(57)【要約】      （修正有）【課題】成膜材料として低分子化合物を用いても、基板上の所望の位置に結晶性膜を形成することができる成膜装置を提供する。【解決手段】液滴吐出ヘッド２の第１の吐出部により、成膜材料を溶媒に溶解または分散媒に分散させた第１の液体材料１１１Ａの液滴を基板１０Ａ上の第１の部位に配置するとともに、液滴吐出ヘッド２の第２の吐出部により、溶媒または分散媒と同成分の液体を含む第２の液体材料１１１Ｂの液滴を基板１０Ａの第１の部位と異なる第２の部位に配置した後、溶媒除去部を用いて、第２の吐出部により基板１０Ａ上に配置された第２の液体材料１１１Ｂの液滴から液体を除去しつつ、第１の部位に配置された第１の液体材料１１１Ａの液滴から溶媒を除去することにより基板１０Ａ上に膜を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜材料を溶媒に溶解または分散媒に分散した第１の液体材料を吐出する第１の吐出部と、
前記溶媒または前記分散媒と同成分の液体を含む第２の液体材料を吐出する第２の吐出部と、
前記第２の吐出部により基板上に配置された前記第２の液体材料の液滴から前記液体を除去しつつ、前記第１の吐出部により前記基板上に配置された前記第１の液体材料の液滴から前記溶媒または前記分散媒を除去する除去部とを備え、
前記第１の吐出部により前記第１の液体材料の液滴を前記基板上の第１の部位に配置するとともに、前記第２の吐出部により前記第２の液体材料の液滴を前記基板の前記第１の部位と異なる第２の部位に配置した後、前記溶媒除去部を用いて、前記第１の部位に配置された前記第１の液体材料の液滴から溶媒を除去することにより前記基板上に膜を形成することを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記第２の部位は、前記第１の部位の近傍である請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記第２の液体材料は前記溶媒または前記分散媒と同成分の液体のみからなる請求項１または２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記第１の吐出部によって吐出される前記第１の液体材料は、前記成膜材料をその飽和濃度の１／１０以上の量で含有している請求項１ないし３のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項５】
前記第１の吐出部および前記第２の吐出部は、それぞれ、インクジェットヘッドを有する請求項１ないし４のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項６】
前記第１の吐出部のインクジェットヘッドと前記第２の吐出部のインクジェットヘッドとは、それぞれ、前記基板に対しその板面に平行な方向に相対移動可能となっている請求項５に記載の成膜装置。
【請求項７】
前記第２の吐出部によって前記第２の部位に前記第２の液体材料の液滴を配置した後に、前記第１の吐出部が前記第１の部位に前記第１の液体材料の液滴を配置するように設定されている請求項１ないし６のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項８】
前記第１の吐出部の駆動情報に基づき前記第１の吐出部および前記第２の吐出部の駆動を制御する制御手段を備える請求項１ないし７のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記第１の吐出部によって吐出される前記第１の液体材料と前記第２の吐出部によって吐出される前記第２の液体材料との量および／または位置を制御する請求項８に記載の成膜装置。
【請求項１０】
前記基板を保持するためのステージを備え、該ステージに前記基板を保持した状態で、前記第１の吐出部および前記第２の吐出部がそれぞれ駆動する請求項１ないし９のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項１１】
前記ステージは、本体と、該本体に着脱可能に設けられ、前記基板を支持する支持部材とを有する請求項１０に記載の成膜装置。
【請求項１２】
前記支持部材は、これに支持された前記基板上の前記第１の液体材料および前記第２の液体材料の液滴近傍の雰囲気を維持するためのカバー部材を取り付け可能になっている請求項１１に記載の成膜装置。
【請求項１３】
前記第１の吐出部および前記第２の吐出部の吐出口は、減圧領域の外部に設けられている請求項１２に記載の成膜装置。
【請求項１４】
成膜材料を溶媒に溶解または分散媒に分散させた第１の液体材料の液滴を第１の吐出部により基板上の第１の部位に配置する工程と、
前記溶媒または前記分散媒と同成分の液体を含む第２の液体材料の液滴を第２の吐出部により前記基板上の前記第１の部位と異なる第２の部位に配置する工程と、
除去部にて、前記第２の吐出部により前記基板上に配置された前記第２の液体材料の液滴から前記液体を除去しつつ、前記第１の吐出部により基板上に配置された前記第１の液体材料の液滴から前記溶媒または前記分散媒を除去することにより前記基板上に膜を形成する工程とを有することを特徴とする成膜方法。
【請求項１５】
前記第２の部位は、前記第１の部位の近傍である請求項１４に記載の成膜方法。
【請求項１６】
前記第２の液体材料は前記溶媒または前記分散媒と同成分の液体のみからなる請求項１４または１５に記載の成膜方法。
【請求項１７】
前記第１の部位は複数であり、前記第２の部位は前記第１の部位同士の間に位置している請求項１４ないし１６のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項１８】
請求項１４ないし１７のいずれかに記載の成膜方法を用いたことを特徴とする電子機器の製造方法。
【請求項１９】
電子機器は有機エレクトロルミネッセンス装置である請求項１８に記載の電子機器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置、成膜方法、および電子機器の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、高分子化合物を溶媒に溶解させた溶液をインクジェット法で基板上に配置した後、この配置された溶液から溶媒を蒸発させることにより、高分子化合物からなる膜を形成する方法が知られている。このような高分子化合物からなる膜は、比較的簡単に形成することができる。
しかしながら、高分子化合物に分類されない分子量の小さい化合物（以下、「低分子化合物」と称する。）を用いて、上述の高分子化合物の場合と同じ方法で膜を形成しようとしても、低分子化合物からなる膜は形成されず、低分子化合物の粒子が基板上に析出する。これは、低分子化合物と基板とが結合する力よりも低分子化合物同士の凝集力の方が遥かに大きいことに起因している。
このように、低分子化合物は、凝集力が高いという点から結晶性の高い材料であると言うことができる。そして、結晶性が高いということは、例えば伝導性等の機能において大きな利点である。そのため、低分子化合物の膜を形成できる方法が待望されている。
【０００３】
