JP2002367774A - 薄膜パターン形成方法および薄膜パターン形成装置 - Google Patents
薄膜パターン形成方法および薄膜パターン形成装置Info
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Abstract
の微細な薄膜パターンを大面積かつ大量に形成すること
ができる薄膜パターン形成方法を提供する。 【解決手段】 供給ロール12から送り出されたシート
状基板11に対してマスク形成部14において、印刷技
術、例えばインクジェット印刷法を用いて剥離可能な樹
脂(例えばアクリル樹脂)を塗布してマスクを形成す
る。このマスクをマスク硬化部15において硬化させた
後、成膜部16において全面に薄膜を形成する。このと
き薄膜は、マスクの厚みが薄膜より厚くなっていること
から、マスクのパターン上の部分とパターン間の部分と
の間で段切れが生ずる。薄膜を形成した後、マスク剥離
部17において、シート状基板11からマスクが剥離さ
れる。これにより、マスクに対してネガ形状の薄膜パタ
ーンが形成される。
Description
oluminescence )ディスプレイ等に用いられる薄膜を形
成するための薄膜パターンの形成方法および薄膜パター
ン形成装置に関する。
て、スピナによりネガ型もしくはポジ型フォトレジスト
(感光性樹脂)を塗布し、このフォトレジストをステッ
パーにより露光現象してレジストのマスクを形成し、そ
の後、真空蒸着法、スパッタリング法、CVD(Chemic
al Vapor Deposition : 化学的気相成長) 法などによる
成膜、あるいはマスク形成前にあらかじめ形成しておい
た薄膜のエッチングを繰り返し行うことにより、シリコ
ン(Si)などの結晶の基板上に微細なパターンのデバ
イスを形成することが行われている。このようにして形
成された薄膜パターンの精確さおよび細かさは、現在、
他の方法では実現できないレベルである。この方法は、
基板を一枚ずつ処理していくという枚葉式の処理を前提
としており、基板の現在の主流は8インチサイズであ
る。また、大型化を目指すフラットディスプレイ用のT
FT (Thin Film Transistor, 薄膜トランジスタ)基板
も、この方法と同様に枚葉式を用いて作製されている。
しかし、このような枚葉式の処理ではコスト高になると
いう問題がある。
素子を多数配列してなるディスプレイなどの開発が進め
られている有機系半導体では、フレキシブルであるとい
う特徴を利用して、一方でロール状に巻いたその基板を
シート状にして送り出し、他方で送り出された基板をロ
ール状に巻き取ることにより基板を搬送し、この搬送中
に、基板に対してマスクの形成、成膜、エッチング、マ
スクの除去といった一連の工程を一貫して行うことによ
り薄膜パターンを形成する方法が提案されている。
系半導体の薄膜パターンを形成する場合、マスク形成工
程において、パターンをフォトレジストに露光する従来
の方法を適用しようとすると、連続した露光ができない
ため精確な微細パターンを多数同時に形成することがで
きないという問題があった。
ェット法やグラビア印刷法,オフセット印刷法などの印
刷技術を用いて形成することができる。この方法であれ
ば、フォトレジストの露光工程が不要であり、しかも量
産性があるため、フラットパネルディスプレイ用のカラ
ーフィルタなどの薄膜パターンを形成する試みがなされ
ている。カラーフィルタの膜厚は数μm以上あるため、
これらの印刷技術でも充分な膜厚のコントロールが可能
であり、ストライプのパターンを形成することが可能で
ある。
印刷法は、カラーフィルタなどの比較的厚いパターンを
形成する場合には適用可能であるが、膜厚を数μm以上
でしかコントロールできないので、有機ELディスプレ
イなど、数十nm以下の膜厚コントロールが必要なデバ
イスの薄膜作製にはそのまま適用することができないと
いう問題があった。
ので、その目的は、フレキシブルなシート状基板に数十
nm以下の微細な薄膜パターンを大面積かつ大量に形成
することができ、有機ELディスプレイなどの製造に好
