表面處理方法及膜圖案的形成方法

專利名稱：表面處理方法及膜圖案的形成方法
技術領域：
本發明涉及一種表面處理方法、表面處理基板及膜圖案的形成方法等，更具體說，是涉及一種以得到具有所需的均勻親液性的基板為目的的表面處理方法，該基板適于形成用于電極、天線、電路、集成電路等配線的導電膜配線或硅膜圖案等膜圖案，以及根據該表面處理所得到的表面處理基板、及膜圖案的形成方法等。
背景技術：
在制造用于電路和集成電路等的配線時，會用到如光刻法等。該光刻法是將叫做抗蝕劑的感光材料涂布在預先涂有導電膜的基板上，然后照射電路圖案而顯影，然后根據抗蝕劑圖案蝕刻導電膜，從而形成配線的方法。該光刻法不僅需要真空裝置等龐大的設備和復雜的工藝，而且材料使用效率也只有百分之幾，大部分材料只能廢棄，所以制造成本非常高。
相對于這些問題，在美國專利第5132248號里提到，用噴墨法把分散有導電性微粒的液體直接涂布到基板上，然后進行熱處理或激光照射，從而變換成導電膜圖案的方法。這個方法不需光刻處理，工序也相當簡單，同時具有原材料的使用量少的優點。
然而，為了作為配線使用，需要厚膜化到重疊有一定程度的導電性微粒。即，如果導電性微粒沒有重疊，則導電性微粒沒有互相接觸到的部分就會成為引發斷線等的原因。還有，如果厚膜化不夠充分就會導致電阻變高，變成導電性差的配線。
但是，在將分散有導電性微粒的液體利用噴墨法直接圖案涂布(pattern涂布)到基板上的方法中，由于使用分散有導電性微粒的液體，因此從噴出時的粘度等方面考慮，對通過噴出一定量液體以進行涂布的導電性微粒的量有一定的限制。另一方面，如果一次要噴出大量的液體，就會變得不易控制配線的形成位置，同時會導致配線的線幅變粗，有背于電路等的集成化的要求。
因此，為了切實進行利用噴墨法的導電膜配線，如特開昭59-75205所公開，提出了在基板上設置隔板(バンク)，以控制噴出來的液滴的位置的方法。如果利用隔板，就算是噴出集中到一定量的液滴，噴到基板上的液滴會留在隔板和隔板之間，有可能以1μm的位置精度形成線幅為30μm的配線。
然而，這種隔板需要利用光刻法形成，所以成本就會提高。
另外，也提出了在預先形成有疏液部和親液部圖案的基板的親液部上，根據噴墨法選擇性地噴出液體材料的方法。這時候，由于分散有導線性微粒的液體很容易留在親液部，所以不必形成隔板，可以形成確保位置精度的配線。
然而，在這個方法當中需進行使用掩膜等形成親液部、疏液部的圖案的工藝，同時為在親液圖案上正確涂布，需要設置校正標記的工藝，從而導致工序的復雜。
另外，由于噴出到親液部，所以液滴的潤濕范圍廣，很難形成膜厚厚的導電膜。為了增加膜厚，也考慮到增加噴出次數的方法，但是如果不大大提高對于液體的疏液部的疏液性，很難將液體收到親液部內。還有，所形成的配線的線幅被基板親液部的幅度所限制。
另外，被應用于集成電路、薄膜晶體管的硅薄膜的圖案的形成，一般是在基板表面利用熱CVD(化學汽相淀積)法、等離子體CVD法、光CVD法等形成無定形膜或聚硅膜后，利用光刻法去除不必要的硅膜部分。
但是在根據這些CVD法和光刻法形成硅薄膜圖案時，在工序方面需要進一步改進下述幾點由于利用氣相反應，在氣相條件下會產生硅粒子，從而導致裝置的污染和異物的產生，有效利用率較低。
由于原料是氣體，所以在表面凹凸不平的基板上很難得到均勻的膜厚。
由于膜的形成速度遲緩，生產率較低。
在等離子體CVD法中需要復雜且高價的高頻率發生裝置和真空裝置等。
由于光刻法工序復雜、原料使用效率低，所以會產生大量的抗蝕劑、蝕刻液等廢棄物。
還有，因為材料面上使用毒性、反應性高的氣體氫化硅，所以不僅不易操作上，還有由于是氣體，所以需要密閉的真空裝置。一般這些裝置因為是大型設備，不僅裝置本身價格貴，還會在真空系統和等離子系統中消費大量的能量，所以其產品的成本更高。
針對這些問題，提出了在預先形成有疏液部和親液部的圖案的基板上，用噴墨法將含有有機硅化合物的液體選擇性地只涂布到親液部上，然后利用熱處理等方法，變換成硅膜圖案，從而用簡單的工藝形成高精度的硅膜圖案的方法。
如上所述，已開始試著在均勻調整為親液性或疏液性的基板上、或形成有疏液部和親液部的圖案的基板上，以液滴形式噴出含有導電性微粒、有機硅化合物等膜形成成分的液體，形成膜圖案。
這時候，作為疏液化的方法，已知的有在基板的表面形成疏液性的單分子膜，如形成由有機分子構成的自我組織化膜的處理方法；在基板的表面形成氟化聚合膜的處理方法；例如將氟代烴系化合物作為反應氣體的等離子體處理等。
另一方面，作為親液化的方法，已知的有照射紫外光的方法；將氧氣作為反應氣體的等離子體處理方法等。
利用所述均勻調整為親液性或疏液性的基板形成膜圖案時，有必要將液體和基板的接觸角統一控制在如60[deg]。還有，使用形成有疏液部和親液部的圖案的基板的時候，也有必要首先準備調整為具有相同的親液性的基板，在這基板上形成親液部的圖案。
然而，在所述普遍所被了解的疏液化處理方法很難將液體和基板的接觸角調整到70[deg]以下。例如，將氟化烷基硅烷的單分子膜形成在玻璃基板上時，純水和基板的接觸角會變成110[deg]左右。在硅片上實施以四氟化甲烷為反應氣體的等離子體處理的時候，溶劑系顏料油墨和基板的接觸角會變成[70deg]左右。
從而，很難得到相同的在60[deg]以下的所需的疏液性，會給利用噴墨法的膜圖案的形成帶來障礙。

發明內容
