KR100726270B1 - 배선 패턴 형성 방법 및 ｔｆｔ용 게이트 전극의 형성 방법 - Google Patents
배선 패턴 형성 방법 및 ｔｆｔ용 게이트 전극의 형성 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 액적(液滴)의 직경보다 작은 폭을 갖는 영역에 액적을 토출하지 않고, 그 영역에 도전성 재료층을 설치하는 것을 과제로 한다.
제 1 영역의 폭이 제 1 폭이며, 제 2 영역의 폭이 상기 제 1 폭 이하인 제 2 폭으로 한다. 그리고 배선 패턴 형성 방법은 상기 제 1 폭 이하 및 상기 제 2 폭 이상의 직경의 액적을 상기 제 1 영역을 향해서 토출하여, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역을 덮는 상기 도전성 재료층을 형성하는 스텝(A)을 포함한다. 여기서 상기 스텝(A)은 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역의 경계선에 직면하는 위치에 상기 액적이 착탄(着彈)하도록 상기 액적을 토출하는 스텝(a1)을 포함하고 있다.
도전성, 액적, 착탄, 토출
Description
도 1은 실시예 1 내지 3의 배선 패턴 형성 방법으로 형성되는 복수의 게이트 배선을 나타내는 모식도.
도 2는 실시예 1 내지 3의 디바이스 제조 장치를 나타내는 모식도.
도 3은 실시예 1 내지 3의 액적 토출 장치를 나타내는 모식도.
도 4의 (a)는 액적 토출 장치에서의 토출 헤드부에서의 헤드를 나타내는 모식도이며, 도 4의 (b)는 헤드에서의 토출부를 나타내는 모식도.
도 5는 액적 토출 장치에서의 제어 장치를 나타내는 모식도.
도 6의 (a) 내지 (d)는 실시예 1 및 2의 뱅크 패턴을 형성하는 방법을 설명하는 도면.
도 7의 (a) 내지 (d)는 실시예 1 및 2의 뱅크 패턴을 형성하는 방법을 설명하는 도면.
도 8은 실시예 1 및 2의 뱅크 패턴에 의해서 가장자리가 정해진 패턴 형성 영역을 나타내는 모식도.
도 9의 (a) 내지 (d)는 실시예 1 및 2의 토출 공정을 설명하는 모식도.
도 10의 (a) 내지 (d)는 실시예 1의 토출 공정을 나타내는 모식도.
도 11은 주사 기간 및 주사 범위를 설명하는 모식도.
도 12는 실시예 1의 토출 공정을 나타내는 모식도.
도 13의 (a) 내지 (e)는 TFT 소자의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 14는 실시예 2의 토출 공정을 나타내는 모식도.
도 15는 실시예 2의 토출 공정을 나타내는 모식도.
도 16의 (a) 내지 (c)는 발액(撥液) 패턴을 형성하는 방법을 설명하는 도면.
도 17은 발액 패턴에 의해 가장자리가 정해진 패턴 형성 영역을 나타내는 모식도.
도 18의 (a) 내지 (d)는 실시예 3의 토출 공정을 나타내는 모식도.
도 19의 (a) 내지 (c)는 본 실시예의 전자 기기를 나타내는 모식도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
8 : 도전층
8A : 도전성 재료
8B : 도전성 재료층
10 : 기체(基體)
10A : 기판
10B : 소자측 기판
12 : HMDS층
14 : 유기 감광성 재료층
16·16P : 포토레지스트층
16Q : 보호층
18 : 뱅크 패턴
18B : 뱅크부
24 : 패턴 형성 영역
24A : 제 1 영역
24B : 제 2 영역
24C : 제 2 영역
24D : 제 2 영역
34 : 게이트 배선
34A : 광(廣)폭부
34B·34C·34D : 협(狹)폭부
35 : 반도체층
37D·37S : 접합층
41P : 배향막
42 : 게이트 절연막
44 : TFT 소자
44D : 드레인 전극
44G : 게이트 전극
44S : 소스 전극
44SL : 소스 전극선
45A : 제 2 절연층
45B : 제 2 절연층
45C : 콘택트홀
56 : 발액막
58 : 발액 패턴
58B : 발액부
64 : 패턴 형성 영역
64A : 제 1 영역
64B : 제 2 영역
100 : 액적 토출 장치
103 : 토출 헤드부
112 : 제어 장치
114 : 헤드
118 : 노즐
127 : 토출부
140 : 히터
150 : 클린(clean) 오븐
170 : 반송 장치
본 발명은 액적 토출법을 사용한 배선 패턴 형성 방법에 관한 것으로서, 특히 TFT용 게이트 전극의 형성에 적합한 배선 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
잉크젯법에 의한 금속 배선의 형성 기술이 알려져 있다(예를 들면 특허 문헌 1 참조).
[특허 문헌 1] 일본국 특개 2004-6578 호 공보
TFT용 게이트 전극의 폭은 10 ㎛ 정도이다. 한편, 기존의 액적 토출 장치의 헤드가 안정적으로 토출할 수 있는 액적의 크기(직경)는 게이트 전극의 폭보다도 크다. 이 때문에 게이트 전극이 형성되어야 할 영역에 게이트 전극을 형성하기 위한 도전성 재료의 액적을 토출하면, 액적은 그 영역의 범위를 초과하여 부착되는 경우가 있다. 그러한 영역을 초과하여 부착된 액적은 도전성 재료의 잔류물을 발생하게 된다. 그리고 잔류물이 발생함으로써 게이트 전극의 게이트 길이·게이트 폭이 설계값으로부터 벗어나게 되고, 이 결과 TFT의 소자 특성이 설계값으로부터 벗어나게 된다.
물론 기존의 액적 토출 장치의 헤드는 게이트 전극의 폭보다도 작은 직경의 액적을 전극 형성 영역에 직접 토출할 수도 있다. 단, 그러한 경우에는 돌발적인 비행 구부러짐이 발생하면, 게이트 전극이 형성되어야 할 영역 이외의 부분에 액적이 부착되는 경우가 있다. 따라서, 이러한 경우에도 최종적으로 얻어지는 게이트 전극의 게이트 길이·게이트 폭은 설계값으로부터 벗어나게 된다. 또한, 액적의 크 기를 작게 하면 액적의 체적이 작아지므로 게이트 전극을 형성하는데 필요한 액적의 수가 증가한다. 그리고, 이 결과 게이트 전극을 형성하는데 더욱 시간이 걸리게 된다.
본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적의 하나는 액적 토출 장치로부터의 액적의 직경보다 작은 폭을 갖는 영역에 액적을 토출하지 않고, 그 영역에 도전성 재료층을 설치하는 것이다.
본 발명의 배선 패턴 형성 방법은 액적 토출 장치를 이용하여 액상(液狀)의 도전성 재료의 액적을 토출하여, 기판 위에서 뱅크 패턴에 의해 가장자리가 정해지고, 제 1 폭을 갖는 제 1 영역과, 상기 제 1 영역과 접하는 동시에 상기 제 1 폭 이하의 제 2 폭을 갖는 제 2 영역을 갖는 패턴 형성 영역에 도전성 재료층을 설치한다. 그리고, 이 배선 패턴 형성 방법은 상기 제 1 폭 이하 및 상기 제 2 폭 이상의 직경의 상기 액적을 상기 제 1 영역에 토출하여, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역을 덮는 상기 도전성 재료층을 형성하는 스텝(A)을 갖고 있다. 또한, 상기 스텝(A)은 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역의 경계선에 직면하는 위치에 상기 액적이 착탄(着彈)하도록 상기 액적을 토출하는 스텝(a1)을 포함하고 있다.
상기 구성에 의해서 얻어지는 효과의 하나는 액적 토출 장치로부터의 액적의 직경 이하의 폭을 갖는 영역(제 2 영역)에 액적 토출 장치로부터 액적을 토출하지 않고, 제 2 영역에 도전성 재료층을 설치할 수 있다는 점이다.
바람직하게는 상기 스텝(A)은 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 중, 상기 제 1 영역에만 상기 액적을 토출하는 스텝을 포함하고 있다.
상기 구성에 의해서 얻어지는 효과의 하나는 제 2 영역을 향해서 액적을 토출하지 않으므로, 액적이 제 2 영역의 범위를 초과하여 부착되는 경우가 없다는 점이다.
바람직하게는 상기 스텝(a1)은 상기 경계선에 대한 법선(法線)이며 상기 경계선의 대략 중앙을 통과하는 법선 위에 있는 동시에, 상기 경계선으로부터 상기 직경의 대략 1/2 배 이상 1 배 이하의 거리에 있는 위치에, 상기 액적의 대략 중심이 닿도록 상기 액적을 토출하는 스텝을 포함하고 있다.
상기 구성에 의해서 얻어지는 효과의 하나는 제 2 영역에 액상 도전성 재료를 보다 확실하게 유입할 수 있다는 점이다.
본 발명의 일 형태에 의하면, 상기 스텝(a1)은 상기 경계선에 대한 법선으로서, 상기 경계선의 대략 중앙을 통과하는 법선과, 상기 제 1 영역을 이분하는 선분으로서 상기 제 1 폭 방향에 직교하는 방향으로 연장하는 선분이 교차하는 위치로부터, 상기 직경의 0 배 이상 1 배 이하의 거리에 있는 위치에, 상기 액적의 대략 중심이 닿도록 상기 액적을 토출하는 스텝을 포함하고 있다.
상기 구성에 의해 얻어지는 효과의 하나는 제 2 영역에 액상 도전성 재료를 보다 확실하게 유입할 수 있다는 점이다.
본 발명의 다른 형태에 의하면, 상기 스텝(a1)은 상기 경계선에 대한 법선 위에 최초의 액적을 토출하는 스텝을 포함하고 있다.
상기 구성에 의해 얻어지는 효과의 하나는 제 2 영역에 액상 도전성 재료를 보다 확실하게 유입할 수 있다는 점이다.
본 발명의 배선 패턴 형성 방법은 액적 토출 장치를 이용하여 액상의 도전성 재료의 복수의 액적을 토출하여, 기판 위에서 뱅크 패턴에 의해 가장자리가 정해지고, 제 1 폭을 갖는 제 1 영역과, 상기 제 1 영역에 접하는 동시에 상기 제 1 폭 이하의 제 2 폭을 갖는 제 2 영역을 갖는 패턴 형성 영역에 도전성 재료층을 설치한다. 이 배선 패턴 형성 방법은 상기 제 1 폭 이하 및 상기 제 2 폭 이상의 직경의 상기 복수의 액적을 상기 제 1 영역에 토출하여, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역을 덮는 상기 도전성 재료층을 형성하는 스텝(A)을 갖는다. 또한, 상기 스텝(A)은 상기 복수의 액적 중, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역의 경계선에 가장 가까운 위치에 착탄하는 1 개의 액적이 상기 제 1 영역 위에서 소정 시간의 기간만큼 다른 액적으로부터 고립되도록, 상기 복수의 액적을 토출하는 스텝(a1)을 포함하고 있다.
상기 구성에 의해 얻어지는 효과의 하나는 액적 토출 장치로부터의 액적의 직경 이하의 폭을 갖는 영역(제 2 영역)에 액적 토출 장치로부터 액적을 토출하지 않고, 제 2 영역에 도전성 재료층을 설치할 수 있다는 점이다.
바람직하게는 상기 스텝(A)은 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 중, 상기 제 1 영역에만 상기 복수의 액적을 토출하는 스텝을 포함하고 있다.
상기 구성에 의해 얻어지는 효과의 하나는 제 2 영역을 향해서 액적을 토출하지 않으므로, 액적이 제 2 영역의 범위를 초과하여 부착되지 않는 점이다.
본 발명의 일 형태에 의하면, 상기 스텝(A)은 상기 1 개의 액적의 체적이 상 기 다른 액적의 체적보다 커지도록, 상기 1 개의 액적과 상기 다른 액적을 토출하는 스텝을 포함하고 있다.
상기 구성에 의해서 얻어지는 효과의 하나는 1 개의 액적으로부터 제 2 영역에 흘러 들어 오는 액상 도전성 재료의 체적을 많게 할 수 있다는 점이다.
또한, 본 발명은 다양한 형태로 실시하는 것이 가능하다. 예를 들면, 상기 뱅크 패턴이 발액 패턴으로 치환된 형태에서도 실시하는 것이 가능하다.
바람직하게는 상기 패턴 형성 영역은 상기 액상 도전성 재료에 대하여 친액성을 나타내고 있다.
상기 구성에 의해 얻어지는 효과의 하나는 상기 패턴 형성 영역 형상으로 액상 도전성 재료가 확장 습윤되기 쉽다는 점이다.
본 발명의 일 형태에서는 TFT용 게이트 전극의 형성 방법이 상기 배선 패턴 형성 방법을 포함하고 있다. 여기서, 상기 제 1 영역은 게이트 배선의 광폭부가 형성되는 영역이며, 상기 제 2 영역은 상기 게이트선으로부터 분기된 게이트 전극이 형성되는 영역이다.
상기 구성에 의해서 얻어지는 효과의 하나는 액적 토출 장치를 이용하여, 소자 특성이 뛰어난 TFT를 형성할 수 있다는 점이다.
<실시예 1>
TFT용 게이트 전극의 제조 공정에 본 발명의 배선 패턴 형성 방법을 적용한 예를 설명한다. 본 실시예의 배선 패턴 형성 방법은 액적 토출법에 의해서 도전성 재료의 액적을 토출하여, 물체 위에 도전층으로 이루어지는 배선 패턴을 설치하는 공정을 포함하고 있다. 여기서 「배선 패턴」은 「박막 패턴」의 일종이다. 또한 본 실시예의 도전성 재료는 「배선 패턴 형성용 잉크」로도 표기되고, 「기능액」으로도 표기된다.
도 1에 나타내는 복수의 게이트 배선(34)의 각각은 본 발명의 「배선 패턴」에 대응한다. 여기서, 복수의 게이트 배선(34)의 각각의 간격은 대략 300 ㎛이다. 그리고, 복수의 게이트 배선(34)의 각각은 광폭부(34A)와, 협폭부(34B, 34C, 34D)를 갖고 있다.
광폭부(34A)는 각각의 게이트 배선(34)에서 X축 방향으로 연장하는 스트라이프 형상의 부분이다. 그리고, 광폭부(34A)의 폭, 즉 광폭부(34A)의 길이 방향에 직교하는 방향의 길이는 협폭부(34B, 34C, 34D)의 폭보다도 길다. 구체적으로는 광폭부(34A)의 폭은 대략 20 ㎛이다. 협폭부(34B)는 광폭부(34A)로부터 Y축 방향으로 돌출된 부분이며, TFT 소자(44)(도 13)에서의 게이트 전극(44G)(도 13)이다. 협폭부(34B)의 폭은 대략 10 ㎛이다. 협폭부(34C, 34D)는 광폭부(34A)끼리를 연결하고 있는 부분이다. 또한 협폭부(34C, 34D)는 게이트 절연막(42)(도 13)을 통해서 소스 전극선(44SL)(도 13)과 겹치는 부분이다. 또한, 소스 전극선(44SL)은 게이트 배선(34)이 연장되는 방향(X축 방향)에 직교하는 방향(Y축 방향)으로 연장되는 배선이다.