適な薄膜パターン形成方法および薄膜パターン形成装置
を提供することにある。
パターン形成方法は、シート状基板を搬送させる搬送工
程と、搬送中のシート状基板に対して剥離可能な樹脂を
選択的に塗布することによりマスクを形成するマスク形
成工程と、マスクを含むシート状基板の全面に所望の薄
膜を形成する薄膜形成工程と、マスクとしての樹脂をシ
ート状基板から選択的に剥離させることによりマスクに
対してネガ形状の薄膜パターンを形成するマスク剥離工
程とを含むものである。ここで、搬送工程は、一方でロ
ール状に巻かれたシート状基板を送り出し、他方でロー
ル状に巻き取ることにより行うことが望ましい。
は、シート状基板を搬送させる搬送工程と、搬送中のシ
ート状基板の全面に所望の薄膜を形成する薄膜形成工程
と、薄膜の上に剥離可能な樹脂を選択的に塗布すること
によりマスクを形成するマスク形成工程と、マスクを用
いて薄膜を選択的に除去することによりマスクに対して
ポジ形状の薄膜パターンを形成するマスク剥離工程とを
含むものである。
は、一方でロール状に巻かれたシート状基板を送り出
し、他方でロール状に巻き取ることによりシート状基板
を搬送させる搬送手段と、搬送中のシート状基板に対し
て剥離可能な樹脂を選択的に塗布することによりマスク
を形成するマスク形成手段と、マスクを含むシート状基
板の全面に所望の薄膜を形成する薄膜形成手段と、マス
クとしての樹脂をシート状基板から選択的に剥離させる
ことによりマスクに対してネガ形状の薄膜パターンを形
成するマスク剥離手段とを備えている。
は、一方でロール状に巻かれたシート状基板を送り出
し、他方でロール状に巻き取ることによりシート状基板
を搬送させる搬送手段と、搬送中のシート状基板の全面
に所望の薄膜を形成する薄膜形成手段と、薄膜の上に剥
離可能な樹脂を選択的に塗布することによりマスクを形
成するマスク形成手段と、マスクを用いて薄膜を選択的
に除去することによりマスクに対してポジ形状の薄膜パ
ターンを形成するマスク剥離手段とを備えている。
または薄膜パターン形成装置では、例えばインクジェッ
ト法やオフセット法などの印刷法により、搬送中のシー
ト状基板に対して剥離可能な樹脂が選択的に塗布されて
マスクが形成された後、マスクを含むシート状基板の全
面に所望の薄膜が形成され、その後、マスクとしての樹
脂がシート状基板から選択的に剥離される。これにより
マスク自体の膜厚に関わらず、数十nm以下の薄膜パタ
ーンの形成が可能となる。
または薄膜パターン形成装置では、シート状基板の全面
に所望の薄膜が形成され、その後、例えばインクジェッ
ト法やオフセット法などの印刷法により、搬送中のシー
ト状基板の薄膜の上に剥離可能な樹脂が選択的に塗布さ
れてマスクが形成された後、マスクとしての樹脂がシー
ト状基板から選択的に剥離される。これにより、上記と
同様にマスク自体の膜厚に関わらず、数十nm以下の薄
膜パターンの形成が可能となる。
て図面を参照して説明する。
の実施の形態に係る薄膜パターン形成装置10の概略構
成を表すものである。この薄膜パターン形成装置10
は、ロール状に巻かれたフレキシブルなシート状基板1
1を送り出すための供給ロール12と、他方にシート状
にして供給されたシート状基板11をロール状に巻き取
る巻取ロール13とを備えている。これら供給ロール1
2および巻取ロール13は、後述の各部のロールと共
に、各々の周速が互いに同期するように図示しない駆動
源により一定速度で回転されるようになっている。シー
ト状基板11は、例えばポリエチレンテフタレート(P
ET),ポリエチレンナフタレート(PEN),ポリエ
ーテルサルホン(PES)等のプラスチックにより構成
されている。なお、これら供給ロール12、巻取ロール
13および駆動源は本発明の「搬送手段」の一具体例に
対応している。
は、供給ロール12によって供給されたシート状基板1
1の上に樹脂によるマスクを形成するためのマスク形成
部14と、このマスク形成部14によって形成された樹
脂を硬化させるためのマスク硬化部15と、マスク硬化
部15により硬化されたマスクを含むシート状基板11
の全面に薄膜を形成するための成膜部16と、この成膜