また、インクジェット法で溶液を吐出することにより基板上に液滴を配置した場合、この液滴をなす溶液の溶媒と同じ成分からなる気体の分圧が、この液滴の周囲で不均一になっていると、液滴に歪みが生じて、前記分圧の高い方に液滴が移動し易い。このような液滴の移動は、基板との結合力が弱い低分子化合物の溶液を吐出した場合に、特に生じ易い。そして、液滴の移動が生じると、基板上の所定位置に膜を形成することが困難になる。
【０００４】
例えば、複数個の液滴を、或るラインに沿って僅かな間隔を開けて形成した場合、ラインの最も端に形成された液滴の周囲の前記分圧は、隣に液滴が存在しない側で低く、隣に液滴が存在する側で高いため、不均一となる。これは、ラインの最も端に形成された液滴周囲の、隣に液滴が存在する側では、隣の液滴から蒸発した溶媒蒸気によって前記気体の分圧が高くなるからである。
【０００５】
一方、多くの電子デバイスでは、機能性膜がパターニングされて使用されるが、仮に真空蒸着法等によって結晶性有機膜が形成されたとしても、特異な条件が必要であったり、使用材料に制約を受けたりする。さらに、有機膜はレジスト耐性が低いため、フォトリソグラフィ工程とエッチング工程からなる通常のパターニング方法でパターニングすることは困難である。
これに対して、インクジェット法で結晶性膜が形成できれば、従来の技術では困難であった、パターン状の結晶性有機膜の形成が容易に行われるようになる。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−４０３５８号公報
【特許文献２】特開平１１−５４２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、成膜材料として低分子化合物を用いても、基板上の所望の位置に結晶性膜を形成することができる成膜装置、成膜方法、および電子機器の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の成膜装置は、成膜材料を溶媒に溶解または分散媒に分散した第１の液体材料を吐出する第１の吐出部と、
前記溶媒または前記分散媒と同成分の液体を含む第２の液体材料を吐出する第２の吐出部と、
前記第２の吐出部により基板上に配置された前記第２の液体材料の液滴から前記液体を除去しつつ、前記第１の吐出部により前記基板上に配置された前記第１の液体材料の液滴から前記溶媒または前記分散媒を除去する除去部とを備え、
前記第１の吐出部により前記第１の液体材料の液滴を前記基板上の第１の部位に配置するとともに、前記第２の吐出部により前記第２の液体材料の液滴を前記基板の前記第１の部位と異なる第２の部位に配置した後、前記溶媒除去部を用いて、前記第１の部位に配置された前記第１の液体材料の液滴から溶媒を除去することにより前記基板上に膜を形成することを特徴とする。
【０００９】
これにより、基板上の第１の液体材料の液滴から溶媒または分散媒を除去する速度を抑制して、当該液滴中に結晶核を少数（好ましくは１つ）だけ形成し、その後、当該液滴から溶媒または分散媒を急激に除去することにより、前記結晶核を結晶成長させて、基板上に結晶性膜を形成することができる。
特に、本発明では、溶媒または分散媒と同成分（または近似した成分）の液体を含む第２の液体材料を基板上に適宜付与することにより、基板上の第１の液体材料の液滴近傍での溶媒または分散媒と同成分（または近似した成分）の気体の分圧の均一化を図ることができる。その結果、基板上の第１の液体材料の液滴が不本意に移動するのを防止して、基板上の所望の位置に結晶性膜を形成することができる。
【００１０】
本発明の成膜装置では、前記第２の部位は、前記第１の部位の近傍であることが好ましい。
これにより、基板上の第１の液体材料の液滴近傍での溶媒または分散媒と同成分（または近似した成分）の気体の分圧の均一化をより確実に図ることができる。
本発明の成膜装置では、前記第２の液体材料は前記溶媒または前記分散媒と同成分の液体のみからなることが好ましい。
これにより、基板上の第１の液体材料の液滴近傍での溶媒または分散媒と同成分（または近似した成分）の気体の分圧の均一化をより確実に図ることができる。
【００１１】
本発明の成膜装置では、前記第１の吐出部によって吐出される前記第１の液体材料は、前記成膜材料をその飽和濃度の１／１０以上の量で含有していることが好ましい。
これにより、第１の液体材料の液滴が基板上に付与された直後に過飽和状態となりやすく、第１の液体材料の液滴中に結晶核をより確実に形成することができる。
本発明の成膜装置では、前記第１の吐出部および前記第２の吐出部は、それぞれ、インクジェットヘッドを有することが好ましい。
これにより、各インクジェットヘッドの配置により第１の液体材料の液滴と第２の液体材料の液滴との間の距離を比較的簡単に設定することができる。
【００１２】
本発明の成膜装置では、前記第１の吐出部のインクジェットヘッドと前記第２の吐出部のインクジェットヘッドとは、それぞれ、前記基板に対しその板面に平行な方向に相対移動可能となっていることが好ましい。
これにより、第１の液体材料の液滴と第２の液体材料の液滴とを形成する位置および数を適宜変更することができる。
【００１３】
本発明の成膜装置では、前記第２の吐出部によって前記第２の部位に前記第２の液体材料の液滴を配置した後に、前記第１の吐出部が前記第１の部位に前記第１の液体材料の液滴を配置するように設定されていることが好ましい。
これにより、溶媒と同成分または近似した成分の雰囲気を予め形成した後に、第１の液体材料の液滴を基板上に付与して、基板上の第１の液体材料の液滴から溶媒を除去する速度をより確実に抑制することができる。
このとき、前記第１の部位は複数であり、前記第２の部位は前記第１の部位同士の間に位置しているのが好ましい。
これにより、第１の液体材料の各液滴間で、基板上の第１の液体材料の液滴近傍での溶媒と同成分または近似した成分の気体の分圧の均一化を図ることができる。
【００１４】
本発明の成膜装置では、前記第１の吐出部の駆動情報に基づき前記第１の吐出部および前記第２の吐出部の駆動を制御する制御手段を備えることが好ましい。
これにより、第１の液体材料の液滴と第２の液体材料の液滴とを基板上の所望の位置に形成することができる。
本発明の成膜装置では、前記制御手段は、前記第１の吐出部によって吐出される前記第１の液体材料と前記第２の吐出部によって吐出される前記第２の液体材料との量および／または位置を制御することが好ましい。
これにより、第１の液体材料の液滴と第２の液体材料の液滴との接触を防止しつつ、これらを基板上の所望の位置に形成することができる。
【００１５】
本発明の成膜装置では、前記基板を保持するためのステージを備え、該ステージに前記基板を保持した状態で、前記第１の吐出部および前記第２の吐出部がそれぞれ駆動することが好ましい。
これにより、基板上に液滴を安定的に形成することができる。
本発明の成膜装置では、前記ステージは、本体と、該本体に着脱可能に設けられ、前記基板を支持する支持部材とを有することが好ましい。
これにより、液滴を付与された後の基板をステージとは別の位置へ容易に搬送することができる。
【００１６】
本発明の成膜装置では、前記支持部材は、これに支持された前記基板上の前記第１の液体材料および前記第２の液体材料の液滴近傍の雰囲気を維持するためのカバー部材を取り付け可能になっていることが好ましい。
