專利名稱：形成布線圖案的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在諸如液晶顯示設(shè)備和等離子顯示器的顯示設(shè)備的面板基板上形成布線圖案的方法。本發(fā)明特別涉及使用含有金屬納米顆粒的墨水形成布線圖案的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有地，各種工藝，也就是說濺射工藝、光刻工藝和蝕刻工藝，被用于在基板上形成布線圖案，該基板用于液晶顯示設(shè)備等并且包括布置成陣列的薄膜晶體管(TFT)。
例如，濺射工藝是用于將構(gòu)成布線圖案的金屬膜等粘附到基板的工藝，光刻工藝是用于形成布線圖案的預(yù)定圖案的工藝。此外，蝕刻工藝是用于去除不需要的部分而保留將構(gòu)成布線圖案的需要的部分的工藝。
當(dāng)打算以這種方式在基板上形成TFT時，由于在濺射工藝中使用真空系統(tǒng)而增加了制造成本。作為形成布線圖案的上述方法的替代方法，已知在日本未決公開No.2001-35814(在下文中稱作專利文件1)中公開了如下技術(shù)，其是將含有金屬納米顆粒的墨水涂布到基板上的方法。該金屬納米顆粒是具有納米(1nm＝0.001μm)量級顆粒直徑的導(dǎo)電的特細顆粒(下文中稱作納米顆粒)。
圖1A到1E是以生產(chǎn)工藝的順序示出的基板的主要部分的截面圖，用于說明形成專利文件1中公開的布線圖案的技術(shù)。首先，通過旋涂在基板1上涂布含Ag和Pd納米顆粒的墨水31。然后，涂布的墨水31被干燥以形成薄膜32。接著，如圖1B所示，以只使需要部分保持完整的方式在薄膜32上進行蝕刻工藝。這樣，在薄膜32上形成了具有布線圖案的光致抗蝕劑2。接著，如圖1C所示，使用光致抗蝕劑2作為掩模，通過蝕刻去除薄膜32的不需要的部分。然后，如圖1D所示，去除薄膜32上的光致抗蝕劑2。接下來，當(dāng)如圖1E所示在烘箱中烘焙基板1時，薄膜32被烘焙，形成了由Ag和Pd的合金制成的薄膜構(gòu)成的布線33。
在專利文件1中公開的形成布線圖案的上述方法中，墨水材料涂布在基板的整個表面上，因此增加了制造成本。
因此，為了通過減少使用的含納米顆粒的墨水量來實現(xiàn)降低制造成本，采用能夠局部涂布墨水的墨水噴射系統(tǒng)。但是，該墨水噴射系統(tǒng)具有差的墨水定位精度，并且一般不適合于精細圖案的形成。
為了解決現(xiàn)有問題，日本專利未決公開No.2003-188497(在下文中稱作專利文件2)公開了形成疏水膜的技術(shù)。
在專利文件2中公開的技術(shù)包括在基板上形成疏水膜之后，通過用激光束對其照射而去除在布線形成區(qū)域上形成的疏水膜；并且使用墨水噴射系統(tǒng)將含納米顆粒的墨水涂布到已經(jīng)去除了疏水膜的區(qū)域上。
圖2A到2E是以生產(chǎn)工藝的順序示出的基板的主要部分的截面圖，用于說明形成專利文件2中公開的布線圖案的技術(shù)。首先，在基板1的表面上形成諸如含氟樹脂的疏水膜4，如圖2A所示。接著，如圖2B所示，根據(jù)要形成的布線圖案在基板1的表面上照射激光束5。結(jié)果，去除了被激光束5照射的疏水膜4的部分。這樣，暴露出基板1的表面。接著，如圖2C所示，當(dāng)暴露出的表面被變粗糙時，清洗基板1的表面以去除基板1的碎片，其后干燥基板1的表面。接著，如圖2D所示，使用墨水噴射系統(tǒng)，已經(jīng)去除了疏水膜4的區(qū)域處被注射含納米顆粒的墨水31的射流。在注入墨水31的描畫工藝中，使用配備有墨水噴射噴嘴的墨水噴射裝置向基板1的表面處注射含納米顆粒的墨水的射流。由此形成導(dǎo)電電路圖案。通過根據(jù)在基板1上形成的布線圖案來驅(qū)動XY表而描畫了導(dǎo)電電路圖案。即使當(dāng)含納米顆粒的墨水31稍微偏離已經(jīng)去除了疏水膜4的區(qū)域，但是疏水膜4的憎水特性能夠使含納米顆粒的墨水31向布線區(qū)域移動。在保持該狀態(tài)的同時，干燥所形成的圖案。此后，如圖2E所示，通過清洗去除基板1上的疏水膜4，然后干燥基板1。接下來，在布線區(qū)域上形成的墨水31經(jīng)過烘焙處理，由此形成布線圖案。