部16により薄膜が形成されたシート状基板11からマ
スク(樹脂)を剥離して薄膜パターンを形成するための
マスク剥離部17、および薄膜パターンが形成されたシ
ート状基板11に対して後処理を施す後処理部18が、
この順に配置されている。
ト印刷装置,グラビア印刷装置もしくはオフセット印刷
装置を用いて、シート状基板11に対して剥離可能な樹
脂、例えばアクリル樹脂を選択的に数百μm以下の膜厚
で塗布(印刷)することによりマスクを形成するもので
ある。本実施の形態においては、このマスクの厚みは、
後述の剥離(リフトオフ)を容易にするため、成膜部1
6で形成する薄膜パターンの厚みよりも厚くすることが
望ましい。
4で形成された樹脂のマスクを、例えば加熱ロール15
Aにより加熱し、硬化させるものである。なお、その
他、UV(Ultraviolet )照射,EB(Electron Beam
)照射や乾燥によって硬化させるようにしてもよい。
化されたマスクを含むシート状基板11の全面に、例え
ば真空蒸着法、スパッタリング法およびCVD(Chemic
al Vapor Deposition : 化学的気相成長) 法を含む真空
成膜技術、もしくはスピンコート法により、所望の膜厚
の薄膜を形成するものである。
よび対向ロール17Bにより構成されており、これら粘
着ロール17Aと対向ロール17Bとの間を通過させる
際に、薄膜が形成されたシート状基板11から樹脂のマ
スクのパターンを剥ぎ取って(リフトオフ)薄膜パター
ンを形成するものである。なお、ここでは、その他の方
法、例えばスクィーズで樹脂をこすり取る方法、エッチ
ングガスを吹き付けてエッチングすることにより物理的
に樹脂を剥ぎ取る方法、若しくは、樹脂を燃焼させる方
法、溶剤に溶かし気化させて洗浄する化学的な方法を用
いるようにしてもよい。
れたシート基板11に対して、残さを除去するためのオ
ゾンクリーニング処理,プラズマベースイオン注入(P
BII)によるイオン注入処理等の後処理が施されるよ
うになっている。
り微細な薄膜パターンを形成する方法について、図2お
よび図3を参照して説明する。
ート状基板11(図2(A))に対してマスク形成部1
4において、図2(B)に示したように、印刷技術、例
えばインクジェット印刷法を用いて剥離可能な樹脂(例
えばアクリル樹脂)が選択的に6μmの膜厚で塗布さ
れ、マスク21が形成される。このマスク21のパター
ンは所望の薄膜パターンのネガ形状とする。この樹脂の
マスク21はマスク硬化部15において加熱されて硬化
され、図2(C)に示したようにマスク21Aとなる。
続いて、成膜部16では、図3(A)に示したように、
マスク硬化部15において硬化されたマスク21Aを含
むシート状基板11の全面に対して例えば真空蒸着法に
より例えば0.02μmの厚みの薄膜22が形成され
る。このとき薄膜22は、マスク21Aの厚みが薄膜2
2より厚くなっていることから、マスク21Aのパター
ン上の部分とパターン間の部分との間で段切れが生ず
る。
1はマスク剥離部17へ移行し、ここで、図3(B)に
示したように、例えば粘着ロール17Aによりマスク2
1Aが剥離される。これにより、マスク21Aに対して
ネガ形状の薄膜パターン22Aが形成される。その後、
薄膜パターン22Aが形成されたシート状基板11は後
処理部18においてオゾンクリーニング処理等の処理が
なされた後、巻取ロール13に巻き取られる。
部14において、インクジェット印刷やグラビア印刷,
オフセット印刷などの印刷技術を用いてマスク21Aを
形成するようにしているので、従来のようなフォトレジ
ストに対してマスクパターンを露光するような工程を用
いることなく、マスクを形成することができる。そし
て、これらの印刷装置には、量産性があるので、薄膜パ
ターン形成装置10において、マスクの形成、成膜、エ
ッチング、マスクの除去といった一連の工程を連続して
行うことができる。従って、数十nm以下の微細な薄膜
パターンを大面積かつ大量に形成することが可能にな
り、フレキシブルなシート状の基板の上に、多層の薄膜
を形成することによって、ボリマー半導体や有機EL素
