CN1541781A - 涂敷设备、薄膜形成方法、薄膜形成设备、半导体器件制造方法、电光装置和电子仪器 - Google Patents

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Abstract

一种在涂敷室中的衬底上涂敷液体原料的涂敷设备。供给液体原料的第一液体供给系统设置在涂敷室。第二液体供给系统设置在第一液体供给系统中，第一液体系统供给液体，所述液体清除残留在涂敷室和/或第一液体供给系统中的液体原料或去除所述液体原料的活性。提供了一种涂敷设备、一种薄膜形成方法、一种电光装置和一种电子仪器，它们能够获得具有极少缺陷和高度再生产性的高性能的薄膜，并允许有效和安全地进行设备的保养，以及能够以低成本制造薄膜。

Description

涂敷设备、薄膜形成方法、薄膜形成设备、 半导体器件制造方法、电光装置和电子仪器
技术领域
本发明涉及一种利用液体原料形成薄膜的技术，尤其涉及一种涂敷设备、一种薄膜形成方法、一种薄膜形成设备、一种半导体器件制造方法、一种电光装置和一种电子仪器。
背景技术
传统上，应用于各种类型电子仪器中的半导体器件通常由诸如半导体膜、绝缘膜和导电膜之类的薄膜制成。在形成这些膜时，主要使用化学气相沉积(CVD)方法和溅射方法。CVD方法包括常压CVD、低压CVD、等离子体CVD、光学CVD。溅射方法包括AC型和DC型。AC型用于形成绝缘膜、而DC型用于形成导电膜。
在传统CVD方法和溅射方法中，真空设备、用于产生等离子体等的电源单元、用于薄膜形成的气体供给设备和衬底温度控制等是必要的。并且，用于薄膜形成的气体通常是有毒的、可燃的并且易于自燃的气体。因此，有必要有各种辅助设备以保证安全，诸如气体泄漏检测器、使排出的气体无害的有害物质去除装置、以及在气体容器和气体管路部分中的排放系统。因此，传统的薄膜形成设备具有成本高和尺寸大的缺点。并且还有极大量的有助于控制膜厚度和膜质量的设备条件，从而传统薄膜形成装置具有难以保证均匀性和再生产性的缺点。此外，在这些方法中，由于固相范围由气相形成，传统薄膜成形设备具有生产率低的缺点。近年来，已提出了一种制造半导体器件等类似物的方法，以解决上述的问题，在该方法中利用与上述传统薄膜形成方法不同的方法来形成薄膜。
例如，一种方法涉及通过在衬底上涂敷液体原料以形成涂膜并且接着热处理所述涂膜来形成期望的薄膜。所述基本薄膜形成步骤包括：涂敷步骤，其中通过在衬底上涂敷液体原料形成涂膜；以及热处理步骤，通过对涂膜执行热处理以获得期望的薄膜。根据这些步骤，可利用小尺寸、低成本的装置以低成本、高生产率来形成薄膜。
通常使用诸如旋涂方法或液体释放方法(即喷墨方法)之类的涂敷方法进行涂敷步骤。在旋涂方法中，例如，已提出了一种旋涂器和涂覆设备在该旋涂器中，对于处理溶液的任何变化都需要的安装和拆卸盖子的工作很简单(例如，日本专利申请未审查公开出版物No.5-154430)，而所述涂敷设备能够为在旋转容器的盖子处于闭合状态时被处理的衬底提供涂层溶液(例如，见日本专利申请未审查公开出版物No.8-83762)。在喷墨方法中，最近已提出了一种设备(例如，见本专利申请未审查公开出版物No.9-10657)，所述设备在通过从喷墨头的微型喷嘴把液体排放到被涂敷的衬底上而涂敷的衬底上，形成具有极好均匀性的涂膜，同时在被涂敷的衬底和喷墨头相对地旋转时，使被涂敷的衬底和喷墨头在旋转轴一侧的区域和最远离旋转轴的一侧的区域之间相对移动。
并且，对于热处理步骤，已提出了一种方法，其中绝缘膜在干燥炉中被烘焙，所述干燥炉的氧浓度已被调节到固定值或更少(例如，见日本专利申请No.9-213693)。此外，在包括涂敷步骤和热处理步骤的一系列步骤中，已提出了一种涂膜形成方法(例如，见日本专利申请未审查公开出版物No.11-262720)，其中，例如，涂层溶液被滴到被处理物体的表面上以便涂层溶液在被处理物体的表面上均匀地散布。用于形成薄膜的这种涂层溶液的一部分渗漏到被处理物体外边缘的底表面上，在该状态下，被处理物体被转移到分解干燥设备并被干燥到一定程度。接着经历加热干燥。
然而，如在传统技术中所示出的那样，尽管已经提出了一种连续执行涂敷步骤和热处理步骤的薄膜形成装置，以及用于各种步骤的多种涂敷设备和热处理设备，还需要进一步的改进，特别是，改进涂敷设备和热处理设备的性能，以及其获得尺寸和成本的减小，进而将带来整个薄膜形成设备性能的改进，并其获得尺寸和成本的减小。
并且，一些用于形成涂膜的液体原料存在安全方面的问题。例如，由于液体原料通常包含有机溶剂，其易于燃烧。因此，尽可能地，使用金属材料用于构成薄膜形成设备的部件，至少在执行涂敷步骤的室中不使用诸如塑料之类的易燃材料。另外，需要实施其它的措施，诸如提供用于从有机溶剂中除去蒸汽的结构。然而，不能说传统涂敷设备和薄膜形成设备总是以这种方式形成。
如果液体原料是在安全方面需要特殊养护的材料，诸如产生有毒气体的液体原料，或者在氧气中易于自燃的材料，那么基本上不可能在传统涂敷设备和薄膜形成设备中使用这样的液体原料。
此外，当由液体原料形成半导体膜或金属膜时，有必要严格控制涂敷和热处理步骤中的处理气氛。然而，在传统薄膜形成设备中，没有理想的处理气氛控制。例如，当形成Si膜时，如果涂敷步骤和热处理步骤在存在即使小量氧的气氛中进行，也会在硅膜上会形成氧化硅膜，导致其作为半导体膜的性能恶化。在形成这种薄膜的过程中有必要控制氧浓度到，例如，10ppm或更少，然而，为此所需要的特定结构在传统领域尚未被提出。
并且，如果液体原料长期未使用，由于溶剂的挥发性和化学反应等，会发生粘度提高和固体组分的沉淀。结果，在液体原料供给和控制系统中会发生诸如阻塞之类的问题，并形成包含大量缺陷的薄膜。在传统的涂敷设备和薄膜形成设备中，然而，没有提供对这类问题的充分的对策。
发明内容
考虑到上述的情况构思了本发明，其目的是提供一种涂敷设备、一种薄膜形成方法、一种薄膜形成设备、一种半导体器件制造方法、一种电光装置，以及一种电子仪器，它们能够获得具有极少缺陷的高性能的薄膜，并允许有效地进行设备维护，以及以高水平的安全性来形成薄膜。
为了解决上述的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种在涂敷室中的衬底上涂敷液体原料的涂敷设备，包括：第一液体供给系统，其向涂敷室供给液体原料；以及第二液体供给系统，其向第一液体系统供给液体，所述液体清除残留在涂敷室或第一液体供给系统中的至少任一个中的液体原料或去除所述液体原料的活性。
根据该涂敷设备，有可能使用清洗剂或去活性剂除去残留在第一供给系统中的液体原料或使其无害。
当利用旋涂方法形成涂膜时，例如，90％或更多滴落的液体原料通过衬底的旋转被分散到衬底外周。这种分散的液体原料由设置在衬底外周的接收碗收集，并被引导到废液系统中，然而，它的一部分仍残留在涂敷室内部。如果留在那里较长的时间，这种残留的液体原料变干成为固体粉末，当随后形成涂膜时引起缺陷。
然而，根据上述的涂敷设备，由于有可能清除残留的液体原料或使其无害，并且将其引导到废液系统中，因此，可形成具有极少缺陷的薄膜。
另外，有时需要将涂敷室打开到空气中以执行保养或非常规的工作。由于大量液体原料是可燃的，并且一些液体原料有毒和易起火，则这种保养和非常规工作很危险。然而，根据上述的涂敷设备，有可能安全地执行上述的工作。
优选的是，上述的涂敷设备还包括与涂敷室设置在一起的控制机构，其独立地控制涂敷室中的气氛。
通过利用这种结构，由于液体原料的涂敷可以在被控制的气氛中连续地进行，所述液体原料和在衬底上形成的涂膜不会暴露在空气中，从而可极大地限制所得到的薄膜中包含氧化物，并因而形成具有期望特性的极好的薄膜。
优选的是，在上述的涂敷装置中，设置多个第二液体供给系统，并且至少一个第二液体供给系统用于供给清洗剂，以便于清除残留在涂敷室或第一液体供给系统中的至少一个中的液体原料，并且至少一个另外的第二液体供给系统用于供给去活性剂，以便于去除残留在涂敷室或第一液体供给系统中的至少一个中的液体原料的活性。
如果采用这种类型的结构，在诸如清洗剂不具有去活性剂功能的情况下，或者诸如当不同的液体原料有效地分别显示清除和去除活性功能的情况下，则有可能从不同的液体供给系统提供清洗剂和去活性剂。因此，很容易执行涂敷室或第一液体供给系统的清除和去除活性。
