(57)【要約】【課題】液体材料を用いて、安全に、低コストで、且つ高性能な薄膜の形成方法、薄膜形成装置、半導体装置の製造方法、電気光学装置、並びに電子機器を提供する。【解決手段】基板上に薄膜の構成成分を含有する液体材料を塗布する塗布装置２１と、液体材料が塗布された基板を加熱する熱処理装置２２、２３、２４とを備えた薄膜形成装置である。塗布装置２１および熱処理装置２２、２３、２４には、基板に各処理を施す処理室内の雰囲気をそれぞれ独立して制御する制御機構が備えられている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に薄膜の構成成分を含有する液体材料を塗布する塗布工程と、前記基板に熱処理を施す熱処理工程とを有し、
前記各工程の処理雰囲気をそれぞれ独立して制御するようにしたことを特徴とする薄膜の形成方法。
【請求項２】
前記塗布工程の前に基板の表面洗浄等の前処理を行う前処理工程を有し、この前処理工程もその処理雰囲気を独立して制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載の薄膜の形成方法。
【請求項３】
前記薄膜は、導電膜、絶縁膜、もしくは半導体膜のいずれか１つであること特徴とする請求項１又は２記載の薄膜の形成方法。
【請求項４】
前記薄膜は、導電膜または半導体膜であり、
前記塗布工程および熱処理工程は、いずれもその処理雰囲気中の酸素もしくは酸化性気体の濃度を１０ｐｐｍ以下に維持した状態で行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の薄膜の形成方法。
【請求項５】
前記液体材料が残留している液体供給系を洗浄する洗浄処理工程をさらに有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の薄膜形成方法。
【請求項６】
前記塗布工程には、前記液体材料を前記基板上に塗布した後、発生した廃液を収容する廃液収容工程が備えられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の薄膜形成方法。
【請求項７】
前記廃液収容工程により収容された前記廃液に対して失活処理を行う廃液失活工程をさらに有することを特徴とする請求項６記載の薄膜形成方法。
【請求項８】
前記熱処理工程は、
前記基板を加熱する第１の熱処理と、
前記基板を前記第１の熱処理よりも高温にて加熱する第２の熱処理と、を有していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の薄膜の形成方法。
【請求項９】
前記熱処理工程は、
前記基板を加熱する第１の熱処理と、
前記基板を前記第１の熱処理よりも高温にて加熱する第２の熱処理と、
前記基板を前記第２の熱処理よりも高温にて加熱する第３の熱処理と、を有していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の薄膜の形成方法。
【請求項１０】
基板上に薄膜の構成成分を含有する液体材料を塗布する塗布装置と、前記の液体材料が塗布された基板を加熱する熱処理装置とを備えてなり、
前記塗布装置および前記熱処理装置には、前記基板に各処理を施す処理室内の雰囲気をそれぞれ独立して制御する制御機構が備えられていることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項１１】
前記基板の表面洗浄等の前処理を行う前処理装置を備え、この前処理装置にも、その処理を施す処理室内の雰囲気を独立して制御する制御機構が備えられていることを特徴とする請求項１０記載の薄膜形成装置。
【請求項１２】
前記各装置の処理室に連通する連接室が備えられ、この連接室にも、該連接室内の雰囲気を独立して制御する制御機構が備えられていることを特徴とする請求項１０又は１１記載の薄膜形成装置。
【請求項１３】
前記制御機構は、前記各処理室内における酸素もしくは酸化性気体の濃度を、１０ｐｐｍ以下に制御できるよう構成されていることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の薄膜形成装置。
【請求項１４】
前記塗布装置は、前記液体材料を塗布するノズルと、該ノズルに連設されて前記液体材料を貯留する容器とを有した液体供給系を備えてなり、
前記液体供給系には、該液体供給系を洗浄する洗浄機構が設けられていることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の薄膜形成装置。
【請求項１５】
前記洗浄液は、前記液体材料の活性を失わせる失活剤を含むことを特徴とする請求項１４記載の薄膜形成装置。
【請求項１６】
前記塗布装置に、前記液体材料の塗布後に発生する廃液を収容する廃液収容機構が設けられていることを特徴とする請求項１４又は１５記載の薄膜形成装置。
【請求項１７】
半導体装置を構成する各機能層のいずれかの機能層を、該機能層の構成成分を含有する液体材料を基板上に塗布することによって形成する半導体装置の形成方法において、
前記機能層の形成を、請求項１から９のいずれか一項に記載の薄膜形成方法を用い、あるいは請求項１０から１６のいずれか一項に記載の薄膜形成装置を用いて行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の半導体装置の製造方法により製造された半導体装置を備えたことを特徴とする電気光学装置。
【請求項１９】
請求項１７記載の半導体装置の製造方法により製造された半導体装置、あるいは請求項１８記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜の形成方法、薄膜形成装置、半導体装置の製造方法、電気光学装置、並びに電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、各種電子機器に採用されている半導体装置は、半導体膜、絶縁膜、及び導電膜等の薄膜で構成されているのが一般的である。絶縁膜及び導電膜の形成には、主にＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やスパッタ法が採用されている。また、半導体膜であるシリコン膜の形成には、モノシランガスやジシランガスを用いた熱ＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ、光ＣＶＤ等が採用されている。
【０００３】
これに対して、従来のＣＶＤ法やスパッタ法における問題、すなわち、精度の高い真空装置や、プラズマ等を発生させるための電源装置等が必要となるために、薄膜を形成する装置が高価でかつ大掛かりなものとなる問題を解決する方法として、近年、従来の前記成膜法とは異なる手法により半導体装置を製造する方法が提案されている。
【０００４】
例えば、液体材料を基板に塗布して塗布膜を形成し、該塗布膜を熱処理することにより所望の薄膜を形成する方法がある。該薄膜の形成工程としては、基板上の成膜面への液体材料の塗布工程と、塗布面への熱処理工程が挙げられる。この工程によれば、小型で安価な装置により、生産性が高く、低コストで薄膜形成ができ、結果的に低コストの薄膜デバイスを製造することが可能となる。
【０００５】
前記塗布工程としては、スピンコート法又は液滴吐出法（いわゆるインクジェット法）による塗布方法が一般に採用される。スピンコート法では、例えば、処理液の変更等に伴って必要となるカバーの着脱作業が容易なスピナーや（例えば、特許文献１参照。）、回転容器の蓋体を閉じたまま塗布液を被処理基板に供給できる塗布装置等が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。また、インクジェット法では、近年、角速度や移動速度を制御しながら、被塗布基板とインクジェットヘッドとを相対的に回転しつつ、回転軸側の領域とそれから遠くなる側の領域との間で相対移動し、インクジェットヘッドの微小ノズルから、被塗布基板へ液体を吐出し、均一性の良い状態の塗布膜を被塗布基板上に形成する装置等が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００６】
