 발명을 이용하여 제조된 컬러 필터와, 대향 기판 등을 갖춘 액정 패널의 예를 나타낸다. 이 도면에 있어서, 액정 패널(450)은, 상하의 편광판(462, 467) 사이에, 컬러 필터(400)와 대향 기판(466)을 조합하고, 양자 간에 액정 조성물(465)을 봉입하는 것에 의해 구성되어 있다. 또한, 컬러 필터(400)와 대향 기판(466) 사이에는, 배향막(461, 464)이 구성되고, 한쪽의 대향 기판(466)의 내측의 면에는, TFT(박막 트랜지스터) 소자(도시하지 않음)와 화소 전극(463)이 매트릭스 형상으로 형성되어 있다. 이 액정 패널에서는, 컬러 필터(400)로서, 상술한 제조 방법에 의해 제조된 컬러 필터가 이용된다.
이상과 같이, 본 실시예에서는, 블랙 매트릭스(210) 및 필터 소자(212)를 포함하는 기판(200)의 상면(피 처리면) 전체에 친액막을 마련하고, 이어서, 그 친액막의 상면에 발액막을 마련하며, 이어서, 그 발액막에 있어서의 필터 소자(212) 상의 발액막을 제거하고, 이어서, 필터 소자(212)에 액적(99)을 충진한다. 이에 따라, 피 처리면과 발액막이 결합하지 않고, 발액막을 용이하게 또한 고속으로 분해제거할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 의하면, 컬러 필터의 제조 프로세스에 있어서, 고속으로 원하는 형상의 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 피 처리면에 친액막을 설치함으로써, 피 처리면이 세정되어 그 오염을 방지하는 것도 가능해지기 때문에, 양호하게 컬러 필터의 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 발액막을 분해제거할 때의 처리에 있어서, 피 처리면에 손상을 주는 것을 친액막에 의해서 막을 수 있기 때문에, 광학 특성이 양호한 컬러 필터를 제조할 수 있다.
또한, 컬러 필터의 제조 방법으로서는, 상기 도 7에 나타낸 방법에 한정되는 것이 아니라 각종 방법을 채용할 수 있다. 다른 형태의 제조 방법을 도 10에 나타낸다. 예컨대, 무알칼리 유리로 이루어지는 투명 기판(200)의 표면을, 가열된 고농도의 황산에 과산화수소수를 1 중량% 첨가한 세정액으로 세정하여, 순수한 물로 린스한 후, 공기 건조를 하여 청정 표면을 얻는다. 그리고, 이 표면에, 스퍼터법에 의해 크롬막을 소정의 막 두께로 형성하여 금속층(201)을 얻는다(도 10(a)참조). 이 금속층(201)의 표면에, 포토 레지스트를 스핀코트한다. 기판(200)은 핫 플레이트 상에서, 80℃로 5분간 건조하여, 포토 레지스트층(202)을 형성한다(도 10(b)참조). 이 기판 표면에, 소요의 매트릭스 패턴 형상을 묘획한 마스크 필름을 밀착시켜, 자외선으로 노광을 한다. 다음에, 이것을, 수산화칼륨을 포함하는 알칼리 현상액에 침지하여, 미노광 부분의 포토레지스트를 제거하여, 레지스트층(202)을 패터닝한다(도 10(c)참조). 계속해서, 노출한 금속층(201)을, 염산을 주 성분으로 하는 에칭액으로 에칭제거하고(도 10(d)참조), 동시에 크롬 상의 레지스트를 제거한다. 이렇게 하여 소정의 매트릭스 패턴을 갖는 차광층(블랙 매트릭스)(210)을 얻는다(도 10(e)참조).
이 기판(200) 상의 전면에, 또한 네거티브형의 투명 아크릴계의 감광성 수지조성물(203)을 역시 스핀코트법으로 도포한다(도 10(f)참조). 프리베이크한 후, 소정의 매트릭스 패턴 형상을 묘획한 마스크 필름을 이용하여 자외선 노광을 한다. 미노광 부분의 수지를, 현상액으로 현상하여, 순수한 물로 린스한 후 스핀건조한다. 최종 건조로서의 애프터베이크를 하여, 수지부를 충분히 경화시켜 뱅크(204)를 형성한다(도 10(g)참조).
이어서, 뱅크(204) 및 차광층(블랙 매트릭스)(210)을 포함하는 기판(200)의 상면 전체(피 처리면)에, 친액막(도시하지 않음)을 마련한다. 이어서, 뱅크(204)에 발액막(도시하지 않음)을 마련한다. 이 발액막은 상기 실시예에서 설명한 별도의 마스크을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다.
