专利名称：图案形成基体材料及图案形成方法
技术领域：
本发明涉及通过将液滴排出到对象面上而形成规定图案的图案形成基体材料及图案形成方法。
背景技术：
近年来正利用喷墨技术来形成电路衬底的配线图案。若使用喷墨技术的话，可在衬底上直接形成配线图案，所以如同使用以往的刻蚀技术的印刷技术那样，能够省略真空成膜→光致蚀刻→蚀刻→抗蚀剂剥离工序这些花费成本的工序，结果，能够便宜地制作电路衬底。
然而，在使用喷墨技术形成配线图案时，排出具有配线材料的流动状的油墨(液滴)，射中衬底上的规定位置而形成配线图案。这样，在排出液滴射中衬底时，由于衬底表面的特性，射中的液滴可能会过于扩展或分离。因此，产生不能得到所希望的配线图案的问题。
因此，例如日本公开专利公报“特开平11-204529号”(1999年7月30日公开)公开有尽量抑制射中的液体过于扩展或分离，形成所希望的配线图案的方法。
在上述公报所公开的技术中，为使可成为配线图案的区域与液滴具有亲和性，而且其他区域与液体具有非亲和性，预先将衬底表面改性重整，将液滴排出到衬底上与液滴具有亲和性的区域(图案形成区域)，形成配线图案。此时，因为图案形成区域以外的区域成为与液体具有非亲和性的区域，故射中在衬底上的图案形成区域上的液滴不超越该图案形成区域扩展。
另外，在上述公报所公开的技术中，为使射中的液滴不分离并使液滴相互之间部分重合，而使液滴射中在图案形成区域。由此，防止射中在衬底上的液滴分离。
然而，在喷墨法中，由于液滴射中衬底时液滴飞散而附着在射中位置以外的区域，在使用上述公报所公开的图案形成方法时，必须在欲形成图案的整个区域滴下，故在不允许液滴飞散的区域附近也必须滴下，飞散的配线材料有可能附着在不能附着的区域。例如，若在形成TFT的源漏间电极时液滴附着在沟道部分，则不能得到所希望的TFT的性能。即，导致TFT的成品率降低。
因此，在上述公报所公开的图案形成方法中有时不能得到所希望特性的配线图案，结果，导致配线图案的成品率降低。
发明内容
本发明是鉴于上述问题点而开发的，其目的在于提供一种能够使液滴不附着在不能附着液滴的区域，形成所希望特性的配线图案的图案形成基体材料及图案形成方法。
本发明的图案形成基体材料通过将液滴排出到对象面上而形成规定的图案，其中，在上述对象面上形成在上述液滴接触在对象面上时的接触角为第一接触角的第一区域；与该第一区域相邻，且比上述第一接触角小的第二接触角的第二区域。对上述第二区域进行表面处理，使在液滴射中时，该液滴在规定的方向上移动。
根据上述结构，因为射中在第二区域的液滴在规定方向上移动，故能够将液滴的射中位置设定在从通常的射中位置分离开的位置。在此，通常的射中位置是指液滴射中时液滴能够在第二区域整个方向上移动的位置。
由此，在通常的射中位置附近存在不能附着液滴的区域时，能够在从该区域分离的位置设定液滴的附着位置，故能够防止液滴附着在不能附着液滴的区域。
因此，能够解决液滴附着在不能附着液滴的区域所造成的缺陷，例如，能够解决不能得到所希望特性的配线图案(TFT)的问题。即，能够提高所要特性的配线图案的成品率。
另外，对射中的液滴进行如下设定，设上述第二区域中液滴的移动方向侧端的宽度为第一线宽L1、该第二区域中与液滴移动方向相反的一侧端的宽度为第二线宽L2、第一区域中液滴的第一接触角为θ1、第二区域中液滴的第二接触角为θ2、液滴直径为D时，可以满足以下(1)式来设定上述第一线宽L1和第二线宽L2。
L1＞D/{1+2(cosθ2-cosθ1)}且L2＜D/{1+2(cosθ2-cosθ1)}……(1)
此时，满足上述(1)式来设定第一线宽和第二线宽，从而能够将射中的液滴向规定方向、即从第二区域的第二线宽侧区域向第一线宽侧区域移动。
这样，若规定液滴的射中位置的线宽满足(1)式，则无论在从不能附着液滴的区域分离开的位置，还是在液滴的射中位置都可以充分形成配线。
因此，因为液滴不附着在不能附着液滴的区域，故不降低所形成的配线图案的特性，从而能够提高配线形成的成品率。
并且，将上述第一区域对液滴的接触角设为第一接触角θ1、射中液滴的该第二区域中一侧区域对液滴的接触角设为第二接触角θ2、另一侧区域对液滴的接触角设为第三接触角θ3、上述第二区域的宽度设为线宽L、液滴的直径设为液滴直径D时，可以设定上述各接触角满足以下的(2)式，同时将涵盖上述第一区域与第二区域的两个区域的共三个区域的位置设定为液滴的射中位置。
