KR20120112005A - 패턴 형성 장치 및 패턴 형성 방법 - Google Patents

패턴 형성 장치 및 패턴 형성 방법 Download PDF

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Abstract

발액제에 의해 구성된 막에 얼라인먼트 마크를 형성할 수 있는 패턴 형성 장치 및 패턴 형성 방법을 제공한다. 기판 상에 소정의 패턴을 형성하는 패턴 형성 장치이다. 기판 상에 형성된 발액제에 의해 구성된 막에 얼라인먼트 마크가 되는 마크 패턴을 노광하는 마크 노광부와, 마크 패턴의 노광 영역에 가시화 잉크를 인쇄하여 얼라인먼트 마크를 형성하는 마크 인쇄부와, 또한 얼라인먼트 마크를 검출하여 얼라인먼트 마크의 위치 정보를 얻는 마크 검출부와, 얼라인먼트 마크의 위치 정보에 의거해서 막에 형성되는 패턴의 위치를 바꾸거나 또는 기판의 위치를 바꾸어서 패턴을 형성하는 위치를 조정하는 조정부와, 막에 패턴을 형성하는 화상 형성부를 갖는다.

Description

패턴 형성 장치 및 패턴 형성 방법{PATTERN FORMATION APPARATUS AND PATTERN FORMATION METHOD}
본 발명은 기판 상에 소정의 패턴을 형성하는 패턴 형성 장치 및 패턴 형성 방법에 관한 것이고, 특히 기판 상에 형성된 발액제에 의해 구성된 막에 양호한 얼라인먼트 마크를 형성할 수 있는 패턴 형성 장치 및 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
최근 전자 회로의 배선 및 기판 상에 전기 배선 패턴 등의 미세 패턴을 형성하는 기술이 주목받고 있다. 이 미세 패턴의 형성에는 예를 들면 잉크젯 방식의 액체 토출 헤드(잉크젯 헤드)가 사용된다. 이 경우 금속 입자 또는 수지 입자를 확산시킨 액체를 잉크젯 헤드로부터 타적해서 패턴을 묘화하고, 가열 등에 의해 경화시켜서 전기 배선 패턴이 형성된다.
또한, PET 또는 PEN 등의 플렉시블한 기판(지지체) 상에 발액성의 막을 형성하고, 상술한 전자 회로의 배선 및 기판 상에 전기 배선 패턴 등의 미세 패턴을 형성하는 것도 이루어지고 있다.
상술한 바와 같은 전자 회로의 배선 등을 형성하기 위해서는 위치 조정이 필요하며, 위치 조정을 위한 얼라인먼트 마크를 형성할 필요가 있다. PET 또는 PEN 등의 플렉시블한 기판(지지체)은 투명도가 높고, 이렇게 투명도가 높은 것에 얼라인먼트 마크를 형성하는 방법으로서 예를 들면 특허문헌 1에 유리 상에 영속적인 프로세스 마크(얼라인먼트 마크에 상당)를 형성하는 방법이 제안되어 있다. 특허문헌 1에서는 유리 상에 레이저를 사용해서 형성하고 있다.
PET 또는 PEN 등의 투명도가 높은 기판에 얼라인먼트 마크를 형성하는 방법으로서 상기 특허문헌 1 이외에도 열 전사 프린터를 사용해서 얼라인먼트 마크를 형성하는 방법, 프린트제를 사용해서 얼라인먼트 마크를 형성하는 방법, 기판에 관통 구멍(펀치 구멍)을 뚫어서 얼라인먼트 마크를 형성하는 방법 등이 있다.
일본 특허 공개 2011-1260호 공보
PET 또는 PEN 등의 투명도가 높은 기판은 수지이기 때문에 내열성 등의 관점으로부터 레이저를 사용해서 얼라인먼트 마크를 형성하는 것이 어렵다. 또한, 열 전사 프린터로는 얼라인먼트 마크의 형성 정밀도가 낮고, 높은 정밀도로 패턴 형성을 할 수 없다. 또한, 프린트제를 사용하는 방법에서는 특별한 층을 기판에 형성할 필요가 있어 비용이 상승한다는 문제가 있다. 기판에 관통 구멍(펀치 구멍)을 뚫는 방법은 투명한 것에 구멍을 뚫기 때문에 얼라인먼트 마크의 인식 정밀도가 낮고, 또한 구멍을 뚫을 때에 분진 등이 발생한다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 상기 종래 기술에 의거하는 문제점을 해소하고, 발액제에 의해 구성된 막에 양호한 얼라인먼트 마크를 형성할 수 있는 패턴 형성 장치 및 패턴 형성 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 제 1 형태는 기판 상에 소정의 패턴을 형성하는 패턴 형성 장치로서, 상기 기판 상에 형성된 발액제에 의해 구성된 막에 얼라인먼트 마크가 되는 마크 패턴을 노광하는 마크 노광부와, 상기 마크 패턴의 노광 영역에 가시화 잉크를 인쇄하여 상기 얼라인먼트 마크를 형성하는 마크 인쇄부를 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치를 제공하는 것이다.
또한, 상기 가시화 잉크가 인쇄되어서 이루어지는 상기 얼라인먼트 마크를 검출하여 상기 얼라인먼트 마크의 위치 정보를 얻는 마크 검출부와, 상기 얼라인먼트 마크의 위치 정보에 의거해서 상기 막에 형성되는 패턴의 위치를 바꾸거나 또는 상기 기판의 위치를 바꾸어 상기 패턴을 형성하는 위치를 조정하는 조정부와, 상기 기판의 상기 막에 패턴을 형성하는 화상 형성부를 갖는 것이 바람직하다.
이 경우 상기 화상 형성부는 상기 막 중 패턴 형성 영역을 친수성으로 하는 노광부와, 친수성이 된 상기 패턴 형성 영역에 인쇄하는 인쇄부를 갖는 것이 바람직하다.
예를 들면, 상기 막은 소정의 파장의 광에 의해 친소수성이 변화되는 친소수성 변환 기능을 갖는 것이며, 상기 가시화 잉크는 상기 막의 친소수성이 변화되지 않는 파장의 광을 흡수 또는 반사하는 잉크이다. 이 경우 상기 가시화 잉크는 예를 들면 수용성 잉크 또는 금속 잉크가 사용된다.
본 발명의 제 2 형태는 기판 상에 소정의 패턴을 형성하는 패턴 형성 방법으로서, 상기 기판 상에 형성된 발액제에 의해 구성된 막에 얼라인먼트 마크가 되는 마크 패턴을 노광하는 공정과, 상기 마크 패턴의 노광 영역에 가시화 잉크를 인쇄하여 상기 얼라인먼트 마크를 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법을 제공하는 것이다.
또한, 상기 가시화 잉크가 인쇄되어서 이루어지는 상기 얼라인먼트 마크를 검출하여 상기 얼라인먼트 마크의 위치 정보를 얻는 공정과, 상기 얼라인먼트 마크의 위치 정보에 의거해서 상기 막에 형성되는 패턴의 위치를 바꾸거나 또는 상기 기판의 위치를 바꾸어 상기 패턴을 형성하는 위치를 조정하는 공정과, 상기 기판의 상기 막에 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것이 바람직하다.
이 경우 상기 막에 패턴을 형성하는 공정은 상기 막 중 패턴 형성 영역을 친수성으로 하는 공정과, 친수성이 된 상기 패턴 형성 영역에 인쇄하는 공정을 갖는 것이 바람직하다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면 발액제에 의해 구성된 막에 양호한 얼라인먼트 마크를 형성할 수 있다. 이것에 의해 얼라인먼트 마크를 사용해서 기판 상에 높은 정밀도로 소정의 패턴을 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 패턴 형성 장치를 나타내는 모식도이다.
도 2a는 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 패턴 형성 장치에 사용되는 기판을 나타내는 모식적 단면도이며, 도 2b는 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 패턴 형성 장치에 사용되는 기판을 나타내는 모식도이다.