(A. 배선 패턴 형성용 잉크)
게이트 배선(34)을 형성하기 위해 사용되는 도전성 재료를 설명한다. 여기서 도전성 재료는 「액상 재료」의 일종인 동시에, 「배선 패턴 형성용 잉크」라고도 불린다. 도전성 재료는 분산매와, 분산매에 의해서 분산된 도전성 미립자를 포함한다. 본 실시예의 도전성 미립자는 평균 입경이 약 10 nm인 은(銀) 입자이다. 또한 평균 입경이 1 nm 정도로부터 수 100 nm까지의 입자는 「나노 입자」라고도 표기된다. 이 표기에 의하면, 본 실시예의 도전성 재료는 은 나노 입자를 포함하고 있다.
여기서 도전성 미립자의 입경은 1 nm 이상 1.0 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 1.0 ㎛ 이하이면, 헤드(114)의 노즐(118)(도 4)이 막힘을 일으킬 가능성이 작다. 또한 1 nm 이상이면 도전성 미립자에 대한 코팅제의 체적비가 적절해지므로, 얻어지는 막 중의 유기물의 비율이 적절해진다.
분산제(또는 용매)로서는 도전성 미립자를 분산할 수 있는 것으로 응집을 일으키지 않는 것이면 특별하게 한정되지 않는다. 예를 들면, 물 이외에, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 등의 알코올류, n-헵탄, n-옥탄, 데칸, 도데칸, 테트라데칸, 톨루엔, 크실렌, 시멘(cymene), 듀렌, 인덴, 디펜텐, 테트라히드로나프탈렌, 데카히드로나프탈렌, 시클로헥실벤젠 등의 탄화수소계 화합물, 또한, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜디에틸메텔, 에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 1, 2-디메톡시에탄, 비스(2-메톡시에틸)에테르, p-디옥산 등의 에테르계 화합물, 또한 프로필렌카보네이트, γ-부틸올락톤, N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸포름아미드, 디메틸술폭시드, 시클로헥사논 등의 극성 화합물을 예시할 수 있다. 이들 중, 도전성 미립자의 분산성과 분산액의 안정성, 또한 액적 토출법으로의 적용이 쉬운 점에서, 물, 알코올류, 탄화수소계 화합물, 에테르계 화합물이 바람직하며, 보다 바람 직한 분산매로서는 물, 탄화수소계 화합물을 들 수 있다.
상술한 「액상 재료」는, 액적 토출 장치의 노즐(118)(도 4)로부터 액적으로서 토출될 수 있는 점도를 갖는 재료를 의미한다. 여기서, 액상 재료가 수성인지 유성인지는 불문한다. 노즐로부터 토출 가능한 유동성(점도)을 구비하고 있으면 충분하고, 고체 물질이 혼입되어 있어도 전체적으로 유동체이면 좋다. 바람직하게는 액상의 재료의 점도는 1 mPa·s 이상 50 mPa·s 이하이면 좋다. 액적 토출법을 이용하여 액상의 재료를 액적으로서 토출할 때, 점도가 1 mPa·s 이상이면 노즐 주변부가 잉크에 의해서 오염되기 어렵고, 또한 점도가 50 mPa·s 이하이면 노즐에서의 막힘 빈도가 보다 낮아지고 보다 원활하게 액적을 토출할 수 있기 때문이다.
또한, 액상의 재료의 표면 장력은 0.02 N/m 이상 0.07 N/m 이하의 범위 내인 것이 바람직하다. 액적 토출법에 의해 도전성 재료를 토출할 때, 표면 장력이 0.02 N/m 이상이면, 잉크의 노즐면에 대한 흡습성이 보다 적정해지기 때문에 비행 굴곡(bend)이 발생하기 어렵다. 0.07 N/m 이하이면, 노즐 선단에서의 메니스커스의 형상이 보다 안정적이기 때문에 토출량이나 토출 타이밍의 제어가 보다 용이해진다. 표면 장력을 조정하기 위해서, 상기 분산액에는 물체와의 접촉각을 크게 저하시키지 않는 범위에서 불소계, 실리콘계, 비(非)이온계 등의 표면 장력 조절제를 미량 첨가하면 좋다. 비이온계 표면 장력 조절제는 잉크의 물체로의 흡습성을 향상시키고, 막의 레벨링성을 개량하여, 막의 미세한 요철의 발생 등의 방지에 도움이 되는 것이다. 상기 표면 장력 조절제는 필요에 따라서 알코올, 에테르, 에스테르, 케톤 등의 유기 화합물을 포함해도 좋다.
(B. 디바이스 제조 장치의 전체 구성)
배선 패턴을 형성하기 위한 디바이스 제조 장치를 설명한다. 도 2에 나타내는 디바이스 제조 장치(1)는 액정 표시 장치의 제조 장치의 일부이다. 그리고, 디바이스 제조 장치(1)는 액적 토출 장치(100)와, 클린 오븐(150)과, 반송 장치(170)를 포함하고 있다. 액적 토출 장치(100)는 기체(10)(도 3)에 도전성 재료의 액적을 토출하여, 기체(10)에 도전성 재료층을 설치하는 장치이다. 한편, 클린 오븐(150)은 액적 토출 장치(100)에 의해서 설치되는 도전성 재료층을 활성화하여, 도전층을 형성하는 장치이다.
반송 장치(170)는 포크부와, 포크부를 상하 이동시키는 구동부와, 자주부(自走部)를 구비하고 있다. 그리고, 반송 장치(170)는 액적 토출 장치(100), 클린 오븐(150)의 순서로 기체(10)가 각각의 처리를 받도록 기체(10)를 반송한다. 이하에서는 액적 토출 장치(100)에 대해서 구조와 기능을 상세하게 설명한다.
도 3에 나타낸 바와 같이 액적 토출 장치(100)는 소위 잉크젯 장치이다. 구체적으로는 액적 토출 장치(100)는 도전성 재료(8A)를 유지하는 탱크(101)와, 튜브(110)와, 그라운드 스테이지(GS)와, 토출 헤드부(103)와, 스테이지(106)와, 제 1 위치 제어 장치(104)와, 제 2 위치 제어 장치(108)와, 제어 장치(112)와, 지지부(104a)와, 히터(140)를 구비하고 있다.
토출 헤드부(103)는 헤드(114)(도 4)를 유지하고 있다. 헤드(114)는 제어 장치(112)로부터의 구동 신호에 따라서 도전성 재료(8A)의 액적을 토출한다. 또한, 토출 헤드부(103)에서의 헤드(114)는 튜브(110)에 의해 탱크(101)에 연결되어 있으 며, 이 때문에, 탱크(101)로부터 헤드(114)에 도전성 재료(8A)가 공급된다.
스테이지(106)는 기체(10)를 고정하기 위한 평면을 제공하고 있다. 스테이지(106)의 이 평면은 X축 방향과 Y축 방향에 평행하다. 또한, 스테이지(106)는 흡인력을 이용하여 기체(10)의 위치를 고정하는 기능도 갖는다.
제 1 위치 제어 장치(104)는 지지부(104a)에 의해서 그라운드 스테이지(GS)로부터 소정의 높이의 위치에 고정되어 있다. 이 제 1 위치 제어 장치(104)는 제어 장치(112)로부터의 신호에 따라서 토출 헤드부(103)를 X축 방향과, X축 방향에 직교하는 Z축 방향에 따라 이동시키는 기능을 갖는다. 또한, 제 1 위치 제어 장치(104)는 Z축에 평행한 축의 주위에서 토출 헤드부(103)를 회전시키는 기능도 갖는다. 여기서, 본 실시예에서는 Z축 방향은 연직 방향(즉, 중력 가속도 방향)에 평행한 방향이다.
제 2 위치 제어 장치(108)는 제어 장치(112)로부터의 신호에 따라서 스테이지(106)를 그라운드 스테이지(GS) 위에서 Y축 방향으로 이동시킨다. 여기서, Y축 방향은 X축 방향 및 Z축 방향의 쌍방에 직교하는 방향이다.
상기와 같은 기능을 갖는 제 1 위치 제어 장치(104)의 구성과 제 2 위치 제어 장치(108)의 구성은 리니어 모터 및 써보 모터를 이용한 공지의 XY 로봇을 이용하여 실현할 수 있다. 이 때문에, 여기에서는 그들의 상세한 구성의 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서에서는 제 1 위치 제어 장치(104) 및 제 2 위치 제어 장치(108)를 「로봇」 또는 「주사부」라고도 표기한다.
또한, 본 실시예에서의 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향은 토출 헤드부(103) 및 스테이지(106) 중 어느 한쪽이 다른 쪽에 대하여 상대 이동하는 방향과 일치하고 있다. 그들 중 X축 방향은「주사 방향」이라고도 불린다. 또한 Y축 방향은 「비주사 방향」이라고도 불린다. 그리고 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향을 규정하는 XYZ 좌표계의 가상적인 원점은 액적 토출 장치(100)의 기준 부분에 고정되어 있다. 또한, 본 명세서에서 X좌표, Y좌표, 및 Z좌표는 이러한 XYZ 좌표계에서의 좌표이다. 또한, 상기 가상적인 원점은 기준 부분 뿐만아니라, 스테이지(106)에 고정되어 있어도 좋고, 토출 헤드부(103)에 고정되어 있어도 좋다.
그런데 상술한 바와 같이 제 1 위치 제어 장치(104)에 의해서 토출 헤드부(103)는 X축 방향으로 이동한다. 그리고 제 2 위치 제어 장치(108)에 의해서 기체(10)는 스테이지(106)와 함께 Y축 방향으로 이동한다. 그 결과 기체(10)에 대한 헤드(114)의 상대 위치가 바뀐다. 보다 구체적으로는 이들의 동작에 의해서 토출 헤드부(103), 헤드(114), 또는 노즐(118)(도 4)은 기체(10)에 대하여, Z축 방향으로 소정의 거리를 유지하면서, X축 방향 및 Y축 방향에 상대적으로 이동, 즉 상대적으로 주사한다. 「상대 이동」 또는 「상대 주사」는 도전성 재료(8A)의 액적을 토출하는 측과, 거기로부터 액적이 착탄하는 측(피토출부)의 적어도 한쪽을 다른쪽에 대하여 상대 이동하는 것을 의미한다.
제어 장치(112)는 토출 데이터를 외부 정보 처리 장치로부터 수취하도록 구성되어 있다. 제어 장치(112)는 수취한 토출 데이터를 내부의 기억 장치(202)(도 5)에 저장하는 동시에, 저장된 토출 데이터에 따라서 제 1 위치 제어 장치(104)와, 제 2 위치 제어 장치(108)와, 헤드(114)를 제어한다. 여기서 「토출 데이터」는 도 전성 재료(8A)의 액적을 토출해야 할 상대 위치를 나타내는 데이터이다. 본 실시예에서는 토출 데이터는 비트맵 데이터의 데이터 형식을 갖고 있다.
상기 구성을 가짐으로써 액적 토출 장치(100)는 토출 데이터에 따라서 헤드(114)의 노즐(118)(도 4)을 기체(10)에 대하여 상대적으로 이동시키는 동시에, 설정된 착탄 위치를 향해서 노즐(118)로부터 도전성 재료(8A)의 액적을 토출한다. 또한, 액적 토출 장치(100)에 의한 헤드(114)의 상대적 이동과, 노즐(118)로부터의 도전성 재료(8A)의 액적의 토출을 통털어서 「도포 주사」 또는 「토출 주사」라고 표기하는 경우도 있다.
또한, 본 명세서에서는 도전성 재료(8A)의 액적이 착탄하는 부분을 「피토출부」라고도 표기한다. 또한, 착탄한 액적이 확장 습윤되는 부분을 「피도포부」라고도 표기한다. 「피토출부」 및 「피도포부」 중 어느 쪽도, 도전성 재료(8A)가 원하는 접촉각을 보이도록, 하지(下地)의 물체에 표면 개질 처리가 실시됨으로써 형성된 부분이기도 하다. 단, 표면 개질 처리를 행하지 않아도 하지의 물체의 표면이 도전성 재료(8A)에 대하여 원하는 발액성 또는 친액성을 보이는(즉, 착탄한 도전성 재료(8A)가 하지의 물체의 표면 위에서 바람직한 접촉각을 보이는) 경우에는 하지의 물체의 표면 바로 그것이 「피토출부」 또는 「피도포부」여도 좋다. 후술하는 「패턴 형성 영역(24)」은 이러한 「피토출부」와 「피도포부」로 이루어진다. 또한, 본 명세서에서는 「피토출부」를 「타깃」 또는 「수용부」라고도 표기한다.
한편 도 3으로 되돌아와서, 히터(140)는 기체(10)를 램프 어닐하기 위한 적 외선 램프이다. 히터(140)의 전원의 투입 및 차단도 제어 장치(112)에 의해서 제어된다.
(C. 헤드)
다음에 헤드(114)를 상세하게 설명한다. 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이 헤드(114)는 복수의 노즐(118)을 갖는 잉크젯 헤드이다. 그리고, 헤드(114)는 토출 헤드부(103)에서 캐리지(103A)에 의해 고정되어 있다. 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이 헤드(114)는 진동판(126)과, 노즐(118)의 개구를 규정하는 노즐 플레이트(128)를 구비하고 있다. 그리고, 진동판(126)과, 노즐 플레이트(128) 사이에는 액체 저장소(129)가 위치하고 있으며, 이 액체 저장소(129)에는 도면에 나타나 있지 않은 외부 탱크로부터 구멍(131)을 통해서 공급되는 도전성 재료(8A)가 항상 충전된다.
또한, 진동판(126)과, 노즐 플레이트(128) 사이에는 복수의 격벽이 위치하고 있다. 그리고, 진동판(126)과, 노즐 플레이트(128)와, 한 쌍의 격벽에 의해서 가장자리가 정해진 부분이 캐비티(120)이다. 캐비티(120)는 노즐(118)에 대응하여 설치되어 있기 때문에, 캐비티(120)의 수와 노즐(118)의 수는 동일하다. 캐비티(120)에는 한 쌍의 격벽 사이에 위치하는 공급 구멍(130)을 통해서, 액체 저장소(129)로부터 도전성 재료(8A)가 공급된다. 또한, 본 실시예에서는 노즐(118)의 직경은 약 27 ㎛이다.
