專(zhuān)利名稱(chēng)：功能膜的制造方法、薄膜晶體管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種功能膜的制造方法以及薄膜晶體管的制造方法。
背景技術(shù)：
在制造作為用于液晶裝置等電光學(xué)裝置的開(kāi)關(guān)元件的薄膜晶體管(TFT)時(shí)，在形成電極或布線(xiàn)等的工序中，例如使用光刻法。在利用被稱(chēng)為噴濺法、CVD的已有成膜方法預(yù)先形成功能膜之后，在基板上涂布被稱(chēng)為抗蝕劑的感光材料，照射回路圖案而進(jìn)行顯影之后，按照抗蝕劑圖案而蝕刻功能膜，由此形成功能薄膜的回路圖案。在利用了該一系列光刻法的功能薄膜的形成、圖案形成在成膜處理和蝕刻處理時(shí)需要真空裝置等大規(guī)模的設(shè)備和復(fù)雜的工序，另外，材料使用效率為幾％左右，其中的大部分不得不被廢棄，不僅制造成本高，而且生產(chǎn)率也低。
對(duì)此，提出使用從液體噴頭以液滴狀噴出功能液體材料的液滴噴出法(所謂噴墨法)在基板上形成功能膜的圖案(薄膜圖案)的方法(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。在該方法中，在基板上直接按照?qǐng)D案涂布作為使金屬微粒等導(dǎo)電性微粒分散的功能液的薄膜圖案用油墨，然后進(jìn)行熱處理或激光照射，變換成薄膜的導(dǎo)電膜圖案。通過(guò)該方法，具有下述優(yōu)點(diǎn)不需要以往的成膜處理、光刻法以及蝕刻工序，在處理工藝大幅度變簡(jiǎn)單的同時(shí)，原材料的使用量也減少，并提高生產(chǎn)率。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1特開(kāi)2003-317945號(hào)公報(bào)通過(guò)在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中公開(kāi)的技術(shù)，是形成與想要形成的功能薄膜圖案相對(duì)應(yīng)的圍堰，向該圍堰間噴出功能液之后，通過(guò)干燥得到薄膜圖案。在這里，使用將主體材料的熔點(diǎn)高(例如1000℃以上)且由微?；鸬娜埸c(diǎn)降低小的金屬微粒(例如ITO或Ni等)作為溶質(zhì)的功能性油墨，通過(guò)上述噴墨法形成薄膜圖案，從而形成薄膜晶體管，在此情況下，有時(shí)會(huì)發(fā)生如下問(wèn)題。
具體地說(shuō)，在非晶硅TFT的制造工藝中，為了防止在非晶硅中被燒結(jié)(sintering)的氫的脫離，需要使功能性油墨的燒成溫度約為250℃以下。但是，在將上述高熔點(diǎn)金屬微粒作為溶質(zhì)的功能性油墨中，即使需要利用250℃以下的燒成溫度得到功能膜，也沒(méi)有在微粒間發(fā)生熔敷或燒結(jié)，所以膜表面的平坦性和膜的致密性極差，不能得到需要的膜特性，此外，還成為了上層的功能膜、例如柵極絕緣膜等層間絕緣膜的耐壓不良或?qū)щ娔らg的接觸不良以及與基板(基底膜)的粘附強(qiáng)度不良等的原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是鑒于上述情況而進(jìn)行的發(fā)明，其目的在于，提供與燒成溫度無(wú)關(guān)、也就是說(shuō)即使在將燒成溫度設(shè)定為低溫的情況下膜表面的平坦性和膜的致密性也良好而且可以充分確保需要的膜特性的功能膜的制造方法，和利用了該功能膜的制造方法的薄膜晶體管的制造方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的功能膜的制造方法的特征在于，將含有主體的熔點(diǎn)為900℃以上且使粒徑為30nm～150nm時(shí)的熔點(diǎn)為255℃以上的金屬和金屬氧化物材料作為溶質(zhì)的第1油墨配置于基板上的工序、在已配置的第1油墨上配置含有金屬有機(jī)鹽作為溶質(zhì)的第2油墨的工序。
通過(guò)這樣的方法，在燒成以高熔點(diǎn)金屬為溶質(zhì)的第1油墨而成為高熔點(diǎn)金屬膜(第1功能膜)的情況下，即使在將該燒成溫度設(shè)定為低溫(例如250℃左右)的情況下，得到的功能膜的表面平坦性和致密性也變得良好。這是因?yàn)樵诘?油墨上配置了含有金屬有機(jī)鹽作為溶質(zhì)的第2油墨。也就是說(shuō)，本發(fā)明的功能膜是在通過(guò)低溫?zé)尚纬傻母呷埸c(diǎn)金屬膜上形成由金屬有機(jī)鹽構(gòu)成的金屬有機(jī)鹽膜(第2功能膜)而得到的，對(duì)于該金屬有機(jī)鹽，由于生成金屬和金屬氧化物的金屬有機(jī)鹽的分解溫度為相對(duì)低溫，所以能夠通過(guò)燒成產(chǎn)生致密的膜，其結(jié)果是功能膜的表面平坦性變得出色。另外，在通過(guò)燒成第1油墨得到的多孔質(zhì)功能膜上，滲透使涂布量最佳化的第2油墨，由此可以同時(shí)得到與基板(基底膜)的高粘附性。