本發明鑒于上述情形所進行的，因此，為了改善利用噴墨法的膜圖案的形成，本發明的目的在于提供具有均勻的所需親液性的表面處理方法、以這種表面處理方法所得到的表面處理基板、及膜圖案的形成方法等。
本發明中為了解決所述課題，提供了在基板的表面進行疏液化處理之后，再實施親液化處理的表面處理方法。
根據本發明，充分進行疏液化處理之后，通過再進行親液化處理以緩和先期賦予的疏液性，可以得到均勻的所需疏液性。
在本發明中，作為所述疏液化處理，可適用在基板的表面形成疏液性單分子膜的處理。作為疏液性單分子膜，優選由有機分子構成的自我組織化膜。這時候容易形成單分子膜。
作為所述疏液化處理，可適用在基板的表面形成氟化聚合膜的處理。氟化聚合膜的形成，可由以氟烴系化合物作為反應氣體的等離子體處理容易地完成。
在本發明中，作為在所述疏液化處理后進行的親液化處理，可適用紫外光的照射。此時，可以部分地且整體上均勻地破壞已經形成的疏液性的膜，緩和疏液性，從而得到均勻的所需疏液性。
作為在所述疏液化處理后進行的親液化處理，可適用以氧氣為反應氣體的等離子體處理。此時，可以部分地且整體上均勻地改性已經形成的疏液性的膜，緩和疏液性，從而得到均勻的所需疏液性。
作為在所述疏液化處理后進行的親液化處理，也可適用將基板暴露在臭氧環境中的處理。此時，可以部分地且整體上均勻地改性已經形成的疏液性的膜，緩和疏液性，從而得到均勻的所需疏液性。
本發明還提供，根據所述本發明的任一種表面處理方法，實施了表面處理的表面處理基板。本發明的基板由于具有均勻的疏液性，很容易根據噴墨法形成膜圖案。
本發明還提供將由含有膜形成成分的液體構成的液滴，噴到所述本發明的表面處理基板上的膜圖案的形成方法。根據本發明，可以將液滴噴到具有均勻的所需疏液性的基板上，因此可形成高品質的膜圖案。
本發明可適用于所述膜形成成分含有導電性微粒的情形。根據本發明，厚的膜厚有利于電傳導，不易發生斷線、短路等不良情況，而且還可形成可微細成型的導電膜配線。
此時，最好具備將所述膜形成成分變換為導電膜的熱處理手段或光處理手段。由此可發現導電性微粒的導電性，將它作為具有導電性的膜。
另外，本發明的導電膜配線的特征在于由所述任一項發明的膜圖案的形成方法所形成。
根據本發明，厚的膜厚有利于電傳導，不易發生斷線、短路等不良情況，而且還可形成可微細成型的導電膜配線。
還有，本發明的電光學裝置的特征在于具有所述發明的導電膜配線。作為本發明的電光學裝置有，可列舉如液晶顯示裝置、有機電致發光顯示裝置、等離子體型顯示裝置等。
此外，本發明的電子儀器的特征在于具有本發明的電光學裝置。
還有，本發明的非接觸型卡介質的特征在于作為天線電路具有所述發明的導電膜配線。
根據這些發明，不易發生配線部和天線的斷線或短路等不良現象，而且可以提供可實現小型化、薄型化的電光學裝置及使用這些裝置的電子儀器和非接觸型卡介質。


圖1是關于實施方式4的液晶裝置的第1基板上的俯視圖。
圖2是關于實施方式5的等離子體型顯示裝置的分解立體圖。
圖3是關于實施方式6的電子儀器，(a)為表示具備實施方式4的液晶顯示裝置的手機之一例的圖；(b)為表示具備實施方式4的液晶顯示裝置的手提型信息處理裝置之一例的圖；(c)為表示具備實施方式4的液晶顯示裝置的手表型電子儀器之一例的圖。
圖4是關于實施方式7的非接觸型卡介質的分解立體圖。
圖中，310b 信號配線部分331 第1導引配線
332 第2導引配線511 地址電極512 顯示電極412 天線電路具體實施方式
關于本發明的實施方式，進行如下詳細說明。
作為實施方式1，對本發明的表面處理方法進行說明。本實施方式的表面處理是由疏液化處理工藝及親液化處理工藝所構成的。下面對各個工藝進行說明。
(疏液化處理工藝)作為疏液化處理方法之一，可舉出在基板的表面形成由有機分子膜等構成的自我組織化膜的方法。
用于對基板表面進行處理的有機分子膜一端具有可以和基板結合的官能團，另外一端具有可以將基板表面性改變成(控制表面的能量)疏液性的官能團，同時具有連接這些官能團的直鏈碳或者帶部分支鏈的碳鏈，經結合于基板上進行自我組織化而形成分子膜，例如單分子膜。
自我組織化膜是使由可與構成基板等底層的原子反應的結合性官能團和除此以外的直鏈分子構成且由該直鏈分子相互作用具有極高取向性的化合物進行取向而形成的膜。這種自我組織化膜由于是取向單分子形成的，所以膜的厚度可以變得很薄，而且是在分子水平上均勻的膜，即，位于膜的表面的是相同的分子，因此可賦予膜的表面均勻且優異的疏液性。
作為所述具有高取向性的化合物，例如使用氟代烷基硅烷時，經各化合物取向，可使氟代烷基位于膜表面上而形成自我組織化膜，因此可賦予膜的表面均勻的疏液性。
作為這種形成自我組織化膜的化合物，可列舉十七氟-1，1，2，2-四氫癸基三乙氧基硅烷、十七氟-1，1，2，2-四氫癸基三甲氧基硅烷、十七氟-1，1，2，2-四氫癸基三氯硅烷、十三氟-1，1，2，2-四氫辛基三乙氧基硅烷、十三氟-1，1，2，2-四氫辛基三甲氧基硅烷、十三氟-1，1，2，2-四氫辛基三氯硅烷、三氟丙基三甲氧基硅烷等氟代烷基硅烷(以下簡稱“FAS”)。使用的時候單獨使用一種化合物效果較好，如果將2種以上的化合物組合使用時，在不損害本發明目的的情況下，沒有限制。還有，本發明中，作為所述形成自我組織化膜的化合物，從賦予與基板的密著性及良好的疏液性的觀點考慮，優選所述FAS。