그런데, 진동판(126) 위에는 각각의 캐비티(120)에 대응하여, 각각의 진동자(124)가 위치한다. 진동자(124)의 각각은 피에조 소자와, 피에조 소자를 사이에 끼 우는 한 쌍의 전극을 포함한다. 제어 장치(112)가 이 한 쌍의 전극의 사이에 구동 전압을 공급함으로써 대응하는 노즐(118)로부터 도전성 재료(8A)의 액적(D)이 토출된다. 여기서, 노즐(118)로부터 토출되는 재료의 체적은 0pl 이상 42pl(피코 리터) 이하의 사이에서 가변적이다. 여기서 액적(D)의 체적을 바꾸는 것은 구동 전압의 파형을 바꾸는 것(소위 배리어블 도트 테크놀로지)으로 실현된다. 또한, 노즐(118)로부터 Z축 방향으로 도전성 재료(8A)의 액적(D)이 토출되도록 노즐(118)의 형상이 조정되어 있다.
본 명세서에서는 1 개의 노즐(118)과, 노즐(118)에 대응하는 캐비티(120)와, 캐비티(120)에 대응하는 진동자(124)를 포함한 부분을 「토출부(127)」라고 표기 하는 경우도 있다. 이 표기에 의하면 1 개의 헤드(114)는 노즐(118)의 수와 동일한 수의 토출부(127)를 갖는다. 토출부(127)는 피에조 소자 대신에 전기 열 변환 소자를 가질 수도 있다. 즉 토출부(127)는 전기 열변환 소자에 의한 재료의 열 팽창을 이용해서 재료를 토출하는 구성을 갖고 있어도 좋다. 단 피에조 소자를 이용한 토출은 토출되는 액상 재료에 열을 가하지 않기 때문에 액상 재료의 조성에 영향을 주기 어렵다는 이점을 갖는다.
(C. 제어 장치)
다음에 제어 장치(112)의 구성을 설명한다. 도 5에 나타낸 바와 같이 제어 장치(112)는 입력 버퍼 메모리(200)와, 기억 장치(202)와, 처리부(204)와, 주사 구동부(206)와, 헤드 구동부(208)를 구비하고 있다. 입력 버퍼 메모리(200)와 처리부(204)는 서로 통신 가능하게 접속되어 있다. 처리부(204)와, 기억 장치(202)와, 주 사 구동부(206)와, 헤드 구동부(208)는 도면에 나타나 있지 않은 버스에 의해 서로 통신 가능하게 접속되어 있다.
주사 구동부(206)는 제 1 위치 제어 장치(104) 및 제 2 위치 제어 장치(108)와 서로 통신 가능하게 접속되어 있다. 마찬가지로 헤드 구동부(208)는 헤드(114)와 서로 통신 가능하게 접속되어 있다.
입력 버퍼 메모리(200)는 액적 토출 장치(100)의 외부에 위치하는 외부 정보처리 장치(도시 생략)로부터, 도전성 재료(8A)의 액적(D)을 토출하기 위한 토출 데이터를 수취한다. 입력 버퍼 메모리(200)는 토출 데이터를 처리부(204)에 공급하고, 처리부(204)는 토출 데이터를 기억 장치(202)에 저장한다. 도 5에서는 기억 장치(202)는 RAM이다.
처리부(204)는 기억 장치(202) 내의 토출 데이터에 기초하여 피토출부에 대한 노즐(118)의 상대 위치를 나타내는 데이터를 주사 구동부(206)에 공급한다. 주사 구동부(206)는 이 데이터와, 토출 주기에 따른 스테이지 구동 신호를 제 2 위치 제어 장치(108)에 공급한다. 이 결과, 피토출부에 대한 토출 헤드부(103)의 상대 위치가 바뀐다. 한편, 처리부(204)는 기억 장치(202)에 기억된 토출 데이터에 기초하여 도전성 재료(8A)의 토출에 필요한 토출 신호를 헤드(114)에 공급한다. 이 결과, 헤드(114)에서의 대응하는 노즐(118)로부터, 도전성 재료(8A)의 액적(D)이 토출된다.
제어 장치(112)는 CPU, ROM, RAM, 버스를 포함한 컴퓨터이다. 이 때문에 제어 장치(112)의 상기 기능은 컴퓨터에 의해 실행되는 소프트웨어 프로그램에 의해 실현된다. 물론 제어 장치(112)는 전용 회로(하드웨어)에 의해 실현되어도 좋다.
(D. 제조 방법)
다음에 디바이스 제조 장치(1)가 행하는 배선 패턴 형성 방법을 설명한다. 본 실시예의 배선 패턴 형성 방법은 액정 표시 장치의 소자측 기판(10B)(도 13)에 복수의 게이트 배선(34)을 설치하는 공정으로서 실현된다. 이 때문에 본 실시예의 배선 패턴 형성 방법은 액정 표시 장치의 제조 방법의 일부이기도 하다.
(D1. 뱅크층)
먼저 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이 광 투과성을 갖는 기판(10A)의 표면의 전면에 표면 개질 처리를 실시한다. 본 실시예에서는 기판(10A)은 유리 기판이다. 그리고 상기 표면 개질 처리는 HMDS 처리이다. 여기서 HMDS 처리는 헥사메틸디실라산((CH3)3SiNHSi(CH3)3)을 증기 형상으로 물체의 표면에 도포하는 방법이다. HMDS 처리에 의해, 기판(10A) 위에 HMDS층(12)이 형성된다. HMDS층(12) 위에는 나중에 뱅크 패턴(18)(도 7의 (d))이 형성되게 된다. 그리고, HMDS층(12)은 이 뱅크층(18)에 밀착할 수 있을 뿐 아니라, 기판(10A)에도 밀착할 수 있다. 이 때문에, HMDS층(12)은 뱅크 패턴(18)과 기판(10A)을 밀착시키는 밀착층으로서 기능한다.
다음에, HMDS층(12) 위에 유기 감광성 재료를 스핀 코팅법에 의해 도포한다. 이 때, 후술하는 뱅크 패턴(18)의 두께(높이)가 얻어지도록, 유기 감광성 재료를 도포한다. 그 후 도포한 유기 감광성 재료를 광조사에 의해 경화시켜서, 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이 유기 감광성 재료층(14)을 형성한다. 본 실시예에서는 유 기 감광성 재료층(14)의 두께는 약 1 ㎛이다.
여기서 본 실시예의 유기 감광성 재료는 아크릴 수지이다. 단 아크릴 수지 대신에 폴리이미드 수지, 올레핀 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지 등 중 어느 한 고분자 재료에 의해 유기 감광성 재료층(14)을 형성할 수도 있다. 또한 상기 스핀 코팅법 대신에 스프레이 코팅, 롤 코팅, 다이 코팅, 딥 코팅 등 중에서, 유기 감광성 재료를 HMDS층(12) 위에 도포해도 좋다.
다음에, 도 6의 (c)에 나타낸 바와 같이 유기 감광성 재료층(14) 위에 네거티브형의 포토레지스트를 도포하고, 포토레지스트층(16)을 형성한다. 그리고, 도 6의 (d)에 나타낸 바와 같이 배선 패턴의 2 차원적 형상과 대응하는 부분이 차광 마스크(MK)에 의해 덮어진 포토마스크(M1)를 통해서, 포토레지스트층(16)을 노광한다. 그 후, 도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이 노광된 포토레지스트층(16)을 현상한다. 그리고, 도 7의 (b) 및 (c)에 나타낸 바와 같이 유기 감광성 재료층(14)을 에칭하고, 그 후, 에칭 후에 남은 포토레지스트층(16)을 박리한다. 이렇게 하여 유기 감광성 재료층(14)으로부터 뱅크 패턴(18)을 얻는다.
뱅크 패턴(18)은 배선 패턴의 2 차원적 형상을 둘러싸고 있다. 그리고, 뱅크 패턴(18)은 나중의 토출 공정에서, 구획 부재로서 기능한다. 또한 뱅크 패턴(18)을 구성하는 유기계 감광성 재료는 아크릴 수지이므로, 뱅크 패턴(18)은 광 투과성을 갖는다. 여기서 포토리소그래피법에 의한 패터닝법 대신에 인쇄법(소위 완전한 어디티브 프로세스(additive process))에 의해 뱅크 패턴(18)이 형성되어도 좋다. 뱅크 패턴(18)이 배선 패턴의 2 차원적 형상을 둘러싸는 것이라면, 어떤 방법으로 형 성되어도 좋다.
여기서 「배선 패턴의 2 차원적 형상」은 배선 패턴의 저면(즉 기판(10A)과 접하는 부분)의 형상과 대략 동일하다.
또한 무기 골격(실록산 결합)의 주쇄(主鎖)와 유기기(有氣基)를 가진 재료를 뱅크 패턴(18)의 재료로 할 수도 있다. 또한 하층이 무기물이고, 상층이 유기물로 구성된 2 층 이상으로 뱅크 패턴(18)(볼록부)을 형성할 수도 있다. 또한 포토레지스트층(16)를 박리하지 않고, 뱅크 패턴(18) 위에 남겨도 좋다.
뱅크 패턴(18)은 기판(10A) 위에 설치된 HMDS층(12)을 노출하는 복수의 개구부(AP)를 갖고 있다. 그리고, 이들 복수의 개구부(AP)의 각각의 형상이 복수의 게이트 배선(34)의 각각의 2 차원적 형상과 대략 일치한다. 즉, 본 실시예에서는 뱅크 패턴(18)은 나중에 형성되는 복수의 게이트 배선(34)의 각각의 주위를 완전하게 둘러싸는 형상을 갖고 있다.
물론 뱅크 패턴(18)은 각각 서로로부터 분리한 복수의 뱅크부(18B)(도 8)로 이루어져도 좋다. 예를 들면, 소정 거리만큼 벗어나는 동시에 서로 대략 평행하게 위치하는 한 쌍의 뱅크부(18B) 사이에서, 1 개의 게이트 배선(34)의 2 차원적 형상이 둘러싸여져 있어도 좋다. 이 경우에는 게이트 배선(34)의 양단부에 대응하는 부분에 뱅크부(18B)가 없어도 좋다. 즉, 뱅크 패턴(18)이 게이트 배선(34)의 2 차원적 형상의 주위를 완전하게 둘러쌀 필요는 없다.
또한, 개구부(AP)의 상부측의 폭이 개구부(AP)의 저부측(기판(10A)측)의 폭보다 넓은 것이 바람직하다. 그렇게 하면 도전성 재료(8A)의 액적(D)이 보다 확장 습윤되기 쉽기 때문이다.
HMDS층(12) 위에 뱅크 패턴(18)을 형성한 후에, 기판(10A)에 불산 처리를 실시한다. 불산 처리는 예를 들면 2.5 % 불산수용액으로 HMDS층(12)을 에칭하는 처리이다. 여기서는 뱅크 패턴(18)이 마스크로서 기능하고, 도 7의 (d)에 나타낸 바와 같이 개구부(AP)의 저부의 HMDS층(12)이 제거되어서, 기판(10A)이 노출된다. 본 실시예에서는 개구부(AP)의 저부에서 노출된 기판(10A)의 표면이 「패턴 형성 영역(24)」이 된다.
이와 같이, 뱅크 패턴(18)에 의해서 각각의 2 차원적 형상이 둘러싸여진 복수의 패턴 형성 영역(24)이 기판(10A) 위에 형성된다. 이들 복수의 패턴 형성 영역(24)의 각각에 후술하는 토출 공정에 의해서 도전층(8)(도 1의 게이트 배선(34))이 설치되게 된다. 또한, 본 실시예에서는 복수의 패턴 형성 영역(24)이 설치된 후의 기판(10A)이 기체(10)(도 3)에 대응한다.
그런데, 복수의 패턴 형성 영역(24)의 형상은 모두 동일하다. 또한, 각각의 패턴 형성 영역(24)에서, 동일한 형상의 부분(세그먼트라고도 한다)이 반복해서 나타난다. 이 때문에, 이하에서는 1 개의 패턴 형성 영역(24)의 일부분에 착안하여 배선 패턴 형성 방법을 설명한다.
도 8에 나타내는 패턴 형성 영역(24)은 폭 w1을 갖는 제 1 영역(24A)과, 제 1 영역(24A)과 접하는 동시에 폭 w1 이하인 폭 w2을 갖는 제 2 영역(24B, 24C, 24D)을 갖는다. 여기서, 제 1 영역(24A)은 패턴 형성 영역(24) 중 제 1 방향으로 연장하고 있는 부분이다. 그리고, 패턴 형성 영역(24)에서의 제 1 영역(24A)은 나 중의 공정에 의해서 광폭부(34A)가 설치되는 부분이다. 한편, 패턴 형성 영역(24)에서의 제 2 영역(24B, 24C, 24D)은 나중의 공정에 의해 협폭부(34B, 34C, 34D)가 각각 설치되는 부분이다. 제 1 영역(24A)의 폭(w1)은 광폭부(34A)와 대략 동일하다(즉, 약 20 ㎛). 한편, 제 2 영역(24B, 24C, 24D)의 폭(w2)은 협폭부(34B, 34C, 34D)의 폭과 대략 동일하다(즉, 약 10 ㎛).
(D2. 친액화 처리 공정)
다음에, 패턴 형성 영역(24)에 친액성을 부여하는 친액화 처리 공정을 행한다. 친액화 처리 공정으로서는 자외선을 조사하는 자외선(UV) 조사 처리나, 대기분위기 중에서 산소를 처리 가스로 하는 O2 플라즈마 처리 등을 선택할 수 있다. 여기에서는 O2 플라즈마 처리를 실시한다.
O2 플라즈마 처리는 기판(10A)(기체(10))에 대하여, 도면에 나타나 있지 않은 플라즈마 방전 전극으로부터 플라즈마 상태의 산소를 조사하는 처리이다. O2 플라즈마 처리의 조건의 일례는 플라즈마 파워가 50 내지 1000 W, 산소 가스 유량이 50 내지 100 mL/min, 플라즈마 방전 전극에 대한 기체(10)의 상대적 이동 속도가 0.5 내지 10 mm/sec, 기체(基體) 온도가 70 내지 90 ℃이다.
