(57)【要約】【課題】基板に塗布された薬液中に分散している薄膜材料の微粒子が凝集する前に、該基板を所定の温度雰囲気中に曝して薬液を乾燥し、均一な薄膜を形成しようとする薄膜形成方法及びパターン形成方法並びにパターン形成装置を提供することである。【解決手段】基板の一面に薄膜材料の微粒子を分散させた薬液を均一に塗布する工程と、該基板に塗布された薬液中に分散している薄膜材料の微粒子が凝集する前に、上記基板を所定の温度雰囲気中に曝して上記薬液を乾燥させる工程と、を実行し均一な薄膜を形成するものである。【選択図】　　　図１
2004066138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の一面に薄膜材料の微粒子を分散させた薬液を均一に塗布する工程と、
該基板に塗布された薬液中に分散している薄膜材料の微粒子が凝集する前に、前記基板を所定の温度雰囲気中に曝して前記薬液を乾燥させる工程と、
を実行し均一な薄膜を形成することを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項２】
前記薬液の塗布は、基板面に対して相対的に二次元移動するスプレーノズルで薬液を噴霧して行うことを特徴とする請求項１記載の薄膜形成方法。
【請求項３】
前記スプレーノズルは、導入された高圧気体の高速噴射で負圧となった薬液送入口より吸引される薬液を前記高速噴射する気体で破砕し、微粒子化して噴射するノズルであることを特徴とする請求項２記載の薄膜形成方法。
【請求項４】
基板の一面に薄膜材料の微粒子を分散させた薬液を均一に塗布する工程と、
該基板に塗布された薬液中に分散している薄膜材料の微粒子が凝集する前に、前記基板を所定の温度雰囲気中に曝して前記薬液を乾燥させる工程と、
薬液が乾燥して基板の一面に形成された均一な薄膜を、所定の形状の開口部を形成したハードマスクで覆う工程と、
該ハードマスクで覆われた基板の前記開口部に対応する不要部位の薄膜をエッチングして除去し、所定形状の薄膜パターンを形成する工程と、
を実行することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項５】
基板の一面に薄膜材料の微粒子を分散させた薬液を均一に塗布する工程と、
該基板に塗布された薬液中に分散している薄膜材料の微粒子が凝集する前に、前記基板を所定の温度雰囲気中に曝して前記薬液を乾燥させる工程と、
薬液が乾燥して基板の一面に形成された均一な薄膜に対して相対的に二次元移動可能にされたレーザビームを照射して不要部位の薄膜を除去し、所定形状の薄膜パターンを描画形成する工程と、
を実行することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項６】
基板の一面に薄膜材料の微粒子を分散させた薬液を均一に塗布する薬液塗布部と、
所定の温度雰囲気の空間部を備え、該空間部内に前記薬液が塗布された基板を保持し、該薬液を乾燥させて均一な薄膜を形成する乾燥部と、
前記基板の一面に形成された薄膜の不要部位を除去して所定の形状の薄膜パターンを形成するパターン形成部と、
前記薬液塗布部、乾燥部及びパターン形成部に対して前記基板を搬入、搬出する搬送手段と、を備え
前記搬送手段は、前記基板面への薬液塗布後で該薬液中に分散された薄膜材料の微粒子が凝集する前に、前記薬液が塗布された基板を前記薬液塗布部から前記乾燥部に搬送することを特徴とするパターン形成装置。
【請求項７】
前記薬液塗布部は、基板面に対して相対的に二次元移動しながら薬液を噴霧するするスプレーノズルを備えていることを特徴とする請求項６記載のパターン形成装置。
【請求項８】
前記スプレーノズルは、導入された高圧気体の高速噴射で負圧となった薬液送入口より吸引される薬液を前記高速噴射する気体で破砕し、微粒子化して噴射するノズルであることを特徴とする請求項７記載のパターン形成装置。
【請求項９】
前記パターン形成部は、薬液が乾燥して基板の一面に形成された均一な薄膜を、所定の形状の開口部を形成したハードマスクで覆い、前記開口部に対応する部位の薄膜をエッチングして除去し、所定形状の薄膜パターンを形成するようにしたことを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載のパターン形成装置。
【請求項１０】