FAS用一般結構式表示為RnSiX(4-n)。在此n表示1～3的整數，X是甲氧基，乙氧基，鹵素原子等水解基團。還有R是氟代烷基，具有(CF3)(CF2)X(CH2)y(這里的x表示0以上10以下的整數，y表示0以上4以下的整數)的結構，當多個R或者X與Si結合的時候，R或者X可以分別相同或不相同。以X所表示的水解基團通過水解形成硅烷醇，然后與基板(玻璃、硅)等底層的羥基反應，以硅氧烷鍵結合于基板上。另一方面，由于R在表面具有(CF3)等氟代基，因此可以將基板等底層的表面性質改為不潤濕的表面(表面能量低)。
將所述原料化合物和基板放入同一密封容器中，在室溫下放置2-3日左右，則可在基板上形成由有機分子膜等構成的自我組織化膜。另外，如果將整個密封容器保持在100℃，則3個小時左右就可以在基板上形成。以上所述的是氣相形成法，而由液相也可以形成自我組織化膜。例如，通過在含有原料化合物的溶液中浸積基板，并洗凈、干燥，可在基板上得到自我組織化膜。
另外，在形成自我組織化膜之前，最好用在基板表面上照射紫外線，或用溶劑洗凈等方式實施前處理。
作為疏液化處理的其他方法，可以例舉在常壓或真空中進行等離子體照射的方法。用于等離子體處理的氣體種類可以在考慮基板的表面材質等的基礎上進行選擇。例如，可將四氟化甲烷、全氟己烷、全氟癸烷等氟代烴類氣體作為處理氣體使用。此時，可在基板表面上形成疏液性的氟化聚合膜。
疏液化處理也可依據將具有所需疏液性的薄膜，例如將經四氟化乙烯加工的聚酰亞胺薄膜等貼在基板表面上的方法進行。另外，也可將聚酰亞胺薄膜直接用作基板。
(親液化處理工藝)
由于結束所述疏液化處理階段的基板表面含有比通常所需的疏液性更高的疏液性，因此通過親液化處理緩和其疏液性。
作為親液化處理可舉出照射170～400nm的紫外光的方法。依據該方法，可以部分地且作為整體均勻地破壞已形成的疏液性膜，緩和疏液性。
這時，疏液性的緩和程度可依據紫外光的照射時間調整，也可以依據將紫外光的強度、波長、熱處理(加熱)相結合的方法調整。這時也有配置掩膜照射紫外線，以降低疏液性的工藝。掩膜中也可含有促進圖案形成時間的材料，例如作為金屬可含有鈦(Ti)。通過使用所述掩膜可降低疏液性，可進行親液化處理。
作為親液化處理的其他方法，可以舉出以氧氣為反應氣體的等離子體處理。依據該方法，可以部分地且作為整體均勻地改性已形成的疏液性膜，緩和疏液性。
作為親液化處理的另一種方法，可以舉出將基板暴露在臭氧環境中的處理方法。依據該方法，可以部分地且作為整體均勻地改性已形成的疏液性膜，緩和疏液性。
這時，疏液性的緩和程度可依照射功率、距離、時間等調整。
(實施方式2)作為實施方式2，對本發明的膜圖案形成方法之一例的配線形成方法進行說明。本實施方式的配線形成方法，由表面處理工藝、噴出工藝、熱處理/光處理工藝構成。下面對各工藝進行說明。
(表面處理工藝)作為需形成由導電膜構成的配線的基板，可使用硅片、石英玻璃、玻璃、塑料薄膜、金屬板等各種材料。
另外，也可以將把半導體膜、金屬膜、介電體膜、有機膜等作為底層形成在這些各種素材基板表面上的材料，作為需形成導電膜配線的基板使用。
對需形成該導電膜配線的基板表面，用實施方式1的方法進行表面處理，以便對含有導電性微粒的液體的接觸角達到所需值。
所需接觸角值可根據后述的噴出工藝中的具體方法適當地選擇。例如，將液滴與之前噴出的液滴重疊噴出時的接觸角，最好在30[deg]以上至60[deg]以下。
另外，在第一次噴出中為了不使多數液滴相互接觸而相隔一定距離噴出，并通過第二次以后的噴出，以填補其間距的噴出方法中，最好實施表面處理使接觸角在60[deg]以上，優選在90[deg]以上110[deg]以下。這時，為了盡量將由于噴嘴間的偏差(噴出量的偏差)的膜厚差降低，用第1噴嘴噴出第1次液滴后，在第2次噴出時，最好用與所述第1噴嘴不同的噴嘴噴出液滴。
(噴出工藝)形成配線時在噴出工藝中噴出的液體是含有導電性微粒的液體。作為含有導電性微粒的液體，采用將導電性微粒分散在分散介質中的分散液。在此所用的導電性微粒為，除了含有金、銀、銅、鈀、鎳中的任一種的金屬微粒外，導電性聚合物或超導電體的微粒等也可使用。
為了提高分散性，這些導電性微粒也可在其表面上涂布有機物等后使用。作為涂布在導電性微粒表面上的涂料材，例如可列舉二甲苯、甲苯等的有機溶劑及檸檬酸等。
導電性微粒的粒徑最好在5nm以上0.1μm以下。如果大于0.1μm時，容易引起噴嘴的堵塞，難以采用噴墨方法噴出。如果小于5nm，對導電性微粒的涂料劑的體積比將變大，在所得的膜中有機物的比例過多。
作為含有導電性微粒的液體的分散介質，最好在室溫中的蒸汽壓為0.001mmHg以上200mmHg以下(大約0.133Pa以上26600Pa以下)。其理由是，當蒸汽壓高于200mmHg時，噴出后分散介質急劇蒸發掉，很難形成良好的膜。
另外，分散介質的蒸汽壓最好在0.001mmHg以上50mmHg以下(大約0.133Pa以上6650Pa以下)。其理由是，當蒸汽壓高于50mmHg時，在用噴墨法噴出液滴時因干燥容易引起堵塞，不容易實現穩定的噴出。
另一方面，如果是室溫中的蒸汽壓低于0.001mmHg的分散介質，將導致干燥速度變慢，易在膜中殘留分散介質，不容易在后工藝的熱或/和光處理后得到優質的導電膜。