また、前記熱処理工程としては、酸素濃度が一定値以下に調整された焼成炉内で塗布型絶縁膜を焼成する方法等が提案されている（例えば、特許文献４参照。）。さらに、塗布工程と熱処理工程との一連の工程としては、例えば、被処理物表面に塗布された塗布液を滴下し、被処理物表面に塗布液を均一に拡げ、被処理物の外端部下面に被膜形成用塗布液の一部が廻り込んだままの被処理物をそのまま減圧乾燥装置に搬送し、ある程度まで乾燥させた後、加熱乾燥する被膜形成方法が提案されている（例えば、特許文献５参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−１５４４３０号公報
【特許文献２】
特開平８−８３７６２号公報
【特許文献３】
特開平９−１０６５７号公報
【特許文献４】
特開平９−２１３６９３号公報
【特許文献５】
特開平１１−２６２７２０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来技術に示すように、塗布工程及び熱処理工程を連続的に処理する薄膜形成装置や、各工程で使用される様々な塗布装置及び熱処理装置が提案されてはいるものの、前記塗布装置や熱処理装置の性能向上、かつ小型化及び低コスト化、ひいては薄膜形成装置全体の高性能化、かつ小型化及び低コスト化を進める上で、更なる改良が必要となっている。
また、塗布膜を形成するための液体材料に、安全上問題があるものもある。例えば、液体材料は、通常有機溶剤を含むので可燃性である。このため、薄膜形成装置を構成する部材の材料には、可能な限り金属材料を用い、少なくとも塗布工程が行われるチャンバには、プラスチック材料等を使用せず、さらに、有機溶剤の蒸気を排気する構造を設けるなどの措置が施されている。しかしながら、液体材料が、毒性の気体を発生させる、あるいは酸素の存在下において自然発火性を有するなど、安全上特に注意を要する場合には、このような液体材料を、従来の薄膜形成装置では実質的に使用することができないという問題があった。
【０００９】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、装置のメンテナンスを効率良く実施し、装置の高性能化と、高性能化による製品の低コスト化を実現することを可能とし、さらに、安全性の確保も可能にした、薄膜の形成方法、薄膜形成装置、半導体装置の製造方法、電気光学装置、並びに電子機器を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため本発明の薄膜の形成方法は、基板上に薄膜の構成成分を含有する液体材料を塗布する塗布工程と、前記基板に熱処理を施す熱処理工程とを有し、前記各工程の処理雰囲気をそれぞれ独立して制御するようにしたことを特徴としている。
この薄膜の形成方法によれば、前記各工程の処理雰囲気をそれぞれ独立して制御するようにしたので、各工程の処理雰囲気を、酸素等の酸化性ガス雰囲気や、水素等の還元性ガス雰囲気、又は、窒素等の不活性ガス雰囲気から適宜選択し、各処理に好適なガス雰囲気とすることができる。
例えば、酸化性ガスを供給することにより、紫外光を照射してオゾンを発生させ、基板上の有機系不純物を分解し、基板表面を親水性とすることができる。また、表面処理後の基板を他の処理室へ移動させる際に、不活性ガスを導入することにより、酸化性ガスが他の処理チャンバに漏洩することを抑止することができる。さらに、良好な膜質改善を行うために、不活性ガスの代わりに還元性ガスとしても良い。
【００１１】
また、前記薄膜の形成方法においては、前記塗布工程の前に基板の表面洗浄等の前処理を行う前処理工程を有し、この前処理工程もその処理雰囲気を独立して制御するのが好ましい。
このようにすれば、前処理工程についてもその処理雰囲気を適宜な雰囲気に制御することが可能になり、したがって前処理の内容に応じた雰囲気を適宜選択して採用することができる。
【００１２】
また、前記薄膜の形成方法においては、前記薄膜は、導電膜、絶縁膜、もしくは半導体膜の少なくとも１つであるのが好ましい。
このようにすれば、導電膜、絶縁膜、もしくは半導体膜の少なくとも１つを形成することができるので、例えば液体材料の塗布工程を複数備えることにより、該薄膜から構成される薄膜積層構造を有する薄膜デバイスを形成することが可能となる。
【００１３】
また、前記薄膜の形成方法においては、前記薄膜は、導電膜または半導体膜であり、前記塗布工程および熱処理工程は、いずれもその処理雰囲気中の酸素もしくは酸化性気体の濃度を１０ｐｐｍ以下に維持した状態で行うのが好ましい。
このようにすれば、処理雰囲気中の酸素が、形成する導電膜または半導体膜中に混入してしまい、得られる薄膜の導電性や半導電膜としての電気的特性が低下してしまうの防止することができる。
【００１４】
また、前記薄膜の形成方法においては、前記液体材料が残留している液体供給系を洗浄する洗浄処理工程をさらにが備えられているのが好ましい。
このようにすれば、塗布工程終了後、洗浄処理工程で液体供給系を洗浄することができるので、特に液体材料が毒性を有していたり、あるいは酸素の存在下において自然発火の可能性を有していたりする場合にも、この液体材料を効率良く除去でき、したがって液体材料の交換や装置のメンテナンス時に安全性を確保することが可能になる。
【００１５】
また、前記薄膜の形成方法においては、前記塗布工程に、前記液体材料を前記基板上に塗布した後、発生した廃液する廃液収容工程が備えられているのが好ましい。
このようにすれば、液体材料を塗布した後、塗布室で発生する廃液を収容することができるので、次の液体材料の塗布を前の塗布に影響されることなく良好に行うことが可能になる。また、廃液収容部に、液体材料が有する発火性、毒性などを失活させる失活剤を準備しておくことにより、廃液を安全に取り扱うことができるようになる。
【００１６】
なお、この薄膜の形成方法においては、前記廃液収容工程により収容された前記廃液に対して失活処理を行う廃液失活工程をさらに有しているのが好ましい。このようにすれば、液体材料が有する発火性、毒性などを失活させることにより、廃液を安全に取り扱うことができるようになる。
【００１７】
また、前記薄膜の形成方法においては、前記熱処理工程は、前記基板を加熱する第１の熱処理と、前記基板を前記第１の熱処理よりも高温にて加熱する第２の熱処理と、を有していてもよい。
このようにすれば、基板に対し、目的に応じて効率よく熱処理を行うことが可能となる。すなわち、通常、液体材料は有機溶剤を含んでおり、有機溶剤を蒸発させるための熱処理条件と、塗布膜を特定の機能を有する薄膜とするための熱処理条件とは互いに異なるため、前記構成により、前記熱処理条件を任意に組み合わせて、最も適切な熱処理条件を設定することができる。
【００１８】
また、前記薄膜の形成方法においては、前記熱処理工程は、前記基板を加熱する第１の熱処理と、前記基板を前記第１の熱処理よりも高温にて加熱する第２の熱処理と、前記基板を前記第２の熱処理よりも高温にて加熱する第３の熱処理と、を有していてもよい。
このようにすれば、基板に対し、目的に応じて効率よく熱処理を行うことが可能となる。すなわち、液体材料から薄膜を形成するための熱処理として、液体が含有する有機溶剤を除去するための熱処理と、液体状の塗布膜を機能性を有する薄膜に焼成するための熱処理と、一旦得られた薄膜の膜質や結晶性を向上させるための熱処理が必要な場合、前記構成により、それぞれの熱処理において最も適切な熱処理条件を設定できるので、高品質の薄膜を形成することができる。
【００１９】
本発明の薄膜形成装置は、基板上に薄膜の構成成分を含有する液体材料を塗布する塗布装置と、前記の液体材料が塗布された基板を加熱する熱処理装置とを備えてなり、前記塗布装置および前記熱処理装置には、前記基板に各処理を施す処理室内の雰囲気をそれぞれ独立して制御する制御機構が備えられていることを特徴としている。
この薄膜形成装置によれば、各処理を施す処理室内の雰囲気をそれぞれ独立して制御する制御機構が備えられているので、この制御機構によって各処理室の雰囲気をそれぞれ制御することにより、これら各処理室の雰囲気を、酸素等の酸化性ガス雰囲気や、水素等の還元性ガス雰囲気、又は、窒素等の不活性ガス雰囲気から適宜選択し、各処理に好適なガス雰囲気とすることができる。
