WO2004096451A1 - パターンの作製方法及び液滴吐出装置 - Google Patents

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Shinji Maekawa
Shunpei Yamazaki
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Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a method for forming a film pattern and a droplet discharge device.
  • the droplet discharge method has many advantages such as no need for a mask due to direct drawing patterning, easy application to large substrates, and high material utilization efficiency.
  • the use for flat panels and displays is increasing.
  • droplets that can be formed are as small as about 2 pL, and such microdroplets are precisely arranged on a substrate to form pixels, electrodes, wiring, and the like.
  • the actual landing accuracy of droplets is from several meters to about 30. Even after landing, droplets may deviate from the landing position due to the state of the landing surface and the contact angle of the droplets. Therefore, it is often insufficient to form a pixel portion of a small FPD as a panning.
  • droplets are discharged into a bank formed by photolithography so that the landing position does not shift.
  • droplets containing the head and the composition are the most important in the droplet discharge method, but in fact other factors are also large. Unlike ordinary ink jets, where absorbent media such as paper catches ink, in FPD applications, it is often necessary to discharge onto a non-absorbent substrate, which limits the discharge method. For example, when the liquid is ejected onto a lyophilic substrate, the substrate spreads greatly. Therefore, the substrate on which fine patterning is performed must have some liquid repellency. However, droplets placed on a liquid-repellent substrate move easily, so it is necessary to perform drawing after optimizing the combination of the surface state of the substrate and the ejection conditions.
  • the present invention provides a method for producing a pattern with improved positional accuracy when a droplet lands on a substrate.
  • a method and a droplet discharge device configured to include a plasma generation unit. That is, a liquid-repellent thin film on a substrate having an insulating property, for example, a glass substrate, for example, is made lyophilic by means for selectively generating plasma on a semiconductor film.
  • the method is characterized by including a step of forming a pattern by discharging a droplet composition. By sandwiching the selectively formed lyophilic region with liquid repellency, the droplets after landing can be formed without moving from the landing position.
  • the plasma is generated using a high-frequency or high-voltage pulse power supply that applies a pulsed electric field.
  • the high-frequency power supply has a frequency of 10 to 100 MHz
  • the pulse power supply has a frequency of 50 to 100 kHz and a pulse.
  • the duration is between 1 and 100 ⁇ sec.
  • the pressure is the atmospheric pressure or a range near the atmospheric pressure, and the pressure range may be 1.3 ⁇ 10 ′ to ⁇ .31 ⁇ 10 5 Pa.
  • an inert gas such as He, Ne, Ar, Kr, and Xe, or any one or a plurality of oxygen and nitrogen may be appropriately selected and used.
  • the lyophilicity is defined as a contact angle 0 of 0 ° ⁇ 0 ⁇ 10 °
  • the lyophobic property is defined as 10 ° to 180 °.
  • a groove is selectively formed on a substrate having an insulating property, for example, a glass substrate by means of selectively generating plasma on a lyophilic thin film, for example, a silicon oxide film, and droplets are discharged on the lyophilic surface.
  • a step of discharging the droplet composition by means to form a pattern. By selectively forming grooves on the lyophilic surface, droplets after landing can be formed without moving from the position at the time of landing.
  • the plasma is generated using a high-frequency power supply or a high-voltage pulse power supply.
  • the high-frequency power supply has a frequency of 10 to 100 MHz
  • the pulse power supply has a frequency of 50 to 10 OkHz and a pulse duration of 1 to 100 sec. preferable.
  • the pressure is In the range of atmospheric pressure or near atmospheric pressure, the pressure range may be between 1. SX li ⁇ l. 3 1 X 10 5 Pa.
  • a reaction gas a reducing gas such as hydrogen may be used, or a gas such as CF 4 , CHF 3 , SF 6 or the like may be used to perform etching so that grooves can be selectively formed.
  • the lyophilicity is defined as a contact angle 0 of 0 ° ⁇ ⁇ 10 °, and the lyophobic property is defined as 10 ° ⁇ 0 ⁇ 180 °.
  • the present invention provides a droplet discharge unit having a configuration including a plasma processing unit, and can provide a droplet discharge device with improved positional accuracy when a droplet lands by this configuration.
  • droplet discharge method in the present invention means a method of discharging a droplet containing a predetermined composition from pores to form a predetermined pattern, and includes an ink jet method in its category.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a means for selectively forming a lyophobic surface on a lyophobic surface.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a means for selectively forming grooves on a lyophilic surface.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram of a plasma processing region and a droplet diameter upon landing.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the pattern drawing means according to the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the pattern drawing means according to the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing a plasma processing port and a droplet discharge port.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a drawing unit according to the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the display device according to the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the display device according to the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a display device according to the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a display device according to the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram showing a manufacturing process of the display device according to the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram showing one embodiment of the display device of the present invention.
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of a means for filling a hole composition with a droplet composition according to the present invention.
  • FIG. 15 is a diagram showing an example of a means for filling a hole composition with a droplet composition according to the present invention.
  • FIG. 16 is a diagram showing an example of a means for filling a hole composition with a droplet composition according to the present invention.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating an example of the control device according to the present invention. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • a thin film 100 having a liquid-repellent surface, for example, a semiconductor silicon film is formed over an insulating substrate, for example, a glass substrate (FIG. 1A).
  • the area 101 intended to discharge droplets is selectively irradiated with plasma by the plasma irradiation means 102 on the surface of the thin film 100 to make the area 101 lyophilic (FIG. 1 (B)).
  • the droplet composition 106 is discharged onto the lyophilic surface thus formed by the droplet discharging means 103 to form a pattern (FIGS. 1 (C) and 1 (D)).
  • the plasma irradiating means 102 and the droplet discharging means 103 are integrated or arranged at a position close to each other. Immediately after the plasma irradiation, the integrated plasma irradiation means 102 and the droplet discharge means 103 are moved to the processing position by the moving means 105.
  • the discharge composition 107 which has been moved and moved by the droplet discharge means 103 is lyophilic because the landing position is irradiated with plasma, and the non-landing area 100 is lyophobic. In addition, since there is no problem that the droplets move after landing, the ejection composition can be formed with high accuracy.
  • the droplet discharging means 103 After irradiating the plasma with the plasma irradiating means 102, it is possible to discharge the droplet to the plasma irradiation position without moving the droplet discharging means 103, but in this case, the droplet discharging means 103 It is necessary to tilt the piezo element and the discharge port and change the electric signal.
  • the plasma is generated using a high-frequency power supply or a high-voltage pulse power supply.
  • the high-frequency power supply has a frequency of 10 to 10 MHz, and the pulse power supply has a frequency of 50 to 10 0.
  • the frequency is 0 kHz and the pulse duration is 1 to 100 sec.
  • the pressure is in the range of atmospheric pressure or near atmospheric pressure, the pressure range is, 1.
  • SX l O 'l . 3 may be set to 1 X 1 0 5 Pa. Atmospheric pressure tends to improve landing accuracy when the pressure is lower than the atmospheric pressure because the probability of collision with gas molecules and suspended matter decreases from discharge to landing.
  • an inert gas such as He, Ne, Ar, Kr, and Xe, or any one or a plurality of oxygen and nitrogen may be appropriately selected and used.
  • the droplet discharge material may be any material that can be discharged as droplets by dissolving in a solvent.
  • the material include a conductive material for wiring, a resist material, a resin material for an alignment film, and a light emitting element.
  • a luminescent material to be used, an etching solution used for etching, and the like can be used.
  • a plurality of integrated plasma irradiation means 102 and droplet discharge means 103 may be integrated into one processing mechanism.
  • the plasma irradiation means 102 and the droplet discharge means 103 can be used independently for each purpose. When used independently, a plurality of processing units can be combined into one processing mechanism.
  • the plasma processing means 102 is intended to modify the surface of the surface to be processed in this means, it can be used as a plasma processing means such as film formation or etching if necessary.
  • Plasma irradiation is performed selectively on the liquid droplet discharge area 201 on the surface of the thin film 200 by plasma irradiation 202 means.
  • hydrogen as a reducing gas
  • the gas CF 4 , CHF 3 , SF 6 or the like forms a groove in which the discharged droplet composition 206 is accommodated.
  • the size of the groove is adjusted according to the amount of the droplet to be ejected, and is appropriately formed according to the extent to which the droplet can be accommodated.
  • the plasma irradiation region 201 may be changed to the extent that the surface unevenness is changed without etching as in the case of the groove and the adhesion of the discharge composition is improved.
  • the droplet composition 206 is discharged by the droplet discharge means 203 into the groove formed by the plasma irradiation to form a pattern.
  • the plasma irradiation means 202 and the droplet discharge means 203 are integrated or arranged at a position close to each other.
  • the integrated plasma irradiation means 202 and the droplet discharge means 203 are moved to the processing position by the movement means 205. Since the plasma irradiation and the droplet discharge location are not the same, the droplet discharge means 203 is moved immediately after the plasma irradiation to discharge the discharge composition.
  • the landed discharge composition 207 has a groove formed at the landed position, there is no problem that the droplet moves after landing on the non-landing area 200.
  • the plasma irradiating means 202 After irradiating the plasma irradiating means 202 with the plasma, it is possible to discharge the liquid droplets to the plasma irradiation position without moving the liquid droplet discharging means 203, but in this case, the piezo element or the discharge port of the liquid droplet discharging means 203 may be discharged. You need to ramp or change the electrical signal.
  • the power supply for plasma generation is performed using a high frequency power supply or a high voltage pulse power supply.
  • the high frequency should be 10 to 10 MHZ frequency.
  • the loose power supply should have a frequency of 50 Hz to 100 kHz and a pulse duration of 1 to 100 sec. Is preferred.
  • the pressure is at or near atmospheric pressure, and the pressure range may be 1. SX l O 'l. 31 x 10 5 Pa. Atmospheric pressure is better than atmospheric pressure because the probability of collision with gas molecules and suspended matter decreases from discharge to landing Tend to be.
  • FIG. 3 shows the relationship between the plasma irradiation area L and the droplet diameter at the time of impact.
  • Fig. 4 shows a configuration in which a nozzle body suitable for performing surface modification and etching using plasma gas or reactive radicals or ionic species and a nozzle body for discharging droplets are integrated. .
  • the nozzle for plasma processing will be described.
  • Gas for surface treatment is supplied to the nozzle body by gas supply means 402, its exhaust means 405, and gas supplied from the gas supply means 402 in the inner gas supply cylinder 400.
  • Plasma is generated or reactive radicals or ionic species are generated and sprayed from the gas outlet 403 onto the object. Thereafter, the gas is exhausted from the outer gas exhaust cylinder 404 by the exhaust means 405.
  • a gas refining means 406 may be provided between the gas supply means 402 and the gas discharge means 405 to incorporate a structure for circulating the gas. By incorporating such a configuration, gas consumption can be reduced. Further, the gas discharged from the exhaust means 405 may be collected and purified, and may be reused in the gas supply means 402.