도 3a∼도 3c는 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 패턴 형성 장치에 의한 얼라인먼트 마크의 형성 공정을 공정 순으로 나타내는 모식도이며, 도 3d∼도 3i는 얼라인먼트 마크의 다른 예를 나타내는 모식도이다.
도 4a는 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 패턴 형성 장치에 의해 형성되는 박막 트랜지스터를 나타내는 모식도이며, 도 4b는 도 4a의 H-H선에 상당하는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 패턴 형성 장치를 나타내는 모식도이다.
이하에 첨부된 도면에 나타내는 바람직한 실시형태에 의거해서 본 발명의 패턴 형성 장치 및 패턴 형성 방법을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 패턴 형성 장치를 나타내는 모식도이다.
도 2a는 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 패턴 형성 장치에 사용되는 기판을 나타내는 모식적 단면도이며, 도 2b는 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 패턴 형성 장치에 사용되는 기판을 나타내는 모식도이다.
도 1에 나타내는 패턴 형성 장치(10)(이하, 간단히 형성 장치(10)라고 한다)는 예를 들면 기판(Z)을 길이 방향으로 반송하면서 여러 가지 처리를 행하는 롤·투·롤(Roll-to-Roll) 방식의 장치이다. 이 형성 장치(10)는 마크 형성부(12)와, 검출부(14)와, 노광부(16)와, 화상 형성부(18)와, 화상 처리부(20)를 갖는다.
형성 장치(10)에서는 기판(Z)은 회전축(40)에 권취되어 롤상으로 부착된다. 이 회전축(40)은 기판(Z)을 연속적으로 송출하는 것이며, 회전축(40)에는 예를 들면 모터(도시 생략)가 접속되어 있다. 이 모터에 의해 기판(Z)이 반송 방향(D)으로 연속적으로 보내어진다.
또한, 마크 형성부(12), 검출부(14), 노광부(16), 화상 형성부(18)를 거친 기판(Z)을 권취하는 권취축(42)이 설치되어 있다. 이 권취축(42)은 예를 들면 모터(도시 생략)가 접속되어 있다. 이 모터에 의해 권취축(42)이 회전되어서 기판(Z)이 권취축(42)에 롤상으로 권취된다. 이것에 의해 기판(Z)이 반송 방향(D)으로 반송된다.
본 실시형태에 있어서 기판(Z)은 도 2a에 나타내는 바와 같이 기판(Z) 상에 막(80)이 형성된 것이 사용된다. 막(80)은 발액제에 의해 구성되어 있다. 발액제는 소정의 파장의 광, 예를 들면 자외광에 의해 친소수성이 변화되는 친소수성 변환 기능을 갖는 것이다. 즉, 막(80)은 친소수성 변환 기능을 갖는다. 이하, 기판(Z)에 이용되는 것 및 막(80)을 구성하는 발액제에 대해서 구체적으로 설명한다.
본 실시형태의 형성 장치(10)는 롤·투·롤 방식이기 때문에 기판(Z)으로서는 생산성, 플렉시빌리티 등의 관점으로부터 수지 필름이 사용된다. 이 수지 필름에는 특별히 제한이 없고, 그 재료, 형상, 구조, 두께 등에 대해서는 공지의 것 중으로부터 적당히 선택할 수 있다.
수지 필름으로서는 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 변성 폴리에스테르 등의 폴리에스테르계 수지 필름, 폴리에틸렌(PE) 수지 필름, 폴리프로필렌(PP) 수지 필름, 폴리스티렌 수지 필름, 환상 올레핀계 수지 등의 폴리올레핀류 수지 필름, 폴리 염화 비닐, 폴리 염화 비닐리덴 등의 비닐계 수지 필름, 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 수지 필름, 폴리술폰(PSF) 수지 필름, 폴리에테르술폰(PES) 수지 필름, 폴리카보네이트(PC) 수지 필름, 폴리아미드 수지 필름, 폴리이미드 수지 필름, 아크릴 수지 필름, 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 수지 필름 등을 들 수 있다.
형성 장치(10)에 의해 박막 트랜지스터(TFT)를 제작하고, 이것을 디스플레이 등의 용도로 사용할 경우에는 기판(Z)으로서는 투명 수지 필름이 바람직하고, 가시역의 파장에 있어서의 광선 투과율이 80% 이상인 수지 필름이면 좋다. 그 중에서도 투명성, 내열성, 취급하기 쉬움, 강도 및 비용의 점으로부터 2축 연신 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 2축 연신 폴리에틸렌나프탈레이트 필름, 폴리에테르술폰 필름, 폴리카보네이트 필름인 것이 바람직하고, 2축 연신 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 2축 연신 폴리에틸렌나프탈레이트 필름인 것이 보다 바람직하다.
또한, 형성 장치(10)는 후술하는 바와 같이 매옆식이어도 좋지만 이 경우 기판(Z)으로서 Si 웨이퍼, 석영 유리, 유리, 플라스틱, 금속판 등 각종의 것을 사용할 수 있고, 기판의 표면에 반도체막, 금속막, 유전체막, 유기막 등이 적층 성형할 수 있는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다.
이어서, 막(80)을 구성하는 발액제의 구체예에 대해서 설명한다. 막(80)은 상술한 바와 같이 친소수성 변환 기능 재료로서 기능하고, 발액성제로 구성되는 것이다. 이 막(80)의 두께(막두께)는 0.001㎛∼1㎛인 것이 바람직하고, 특히 바람직하게는 0.01∼0.1㎛이다.
막(80)을 구성하는 발액성제에 있어서는 에너지 조사되어 있지 않은 부분, 즉 발액성 영역에 있어서는 도포액과의 접촉각이 50°이상 그 중에서도 90°이상인 것이 바람직하다.
또한, 상술한 발액성제에 있어서는 에너지 조사된 부분, 즉 친액성 영역에 있어서는 도포액과의 접촉각이 40°이하, 그 중에서도 20°이하, 특히 바람직하게는 10°이하이다.
또한, 발액성 영역과 친액성 영역의 젖음성의 차는 표면장력으로 10mN/m 이상인 것이 바람직하다.
발액성제에 있어서 무기 재료로서는 산화 티타늄(TiO2), 산화 아연(ZnO), 산화 주석(SnO2), 티타늄산 스트론튬(SrTiO3), 산화 텅스텐(WO3), 산화 비스무트(Bi2O3) 및 산화철(Fe2O3) 등 산화물을 들 수 있다. 이들 산화물을 1종 또는 2종 이상 선택해서 사용할 수 있고, 예를 들면 이산화 티타늄이면 아나타제형과 루틸형이 있어 모두 사용할 수 있지만 아나타제형의 이산화 티타늄이 바람직하다.
발액성제에 있어서 바인더로서는 주골격이 산화물의 광여기에 의해 분해되지 않은 높은 결합 에너지를 갖는 것을 사용하는 것이 좋고, 산화물의 작용에 의해 젖음성을 변화시키는 기능을 바인더에 갖게 할 경우에는 바인더의 주골격이 상기 산화물의 광여기에 의해 분해되지 않는 높은 결합 에너지를 갖는 것으로서, 산화물의 작용에 의해 분해되는 유기 치환기를 갖는 것이 바람직하고, 예를 들면 졸겔 반응 등에 의해 클로로 또는 알콕시실란 등을 가수분해, 중축합해서 큰 강도를 발휘하는 오르가노폴리실록산, 발수성이나 발유성이 우수한 반응성 실리콘을 가교한 오르가노폴리실록산 등을 들 수 있다.
또한, 상기 오르가노폴리실록산과 함께 디메틸폴리실록산과 같은 가교 반응을 하지 않는 안정적인 오르가노실리콘 화합물을 바인더에 혼합해도 좋다.