优选的是，在上述的涂敷设备中，涂敷室中设置有旋涂器。
如果采用这种结构，则可利用旋涂方法很好地执行液滴的涂敷。
优选的是，在上述的涂敷设备中，第一液体供给系统包括：容纳液体原料的容器；液滴速度控制部分，其控制从容器中取出的液体原料的量；以及喷嘴部分，其排放液体原料，并且，所述容器、液滴速度控制部分以及喷嘴部分沿垂直方向从上至下依次设置，连接这些部分中的各个部分的液体原料管不具有相对于垂直方向的水平部分，因此，液体原料管都沿垂直方向延伸。
如果采用这种类型的结构，则由于可以使液体原料靠自身重力从液体原料容器流到喷嘴部分，因此，可精确地控制滴到衬底上的液体原料的量。相应地，可使涂膜和通过在涂膜上进行热处理所得到的薄膜的膜厚度变得均匀。
优选的是，在上述的涂敷设备中，涂敷室中设置有液滴排放部分，所述液滴排放部分排放微小液滴，并具有下列功能，即通过相对于用于保持衬底的工作台移动、来将微小液滴滴在被保持于工作台上的衬底上的预定位置。
如果采用这种类型的结构，则由于可将液体原料的微小液滴滴到衬底的预定位置上，可从微小液滴形成具有期望构造的涂膜。
优选的是，在上述的涂敷设备中，涂敷室中设置有废液收集机构，其收集导入涂敷室后不再需要的废液。
如果采用这种类型的结构，在液体原料具有例如可燃性或毒性或者自燃性的情况下，那么如果这种液体原料残留在涂敷室中，它可被从涂敷室中快速地除去并被收集。因此，可提高设备的安全水平。并且，由于也可以同样方式从涂敷室中除去导入涂敷室中的清洗剂和去活性剂，因此，可由液体原料得到极好的涂膜(即薄膜)。
根据本发明的另外方面，提供了一种薄膜形成方法，其在涂敷室中的衬底上涂敷液体原料以便在衬底上形成薄膜，所述方法包括：由第一液体供给系统向涂敷室供给液体原料以在衬底上形成薄膜；和随后由第二液体供给系统向第一液体供给系统供给用于清除所述液体原料的液体或用于去除所述液体原料的活性的液体，以便使残留在涂敷室或第一液体供给系统中的至少任一个中的液体原料被清洗或去除所述液体原料的活性。
根据这种薄膜形成方法，有可能使用清洗剂或去活性剂除去残留在第一供给系统中的液体原料或使其无害。并且，有可能防止产生由于残留液体原料在涂膜中(薄膜)的产生的缺陷。此外，即使所述液体原料具有例如可燃性或毒性或自燃性的特性，也可安全地执行保养和非常规的工作。
根据本发明的另一个方面，提供了一种薄膜形成设备，包括：上述的涂敷设备；以及热处理设备，用于加热通过涂敷设备涂敷了液体原料的衬底，其中，所述涂敷设备和热处理设备中的每一个都设置有控制机构，用于控制处理室中的气氛，所述处理室用于独立地为涂敷设备和热处理设备处理衬底。
通过采用这种类型的结构，在涂敷设备中，特别是，如上所述，有可能使用清洗剂或去活性剂除去残留在第一供给系统中的液体原料或使其无害。
并且，由于液体原料的涂敷和热处理可以在被控制的气氛中连续地进行，所述液体原料和在衬底上形成的涂膜不会暴露在空气中，从而可极大地限制所得到的薄膜中包含氧化物，并因而形成具有期望特性的极好的薄膜。
优选的是，上述的薄膜形成设备还包括预处理设备，所述预处理设备执行预处理以便清洁衬底的表面，并且，所述预处理设备还设置有控制机构，所述控制机构独立地控制处理室中的气氛，所述预处理设备的处理在所述处理室中进行。
通过采用这种类型的结构，有可能控制预处理设备的预处理室中的气氛也成为适当的气氛。因此，可适当地选择气氛以与预处理的含量相应，并且可在预处理室中的大气源气体不影响其它处理室中的气氛(即，涂敷室或热处理室)的情况下使用所述气氛。
优选的是，上述的薄膜形成设备还包括连接室，所述连接室连接到每个设备的处理室，并且所述连接室还设置有控制机构，用于独立地控制连接室中的气氛。
通过利用这种类型的结构，当将衬底从每个设备的处理室中移动到另一处理室中时，或者当通过将衬底放置在连接室中并利用控制机构预先控制该连接室中的气氛而临时存放衬底时，所述衬底可被保持在期望的气氛中而不会暴露到空气中。因此，有可能防止空气中的氧气引起的氧化等。并且，由于每个处理室通过连接室连接，可减小每个处理室中的大气源气体对其它处理室中的气氛的影响。
根据本发明的另一个方面，提供了一种半导体器件的制造方法，包括：形成任一种功能层，每个功能层通过在衬底上涂敷包含有功能层的组成成分的液体原料而构成半导体器件，其中形成功能层的步骤包括利用上述薄膜形成方法来形成功能层。
根据这种半导体器件制造方法，由于可防止由残留在涂敷室中的液体原料引起的在涂膜中(即在薄膜中)产生的缺陷，可形成具有期望特性的功能层(即薄膜)。因此，可制造高性能、低成本的半导体器件。
根据本发明的另一个方面，提供了一种包括上述半导体器件的电光装置。
要说明的是，在本发明中使用的术语“电光装置”一般是指这样一种装置，其设置有电光元件，所述电光元件通过电作用辐射光或改变来自装置外部的光的状态，并且，所述电光装置还包括通过自身产生光的装置和控制来自外部的光的通路的装置。电光装置的例子包括液晶元件、电泳元件、电致发光(EL)元件以及电子发射元件，所述电子发射元件通过点燃在发光板上施加电场而产生的电子来产生光。
根据这种电光装置，由于其设置有高性能的半导体器件，所述电光装置本身也具有高水平的性能。
根据本发明另一个方面，提供了一种电子仪器，所述电子仪器包括上述的半导体器件或上述的电光装置。
注意本发明所使用的术语“电子仪器”一般是指这样一种仪器，其利用多个元件或电路执行固定的功能，并包括例如电光装置和存储器。这里，所述电子仪器可设置一个电路衬底或多个电路衬底。然而，其结构并没有特别限制，其例子包括IC卡、移动电话、视频照相机、个人电脑、头盔显示器、后部式或前部式投影仪，以及具有显示功能的传真机、数码相机的取景器、便携式电视、DSP设备、PDA、电子笔记本、电信息板、灯光广告显示器等等。
根据这种电子仪器，由于其设置有高性能半导体器件或电光装置，所述电子仪器本身也具有高水平的性能。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例的薄膜形成设备的示意结构图；
图2是预处理部分的示意结构图；
图3是涂敷部分(涂敷设备)的示意结构图；
图4是第一热处理部分的示意结构图；
图5是第二热处理部分的示意结构图；
图6是根据本发明第二实施例的薄膜形成设备的示意结构图；
图7喷墨处理部分的示意图；
图8是图7所示的分配器头的一部分的放大侧视图；
图9是图7所示的分配器头的一部分的放大仰视图；
图10是根据本发明第三实施例的薄膜形成设备的示意结构图；
图11A-11C是半导体器件的制造步骤的视图；
图12A-12D是半导体器件的制造步骤的视图；
图13A-13D是半导体器件的制造步骤的视图；
图14是有机EL设备的侧剖视图；
图15是透视图，示出了根据本发明第五实施例的电子仪器的例子；
图16是根据本发明另一个实施例的薄膜形成设备的示意结构图。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述本发明。
(第一实施例)
(薄膜形成设备)
图1示出了根据本发明所述的薄膜形成设备的第一实施例。所述薄膜形成设备适合实施本发明所述的薄膜形成方法，并由以下部分构成：装载器(LD)10，其导入用于形成薄膜的衬底；处理部分11，其用于在由装载器10导入的衬底上执行各种薄膜处理步骤；卸载器(UL)12，其用于存储在处理部分11中已在其上形成薄膜的衬底；以及连接室13，其用于连接到装载器10、处理部分11和卸载器12，并且是传送衬底的地方。装载器10、处理部分11的各个处理室以及卸载器12被构造为：经各个闸阀15与连接室13相连通。如下所述，供给各种类型气体(即，氧化气体，还原气体和惰性气体)的供给系统和连接到排气设备的排放系统都连接到处理部分11的各个部分20至24。因此，可独立地控制20至24的各个部分的内部压力和气氛。要说明的是，理想的是在装载器10、卸载器12和连接室13中安装用于控制它们的内部气氛的机构，以便空气不能进入到处理部分11的各个部分20至24中的气氛中。
