(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜材料の溶液をキャリアガス中に分散させたエアロゾルを生成するエアロゾル生成部と、
前記エアロゾル生成部によって生成された前記エアロゾルが基端部から供給されるとともに、供給された前記エアロゾルを気化させることによって前記成膜材料の微粒子を生成するチャンバと、
前記チャンバの先端部から放出される前記微粒子を基板へ向けて吐出するノズルと、
前記チャンバの先端部に一端部が接続されるとともに他端部が前記ノズルに接続される配管と、
前記ノズルと前記基板とを前記基板の表面に沿って相対的に移動させる移動機構と
を備え、
前記ノズルは、
底部における前記移動機構による移動方向と直交する方向に延びるスリット状の領域に前記微粒子の吐出口が形成された有底筒状の部材であり、前記配管の内径と略同一の内径を有すること
を特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記ノズルは、
前記底部の肉厚が３ｍｍ未満であること
を特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記移動機構による移動方向に沿って配置される複数の前記ノズル
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記チャンバに接続され、前記チャンバ内のエアロゾルまたは前記成膜材料の微粒子を回収する回収部
をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項５】
前記チャンバは、
前記基端部が底部となる向きに設置されること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項６】
成膜材料の溶液をキャリアガス中に分散させたエアロゾルを生成するエアロゾル生成部によって、前記エアロゾルを生成する生成工程と、
前記エアロゾルを気化させることによって前記成膜材料の微粒子を生成するチャンバの基端部に対し、前記生成工程において生成された前記エアロゾルを供給する供給工程と、
前記供給工程において前記チャンバへ供給された前記エアロゾルを前記チャンバによって気化させ、生成された前記成膜材料の微粒子を前記チャンバの先端部から放出する放出工程と、
前記チャンバの先端部に一端部が接続された配管の他端部に接続され、底部における所定方向に延びるスリット状の領域に前記微粒子の吐出口が形成された有底筒状の部材であって、前記配管の内径と略同一の内径を有するノズルによって、前記チャンバの先端部から放出された前記微粒子を基板へ向けて吐出する吐出工程と、
前記スリット状の領域の延在方向と直交する方向に対して前記ノズルと前記基板とを前記基板の表面に沿って相対的に移動させる移動機構によって、前記ノズルと前記基板とを相対的に移動させる移動工程と
を含むことを特徴とする成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、成膜装置および成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、原材料を含んだ溶液をエアロゾル化し、エアロゾル中の溶媒を気化させることによって原材料の微粒子を生成して基板上に付着させることにより、基板上に薄膜を形成する成膜方法が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
具体的には、特許文献１に記載の技術では、ノズルから基板へ向けて微粒子を吐出させながら基板を一定方向へ移動させて塗布を行うスキャン塗布動作を、ラインをずらしながら複数回実行することによって、基板上に薄膜を形成する。
【０００４】
ここで、特許文献１に記載の技術では、円形の吐出口が形成されたノズルを用いて上記のスキャン塗布動作を行っていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３５４１２９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術には、ノズルに形成される吐出口が円形であるため、一回のスキャン塗布動作で広範囲の塗布を行うことが困難であるという問題があった。このため、特許文献１に記載の技術には、塗布効率を高めるという点で更なる改善の余地がある。
【０００７】
実施形態の一態様は、塗布効率を高めることができる成膜装置および成膜方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の一態様に係る成膜装置は、エアロゾル生成部と、チャンバと、ノズルと、配管と、移動機構とを備える。エアロゾル生成部は、成膜材料の溶液をキャリアガス中に分散させたエアロゾルを生成する。チャンバは、エアロゾル生成部によって生成されたエアロゾルが基端部から供給されるとともに、供給されたエアロゾルを気化させることによって成膜材料の微粒子を生成する。ノズルは、チャンバの先端部から放出される微粒子を基板へ向けて吐出する。配管は、チャンバの先端部に一端部が接続されるとともに他端部がノズルに接続される。移動機構は、ノズルと基板とを基板の表面に沿って相対的に移動させる。また、ノズルは、底部における移動機構による移動方向と直交する方向に延びるスリット状の領域に微粒子の吐出口が形成された有底筒状の部材であり、配管の内径と略同一の内径を有する。
