图案形成方法及图案的制作方法
【专利说明】图案形成方法及图案
[0001]本申请以日本专利申请2014-207483(申请日:10/8/2014)及日本专利申请2015-166082(申请日:8/25/2015)为基础，享受这些申请的优先权。本申请由于参照上述申请，因此包含这些申请的所有内容。
技术领域
[0002]实施方式涉及利用印刷进行的图案形成方法及图案。
【背景技术】
[0003]对于利用印刷的图案形成，考虑以低成本来形成电子器件的方法。印刷方法中已知有丝网印刷、凹版印刷、喷墨印刷等。然而，即使直接使用这些印刷方法，也难以形成细微的图案。
[0004]由此，已知有如下方法:使进行印刷的对象基板的表面例如具有疏液性(liquid-repellent)，并在该疏液性表面形成亲液图案，作为对象基板的表面的润湿性(wettability)不同的区域，通过在该亲液图案上印刷墨水，来形成图案边界清晰的细微的图案。例如，日本专利特开2005-289054号公报中记载了利用浸渍法或模涂法来形成薄膜晶体管的源电极、漏电极等的情况。
[0005]此外，应用的印刷方法中也已知有喷墨。例如，在日本专利特开2004-351305号公报中公开了如下技术:对基板进行曝光以形成亲液部，通过利用喷墨将墨水滴落在该亲液部来形成布线图案，并在图案形成中对喷墨的点滴间隔进行调整，从而形成均匀膜厚的图案。喷墨法中，由于以液滴的方式来提供墨水，因此能按位置对基板的亲液图案的墨水量进行调整。然而，液滴必须以与亲液图案的至少一部分相接触的方式滴落，因此需要高精度的喷墨印刷。从生产性及滴落位置精度的角度出发，优选将墨水的液滴尺寸设定地较大。然而，若较大的液滴滴落到高密度且细微的亲液图案上，则会发生桥接。因而，在形成高精细的图案的基础上，液滴尺寸的限制将成为障碍。
[0006]在浸渍法或模涂法中，使墨水与基板面相接触从而进行涂布。因此，能沿着亲液图案而残留墨水，能实现对准精度、细微化。然而，这些方法难以调整亲液图案的墨水量。
【发明内容】
[0007]本实施方式提供一种图案形成方法，当在对预先在面内形成有表面自由能量的差的基板上印刷墨水并形成图案时，针对细微的图案能确保足够的膜厚。
[0008]本实施方式提供一种图案形成方法，该图案形成方法包含如下步骤:准备基板的步骤，该基板具有在表面彼此相邻的疏液面、以及表面能量与该疏液面不同的亲液图案；
[0009]使该基板与墨水相接触的步骤；以及
[0010]通过移动接触后的墨水面而对所述亲液图案印刷墨水的步骤，
[0011 ] 所述亲液图案包括线形的主亲液图案、及与该主亲液图案相连接的辅助亲液图案，
[0012]疏液区域被规定于所述主亲液图案和所述辅助亲液图案之间的所述疏液面，
[0013]所述疏液区域相对于所述墨水面的移动方向在上游侧被所述主亲液图案和所述辅助亲液图案之间的连接部位所封闭，从该连接部位起在下游侧开放。
[0014]在表面具有疏液面及亲液图案的基板的一个方式中，该基板本身具有疏液面及亲液图案。其他方式中，疏液面及亲液图案中的至少一个使用与该基板不同的材料形成在该基板上。以下的实施方式对这些方式进行具体说明。
【附图说明】
[0015]图1是用于说明实施方式I所涉及的图案形成方法的图。
[0016]图2是用于说明实施方式I所涉及的图案形成方法的图。
[0017]图3是用于说明实施方式I所涉及的图案形成方法的图。
[0018]图4是用于说明实施方式I所涉及的图案形成方法的图。
[0019]图5是用于说明实施方式I所涉及的图案形成方法的图。
[0020]图6是用于说明实施方式I所涉及的图案形成方法的图。
[0021]图7是为了设定疏液区域的面积而使用的俯视图。
[0022]图8是用于说明由现有的印刷法进行的图案形成方法的图。
[0023]图9A?图9C是分别用于说明实施例1及比较例的图。
[0024]图10是用于说明实施方式I的其他的图案形成方法的图。
[0025]图11是用于说明实施方式I的其他的图案形成方法的图。
[0026]图12是用于说明实施方式I的其他的图案形成方法的图。