作為使用的分散介質，如果可分散所述導電性微粒，不引起凝集現象，就沒有特別的限定，除了水之外，可列舉甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等乙醇類，n-庚烷、n-辛烷、癸烷、甲苯、二甲苯、甲基異丙基苯、杜烯、茚、雙戊烯、四氫化萘、十氫化萘、環己苯等烴系化合物，還有乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙二醇甲乙醚、二甘醇二甲醚、二甘醇二乙醚、二甘醇甲乙醚、1，2-二甲氧基乙烷、雙(2-甲氧基乙基)醚、p-二氧雜環己烷等醚系化合物，還有碳酸丙烯酯、y-丁內酯、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲亞砜、環己酮等極性化合物。其中，從微粒的分散性及分散液的穩定性、易適用噴墨法的方面考慮，以水，醇類、烴系化合物、醚系為宜，作為更合適的分散介質，可舉出水、烴系化合物。這些分散介質，可單獨使用，也可以2種以上混合使用。
將所述導電性微粒用分散介質分散時，分散質濃度在1質量％以上80質量％以下，可按照所需的導電膜的膜厚進行調整。超過80質量％時，容易引起凝集，不易取得均勻的膜。
所述導電性微粒的分散液的表面張力最好控制在0.02N/m以上0.07N/m以下的范圍。用噴墨法噴出液體時，如果表面張力不到0.02N/m，則對油墨組合物的噴嘴面的潤濕性增大，因此容易產生飛行彎曲，而如果表面張力超過0.07N/m，則噴嘴前端的彎月面的形狀不穩定，因此很難控制噴出量、噴出時間。
為了調整表面張力，可在所述分散介質中，在不降低與基板的接觸角的范圍內，可加入微量的氟系、聚硅氧烷系、非離子型等的表面張力調節劑。非離子型表面張力調節劑可以優化液體對基板的潤濕性、改善膜的涂平性，可起到防止涂膜中產生很多微粒并防止橙皮的發生等的作用。
所述分散液根據需要可含有醇、醚、酯、酮等有機化合物。
所述分散液的粘度優選在1mPa·s以上50mPa·s以下。用噴墨法噴出時，粘度小于1mPa·s時噴嘴周邊部分容易由于油墨的流出而被污染，而如果粘度大于50mPa·s，則噴嘴孔被堵塞的頻率變高，很難順利地噴出液滴。
本實施方式中，從噴墨噴頭噴出所述分散液的液滴，滴到基板上需形成配線的位置。這時，有必要控制連續噴出的液滴的重疊程度，以避免發生液體的堆積(突起)。另外，可以采用在第1次噴出中相隔一定距離噴出液滴，以避免多個液滴相接觸，而通過第2次以后的噴出填補其間的方法。
還有，此時為了盡量降低由于噴嘴間的偏差(噴出量的偏差)引起的膜厚差異，最好第1次用第1噴嘴噴出液滴，而在第2次噴出中采用不同于所述第1噴嘴的噴嘴噴出液滴。
噴出液滴后，為除去分散介質，根據需要可進行干燥處理。干燥處理可以根據例如加熱基板W的通常的電熱板、電爐等的處理進行外，也可根據燈管退火進行。作為用于燈管退火的光的光源并未予以特別限定，但可以將紅外線燈、氙燈、YAG激光、氬激光、二氧化碳激光、XeF、XeCl、XeBr、KrF、KrCl、ArF、ArCl等激元激光等作為光源使用。這些光源一般使用功率在10W以上5000W以下范圍內的光源，但在本實施方式中在100W以上1000W以下范圍即可。
(熱處理/光處理工藝)噴出工藝后的干燥膜，為了改善微粒間的電接觸，需要完全排除分散介質。另外，在導電性微粒表面上為提高分散性而涂有機物等涂材時，也需要將噴涂材去除掉。為此，在噴出工藝后的基板上實施熱處理或/和光處理工藝。
熱處理或/和光處理工藝通常在大氣中進行，但可根據需要在氮氣、氬氣、氦等惰性氣體環境中進行。熱處理或/和光處理的處理溫度是考慮分散介質的沸點(蒸汽壓)、環境氣體的種類及壓力、微粒的分散性及氧化性等的熱特性、涂材的有無及量、基材的耐熱溫度等因素后適當決定。
例如，為了除去由有機物構成的涂材，需要在約為300℃中進行燒成。另外，在使用塑料等的基板時，最好在室溫以上100℃以下進行。
熱處理或/和光處理除了由通常的電熱板、電爐等實施之外，也可依據燈煅燒進行。作為用于燈煅燒的光的光源并未予以特別限定，也可根據燈管退火進行。作為用于燈管退火的光的光源并未予以特別限定，但可以將紅外線燈、氙燈、YAG激光、氬激光、二氧化碳激光、XeF、XeCl、XeBr、KrF、KrCl、ArF、ArCl等激元激光等作為光源使用。這些光源一般使用功率在10W以上5000W以下范圍內的光源，但在本實施方式中在100W以上1000W以下范圍即可。
依據所述工藝，噴出工藝后的干燥膜能確保微粒間的電接觸，轉變為導電膜。
依據本實施方式形成的導電膜，由于使用了疏液性被適當調整的基板，不發生突起而可實現細線化、厚膜化。
因此，依據本實施方式，可形成薄膜厚度較厚而有利于電傳導且不容易發生斷線或短路等不良現象的可微細成型的導電膜配線。
(實施方式3)作為實施方式3，將介紹作為本發明的膜圖案形成方法之一例的硅膜圖案形成方法。本實施方式的硅膜圖案形成方法，是由表面處理工藝、噴出工藝及熱處理/光處理工藝構成。下面將對各工藝進行說明。
(表面處理工藝)作為需形成硅薄膜圖案的基板，可使用Si片、石英玻璃、玻璃、塑料薄膜、金屬板等各種材料。另外，也可以將把半導體膜、金屬膜、介電體膜、有機膜等作為底層形成在這些各種原材料基板表面上的材料，作為需形成硅薄膜圖案的基板使用。
對需形成該硅薄膜圖案的基板表面，用實施方式1的方法進行表面處理，以便對含有有機硅化合物的液體的接觸角達到所需值。