還有，進(jìn)行各工序以將由金屬有機(jī)鹽構(gòu)成的金屬有機(jī)鹽膜配置于高熔點(diǎn)金屬模的表層側(cè)。具體地說(shuō)，在對(duì)第1油墨進(jìn)行干燥或燒成之后，配置第2油墨，或者也可以用各不互溶的溶媒構(gòu)成第1油墨和第2油墨，然后統(tǒng)一對(duì)各油墨進(jìn)行燒成。另外，假如使第1油墨與第2油墨互溶而統(tǒng)一對(duì)進(jìn)行各油墨燒成時(shí)，設(shè)定金屬有機(jī)鹽的含有率或者各油墨的涂布量以使第2油墨中的金屬有機(jī)鹽的分解后的金屬重量必然比在第1油墨中含有的微粒的金屬重量多。
作為構(gòu)成第1油墨的金屬材料(高熔點(diǎn)金屬材料)，例如可以使用鎳、錳、鈦、鉭、鎢、鉬、氧化銦、氧化錫、銦錫氧化物、銦鋅氧化物、含鹵素氧化錫、以及金、銀、銅的氧化物中的任意一種。另外，作為構(gòu)成第2油墨的金屬有機(jī)鹽，可以使用構(gòu)成上述金屬材料的金屬有機(jī)鹽。通過(guò)使用這樣的材料，可以解決如上所述的課題。
另外，作為上述第2油墨，除了上述金屬有機(jī)鹽以外，還可以使用含有填充劑和粘合劑而成的油墨。在這種情況下，可以使得到的功能膜的表面平坦性和致密性提高，而且可以得到與基板(基底膜)的高粘附性。
進(jìn)而，作為上述第2油墨，除了上述金屬有機(jī)鹽以外，還可以使用含有由上述金屬材料構(gòu)成的粒徑為30nm～150nm的顆粒而成的油墨。還有，作為金屬有機(jī)鹽與微粒的比率，更優(yōu)選金屬有機(jī)鹽的分解后的金屬重量比含有的金屬顆粒的重量多。即使在這種情況下，也可以使得到的功能膜的表面平坦性和致密性提高。還有，在采用了該第2油墨的情況下，可以得到高熔點(diǎn)金屬膜與金屬有機(jī)鹽膜進(jìn)而與基板(基底膜)的良好的粘附性。
作為配置上述第1油墨和第2油墨的方法，例如可以采用使用了液滴噴出裝置的液滴噴出法。此外，還可以采用利用了毛細(xì)管現(xiàn)象的CAP涂層法。
接著，為了解決上述課題，本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法的特征在于，包括使用上述功能膜的制造方法形成導(dǎo)電膜的工序。通過(guò)這樣的方法可以形成表面平坦性和致密性出色的導(dǎo)電膜，其結(jié)果是所設(shè)計(jì)的膜特性可以得到實(shí)現(xiàn)。因而，通過(guò)本發(fā)明的制造方法得到的薄膜晶體管，其可靠性出色，難以發(fā)生該導(dǎo)電膜上的層間絕緣膜的耐壓不良或?qū)щ娔らg的接觸不良以及與基板(基底膜)之間的粘附強(qiáng)度不良等。


圖1是表示本實(shí)施方式的布線(xiàn)圖案形成工序的截面模式圖。
圖2是表示繼圖1之后的布線(xiàn)圖案的形成工序的截面模式圖。
圖3是表示繼圖2之后的布線(xiàn)圖案的形成工序的截面模式圖。
圖4是表示液滴噴出裝置的簡(jiǎn)要立體圖。
圖5是用于說(shuō)明利用壓電方式的液狀體的噴出原理的模式圖。
圖6是用于說(shuō)明Cap涂層法的截面模式圖。
圖中P-基板，X1-第1布線(xiàn)圖案用油墨(第1油墨)、X2-第2布線(xiàn)圖案用油墨(第2油墨)。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。還有，在各圖中，為了使各層或各構(gòu)件成為能夠在圖面上辨識(shí)的程度的大小，分別使各層或各構(gòu)件的縮尺不同。
首先，對(duì)本發(fā)明的功能膜的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。下面所示的制造方法的特征在于，形成圍堰，通過(guò)使用了液滴噴出裝置的液滴噴出法在被該圍堰圍繞的區(qū)域形成布線(xiàn)圖案(功能膜)。下面對(duì)各工序分別進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