L×{1+2(cosθ3-cosθ1)}＜D＜L×{1+2(cosθ2-cosθ1)}……(2)此时，满足(2)式来设定各区域的各接触角，故不改变第二区域的线宽，能够跨越三个区域使射中的液滴在规定方向移动。例如，第二接触角θ2比第三接触角θ3小时，在第二区域，射中的液滴多从第三接触角θ3的区域侧向第二接触角θ2的区域侧移动。在此，若第三接触角θ3与第一区域的第一接触角θ1同样大，则液滴在第三接触角θ3的区域弹起，仅向第二接触角θ2的区域侧移动。
这样，若规定液滴的射中位置的线宽满足(2)式，则无论在从不能附着液滴的区域分离开的位置，还是在液滴的射中位置都能够充分形成配线。
因此，由于液滴不附着在不能附着液滴的区域，不降低所形成的配线图案的特性，从而能够提高配线形成的成品率。
本发明的图案形成方法如上所述，其特征在于，将液滴排出到上述图案形成基体材料上。
根据上述结构，因为能够控制射中在图案形成基体材料上的液滴的移动方向，故能够将从不能附着液滴的区域分离开的位置设定为液滴的附着位置。
因此，能够防止液滴附着在不能附着的区域，例如可防止配线图案的成品率降低的问题。
另外，也可以在对象面上连接分散附着的液滴而形成连续的图案。
此时，因为能够将液滴的排出数限制在必要的最小限度，故能够减少间歇时间，延长排出液滴的设备的寿命。
也可以使用喷墨头来排出所述液滴。
此时，作为排出液滴的设备，因为能够应用使用于打印机等通用的喷墨头，故可廉价地制造图案形成装置。
也可以大致平板状地形成上述第一区域及第二区域。
此时的大致平板状是指第一区域与第二区域的高度差与形成的图案的厚度相比非常小的状态。这样，没有必要为明确对第一区域与第二区域的液滴的亲和性的差而形成坡度，故能够减少图案形成的工序数。
液滴也可以具有导电性粒子。
此时，因为排出液滴而形成的图案成为配线图案，故能够形成没有线宽、线厚偏差的配线图案。
本发明的其他目的、特征以及优点可利用如下内容充分了解。另外，本发明的先进性可参照附图通过如下的说明明了。
图1(a)是表示液滴射中在图案形成基体材料上之前的状态的侧面图；图1(b)是表示液滴射中在图案形成基体材料上之后的状态的平面图；图2(a)是说明液滴的抗水性的图示；图2(b)是说明液滴的亲水性的图示；图3是适用本发明的图案形成方法的图案形成装置的示意立体图；图4(a)～图4(d)是说明在基板上形成亲水区域和抗水区域的工序的图示；图5(a)(b)表示使用图1所示的图案形成基体材料的TFT制造工序的一个工序，图5(a)为平面图，图5(b)为图5(a)的AA′线向视剖面图；图6(a)(b)表示使用图1所示的图案形成基体材料的TFT制造工序的一个工序，图6(a)为平面图，图6(b)为图6(a)的AA′线向视剖面图；图7(a)(b)表示使用图1所示的图案形成基体材料的TFT制造工序的一个工序，图7(a)为平面图，图7(b)为图7(a)的AA′线向视剖面图；图8(a)(b)表示使用图1所示的图案形成基体材料的TFT制造工序的一个工序，图8(a)为平面图，图8(b)为图8(a)的AA′线向视剖面图；图9(a)(b)表示使用图1所示的图案形成基体材料的TFT制造工序的一个工序，图9(a)为平面图，图9(b)为图9(a)的AA′线向视剖面图；图10(a)(b)表示使用图1所示的图案形成基体材料的TFT制造工序的一个工序，图10(a)为平面图，图10(b)为图10(a)的AA′线向视剖面图；图11(a)～(d)是表示在图案形成基体材料上形成的第二区域的形状之一例的图示；图12是表示在图案形成基体材料上形成的第二区域的形状之另一例的图示；图13是表示在图案形成基体材料上形成的第二区域的形状之其他例的图示；图14是本发明的其他图案形成基体材料的平面图；图15(a)(b)表示使用图14所示的图案形成基体材料的TFT制造工序的一个工序，图15(a)为平面图，图15(b)为图15(a)的BB′线向视剖面图；图16(a)(b)表示使用图14所示的图案形成基体材料的TFT制造工序的一个工序，图16(a)为平面图，图16(b)为图16(a)的BB′线向视剖面图；图17(a)(b)表示使用图14所示的图案形成基体材料的TFT制造工序的一个工序，图17(a)为平面图，图17(b)为图17(a)的BB′线向视剖面图；图18(a)(b)表示使用图14所示的图案形成基体材料的TFT制造工序的一个工序，图18(a)为平面图，图18(b)为图18(a)的BB′线向视剖面图；图19(a)(b)表示使用图14所示的图案形成基体材料的TFT制造工序的一个工序，图19(a)为平面图，图19(b)为图19(a)的BB′线向视剖面图。