【発明の効果】
【０００９】
実施形態の一態様によれば、塗布効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る成膜装置の構成を示す模式図である。
【図２Ａ】図２Ａは、第１の実施形態に係るノズルの形状を示す模式平面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、第１の実施形態に係るノズルの形状を示す模式側面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、スキャン塗布動作の動作例を示す模式図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、スキャン塗布動作の動作例を示す模式図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、スキャン塗布動作の動作例を示す模式図である。
【図４】図４は、成膜装置のブロック図である。
【図５】図５は、成膜装置が実行する成膜処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】図６は、第２の実施形態に係る成膜装置の構成を示す模式図である。
【図７Ａ】図７Ａは、第２の実施形態に係るスキャン塗布動作の動作例を示す模式図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、第２の実施形態に係るスキャン塗布動作の動作例を示す模式図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、第２の実施形態に係るスキャン塗布動作の動作例を示す模式図である。
【図８】図８は、第３の実施形態に係る第１チャンバおよび回収部の接続関係を示す模式図である。
【図９Ａ】図９Ａは、ノズルの他の形状を示す模式平面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、ノズルの他の形状を示す模式平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本願の開示する成膜装置および成膜方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る成膜装置の構成を示す模式図である。図１に示す成膜装置１は、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）素子を構成する有機薄膜を基板Ｗ上に形成する装置である。かかる成膜装置１は、エアロゾル生成部１１と、第１チャンバ１２と、配管１３と、ノズル１４と、ステージ１５と、第２チャンバ１６とを備える。
【００１３】
なお、以下においては、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向きと規定する。
【００１４】
エアロゾル生成部１１は、成膜材料である有機材料の溶液をキャリアガス中に分散させたエアロゾルＳを生成する部材である。
【００１５】
エアロゾルＳに含まれる有機材料は、たとえばポリフェニレンビニレン（ＭＥＨ−ＰＰＶ）、ポリフルオレン、トリスキノリノレートアルミニウムなどであるが、これらに限らず、溶媒に０．００１％程度の濃度で溶解または分散する化合物であればよい。以下では、有機材料の溶液を「原料液」と記載する。また、キャリアガスは、たとえば窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどの不活性ガスあるいは空気である。
【００１６】
エアロゾル生成部１１は、ガス供給部１１１と、原料液貯蔵部１１２と、原料液供給部１１３と、フィルタ１１４と、配管１１５，１１６と、噴霧器１１７とを備える。
【００１７】
ガス供給部１１１は、配管１１５を介してキャリアガスを噴霧器１１７へ供給する。かかるガス供給部１１１は、たとえばキャリアガスを貯蔵するボンベと、かかるボンベに連結されキャリアガスの流量や圧力を制御する制御部とを備える。
【００１８】
原料液貯蔵部１１２は、原料液を貯蔵するタンクであり、配管１１６を介して噴霧器１１７に接続される。原料液貯蔵部１１２に貯蔵された原料液は、配管１１６の中途部に設けられた原料液供給部１１３によって原料液貯蔵部１１２から吸い上げられて噴霧器１１７へ供給される。かかる原料液供給部１１３は、たとえばポンプと、かかるポンプを制御する制御部とを備える。