处理部分11设置有预处理部分20、涂敷部分21以及热处理部分。热处理部分由三部分组成：第一热处理部分22、第二热处理部分23和第三热处理部分24。在预处理部分20中，执行预处理，所述预处理是在液体原料被涂敷到衬底上之前进行的。在涂敷部分21中，利用旋涂方法或类似方法在衬底上涂敷液体原料以形成涂膜。在第一加热处理部分22中，除去可在较低温度下挥发的成份，如涂膜中所包含的溶剂。在第二加热处理部分23中，在高温下烘焙已除去溶剂的涂膜。在第三热处理部分24中，在更高的温度下进行热处理，以便提高涂膜质量并形成期望的薄膜。
这里，如下所述，为每一个处理部分，即预处理部分20、涂敷部分21、第一热处理部分22、第二热处理部分23、第三热处理部分24和连接室13设置由排气装置、真空装置(未示出)和用于导入各种类型(即氧化、还原和惰性)气体的导入装置所形成的控制机构。因此，可独立地控制在每一处理部分中和连接室13中的气氛的大气源气体的类型和压力等，即独立控制每一步骤中的处理气氛。
现在将具体描述每一处理部分。在预处理部分20中，当预处理衬底时，执行用来清洗衬底表面的清洗处理和用来适当地调整衬底表面的溶液亲和性或溶液排斥性的表面处理。对于这些处理，可使用下列方法，即：用紫外光照射在衬底表面上并在处理室内部产生臭氧来执行表面处理的方法；通过产生气氛等离子体在衬底表面上执行表面处理的方法，以及类似方法。在这些处理方法中，由于在某些情况下，加热衬底也是有效的，因此在需要的时候还可加热衬底。要说明的是，为执行不同的表面处理，可具有多个处理室。
图2示出预处理部分20的示意结构，所述预处理部分20通过辐射紫外光来执行表面处理。
如图1所示，预处理部分20经闸阀15连接到连接室13，并由维持气密的内部气氛的室30、保持衬底W并设置有加热机构(未示出)的衬底工作台31、将紫外光照射到室30内部的UV灯32、向室30内部供给各种大气源气体以控制其中的气氛的气体供给系统33、以及排出室30内部气体的排放系统34构成。衬底工作台31设置有升降机构(未示出)，以便能够改变衬底和UV灯之间的距离。要说明的是，气体供给系统33能够供给多种气体，将被提供的一种气体用于满足一个预处理的目标。而且，通过在室30中安装气氛传感器以检测室30内部的压力、在处理气氛等中安装气氛传感器以检测气体的类型和浓度，并且通过将来自传感器的输出反馈到气体供给系统33和排放系统34，还可执行更精确的气氛控制。
为衬底工作台31设置的加热机构具有诸如电炉之类的加热装置，并被构造为能够去除粘附在衬底W顶部上的水分。UV灯32使用包括波长例如172nm的受激准分子灯(excimer lamp)。由气体供给系统33所供给的氧气由紫外光分解以产生臭氧，从而分解衬底W上的有机杂质并使衬底的表面具有亲水性和亲液性。此外，由于172nm的UV光具有直接分解和去除粘附在衬底上的有机物质的作用，因此有可能通过控制衬底和UV灯32之间的距离和控制其大气源气体和压力来增加衬底的冲洗效果。
除了上述氧气(即氧化气体)外，还原气体(如氢气)和惰性气体(如氮气)、或者包含氟的气体在适当时可从气供给系统33供给到室30的内部。排气装置或真空装置(未示出)连接到排放系统34，并且根据供给到室30内部的气体量，通过控制可变阀35有可能使室30中的压力大体保持在大气压下。而且，当处理过的衬底W被移动到另一处理室时，排放系统34还具有这样的作用：即通过排出被临时填充到室30内部的氧化气体，并接着向室30内部提供惰性气体，来抑制氧化气体泄露到其它处理室。
要说明的是，在本实施例中，描述了预处理部分20辐射紫外光以执行表面处理，然而，本发明并不限于此。例如，预处理部分20还可有以下步骤：即在衬底的外周部分产生臭氧、并用紫外光照射衬底表面来清洗衬底表面的步骤；产生气氛等离子体、以便清洗和冲洗衬底表面的步骤。即使在上述步骤被采用时执行诸如清洗衬底表面的处理，也可在涂敷液体原料时改进可湿性和粘附性，或者相反，降低可湿性和粘附性。具体而言，例如，当利用气氛等离子体在衬底表面上执行表面处理时，利用氧气等离子有可能去除衬底表面上的有机污物、并使衬底表面亲液。若使用包含氟如CF4气体的等离子，则可使衬底表面对液体具有排斥性。
图3示出了涂敷部分21的示意结构。
如图1所示，涂敷部分21经闸阀15连接到连接室13，并由维持气密的内部气氛的室(涂敷室)40、保持衬底W并设置有旋转机构(未示出)的衬底工作台41、液体供给系统42、捕获收集由衬底工作台41的旋转力所分散的液体原料并将其收集起来作为废液的废溶液处理系统(即，废溶液收集机构)43、将各种大气源气体提供到室40内部的气体供给系统44以及从室40内部排出气体的排放系统45构成。这里，涂敷部分21对应于本发明的涂敷设备的第一实施例，在本实施例中，具体而言，所述涂敷部分21利用旋涂方法执行涂敷。
液体供给系统42被构造为包括：液体原料供给系统(即，第一液体供给系统)50，其提供用于在衬底W上形成薄膜的液体原料；清洗剂供给系统(即，第二液体供给系统)52和去活性剂(deactivation agent)供给系统(即，第二液体供给系统)92；以及冲洗机构47和54。
液体原料供给系统50被构造为包括：气体供给部分55，其作用是导入气体，以便推出液体原料；液体原料容器51；喷嘴(即，喷嘴部分)53；液体原料滴量控制部分，其设置在液体原料容器51和喷嘴53之间；以及连接这些部分的各个部分的管56和各自的阀(V1到V3)。滴量控制部分由用于控制液体原料的流量的质量流量控制器(以下称作MFC)、以及设置在MFC57上面和下面的阀V2和V3构成。要说明的是，液体原料流量控制器的用途是控制从喷嘴53滴到衬底上的液体原料的滴量，因此，可使用针阀来替代MFC，或通过控制阀V3的开启和关闭操作的时间来简单地控制滴量。
这里，在所述液体原料供给系统50中，液体原料容器51、MFC57和喷嘴53沿沿垂直方向从顶部到底部依次排列。而且，连接这些部分中的各个部分的管56没有水平部分，因此全部沿垂直方向设置。由于其具有这种类型的结构，液体原料供给系统50能够允许液体原料在其自身重力的作用下有效地从液体原料容器51流到喷嘴53。结果，可精确地控制滴到衬底W上液体原料的量。而且，若液体原料容器51或管56内部的液体原料在保养或类似期间不期望地流出，由于其通过自身重量被引导进室40中，液体原料不会散布到涂敷设备的外部。
要说明的是，当关闭第一阀V1和第二阀V2后，可从液体供给系统42除去液体原料容器51。
清洗剂供给系统52的作用不仅是清洗液体原料供给系统50，而且经液体原料供给系统50还清洗废溶液处理系统43和室40的内部。因此，在本实施例中，清洗剂供给系统52被构造为连接到液体原料供给系统50的液体原料容器51的顶部。即，清洗剂供给系统52由清洗剂容器60、第四阀V4和第五阀V5构成，所述清洗剂容器60设置在连接气体导入部分58与液体原料供给系统50的管56的管59的内部，并暂时存储清洗剂，接着将清洗剂供给到液体原料供给系统50，其中的气体导入部分58具有导入气体以推出清洗剂的作用；所述第四阀V4和第五阀V5在管59的两个位置处设置在两个连接部位上，所述管59连接到清洗剂容器60。要说明的是，当关闭第四阀V4和第五阀V5后，可从管59去除清洗剂容器60。
以与清洗剂供给系统52相同的方式，去活性剂供给系统92的作用是不仅去除保留在液体原料供给系统50中的液体原料的活性，而且去除经液体原料供给系统50保留在室40的内部和废液处理系统43中的液体原料的活性。即，以与清洗剂供给系统52相同的方式，去活性剂供给系统92也连接到液体原料供给系统50的液体原料容器51的顶部，并由去活性剂容器95、第九阀V9和第十阀V10构成，所述去活性剂容器95设置在连接气体导入部分93与液体原料供给系统50的管56的管94的内部，并暂时存储去活性剂，接着将去活性剂供给到液体原料供给系统50，其中所述的气体导入部分93的作用是导入气体以推出去活性剂；所述第九阀V9和第十阀V10设置在管94的两个位置处的两个连接部分上，所述管94连接到去活性剂容器95。要说明的是，当关闭第九阀V9和第十阀V10后，可从管94除去去活性剂容器95。