これにより、基板上の液滴近傍の雰囲気を保ちながら、ステージとは別の位置へ基板を搬送することができる。
【００１７】
本発明の成膜装置では、前記溶媒除去部が、前記第１の吐出手段および前記第２の吐出手段によって前記基板に液滴を付与した後、前記基板上の前記第１の液体材料の液滴から溶媒または分散媒をより速い速度で除去する溶媒強制除去装置を有するのが好ましい。
これにより、基板上の第１の液体材料の液滴中に形成された結晶核からより確実に結晶成長させることができる。
【００１８】
この場合、前記溶媒強制除去装置は、前記基板上の前記第１の液体材料の液滴を加熱するヒータを有するのが好ましい。
これにより、比較的簡単な装置構成で、基板上の第１の液体材料の液滴中に形成された結晶核からより確実に結晶成長させることができる。
また、前記溶媒強制除去装置は、前記基板上の前記第１の液体材料の液滴近傍の雰囲気を減圧する減圧手段を有するのが好ましい。
これにより、比較的簡単な装置構成で、基板上の第１の液体材料の液滴中に形成された結晶核からより確実に結晶成長させることができる。
【００１９】
本発明の成膜装置では、前記第１の吐出部および前記第２の吐出部の吐出口は、減圧領域の外部に設けられていることが好ましい。
これにより、例えばインクジェットヘッドが減圧下にさらされて第１の液体材料や第２の液体材料の漏れ等を生じることがなく、また、装置構成を簡略化することができる。
本発明の成膜方法は、成膜材料を溶媒に溶解または分散媒に分散させた第１の液体材料の液滴を第１の吐出部により基板上の第１の部位に配置する工程と、
前記溶媒または前記分散媒と同成分の液体を含む第２の液体材料の液滴を第２の吐出部により前記基板上の前記第１の部位と異なる第２の部位に配置する工程と、
除去部にて、前記第２の吐出部により前記基板上に配置された前記第２の液体材料の液滴から前記液体を除去しつつ、前記第１の吐出部により基板上に配置された前記第１の液体材料の液滴から前記溶媒または前記分散媒を除去することにより前記基板上に膜を形成する工程とを有することを特徴とする。
これにより、成膜材料として低分子化合物を用いても、基板上の所望の位置に結晶性膜を形成することができる成膜方法を提供することができる。
【００２０】
本発明の成膜方法では、前記第２の部位は、前記第１の部位の近傍であることが好ましい。
これにより、基板上の第１の液体材料の液滴近傍での溶媒または分散媒と同成分（または近似した成分）の気体の分圧の均一化をより確実に図ることができる。
本発明の成膜方法では、前記第２の液体材料は前記溶媒または前記分散媒と同成分の液体のみからなることが好ましい。
これにより、基板上の第１の液体材料の液滴近傍での溶媒または分散媒と同成分（または近似した成分）の気体の分圧の均一化をより確実に図ることができる。
【００２１】
本発明の成膜方法では、前記第１の部位は複数であり、前記第２の部位は前記第１の部位同士の間に位置していることが好ましい。
これにより、第１の液体材料の各液滴間で、基板上の第１の液体材料の液滴近傍での溶媒と同成分または近似した成分の気体の分圧の均一化を図ることができる。
本発明の電子機器の製造方法は、本発明の成膜方法を用いたことを特徴とする。
これにより、成膜材料として低分子化合物を用いても、基板上の所望の位置に結晶性膜を形成することができる電子機器の製造方法を提供することができる。
本発明の電子機器の製造方法では、電子機器は有機エレクトロルミネッセンス装置であることが好ましい。
これにより、優れた特性を有する有機エレクトロルミネッセンス表示装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の成膜装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかる成膜装置の概略構成を示す模式図であり、図２は、図１に示す成膜装置に備えられた液滴付与装置の概略構成を示す図であり、図３は、図２に示す液滴付与装置に備えられた液滴吐出ユニットを示す図であり、図４は、図３に示す液滴吐出ユニットに備えられた液滴吐出ヘッドを示す図であり、図５は、図２に示す液滴付与装置の制御系を示すブロック図であり、図６は、図２に示す液滴付与装置の液滴吐出ヘッドの動作を説明するためのタイミングチャートであり、図７は、図２に示す液滴付与装置によって液滴の付与を受けた基板の状態を示す図であり、図８は、基板上の液滴の不本意な乾燥を防止する機構を説明するための図であり、図９は、図１に示す成膜装置に備えられた溶媒強制除去装置の概略構成を示す模式図である。
【００２３】
（成膜装置の全体構成）
本実施形態にかかる成膜装置１は、成膜材料を溶媒に溶解した溶液（または、成膜材料を分散媒に分散した分散液）を吐出することにより、溶液（または分散液）の液滴を基板上に付与し、その液滴から溶媒（または分散媒）を除去することにより、基板上に成膜を行うものである。この成膜装置１は、図１に示すように、成膜材料を溶媒に溶解または分散媒に分散した第１の液体材料の液滴と、その溶媒と同成分の液体を含む第２の液体材料の液滴とをそれぞれ基板上に付与する液滴付与装置１１と、両液滴を基板上に付与した後に、基板上の第１の液体材料の液滴から溶媒または分散媒を除去する（蒸発させる）溶媒強制除去装置１２とを備えている。以下、液滴付与装置１１、溶媒強制除去装置１２を順次説明する。なお、以下の説明では、成膜材料を溶媒に溶解した溶液を第１の液体材料として用いた場合を例に説明するが、成膜材料を分散媒に分散した分散液を第１の液体材料として用いた場合には、後述する説明において、「溶媒」を「分散媒」、「第１の液体材料」を「分散液」、「溶解」を「分散」と適宜読み替えればよい。
【００２４】
（液滴付与装置の全体構成）
まず、液滴付与装置１１を図２ないし図８に基づき説明する。
図２に示すように、液滴付与装置１１は、後述する複数の液滴吐出ヘッド２（図３参照）を有するヘッドユニット１０３と、ヘッドユニット１０３を水平な一方向（以下、「Ｘ軸方向」と言う）に移動させるキャリッジ移動機構（移動手段）１０４と、基板１０Ａを保持するステージ１０６と、ステージ１０６をＸ軸方向に垂直であって水平な方向（以下、「Ｙ軸方向」と言う）に移動させるステージ移動機構（移動手段）１０８と、これらの動作を制御する制御手段１１２とを備えている。
【００２５】
また、液滴付与装置１には、成膜材料を溶媒に溶解した第１の液体材料１１１Ａを貯蔵するタンク１０１Ａと、第１の液体材料１１１Ａの溶媒と同成分の液体を含む第２の液体材料１１１Ｂを貯蔵するタンクがそれぞれ接続されている。より具体的には、タンク１０１Ａ、１０１Ｂは、第１の液体材料１１１Ａおよび第２の液体材料１１１Ｂをそれぞれ送液する流路となるチューブ１１０を介して、ヘッドユニット１０３に接続されている。タンク１０１Ａに貯蔵された第１の液体材料１１１Ａやタンク１０１Ｂに貯蔵された第２の液体材料１１１Ｂは、それぞれ、例えば圧縮空気の力によって、ヘッドユニット１０３の各液滴吐出ヘッド２に送液（供給）される。
【００２６】
第２の液体材料１１１Ｂは第１の液体材料１１１Ａの溶媒と同成分の液体のみからなるのが好ましい。これにより、基板上の第１の液体材料１１１Ａの液滴近傍での溶媒と同成分（または近似した成分）の気体の分圧の均一化をより確実に図ることができる。