例えば、導電膜や半導体膜を熱処理する場合は、酸化による膜質低下を防止するため、不活性ガス雰囲気が望ましく、また、例えば、得られた薄膜に含まれる酸素を除去するためには、熱処理室を還元性雰囲気にするのが望ましく、また、例えば、得られた薄膜の酸素含有量を増やしたり、薄膜を酸化物に焼成する場合には、酸化性雰囲気で熱処理するのが望ましい。前記の構成により、これらの膜質改善のための処理を最適な条件に設定することが出来る。
【００２０】
また、前記薄膜形成装置においては、前記基板の表面洗浄等の前処理を行う前処理装置を備え、この前処理装置にも、その処理を施す処理室内の雰囲気を独立して制御する制御機構が備えられているのが好ましい。
このようにすれば、前処理装置についてもその処理室内の雰囲気を適宜な雰囲気に制御することが可能になり、したがって前処理の内容に応じた雰囲気を適宜選択して採用することができる。
例えば、前処理装置に酸化性ガスを供給することにより、紫外光を照射してオゾンを発生させ、基板上の有機系不純物を分解し、基板表面を親水性とすることができる。また、表面処理後の基板を他の処理室へ移動させる際に、不活性ガスを導入することにより、酸化性ガスが他の処理チャンバに漏洩することを抑止することができる。
【００２１】
また、前記薄膜形成装置においては、前記各装置の処理室に連通する連接室が備えられ、この連接室にも、該連接室内の雰囲気を独立して制御する制御機構が備えられているのが好ましい。
このようにすれば、前記の各装置の処理室から別の処理室に移動させる際や一時保管する際に、基板を連接室内に入れるとともに、この連接室内の雰囲気を制御機構によって予め制御しておくことにより、基板を大気に晒すことなく所望の雰囲気に保持することができ、したがって大気中の酸素による酸化等を防止することができる。また、各処理室は連接室を介して接続されることになるから、１つの処理室の雰囲気が、他の処理室の雰囲気に影響することを防ぐことができる。
【００２２】
また、前記薄膜形成装置においては、前記制御機構は、前記各処理室内における酸素もしくは酸化性気体の濃度を、１０ｐｐｍ以下に制御できるよう構成されているのが好ましい。
このようにすれば、特に形成する薄膜が導電膜または半導体膜である場合に、処理雰囲気中の酸素がこの導電膜または半導体膜中に混入してしまい、得られる薄膜の導電性や半導電性が低下してしまうの防止することができる。
【００２３】
また、前記薄膜形成装置においては、前記塗布装置は、前記液体材料を塗布するノズルと、該ノズルに連設されて前記液体材料を貯留する容器とを有した液体供給系を備えてなり、前記液体供給系には、該液体供給系を洗浄する洗浄機構が設けられているのが好ましい。
このようにすれば、液体材料を塗布した後、洗浄機構によって液体供給系を洗浄することができるので、欠陥の少ない薄膜を形成することができる。また、特に液体材料が毒性を有していたり、あるいは酸素の存在下において自然発火の可能性を有していたりする場合にも、この液体材料を効率良く除去し、安全性を確保することが可能になる。
【００２４】
また、前記薄膜形成装置においては、前記洗浄液は、前記液体材料の活性を失わせる失活剤を含んでいてもよい。
このようにすれば、液体材料が人体に有害な物質を含んでおり、これが前記液体供給系に残留している場合でも、失活剤によってこの液体材料を効率良く無害化することが可能となる。また、空気中で自然発火する可能性の有する材料でも、失活剤により発火性を抑えることができるので、液体材料を貯留する容器の交換や装置のメンテナンスなどを安全に行うことが可能となる。
【００２５】
また、前記薄膜形成装置においては、前記塗布装置に、前記液体材料の塗布後に発生する廃液を収容する廃液収容機構が設けられているのが好ましい。
このようにすれば、液体材料を塗布した後、発生した廃液を廃液収容機構で収容することができるので、次の液体材料の塗布を前の塗布に影響されることなく良好に行うことが可能になる。
【００２６】
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体装置を構成する各機能層のいずれかの機能層を、該機能層の構成成分を含有する液体材料を基板上に塗布することによって形成する半導体装置の形成方法において、前記機能層の形成を、前記の薄膜形成方法を用い、あるいは前記の薄膜形成装置を用いて行うことを特徴としている。
この半導体装置の製造方法によれば、所望の特性を有する薄膜を形成することにより、高性能の半導体装置を製造することが可能となる。
【００２７】
本発明の電気光学装置は、前記の半導体装置の製造方法で製造された半導体装置を備えたことを特徴としている。
この電気光学装置によれば、低コストで高性能の半導体装置を備えていることにより、この電気光学装置自体も低コストで高性能のものとなる。ここで、「電気光学装置」とは、電気的作用によって発光するあるいは外部からの光の状態を変化させる電気光学素子を備えた装置一般をいい、自ら光を発するものと外部からの光の通過を制御するもの双方を含む。例えば、電気光学素子として、液晶素子、電気泳動素子、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子、電界の印加により発生した電子を発光板に当てて発光させる電子放出素子などが挙げられる。
【００２８】
本発明の電子機器は、前記の半導体装置の製造方法により製造された半導体装置、あるいは前記の電気光学装置を備えたことを特徴としている。
この電子機器によれば、低コストで高性能の半導体装置を備えていることにより、この電子機器自体も低コストで高性能のものとなる。ここで、「電子機器」とは、複数の素子または回路の組み合わせにより一定の機能を奏する機器一般をいい、例えば電気光学装置やメモリを備えて構成される。ここで電子機器は、回路基板を一枚または複数備えることが可能である。その構成に特に限定が無いが、例えば、ＩＣカード、携帯電話、ビデオカメラ、パーソナルコンピュータ、ヘッドマウントディスプレイ、リア型またはフロント型のプロジェクター、さらに表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、ＤＳＰ装置、ＰＤＡ、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイ等が含まれる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の薄膜の形成方法、薄膜形成装置、半導体装置の製造方法、電気光学装置、並びに電子機器について詳細に説明する。
【００３０】
〔第１の実施形態〕
（薄膜形成装置）
図１に、本発明の薄膜形成装置の第１の実施形態を示す。この薄膜形成装置は、本発明の薄膜の形成方法を実施するのに好適なもので、薄膜を形成する基板を導入するローダ（ＬＤ）１０と、該ローダ１０から導入された基板に各種の薄膜形成工程を実施する処理部１１と、該処理部１１にて薄膜が形成された基板を収納するアンローダ（ＵＬ）１２と、ローダ１０、処理部１１、及びアンローダ１２に連設されて基板の搬送が行われる連設部１３と、から構成されたものである。ローダ１０、処理部１１の各処理室、及びアンローダ１２は、連設部１３に対しそれぞれゲートバルブ１５を介して連通するよう構成されている。
【００３１】
処理部１１は、基板に液体材料を塗布する前の前処理工程を行う前処理部（前処理装置）２０と、基板に液体材料を塗布する塗布工程として、例えばスピンコート法にて液体材料を塗布する塗布部（塗布装置）２１と、さらに、基板を加熱する熱処理工程として、基板上の塗布膜に含まれる溶剤を除去し、膜の固体化を図るための第１熱処理部２２と、液体材料塗布後の基板に加熱処理を行い、塗布膜を、機能性を有する薄膜に焼成するための第２熱処理部２３と、該第２熱処理部２３よりも高温で加熱処理を行い、薄膜の膜質を改善させる第３熱処理部２４とを有する。なお、本実施形態では、第１熱処理部２２と第２熱処理部２３と第３熱処理部２４とから、本発明の熱処理装置が構成されている。
【００３２】
ここで、各装置を有した各処理室、すなわち前処理部（前処理装置）２０、塗布部（塗布装置）２１、第１熱処理部２２、第２熱処理部２３、第３熱処理部２４からなる各処理室、さらには前記連接部（連接室）１３には、後述するようにそれぞれに排気装置又は真空装置（図示せず）や各種（酸化性、還元性、不活性）のガス導入装置等からなる制御機構が設けられており、これによって各処理室の雰囲気、すなわち各工程の処理雰囲気は、その雰囲気ガス種や圧力などがそれぞれ独立して制御されるようになっている。