子などの大量生産が可能になる。
が、上述したマスクの形成工程と薄膜の形成工程の順序
を変えるようにしてもよい。以下、その例について第2
の実施の形態として説明する。
の実施の形態に係る薄膜パターン形成装置10Aの概略
構成を表すものである。なお、本実施の形態では、第1
の実施の形態と同一構成部分については同一符号を付し
てその説明は省略し、異なる部分についてのみ説明す
る。
ロール12とマスク形成部14との間に成膜部16が配
置されると共に、マスク硬化部15とマスク剥離部17
との間に薄膜エッチング部19を設けたものである。そ
の他の構成は第1の実施の形態と同様である。すなわ
ち、本実施の形態では、所望の膜厚の薄膜を先に形成
し、この薄膜の上に印刷技術によりマスクを形成し、こ
のマスクを用いて薄膜をエッチングすることにより薄膜
のパターニングを行うものである。具体的に、図5およ
び図6を参照してその工程を説明する。
ート状基板11(図5(A))に対して、成膜部16に
おいて、図5(B)に示したように、シート状基板11
の全面に対して例えば真空蒸着法により0.03μmの
厚みの薄膜22が形成される。続いて、マスク形成部1
4において、図5(C)に示したように、印刷技術、例
えばインクジェット印刷法を用いて剥離可能な樹脂(例
えばアクリル樹脂)が選択的に3μmの膜厚で塗布さ
れ、マスク21が形成される。このマスク21のパター
ンは所望の薄膜パターンのポジ形状とする。このマスク
21は、図6(A)に示したようにマスク硬化部15に
おいて硬化される(マスク21A)。
エッチング部19において、マスク21Aを用いて薄膜
22のエッチングが行われ、薄膜パターン22Aが形成
される。エッチング方法としては、例えば酸素ラジカル
によるエッチングなどのドライエッチングが用いられ
る。薄膜パターン22Aが形成された後、シート状基板
11はマスク剥離部17へ移行し、ここで、図6(C)
に示したように、例えば粘着ロール17Aによりマスク
21Aが剥離される。これにより、マスク21Aに対し
てポジ形状の薄膜パターン22Aが形成される。その
後、シート状基板11は後処理部18においてオゾンク
リーニング処理等の処理がなされた後、巻取ロール13
に巻き取られる。
態と同様に、マスク形成部14において、インクジェッ
ト印刷、オフセット印刷などの印刷技術を用いてマスク
21Aを形成するようにしているので、従来のようなフ
ォトレジストに対してマスクパターンを露光するような
工程を用いることなく、マスクを形成することができ、
数十nm以下の微細な薄膜パターンを大面積かつ大量に
形成することが可能になる。
形態で説明した薄膜パターン形成方法を繰り返し実行す
ることにより、各種の3次元積層構造のデバイスを作製
することができる。以下、第1,第2の実施の形態によ
る方法を用いて有機ELディスプレイを作製する例を図
7〜図15を参照して説明する。なお、図7〜図14の
各図において、(A)は平面図、(B)は(A)のB−
B矢視方向の断面図をそれぞれ表している。
スチック基板30(図7(A),(B))を用意し、図
8(A),(B)に示したように、プラスチック基板3
0の上に電極膜31、例えばITO(Indium Tin Oxid
e)膜を形成する。続いて、図9(A),(B)に示し
たように、印刷技術によってストライプ状にアクリル樹
脂を塗布することによりマスクを形成し、次いでUVを
照射して硬化させる(マスク32A)。
に、例えばテトラクロロエタン(C 2 H2 Cl4 )およ
びアルゴン(Ar)からなるガスを流し込んでプラズマ
を発生させ、マスク32Aを用いて電極膜31を選択的
に除去して、マスク32Aに対してポジ形状の電極パタ
ーン31Aを形成する。続いて、図11(A),(B)
に示したようにプラスチック基板30からマスク32A
を剥離させる。
に、再び印刷技術を用いて、ストライプ状の電極パター
ン31Aに対して直交する方向にストライプ状にアクリ
ル樹脂を塗布することによりマスクを形成し、引き続き
UVを照射してマスクを硬化させる(マスク33A)。
示したように、例えば、TPD(N,N' - ジフェニル-N,
