JP2013048238A

JP2013048238A - Device manufacturing method

Info

Publication number: JP2013048238A
Application number: JP2012180556A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sato; 浩佐藤
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2012-08-16
Filing date: 2012-08-16
Publication date: 2013-03-07
Anticipated expiration: 2026-11-30
Also published as: JP5529220B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device manufacturing method which replaces an atmosphere in a discharge space so as not to cause the deterioration and the like in droplets discharged from a nozzle.SOLUTION: A device manufacturing method includes: a process where a substrate is carried into a chamber and placed on a placement base; a decompression process where the interior of the chamber is decompressed with a droplet discharge nozzle isolated by a sealing member in a standby position; an atmosphere replacement process where a purge gas is introduced into the chamber from a gas supply mechanism and the atmosphere in the chamber is replaced and is returned to the atmospheric pressure state; a discharge process where the isolation of the droplet discharge nozzle by the sealing member is released and the droplet discharge nozzle is moved to a discharge position to discharge droplets to a workpiece.

Description

本発明は、デバイス製造方法に関する。 The present invention relates to a device manufacturing method.

シリコンウエハやＦＰＤ基板などにトランジスタや配線などを含む各種の半導体デバイスを製造する過程では、レジスト塗布、露光、現像の各工程を含むフォトリソグラフィー技術によるパターニングや、エッチング、アッシング、洗浄などの基本工程が繰り返される。現在、半導体デバイスの製造には、高い加工精度を得るために、高真空技術やプラズマ技術が利用されている。 In the process of manufacturing various semiconductor devices including transistors and wiring on silicon wafers and FPD substrates, etc., basic processes such as patterning, etching, ashing, and cleaning using photolithography technology including resist coating, exposure, and development processes. Is repeated. Currently, in order to obtain high processing accuracy, high vacuum technology and plasma technology are used in the manufacture of semiconductor devices.

半導体デバイスの製造に使用される半導体製造装置は、基板の大型化や技術ノードの進展に伴う材料の変化などに対応しなければならないため、大型化する傾向にあり、装置構成やプロセスの改良などが繰り返されている。さらに、低コスト化と省エネルギー化による環境負荷の低減が求められる中、デバイス製造に必要な消費電力を抑制できることも半導体製造装置を選定する際に重要な要素になっている。 Semiconductor manufacturing equipment used for semiconductor device manufacturing tends to increase in size because it has to cope with changes in materials accompanying the increase in substrate size and technological nodes. Improvements in device configuration and processes, etc. Is repeated. Furthermore, while reducing the environmental load by reducing costs and saving energy, it is an important factor in selecting a semiconductor manufacturing apparatus that power consumption required for device manufacturing can be suppressed.

このような状況の中で、新たな半導体製造装置の提案として、半導体デバイス材料を微細な液滴の形で基板などの被処理体表面に吐出することによって半導体デバイスを製造する技術（以下、「液滴吐出法」と記す）が提案されている（例えば、特許文献１、２）。 Under such circumstances, as a proposal for a new semiconductor manufacturing apparatus, a technique for manufacturing a semiconductor device by discharging a semiconductor device material onto a surface of a target object such as a substrate in the form of fine droplets (hereinafter, “ (Referred to as Patent Documents 1 and 2).

特開２００３−２６６６６９号公報（特許請求の範囲など）JP 2003-266669 A (Claims etc.) 特開２００３−３１１１９７号公報（特許請求の範囲など）JP 2003-31197 A (Claims etc.)

上記特許文献１、特許文献２に記載の液滴吐出法による半導体デバイスの製造では、フォトリソグラフィーやエッチングなどの工程を削減できるため、半導体デバイスの製造コストを大幅に低減できるというメリットがある。一方、液滴吐出法では、使用する全ての半導体デバイス材料を溶液、分散液などの形態に液体化して用いる必要がある。しかし、液滴吐出ノズルから吐出される液滴は非常に微小であるため、液滴飛翔空間における雰囲気中の水分や酸素、さらには基板表面からの揮発成分などの存在により、液滴中の溶質濃度に変化が生じたり、成分が酸化されたりするなどの変質が生じ、半導体デバイスの特性に影響を及ぼすおそれがあるという問題があった。 In manufacturing a semiconductor device by the droplet discharge method described in Patent Document 1 and Patent Document 2, steps such as photolithography and etching can be reduced, so that there is an advantage that manufacturing cost of the semiconductor device can be significantly reduced. On the other hand, in the droplet discharge method, it is necessary to liquefy and use all semiconductor device materials to be used in the form of solutions, dispersions, and the like. However, since the droplets ejected from the droplet ejection nozzle are very small, the solute in the droplets due to the presence of moisture and oxygen in the atmosphere in the droplet flight space, as well as volatile components from the substrate surface, etc. There has been a problem that the concentration of the semiconductor device may change or the components may be oxidized, which may affect the characteristics of the semiconductor device.