所需接觸角值可根據后述的噴出工藝中的具體方法適當地選擇。例如，將液滴與之前噴出的液滴重疊噴出時的接觸角，最好在30[deg]以上至60[deg]以下。另外，在第一次噴出中為了不使多數液滴相互接觸而相隔一定距離噴出，并通過第二次以后的噴出，以填補其間距的噴出方法中，最好實施表面處理使接觸角在60[deg]以上，優選在90[deg]以上110[deg]以下。
(噴出工藝)在形成硅薄膜圖案時，在噴出工藝中噴出的液體為含有有機硅化合物的液體。作為含有有機硅化合物的液體，可使用在溶劑中溶解有機硅化合物的溶液。在此所使用的有機硅化合物的特征在于含有由通式SinXm(在此，X表示氫原子或/和鹵素原子，n表示3以上的整數，m表示n或2n-2或2n或2n+2的整數)表示的具有環的硅烷化合物。
在此，n在3以上，但從熱力學穩定性、溶解性、精制的容易性等方面考慮，n優先在5～20左右，尤其5或6的環狀硅烷化合物為宜。小于5時，由于硅烷化合物自身因環的變形易造成不穩定，不易操作。另外，n大于20時，因由硅烷化合物的凝集力引起的溶解性低下而會使得所使用的溶劑的選擇范圍變窄。
另外，本發明中使用的硅烷化合物的通式SinXm中的X為氫原子或/和鹵素原子。由于這些硅烷化合物為用于硅膜的前體化合物，因此需用經熱處理或/和光處理最終形成為無定形或多結晶狀硅，硅—氫鍵、硅—鹵素鍵在所述處理中被斷開，重新形成硅—硅鍵，最終變成硅。作為鹵素原子，通常為氟原子、氯原子、溴原子、碘原子，從所述鍵斷開的方面考慮，優選氯、溴。X可以全為氫原子或全為鹵素原子，也可以是氫原子和鹵素原子的總和為m的部分鹵化硅烷化合物。
這些硅烷化合物可根據需要使用以硼、磷等的第三族或第五族元素改性的化合物。作為改性硅烷化合物的具體例，優選不含碳原子的化合物，可以列舉通式為SiaXbYc(在此，X表示氫原子或/和鹵素原子，Y表示硼原子或磷原子，a表示3以上的整數，b表示a以上2a+c+2以下的整數，c表示1以上a以下的整數)的改性硅烷化合物。從熱力學穩定性、溶解性、精制的容易性等方面考慮，優選a與c之和為5～20左右，尤其5或6的改性硅烷化合物。a+c小于5時，由于改性硅烷化合物自身因環的變形而易造成不穩定，因此不易處理。另外，a+c大于20時，由于因改性硅烷化合物的凝集力引起的溶解性低下而會使得所使用的溶劑的選擇范圍變窄。
另外，所述改性硅烷化合物的通式SiaXbYc中的X與所述由SinXm表示的無改性硅烷化合物的通式中的X相同，是氫原子或/和鹵素原子，通常是氟原子、氯原子、溴原子、碘原子，從所述鍵斷開的方面考慮，優選氯、溴。奧素。X可以全為氫原子或全為鹵原子，也可以為氫原子和鹵素原子的總和為b的部分鹵化硅烷化合物。
作為含有有機硅化合物的液體的溶劑，優選在室溫中的蒸汽壓為0.001mmHg以上200mmHg以下(大約0.133Pa以上26600Pa以下)的溶劑。其理由是，當蒸汽壓高于200mmHg時，在噴出后溶劑急劇蒸發掉，很難形成良好的膜。
另外，溶劑的蒸汽壓更優選在0.001mmHg以上50mmHg以下(大約0.133Pa以上6650Pa以下)。其理由是，當蒸汽壓高于50mmHg時，在用噴墨法噴出液滴時因干燥容易引起噴嘴的堵塞，不容易實現穩定的噴出。
另一方面，如果是在室溫下的蒸汽壓低于0.001mmHg的溶劑，將導致干燥速度變慢，溶劑易于殘留在膜中，在后工藝的熱或/和光處理后不容易取得優質的導電膜。
作為使用的溶劑，只要是可溶解所述有機硅化合物，就沒有特別的限定，除了n-庚烷、n-辛烷、癸烷、甲苯、二甲苯、甲基異丙基苯、杜烯、茚、雙戊烯、四氫化萘、十氫化萘、環己苯等的烴系溶劑之外，可列舉乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙二醇甲乙醚、二甘醇二甲醚、二甘醇二乙醚、二甘醇甲乙醚、1，2-二甲氧基乙烷、雙(2-甲氧基乙基)醚、p-二氧雜環己烷等醚系化合物，還有碳酸丙烯酯、y-丁內酯、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲亞砜、環己酮等極性溶劑。
其中，從有機硅化合物的溶解性及該溶液的穩定性考慮，優選烴系溶劑、醚系溶劑，作為更合適的溶劑，可為烴系溶劑。這些溶劑，可單獨使用，也可以混合2種以上使用。
將所述有機硅化合物在溶劑中進行溶解時，溶質濃度在1質量％以上80質量％以下，可按照所需的導電膜的膜厚進行調整。超過80質量％，容易引起凝集，不易取得均勻的膜。
所述有機硅化合物溶液的表面張力最好在0.02N/m以上0.07N/m以下的范圍內。用噴墨法噴出液體時，若表面張力不到0.02N/m，則油墨組合物對噴嘴面的潤濕性增大，因此容易產生飛行彎曲。表面張力超過0.07N/m時，噴嘴前端的彎月面形狀不穩定，因此很難控制噴出量、噴出時間。
為調整表面張力，在不降低與基板的接觸角的范圍內，可在所述溶液中加入微量的氟系、聚硅氧烷系、非離子型等表面張力調節劑。非離子型表面張力調節劑可以優化液體對基板的潤濕性、改善膜的涂平性，可起到防止涂膜中產生很多微粒并防止橙皮的發生等的作用。
所述溶液中根據需要可含有醇、醚、酯、酮等有機化合物等。
所述溶液的粘度優選在1mPa·s以上50mPa·s以下。用噴墨法噴出時，若粘度小于1mPa·s，則噴嘴周邊部分容易由于油墨的流出而被污染，另外，若粘度大于50mPa·s，則噴嘴孔被堵塞的頻率變高，很難順利地噴出液滴。