在上述專利文件1中，在通過旋涂將含納米顆粒的墨水涂布到基板上之后，為形成布線圖案而采用光刻工藝和蝕刻工藝。
為此，當(dāng)通過旋涂來涂布墨水時會增加材料的消耗，并且可能將墨水涂布到基板的不需要部分上。這樣，沒有效地使用材料并且制造成本增加。
在該情況下，墨水噴射系統(tǒng)可以用于將含納米顆粒的墨水只涂布到布線部分上，這樣可以更有效地使用材料。但是，現(xiàn)有墨水噴射系統(tǒng)具有差的墨水定位精度，并且不適合于精細布線圖案的形成。此外，在專利文件2中，在基板的表面上形成疏水膜以通過使用墨水噴射系統(tǒng)來形成較精細的圖案從而放寬墨水的定位精度。但是，在專利文件2中，激光束直接照射到疏水膜上以形成圖案。因此，存在的問題是不能夠精確控制需要去除的疏水膜的形狀和厚度。結(jié)果，不能精確控制反映已經(jīng)被去除的疏水膜的部分的布線圖案的形狀。
此外，當(dāng)形成多層布線圖案時，在下層中的布線圖案被激光束損壞，并且位于布線圖案的上層和下層之間的絕緣膜中產(chǎn)生空洞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了使用含有納米顆粒的墨水材料在諸如液晶顯示設(shè)備和等離子顯示器的顯示設(shè)備的面板上形成布線的方法。
本發(fā)明提供了使用墨水噴射系統(tǒng)形成精細布線圖案的方法，其中有效地使用了含有納米顆粒的墨水材料。
用于形成布線圖案的本發(fā)明的方法包括使用光致抗蝕劑將絕緣基板劃分為布線區(qū)域；以及通過在其上注入含有金屬納米顆粒的墨水，在布線區(qū)域上描畫布線圖案。
在用于形成布線圖案的本發(fā)明的方法中，在形成布線區(qū)域的步驟中，在基板上形成的光致抗蝕劑的圖案形成為具有倒錐形截面。
在用于形成布線圖案的本發(fā)明的方法中，可以采用正性光致抗蝕劑或負性光致抗蝕劑作為光致抗蝕劑。
在用于形成布線圖案的本發(fā)明的方法中，描畫布線圖案的步驟包括將含納米顆粒的墨水的射流注入到布線區(qū)域上；將注入在布線區(qū)域上的墨水夷平；干燥已經(jīng)被夷平的墨水；將光致抗蝕劑膜從基板分離；以及烘焙布線區(qū)域上的墨水。
在用于形成布線圖案的本發(fā)明的方法中，光致抗蝕劑可以由分層的膜構(gòu)成，該膜中層疊了具有不同光敏感度的多種光致抗蝕劑。
當(dāng)分層的膜由正性光致抗蝕劑構(gòu)成時，分層的膜構(gòu)造為包括布置為具有向絕緣基板增加的敏感度的正性光致抗蝕劑。因此，光致抗蝕劑圖案可以形成為具有倒錐形截面。
同時，當(dāng)分層的膜由負性光致抗蝕劑構(gòu)成時，分層的膜構(gòu)造為包括布置為具有向絕緣基板降低的敏感度的負性光致抗蝕劑。因此，光致抗蝕劑圖案可以形成為具有倒錐形截面。
在用于形成布線圖案的本發(fā)明的方法中，光致抗蝕劑可以形成為具有倒錐形截面。
這樣，能夠減少對墨水定位精度的影響，以使用墨水噴射系統(tǒng)形成精細的布線圖案，并且更有效地使用墨水材料。
此外，用于形成布線圖案的本發(fā)明的方法使光致抗蝕劑具有倒錐形截面，并且因此布線圖案能夠形成為具有正錐形截面。
以此方式能夠防止位于形成上述布線圖案的層之上布置的層之間的膜中產(chǎn)生空洞。此外，能夠防止位于布線的上層中的布線圖案的斷裂。