前記パターン形成部は、二次元移動可能に設置されたレーザ光源を駆動して、前記基板の一面に形成された薄膜に対してレーザビームを照射し、所定の部位に所定形状の薄膜パターンを描画形成するようにしたことを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載のパターン形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板面に薄膜を形成する方法に関し、詳しくは、基板に塗布された薬液中に分散している薄膜材料の微粒子が凝集する前に、該基板を所定の温度雰囲気中に曝して薬液を乾燥し、均一な薄膜を形成しようとする薄膜形成方法及びパターン形成方法並びにパターン形成装置に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の薄膜形成方法は、例えば回転手段で基板を水平に保持して回転させ、ノズルで基板の略中心部に薄膜材料の微粒子を分散させた薬液を適量滴下し、遠心力で上記薬液を基板の外周縁部に向かって流動させて薄膜を形成するようにしたスピンコート法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来のスピンコート法による薄膜形成方法においては、基板上に滴下した薬液の約９５％以上が遠心力により基板の外周縁部より振り切られて排除されており、無駄が多かった。特に、有機ＥＬ素子等に用いられる高分子有機材料は高価であるため、このような薄膜材料を分散させた薬液の多くが無駄に消費される薄膜形成方法はコストアップとなっていた。
【０００４】
また、ディップ法、ダイコーター法またはスプレー噴霧法において、薬液塗布後に自然乾燥の時間を要するような場合には、基板面内における温度分布のむらや空気の対流乱れ等により薬液の乾燥速度に面内ばらつきが発生し、乾燥速度の遅い部分に薄膜材料の微粒子が凝集し薄膜の膜厚むらが生じることがあった。これについて、特開２００１−２９７８７６号公報には、５０℃程度に加熱した基板に対してスプレーノズルで薬液を噴霧し、薬液を即乾燥させることにより、薄膜材料の微粒子の凝集を無くして均一な膜形成のできることが開示されている。しかし、この場合、薬液噴霧で基板温度は瞬間的に低下する。従って、薬液噴霧を大口径の基板に対して連続的に実施すれば、基板面内の温度分布にばらつきが生じ、その結果、薄膜材料の微粒子の凝集が発生し、厳密には均一な薄膜形成ができ難かった。
【０００５】
さらに、基板に対する付着力の弱い薄膜や、水溶性の薄膜においては、所定の形状のパターンを形成する場合に、レジスト等の有機樹脂からなるマスクを使用したとき、マスクを現像して形成する際に上記薄膜も一緒に洗い流されてしまうことがあった。そこで、このような場合には、所定の部位に所定の形状の開口部を設けたメタルマスク等のハードマスクを使用して基板面を覆い、ハードマスクの上方から基板面に対してスプレーノズル等で薬液を噴霧し、上記開口部を通して基板面に所定形状の薄膜パターンを形成する方法が採られる。しかし、薬液の粘度が低い場合、ハードマスクの裏面に薬液が滲入し薄膜パターンの端部の形状がぼけてしまうことがあった。また、隣接パターンが近接している場合には、ハードマスクの裏面に滲入した薬液によって薄膜パターンが短絡することがあった。さらに、マスク面上に付着した薬液が、塗布後流れ出し上記開口部に浸入して薄膜パターンの膜厚むらを発生させることがあった。
【０００６】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、基板に塗布された薬液中に分散している薄膜材料の微粒子が凝集する前に、該基板を所定の温度雰囲気中に曝して薬液を乾燥し、均一な薄膜を形成しようとする薄膜形成方法及びパターン形成方法並びにパターン形成装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による薄膜形成方法は、基板の一面に薄膜材料の微粒子を分散させた薬液を均一に塗布する工程と、該基板に塗布された薬液中に分散している薄膜材料の微粒子が凝集する前に、上記基板を所定の温度雰囲気中に曝して上記薬液を乾燥させる工程と、を実行し均一な薄膜を形成するものである。
【０００８】
このような方法により、基板の一面に均一に塗布された薬液中に分散している薄膜材料の微粒子が凝集する前に、所定の温度雰囲気中に上記基板を曝し、該基板の全体に塗布された薬液を均一な温度下で同時に乾燥させる。これにより、薬液に分散された薄膜材料の微粒子を凝集させることなく均一な薄膜形成をする。
【０００９】
また、上記薬液の塗布は、基板面に対して相対的に二次元移動するスプレーノズルで薬液を噴霧して行うものである。これにより、スプレーノズルを基板に対して相対的に二次元移動して所要の部分に薬液を噴霧して塗布し、薬液の無駄な使用を抑制する。
【００１０】
さらに、上記スプレーノズルは、導入された高圧気体の高速噴射で負圧となった薬液送入口より吸引される薬液を上記高速噴射する気体で破砕し、微粒子化して噴射するノズルである。これにより、高圧気体の高速噴射で薬液送入口に負圧を発生させ、薬液送入口から薬液を吸引し、この薬液を高速噴射する気体で破砕し、微粒子化して噴射する。