具体实施例方式
实施例1如下说明本发明一实施例。在本实施例中，制造液晶屏的工序中，说明TFT(Thin Film Transistor)的源漏间配线的图案形成方法。
首先，说明用于实现本发明的图案形成方法的图案形成装置。
如图3所示，本实施例的图案形成装置包括载物台12，其载置具有图案形成的对象面的图案形成基体材料的衬底11，在该载物台12上设有喷墨头13，其作为对该衬底11排出具有配线材料的流动状油墨(液滴)的液滴排出装置；y方向驱动部14，其使喷墨头13向y方向移动；x方向驱动部15，其使喷墨头13向x方向移动。
在上述图案形成装置上设有向喷墨头13供给液滴的液滴供给系统16及液配管18、进行喷墨头13的排出控制、y方向驱动部14、x方向驱动部15的驱动控制等的各种控制的装置控制单元17。
在上述喷墨头13和液滴供给系统16之间设有液配管18，利用液滴供给系统16向喷墨头13进行液滴的供给控制。
另外，在上述喷墨头13、y方向驱动部14以及x方向驱动部15和装置控制单元17之间设有信号线(未图示)，利用装置控制单元17进行喷墨头13的液滴排出控制、y方向驱动部14及x方向驱动部15的驱动控制。
即，由上述装置控制单元17使向衬底11的配线图案信息(涂敷位置信息)与y方向驱动部14、x方向驱动部15连动，向喷墨头13的驱动器(未图示)输入排出信息，在目的位置供给需要量的液滴。由此，能够对衬底11的整个区域滴下液滴。
作为上述喷墨头13使用压电方式的喷墨头，其通过使用施加电压会变形的压电元件，瞬间提高油墨室的液压，从喷嘴压出液体(液滴)；热方式的喷墨头，其通过安装在头上的加热器使液体内产生气泡，压出液体。任何方式的喷墨头都能够根据施加在压电元件和加热器上的电压来调整排出的液滴直径。
在本实施例中，上述图案形成装置中作为喷墨头13使用具有多个直径为55μm的喷嘴的压电驱动型喷墨嘴，通过变化驱动电压波形，使排出液滴直径从50μm变化到75μm。
如图1(a)(b)所示，在上述衬底11的成为图案形成面的对象面的表面形成表示与液滴8具有亲水性的亲水线(第二区域)6和表示与液滴8具有抗水性的抗水区域(第一区域)7。关于亲水线6和抗水区域7的形成方法将如后叙述。图1(a)是表示液滴8射中在衬底11之前的状态的侧面图，图1(b)是表示液滴8射中在衬底11之后的状态的平面图。如后所述，因为上述亲水线6和抗水区域7是进行化学处理而得到的，故在衬底11上形成大致平板的状态。因此，与以往形成坡度来形成配线图案的情况相比，能够减少制造工序数。
在此，在图2(a)中上述抗水区域7对液滴的接触角(第一接触角)表示为θ1，在图2(b)中上述亲水线6对液滴的接触角(第二接触角)表示为θ2。这样，抗水区域7比亲水区域6对液滴的接触角大，与液滴的润湿性低，即，是具有与液滴的亲和性低的特性的区域，相反，亲水线6比抗水区域7对液滴的接触角小，与液滴的润湿性高，即，是具有与液滴的亲和性高的特性的区域。
另外，为明确抗水区域7与亲水线6的特性，抗水区域7最好是调整为表示与液滴弹离的抗水性的区域，亲水线6最好是调整为表示与液滴亲和的亲液性的区域。
因此，通过在衬底11上设置与液滴具有亲液性的区域(亲水线6)和具有抗液性的区域(抗水区域7)，射中在抗水区域7上的液滴弹起，向与该抗水区域7相邻的亲水线6移动，并且在该亲水线6上扩展地移动。
本发明以在衬底上设置亲水线6和抗水区域7为前提，控制亲水线6上的液滴的扩展方向，设定亲水线6的形状。
即，在本实施例中，如图1(b)所示，设定上述亲水线6中射中在衬底11上的液滴8的一端侧(图中箭头标记C方向侧)的线宽L1(第一线宽)比另一端侧(图中箭头标记C方向的相反方向侧)的线宽L2(第二线宽)大。在此，通过设定上述各线宽满足下面的(1)式，能够在亲水线6中控制液滴移动的方向。
L1＞D/{1+2(cosθ2-cosθ1)}L2＜D/{1+2(cosθ2-cosθ1)}……(1)
D液滴直径θ1第一接触角θ2第二接触角下面说明上述(1)式的计算方法。