本實(shí)施方式中的布線(xiàn)圖案(功能膜)的形成方法，是在將第1布線(xiàn)圖案用油墨配置于基板上之后配置第2布線(xiàn)圖案用油墨的方法，大致由HMDS膜形成工序、圍堰形成工序、殘?jiān)幚砉ば?親液化處理工序)、疏液化處理工序、第1材料配置工序、第1干燥工序、第2材料配置工序、第2干燥工序以及燒成工序構(gòu)成。下面分別對(duì)每個(gè)工序進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
(HMDS形成工序)首先，如圖1(a)所示，準(zhǔn)備玻璃等基板P，在該基板P上形成HMDS膜(六甲基二硅氨烷)32。該HMDS膜32提高基板P與圍堰31(參照?qǐng)D1(b))的粘附性，例如可以通過(guò)使HMDS成為蒸氣狀后而使其附著于對(duì)象物上的方法(HMDS處理)形成。
(圍堰形成工序)圍堰是起到隔開(kāi)構(gòu)件功能的構(gòu)件，圍堰的形成可以通過(guò)平版印刷法或印刷法等任意方法進(jìn)行。例如，當(dāng)使用平版印刷法時(shí)，如圖1(b)所示，利用旋涂法、噴涂法、輥涂法、模具涂敷法、浸涂法等規(guī)定的方法在基板P上按照需要的高度涂布有機(jī)系感光性材料31，在其上涂布抗蝕劑層。接著，按照圍堰形狀實(shí)施掩蔽，通過(guò)對(duì)抗蝕劑進(jìn)行曝光、顯影而使與圍堰形狀一致的抗蝕劑殘存。最后進(jìn)行蝕刻以除去掩模以外的部分的圍堰材料。另外，可以形成下層由無(wú)機(jī)物或有機(jī)物且對(duì)功能液顯示出親液性的材料構(gòu)成、上層由有機(jī)物且顯示疏液性的材料構(gòu)成的2層以上的圍堰(凸部)。
通過(guò)上述方法，形成圍堰B、B，以包圍可以形成如圖1(c)所示的布線(xiàn)圖案的區(qū)域(例如10μm寬度)的周邊，并形成圍堰間(布線(xiàn)圖案形成區(qū)域)34。
作為形成圍堰B的有機(jī)材料，可以是原本就對(duì)液體材料顯示出疏液性的材料，如后所述，也可以是能夠通過(guò)等離子體處理而疏液化、與基底基板之間的粘附性良好且容易通過(guò)光刻法形成圖案的絕緣有機(jī)材料。例如，可以使用丙烯酸樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂、烯烴樹(shù)脂、三聚氰胺樹(shù)脂等高分子材料。
(HMDS膜圖案形成工序)在基板P上形成圍堰B之后，接著，通過(guò)對(duì)圍堰間34的HMDS膜32(圍堰B、B間的底部)進(jìn)行蝕刻，如圖2(a)所示，使HMDS膜32形成圖案。具體地說(shuō)，例如用2.5％氫氟酸水溶液且以圍堰B為掩模對(duì)已形成圍堰B的基板P實(shí)施蝕刻，由此對(duì)HMDS膜進(jìn)行蝕刻。這樣使基板P在圍堰B、B間的底部露出。
(殘?jiān)幚砉ば?親液化處理工序))接著，為了除去圍堰間34中的在形成圍堰時(shí)的抗蝕劑(有機(jī)物)殘?jiān)瑢?duì)基板P實(shí)施殘?jiān)幚?。作為殘?jiān)幚恚梢赃x擇通過(guò)照射紫外線(xiàn)進(jìn)行殘?jiān)幚淼淖贤饩€(xiàn)(UV)照射處理或在大氣氣氛中將氧氣作為處理氣體的O2等離子體處理等，在此實(shí)施的是O2等離子體處理。
具體地說(shuō)，通過(guò)從等離子體放電電極對(duì)基板P照射等離子體狀態(tài)的氧氣來(lái)進(jìn)行。作為O2等離子體處理的條件，例如等離子體功率為50W～1000W，氧氣流量為50ml/min～100ml/min，相對(duì)于等離子體放電電極的基板P的板運(yùn)送速度為0.5mm/sec～10mm/sec，基板溫度為70℃～90℃。還有，在基板P為玻璃基板的情況下，其表面相對(duì)于布線(xiàn)圖案形成材料具有親液性，如同本實(shí)施方式那樣為了處理殘?jiān)鴮?shí)施O2等離子體處理或紫外線(xiàn)照射處理，可以提高在圍堰間34的底部露出的基板P的親液性。
(疏液化處理工序)接著，對(duì)圍堰B進(jìn)行疏液化處理，向其表面賦予疏液性。作為疏液化處理，例如可以采用在大氣氣氛中將四氟甲烷作為處理氣體的等離子體處理法(CF4等離子體處理法)。對(duì)于CF4等離子體處理的條件，例如等離子體功率為50W～1000W，四氟甲烷氣體流量為50ml/min～100ml/min，相對(duì)于等離子體放電電極的基體運(yùn)送速度為0.5mm/sec～1020mm/sec，基體溫度為70℃～90℃。還有，作為處理氣體，不限于四氟甲烷(四氟化碳)，也可以使用其它氟碳化合物系氣體。