这里，根据所使用的液体原料，可适当地选择在清洗剂供给系统52中所使用的清洗剂，然而，尤其使用基于酒精的溶液及其类似溶液。根据所使用的液体原料，可适当地选择去活性剂供给系统92中所使用的去活性剂。例如，若液体原料是用于形成硅膜的环硅烷(SinH2n-其中n≥5)或高阶硅烷(SinH2n+2-其中n≥3)，则，例如，可优选使用四甲基铵羟化物(TMAH)或异丙醇(IPA)。即，由于环硅烷或高阶硅烷与空气接触时可自燃并产生对人有害的气体，所以，能够分解这些材料以便使它们不能自燃和产生有害气体的材料被用作去活性剂，结果，也就消除了它们的活性，即它们的可燃性和毒性，TMAH和IPA具有能够很好地分解环硅烷或高阶硅烷的特性。要说明的是，TMAH较IPA对环硅烷及其类似物质具有较强的减活性作用，而IPA因其易于挥发，因而具有易被气体吹洗的特性。因此，优选的是，IPA被用作清洗剂，以及TMAH被用作去活性剂。
在本实施例中，第二液体供给系统由两个供给系统构成，即，由清洗剂供给系统52和去活性剂供给系统92构成，然而，若清洗剂也具有去活性剂的作用，那么，也可使清洗剂兼作去活性剂，第二液体供给系统可由清洗剂供给系统52和去活性剂供给系统92之一构成，因此，同时作为去活性剂的清洗剂可被供给到液体原料供给系统50。若准备多种类型的清洗剂和去活性剂，则自然是第二液体供给系统不仅可由两个系统形成，而且可由三个或多个系统形成。
而且，在本实施例中，清洗剂供给系统52和减活化供给系统92两者都连接到液体原料供给系统50的液体原料容器51的顶部，以便清洗剂或去活性剂可被供给到整个液体原料供给系统50，即，液体原料容器51、MFC57、喷嘴53、室40以及连接这些部件的管56。然而，本发明并不限于此，连接点有可能设置在选择的位置上，以便液体可被供给到液体原料供给系统50的选择位置上，所述液体原料供给系统50为第一液体供给系统。具体而言，连接点有可能在第二阀V2和MFC57之间形成，以便液体可被供给到MFC57和其下游部位。作为选择，可在第三阀V3和喷嘴53之间形成连接点，以便液体可被供给到喷嘴53和其下游部位。
在图3所示的实施例中，由于清洗剂供给系统52和去活性剂供给系统92连接在第一阀V1和液体原料容器51之间，以便清洗剂和去活性剂可被传送到液体原料容器51，若有用的液体原料存留在液体原料容器51中，则如果使这些液体原料保持原样，就不能执行清洗处理或减活化处理。因此，通过将清洗剂供给系统52和去活性剂供给系统92连接到第二阀V2下面，则不管液体原料是否存留在液体原料容器51中，均可执行液体原料供给系统50的清洗处理和减活化处理。
要说明的是，具体而言，若设置有多个第二液体供给系统，也可能将其中一个直接连接到室40，以便在室40的内部直接执行清洗处理或减活化处理。
还优选的是，过滤器被设置在到达液体原料供给系统的通路上，以便防止由液体原料中的硬化的液体原料所形成的固体部分或杂质涂敷在衬底W上。若过滤器设置成用于这个目的，那么特别优选的是，所述过滤器设置在喷嘴53的远端侧(即，排出侧)，以便更可靠地防止杂质及其类似物质涂在衬底W上。
冲洗机构47被连接在液体原料供给系统50的第二阀V2和MFC之间，并由管64和第十一阀V11构成，所述管64把用于将气体导入到冲洗机构47的气体导入部分63与液体原料供给系统50的管56连接在一起，所述第十一阀V11设置在管64上。
冲洗机构54被连接在液体原料供给系统50的喷嘴53和第三阀V3之间，并由管62和第六阀V6构成，所述管62把用于将气体导入到冲洗机构54的气体导入部分61与液体原料供给系统50的管56连接在一起，所述第六阀V6设置在管62上。
设置冲洗机构47和54是为了向通路供给由气体导入部分61和63导入的惰性气体如氮气，并用惰性气体来替代通路中的液体原料，或为了去除会使液体结块的杂质，特别是，在来自液体原料的有机溶剂蒸气保留在通路中的情况下，或者防止液体因液体原料的硬化或因液体原料中有机溶剂的挥发及类似情况而结块。
废液处理系统43被构造为包括：盖子70，其设置在室40中，以便覆盖衬底工作台41的外周和底表面部分，并收集因衬底工作台41的旋转力而分散的液体原料；主容器71，其连接到盖子70并暂时存储由盖子70所收集的液体原料；以及辅助容器72，其经第七阀V7连接到第一容器71。当关闭第七阀V7后，可去除次级容器72。盖子70被构造为具有双重作用，既用于接收来自喷嘴53的意外液滴，又用于接收用于确认来自喷嘴53的滴量的虚液滴。要说明的是，该废液处理系统43构成了本发明的废溶液收集机构。
以与上述预处理部分20相同的方式，气体供给系统44被构造为能够适当地选择氧化气体、还原气体或惰性气体并将其供给到室40的内部。
排放系统45被构造为包括诸如干燥泵之类的真空装置(未示出)，根据供给到室40内部的气体量控制可变阀(未示出)，并使室40内部的压力大体上保持为大气压。而且，排放系统45还具有排出大气源气体的作用，当经过处理的衬底W被移动到另一处理室时，室40被暂时充满所述大气源气体，接着通过气体供给系统44将惰性气体导入室40的内部，以便防止包含在大气源气体中的氧化气体和由液体原料产生的有机气体泄露到其它处理室。
在室40中还设置了调整大气源气体中的每一种气体浓度如氧气浓度的调整装置。因此，可将每一气体的浓度如氧气浓度调整为所希望的浓度。由于采用这种结构，室40能够将氧气浓度和氧化物如室中的水的浓度维持在10ppm(百万分之10)或更小，实际上为1ppm或更小。要说明的是，用来检测室40内部压力的压力传感器(未示出)、用来检测处理气氛的浓度和气体种类的气氛传感器设置在室40中。通过使来自这些传感器的输出反馈到气体供给系统44和排放系统45，可执行更精确的气氛控制。而且，由于执行这种精确的气氛控制，有可能提高所形成的薄膜的膜质量。优选的是，前述压力传感器和气氛传感器及其类似装置设置在室40内部的顶部。若这些装置设置在顶部侧，有可能防止液体原料粘结到传感器上，从而防止了由此弄脏传感器和降低其功能。
当利用具有上述结构的涂敷部分21(即，本发明的涂敷设备)用液体原料涂敷衬底W时，衬底W被真空吸附到衬底工作台41上，而且液体原料从喷嘴53滴到衬底W上。当液体原料被暂时存储在液体原料容器51中后，如果液体原料容器51的内部通过导入惰性气体如来自气体导入部分55的氮气被加压，则液体原料从液体原料容器51的内部被压出。接着，液体原料从喷嘴53排出，同时其流速被MFC57调节，并被涂敷在衬底W上。被涂敷的液体原料在衬底W的中央部分上散布，并通过旋转衬底工作台41将其拉伸在衬底W的整个表面上，以便形成涂膜。
这时，没有停留在衬底W上并成为涂膜的液体原料在衬底工作台41的旋转力作用下向衬底工作台41的外周部分散布。散布的液体原料被设置在室40中的盖子70收集，接着被导入到用于暂时存储它的主容器71中。当打开第七阀V7并使辅助容器72的内部减压时，聚集在主容器71中的液体原料被导入到辅助容器72。从盖子70到辅助容器72的管部分沿其整个长度倾斜。因此，由于由盖子70所收集的液体原料因其自重能够到达辅助容器72，所以，可更有效地被收集在废溶液容器中。当关闭第七阀V7后卸下辅助容器72，可对辅助容器72内部的液体原料执行处理或类似操作。要说明的是，希望在形成涂膜的期间，同时执行将液体原料从主容器71移动到辅助容器72的工作。利用这种方法，有可能防止废溶液气氛影响涂膜。而且，由于包含有机溶剂的液体积聚在辅助容器72中，可取的是将排放系统连接到该辅助容器72。在这种情况下，还有可能将排放系统46经阀连接到辅助容器72。
接着，下面将描述在以下情况下，即当涂敷部分21的旋涂器暂时停止的情况下，当改变液体原料的类型时，或当液体原料容器51被清空并必须被更换时，利用清洗剂供给系统52清洗液体原料容器51的内部的方法。
首先，包含清洗剂的清洗剂容器60被连接到清洗剂供给系统52的管59上。当排出液体原料容器51内部的液体原料以致液体原料容器51大体上被排空后，关闭第二阀V2。接着，打开第四阀V4和第五阀V5，并从气体导入部分58导入惰性气体，以便加压清洗剂容器60的内部。结果，清洗剂从清洗剂容器60被压出并流进液体原料容器51中。