本實施方式中，從噴墨噴頭噴出所述分散液的液滴，滴到基板上需形成配線的位置。這時，有必要控制連續噴出的液滴的重疊程度，以避免發生液體的堆積(突起)。另外，可以采用在第1次噴出中相隔一定距離噴出液滴，以避免多個液滴相接觸，而通過第2次以后的噴出填補其間的方法。
噴出液滴后，為除去溶劑，根據需要可進行干燥處理。干燥處理可以根據例如加熱基板W的通常的電熱板、電爐等的處理進行外，也可根據燈管退火進行。作為用于燈管退火的光的光源并未予以特別限定，可以將紅外線燈、氙燈、YAG激光、氬激光、二氧化碳激光、XeF、XeCl、XeBr、KrF、KrCl、ArF、ArCl等激元激光等作為光源使用。這些光源一般使用功率在10W以上5000W以下范圍內的光源，但在本實施方式中在100W以上1000W以下范圍即可。
(熱處理/光處理工藝)噴出工藝后的溶液，需在除去溶劑的同時將有機硅化合物轉變為無定形或多結晶硅。為此，在噴出工藝后的基板上進行熱處理或/和光處理。
熱處理或/和光處理可在氮氣、氬氣、氦氣等惰性氣體環境中進行。熱處理或/和光處理的處理溫度可以考慮分散介質的沸點(蒸汽壓)、環境氣體的種類及壓力、微粒的分散性及氧化性等的熱特性、涂料材的有無及量、基材的耐熱溫度等因素后適當決定。
通常在氬氣環境中或含有氫的氬氣中，在100-800℃左右，優選在200-600℃左右，更優選在300-500℃左右進行處理，一般在溫度達到約550℃以下時可得到無定形狀、在其之上的溫度中可得到多結晶狀的硅膜。溫度未達到300℃時，有時有機硅化合物的熱分解不能充分進行，不能形成具有充分厚度的硅膜。欲得到多結晶狀硅膜時，通過對所得到的無定形狀硅膜進行激光退火，可轉變為多結晶硅膜。進行所述激光退火的環境也優選氦氣、氬氣等惰性氣體或將在這些氣體中混入氫氣等還原性氣體的氣體。
熱處理或/和光處理除了用通常的電熱板、電爐等進行之外，也可根據燈管退火進行。作為用于燈管退火的光的光源并未予以特別限定，可以將紅外線燈、氙燈、YAG激光、氬激光、二氧化碳激光、XeF、XeCl、XeBr、KrF、KrCl、ArF、ArCl等激元激光等作為光源使用。這些光源一般使用功率在10W以上5000W以下范圍內的光源，但在本實施方式中在100W以上1000W以下范圍即可。
依據所述工藝，噴出工藝后的溶液轉變為無定形或多結晶的硅膜。
依據本實施方式形成的硅膜圖案，由于使用疏液性經適當調整后的基板，因此不會產生突起，而可實現細線化、厚膜化。
因此，根據本實施方式可形成具有所需厚度的微細的圖案。
(實施方式4)作為實施方式4，對本發明的電光學裝置之一例的液晶裝置進行說明。
圖1表示本實施方式的液晶裝置中第1基板上的信號電極等的平面線路圖。本實施方式的液晶裝置大致由第1基板、設有掃描電極等的第2基板(未圖示)、以及密封在第1基板和第2基板之間的液晶(未圖示)構成。
如圖1所示，在第1基板300上的象素區域303中，以多重矩陣狀設有多個信號電極310…。尤其各信號電極310…由對應于各象素設置的多個象素電極部分310a...和將這些以多重矩陣狀連接的信號配線部分310b…構成，并向Y方向延伸。
另外，符號350為1芯片結構的液晶驅動電路，該液晶驅動電路350和信號配線部分310b…的一端(圖中下方)通過第1導引配線331而連接在一起。
另外，符號340…為上下導通端子，該上下導通端子340…和未圖示的設置在第2基板上的端子通過上下導通材341而連接。而且，上下導通端子340…和液晶驅動電路350通過第2導引配線332…而相連接。
在本實施方式中，設置在所述第1基板300上的信號配線部分310b…、第1導引配線331…、第2引回線332…分別依據實施方式2的配線方法而形成。
根據本實施方式的液晶裝置，可以制成不容易發生所述配線類的斷線及短路等的不良現象而且也可以實現小型化、薄型化的液晶裝置。
另外，在一方基板上形成有由TFD(Thin Film diode)構成的開關元件時，另一方基板上則形成條狀的電極。這時，也可以根據所述配線形成方法形成條狀的電極(對向電極)。
另外，在一方基板上形成有由薄膜晶體管構成的開關元件時，另一方基板上則作為對向電極在基板的幾乎整個面上形成電極。在這種構造中，也可以根據噴墨方法形成對向電極(全面電極)。
如上所述，形成有開關元件時，對向面的基板上形成電極。這時，至少可以通過①在對向基板上實施疏液化處理的工藝、②降低疏液性的工藝(或親液化工藝)、③用噴墨法涂布金屬材料并形成電極的工藝，在對向基板上形成電極。
在此作為液晶裝置表示的是電極例，而形成有薄膜晶體管的液晶裝置上也可適用該工序。
即，與所述工序相同，在基板上實施疏液化處理后，再實施親液化處理。其后，可通過涂布金屬材料的工藝形成電極。此時，通過將相當于電極的部分適用于形成薄膜晶體管(TFT)的控制極電極的工藝，以適用該工序。
具體是依據噴墨法形成構成TFT的控制極電極及控制極配線。形成控制極電極后，可介以絕緣膜形成源極區域、控制極區域等，以形成薄膜晶體管。
由于依據噴墨工序法同時形成構成TFT的控制極電極及與所述控制極電極電連接的控制極配線，因此工序也可簡單化。另外，該工序對bottom控制極特別有效，可以預先挖好相當于形成基板的控制極電極的區域、及形成控制極配線區域的區域，形成為凹坑。經組合所述親液處理、疏液處理可形成更精細的圖案(電極圖案)。