成膜材料としては、例えば、オリゴフェニレンまたはその誘導体、オリゴチオフェンまたはその誘導体、酸化物の前駆体、合金触媒の前駆体、アミノ酸、オリゴペプチド、核酸、ホルモン類、糖類等の生体物質（生物関連物質）等が挙げられる。
【００２７】
キャリッジ移動機構１０４の作動は、制御手段１１２により制御される。本実施形態のキャリッジ移動機構１０４は、ヘッドユニット１０３をＺ軸方向（鉛直方向）に沿って移動させ、高さを調整する機能も有している。さらに、キャリッジ移動機構１０４は、Ｚ軸に平行な軸の回りでヘッドユニット１０３を回転させる機能も有しており、これにより、ヘッドユニット１０３のＺ軸回りの角度を微調整することができる。
【００２８】
ステージ１０６は、Ｘ軸方向とＹ軸方向との双方に平行な平面を有する。また、ステージ１０６は、成膜の対象である基板１０Ａをその平面上に固定、または保持できるように構成されている。なお、このステージ１０６については、後に詳述する。
ステージ移動機構１０８は、Ｘ軸方向およびＺ軸方向の双方に直交するＹ軸方向に沿ってステージ１０６を移動させ、その作動は、制御手段１１２により制御される。さらに、本実施形態のステージ移動機構１０８は、Ｚ軸に平行な軸の回りでステージ１０６を回転させる機能も有しており、これにより、ステージ１０６に載置された基板１０ＡのＺ軸回りの傾斜を微調整して真っ直ぐになるように補正することができる。
【００２９】
上述のように、ヘッドユニット１０３は、キャリッジ移動機構１０４によってＸ軸方向に移動させられる。一方、ステージ１０６は、ステージ移動機構１０８によってＹ軸方向に移動させられる。つまり、キャリッジ移動機構１０４およびステージ移動機構１０８によって、ステージ１０６に対するヘッドユニット１０３の相対位置を変更することができる。
なお、制御手段１１２の詳細な構成および機能は、後述する。
【００３０】
（ヘッドユニット）
図３に示すように、ヘッドユニット１０３は、インクジェットヘッドである液滴吐出ヘッド２がキャリッジ１０５に複数搭載された構成となっている。図３中では、キャリッジ１０５を仮想線（二点鎖線）で表している。また、液滴吐出ヘッド２を示す実線は、液滴吐出ヘッド２のノズル面（後述するノズルプレート１２８）の位置を示している。
【００３１】
ヘッドユニット１０３には、第１の吐出部として、第１の液体材料１１１Ａを吐出する第１ヘッド２１Ａ、第２ヘッド２２Ａ、第３ヘッド２３Ａ、第４ヘッド２４Ａ、第５ヘッド２５Ａ、第６ヘッド２６Ａの６個の液滴吐出ヘッド２と、第２の吐出部として、第２の液体材料１１１Ｂを吐出する第１ヘッド２１Ｂ、第２ヘッド２２Ｂ、第３ヘッド２３Ｂ、第４ヘッド２４Ｂ、第５ヘッド２５Ｂ、第６ヘッド２６Ｂの６個の液滴吐出ヘッド２との、計１２個の液滴吐出ヘッド２が設置されている。
このように成膜装置１は、第１の液体材料１１１Ａを吐出する第１の吐出部と、第２の液体材料１１１Ｂを吐出する第２の吐出部とを有している。
【００３２】
本実施形態では、前記第１の吐出部および前記第２の吐出部は、それぞれ、インクジェットヘッドを有しているので、各インクジェットヘッドの配置により第１の液体材料１１１Ａの液滴と第２の液体材料１１１Ｂの液滴との間の距離を比較的簡単に所望のものに比較的簡単に設定することができる。
また、前述した移動手段により、前記第１の吐出部のインクジェットヘッドと前記第２の吐出部のインクジェットヘッドとは、それぞれ、基板１０Ａに対しその板面に平行な方向に相対移動可能となっているので、第１の液体材料１１１Ａの液滴と第２の液体材料１１１Ｂの液滴とを形成する位置および数を適宜変更することができる。
以下の説明では、これらの液滴吐出ヘッド２を総称する場合には、「液滴吐出ヘッド２」と言い、個々を区別して説明する必要がある場合には、「第１ヘッド２１Ａ、第２ヘッド２２Ａ、・・・」のように言う。
【００３３】
（液滴吐出ヘッド）
液滴吐出ヘッド２のノズル面には、多数のノズル（ノズル孔）２５がＸ軸方向に沿って等間隔に直線的に並んで形成されており、ノズル列を形成している。一つの液滴吐出ヘッド２が有するノズル列の数は、１列でも、２列以上でもよい。また、一つの液滴吐出ヘッド２に形成されるノズル２５の数は、特に限定されないが、通常、数十〜数百個程度とされる。
【００３４】
図４（ａ）および（ｂ）に示すように、液滴吐出ヘッド２は、インクジェットヘッドである。より具体的には、液滴吐出ヘッド２は、振動板１２６と、ノズルプレート１２８とを備えている。振動板１２６と、ノズルプレート１２８との間には、タンク１０１から孔１３１を介して供給される第１の液体材料１１１Ａが常に充填される液たまり１２９が位置している。なお、図４では、第１の液体材料１１１Ａを吐出するための液滴吐出ヘッド２を示している。また、第２の液体材料１１１Ｂを吐出するための液滴吐出ヘッド２の構成は、図４に示す液滴吐出ヘッド２の構成と同様である。
【００３５】
また、振動板１２６と、ノズルプレート１２８との間には、複数の隔壁１２２が位置している。そして、振動板１２６と、ノズルプレート１２８と、１対の隔壁１２２とによって囲まれた部分がキャビティ１２０である。キャビティ１２０はノズル２５に対応して設けられているため、キャビティ１２０の数とノズル２５の数とは同じである。キャビティ１２０には、１対の隔壁１２２間に位置する供給口１３０を介して、液たまり１２９から第１の液体材料１１１Ａが供給される。
【００３６】
振動板１２６上には、それぞれのキャビティ１２０に対応して、キャビティ１２０内に充填された第１の液体材料１１１Ａの圧力を変化させる駆動素子としての振動子１２４が位置する。振動子１２４は、ピエゾ素子１２４Ｃと、ピエゾ素子１２４Ｃを挟む１対の電極１２４Ａ、１２４Ｂとを含む。この１対の電極１２４Ａ、１２４Ｂとの間に駆動電圧を与えることで、対応するノズル２５から第１の液体材料１１１Ａが吐出される。なお、ノズル２５からＺ軸方向に第１の液体材料１１１Ａが吐出されるように、ノズル２５の形状が調整されている。
【００３７】
このような振動子１２４は、後述する制御手段１１２（図２参照）からの信号に応じて駆動する。
なお、液滴吐出ヘッド２は、図示のような圧電アクチュエータを駆動素子とするものに限らず、静電アクチュエータを用いるものや、電気熱変換素子を用いて第１の液体材料１１１Ａの熱膨張を利用して液滴を吐出する構成のものであってもよい。
【００３８】
（制御手段）
次に、制御手段１１２の構成を説明する。
図５に示すように、制御手段１１２は、入力バッファメモリ２００と、記憶手段２０２と、処理部２０４と、走査駆動部２０６と、ヘッド駆動部２０８と、キャリッジ位置検出手段３０２と、ステージ位置検出手段３０３とを備えている。
【００３９】
バッファメモリ２００と処理部２０４とは相互に通信可能に接続されている。処理部２０４と記憶手段２０２とは、相互に通信可能に接続されている。処理部２０４と走査駆動部２０６とは相互に通信可能に接続されている。処理部２０４とヘッド駆動部２０８とは相互に通信可能に接続されている。また、走査駆動部２０６は、キャリッジ移動機構１０４およびステージ移動機構１０８と相互に通信可能に接続されている。同様にヘッド駆動部２０８は、複数の液滴吐出ヘッド２のそれぞれと相互に通信可能に接続されている。
【００４０】