这里，例如，用于形成硅膜的环硅烷或类似物质被用作液体原料。当环硅烷的活性不能由清洗溶液消除时，不通过将清洗剂从清洗剂供给系统52供给到液体原料容器51来执行清洗处理，而是以与从清洗剂供给系统52相同的方式，从去活性剂供给系统92向液体原料容器51的内部供给去活性剂。从而，消除了保留在液体原料容器51内部的液体原料的活性。要说明的是，当以这种方式执行活性消除处理后，或者换一种方式，在这种处理之前，很显然也可使清洗剂从清洗剂供给系统52流入液体原料容器51中并执行清洗处理。
当旋涂器21暂停时，或当液体原料种类发生改变或发生类似情况时，为了防止因液体原料中有机溶剂的挥发或因液体原料的硬化而引起液体在液体原料供给系统50内部，尤其是在喷嘴53内部结块，可利用冲洗机构47或冲洗机构54来冲洗液体原料供给系统50的内部，尤其是喷嘴53的内部。当利用如冲洗机构47执行该冲洗处理时，首先关闭第二阀V2，接着打开第十一阀V11，以便惰性气体从气体导入部分63被导入。当利用冲洗机构54执行该冲洗处理时，首先关闭第三阀V3，接着打开第六阀V6，以便惰性气体从气体导入部分61被导入。
利用这种涂敷设备(即，涂敷部分21)，由于利用清洗剂供给系统52或去活性剂供给系统92可清洗任何残留的液体原料或使其无害，因此不仅能够安全地执行设备的维护，而且可形成几乎无缺陷的薄膜。
而且，当利用旋涂方法形成涂膜时，在衬底W的旋转作用下，有90％或更多被滴落的液体原料向衬底W的外周散布。其中的一部分照原样保留在室40内并被干燥以形成固体粉末。在某些情况下，当随后形成涂膜时，这种粉末则成为引起缺陷的原因。然而，利用上述的涂敷设备(即涂敷部分21)，在使残余液体原料无害的同时，可将其导入废液处理系统43中。因此，有可能形成几乎无缺陷的薄膜。
有时还必须打开室(即涂敷室)40以便执行维护或非常规任务。由于大量液体原料是易燃的，并且某些液体原料是有毒且自燃的，所以，维护和非常规任务会很危险。然而，根据上述的涂敷设备，可安全地执行这些任务。
要说明的是，在上述涂敷设备(即，涂敷部分21)中，喷嘴53有两个停止位置。即，液体原料滴到衬底W上的滴落位置，以及液体原料没滴落到衬底W上的等待位置，例如，当衬底W被传送时或液体原料的假释放(dummy discharge)期间。优选的是，喷嘴53能够在这两种停止位置之间移动，并且这种移动能够被控制。在这种情况下，可取的是，设置液体接收部分，尤其是在喷嘴53的等待位置处设置该液体接收部分。可取的是，液体接收部分被构造为与盖子70形成一体，或者设置管子以使由液体接收部分所接收的液体原料被引导至废液处理系统43。
利用这种结构，由于喷嘴53能够在等待位置等待，喷嘴53不会妨碍衬底W进入或退出室40。而且，可防止不必要的液体原料从喷嘴53滴到衬底W上。此外，若液体接收部分设置在喷嘴53的等待位置处，有可能在液体原料滴到衬底W之前执行假释放。因此，在涂敷操作序列之前执行这种假释放，液体原料可稳定地滴落，并可保证得到的薄膜具有均匀的膜质量和膜厚度。而且，在等待位置可滴落通过清洗处理和减活处理导入到液体原料供给系统50的清洗剂和去活性剂。
本发明的涂敷设备的废液收集机构并不限于上述的废液处理系统43，可利用任何适当的结构，只要它收集被导入到室40(即涂敷室)后不再需要的作为废液的液体。例如，可利用设置有废液容器和将室40与废液容器相连接的废液管的结构。废液管被设置为管内的废液沿重力方向流动，并设置有使废液容器和室40相隔离的隔离阀。所述废液容仪器有：用于排出废液容器内部气体的排出管；用于检测废液容器内液体量的液体检测仪器(即，液面计)：以及释放阀，当废液容器内部的压力达到预定压力或超过预定压力时，打开所述释放阀以释放压力。
若使用这种结构，有可能提高废液收集机构的安全性，并且通过消除废液的任何影响而形成具有优良膜质量的薄膜。而且，由于液体检测仪器(即，液面计)设置在废液容器内，有可能在其未满前就可更换容器。另外，由于废液容器设置有排放管和释放阀，可安全排出来自有机溶剂的气体及充满容器的气体。若万一容器内的压力升高，则利用释放阀有可能防止压力升高到预定压力以上。因此，保证了废液收集机构的安全性。
由于室40和废液容器通过废液管连接，所述废液管不是沿水平方向排列，而是沿垂直方向或倾斜，以便使废液沿重力方向流动，因此，可快速将液体原料、清洗剂和去活性剂引导至废液容器。而且，由于设置隔离阀使废液收集机构与室40隔离，当形成涂膜时，可阻止可能存在于废溶液收集机构中的废溶液的任何影响，并可防止损害薄膜的膜质量。
图4示出了第一热处理部分22的示意结构。
如图1所示，第一热处理部分22经闸阀15连接到连接室13，并被构造为包括：室80，其维持气密的内部气氛；加热机构81，其保持衬底W并加热衬底W；供给系统82，其将各种大气源气体供给到室80的内部；以及排放系统83，其排出室80内部的气体。优选的是，加热板用作加热机构81。通过加热机构81的加热可去除包含在衬底上的涂膜中的溶剂，因此，能够硬化涂膜。要说明的是，可利用所述加热机构81将衬底温度控制在80至200℃之间的范围内。还有可能利用所述排放系统83将室80内部的氧气的浓度和氧化物如水的浓度保持在10ppm或更小，实际上为1ppm或更小。将各种大气源气体供给到室80内部的供给系统82和从室80的内部排出气体的排放系统83是控制机构的主要部件，所述控制机构独立地控制第一热处理部分22，即，控制室80内部的处理气氛。
图5示出了第二热处理部分23的示意结构。
第二热处理部分23构成了加热炉(热壁式)并经闸阀15(参照图1)连接到连接室13，并被构造为包括：石英管(即，处理室)85，其保持密封的内部气氛；具有多个杆的衬底支架86，所述杆由石英制成并将衬底W保持在石英管85的内部；基座87，衬底支架86被设置在所述基座87上，所述基座87设置有加热机构(未示出)和垂直移动机构；供给系统88，其用于将各种大气源气体供给到石英管85的内部；以及排放系统89，其用来排出石英管85内部的气体。利用所述加热炉将衬底W加热至比在第一热处理部分22内部的加热温度更高的温度，可提高涂膜的膜质量并形成具有期望膜质量的涂膜。利用排放系统89，可将室80内部的氧气的浓度和氧化物如水的浓度保持在10ppm或更小，实际上为1ppm或更小。在半导体膜或金属膜的情况下，由于氧气的存在常常破坏薄膜特性，优选的是，在氧气和湿气浓度尽可能减小的气氛中进行热处理。然而，当形成绝缘膜时，或者，特别是氧化膜时，在某些情况下，氧气和湿气对改进质量是必要的。因此，为了满意地提高膜质量，可根据薄膜从氧化气体、还原气体(如氢气)、或惰性气体中选择大气源气体。此外，将各种大气源气体供给到石英管85内部的供给系统88和从石英管85的内部排出气体的排放系统89是控制机构的主要部件，所述控制机构独立地控制第二热处理部分23处理室，即，控制石英管85。
在第三热处理室24中，尽管在图中没有示出，可对加热装置采用激光退火或灯加热退火。在这种情况下，通过在比第二加热处理部分23的加热温度还要高的温度下进行热处理，可实现膜质量的更大改进。要说明的是，在第三热处理室24中，也设置有将各种大气源气体供给到室(即，处理室)内部的供给系统和从室的内部排出气体的排放系统，这些系统是控制机构的主要部件，所述控制机构独立地控制室内部的处理气氛。
连接室13设置有用于控制其内部大气源气体的控制装置(即，控制机构)。当衬底W从各个处理部分20-24的各自室(处理室)移动到另一个处理部分时，或临时保持在各个室中时，连接室13能够使衬底W保持在期望的气氛中，而不使衬底W暴露在空气中。控制装置(即，控制机构)具有：供气装置，其用来选择大气源气体，并供给所选择的气体；以及由干燥泵和类似部件形成的排气装置。通过供给足够纯度的惰性气体(例如，氮气)，加上排气装置的作用，可将预定处理室内部的大气源气体中的氧气的浓度和氧化物如水的浓度控制在10ppm或更小，实际上为1ppm或更小。而且，为了防止来自设备外部的空气的增加，优选的是，处理部分11的每一部分的内部和连接室13内部的压力恒定地维持比大气压高的压力。此外，尽管在图中没有示出，在连接室13中，除了排气装置的干燥泵外，还设置有低温泵。这就允许在必要时除去预定处理室的大气源气体中的最大量的湿气。
这里，通过在处理部分11的每一部分中和每一个连接室13中设置自动压力控制器(APC)，有可能独立地控制每一部分的气氛和压力。