通過(guò)進(jìn)行這樣的疏液化處理，向構(gòu)成圍堰B的樹(shù)脂中導(dǎo)入氟基，賦予相對(duì)基板P的高疏液性。還有，作為上述疏液化處理的O2等離子體處理，也可以在形成圍堰B之前進(jìn)行，丙烯酸樹(shù)脂或聚酰亞胺樹(shù)脂等由于具有進(jìn)行通過(guò)O2等離子體的前處理更容易被氟化(疏液化)的性質(zhì)，所以最好在形成圍堰B之后進(jìn)行O2等離子體處理。還有，通過(guò)針對(duì)圍堰B的疏液化處理，盡管對(duì)預(yù)先已實(shí)施親液化處理的基板P表面多少會(huì)有一些影響，特別是在基板P由玻璃等構(gòu)成的情況下，由于沒(méi)有出現(xiàn)由疏液化處理引起的氟基的導(dǎo)入，所以基板P的疏液性即潤(rùn)濕性實(shí)質(zhì)上沒(méi)有受損。另外，對(duì)于圍堰B，是由具有疏液性的材料(例如具有氟基的樹(shù)脂材料)形成，所以也可以省略其疏液處理。
(第1材料配置工序)接著，如圖2(b)所示，將第1布線(xiàn)用油墨(功能液)作為第1材料配置于在圍堰間34露出的基板P上。在這里，使用具備液滴噴頭1的液滴噴出裝置噴出液滴X1，構(gòu)成該液滴X1的油墨是使用高熔點(diǎn)金屬的微粒作為溶質(zhì)的布線(xiàn)圖案用油墨。
還有，作為液滴噴出條件，例如可以在油墨重量為4ng/dot、油墨速度(噴出速度)為5m/sec～7m/sec的條件下進(jìn)行。另外，噴出液滴的氣氛優(yōu)選被設(shè)定為溫度60℃以下、濕度80％以下。這樣，可以在液滴噴頭1的噴嘴不被堵塞的情況下進(jìn)行穩(wěn)定的液滴噴出。
在該材料配置工序中，如圖2(b)所示，以液滴的形式從液滴噴頭1噴出布線(xiàn)圖案用油墨X1，將該液滴配置于在圍堰間34露出的基板P上。此時(shí)，在圍堰間34露出的基板P被圍堰B包圍，所以可以阻止布線(xiàn)圖案用油墨X1擴(kuò)張到規(guī)定位置以外。另外，由于圍堰B的表面被賦予疏液性，所以即使噴出的布線(xiàn)圖案用油墨X1的一部分被噴到圍堰B上，也會(huì)由于圍堰B表面成為疏液性而從圍堰B彈起，流落到圍堰間34中。進(jìn)而，由于在圍堰間34露出的基板P被賦予親液性，所以被噴出的布線(xiàn)圖案用油墨X1變得容易在圍堰間34露出的基板P上擴(kuò)展，這樣，如圖2(c)所示，可以在圍堰間34的延伸方向上均勻地配置布線(xiàn)圖案用油墨X1。
在本實(shí)施方式中采用的布線(xiàn)圖案形成用油墨(功能液)，是由將高熔點(diǎn)金屬材料的導(dǎo)電性微粒分散于分散介質(zhì)中的分散液構(gòu)成。在這里，作為導(dǎo)電性微粒，例如使用熔點(diǎn)在900℃以上且粒徑為30nm～150nm時(shí)的熔點(diǎn)為255℃以上的金屬材料的微粒。具體地說(shuō)，可以使用鎳、錳、鈦、鉭、鎢、鉬、氧化銦、氧化錫、銦錫氧化物、銦鋅氧化物、含鹵素氧化錫、以及金、銀、銅的氧化物中的任意一種。還有，這些導(dǎo)電性微?？梢酝ㄟ^(guò)在表面上涂敷有機(jī)物等而使用以提高分散性。
另一方面，作為分散介質(zhì)，只要可以分散上述的導(dǎo)電性微粒且不發(fā)生凝聚，就沒(méi)有特別限定。例如，除了水以外，可以例示為甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等醇類(lèi)，正庚烷、正辛烷、癸烷、十二烷、十四烷、甲苯、二甲苯、異丙基苯、均四甲苯、茚、二戊烯、四氫化萘、十氫化萘、環(huán)己基苯等烴系化合物，另外乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙二醇甲基乙基醚、二甘醇二甲醚、二甘醇二乙醚、二甘醇甲基乙基醚、1，2-二甲氧基乙烷、雙(2-甲氧基乙基)醚、對(duì)二噁烷等醚系化合物，進(jìn)而碳酸丙烯酯、γ-丁內(nèi)酯、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲亞砜、環(huán)己酮等極性化合物。其中，從微粒的分散性和分散液的穩(wěn)定性、還有向液滴噴出法(噴墨法)的應(yīng)用的容易程度的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選水、醇類(lèi)、烴系化合物、醚系化合物，作為更優(yōu)選的分散介質(zhì)，可以舉出水、烴系化合物。