入力バッファメモリ２００は、外部情報処理装置から、第１の液体材料１１１Ａの液滴と第２の液体材料１１１Ｂの液滴とを吐出する位置に関するデータ、すなわち描画パターンデータを受け取る。入力バッファメモリ２００は、この描画パターンデータを処理部２０４に供給し、処理部２０４は、描画パターンデータを記憶手段２０２に格納する。記憶手段２０２は、ＲＡＭ、磁気記録媒体、光磁気記録媒体等で構成される。
したがって、このような制御手段１１２は、記憶手段２０２に記憶された駆動情報に基づき液滴吐出ヘッド２の駆動を制御する。これにより、第１の液体材料１１１Ａの液滴と第２の液体材料１１１Ｂの液滴とを基板１０Ａ上の所望の位置に形成することができる。
【００４１】
キャリッジ位置検出手段３０２は、キャリッジ１０５、すなわちヘッドユニット１０３のＸ軸方向の位置（移動距離）を検出し、その検出信号を処理部２０４へ入力する。
ステージ位置検出手段３０３は、ステージ１０６、すなわち基板１０ＡのＹ軸方向の位置（移動距離）を検出し、その検出信号を処理部２０４へ入力する。
キャリッジ位置検出手段３０２、ステージ位置検出手段３０３は、例えばリニアエンコーダ、レーザー測長器等で構成される。
【００４２】
処理部２０４は、キャリッジ位置検出手段３０２およびステージ位置検出手段３０３の検出信号に基づき、走査駆動部２０６を介して、キャリッジ移動機構１０４およびステージ移動機構１０８の作動を制御（クローズドループ制御）し、ヘッドユニット１０３の位置と、基板１０Ａの位置とを制御する。
さらに、処理部２０４は、ステージ移動機構１０８の作動を制御することにより、ステージ１０６すなわち基板１０Ａの移動速度を制御する。
【００４３】
また、処理部２０４は、前記描画パターンデータに基づいて、吐出タイミング毎のノズル２５のオン・オフを指定する選択信号ＳＣをヘッド駆動部２０８へ与える。ヘッド駆動部２０８は、選択信号ＳＣに基づいて、第１の液体材料１１１Ａの吐出と第２の液体材料１１１Ｂの吐出とに必要な吐出信号ＥＳを液滴吐出ヘッド２に与える。この結果、液滴吐出ヘッド２における対応するノズル２５から、第１の液体材料１１１Ａや第２の液体材料１１１Ｂが液滴として吐出される。
制御手段１１２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含んだコンピュータであってもよい。この場合には、制御手段１１２の上記機能は、コンピュータによって実行されるソフトウェアプログラムによって実現される。もちろん、制御手段１１２は、専用の回路（ハードウェア）によって実現されてもよい。
【００４４】
次に、制御手段１１２におけるヘッド駆動部２０８の構成と機能を説明する。
図６（ａ）に示すように、ヘッド駆動部２０８は、１つの駆動信号生成部２０３と、複数のアナログスイッチＡＳとを有する。図６（ｂ）に示すように、駆動信号生成部２０３は、駆動信号ＤＳを生成する。駆動信号ＤＳの電位は、基準電位Ｌに対して時間的に変化する。具体的には、駆動信号ＤＳは、吐出周期ＥＰで繰り返される複数の吐出波形Ｐを含む。ここで、吐出波形Ｐは、ノズル２５から１つの液滴を吐出するために、対応する振動子１２４の一対の電極間に印加されるべき駆動電圧波形に対応する。
駆動信号ＤＳは、アナログスイッチＡＳのそれぞれの入力端子に供給される。アナログスイッチＡＳのそれぞれは、ノズル２５のそれぞれに対応して設けられている。つまり、アナログスイッチＡＳの数とノズル２５の数とは同じである。
【００４５】
処理部２０４は、ノズル２５のオン・オフを表す選択信号ＳＣを、アナログスイッチＡＳのそれぞれに与える。ここで、選択信号ＳＣは、アナログスイッチＡＳ毎に独立にハイレベルおよびローレベルのどちらかの状態を取り得る。一方、アナログスイッチＡＳは、駆動信号ＤＳと選択信号ＳＣとに応じて、振動子１２４の電極１２４Ａに吐出信号ＥＳを供給する。具体的には、選択信号ＳＣがハイレベルの場合には、アナログスイッチＡＳは電極１２４Ａに吐出信号ＥＳとして駆動信号ＤＳを伝播する。一方、選択信号ＳＣがローレベルの場合には、アナログスイッチＡＳが出力する吐出信号ＥＳの電位は基準電位Ｌとなる。振動子１２４の電極１２４Ａに駆動信号ＤＳが与えられると、その振動子１２４に対応するノズル２５から第１の液体材料１１１Ａまたは第２の液体材料１１１Ｂが吐出される。なお、それぞれの振動子１２４の電極１２４Ｂには基準電位Ｌが与えられている。
【００４６】
図６（ｂ）に示す例では、２つの吐出信号ＥＳのそれぞれにおいて、吐出周期ＥＰの２倍の周期２ＥＰで吐出波形Ｐが現れるように、２つの選択信号ＳＣのそれぞれにおいてハイレベルの期間とローレベルの期間とが設定されている。これによって、対応する２つのノズル２５のそれぞれから、周期２ＥＰで第１の液体材料１１１Ａまたは第２の液体材料１１１Ｂが吐出される。また、これら２つのノズル２５に対応する振動子１２４のそれぞれには、共通の駆動信号生成部２０３からの共通の駆動信号ＤＳが与えられている。このため、２つのノズル２５からほぼ同じタイミングで第１の液体材料１１１Ａまたは第２の液体材料１１１Ｂが吐出される。
【００４７】
このような液滴付与装置１１では、ステージ移動機構１０８の作動により、ステージ１０６上に保持された基板１０ＡをＹ軸方向に移動させ、ヘッドユニット１０３の下を通過させつつ、ヘッドユニット１０３の各液滴吐出ヘッド２のノズル２５から第１の液体材料１１１Ａまたは第２の液体材料１１１Ｂを吐出して、基板１０Ａ上に第１の液体材料１１１Ａの液滴と第２の液体材料１１１Ｂの液滴とを付与する（着弾させる）ように作動する。以下、この動作を「ヘッドユニット１０３と基板１０Ａとの主走査」と言うことがある。
【００４８】
ヘッドユニット１０３全体として基板１０Ａに対し第１の液体材料１１１Ａおよび第２の液体材料１１１Ｂを吐出可能なＸ軸方向の長さ（後述する全吐出幅Ｗ）よりも、基板１０ＡのＸ軸方向の幅が小さいものである場合には、ヘッドユニット１０３と基板１０Ａとの主走査を１回行うことにより、基板１０Ａの全体に対して第１の液体材料１１１Ａおよび第２の液体材料１１１Ｂを付与することができる。
これに対し、ヘッドユニット１０３の全吐出幅Ｗよりも、基板１０ＡのＸ軸方向の幅が大きいものである場合には、ヘッドユニット１０３と基板１０Ａとの主走査と、キャリッジ移動機構１０４の作動によるヘッドユニット１０３のＸ軸方向の移動（これを「副走査」と呼ぶ）とを交互に繰り返し行うことにより、基板１０Ａの全体に対して第１の液体材料１１１Ａおよび第２の液体材料１１１Ｂを付与することができる。
【００４９】
本実施形態の液滴付与装置１１は、図７に示すように、基板１０Ａ上の、第１の液体材料１１１Ａの液滴を形成しない位置に、第２の液体材料１１１Ｂの液滴を配置するように、基板１０Ａに対し第１の液体材料１１１Ａの液滴と第２の液体材料１１１Ｂの液滴とを付与する。すなわち、液滴付与装置１１は、第１ヘッド２１Ａ、第２ヘッド２２Ａ、第３ヘッド２３Ａ、第４ヘッド２４Ａ、第５ヘッド２５Ａ、第６ヘッド２６Ａが第１の液体材料１１１Ａを吐出して、基板１０Ａ上の第１の部位に第１の液体材料１１１Ａの液滴を付与するとともに、第１ヘッド２１Ｂ、第２ヘッド２２Ｂ、第３ヘッド２３Ｂ、第４ヘッド２４Ｂ、第５ヘッド２５Ｂ、第６ヘッド２６Ｂが溶媒と同成分または近似した成分（以下、単に同成分ともいう）の第２の液体材料１１１Ｂを吐出して、基板１０Ａ上の前記第１の部位と異なる（好ましくは、第１の部位近傍の）第２の部位に第２の液体材料１１１Ｂの液滴を付与する。