要说明的是，可为上述部分20至24的每一个设置控制装置，即，控制机构，所述控制机构包括：供气装置，其用来选择大气源气体，并供给所选择的气体；以及由干燥泵和类似部件构成的排气装置。作为备选方案，还有可能利用连接部分13的控制装置经APC来独立地控制每一部分20至24的气氛和压力。
利用上述结构，与传统的CVD设备相比，明显地简化了设备结构，结果大大地减小了设备成本。而且，与CVD设备相比，生产能力更高，维修更加简单，因此，增加了设备的适应性。在CVD设备中，也在膜形成室的内壁上形成薄膜，当该薄膜剥落时会产生缺陷，然而，本发明的设备的结构消除了这个问题。
在基于本发明所述结构的薄膜构成中，与传统薄膜形成设备相比，只有很少的项目需要控制，并且，可利用更简单的过程完成控制。因此，可形成均匀的和具有高再现性的薄膜。在传统设备中，有极其多的控制项目，例如多种气体的比例和流速、压力、衬底温度、等离子功率、电极和衬底之间的距离等等。相反，在根据本发明所述的薄膜结构中，控制的项目仅有涂敷条件(如，旋涂器的旋转时间和旋转速率)、热处理条件(即温度和时间)和每一处理室内部的气氛。
而且，由于处理部分11的每一部分和连接室13内部的大气源气体可由设置在例如连接室13中的控制装置独立地控制，因此，有可能在每一步骤中将大气源气体控制到期望的气氛下。因此，有可能形成具有期望特性的薄膜，例如有可能将所得到的薄膜内的氧化物的含量限制在绝对最小值。
而且，通过在涂敷部分21中提供清洗剂供给系统52、去活性剂供给系统92和废液处理系统43，可有效地执行设备的维护，提高了设备的性能，因性能的提高可实现产品成本的降低。
(形成涂敷导电膜的方法)
下一步，下面将描述通过涂敷包含有导电粒子的液体原料形成涂敷导电膜的方法。
利用图1所示的薄膜形成设备可形成所述涂敷导电膜。在这种情况下，可使用在例如有机溶剂中分散导电物质如金属的微粒而得到的材料作为液体原料。例如，利用旋涂法，在衬底上涂敷通过将粒子直径为8-10nm的银(Ag)的微粒分散在有机溶液如松油醇或甲苯中而得到的材料。作为选择，利用液滴排放方法，可在衬底上以预定的图案形成涂膜。
下一步，当涂膜中的挥发性成份在第一热处理部分22中被除去后，在第二热处理部分23中以大约250至300℃执行进一步的热处理，以便得到具有大约几百nm的膜厚度的导电膜。可用作导电物质微粒的其它材料包括Au、Al、Cu、Ni、Co、Cr或氧化铟锡(ITO)，从而可利用上述薄膜形成设备形成导电膜。因此，利用本发明可以较低的成本制造、在电路衬底上形成的薄膜晶体管(TFT)的导电膜和金属布线。
涂敷导电膜的电阻值较体电阻值约大10倍。因此，优选的是，在第三热处理部分24中，对涂敷的导电膜在大约300至500℃下进一步热处理几十分钟，以便降低导电膜的电阻值。若热处理时间为数秒或更小，或数微秒或更小，则在不影响薄膜设备或衬底的条件下也可在更高的温度下执行热处理。通过执行这样的热处理，例如，可降低TFT源极区和由涂敷导电膜所形成的源极布线(source wiring)之间的接触电阻，还可降低漏极区和由涂敷导电膜形成的漏极之间的接触电阻。即，通过在高温下在第三热处理部分24中进行较短时间的诸如激光退火或灯加热退火的热处理，可更有效地降低被涂敷的导电膜的电阻，并减少接触电阻。而且，由于利用不同金属形成的多层构造，可提高可靠性。要说明的是，由于基底金属膜如Al和Cu的金属膜在空气中较容易氧化，优选的是，形成不易在空气中氧化的金属膜，如贵金属如Au和Ag的金属膜。
(形成被涂敷的绝缘膜的方法)
接下来，将描述形成被涂敷的绝缘膜的方法。
利用图1所示的装置可制造被涂敷的绝缘膜。聚硅氨烷(这是对具有Si-N键的高聚物的通称)是在涂敷后经历热处理以形成绝缘膜的液体的例子。一种聚硅氨烷是[SiH2NH]n(其中n为正整数)，并称作聚全氢化硅氮烷(polyperhydrosilazane)。这种产品由Clariant(日本)有限公司制造。要说明的是，若[SiH2NH]n中的H由烷基置换(例如，甲基或乙基等)，则形成的有机聚硅氨烷有别于无机聚硅氨烷。在本实施例中，优选的是，使用无机聚硅氨烷。聚硅氨烷与液体如二甲苯进行混合，并旋涂在衬底上。
在玻璃上旋涂的(SOG)膜是被涂敷后经历热处理以形成绝缘膜的材料的例子。该SOG膜具有作为其基本结构的硅氧烷键，具有带有烷基的有机SOG和不带有烷基的无机SOG。乙醇或类似物被用作SOG膜的溶剂。为展平目的，SOG膜被用作LSI的夹层绝缘膜。有机SOG膜易于通过氧等离子体处理进行蚀刻，同时，无机SOG膜的缺点是即使当膜的厚度为数百nm时也易于产生裂缝。因此，它几乎从不作为单层用作夹层绝缘膜，并被用作CVD绝缘膜之上或之下的展平层。
相反，聚硅氨烷具有很高的抗裂纹特性，并具有抗氧等离子体的特性，并且即使作为单层，也能够被用作适当厚度的绝缘层。
当涂敷有液体材料的衬底在第一热处理部分20中经受热处理以去除涂膜中的挥发成份后，衬底被传送到第二热处理部分23。在这里，在氧气或水蒸气气氛中、在温度约为300至500℃下，对衬底进行热处理约10至60分钟，以便将液体材料转化为SiO2。这里，若正在形成的绝缘膜为例如栅极绝缘膜(gate insulating film)，那么，由于栅极绝缘膜是影响TFT电特性的极为重要的绝缘膜，所以，在控制膜厚度和膜质量的同时，有必要利用硅膜来控制栅极绝缘膜的边界特性。因此，在预处理部分中执行的衬底清洗中，在该过程中在形成绝缘膜涂层之前对硅膜的表面条件进行清洗，以及在第三热处理部分24中，优选的是，在第二热处理部分23中的上述热处理后，以比在第二热处理部分23中的热处理温度高的温度，利用激光退火或灯加热退火，进行短时间的热处理。
(形成被涂敷的硅膜的方法)
接着，将描述形成作为半导体膜的硅膜的方法。
利用图1所示的薄膜形成设备可制造硅膜。环硅烷(cyclosilane)是在涂敷后经受热处理而形成硅膜的液体的例子。在本发明中可用来形成硅膜的其它液体材料包括溶液，所述溶液具有作为主要成份的硅化合物，所述硅化合物具有由通式SinXm表示的环系(这里，n表示大于或等于5的整数，m表示整数n或2n-2或2n，以及X表示氢原子和/或卤素原子)。也可在溶液中包含诸如n-五硅烷、n-六硅烷和n-七硅烷的硅化合物。当在第一热处理部分中去除溶剂后，接着，在第二热处理部分23中，被涂敷部分21涂敷了液体材料的衬底在温度约为300至500℃下经受热处理，以便在其上形成金属硅膜。接着在第三热处理部分24中执行进一步的热处理。在较高的温度下利用激光退火或灯加热退火执行较短时间的所述热处理，以便形成具有良好结晶度的硅膜。在激光退火中，发生硅膜的熔体结晶，而在灯加热退火中，在高温下发生固相结晶。通过以这种方式在高温下进行短时间的热处理，与仅在第二热处理部分23进行热处理相比，可提高结晶度、致密度和与硅膜的其它膜的粘附性。
(第二实施例)
图6示出了本发明的薄膜形成设备的第二实施例。要说明的是，对图6中的与图1所示的结构元件相同的元件给予了相同的附图标记，并且省略了其描述。
在本实施例的薄膜形成设备中，基本结构与图1示出的第一实施例相同，但是，在用于将液体原料涂敷在衬底上的处理部分90的涂敷部分91(即涂敷设备)中，即在形成本发明的涂敷设备的另一个实施例的涂敷部分91中，代替使用旋涂方法涂敷液体原料，使用被称作喷墨方法的方法来涂敷液体原料。
涂敷部分91的示意结构在图7中示出。
形成涂敷部分91的涂敷设备通过闸阀15被连接到连接室13，并由以下部分构成：室(涂敷室)100，其维持气密的内部气氛；衬底工作台101，其保持衬底W；液体供给系统102，其将液体原料供给衬底W；废溶液处理系统103，其取得分散的液体原料并将其作为废液收集；气体供给系统104，其将各种类型的大气源气体供给到室100的内部；以及排放系统105，其除去室100内部的气体。要说明的是，向室100内部供应各种类型大气源气体的供给系统104以及从室100内部除去气体的排放系统105构成控制机构的主要组成元件，所述控制机构独立地控制涂敷部分91的处理室(即室100)的处理气氛。