【００１９】
また、配管１１６の中途部には、フィルタ１１４が設けられる。フィルタ１１４は、たとえば開口径が０．５μｍのフィルタであり、原料液に含まれる異物を除去する。
【００２０】
噴霧器１１７は、ガス供給部１１１から供給されるキャリアガスと原料液貯蔵部１１２から供給される原料液とを混合して噴霧することにより、原料液が１〜１００μｍ程度の大きさの液体粒子としてキャリアガス中に浮遊したエアロゾルＳを生成する。
【００２１】
噴霧器１１７は、噴霧口を含む先端部が第１チャンバ１２の基端部を貫通して第１チャンバ１２内に突出した状態で固定される。これにより、エアロゾル生成部１１によって生成されたエアロゾルＳは、第１チャンバ１２内に供給される。
【００２２】
なお、ここでは、エアロゾル生成部１１が噴霧器１１７を用いてエアロゾルＳを生成することとしたが、エアロゾル生成部は、噴霧器以外の部材を用いてエアロゾルＳを生成してもよい。たとえば、エアロゾル生成部は、超音波振動に利用してエアロゾルを生成するものであってもよい。
【００２３】
第１チャンバ１２は、円筒形の導通路を有する容器である。かかる第１チャンバ１２は、エアロゾルＳの流れを妨げないよう大径に形成される。第１チャンバ１２の先端部には円形の開口部が形成され、かかる開口部に配管１３の一端部が接続される。配管１３は、たとえばゴム管であり、かかる配管１３によって第１チャンバ１２とノズル１４とが接続される。
【００２４】
また、第１チャンバ１２の外周面には、電熱ヒータ等の加熱部１２１が設けられる。かかる加熱部１２１により、第１チャンバ１２内の温度は、エアロゾルＳに含まれる溶媒の気化に適した温度に保たれる。
【００２５】
エアロゾル生成部１１によって第１チャンバ１２内に供給されたエアロゾルＳは、ガス供給部１１１から供給されるキャリアガスによって第１チャンバ１２の基端部から先端部へ送られる。この間に、エアロゾルＳに含まれる溶媒が気化して除去され、この結果、１０〜１０００ｎｍ程度の粒径を持つ有機材料の微粒子が生成される。生成された有機材料の微粒子は、第１チャンバ１２の先端部から配管１３を経由してノズル１４へ供給される。
【００２６】
ここで、第１チャンバ１２は、縦置き、すなわち、基端部が底部となる向きに設置される。これにより、生成された有機材料の微粒子のうち粒径の大きいものは、重力によって落下し、第１チャンバ１２の先端部まで到達し難くなる。したがって、第１チャンバ１２を縦置きに配置することで、ノズル１４へ供給される有機材料の微粒子の粒径を均一化させることができる。
【００２７】
ノズル１４は、基板Ｗを水平向きに保持するステージ１５の上方に配置され、ステージ１５上の基板Ｗの表面へ向けて有機材料の微粒子を吐出する部材である。ステージ１５は、たとえば基板Ｗを吸着保持する吸着保持部であり、後述する移動機構によって水平方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）に移動する。
【００２８】
第１の実施形態において基板Ｗは、インジウム錫酸化物透明導電性薄膜（以下、「ＩＴＯ薄膜」と記載する）が表面に形成されたガラス基板である。なお、基板Ｗは、金やアルミなどの金属薄膜が表面に形成されたガラス基板であってもよいし、シリコン基板等のガラス基板以外の基板であってもよい。
【００２９】
ノズル１４、ステージ１５および基板Ｗは、第２チャンバ１６内に配置される。第２チャンバ１６は、排気部１６１を備えており、かかる排気部１６１からキャリアガスや基板Ｗへ塗布されなかった有機材料の微粒子等が排出される。
【００３０】
成膜装置１は、ノズル１４から基板Ｗの表面へ向けて有機材料の微粒子を吐出させつつ、移動機構を用いてステージ１５を移動させることによって、基板Ｗに対してスキャン塗布を行う。これにより、基板Ｗの表面に有機材料の微粒子が付着して有機薄膜が形成される。
【００３１】
スキャン塗布動作を行う場合、吐出口の形状が円形であると、一回のスキャン塗布動作で広範囲の塗布を行うことが困難である。そこで、第１の実施形態に係る成膜装置１では、ノズル１４の吐出口の形状をスリット形状とすることで、一回の塗布動作で広範囲の塗布を行うことができるようにした。
【００３２】
さらに、第１の実施形態に係る成膜装置１では、吐出口の形状だけでなくノズル１４自体の形状を工夫することで、膜厚均一性を高めることとした。
【００３３】
かかるノズル１４の具体的な形状について図２Ａおよび図２Ｂを用いて説明する。図２Ａは、第１の実施形態に係るノズル１４の形状を示す模式平面図であり、図２Ｂは、同ノズル１４の形状を示す模式側面図である。
【００３４】
図２Ａには、ノズル１４の底部１４１を上方から見た場合の形状を示している。ノズル１４の吐出口１４２は、かかる底部１４１に形成される。
【００３５】