  • the distance between the nozzle body and the object to be processed is preferably 50 mm or less, and more preferably 10 mm or less.
  • the shape of this nozzle body is the shape of the electrode 4 provided inside the inner peripheral gas supply cylinder 400. It is most desirable to use a coaxial cylindrical shape centered on the solid dielectric material 4 1 2 placed on the electrode 4 1 and the electrode 4 1. It is not limited to.
  • the distance between the electrodes is determined in consideration of the thickness of the fixed dielectric, the magnitude of the applied voltage, the purpose of using plasma, and the like, and is preferably 1 to 7 mm.
  • the irradiation port for plasma irradiation is narrower than between the electrodes.
  • the electrode 401 may be formed in a rod shape, a spherical shape, a flat shape, a tubular shape, or the like using stainless steel, brass, other alloys, aluminum, nickel, or other simple metals.
  • the solid dielectric 412 placed on the electrode 401 must completely cover the electrode 401. If there is a part where the electrodes directly face each other without being covered by the solid dielectric, an arc discharge will occur from there.
  • the solid dielectric include metal oxides such as silicon dioxide, aluminum oxide, zirconium dioxide, and titanium dioxide; plastics such as polyethylene terephthalate and polytetrafluoroethylene; glass; and composite oxides such as barium titanate. Are mentioned.
  • the solid dielectric may be in the form of a sheet or a film, but preferably has a thickness of 0.05 to 4 mm. If a high voltage is required to generate the discharge plasma, and the solid dielectric is too thin, dielectric breakdown will occur when a voltage is applied, and arc discharge will occur.
  • a DC power supply or a high-frequency power supply can be used as the power supply 407 for supplying power to the electrode 410. When using a DC power supply, it is preferable to supply power intermittently in order to stabilize the discharge, with a frequency of 50 ⁇ to 100 kHz and a pulse duration of 1 to 100 sec. Is preferred.
  • the selection of the processing gas is intended to selectively treat the lyophobic surface to the lyophilic surface.
  • an inert gas such as He, Ne, Ar, Kr, or Xe, or any of oxygen and nitrogen.
  • reducing gas such as hydrogen, carbon tetrafluoride (CF 4 ), nitrogen trifluoride (NF 3 ), sulfur hexafluoride (SF 6 ), Other fluoride gases and oxygen (0 2 ) may be used in combination as appropriate.
  • these fluoride gases are converted into helium, argon, krypton, It may be diluted with a rare gas such as xenon before use.
  • Pressure atmospheric pressure or near atmospheric pressure is, 1. 3 0 X 1 0 ' ⁇ 1. 3 may be set to 1 X 1 0 5 Pa.
  • the nozzle body and the substrate to be processed may be held in a reaction chamber forming a closed space, and the reduced pressure state may be maintained by the exhaust means.
  • the electric signal 411 is sent to the piezo element 408, the ejection composition is sent at the timing of the electric signal 411 from the force of the liquid droplets 4-10, and the plasma processing is performed from the ejection port 409. Discharge to the area where it went. At this time, the pressure lower than the atmospheric pressure tends to improve the landing accuracy because the probability of collision with gas molecules or suspended matter from discharge to landing is reduced. In addition, a pattern is formed in which no droplet moves after landing by discharging to the area or groove that has been changed to lyophilic by the plasma treatment. Since the droplet discharge means is not in contact with the processing substrate, it is excellent in space saving, material use efficiency, multi-product compatibility, landing accuracy, and fine dimensional pattern as compared with the screen printing method.
  • the nozzle body for performing the plasma processing and the nozzle body for discharging the droplets are integrated, but they may be separated by an appropriate distance.
  • the plasma processing means is on the surface It is not limited to the purpose of the modification, and may be used separately from the droplet discharging means for the purpose of film formation and etching.
  • Fig. 5 shows the nozzle mechanism when the plasma processing nozzle handles only non-hazardous gas, which is simpler than Fig. 4.
  • Gas for surface treatment is supplied to the nozzle body by gas supply means 502, its exhaust means 509, and gas supplied from the gas supply means 502 in the inner peripheral gas supply cylinder 500.
  • Plasma or a reactive radical or ionic species is generated and sprayed from the gas outlet 503 onto the object.
  • the hood 512 surrounding the apparatus is installed outside the apparatus, and the gas is exhausted by the integrated exhaust means 509.
  • the distance between the nozzle body and the object to be processed is preferably 50 mm or less, more preferably 10 mm or less.
  • the shape of this nozzle body is a coaxial cylindrical shape centered on the electrode 501 provided inside the inner peripheral gas supply cylinder 500 and the solid dielectric 5100 installed on the electrode 501. Is most preferable, but the present invention is not limited to this as long as the processing gas can be supplied locally into plasma.
  • the distance between the electrodes is determined in consideration of the thickness of the fixed dielectric, the magnitude of the applied voltage, the purpose of utilizing the plasma, and the like, and is preferably 1 to 7 mm.
  • the irradiation port for plasma irradiation is narrower than between the electrodes.
  • the electrode 501 may be made of stainless steel, brass, other alloys, aluminum, nickel, or other simple metals, and may be formed in the shape of a rod, a sphere, a flat plate, a tube, or the like.
  • the solid dielectric 5 1 0 installed on the electrode 5 0 1 is the electrode 5 0 One needs to be completely covered. If there is a part where the electrodes directly face each other without being covered by the solid dielectric, an arc discharge will occur from there.
  • the solid dielectric include metal oxides such as silicon dioxide, aluminum oxide, zirconium dioxide, and titanium dioxide; plastics such as polyethylene terephthalate and polytetrafluoroethylene; glass; and composite oxides such as glass and barium titanate. Things.
  • the solid dielectric may be in the form of a sheet or a film, but preferably has a thickness of 0.05 to 4 mm.
  • a high voltage is required to generate discharge plasma, and if it is too thin, dielectric breakdown occurs when a voltage is applied, causing arc discharge.
  • the power supply 504 for supplying power to the electrode 501 a DC power supply or a high-frequency power supply can be applied. When using a DC power supply, it is preferable to supply power intermittently in order to stabilize the discharge.
  • the frequency is 50 ⁇ to 100 kHz, and the pulse duration is 1 to 100 x sec. It is preferable that
  • the selection of the treatment gas can be performed only for the purpose of selectively treating the lyophilic surface with the lyophobic surface.
  • an inert gas such as He, Ne, Ar, Kr, or Xe, or any of oxygen and nitrogen.
  • Pressure atmospheric pressure or near atmospheric pressure is, 1. 3 0 X 1 0 ' ⁇ . 3 may be set to 1 X 1 0 5 Pa.
  • the nozzle body and the substrate to be processed may be held in a reaction chamber forming a closed space, and the reduced pressure state may be maintained by the exhaust means.
  • the electric signal 508 is sent to the piezo element 505, the ejection composition is sent from the droplet cartridge 507 in the evening of the electric signal, and the plasma is applied from the ejection port 506 to the area where the plasma processing was performed. Discharge.
  • the pressure is lower than the atmospheric pressure, the probability of collision with gas molecules or suspended matter from discharge to landing decreases, and the landing accuracy tends to be improved.
  • a pattern is formed in which droplets do not move after landing by ejecting to a region or groove that has been changed to lyophilic by the plasma treatment.
  • the nozzle body for performing the plasma processing and the nozzle body for discharging the droplets are integrated, but may be separated at an appropriate distance.
  • FIG. 6 shows a simplified configuration in which the plasma processing means and the droplet discharge means are integrated.
  • FIG. 6 shows a surface on which the plasma processing and the droplet discharge processing are performed.
  • FIG. 6A shows a configuration in which the integrated cylindrical nozzle 603 has a plasma processing port 600 and a droplet discharge port 601 arranged as close as possible.
  • the size of the plasma and droplets released from each processing port can be determined as appropriate according to the size of the pattern to be processed.However, in the case of plasma processing, the size varies depending on the gas flow rate and pressure. However, the droplet discharge also changes depending on the magnitude of the pulse voltage applied to the piezo element and the manner of switching.
  • the shape of the processing port is not limited to a circular shape as shown in FIG. 6 (A), but may vary depending on the application such as an elliptical shape, a rectangular shape, a square shape, and a triangular shape.
  • Fig. 6 (B) shows the processed end of the processing port shown in Fig. 6 (A), and the shape is changed to process smaller and smaller areas.
  • the cylindrical nozzle 606 is connected to a plasma processing port 604 and a nozzle 607 having a thin tip.
  • the droplet ejection port 605 is also connected to a nozzle 608 having a thin tip, and the plasma processing nozzle 607 and the droplet ejection nozzle 608 are arranged as close as possible. This not only processes a micro area, but also does not move after plasma processing Thus, droplets can be discharged to the plasma processing position.
  • FIG. 7 illustrates one mode of a pattern drawing unit in which a number of nozzles in which a plasma processing unit and a droplet discharging unit are integrated are assembled.
  • the plasma processing means and the droplet discharge means 700 are provided on the substrate 700.
  • the plasma processing means and the droplet discharge means 700 are not moved with respect to the substrate, but the substrate 700 is processed by appropriately rotating a plurality of rotation axes below the substrate 700.
  • the plasma processing means and the droplet discharge means 700 use a plurality of heads each having a plasma irradiation port 711 and a liquid discharge port 712, and use a plurality of heads in a uniaxial direction (width direction of the substrate 700). It is arranged in.
  • the imaging means 700 is provided for detecting a marker position on the substrate 700 and observing a pattern.
  • the head of the plasma irradiation port 711 may be any as long as it controls the amount and timing of plasma irradiation.
  • the head 7 12 of the droplet discharging means only needs to be able to control the amount and timing of the composition to be discharged or dropped, and may be configured to discharge the composition using a piezoelectric element as in an ink jet method, It is sufficient to provide a needle valve at the discharge port to control the amount of dripping.
  • the dispenser 703 constituting the plasma processing means and the droplet discharging means 701 does not necessarily have to perform the discharging operation at the same time at the same time, and the individual heads 711, 7 may be moved in accordance with the movement of the substrate 700.
  • the target pattern can be formed by controlling the timing of the plasma irradiation and the discharge of the composition by the substrate 12.
  • the individual heads 7 1 2 of the droplet ejection means are connected to control means, which by means of a combo unit 707 controls a pre-programmed pattern. Can be drawn.
  • the timing for drawing may be based on, for example, a marker 708 formed on the substrate 700. This is detected by the imaging means 702, the digital signal converted by the image processing means 706 is recognized by the computer 707, a control signal is generated and sent to the control means 704.
  • the information on the pattern to be formed on the substrate 704 is stored in the storage medium 705, and a control signal is sent to the control means 704 based on this information, and the droplet discharge means
  • the individual heads 7 1 and 2 can be individually controlled.