이 다음에, R·G·B 각 색의 필터가 되는 재료를 액적 토출 장치를 이용하여 뱅크(204) 내에 토출한다. 그리고, 기판(200)을 가열하여 필터 재료의 경화 처리를 하여, 컬러 필터층을 얻는다(도 10(h)참조). 그리고, 이와 같이 제조된 컬러 필터 기판에 투명 아크릴 수지 도료를 도포하여 보호층(220)(오버코팅층)을 형성하여 컬러 필터를 얻을 수 있다(도 10(i)참조).
(제 2 실시예: EL 표시 디바이스의 제조 프로세스)
다음에, 상기 실시예의 미세 구조물의 제조 방법을 이용하여 EL(전계 발광) 표시 디바이스를 제조하는 예에 대하여 도 11을 참조하여 설명한다. EL 표시 디바이스는, 형광성의 무기 및 유기 화합물을 포함하는 박막을, 음극과 양극 사이에 둔 구성을 가지며, 상기 박막에 전자 및 정공(홀)을 주입하여 재결합시킴으로써 여기자(exciton)를 생성시켜, 이 여기자(exciton)가 비활성화될 때의 광의 방출(형광·인광)을 이용하여 발광시키는 소자이다. 이러한 EL 표시 소자에 이용되는 형광성 재료 중, 빨강, 초록 및 청색의 발광색을 나타내는 재료를 본 발명의 디바이스 제조 장치를 이용하여, TFT 등의 소자 기판 상에 액적 토출 패터닝함으로써, 자발 광풀 컬러 EL 표시 디바이스를 제조할 수 있다. 본 발명에 있어서의 디바이스의 범위에는 이러한 EL 표시 디바이스의 기판도 포함한다.
도 11은 상기한 바와 같은 본 실시예의 제조 방법이 적용되는 디바이스의 일례로서의, 유기 EL 장치의 단면도를 나타낸 도면이다.
도 11에 도시하는 바와 같이 이 유기 EL 장치(301)는, 기판(311), 회로 소자부(321), 화소 전극(331), 뱅크부(341), 발광 소자(351), 음극(361)(대향 전극), 및 밀봉 기판(371)으로부터 구성된 유기 EL 소자(302)에, 플렉서블 기판(도시하지 않음)의 배선 및 구동 IC(도시 생략)를 접속한 것이다. 회로 소자부(321)는 기판(311) 상에 형성되고, 복수의 화소 전극(331)이 회로 소자부(321) 상에 정렬되어 있다. 그리고, 각 화소 전극(331) 사이에는 뱅크부(341)가 격자 형상으로 형성되어 있고, 뱅크부(341)에 의해 발생한 오목부 개구(344)에 발광 소자(351)가 형성되어 있다. 음극(361)은 뱅크부(341) 및 발광 소자(351)의 상부 전면에 형성되고, 음극(361)의 위에는 밀봉용 기판(371)이 적층되어 있다.
유기 EL 소자를 포함하는 유기 EL 장치(301)의 제조 프로세스는, 뱅크부(341)를 형성하는 뱅크부 형성 공정과, 발광 소자(351)를 적절히 형성하기 위한 플라즈마 처리 공정과, 발광 소자(351)를 형성하는 발광 소자 형성 공정과, 음극(361)을 형성하는 대향 전극 형성 공정과, 밀봉용 기판(371)을 음극(361) 상에 적층하여 봉하여 막는 밀봉 공정을 포함하고 있다.
발광 소자 형성 공정은, 오목부 개구(344), 즉 화소 전극(331) 상에 정공 주입/수송층(352) 및 발광층(353)을 형성함으로써 발광 소자(351)를 형성하는 것에의해, 정공 주입/수송층 형성 공정과 발광층 형성 공정을 포함하고 있다. 그리고, 정공 주입/수송층 형성 공정은, 정공 주입/수송층(352)을 형성하기 위한 제 1 조성물(기능액)을 각 화소 전극(331) 상에 토출하는 제 1 액적 토출 공정과, 토출된 제 1 조성물을 건조시켜 정공 주입/수송층(352)을 형성하는 제 1 건조 공정을 포함하며, 발광층 형성 공정은, 발광층(353)을 형성하기 위한 제 2 조성물(기능액)을 정공 주입/수송층(352)의 위에 토출하는 제 2 액적 토출 공정과, 토출된 제 2조성물을 건조시켜 발광층(353)을 형성하는 제 2 건조 공정을 포함한다. 이 발광층 형성 공정에서는, 예컨대 액적 토출 장치를 이용하여 상기 발광 소자를 형성한다.