図２Ａに示すように、吐出口１４２は、スキャン塗布動作における主走査方向（Ｘ軸方向）に対して直交する向きに延在する。すなわち、吐出口１４２は、主走査方向に対して幅広に形成されるため、開口面積が同一である円形の吐出口を用いて同様のスキャン塗布動作を行った場合と比較して、１回のスキャン塗布動作あたりの塗布面積を大きくすることができる。
【００３６】
さらに、有機材料の微粒子は、吐出口の縁面に沿って流れる傾向がある。このため、吐出口の縁と縁との間の空間が大きく空いていると、この空間の下方に位置する基板Ｗの表面に有機材料の微粒子があまり付着せず、吐出口の縁の下方に位置する基板Ｗの表面との間に塗布ムラが生じるおそれがある。
【００３７】
これに対し、第１の実施形態に係るノズル１４の吐出口１４２は、主走査方向と直交する方向（すなわち副走査方向）に対して幅狭に形成される。すなわち、吐出口１４２は、副走査方向（Ｙ軸方向）に延びる２つの縁部が近接しているため、上記のような塗布ムラを抑えることができ、膜厚均一性を高めることができる。
【００３８】
なお、吐出口１４２は、必ずしもスリット状であることを要しない。すなわち、吐出口１４２は、主走査方向と直交する方向に延びるスリット状の領域Ｒに形成されていれば、スリット形状以外の形状を有していてもよい。かかるスリット状の領域Ｒの副走査方向における幅は、１ｍｍ以下であることが望ましい。
【００３９】
また、第１の実施形態に係るノズル１４は、吐出口１４２以外にもその形状が工夫されている。かかる点について図２Ｂを用いて説明する。
【００４０】
図２Ｂに示すように、ノズル１４は、円筒状の本体部１４３を有し、かかる本体部１４３の一端に底部１４１が形成される。このように、ノズル１４は、底部１４１に吐出口１４２が形成された有底筒状の部材である。本体部１４３の他端には、配管１３が接続される。
【００４１】
本体部１４３は、内周面が寸胴に形成されており、その内径Ｌ１が配管１３の内径Ｌ２と略同一に形成される。このように、第１の実施形態では、第１チャンバ１２の先端部からノズル１４の吐出口１４２へ至る有機材料の微粒子の流路が略同一内径に形成される。
【００４２】
仮に、第１チャンバ１２の先端部からノズル１４の吐出口１４２までの経路中に内径の異なる場所が存在する場合、かかる場所において微粒子の流れに乱れが生じ、微粒子が吐出口１４２から均一に吐出されずに塗布ムラが生じる可能性がある。
【００４３】
したがって、第１の実施形態に係る成膜装置１のように、本体部１４３の内径Ｌ１を配管１３の内径Ｌ２と略同一とすることで、塗布ムラを抑えることができ、膜厚均一性を高めることができる。
【００４４】
また、図２Ｂに示すように、ノズル１４は、底部１４１が肉薄に形成される。仮に、底部１４１を肉厚に形成した場合、吐出口１４２も肉厚となり、この結果、吐出口１４２の内部に有機材料の微粒子が付着して目詰まりや気流の乱れ等が生じる可能性がある。
【００４５】
したがって、第１の実施形態に係る成膜装置１のように、ノズル１４の底部１４１を肉薄に形成することで、塗布ムラをさらに抑えることができ、膜厚均一性を高めることができる。
【００４６】
具体的には、底部１４１の肉厚Ｔを３ｍｍとした場合には塗布ムラが確認されたが、肉厚Ｔを１ｍｍとした場合には塗布ムラは確認されなかった。したがって、底部１４１の肉厚Ｔは、３ｍｍ未満とすることが好ましく、１ｍｍ以下とすることがより好ましい。
【００４７】
次に、成膜装置１によるスキャン塗布動作について図３Ａ〜図３Ｃを用いて説明する。図３Ａ〜図３Ｃは、スキャン塗布動作の動作例を示す模式図である。
【００４８】
図３Ａに示すように、成膜装置１は、有機材料の微粒子を吐出口１４２から吐出させた状態で、主走査方向、すなわち、吐出口１４２の延在方向と直交する方向へステージ１５を移動させる。これにより、基板Ｗの表面に有機材料の微粒子が付着して有機薄膜Ｍが形成される。ここでは、１回のスキャン塗布動作によって、基板Ｗの表面の半分に有機薄膜Ｍが形成される場合の例を示している。
【００４９】
つづいて、図３Ｂに示すように、成膜装置１は、ステージ１５を副走査方向、すなわち、吐出口１４２の延在方向と平行な方向へ移動させることによって、基板Ｗ上の微粒子の塗布が未だ行われていない面に対して吐出口１４２の位置を合わせる。
【００５０】
そして、図３Ｃに示すように、成膜装置１は、ステージ１５を主走査方向へ再度移動させる。これにより、基板Ｗの表面全体に有機材料の微粒子が付着し、基板Ｗの表面全体に有機薄膜Ｍが形成される。
【００５１】
このように、第１の実施形態に係る成膜装置１では、スリット状の吐出口１４２を有するノズル１４を用いて基板Ｗへのスキャン塗布を行うこととしたため、１回のスキャン塗布動作で広範囲の塗布を行うことができる。
【００５２】
また、１回のスキャン塗布動作で広範囲の塗布を行うことができるため、従来のように円形の吐出口を有するノズルを用いて塗布を行う場合と比較してスキャン塗布動作の回数を減らすことができ、重ね塗りや塗り損ねによる塗布ムラの発生を抑えることができる。
【００５３】