  • the individual heads 7 11 of the plasma irradiating means are connected to the control means similarly to the droplet discharging means, and can irradiate a previously programmed pattern by controlling with a computer 707.
  • the plasma irradiation head 711 is connected to a gas supply means 709 and a power supply 710 for the electrodes. Note that gas exhaust is not installed in each dispenser 703, and is to be exhausted collectively by a hood that covers the device, but is not particularly shown in FIG. Example
  • FIG. 8A shows a step of forming a conductive film in order to form a gate electrode and a wiring.
  • a substrate having a light-transmitting property such as glass or quartz, is used as the substrate.
  • the substrate is not limited to a light-transmitting one as long as it can withstand the processing temperature in each step, and another substrate may be used.
  • the size of the substrate 150 is 600 mm X 720 mm, 680 mmX 880mm, 100 OmmX 120 Omm 1 10 OmmX 1 2 50 mm, 1 15 OmmX 1 30 Omm, 150 OmmX 1 800 mm, 180 OmmX 200 Omm, 200 OmmX 2 100 mm, 220 OmmX 260 Omm, or It is preferable to use a large-area substrate such as 260 OmmX 3 100 mm to reduce the manufacturing cost.
  • a conductive film 11 made of aluminum, titanium, tantalum, molybdenum, or the like is formed on a substrate 10 by a film forming means provided with a nozzle body having a plurality of nozzles arranged in a uniaxial direction.
  • the conductive material to be discharged is a conductive composition containing fine metal particles with a particle size of about 1 zm, or a conductive polymer composition composed of fine metal particles with a particle size of about 1 m and ultrafine particles of nano-micro size.
  • a material dispersed in a material may be used. Since the conductive film 11 is applied in the form of a solvent-based paste, adhesion to the glass substrate is poor.
  • the discharge area is plasma-treated to reduce the surface of the glass substrate to a reducing gas such as hydrogen carbon tetrafluoride (CF 4 ), nitrogen trifluoride (NF 3 ), or sulfur hexafluoride (SF 6 ). forms and other fluoride gases, oxygen (0 2) minute groove so that discharged liquid can fit as indicated by an appropriate combination embodiment and the like. Even if the grooves are not formed, treatment for increasing the unevenness of the surface may be performed to improve the adhesion to the substrate. In order to stably maintain the discharge, these fluoride gases may be diluted with a rare gas such as helium, argon, krypton, or xenon.
  • a rare gas such as helium, argon, krypton, or xenon.
  • the plasma is generated using a high-frequency power supply or a high-voltage pulse power supply.
  • the high-frequency power supply has a frequency of 10 to 100 MHz
  • the pulse power supply has a frequency of 5 OHz to 100 kHz
  • the pulse duration is 1 to 100 isec. Is preferred.
  • the pressure is in the range of atmospheric pressure or near atmospheric pressure, pressure range, by a 1. 3 X 1 ( ⁇ ⁇ 3 1 X 10 5 Pa Good. When a droplet is ejected, the accuracy of impact tends to be better in a depressurized atmosphere than in the atmospheric pressure because the probability of collision with gas molecules or suspended matter from ejection to impact decreases.
  • the reaction gas used for plasma generation for making the liquid lyophilic may be an inert gas such as He, Ne, Ar, Kr, or Xe, or any one or a plurality of oxygen and nitrogen.
  • the conductive film 11 does not need to be formed over the entire surface of the substrate 10 and may be formed selectively near the region where the gate electrode and the wiring are formed. After discharging the conductive metal liquid onto the substrate, the substrate is dried at 100 ° C. for 3 minutes, and baked at 200 to 500 ° C. for 15 to 30 minutes. Before drying, the conductive film may be rubbed with a roller or the like to flatten it.
  • the droplet discharge means 13 in which a plurality of plasma irradiation ports and composition discharge ports are arranged in a uniaxial direction, so that oxygen, nitrogen, helium, etc.
  • the resist composition is selectively discharged to form a mask pattern 14 for forming a gate electrode on the conductive film 11.
  • the droplet discharge means since the discharge ports are arranged only in one axis direction, it is only necessary to operate the head only at a necessary portion (13a), and to process the entire surface of the substrate. In this case, any one or both of the substrate 10, the plasma irradiation means, and the droplet discharge means 13 may be moved. Such processing is the same in the following steps.
  • FIG. 8C shows a step of performing etching using the mask pattern 14 to form the gate electrode and the wiring 16.
  • Etching is performed using a film removing means in which a plurality of plasma ejection ports are arranged in a uniaxial direction. Fluoride gas or chloride gas is used for etching of the conductive film 11. The reactive gas does not need to be sprayed over the entire surface of the substrate 10, and the nozzle body 15 a of the nozzle body 15 which opposes the region where the conductive film 11 is formed is operated, and only that region is actuated. What is necessary is just to process it.
  • FIG. 8 (D) shows a step of removing the mask pattern 14 using a film removing means in which a plurality of plasma ejection ports are arranged in the -axis direction.
  • Oxygen plasma treatment is performed on the nozzle body 17 to perform asshing, but it is not necessary to perform this treatment on the entire surface of the substrate, and the nozzle body 17a only near the area where the mask pattern is formed is formed. What is necessary is just to operate and selectively perform a process.
  • a gate insulating film 19, a non-single-crystal silicon film 20 and a protective film 21 are formed.
  • a plurality of nozzle bodies 18 each of which is in charge of forming a coating may be prepared and formed continuously, or a reaction may be made every time the nozzle body 18 is scanned once.
  • the layers may be sequentially formed by switching the gas type. Since the region where the film is to be formed is not the entire surface of the substrate 10, for example, the reaction gas converted into plasma is supplied from the entire surface of the nozzle 18 to form the film only in the region where the TFT is to be formed. May be performed.
  • the gate insulating film 19 may be formed on the entire surface of the substrate, or may be formed selectively near the region where the TFT is formed.
  • FIG. 9 (B) shows a step of forming a mask pattern 23, in which the adhesion is improved by the plasma processing means and the droplet discharging means 22 in which a plurality of discharge ports for the composition are arranged in the -axis direction.
  • a resist composition is selectively discharged to form a mask for forming a protective film in the channel portion.
  • a pattern 23 is formed.
  • FIG. 9C shows a step of etching the protective film 21 using the mask pattern 23 to form the protective film 25 in the channel portion.
  • Channel protection film that will be formed in the silicon nitride film may be performed using a fluoride gas such as SF 6.
  • the mask pattern 23 is removed by a film removing means in the same manner as in the case of FIG. 9D.
  • FIG. 9D shows a step of forming a non-single-crystal silicon film 27 of one conductivity type for forming a source and a drain of TFT.
  • a silicide gas such as silane and a periodic group 1-5 group represented by phosphine. What is necessary is just to mix the gas containing an element.
  • FIG. 10A shows a step of forming a source and a drain wiring by improving adhesion by plasma treatment and then applying a solvent-based conductive paste.
  • the plasma processing means and the droplet discharging means 28 may be configured to irradiate a plasma of oxygen, nitrogen, helium, or the like so as to improve adhesion, and then discharge droplets using a piezoelectric element, or a dispenser method. It is good.
  • a conductive composition containing metal fine particles having a particle size of about 1 is selectively dropped to directly form a source 29 and a drain 30 wiring patterns.
  • a metal fine particle having a particle size of about 1 m and ultra-fine particles of nano-micro size dispersed in a conductive high molecular composition may be used.
  • the solvent of the composition is volatilized to cure the wiring pattern.
  • a heated inert gas may be similarly sprayed from the nozzle body, or heating may be performed using a halogen lamp heater, an oven or a furnace furnace.
  • the baking temperature is 100 ° C., drying for 3 minutes, and baking at 200 to 500 ° C., 15 to 30 minutes.
  • the conductive film may be rubbed with a roller or the like, and may be flattened so that the surface of the conductive film has no irregularities.
  • FIG. 10 (B) shows one-conductivity-type non-single-crystal silicon film 27 and non-single-crystal semiconductor film 20 located underneath using source and drain wirings 29 and 30 as masks. Is etched. Etching is performed by irradiating plasma fluoride gas from the nozzle body 31. Etching is performed by irradiating a plasma of a fluoride gas from the nozzle body 31. Also in this case, the amount of the reactive gas to be sprayed is made different in the area where the non-single-crystal silicon film is exposed by making the ejection amount different between the vicinity of the wiring formation area and the other areas, thereby ejecting a large amount of the reactive gas. The etching is balanced, and the consumption of reactive gas can be suppressed.
  • FIG. 10 (C) shows a process of forming a protective film on the entire surface, in which a reactive gas plasmified is ejected from the nozzle body 32, typically to form a silicon nitride film 33.
  • a reactive gas plasmified is ejected from the nozzle body 32, typically to form a silicon nitride film 33.
  • the conductive film is ultra-fine particles with a particle size of about 1 m, there is a concern that the conductive film may diffuse into the contacting thin film.
  • the silicon nitride film is more effective in preventing and protecting diffusion than the oxide film and is effective.
  • the silicon nitride film may be doped with Ar or the like.
  • Fig. 10 (D) shows the formation of a contact hole.
  • a reactive gas that is selectively turned into plasma is injected into the place where a contact hole is to be formed.
  • the contact holes 35 can be formed without using a mask.
  • the wet etching may be locally performed using an HF-based wet etching solution instead of the plasma gas. At this time, after the etching liquid drops, the pure water is dropped to remove the etching liquid so that the etching does not proceed too much.
  • a transparent electrode 37 is formed.
  • the plasma processing means and the droplet discharging means 36 irradiate the droplet discharging region with a plasma of oxygen, nitrogen, helium or the like so as to improve the adhesion, and then discharge the droplets to become the transparent electrodes.
  • a configuration in which a droplet is discharged using a piezoelectric element may be used, or a dispenser method may be used.
  • the discharged transparent electrode material is a conductive composition containing fine metal particles with a particle size of about 1 m, or a fine metal particle with a particle size of about 1 m, and a nano-sized ultrafine particle composed of a conductive polymer. A material dispersed in an object may be used.
  • a composition containing a powder of conductive particles such as indium tin oxide, tin oxide, and zinc oxide is formed by a droplet discharging means.
  • the resistance of the contact portion with the non-single-crystal silicon film 27 of one conductivity type is reduced. Can be lower.
  • a pixel electrode is formed.
  • a heated inert gas may be similarly sprayed from a nozzle body as a heating means, or a halogen lamp heater or oven may be used. Alternatively, heating may be performed using a furnace or a furnace.
  • the baking temperature is 10 ° C., drying for 3 minutes, and baking at 200 ° C.
  • the conductive film Before drying, the conductive film may be rubbed with a roller or the like to flatten the surface of the transparent electrode so as to eliminate irregularities. Subsequent steps are necessary when manufacturing a liquid crystal display device. However, the following steps also use non-contact droplet discharge means. As shown in FIG. 12, an orientation film is formed by the plasma processing means 120, the droplet discharge means 121, and the heating means 122, and the rubbing treatment is performed by the rubbing means 124. Further, the sealing material is drawn by the liquid droplet discharging means 125, the spacer is scattered by the spraying means 126, and then the liquid crystal is dropped on the substrate by the liquid crystal dropping means 127.