또한, 에너지 조사에 산화물의 작용에 의해 분해되어 이것에 의해 산화물 함유층 상의 젖음성을 변화시킬 수 있는 분해 물질을 산화물 함유층 중에 함유시킬 수도 있다. 이러한 분해 물질로서는 산화물의 작용에 의해 분해되고, 또한 분해됨으로써 광촉매 함유층 표면의 젖음성을 변화시키는 기능을 갖는 계면활성제를 들 수 있다.
구체적으로는 불소계 또는 실리콘계의 비이온 계면활성제를 들 수 있고, 또한 양이온계 계면활성제, 음이온계 계면활성제, 양성 계면활성제를 사용할 수도 있다. 계면활성제 이외에도 폴리비닐알코올, 불포화 폴리에스테르, 아크릴 수지, 폴리에틸렌, 폴리디알릴프탈레이트, 에틸렌프로필렌디엔모노머, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리우레탄, 멜라민 수지, 폴리카보네이트, 폴리 염화 비닐, 폴리아미드, 폴리이미드, 스티렌부타디엔 고무, 클로로프렌 고무, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리스티렌, 폴리아세트산 비닐, 나일론, 폴리에스테르, 폴리부타디엔, 폴리벤즈이미다졸, 폴리아크릴니트릴, 폴리에피클로로히드린, 폴리술피드, 폴리이소프렌 등의 올리고머, 폴리머 등을 들 수 있다.
그 밖에 친액성화되는 화합물로서는 디아조늄염, 술포늄염, 요오드오늄염 등의 오늄염, o-니트로벤질술포네이트 화합물, 증감제와 병용한 p-니트로벤질술포네이트 화합물, N-이미드술포네이트 화합물, 옥심술포네이트 화합물, α-케토술포네이트 화합물, 나프토퀴논디아지드-4-술포네이트 화합물, 디아조디술폰 화합물, 디술폰 화합물, 케토술폰 화합물, o-니트로벤질에스테르 화합물, m-알콕시벤질에스테르 화합물, o-니트로벤질아미드 화합물, 페나실에스테르 화합물, 2,4-디니트로벤젠술포닐에스테르, 2-디아조-1,3디케톤 화합물, 페놀에스테르 화합물, o-니트로벤질페놀 화합물, 2,5-시클로헥사디에논 화합물, 술폰화 폴리올레핀, 아릴디아조술포네이트염 등이 있다.
본 실시형태에 있어서는 친소수성 변환 기능 재료(발액성제로서 기능하고, 에너지의 부여에 의해 경계 표면장력이 크게 변화되는 재료)로서는 측쇄에 소수성기를 포함하는 고분자 재료도 들 수 있다.
폴리이미드나 (메타)아크릴레이트 등의 골격을 갖는 주쇄에 직접 또는 결합 기를 통해 소수성기를 갖는 측쇄가 결합하고 있는 것을 들 수 있다. 소수성기로서는 말단 구조가 -CF2CH3, -CF2CF3, -CF(CF3)2, -C(CF3)3, -CF2H, -CFH2 등인 기를 들 수 있다. 분자쇄끼리를 배향하기 쉽게 하기 위해서는 탄소쇄 길이가 긴 기가 바람직하고, 탄소수 4개 이상의 것이 보다 바람직하다. 또한, 알킬기의 수소 원자의 2개이상이 불소 원자로 치환된 폴리플루오로알킬기가 바람직하고, 특히 탄소수 4∼20개의 Rf기가 바람직하고, 특히 탄소수 6∼12개의 폴리플루오로알킬기가 바람직하다. 폴리플루오로알킬기에는 직쇄 구조 또는 분기 구조가 있지만 직쇄 구조인 편이 바람직하다. 또한, 소수성기는 알킬기의 수소 원자의 실질적으로 모두가 불소 원자로 치환된 퍼플루오로알킬기가 바람직하다. 퍼플루오로알킬기는 CnF2n +1-(단, n은 4∼16의 정수)로 나타내어지는 기가 바람직하고, 특히 n이 6∼12의 정수인 경우의 상기의 기가 바람직하다. 퍼플루오로알킬기는 직쇄 구조이어도 분기 구조이어도 좋고, 직쇄 구조가 바람직하다. 또한, 소수성기로서는 불소 원자를 포함하지 않는 -CH2CH3, -CH(CH3)2, -C(CH3)3 등의 말단 구조를 갖는 기를 들 수 있다. 이 경우에도 분자쇄끼리를 배향하기 쉽게 하기 위해서는 탄소쇄 길이가 긴 기가 바람직하고, 탄소수 4개 이상의 것이 보다 바람직하다. 소수성기는 직쇄 구조이어도 분기 구조이어도 좋지만 직쇄 구조인 편이 바람직하다. 상기 알킬기는 할로겐 원자, 시아노기, 페닐기, 히드록실기, 카르복실기 또는 탄소수 1∼12개의 직쇄, 분기쇄 또는 환상의 알킬기나 알콕시기로 치환된 페닐기를 함유하고 있어도 좋다. 측쇄에 소수성기를 갖는 고분자 재료로서는 폴리이미드를 포함하는 고분자 재료를 들 수 있다.
본 실시형태에 사용하는 용매로서는 에탄올, 메탄올, 프로판올 등의 알코올계 용매, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜 등의 글리콜계 용매, 2-메톡시에탄올, 2-에톡시에탄올, 2-부톡시에탄올 등의 셀로솔브계 용매 등을 들 수 있다.
마크 형성부(12)는 상기 친소수성 변환 기능을 갖는 막(80)에 예를 들면 도 2b에 나타내는 바와 같이 기판(Z)의 막(80) 상에 직사각형상의 패턴 형성 영역(S)의 바깥 가장자리의 네 구석에 얼라인먼트 마크(M)(마크 패턴)를 형성하는 것이다.
마크 형성부(12)는 마크 노광부(22)와, 마크 인쇄부(28)를 갖고, 마크 노광부(22)가 반송 방향(D)의 상류측에 형성되어 있다. 마크 노광부(22)는 광원(24)과, 소정의 마크 패턴상의 개구부가 형성된 마스크(26)를 갖는다.
광원(24)은 막(80)에 대하여 발액성으로부터 친수성으로 변화시킬 수 있는 파장의 광을 조사할 수 있는 것이다. 발액성으로부터 친수성으로 변화시킬 수 있는 파장의 광은 막(80)의 조성에 따라 다르지만 이 광원(24)으로서는 예를 들면 파장이 300(㎚), 365(㎚), 405(㎚) 등의 자외선 영역의 광을 조사할 수 있는 것을 사용할 수 있다.
마스크(26)는 예를 들면 링형상의 개구부가 형성되어 있다. 이것에 의해 막(80)이 링형상으로 노광된다. 마스크(26)의 개구부의 형상이 얼라인먼트 마크(M)의 형상(마크 패턴)이다. 마크 노광부(22)에는 노광 시에 마스크(26)를 기판(Z)의 막(80)의 표면(80a)(도 2a 참조)에 밀착시키기 위해서 기판(Z)에 대하여 접리 가능한 승강 수단(도시 생략)이 설치되어 있다.
마크 인쇄부(28)는 얼라인먼트 마크(M)가 되는 마크 패턴이 노광된 노광 영역, 본 실시형태에서는 링형상으로 노광된 노광 영역에 가시화 잉크를 인쇄하여 얼라인먼트 마크(M)를 형성하는 것이다.
또한, 마크 인쇄부(28)는 마크 패턴이 노광된 노광 영역에 가시화 잉크를 공급할 수 있으면 특별히 인쇄 방식은 한정되지 않는다. 예를 들면, 잉크젯, 스크린 인쇄, 볼록판 인쇄, 오목판 인쇄를 사용할 수 있다. 또한, 마크 패턴의 노광 영역의 전역을 덮도록 솔리드로 인쇄할 경우에는 위치 조정 정밀도도 ±2㎜ 정도의 거친 것을 사용할 수 있다.