なお、ここでは、２回のスキャン塗布動作によって、基板Ｗの表面全体に有機材料の微粒子が塗布される場合の例を示した。しかし、スキャン塗布動作の回数は、処理対象となる基板Ｗの径や吐出口１４２のスリット長等によって変化するものであり、２回に限定されない。
【００５４】
次に、成膜装置１の構成について図４を用いて説明する。図４は、成膜装置１のブロック図である。なお、図４では、成膜装置１の特徴を説明するために必要な構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。
【００５５】
図４に示すように、成膜装置１は、ガス供給部１１１と、原料液供給部１１３と、加熱部１２１と、移動機構１５１と、制御部２０と、記憶部３０とを備える。また、制御部２０は、流量制御部２１と、温度制御部２２と、移動制御部２３とを備え、記憶部３０は、設定情報３１を記憶する。
【００５６】
なお、成膜装置１は、図４に示した構成要素以外にも、図１に示す原料液貯蔵部１１２、噴霧器１１７、第１チャンバ１２、ノズル１４等を備えるが、これらについては図示を省略する。
【００５７】
移動機構１５１は、ステージ１５を水平方向、具体的には、主走査方向（Ｘ軸方向）および副走査方向（Ｙ軸方向）に移動させる。これにより、ノズル１４の吐出口１４２の位置がステージ１５上に載置される基板Ｗの表面に沿って相対的に変化する。
【００５８】
また、移動機構１５１は、ステージ１５を鉛直方向（Ｚ軸方向）にも移動させることができる。これにより、基板Ｗの表面とノズル１４との距離が変化する。
【００５９】
なお、移動機構１５１は、モータ等の駆動源を備えており、かかる駆動源を用いてステージ１５を移動させる。
【００６０】
制御部２０は、成膜装置１全体を制御する制御部であり、流量制御部２１、温度制御部２２および移動制御部２３を備える。
【００６１】
流量制御部２１は、ガス供給部１１１の制御部を制御することによって、ガス供給部１１１から噴霧器１１７へ供給されるキャリアガスの流量を制御する処理部である。
【００６２】
流量制御部２１によってキャリアガスの流量が制御されることにより、第１チャンバ１２の先端部から基板Ｗの表面まで有機材料の微粒子を導くことができるキャリアガスの流量および圧力が確保される。
【００６３】
また、流量制御部２１は、原料液供給部１１３の制御部を制御することによって、原料液貯蔵部１１２から噴霧器１１７へ供給される原料液の流量を制御する処理も併せて行う。なお、流量制御部２１は、記憶部３０に記憶される設定情報３１に従って、キャリアガスおよび原料液の流量を決定する。
【００６４】
温度制御部２２は、加熱部１２１による加熱温度を制御する処理部である。かかる温度制御部２２によって加熱温度が制御されることにより、第１チャンバ１２内部の温度は、エアロゾルＳに含まれる溶媒の気化に適した温度に保たれる。なお、温度制御部２２は、記憶部３０に記憶される設定情報３１に従って加熱温度を決定する。
【００６５】
移動制御部２３は、移動機構１５１の駆動源を制御することによって、ステージ１５の移動を制御する処理部である。かかる移動制御部２３によって移動機構１５１が制御されることで、ステージ１５の水平方向（主走査方向および副走査方向）および鉛直方向への移動が制御される。
【００６６】
記憶部３０は、不揮発性メモリやハードディスクドライブといった記憶デバイスであり、設定情報３１を記憶する。設定情報３１は、キャリアガスの流量、原料液の流量、加熱部１２１による加熱温度、ノズル１４とステージ１５との距離、ステージ１５の移動速度等を含んだ情報である。なお、設定情報３１は、ユーザからの操作によって適宜変更されてもよい。
【００６７】
次に、成膜装置１の具体的動作について図５を用いて説明する。図５は、成膜装置１が実行する成膜処理の処理手順を示すフローチャートである。
【００６８】
図５に示すように、まず、温度制御部２２が加熱部１２１をオンし（ステップＳ１０１）、流量制御部２１がガス供給部１１１および原料液供給部１１３をオンする（ステップＳ１０２）。これにより、加熱部１２１による加熱が開始されるとともに、キャリアガスおよび原料液の噴霧器１１７への供給が開始され、ノズル１４から有機材料の微粒子が吐出され始める。
【００６９】
つづいて、制御部２０は、加熱部１２１、ガス供給部１１１および原料液供給部１１３をオンしてから所定時間が経過したか否かを判定し（ステップＳ１０３）、所定時間が経過していない場合には（ステップＳ１０３，Ｎｏ）、所定時間が経過するまで待機する（ステップＳ１０４）。なお、成膜装置１の待機中において、ステージ１５は、ノズル１４から吐出される微粒子が基板Ｗにかからない位置に退避した状態となっている。
【００７０】
加熱部１２１、ガス供給部１１１および原料液供給部１１３をオンした直後においては、有機材料の微粒子の粒径や吐出量が安定せず、基板Ｗの表面に塗布ムラが生じる可能性がある。したがって、成膜装置１は、加熱部１２１、ガス供給部１１１および原料液供給部１１３をオンした後、所定時間が経過するまでスキャン塗布動作を開始しないようにすることで、かかる塗布ムラの発生を防止することができる。なお、上記の所定時間は、たとえば１０秒である。