【００１１】
また、本発明によるパターン形成方法は、基板の一面に薄膜材料の微粒子を分散させた薬液を均一に塗布する工程と、該基板に塗布された薬液中に分散する薄膜材料の微粒子が凝集する前に、上記基板を所定の温度雰囲気中に曝して上記薬液を乾燥させる工程と、薬液が乾燥して基板の一面に形成された均一な薄膜を、所定の形状の開口部を形成したハードマスクで覆う工程と、該ハードマスクで覆われた基板の上記開口部に対応する不要部位の薄膜をエッチングして除去し、所定の薄膜パターンを形成する工程と、を実行するものである。
【００１２】
このような方法により、基板の一面に均一に塗布された薬液中に分散している薄膜材料の微粒子が凝集する前に、所定の温度雰囲気中に上記基板を曝し、該基板の全体に塗布された薬液を均一な温度下で同時に乾燥させて基板の一面に均一な薄膜を形成し、所定の開口部を備えたハードマスクで該薄膜を覆い、上記開口部に対応した不要部位の薄膜をエッチングして所定形状の薄膜パターンを形成する。
【００１３】
また、本発明のパターン形成方法は、基板の一面に薄膜材料の微粒子を分散させた薬液を均一に塗布する工程と、該基板に塗布された薬液中に分散している薄膜材料の微粒子が凝集する前に、上記基板を所定の温度雰囲気中に曝して上記薬液を乾燥させる工程と、薬液が乾燥して基板の一面に形成された薄膜に対して相対的に二次元移動可能にされたレーザビームを照射して不要部位の薄膜を除去し、所定形状の薄膜パターンを描画形成する工程と、を実行するものである。
【００１４】
このような方法により、基板の一面に均一に塗布された薬液中に分散している薄膜材料の微粒子が凝集する前に、所定の温度雰囲気中に上記基板を曝し、該基板の全体に塗布された薬液を均一な温度下で同時に乾燥させて基板の一面に均一な薄膜を形成し、レーザビームを基板に対して相対的に二次元移動させて基板の一面に形成された薄膜に対して照射して不要部位の薄膜を除去し、所定形状の薄膜パターンを描画して形成する。
【００１５】
また、本発明によるパターン形成装置は、基板の一面に薄膜材料の微粒子を分散させた薬液を均一に塗布する薬液塗布部と、所定の温度雰囲気の空間部を備え、該空間部内に上記薬液が塗布された基板を保持し、該薬液を乾燥させて均一な薄膜を形成する乾燥部と、上記基板の一面に形成された薄膜の不要部位を除去して所定の形状の薄膜パターンを形成するパターン形成部と、上記薬液塗布部、乾燥部及びパターン形成部に対して上記基板を搬入、搬出する搬送手段とを備え、上記搬送手段は、上記基板面への薬液塗布後で該薬液中に分散された薄膜材料の微粒子が凝集する前に、上記薬液が塗布された基板を上記薬液塗布部から上記乾燥部に搬送するものである。
【００１６】
このような構成により、薬液塗布部で基板の一面に薄膜材料の微粒子を分散させた薬液を均一に塗布し、該薬液中に分散された薄膜材料の微粒子が凝集する前に搬送手段で薬液が塗布された基板を薬液塗布部から乾燥部に搬送し、所定の温度雰囲気中に上記基板を曝し、該基板の全体に塗布された薬液を均一な温度下で同時に乾燥させて基板の一面に均一な薄膜を形成し、該薄膜が形成された基板を搬送手段でパターン形成部に搬送し、パターン形成部で基板の一面に形成された薄膜の不要部位を除去して所定形状の薄膜パターンを形成する。
【００１７】
さらに、上記薬液塗布部は、基板面に対して相対的に二次元移動しながら薬液を噴霧するするスプレーノズルを備えたものである。これにより、スプレーノズルを基板に対して相対的に二次元移動して所要の部分に薬液を噴霧して塗布し、薬液の無駄な使用を抑制する。
【００１８】
さらにまた、上記スプレーノズルは、導入された高圧気体の高速噴射で負圧となった薬液送入口より吸引される薬液を上記高速噴射する気体で破砕し、微粒子化して噴射するノズルである。これにより、高圧気体の高速噴射で薬液送入口に負圧を発生させ、薬液送入口から薬液を吸引し、この薬液を高速噴射する気体で破砕し、微粒子化して噴射する。
【００１９】
そして、上記パターン形成部は、薬液が乾燥して基板の一面に形成された均一な薄膜を、所定の部位に所定の形状の開口部を形成したハードマスクで覆い、上記開口部に対応する部位の薄膜をエッチングして除去し、所定形状の薄膜パターンを形成するようにしたものである。これにより、所定の部位に所定の形状の開口部を備えたハードマスクで基板の一面に形成された薄膜を覆い、上記開口部に対応する部位の薄膜をエッチングし、所定形状の薄膜パターンを形成する。
【００２０】