從結(jié)合附圖的如下詳細說明中，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點將變得更為明顯，其中圖1A到1E是以生產(chǎn)工藝的順序示出的基板的主要部分的截面圖，用于說明形成布線圖案的現(xiàn)有方法的一個例子；圖2A到2E是以生產(chǎn)工藝的順序示出的基板的主要部分的截面圖，用于說明形成布線圖案的現(xiàn)有方法的另一個例子；圖3A到3F是以生產(chǎn)工藝的順序示出的基板的主要部分的平面圖，用于說明形成布線圖案的本發(fā)明的方法的典型第一實施例；圖4A到4F是基板的主要部分的截面圖，其沿與圖3A所示的I-I線相同的線截取并且分別對應(yīng)于圖3A到3F所示的主要部分；以及圖5示出了基板的主要部分的截面圖，用于說明形成布線圖案的本發(fā)明的方法的典型第二實施例。
具體實施例方式
用于形成布線圖案的本發(fā)明的方法包括如下步驟將光致抗蝕劑涂布到絕緣基板上以將其劃分成布線區(qū)域；以及通過將含納米顆粒的墨水的射流注入到布線區(qū)域上來描畫布線圖案。
形成的用于將絕緣基板1劃分成布線區(qū)域的光致抗蝕劑具有倒錐形截面。結(jié)果，形成的由含納米顆粒的墨水形成的布線圖案具有正錐形截面。
根據(jù)如下典型實施例來詳細說明用于形成布線圖案的本發(fā)明的方法。
(示例性典型實施例1)在下文中，將參考

本發(fā)明的第一實施例，其中以在液晶顯示設(shè)備的面板基板上形成柵布線作為例子。首先，如圖3A和4A所示，在諸如玻璃基板的絕緣基板1上形成具有所示圖案的光致抗蝕劑2以將其劃分成用于柵布線的布線區(qū)域10。該工藝是形成布線圖案的第一步驟，并且是光刻工藝，通過該光刻工藝用光或激光束對已經(jīng)覆蓋有光致抗蝕劑2的整個表面進行照射來在絕緣基板1上形成布線區(qū)域10。
光刻工藝包括涂布步驟，將光致抗蝕劑2涂布到基板1的整個表面上；曝光步驟，將對應(yīng)于除了布線區(qū)域10之外的光致抗蝕劑2暴露于光；以及顯影步驟。
負性光致抗蝕劑用于光致抗蝕劑2，并且在絕緣基板1上形成5到10μm的厚度。在曝光步驟之后，對應(yīng)于布線區(qū)域10(即，沒有施加光等的部分)的負性光致抗蝕劑的部分在顯影液中去除。換句話說，在布線區(qū)域中形成的光致抗蝕劑被完全溶解到顯影液中。這里，光致抗蝕劑的表面被強光普遍地硬化，而光不易到達的絕緣基板1的表面附近的光致抗蝕劑與光致抗蝕劑的表面相比勉強地被硬化。為此，留在絕緣基板1上的光致抗蝕劑2具有倒錐形截面。結(jié)果，在最終工藝中可以形成具有正錐形截面的布線圖案。
接著，如圖3B和4B所示，含鋁納米顆粒的墨水31被涂布到布線區(qū)域10上作為用于柵布線圖案的布線材料，其中鋁納米顆粒具有1到100nm的平均顆粒直徑。這里，涂布墨水31使得干燥后其厚度在3到5μm的范圍內(nèi)。
該工藝是墨水注入工藝，其是形成布線圖案的第二步驟。在該工藝中，使用墨水噴射系統(tǒng)，將含有預(yù)定納米顆粒的墨水31的射流注射到布線區(qū)域10上。使用墨水噴射系統(tǒng)防止了含納米顆粒的墨水31被涂布到不需要的部分，并因此可以有效地使用材料。以這樣的方式，能夠?qū)崿F(xiàn)降低布線圖案的制造成本。
此外，同時，留在絕緣基板1上的光致抗蝕劑2作為用于防止墨水31流盡的框架。因此，可以不考慮墨水的定位精度。注意，除了上述的納米顆粒之外，還可以使用由Au、Ag、Cu、Pt、Pd和Ni中的任何一種制成的納米顆粒，或者由Au、Ag、Cu、Pt、Pd、Ni和Al中選擇的兩種或多種金屬的合金制成的納米顆粒。含納米顆粒的墨水31應(yīng)該具有在20℃下5到30mPa.S的粘度。
接著，如圖3C和4C所示，夷平墨水31。該工藝是形成布線圖案的第三步驟，用于使布線區(qū)域10中的含納米顆粒的墨水31的表面光滑的夷平工藝。執(zhí)行該工藝從而將含納米顆粒的墨水31傾泄到即使通過墨水噴射也沒有被涂布墨水31的部分中。對于夷平工藝可以采用各種方法，一個例子包括在大氣氛圍中以水平位置保持基板靜止一定時間段。