【００３３】
前処理部２０では、基板に対する前処理工程として、基板表面を洗浄するクリーニング工程や、基板表面の親液性（又は撥液性）を適宜調整する表面処理工程が実施される。前処理としては、紫外光を基板表面に照射して基板の周辺部にオゾンを発生させ、表面処理を行う方法や、大気圧プラズマを発生させて基板表面の表面処理を行う方法等が採用される。
図２に、紫外光を照射して表面処理を行う前処理部２０の概略構成を示す。
前処理部２０は、ゲートバルブ１５を介して連設部１３に接続され、かつ、内部の雰囲気を気密に保持するチャンバ（処理室）３０と、基板Ｗを保持し、加熱機構（図示せず）を備えた基板ステージ３１と、チャンバ３０内部に向かって紫外光を照射するＵＶランプ３２と、チャンバ３０内部に各種雰囲気ガスを供給する供給系３３と、チャンバ３０内部を排気する排気系３４とからなる。なお、チャンバ３０内部に各種雰囲気ガスを供給する供給系３３と、チャンバ３０内部を排気する排気系３４とは、前処理部２０の処理室、すなわちチャンバ３０の処理雰囲気を独立して制御するための、前記制御機構の主構成要素となっている。
【００３４】
基板ステージ３１に備えられた加熱機構は、例えばホットプレート等の加熱装置を有してなるもので、基板Ｗ上に吸着している水分を除去することができるようになっている。また、ＵＶランプ３２には、例えば１７２ｎｍの波長を含むエキシマランプが採用され、供給系３３から導入された酸素を紫外光によって分解してオゾンを発生させ、基板Ｗ上の有機系不純物を分解し、基板表面を親水性とすることができる。また、エキシマランプと基板との距離を調整したり、チャンバ内の雰囲気制御により、紫外光を直接基板表面に達する条件を作り出すことにより、紫外光により基板Ｗ上の有機系不純物を直接分解するようにすることができる。供給系３３からは、前記酸素（酸化性ガス）の他に、還元性ガス（例えば水素等）や不活性ガス（例えば窒素等）も適宜チャンバ３０内に供給することができるようになっている。また、排気系３４には、排気装置又は真空装置（共に図示せず）が接続されており、チャンバ３０内を減圧状態にしたり、チャンバ３０内に供給されるガス量に応じて可変バルブ３５の開閉を制御することにより、チャンバ３０内の圧力をほぼ大気圧に保持することができるようになっている。さらに、排気系３４は、処理後の基板Ｗを他の処理室（チャンバ）へ移動させる際に、一旦チャンバ３０内に充満した酸化性ガスを排気し、その後、チャンバ３０内に不活性ガスを導入することにより、酸化性ガスが他の処理チャンバに漏洩することを抑止する役割を有している。
なお、本実施形態では、前処理部２０が紫外光を照射して表面処理を行う場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、前処理部２０としては、基板の周辺部にオゾンを発生させ、紫外線光を基板表面に照射して表面洗浄を行う工程や、酸化性ガスによる大気圧プラズマを発生させて基板表面の表面洗浄を行う工程を有するものであってもよい。このような工程であっても、基板表面の表面洗浄を施すことにより、液体材料塗布時の濡れ性や密着性を向上させることができる。更には、オゾンや酸素プラズマは酸化可能な膜表面を酸化させる作用を有するので、加熱機構による基板温度の制御と合わせて、酸化膜の形成として位置付けすることも出来る。
【００３５】
図３に、塗布部（塗布装置）２１の概略構成を示す。
塗布部２１を構成する塗布装置は、本実施形態ではスピンコータからなっている。この塗布部２１（塗布装置）は、ゲートバルブ１５を介して連設部１３に接続され、かつ、内部の雰囲気を気密に保持するチャンバ（処理室）４０と、基板Ｗを保持し、回転機構（図示せず）を備えた基板ステージ４１と、基板Ｗに対して液体材料を供給する液体供給系４２と、基板ステージ４１の回転力によって飛散する液体材料を捕捉し、廃液として収集する廃液処理系（廃液収容機構）４３と、チャンバ４０内部に各種雰囲気ガスを供給する供給系４４と、チャンバ４０内部を排気する排気系４５とを備えている。なお、チャンバ４０内部に各種雰囲気ガスを供給する供給系４４と、チャンバ４０内部を排気する排気系４５とは、塗布部２１の処理室、すなわちチャンバ４０の処理雰囲気を独立して制御するための、前記制御機構の主構成要素となっている。
【００３６】
液体供給系４２は、液体供給ライン５０と、該液体供給ライン５０に備えられる液体容器５１を洗浄する洗浄機構５２と、液体供給ライン５０におけるノズル５３近傍の液詰まりを防止するパージ機構５４とから構成されている。
液体供給ライン５０は、ガス導入部５５から、液体材料を塗布するノズル５３を連設する配管５６の間に、一旦液体材料を保管し、ノズル５３へ液体材料を供給するための液体容器５１と、該液体容器５１に接続される配管５６の２カ所の両接続部に設置される第１バルブＶ１及び第２バルブＶ２と、液体材料の流量を制御する流量制御装置（マスフローコントローラ：以下、ＭＦＣと表記する。）５７と、該ＭＦＣ５７とノズル５３との間に設置された第３バルブＶ３とから構成されている。なお、液体容器５１は、第１バルブＶ１及び第２バルブＶ２を閉じた後、取り外しが可能となっている。
【００３７】
洗浄機構５２は、液体供給ライン５０における液体容器５１と第１バルブＶ１との間に接続されてなり、洗浄機構５２へのガス導入部５８と液体供給ライン５０の配管５６とを連設する配管５９の間に、一旦洗浄液を保管し、液体容器５１へ洗浄液を供給する洗浄液容器６０と、該洗浄液容器６０に接続される配管５９の２カ所の両接続部に設置される第４バルブＶ４及び第５バルブＶ５とから構成されている。なお、洗浄液容器６０は、第４バルブＶ４及び第５バルブＶ５を閉じた後、取り外しが可能となっている。
【００３８】
パージ機構５４は、液体供給ライン５０におけるノズル５３と第３バルブＶ３との間に接続されてなり、パージ機構５４へのガス導入部６１と液体供給ライン５０の配管５６とを連設する配管６２と、該配管６２に設置された第６バルブＶ６とから構成されている。
廃液処理系４３は、チャンバ４０内において、基板ステージ４１の外周及び下面部を覆うように設置され、これにより基板ステージ４１の回転力によって飛散した液体材料を収集するカバー７０と、該カバー７０に接続され、カバー７０で収集した液体材料を一時収容する１次容器７１と、該１次容器７１に第７バルブＶ７を介して連設された２次容器７２とを備えて構成されたものである。該２次容器７２は、第７バルブＶ７を閉じた後、取り外しが可能となっている。なお、この廃液処理系３は、本発明における廃液収容機構を構成し、必要に応じてさらに廃液除去処理工程をなすものとなっている。
【００３９】
ガス供給系４４からは、前処理部２０と同様に、酸化性ガス、還元性ガス及び不活性ガスを適宜チャンバ４０内に供給することができるようになっている。また、排気系４５には、ドライポンプ等の真空装置（図示せず）が接続されており、チャンバ４０内に供給されるガス量に応じて可変バルブＶ８の開閉を制御して、チャンバ４０内の圧力を減圧状態にしたり、ほぼ大気圧に保持させることができるようになっている。さらに、排気系４５は、処理後の基板Ｗを他の処理チャンバへ移動させる際に、一旦チャンバ４０内に充満した雰囲気ガスを排気し、その後、チャンバ４０内に不活性ガスを導入することにより、雰囲気ガス中に含まれる酸化性ガスが他の処理チャンバに漏洩することを抑止する役割を有している。ここで、チャンバ４０には、雰囲気ガス中の酸素濃度及び水等の酸化物の濃度を測定する測定手段が設けられている。そして、この測定手段によって酸素や水分濃度を適宜測定し、ガス供給系４４及び排気系４５の機能を用いることにより、チャンバ４０内は、その酸素濃度及び酸化物濃度が共に１０ｐｐｍ以下、実際には１ｐｐｍ以下に維持されるようになっている。
【００４０】
前記の構成により、基板ステージ４１上に基板Ｗが真空吸着され、ノズル５３から液体材料が基板Ｗ上に滴下される。液体材料は、液体容器５１に一旦保管され、ガス導入部５５から窒素ガス等の不活性ガスで加圧され、ＭＦＣ５７で流量を調整されつつ、ノズル５３から基板Ｗ上に吐出される。吐出された液体材料は、基板Ｗの中央部に拡がり、さらに、基板ステージ４１の回転によって基板Ｗの全面に引き延ばされ、これにより塗布がなされる。なお、ＭＦＣ５７は必ずしも必要でなく、単に第３バルブＶ３の開閉動作だけで、基板上への吐出量を制御することも可能である。