如上所述，要考虑到形成亲水线6与抗水区域7、即在形成亲、抗水图案的衬底11上滴下液滴8而形成图案时，滴下的液滴8变形成图案状的情况和不变形的情况。因此，射中后的液滴8因为变形成更低能量状态的形状，故计算能量变化，相对于亲水线6的线宽L预先控制液滴8的直径D，这样能够良好地形成图案。
首先，如图1(a)所示，考虑直径D的液滴8滴落在两侧被抗水区域7夹持的线宽L的等幅亲水线6上。所述液滴8如图2(a)所示，设滴落在抗水区域7时的接触角为θ1，设滴落在亲水区域7时的接触角为θ2，在两侧被抗水区域7夹持的线宽L的等幅亲水线6上滴落时假设接触角取卡西(Cassie)接触角θc(θ1＞θc＞θ2)。而且，将液滴8的表面能量设为γ，且滴落的液滴8的半径仅收缩x并沿亲水线6延伸期间，伴随液滴8的变形所消耗的能量ΔW可以近似为ΔW＝2Dγ(cosθ2-cosθ1)x。
将由于变形而增加的表面积设为ΔS时，由于变形而增加的液滴8的表面能量γΔS可以近似为γΔS＝γ(D-L)Dx/L。
从而，上述两个和所表示的所有能量变化ΔE可以表示为ΔE＝γ{D-L-2L(cosθ2-cosθ1)}Dx/L。
这里D-L-2L(cosθ2-cosθ1)＞0，即L＜D/{1+2(cosθ2-cosθ1)}时，由于ΔE相对于液滴8的变形单调增加，所以不产生变形。
而且，D-L-2L(cosθ2-cosθ1)＜0，即L＞D/{1+2(cosθ2-cosθ1)}由于ΔE相对于液滴8的变形单调减少，所以液滴持续变形直到进入所有亲水线6为止。
例如，第二接触角θ2为0°、第一接触角θ1为90°时，D＜3L，即使使用达到亲水线的线宽的三倍的直径的液滴也可以适当地形成配线。换言之，在该情况下，可以形成液滴直径的1/3的线宽的配线。
另外。第二接触角θ2为0°、第一接触角θ1为180°时，D＜5L，即使使用达到亲水线的线宽的五倍的直径的液滴也可以适当地形成配线。换言之，在该情况下，可以形成液滴直径的1/3的线宽的配线。
从上述(3)式导出L＞D/{1+2(cosθ2-cosθ1)}。从该式可知，亲水线6的线宽L比D/{1+2(cosθ2-cosθ1)}大时，液滴可以移动该亲水线6。反之可知，亲水线6的线宽L比D/{1+2(cosθ2-cosθ1)}小时，液滴无法移动该亲水线6。
从而，如上述(1)式那样，如果设定亲水线6射中的液滴的前后的线宽L1、L2，则射中的液滴向被设定为大于或等于D/{1+2(cosθ2-cosθ1)}的大小的线宽L1侧移动，不向被设定为小于或等于D/{1+2(cosθ2-cosθ1)}的大小的线宽L2侧移动。换言之，可以仅向一个方向移动射中的液滴。
以下，参照图5(a)(b)至图10(a)(b)说明使用上述结构的图案形成基体材料的图案形成方法。
如图5(a)(b)所示，使用在玻璃衬底21上形成有门配线图案23、门绝缘体22和a-Si/n+半导体层24的衬底1。
下面参照图4(a)～图4(d)说明用于在上述衬底1上形成由相当于源极以及漏极配线图案形状的亲水线6和抗水区域7构成的亲抗水图案的处理。
首先在图4(a)所述衬底1上，使用旋转涂层法等通过涂敷、干燥而形成由硅烷耦合剂等构成的湿性变化层2。在本实施例中，作为湿性变化层2将作为氟系非离子界面活性剂的ZONYL FSN(商品名，デユポン公司制造)混合于异丙醇中使用。
接着，如图4(b)所示，通过预先形成由铬等构成的掩膜图案4以及由氧化钛构成的光触媒层5的光掩膜3进行UV曝光。在本实施例中，在使用旋转涂层法涂敷了二氧化钛微粒分散体和乙醇的混合物之后，通过在150℃下热处理而形成光触媒层5。而且，曝光条件由水银灯(波长365nm)在70mW/cm2的照度下进行两分钟曝光。
其结果，如图4(c)以及图4(d)所示，仅被UV曝光了的部分润湿性提高，并形成亲水图案。这里，如图6(a)(b)所示，作为亲水图案，形成源极区域25、漏极区域26。该源极区域25、漏极区域26的最狭窄的部分的图案宽度为20μm。
接着，如图7(a)(b)所示，在形成了亲抗水图案的衬底1上使用喷墨方法在配线材料滴落液滴27从而形成源极以及漏极配线。
这里，上述液滴8的配线材料使用将Ag微粒分散于水、乙醇和乙二醇的混合溶剂的的材料，粘度预先调整为大约10cP。这里，在本实施方式中，抗水区域7中的液滴的第一接触角θ1为80°，或者亲水线6的液滴的第二接触角θ2为10°。