여기서, 패턴 형성 영역(24) 위에서의 액상의 도전성 재료(8A)의 접촉각이 20도 이하가 되도록, 패턴 형성 영역(24)에 대하여 친액화 처리 공정(여기서는 O2 플라즈마 처리)을 행하는 것이 바람직하다. 물론, 본 실시예와 같이 기판(10A)이 유리 기판인 경우에는 그 표면은 액상의 도전성 재료(8A)에 대하여 이미 어느 정도의 친액성을 갖고 있으므로, 친액화 처리 공정을 행하지 않아도 좋은 경우도 있다. 그래도, O2 플라즈마 처리나 자외선 조사 처리를 실시하면, 패턴 형성 영역(24) 위에 남아있을 가능성이 있는 포토레지스트나 HMDS층의 잔류물을 완전하게 제거할 수 있기 때문에, 이들의 친액화 처리 공정을 행하는 것은 바람직하다. 또한, 친액화 처리 공정은 O2 플라즈마 처리와 자외선 조사 처리가 조합된 공정이라도 좋다.
또한, O2 플라즈마 처리 또는 자외선 조사 처리에 의해서 패턴 형성 영역(24) 위의 HMDS층(12)을 충분히 제거할 수 있으므로, 상술한 불산 처리에 의한 HMDS층(12)의 제거를 행하지 않아도 좋은 경우도 있다. 그래도, 상술한 불산 처리와 친액화 처리 공정을 행하면, 패턴 형성 영역(24) 위의 HMDS층(12)을 확실하게 제거할 수 있으므로, 불산 처리와 친액화 처리 공정을 행하는 것은 바람직하다.
(D3. 발액화 처리 공정)
다음에, 뱅크 패턴(18)에 대하여 발액화 처리를 행하고, 그 표면에 발액성을 부여한다. 발액화 처리로서는 4불화탄소(테트라플루오로메탄)를 처리 가스로 하는 플라즈마 처리법(CF4 플라즈마 처리법)을 채용한다. CF4 플라즈마 처리의 조건은, 예를 들면 플라즈마 파워가 50 내지 1000 W, 4불화 탄소 가스 유량이 50 내지 100 mL/min, 플라즈마 방전 전극에 대한 기체 반송 속도가 0.5 내지 1020 mm/sec, 기체 온도가 70 내지 90 ℃이다. 또한, 처리 가스로서는 테트라플루오로메탄 대신에, 다 른 탄화불소계의 가스, 또는 SF6이나 SF5CF3 등의 가스도 이용할 수 있다.
이러한 발액화 처리 공정을 함으로써, 뱅크 패턴(18)을 구성하는 수지 중에 불소기가 유입되므로, 뱅크 패턴(18)의 표면에 높은 발액성이 부여된다. 또한, 상술한 친액화 처리 공정으로서의 O2 플라즈마 처리는 뱅크 패턴(18)의 형성 전에 행할 수도 있다. 단, 아크릴 수지나 폴리이미드 수지 등은 O2 플라즈마에 의한 사전처리가 행해지면, 보다 불소화(발액화)되기 쉽다는 성질이 있으므로, 뱅크 패턴(18)을 형성한 후에 O2 플라즈마 처리하는 것이 바람직하다.
뱅크 패턴(18)에 대한 발액화 처리 공정을 받아도, 패턴 형성 영역(24)의 표면은 먼저 부여된 친액성을 실질적으로 유지할 수 있다. 특히, 본 실시예의 기판(10A)은 유리 기판으므로, 발액화 처리 공정을 받고 있어도, 그 표면(패턴 형성 영역(24))에는 불소기의 유입이 일어나지 않는다. 이 때문에, 패턴 형성 영역(24)의 친액성, 즉 흡습성이 손상되는 경우는 없다.
단, 본 실시예에서는 뱅크 패턴(18)에 대한 발액 처리 공정을 행한 후에, 개구부(AP)의 저부(패턴 형성 영역(24))에 대하여, 다시, 불산 처리를 행한다. 그렇게 하면, 개구부(AP)의 저부에서, 기판(10A)의 표면(유리)이 확실하게 노출되게 되고, 이 결과, 개구부(AP)의 저부에서의 친액성이 보다 확실하게 유지된다.
상술한 친액화 처리 공정 및 발액화 처리 공정에 의해, 뱅크 패턴(18)의 표면의 발액성이 패턴 형성 영역(24)의 발액성보다 높아진다. 본 실시예에서는 패턴 형성 영역(24)은 오히려 친액성을 보인다. 또한, 상술한 바와 같이 본 실시예의 기 판(10A)은 유리로 이루어지므로, CF4 플라즈마 처리를 행해도 패턴 형성 영역(24)에 불소기가 유입되지 않는다. 이 때문에 상기 O2 플라즈마 처리(친액화 처리 공정)를 행하지 않고 CF4 플라즈마 처리(발액화 처리 공정)만을 행해도, 뱅크 패턴(18) 표면의 발액성은 패턴 형성 영역(24)의 발액성보다 높아진다. 단, 상술한 바와 같이 패턴 형성 영역(24) 위의 잔류물이 완전하게 제거되는 이점과 뱅크 패턴(18)이 불소화되기 쉬워지는 이점이 있으므로, 본 실시예에서는 O2 플라즈마 처리를 생략하지 않는다.
또한, 물체 표면의 발액성을 나타내는 지표의 하나는 액상의 재료가 물체 표면상에서 나타내는 접촉각이다. 물체 표면상에서 액상의 재료가 나타내는 접촉각이 작을 수록, 물체 표면은 액상의 재료에 대하여 보다 큰 친액성을 보인다. 본 실시예에서는 패턴 형성 영역(24) 위에서 도전성 재료(8A)가 나타내는 접촉각은 20도 이하이다.
(D4. 토출 공정)
패턴 형성 영역(24)의 표면 개질 처리(친액화 처리 공정)를 행한 후에, 패턴 형성 영역(24)을 덮는 도전성 재료층(8B)을 설치한다. 상세한 내용은 아래와 같다.
우선, 복수의 패턴 형성 영역(24)이 설치된 기체(10)를 액적 토출 장치(100)의 스테이지(106) 위에서 위치 결정한다. 이 결과, 복수의 패턴 형성 영역(24)의 각각의 표면은 X축 방향과 Y축 방향에 평행해진다. 또한, 본 실시예에서는 제 1 방향(즉, 제 1 영역(24A)이 연장하는 방향)과, X축 방향이 일치하도록 스테이지(106) 위에 기판(10A)을 위치 결정한다.
그리고, 액적 토출 장치(100)는 배선 패턴에 대응한 토출 데이터에 따라서 제 1 영역(24A)을 향해서 복수의 액적(D)을 토출한다. 그렇게 하면, 패턴 형성 영역(24)을 덮는 도전성 재료층(8B)을 얻는다. 구체적으로는 액적 토출 장치(100)는 기판(10A)에 대한 노즐(118)의 상대 위치를 2 차원적으로(X축 방향 및 Y축 방향) 변화시킨다. 그리고, 도 9의 (a)에 나타낸 바와 같이 노즐(118)이 제 1 영역(24A)에 대응하는 위치에 도달할 때마다, 노즐(118)로부터 도전성 재료(8A)의 액적(D)을 토출한다. 이 결과, 도 9의 (b)에 나타낸 바와 같이 제 1 영역(24A)에 도전성 재료(8A)의 복수의 액적(D)이 착탄해서 확장 습윤된다. 그리고, 도 9의 (c)에 나타낸 바와 같이 제 1 영역(24A)에 착탄한 복수의 액적(D)이 확장 습윤됨으로써 제 1 영역(24A) 뿐만 아니라 제 2 영역(24B, 24C, 24D)도 덮는 도전성 재료층(8B)이 형성된다.
여기서, 토출 데이터에는 후술하는 활성화 공정 후에 얻어지는 도전층(8)(도 9의 (d))의 두께가 약 1 ㎛이 되도록, 액적(D)의 체적과 수(도트)가 규정되어 있다. 또한, 도 9의 (a) 을 통과하는(d)가 나타내는 단면은 도 8에서의 B'-B단면에 대응하고 있다.
또한, 본 실시예에서는 노즐(118)이 제 2 영역(24B, 24C, 24D)에 대응하는 위치에 도달해도, 액적 토출 장치(100)는 도전성 재료(8A)의 액적(D)을 전혀 토출하지 않는다. 이 때문에 제 2 영역(24B, 24C, 24D)에는 노즐(118)로부터의 액적(D)은 전혀 착탄하지 않는다.
그 대신에 액적 토출 장치(100)는 제 1 영역(24A)과 제 2 영역(24B)(24C, 24D)의 경계선(BR)에 직면하는 위치에 직경 φ1의 액적(D)이 착탄하도록 액적(D)을 토출한다. 경계선(BR)에 직면하는 위치는 다음 1), 2) 및 3) 중 어느 하나에 대응한다:
1) 경계선(BR)에 대한 법선(V)(도 10) 위의 위치. 여기서, 법선(V)은 경계선(BR)의 대략 중앙을 통과하고 있다. 이 경우에는 법선(V) 위의 위치로의 액적(D)의 토출이 제 1 영역(24A)으로 토출되는 액적 중에서, 가장 최초인 것이 바람직하다.
2) 법선(V) 위의 위치로서, 경계선(BR)으로부터 액적(D)의 직경(φ1)의 1/2 배 이상 1 배 이하의 거리에 있는 위치. 실시예 1은 이 경우에 상당한다.
3) 상기 법선(V)과, 제 1 영역(24A)을 이분하는 선분(L)(도 10)이 교차하는 위치(PX)로부터 직경(φ1)의 0 배 이상 1 배 이하의 거리에 있는 위치. 여기서 선분(L)은 제 1 폭(w1) 방향에 직교하는 방향으로 연장하고 있다. 즉 선분(L)은 제 1 영역(24A)의 길이 방향과 평행하다.
상기 1)과 같은 위치에 액적(D)의 중심이 닿도록 액적 토출 장치(100)가 액적(D)을 토출하면 제 1 영역(24A)에 착탄한 액적(D)이 제 2 영역(24B, 24C, 24D)의 입구(EN)에 접하기 쉽다. 특히 상기 2)와 같은 위치에 액적(D)의 중심이 닿도록 액적 토출 장치(100)가 액적(D)을 토출하면 제 1 영역(24A)에 액적(D)이 착탄하는 타이밍과 대략 동시에 액적(D)이 제 2 영역(24B, 24C, 24D)의 입구(EN)에 접한다. 그리고 상기 3)과 같은 위치에 액적(D)의 중심이 닿도록 액적 토출 장치(100)가 액적(D)을 토출해도 착탄한 액적(D)은 확장 습윤되므로 액적(D)은 제 2 영역(24B, 24C, 24D)의 입구(EN)에 접할 수 있다.
또한 액적(D)의 직경(φ1)은 제 1 영역(24A)의 폭(w1) 이하인 동시에 제 2 영역(24B, 24C, 24D)의 폭(w2) 이상이다.
상기와 같이 액적(D)을 토출함으로써, 도 9의 (c)에 나타낸 바와 같이 제 1 영역(24A)에 부여된 액상의 도전성 재료(8A)는 제 1 영역(24A)과 제 2 영역(24B)(또는 24C, 24D)의 경계선(BR)을 초과하여 제 2 영역(24B)(또는 24C, 24D)에 자기 유동(모세관 현상)에 의해 흘러들어 간다. 이 결과, 제 2 영역(24B)(또는 24C, 24D) 위에도 도전성 재료층(8B)이 형성된다. 제 2 영역(24B)(또는 24C, 24D)의 길이가 길고, 1 개의 액적(D)의 체적만으로는 제 2 영역(24B)(또는 24C, 24D)의 전체를 덮는 도전성 재료층(8B)을 형성할 수 없는 경우에는 경계선(BR)에 직면하는 대략 동일한 위치에 복수의 액적(D)이 착탄하도록 노즐(118)로부터 이들 복수의 액적(D)을 토출해도 좋다. 이 때, 동일한 위치를 향해서 복수의 액적(D)을 토출할 때에 사용되는 노즐(118)은 1 개의 동일한 노즐(118)이라도 좋고, 복수의 다른 노즐(118)이라도 좋다.
이하에서는 1 개의 제 1 영역(24A)과, 이 1 개의 제 1 영역(24A)에 접하는 3개의 제 2 영역(24B, 24C, 24D)에 착안해서 본 실시예의 토출 방법을 더욱 상세하게 설명한다.
도 10에 나타낸 바와 같이 제 1 영역(24A)의 길이 방향은 X축 방향과 일치하고 있다. 그리고 제 1 영역(24A)은 각각의 경계선(BR)을 통해서 3 개의 제 2 영역(24B, 24C, 24D)과 접하고 있다. 여기서 제 2 영역(24C, 24D)은 X축 방향으로 연장 된 제 1 영역(24A)의 양단에 위치하고 있다. 또한 제 2 영역(24B)은 제 1 영역(24A)의 도중으로부터 Y축 방향으로 돌출하고 있다. 또한 이 제 2 영역(24B)에는 나중에 협폭부(34B)(도 1), 즉 게이트 전극(44G)이 설치되게 된다.
도 10 및 도 12에 나타낸 바와 같이 토출 데이터에서 1 개의 제 1 영역(24A)에 대하여 10 개의 착탄 위치(CP)(도면 중에서는 CP1 내지 CP10)가 할당되어 있다. 도 10 및 도 12에는 이들 10 개의 착탄 위치를 나타내는 흰 동그라미가 제 1 영역(24A)에 겹쳐져서 그려져 있다. 그리고, 액적 토출 장치(100)는 토출 데이터에 기초하여 이들 10 개의 착탄 위치(CP)에 CP1 내지 CP10의 순서로 액적(D)을 토출한다. 여기서 부호 「CP」에 계속되는 숫자가, 1 개의 제 1 영역(24A)에서, 액적(D)이 토출되는 순서를 나타내고 있다. 또한 도 10 및 도 12에서 이들 착탄 위치(CP)는 X축 방향의 마이너스로부터 플러스 방향(도면의 좌(左)에서 우(右))으로, CP1, CP6, CP2, CP7, CP3, CP8, CP4, CP9, CP5, CP10의 순서로 나열되어 있다.
또한 착탄 위치(CP1, CP2, CP10)를 향해서 토출되는 액적(D)의 직경은 φ1이다. φ1은 제 1 영역(24A)의 폭(w1)과 대략 동일한 동시에, 제 2 영역의 폭(w2)보다 크다. 한편, 착탄 위치(CP3, CP4, CP5, CP6, CP7, CP8, CP9)를 향해서 토출되는 액적(D)의 직경은 φ1보다도 작은 φ2이다. 단, 직경 φ2는 제 2 영역의 폭(w2)보다 크다. 여기서, 특별한 언급이 없는 한, 「액적(D)의 직경」은 X축 방향 및 Y축 방향으로 규정되는 가상 평면에 투영된 액적(D)의 투영 화상의 직경을 의미한다. 또한, 액적(D)의 직경(φ1, φ2)은 토출되는 도전성 재료(8A)의 체적에 의존한다.