【００４１】
この場合、基板Ｗ上に留まらず、塗布膜とならなかった液体材料は、基板ステージ４１の回転力によって基板ステージ４１の外周部に向かって飛散する。飛散した液体材料は、チャンバ４０内に備えられたカバー７０によって捕獲された後、１次容器７１に導入され、一時収容される。１次容器７１に溜まった液体材料は、第７バルブＶ７を開放し、かつ第２容器７２内を減圧することにより第２容器７２へ導入され、第７バルブＶ７を閉じた後、第２容器７２を取り外して液体材料を処分する。液体材料を１次容器７１から第２容器７２に移動する作業は、塗布膜を形成する合間に行うのが望ましい。また、第２容器７２には、有機溶剤を含む廃液が溜まるので、第２容器７２内の有害ガスを排気する排気ライン４６が接続されるのが望ましい。排気ライン４６については、バルブを介して排気系４５に接続しても良い。なお、液体材料が毒性や自然発火性などを有する場合は、それらの特性を失活させて安全な液体にするための失活剤を、第２容器７２内に予め入れておくことにより、廃液を安全に処理することが可能となる。
【００４２】
次に、例えば、塗布部２１を一時休止させる、又は液体材料の種類を変更させる場合、あるいは液体容器５１が空になり交換が必要な場合などに、洗浄機構５２によって液体容器５１の内部を洗浄する方法について説明する。ここで、液体材料としては、後述するようにシリコン膜を形成するシクロシランを採用したものとする。
まず、洗浄液が収容された洗浄液容器６０を洗浄機構５２の配管５９に接続させる。液体容器５１内の液体材料をほぼ排出した後、第２バルブＶ２を閉じ、その後、第４バルブＶ４と第５バルブＶ５とを開放し、洗浄機構５２のガス導入部５８から不活性ガスにより加圧して洗浄液を液体容器５１に導入させる。
【００４３】
採用される洗浄液としては、無機アルカリ、有機アルカリ、アルコール系溶液等の洗浄液が適用できるが、本発明では、ＩＰＡ（イソプロパノール）等の失活剤が好適に用いられる。すなわち、液体材料であるシクロシランや高次シランは、空気に触れると自然発火したり、人体に有害なガスを発生したりすることがあるので、失活剤によってこのようなシランを分解し、不燃化及び無害化することで、結果としてその活性、すなわち発火性や毒性を失わせることができる。
【００４４】
また、前記と同様に、塗布部２１を一時休止させたり、液体材料の種類を変更させたりする場合に、配管５６内、特にノズル５３において、液体材料中の有機溶剤の揮発や液体材料の硬化に起因する液詰まりを防止するため、パージ機構５４によってノズル５３がパージされる。該パージ工程は、第３バルブＶ３を閉じた後、第６バルブＶ６を開放し、ガス導入部６１から不活性ガスを導入することで行われる。
【００４５】
図４に、第１熱処理部２２の概略構成を示す。
第１熱処理部２２は、ゲートバルブ１５を介して連設部１３に接続され、かつ、内部の雰囲気を気密に保持するチャンバ（処理室）８０と、基板Ｗを保持し、かつ、基板Ｗを加熱する加熱機構８１と、チャンバ８０内部に各種雰囲気ガスを供給する供給系８２と、チャンバ８０内部を排気する排気系８３とを有して構成されたものである。加熱機構８１としては、ホットプレートが好適に採用される。加熱機構８１による加熱により、基板Ｗ上の塗布膜に含まれる溶剤を除去し、膜を固体化することができる。なお、本加熱機構８１により、基板温度を８０〜２００℃の範囲に制御でき、また、排気系８３により、チャンバ８０内の酸素濃度及び水等の酸化物濃度は、１０ｐｐｍ以下、実際には１ｐｐｍ以下に維持することができるようになっている。また、チャンバ８０内部に各種雰囲気ガスを供給する供給系８２と、チャンバ８０内部を排気する排気系８３とは、第１熱処理部２２の処理室、すなわちチャンバ８０の処理雰囲気を独立して制御するための、前記制御機構の主構成要素となっている。
【００４６】
図５に、第２熱処理部２３の概略構成を示す。
第２熱処理部２３は、加熱炉（ホットウォール型）を構成するものであり、ゲートバルブ１５を介して連設部１３に接続され、かつ、内部の雰囲気を気密に保持する石英管（処理室）８５と、該石英管８５内部において基板Ｗを保持するための、複数段からなる石英製の基板ホルダ８６と、該基板ホルダ８６を載置し、加熱機構（図示せず）及び上下可動機構を備えたサセプター８７と、石英管８５内部に各種雰囲気ガスを供給する供給系８８と、石英管８５内部を排気する排気系８９とを有して構成されたものである。該加熱炉により、第１熱処理部２２における加熱温度より高い温度で基板Ｗを加熱することで、塗布膜の膜質を改善し、所望の膜質の塗布膜を形成することができる。また、排気系８９により、炉内の酸素濃度及び水等の酸化物濃度は、１０ｐｐｍ以下、実際には１ｐｐｍ以下に維持することができるようになっている。なお、良好な膜質改善を行うために、雰囲気ガスを水素ガス等の還元性ガスとしても良い。また、石英管８５内部に各種雰囲気ガスを供給する供給系８８と、石英管８５内部を排気する排気系８９とは、第２熱処理部２３の処理室、すなわち石英管８５の処理雰囲気を独立して制御するための、前記制御機構の主構成要素となっている。
【００４７】
第３熱処理部２４では、図示しないものの、加熱手段としてレーザアニール又はランプアニールが適宜採用される。この場合、第２熱処理部２４における加熱温度よりも高い温度で加熱処理することにより、さらに良好な膜質改善を実現することができる。なお、この第３熱処理部２４にも、そのチャンバー（処理室）内部に各種雰囲気ガスを供給する供給系と、チャンバー内部を排気する排気系とが備えられており、これらは、チャンバー内の処理雰囲気を独立して制御するための、前記制御機構の主構成要素となっている。
【００４８】
連設部１３は、該連設部１３内の雰囲気ガスを制御するための制御手段（制御機構）を備えたもので、前記の各処理部２０〜２４（処理室）から別の処理部に移動させる際や一時保管する際に、基板Ｗを大気に晒すことなく所望の雰囲気に保持できるようにしたものである。前記制御手段（制御機構）は、雰囲気ガスの選択と選択されたガスの供給手段と、ドライポンプ等による排気手段とを有してなるものである。また、排気手段と十分純度の高い不活性ガス（例えば窒素ガス）の供給により、所定の処理室の雰囲気ガス中の酸素、もしくは水等の酸化物濃度を、１０ｐｐｍ以下、実際には１ｐｐｍ以下に制御することができるようになっている。さらに、処理部１１の各部と連設部１３内の圧力は、装置外部からの大気流入を防止するために、常時、大気圧より高めに維持されている。また、連設部１３には、図示しないものの、前記排気手段のドライポンプに加えて、クライオポンプが備えられており、必要に応じて所定の処理室の雰囲気ガス中の酸素や水分除去が行われる。
なお、このような構成からなる制御手段（制御機構）と同等の制御機構が、前述した各処理部２０〜２４にも設けられている。
【００４９】
前記のような構成によれば、従来のＣＶＤ装置に比較して、装置構成が著しく簡単であり、従って、装置価格が格段に安価となる。しかもＣＶＤ装置に比較してスループットが高く、メンテナンスが簡単であり装置の可動率が高い。ＣＶＤ装置では成膜室の内壁にも薄膜が形成され、その薄膜が剥がれることによる欠陥が発生するが、本装置構成ではそのようなことがない。また、ＣＶＤ装置では、成膜のための制御パラメータが、各種ガスの流量とその割合、圧力、基板の温度、プラズマのパワー、プラズマ電極と基板の距離、処理時間など非常に多く、どのパラメータが変動しても膜厚や膜質が変動することになるが、本装置による成膜では、膜厚や膜質を制御するパラメータが、雰囲気、塗布条件、熱処理条件と少ないため、安定した品質の成膜を行うことが出来る。
また、各処理室、及び連設部１３に設けた制御機構により、各処理部２０〜２４及び連設部１３内の雰囲気ガスをそれぞれ独立して制御するようにしたので、各工程における雰囲気ガスを所望の雰囲気に制御することができ、したがって得られる薄膜への酸化物の含有を極力抑えることができるなど、所望の特性を有する薄膜を形成することができる。
さらに、塗布部２１には、洗浄機構５２及び廃液処理系４３を備えたことにより、装置のメンテナンスを効率良く実施し、装置の高性能化と、高性能化による製品の低コスト化を実現することができる。
【００５０】
（塗布導電膜の形成方法）
次に、導電性粒子を含有した液体材料を塗布して塗布導電膜を形成する方法について説明する。