接着，使用上述图案形成装置，如图7(a)(b)所示，在形成了亲抗水图案的衬底1上以排出液滴直径75μm滴下作为液体配线材料的液滴27。液滴27的射中位置如图7(a)所示，设为从最窄的部分到图案扩宽的部分。换言之，液滴27的射中位置的源极区域25、漏极区域26成为如图1(b)所示的线宽的关系，各线宽被设定为满足上述(1)式。
在该图案部分以上述液滴尺寸滴落液滴27的情况下，如图8(a)(b)所示，液滴27流向图案扩宽的方向并扩散，并将源极25的一部分作为源极配线29，将漏极区域26的一部分作为漏极配线28。此时，液滴27不向图案宽度最狭窄的部分扩散。这样，通过滴落液滴27，不会滴落到TFT的沟道附近(半导体层24附近)，并可以定量地滴下液滴27，所以可以防止飞散造成的沟道部分的液滴27所包含的金属材料的附着引起的成品率的下降。
接着，将液滴直径调整为50μm，在图案宽度最狭窄的部分滴落液滴27，从而如图9(a)(b)所示，可以将配线材料填满目标源极区域25以及漏极区域26的所有区域。
接着，通过把用所述配线材料填满源极区域25、漏极区域26的状态的衬底1在200℃下干燥及烧结，从而形成如图10(a)(b)所示的源极配线以及漏极配线。
如上所述，在源极区域25以及漏极区域26上形成相互连接离散地附着的液滴而连续的图案(源极配线以及漏极配线)。由此，可以将液滴的排出数设为必要的最小限度，所以可以减少生产间隔时间并延长排出液滴的设备的寿命。
在本实施例中，作为滴落液滴的亲水线6的图案形状，如图11(a)(b)所示，具有线宽(图案宽度)连续地变化的形状，将射中液滴的两端的线<p>对比实施例3除了在电极内使用通过使碳化酚醛树脂进行6小时的水蒸汽活化制备的活性炭作为活性炭(以下表示为“活性炭5”)以外，以与实施例1相同的方式制造双电层电容器样品。
表1
当在充电/放电体系(1005SM8，由Hokuto Denko Corporation制造)内充电和放电时，如下所述的地评价在本发明的上述实施例和对比实施例中获得的双电层电容器的特征。
评价方法是在室温环境下进行的起始电容校正试验，其中在0.88mA/cm2的电流密度、2.50V的额定电压和15分钟的恒定电压时间(截止条件)下给电容器充电，和在0.88mA/cm2的电流密度和0.0V的终点放电电压下放电。
进行低温性能试验，其中测试电池放置在恒温腔室(EC-25MTP，由Hitachi，Ltd.制造)内，并在-40℃下保持约6小时，之后在以与起始电容校正试验中相同的电流和电压条件下充电和放电。下表2示出了根据这些评价获得的结果。
因此，能够消除液滴附着在不能附着液滴8的区域所造成的缺陷，例如，可以消除无法得到所要求的特性的配线图案(TFT)的问题。换言之，可以提高要求的特性的配线图案的成品率。
具体来说，如图1(b)所示，将射中的液滴8的上述亲水线6中的液滴8的移动方向侧端的宽度设为第一线宽L1，将与该第二区域中的液滴的移动方向相反方向侧端的宽度设为第二线宽L2，将第一区域中的液滴的第一接触角设为θ1，将第二区域中的液滴的第二接触角设为θ2，将液滴直径设为D时，可以满足以下的(1)式设定上述第一线宽L1和第二线宽L2。
L1＞D/{1+2(cosθ2-cosθ1)}并且，L2＜D/{1+2(cosθ2-cosθ1)} ……(1)在该情况下，通过满足上述(1)式来设定第一线宽和第二线宽，可以将射中的液滴沿规定的方向，即从亲水线6的第二线宽侧的区域向第一线宽侧的区域移动。
这样，如果规定液滴8的射中位置的线宽满足(1)式，即使将从不能附着液滴8的区域离开的位置作为该液滴8的射中位置，也可以充分地形成配线。
从而，由于不会在不能附着液滴8的区域附着液滴，由于不会降低形成的配线图案的特性，所以可以提高配线图案形成的成品率。
实施例2如图14所示，在本实施方式的图案形成基体材料的图案形成面侧形成作为液滴的接触角为第一接触角的第一区域的抗水区域7；作为液滴的接触角为第二接触角的第二区域的亲水线6a；以及作为液滴的接触角为比第二接触角大的第三接触角的第三区域的亲水线6b。
这里，设第一接触角θ1＞第三接触角θ3＞第二接触角θ2。换言之，第二接触角θ2的第二区域对液滴的润湿性最高。