上述導(dǎo)電性微粒的分散液的表面張力優(yōu)選在0.02N/m以上0.07N/m以下的范圍。在通過(guò)液滴噴出法噴出液滴時(shí)，如果表面張力不到0.02N/m，由于油墨組合物對(duì)噴嘴面的潤(rùn)濕性增大，所以容易產(chǎn)生飛行彎曲，如果超過(guò)0.07N/m，由于在噴嘴頂端的新月形狀不穩(wěn)定，所以難以控制噴出量或噴出時(shí)機(jī)。為了調(diào)整表面張力，最好在不大大降低與基板的接觸角的范圍內(nèi)，在上述分散液中微量添加氟系、硅酮系、非離子系等表面張力調(diào)節(jié)劑。非離子系表面張力調(diào)節(jié)劑有助于改善液體向基板的潤(rùn)濕性，改進(jìn)膜的流平性，防止發(fā)生膜的微細(xì)的凹凸不平等。上述表面張力調(diào)節(jié)劑可以根據(jù)需要含有醇、醚、酯、酮等有機(jī)化合物。
上述分散液的粘度優(yōu)選為1mPa·s以上50mPa·s以下。當(dāng)使用噴墨法將液體材料作為液滴噴出時(shí)，在粘度比1mPa·s小的情況下，噴嘴周邊部容易因油墨的流出被污染，另外，在粘度比50mPa·s大的情況下，噴嘴孔的堵塞頻率變高，不僅難以順利地噴出液滴，而且液滴的噴出量減少。
在這里，對(duì)液滴噴出裝置的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖4是表示液滴噴出裝置I J的簡(jiǎn)要構(gòu)成的立體圖。液滴噴出裝置IJ具備液滴噴頭101、X軸方向驅(qū)動(dòng)軸104、Y軸方向引導(dǎo)軸105、控制裝置CONT、平臺(tái)(stage)107、清洗機(jī)構(gòu)108、基臺(tái)(base)109和加熱器115。
平臺(tái)107支撐通過(guò)該液滴噴出裝置IJ配置液體材料(布線(xiàn)圖案用油墨)的基板P，具備將基板P固定于基準(zhǔn)位置的未圖示的固定機(jī)構(gòu)。
液滴噴頭101是具備多個(gè)噴頭的多噴嘴型的液滴噴頭，使其縱向與X軸方向一致。多個(gè)噴嘴以一定間隔被設(shè)于液滴噴頭101的下面。從液滴噴頭101的噴嘴向由平臺(tái)107支撐的基板P噴出含有上述的導(dǎo)電性微粒的布線(xiàn)圖案用油墨。
在X軸方向驅(qū)動(dòng)軸104上連接有X軸方向驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)102。X軸方向驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)102是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等，當(dāng)從控制裝置CONT提供X軸方向的驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，使X軸方向驅(qū)動(dòng)軸104旋轉(zhuǎn)。如果X軸方向驅(qū)動(dòng)軸104旋轉(zhuǎn)，則液滴噴頭101在X軸方向上移動(dòng)。
Y軸方向引導(dǎo)軸105以相對(duì)基臺(tái)109不動(dòng)的方式被固定。平臺(tái)107具備Y軸方向驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)103。Y軸方向驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)103為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等，如果從控制裝置CONT提供Y軸方向的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，則使平臺(tái)107在Y軸方向移動(dòng)。
控制裝置CONT向液滴噴頭101提供液滴的噴出控制用電壓。另外，向X軸方向驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)102提供對(duì)液滴噴頭101的X軸方向的移動(dòng)進(jìn)行控制的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)，向Y軸方向驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)103提供對(duì)平臺(tái)107的Y軸方向的移動(dòng)進(jìn)行控制的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)。