그런데 제 1 주사 기간을 개시하기 전에 액적 토출 장치(100)는 토출 헤드부 (103)를 X축 방향으로 상대 이동시켜서, 1 개 노즐(118)의 X좌표를 착탄 위치(CP1)의 X좌표와 일치시킨다. 그 후, 제 1 주사 기간이 시작되면, 액적 토출 장치(100)는 기판(10A)에 대한 노즐(118)의 상대 위치를 Y축 방향의 플러스 방향으로 변화시킨다. 그리고, 제 1 주사 기간 내에, 노즐(118)이 착탄 위치(CP1)에 대응하는 위치에 도달하면, 액적 토출 장치(100)는 도전성 재료(8A)의 액적(D)을 노즐(118)로부터 토출한다. 그렇게 하면, 도전성 재료(8A)의 액적(D)이 착탄 위치(CP1) 위에 착탄(충돌)하고, 착탄 위치(CP1)로부터 그 주위에 확장 습윤된다. 이 결과, 착탄 위치(CP1)와 그 주위에 도전성 재료(8A)가 도포 또는 부여된다.
그런데 본 실시예에서 「주사 기간」은, 도 11에 나타낸 바와 같이 토출 헤드부(103)의 1 변이 Y축 방향을 따라 주사 범위(134)의 일단부(E1)(또는 타단부(E2))으로부터 타단부(E2)(또는 일단부(E1))까지 상대 이동을 1 회 행하는 기간을 의미한다. 여기서, 주사 범위(134)는 기체(10)에서의 복수의 패턴 형성 영역(24)의 전부(全部)에 도전성 재료(8A)를 도포 또는 부여할 때까지, 토출 헤드부(103)의 1 변이 상대적으로 이동하는 범위를 의미한다. 단, 경우에 따라서는 용어 「주사 범위」는 1 개의 노즐(118)이 상대적으로 이동하는 범위를 의미하는 경우도 있고, 1 개의 헤드(114)가 상대적으로 이동하는 범위를 의미하는 경우도 있다. 또한 토출 헤드부(103), 헤드(114), 또는 노즐(118)이 상대적으로 이동한다는 것은 패턴 형성 영역(24)에 대한 이들의 상대 위치가 바뀌는 것이다. 이 때문에 토출 헤드부(103), 헤드(114), 또는 노즐(118)이 절대 정지하여, 기체(10)만이 스테이지(106)에 의해 이동하는 경우에도 토출 헤드부(103), 헤드(114), 또는 노즐(118)이 상대적으로 이 동하는 것으로 표현한다.
제 1 주사 기간이 종료되면 액적 토출 장치(100)는 토출 헤드부(103)를 X축 방향으로 상대 이동시켜서 1 개의 노즐(118)의 X좌표를 착탄 위치(CP2)의 X좌표와 일치시킨다. 그 후 제 2 주사 기간이 시작되면 액적 토출 장치(100)는 기판(10A)에 대한 노즐(118)의 상대 위치를 Y축 방향의 마이너스 방향으로 변화시킨다. 그리고 제 2 주사 기간 내에 노즐(118)이 착탄 위치(CP2)에 대응하는 영역에 도달하면 액적 토출 장치(100)는 도전성 재료(8A)의 액적(D)을 노즐(118)로부터 토출한다. 이 결과 도전성 재료(8A)의 액적(D)이 착탄 위치(CP2) 위로 착탄(충돌)하는 동시에 착탄 위치(CP2)로부터 그 주위에 확장 습윤된다. 이 결과 착탄 위치(CP2)와 그 주위에 도전성 재료(8A)가 도포 또는 부여된다.
도 10에 나타낸 바와 같이 착탄 위치(CP1)는 제 2 영역(24C)에 대응한 경계선(BR)에 직면하고 있다. 이 때문에, 착탄 위치(CP1)에 액적(D)이 착탄하면 바로, 액적(D)은 제 2 영역(24C)으로의 입구(EN)와, 입구(EN)를 둘러싸는 뱅크 패턴(18)의 2 개의 측면에 접한다. 마찬가지로, 착탄 위치(CP2)는 제 2 영역(24B)에 대응한 경계선(BR)에 직면하고 있다. 이 때문에, 착탄 위치(CP2)에 액적(D)이 착탄하면 바로, 액적(D)은 제 2 영역(24B)으로의 입구(EN)와, 입구(EN)를 둘러싸는 뱅크 패턴(18)의 2 개의 측면에 접한다. 이 결과, 액적(D)의 체적의 대부분은 제 1 영역(24A) 위에서 확장 습윤되는 것 보다도, 제 2 영역(24B, 24C)으로 흘러 들어 간다. 제 2 영역(24B, 24C)의 각각의 폭(w2), 또는 각각의 입구(EN)의 폭이 제 1 영역(24A)의 폭(w1)보다도 좁기 때문이다.
따라서, 제 2 영역(24B, 24C)을 향해서 액적(D)을 토출하지 않아도, 제 1 영역(24A)으로부터 제 2 영역(24B, 24C)에 도전성 재료(8A)를 유입할 수 있고, 이 결과, 제 2 영역(24B, 24C)을 덮는 도전성 재료층(8B)을 형성할 수 있다. 특히, 제 2 영역(24B)(게이트 전극(44G)이 형성되는 부분)을 향해서 액적(D)을 토출할 필요가 없으므로, 제 2 영역(24B)의 범위를 초과하여 도전성 재료(8A)가 부착될 가능성이 없다. 즉, 도전성 재료(8A)의 잔류물이 발생하지 않는다. 이 때문에, 제 2 영역(24B)의 2 차원적 형상을 정확하게 반영한 형상을 갖는 도전성 재료층(8B)을 얻을 수 있다. 이 결과, 최종적으로 얻어지는 게이트 전극(44G)의 게이트 폭 및 게이트 길이는 토출 공정에 기인하는 오차를 포함하기 어려워진다.
제 1 주사 기간 및 제 2 주사 기간과 마찬가지로, 제 3 주사 기간으로부터 제 5 주사 기간의 각각에서, 액적 토출 장치(100)는 도 10에 나타내는 착탄 위치(CP3, CP4, CP5)의 각각을 향해서, 각각의 액적(D)을 토출한다.
(D5. 중간 건조 공정)
다음에, 히터(140)를 이용하여, 착탄 위치(CP1 내지 CP5)에 착탄한 도전성 재료(8A)의 복수의 액적(D)을 건조하고, 도전성 재료(8A) 중의 분산매를 제거한다. 이러한 중간 건조 공정에 의해서 최종적으로 발생하는 도전층(8)의 두께를 확보할 수 있다. 본 실시예의 히터(140)는 적외선 램프이다. 단, 중간 건조 공정은 적외선 램프를 사용한 램프 어닐링 대신에, 크세논 램프, YAG 레이저, 아르곤 레이저, 탄산가스 레이저, XeF, XeCl, XeBr, KrF, KrCl, ArF, ArCl 등의 엑시머 레이저 등을 광원으로서 사용한 램프 어닐링이라도 좋다. 이들 광원은 일반적으로는 출력 10 W 이상 5000 W 이하의 범위의 것이 사용되만, 본 실시예에서는 100 W 이상 1000 W 이하의 범위로 충분하다. 또한, 중간 건조 처리는 램프 어닐링 대신에, 기체(10)를 가열하는 일반적인 핫플레이트나, 전기로 등에 의한 건조를 포함해도 좋다.
착탄 위치(CP1 내지 CP5)에 착탄한 5 개의 액적(D)을 건조시킨 후에, 제 6 주사 기간으로부터 제 10 주사 기간의 각각에서, 액적 토출 장치(100)는 도 12에 나타내는 착탄 위치(CP6, CP7, CP8, CP9, CP10)의 각각을 향해서, 1 개 또는 복수의 노즐(118)로부터 각각의 액적(D)을 토출한다.
도 12에 나타낸 바와 같이 착탄 위치(CP10)는 제 1 영역(24A)과 제 2 영역(24D)의 경계선(BR)에 직면하는 위치이다. 이 때문에, 착탄 위치(CP10)에 액적(D)을 토출해서 착탄시킴으로써 제 2 영역(24B, 24C)과 마찬가지로, 제 2 영역(24D)에도 제 1 영역(24A)로부터 액상의 도전성 재료(8A)를 유입할 수 있다. 그리고 이 결과, 제 2 영역(24D)을 향해서 액적(D)을 토출하지 않고, 제 2 영역(24D)을 덮는 도전성 재료층(8B)을 형성할 수 있다.
이와 같이, 도전성 재료(8A)의 10개의 액적(D)을 제 1 영역(24A)에 착탄시킴으로써 제 1 영역(24A)을 덮을 뿐만아니라, 제 1 영역(24A)에 접하는 3개의 제 2 영역(24B, 24C, 24D)도 덮는 도전성 재료층(8B)을 형성할 수 있다.
(D6. 활성화 공정)
기체(10)에 설치된 패턴 형성 영역(24)의 전부에 도전성 재료층(8B)이 설치된 후에, 도전성 재료층(8B)을 활성화시켜서 도전층(8)을 얻는다. 구체적으로는 도전성 재료층(8B)을 소성(가열)하여, 도전성 재료층(8B)에 포함되는 은 입자를 소결 또는 융착시킨다. 그 때문에, 반송 장치(170)가 기판(10A)을 액적 토출 장치(100)로부터 들어서, 클린 오븐(150) 중에 반입한다. 그러면, 클린 오븐(150)은 기판(10A)을 소성(가열)한다.
본 실시예의 활성화 공정은 대기 중에서 행해지는 가열 공정이다. 가열 공정은 필요에 따라 질소, 아르곤, 헬륨 등 비활성 가스 분위기 중 또는 수소 등 환원 분위기 중에서 행해도 좋다. 가열 공정의 처리 온도는 분산매의 비점(증기압), 분위기 가스의 종류나 압력, 도전성 재료층(8B)에서의 은 입자의 분산성이나 산화성 등의 열적 거동, 은 입자를 덮는 코팅 재료의 유무나 양, 기판(10A)의 내열 온도 등을 고려해서 적절하게 결정된다.
본 실시예의 활성화 공정은 도전성 재료층(8B)을 클린 오븐(150)을 사용하여 대기중에서 280 내지 300 ℃로 300 분간 소성(가열)한다. 여기서, 도전성 재료층(8B)에서의 유기 성분을 제거하기 위해서는 도전성 재료층(8B)을 약 200 ℃로 소성(가열)하는 것이 바람직하다. 단, 유리로 이루어지는 기판(10A) 대신에 플라스틱 등의 기판을 사용하는 경우에는 실온 이상 250 ℃ 이하로 소성(가열)하는 것이 바람직하다.
활성화 공정은 상기와 같은 가열 공정 대신에, 도전성 재료층(8B)에 자외광을 조사하는 공정이어도 좋다. 또한, 활성화 공정은 상기와 같은 가열 공정과, 자외광을 조사하는 공정을 조합시킨 공정이라도 좋다.
이상의 공정에 의해서 도전성 재료층(8B)에서의 은 입자 사이의 전기적 접촉이 확보된다. 그리고 이 결과 도전성 재료층(8B)으로부터 제 1 영역(24A)과 제 2 영역(24B, 24C, 24D)을 덮는 도전층(8)(도 9의 (d))이 얻어진다. 즉 1 개의 광폭부(34A)와, 1 개의 협폭부(34B) 및 2 개의 협폭부(34C, 34D)가 형성된다. 상술한 바와 같이 협폭부(34B)는 게이트 전극(44G)이다. 또한 도전층(8)의 두께는 대략 1 ㎛이며, 이 때문에 도전층(8)의 표면과 뱅크 패턴(18)의 표면은 대략 동일한 레벨의 평면을 이룬다.
본 실시예에서는 도전층(8)이 형성된 후에도 뱅크 패턴(18)을 남긴다. 단 활성화 공정 후 뱅크 패턴(18)을 제거해도 좋다. 뱅크 패턴(18)을 제거하기 위해서는 기체(10)에 애싱 처리를 실시하거나, 뱅크 패턴(18)을 용제에 녹이거나, 뱅크 패턴(18)을 물리적으로 제거하면 된다.
애싱 처리의 일례는 플라즈마 애싱이다. 플라즈마 애싱은 산소 플라즈마(플라즈마화한 산소 가스) 등의 가스와 뱅크 패턴(18)을 반응시키고, 뱅크층을 기화시켜서 박리 및 제거하는 처리이다. 구체적으로는 뱅크 패턴(18)은 탄소, 산소, 수소로 구성되므로, 뱅크 패턴(18)이 산소 플라즈마와 화학 반응하면, CO2, H2O 및 O2가 모두 기체 상태로 생성된다. 즉 뱅크 패턴(18)을 기화해서 기체로부터 박리할 수 있다.
애싱 처리의 다른 일례는 오존 애싱이다. 오존 애싱의 기본 원리는 우선 O3(오존)을 분해해서 반응성 가스의 O+(산소 래디컬)를 얻는다. 그리고 이 O+와 뱅크 패턴(18)을 화학 반응시킨다. 이 화학 반응에 의해 CO2, H2O 및 O2가 모두 기체 상태로 생성된다. 즉 뱅크 패턴(18)을 기화해서 기체로부터 박리할 수 있다.
(D7. TFT 소자의 제조)
게이트 배선(34)의 광폭부(34A)와, 게이트 배선(34)의 협폭부(34B, 34C, 34D)를 형성한 후에, TFT(Thin Film Transistor) 소자를 형성한다. 이하에서는 도 13을 참조하면서, 1 개의 화소 영역에 착안하여, TFT 소자의 제조 공정을 설명한다.
먼저 CVD법과 패터닝에 의해서 도 13의 (a)에 나타낸 바와 같이 게이트 배선(34)과 뱅크 패턴(18)을 덮는 게이트 절연막(42)과, 게이트 전극(44G)에 대응해서 설치된 반도체층(35)과, 반도체층(35) 위에서 소정의 간격을 두고 서로로부터 떨어져서 위치하는 2 개의 접합층(37S, 37D)을 형성한다. 게이트 절연막(42)의 두께는 약 200 nm이다. 반도체층(35)은 비정질 실리콘(a-Si)으로 이루어지고, 반도체층(35)의 두께는 200 nm 내지 300 nm의 범위에 있다. 여기서, 반도체층(35)에서 게이트 절연막(42)을 통해서 게이트 전극(44G)과 겹치는 부분이 채널 영역이 된다. 한편 2 개의 접합층(37S, 37D)은 n+형 비정질 실리콘으로 이루어지고, 2 개의 접합층(37S, 37D)의 각각의 두께는 약 50 nm이다. 이들 2 개의 접합층(37S, 37D)은 나중에 형성되는 소스 전극(44S) 및 드레인 전극(44D)에 각각 접속되게 된다.