N'- ビス(3メチルフェニル)-1, 1’−ビフェニル
4,4' -ジアミン)、α―NPD(α―ナフチルフェニ
ルジアミン)、トリス(8−キノリノラト)アルミニウ
ム錯体(tris(8-hydroxyquinoline)aluminum、Al
q 3 )、フッ化リチウム(LiF)、アルミニウム(A
l)を順次成膜し、薄膜34を形成する。このとき、薄
膜34は、マスク33Aの厚みが薄膜34より厚くなっ
ていることから、マスク33Aのパターン上の部分とパ
ターン間の部分との間で段切れが生ずる。なお、図13
(C)は図13(A)のC−C矢視方向の断面図であ
る。
したように、例えばスクイージによりアクリル樹脂のマ
スク33Aを剥離させる。これにより、マスク33Aに
対してネガ形状の薄膜パターン34Aが形成される。最
後に、プラスチック基板30の全面に例えば蒸着法によ
りアルミナ(酸化アルミニウム)膜35を形成する。な
お、図14(C)は図14(A)のC−C矢視方向の断
面図である。以上の工程により、図15に示したよう
に、プラスチック基板30の裏面から緑色の単色発光を
示す有機EL素子37がマトリックスパターン状に複数
配列された有機ELディスプレイ36を作製することが
できる。なお、図15はこの有機ELディスプレイ36
のプラスチック基板30の裏面側から見た図である。
をインクジェット法等の印刷技術により形成するように
したので、有機ELディスプレイ36を大面積かつ大量
に作製することができ、電子ペーパ等の実現が容易にな
る。
たが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではな
く、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態で
は、具体例として有機ELディスプレイ36を作製する
例について説明したが,液晶表示ディスプレイ等の他の
デバイスを作製するようにしてもよい。
ン形成方法および薄膜パターン形成装置によれば、フレ
キシブルなシート状基板に対して、薄膜エッチング用の
マスクを、剥離可能な樹脂を用いた印刷技術により選択
的に塗布し形成するようにしたので、数十nm以下で微
細な薄膜パターンを大面積かつ大量に形成することがで
き、その工程を繰り返し行うことにより、3次元構造を
有するフレキシブル半導体デバイスや電子ペーパを大面
積かつ大量に製造することが可能になる。
形成装置の構成図である。
ンの形成方法を説明するための断面図である。
である。
形成装置の構成図である。
ンの形成方法を説明するための断面図である。
である。
工程図である。
である。
である。
図である。
程図である。
程図である。
程図である。
程図である。
す図である。
基板、12…供給ロール、13…巻取ロール、14…マ
スク形成部、15…マスク硬化部、15A・・・加熱ロー
ル、16…成膜部、17…マスク剥離部、17A・・・ 粘
着ロール,17B・・・ 対向ロール、18…後処理部、1
9…薄膜エッチング部、21,21A,32A,33A
・・・ マスク、22,34・・・ 薄膜、22A,34A・・・
薄膜パターン 、30・・・ プラスチック基板、31・・・
電極膜、31A・・・ 電極膜パターン、35・・・ アルミナ
膜、36・・・ 有機ELディスプレイ、37・・・ 有機EL
素子
Claims (14)
- 【請求項1】 シート状基板を搬送させる搬送工程と、 前記搬送中のシート状基板に対して剥離可能な樹脂を選
択的に塗布することによりマスクを形成するマスク形成
工程と、 前記マスクを含むシート状基板の全面に所望の薄膜を形
成する薄膜形成工程と、 前記マスクを前記シート状基板から選択的に剥離させる
ことにより薄膜パターンを形成するマスク剥離工程とを
含むことを特徴とする薄膜パターン形成方法。 - 【請求項2】 前記搬送工程を、一方でロール状に巻か
れたシート状基板を送り出し、他方でロール状に巻き取
ることにより行うことを特徴とする請求項1記載の薄膜
パターン形成方法。 - 【請求項3】 更に、前記樹脂のマスクを形成した後、
前記樹脂を硬化させる工程を含むことを特徴とする請求