該塗布導電膜は、図１に示す装置を用いて製造することができる。この場合、液体材料としては、金属などの導電性物質の微粒子を液体、例えば有機溶媒に分散させたものを用いる。例えば、粒径８〜１０ｎｍの銀（Ａｇ）微粒子をテルピネオールやトルエン等の有機溶媒に分散させたものを、基板上にスピンコート法により塗布する。
【００５１】
次に、第１の熱処理部２２において、１００℃程度の温度で溶剤を除去する熱処理を行い、さらに、第２の熱処理部２３にて、約２５０〜３００℃で熱処理すれば、例えば数百ｎｍの導電膜を得ることができる。導電性物質の微粒子には、そのほかにＡｕ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、又はＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）などがあり、薄膜形成装置により導電膜を形成することができる。
【００５２】
また、塗布導電膜の抵抗値はバルクの抵抗値に比べると１桁程度高くなることがあるので、第３熱処理部２４にて、塗布導電膜を数１００℃でさらに熱処理し、導電膜の抵抗値を低下させる。この加熱処理により、例えばＴＦＴのソース領域と、塗布導電膜で形成したソース配線とのコンタクト抵抗、さらにはドレイン領域と、塗布導電膜で形成したドレイン電極とのコンタクト抵抗を低減することができる。すなわち、この第３熱処理部２４にて、レーザアニールやランプアニール等の高温短時間の熱処理を行うことにより、塗布導電膜の低抵抗化とコンタクト抵抗の低減をより効果的に行うことができる。また、異種の金属を多層形成して、信頼性を向上させることもできる。なお、ＡｌやＣｕなどの卑金属は比較的空気中で酸化され易いので、これらの金属の上に空気中で酸化されにくいＡｇやＡｕなどの貴金属を形成するのが好ましい。
【００５３】
（塗布絶縁膜の形成方法）
次に、塗布絶縁膜を形成する方法について説明する。
該塗布絶縁膜は、図１に示す装置を用いて製造することができる。塗布された後に熱処理されることで絶縁膜となる液体として、ポリシラザン（Ｓｉ−Ｎ結合を有する高分子の総称である）を挙げることができる。ポリシラザンのひとつは、［ＳｉＨ２ＮＨ］ｎ（ｎは正の整数）であり、ポリペルヒドロシラザンと言われる。この製品は、クラリアントジャパン（株）より市販されている。なお、［ＳｉＨ２ＮＨ］ｎ中のＨがアルキル基（例えばメチル基、エチル基など）で置換されると、有機ポリシラザンとなり、無機ポリシラザンとは区別されることがある。本実施形態では、無機ポリシラザンを使用することが好ましい。ポリシラザンをキシレンなどの液体に混合して、基板上に、スピンコートする。
【００５４】
また、塗布された後に熱処理することで絶縁膜となる液体として、ＳＯＧ（ＳｐｉｎＯｎＧｌａｓｓ）膜を挙げることもできる。該ＳＯＧ膜は、シロキサン結合を基本構造とするポリマーで、アルキル基を有する有機ＳＯＧとアルキル基を持たない無機ＳＯＧがあり、アルコールなどが溶媒として使用される。ＳＯＧ膜は平坦化を目的としてＬＳＩの層間絶縁膜に使用されている。有機ＳＯＧ膜は酸素プラズマ処理に対してエッチングされ易く、無機ＳＯＧ膜は数百ｎｍの膜厚でもクラックが発生し易すいなどの問題があり、単層で層間絶縁膜などに使用されることは殆どなく、ＣＶＤ絶縁膜の上層の平坦化層として利用される。この点、ポリシラザンはクラック耐性が高く、また耐酸素プラズマ性があり、単層でもある程度厚い絶縁膜として使用可能である。
【００５５】
液体材料が塗布された基板を第１熱処理部２２に搬送し、１００℃で数分の熱処理を行って膜中の有機溶剤を除去した後、基板を第２熱処理部２３に搬送し、水蒸気雰囲気で温度約３００〜４００℃、約６０分間熱処理することにより、塗布膜がＳｉＯ２に変成される。ここで、例えば、形成する絶縁膜がゲート絶縁膜である場合、ゲート絶縁膜は、ＴＦＴの電気的特性を左右する重要な絶縁膜であるので、膜厚、膜質と同時にシリコン膜との界面特性も制御されなければならない。従って、絶縁膜の塗布形成前のシリコン膜の表面状態を清浄にする前処理室での処理の他に、第３熱処理部２４では、第２の熱処理部２３での上述した熱処理の後に、レーザアニール又はランプアニールによって、第２熱処理部２３での熱処理温度より高い温度にて、短時間の熱処理を行うのが望ましい。
【００５６】
（塗布シリコン膜の形成方法）
次に、塗布半導体膜としてシリコン膜を形成する方法について説明する。
該シリコン膜は、図１に示す装置を用いて製造することができる。塗布された後に熱処理されることでシリコン膜となる液体として、例えば、シクロシランを挙げることができる。また、そのほかに本発明におけるシリコン膜形成において使用可能な液体材料としては、一般式ＳｉｎＸｍ（ここで、ｎは５以上の整数を表し、ｍはｎ又は２ｎ−２又は２ｎの整数を表し、Ｘは水素原子及び／又はハロゲン原子を表す）で表される環系を有するケイ素化合物を必須成分とする溶液が挙げられるが、該溶液に、ｎ−ペンタシラン、ｎ−ヘキサシラン、ｎ−ヘプタシラン等のケイ素化合物が含まれていてもよい。
【００５７】
塗布部２１にて前記液体材料を塗布された基板は、第１熱処理部で溶剤が除去され、次に第２熱処理部２３にて、３００〜５００℃の温度で熱処理され金属シリコン膜が形成される。さらに、第３熱処理部２４にて熱処理され、この熱処理は、レーザアニール又はランプアニールにより高温短時間で行われ、結晶性の良いシリコン膜が形成される。レーザアニールではシリコン膜の溶融結晶化、ランプアニールでは高温での固相結晶化により、第２熱処理部２３のみで熱処理されたものと比較して、シリコン膜の結晶性、緻密性及び他の膜との密着性が向上する。
【００５８】
〔第２の実施形態〕
図６は、本発明の薄膜形成装置の第２の実施形態を示す図である。なお、図６中において図１と同一構成のものには同一の符号を付し、その説明を省略する。本実施形態における薄膜形成装置では、基本的な構成は図１に示す第１の実施の形態と同様であるが、処理部９０の、基板に液体材料を塗布する塗布部９１（塗布工程）においては、スピンコート法にて液体材料を塗布する代わりに、インクジェット法にて液体材料を塗布するようにしている。
【００５９】
図７に、塗布部９１の概略構成を示す。
塗布部９１を構成する塗布装置は、ゲートバルブ１５を介して連設部１３に接続され、かつ、内部の雰囲気を気密に保持するチャンバ（処理室）１００と、基板Ｗを保持する基板ステージ１０１と、基板Ｗに対して液体材料を供給する液体供給系１０２と、飛散した液体材料あるいはダミー滴下された液体材料を捕獲し、廃液として収集する廃液処理系１０３と、チャンバ１００内部に各種雰囲気ガスを供給する供給系１０４と、チャンバ１００内部を排気する排気系１０５とを備えている。なお、チャンバ１００内部に各種雰囲気ガスを供給する供給系１０４と、チャンバ１００内部を排気する排気系１０５とは、塗布部９１の処理室、すなわちチャンバ１００の処理雰囲気を独立して制御するための、前記制御機構の主構成要素となっている。
ここで、液体供給系１０２、廃液処理系１０３、供給系１０４、及び排気系１０５については、それぞれ第１の実施形態で示した塗布部２１に備えられている液体供給系４２、廃液処理系４３、供給系４４、及び排気系４５とほぼ同一構成となっているので、その説明を省略し、塗布部２１と異なる点についてのみ説明する。
【００６０】
塗布部９１では、液体材料は、液体容器５１からＭＦＣ５７を介してディスペンサヘッド１１０に供給され、ディスペンサヘッド１１０に設けられた複数のノズル１１１から、基板Ｗ上に非常に多くのドット３００として塗布される。ディスペンサヘッド１１０と基板ステージ１０１は相対的位置を自由に制御する機構を有しているので、基板Ｗの所望の位置に液体材料を所望の量だけ塗布することが出来る。
【００６１】
図８に、ノズル１１１の詳細断面を示す。
図８は、いわゆるインクジェットプリンタのヘッドと同様な構造であり、ピエゾ素子の振動で液体材料を吐出するようになっている。液体材料は、入り口部３１１から供給口３１２を介してキャビティ部３１３に溜まる。振動板３１５に密着しているピエゾ素子３１４の伸縮により該振動板３１５が動き、キャビティ３１３の体積が減少または増加する。液体材料は、キャビティ３１３の体積が減少するとノズル口３１６から吐出され、キャビティ３１３の体積が増加すると供給口３１２からキャビティ３１３に供給される。ノズル口３１６は、例えば、図９に示すように、２次元的に複数個配列されており、図７に示したように、基板Ｗ又はディスペンサヘッド１１０が相対的に移動することにより、基板全面に液体材料がドット状に塗布されるようになっている。