마크 인쇄부(28)에서 사용되는 얼라인먼트 마크(M)를 형성하기 위한 가시화 잉크는 얼라인먼트 마크(M)를 검출할 때에 막(80)에 불필요한 친소수 변환을 발생시키지 않도록 막(80)의 친소수성이 변화되지 않는 파장의 광을 흡수 또는 반사하는 잉크가 사용된다. 이것 때문에 막(80)의 친소수 변환이 발생하는 파장에 따라 가시화 잉크는 적당히 선택되지만 예를 들면 파장이 500㎚ 이상인 광을 반사 또는 흡수하는 잉크가 사용된다. 또한, 가시화 잉크로서 예를 들면 수용성 잉크 또는 금속 잉크가 사용된다. 이하, 얼라인먼트 마크(M)를 형성하기 위한 가시화 잉크에 대해서 구체적으로 설명한다.
얼라인먼트 마크(M)를 형성하기 위한 가시화 잉크(마킹 재료)로서는 염료나 안료를 포함하는 잉크를 사용할 수 있다. 안료로서는 난용성 색소로 이루어지는 유기 안료, 유기 색소와 다가 금속 이온이 결합한 레이크 안료 등이 있고, 유기 색소 부분으로서는 아조 색소, 안트라퀴논 색소, 프탈로시아닌 색소 등을 들 수 있다. 예를 들면, 구리 프탈로시아닌에 술폰산이 3개 치환한 것의 나트륨염(프탈로시아닌 염료: LionolBlueGS)의 흡수 극대 파장(몰 흡광계수)은 639㎚&660㎚(35000)이다.
염료로서는 수용성 염료, 유용성 염료가 있고, 수용성 염료는 색소 분자 중에 술폰산기나 카르복실산기 등의 친수성기를 갖는 것이 많이 사용된다. 염료의 분자 구조의 기본 골격으로서는 아조 염료, 안트라퀴논 염료, 프탈로시아닌 염료, 시아닌 염료, 옥소놀 염료, 스티릴 염료, 트리아릴메탄 염료 등이 있다. 시아닌 염료, 옥소놀 염료는 흡광계수가 크므로 저농도이어도 시인성이 높다. 이것 때문에 가시화 잉크로서는 수용성 잉크(수용성 염료)를 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 염료로서는 예를 들면 하기 화학식1∼4로 나타내어지는 염료1∼4가 있다. 이들은 물에 가용이며, 각 염료의 흡수 극대 파장(몰 흡광계수)은 이하와 같다. 각 염료1∼4(화학식1∼4)는 흡수 극대 파장의 전후 25㎚에서도 흡수 피크의 약 50% 위치의 흡수 강도가 있다.
염료1(화학식1) : 552㎚(65000)
염료2(화학식2) : 644㎚(104000)
염료3(화학식3) : 550㎚(63000)
염료4(화학식4) : 747㎚(260000)
Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
본 실시형태의 마크 형성부(12)는 예를 들면 도 3a∼도 3c에 나타내도록 해서 얼라인먼트 마크(M)를 막(80)의 표면(80a)에 형성한다.
우선 마크 노광부(22)의 마스크(26)를 기판(Z)의 막(80)의 표면(80a)에 접촉시킨다. 그 후 광원(22)으로부터 발액성으로부터 친수성으로 변화시킬 수 있는 파장의 광을 조사하고, 도 3a에 나타내는 바와 같이 막(80)의 표면(80a)의 얼라인먼트 마크 형성 영역(100)에 대해서 링형상으로 노광하여 친수성의 패턴 노광 영역(102)이 얻어진다. 또한, 패턴 노광 영역(102) 이외의 비노광 영역(104)은 발액성 그대로이다.
이어서, 기판(Z)을 반송 방향(D)으로 반송하고, 마크 인쇄부(28)에 의해 예를 들면 도 3b에 나타내는 바와 같이 패턴 노광 영역(102)의 전역을 덮도록 솔리드로 수용성의 가시화 잉크(110)를 막(80)의 표면(80a)의 얼라인먼트 마크 형성 영역(100)에 인쇄한다. 이것에 의해 친수성의 패턴 노광 영역(102)에서 가시화 잉크가 서로 끌어당겨 일체화되어서 도 3c에 나타내는 바와 같이 막(80)의 표면(80a)의 얼라인먼트 마크 형성 영역(100)에 얼라인먼트 마크(M)가 형성된다. 이때 막(80)의 얼라인먼트 마크 형성 영역(100)에서는 비노광 영역(104)은 발액성이기 때문에 가시화 잉크는 일체화되지 않고 마크 등은 형성되지 않는다. 또한, 도 3c에 나타내는 얼라인먼트 마크(M)는 예를 들면 외경이 1㎜이며, 링부의 폭이 100㎛이다.
본 실시형태에 있어서는 얼라인먼트 마크(M)가 되는 영역(패턴 노광 영역(102))을 친수성으로 했지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 3a의 노광 패턴을 반전시켜서 친수성으로 하는 영역과 발액성으로 하는 영역을 반대로 해서 얼라인먼트 마크(M)를 형성해도 좋다. 이 경우 도 3d에 나타내는 바와 같이 얼라인먼트 마크(M)가 발액성으로서 가시화 잉크로 인쇄되지 않고, 그 이외의 영역이 가시화 잉크로 인쇄되어서 얼라인먼트 마크(M)가 형성된다.
본 실시형태에 있어서 얼라인먼트 마크(M)의 형상은 링형상의 것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 3e에 나타내는 바와 같이 원형상이어도, 도 3f에 나타내는 바와 같이 사각형상이어도, 도 3g에 나타내는 바와 같이 구형의 환상이어도, 도 3h에 나타내는 바와 같이 직각삼각형상이어도, 도 3i에 나타내는 바와 같이 직각삼각형의 환상이어도 좋다. 또한, 친액성으로 한 노광 영역에서 가시화 잉크가 서로 끌어당겨서 일체화되어서 얼라인먼트 마크가 형성되기 때문에 면적은 좁은 편이 바람직하고, 가는 환상의 형태를 갖는 편이 바람직하다.
상기 도 3e∼도 3i에 나타내는 형태의 얼라인먼트 마크에 있어서도 노광 패턴을 반전시켜서 도 3d와 마찬가지로 얼라인먼트 마크가 되는 영역을 발액성으로 해서 얼라인먼트 마크를 형성할 수도 있다.
검출부(14)는 얼라인먼트 마크(M)를 검출하여 이 얼라인먼트 마크(M)의 위치 정보를 얻는 것이며, 이 검출부(14)는 화상 처리부(20)에 접속되어 있다. 검출부(14)는 변형 센서(도시 생략)와 얼라인먼트 검출부(도시 생략)를 갖는다.
변형 센서는 막(80)이 친소수성의 변화를 일으키지 않는 파장의 광을 사용해서 얼라인먼트 마크(M)를 검출하는 것이며, 예를 들면 LED 등의 광원과, CMOS, CCD등의 촬상 소자를 구비하는 광학식의 것이 사용된다. 또한, 가시화 잉크가 파장 500㎚ 이상의 광을 반사 또는 흡수하는 것일 경우 광원에는 파장이 500㎚ 이상인 광을 조사하는 것이 사용된다. 구체적으로는 광원의 파장으로서는 예를 들면 633㎚, 660㎚, 590㎚, 적외(IR)가 사용된다.
변형 센서에 있어서는 얼라인먼트 마크(M)에 파장이 500㎚ 이상인 광을 조사하고, 도 2b에 나타내는 패턴 형성 영역(S)의 바깥 가장자리부의 네 구석에 미리 형성되어 있는 얼라인먼트 마크(M)를 촬상하고, 예를 들면 4개의 얼라인먼트 마크(M)의 화상 데이터를 얻는다. 4개의 얼라인먼트 마크(M)의 화상 데이터를 세트로 해서 얼라인먼트 검출부에 출력한다.