如图14所示，对亲水线6a、亲水线6b都设定线宽L，滴落的液滴直径为D。
然后，如果将各接触角进行调整以满足以下的(2)式，则可以控制液滴的移动方向。
L×{1+2(cosθ3-cosθ1)}≤D≤L×{1+2(cosθ2-cosθ1)}……(2)上述(2)式的右边与所述实施方式1所说明的(3)式、即D＜L{1+2(cosθ2-cosθ1)}……(3)相同，规定抗水区域7和亲水线6a之间的液滴的移动。换言之，如果将第二接触角和第一接触角进行调整以满足该右边，则液滴仅扩张到亲水线6a。
而且，(2)式的左边规定抗水区域7和亲水线6b之间的液滴的移动。换言之，如果将第三接触角和第二接触角进行调整以满足该左边，则液滴不扩张到亲水线6b。但是，如果抗水区域7和亲水线6b的关系也成为上述(2)式的右边那样的关系，则液滴扩张到亲水线6b。
从而，如果调整各接触角以满足上述(2)式，则射中在图案形成基体材料上的液滴仅扩张到亲水线6a，所以如所述实施方式1那样，不必改变亲水线6a的宽度。但是，液滴8必须射中到中心大致位于亲水线6a和亲水线6b的边界。
下面说明使用上述图案形成基体材料形成TFT液晶显示板的源极以及漏极配线图案的方法。
如图15(a)(b)所示，使用在玻璃衬底31上形成门配线图案33、门绝缘体22和a-Si/n+半导体层24的衬底1。
首先在图15(a)(b)所示的衬底1上，以与所述实施方式1相同的方法，实施要成为源极以及漏极配线的图案的亲抗水图案形成处理。其中，曝光条件在离TFT远的区域(第一曝光区域)由水银灯(波长365nm)在70mW/cm2的照度下进行一分钟曝光，或者在TFT附近的区域(第二曝光区域)进行两分钟的曝光。这里，如图16(a)(b)所示，形成作为亲水线的源极区域35、漏极区域36。这些各区域的图案宽度为35μm且均匀。
另外，上述源极区域35由润湿性高的第一源极区域35a以及比该第一源极区域35a的润湿性低的第二源极区域35b构成。而且，上述漏极区域36也与源极区域35同样，由润湿性高的第一源极区域36a和比该第一源极区域36a的润湿性低的第二源极区域36b构成。第一源极区域35a和第一漏极区域36a的润湿性相同，第二区域35b和第二漏极区域36b的润湿性相同。
接着，如图17(a)(b)所示，在形成了亲抗水图案的衬底1上，通过使用喷墨方式将作为配线材料的液滴37滴落，从而形成源极以及漏极配线。这里所使用的液滴、喷墨头以及装置与所述实施方式1所说明的同样。
这里，在将液滴37在抗水区域上滴落的情况下的第一接触角为80°，在将液滴37从由第二源极区域35b以及第二漏极区域36b构成的亲水图案(第二曝光区域)上滴落的情况下的第三接触角为45°，在将液滴37从由第一源极区域35a以及第一漏极区域36a构成的亲水图案(第一曝光区域)上滴落的情况下的第二接触角为10°。
使用上述喷墨装置，如图17(a)(b)所示，在形成了亲抗水图案的衬底1上以排出液滴直径75μm滴落液滴37。如图17(a)(b)所示，液滴37的射中位置设在第一曝光区域和第二曝光区域的边界附近。换言之，液滴37的射中位置的源极区域35、漏极区域36成为图14所示的润湿性、即液滴37的接触角的关系，各接触角被设定为满足上述(2)式。
在该部分以该液滴尺寸滴落的情况下，如图18(a)(b)所示，液滴37向作为第一曝光区域的第一源极区域35a以及第一漏极区域36a的方向流动扩散，形成源极配线38以及漏极配线39，在作为第二曝光区域的第二源极区域35b以及第二漏极区域36b不扩散。通过这样滴落配线材料，不会滴落在TFT的沟道附近，并可以定量地滴落配线材料，所以可以防止飞散等造成的沟道部分的金属材料的附着引起的成品率的下降。
接着，将液滴直径调整为50μm，通过在图案宽度最狭窄部分滴落，如图19(a)(b)所示，可以在目标源极配线38以及漏极配线39的整个区域填满液体材料。
最后，通过在200℃下干燥以及烧结滴落所述配线材料的衬底1，从而完成源极以及漏极配线。
对于线宽为35μm的情况的液滴的扩散，得到以下表2所示的结果。
表2
○扩散 ×不扩散而且，在本实施方式中，图案宽度为一定，并将射中液滴的两端的接触角设定为不同，但即使改变图案宽度也有同样的效果。而且图案可以是一直线状也可以是弯曲的形状。而且，即使是三分支以上的分支形状，也有同样的效果。