【００６２】
図９において、ノズル口３１６の配列ピッチは、横方向ピッチＰ１が数１００μｍ、縦方向ピッチＰ２が数ｍｍである。ノズル口３１６の口径は数１０μｍ乃至数１００μｍである。一回の吐出量は数〜数１００ｎｇで、吐出される液体材料の液滴の大きさは直径数〜数１０μｍである。塗布された１つのドットの大きさは、数から数１０μｍの円形である。このドットが互いに重なり合うように一次元的に塗布すれば、数〜数１０μｍ幅の線状パターンに薄膜を形成することができる。この方法は必要なところにだけ薄膜を形成する直接描画法であり、パターニングのためのフォト工程が不要になるだけでなく、液体材料の使用効率が高いという利点がある。液体材料を基板全面に塗布する場合は、前記ドット３００が基板全面に分布するように塗布した後、回転数が数百〜数千ｒｐｍで数秒間基板を回転すれば、均一な膜厚の塗布膜が得られる。塗布膜の膜厚は基板の回転数や回転時間だけでなく、ノズル口３１６の口径及びドット３００のピッチによっても制御可能である。
【００６３】
このインクジェット方式の液体塗布法は、基板全面にドット状に塗布されるため、ドット３００間の液体材料のない部分に液体材料が塗布されるように基板を移動、例えば回転させればよいので、液体材料を効率的に使用することができる。この方式は、第１の実施形態で説明した塗布膜にて形成される導電膜、絶縁膜、半導体膜の形成にも適用できるので、これらの薄膜で形成された薄膜デバイスを利用した画像表示装置や電子機器のコスト低減に非常に大きな効果をもたらすものである。
【００６４】
〔第３の実施形態〕
図１０は、本発明の薄膜形成装置の第３の実施形態を示す図である。なお、図１０中において図１及び図６と同一構成のものには同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態における薄膜形成装置では、基本的な構成は図１及び図６に示す第１及び第２の実施の形態と同様であるが、処理部１２０において、基板に液体材料を塗布する塗布工程として、スピンコート法にて液体材料を塗布する塗布部２１と、インクジェット法にて液体材料を塗布する塗布部９１とをそれぞれ有している。
【００６５】
このような構成によれば、薄膜の種類や形状によって、液体材料の塗布方法を選択することが可能となる。例えば、基板全面に薄膜を形成する場合には、塗布部２１にてスピンコート法を用いて効率良く塗布を実施することが可能である。それに対して、塗布部９１でのインクジェット法による液体塗布では、ノズル口３１６の口径をさらに小さくすることができるので、１０〜２０μｍ幅の線状のパターンに塗布することが可能である。この技術をシリコン膜や導電膜の形成に用いれば、例えばＴＦＴの薄膜形成において、フォトリソグラフィ工程が不要な直接描画が可能となる。ＴＦＴのデザインルールが数１０μｍ程度であれば、この直接描画と塗布方式の薄膜形成技術を組み合わせることにより、ＣＶＤ装置、スパッタ装置、イオン打ち込みやイオンドーピング装置、露光装置、エッチング装置を使用しない液晶表示装置の製造が可能となる。
【００６６】
〔第４の実施形態〕
（半導体装置の形成方法）
図１１〜１３に、半導体装置（例えば、ＴＦＴ）の基本的な製造工程を示す。図１１（ａ）に示すように、シリコン基板２００上に第１絶縁膜（下地絶縁膜）２０１が形成され、さらに、該第１絶縁膜２０１上に第２絶縁膜２０２が形成される。第１絶縁膜２０１及び第２絶縁膜２０２は、それぞれ、例えばポリシラザンを溶媒に混合した第１の液体材料がスピンコート法で塗布され、熱処理によってＳｉＯ２とされることで形成される。
【００６７】
次に、フォトエッチング工程によりシリコン膜形成領域がパターニングされる。第２絶縁膜２０２上には、第１レジスト膜２０３が形成され、該第１レジスト膜２０３のパターンに合わせて第２絶縁膜２０２のシリコン膜領域がエッチングされる。被膜の形成後、シリコン原子を含有した第２の液体材料は、インクジェット法によりシリコン膜形成領域に向けて滴下される。第１レジスト膜２０３の表面を、ＣＦ４プラズマにより撥水性にしておくと、第２の液体材料は、スムースにシリコン膜領域に進入することが可能となる。第２の液体材料の塗布の終了後、１００℃から２００℃の第１の熱処理によって、第２の液体材料に含有していた有機溶剤が除去される。
【００６８】
図１１（ｂ）に示すように、熱処理後、第１レジスト膜２０３は、剥離され、さらに、第２の熱処理及び第３の熱処理によって、シリコン塗布膜は固体化され、結晶性を有するシリコン膜２０４が形成される。
【００６９】
図１１（ｃ）に示すように、シリコン膜２０４の形成後、該シリコン膜２０４及び第２絶縁膜２０２上にゲート絶縁膜となる第３絶縁膜２０５が形成される。第３絶縁膜２０５は、下層の絶縁膜と同様に、例えば、ポリシラザンを溶媒に混合した第１の液体材料をスピンコート法により塗布され、熱処理によりＳｉＯ２に転化されて形成される。
【００７０】
図１２（ｄ）に示すように、第３絶縁膜２０５形成後、図１１（ａ）と同様に、フォトエッチング工程によりゲート電極領域がパターニングされる。第３絶縁膜２０５上には、第２レジスト膜２０６が形成され、ゲート電極形成領域がパターニングされる。このとき、第２レジスト膜２０６の表面を、フッ素含有ガスを用いたプラズマで処理することにより、レジスト表面を撥液性にさせる表面処理を行っても良い。該表面処理後、金等の金属粒子が含有された第３の液体材料を、液滴吐出法によりゲート電極領域に向けて滴下する。第２レジスト膜２０６の表面は、プラズマ処理によるフッ化作用で撥水性を有し、さらに、第３の液体材料が接触する第３絶縁膜２０５の表面は親水性を有するので、第３の液体材料は、スムースにシリコン膜領域に進入することが可能となる。第３の液体材料の塗布の終了後、第１の熱処理によって、第３の液体材料に含有していた有機溶剤が除去される。この第１の熱処理の加熱温度は、約１００℃、加熱時間は、約数分間である。
【００７１】
図１２（ｅ）に示すように、第１の熱処理後、第２レジスト膜２０６は、剥離され、さらに、第２の熱処理によって、ゲート電極膜は微密化され、ゲート電極２０７が形成される。ゲート電極２０７の形成後、シリコン膜２０４に向けて不純物の注入が行われ、シリコン膜２０４には、不純物が高濃度にドープされたソース領域２０４Ｓ及びドレイン領域２０４Ｄと、ソース領域２０４Ｓとドレイン領域２０４Ｄとの間のチャネル領域２０４Ｃとが形成される。
【００７２】
図１２（ｆ）に示すように、シリコン膜２０４への不純物注入の終了後、第３絶縁膜２０５、及びゲート電極２０７上に、層間絶縁膜となる第４の絶縁膜２０８が形成される。第４絶縁膜２０８は、下層の絶縁膜と同様に、例えば、ポリシラザンを溶媒に混合した第１の液体材料をスピンコート法により塗布され、熱処理によりＳｉＯ２に転化されて形成される。ここで、さらに熱処理を加え、各種絶縁膜の緻密化と、注入した不純物の活性化を図る。
【００７３】
図１２（ｇ）に示すように、第４の絶縁膜２０８上には、コンタクトホールを形成するための第３レジスト膜２０９が形成され、該レジスト膜２０９をマスクにして絶縁膜２０８および絶縁膜２０５をエッチングし、コンタクトホールを開口する。
【００７４】
図１３（ｈ）に示すように、コンタクトホール形成後、さらに第３レジスト膜２０９に追加露光してソース電極及びドレイン電極の形成領域をパターニングする。
【００７５】
図１３（ｉ）に示すように、電極パターン領域形成後、アルミニウム等の金属粒子が含有された第４の液体材料を、液滴吐出法によりソース・ドレイン各電極領域に向けて滴下する。第３レジスト膜２０９の表面は、プラズマ処理により撥水性を有し、さらに、第４の液体材料が接触する第４絶縁膜２０８の表面は親水性を有するので、第４の液体材料は、スムースにソース・ドレイン各電極領域に進入することが可能となる。第４の液体材料の塗布の終了後、第１の熱処理によって、第４の液体材料に含有していた有機溶剤が除去され、固体状の金属膜が形成される。この熱処理の加熱温度は、１００℃〜２００℃である。
【００７６】