【００７１】
ステップＳ１０３において、所定時間が経過したと判定すると（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）、移動制御部２３は、移動機構１５１を制御することによってステージ１５の移動を開始する（ステップＳ１０５）。これにより、図３Ａ〜図３Ｃに示すスキャン塗布動作が実行される。
【００７２】
上述してきたように、第１の実施形態に係る成膜装置１は、エアロゾル生成部１１と、第１チャンバ１２と、ノズル１４と、移動機構１５１とを備える。エアロゾル生成部１１は、成膜材料の溶液である原料液をキャリアガス中に分散させたエアロゾルＳを生成する。第１チャンバ１２は、エアロゾル生成部１１によって生成されたエアロゾルＳが基端部から供給されるとともに、供給されたエアロゾルＳを気化させることによって成膜材料である有機材料の微粒子を生成する。ノズル１４は、第１チャンバ１２の先端部から放出される微粒子を基板Ｗへ向けて吐出する。移動機構１５１は、ノズル１４と基板Ｗとを基板Ｗの表面に沿って相対的に移動させる。
【００７３】
そして、ノズル１４は、移動機構１５１による移動方向と直交する方向に延びるスリット状の領域Ｒに微粒子の吐出口１４２を備える。したがって、第１の実施形態に係る成膜装置１によれば、塗布効率を高めることができる。
【００７４】
なお、成膜装置１が実行する成膜方法によれば、高温や真空といった条件下でなくとも有機薄膜を生成することができる。
【００７５】
したがって、たとえば従来の真空蒸着法では成膜が困難であった高分子材料や、加熱によって変質する金属錯体などを溶媒に溶解または分散させた原料液から、これらの有機材料の薄膜を形成することができる。また、従来のウェットプロセスでは成膜が困難であった０．１％以下の希薄な原料液から形成したエアロゾルからでも、基板に有機材料が付着する前に溶媒の気化を行うことにより有機ＥＬ素子に使用可能な有機薄膜を生成することができる。
【００７６】
（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態では、成膜装置が１つのノズルを備える場合の例について説明したが、成膜装置は、複数のノズルを用い、１回のスキャン塗布動作で基板Ｗ上に複数層の薄膜を塗布することもできる。以下では、成膜装置が複数のノズルを備える場合の例について説明する。
【００７７】
まず、第２の実施形態に係る成膜装置の構成について図６を用いて説明する。図６は、第２の実施形態に係る成膜装置の構成を示す模式図である。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同様の部分については、既に説明した部分と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００７８】
図６に示すように、第２の実施形態に係る成膜装置１ａは、基板搬送部１７（移動機構に相当）を備える。基板搬送部１７は、たとえばローラコンベアであり、多数のローラ１７１を回転させることによって、ローラ１７１上に載置された基板Ｗを主走査方向（Ｘ軸方向）へ搬送する。なお、かかる基板搬送部１７は、ヒータ等の加熱機構（図示せず）を有しており、基板Ｗを加熱しつつ搬送することが可能である。
【００７９】
また、第２の実施形態に係る成膜装置１ａは、３つのノズル１４ａ，１４ｂ，１４ｃを備える。各ノズル１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、第１の実施形態に係るノズル１４（図２Ａ，図２Ｂ）と同様のノズルである。
【００８０】
各ノズル１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、吐出口を基板搬送部１７の搬送面へ向けた状態で基板搬送部１７の上方に配置されるとともに、主走査方向に沿って等間隔に並べて配置される。また、第１の実施形態と同様、各ノズル１４ａ，１４ｂ，１４ｃに形成される吐出口は、主走査方向と直交する方向に延在する。
【００８１】
ノズル１４ａ，１４ｂ，１４ｃ、基板搬送部１７および基板Ｗは、第２チャンバ１６ａ内に配置される。第２チャンバ１６ａは、第１の実施形態に係る第２チャンバ１６と同様、排気部１６２を備えており、かかる排気部１６２からキャリアガスや基板Ｗへ塗布されなかった有機材料の微粒子等が排出される。
【００８２】
各ノズル１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、配管１３ａ〜１３ｃを介して第１チャンバ１２ａ〜１２ｃの先端部にそれぞれ接続される。また、各第１チャンバ１２ａ〜１２ｃには、エアロゾル生成部１１ａ〜１１ｃがそれぞれ設けられる。
【００８３】