[0027]图13是表示实施方式2的应用了图案形成方法的有源矩阵的俯视图。
[0028]图14是沿图13的A-B线得到的剖视图。
[0029]图15是用于说明实施方式2的其他的图案形成方法的图。
[0030]图16是用于说明实施方式2的又一个其他的图案形成方法的图。
[0031]图17是用于说明实施方式3的图案形成方法的图。
[0032]图18A及图18B是分别用于说明实施方式3的其他的图案形成方法的图。
[0033]图19A?图19E是分别用于说明实施方式4的图案形成方法的图。
[0034]图20A及图20B是分别用于说明实施方式5的图案形成方法的图。
[0035]图21是表示实施方式6的应用了图案形成方法的有源矩阵的图。
[0036]图22A?图22D是分别用于说明实施方式7的图案形成方法的图。
[0037]图23A及图23B是分别用于说明实施方式8的图案形成方法的图。
[0038]图24A?图24C是分别用于说明实施方式9的图案形成方法的图。
[0039]图24A?图25C是分别用于说明实施方式10的图案形成方法的图。
[0040]图26是表示实施方式11所涉及的图案的图。
【具体实施方式】
[0041]下面参照附图，对实施方式进行说明。
[0042](实施方式I)
[0043]图1 (a)、(b)?图6(a)、(b)是表示实施方式I所涉及的图案的形成工序的图。图1(a)?图6(a)是剖视图，图1(b)?图6(b)分别是图1(a)?图6(a)的俯视图。
[0044](i)如图1 (a)、(b)所示那样，在基板I的表面形成表面自由能量较小的疏液层2。
[0045]对于基板，除了单一的基板以外，还能例举出在表面形成有各种膜或层的基板。基板本身例如由玻璃、硅这样的半导体材料、塑料膜制作而成。对于膜，例如能例举出层间绝缘膜、栅极绝缘膜。对于层，例如能例举出布线层、电极层、半导体层。
[0046]疏液层例如通过如下方式来形成:在基板表面对机树脂材料进行成膜并形成机树脂层之后，将包含氟的基、长链烷基等导入该有机树脂层的表面。在形成了机树脂层之后，可以在该有机树脂层的表面形成较薄的疏液层，或通过表面处理改变该有机树脂层的表面的性质，从而形成疏液层。
[0047](ii)接着，如图2(a)、图2(b)所示那样，对疏液层2照射紫外光5，由此形成疏液图案3。利用该工序，相对于涂布的墨水，接触角较大的疏液性的疏液层2和接触角较小的亲液性图案3彼此相邻地形成于基板I的表面。疏液层2相对于涂布的墨水的接触角优选设为40?120度。亲液图案3相比于疏液层2，相对于墨水的接触角较小，优选设为2?25度。
[0048]紫外光可以是波长150?250nm的短波长、也可以是波长350?470nm的光。紫外光的光源能使用例如超高压水银灯、紫外LED或LD。根据形成亲液图案的反应设备来选择上述光源即可。
[0049]在亲液图案的形成中，可以在照射紫外光的同时并用由臭氧所实现的氧化。此外，可以通过使用金属掩模的选择性的等离子体处理，来改变疏液层的性质，并形成亲液图案。并且，也可以使用对疏液层实施激光烧蚀，从而对疏液层的表面进行去除、加工的方法。
[0050]亲液图案3如上述图2 (b)所示那样，由线形的主亲液图案201和两个辅助亲液图案、即第一辅助亲液图案202a及第二辅助亲液图案202b构成。另外，图2(b)的两个辅助亲液图案202a和202b表示多个辅助亲液图案的一部分。此外，以下说明中，图中所绘制的辅助亲液图案的数量及后述疏液区域的数量表示多个辅助亲液图案及疏液区域的一部分，而并非仅限定为这些数量。图2中，辅助亲液图案及疏液区域具有多个，但只要具有至少一个即可。第一、第二辅助亲液图案202a和202b沿着该主亲液图案201隔开所希望的距离与主亲液图案201相连接。第一、第二辅助亲液图案202a和202b彼此为相同形状，例如在两个部位沿主亲液图案201的长边方向分别以90度的角度向相同方向弯曲，从而成为U字形。第一、第二辅助亲液图案202a和202b在该U字形的弯曲部间的中央位置与主亲液图案201相连接。两个第一疏液区域6a分别被规定于主亲液图案201和第一辅助亲液图案202a之间的疏液层2。