液滴吐出法では、微細なノズル孔に連通して設けられた圧力室の内容積を、例えば圧電セラミックスなどの伸縮を利用して急激に変化させることにより、半導体デバイス材料をノズル孔から液滴として吐出する。このため、メニスカスとよばれるノズル孔内部における液体材料の気液界面状態が吐出性能に大きな影響を与えることが知られている。メニスカスは、周囲の圧力により大きな変動を受け、ノズル孔の外部が圧力室よりも減圧雰囲気であれば液体材料がノズル孔を介して流出してしまい、逆に外部が高い圧力雰囲気であれば液体材料はノズル孔内の奥深くまで後退してしまい、いずれも正常な吐出が不可能になる。従って、ノズルから吐出された液滴が被処理体表面に到達するまでの吐出空間は大気圧条件であることが必要であり、それ故、例えば吐出空間を減圧状態にしてその雰囲気を置換し、飛翔する液滴への影響を最小限に抑えるというような手段を講ずることができなかった。 In the droplet discharge method, a semiconductor device material is dropped from a nozzle hole by abruptly changing the internal volume of a pressure chamber provided in communication with a fine nozzle hole using expansion and contraction of, for example, piezoelectric ceramics. Discharge as For this reason, it is known that the gas-liquid interface state of the liquid material inside the nozzle hole called meniscus greatly affects the discharge performance. The meniscus is greatly fluctuated by the surrounding pressure, and if the outside of the nozzle hole is in a reduced pressure atmosphere than the pressure chamber, the liquid material will flow out through the nozzle hole. The material retreats deep inside the nozzle hole, and normal ejection is impossible in either case. Therefore, the discharge space until the liquid droplets discharged from the nozzle reaches the surface of the object to be processed needs to be under atmospheric pressure conditions. Therefore, for example, the discharge space is reduced and the atmosphere is replaced. It was impossible to take measures to minimize the effect on the flying droplets.

従って本発明は、ノズルから吐出された液滴に変質等が生じないように吐出空間の雰囲気を効率良く置換することが可能なデバイス製造方法を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a device manufacturing method capable of efficiently replacing the atmosphere in the discharge space so that the droplets discharged from the nozzles are not altered.

上記課題を解決するため、本発明は、被処理体を載置する載置台を備えた第１の容器と、前記第１の容器内にパージガスを供給するガス供給機構と、前記第１の容器内を減圧排気する排気機構と、前記載置台に対向配備された液滴吐出ノズルから被処理体に向けて半導体デバイス材料の液滴を吐出する液滴吐出機構と、被処理体に対して液滴を吐出する吐出位置と液滴を吐出しない待機位置との間で、前記液滴吐出ノズルを移動させる移動機構と、前記待機位置において前記液滴吐出ノズルを隔離して大気圧状態に保持する第２の容器と、を備え、被処理体表面に半導体デバイスを製造するデバイス製造装置を用い、
被処理体を前記第１の容器内に搬入して前記載置台に載置する工程と、
前記待機位置において前記第２の容器により前記液滴吐出ノズルを隔離した状態で、前記第１の容器の内部を減圧する減圧工程と、
前記ガス供給機構から前記第１の容器内にパージガスを導入して該第１の容器内部の雰囲気を置換するとともに大気圧状態に戻す雰囲気置換工程と、
前記第２の容器による前記液滴吐出ノズルの隔離を解除し、該液滴吐出ノズルを前記吐出位置に移動させて被処理体へ向けて前記液滴を吐出する吐出工程と、
を含むことを特徴とする、デバイス製造方法を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention provides a first container provided with a mounting table on which an object to be processed is mounted, a gas supply mechanism for supplying a purge gas into the first container, and the first container. An exhaust mechanism for evacuating the interior, a droplet discharge mechanism for discharging droplets of the semiconductor device material from the droplet discharge nozzle disposed opposite to the mounting table to the target object, and a liquid for the target object. A moving mechanism that moves the droplet discharge nozzle between a discharge position that discharges droplets and a standby position that does not discharge droplets, and the droplet discharge nozzle is isolated and held in an atmospheric pressure state at the standby position. A second container, and a device manufacturing apparatus for manufacturing a semiconductor device on the surface of the object,
Carrying the object to be processed into the first container and placing it on the mounting table;
A depressurizing step of depressurizing the inside of the first container in a state where the droplet discharge nozzle is isolated by the second container at the standby position;
An atmosphere replacement step of introducing a purge gas into the first container from the gas supply mechanism to replace the atmosphere inside the first container and returning it to an atmospheric pressure state;
Discharging the droplet discharge nozzle by the second container, discharging the droplet toward the object to be processed by moving the droplet discharge nozzle to the discharge position; and
A device manufacturing method is provided.