または、上記パターン形成部は、二次元移動可能に設置されたレーザ光源を駆動して、上記基板の一面に形成された薄膜に対してレーザビームを照射し、所定の部位に所定形状の薄膜パターンを描画形成するようにしたものである。これにより、レーザ光源を二次元移動しながら該レーザ光源で基板の一面に形成された薄膜に対してレーザビームを照射し、所定の部位に所定形状の薄膜パターンを描画して形成する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明による薄膜形成方法の実施の形態を示すフローチャートである。この薄膜形成方法は、基板の一面に薄膜材料の微粒子を分散させた薬液を均一に塗布し、該基板に塗布された薬液中に分散している薄膜材料の微粒子が凝集する前に、上記基板を所定の温度雰囲気中に曝して上記薬液を乾燥させ、均一な薄膜を形成するものである。その具体的一例は、先ず、ステップＳ１で洗浄された基板１が供給される。次に、ステップＳ２では、図２に示すように、受け入れられた基板１が、薄膜形成面を上にして、薬液塗布部のステージ２上に載置され、基板１の上面に薄膜材料の微粒子を分散させた薬液３が均一に塗布される。
【００２２】
上記薬液３の塗布は、基板１に対して相対的に二次元移動するように基板１の上方に配設されたスプレーノズル４で、基板１の表面に向けて薬液３を噴霧して行われる。上記スプレーノズル４は、導入された高圧気体の高速噴射で負圧となった後述の薬液送入口５（図３参照）より吸引される上記薬液３を上記高速噴射する気体で破砕し、微粒子化して噴射するノズルである。その具体的構成は、例えば、図３に示すように、スプレーノズル４の側面部に薬液送入口５が形成され、この薬液送入口５に薬液供給パイプ６（図２参照）が接続できるようにされ、スプレーノズル４の軸心部の後端には高圧気体送入口７が形成され、この高圧気体送入口７に高圧気体供給パイプ８（図２参照）が接続できるようにされている。
【００２３】
この状態で、図２に示すコンプレッサ９の運転により高圧気体供給パイプ８を介して送られた高圧気体は、図３に示す高圧気体送入口７からスプレーノズル４の軸心部に流入し、小口径の一次気体噴出口１０を通って高速噴射し、内部混合室１１に入る。このとき、薬液供給パイプ６が接続された薬液送入口５の位置にベンチュリ管の原理により負圧が生じる。ここで、図２に示すバルブＶＲ１が開かれ薬液供給タンク１２から薬液供給パイプ６を介して薬液３が供給されると、薬液３は薬液送入口５より内部混合室１１内に吸引される。上記一次気体噴出口１０から噴出する高速気体は、薬液送入口５より吸引する薬液３を破砕し、広くなった内部混合室１１の中で薬液３と混合され、流速を落としてスプレーノズル先端の噴出口１３から噴射される。なお、薬液３の噴霧を連続して行うためには、図２のバルブＶＲ２を開いて、正圧供給手段１４により薬液供給タンク１２に正圧を付与し、図３に示す薬液送入口５における負圧Ｐ１に対して図２に示す薬液供給タンク１２の液面上部の圧力Ｐ２が常に所定の圧だけ高くなるように調整すれば可能となる。
【００２４】
一方、図４に示すように、上記高圧気体送入口７からスプレーノズル４内に流入した高圧気体は、スプレーノズル４内の軸心部の外側に形成された二次気体通路１５を通って、スプレーノズル４の先端部にスパイラル状に形成された二次気体噴出溝１６に至り、高速な旋回流となって噴射される。このとき、上記噴出口１３から噴射される薬液３を二次混合しながら破砕粒子化して前方に噴射する。なお、図３及び図４では、旋回流を発生するスプレーノズルの例を示したが、本発明はこれに限られず、旋回流を発生しない通常のスプレーノズルであってもよい。
【００２５】
次に、ステップＳ３では、基板１の全面に亘って薬液３が均一に塗布されると、薬液３中の薄膜材料の微粒子が凝集する前に、基板１は、例えば、恒温槽のような室内が８０℃〜１５０℃程度の一定温度に保たれ均一な温度分布の雰囲気中に曝されて、基板１に塗布された薬液３を基板１の面のいずれの部位についても同時に乾燥させる。これにより、基板１の全面に均一に被着されて薄膜が形成される。なお、塗布される薄膜材料によっては、薬液３の乾燥後にさらに高い温度で薄膜を焼成し、安定化させるようにしてもよい。
そして、薬液３が乾燥され基板１に均一な薄膜が形成されると、ステップＳ４に進んで、基板１が搬出手段または人の手により搬出される。
【００２６】
このように、上記薄膜形成方法によれば、薬液３を均一に塗布した基板１を薬液３の塗布後で薬液３中に分散した薄膜材料の微粒子が凝集する前に、所定の温度に保持され均一な温度分布を有するようにされた雰囲気中に入れるようにしているので、基板１に対して均一に所定の温度が作用し、塗布された薬液３を基板１のいずれの部位においても同時に乾燥させることができる。したがって、薬液３中に分散された薄膜材料の微粒子を凝集させることなく、基板１の表面に均一に被着させた状態で薄膜形成することができる。
【００２７】