項1記載の薄膜パターン形成方法。 - 【請求項4】 前記マスク形成工程、薄膜形成工程およ
びマスク剥離工程をそれぞれ複数回繰り返して3次元の
積層構造のデバイスを形成することを特徴とする請求項
1記載の薄膜パターン形成方法。 - 【請求項5】 シート状基板を搬送させる搬送工程と、 前記搬送中のシート状基板の全面に所望の薄膜を形成す
る薄膜形成工程と、 前記薄膜の上に剥離可能な樹脂を選択的に塗布すること
によりマスクを形成するマスク形成工程と、 前記マスクを用いて前記薄膜を選択的に除去することに
より薄膜パターンを形成する薄膜エッチング工程とを含
むことを特徴とする薄膜パターン形成方法。 - 【請求項6】 前記搬送工程を、一方でロール状に巻か
れたシート状基板を送り出し、他方でロール状に巻き取
ることにより行うことを特徴とする請求項5記載の薄膜
パターン形成方法。 - 【請求項7】 更に、前記樹脂のマスクを形成した後、
前記樹脂を硬化させる工程を含むことを特徴とする請求
項5記載の薄膜パターン形成方法。 - 【請求項8】 前記薄膜形成工程、マスク形成工程およ
び薄膜エッチング工程をそれぞれ複数回繰り返して3次
元の積層構造のデバイスを形成することを特徴とする請
求項5記載の薄膜パターン形成方法。 - 【請求項9】 一方でロール状に巻かれたシート状基板
を送り出し、他方でロール状に巻き取ることにより前記
シート状基板を搬送させる搬送手段と、 前記搬送中のシート状基板に対して剥離可能な樹脂を選
択的に塗布することによりマスクを形成するマスク形成
手段と、 前記マスクを含むシート状基板の全面に所望の薄膜を形
成する薄膜形成手段と、 前記マスクとしての樹脂を前記シート状基板から選択的
に剥離させることにより薄膜パターンを形成するマスク
剥離手段とを含むことを特徴とする薄膜パターン形成装
置。 - 【請求項10】 前記マスク形成手段が、インクジェッ
ト印刷法,グラビア印刷法もしくはオフセット印刷法を
用いて樹脂のパターンを形成することを特徴とする請求
項9記載の薄膜パターン形成装置。 - 【請求項11】 前記薄膜形成手段が、真空蒸着法、ス
パッタリング法およびCVD法を含む真空薄膜成膜技
術、もしくはスピンコート法により薄膜を形成すること
を特徴とする請求項9記載の薄膜パターン形成装置。 - 【請求項12】 一方でロール状に巻かれたシート状基
板を送り出し、他方でロール状に巻き取ることにより前
記シート状基板を搬送させる搬送手段と、 前記搬送中のシート状基板の全面に所望の薄膜を形成す
る薄膜形成手段と、 前記薄膜の上に剥離可能な樹脂を選択的に塗布すること
によりマスクを形成するマスク形成手段と、 前記マスクを用いて前記薄膜を選択的に除去することに
より薄膜パターンを形成する薄膜エッチング手段とを含
むことを特徴とする薄膜パターン形成装置。 - 【請求項13】 前記薄膜形成手段が、真空蒸着法、ス
パッタリング法およびCVD法を含む真空薄膜成膜技
術、もしくはスピンコート法により薄膜を形成すること
を特徴とする請求項12記載の薄膜パターン形成装置。 - 【請求項14】 前記マスク形成手段が、インクジェッ
ト印刷法,グラビア印刷法もしくはオフセット印刷法を
用いて樹脂のパターンを形成することを特徴とする請求
項12記載の薄膜パターン形成装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001168072A JP2002367774A (ja) | 2001-06-04 | 2001-06-04 | 薄膜パターン形成方法および薄膜パターン形成装置 |
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|---|---|---|---|
| JP2001168072A JP2002367774A (ja) | 2001-06-04 | 2001-06-04 | 薄膜パターン形成方法および薄膜パターン形成装置 |
Publications (1)
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