清洗機(jī)構(gòu)108是清洗液滴噴頭101的裝置。清洗機(jī)構(gòu)108具備未圖示的Y軸方向的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。通過(guò)該Y軸方向的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)，清洗機(jī)構(gòu)沿著Y軸方向引導(dǎo)軸105移動(dòng)。清洗機(jī)構(gòu)108的移動(dòng)也被控制裝置CONT控制。
加熱器115在這里是通過(guò)燈退火(lamp anneal)對(duì)基板P進(jìn)行熱處理的器械，進(jìn)行在配置于基板P上的液體材料中所含的溶媒的蒸發(fā)和干燥。該加熱器115的電源的接通和斷開(kāi)也由控制裝置CONT控制。
液滴噴出裝置IJ在相對(duì)掃描液滴噴頭101和支撐基板P的平臺(tái)107的同時(shí)，從沿X軸方向排列于液滴噴頭101的下面的多個(gè)噴頭向基板P噴出液滴。
圖5是表示用于說(shuō)明通過(guò)壓電方式的液體材料的噴出原理的圖。
在圖5中，與收容液體材料(布線(xiàn)圖案用油墨、功能液)的液體室121相鄰設(shè)置有壓電元件122。借助含有對(duì)液體材料進(jìn)行收容的材料容器的液體材料供給系統(tǒng)123，向液體室121中提供液體材料。壓電元件122與驅(qū)動(dòng)電路124連接，借助該驅(qū)動(dòng)電路124向壓電元件122施加電壓，通過(guò)使壓電元件122變形而導(dǎo)致液體室121變形，從噴嘴125噴出液體材料。在這種情況下，通過(guò)使施加電壓的值發(fā)生變化，控制壓電元件122的變形量。另外，通過(guò)改變施加電壓的頻率，控制壓電元件122的變形速度。由于利用壓電元件的液滴噴出不對(duì)材料加熱，所以具有不給材料的組成帶來(lái)影響的優(yōu)點(diǎn)。
(第1干燥工序)在向基板P噴出規(guī)定量的布線(xiàn)圖案用油墨X1之后，為了除去分散介質(zhì)，根據(jù)需要進(jìn)行干燥處理。該干燥處理除了例如通過(guò)加熱基板P的通常的熱板、電爐等進(jìn)行處理以外，還可以通過(guò)燈退火進(jìn)行。對(duì)用于燈退火的光的光源沒(méi)有特別限定，但可以將紅外線(xiàn)燈、氙氣燈、YAG激光器、氬氣燈、二氧化碳?xì)怏w激光器、XeF、XeCl、XeBr、KrF、KrCl、ArF、ArCl等激元激光器等作為光源使用。這些光源通常被使用的輸出功率范圍是10W以上5000W以下的范圍，而在本實(shí)施方式中，100W以上1000W以下的范圍就足夠。
接著，如圖3(a)所示，通過(guò)該中間干燥工序，在圍堰間34的基板P上形成了用上述高熔點(diǎn)金屬材料構(gòu)成的第1布線(xiàn)圖案(第1功能膜)Y1。還有，在即使沒(méi)有除去布線(xiàn)圖案用油墨X1的分散介質(zhì)也不混合布線(xiàn)圖案用油墨X1與其它種類(lèi)的布線(xiàn)圖案用油墨的情況下，可以省略中間干燥工序。
(第2材料配置工序)接著，如圖3(b)所示，將作為第2材料的第2布線(xiàn)圖案用油墨(功能液)X2配置于圍堰間34的第1布線(xiàn)圖案Y1上。在這里，與第1材料配置工序一樣，使用圖4所示的液滴噴出裝置I J作為噴出液滴X2的裝置，構(gòu)成該液滴X2的油墨是使用高熔點(diǎn)金屬的有機(jī)鹽作為溶質(zhì)的布線(xiàn)圖案用油墨。
作為這樣的有機(jī)鹽，可以例示上述高熔點(diǎn)金屬的有機(jī)鹽，例如氯化物、甲酸鹽、乙酸鹽、乙酰丙酮鹽、乙基己烷鹽、螯合劑、絡(luò)合物等，具體可以例示氯化銦、甲酸銦、乙酸銦、乙酰丙酮銦、乙基己烷銦、氯化錫、甲酸錫、乙酸錫、乙酰丙酮錫、乙基己烷錫等。另一方面，作為分散介質(zhì)，只要是可以使上述有機(jī)鹽分散且不引起凝聚的物質(zhì)則沒(méi)有特別限定，可以適當(dāng)使用在第1材料配置工序中使用的溶媒。
還有，可以在第2布線(xiàn)圖案用油墨X2中適當(dāng)含有填充劑或粘合劑。例如，除了乙烯基系硅烷偶合劑以外，可以例示氨基系、環(huán)氧系、甲基丙烯酰氧系、巰基系、酮亞胺系、陽(yáng)離子系、氨基系等硅烷偶合劑。另外，也可以含有鈦酸鹽系、鋁酸鹽系的偶合劑。另外，也可以含有纖維素系、硅氧烷、硅油等粘合劑。通過(guò)含有這樣的添加劑，可以改善形成的第2布線(xiàn)圖案與第1布線(xiàn)圖案Y1進(jìn)而與基板(基底膜)的粘附性。進(jìn)而，對(duì)于第2布線(xiàn)圖案用油墨X2，可以含有由金屬材料構(gòu)成的粒徑為30nm～150nm左右的微粒，即使在這種情況下，也可以改善與第1布線(xiàn)圖案Y1進(jìn)而與基板(基底膜)的粘附性。