図１３（ｊ）に示すように、第１の熱処理後、第４レジスト膜２０９は、剥離され、さらに、第２の熱処理によって、金属膜は焼成され、低抵抗のソース電極２１１とドレイン電極２１０とが形成される。電極形成後、最上層に保護膜（保護用絶縁層）２１２が形成される。
【００７７】
なお、この第４の実施形態では、半導体装置の製造方法として説明したが、電気光学装置に用いられるアクティブマトリクス基板であるＴＦＴ基板や、同様にアクティブマトリクス基板としてＭＩＭ（金属−絶縁−金属）、ＭＩＳ（金属−絶縁−シリコン）などの他の２端子、３端子素子を画素スイッチング素子とするものにも適用できる。電気光学装置に用いられるアクティブマトリクス基板には、画素電極として透明導電膜が必要になるが、この透明導電膜は塗布型のＩＴＯ膜を用いて形成することができる。このようなＩＴＯ膜は、上記の電極パターンの形成と同じ方法によって形成することができる。また、ＭＩＭを用いたアクティブマトリクス基板の薄膜積層構造は半導体層を含まず、導電層と絶縁層のみで構成されるが、この場合にも本発明を適用できる。
また、例えば有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）などの電気光学装置の製造や、一般的なＬＳＩの製造にも適用可能であり、さらには、前記以外の半導体層を含む種々の薄膜積層構造を有する薄膜デバイスにも本発明は適用可能である。さらには、配線を有する基板を製造する際における配線形成にも、本発明が適用できる。この場合においては、金属材料を含有する液体材料の塗布によって金属配線が基板に形成されることにより、回路基板（例えば上述のアクティブマトリクス基板）が製造される。
【００７８】
〔第５の実施形態〕
（電気光学装置）
次に、本発明の適用例として、有機ＥＬ装置の製造例について説明する。
図１４は、前記薄膜形成装置によって形成された半導体装置を有する有機ＥＬ装置の断面図であり、まずこの有機ＥＬ装置の概略構成を説明する。
図１４に示すようにこの有機ＥＬ装置３０１は、基板３１１、回路素子部３２１、画素電極３３１、バンク部３４１、発光素子３５１、陰極３６１（対向電極）、および封止基板３７１から構成された有機ＥＬ素子３０２に、フレキシブル基板（図示略）の配線および駆動ＩＣ（図示略）を接続したものである。回路素子部３２１は、ＴＦＴ等からなるアクティブ素子３２２を基板３１１上に形成し、複数の画素電極３３１を回路素子部３２１上に整列させて構成されたものである。ここで、ＴＦＴ等からなるアクティブ素子３２２は、その一部が前記の薄膜塗布装置によって形成されたものであり、具体的には図１１〜図１３に示したような工程で形成されたものである。
【００７９】
また、各画素電極３３１間にはバンク部３４１が格子状に形成されており、バンク部３４１により生じた凹部開口３４４に、発光素子３５１が形成されている。陰極３６１は、バンク部３４１および発光素子３５１の上部全面に形成されている。封止用基板３７１は外界の水分や酸素などの浸入により、発光素子やＴＦＴ素子が劣化するのを防止するために設けられるものである。
有機ＥＬ素子を含む有機ＥＬ装置３０１の製造プロセスは、バンク部３４１を形成するバンク部形成工程と、発光素子３５１を適切に形成するためのプラズマ処理工程と、発光素子３５１を形成する発光素子形成工程と、陰極３６１を形成する対向電極形成工程と、封止用基板３７１を陰極３６１上に積層して封止する封止工程とを備えている。
【００８０】
発光素子形成工程は、凹部開口３４４、すなわち画素電極３３１上に正孔注入層３５２および発光層３５３を形成することにより発光素子３５１を形成するもので、正孔注入層形成工程と発光層形成工程とを具備している。そして、正孔注入層形成工程は、正孔注入層３５２を形成するための第１組成物を各画素電極３３１上に吐出する第１吐出工程と、吐出された第１組成物を乾燥させて正孔注入層３５２を形成する第１乾燥工程とを有し、発光層形成工程は、発光層３５３を形成するための第２組成物を正孔注入層３５２の上に吐出する第２吐出工程と、吐出された第２組成物を乾燥させて発光層３５３を形成する第２乾燥工程とを有している。
【００８１】
この有機ＥＬ装置３０１においては、そのアクティブ素子３２２として第４の実施形態で示したような半導体装置（ＴＦＴ）が用いられており、したがってこの有機ＥＬ装置３０１によれば、低コストで高性能の半導体装置を備えていることにより、この有機ＥＬ装置３０１自体も低コストで高性能のものとなる。
なお、本発明が適用される電気光学装置としては、前記のものに限定されることなく、上述のごとく例えば電気泳動装置や液晶表示装置、プラズマディスプレイ装置など種々のものにも適用可能であることは言うまでもない。
【００８２】
〔第６の実施形態〕
（電子機器）
第６の実施形態として、本発明の電子機器の具体例について説明する。
図１５（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。
図１５（ａ）において、６００は、内部に第４の実施形態の方法で製造された半導体装置を備えた携帯電話本体を示し、６０１は、同じく第４の実施形態の方法で製造された半導体装置を備えた有機ＥＬ装置からなる表示部を示している。
図１５（ｂ）は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。
図１５（ｂ）において、７００は情報処理装置、７０１はキーボードなどの入力部、７０３は、第４の実施形態の方法で製造された半導体装置を備えた情報処理本体、７０２は、第４の実施形態の方法で製造された半導体装置を備えた有機ＥＬ装置からなる表示部を示している。
図１５（ｃ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。
図１５（ｃ）において、８００は時計本体を示し、８０１は第４の実施形態の方法で製造された半導体装置を備えた有機ＥＬ装置からなる表示部を示している。
図１５（ａ）〜（ｃ）に示す電子機器は、前記実施形態の半導体装置もしくは有機ＥＬ装置を備えたものであるので、低コストで高性能の半導体装置を備えていることにより、これら電子機器自体も低コストで高性能のものとなる。
【００８３】
以上、本発明の薄膜の形成方法、薄膜形成装置、半導体装置の製造方法、半導体装置、電気光学装置、並びに電子機器について説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計自由に変更が可能である。
例えば、前記第１の実施形態の薄膜形成装置では、図１に示したように処理部１１に連設部１３を連設した構成としたが、本発明は、これに限定されることなく、図１６に示すように、連接部を設けずに、処理部１１をローダ１０からアンローダ１２まで直接連続（連通）させた構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態による薄膜形成装置を示す概略図である。
【図２】前処理部の概略図である。
【図３】スピンコートの概略図である。
【図４】第１熱処理部の概略図である。
【図５】第２熱処理部の概略図である。
【図６】第２実施形態による薄膜形成装置を示す概略図である。
【図７】インクジェット処理部の概略図である。
【図８】図７におけるディスペンサヘッドの部分拡大図である。
【図９】図７におけるディスペンサヘッドの部分拡大図である。
【図１０】第３実施形態による薄膜形成装置を示す概略図である。
【図１１】半導体装置の製造工程図である。
【図１２】半導体装置の製造工程図である。
【図１３】半導体装置の製造工程図である。
【図１４】有機ＥＬ装置の側断面図である。
【図１５】第５の実施形態による電子機器の例を示す斜視図である。
【図１６】他の実施形態による薄膜形成装置を示す概略図である。
【符号の説明】
２１…塗布部（塗布装置）、２２…第１熱処理部（熱処理装置）、
２３…第２熱処理部（熱処理装置）、２４…第３熱処理部（熱処理装置）、
４２…液体供給系、４３…廃液処理系（廃液収容機構）、５１…液体容器、
５２…洗浄機構、５３，１１１…ノズル、６０…洗浄液容器（容器）、
７１…１次容器（第１の容器）、７２…２次容器（第２の容器）、
９１…塗布部（塗布装置）、Ｗ…基板
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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