  • the substrate on the opposite side is supplied from another unwinding roller—128 and is attached.
  • the two substrates are fixed by curing the sealing material by the curing means 129.
  • the liquid crystal panel 131 can be manufactured by appropriately cutting out the panel size by the dividing means 130.
  • a display device using the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention is manufactured.
  • a television receiver, a computer, a video reproducing device, and other electronic devices illustrated in FIG. 13 can be completed.
  • FIG. 13A shows an example of completing a television receiver by applying the present invention, which includes a housing 200, a support base 200, a display portion 2003, and a part of speakers 200. 4. It consists of video input terminals 205.
  • a television receiver having a screen size of 30 inches or more can be manufactured at low cost.
  • a television receiver can be completed.
  • FIG. 13B is an example in which a notebook personal computer is completed by applying the present invention.
  • the main body 2201, the housing 222, the display section 2203, and the keyboard 2 are shown. 204, external connection port 222, pointing mouse 222, and the like.
  • a personal computer having a display portion 222 of a 15 to 17 type class can be manufactured at low cost.
  • FIG. 13 (C) is an example of a completed video device by applying the present invention, and includes a main body 2401, a housing 2420, a display section A2403, and a display section B240. 4. It consists of a recording medium reading section 2405, operation keys 2406, a speaker section 2407, and the like.
  • a low-cost video reproducing apparatus having a display section 2203 of a 15- to 17-inch class while achieving a reduction in weight.
  • a semiconductor 3001 is provided over a substrate 300, an insulator 3002 is provided over the semiconductor 3001, and the insulator 3002 has a contact hole 300.
  • 0 has 3.
  • a method for forming the contact hole a known method may be used, but a droplet discharging method may be used.
  • a contact hole 3003 is formed by discharging a wet-etching solution from the nozzle.
  • the formation of the contact hole and the formation of the wiring can be performed continuously by the droplet discharge method.
  • the nozzle 3004 is moved above the contact hole 3003, the droplet composition is continuously discharged into the contact hole 3003, and the contact hole 3003 is filled with the droplet composition (FIG. 14 (B)). .
  • the conductor 3005 in which the contact hole 3003 is filled with the droplet composition can be formed (FIG. 14). (C)).
  • the nozzle 3004 scans the same area multiple times.
  • the nozzle 3004 is moved to selectively discharge a droplet composition only to a region where a wiring is to be formed, thereby forming a conductor 3006 (FIG. 15 (B)).
  • it moves above the contact hole 3003, and continuously discharges the droplet composition into the contact hole 3003.
  • a conductor 3007 in which the contact hole 3003 is filled with the droplet composition can be formed (FIG. 15 (C)).
  • nozzle 3004 scans the same location multiple times.
  • the nozzle 3004 is moved to selectively discharge a droplet composition (FIG. 16 (A)).
  • the droplet composition is continuously discharged, and the contact hole is filled with the droplet composition (FIG. 16B).
  • a conductor 3008 in which the contact hole 3003 is filled with the droplet composition can be formed (FIG. 16 (C)).
  • the nozzle 3004 does not scan the same location more than once.
  • circuit wiring input to a personal computer or the like can be immediately manufactured.
  • the system at this time will be briefly described with reference to FIG.
  • Core components include CPU 310, volatile memory 3101, non-volatile memory 310, input means such as keypad and operation button 3103, droplet discharge means 310 4 is provided. The operation will be briefly described.
  • the data is transferred to the volatile memory 310 or the nonvolatile memory 310 via the CPU 310.
  • the liquid droplet discharging means 3104 selectively discharges the liquid droplet composition, whereby a wiring can be formed.
  • the present configuration may be used for the purpose of repairing a broken wire portion, a defective electrical connection between a wire and an electrode, and the like.
  • a repair location is input to a personal computer or the like, and the droplet composition is discharged from the nozzle to the repair location.
  • wiring can be easily formed even on a large-sized substrate with a meter angle, and only a necessary amount of material needs to be applied to a desired location. To improve the efficiency of use and reduce manufacturing costs.

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Abstract

本発明は、絶縁性を有する基板、例えばガラス基板上に撥液性の薄膜、例えば半導体膜に選択的にプラズマを発生する手段１０２によって親液性にし、前記親液性表面に、液滴吐出手段１０３により液滴組成物を吐出して、パターンを作製する工程を含むことを特徴とする。選択的に形成した親液性領域を撥液性で挟むことで、着弾後の液滴は着弾位置から移動せず形成することができる。

Description

明細 パターンの作製方法及び液滴吐出装置 技術分野
本発明は、 膜パターンの作製方法及び液滴吐出装置に関する。 背景技術
近年、スクリーン印刷ゃィンクジエツトによる液滴吐出法を用いたパ夕— ンの作製方法の開発が活発である。
液滴吐出法には、直接描画のパターニングであるためにマスクが不要、大 型基板に適用しやすい、材料利用効率が高い、等の多くの利点があるため微 細パ夕—ニングを F P D (フラット ·パネル'ディスプレイ） に利用する動 きが盛んになってきている。