(第2干燥工序)在涂布如上所述的第2布線(xiàn)圖案用油墨X2之后，為了除去分散介質(zhì)，根據(jù)需要進(jìn)行干燥處理。通過(guò)該干燥處理，第2布線(xiàn)圖案用油墨X2成為第2布線(xiàn)圖案Y2。還有，干燥方法可以采用與形成上述第1布線(xiàn)圖案時(shí)同樣的方法進(jìn)行。
接著，如圖3(c)所示，通過(guò)該中間干燥工序，可以在圍堰間34的第1布線(xiàn)圖案Y1上形成由上述的金屬有機(jī)鹽構(gòu)成的第2布線(xiàn)圖案(第2功能膜)Y2。
(燒成工序)對(duì)于噴出工序后的干燥膜，為了使微粒間的電接觸充分，有必要完全除去分散介質(zhì)，同時(shí)還有必要使金屬有機(jī)鹽發(fā)生熱分解而生成金屬或金屬氧化物。所以，對(duì)噴出工序后的基板實(shí)施熱處理和/或光處理作為燒成工序。熱處理和/或光處理通常是在大氣中進(jìn)行的，根據(jù)需要也可以在氮?dú)狻鍤?、氦氣等惰性氣體氣氛中進(jìn)行。熱處理和/或光處理的處理溫度是在考慮分散介質(zhì)的沸點(diǎn)(蒸氣壓)、氣氛氣體的種類(lèi)或壓力、微粒的分散性或氧化性等熱性能、金屬有機(jī)鹽的熱和化學(xué)分解性能、進(jìn)而考慮基材的耐熱溫度或薄膜晶體管的特性轉(zhuǎn)換等之后而適當(dāng)決定的。
通過(guò)如上所述的工序，形成如圖3(c)所示的功能膜33。在本實(shí)施方式中，由于在由高熔點(diǎn)金屬材料構(gòu)成的第1布線(xiàn)圖案Y1上配置由金屬有機(jī)鹽構(gòu)成的第2布線(xiàn)圖案Y2，所以與燒成溫度無(wú)關(guān)，得到的功能膜33的表面平坦性、致密性以及與基板(基底膜)的粘附性非常高。
具體地說(shuō)，在沒(méi)有形成由金屬有機(jī)鹽構(gòu)成的第2布線(xiàn)圖案Y2且通過(guò)250℃的燒成得到第1布線(xiàn)圖案Y1的情況下，在功能膜上空隙多，表面平坦性也極差。與此相對(duì)，如本實(shí)施方式中所示，在第1布線(xiàn)圖案Y1上形成第2布線(xiàn)圖案Y2，通過(guò)250℃的燒成得到功能膜，在此情況下，沒(méi)有從膜的上面到膜中相連的空隙，表面平坦性也良好。
進(jìn)而，具體地說(shuō)，作為比較例，將ITO微粒的分散液涂布于玻璃基板上并在250℃下進(jìn)行燒成，在此情況下，觀察到從膜的上面到膜中相連的空隙，膜表面的平均粗糙度Rmax為150nm以上。另一方面，作為實(shí)施例，在涂布ITO微粒的分散液之后，進(jìn)一步涂布含有ITO有機(jī)鹽和纖維素系粘合劑的分散液且在250℃下進(jìn)行燒成，在此情況下，沒(méi)有從膜的上面到膜中相連的空隙，膜的表面的平均粗糙度Rmax為100nm左右。作為其它實(shí)施例，在涂布ITO微粒的分散液之后，進(jìn)一步涂布含有銦有機(jī)鹽和錫有機(jī)鹽的分散液且在250℃下進(jìn)行燒成，在此情況下，沒(méi)有從膜的上面到膜中相連的空隙，膜的表面的平均粗糙度Rmax為50nm以下。
如上所述的功能膜的制造方法，可以用于形成構(gòu)成薄膜晶體管的電極或布線(xiàn)的工序中。具體地說(shuō)，對(duì)于形成柵電極的工序、形成源電極或漏電極的工序、進(jìn)而形成源極布線(xiàn)等布線(xiàn)的工序而言，可以采用上述功能膜的制造方法。
特別是在將非晶硅膜用作有源層的薄膜晶體管中，為了防止在非晶硅中被燒結(jié)的氫的脫離，有必要使電極或布線(xiàn)的燒成溫度為約250℃以下。因此，在制造這樣的薄膜晶體管時(shí)，通過(guò)采用上述功能膜的制造方法，可以改善膜表面的平坦性和膜的致密性，其結(jié)果是可以得到需要的膜特性，難以產(chǎn)生柵極絕緣膜等層間絕緣膜的耐壓不良或?qū)щ娔らg的接觸不良等。
還有，在上述實(shí)施方式中，為了配置液滴(功能膜)而采用使用了液滴噴出裝置的液滴噴出法，作為其它方法，例如也可以采用如圖6所示的Cap涂敷法。Cap涂敷法是利用毛細(xì)管現(xiàn)象的成膜法，向涂布液70中插入裂縫71，在這種狀態(tài)下，如果使涂布液面上升，則在裂縫71的上端產(chǎn)生液體膨出72。相對(duì)該液體膨出72使基板P接觸，通過(guò)使基板P在規(guī)定方向上平行移動(dòng)，可以將涂布液70涂布于基板P面上。