接著，如圖3D和4D所示，干燥墨水31。標(biāo)號32表示干燥后的墨水。該工藝是墨水干燥工藝，是形成布線圖案的第四步驟。在該工藝中，存在于布線區(qū)域10中的含納米顆粒的墨水31中的溶劑被去除。僅通過使基板在室溫下處于空氣中，就能夠?qū)崿F(xiàn)溶劑的去除?？梢蕴鎿Q地，可以使用加熱的手段。
接著，如圖3E和4E所示，絕緣基板1上的光致抗蝕劑2被去除。作為用于形成布線圖案的第五工藝的該工藝是抗蝕劑分離工藝，用于去除絕緣基板1上的光致抗蝕劑2以及光致抗蝕劑2上的不需要的干燥的墨水32而保留在布線區(qū)域10上的干燥的墨水32。在該抗蝕劑分離工藝中，使用有機溶劑來分離光致抗蝕劑。
接著，如圖3F和4F所示，烘焙干燥的墨水32以形成布線圖案33(柵布線)。作為用于形成布線圖案的第六步驟的該工藝包括將絕緣基板1放入烘箱并在500℃或更低下烘焙干燥的墨水32，優(yōu)選在150到350℃下。這樣，形成了布線圖案33。
在該實施例中，具有倒錐形截面的光致抗蝕劑2形成在絕緣基板1上以作為框架，如上所述。通過墨水噴射系統(tǒng)在絕緣基板1上涂布并覆蓋含納米顆粒的墨水31的射流。為此，可以更有效地使用材料，并且可以降低由墨水噴射對墨水的定位精度的影響。
此外，形成的光致抗蝕劑2具有倒錐形截面，這由此能夠使布線圖案形成為正錐形形狀。布線圖案的正錐形形狀能夠降低位于形成所述布線圖案的層之上布置的層之間的膜中產(chǎn)生的空洞(缺陷)。這樣，能夠防止位于形成所述布線圖案的層之上的布線圖案的斷裂。
在上述例子中，使用了具有單層的光致抗蝕劑。但是，可以形成具有兩層或更多層的光致抗蝕劑。在該情況下，可以使用負性光致抗蝕劑或正性光致抗蝕劑。
下面說明使用正性光致抗蝕劑的例子。
(示例性典型實施例2)接著，參考圖5說明用于形成布線圖案的本發(fā)明的方法的第二實施例，其中以在液晶顯示設(shè)備的面板基板上形成柵布線作為例子。在該實施例中，如圖5所示，僅示出了基板1和光致抗蝕劑的截面圖，其等效于在第一實施例中所述的圖4A中所示的截面圖。由于基板1、形成在其上的光致抗蝕劑以及墨水形成的布線的截面圖與圖4B到4F中所述的相似，所以在圖5中不對其說明。
在第一實施例中，具有到錐形截面的負性光致抗蝕劑在作為第一步驟的光刻工藝中用作涂布在絕緣基板1上的光致抗蝕劑。在本實施例中，使用正性光致抗蝕劑代替負性光致抗蝕劑。具體地，在本實施例中，首先在作為第一步驟的光刻工藝中在絕緣基板1的整個表面上涂布高敏感的正性光致抗蝕劑2A，然后在其上涂布低敏感的正性光致抗蝕劑2B。光致抗蝕劑2A和2B的總厚度設(shè)置為大約10μm。在該狀態(tài)下，將布線區(qū)域10暴露于光。這些光致抗蝕劑2A和2B形成了兩層正性光致抗蝕劑2C。分層的正性光致抗蝕劑2C是光可溶解的抗蝕劑，并且被光照射的部分在顯影液中被去除。
總而言之，在第一實施例的負性光致抗蝕劑中，用光照射構(gòu)成布線圖案的圖案之外的抗蝕劑區(qū)域，而在該正性光致抗蝕劑2C中僅需要用光照射構(gòu)成布線圖案的圖案區(qū)域。
此外，在該實施例中在基板上直接設(shè)置高敏感的正性光致抗蝕劑2A的原因在于為了使整個光致抗蝕劑具有倒錐形截面。該分層的光致抗蝕劑的結(jié)構(gòu)不限于兩層的結(jié)構(gòu)，分層的光致抗蝕劑可以由多層形成，也就是說，三層或更多層。換句話說，只要具有在最接近基板的位置處設(shè)置最高敏感度的正性光致抗蝕劑并且以向上層敏感度降低的順序布置正性光致抗蝕劑的結(jié)構(gòu)，就可以層疊任意數(shù)目的正性光致抗蝕劑以形成分層的光致抗蝕劑。而且在該實施例中，在之后跟隨著光刻工藝的墨水注入工藝中采用墨水噴射系統(tǒng)。以這種方式，可以更有效地使用材料，這降低了制造成本。此外，形成的兩層光致抗蝕劑具有倒錐形截面以作為框架。
這樣，能夠通過降低墨水噴射對墨水定位精度的影響來形成精細圖案，并且使布線圖案具有正錐形截面。