2 개의 접합층(37S, 37D)을 형성한 후에, 도 13의 (b)에 나타낸 바와 같이 2 개의 접합층(37S, 37D)과, 반도체층(35)과, 게이트 절연막(42)을 덮도록, 폴리이미드 수지의 전구체를 스핀 코팅법으로 도포해서 광 경화하고, 약 3 ㎛(3000nm) 두께의 층간 절연층(45)을 형성한다. 여기서, 도포되는 폴리이미드 수지의 전구체의 양은 층간 절연층(45)이 하지의 반도체층(35)과 2 개의 접합층(37S, 37D)에 의해 발 생하는 단차를 흡수하도록 설정되어 있다. 이 때문에, 층간 절연층(45)의 표면은 평탄해진다.
그리고, 도 13의 (c)에 나타낸 바와 같이 소스 전극선(44SL)이 설치되게 되는 부분과, 소스 전극(44S)이 설치되는 부분과, 드레인 전극(44D)이 설치되게 되는 부분이 노출되도록, 층간 절연층(45)을 패터닝한다. 이 결과, 층간 절연층(45)은 소스 전극선(44SL)의 형상과, 소스 전극(44S)의 형상과, 드레인 전극(44D)의 형상을 둘러싸게 된다. 또한, 이렇게 패터닝된 층간 절연층(45)을 「뱅크 패턴(46)」이라고도 표기한다.
그 후, 뱅크 패턴(46)이 둘러싸는 각각의 부분에, 액적 토출 장치(100)를 사용해서 도전성 재료층을 설치한다. 그리고, 도전성 재료층을 활성화함으로써 도 13의 (d)에 나타낸 바와 같이 소스 전극선(44SL)과, 소스 전극(44S)과, 드레인 전극(44D)을 얻는다. 여기서 소스 전극(44S)의 일단부는 접합층(37S) 위에 위치하고, 타단부는 소스 전극선(44SL)에 접하고 있다. 또한 드레인 전극(44D)은 접합층(37D) 위에 위치하고 있다.
본 실시예에서는 게이트 전극(44G)과, 반도체층(35)과, 게이트 전극(44G)과 반도체층(35) 사이에 위치하는 게이트 절연막(42)과, 접합층(37S)과, 접합층(37S)을 통해서 반도체층(35)에 접속된 소스 전극(44S)과, 접합층(37D)과, 접합층(37D)을 통해서 반도체층(35)에 접속된 드레인 전극(44D)을 포함한 부분이 TFT 소자(44)이다.
다음에, 소스 전극선(44SL) 및 소스 전극(44S)을 덮는 제 2 절연층(45A)과, 드레인 전극(44D)을 덮는 제 2 절연층(45B)을 포토리소그래피법에 의해 형성한다. 이 때, 하지의 단차가 흡수되도록, 제 2 절연층(45A, 45B)을 형성한다. 그렇게 하면, 제 2 절연층(45A, 45B)과 뱅크 패턴(46)은 동일한 레벨의 평면을 제공하게 된다. 여기서, 제 2 절연층(45B)을 형성할 때에, 제 2 절연층(45B)을 관통해서 드레인 전극(44D)에 도달하는 콘택트홀(45C)도 동시에 형성한다. 또한, 콘택트홀(45C)은 드레인 전극(44D)측의 개구의 직경이 다른쪽 개구의 직경보다도 작은 형상을 갖고 있다. 즉, 콘택트홀(45C)은 테이퍼 형상을 갖고 있다.
제 2 절연층(45A, 45B)을 형성한 후에, 스퍼터링법 및 공지의 패터닝 기술 을 이용하여, 제 2 절연층(45A, 45B) 위와, 뱅크 패턴(46) 위에, ITO막을 형성해서 패터닝한다. 그렇게 하면, 제 2 절연층(45A, 45B)과, 뱅크 패턴(46)을 덮는 화소 전극(36)을 얻는다. 이 때 동시에, 화소 전극(36)과, 드레인 전극(44D)이 콘택트홀(45C)을 통해서 전기적으로 접속되게 된다.
그리고, 화소 전극(36)과, 뱅크 패턴(46)과, 제 2 절연층(45A, 45B)을 덮도록 폴리이미드 수지를 도포해서 경화함으로써 폴리이미드 수지층을 형성한다. 그리고, 얻어진 폴리이미드 수지층의 표면을 소정 방향으로 러빙함으로써 배향막(41P)을 얻는다. 이상의 공정에 의해서 도 13의 (e)에 나타낸 바와 같은 소자측 기판(10B)을 얻는다.
그리고, 소자측 기판(10B)과, 도면에 나타나 있지 않은 대향 기판을 도면에 나타나 있지 않은 스페이서를 통해서 접합시킨다. 그리고, 스페이서에 의해 확보된 소자측 기판(10B)과 대향 기판(도시 생략) 사이에 액정 재료를 유입해서 밀폐함으 로써 액정 표시 장치를 얻는다.
<실시예 2>
본 실시예는 제 1 영역(24A)으로 도전성 재료(8A)의 액적(D)을 토출하는 방법이 실시예 1의 방법과 다른 점을 제외하고, 실시예 1과 기본적으로 동일하다. 이 때문에, 실시예 1의 구성 요소와 동일한 구성 요소에는 동일한 참조 부호를 붙인다. 또한 실시예 1에서의 설명과 중복되는 설명은 기재를 간결하게 하는 것을 목적으로서 생략한다.
도 14 및 도 15에 나타낸 바와 같이 본 실시예에서는 토출 데이터에서, 1 개의 제 1 영역(24A)에 대하여 9개의 착탄 위치(CP)(도면 중에서는 CP1 내지 CP9)가 할당되어 있다. 도 14 및 도 15에는 이들 9 개의 착탄 위치를 나타내는 흰 동그라미가 제 1 영역(24A)에 겹쳐져서 그려져 있다. 그리고, 액적 토출 장치(100)는 토출 데이터에 기초하여 이들 9 개의 착탄 위치(CP)에, CP1 내지 CP9의 순서로 액적(D)을 토출한다. 여기서, 부호 「CP」에 계속되는 숫자가, 1 개의 제 1 영역(24A)에서, 액적(D)이 토출되는 순서를 나타내고 있다. 또한, 도 14 및 도 15에서, 이들 착탄 위치(CP)는 X축 방향의 마이너스로부터 플러스 방향(지면의 좌로부터 우)으로, CP2, CP4, CP1, CP7, CP5, CP8, CP6, CP9, CP3의 순서로 나열되어 있다.
도 14에 나타낸 바와 같이 착탄 위치(CP1)는 제 2 영역(24B)의 경계선(BR)에 직면하지 않고 있다. 그러나, 이들 9개의 착탄 위치(CP) 중 착탄 위치(CP1)는 제 2 영역(24B)의 경계선(BR)에 가장 가깝다. 한편, 착탄 위치(CP2)는 제 2 영역(24C)의 경계선(BR)에 직면하고 있다. 그리고 9 개의 착탄 위치(CP) 중 착탄 위치(CP2)는 제 2 영역(24C)의 경계선(BR)에 가장 가깝다. 또한 착탄 위치(CP3)는 제 2 영역(24D)의 경계선(BR)에 직면하고 있다. 그리고 9 개의 착탄 위치(CP) 중 착탄 위치(CP3)는 제 2 영역(24D)의 경계선(BR)에 가장 가깝다. 또한 착탄 위치(CP)가 경계선(BR)에 「직면」할 경우의 착탄 위치(CP)와 경계선(BR)의 위치 관계의 설명은 실시예 1에 기재되어 있으므로, 중복을 피하는 목적에서 여기에서는 기재하지 않는다.
본 실시예의 토출 공정에 의하면, 경계선(BR)에 가장 가까운 착탄 위치(CP)에 액적(D)이 착탄할 경우에, 그 착탄 위치(CP)에 액적(D)이 착탄한 시점(시점(TA))으로부터, 착탄한 그 액적(D)이 자기 유동(모세관 현상)에 의해, 제 2 영역(24B)에서 폭(w2)에 걸쳐서 확장 습윤되는 시점(시점(TB))까지, 이 액적(D)은 제 1 영역(24A)에서의 다른 액적(D)과 접하지 않는다. 즉, 이 기간에 걸쳐서, 경계선(BR)에 가장 가까이에 착탄한 액적(D)은 다른 액적(D)으로부터 고립된다. 또한, 도 14는 시점(TA)에서의 액적(D)의 범위를 실선으로 나타내고, 시점(TB)에서의 액적(D)의 범위를 점선으로 나타내고 있다.
또한, 본 실시예에서는 시점(TA)으로부터, 착탄 위치(CP)로부터의 액적(D)이 제 2 영역(24B)의 전역을 덮는 시점(시점(TC))까지의 사이에서도, 이 액적(D)은 제 1 영역(24A)에서의 다른 액적(D)과 접하지 않는다. 여기서 시점(TC)은 시점(TB) 이후의 시점이다.
또한, 본 실시예에서는 하등 경계선(BR)에 직면하지 않는 착탄 위치(CP) 중, 어떤 1 개의 경계선(BR)에 가장 가까운 착탄 위치(CP)를 향해서 액적(D)을 토출하 는 경우에는 그 액적(D)의 토출을 다른 착탄 위치(CP)로의 토출보다도 최우선으로 한다. 구체적으로는 착탄 위치(CP1)로의 액적(D)의 토출을 최우선으로 한다.
본 실시예의 토출 공정은 아래와 같다. 우선, 제 1 주사 기간을 개시하기 전에, 액적 토출 장치(100)는 토출 헤드부(103)를 X축 방향으로 상대 이동시키고, 1 개의 노즐(118)의 X좌표를 착탄 위치(CP1)의 X좌표와 일치시킨다. 그 후, 제 1 주사 기간이 시작되면, 액적 토출 장치(100)는 기판(10A)에 대한 노즐(118)의 상대 위치를 Y축 방향의 플러스 방향으로 변화시킨다. 그리고, 제 1 주사 기간 내에, 노즐(118)이 착탄 위치(CP1)에 대응하는 위치에 도달하면, 액적 토출 장치(100)는 도전성 재료(8A)의 액적(D)을 노즐(118)로부터 토출한다. 그렇게 하면, 도전성 재료(8A)의 액적(D)이 착탄 위치(CP1) 위에 착탄(충돌)하고, 착탄 위치(CP1)로부터 그 주위로 확장 습윤된다. 이 결과, 착탄 위치(CP1)와 그 주위에 도전성 재료(8A)가 도포 또는 부여된다.
도 14에 나타낸 바와 같이 착탄 위치(CP1)는 9 개의 착탄 위치(CP) 중, 제 2 영역(24B)에 대응하는 경계선(BR)에 가장 가깝다. 이 때문에, 착탄 위치(CP1)에 액적(D)이 착탄하면, 시점(TA)으로부터 시점(TB)까지 사이에, 그 액적(D)은 제 2 영역(24B)으로의 입구(EN)와, 제 2 영역(24B)으로의 입구(EN)를 둘러싸는 뱅크 패턴(18)의 2 개의 측면에 도달한다. 그렇게 하면, 액적(D)의 대부분의 체적은 제 1 영역(24A) 위에서 확장 습윤되는 것보다도, 제 2 영역(24B)에 흘러 들어 온다. 제 2 영역(24B)의 폭(w2), 또는 제 2 영역의 입구(EN)의 폭이 제 1 영역(24A)의 폭(w1)보다도 좁기 때문이다. 이렇게 하여, 제 2 영역(24B)을 향해서 액적(D)을 토출하지 않아도, 제 1 영역(24A)으로부터 제 2 영역(24B)에 도전성 재료(8A)를 유입할 수 있고, 이 결과, 제 2 영역(24B)을 덮는 도전성 재료층(8B)을 형성할 수 있다.
여기서, 착탄한 액적(D)이 제 2 영역(24B)의 입구(EN)와, 제 2 영역(24B)의 입구(EN)를 둘러싸는 뱅크 패턴(18)의 2 개의 측면에 도달하기 전에, 제 1 영역(24A)에 부여된 다른 액적(D)과 접하는 경우에는 표면 장력에 의해 2 개의 액적(D)이 서로 수축해버린다. 따라서, 그러한 경우에는 제 2 영역(24B)에 도전성 재료(8A)가 흘러 들어 가지 않을 수도 있다.
그러나, 본 실시예의 토출 방법에 의하면, 액적(D)이 착탄 위치(CP1)에 착탄한 시점(TA)으로부터, 그 액적(D)이 제 2 영역(24B)에서 폭(w2)에 걸쳐서 확장 습윤되는 시점(TB)에 이르기까지, 그 액적(D)은 다른 액적(D)과 접하지 않는다. 이 때문에, 착탄 위치(CP1)가 경계선(BR)에 직면하지 않고 있어도, 액적(D)은 제 2 영역(24B) 내에 흘러 들어 갈 수 있다.
상기와 같이 도전성 재료(8A)의 액적(D)을 토출함으로써, 경계선(BR)에 가장 가까운 착탄 위치에 착탄한 1 개의 액적(D)의 체적의 대부분은 경계선(BR)을 통해서 제 2 영역(24B)에 흘러 들어 간다. 그리고, 제 2 영역(24B)에 흘러 들어 간 액적(D)(도전성 재료(8A))에 의해서 제 2 영역(24B)을 덮는 도전성 재료층(8B)이 형성된다.
따라서, 본 실시예에 의하면 제 2 영역(24B)에 액적(D)을 착탄시키지 않아도 제 1 영역(24A)으로부터 제 2 영역(24B)에 도전성 재료(8A)를 유입할 수 있고, 이 결과 제 2 영역(24B)을 덮는 도전성 재료층(8B)을 형성할 수 있다. 특히, 제 2 영 역(24B)(게이트 전극(44G)이 형성되는 부분)을 향해서 액적(D)을 토출할 필요가 없으므로 제 2 영역(24B)의 범위를 초과하여 도전성 재료(8A)가 부착될 가능성이 없다. 즉, 도전성 재료(8A)의 잔류물이 발생하지 않는다. 이 때문에 제 2 영역(24B)의 2 차원적 형상을 정확하게 반영한 형상을 갖는 도전성 재료층(8B)이 얻어진다. 이 결과, 최종적으로 얻어지는 게이트 전극의 게이트 폭 및 게이트 길이는 토출 공정에 기인하는 오차를 포함하기 어려워진다.
착탄 위치(CP1)에 액적(D)을 토출한 후에, 제 2 주사 기간으로부터 제 9 주사 기간의 각각에서, 액적 토출 장치(100)는 도 14 및 도 15에 나타내는 착탄 위치(CP2 내지 CP9)의 각각을 향해서 노즐(118)로부터 액적(D)을 토출한다.