얼라인먼트 검출부는 변형 센서에서 얻어진 각 얼라인먼트 마크(M)의 화상 데이터에 의거해서 예를 들면 각 얼라인먼트 마크(M)의 위치, 얼라인먼트 마크(M)의 크기, 방향 및 얼라인먼트 마크(M)간의 거리 등을 산출하여 얼라인먼트 마크(M)의 크기, 배치 위치 등의 설계값과 비교함으로써 기판(Z)의 변형 정보(얼라인먼트 마크(M)의 위치 정보)를 작성하는 것이다. 기판(Z)의 변형 정보는 예를 들면 기판(Z)의 신축의 방향, 기판(Z)의 신축량이다. 이 기판(Z)의 변형 정보는 구체적으로는 4개의 얼라인먼트 마크(M)로 둘러싸인 패턴 형성 영역(S)의 신축 방향, 신축량, 패턴 형성 영역(S)의 회전 방향, 회전량, 또한 패턴 형성 영역(S)의 기정의 크기로부터의 확대량 또는 축소량 및 사다리꼴상 등의 변형량이다. 이 기판(Z)의 변형 정보가 화상 처리부(20)로 출력된다. 또한, 후술하는 바와 같이 화상 처리부(20)에 있어서는 기판(Z)의 변형 정보에 의거해서 노광용의 보정 데이터 및 타적용의 보정 데이터를 작성한다.
또한, 변형 센서에 의한 얼라인먼트 마크(M)의 촬상 방식은 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 변형 센서를 이차원적으로 이동시키면서 고정된 기판(Z)의 얼라인먼트 마크(M)를 촬상하는 형태, 기판(Z)을 이동시키면서 기판(Z)의 얼라인먼트 마크(M)를 촬상하는 방식 등이 있다.
노광부(16)는 기판(Z)에 형성된 막(80)에 있어서 화상 형성부(18)에 의해 패턴이 형성되는 화상 형성 영역을 친수성으로 변환하는 개질 처리를 실시하는 것이다. 이 노광부(16)에는 노광 유닛(도시 생략)과, 가스 공급 유닛(도시 생략)이 설치되어 있다. 노광부(16)는 화상 처리부(20)에 접속되어 있다.
또한, 「친수성으로 변환한다」란 막(80)에 대한 액적의 접촉각이 상대적으로 작은 상태로 하는 것이다.
노광 유닛은 기판(Z)의 막(80)의 표면(80a)에 있어서 예를 들면 패턴이 되는 화상 형성 영역에 막(80)을 친수성으로 변환할 수 있는 광을 조사하는(노광하는) 것이다. 노광 유닛에 있어서 광원으로서는 마크 노광부(22)의 광원(24)과 동일한 파장의 것이 사용되고, 예를 들면 파장이 300(㎚), 365(㎚), 405(㎚) 등의 자외선 영역의 광을 조사할 수 있는 광원이 사용된다.
노광 유닛에 있어서 광원에 레이저를 사용할 경우 레이저광의 출력으로서는 예를 들면 10∼수백(mJ/㎠)이며, 레이저광의 지름(빔 스폿 지름)은 예를 들면 1∼2㎛이다. 노광 유닛에 있어서는 광원에 레이저를 사용하는 경우 반도체 레이저, 고체 레이저, 액체 레이저, 기체 레이저 등 다양한 것을 사용할 수 있다.
노광 유닛으로서는 레이저광을 사용한 디지털 노광 방식의 것 및 마스크 노광 방식의 것을 사용할 수 있다.
디지털 노광 방식에서는 화상 처리부(20)로부터 출력되는 형성하는 패턴의 패턴 데이터에 의거해서 레이저광이 패턴이 되는 화상 형성 영역에 조사되어서 화상 형성 영역이 친액성으로 된다.
노광 유닛에 디지털 노광 방식의 것을 사용할 경우 예를 들면 기판(Z)의 반송 방향(D)과 직교하는 방향으로 노광 유닛을 주사시키고, 예를 들면 화상 형성 영역 중 동 방향에 있어서의 1회의 주사로 개질 처리가 가능한 영역에 대해서 개질 처리를 실행한다. 이 주사 방향에 있어서의 1회의 개질 처리가 종료되면 기판(Z)을 반송 방향(D)으로 소정량 이동시키고, 동일한 화상 형성 영역의 다음 영역에 대해서 개질 처리를 실행하고, 이 동작을 반복함으로써 화상 형성 영역의 전체에 개질 처리를 실시하는 시리얼 방식을 사용할 수 있다.
또한, 노광 유닛에 있어서 레이저광을 주사하는 주사 광학부(도시 생략)를 형성하고, 개질 처리에 있어서 노광 유닛을 주사시키는 일 없이 레이저광을 주사시켜도 좋다.
또한, 노광 유닛에 있어서 기판(Z)의 반송 방향(D)과 직교하는 폭방향에 대해서 다수의 레이저광을 조사 가능하게 한 어레이 타입의 것이어도 좋다.
가스 공급 유닛은 필요에 따라 기판(Z)의 화상 형성 영역을 친수성으로 하기 위한 반응 가스를 광을 조사할 때에 공급하는 것이다. 가스 공급 유닛에 의해 기판(Z)에 있어서의 반응 가스의 농도(충전량), 공급 타이밍 등이 조정된다. 반응 가스로서는 예를 들면 산소를 포함하는 것 또는 질소를 포함하는 것이 사용된다.
또한, 가스 공급 유닛은 광의 조사만으로 막(80)의 조성 등에 의해 친수성으로 변환할 수 있으면 반드시 설치할 필요는 없다.
화상 형성부(18)는 친수성화된 화상 형성 영역, 즉 개질 처리 후의 화상 형성 영역에 형성하는 패턴에 따라 잉크를 인쇄하여 패턴을 형성하는 것이다.
형성하는 패턴으로서는 전자 회로의 배선, 박막 트랜지스터(이하, TFT라고 한다) 등의 전자 소자의 구성부이다.
잉크로서는 예를 들면 전자 회로의 배선, TFT 등의 전자 소자의 구성부를 구성하는 것이 사용된다. 또한, TFT의 각 구성부(게이트 전극, 반도체층, 소스 전극·드레인 전극)의 형성에 사용하는 액체(잉크)에 대해서는 후에 상세하게 설명한다.
화상 형성부(18)에 있어서는 친수성화된 화상 형성 영역에 잉크를 인쇄하여 패턴을 형성할 수 있으면 인쇄하는 방식은 특별히 한정되는 것은 아니다. 인쇄하는 방식으로서는 예를 들면 스크린 인쇄 방식, 잉크젯 헤드를 사용한 잉크젯 방식을 사용할 수 있다.
스크린 인쇄 방식을 사용했을 경우 친수성화된 화상 형성 영역에 대응한 화상 형성 영역상의 개구부를 갖는 스크린을 준비하고, 이 스크린을 사용해서 친수성화된 화상 형성 영역에 잉크를 공급해서 패턴을 형성한다.
잉크젯 헤드를 사용한 잉크젯 방식을 사용했을 경우 친수성화된 화상 형성 영역의 위치를 나타내는 타적 패턴 데이터에 의해 친수성화된 화상 형성 영역에 잉크 방울을 타적해서 패턴을 형성한다. 잉크젯 헤드로부터 타적되는 잉크 방울의 크기는 예를 들면 10∼100㎛이다.
잉크젯 헤드의 구성으로서는 피에조식, 서멀 방식 등이 적당히 이용 가능하다. 또한, 잉크젯 헤드에는 시리얼 타입 또는 풀라인 타입을 사용할 수 있다.
또한, 잉크젯 방식을 사용했을 경우 타적 패턴 데이터에 의해 잉크 방울이 타적되기 때문에 이 타적 패턴 데이터를 변경함으로써 잉크 방울의 타적 위치를 용이하게 바꿀 수 있다.