用途として、 有機 E L (エレクト口ルミネッセンス） の発光層や、 L C D (液晶表示装置）のカラーフィルタだけでなく、 P D P (プラズマ表示装置） の電極や有機トランジスタの形成も報告されている。 発明の開示
(発明が解決しょうとする課題）
液滴吐出法には多くの利点もあるが、実際に微細なパターニングを行うに は組成物を含む液滴や基板には様々な制約がある。 現在形成できる液滴は小さくて 2 p L程度であり、このような微小液滴を 基板上に精密に配置して画素、 電極、 配線などを形成することになる。 しか し、 実際の液滴着弾精度は数； mから 3 0 程度であり、 また着弾後も着 弾表面の状態や液滴の接触角の影響を受け液滴が着弾位置よりずれること がある。そのため、パ夕—ニングとして小型 F P Dの画素部分を形成するに は不足であることが多い。
そのため有機 E Lの発光層やカラーフィルターの場合には、着弾位置がず れないようにフォトリソグラフィ法で形成したバンク内に液滴を吐出して いる。
液滴吐出法ではへッドと組成物を含む液滴が最も重要であることは言う までもないが、実はそれ以外の要素も大きい。紙などの吸収性メディアがィ ンクを受け止める通常のィンクジエツトと違い、 F P D応用では非吸収性基 板に吐出しなければならない場合が多く、 吐出方法に制約が生じてしまう。 例えば親液性基板に吐出すると大きく広がつてしまうため、微細パタ一ニン グを行う基板はある程度撥液性でなければならない。 しかし、撥液性の基板 上に置かれた液滴は容易に移動するため、基板の表面状態と吐出条件の組み 合わせを最適化した上で描画を行う必要がある。
そこで、本発明は液滴が基板に着弾した際の位置精度を改善したパターン 作製方法を提供することを課題とする。 また、位置精度を改善した液滴吐出 装置を提供することを課題とする。
(課題を解決するための手段）
本発明は液滴が基板に着弾した際の位置精度を改善したパターンの作製 方法及びプラズマ発生手段を具備した構成の液滴吐出装置を提供する。 すなわち、 絶縁性を有する基板、 例えばガラス基板上に撥液性の薄膜、 例 えば半導体膜に選択的にプラズマを発生する手段によって親液性にし、前記 親液性表面に、液滴吐出手段により液滴組成物を吐出して、パターンを作製 する工程を含むことを特徴とする。選択的に形成した親液性領域を撥液性で 挟むことで、 着弾後の液滴は着弾位置から移動せず形成することができる。 プラズマ発生の電源は高周波またはパルス化させた電界を印加するように されている高電圧パルス電源を用いて行い、高周波は 10ΜΗζ〜1 00M Hzの周波数、 パルス電源は周波数が 50Ηζ〜1 00kHz、 パルス持続時間 が 1〜100 ^secとすることが好ましい。圧力は大気圧又は大気圧近傍の 範囲であり、圧力範囲は、 1. 3 X 10 '〜丄. 3 1 X 105Paとすれば良い。 反応ガスは He、 Ne、 Ar、 Kr、 Xe等の不活性ガス又は酸素、 窒素のいずれか または複数を適宜選択して用いれば良い。 尚、 親液性とは接触角 0 が 0° ≤0<10° 、 撥液性とは 10° く 180° と定義される。
絶縁性を有する基板、例えばガラス基板上に親液性の薄膜、例えば酸化硅 素膜に選択的にプラズマを発生する手段によって選択的に溝を形成し、前記 親液性表面に、液滴吐出手段により液滴組成物を吐出して、パターンを作製 する工程を含むことを特徴とする。親液性表面に選択的に溝を形成すること で、着弾後の液滴は着弾時の位置から移動せず形成することができる。 ブラ ズマ発生の電源は高周波電源または高電圧パルス電源を用いて行い、高周波 は 10ΜΗζ〜 100 MH zの周波数、パルス電源は周波数が 50Ηζ〜10 OkHz、 パルス持続時間が 1〜 100 sec とすることが好ましい。 圧力は 大気圧又は大気圧近傍の範囲であり、 圧力範囲は、 1. S X l i^ l. 3 1 X 105Paとすれば良い。反応ガスは水素などの還元性のガスを用いるか、 CF4、 CHF3、 S F6等のガスを用いて選択的に溝を形成できるようにェ ツチングすればよい。 尚、 親液性とは接触角 0 が 0° ≤θ<10° 、 撥液 性とは 10° ≤0<1 80° と定義される。
また、本発明はプラズマ処理手段を具備した構成の液滴吐出手段を提供し、 本構成により液滴が着弾したときの位置精度を改善した液滴吐出装置を提 供できる。
尚、本発明における液滴吐出法とは、所定の組成物を含む液滴を細孔から 吐出して所定のパターンを形成する方法を意味し、インクジエツト法などが その範疇に含まれる。
(発明の効果）
上記構成を有する本発明は、液滴組成物を基板に着弾した際の位置精度を 改善したパターンを作製することができる。 また、直接描画による工程短縮 と歩留まりの向上と材料利用効率が高まることで地球環境に適応し、コスト を大幅に削減できる表示装置の作製を提供することができる。 図面の簡単な説明
図 1は、撥液性表面を選択的に親液性表面形成する手段の構成を示す図で ある。
図 2は、 親液性表面を選択的に溝形成する手段の構成を示す図である。 図 3は、 プラズマ処理領域と着弾時の液滴径についての概念図である。 図 4は、 本発明に係わるパターン描画手段の一例を示す図である。
図 5は、 本発明に係わるパターン描画手段の一例を示す図である。
図 6は、 プラズマ処理口と液滴吐出口を示す図である。
図 7は、 本発明に係る描画手段の一例を示す図である。
図 8は、 本発明における表示装置の製造工程を説明する断面図である。 図 9は、 本発明における表示装置の製造工程を説明する断面図である。 図 1 0は、 本発明における表示装置の製造工程を説明する断面図である。 図 1 1は、 本発明における表示装置の製造工程を説明する断面図である。 図 1 2は、 本発明に係る表示装置の製造工程を示す図である。
図 1 3は、 本発明における表示装置の一態様を示す図である。
図 1 4は、本発明に係る開孔に液滴組成物を充填させる手段の一例を示す 図である。
図 1 5は、本発明に係る開孔に液滴組成物を充填させる手段の一例を示す 図である。
図 1 6は、本発明に係る開孔に液滴組成物を充填させる手段の一例を示す 図である。
図 1 7は、 本発明における制御装置の一例を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。 伹し、 本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱する ことなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易 に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定し て解釈されるものではない。 尚、 以下に説明する本発明の構成において、 同 じものを指す記号は異なる図面間で共通して用いることとする。
本発明に係る液滴吐出手段のうち、撥液性表面を選択的に親液性表面にす る一態様を図 1を用いて説明する。絶縁性を有する基板例えばガラス基板上 に撥液性表面を有する薄膜 1 0 0、 例えば半導体珪素膜を形成する（図 1 (A) )。 前記薄膜 1 0 0表面上に液滴吐出予定領域 1 0 1を選択的にブラ ズマ照射手段 1 0 2によってプラズマを照射し、領域 1 0 1を親液性にする (図 1 ( B ) )。 このようにして形成した親液性表面に、 液滴吐出手段 1 0 3 により液滴組成物 1 0 6を吐出して、パターンを作製する（図 1 ( C ) (D ) )。 プラズマ照射手段 1 0 2と液滴吐出手段 1 0 3は一体化または近い位置に 配置されている。プラズマ照射後速やかに一体化されたプラズマ照射手段 1 0 2と液滴吐出手段 1 0 3とを、移動手段 1 0 5によって処理位置に移動さ せる。液滴吐出手段 1 0 3を移動させ着弾した吐出組成物 1 0 7は、着弹位 置がプラズマ照射されたことで親液性であり、着弾外領域 1 0 0が撥液性で あるため、着弾後液滴が移動する問題は生じないため精度良く吐出組成物を 形成できる。 プラズマ照射手段 1 0 2によりプラズマ照射後、液滴吐出手段 1 0 3を移動させないでプラズマ照射位置に液滴吐出することも可能であ るが、 この場合は、液滴吐出手段 1 0 3のピエゾ素子や吐出口に傾斜をつけ たり、 電気信号を変えたりする必要がある。
プラズマ発生の電源は高周波電源または高電圧パルス電源を用いて行い、 高周波は 1 0〜1 0 O MH zの周波数、パルス電源は周波数が 5 0 Ηζ〜1 0 0 kHz、 パルス持続時間が 1〜1 0 0 sec とすることが好ましい。 圧力は 大気圧又は大気圧近傍の範囲であり、 圧力範囲は、 1 . S X l O ' l . 3 1 X 1 0 5Paとすれば良い。 大気圧より減圧雰囲気である方が、 吐出から着 弹までに気体分子や浮遊物などに衝突確率が減少するため、着弾精度は良く なる傾向にある。親液性にするためのプラズマ発生に用いる反応ガスは He、 Ne、 Ar、 Kr、 Xe 等の不活性ガス又は酸素、 窒素のいずれかまたは複数を適 宜選択して用いれば良い。
液滴吐出材料としては、溶媒に溶かすことで、液滴として吐出が可能であ る材料であればよく、 例えば、 配線となる導電性材料、 レジスト材料、 配向 膜となる樹脂材料、発光素子に用いる発光材料、 ゥエツトエッチングに用い るエツチング溶液などを用いることができる。
一体化されたプラズマ照射手段 1 0 2と液滴吐出手段 1 0 3は複数個ま とめて 1つの処理機構としてもよい。 また、 プラズマ照射手段 1 0 2と液滴 吐出手段 1 0 3はそれぞれ独立して各々の目的において使うことができる。 各々独立して使用する場合も複数個まとめて 1つの処理機構とすることが できる。プラズマ処理手段 1 0 2は本手段では被処理表面の表面改質を目的 としたが、必要に応じて成膜やエッチングなどのプラズマ処理手段として用 いることも可能である。
次に、親液性表面に精度良く着弾し、着弹後の吐出組成物の位置を制御す る一態様を図 2を用いて説明する。前記薄膜 2 0 0表面上に液滴吐出予定領 域 2 0 1を選択的にプラズマ照射 2 0 2手段によってプラズマ照射を行う。 プラズマ照射された領域 2 0 1には、還元性ガスである水素、 ガス CF4、 CHF3、 S F6などによって、 吐出される液滴組成物 206が 収まる溝が形成される。溝の大きさは吐出する液滴の量によって調節し、液 滴が収まる程度に合わせて適宜形成する。プラズマ照射領域 201は前記溝 のようにエッチングしなくても表面凹凸を変化させ、吐出組成物の密着性を 向上させる程度にしてもよい。 前記プラズマ照射によって形成される溝に、 液滴吐出手段 203により液滴組成物 206を吐出して、パターンを作製す る。プラズマ照射手段 202と液滴吐出手段 203は一体化または近い位置 に配置されている。一体化されたプラズマ照射手段 202と液滴吐出手段 2 03は移動手段 205によって処理位置に移動される。プラズマ照射と液滴 吐出箇所は同じではないため、プラズマ照射後速やかに液滴吐出手段 203 を移動させ吐出組成物を吐出する。着弾した吐出組成物 207は着弾位置に 溝が形成されている事から、着弾外領域 200に着弾後液滴が移動する問題 は生じない。 プラズマ照射手段 202をプラズマ照射後、液滴吐出手段 20 3を移動させないでプラズマ照射位置に液滴吐出することも可能であるが、 この場合は、 液滴吐出手段 203のピエゾ素子や吐出口に傾斜をつけたり、 電気信号を変えたりする必要がある。