이 경우, 본 실시예의 미세 구조물의 제조 방법에서는, EL 재료가 원하는 패턴에 부착하기 쉽도록, 수지 레지스트, 화소 전극 및 하층으로 되는 층의 표면(피 처리면)에 대하여, 친액막 및 발액막을 마련하는 공정을 포함해도 된다. 즉, 피 처리면 전체에 친액막을 마련하고, 이어서, 그 친액막의 상면에 발액막을 마련한다. 이어서, 발액막에 있어서의 원하는 패턴 상의 부분(발액막)을 제거한다. 이어서, 그 발액막이 제거된 부분인 원하는 패턴에, EL 재료를 도포(충진)한다. 이와 같이, 본 실시예의 미세 구조물의 제조 방법을 이용하여 제조한 EL 표시 디바이스는, 세그먼트 표시나 전면 동시 발광의 정지 화상 표시, 예컨대 그림, 문자, 라벨 등의 로우 정보 분야에의 응용, 또는 점·선·면 형상을 갖는 광원으로서도 이용할 수 있다. 또한, 패시브 구동의 표시 소자를 비롯하여, TFT 등의 능동 소자를 구동에 이용함으로써 고휘도로 응답성이 우수한 풀 컬러 표시 디바이스를 얻는 것이 가능하다. 또한, 본 실시예의 미세 구조물의 제조 방법에 금속 재료나 절연 재료를 제공하면, 금속 배선이나 절연막 등의 직접 미세 패터닝이 가능해지며, 또한 이 금속 배선 형성 기술을 이용한 PDP(플라즈마 디스플레이 패널)의 제조, 또는 무선 태그(tag)의 안테나 등의 신규한 고기능 장치의 제작에도 응용할 수 있다.
(제3 실시예: 전자기기)
상기 실시예의 광학 소자(컬러 필터)를 구비한 전자기기의 예에 대하여 설명한다.
도 12는, 휴대전화의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 12에 있어서, 부호 1000은 휴대전화 본체를 나타내고, 부호 1001은 상기 컬러 필터를 이용한 표시부를 나타내고 있다.
도 13은, 손목 시계형 전자기기의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 13에 있어서, 부호 1100은 시계 본체를 나타내고, 부호 1101은 상기 컬러 필터를 이용한 표시부를 나타내고 있다.
도 14는, 워드 프로세서, 퍼스널 컴퓨터 등의 휴대형 정보 처리 장치의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 14에 있어서, 부호 1200은 정보 처리 장치, 부호 1202는 키보드 등의 입력부, 부호 1204는 정보 처리 장치 본체, 부호 1206은 상기 컬러 필터를 이용한 표시부를 나타내고 있다.
도 12 내지 도 14에 나타내는 전자기기는, 상기 실시예의 컬러 필터를 갖추고 있기 때문에, 양호하게 화상 표시할 수 있고, 제조 비용을 저감할 수 있으며 제조기간을 단축할 수 있다.
또, 본 발명의 기술범위는 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러가지의 변경을 가하는 것이 가능하고, 실시예로 든 구체적인 재료나 층 구성 등은 단지 일례에 지나지 않으며, 적절히 변경이 가능하다.
예컨대, 상기 실시예에서는, 광학 소자의 하나인 컬러 필터의 제조 방법에 대하여 설명했지만, 본 발명에 관한 미세 구조물의 제조 방법을 다른 광학 부품 또는 집적 회로 등의 배선을 형성할 때에 이용할 수도 있다. 또한, 집적 회로에 있어서의 저항, 콘덴서, 트랜지스터, 다이오드, 반도체 레이저 등의 전자 소자를 본 발명을 이용하여 제조해도 된다.
또한, 상기 실시예에서는, 발액막(12)에 있어서 패턴을 형성하고자 하는 영역 전부를 제거하는 것으로 하고 있지만, 발액막에 있어서 상기 패턴을 형성하고자 하는 영역의 경계 부분을 제거하는 것으로 하여도 된다. 이 때, 친액막(11)도 상기 패턴을 형성하고자 하는 영역의 경계 부분을 제거하는 것으로 하여도 된다. 그리고, 발액막(및 친액막)을 제거한 영역 및 그 영역에 둘러싸여 있는 영역에 액체 재료를 충진하고, 원하는 패턴을 형성하는 것으로 하여도 된다. 이에 따라, 액체 재료의 유지력을 또한 높이는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명은, 금속 미립자를 함유하는 액체를 부재 표면에 도포하여 금속 배선을 형성할 때의 금속 배선 패턴 형성에 적용할 수 있다.