화상 처리부(20)는 검출부(14)로부터 출력된 기판(Z)의 변형 정보에 의거해서 막(80)에 형성하는 패턴의 형성 위치를 바꾸기 위한 것이며, 패턴 형성을 위한 조정부로서 기능하는 것이다.
화상 처리부(20)는 노광부(16)가 디지털 노광기일 경우 기판(Z)의 변형 정보에 의거해서 패턴의 형성 위치를 나타내는 패턴 데이터를 보정하는 보정 노광 패턴 데이터를 작성한다. 이 보정 노광 패턴 데이터를 노광부(16)에 출력하고, 노광부(16)에서 보정 노광 패턴 데이터에 의해 화상 형성 영역을 친수성화시킨다. 이것에 의해 적정한 위치를 친수성으로 할 수 있다.
또한, 화상 처리부(20)는 화상 형성부(18)가 잉크젯 방식일 경우 노광 위치의 변경에 맞춰서 잉크 방울의 타적 위치를 변경하기 위해서 기판(Z)의 변형 정보에 의거해서 타적 패턴 데이터를 보정하는 보정 타적 패턴 데이터를 작성한다. 이 보정 타적 패턴 데이터를 화상 형성부(18)에 출력하고, 화상 형성부(18)에서 보정타적 패턴 데이터에 의해 친수성화된 화상 형성 영역에 패턴을 형성시킨다. 이것에 의해 적정한 위치에 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 화상 처리부(20)는 노광부(16)가 스크린 노광 방식일 경우 기판(Z)의 변형 정보에 의거해서 스크린의 설치 위치를 기판(Z)의 변형분만큼 변경시킨다. 이것에 의해 적정한 위치를 친수성으로 할 수 있다.
또한, 화상 처리부(20)는 화상 형성부(18)가 스크린 인쇄 방식의 경우 기판(Z)의 변형 정보에 의거해서 스크린의 설치 위치를 기판(Z)의 변형분만큼 변경시킨다. 이것에 의해 적정한 위치에 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 형성 장치(10)는 롤·투·롤 방식이지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 형성 장치(10)는 예를 들면 기판(Z)을 1장씩 처리하는 매옆식이어도 좋다. 이렇게 매옆식인 경우에는 스크린 노광 방식, 스크린 인쇄 방식 중 어느 경우도 기판(Z)의 변형 정보에 의거해서 기판(Z)의 설치 위치를 기판(Z)의 변형분만큼 변경시켜도 좋다.
본 실시형태에 있어서는 막(80)이 예를 들면 자외광에 의해 친소수성이 변화되는 친소수성 변환 기능을 갖는 발액제에 의해 구성되어 있다. 형성 장치(10)는 이러한 발액제로 이루어지는 막(80)에 얼라인먼트 마크(M)를 형성할 수 있다. 예를 들면, 얼라인먼트 마크(M)를 링형상으로 함으로써 발액제로 이루어지는 막(80)의 표면(80a)에서도 형성하기 쉽고, 또한 검출하기 쉽다.
이 얼라인먼트 마크(M)를 사용해서 본 실시형태의 형성 장치(10)는 예를 들면 도 4a에 나타내는 바와 같이 복수의 TFT(60)를 1개의 패턴 형성 영역(S)(도 2b 참조)에 형성할 수 있다.
도 4a 및 도 4b에 나타내는 TFT(60)는 게이트 전극(62)과, 반도체층(64)과, 소스 전극(66a)·드레인 전극(66b)을 갖는다.
기판(Z) 상에 막(80)이 형성되어 있고, 이 막(80) 상에 TFT(60)가 형성되어 있다. 막(80)은 예를 들면 게이트 전극(62)을 형성하기 위해서 소정의 평탄도를 얻는 것과, 전기 절연성을 향상시키기 위해서 형성되어 있다.
막(80)에는 형성 장치(10)에 의해 상기 도 3a∼도 3c에 나타내는 공정에서 얼라인먼트 마크(M)(도 4a, 도 4b에서는 도시 생략)가 도 2b에 나타내는 바와 같이 패턴 형성 영역(S)의 바깥 가장자리부의 네 구석에 형성되어 있다.
TFT(60)에 있어서는 막(80)의 표면(80a)에 게이트 전극(62)이 형성되어 있고, 이 게이트 전극(62) 및 막(80)을 덮도록 게이트 절연층(82)이 형성되어 있다. 이 게이트 절연층(82)의 표면(82a)에 활성층으로서 기능하는 반도체층(64)이 형성되어 있다. 이 반도체층(64) 상에 채널 영역(68)으로서 소정의 간극을 형성하고, 소스 전극(66a)과 드레인 전극(66b)이 형성되어 있다. 또한, 소스 전극(66a)과 드레인 전극(66b)을 덮도록 해서 보호층(84)이 형성되어 있다.
또한, 게이트 절연층(82) 및 보호층(84)은 막(80)과 동일한 발액제로 구성되는 경우를 포함하여 그 두께는 예를 들면 막(80)의 두께(막두께)와 동일하게 0.001㎛∼1㎛인 것이 바람직하고, 특히 바람직하게는 0.01 ∼0.1㎛이다.
TFT(60)는 형성 장치(10)의 노광부(16)에서 막(80)의 표면(80a)에 게이트 전극(62)이 형성되는 형성 영역을 친수성화하고, 그 친수성화된 형성 영역에 화상 형성부(18)에 의해 게이트 전극(62)이 형성된다.
형성 장치(10)는 절연층을 형성하는 기능이 없기 때문에 다른 장치를 사용해서 게이트 절연층(82)을 형성한다. 이 게이트 절연층(82)도 막(80)과 마찬가지로 예를 들면 자외광에 의해 친소수성이 변화되는 친소수성 변환 기능을 갖는 발액제에 의해 구성된다.
그 후 게이트 절연층(82)의 표면(82a)에 형성 장치(10)의 노광부(16)에서 반도체층(64)이 형성되는 형성 영역을 친수성화하고, 그 친수성화된 영역에 화상 형성부(18)에 의해 반도체층(64)이 형성된다.
이어서, 형성 장치(10)의 노광부(16)에서 소스 전극(66a)과 드레인 전극(66b)이 형성되는 형성 영역을 친수성화하고, 그 친수성화된 영역에 화상 형성부(18)에 의해 소스 전극(66a)과 드레인 전극(66b)이 형성된다.
그리고 다른 장치를 사용해서 예를 들면 수지제의 보호층(84)을 형성한다. 보호층(84)은 그 위에 아무것도 형성되지 않기 때문에 막(80)과 같은 예를 들면 자외광에 의해 친소수성이 변화되는 친소수성 변환 기능을 갖는 발액제에 의해 구성될 필요는 없다.
형성 장치(10)에서는 TFT(60)를 형성할 경우 막(80)의 표면(80a)에 형성된 얼라인먼트 마크(M)를 사용해서 게이트 전극(62), 반도체층(64) 및 소스 전극(66a) 및 드레인 전극(66b)을 형성하고 있다.
그러나 막(80)의 표면(80a)의 얼라인먼트 마크(M)를 게이트 절연층(82)에 의해 검출부(14)에서 검출할 수 없는 경우에는 막(80)과 동일한 것으로 형성되어 있는 게이트 절연층(82)의 표면(82a)에 마크 형성부(12)에 의해 얼라인먼트 마크를 막(80)과 동일한 위치 또는 다른 위치에 형성한다. 이것에 의해 얼라인먼트 마크(M) 상에 게이트 절연층(82) 등의 다른 층이 형성되어서 얼라인먼트 마크(M)를 검출할 수 없게 되어도 얼라인먼트 마크에 의한 위치 조정이 가능해진다.