プラズマ発生の電源は高周波電源または高電圧パルス電源を用いて行い、 高周波は 1 0〜 10 OMH zの周波数 °ルス電源は周波数が 50Hz〜 1 0 0kHz、 パルス持続時間が 1〜 100 sec とすることが好ましい。 圧力は 大気圧又は大気圧近傍の範囲であり、 圧力範囲は、 1. S X l O ' l . 3 1 X 105Paとすれば良い。 大気圧より減圧雰囲気である方が、 吐出から着 弹までに気体分子や浮遊物などに衝突確率が減少するため、着弾精度は良く なる傾向にある。
図 3はプラズマ照射領域 Lと着弾時の液滴径の関係を表している。 R 1く L、 R 2 = L、 R 3〉Lにおいて、 吐出組成物が着弾時の径 Rが常に安定し た位置に保たれるためにはプラズマ照射領域 Lが親液性または溝形成に関 わらず、 R/ 2く L≤Rの関係を満たすことが重要である。
図 4は、プラズマ化した気体或いは反応性のラジカル又はイオン種を用い て表面改質ゃエッチングを行う場合に適したノズル体と液滴吐出するため のノズル体が一体化した構成を示している。プラズマ処理するノズル体につ いて説明する。ノズル体には表面処理を行うための気体を気体供給手段 4 0 2とその排気手段 4 0 5、気体供給手段 4 0 2から供給される気体は、 内周 気体供給筒 4 0 0内にてプラズマ化或いは反応性のラジカル又はイオン種 を生成して気体噴出口 4 0 3から被処理体に吹き付ける。その後、 当該気体 は外周気体排気筒 4 0 4から排気手段 4 0 5により排出する。
また、気体供給手段 4 0 2と気体排出手段 4 0 5との間に気体精製手段 4 0 6を設け、気体を循環させる構成を組み入れても良い。 このような構成を 組み入れることにより、 気体の消費量を低減することができる。 また、 排気 手段 4 0 5から排出される気体を回収して精製し、再度気体供給手段 4 0 2 で利用する形態としても良い。
大気圧又は大気圧近傍の圧力で安定な放電を維持するためには、ノズル 体と被処理物の間隔は 5 0 mm以下が良く、 好ましくは 1 0 mm以下とすれば 良い。
このノズル体の形状は、内周気体供給筒 4 0 0の内側に備えられた電極 4 0 1と電極 4 0 1に設置された固体誘電体 4 1 2を中心とした同軸円筒型 とするのが最も望ましいが、同様に局所的にプラズマ化した処理気体を供給 できる構成であればこれに限定されない。電極間は固定誘電体の厚さ、印加 電圧の大きさ、 プラズマを利用する目的等を考慮して決定されるが、 1〜7 mmであることが好ましい。プラズマ照射する照射口は電極間より狭くなつ ている。
電極 4 0 1としてはステンレス、 真鍮、 その他の合金や、 アルミニウム、 ニッケル、 その他の単体金属を用い、 棒状、 球状、 平板状、 筒状等の形状で 形成すれば良い。電極 4 0 1に設置されている固体誘電体 4 1 2は電極 4 0 1を完全に覆うようにする必要がある。固体誘電体に覆われずに電極同士が 直接対向する部位があると、そこからアーク放電が生じる。固体誘電体とし ては、 二酸化珪素、 酸化アルミニウム、 二酸化ジルコニウム、 二酸化チタン 等の金属酸化物、ポリエチレンテレフタラート、ポリテトラフルォロェチレ ン等のプラスチック、ガラス、チタン酸バリウム等の複合酸化物等が挙げら れる。固体誘電体の形状は、シート状でもフィルム状でもよいが、厚みが 0 . 0 5〜 4 mmであることが好ましい。放電プラズマを発生するのに高電圧を 要し、 固体誘電体が薄すぎると、 電圧印加時に絶縁破壊が起こり、 アーク放 電が発生する。 電極 4 0 1に電力を供給する電源 4 0 7は、 直流電源、 又は 高周波電源を適用可能である。直流電源を用いる場合には、放電を安定化す るために間欠的に電力を供給するものが好ましく、その周波数が 5 0 Ηζ〜 1 0 0 kHz、 パルス持続時間が 1〜 1 0 0 secとすることが好ましい。
処理気体の選択は、撥液性表面を選択的に親液性表面に処理を行う目的で は He、 Ne、 Ar、 Kr、 Xe等の不活性ガス又は酸素、窒素のいずれかを用いる。 一方、親液性表面をエッチングして溝を形成する目的においては、水素など の還元性気体や四フッ化炭素（CF4)、三フッ化窒素（NF3)、六フッ化硫黄（SF6)、 その他のフッ化物気体と、酸素（02)などを適宜組み合わせて使用すれば良い また、 放電を安定的に持続させるために、 これらのフッ化物気体を、 へリウ ム、 アルゴン、 クリプトン、 キセノン等の希ガスで希釈して用いても良い。 大気圧又は大気圧近傍の圧力は、 1 . 3 0 X 1 0 '〜 1 . 3 1 X 1 0 5Paと すれば良い。 この内、反応空間を大気圧よりも減圧に保っためにはノズル体 及び被処理基板を閉空間を形成する反応室内に保持して、排気手段により減 圧状態を維持する構成とすれば良い。
次に液滴吐出するためのノズル体について説明する。電気信号 4 1 1をピ ェゾ素子 4 0 8に送り、液滴の力—トリッジ 4 1 0より吐出組成物を電気信 号 4 1 1のタイミングで送り込み、吐出口 4 0 9よりプラズマ処理を行った 領域に吐出する。 この時大気圧より低い圧力の方が、吐出から着弾までに気 体分子や浮遊物などに衝突する確率が減少するため、着弾精度は良くなる傾 向にある。 また、 プラズマ処理によって親液性に変化した領域や溝部に吐出 することで着弾後の液滴移動が無いパターンが形成される。液滴吐出手段は 処理基板に対して非接触であるため、スクリーン印刷法などと比較して省ス ペース化、 材料利用効率、 多品種対応、 着弾精度、 微細寸法パターンに対し て優れている。
図 4ではプラズマ処理を行うノズル体と液滴吐出するノズル体が一体化 しているが、適当な距離で離れていても良い。 またプラズマ処理手段は表面 改質の目的のみに限定されず、成膜やエッチングを目的として液滴吐出手段 と別に用いてもよい。
図 5はプラズマ処理ノズルが危険性のない気体のみを扱うときのノズル 機構で、 図 4より簡略化された作りになっている。 ノズル体には表面処理を 行うための気体を気体供給手段 5 0 2とその排気手段 5 0 9、気体供給手段 5 0 2から供給される気体は、内周気体供給筒 5 0 0内にてプラズマ化或い は反応性のラジカル又はイオン種を生成して気体噴出口 5 0 3から被処理 体に吹き付ける。その後、 当該気体は装置外側に装置を囲むフード 5 1 2が 設置されており、 一括化した排気手段 5 0 9により排出する。
大気圧又は大気圧近傍の圧力で安定な放電を維持するためには、ノズル体 と被処理物の間隔は 5 0匪以下が良く、 好ましくは 1 0 mm以下とすれば良 い。
このノズル体の形状は、内周気体供給筒 5 0 0の内側に備えられた電極 5 0 1と電極 5 0 1に設置された固体誘電体 5 1 0を中心とした同軸円筒型 とするのが最も望ましいが、同様に局所的にプラズマ化した処理気体を供給 できる構成であればこれに限定されない。電極間は固定誘電体の厚さ、 印加 電圧の大きさ、 プラズマを利用する目的等を考慮して決定されるが、 1〜7 mmであることが好ましい。ブラズマ照射する照射口は電極間より狭くなつ ている。
電極 5 0 1としてはステンレス、 真鍮、 その他の合金や、 アルミニウム、 ニッケル、 その他の単体金属を用い、 棒状、 球状、 平板状、 筒状等の形状で 形成すれば良い。電極 5 0 1に設置されている固体誘電体 5 1 0は電極 5 0 1を完全に覆うようにする必要がある。固体誘電体に覆われずに電極同士が 直接対向する部位があると、そこからアーク放電が生じる。固体誘電体とし ては、 二酸化珪素、 酸化アルミニウム、 二酸化ジルコニウム、 二酸化チタン 等の金属酸化物、ポリエチレンテレフタラ—卜、ポリテトラフルォロェチレ ン等のプラスチック、ガラス、チタン酸バリウム等の複合酸化物等が挙げら れる。固体誘電体の形状は、シ—卜状でもフィルム状でもよいが、厚みが 0 . 0 5〜 4 mmであることが好ましい。放電プラズマを発生するのに高電圧を 要し、 薄すぎると、 電圧印加時に絶縁破壊が起こりアーク放電が発生する。 電極 5 0 1に電力を供給する電源 5 0 4は、直流電源、又は高周波電源を適 用可能である。直流電源を用いる場合には、放電を安定化するために間欠的 に電力を供給するものが好ましく、 その周波数が 5 0 Ηζ〜 1 0 0 kHz、 パル ス持続時間が 1〜 1 0 0 x secとすることが好ましい。
処理気体の選択は、撥液性表面を選択的に親液性表面に処理を行う目的に のみ行うことができる。 処理気体は He、 Ne、 Ar、 Kr、 Xe等の不活性ガス又 は酸素、 窒素のいずれかを用いる。
大気圧又は大気圧近傍の圧力は、 1 . 3 0 X 1 0 '〜丄. 3 1 X 1 0 5Paと すれば良い。 この内、反応空間を大気圧よりも減圧に保っためにはノズル体 及び被処理基板を閉空間を形成する反応室内に保持して、排気手段により減 圧状態を維持する構成とすれば良い。
次に液滴吐出するためのノズル体について説明する。電気信号 5 0 8をピ ェゾ素子 5 0 5に送り、液滴のカートリッジ 5 0 7より吐出組成物を電気信 号の夕イミングで送り込み吐出口 5 0 6よりプラズマ処理を行った領域に 吐出する。 この時大気圧より低い圧力の方が、吐出から着弾までに気体分子 や浮遊物などに衝突する確率が減少するため、着弹精度は良くなる傾向にあ る。 また、 プラズマ処理によって親液性に変化した領域や溝部に吐出するこ とで着弾後の液滴移動が無いパターンが形成される。
図 5ではプラズマ処理を行うノズル体と液滴吐出するノズル体が一体化 しているが、 適当な距離で離れていても良い。
図 6にプラズマ処理手段と液滴吐出手段を一体化させた簡略構成を示す。 図 6はプラズマ処理と液滴吐出処理する面を表している。 図 6 (A) には、 一体化した筒状ノズル 6 0 3はプラズマ処理口 6 0 0と液滴吐出口 6 0 1 ができるだけ近くに並んだ構成を示す。それぞれの処理口から放出されるプ ラズマ量や液滴量については被処理パタ一ンの大きさに合わせて適宜大き さを決定することができるが、プラズマ処理ならばガス流量や圧力によって も変化し、液滴吐出についてもピエゾ素子へのパルス電圧の大きさや切り替 え方によって変化する。 また、処理口の形状も図 6 (A)のような円形に限定 せず、 楕円形、 長方形、 正方形、 三角形など用途に応じて変化することがで さる。
図 6 (B )については図 6 (A)の処理口の先端を加工したもので、より微小、 微量な領域を処理するために形を変えている。筒状ノズル 6 0 6はプラズマ 処理口 6 0 4と先端が細くなつているノズル 6 0 7が接続されている。液滴 吐出口 6 0 5も先端が細くなつているノズル 6 0 8が接続されていて、ブラ ズマ処理ノズル 6 0 7と液滴吐出ノズル 6 0 8はできるだけ近くに並んで いる。これにより微小領域を処理するだけでなくプラズマ処理後移動しない で、 プラズマ処理位置に液滴吐出できる。
図 7にプラズマ処理手段と液滴吐出手段が一体化したノズルが多数集合 したパターン描画手段の一態様について説明する。基板 7 0 0上にプラズマ 処理手段と液滴吐出手段 7 0 1が備えられている。図 7ではプラズマ処理手 段と液滴吐出手段 7 0 1が基板に対して移動するのではなく、基板 7 0 0が 基板 7 0 0下の回転軸が複数個適宜回転することで処理される。このプラズ マ処理手段と液滴吐出手段 7 0 1は、プラズマ照射口 7 1 1と液吐出口 7 1 2を備えたヘッドを複数個用い、それを一軸方向（基板 7 0 0の幅方向）に配 列されたものである。撮像手段 7 0 2は基板 7 0 0上のマーカー位置の検出 や、パターンを観察するためにもうけている。プラズマ照射口 7 1 1のへッ ドはプラズマ照射の量とタイミングを制するものであれば良い。液滴吐出手 段のヘッド 7 1 2は、吐出又は滴下する組成物の量とタイミングを制御でき るものであれば良く、インクジエツト方式のように圧電素子を用いて組成物 を吐出させる構成や、吐出口にニードルバルブを設けて滴下量を制御する構 成とすれば良い。