기체(10)에 설치된 복수의 패턴 형성 영역(24)의 전부에 도전성 재료층(8B)이 설치된 후에, 도전성 재료층(8B)을 활성화한다. 이 목적에서, 반송 장치(170)는 기체(10)을 클린 오븐(150)의 내부에 위치시킨다. 그리고 클린 오븐(150)이 기판(10A)을 가열하면 도전성 재료층(8B)에서의 은 입자가 소결 또는 융착하고 패턴 형성 영역(24)을 덮는 도전층(8)이 얻어진다. 여기서 패턴 형성 영역(24) 중 제 1 영역(24A)을 덮는 도전층(8)이 광폭부(34A)이고, 제 2 영역(24B)을 덮는 도전층(8)이 협폭부(34B)(즉 게이트 전극(44G))이며, 제 2 영역(24C, 24D)을 덮는 도전층(8)이 협폭부(34C, 34D)이다.
<실시예 3>
본 실시예는 뱅크 패턴(18)이 패턴 형성 영역(24)(제 1 영역(24A), 제 2 영역(24B, 24C, 24D))을 둘러싸는 대신에 발액 패턴(58)이 패턴 형성 영역(64)(제 1 영역(64A), 제 2 영역(64B, 64C, 64D))을 둘러싸는 점을 제외하고, 실시예 1 또는 2와 기본적으로 동일하다. 이 때문에 실시예 1 또는 2의 구성 요소와 동일한 구성 요소에는 동일한 참조 부호를 붙인다. 또한, 실시예 1 또는 2에서의 설명과 중복되는 설명은 기재를 간결하게 하는 것을 목적으로서, 생략한다.
우선 기판(10A)의 표면에 발액화 처리를 행한다. 발액화 처리의 방법의 하나로서, 기판(10A)의 표면에, 유기 분자막 등으로 이루어지는 자체 조직화막을 형성하는 방법이 있다.
유기 분자막을 구성하는 분자는 기판(10A)에 결합 가능한 관능기와, 기판(10A) 표면의 특성을 개질(표면 에너지를 제어)하는 관능기와, 이들의 관능기를 연결하는 탄소의 노르말 사슬(normal chain) 또는 일부 분기한 탄소 사슬을 구비하고 있다. 그리고, 이 분자는 기판에 결합해서 분자막, 예를 들면 단분자막을 형성한다.
자체 조직화막은 서로 동일한 방향으로 배향한 분자로 이루어지는 막이다. 이러한 분자는 기판(10A)의 표면 등의 하지를 구성하는 원자와 반응 가능한 결합성 관능기와, 그 이외의 노르말 사슬 분자로 이루어진다. 그리고, 이 분자는 노르말 사슬 분자의 상호 작용의 덕분에 극히 높은 배향성을 갖고 있다. 또한, 서로 동일한 방향으로 배향한 분자로부터 자체 조직화막이 이루어지므로, 자체 조직화막의 두께는 극히 얇다. 또한, 그 두께는 분자 레벨에서 균일하다. 또한, 자체 조직화막의 표면에 걸쳐서 단분자의 동일한 부위가 위치하고 있으므로, 자체 조직화막의 표면 특성(예를 들면, 발액성)도 표면에 걸쳐서 균일하다.
자체 조직화막이 되는 유기 분자막을 구성할 수 있는 화합물로서, 발액성을 보이는 화합물의 일례는 플루오로알킬실란(이하 FAS라고도 한다)이다. FAS가 하지의 기판(10A)에 결합하면, 자유 표면에 플루오로알킬기가 위치하도록 분자가 배향되어서 자체 조직화막(이하 FAS막이라고도 한다)을 형성한다. 플루오로알킬기가 정렬한 FAS막의 표면은 표면 에너지가 작고, 이 때문에 발액성을 보인다. 이렇게 기판(10A)의 표면에 FAS막이 형성됨으로써 기판(10A)의 표면에 발액성이 부여된다. 또한, FAS막은 기판(10A)의 표면에 발액성을 부여할 뿐만아니라, 기판(10A)에 대한 밀착성도 높으므로, 내구성에 뛰어나다.
FAS에는 헵타데카플루오로-1,1,2,2 테트라히드로디실트리에톡시실란, 헵타데카플루오로-1,1,2,2 테트라히드로디실트리메톡시실란, 헵타데카플루오로-1,1,2,2 테트라히드로디실트리클로로실란, 트리데카플루오로-1,1,2,2 테트라히드로옥틸트리에톡시실란, 트리데카플루오로-1,1,2,2 테트라히드로옥틸트리메톡시실란, 트리데카플루오로-1,1,2,2 테트라히드로옥틸트리클로로실란, 트리플루오로프로필트리메톡시실란 등의 플루오로알킬실란 등이 있다. 사용시에는 하나의 화합물을 단독으로 사용하는 것도 바람직하지만, 2 종 이상의 화합물을 조합시켜서 사용해도 본 발명의 소기의 목적을 손상하지 않으면 제한되지 않는다.
보다 구체적으로는 FAS는 일반적으로 구조식 RnSiX(4-n)로 나타낸다. 여기서 n은 1 이상 3 이하의 정수를 나타내고, X는 메톡시기, 에톡시기, 할로겐 원자 등의 가수 분해기를 나타낸다. 또한, R은 플루오로알킬기이며, (CF3)(CF3)x(CH3)y(여기에 서 x는 0 이상 10 이하의 정수, y는 0 이상 4 이하의 정수)의 구조를 가지고, 복수개의 R 또는 X가 Si에 결합하고 있을 경우에는 R 또는 X는 각각 전부 동일해도 좋고 달라도 좋다. X로 나타내는 가수 분해기는 가수 분해에 의해 실라놀을 형성하고, 기판(10A)(유리, 실리콘) 등의 하지의 히드록실기와 반응해서 실록산 결합으로 기판(10A)과 결합한다. 한편, R은 표면에 (CF3) 등의 플루오로기를 갖기 때문에, 하지 물체(여기에서는 기체(10A))의 표면을 젖지 않는(표면 에너지가 낮은) 표면으로 개질한다.
기판(10A) 위에 FAS막을 기상으로부터 형성하는 방법은 다음과 같다. 상기 원료 화합물(즉, FAS)과 기판(10A)을 동일한 밀폐 용기 중에 넣어 두고, 실온의 경우에는 2 내지 3 일 정도 방치한다. 그렇게 하면 기판(10A) 위에 유기 분자막으로 이루어지는 자체 조직화막(즉, FAS막)이 형성된다. 또한, 밀폐 용기 전체를 100 ℃로 유지하는 경우에는 3 시간 정도에서 기판(10A) 위에 FAS막이 형성된다.
또한, 기판(10A) 위에 FAS막을 액상으로 형성하는 방법은 다음과 같다. 우선, 기판(10A)의 표면에 자외광을 조사하거나, 용매에 의해 세정하여 마운트 센터 처리를 실시한다. 그리고, 원료 화합물(즉, FAS)을 포함하는 용액 중에 기판(10A)를 침적하고, 세정, 건조하면, 기판(10A) 위에 자체 조직화막(FAS막)이 얻어진다. 또한, 기판(10A) 표면의 사전 처리는 적당히 생략해도 좋다.
이상과 같이 하여 도 16의 (a)에 나타낸 바와 같이 기판(10A) 위에 발액막(FAS막)(56)을 설치한다. 그리고, 도 16의 (b)에 나타낸 바와 같이 배선 패턴의 2 차원적 형상을 둘러싸는 부분이 차광 마스크(MK)에 의해 덮어진 포토마스크(M1)를 통해서, FAS막(56)을 노광한다. 그렇게 하면, 광(光)이 조사된 부분의 발액막(56)이 분해되므로, 도 16의 (c)에 나타내는 발액 패턴(58)이 형성된다. 동시에, 발액 패턴(58)에 의해서 각각의 2 차원적 형상이 둘러싸이는 복수의 부분(기판(10A)의 표면)이 노출된다.
본 실시예에서는 발액 패턴(58)은 나중에 형성되는 복수의 게이트 배선(34)의 각각의 주위를 완전하게 둘러싸는 형상을 갖고 있다. 물론, 발액 패턴(58)은 각각 서로로부터 분리한 복수의 발액부(58B)(도 17)로 이루어져도 좋다. 예를 들면, 소정의 거리만큼 벗어나는 동시에 서로 대략 평행하게 위치하는 한 쌍의 발액부(58B) 사이에서, 1 개의 게이트 배선(34)의 2 차원적 형상이 둘러싸여져도 좋다. 이 경우에는 게이트 배선(34)의 양단부에 대응하는 부분에 발액부(58B)가 없어도 좋다. 즉, 발액 패턴(58)이 게이트 배선(34)의 2 차원적 형상의 주위를 완전히 둘러쌀 필요는 없다.
본 실시예에서는 발액 패턴(58)에 의해 각각의 2 차원적 형상이 둘러싸여진 복수의 부분의 각각을 「패턴 형성 영역(64)」이라고도 표기한다.
또한, 물체 표면의 발액성을 나타내는 지표의 하나는 액상의 재료가 물체 표면 위에서 나타내는 접촉각이다. 물체 표면 위에서 액상의 재료가 나타내는 접촉각이 클수록 물체 표면은 액상의 재료에 대하여 보다 큰 발액성을 보인다. 본 실시예에서는 발액 패턴(58) 위에서 도전성 재료(8A)가 나타내는 접촉각은 패턴 형성 영역(64) 위에 도전성 재료(8A)가 나타내는 접촉각보다도 30°이상 크다.
도 17에 나타낸 바와 같이 복수의 패턴 형성 영역(64)의 각각은 폭(w1)을 갖는 제 1 영역(64A)과, 제 1 영역(64A)과 접하는 동시에 폭(w1)보다도 좁은 폭(w2)을 갖는 제 2 영역(64B, 64C, 64D)을 갖는다. 여기서, 제 1 영역(64A)은 패턴 형성 영역(64) 중 제 1 방향으로 연장하고 있는 부분이다. 그리고, 패턴 형성 영역(64)에서의 제 1 영역(64A)은 나중의 공정에 의해서 광폭부(34A)(도 1)가 설치되는 부분이다. 한편, 패턴 형성 영역(64)에서의 제 2 영역(64B, 64C, 64D)은 나중의 공정에 의해서 협폭부(34B, 34C, 34D)(도 1)가 각각 형성되는 부분이다. 제 1 영역(64A)의 폭(w1)은 광폭부(34A)와 대략 동일하다(즉, 약 20 ㎛). 한편, 제 2 영역(64B, 64C, 64D)의 폭(w2)은 협폭부(34B, 34C, 34D)의 폭과 대략 동일하다(즉, 약 10 ㎛).
이와 같이, 복수의 패턴 형성 영역(64)의 각각의 2 차원적 형상은 실시예 1 또는 2의 패턴 형성 영역(24)의 2 차원적 형상과 동일하다. 또한, 패턴 형성 영역(64)이 설치된 후의 기판(10A)이 기체(10)(도 3)에 대응한다.
패턴 형성 영역(64)에는 발액막(56)이 형성되어 있지 않으므로, 패턴 형성 영역(64)의 발액성은 발액 패턴(58)의 발액성보다도 낮다. 오히려, 본 실시예에서는 패턴 형성 영역(64)은 도전성 재료(8A)의 액적(D)에 대하여 친액성을 보인다. 패턴 형성 영역(64)은 기판(10A)의 표면이며, 그리고, 실시예 1에서 설명한 바와 같이 기판(10A)이 유리 기판이기 때문이다.
패턴 형성 영역(64)을 형성한 후에, 액적 토출 장치(100)는 실시예 1 또는 2에서 설명한 토출 공정에 따라서, 패턴 형성 영역(64) 위에 도전층(8)(게이트 배선 (34))을 형성한다.
구체적으로는 액적 토출 장치(100)는 기체(10)에 대한 노즐(118)의 상대 위치를 2 차원적(X축 방향 및 Y축 방향)으로 변화시킨다. 그리고, 도 18의 (a)에 나타낸 바와 같이 노즐(118)이 제 1 영역(64A)에 대응하는 위치에 도달할 때마다 노즐(118)로부터 도전성 재료(8A)의 액적(D)을 토출한다. 이 결과, 도 18의 (b)에 나타낸 바와 같이 제 1 영역(64A)에 도전성 재료(8A)의 복수의 액적(D)이 착탄해서 확장 습윤된다. 그리고, 도 18의 (c)에 나타낸 바와 같이 제 1 영역(64A)에 착탄한 복수의 액적(D)이 확장 습윤됨으로써 제 1 영역(64A) 뿐만아니라 제 2 영역(64B, 64C, 64D)도 덮는 도전성 재료층(8B)이 형성된다.
그 후, 클린 오븐(150)을 사용해서 도전성 재료층(8B)을 활성화(여기에서는 가열)함으로써 도 18의 (d)에 나타내는 도전층(8)을 얻는다. 또한, 도 18의 (a) 내지 (d)가 나타내는 단면은 도 17에서의 B'-B 단면에 대응하고 있다.
따라서, 본 실시예에 의하면, 제 2 영역(64B, 64C, 64D)을 향해서 액적(D)을 토출하지 않아도, 제 1 영역(64A)으로부터 제 2 영역(64B, 64C, 64D)에 도전성 재료(8A)를 유입할 수 있고, 이 결과, 제 2 영역(64B, 64C, 64D)을 덮는 도전성 재료층(8B)을 형성할 수 있다. 특히, 제 2 영역(64B)(게이트 전극(44G)이 형성되는 부분)을 향해서 액적(D)을 토출할 필요가 없으므로, 제 2 영역(64B)의 범위를 초과하여 도전성 재료(8A)가 부착될 가능성이 없다. 즉, 도전성 재료(8A)의 잔류물이 발생하지 않는다. 이 때문에, 제 2 영역(64B)의 2 차원적 형상을 정확하게 반영한 2 차원적 형상을 갖는 도전성 재료층(8B)을 얻을 수 있다. 이 결과, 최종적으로 얻어 지는 게이트 전극(44G)의 게이트 폭 및 게이트 길이는 토출 공정에 기인하는 오차를 포함하기 어려워진다.
상기 실시예에 의하면, 본 발명은 액정 표시 장치에서의 TFT용 게이트 전극의 제조에 적용되었다. 그러나, 본 발명은 유기 일렉트로루미네선스 표시 장치에서의 TFT용 게이트 전극의 제조 등, 다른 표시 장치에서의 각종 전극의 제조에 적용되어도 좋다. 또한, 플라즈마 표시 장치에서의 어드레스 전극이나, SED(Surface-Conduction Electron-Emitter Display) 또는 FED(Field Emission Display)에서의 금속 배선의 제조에 적용되어도 좋다.