即使是上述的结构，也可以控制射中的液滴的移动方向，所以起到与所述实施方式1同样的效果。
而且，在作为图案形成基体材料的衬底11上，如图14所示，形成对应于润湿性的区域(抗水区域7、亲水线6a、亲水线6b)，涵盖这三个区域射中液滴。
具体来说，将上述抗水区域7对液滴的接触角设为第一接触角θ1，将亲水线6a对液滴的接触角设为第二接触角θ2，将亲水线6b对液滴的接触角设为第三接触角θ3，上述亲水线6a、6b的宽度设为线宽L，液滴的直径设为液滴直径D时，也可以将上述各接触角设定为满足以下的(2)式。
L×{1+2(cosθ3-cosθ1)}＜D＜L×{1+2(cosθ2-cosθ1)}……(2)在该情况下，由于将各区域的各接触角设定为满足(2)式，所以不改变亲水线6a、6b的线宽，可以跨越三个区域使射中的液滴向规定方向移动。例如，在第二接触角θ2小于第三接触角θ3的情况下，在亲水线6a、6b，射中的液滴多从第三接触角θ3的亲水线6b侧向第二接触角θ2的亲水线6b侧移动。这里，如果第三接触角θ3与抗水区域7的第一接触角θ1大小相同，则液滴在第三接触角θ3的亲水线6b弹起，并仅向第二接触角θ2的亲水线6a侧移动。
这样，如果设定液滴的射中位置的线宽满足(2)式，则无论是从不能附着液滴的区域离开的位置，还是液滴的射中位置都可以充分地形成配线。
从而，由于不会在不能附着液滴的区域附着液滴，所以形成的图案的特性不会下降，并可以提高图案形成的成品率。
另外，在上述各实施方式中，配线形成所使用的液体配线材料(液滴)使用将Ag微粒分散于水和乙醇和乙二醇的混合溶剂中的材料，所以将亲液性表现记载为亲水性，将抗液性表现记载为抗水性，但例如混合液滴的配线材料的溶剂也可以是油类而不是水类。在该情况下，也可以将亲液性表现为亲油性，将抗液性表现为抗油性。
在上述各实施方式中，说明了作为用于将液滴排出到作为图案形成基体材料的衬底11上的设备，而使用利用了喷墨头的喷墨方式的一例，但不仅限于此，也可以是能够控制液滴直径并能够排出的设备。例如，有调和器方式等。
而且，喷墨头也不限定于压力型，也可以是バブルジエツト(注册商标)那样的热敏型。
如上所述，本发明的图案形成基体材料结构如下在通过将液滴排出到对象面上而形成规定的图案的图案形成基体材料中，在上述对象面上形成上述液滴接触到对象面上时的接触角为第一接触角的第一区域和与该第一区域邻接且比上述第一接触角小的第二接触角的第二区域，对上述第二区域进行表面处理，以便在液滴射中时，该液滴向规定的方向移动。
因此，由于射中到第二区域的液滴向规定的方向移动，所以可以将液滴的射中位置设定为从通常的射中位置离开的位置。这里，通常的射中位置表示液滴射中时，液滴可在第二区域的整个方向上移动的位置。
由此，在通常的射中位置附近存在不能附着液滴的区域的情况下，可以将液滴的射中位置设定为从该区域离开的位置，所以可以防止液滴附着在不能附着液滴的区域。
因此，可以消除液滴附着在不能附着液滴的区域所造成的缺陷，例如，解决得不到要求的特性的配线图案(TFT)的问题。换言之，起到可以提高所要求的特性的配线图案的成品率的效果。
将射中的液滴的上述第二区域中的液滴的移动方向侧端的宽度设为第一线宽L1，将与该第二区域中的液滴的移动方向相反方向侧端的宽度设为第二线宽L2，将第一区域中的液滴的第一接触角设为θ1，将第二区域中的液滴的第二接触角设为θ2，将液滴直径设为D时，可以满足以下的(1)式设定上述第一线宽L1和第二线宽L2。
L1＞D/{1+2(cosθ2-cosθ1)}并且，L2＜D/{1+2(cosθ2-cosθ1)} ……(1)在该情况下，通过满足上述(1)式来设定第一线宽和第二线宽，可以将射中的液滴沿规定的方向，即从第二区域的第二线宽侧的区域向第一线宽侧的区域移动。
这样，如果规定液滴的射中位置的线宽满足(1)式，则不论在从不能附着液滴的区域离开的位置，还是在液滴的射中位置，都可以充分地形成配线。
从而，由于不会在不能附着液滴的区域附着液滴，并且不会降低形成的配线图案的特性，所以起到可以提高配线图案形成的成品率的效果。
进而，上述第一区域对液滴的接触角设为第一接触角θ1、射中液滴的该第二区域中一侧的区域对液滴的接触角设为第二接触角θ2、另一侧的区域对液滴的接触角设为第三接触角θ3、上述第二区域的宽度设为线宽L、液滴的直径设为液滴直径D时，将上述接触角设定为满足以下的(2)式，同时也可以将跨过上述第一区域和第二区域的两个区域的共三个区域的位置设定为液滴的射中位置。