본 실시형태의 형성 장치(10)에 있어서는 얼라인먼트 마크(M)를 형성하기 위해서 마크 형성부(12)를 설치하고 있지만 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 5에 나타내는 제 2 실시형태의 형성 장치(10a)와 같이 마크 형성부(12) 대신에 노광부(16)와 화상 형성부(18) 사이에 인자부(30)를 형성하고, 또한 이 인자부(30)와 화상 형성부(18) 사이에 검출부(14)를 배치해도 좋다. 형성 장치(10a)에 있어서는 노광부(16)와 인자부(30)에 의해 마크 형성부(12)의 기능을 달성하도록 하고 있다.
또한, 형성 장치(10a)에 있어서 제 1 실시형태의 형성 장치(10)와 동일한 구성물에는 동일한 부호를 붙이고 있고, 그 상세한 설명은 생략한다.
형성 장치(10a)의 인자부(30)는 제 1 실시형태의 형성 장치(10)의 마크 인쇄부(28)를 구비한 것이다. 이것 때문에 마크 인쇄부(28)에 대해서 그 상세한 설명은 생략한다.
본 실시형태의 형성 장치(10a)에 있어서는 노광부(16)에서 막(80)의 표면(80a)에 마크 패턴을 노광한다. 그리고 인자부(30)의 마크 인쇄부(28)에 의해 마크 패턴의 노광 영역에 가시화 잉크를 인쇄하여 얼라인먼트 마크(M)를 형성한다. 이 얼라인먼트 마크(M)는 제 1 실시형태의 형성 장치(10)와 마찬가지로 검출부(14)에 의해 검출되고, 그 위치가 특정되어 기판(Z)의 변형 정보가 얻어진다. 이 기판(Z)의 변형 정보는 화상 형성부(18)에 의해 패턴 형성에 이용된다. 본 실시형태의 형성 장치(10a)에 있어서도 제 1 실시형태의 형성 장치(10)와 마찬가지로 도 4a, 도 4b에 나타내는 TFT(60)를 형성할 수 있다. 또한, 본 실시형태의 형성 장치(10a)에 있어서도 제 1 실시형태의 형성 장치(10)와 마찬가지로 얼라인먼트 마크(M)는 발액제로 이루어지는 막(80)의 표면(80a)에서도 형성하기 쉽고, 검출하기 쉬운 것이며, 제 1 실시형태의 형성 장치(10)와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태의 형성 장치(10a)에 있어서 노광부(16)는 얼라인먼트 마크(M)의 마크 노광부(22)(도 1 참조)를 겸용하고 있기 때문에 노광부(16)에서 패턴으로서 형성되는 화상 형성 영역을 막(80)의 표면(80a)에 노광할 경우 이 때 막(80)의 표면(80a)에 얼라인먼트 마크(M)가 되는 마크 패턴을 노광할 수 있다. 이 경우 화상 형성 영역은 기판(Z)의 변형 정보가 없는 상태로 노광된다.
이하, TFT(60)의 각 구성, 게이트 전극(62), 반도체층(64) 및 소스 전극(66a)·드레인 전극(66b) 및 각 절연층의 제조에 사용되는 재료(잉크)에 대해서 구체적으로 설명한다.
게이트 전극(62) 및 소스 전극(66a)·드레인 전극(66b)을 형성하기 위한 도전성 재료로서는 도전성 미립자를 포함하고, 이 도전성 미립자의 입경이 1㎚ 이상, 100㎚ 이하인 것이 바람직하다. 도전성 미립자의 입경이 100㎚보다 크면 노즐의 막힘이 일어나기 쉽고, 잉크젯법에 의한 토출이 곤란해지는 것에 의한다. 또한, 도전성 미립자의 입경이 1㎚ 미만이면 도전성 미립자에 대한 코팅제의 체적비가 커져 얻어지는 막 중의 유기물의 비율이 과다해지는 것에 의한다.
분산질 농도는 1질량% 이상, 80질량% 이하이며, 소망의 도전막의 막두께에 따라 조정할 수 있다. 분산질 농도가 80질량%를 초과하면 응집을 일으키기 쉬워져 균일한 막이 얻기 어렵다.
도전성 미립자의 분산액의 표면장력은 20mN/m 이상, 70mN/m 이하의 범위에 들어가는 것이 바람직하다. 잉크젯법에서 액체를 토출할 때 표면장력이 20mN/m 미만이면 잉크 조성물의 노즐면에 대한 젖음성이 증대하기 때문에 비행 구부러짐이 발생하기 쉽고, 70mN/m를 초과하면 노즐 선단에서의 메니스커스의 형상이 안정되지 않기 때문에 토출량, 토출 타이밍의 제어가 곤란해지기 때문이다.
분산액의 점도는 1mPa·s 이상, 50mPa·s 이하인 것이 바람직하다. 잉크젯법으로 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 곤란해지기 때문이다.
도전성 재료로서는 예를 들면 은의 미립자가 포함되는 것이다. 은 이외의 다른 금속 미립자로서는 예를 들면 금, 백금, 구리, 팔라듐, 로듐, 오스뮴, 루테늄, 이리듐, 철, 주석, 아연, 코발트, 니켈, 크롬, 티타늄, 탄탈, 텅스텐, 인듐 중 어느 1개가 이용되어도 좋고, 또는 어느 2개 이상을 조합한 합금이 이용되어도 좋다. 단, 은 나노 입자가 바람직하다. 금속 미립자 이외에 도전성 폴리머나 초전도체의 미립자 등을 사용해도 좋다.
도전성 미립자의 표면에 코팅하는 코팅재로서는 예를 들면 크실렌, 톨루엔 등의 유기 용제나 시트르산 등을 들 수 있다.
사용하는 분산매로서는 상기의 도전성 미립자를 분산할 수 있는 것이며, 응집을 일으키지 않는 것이면 특별히 한정되지 않지만 물 이외에 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 등의 알코올류, n-헵탄, n-옥탄, 데칸, 톨루엔, 크실렌, 시멘, 듀렌, 인덴, 디펜텐, 테트라히드로나프탈렌, 데카히드로나프탈렌, 시클로헥실벤젠 등의 탄화수소계 화합물 또는 에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜디에틸에테르, 에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 1,2-디메톡시에탄, 비스(2-메톡시에틸)에테르, p-디옥산 등의 에테르계 화합물, 또한 프로필렌카보네이트, γ-부티로락톤, N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸포름아미드, 디메틸술폭시드, 시클로헥사논 등의 극성 화합물을 들 수 있다. 이들 중 미립자의 분산성과 분산액의 안정성, 또한 잉크젯법으로의 적용하기 용이함의 점에서 물, 알코올류, 탄화수소계 화합물, 에테르계 화합물이 바람직하고, 더욱 바람직한 분산매로서는 물, 탄화수소계 화합물을 들 수 있다. 이들의 분산매는 단독이어도 또는 2종 이상의 혼합물로서도 사용할 수 있다.
또한, 바인더로서는 알키드 수지, 변성 알키드 수지, 변성 에폭시 수지, 우레탄화 오일, 우레탄 수지, 로진 수지, 로진화 오일, 말레산 수지, 무수 말레산 수지, 폴리부텐 수지, 디알릴프탈레이트 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에스테르올리고머, 광물유, 식물유, 우레탄올리고머, (메타)알릴에테르와 무수 말레산의 공중합체(이 공중합체는 다른 모노머(예를 들면, 스티렌 등)를 공중합 성분으로서 첨가해도 좋다) 등을 1종 또는 2종 이상의 조합으로 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 금속 페이스트에는 첨가제로서 분산제, 습윤제, 증점제, 레벨링제, 스커밍 방지제, 겔화제, 실리콘 오일, 실리콘 수지, 소포제, 가소제 등을 적당히 선택해서 첨가해도 좋다.
또한, 도전 재료로서는 도전성 유기 재료를 사용할 수도 있고, 예를 들면 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리페닐렌비닐렌 등의 고분자계의 가용성 재료를 포함하고 있어도 좋다.