本発明において、前記雰囲気置換工程の前に、前記載置台および前記第１の容器を加熱する第1の加熱工程を有することが好ましい。
また、前記吐出工程の後で、形成されたデバイスを焼成する第２の加熱工程を有することが好ましい。 In the present invention, it is preferable to have a first heating step for heating the mounting table and the first container before the atmosphere replacement step.
Moreover, it is preferable to have the 2nd heating process of baking the formed device after the said discharge process.

本発明によれば、待機位置において液滴吐出ノズルを隔離して大気圧状態に保持するので、液滴吐出ノズルと被処理体との間の吐出空間の雰囲気置換を効率良く、かつ容易に行なうことができる。従って、液滴吐出ノズルから液滴として吐出された半導体デバイス材料が変質することを防止できる。
また、液滴吐出ノズルを用いて半導体デバイスを製造することにより、フォトリソグラフィー工程を削減することが可能となり、装置構成の簡素化、省エネルギー化、低コスト化を図ることが可能になる。 According to the present invention, since the droplet discharge nozzle is isolated and held in the atmospheric pressure state at the standby position, the atmosphere in the discharge space between the droplet discharge nozzle and the object to be processed can be replaced efficiently and easily. be able to. Therefore, it is possible to prevent the semiconductor device material discharged as droplets from the droplet discharge nozzle from being altered.
In addition, by manufacturing a semiconductor device using a droplet discharge nozzle, it is possible to reduce the photolithography process, thereby simplifying the apparatus configuration, saving energy, and reducing costs.

第１実施形態のデバイス製造装置の内部の概略構成を示す斜視図。The perspective view which shows schematic structure inside the device manufacturing apparatus of 1st Embodiment. 第１実施形態のデバイス製造装置の概略断面図。1 is a schematic sectional view of a device manufacturing apparatus according to a first embodiment. 精密吐出ノズルの封止構造の例を示す要部断面図。The principal part sectional drawing which shows the example of the sealing structure of a precision discharge nozzle. 精密吐出ノズルの封止構造の別の例を示す要部断面図。The principal part sectional drawing which shows another example of the sealing structure of a precision discharge nozzle. デバイス形成手順の一例を示すフロー図。The flowchart which shows an example of a device formation procedure. キャパシタ製造の手順の一例を示す工程図。Process drawing which shows an example of the procedure of capacitor manufacture. 第２実施形態のデバイス製造装置の概略構成を示す部分切り欠き斜視図。The partial notch perspective view which shows schematic structure of the device manufacturing apparatus of 2nd Embodiment. 第２実施形態のデバイス製造装置の概略断面図。The schematic sectional drawing of the device manufacturing apparatus of 2nd Embodiment. 隔壁プレートの説明に供する要部断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part for explaining the partition plate. デバイス形成手順の別の例を示すフロー図。The flowchart which shows another example of a device formation procedure.

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第1実施形態にかかるデバイス製造装置の内部の構造を示す概略斜視図であり、図２は、デバイス製造装置の概略構成を示す断面図である。このデバイス製造装置１００は、例えばＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）用ガラス基板やプラスチック基板などの基板Ｓを収容する第１の耐圧容器としてのチャンバ１を備えている。このチャンバ１は、気密に構成され、排気装置４１により減圧可能であり、また、図示しない基板搬入出口から基板Ｓを搬入または搬出できるように構成されている。デバイス製造装置１００のチャンバ１内には、搬入された基板Ｓを水平に載置して保持するためのステージ３と、このステージ３に載置された基板Ｓの上面（正確にはデバイス形成面）に対してデバイス材料を微小な液滴として吐出する精密吐出ノズル５を有するキャリッジ７と、このキャリッジ７をＹ方向に水平移動させる走査機構９とを有している。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an internal structure of the device manufacturing apparatus according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the device manufacturing apparatus. The device manufacturing apparatus 100 includes a chamber 1 as a first pressure-resistant container that accommodates a substrate S such as an FPD (flat panel display) glass substrate or a plastic substrate. The chamber 1 is configured to be airtight, can be depressurized by the exhaust device 41, and is configured to be able to carry in or out the substrate S from a substrate loading / unloading port (not shown). In the chamber 1 of the device manufacturing apparatus 100, a stage 3 for horizontally placing and holding the loaded substrate S, and an upper surface of the substrate S placed on the stage 3 (more precisely, a device formation surface) ), A carriage 7 having a precision discharge nozzle 5 that discharges the device material as fine droplets, and a scanning mechanism 9 that horizontally moves the carriage 7 in the Y direction.