【００５０】
本実施形態では、図７に示すように、前記第１の部位は複数であり、前記第２の部位は前記第１の部位同士の間に位置しているので、第１の液体材料１１１Ａの各液滴間で、基板１０Ａ上の第１の液体材料１１１Ａの液滴近傍での溶媒と同成分または近似した成分の気体の分圧の均一化を図ることができる。
このように制御手段１１２は、液滴吐出ヘッド２によって吐出される液滴の量および／または位置を制御する。これにより、第１の液体材料１１１Ａの液滴と第２の液体材料１１１Ｂの液滴との接触を防止しつつ、これらを基板１０Ａ上の所望の位置に形成することができる。
【００５１】
ここで、図８に基づいて、基板１０Ａを保持するステージ１０６を詳細に説明する。
ステージ１０６は、本体１０６Ａと、この本体１０６Ａ上に着脱自在に取り付けられ、基板１０Ａを支持する支持部材１０６Ｂとを有している。そして、この支持部材１０６Ｂは、基板１０Ａが第１の液体材料１１１Ａおよび第２の液体材料１１１Ｂの液滴の付与を受けた後に、基板１０Ａ上の液滴近傍の雰囲気を維持するためのカバー部材１０７を取り付けることが可能となっている。これにより、基板１０Ａ上の液滴が不本意に乾燥するのを防止することができる。
カバー部材１０７は、支持部材１０６Ｂに取り付けられた際に、支持部材１０６Ｂ上の基板１０Ａに対応するように、支持部材１０６Ｂに向けて開放する凹部１０７Ａが形成されている。これにより、カバー部材１０７と基板１０Ａ上の液滴との接触を防止することができる。
【００５２】
また、カバー部材１０７には、前述した凹部１０７Ａから側面へ貫通する比較的細い孔１０７Ｂが形成されている。これにより、カバー部材１０７を支持部材１０６Ｂに取り付けた状態であっても、後述する溶媒強制除去装置１２にて基板１０Ａを減圧下におくことにより、基板１０Ａ上の第１の液体材料１１１Ａの液滴から溶媒を除去するとともに、基板１０Ａ上の第２の液体材料１１１Ｂの液滴を蒸発させることができる。
このようなカバー部材１０７を支持部材１０６Ｂに固定する方法は、特に限定されないが、本実施形態では、ネジによってカバー部材１０７を支持部材１０６Ｂに固定可能となっている。
【００５３】
また、このようなカバー部材１０７を支持部材１０６Ｂに取り付けるタイミングは、使用する溶媒の種類等にもよるが、基板１０Ａ上の液滴が不本意に乾燥するのを防止するために、第１の液体材料１１１Ａの液滴と第２の液体材料１１１Ｂの液滴とを基板１０Ａ上に付与した後に、できるだけ速やかにカバー部材１０７を支持部材１０６Ｂに取り付けるのが好ましい。なお、使用する溶媒の種類によっては、第１の液体材料１１１Ａの液滴と第２の液体材料１１１Ｂの液滴とを基板１０Ａ上に付与した後に、カバー部材１０７を支持部材１０６Ｂに取り付けなくてもよい。
このように基板１０Ａ上の液滴が不本意に乾燥するのを防止した状態で、支持部材１０６Ｂを本体１０６Ａから取り外し、後述する溶媒強制除去装置１２へ基板１０Ａを人手により搬送する。
【００５４】
以上説明したように、基板１０Ａに液滴を付与するに際しては、ステージ１０６に基板１０Ａを保持した状態で、基板１０Ａ上に液滴を安定的に形成することができる。
そして、基板１０Ａに液滴を付与した後には、基板１０Ａをステージ１０６とは別の位置（本実施形態では、後述する溶媒強制除去装置１２）へ容易に搬送することができる。
その際、カバー部材１０７を支持部材１０６Ｂに取り付けて、基板１０Ａ上の液滴近傍の雰囲気を維持するので、基板１０Ａ上の液滴近傍の雰囲気を保つことができる。
【００５５】
なお、ステージ１０６を溶媒強制除去装置１２まで移動可能な構成とし、本体１０６Ａに支持部材１０６Ｂを取り付けた状態で、基板１０Ａを溶媒強制除去装置１２へ搬送してもよい。
以上説明したような液滴付与装置１１は、第１ヘッド２１Ａ、第２ヘッド２２Ａ等の第１の吐出部によって第１の液体材料１１１Ａを吐出して、基板１０Ａ上の第１の部位に第１の液体材料１１１Ａの液滴を付与するとともに、第１ヘッド２１Ｂ、第２ヘッド２２Ｂ等の第２の吐出部によって第２の液体材料１１１Ｂを吐出して、基板１０Ａ上の前記第１の部位近傍の第２の部位に第２の液体材料１１１Ｂの液滴を付与する。
【００５６】
そして、第２の液体材料１１１Ｂの液滴を蒸発させながら、基板１０Ａ上に付与された第１の液体材料１１１Ａの液滴から溶媒を除去する。これにより、基板１０Ａ上の第１の液体材料１１１Ａの液滴から溶媒を除去する速度を抑制して、当該液滴中に結晶核を少数（好ましくは１つ）だけ形成することができる。その後、後述する溶媒強制除去装置１２により、当該液滴から溶媒を急激に除去することにより、前記結晶核を結晶成長させて、基板１０Ａ上に結晶性膜を形成することができる。ここで、ステージ１０６上の空間は、前述したように基板１０Ａ上の第１の液体材料１１１Ａの液滴から溶媒を除去する速度を抑制しながら、基板１０Ａ上の第１の液体材料１１１Ａの液滴から溶媒を除去する第１の除去部を構成する。
【００５７】
特に、本発明では、溶媒と同成分または近似した成分の第２の液体材料１１１Ｂを基板１０Ａ上に適宜付与することにより、基板１０Ａ上の第１の液体材料１１１Ａの液滴近傍での溶媒と同成分または近似した成分の気体の分圧の均一化を図ることができる。その結果、基板１０Ａ上の第１の液体材料１１１Ａの液滴が不本意に移動するのを防止して、基板１０Ａ上の所望の位置に結晶性膜を形成することができる。
【００５８】
第１ヘッド２１Ｂ、第２ヘッド２２Ｂ等の第２の吐出部によって基板１０Ａに第２の液体材料１１１Ｂの液滴が付与された後に、第１ヘッド２１Ａ、第２ヘッド２２Ａ等の第１の吐出部が基板１０Ａに第１の液体材料１１１Ａの液滴を付与するように設定されているのが好ましい。これにより、溶媒と同成分または近似した成分の雰囲気を予め形成した後に、第１の液体材料１１１Ａの液滴を基板１０Ａ上に付与して、基板１０Ａ上の第１の液体材料１１１Ａの液滴から溶媒を除去する速度をより確実に抑制することができる。
【００５９】
（溶媒強制除去装置の構成）
溶媒強制除去装置１２は、図９に示すように、ハウジング１２Ａと、ハウジング１２Ａ内で基板１０Ａを保持するためのステージ１２Ｂと、ハウジング１２Ａ内を減圧するための減圧手段であるポンプ１２Ｃと、ステージ１２Ｂに設けられたヒータ１２Ｄとを有している。
【００６０】
ハウジング１２Ａは、その内部空間を密閉空間とすることができるようになっている。
このようなハウジング１２Ａの内部に、前述した液滴付与装置１１により液滴の付与を受けた基板１０Ａを保持するためのステージ１２Ｂが設けられている。本実施形態では、ステージ１２Ｂは、ステージ１０６の本体１０６Ａと同様の構成であり、基板１０Ａは、支持部材１０６Ｂとカバー部材１０７との間に介在した状態で、ステージ１２Ｂ上に保持される。
【００６１】
ポンプ１２Ｃは、ハウジング１２Ａの底部に接続され、基板１０Ａがステージ１２Ｂ上に保持された後に、ハウジング１２Ａ内を減圧する。
ヒータ１２Ｄは、ステージ１２Ｂに取り付けられ、基板１０Ａがステージ１２Ｂ上に保持された後に、基板１０Ａを加熱する。
なお、本実施形態では、溶媒強制除去装置１２にポンプ１２Ｃとヒータ１２Ｄの両方が備えられているが、使用する溶媒の種類によっては、いずれか一方のみでもよい。また、溶媒強制除去装置１２における基板１０Ａの加熱および減圧は、カバー部材１０７を支持部材１０６Ｂから取り外した状態で行ってもよい。