这里，由于液体供给系统102、废液处理系统103、供给系统104以及排放系统105中分别具有与设置在第一实施例中的涂敷部分21中的液体供给系统42、废液处理系统43、供给系统44以及排放系统45大体相同的结构，因此省略其描述，只对与涂敷部分21不同之处进行描述。
在涂敷部分91中，液体原料通过MFC57从液体原料容器51被供给到分配器头110。接着从设置在分配器头110中的多个喷嘴111将液体原料作为极大量的点300涂敷到衬底W上。这里，分配器头110是排放微小液滴的液滴排放部分。通过相对于衬底工作台101移动分配器头110，微小液滴可被滴到由衬底工作台101保持的衬底W上的预定位置处。要说明的是，MFC57并不是绝对必要的，并且如果利用分配器头110能够排放预定量的微小液滴，则不需要MFC57。
图8详细示出了分配器头110的横截面。
该分配器头110与喷墨打印机的喷墨头具有相同的结构，并被构造为利用压电元件的振动来排放液体原料。所述液体原料通过供给孔312从入口孔部分311被收集在空腔部分313中。振动板315通过与之紧密接触的压电元件314的伸长和收缩而被移动，从而空腔313的容积被减小或放大。因此，当空腔313的容积被减小时，液体原料从喷嘴孔316中被排放。当空腔313的容积被放大时，液体原料被从供给孔312供给空腔313。如图9所示，例如，多个喷嘴孔316可以两维地排列，从而，如图7所示，通过相对于分配器头110移动衬底W，液体原料可被排放到衬底的预定位置，涂膜可以预定的形状形成。
在图9中，喷嘴孔316的间距设定为：沿水平方向的间距P1为几十到几百μm，而沿垂直方向的间距P2为几mm。喷嘴孔316的孔直径大约为几十μm到几百μm。单次排放的排放量为几ng到几百ng，被排放的液体原料的液滴尺寸为直径几μm到几百μm。从喷嘴305排放的单个液滴在衬底上形成圆形图案(即点300)，该圆形图案的直径为几μm到几百μm。通过执行排放以使点300的间距较小，从而相邻的点可互相连续，可在衬底上形成线性图案或岛屿图案的涂膜。因此，在根据该方法形成薄膜的过程中，由于需要量的液体原料被涂在需要的区域，材料使用效率显著地提高，使得成本降低。并且，由于可免除蚀刻薄膜的过程，因此，既不需要蚀刻设备，也可避免伴随蚀刻过程的过度蚀刻和等离子体损坏而在基层中产生问题。因此，可以减小成本并精简制造步骤，并提高设备性能和制造出质量一致的产品。
并且，在喷射液体涂敷方法中，有可能在整个衬底表面上形成涂膜。为了达到这一目的，可窄化点300之间的间隙，从而形成互相叠加的点300，或者可提供具有旋转机构的工作台101，以便在点结构中形成的液体原料在衬底的整个表面上散布。因此，可有效地利用液体原料。该方法也可用于形成由第一实施例所述的涂膜形成的导电膜、绝缘膜以及半导体膜。因此，该方法在减小使用具有这些薄膜的薄膜器件的图像显示设备和电子仪器的成本方面具有很大的效果。
(第三实施例)
图10示出了本发明的薄膜形成设备的第三实施例。要说明的是，对图10中的与图1和6示出的结构元件相同的结构元件给予相同的附图标记，并省略其描述。
在本实施例所述的薄膜形成装置中，基本结构与图1和6示出的第一和第二实施例所述的结构相同，但是，对于将液体原料涂敷在衬底上的涂敷步骤，在处理步骤120中，既设置有用旋涂方法涂敷液体原料的涂敷部分21(即涂敷设备)，又设置有用喷墨方法涂敷液体原料的涂敷部分(即涂敷设备)91。
通过采用这种类型的结构，有可能根据薄膜的类型和构造选择涂敷液体原料的方法。例如，当薄膜将被涂在衬底的整个表面上时，通过涂敷部分21使用旋涂方法可进行有效的涂敷。作为对照，当通过涂敷部分91用喷墨方法涂敷液体原料时，有可能涂敷具有几μm到几十μm宽度的线性图案。如果该技术用于形成硅膜或导电膜，则在形成TFT薄膜的过程中，例如，可进行不需要光刻(photolithographic)步骤的直接刷涂。如果TFT设计规则大约为几μm到几十μm，则通过将这种直接刷涂与这种涂敷方法的薄膜形成技术结合起来，则可在不使用CVD设备、溅射设备、曝光设备或蚀刻设备的情况下制造液晶显示设备。并且，通过使用掺杂有杂质的半导体材料，也不需要离子冲压和离子掺杂设备。
(第四实施例)
(半导体器件形成方法)
图11A-13C示出了制造半导体器件(例如TFT)的基本步骤。
如图11A所示，在硅衬底200上形成第一绝缘膜(即基本绝缘膜)201。接着在第一绝缘膜201的顶部形成第二绝缘膜202。第一和第一绝缘膜201和202均通过以下方式形成，即：使用旋涂方法涂敷通过在溶剂中混合例如聚硅氨烷而获得的第一液体原料，接着在其上进行热处理以形成SiO2。
接着，利用光刻步骤画出硅膜形成区域。接着在第二绝缘膜202上形成第一抗蚀膜203，第二绝缘膜202上的硅膜形成区域被蚀刻以与第一抗蚀膜203的图案匹配。如果包含氟的等离子体被用于绝缘膜的这种蚀刻，则抗蚀表面被氟化以产生液体排斥性。接着使用喷墨方法将包含硅原子的第二液体原料滴到硅膜形成区域上。由于通过等离子的作用使第一抗蚀膜203的表面比与第二液体原料接触的第一绝缘膜201的表面更具有液体排斥性，因此，第二液体原料能够顺利地移动到硅膜形成区域。在完成第二液体原料的涂敷之后，通过热处理除去包含在第二液体原料中的有机溶剂。该热处理的温度大约为150℃，加热时间大约为5分钟。
如图11B所示，在热处理之后，第一抗蚀层203被剥离。并且，作为第二热处理的结果，硅涂膜被硬化并形成硅膜204。要说明的是，如果抗蚀膜具有耐热性，则第一热处理可在较高的温度下实施，或者，第一抗蚀膜203可在第二热处理之后被剥落。
如图11C所示，在硅膜204形成之后，构成栅极绝缘膜的第三绝缘膜205在硅膜204和第二绝缘膜202的顶部形成。以与其下的绝缘膜相同的方式，通过使用旋涂方法涂敷通过在溶剂中混合例如聚硅氨烷而获得的第一液体原料而形成第三绝缘膜205，接着在其上进行热处理以将其转化成SiO2。
如图12A所示，在形成第三绝缘膜205之后，以与图11A所示相同的方式，利用光刻步骤画出栅极区域。在第三绝缘膜205的顶部形成第二抗蚀膜206，利用光刻步骤画出栅极区域。接着，还可通过使用等离子体的含氟气体处理第二抗蚀膜206的表面来进行表面处理以使抗蚀表面排斥液体。在该表面处理之后，利用材料排放方法将包含诸如银或铜的金属颗粒的第三液体原料滴到栅极形成区域。由于第二抗蚀膜206的表面通过等离子体处理产生的氟化作用而具有液体排斥性，第三液体原料能够顺利地移动到硅膜形成区域。在完成第三液体原料的涂敷之后，通过第一热处理除去包含在第三液体原料中的有机溶剂。该热处理的温度大约为150℃，加热时间大约为30分钟。
如图12B所示，在第一热处理之后，第二抗蚀层206被剥离。接着通过执行第二热处理，使栅极膜更致密，并形成栅极207。在栅极膜207形成之后，将离子杂质注射到硅膜204中，从而在硅膜204中，形成以高密度掺杂杂质的漏极区204D和源极区204S以及在源极区204S和漏极区204D之间的沟道区204C。
如图12C所示，在完成杂质在硅膜204中的注射后，作为层间绝缘膜的第四绝缘膜208在第三绝缘膜205和栅极207上形成。以与其下的绝缘膜相同的方式，通过使用旋涂方法涂敷通过在溶剂中混合例如聚硅氨烷而获得的第一液体原料而形成第四绝缘膜208，接着在其上进行热处理以将其转化成SiO2。这里，应用进一步的热处理以使每个绝缘膜更致密并激活被注射的杂质。
如图12D所示，用于形成接触孔的第三绝缘膜在第四绝缘膜208上形成。接着通过蚀刻直到硅膜204的表面而打开接触孔。
如图13A所示，在形成接触孔之后，通过进一步暴露第三抗蚀膜209的顶部形成图案来形成源极和漏极形成区域。
如图13B所示，在形成电极图案区域之后，用材料排放方法将包含诸如铜或铝的金属颗粒的第四液体原料滴到栅极和漏极形成区。由于通过等离子体处理使第三抗蚀膜209的表面具有液体排斥性，第四液体原料能够平稳地移动到源极区和漏极区中的每一个区上。在完成第四液体原料的涂敷之后，通过第一热处理除去包含在第四液体原料中的有机溶剂，从而形成固体金属膜。该热处理的加热温度大约为150℃，加热时间大约为30分钟。
如图13C所示，在热处理之后，第四抗蚀层209被剥离。接着通过执行第二热处理对金属膜进行烘焙，从而形成低电阻源极211和漏极210。在形成电极之后，形成作为最顶层的保护层(即保护绝缘层212)。