走査機構９においては、Ｙ方向に延びる一対の平行なガイドレール１１，１１がステージ３の左右両側に配置されている。また、ステージ３上方を横断するようにＸ方向に延び、図示しない電気モータ等の駆動によりキャリッジ７をＸ方向に水平移動可能に支持する支持部材１３が設けられている。この支持部材１３は、ガイドレール１１，１１上を移動可能に立設された一対の脚部１５，１５と、ステージ３の基板Ｓ載置面と平行になるように該脚部１５，１５に掛け渡されたガイド板１７を備えている。支持部材１３は、たとえば電気モータを有する図示しない駆動機構により全体としてガイドレール１１，１１上をＹ方向に移動可能となっている。 In the scanning mechanism 9, a pair of parallel guide rails 11, 11 extending in the Y direction are disposed on the left and right sides of the stage 3. Further, a support member 13 is provided which extends in the X direction so as to cross over the stage 3 and supports the carriage 7 so as to be horizontally movable in the X direction by driving an electric motor (not shown). The support member 13 is attached to the leg portions 15, 15 so as to be parallel to the pair of leg portions 15, 15 movably mounted on the guide rails 11, 11 and the substrate S placement surface of the stage 3. A guide plate 17 is provided. The support member 13 can move in the Y direction on the guide rails 11 and 11 as a whole by a drive mechanism (not shown) having an electric motor, for example.

ガイド板１７の下面には、図示しないガイド軸を介してキャリッジ７がＸ方向に移動可能に装着されている。キャリッジ７の下面（ステージ３および基板Ｓと対向する面）には前記精密吐出ノズル５が形成されている。そして、図示しない駆動機構による支持部材１３のＹ方向の移動と、支持部材１３におけるキャリッジ７のＸ方向の移動との組合せにより、ステージ３上方において精密吐出ノズル５をＸＹ面上に任意の軌道で移動させることができる。 A carriage 7 is mounted on the lower surface of the guide plate 17 so as to be movable in the X direction via a guide shaft (not shown). The precision discharge nozzle 5 is formed on the lower surface of the carriage 7 (the surface facing the stage 3 and the substrate S). Then, by combining the movement of the support member 13 in the Y direction by a driving mechanism (not shown) and the movement of the carriage 7 in the X direction of the support member 13, the precision discharge nozzle 5 is placed on the XY plane in an arbitrary trajectory above the stage 3. Can be moved.