各エアロゾル生成部１１ａ〜１１ｃは、それぞれガス供給部１１１ａ〜１１１ｃ、原料液貯蔵部１１２ａ〜１１２ｃ、原料液供給部１１３ａ〜１１３ｃ、フィルタ１１４ａ〜１１４ｃ、配管１１５ａ〜１１５ｃ，１１６ａ〜１１６ｃおよび噴霧器１１７ａ〜１１７ｃを備える。
【００８４】
原料液貯蔵部１１２ａ〜１１２ｃには、それぞれ異なる有機材料を含んだ原料液が貯蔵される。これにより、各第１チャンバ１２ａ〜１２ｃには、それぞれ異なる有機材料を含んだエアロゾルが供給され、この結果、各ノズル１４ａ〜１４ｃには、それぞれ異なる有機材料の微粒子が供給される。
【００８５】
このように、第２の実施形態において、各ノズル１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、それぞれ異なる第１チャンバ１２ａ〜１２ｃに接続され、それぞれ異なる有機材料の微粒子を基板Ｗへ向けて吐出する。
【００８６】
なお、エアロゾル生成部１１ａ〜１１ｃ、第１チャンバ１２ａ〜１２ｃ、配管１３ａ〜１３ｃの構成は、第１の実施形態に係るエアロゾル生成部１１、第１チャンバ１２および配管１３と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００８７】
次に、第２の実施形態に係る成膜装置１ａの動作について図７Ａ〜図７Ｃを用いて説明する。図７Ａ〜図７Ｃは、第２の実施形態に係るスキャン塗布動作の動作例を示す模式図である。
【００８８】
成膜装置１ａは、各ノズル１４ａ〜１４ｃの吐出口からそれぞれ異なる有機材料の微粒子Ｐ１〜Ｐ３を吐出させた状態で、基板搬送部１７を駆動させて基板Ｗを主走査方向（Ｘ軸方向）へ搬送する。
【００８９】
これにより、図７Ａ〜図７Ｃに示すように、基板Ｗの表面には、ノズル１４ａから吐出される有機材料の微粒子Ｐ１、ノズル１４ｂから吐出される有機材料の微粒子Ｐ２、ノズル１４ｃから吐出される有機材料の微粒子Ｐ３の順にそれぞれ塗布される。この結果、基板Ｗの表面には、１回のスキャン塗布動作によって層状に積層された３種類の有機薄膜Ｆ１〜Ｆ３が形成される。
【００９０】
なお、成膜装置１，１ａが実行する成膜方法によれば、層間のミキシングを生じさせることなく複数の有機薄膜を積層することができる。したがって、第２の実施形態に係る成膜装置１ａのように、複数の有機材料の微粒子Ｐ１〜Ｐ３を１回のスキャン塗布動作で塗布することが可能となる。
【００９１】
このように、第２の実施形態では、成膜装置１ａが、基板搬送部１７による移動方向に沿って配置される複数のノズル１４ａ，１４ｂ，１４ｃを備えることとしたため、複数の有機材料の微粒子を１回のスキャン塗布動作で塗布することができる。したがって、１つの基板Ｗに対して複数の薄膜を形成する場合に、たとえばノズルの段取り変更を行う必要がないため、薄膜形成に要する時間を短縮させることができる。
【００９２】
なお、上述した第２の実施形態では、成膜装置が３つのノズルを備える場合の例について説明したが、成膜装置が備えるノズルの数は、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。
【００９３】
また、上述した第２の実施形態では、各ノズルからそれぞれ異なる種類の有機材料の微粒子が吐出される場合の例について説明したが、成膜装置は、複数のノズルの少なくとも２つから同一種類の有機材料の微粒子を吐出することとしてもよい。かかる場合、同一種類の有機材料の微粒子を吐出するノズルは、同一の第１チャンバに接続されてもよい。
【００９４】
（第３の実施形態）
ところで、成膜装置は、第１チャンバ内のエアロゾルまたは有機材料の微粒子を回収する回収部を備えていてもよい。以下では、成膜装置が回収部を備える場合の例について図８を用いて説明する。図８は、第３の実施形態に係る第１チャンバおよび回収部の接続関係を示す模式図である。
【００９５】
図８に示すように、第３の実施形態に係る成膜装置１ｂは、回収部１８をさらに備える。回収部１８は、回収容器１８１と、配管１８２と、バルブ１８３とを備える。回収容器１８１は、第１チャンバ１２から回収されたエアロゾルまたは有機材料の微粒子が貯蔵される容器である。かかる第１チャンバ１２は、配管１８２を介して第１チャンバ１２と接続される。
【００９６】
配管１８２の中途部には、バルブ１８３が設けられる。また、第１チャンバ１２の先端部に接続される配管１３の中途部にもバルブ１３１が設けられる。これらのバルブ１３１，１８３の開閉は、成膜装置１ｂの制御部によって制御される。
【００９７】
上述したように、加熱部１２１、ガス供給部１１１および原料液供給部１１３（図１参照）をオンした直後においては、有機材料の微粒子の粒径や吐出量が安定し難い。このため、加熱部１２１、ガス供給部１１１および原料液供給部１１３（図１参照）を常時オンし続けることによって、有機材料の微粒子の粒径や吐出量が安定するまでの待ち時間を削減すること考えられるが、無駄に消費される原料液の量が多くなってしまう。
【００９８】