要说明的是，在第四实施例中描述了一种制造半导器器件的方法，然而，所述方法也可以适用于TFT衬底，所述TFT衬底是用于电光器件的的有源矩阵衬底，以及以相同方式使用两个端子或三个端子元件作为像素切换装置的其它装置，例如，用作有源矩阵衬底的MIM(金属-绝缘体-金属)和MIS(金属-绝缘体-硅)。例如，使用MIM的有源矩阵衬底的薄膜叠层结构仅由导电层和绝缘层形成，不包括半导体层，然而，本发明也可应用于这种情况。
并且，例如，本发明也可应用于制造诸如有机EL装置的电光装置等，以及用于制造通常的LSI。另外，本发明也可应用于具有各种薄膜叠层结构的薄膜装置，所述薄膜叠加结构包括除上述以外的半导体层。
(第五实施例)
(电光器件)
接着，将以有机场致发光(EL)装置作为本发明的电光装置的例子来进行描述。
图14示出了具有通过上述的薄膜形成设备形成的半导体器件的有机EL装置的侧剖视图。
如图14所示，在有机EL装置301中，柔性衬底线路(未示出)和驱动IC(未示出)连接到有机EL元件302上，所述有机EL元件302由衬底311、电路元件部分321、像素电极331、存储单元341、发光元件351、阴极361(即反向电极)和密封衬底371构成。通过在衬底311上形成由TFT等形成的有源元件322构成电路元件部分321，接着在电路元件321上布置多个像素电极331。这里，一部分由TFT等形成的有源元件322由上述的薄膜形成设备制成，特别是，由储如图11A-13C所示的步骤形成。
存储单元部分341在每个像素电极331之间形成矩阵结构，发光元件351在由存储单元部分341产生的凹口344中形成。阴极361在存储单元部分341和发光元件351顶部的整个表面上形成，密封衬底371形成在阴极361上。
用于制造包括有机EL元件的有机EL装置301的制造过程包括：存储单元部分形成步骤，用于形成存储单元部分341；适于形成发光元件351的存储表面处理步骤；用于形成发光元件351的发光元件形成步骤；用于形成阴极361的反向电极形成步骤；以及密封步骤，其利用密封衬底371从外部保护整个发光元件。
所述发光元件形成步骤涉及通过在凹口344中，即在像素电极331上形成空穴注射层352和发光层353来形成发光元件351，所述凹口344由存储单元部分341所包围，该步骤还包括空穴注射层形成步骤和发光层形成步骤。空穴注射层形成步骤包括第一排放步骤，其中，用于形成空穴注射层352的第一物质组分(即液体)被排放到每个像素电极331上；以及第一干燥步骤，其中，被排放的第一物质组分被干燥，以便形成空穴注射层352。所述发光层开成步骤包括第二排放步骤，其中，用于形成发光层353的第二物质组分(即液体)被排放到空穴注射层352上；以及第二干燥步骤，其中被排放的第二物质组分被干燥，以便形成发光层353。
在这种有机EL装置301中，储如在第四实施例中所示的半导体器件(TFT)被用作有源元件322。因此，当该有机EL装置301设置有低成本、高性能的半导体器件时，有机EL装置301本身也具有高水平的性能。
要说明的是，应用本发明的电光装置并不限于上述的电光装置，本发明也可以应用于各种装置，例如，电泳装置和液晶显示装置，或等离子体显示装置。
(第六实施例)
(电子仪器)
本发明所述的电子仪器的特定例子将作为本发明的第六实施例进行描述。
图15是示出了移动手机的例子的透视图。
在图15中，600表示移动手机主体，其中设置有利用第四实施例所述的方法制造的半导体器件。601表示有机EL装置，其中也设置有利用第四实施例所述的方法制造的半导体器件。
图15所示的电子仪器(即移动手机)设置有上述实施例所述的半导体器件或有机EL装置。通过为所述电子仪器提供高性能的半导体器件，所述电子仪器本身也具有高水平的性能。
要说明的是，除了上述的移动手机之外，本发明也可以应用于各种电子仪器，例如字处理机、个人电脑、腕表形电子仪器。
以上已描述了本发明的涂敷设备、薄膜形成方法、薄膜形成设备、半导体器件制造方法、电光装置、电子仪器，然而，本发明并不限于这些实施例，只要不偏离本发明的范围，可以自由地进行各种设计上的变化。
例如，在第一实施例的薄膜形成设备中，如图1所示，采用了这样的结构，其中连接室被连接到处理部分11，然而，本发明并不限于此，如图16所示，也可以采用这样的结构，其中不设置连接室，处理部分11从装载器10直接连接(即连通)到卸载器12。
尽管以上示出和描述了本发明的优选实施例，但应理解它们只是本发明的示例，不应理解为对本发明的限制。在不偏离本发明的实质或范围的情况下可进行增加、省略、替代和其它修改。因此，本发明并不受前面的描述的限制，而是仅受到附加的权利要求的范围的限制。

Claims (14)

1.一种在涂敷室中的衬底上涂敷液体原料的涂敷设备，包括：
第一液体供给系统，其向涂敷室供给液体原料；以及
第二液体供给系统，其向第一液体系统供给液体，所述液体清除残留在涂敷室或第一液体供给系统中的至少任一个中的液体原料或去除所述液体原料的活性。
2.根据权利要求1所述的涂敷设备，其特征在于，还包括与涂敷室设置在一起的控制机构，该控制机构独立地控制涂敷室中的气氛。
3.根据权利要求1所述的涂敷设备，其特征在于，设置多个第二液体供给系统，并且至少一个第二液体供给系统是用于供给清洗剂的系统，以便于清除残留在涂敷室或第一液体供给系统中的至少一个中的液体原料，并且至少一个另外的第二液体供给系统用于供给去活性剂，以便于去除残留在涂敷室或第一液体供给系统中的至少一个中的液体原料的活性。
4.根据权利要求1所述的涂敷设备，其特征在于，涂敷室中设置有旋涂器。
5.根据权利要求1所述的涂敷设备，其特征在于，第一液体供给系统包括：容纳液体原料的容器；液滴速度控制部分，其控制从容器中取出的液体原料的量；以及喷嘴部分，其排放液体原料，其中，所述容器、液滴速度控制部分以及喷嘴部分沿垂直方向从上至下依次设置，连接这些部分中的各个部分的液体原料管不具有相对于垂直方向的水平部分，因此，液体原料管都沿垂直方向延伸。
6.根据权利要求1所述的涂敷设备，其特征在于，所述涂敷室中设置有液滴排放部分，所述液滴排放部分排放微小液滴，并具有通过相对于用于保持衬底的工作台移动、来将微小液滴滴在被保持于工作台上的衬底上的预定位置的功能。
7.根据权利要求1所述的涂敷设备，其特征在于，所述涂敷室中设置有废液收集机构，其收集导入涂敷室后不再需要的废液。
8.一种薄膜形成方法，其在涂敷室中的衬底上涂敷液体原料以便在衬底上形成薄膜，所述方法包括：
由第一液体供给系统向涂敷室供给液体原料以在衬底上形成薄膜；和
随后由第二液体供给系统向第一液体原料供给系统供给用于清除所述液体原料的液体或用于去除所述液体原料的活性的液体，以便使残留在涂敷室或第一液体供给系统中的至少一个中的液体原料被清洗或去除其活性。
9.一种薄膜形成设备，包括：
如权利要求1所述的涂敷设备；以及
热处理设备，用于加热通过涂敷设备涂敷了液体原料的衬底，其中，
所述涂敷设备和热处理设备中的每一个设置有控制机构，该控制机构用于控制处理室中的气氛，所述处理室用于独立地为涂敷设备和热处理设备处理衬底。
10.根据权利要求9所述的薄膜形成设备，其特征在于，还包括预处理设备，其执行诸如清洁衬底表面的预处理，其中，所述预处理设备还设置有控制机构，该控制机构独立地控制处理室中的气氛，所述预处理设备的处理在所述处理室中进行。
11.根据权利要求9所述的薄膜形成设备，其特征在于，还包括连接室，该连接室连接到每个设备的处理室，其中所述连接室还设置有控制机构，该控制机构用于独立地控制连接室中的气氛。
12.一种半导体器件的制造方法，包括：形成任一种功能层，每个功能层通过在衬底上涂敷包含有功能层的组成成分的液体原料而构成半导体器件，其中
形成功能层的步骤包括按照权利要求8所述的薄膜形成方法来形成功能层。
13.一种包括按照权利要求12所述的半导体器件制造方法制造的半导体器件的电光装置。
14.一种电子仪器，所述电子仪器包括根据权利要求13所述的电光装置。
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