図５は、本発明によるパターン形成方法の実施の形態を示すフローチャートである。このパターン形成方法は、基板の一面に形成された均一な薄膜を、所定の形状の開口部を形成したハードマスクで覆い、該ハードマスクで覆われた基板の上記開口部に対応する部位の薄膜をエッチングして除去し、所定形状の薄膜パターンを形成するものである。ここで、ステップＳ１１〜Ｓ１３は、前述の薄膜形成方法におけるステップＳ１〜Ｓ３と同様に実行される。そして、ステップＳ１３で基板１の一面に均一な薄膜が形成されると、ステップＳ１４に進んで、図６に示すように、所定の位置に所定の形状の開口部１８が形成された、例えば、メタルマスクや石英マスク等のハードマスク１９を上記基板１に対して位置決めして載置し、該ハードマスク１９で基板１上に形成された薄膜１７を覆う。
【００２８】
次に、ステップＳ１５では、上記マスキングされた基板１はプラズマ中に曝され、上記ハードマスク１９の開口部１８に対応する部位の薄膜１７がプラズマイオンの衝突によってエッチングされて除去され、基板１上の所定位置に所定の薄膜パターンが形成される。具体的一例は、真空装置の真空室内で対向配置された電極間に上記マスキングされた基板１を配置し、真空室内を所定の真空度まで引いた後、アルゴン等の不活性ガスを所定の圧力となるまで導入し、上記電極間に高圧電力を印加してアルゴンガスをプラズマ化させ、アルゴンのプラズマイオンを上記ハードマスク１９の開口部１８を通して薄膜１７に衝突させて、対応部の薄膜１７をエッチングするものである。または、薄膜１７が有機物の場合は、アルゴンガスではなく酸素ガスを導入してプラズマ化し、酸素イオンを薄膜１７の有機物と反応させて二酸化炭素として除去する、いわゆるアッシング方法も適用できる。
【００２９】
そして、ステップＳ１６では、薄膜パターンの形成された基板１は、搬出手段または人の手により搬出される。こうして、パターン形成の一連の工程が終了する。
【００３０】
このように、上記パターン形成方法は、所定の位置に所定の形状の開口部１８を設けたハードマスク１９で上記薄膜形成された基板１の薄膜を覆い、プラズマ中で上記開口部１８に対応する部位の薄膜をエッチング（アッシング含む）して除去し、薄膜パターンを形成するようにしているので、基板１に対する付着力の弱い薄膜であっても、また水溶性の薄膜であっても所定の形状の薄膜パターンを容易に形成することができる。さらに、レジストマスクを作製する必要がないので、製造工程が短縮されパターン形成工程の効率向上が図れる。
【００３１】
図７は、本発明によるパターン形成方法の他の実施の形態を示すフローチャートである。このパターン形成方法は、基板の一面に形成された均一な薄膜に対して相対的に二次元移動可能にされたレーザビームを照射し、所定の部位に所定形状の薄膜パターンを描画形成するものである。ここで、ステップＳ２１〜Ｓ２３は、前述の薄膜形成方法におけるステップＳ１〜Ｓ３と同様に実行される。そして、ステップＳ２３で基板１の一面に均一な薄膜が形成されると、ステップＳ２４に進んで、レーザビームを二次元移動させて基板１面上の薄膜に照射し、不要な部位の薄膜を高温で焼きガス化して除去し、所定形状の薄膜パターンを直接描画して形成する。そして、ステップＳ２５では、薄膜パターンの形成された基板１は、搬出手段または人の手により搬出される。こうして、パターン形成の一連の工程が終了する。
【００３２】
このように、上記パターン形成方法は、基板１に形成された薄膜１７に対してレーザビームで直接描画し、薄膜パターンを形成するようにしているので、基板１に対する付着力の弱い薄膜であっても、また水溶性の薄膜であっても所定の形状の薄膜パターンを容易に形成することができる。さらに、レジストマスクを作製する必要がないので、製造工程が短縮されパターン形成工程の効率向上が図れる。
【００３３】
図８は、本発明によるパターン形成装置の実施の形態を示す説明図である。このパターン形成装置は、基板の一面に均一な薄膜を塗布して形成し、該薄膜のうち不要な部位の薄膜を除去して所定の形状の薄膜パターンを形成するもので、搬送手段としてのロボット２０を中心としてその周囲に、基板受入部２１、薬液塗布部２２、乾燥部２３、パターン形成部２４、基板搬出部２５等の各工程部をこの順に円形に配置して備えたものである。
【００３４】
上記ロボット２０は、基板１を自動搬送するものであり、駆動源で回転される中心軸２６を中心に回動すると共に伸縮するアーム２７を備えている。そして、該アーム２７の先端部に基板１を保持して搬送するようにされている。
【００３５】
上記ロボット２０を中心にその周囲に配列された各工程部の先頭位置には、基板受入部２１が設けられている。この基板受入部２１は、他所より自動搬送されて来る基板１または人の手により供給される基板１を一旦受け入れる所であり、例えば、収納ラックに複数枚収納された基板１を、上記ロボット２０が保持できるように一枚づつ順次供給できるようにしたものである。