L×{1+2(cosθ3-cosθ1)}≤D≤L×{1+2(cosθ2-cosθ1)}……(2)在该情况下，由于将各区域中的各接触角设定为满足(2)式，所以不改变第二区域的线宽，跨越三个区域将射中的液滴向规定的方向移动。例如，在第二接触角θ2比第三接触角θ3小的情况下，在第二区域中，射中的液滴多从第三接触角θ3的区域侧向第二接触角θ2的区域侧移动。这里，如果第三接触角θ3与第一区域的第一接触角θ1大小相同，则液滴在第三接触角θ3的区域弹起，仅移动到第二接触角θ2的区域侧。
如上所示，如果规定将液滴的射中位置的线宽满足(1)式，则无论在从不能附着液滴的区域离开的位置，还是在液滴的射中位置，都可以充分地形成配线。
从而，由于不会在不能附着液滴的区域附着液滴，并且不会降低形成的图案的特性，所以起到可以提高图案形成的成品率的效果。
本发明的图案形成方法，如上所述，是将液滴排出到上述图案形成基体材料上的结构。
因此，由于可以控制射中到图案形成基体材料上的液滴的移动方向，所以可以将从不能附着液滴的区域离开的位置设定为液滴的射中位置。
从而，起到可以消除在不能附着液滴的区域附着液滴所造成的缺陷，例如，配线图案的成品率的降低的效果。
另外，用于实施发明的最优的方式的项中形成的具体的实施方式或实施例始终用于使本发明的技术内容变得明确，不应限定于这样的具体例而狭义地解释，在本发明的精神和记载的权利要求的范围内可以各种变更实施。
本发明的图案形成基体材料以及图案形成方法属于用喷墨技术形成电路衬底的配线图案的领域，特别可以良好地应用于需要提高电路衬底的成品率、延长喷墨头的寿命、削减制造成本等的领域。
权利要求
1.一种图案形成基体材料，其通过将液滴排出到对象面上而形成规定的图案，其特征在于，在上述对象面上形成上述液滴接触到对象面上时的接触角为第一接触角的第一区域；与该第一区域邻接，且比上述第一接触角小的第二接触角的第二区域，对上述第二区域进行表面处理，以便在液滴射中时，该液滴在规定的方向移动。
2.如权利要求1所述的图案形成基体材料，其特征在于，将射中的液滴的上述第二区域中的液滴的移动方向侧端的宽度设为第一线宽L1、将与该第二区域中的液滴的移动方向相反方向侧端的宽度设为第二线宽L2、将第一区域中的液滴的第一接触角设为θ1、将第二区域中的液滴的第二接触角设为θ2、将液滴直径设为D时，以满足以下的(1)式，对上述第一线宽L1和第二线宽L2进行设定，L1＞D/{1+2(cosθ2-cosθ1)}并且，L2＜D/{1+2(cosθ2-cosθ1)} ……(1)。
3.如权利要求1所述的图案形成基体材料，其特征在于，将上述第一区域对液滴的接触角设为第一接触角θ1、将射中液滴的该第二区域中的一个区域对液滴的接触角设为第二接触角θ2、将另一个区域对液滴的接触角设为第三接触角θ3、将上述第二区域的宽度设为线宽L、将液滴的直径设为液滴直径D时，可以满足以下的(2)式，设定上述各接触角，同时将涵盖上述第一区域与第二区域的两个区域的共三个区域的位置设定为液滴的设定位置，L×{1+2(cosθ3-cosθ1)}＜D＜L×{1+2(cosθ2-cosθ1)}……(2)。
4.一种图案形成方法，其特征在于，将液滴排出到权利要求1至3的任何一项所述的图案形成基体材料上从而形成规定的图案。
5.如权利要求4所述的图案形成方法，其特征在于，在对象面上相互连接离散地附着的液滴而形成连续的图案。
6.如权利要求4所述的图案形成方法，其特征在于，使用喷墨头排出液滴。
7.如权利要求4所述的图案形成方法，其特征在于，上述第一区域以及第二区域大致形成平板状。
8.如权利要求4所述的图案形成方法，其特征在于，液滴包含导电性粒子。
全文摘要
本发明的图案形成基体材料在衬底上形成表示对液滴具有抗液性的抗水区域，和表示对液滴具有亲液性的亲水线。对上述亲水线进行表面处理，以便在液滴射中时，该液滴向箭头方向移动。由此，使该液滴不附着在不能附着液滴的区域，可以形成所要求的特性的图案。
文档编号H01L21/768GK1679152SQ0382044
公开日2005年10月5日 申请日期2003年6月5日 优先权日2002年8月30日
发明者中林敬哉, 藤井晓义 申请人:夏普株式会社