【００６２】
このような溶媒強制除去装置１２は、基板１０Ａ上の第１の液体材料１１１Ａの液滴から溶媒を急激に（より速い速度で）除去することができる。そのため、第１の液体材料１１１Ａの液滴中に形成された少数（好ましくは１つ）の核から積極的に結晶成長を生じさせることができる。その結果、単結晶の膜を基板１０Ａ上に形成することができる。ここで、溶媒強制除去装置１２（より具体的には、ハウジング１２Ａの内部空間）は、前述したように基板１０Ａ上の第１の液体材料１１１Ａの液滴から溶媒を急激に（より速い速度で）除去する第２の除去部を構成する。すなわち、本実施形態の成膜装置１は、基板１０Ａ上の第２の液体材料１１１Ｂの液滴から溶媒と同成分の液体を除去しながら、基板１０Ａ上の第１の液体材料１１１Ａの液滴から溶媒を除去する除去部として、前述したような第１の除去部および第２の除去部を有している。
【００６３】
また、溶媒強制除去装置１２は、ヒータ１２Ｄやポンプ１２Ｃを用いて、比較的簡単な装置構成で、基板１０Ａ上の第１の液体材料１１１Ａの液滴中に形成された結晶核からより確実に結晶成長させることができる。
また、液滴吐出ヘッド２がハウジング１２Ａの外部（減圧領域の外部）に設けられているので、液滴吐出ヘッド２が減圧下にさらされて第１の液体材料１１１Ａや第２の液体材料１１１Ｂの漏れ等を生じることがなく、また、装置構成を簡略化することができる。
以上説明したような成膜装置１は、結晶性膜を基板１０Ａに形成することができる。
【００６４】
基板１０Ａ上に結晶性膜を形成するためには、基板１０Ａ上に配置された第１の液体材料１１１Ａの液滴を過飽和状態にするとともに、第１の液体材料１１１Ａの液滴近傍でのその溶媒と同成分の気体の分圧を、第１の液体材料１１１Ａの液滴から溶媒が蒸発し難い第１の分圧（例えば、飽和蒸気圧と同じかほぼ同じ分圧）に制御（維持）することにより、第１の液体材料１１１Ａの液滴中に結晶核を生成させ、その後、この液滴近傍でのその溶媒と同成分の気体の分圧を、当該結晶核の結晶成長が更なる結晶核の生成よりも優先的に生じる第２の分圧（例えば、飽和蒸気圧の１／１０〜１／１００）となるまで低下させる必要がある。
【００６５】
本発明の成膜装置１によれば、まず、液滴付与装置１１によって、基板１０Ａ上に第１の液体材料１１１Ａの液滴と第２の液体材料１１１Ｂの液滴とが形成される。これにより、基板１０Ａ上の第１の液体材料１１１Ａの液滴近傍でのその溶媒と同成分の気体の分圧を、第１の液体材料１１１Ａの液滴から溶媒が蒸発し難い高い第１の分圧としつつ、基板１０Ａ上に配置された直後の第１の液体材料１１１Ａの液滴が過飽和状態となって、第１の液体材料１１１Ａの液滴中に結晶化に必要な結晶核が生成される。次に、溶媒強制除去装置１２によって、第１の液体材料１１１Ａの液滴近傍でのその溶媒と同成分の気体の分圧を、第１の分圧（すなわち、第１の液体材料１１１Ａの液滴から溶媒が蒸発し難い高い分圧）から第２の分圧（すなわち、すでに生じた結晶核の結晶成長が、さらなる結晶核の生成よりも優先的に生じる低い分圧）となるまで低下させることにより、結晶成長が始まる。
これにより、パターン状に配置された結晶性膜を基板上に容易に形成することができる。
【００６６】
ここで、第１の吐出部（すなわち、第１ヘッド２１Ａ、第２ヘッド２２Ａ、第３ヘッド２３Ａ、第４ヘッド２４Ａ、第５ヘッド２５Ａ、第６ヘッド２６Ａ）によって基板１０Ａ上に付与される第１の液体材料１１１Ａの液滴の体積が極少量（例えば２０ピコリットル以下）である場合には、第１の液体材料１１１Ａの液滴近傍での溶媒と同成分の気体の分圧が低いと、溶媒が液滴から蒸発し易いため、第１の液体材料１１１Ａの液滴中では、成膜材料の濃度が急上昇してその過飽和度も急激に高くなり、多数の結晶核が形成されて成膜材料が粉末化し易い。
【００６７】
そこで、本発明の成膜装置１では、第２の吐出部（第２の液体材料１１１Ｂを吐出する第１ヘッド２１Ｂ、第２ヘッド２２Ｂ、第３ヘッド２３Ｂ、第４ヘッド２４Ｂ、第５ヘッド２５Ｂ、第６ヘッド２６Ｂ）によって、第１の液体材料１１１Ａの液滴近傍に第２の液体材料１１１Ｂ（溶媒と同成分）の液滴を付与する。これにより、第１の液体材料１１１Ａの液滴の配置直後の当該液滴近傍での溶媒と同成分の気体の分圧を、第１の分圧（すなわち、第１の液体材料１１１Ａの液滴から溶媒が蒸発し難い高い分圧）に制御（維持）することにより、第１の液体材料１１１Ａの液滴が比較的低い過飽和度の過飽和状態で安定する（すなわち、第１の液体材料１１１Ａの液滴の過飽和度の上昇度合いが穏やかになる）ため、少数（理想的には１個）の核が生成される。
【００６８】
また、単結晶の膜を形成するためには、第１の液体材料１１１Ａの液滴中に１個の核が生成された後にこの核のみを結晶成長させ、他の核形成を生じさせないようにする必要があるが、第１の液体材料１１１Ａの液滴の配置直後の当該液滴近傍での溶媒と同成分の気体の分圧が高いままであると、例えば溶媒の種類によっては、更なる核が生成される場合がある。
【００６９】
そこで、本実施形態の成膜装置１では、溶媒強制除去装置１２によって、結晶核の生成後に基板１０Ａ上の第１の液体材料１１１Ａの液滴の近傍での溶媒と同成分の気体を、すでに当該液滴中に生じた結晶核の結晶成長がさらなる結晶核の生成よりも優先的に生じる低い分圧（第２の分圧）となるまで低下させる。より具体的には、第１の液体材料１１１Ａの液滴中に少数（理想的には１個）の結晶核が生成した直後に、例えば、飽和蒸気圧と同じかほぼ同じ分圧である第１の分圧から、１．３Ｐａ（１０-2torr）である第２の分圧まで、１〜１０秒間で低下させることによって、第１の液体材料１１１Ａの液滴の過飽和度を急激に高くする。これにより、第１の液体材料１１１Ａの液滴中において、更なる核生成を防止しながら結晶成長を促進することができる。その結果、単結晶の結晶性膜を得ることができる。
【００７０】
特に、本発明では、基板１０Ａ上に第２の液体材料１１１Ｂの液滴を付与することにより、第１の液体材料１１１Ａの液滴の周囲に溶媒と同成分または近似した成分の気体を積極的に存在させるため、成膜基板１０Ａ上で第１の液体材料１１１Ａの液滴の移動が生じないため、基板上の所定位置に結晶性膜を形成することができる。また、配置直後の液滴周囲の前記気体の分圧が高い値で均一になるため、第１の液体材料１１１Ａの液滴の配置直後の溶媒と同成分の気体の分圧が、当該液滴から溶媒が蒸発し難い高い分圧となって、少数の結晶核が形成される。
【００７１】
本発明の成膜装置１では、第１の液体材料１１１Ａの液滴近傍に第２の液体材料１１１Ｂの液滴を形成することによって、前述したような第１の分圧の雰囲気を形成しているが、第１の液体材料１１１Ａの液滴の吐出間隔の調整、第１の液体材料１１１Ａの吐出量の調整によっても、前述したような第１の分圧の雰囲気を形成することができる。
また、本実施形態の成膜装置１では、液滴の付与を受けた基板１０Ａを溶媒強制除去装置１２で加熱および減圧することにより、前述したように第１の分圧から第２の分圧へ急激に変化させているが、第１の液体材料１１１Ａの液滴近傍の雰囲気を不活性ガス雰囲気に置換することによっても、前述したように第１の分圧から第２の分圧へ急激に変化させることができる。