또한, 본 명세서에서는 액정 표시 장치, 일렉트로루미네선스 표시 장치, 플라즈마 표시 장치, SED, FED 등을 「전기 광학 장치」라고 표기 하는 경우도 있다. 여기서, 본 명세서에서 말하는 「전기 광학 장치」는 복굴절성의 변화나, 광학 활성의 변화나, 광 산란성의 변화 등의 광학적 특성의 변화(소위 전기 광학 효과)를 이용하는 장치에 한정되지 않고, 신호 전압의 인가에 따라서 광을 사출, 투과 또는 반사하는 장치 전반을 의미한다.
(전자 기기)
본 발명의 전자 기기의 구체적인 예를 설명한다. 도 19의 (a)에 나타내는 휴대 전화(600)는 상기 실시예의 제조 방법에 의해 제조된 전기 광학 장치(601)를 구비하고 있다. 도 19의 (b)에 나타내는 휴대형 정보 처리 장치(700)는 키보드(701)와, 정보 처리 본체(703)와, 상기 실시예의 제조 방법에 의해 제조된 전기 광학 장치(702)를 구비하고 있다. 이러한 휴대형 정보 처리 장치(700)의 보다 구체적인 예 는 워드프로세서, 퍼스널 컴퓨터이다. 도 19의 (c)에 나타내는 손목 시계형 전자 기기(800)는 상기 실시예의 제조 방법에 의해 제조된 전기 광학 장치(801)를 구비하고 있다. 이와 같이, 도 19의 (a) 내지 (c)에 나타내는 전자 기기는 상기 실시예의 제조 방법에 의해 제조된 전기 광학 장치를 구비하고 있으므로, TFT 특성이 양호하고, 이 때문에 표시가 양호한 전기 광학 장치를 갖는 전자 기기를 얻을 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 적합한 실시예를 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 상술한 예에서 나타낸 각 구성 부재의 모든 형상이나 조합 등은 일례이며, 본 발명의 주지로부터 일탈하지 않는 범위에서 설계 요구 등에 기초하여 다양하게 변경 가능하다.
<변형례 1>
도전성 재료(8A)에 포함되는 도전성 미립자는 은(銀) 입자 대신에, 예를 들면 금, 동, 알루미늄, 바나듐 및 니켈 중 적어도 어느 하나를 함유하는 금속 미립자라도 좋고, 이들의 산화물 및 도전성 폴리머나 초전도체의 미립자라도 좋다. 이들 도전성 미립자는 분산성을 향상시키기 위해서 표면에 유기물 등이 코팅되어도 좋다.
<변형례 2>
실시예 3에서의 기판(10A)의 발액화 처리 공정은 상기 FAS막의 형성 대신에, 플라즈마 처리로 할 수도 있다. 플라즈마 처리를 행할 경우에는 배선 패턴의 형상에 대응한 보호층을 기판(10A) 위에 형성한 후에, 기판(10A)에 대하여, 상압 또는 진공 상태에서 플라즈마 조사한다. 여기서, 플라즈마 조사시에 사용하는 가스 종류는 기판(10A)의 표면의 재질 등을 고려해서 여러가지로 선택할 수 있다. 예를 들면, 4불화메탄, 퍼플루오로헥산, 퍼플루오로데칸 등의 탄화불소계 가스를 처리 가스로서 사용할 수 있다. 이들의 화합물을 사용하는 경우에는 기판(10A)의 표면에, 발액성의 불화 중합막을 형성할 수 있다. 이러한 플라즈마 처리를 행하여도, 발액 패턴(58)을 형성할 수 있다.
<변형례 3>
상기 실시예 1 내지 3에서는 제 1 방향(즉, 제 1 영역(24A)이 연장되는 방향)과, X축 방향(즉, 비주사 방향)이 일치하도록 기판(10A)을 스테이지(106) 위에 배치시킨다. 그러나, 본 발명은 이러한 형태에 한정되지 않는다. 구체적으로는 제 1 방향과, Y축 방향(즉, 주사 방향)이 일치하도록 기판(10A)을 스테이지(106) 위에 배치해도 좋다. 제 1 방향과 Y축 방향이 일치하도록 기판(10A)이 배치되어도, 상기 실시예에서 설명한 토출 방법을 행할 수 있고, 그리고 이 때문에, 제 2 영역(24B, 24C, 24D)을 향해서 액적(D)을 토출하지 않아도, 제 2 영역(24B, 24C, 24D)을 덮는 도전층(8)(즉, 게이트 전극(44G))을 형성할 수 있기 때문이다.
<변형례 4>
실시예 1에 의하면, 뱅크 패턴(18)을 형성한 후에, 플라즈마 처리에 의한 발액화(불소화)를 행하고, 뱅크 패턴(18)의 표면을 발액화한다. 그러나, 발액성을 갖는 재료를 사용하여, 뱅크 패턴(18)을 형성하는 경우에는 뱅크 패턴(18)으로의 발액화 처리를 생략해도 좋다. 발액성을 갖는 재료로서, 불소 폴리머가 블랜드된 아 크릴계 화학 증폭형 감광성 수지가 있다.
<변형례 5>
상기 실시예 1 내지 3에서의 게이트 배선(34), 드레인 전극(44D), 소스 전극(44S) 및 소스 전극선(44SL)의 각각은 은(銀)층으로 이루어진다. 이러한 구조 대신에, 게이트 배선(34), 드레인 전극(44D), 소스 전극(44S) 및 소스 전극선(44SL) 중 적어도 하나가 은으로 이루어지는 하지층과, 하지층 위에 위치하는 캡 메탈층으로 이루어지는 다층 구조를 갖고 있어도 좋다. 캡 메탈층은, 예를 들면 니켈로 이루어지고, 게이트 배선(34)과 다른 배선의 전기적인 접합을 용이하게 한다.
이상 본 발명에 따르면 액적 토출 장치로부터의 액적의 직경 이하의 폭을 갖는 영역(제 2 영역)에 액적 토출 장치로부터 액적을 토출하지 않고, 제 2 영역에 도전성 재료층을 설치할 수 있고, 제 2 영역을 향해서 액적을 토출하지 않으므로 액적이 제 2 영역의 범위를 초과하여 부착되는 경우가 없고, 제 2 영역에 액상 도전성 재료를 보다 확실하게 유입할 수 있고, 1 개의 액적으로부터 제 2 영역에 흘러 들어 오는 액상 도전성 재료의 체적을 많게 할 수 있으며, 상기 패턴 형성 영역 형상으로 액상 도전성 재료가 확장 습윤되기 쉽다는 효과가 있다. 또한 본 발명은 소자 특성이 뛰어난 TFT를 형성할 수 있다는 효과가 있다.
Claims (18)
- 액적(液滴) 토출 장치를 이용하여 액상(液狀)의 도전성 재료의 액적을 토출하여, 기판 위에서 뱅크 패턴에 의해 가장자리가 정해지고, 제 1 폭을 갖는 제 1 영역과, 상기 제 1 영역과 접하는 동시에 상기 제 1 폭 이하의 제 2 폭을 갖는 제 2 영역을 갖는 패턴 형성 영역에 도전성 재료층을 설치하는 배선 패턴 형성 방법으로서,상기 제 1 폭 이하 및 상기 제 2 폭 이상의 직경의 상기 액적을 상기 제 1 영역에 토출하여, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역을 덮는 상기 도전성 재료층을 형성하는 스텝(A)을 가지며,상기 스텝(A)은 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역의 경계선에 직면하는 위치에 상기 액적이 착탄(着彈)하도록 상기 액적을 토출하는 스텝(a1)을 포함하고 있는 배선 패턴 형성 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 스텝(A)은 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 중, 상기 제 1 영역에만 상기 액적을 토출하는 스텝을 포함하고 있는 배선 패턴 형성 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 스텝(a1)은 상기 경계선에 대한 법선(法線)으로서 상기 경계선의 대략 중앙을 통과하는 법선 위에 있는 동시에, 상기 경계선으로부터 상기 직경의 대략 1/2 배 이상 1 배 이하의 거리에 있는 위치에 상기 액적의 대략 중심이 닿도록 상기 액적을 토출하는 스텝을 포함하고 있는 배선 패턴 형성 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 스텝(a1)은 상기 경계선에 대한 법선으로서 상기 경계선의 대략 중앙을 통과하는 법선과, 상기 제 1 영역을 이분하는 선분으로서 상기 제 1 폭 방향에 직교하는 방향으로 연장하는 선분이 교차하는 위치로부터, 상기 직경의 0 배 이상 1 배 이하의 거리에 있는 위치에 상기 액적의 대략 중심이 닿도록 상기 액적을 토출하는 스텝을 포함하고 있는 배선 패턴 형성 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 스텝(a1)은 상기 경계선에 대한 법선 위에 최초의 액적을 토출하는 스텝을 포함하고 있는 배선 패턴 형성 방법.
- 액적 토출 장치를 이용하여 액상의 도전성 재료의 복수의 액적을 토출하여, 기판 위에서 뱅크 패턴에 의해 가장자리가 정해지고, 제 1 폭을 갖는 제 1 영역과, 상기 제 1 영역에 접하는 동시에 상기 제 1 폭 이하의 제 2 폭을 갖는 제 2 영역을 갖는 패턴 형성 영역에 도전성 재료층을 설치하는 배선 패턴 형성 방법으로서,상기 제 1 폭 이하 및 상기 제 2 폭 이상의 직경의 상기 복수의 액적을 상기 제 1 영역에 토출하여, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역을 덮는 상기 도전성 재료층을 형성하는 스텝(A)을 가지며,상기 스텝(A)은 상기 복수의 액적 중 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역의 경계선에 가장 가까운 위치에 착탄하는 1 개의 액적이 상기 제 1 영역 위에서 소정 시간의 기간만큼 다른 액적으로부터 고립되도록 상기 복수의 액적을 토출하는 스텝(a1)을 포함하고 있는 배선 패턴 형성 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 스텝(A)은 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 중, 상기 제 1 영역에만 상기 복수의 액적을 토출하는 스텝을 포함하고 있는 배선 패턴 형성 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 스텝(A)은 상기 1 개의 액적의 체적이 상기 다른 액적의 체적보다 커지도록 상기 1 개의 액적과 상기 다른 액적을 토출하는 스텝을 포함하고 있는 배선 패턴 형성 방법.
- 액적 토출 장치를 이용하여 액상의 도전성 재료의 액적을 토출하여, 기판 위에서 발액 패턴에 의해 가장자리가 정해지고, 제 1 폭을 갖는 제 1 영역과, 상기 제 1 영역에 접하는 동시에 상기 제 1 폭 이하의 제 2 폭을 갖는 제 2 영역을 갖는 패턴 형성 영역에 도전성 재료층을 설치하는 배선 패턴 형성 방법으로서,상기 제 1 폭 이하 및 상기 제 2 폭 이상의 직경의 상기 액적을 상기 제 1 영역에 토출하여, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역을 덮는 상기 도전성 재료층을 형성하는 스텝(A)을 가지며,상기 스텝(A)은 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역의 경계선에 직면하는 위치에 상기 액적이 착탄하도록 상기 액적을 토출하는 스텝(a1)을 포함하고 있는 배선 패턴 형성 방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 스텝(A)은 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 중, 상기 제 1 영역에만 상기 액적을 토출하는 스텝을 포함하고 있는 배선 패턴 형성 방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 스텝(a1)은 상기 경계선에 대한 법선으로서 상기 경계선의 대략 중앙을 통과하는 법선 위에 있는 동시에, 상기 경계선으로부터 상기 직경의 대략 1/2 배 이상 1 배 이하의 거리에 있는 위치에, 상기 액적의 대략 중심이 닿도록 상기 액적을 토출하는 스텝을 포함하고 있는 배선 패턴 형성 방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 스텝(a1)은 상기 경계선에 대한 법선으로서 상기 경계선의 대략 중앙을 통과하는 법선과, 상기 제 1 영역을 이분하는 선분으로서 상기 제 1 폭 방향에 직 교하는 방향으로 연장하는 선분이 교차하는 위치로부터, 상기 직경의 0 배 이상 1 배 이하의 거리에 있는 위치에, 상기 액적의 대략 중심이 닿도록 상기 액적을 토출하는 스텝을 포함하고 있는 배선 패턴 형성 방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 스텝(a1)은 상기 경계선에 대한 법선 위에 최초의 액적을 토출하는 스텝을 포함하고 있는 배선 패턴 형성 방법.
- 액적 토출 장치를 이용하여 액상의 도전성 재료의 복수의 액적을 토출하여, 기판 위에서 발액 패턴에 의해 가장자리가 정해지고, 제 1 폭을 갖는 제 1 영역과, 상기 제 1 영역에 접하는 동시에 상기 제 1 폭 이하의 제 2 폭을 갖는 제 2 영역을 갖는 패턴 형성 영역에 도전성 재료층을 설치하는 배선 패턴 형성 방법으로서,상기 제 1 폭 이하 및 상기 제 2 폭 이상의 직경의 상기 복수의 액적을 상기 제 1 영역에 토출하여, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역을 덮는 상기 도전성 재료층을 형성하는 스텝(A)을 가지며,상기 스텝(A)은 상기 복수의 액적 중 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역의 경계선에 가장 가까운 위치에 착탄하는 1 개의 액적이 상기 제 1 영역 위에서 소정 시간의 기간만큼 다른 액적으로부터 고립되도록 상기 복수의 액적을 토출하는 스텝(a1)을 포함하고 있는 배선 패턴 형성 방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 스텝(A)은 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 중, 상기 제 1 영역에만 상기 복수의 액적을 토출하는 스텝을 포함하고 있는 배선 패턴 형성 방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 스텝(A)은 상기 1 개의 액적의 체적이 상기 다른 액적의 체적보다 커지도록 상기 1 개의 액적과 상기 다른 액적을 토출하는 스텝을 포함하고 있는 배선 패턴 형성 방법.
- 제 1 항, 제 6 항, 제 9 항 및 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 패턴 형성 영역은 상기 액상의 도전성 재료에 대하여 친액성을 나타내고 있는 배선 패턴 형성 방법.
- 제 1 항, 제 6 항, 제 9 항 및 제 14 항 중 어느 한 항에 기재된 배선 패턴 형성 방법을 포함한 TFT용 게이트 전극의 형성 방법으로서,상기 제 1 영역은 게이트 배선의 광폭부가 형성되는 영역이며,상기 제 2 영역은 상기 게이트선으로부터 분기된 게이트 전극이 형성되는 영역인 TFT용 게이트 전극의 형성 방법.
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