プラズマ処理手段と液滴吐出手段 7 0 1を構成するデイスペンザ 7 0 3 は、必ずしも同時に同じタイミングで吐出動作をする必要はなく、基板 7 0 0の移動に合わせて個々のヘッド 7 1 1 , 7 1 2がプラズマ照射及び組成物 を吐出するタイミングを制御することにより、目的とするパタ—ンを形成す ることができる。
液滴吐出手段の個々のへッド 7 1 2は制御手段に接続され、それがコンビ ユー夕 7 0 7で制御することにより、予めプログラミングされたパターンを 描画することができる。 描画するタイミングは、 例えば、 基板 7 0 0上に形 成されたマーカー 7 0 8を基準に行えば良い。これを撮像手段 7 0 2で検出 し、画像処理手段 7 0 6にてデジタル信号に変換したものをコンピュータ 7 0 7で認識して制御信号を発生させて制御手段 7 0 4に送る。勿論、基板 7 0 0上に形成されるべきパターンの情報は記憶媒体 7 0 5に格納されたも のであり、 この情報を基にして制御手段 7 0 4に制御信号を送り、液滴吐出 手段の個々のヘッド 7 1 2を個別に制御することができる。
プラズマ照射手段の個々のへッド 7 1 1についても液滴吐出手段と同様、 制御手段に接続され、コンピュータ 7 0 7で制御することにより予めプログ ラミングされたパターンに照射できる。プラズマ照射ヘッド 7 1 1は気体供 給手段 7 0 9と電極の電源 7 1 0に接続されている。 尚、気体の排気は各デ イスペンサ 7 0 3には設置されておらず、装置を覆うフードで、一括化して 排出することになつているが図 7には特に記載していない。 実施例
[実施例 1 ]
本発明の実施例を図 8〜図 1 1により説明する。
図 8 (A)はゲート電極及び配線を形成するために導電性の被膜を形成す る工程である。
基板はガラスや石英等の透光性を有するものを用いるが、各工程における 処理温度に耐えうるものであれば、透光性を有するものに限らず他の基板を 用いてもよい。 基板 1 5 0 0のサイズは、 6 0 0 mm X 7 2 0 mm、 6 8 0 mmX 880mm、 100 OmmX 120 Omm 1 1 0 OmmX 1 2 50 mm、 1 1 5 OmmX 1 30 Omm、 1 50 OmmX 1 800 mm、 1 80 OmmX 200 Omm、 200 OmmX 2 100 mm、 220 OmmX 26 0 Omm、 または 260 OmmX 3 100 mmのような大面積基板を用い、 製造コストを削減することが好ましい。基板 10上にアルミニウム、チタン、 タンタル、又はモリブデンなどの導電膜 1 1を、噴出口が一軸方向に複数個 配列したノズル体を備えた被膜形成手段により形成する。吐出される導電材 料は粒径 1 zm程度の金属微粒子を含む導電導性の組成物、 或いは、 粒径 1 m程度の金属微粒子と、 ナノミクロサイズの超微粒子を導電性の高分子組 成物に分散させたものを用いても良い。導電膜 1 1は溶剤系のペーストの状 態で塗出されるので、 ガラス基板と密着性が悪い。従って、 吐出前に吐出領 域をプラズマ処理によってガラス基板表面を水素などの還元性気体ゃ四フ ッ化炭素（CF4)、 三フッ化窒素（NF3)、 六フッ化硫黄（SF6)、 その他のフッ化物 気体と、酸素（02)などを適宜組み合わせて実施の形態で示したように吐出液 が納まるよう微小の溝を形成する。溝を形成しなくても、表面の凹凸が大き くなるような処理をして基板との密着性を向上させてもよい。 また、放電を 安定的に持続させるために、これらのフッ化物気体を、ヘリゥム、アルゴン、 クリプトン、 キセノン等の希ガスで希釈して用いても良い。 プラズマ発生の 電源は高周波電源または高電圧パルス電源を用いて行い、高周波は 1 0〜 1 00 MHzの周波数、 パルス電源は周波数が 5 OHz〜 l 00 kHz、 パルス持 続時間が 1〜100 isecとすることが好ましい。圧力は大気圧又は大気圧 近傍の範囲であり、 圧力範囲は、 1. 3 X 1 (^〜 3 1 X 105Paとすれ ば良い。 液滴を吐出する際、 大気圧より減圧雰囲気である方が、 吐出から着 弾までに気体分子や浮遊物などに衝突確率が減少するため、着弾精度は良く なる傾向にある。親液性にするためのブラズマ発生に用いる反応ガスは He、 Ne、 Ar、 Kr、 Xe 等の不活性ガス又は酸素、 窒素のいずれかまたは複数適宜 選択して用いれば良い。導電膜 1 1は基板 1 0の全面に形成する必要は無く、 ゲート電極及び配線が形成される領域付近に選択的に成膜すれば良い。導電 性金属液を基板上に吐出後、 1 0 0 °C、 3分間乾燥し、 2 0 0〜 5 0 0 °C、 1 5〜3 0分焼成する。乾燥前にローラ—などで導電膜を擦り、平坦化して もよい。
その後、 図 8 (B )で示すように、 プラズマ照射口と組成物の吐出口が一軸 方向に複数個配列した液滴吐出手段 1 3により、密着性が向上するよう酸素、 窒素、ヘリウムなどのプラズマを照射後、 レジスト組成物を選択的に吐出し て、ゲート電極を形成するためのマスクパターン 1 4を導電膜 1 1上に形成 する。 この場合、 当該液滴吐出手段は、 吐出口が一軸方向にのみ配列されて いるので、必要な箇所のみへッドを動作させれば良く（1 3 a )、基板の全面 を処理するためには、基板 1 0とプラズマ照射手段と液滴吐出手段 1 3のい ずれか一方を、 或いは両方を移動させれば良い。 このような処理は、 以下の 工程においても同様である。
図 8 ( C )はマスクパターン 1 4を用いてエッチングを行いゲ—ト電極及 び配線 1 6を形成する工程である。エッチングは、 プラズマの噴出口が一軸 方向に複数個配列した被膜除去手段を用いて行う。導電膜 1 1のエッチング にはフッ化物気体又は塩化物気体を用いるが、 ノズル体 1 5において、 この 反応性気体は基板 1 0の全面に噴射する必要はなく、 ノズル体 1 5のうち、 導電膜 1 1が形成されている領域に対向するノズル体 1 5 aを動作させ、そ の領域のみを処理するように行えば良い。
図 8 (D)はマスクパターン 1 4を除去する工程であり、プラズマの噴出口 がー軸方向に複数個配列した被膜除去手段を用いる。ノズル体 1 7において、 アツシングを行うために酸素プラズマ処理を行うが、これも基板の全面に対 して行う必要は無く、マスクパターンが形成されている領域付近のみのノズ ル体 1 7 aを動作させて処理を選択的に行えば良い。
図 9 (A)ではゲ—ト絶縁膜 1 9、非単結晶シリコン膜 2 0、保護膜 2 1の 形成を行う。 これらの積層体の形成は、それぞれの被膜の形成を担当するノ ズル体 1 8を複数個用意して連続的に成膜しても良いし、ノズル体 1 8を 1 回走査する毎に反応ガス種を切り替えて順次積層形成しても良い。被膜を形 成すべき領域は、 基板 1 0の全面ではないので、 例えば、 T F Tが形成され るべき領域にのみに、ノズル体 1 8の全面からプラズマ化した反応ガスを供 給して被膜の形成を行っても良い。酸化シリコン膜を形成する場合には、 シ ランと酸素などの酸化物気体を用いるか、 T E O Sを用いるという選択肢も ある。 ゲート絶縁膜 1 9は基板の全面に形成しても良いし、 勿論、 T F Tが 形成される領域付近に選択的に形成してもよい。
図 9 (B )は、マスクパターン 2 3を形成する工程であり、組成物の吐出口 がー軸方向に複数個配列したプラズマ処理手段と液滴吐出手段 2 2により、 密着性が向上するよう酸素、 窒素、 ヘリウムなどのプラズマを照射後、 レジ スト組成物を選択的に吐出して、チャネル部の保護膜を形成するためのマス クパターン 2 3を形成する。
図 9 (C )はマスクパターン 2 3を用いて保護膜 2 1のエッチングを行い、 チャネル部の保護膜 2 5を形成する工程である。窒化シリコン膜で形成され るチャネル保護膜は S F 6等のフッ化物気体を用いて行えば良い。
その後、マスクパターン 2 3を被膜除去手段により図 9 (D )の場合と同様 に除去する。
図 9 (D )は、 T F Tのソース及びドレインを形成するための一導電型の非 単結晶シリコン膜 2 7を形成する工程である。典型的には n型の非単結晶シ リコン膜を形成するが、 ノズル体 2 6から供給する反応性気体は、 シランな どの珪化物気体とフォスフィンに代表されるような周期率第 1 5族元素を 含む気体を混合させて行えば良い。
図 1 0 (A)はソース及びドレインの配線を形成するためにプラズマ処理 により密着性を向上させてから、溶媒系の導電性ペーストを塗布して形成す る工程である。プラズマ処理手段と液滴吐出手段 2 8は密着性が向上するよ う酸素、 窒素、 ヘリウムなどのプラズマを照射後、 圧電素子を用いて液滴を 吐出させる構成を用いても良いし、デイスペンザ方式としても良い。 いずれ にしても粒径 1 程度の金属微粒子を含む導電性の組成物を選択的に滴 下して、ソース 2 9、ドレイン 3 0の配線パターンを直接形成する。或いは、 粒径 1 m程度の金属微粒子と、 ナノミクロサイズの超微粒子を導電性の高 分子組成物に分散させたものを用いても良い。 これを用いることにより、一 導電型の非単結晶シリコン膜 2 7との接触抵抗を小さくできるという有意 な効果がある。その後、組成物の溶媒を揮発させて配線パターンを硬化する には、加熱手段として、加熱した不活性気体を同様にノズル体から吹き付け ても良いし、ハロゲンランプヒ—夕やオーブンやファーネス炉を用いて加熱 をしても良い。 焼成温度は 1 0 0 °C、 3分間乾燥し、 2 0 0〜5 0 0 °C、 1 5〜3 0分焼成する。乾燥前にローラーなどで導電膜を擦り、導電膜表面の 凹凸がなくなるよう平坦化してもよい。
図 1 0 (B )は形成したソース配線 2 9及びドレイン配線 3 0をマスクと して、その下層側に位置する一導電型の非単結晶シリコン膜 2 7及び非単結 晶半導体膜 2 0のエッチングを行う。エッチングはノズル体 3 1からプラズ マ化したフッ化物気体を照射して行う。エッチングはノズル体 3 1からブラ ズマ化したフッ化物気体を照射して行う。 この場合にも、吹き付ける反応性 気体の量を、配線形成領域近傍と、その他の領域とでその噴出量を異ならせ、 非単結晶シリコン膜が露出している領域で多量に噴出することで、エツチン グのバランスがとれ、 反応性気体の消費量を抑えることができる。
図 1 0 ( C )は、全面に保護膜を形成する工程であり、 ノズル体 3 2からプ ラズマ化した反応性気体を噴出させて、代表的には窒化シリコン膜 3 3の被 膜形成を行う。 導電膜は粒径 1 m程度の超微粒子であるため接触している 薄膜中へ熱拡散することも懸念される。 しかし、窒化シリコン膜は酸化膜と 比較して拡散防止、 保護能力に優れており有効である。 また、 窒化シリコン 膜をより硬いバリア膜にするため窒化シリコン膜に Arなどをドーピングし てもよい。
図 1 0 (D)はコンタクトホールの形成であり、 ノズル体 3 4を用い、 コン タクトホールを形成する場所に選択的にプラズマ化した反応性の気体を噴 出することにより、マスクレスでコンタクトホール 3 5の形成を行うことが できる。 また、 プラズマガスの代わりに H F系のウエットエッチング液を用 いて局所的にゥエツトエッチングしてもよい。この時はエッチングが進みす ぎないようにエツチング液滴下後、純水を滴下してエッチング液を取り除く ようにする。