【００３６】
上記基板受入部２１の隣には、薬液塗布部２２が設けられている。この薬液塗布部２２は、基板１の表面に薄膜材料の微粒子を分散させた薬液３を均一に塗布する所であり、図２に示すように、基板１を載置して保持するステージ２と、該ステージ２の上方に二次元移動可能に配設され上記薬液３を基板１の表面に向けて噴霧するスプレーノズル４と、該スプレーノズル４の二次元移動を制御する図示省略の制御部とを有している。スプレーノズル４には、薬液３を薬液供給タンク１２より供給するための薬液供給パイプ６と、コンプレッサ９により窒素またはエアー等の高圧気体を供給する高圧気体供給パイプ８とが接続されており、高速気体で破砕され微粒子化された薬液３を噴出口１３より基板１の表面に向けて噴霧できるようにされている。
【００３７】
さらに、上記薬液塗布部２２の隣には、乾燥部２３が設けられている。この乾燥部２３は、基板１の表面に塗布された薬液３を乾燥させ、薬液３に分散された薄膜材料の微粒子を基板１の表面に被着させて薄膜を形成するところであり、均一な温度分布を有する所定の温度雰囲気の空間部を備えた、例えば恒温槽である。上記空間部には、基板１を保持する受け皿またはステージ等の保持部が設けられており、該保持部の基板１の面に対向する部位には、乾燥空気の流通を確保するための穴が形成されている。また、空間部の温度は、ヒーターの電流を制御して一定温度に保持できるようになっている。
【００３８】
さらにまた、上記乾燥部２３の隣には、パターン形成部２４が設けられている。このパターン形成部２４は、基板１の表面に形成された薄膜１７に対して、不要な部分の薄膜１７を除去して所定の形状の薄膜パターンを形成するところであり、例えばプラズマエッチング装置である。このプラズマエッチング装置は、互いに対向して配置された電極を内部に備えた真空室を有し、該真空室には、排気口及びガス導入口を備え、真空室内の空気の排気とアルゴンや酸素または他の反応性ガス等の高圧ガスが導入できるようになっている。上記電極は、別に備えた高周波または直流電源に接続されている。そして、上記電極間には、基板１を載置して保持するためのステージが設けられている。なお、該ステージに載置される基板１の薄膜上には、ハードマスク１９が載置されるが、これは人の手によって行っても、マスク搬送手段を設けてハードマスク１９を自動搬送して行ってもよい。
【００３９】
また、このパターン形成部２４は、上述のプラズマエッチング装置に限られず、例えば、レーザビームを二次元走査して所定の部位に所定の形状の薄膜パターンを残して描画形成するようにしてもよい。この場合、上記パターン形成部２４は、基板１を載置するステージと、その上方に二次元移動可能に設けられたレーザ光源と、該レーザ光源の二次元移動を制御する制御部とを備えて構成される。なお、レーザ光源を移動するのではなく、ステージを二次元移動できるようにしてもよい。この場合、上記制御部はステージの移動を制御することになる。
【００４０】
そして、上記パターン形成部２４の隣には、基板搬出部２５が設けられている。この基板搬出部２５は、薄膜パターンが形成された基板１を搬出するところであり、例えば、設置された収納ラックに、パターン形成工程を終了した基板１を順次収納できるようになっている。
【００４１】
次に、このように構成されたパターン形成装置の動作について説明する。
先ず、洗浄された基板１が、基板受入部２１に供給される。このとき、基板１は、例えば収納ラック等に複数枚収納され、ロボット２０の対向部を開放した状態で水平に保持されて基板受入部２１に設置される。
【００４２】
次に、ロボット２０が中心軸２６を回転駆動してアーム２７を基板受入部２１の前に位置付け、ここでアーム２７を伸長してその先端部に基板１を受け取る。その後、アーム２７を収縮すると共に中心軸２６を回転駆動し、薬液塗布部２２までアーム２７を回動する。そして、ここでアーム２７を伸長してその先端部に保持した基板１を薬液塗布部２２のステージ２上に搬送して設置する。なお、基板受入部２１では、基板１が搬送されると収納ラックが上昇し、次の基板１が供給可能な状態にされて待機する。
【００４３】
次に、薬液塗布部２２では、図２に示すステージ２上に載置された基板１に対して、その上方に設置されたスプレーノズル４により薄膜材料の微粒子を分散させた薬液３が噴霧される。そして、スプレーノズル４は、制御部により制御されて所定のスピードで基板１の面上を、例えばジグザグ移動して、基板１の全面に亘って均一に薬液３を塗布する。スプレーノズル４は、前述したように、導入された高圧気体の高速噴射で負圧となった薬液送入口５より吸引される薬液３を高速噴射する気体で破砕し、微粒子化して噴射するノズルであり、薬液送入口５における圧力Ｐ１と薬液供給タンク１２の液面上の圧力Ｐ２とのバランスを適当に調整することによって、所定量の薬液３を噴霧することができる（図２及び３参照）。