精密吐出ノズル５は、例えばインクジェットプリンタ技術の分野において周知なインクジェットノズルと同様の液滴吐出機構により液滴吐出を行なうようになっている。精密吐出ノズル５における液滴吐出機構は、例えば多数の微細なノズル孔５ａと、該ノズル孔５ａに連通し、ピエゾ素子の収縮・伸長によって内部容積を増減可能に構成された圧力発生室（図示は省略）と、を有する液滴噴射ヘッドを備えている。そして、コントローラ５０（後述）からの電気的な駆動信号でピエゾ素子を駆動させて圧力発生室の容積を変化させ、その際に生じる内部圧力の上昇によって各ノズル孔５ａから液体デバイス材料を数ピコリットル〜数マイクロリットル程度の微小な液滴として基板Ｓへ向けて噴射できるように構成されている。また、精密吐出ノズル５の各ノズル孔５ａは、キャリッジ７に搭載された液体材料タンク１９ａ，１９ｂ，１９ｃに接続されており、そこから各種液体デバイス材料が供給される構成になっている。本実施形態では、液体材料タンク１９ａには例えばポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリピロール、ポリ（３−メチルチオフェン）などの導電性ポリマーに代表される導電体材料、液体材料タンク１９ｂには例えばポリビニルフェノールなどの絶縁体材料、液体材料タンク１９ｃには例えばα，α’−ジデシルペンタチオフェン、α，α’−ジデシルヘプタチオフェン、α，α’−ジデシルヘキサチオフェン、α，α’−ジヘキシルヘキサチオフェン、α，α’−ジエチルヘキサチオフェン、ヘキサチオフェンなどの半導体材料がそれぞれ収納されている。なお、上記以外にも、例えばドデシルベンゼンスルホン酸、エチレングリコール等の界面活性剤を収容する液体材料タンクを配備して、界面活性剤を吐出することも可能である。
なお、精密吐出ノズル５の構成は、デバイス材料を微小な液滴として吐出できるものであれば上記構成に限るものではない。 The precision discharge nozzle 5 discharges droplets by a droplet discharge mechanism similar to an inkjet nozzle well known in the field of inkjet printer technology, for example. The droplet discharge mechanism in the precision discharge nozzle 5 is, for example, a large number of fine nozzle holes 5a and a pressure generating chamber (illustrated) configured to communicate with the nozzle holes 5a and to increase or decrease the internal volume by contraction / extension of the piezo elements. Is omitted). Then, the piezoelectric element is driven by an electrical drive signal from a controller 50 (described later) to change the volume of the pressure generating chamber, and the liquid device material is discharged from each nozzle hole 5a by several picoseconds due to the increase in internal pressure generated at that time. It is configured so that it can be ejected toward the substrate S as a fine droplet of about 1 to several microliters. In addition, each nozzle hole 5a of the precision discharge nozzle 5 is connected to liquid material tanks 19a, 19b, 19c mounted on the carriage 7, from which various liquid device materials are supplied. In the present embodiment, the liquid material tank 19a includes, for example, a conductive material typified by a conductive polymer such as polyacetylene, polyparaphenylene, polyphenylene vinylene, polypyrrole, poly (3-methylthiophene), and the liquid material tank 19b. Insulator material such as polyvinylphenol, and the liquid material tank 19c include, for example, α, α′-didecylpentathiophene, α, α′-didecylheptathiophene, α, α′-didecylhexathiophene, α, α′- Semiconductor materials such as dihexylhexathiophene, α, α′-diethylhexathiophene, and hexathiophene are accommodated. In addition to the above, it is also possible to provide a liquid material tank containing a surfactant such as dodecylbenzenesulfonic acid or ethylene glycol and discharge the surfactant.
The configuration of the precision ejection nozzle 5 is not limited to the above configuration as long as the device material can be ejected as fine droplets.

支持部材１３がステージ３（および基板Ｓ）に対向しない領域である待機位置には、封止部材２１が配備されている。なお、精密吐出ノズル５を待機させる待機位置は、チャンバ１内のどの位置でもよく、チャンバ１の外に配置されていてもよい。この封止部材２１は、上面が開口した筐体であり、例えば金属等の材質の耐圧容器として構成され、図示しない昇降機構によって鉛直方向に昇降自在に設けられ、その開口した縁部２１ａは、例えばゴムなどのエラストマーにより構成されている。 A sealing member 21 is provided at a standby position where the support member 13 does not face the stage 3 (and the substrate S). The standby position for waiting the precision discharge nozzle 5 may be any position in the chamber 1 and may be disposed outside the chamber 1. The sealing member 21 is a housing having an open top surface, and is configured as a pressure resistant container made of a material such as metal, for example, and is provided so as to be vertically movable by an elevator mechanism (not shown). For example, it is made of an elastomer such as rubber.

図３および図４は、封止部材２１による隔離構造を示す拡大図である。まず、図３（ａ）は、支持部材１３のガイド板１７の下面（当接面１７ａ）に封止部材２１の開口の縁部２１ａを押し当てた状態を示している。このように支持部材１３のガイド板１７の下面は、チャンバ１内が減圧にされた状態で精密吐出ノズル５を隔離するため、第２の耐圧容器としての封止部材２１を気密に当接させて封止する当接面１７ａとして機能する。この場合、キャリッジ７は全体として封止部材２１の内部に収容され、外部雰囲気から隔離される。また、封止部材２１の縁部２１ａは、ガイド板１７の当接面１７ａに押し当てられた際に押圧力によって弾性変形し、気密性を確保できるようになっている。 3 and 4 are enlarged views showing an isolation structure by the sealing member 21. FIG. First, FIG. 3A shows a state in which the edge 21 a of the opening of the sealing member 21 is pressed against the lower surface (contact surface 17 a) of the guide plate 17 of the support member 13. As described above, the lower surface of the guide plate 17 of the support member 13 isolates the precision discharge nozzle 5 in a state where the pressure in the chamber 1 is reduced. Functions as a contact surface 17a for sealing. In this case, the carriage 7 is accommodated inside the sealing member 21 as a whole and is isolated from the external atmosphere. Further, the edge portion 21a of the sealing member 21 is elastically deformed by the pressing force when pressed against the contact surface 17a of the guide plate 17, so that airtightness can be secured.