その後、 図 1 1で示すように、 透明電極 3 7を形成する。 プラズマ処理手 段と液滴吐出手段 3 6は密着性が向上するよう酸素、窒素、ヘリウムなどの プラズマを液滴吐出領域に照射後、透明電極になる液滴を吐出する。 この場 合についても、 圧電素子を用いて液滴を吐出させる構成を用いても良いし、 デイスペンザ方式としても良い。吐出される透明電極材料は粒径 1 m程度 の金属微粒子を含む導伝導性の組成物、 或いは、 粒径 1 m程度の金属微粒 子と、ナノミクロサイズの超微粒子を導電性の高分子組成物に分散させたも のを用いても良い。 酸化インジウムスズ、 酸化スズ、 酸化亜鉛などの導電性 粒子の粉体を含む組成物を液滴吐出手段により形成し、特に、一導電型の非 単結晶シリコン膜 2 7とのコンタクト部の抵抗を低くすることができる。こ の工程において画素電極が形成される。透明電極材料を吐出後、組成物の溶 媒を揮発させて配線パターンを硬化するには、加熱手段として、加熱した不 活性気体を同様にノズル体から吹き付けても良いし、ハロゲンランプヒータ やオーブンやファーネス炉を用いて加熱をしても良い。焼成温度は 1 0 o °c、 3分間乾燥し、 2 0 0〜 5 0 0 °C、 1 5〜 3 0分焼成する。 乾燥前にローラ 一などで導電膜を擦り、透明電極表面の凹凸がなくなるよう平坦化してもよ い。 以降の工程は、液晶表示装置を製造する場合に必要になる工程であるが以 下の工程も非接触の液滴吐出手段を用いる。図 1 2で示すように、 プラズマ 処理手段 1 2 0と液滴吐出手段 1 2 1と加熱手段 1 2 2により、配向膜を形 成し、 ラビング手段 1 2 4によりラビング処理をする。 さらにシール材を液 滴吐出手段 1 2 5により描画して、散布手段 1 2 6によりスぺーサを散布し た後、 液晶滴下手段 1 2 7により液晶を基板上に滴下する。
対向側に基板は、他の巻き出しローラ— 1 2 8から供給し、張り合わせる。 シール材を硬化手段 1 2 9により硬化することにより、二枚の基板を固着す る。 さらに、 分断手段 1 3 0により、 適宜パネルサイズに切り出し、 液晶パ ネル 1 3 1を製造することができる。
以上のようにして、本発明の半導体装置の作製方法を用いた表示装置を作 製する。
[実施例 2 ]
本発明を実施して形成された表示装置を用いて、図 1 3に例示するテレビ 受像器、 コンピュータ、 映像再生装置その他の電子装置を完成させることが できる。
図 1 3 (A)は本発明を適用してテレビ受像器を完成させる一例であり、筐 体 2 0 0 1、 支持台 2 0 0 2、 表示部 2 0 0 3、 スピーカ一部 2 0 0 4、 ビ デォ入力端子 2 0 0 5などにより構成されている。本発明を用いることによ り、特に 3 0型以上の画面サイズのテレビ受像器を低コストで製造すること ができる。 さらに、 本発明の装置を用いることにより、 テレビ受像器を完成 させることができる。 図 1 3 (B )は本発明を適用してノート型のパーソナルコンピュータを完 成させた一例であり、 本体 2 2 0 1 , 筐体 2 2 0 2、 表示部 2 2 0 3 , キー ボード 2 2 0 4 , 外接ポート 2 2 0 5、ポィンティングマウス 2 2 0 6など により構成されている。本発明を用いることにより、 1 5〜 1 7型クラスの 表示部 2 2 0 3を有するパーソナルコンピュータを低コストで製造するこ とができる。
図 1 3 (C )は本発明を適用して映像装置を完成させた一例であり、本体 2 4 0 1、 筐体 2 4 0 2、 表示部 A 2 4 0 3 , 表示部 B 2 4 0 4、 記録媒体読 込部 2 4 0 5、操作キー 2 4 0 6， スピーカ—部 2 4 0 7などにより構成さ れている。本発明を用いることにより、 1 5〜 1 7型クラスの表示部 2 2 0 3を有しながらも軽量化が図られた映像再生装置を低コス卜で製造するこ とができる。
[実施例 3 ]
本実施例は、 液滴吐出法を用いて、 コンタクトホール （開孔） に液滴組成 物を充填させる方法について、 図 1 4〜図 1 6を用いて説明する。
図 1 4 (A) において、 基板 3 0 0 0上に半導体 3 0 0 1、 該半導体 3 0 0 1上に絶縁体 3 0 0 2を有し、絶縁体 3 0 0 2はコンタクトホール 3 0 0 3を有する。 コンタクトホールの形成方法としては、公知の方法を用いれば よいが、 液滴吐出法を用いてもよい。 その場合には、 ノズルからウエットェ ツチング溶液を吐出することで、 コンタクトホール 3 0 0 3を形成する。そ うすると、液滴吐出法により、 コンタクトホールの形成と配線の形成とを連 続的に行うことができる。 そして、 コンタクトホール 3003の上方にノズル 3004を移動させ、 該コンタクトホール 3003に液滴組成物を連続的に吐出して、該コンタク トホール 3003を液滴組成物で充填する （図 14 (B))。 その後、 ノズル 3004の位置をリセットして、選択的に液滴組成物を吐出することで、 コ ンタクトホール 3003に液滴組成物が充填された導電体 300 5を形成 することができる （図 14 (C))。 この方法では、 ノズル 3004は同じ箇 所を複数回走査する。
次に、 上記とは異なる方法について、 図 1 5を用いて説明する。本方法で は、 ノズル 3004を移動させて、配線を形成する領域にのみに選択的に液 滴組成物を吐出して、 導電体 3006を形成する （図 1 5 (B))。 次に、 コ ンタクトホール 3003の上方に移動し、該コンタクトホール 3003に連 続的に液滴組成物を吐出する。その結果、 コンタクトホール 3003に液滴 組成物が充填された導電体 3007を形成することができる（図 1 5 (C))。 この方法では、 ノズル 3004は同じ箇所を複数回走査する。
次に、 上記とは異なる方法について、 図 1 6を用いて説明する。 本方法で は、 まず、 ノズル 3004を移動して、 選択的に液滴組成物を吐出する （図 16 (A))。 そして、 ノズル 3004がコンタクトホール 3003の上方に 到達したら、液滴組成物を連続的に吐出し、該コンタクトホールを液滴組成 物により充填する （図 16 (B))。 その結果、 コンタクトホール 3003に 液滴組成物が充填された導電体 3008を形成することができる （図 1 6 (C))。 この方法では、 ノズル 3004は同じ箇所を複数回走査することは ない。 上記のいずれかの方法を用いることにより、コンタクトホールにも液滴組 成物を充填させた導電体を形成することができる。
なお、液滴吐出法を用いると、パソコンなどに入力された回路配線を即座 に作製することができる。 このときのシステムについて、 図 1 7を用いて簡 単に説明する。
基幹となる構成要素としては、 C P U 3 1 0 0、 揮発性メモリ 3 1 0 1、 不揮発性メモリ 3 1 0 2及びキーポードゃ操作ポタンなどの入力手段 3 1 0 3、液滴吐出手段 3 1 0 4を有する液滴吐出装置が挙げられる。その動作 について簡単に説明すると、入力手段 3 1 0 3により、 回路配線のデータが 入力されたら、このデータは C P U 3 1 0 0を介して揮発性メモリ 3 1 0 1 又は不揮発性メモリ 3 1 0 2に記憶される。 そして、 このデ一夕を基に、 液 滴吐出手段 3 1 0 4が選択的に液滴組成物を吐出することで、配線を形成す ることができる。
上記構成により、 露光を目的としたマスクが不要となり、 露光、 現像など の工程を大幅に削減することができる。その結果、スループットが高くなり、 大幅に生産性を向上させることができる。また本構成は、配線の断線箇所や、 配線と電極間の電気的接続の不良箇所などをリペアする目的で使用しても よい。 この場合、 例えばパソコンなどにリペア箇所を入力し、 該箇所にノズ ルから液滴組成物を吐出させることが好適である。 また、 メータ角の大型基 板に対しても簡単に配線を形成することができ、さらに所望の箇所に必要な 量の材料のみを塗布すればよいため、無駄な材料が僅かとなることから材料 の利用効率の向上、 作製費用の削減を実現する。

Claims

請求の範囲
1. 絶縁表面上に撥液性の薄膜を形成し、前記薄膜の表面をプラズマ発生手 段により選択的に親液性にし、前記薄膜の親液性表面に、液滴吐出手段によ り液滴組成物を吐出して、パターンを作製することを特徴とするパターンの 作製方法。
2. 絶縁表面上に親液性の薄膜を形成し、前記薄膜の表面をプラズマ発生手 段により選択的に溝又は孔を形成し、前記薄膜の溝又は孔に、液滴吐出手段 により液滴組成物を吐出して、パターンを作製することを特徴とするパター ンの作製方法。
3. 請求項 1又は請求項 2において、 前記液滴組成物は、 導電性材料、 レジ スト材料、高分子材料又は発光性材料であることを特徴とするパターンの作 製方法。
4. 請求項 1において、 撥液性の薄膜は、 半導体膜、 導電性膜、 高分子膜の いずれかであることを特徴とするパターンの作製方法。
5. 請求項 2において、 親液性の薄膜は、 酸化硅素膜、 窒化珪素膜、 酸化窒 化硅素膜、金属酸化膜のいずれかであることを特徴とするパターンの作製方 法。
6. 請求項 1又は請求項 2において、 前記プラズマ発生手段及び、 液滴吐出 手段について、 処理手段の圧力は 1. S X l O' l . 3 1 X 1 05P aの範 囲であることを特徴とするパターンの作製方法。
7. 請求項 1又は請求項 2において、 親液性表面は、 接触角 0が 0° ≤ θく 1 0 ° であり、撥液性表面は、 接触角 0が 1 0 ° く 1 8 0 ° であること を特徴とするパターンの作製方法。
8 . 第 1及び第 2の電極間にプロセスガスを導入した状態で、前記第 1又は 前記第 2の電極に高周波又はパルス化させた電圧を印加して発生したブラ ズマを用いて、撥液性の薄膜表面を選択的に親液性にするプラズマ発生手段 と、前記薄膜の親液性表面に液摘組成物を吐出してパターンを作製する液滴 吐出手段とを有することを特徴とする液滴吐出装置。
9 . 第 1及び第 2の電極間にプロセスガスを導入した状態で、前記第 1又は 前記第 2の電極に高周波又はパルス化させた電圧を印加して発生したブラ ズマを用いて、親液性の薄膜表面に選択的に溝を形成するプラズマ発生手段 と、前記薄膜の溝に液滴組成物を吐出してパターンを作製する液滴吐出手段 とを有することを特徴とする液滴吐出装置。
1 0 .請求項 8又は請求項 9において、前記プラズマ発生手段と前記液滴吐 出手段が一体化した構成、又は連続処理が可能な構成を有する液滴吐出装置。
1 1 . 請求項 8又は請求項 9において、 前記プラズマ発生手段は、 一対の固 体誘電体が設置された電極と、電極間に処理ガスを導入して、高周波または パルス電源を有することを特徴とする液滴吐出装置。
1 2 . 請求項 8において、 撥液性の薄膜は、 半導体膜、 導電性膜、 高分子膜 のいずれかであることを特徴とする液滴吐出装置。
1 3 . 請求項 9において、 親液性の薄膜は、 酸化珪素膜、 窒化珪素膜、 酸化 窒化珪素膜、 金属酸化膜のいずれかであることを特徴とする液滴吐出装置。
1 4 . 請求項 8又は請求項 9において、 前記プラズマ発生手段及び、 液滴吐 出手段について、 処理手段の圧力は 1 . 3 X 1 0 i〜 l . 3 1 X 1 0 5 P aの 範囲であることを特徴とする液滴吐出装置。
1 5 . 請求項 8又は請求項 9において、 親液性表面は、 接触角 0が 0 ° ≤θ < 1 0 ° であり、撥液性表面は、 接触角 0が 1 0 ° ≤ 0 < 1 8 0 ° であるこ とを特徴とする液滴吐出装置。
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