금속의 미립자 대신에 유기 금속 화합물을 포함하고 있어도 좋다. 여기서 말하는 유기 금속 화합물은 가열에 의한 분해에 의해 금속이 석출되는 화합물이다. 이러한 유기 금속 화합물에는 클로로트리에틸포스핀 금, 클로로트리메틸포스핀 금, 클로로트리페닐포스핀 금, 은2,4-펜탄디오네이트 착체, 트리메틸포스핀(헥사플루오로아세틸아세토네이트) 은착체, 구리 헥사플루오로펜탄디오네이트시클로옥타디엔 착체 등이 있다.
반도체층(64)을 구성하기 위한 반도체 재료로서는 분산액의 점도는 1mPa·s 이상, 50mPa·s 이하인 것이 바람직하다. 잉크젯법으로 토출할 때 점도가 1mPa·s 미만인 경우에는 노즐 주변부가 잉크의 유출에 의해 오염되기 쉽고, 또한 점도가 50mPa·s를 초과하면 노즐 구멍에서의 막힘 빈도가 높아져 원활한 액적의 토출이 곤란해지기 때문이다.
반도체층(64)을 구성하기 위한 도체층으로서 CdSe, CdTe, GaAs, InP, Si, Ge, 카본 나노 튜브, 실리콘, ZnO 등의 무기 반도체, 펜타센, 안트라센, 테트라센, 프탈로시아닌 등의 유기 저분자, 폴리아세틸렌계 도전성 고분자, 폴리파라페닐렌 및 그 유도체, 폴리페닐렌비닐렌 및 그 유도체 등의 폴리페닐렌계 도전성 고분자, 폴리피롤 및 그 유도체, 폴리티오펜 및 그 유도체, 폴리푸란 및 그 유도체 등의 복소환계 도전성 고분자, 폴리아닐린 및 그 유도체 등의 이온성 도전성 고분자 등의 유기 반도체를 사용할 수 있다.
반도체의 도포에는 고비점 유기 용매가 자주 사용된다. 예를 들면, 톨루엔, m-크실렌, p-크실렌, 테트라린, 에톡시벤젠, 1,3,5-트리메틸벤젠, 1,5-디메틸테트라린, 4-메틸아니졸, 1-메틸나프탈렌, 1,2-디클로로벤젠 등이 자주 사용된다.
또한, 게이트 절연층(82)을 막(80)과 마찬가지의 조성으로 하지 않을 경우 또는 보호층(84)과 같은 층간 절연막을 구성하는 전기 절연성이 큰 재료로서는 이하의 것을 사용할 수 있다. 구체적으로는 유기 재료로서는 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 에폭시 수지, 실세스퀴옥산, 폴리비닐페놀, 폴리카보네이트, 불소계 수지, 폴리파라크실렌, 폴리비닐부티랄 등을 들 수 있고, 폴리비닐페놀이나 폴리비닐알코올은 적당한 가교제에 의해 가교해서 사용해도 좋다. 폴리 불화 크실렌, 불소화 폴리이미드, 불소화 폴리알릴에테르, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리(α,α,α',α'-테트라플루오로파라크실렌), 폴리(에틸렌/테트라플루오로에틸렌), 폴리(에틸렌/클로로트리플루오로에틸렌), 불소화 에틸렌/프로필렌 공중합체와 같은 불소화 고분자, 폴리올레핀계 고분자 그 외에 폴리스티렌, 폴리(α-메틸스티렌), 폴리(α-비닐나프탈렌), 폴리비닐톨루엔, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 폴리(4-메틸-1-펜텐), 폴리(2-메틸-1,3-부타디엔), 폴리파라크실렌, 폴리[1,1-(2-메틸프로판)비스(4-페닐)카보네이트], 폴리시클로헥실메타클리레이트, 폴리클로로스티렌, 폴리(2, 6-디메틸-1,4-페닐렌에테르), 폴리비닐시클로헥산, 폴리아릴렌에테르, 폴리페닐렌, 폴리스티렌-코-α-메틸스티렌, 에틸렌/아크릴산 에틸 공중합체, 폴리(스티렌/부타디엔), 폴리(스티렌/2,4-디메틸스티렌) 등을 들 수 있다.
다공질의 절연막으로서는 이산화규소에 인을 첨가한 인 실리케이트 유리, 이산화규소에 인 및 보론을 첨가한 붕소 인 실리케이트 유리, 폴리이미드, 폴리아크릴 등의 다공질의 절연막을 들 수 있다. 또한, 다공질 메틸실세스퀴옥산, 다공질 하이드로실세스퀴옥산, 다공질 메틸하이드로실세스퀴옥산 등의 실록산 결합을 갖는 다공질의 절연막을 형성할 수 있다.
본 발명은 기본적으로 이상과 같이 구성되는 것이다. 이상 본 발명의 패턴 형성 장치 및 패턴 형성 방법에 대해서 상세하게 설명했지만 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지 개량 또는 변경을 해도 좋은 것은 물론이다.
10,10a: 패턴 형성 장치(형성 장치) 12: 마크 형성부
14: 검출부 16: 노광부
18: 화상 형성부 20: 화상 처리부
22: 마크 노광부 24: 광원
26: 마스크 28: 마크 인쇄부
30: 인자부 80: 막
102: 패턴 노광 영역 M: 얼라인먼트 마크
Z: 기판

Claims (8)

  1. 기판 상에 소정의 패턴을 형성하는 패턴 형성 장치로서:
    상기 기판 상에 형성된 발액제에 의해 구성된 막에 얼라인먼트 마크가 되는 마크 패턴을 노광하는 마크 노광부와,
    상기 마크 패턴의 노광 영역에 가시화 잉크를 인쇄하여 상기 얼라인먼트 마크를 형성하는 마크 인쇄부를 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가시화 잉크가 인쇄되어서 이루어지는 상기 얼라인먼트 마크를 검출하여 상기 얼라인먼트 마크의 위치 정보를 얻는 마크 검출부와,
    상기 얼라인먼트 마크의 위치 정보에 의거해서 상기 막에 형성되는 패턴의 위치를 바꾸거나 또는 상기 기판의 위치를 바꾸어 상기 패턴을 형성하는 위치를 조정하는 조정부와,
    상기 기판의 상기 막에 패턴을 형성하는 화상 형성부를 더 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 화상 형성부는 상기 막 중 패턴 형성 영역을 친수성으로 하는 노광부와, 친수성으로 된 상기 패턴 형성 영역에 인쇄하는 인쇄부를 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가시화 잉크는 상기 막의 친소수성이 변화되지 않는 파장의 광을 흡수 또는 반사하는 잉크인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 가시화 잉크는 수용성 잉크 또는 금속 잉크인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
  6. 기판 상에 소정의 패턴을 형성하는 패턴 형성 방법으로서:
    상기 기판 상에 형성된 발액제에 의해 구성된 막에 얼라인먼트 마크가 되는 마크 패턴을 노광하는 공정과,
    상기 마크 패턴의 노광 영역에 가시화 잉크를 인쇄하여 상기 얼라인먼트 마크를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 가시화 잉크가 인쇄되어서 이루어지는 상기 얼라인먼트 마크를 검출하여 상기 얼라인먼트 마크의 위치 정보를 얻는 공정과,
    상기 얼라인먼트 마크의 위치 정보에 의거해서 상기 막에 형성되는 패턴의 위치를 바꾸거나 또는 상기 기판의 위치를 바꾸어 상기 패턴을 형성하는 위치를 조정하는 공정과,
    상기 기판의 상기 막에 패턴을 형성하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 막에 패턴을 형성하는 공정은 상기 막 중 패턴 형성 영역을 친수성으로 하는 공정과, 친수성이 된 상기 패턴 형성 영역에 인쇄하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
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