【００４４】
このようにして、薬液３が基板１の全面に亘って均一に塗布されると、直ちに、ロボット２０が中心軸２６を回転駆動すると共にアーム２７を伸縮させ、上記基板１をアーム２７の先端部に保持して薬液塗布部２２の隣に設置された乾燥部２３に搬送する。
【００４５】
乾燥部２３では、基板１は空気の流通を確保するための穴部を設けた保持部上に保持される。乾燥部２３は、８０℃〜１５０℃程度の一定温度に制御されて保持されているため、搬送された基板１は同温度の空気に包まれることになり、基板１の表面に塗布された薬液３は、基板１の各部で同時に乾燥し、基板１の表面には薄膜が均一に被着して残される。なお、塗布される薄膜材料によっては、薬液乾燥後にさらに高い温度で薄膜を焼成し、安定化させる。
【００４６】
こうして、薄膜形成が終了すると、再びロボット２０が駆動して、中心軸２６を回動しながらアーム２７を伸縮させ、上記基板１を乾燥部２３より搬出すると共に、乾燥部２３の隣に設置されたパターン形成部２４に搬送する。なお、ここでは、パターン形成部２４がプラズマエッチング装置の場合について説明する。
【００４７】
先ず、真空室の扉が開放され、ロボット２０がアーム２７を伸ばして先端部に保持した基板１を真空室内部に備えたステージ上に載置する。次に、マスク搬送手段が駆動されて、図６に示すように、ハードマスク１９が基板１の薄膜１７面を覆って載置される。そして、扉が閉じられ、排気ポンプの駆動によって排気口より、所定の真空度に達するまで真空室内の空気が排気される。その後、アルゴンや他の反応性のエッチングガスがガス導入口より所定の圧力となるまで導入される。
【００４８】
次に、真空室内に設置された電極間に、例えば高周波の電力が印加される。そうすると、導入されたガスが上記電極間でプラズマ放電し、アルゴンやその他反応性ガスのプラズマイオンが、ハードマスク１９の開口部１８を通して薄膜１７に衝突する。そして、薄膜１７をスパッタリングまたは薄膜１７と反応しこれをガス化して除去する。これにより、所定の形状の薄膜パターンが形成される。
【００４９】
薄膜パターンの形成が終了すると、排気口が閉じられ、エアーまたはガスが導入されて真空室内を大気圧まで戻し、真空室内の扉が開けられる。そして、再びロボット２０が駆動して、アーム２７の先端部に基板１を保持しパターン形成部２４より搬出して、隣に設置された基板搬出部２５に搬送する。こうして、搬送された基板１は、基板搬出部２５に設置された、例えば収納ラックに順次収納される。なお、以上の工程は、全て自動で行うことができる。
【００５０】
なお、本発明のパターン形成装置は、基板受入部２１、薬液塗布部２２、乾燥部２３、パターン形成部２４、基板搬出部２５等の各工程部を上述したような円形に配置したものに限られず、各工程部を直線的に配置したものであってもよい。また、基板１の搬送手段は、ロボット２０によらずベルトコンベア等の他の搬送手段によってもよい。
【００５１】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、請求項１に係る発明によれば、基板の一面に均一に塗布された薬液中に分散している薄膜材料の微粒子が凝集する前に、所定の温度雰囲気中に上記基板を曝し、該基板の全体に塗布された薬液を均一な温度下で同時に乾燥させる。これにより、薬液に分散された薄膜材料の微粒子を凝集させることなく均一な薄膜形成をすることができる。したがって、薬液中に分散された薄膜材料の微粒子を凝集させることなく、基板の表面に均一に分散させて被着させ、均一な薄膜形成をすることができる。
【００５２】
また、請求項２に係る発明によれば、スプレーノズルを基板に対して相対的に二次元移動して所要部分に薬液を噴霧して塗布することができる。したがって、薬液の無駄な使用を抑制することができる。
【００５３】
そして、請求項３に係る発明によれば、高圧気体の高速噴射で薬液送入口に負圧を発生させ、薬液送入口から薬液を吸引し、この薬液を高速噴射する気体で破砕し、微粒子化して噴射することができる。したがって、薬液の噴霧量の調節が容易になり、均一な薄膜形成が可能になる。
【００５４】
また、請求項４に係る発明によれば、基板の一面に均一に塗布された薬液中に分散している薄膜材料の微粒子が凝集する前に、所定の温度雰囲気中に上記基板を曝し、該基板の全体に塗布された薬液を均一な温度下で同時に乾燥させて基板の一面に均一な薄膜を形成し、所定の開口部を備えたハードマスクで該薄膜を覆い、上記開口部に対応した不要部位の薄膜をエッチングして所定形状の薄膜パターンを形成することができる。したがって、基板に対する付着力の弱い薄膜や水溶性の薄膜に対しても所定形状の薄膜パターンを容易に形成することができる。さらに、レジストマスクを作製する必要がないので、製造工程が短縮されパターン形成工程の効率向上が図れる。