另外，在所述例中舉出了液晶裝置，但除了液晶裝置之外也可以適用于形成有有機EL元件的有機EL裝置中。
具體說，也可以將與所述的形成有薄膜晶體管的基板相同的構造、工序適用于有機EL裝置中。
(實施方式5)作為實施方式5，對本發明的電光學裝置之一例的等離子體型顯示裝置進行說明。圖2表示本實施方式的等離子體型顯示裝置500的分解立體圖。
該實施方式的等離子體型顯示裝置500大致由相互對向配置的玻璃基板501、玻璃基板502及形成在其間的放電顯示部分510構成。
放電顯示部分510是由多個放電室516集合而成，配置為多個放電室516中由紅色放電室516(R)、綠色放電室516(G)、藍色放電室516(B)三種放電室516成一對構成1象素。
所述(玻璃)基板501上相隔所定的間隔以條狀形成有地址電極511，形成有介電體層519并覆蓋這些地址電極511和基板501，并在介電體層519上沿著各地址電極511形成有位于地址電極511、511之間的隔板515。另外，隔板515中在其長度方向的所定位置上與地址電極511垂直相交的方向上也按規定間隔被隔開(圖示略)，基本上由鄰接于地址電極511的寬度方向左右兩側的隔板、和延設在與地址電極511垂直相交的方向上的隔板隔開形成長方形的區域，對應于這些長方形的區域形成放電室516，由3個這些長方形的區域成一對形成1象素。另外，在被隔板515隔開的長方形的區域內側配有熒光體517。熒光體517能發出紅、綠、藍色中任一種熒光，紅色放電室516(R)底部配有紅色熒光體517(R)、綠色放電室516(G)底部配有綠色熒光體517(G)，而藍色放電室516(B)底部配有藍色熒光體517(B)。
其次、在所述玻璃基板502側，在與所述地址電極511垂直相交的方向上相隔一定間隔以條狀形成有多個顯示電極512。覆蓋著這些電極形成有介電體層513，并形成有由MgO等構成的保護膜514。
所述基板501和玻璃基板502的基板2互相相對貼合，以使所述地址電極511…和顯示電極512…相互直交，并將被基板501、隔板515及形成在玻璃基板502的保護膜514圍著的空間部分進行排氣后封入惰性氣體，形成放電室516。另外，形成在玻璃基板502側的顯示電極512相對于各放電室516各配置2個。
所述地址電極511和顯示電極512，連接在未圖示的交流電源上，通過向各電極板通電在必要位置的放電顯示部510中使熒光體517被激發而發光，由此可顯示彩色。
本實施方式中，所述地址電極511和表示電極512，各自根據實施方式2的配線形成方法而形成。
根據本實施方式的液晶裝置，不容易發生所述各電極的斷線或短路等的不良現象，而且可以形成可小型化、薄型化的等離子體型顯示裝置。
(實施方式6)作為實施方式6，對本發明的電子儀器的具體例進行說明。
圖3(a)為表示手機之一例的立體圖。圖3(a)中600表示手機的本體，601表示具有實施方式4的液晶裝置的液晶顯示部分。
圖3(b)為，表示文字處理器、電腦等的攜帶型信息處理裝置之一例的立體圖。圖3(b)中700表示信息處理裝置，701表示鍵盤等的輸入部分，703表示信息處理本體，702表示具有實施方式4的液晶裝置(或有機EL裝置)的液晶顯示部分。
圖3(c)為，手表型電子儀器之一例的立體圖。圖11(c)中800表示手表本體，801表示具有實施方式4的液晶裝置的液晶顯示部分。
圖3(a)～(c)所表示的電子儀器具有所述實施方式的液晶裝置(或有機EL裝置)，不容易發生配線類的斷線或短路等不良現象，而且也可實現小型化、薄型化。
另外，本實施方式的電子儀器是具備液晶裝置的，也可以是具備有機電致發光顯示裝置、等離子體型顯示裝置等其他電光學裝置的電子儀器。
(實施方式7)作為實施方式7，對本發明的非接觸型卡介質的實施方式進行說明。本實施方式的非接觸型卡介質如圖4所示，本實施方式的非接觸型卡介質400是在由卡基體402和卡罩418構成的筐體內內藏半導體集成電路芯片408和天線電路412，由電磁波或靜電電容耦合中的至少一種和未圖示的外部發送/接收機進行電能供給或數據傳受中的至少一種。
本實施方式中，所述天線電路412是通過實施方式2的配線形成方法形成的。
依據本實施方式的非接觸型卡介質，可以提供不容易發生所述天線電路412的斷線或短路等的不良現象而且可實現小型化、薄型化的非接觸型卡介質。
實施例(實施例1)對在玻璃基板上形成ITO(Indium Tin Oxide)層的基板表面上進行前處理后，進行了疏液化處理，接著進行了親液化處理。
前處理是通過向基板表面照射紫外光及用溶劑洗凈的方法進行的。
疏液化處理是依據形成FAS單分子膜的方法進行的。具體方法是作為形成自我組織化膜的化合物，使用十七氟代-1、1、2、2-四氫癸基三乙氧基硅烷，將該化合物和基板放入同一密封容器后在120℃放置2個小時。
親液化處理是通過照射波長為254nm的紫外光的方法進行的。照射該紫外光時設定了幾種不同的照射時間。
如上所述，根據對純水的接觸角調查紫外光照射時間不同的基板的疏液性。其結果表示在表1中。
表1照射時間(秒)接觸角[deg]0 12015 11060 9090 75120 50150 20(實施例2)對玻璃基板表面進行前處理后，進行了疏液化處理，接著進行了親液化處理。
前處理通過向基板表面照射紫外光及用溶劑洗凈的方法進行的。