図３（ｂ）は、封止部材２１による隔離構造の別の例に関するものであり、キャリッジ７のノズル形成面７ａに封止部材２１を当接した状態を示している。つまり、この場合には、キャリッジ７のノズル形成面７ａが当接面として機能する。ノズル形成面７ａには多数のノズル孔５ａが形成されているが、その周囲を囲むように封止部材２１の開口の縁部２１ａを押し当てる。ノズル形成面７ａに押し当てられた際に、縁部２１ａは押圧力によって弾性変形するため、気密性を確保できるようになっている。これにより、ノズル孔５ａを隔離して外部圧力の変化の影響を遮断できる。 FIG. 3B relates to another example of the isolation structure by the sealing member 21, and shows a state in which the sealing member 21 is in contact with the nozzle forming surface 7 a of the carriage 7. That is, in this case, the nozzle forming surface 7a of the carriage 7 functions as a contact surface. A large number of nozzle holes 5a are formed in the nozzle forming surface 7a, and the edge 21a of the opening of the sealing member 21 is pressed against the periphery of the nozzle hole 5a. When pressed against the nozzle forming surface 7a, the edge 21a is elastically deformed by the pressing force, so that airtightness can be secured. Thereby, the nozzle hole 5a can be isolated and the influence of the change of an external pressure can be interrupted | blocked.

また、封止部材のさらに別の例としては、例えば図４（ａ），図４（ｂ）に示すものを挙げることができる。図４（ａ）に示す例では、封止部材２１がフランジ２１ｂを備えており、このフランジ２１ｂをガイド板１７の当接面１７ａに対してＯリングなどのシール部材２２を介して押圧させることにより気密性を確保し、精密吐出ノズル５を隔離できる。また、図４（ｂ）に示す例では、封止部材２１の縁部がキャリッジ７のノズル形成面７ａに嵌合できるように構成されており、この嵌合部２５にＯリングなどのシール部材２４を配備することにより、精密吐出ノズル５を隔離することができる。なお、封止部材２１による精密吐出ノズル５の隔離構造は、図３、図４に例示したものに限らず、気密性を確保できる構造であればどのような構造でもよい。 Moreover, as another example of a sealing member, what is shown, for example to Fig.4 (a) and FIG.4 (b) can be mentioned. In the example shown in FIG. 4A, the sealing member 21 includes a flange 21b, and the flange 21b is pressed against the contact surface 17a of the guide plate 17 via a seal member 22 such as an O-ring. Thus, airtightness can be secured and the precision discharge nozzle 5 can be isolated. Further, in the example shown in FIG. 4B, the edge portion of the sealing member 21 is configured to be fitted to the nozzle forming surface 7a of the carriage 7, and a sealing member such as an O-ring is provided in the fitting portion 25. By disposing 24, the precision discharge nozzle 5 can be isolated. The isolation structure of the precision discharge nozzle 5 by the sealing member 21 is not limited to that illustrated in FIGS. 3 and 4 and may be any structure as long as airtightness can be ensured.

図２に示すように、チャンバ１の天板１ａの中央部には、チャンバ１内にガスを導入するガス導入部２６が設けられており、このガス導入部２６はガス供給管２９を介して例えばＡｒ、Ｎ_２等のパージガスを供給するパージガス供給源３１に接続されている。ガス供給管２９の途中には、マスフローコントローラー（ＭＦＣ）３３およびその前後のバルブ３５，３７が設けられており、パージガスを所定の流量でガス導入部２６を介してチャンバ１内に導入できるようになっている。
なお、ガス導入部２６は、チャンバ１の上部に限らず、例えばチャンバ１の側壁１ｃや、底板１ｂに設けることもできる。 As shown in FIG. 2, a gas introduction part 26 for introducing gas into the chamber 1 is provided at the center of the top plate 1 a of the chamber 1, and this gas introduction part 26 is connected via a gas supply pipe 29. For example, it is connected to a purge gas supply source 31 that supplies a purge gas such as Ar or N ₂ . A mass flow controller (MFC) 33 and front and rear valves 35 and 37 are provided in the middle of the gas supply pipe 29 so that the purge gas can be introduced into the chamber 1 through the gas introduction unit 26 at a predetermined flow rate. It has become.
In addition, the gas introduction part 26 can also be provided not only in the upper part of the chamber 1, but in the side wall 1c of the chamber 1, or the bottom plate 1b, for example.