そこで、第３の実施形態に係る成膜装置１ｂの制御部は、１つの基板Ｗに対する最後のスキャン塗布動作が完了してから次の基板Ｗに対する最初のスキャン塗布動作が開始されるまでの間、バルブ１３１を閉塞し、バルブ１８３を開放する。これにより、第１チャンバ１２内に供給されたエアロゾルおよび第１チャンバ１２内で生成された有機材料の微粒子は、配管１８２を経由して回収容器１８１へ回収されるため、これらが無駄に消費されることを防止することができる。
【００９９】
そして、成膜装置１ｂの制御部は、次の基板Ｗに対する最初のスキャン塗布動作が開始されるタイミングで、バルブ１３１を開放し、バルブ１８３を閉塞する。これにより、ノズル１４から有機材料の微粒子が吐出される。第３の実施形態では、加熱部１２１、ガス供給部１１１および原料液供給部１１３（図１参照）が常時オンされた状態であるため、有機材料の微粒子は、粒径や吐出量が安定した状態で吐出される。したがって、成膜装置１ｂは、有機材料の微粒子の粒径や吐出量が安定するまでスキャン塗布動作の開始を待つ必要がない。
【０１００】
上述したように、第３の実施形態に係る成膜装置１ｂは、第１チャンバ１２に接続され、かかる第１チャンバ１２内のエアロゾルまたは有機材料の微粒子を回収する回収部１８をさらに備えることとした。したがって、エアロゾル生成部１１によるエアロゾルの生成を常時行うこととした場合であっても、原料液の浪費を抑えることができる。
【０１０１】
（第４の実施形態）
ところで、ノズルに形成される吐出口の形状は、必ずしも図２Ａに示した形状に限定されない。以下では、吐出口の形状の他の例について図９Ａおよび図９Ｂを用いて説明する。図９Ａおよび図９Ｂは、ノズルの他の形状を示す模式平面図である。
【０１０２】
たとえば、図９Ａに示すように、ノズル１４ｄはスリット状の領域Ｒに２つの吐出口１４２ａ，１４２ｂを備えていてもよい。なお、ここでは、２つの吐出口１４２ａ，１４２ｂが形成される場合の例を示したが、スリット状の領域Ｒには、２つ以上の吐出口が形成されてもよい。
【０１０３】
また、吐出口は副走査方向（Ｙ軸方向）に延在する形状である必要もない。たとえば、図９Ｂに示すように、ノズル１４ｅはスリット状の領域Ｒに多数の吐出口１４２ｃを備える。かかる場合における各吐出口１４２ｃは、副走査方向（Ｙ軸方向）における長さと主走査方向（Ｘ軸方向）における長さとが同一、あるいは、主走査方向における長さの方が長い形状であってもよい。
【０１０４】
このように、吐出口は、主走査方向と直交する方向に延びるスリット状の領域Ｒに形成されていればどのような形状であってもよい。
【０１０５】
上述してきた各実施形態では、図２Ｂに示すように、ノズルが円筒状の本体部を備える場合の例について説明したが、ノズルの本体部は、円筒状でなくてもよく、たとえば、吐出口側の内径が配管側の内径よりも小さい先細形状であってもよい。
【０１０６】
また、上述してきた各実施形態では、成膜装置が、有機ＥＬ素子を構成する有機薄膜を基板上に形成する場合の例について説明したが、成膜装置は、有機ＥＬ素子に限らず、有機ＦＥＴ（Field-Effect  Transistor）や有機光電子変換素子といった他の有機デバイスを構成する有機薄膜を形成する場合にも適用可能である。
【０１０７】
また、上述してきた各実施形態では、移動機構を用いて基板を移動させることによって基板上に有機薄膜を形成する場合の例について説明したが、成膜装置は、移動機構を用いてノズルを移動させることによって基板上に有機薄膜を形成することとしてもよい。すなわち、移動機構は、ノズルと基板とを基板の表面に沿って相対的に移動させる機構であればよい。ただし、ノズルを移動させることとすると、ノズルに接続される配管が変形することによって配管内を移動する微粒子の流れに乱れが生じる可能性があるため、成膜装置は、ノズルではなく基板を移動させる方が好ましい。
【０１０８】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【０１０９】
Ｗ  基板
Ｓ  エアロゾル
Ｒ  スリット状の領域
１，１ａ，１ｂ  成膜装置
１１，１１ａ〜１１ｃ  エアロゾル生成部
１１１，１１１ａ〜１１１ｃ  ガス供給部
１１２，１１２ａ〜１１２ｃ  原料液貯蔵部
１１３，１１３ａ〜１１３ｃ  原料液供給部
１１４，１１４ａ〜１１４ｃ  フィルタ
１１５，１１５ａ〜１１５ｃ  配管
１１６，１１６ａ〜１１６ｃ  配管
１１７，１１７ａ〜１１７ｃ  噴霧器
１２，１２ａ〜１２ｃ  第１チャンバ
１２１  加熱部
１３，１３ａ〜１３ｃ  配管
１４，１４ａ〜１４ｅ  ノズル
１４１  底部
１４２，１４２ａ〜１４２ｃ  吐出口
１４３  本体部
１５  ステージ
１６，１６ａ  第２チャンバ
１７  基板搬送部
１８  回収部
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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