疏液化處理是通過形成FAS單分子膜的方法進行的。具體方法是作為形成自我組織化膜的化合物，使用十七氟代-1、1、2、2-四氫癸基三乙氧基硅烷，將該化合物和基板放入同一密封容器在120℃放置2個小時。
親液化處理是通過照射波長254nm的紫外光的方法進行的。照射該紫外光時設定了幾種不同的照射時間。
如上所述，根據對純水的接觸角調查紫外光照射時間不同的基板的疏液性。其結果表示在表2中。
表2照射時間(秒)接觸角[deg]0 11015 9360 5090 12(實施例3)對硅片基板表面進行前處理后，進行了疏液化處理，接著進行了親液化處理。
前處理是通過照射紫外光的方法進行的。
疏液化處理是通過形成氟化聚合膜的方式進行的。具體方法是作為反應氣體使用混合四氟化甲烷、氬氣及C8F18的氣體。之后以440sccm的氣體流量、1.6kw的等離子體功率、60℃的基板溫度中處理了30分鐘。
親液化處理是通過照射波長254nm的紫外光的方法進行的。照射該紫外光時設定了幾種不同的照射時間。
如上所述，根據對溶劑系顏料油墨的接觸角調查紫外光照射時間不同的基板的疏液性。其結果表示在表3中。
表3照射時間(秒)接觸角[deg]0 70300 30600 20900 20120020如上述說明，由于在進行疏液化處理后進行親液化處理，根據本發明的表面處理方法可取得均勻具有所需親液性的基板。
因此，當使用根據本發明的表面處理方法處理的基板時，可形成精度良好的所需膜圖案，適于形成導電膜配線等。
另外，根據本發明可以提供不容易發生配線部、天線等的斷線及短路等不良現象而且能小型化、薄型化的電光學裝置及利用這些裝置的電子儀器、以及非接觸性卡介質。
權利要求
1.一種膜圖案的形成方法，其特征在于，在基板的表面進行疏液化處理，且對經所述疏液化處理的區域進行親液化處理，將由含有膜形成成分的液體構成的液滴通過噴墨法噴到經所述親液化處理的所述基板上，以形成膜圖案，其中通過實施所述疏液化處理和親液化處理，使噴出的多個液滴互不接觸。
2.根據權利要求1所述的膜圖案的形成方法，其特征在于，通過實施親液化處理，使所述噴出的液滴的接觸角在90[deg]以上、110[deg]以下。
3.根據權利要求1所述的膜圖案的形成方法，其特征在于，所述疏液化處理，是在基板的表面形成疏液性單分子膜的處理。
4.根據權利要求3所述的膜圖案的形成方法，其特征在于，所述疏液性的單分子膜，是由有機分子構成的自我組織化膜。
5.根據權利要求1所述的膜圖案的形成方法，其特征在于，所述疏液化處理，是在基板的表面形成氟化聚合膜的處理。
6.根據權利要求5所述的膜圖案的形成方法，其特征在于，所述氟化聚合膜，由以氟代烴系化合物為反應氣體的等離子體處理所形成。
7.根據權利要求1至6中的任一項所述的膜圖案的形成方法，其特征在于，所述親液化處理，是通過照射紫外光進行。
8.根據權利要求1至6中的任一項所述的膜圖案的形成方法，其特征在于，所述親液化處理，是通過以氧氣為反應氣體的等離子體處理進行。
9.根據權利要求1至6中的任一項所述的膜圖案的形成方法，其特征在于，所述親液化處理，是將基板暴露在臭氧環境中的處理。
10.一種金屬配線圖案的形成方法，其特征在于，在基板的表面進行疏液化處理，且對經所述疏液化處理的區域進行親液化處理，將由含有金屬配線形成成分的液體構成的液滴通過噴墨法噴到經所述親液化處理的所述基板上，以形成金屬配線圖案，其中通過實施所述疏液化處理和親液化處理，使噴出的多個液滴互不接觸。
11.根據權利要求10所述的金屬配線圖案的形成方法，其中通過實施親液化處理，使所述噴出的液滴的接觸角在90[deg]以上、110[deg]以下。
12.一種電光學裝置的制造方法，是在基板上形成電極而成的電光學裝置的制造方法，其特征在于至少包括在所述基板的表面實施疏液化處理的工藝、對經所述疏液化處理的區域進行親液化處理的工藝、把由含有金屬配線形成成分的液體所組成的液滴，通過噴墨法隔開間隔噴到經所述親液化處理的所述基板上而防止多個液滴相互接觸，由此形成電極的工藝。
13.根據權利要求12所述的電光學裝置的制造方法，其中通過實施親液化處理，使所述噴出的液滴的接觸角在90[deg]以上、110[deg]以下。
14.一種電光學裝置的制造方法，是在基板上形成薄膜晶體管而成的電光學裝置的制造方法，其特征在于通過在所述基板表面進行疏液化處理的工藝、對經所述疏液化處理的區域進行親液化處理的工藝、把由含有金屬配線形成成分的液體所組成的液滴，通過噴墨法隔開間隔噴到經所述親液化處理的所述基板上而防止多個液滴相互接觸的工藝，形成構成所述薄膜晶體管的電極。
15.根據權利要求14所述的電光學裝置的制造方法，其中通過實施親液化處理，使所述噴出的液滴的接觸角在90[deg]以上、110[deg]以下。
全文摘要
本發明提供為了改善由噴墨法完成的膜圖案的形成，而能得到均勻具有所需親液性的基板的表面處理方法、以及依據該表面處理得到的表面處理基板及膜圖案的形成方法等。本發明中，在基板表面上進行形成由有機分子構成的自我組織化膜的疏液化處理。之后用紫外光照射等方法緩和疏液性，而達到所需的疏液性。
文檔編號H01Q9/27GK1905782SQ200610077890
公開日2007年1月31日 申請日期2003年3月27日 優先權日2002年3月27日
發明者平井利充, 長谷井宏宣 申請人:精工愛普生株式會社