また、チャンバ１の底板１ｂには、複数の排気口３９が設けられており、この排気口３９は図示しない真空ポンプを備えた排気装置４１に接続されている。そして、排気装置４１を作動させることにより、排気口３９を介してチャンバ１内を所定の減圧状態にまで減圧できるように構成されている。なお、パージガスによるチャンバ１内の雰囲気置換を効率的に行なうためには、ガス導入部２６と排気口３９を並列的に配設するよりも、図２に示すように互いに対向して配設することが好ましい。 The bottom plate 1b of the chamber 1 is provided with a plurality of exhaust ports 39, which are connected to an exhaust device 41 having a vacuum pump (not shown). And it is comprised so that the inside of the chamber 1 can be pressure-reduced to the predetermined pressure reduction state via the exhaust port 39 by operating the exhaust apparatus 41. FIG. In order to efficiently replace the atmosphere in the chamber 1 with the purge gas, the gas introduction part 26 and the exhaust port 39 are arranged opposite to each other as shown in FIG. 2 rather than arranged in parallel. It is preferable.

チャンバ１の天板１ａには、例えばタングステンランプなどからなる複数の加熱ランプ４３が設けられており、チャンバ１内を昇温できるようになっている。また、ステージ３には、抵抗加熱ヒータ４５が埋設されており、ヒータ電源４７から電力を供給することによりステージ３を加熱し、そこに載置された基板Ｓを加熱できるようになっている。なお、加熱ランプ４３や抵抗加熱ヒータ４５などの加熱手段（加熱機構）は、チャンバ１の上部（天板１ａ）または下部（ステージ３または底板１ｂ）のどちらか一方に配備されていればよいが、図２に例示のように上下部の両方に配備することにより加熱時間を短縮してデバイス形成のスループットを向上させることができる。 The top plate 1a of the chamber 1 is provided with a plurality of heating lamps 43 made of, for example, a tungsten lamp so that the temperature inside the chamber 1 can be raised. In addition, a resistance heater 45 is embedded in the stage 3 so that the stage 3 can be heated by supplying electric power from the heater power supply 47, and the substrate S placed thereon can be heated. Note that heating means (heating mechanism) such as the heating lamp 43 and the resistance heater 45 may be provided on either the upper part (top plate 1a) or the lower part (stage 3 or bottom plate 1b) of the chamber 1. As shown in FIG. 2, the heating time can be shortened and the throughput of device formation can be improved by providing both the upper and lower portions.

デバイス製造装置１００の各構成部は、ＣＰＵを備えたコントローラ５０に接続されて制御される構成となっている。コントローラ５０には、工程管理者がデバイス製造装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、デバイス製造装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース５１が接続されている。 Each component of the device manufacturing apparatus 100 is connected to and controlled by a controller 50 having a CPU. Connected to the controller 50 is a user interface 51 including a keyboard for a process manager to input commands for managing the device manufacturing apparatus 100, a display for visualizing and displaying the operating status of the device manufacturing apparatus 100, and the like. Has been.

また、コントローラ５０には、デバイス製造装置１００で実行される各種処理をコントローラ５０の制御にて実現するための制御プログラムや処理条件データ等が記録されたレシピが格納された記憶部５２が接続されている。 The controller 50 is connected to a storage unit 52 that stores a recipe in which a control program and processing condition data for realizing various processes executed by the device manufacturing apparatus 100 are controlled by the controller 50. ing.

そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース５１からの指示等によって任意のレシピを記憶部５２から呼び出してコントローラ５０に実行させることで、コントローラ５０の制御下で、デバイス製造装置１００で所望の処理が行われる。また、前記レシピは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ハードディスク、フレキシブルディスク、フラッシュメモリなどのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に格納された状態のものを利用したり、あるいは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させて利用したりすることも可能である。 Then, if necessary, an arbitrary recipe is called from the storage unit 52 according to an instruction from the user interface 51 and is executed by the controller 50, so that a desired process is performed in the device manufacturing apparatus 100 under the control of the controller 50. Is called. The recipe is, for example, a recipe stored in a computer-readable storage medium such as a CD-ROM, DVD, hard disk, flexible disk, or flash memory, or from another apparatus, for example. It is also possible to transmit the data as needed via a line.