【００７２】
さらに、第１の液体材料１１１Ａとしては、（１）吐出時に飽和状態となる量の成膜材料を含有している溶液、（２）吐出時に濃度が飽和濃度の１／１０以上飽和濃度未満となる量で、成膜材料を含有している溶液、または（３）吐出時に過飽和状態となる量の成膜材料を含有している溶液を使用することが好ましい。これにより、基板１０Ａ上に配置された第１の液体材料１１１Ａの液滴が、吐出された直後に過飽和状態となり易くなるため、当該液滴中に結晶核をより確実に形成することができる。
【実施例】
【００７３】
以下、本発明の実施形態について説明する。
＜実施例１＞
まず、図２に示すような液滴付与装置を用いて、２５℃の環境下、シリコン基板上に、成膜材料を溶媒に溶解した溶液の液滴と、前記溶媒と同成分の液滴とを付与した。
このとき、成膜材料としてＡｌｑ３（キノリノールアルミニウム錯体）、溶媒として２，３−ジヒドロベンゾフランを用い、溶液中の成膜材料の濃度は重量０．１％であった。なお、２５℃での２，３−ジヒドロベンゾフランに対するＡｌｑ３の飽和濃度は１．０重量％であるため、この溶液のＡｌｑ３濃度は飽和濃度の１／１０であった。
【００７４】
また、両液滴の体積はそれぞれ２０ピコリットルであり、溶液の液滴を２１０μｍのピッチで図７に示すように格子状に３列１０行で付与するとともに、その間に溶媒と同成分の液滴を付与した。
この液滴形成を終了すると同時に、図９に示すような溶媒強制除去装置のハウジング内へ搬送した。その際、図８に示すようなカバー部材を用いて基板上の液滴近傍の雰囲気を保持した。
【００７５】
そして、ポンプを稼働させて、ハウジング内を１．３Ｐａ（１０-2torr）まで減圧し、この状態を６時間保持した。このとき、ハウジング内の温度は４０℃であった。
６時間後にハウジングから取り出したシリコン基板には、溶液の液滴が形成された各位置に、長さ３０μｍの針状で厚さ０．１μｍのＡｌｑ３膜が、略単結晶の状態で形成されていた。
【００７６】
＜実施例２＞
成膜材料として４−アミノ−ｐ−ターフェニル、溶媒としてジメチルホルムアミドを用い、溶液中の成膜材料の濃度を１．０重量％とした以外は、前述した実施例１と同様にして、シリコン基板上に成膜を行った。
このとき、２５℃（溶液吐出時の温度）でのジメチルホルムアミドに対する４−アミノ−ｐ−ターフェニルの飽和濃度は１．０重量％であるため、この溶液は、４−アミノ−ｐ−ターフェニルが飽和状態であった。
成膜された基板においては、各液滴が形成された各位置に、２０μｍ×３０μｍの略長方形の４−アミノ−ｐ−ターフェニル膜（厚さ５０μｍ）が、略単結晶の状態で形成されていた。
【００７７】
＜実施例３＞
成膜材料として２，２’：５’，２”−ターチオフェン−５，５”−ジカルボキシアルデヒド（ターチオフェンの誘導体）、溶媒としてジメチルホルムアミドを用い、溶液中の成膜材料の濃度を１．０重量％とした以外は、前述した実施例１と同様にして、シリコン基板上に成膜を行った。
【００７８】
このとき、２５℃（溶液吐出時の温度）でのジメチルホルムアミドに対する２，２’：５’，２”−ターチオフェン−５，５”−ジカルボキシアルデヒドの飽和濃度は１．０重量％であるため、この溶液は、２，２’：５’，２”−ターチオフェン−５，５”−ジカルボキシアルデヒドが飽和状態であった。
成膜された基板においては、各液滴が形成された各位置に、２０μｍ×３０μｍの略長方形の２，２’：５’，２”−ターチオフェン−５，５”−ジカルボキシアルデヒド膜（厚さ５０μｍ）が、略単結晶の状態で形成されていた。
【００７９】
本発明の成膜装置により形成された結晶性膜は、各種電子デバイス（トランジスタ、ダイオード、キャパシタ、有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬという）装置における発光層や正孔注入／輸送層等）用の半導体膜として好適に用いることができる。
本発明の成膜装置により形成された結晶性薄膜は、各種電子デバイス（トランジスタ、ダイオード、キャパシタ、有機ＥＬ装置における発光層や正孔注入／輸送層等）用の半導体膜として好適に用いることができる。また、本発明の成膜装置で薄膜形成がなされた電子デバイスを備えた表示装置としては、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置等が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施形態にかかる成膜装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１に示す成膜装置に備えられた液滴付与装置の概略構成を示すである。
【図３】図２に示す液滴付与装置に備えられた液滴吐出ユニットを示す図である。
【図４】図３に示す液滴吐出ユニットに備えられた液滴吐出ヘッドを示す図である。
【図５】図２に示す液滴付与装置の制御系を示すブロック図である。
【図６】図２に示す液滴付与装置の液滴吐出ヘッドの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図７】図２に示す液滴付与装置によって液滴の付与を受けた基板の状態を示す図である。
【図８】基板上の液滴の不本意な乾燥を防止する機構を説明するための図である。
【図９】図１に示す成膜装置に備えられた溶媒強制除去装置の概略構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００８１】
１……成膜装置  １１……液滴付与装置  １２……溶媒強制除去装置  １２Ａ……ハウジング  １２Ｂ……ステージ  １２Ｃ……ポンプ（減圧手段）  １２Ｄ……ヒータ  ２……液滴吐出ヘッド（第１、２の吐出部）  ２１Ａ、２１Ｂ……第１ヘッド  ２２Ａ、２２Ｂ……第２ヘッド  ２３Ａ、２３Ｂ……第３ヘッド  ２４Ａ、２４Ｂ……第４ヘッド  ２５Ａ、２５Ｂ……第５ヘッド  ２６Ａ、２６Ｂ……第６ヘッド  ２５……ノズル  １０１、１０１Ａ、１０１Ｂ……タンク  １０３……ヘッドユニット  １０４……キャリッジ移動機構  １０５……キャリッジ  １０６……ステージ  １０６Ａ……本体  １０６Ｂ……支持部材  １０７……カバー部材  １０７Ａ……凹部  １０７Ｂ……貫通孔  １０８……ステージ移動機構  １１０……チューブ  １１１Ａ……第１の液体材料  １１１Ｂ……第２の液体材料  １１２……制御手段  １２０……キャビティ  １２２……隔壁  １２４……振動子  １２４Ａ、１２４Ｂ……電極  １２４Ｃ……ピエゾ素子  １２６……振動板  １２８……ノズルプレート  １２９……液たまり  １３０……供給口  １３１……孔  ２００……バッファメモリ  ２０２……記憶手段  ２０３……駆動信号生成部  ２０４……処理部  ２０６……走査駆動部  ２０８……ヘッド駆動部  ＡＳ……アナログスイッチ  ＤＳ……駆動信号  ＳＣ……選択信号  ＥＰ……吐出周期  ＥＳ……吐出信号  １０Ａ……基板  ３０２……キャリッジ位置検出手段  ３０３……ステージ位置検出手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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