【００５５】
さらに、請求項５に係る発明によれば、基板の一面に均一に塗布された薬液中に分散している薄膜材料の微粒子が凝集する前に、所定の温度雰囲気中に上記基板を曝し、該基板の全体に塗布された薬液を均一な温度下で同時に乾燥させて基板の一面に均一な薄膜を形成し、レーザビームを基板に対して相対的に二次元移動させて基板の一面に形成された薄膜に対して照射して不要部位の薄膜を除去し、所定形状の薄膜パターンを描画して形成することができる。したがって、これによっても基板に対する付着力の弱い薄膜や水溶性の薄膜に対して所定形状の薄膜パターンを容易に形成することができる。さらに、レジストマスクを作製する必要がないので、製造工程が短縮されパターン形成工程の効率向上が図れる。
【００５６】
また、請求項６に係る発明によれば、薬液塗布部で基板の一面に薄膜材料の微粒子を分散させた薬液を均一に塗布し、該薬液中に分散された薄膜材料の微粒子が凝集する前に搬送手段で薬液が塗布された基板を薬液塗布部から乾燥部に搬送し、所定の温度雰囲気中に上記基板を曝し、該基板の全体に塗布された薬液を均一な温度下で同時に乾燥させて基板の一面に均一な薄膜を形成し、該薄膜が形成された基板を搬送手段でパターン形成部に搬送し、パターン形成部で基板の一面に形成された薄膜の不要部位を除去して所定形状の薄膜パターンを形成することができる。したがって、均一な薄膜形成及び薄膜パターンの形成を全て自動で行うことができるので生産効率が向上する。
【００５７】
さらに、請求項７に係る発明によれば、スプレーノズルを基板に対して相対的に二次元移動して所要の部分に薬液を噴霧して塗布することができる。したがって、薬液の無駄な使用を抑制することができる。
【００５８】
さらにまた、請求項８に係る発明によれば、高圧気体の高速噴射で薬液送入口に負圧を発生させ、薬液送入口から薬液を吸引し、この薬液を高速噴射する気体で破砕し、微粒子化して噴射することができる。したがって、薬液の噴霧量の調節が容易になり、均一な薄膜形成が可能になる。
【００５９】
そして、請求項９に係る発明によれば、所定の部位に所定の形状の開口部を備えたハードマスクで基板の一面に形成された薄膜を覆い、上記開口部に対応する部位の薄膜をエッチングし、所定形状の薄膜パターンを形成することができる。したがって、基板に対する付着力の弱い薄膜や水溶性の薄膜に対しても所定の形状の薄膜パターンを容易に形成することができる。さらに、レジストマスクを作製する必要がないので、製造工程が短縮されパターン形成工程の効率向上が図れる。
【００６０】
また、請求項１０に係る発明によれば、レーザ光源を二次元移動しながら該レーザ光源で基板の一面に形成された薄膜に対してレーザビームを照射し、所定の部位に所定形状の薄膜パターンを描画して形成することができる。したがって、これによっても基板に対する付着力の弱い薄膜や水溶性の薄膜に対しても所定の形状の薄膜パターンを容易に形成することができる。さらに、レジストマスクを作製する必要がないので、製造工程が短縮されパターン形成工程の効率向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による薄膜形成方法の実施の形態を示すフローチャートである。
【図２】基板に薬液を塗布する薬液塗布部の概略構成を説明する模式図である。
【図３】薬液を噴霧するスプレーノズルの縦断面図である。
【図４】上記スプレーノズルの横断面図である。
【図５】本発明によるパターン形成方法の実施の形態を示すフローチャートである。
【図６】プラズマエッチングにより薄膜パターンを形成する方法を示す説明図である。
【図７】本発明によるパターン形成方法の他の実施の形態を示すフローチャートである。
【図８】本発明によるパターン形成装置の実施の形態を示す説明図である。
【符号の説明】
１…基板
３…薬液
４…スプレーノズル
５…薬液送入口
１７…薄膜
１８…開口部
１９…ハードマスク
２０…ロボット（搬送手段）
２２…薬液塗布部
２３…乾燥部
２４…パターン形成部
【図１】
2004066138.tif 000003
【図２】
2004066138.tif 000004
【図３】
2004066138.tif 000005
【図４】
2004066138.tif 000006
【図５】
2004066138.tif 000007
【図６】
2004066138.tif 000008
【図７】
2004066138.tif 000009
【図８】
2004066138.tif 000010