이상의 설명에서 분명하듯이, 본 발명에 의하면, 제 1 막 상에 발액막을 마련하고, 그 발액막에 있어서 원하는 패턴 부분이 제거되기 때문에, 액체 재료를 이용하여 원하는 패턴을 형성할 때에, 고속으로 또한 양호하게 원하는 패턴을 형성할 수 있다.

Claims (18)

  1. 패턴을 형성하는 부재에 대하여 액체 재료를 이용하여 원하는 형상의 패턴을 형성하고자 하는 상기 부재의 피 처리면에, 제 1 막을 마련하는 공정과,
    상기 제 1 막의 상면에, 상기 액체 재료에 대하여 발액성(撥液性)을 갖는 발액막(撥液膜)을 마련하는 공정과,
    상기 발액막에 있어서의 상기 패턴을 형성하고자 하는 영역에 대응하는 부분의 상기 발액막을 제거하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 구조물의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 막은 상기 액체 재료에 대하여 친액성(親液性)을 갖는 친액막(親液膜)인 것을 특징으로 하는 미세 구조물의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 막은, 상기 발액막을 제거하는 처리를 할 때에, 상기 피 처리면에 대하여 손상을 가하는 것을 억제하는 희생층으로서 기능하는 것을 특징으로 하는 미세 구조물의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 막은, 상기 피 처리면 상에 패턴을 형성한 때에, 해당 패턴의 특성 열화와, 해당 패턴과 해당 피 처리면 사이의 밀착성 열화 중 적어도 한쪽을 억제하는 희생층으로서 기능하는 것을 특징으로 하는 미세 구조물의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 발액막은, 전자파가 조사되는 것에 의해 활성화 또는 휘발화되는 활성막인 것을 특징으로 하는 미세 구조물의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 막에 있어서의 상기 패턴을 형성하고자 하는 영역 상에 위치하는 부분에 대하여, 상기 발액막을 제거한 후, 상기 제 1 막을 제거하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 구조물의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 막의 제거는, 전자파가 조사되는 것에 의해 행하여지는 것을 특징으로 하는 미세 구조물의 제조 방법.
  8. 원하는 형상의 패턴을 형성하고자 하는 피 처리면에 제 1 막을 마련하는 공정과,
    상기 제 1 막의 상면에, 상기 패턴을 형성하는 부재가 되는 액체 재료에 대하여 발액성을 갖는 발액막을 마련하는 공정과,
    상기 발액막에 있어서의 상기 패턴을 형성하고자 하는 영역의 경계 부분에 대하여 상기 발액막을 제거하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 구조물의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 패턴을 형성하고자 하는 영역의 경계 부분의 상기 제 1 막을 제거하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 구조물의 제조 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 막은 상기 발액막의 분해를 촉진시키는 분해 촉진층으로서 기능하는 것을 특징으로 하는 미세 구조물의 제조 방법.
  11. 원하는 형상의 패턴을 형성하고자 하는 부재의 피 처리면에, 해당 패턴을 형성하기 위한 액체 재료에 대하여 친액성을 갖는 친액막을 마련하는 공정과,
    상기 친액막의 상면에, 상기 액체 재료에 대하여 발액성을 갖는 발액막의 분해를 촉진시키는 분해 촉진층을 마련하는 공정과,
    상기 분해 촉진층의 상면에, 상기 액체 재료에 대하여 발액성을 갖는 발액막을 마련하는 공정과,
    상기 발액막에 있어서의 상기 패턴을 형성하고자 하는 영역 상에 위치하는 부분에 대하여 상기 발액막을 제거하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 구조물의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 발액막의 제거는, 해당 발액막에 있어서의 상기 패턴을 형성하고자 하는 영역에 전자파를 조사함으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 미세 구조물의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 발액막을 제거한 영역에 상기 액체 재료를 충진하고, 해당 액체 재료에대하여 적어도 건조 또는 소성을 행함으로써 해당 액체 재료가 충진된 영역에 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 미세 구조물의 제조 방법.
  14. 청구항 제 12 항에 기재된 미세 구조물의 제조 방법을 이용하여 제조된 것을 특징으로 하는 디바이스.
  15. 청구항 제 14 항에 기재된 디바이스를 구비한 것을 특징으로 하는 전자기기.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 막은 상기 발액막의 분해를 촉진시키는 분해 촉진층으로서 기능하는 것을 특징으로 하는 미세 구조물의 제조 방법.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 발액막을 제거한 영역에 상기 액체 재료를 충진하고, 해당 액체 재료에 대하여 적어도 건조 또는 소성을 행함으로써 해당 액체 재료가 충진된 영역에 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 미세 구조물의 제조 방법.
  18. 청구항 제 1 항에 기재된 미세 구조물의 제조 방법을 이용하여 제조된 것을 특징으로 하는 디바이스.
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