在上述第二實施例中，對于光致抗蝕劑采用兩層正性光致抗蝕劑。但是，通過使用兩層負性光致抗蝕劑也可實現(xiàn)相同的效果。在該情況下，將低敏感的負性光致抗蝕劑涂布到基板的整個表面上，并且然后在其上涂布高敏感的負性光致抗蝕劑。具體地，當(dāng)使用分層的負性光致抗蝕劑時，用光照射對應(yīng)于除了布線區(qū)域10之外的區(qū)域的光致抗蝕劑部分。這里，位于上層中的光致抗蝕劑是高敏感的抗蝕劑并且因此被硬化從而布線區(qū)域變小，位于下層中的光致抗蝕劑是低敏感光致抗蝕劑并且因此被硬化從而布線區(qū)域變大。這樣，在顯影步驟中，形成的整個負性光致抗蝕劑具有倒錐形截面。此外，當(dāng)使用兩層負性光致抗蝕劑時，可以實現(xiàn)與由兩層正性光致抗蝕劑所實現(xiàn)的效果相同的效果。
雖然結(jié)合一定優(yōu)選實施例說明了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解的是本發(fā)明所包含的主旨并不限于那些具體實施例。
相反，本發(fā)明的主旨意圖包括能夠被包括在權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的所有替代物、修改和等效物。
權(quán)利要求
1.一種使用含納米顆粒的墨水在絕緣基板上形成布線的方法，包括使用光致抗蝕劑膜將絕緣基板劃分為布線區(qū)域；以及通過在其上注入含有金屬納米顆粒的墨水，在絕緣基板上描畫布線圖案，其中形成的光致抗蝕劑膜的圖案具有倒錐形截面，該光致抗蝕劑膜的圖案將絕緣基板劃分成布線區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中采用墨水噴射系統(tǒng)作為在布線區(qū)域上注入金屬納米顆粒的方法。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中采用負性光致抗蝕劑作為光致抗蝕劑膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中描畫布線圖案的方法包括將含納米顆粒的墨水的射流注入到布線區(qū)域上；將形成在布線區(qū)域上的墨水夷平；干燥已經(jīng)被夷平的墨水；將光致抗蝕劑膜從基板分離；以及烘焙布線區(qū)域上的墨水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中光致抗蝕劑是具有不同光敏感度的至少兩種光致抗蝕劑的分層的膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中由光致抗蝕劑構(gòu)成的分層的膜是正性光致抗蝕劑，其中以向絕緣基板增加敏感度的順序布置光致抗蝕劑膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中由光致抗蝕劑構(gòu)成的分層的膜是負性光致抗蝕劑，其中以向絕緣基板降低敏感度的順序布置光致抗蝕劑膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中包含在墨水中的金屬納米顆粒具有1到100μm的平均顆粒直徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中包含在墨水中的金屬納米顆粒是從Au、Ag、Cu、Pt、Pd、Ni和Al中選擇的是少一種金屬顆粒。
全文摘要
在絕緣基板上形成光致抗蝕劑圖案以便其具有倒錐形截面和將要形成的布線圖案的反圖案。接著，用墨水噴射系統(tǒng)將含納米顆粒的墨水注入在布線區(qū)域上，之后跟隨著夷平工藝、干燥工藝、抗蝕劑分離工藝和烘焙工藝。這樣形成了布線圖案。
文檔編號C23C24/08GK1719585SQ20051008321
公開日2006年1月11日 申請日期2005年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月7日
發(fā)明者田中宏明 申請人:Nec液晶技術(shù)株式會社