另外，在本實(shí)施方式中，同時(shí)進(jìn)行第1布線(xiàn)圖案的燒成和第2布線(xiàn)圖案的燒成，也可以在對(duì)第1油墨進(jìn)行干燥、燒成之后配置第2油墨。在這種情況下，形成的第1布線(xiàn)圖案相對(duì)于第2材料配置工序中的溶媒(分散媒)的穩(wěn)定性提高。
權(quán)利要求
1.一種功能膜的制造方法，其特征在于，包括將含有主體的熔點(diǎn)為900℃以上且使粒徑為30nm～150nm時(shí)的熔點(diǎn)為255℃以上的金屬和金屬氧化物材料作為溶質(zhì)的第1油墨配置于基板上的工序、在已配置的第1油墨上配置含有金屬有機(jī)鹽作為溶質(zhì)的第2油墨的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功能膜的制造方法，其特征在于，包括在將所述第1油墨配置于基板上之后除去該第1油墨的溶媒而形成第1功能膜的工序，在已形成的第1功能膜上配置所述第2油墨。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的功能膜的制造方法，其特征在于，所述金屬材料為鎳、錳、鈦、鉭、鎢、鉬、氧化銦、氧化錫、銦錫氧化物、銦鋅氧化物、含鹵素氧化錫、以及金、銀、銅的氧化物中的任意一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任意一項(xiàng)所述的功能膜的制造方法，其特征在于，所述金屬有機(jī)鹽由含有所述金屬材料的有機(jī)物構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任意一項(xiàng)所述的功能膜的制造方法，其特征在于，在所述第2油墨中，除了所述金屬有機(jī)鹽以外，還含有填充劑和粘合劑而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任意一項(xiàng)所述的功能膜的制造方法，其特征在于，在所述第2油墨中，除了所述金屬有機(jī)鹽以外，還含有由所述金屬材料構(gòu)成的粒徑為30nm～150nm的顆粒而成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6中任意一項(xiàng)所述的功能膜的制造方法，其特征在于，在所述第2油墨中，除了所述金屬有機(jī)鹽以外，還含有由所述金屬材料構(gòu)成的粒徑為40nm～150nm的顆粒而成，而且金屬有機(jī)鹽的分解后的金屬重量比含有的金屬顆粒的重量大。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～7中任意一項(xiàng)所述的功能膜的制造方法，其特征在于，通過(guò)使用了液滴噴出裝置的液滴噴出法配置所述第1油墨和所述第2油墨。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～7中任意一項(xiàng)所述的功能膜的制造方法，其特征在于，通過(guò)利用了毛細(xì)管現(xiàn)象的CAP涂層法配置所述第1油墨和所述第2油墨。
10.一種薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，包括使用權(quán)利要求1～9中任意一項(xiàng)所述的方法形成導(dǎo)電膜的工序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種功能膜的制造方法，其特征在于，包括將含有熔點(diǎn)為900℃以上且使粒徑為30nm～150nm時(shí)的熔點(diǎn)為255℃以上的金屬和金屬氧化物材料作為溶質(zhì)的第1油墨配置于基板(P)上的工序、在已配置的第1油墨上配置含有金屬有機(jī)鹽作為溶質(zhì)的第2油墨X2的工序。由此，本發(fā)明提供與燒成溫度無(wú)關(guān)、即使在將燒成溫度設(shè)定為低溫的情況下膜表面的平坦性和膜的致密性也良好且可以充分確保需要的膜特性的功能膜的制造方法。
文檔編號(hào)H01L21/336GK1755897SQ20051010687
公開(kāi)日2006年4月5日 申請(qǐng)日期2005年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月30日
發(fā)明者傅田敦 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社