换言之，两个第一疏液区域6a分别被规定于由主亲液图案201和第一辅助亲液图案202a所划分的疏液层2的两个表面部分。S卩，两个第一疏液区域6a呈矩形，相对于图2(b)所示的从左向右的箭头401所示的涂布方向(后述的墨水面的移动方向)，该两个第一疏液区域6a在上游侧被主亲液图案201和第一辅助亲液图案202a之间的连接部位所封闭，从该连接部位起在下游侧开放。两个第一疏液区域6a夹着主亲液图案201在两侧对称地配置。两个第二疏液区域6b分别被规定于主亲液图案201和第二辅助亲液图案202b之间的疏液层2，与所述两个第一疏液区域6a具有相同的形状。此处，说明了 U字形的一个辅助亲液图案与主亲液图案形成两个疏液区域的情况，但两个疏液区域是一套即可。两个L字形的辅助亲液图案和主亲液图案也可以分别形成一个疏液区域。在以下的说明中也同样。
[0051]第一、第二辅助亲液图案202a和202b的线宽优选为与线形的主亲液图案201的线宽相同或大致相同。然而，只要第一、第二辅助亲液图案202a和202b的线宽在线形的主亲液图案201的线宽的0.2?5倍的范围内，则能达到这些效果。进一步优选第一、第二辅助亲液图案202a和202b的线宽为线形的主亲液图案201的线宽的0.5?2倍。
[0052]图7表示图2 (b)的亲液图案，以斜线表示相当于第一、第二辅助亲液图案202a和202b之间的一个间距的线形的主亲液图案201部分的面积，以与主亲液图案201部分的面积相反的斜线来表示相对于该主亲液图案201部分的涂布方向(图7所示的箭头401)位于上游侧的被规定于主亲液图案201和第一辅助亲液图案202a之间的疏液层2的第一疏液区域6a的面积。图7的以斜线表示的相当于一个间距的线形的主亲液图案201部分所涂布的墨水量如后面所述的那样，根据位于墨水的涂布方向401的上游侧的第一疏液区域6a的面积而增大，因此，该第一疏液区域6a优选为具有适当的面积。具体而言，若将线形的主亲液图案201部分的面积设为SI，将第一疏液区域6a的面积设为S2，则所述S2优选为在所述SI的0.02倍以上。此处，位于墨水的涂布方向的上游侧的疏液区域的面积为一个间距内的疏液区域的面积总和。图2(b)及图7中，第一疏液区域的面积S2为以斜线所示的两个第一疏液区域6a的总和。另外，通过如后面的图20B所示那样将辅助亲液图案203连接到主亲液图案201的单侧，被规定于主亲液图案201和辅助亲液图案203之间的疏液层90的疏液区域92为一个，在应用于图7所说明的面积关系的情况下，疏液区域的面积为一个疏液面积92的面积。
[0053]通过上述那样设定第一疏液区域6a的面积和线形的主亲液图案201部分的面积的关系(S2 ^ 0.02S1)，能使主亲液图案201上所形成的墨水图案的相对膜厚增加至1.5倍以上。所述S2优选为所述SI的0.02倍以上且2倍以下。在间距不同的情况下，作为总面积中的比率或平均范围中的面积比率来计算即可。此外，在一个主亲液图案与一个辅助亲液图案相连接的情况下，也能获得效果。若将线形的主亲液图案的面积设为S1、主亲液图案和辅助亲液图案之间所形成的疏液区域的面积设为S2，能通过同样的设定来增加主亲液图案的膜厚。另外，图2(b)中，两个第二疏液区域6b的面积总和也优选为具有与两个第一疏液区域6a的面积总和相同的面积。
[0054](iii)如图3 (a)、(b)所示那样，在基板I表面的包含亲液图案3的疏液层2的表面以与疏液层2的表面之间隔着规定的距离的方式设置墨水保持构件11，且在包含亲液图案3的疏液层2的表面和墨水保持构件11之间保持有墨水12。包含亲液图案3的疏液层2的表面和墨水保持构件11之间的距离优选为10?500 μ m。
[0055]墨水保持构件能使用例如由金属或玻璃等制成的涂抹器(applicator)。涂抹器可以采用包括可提供墨水的喷嘴的结构。此外，墨水保持构件也可以采用与包含亲液图案的疏液层的表面保持狭窄的间隔，并能向上述间隔间填充、提供墨水的微管(capillary)结构。
[0056]墨水可使用导电体、半导体、绝缘体等各种材料。墨水优选具有如下适用于如下情况的粘