デバイス製造装置１００では、上記のような構成により、基板Ｓ上の予め設定された領域に対して液体デバイス材料を吐出し、例えばトランジスタなどの半導体デバイスを形成することができる。 In the device manufacturing apparatus 100, a liquid device material can be ejected to a predetermined region on the substrate S to form a semiconductor device such as a transistor, for example, with the above configuration.

以上のように構成されるデバイス製造装置１００においては、例えば図５に示す手順でデバイスの製造が行なわれる。
まず、ステップＳ１では、図示しない基板搬入出口より基板Ｓをチャンバ１内に搬入し、ステージ３上に載置する。
次に、支持部材１３をガイドレール１１，１１に沿ってスライド移動させることにより、キャリッジ７を待機位置、すなわち精密吐出ノズル５が基板Ｓと対向する位置より外れ、封止部材２１に対向する位置まで移動させる。この状態で、ステップＳ２では、封止部材２１を上昇させて支持部材１３の当接面１７ａに封止部材２１の縁部２１ａを当接させ、精密吐出ノズル５を隔離する。 In the device manufacturing apparatus 100 configured as described above, devices are manufactured, for example, according to the procedure shown in FIG.
First, in step S <b> 1, the substrate S is loaded into the chamber 1 from a substrate loading / unloading port (not shown) and placed on the stage 3.
Next, by sliding the support member 13 along the guide rails 11, 11, the carriage 7 is moved away from the standby position, that is, the position where the precision discharge nozzle 5 faces the substrate S, and the position facing the sealing member 21. To move. In this state, in step S <b> 2, the sealing member 21 is raised to bring the edge portion 21 a of the sealing member 21 into contact with the contact surface 17 a of the support member 13 to isolate the precision discharge nozzle 5.

ステップＳ３では、精密吐出ノズル５を隔離した状態で、排気装置４１を作動させ、チャンバ１内を所定の圧力まで減圧排気する。これにより、チャンバ１内雰囲気中の水分や酸素、さらに基板Ｓ上に形成された膜などから揮発した溶剤や化学物質などの揮発成分が除去される。このような減圧状態でも、精密吐出ノズル５は封止部材２１によって隔離されていることから、精密吐出ノズル５のノズル孔５ａは大気圧状態に保たれ、メニスカスを良好な状態に維持できる。 In step S3, with the precision discharge nozzle 5 isolated, the exhaust device 41 is operated to evacuate the chamber 1 to a predetermined pressure. As a result, moisture and oxygen in the atmosphere in the chamber 1 as well as volatile components such as solvents and chemicals volatilized from the film formed on the substrate S are removed. Even in such a reduced pressure state, the precision discharge nozzle 5 is isolated by the sealing member 21, so that the nozzle hole 5a of the precision discharge nozzle 5 is maintained in an atmospheric pressure state, and the meniscus can be maintained in a good state.

次にステップＳ４では、チャンバ１の天井部に配設された加熱ランプ４３および／またはステージ３に埋設配備された抵抗加熱ヒータ４５に電力を供給し、チャンバ１内雰囲気と基板Ｓを所定温度に加熱する。なお、この加熱工程は任意である。 Next, in step S4, power is supplied to the heating lamp 43 disposed on the ceiling of the chamber 1 and / or the resistance heater 45 embedded in the stage 3 to bring the atmosphere in the chamber 1 and the substrate S to a predetermined temperature. Heat. This heating step is optional.

次に、ステップＳ５では、精密吐出ノズル５を隔離した状態でガス導入部２６を介してパージガス供給源３１からパージガスをチャンバ１内に導入し、チャンバ１内雰囲気をパージガスで置換するとともに、チャンバ１内の圧力を大気圧に戻す。 Next, in step S5, purge gas is introduced into the chamber 1 from the purge gas supply source 31 through the gas introduction unit 26 with the precision discharge nozzle 5 isolated, and the atmosphere in the chamber 1 is replaced with the purge gas. Return the internal pressure to atmospheric pressure.

パージガスの導入によりチャンバ１内が大気圧状態に回復した後、ステップＳ６では、封止部材２１を下降させて精密吐出ノズル５の隔離を解除し、支持部材１３を移動させることにより、待機位置にあったキャリッジ７の精密吐出ノズル５をステージ３に載置された基板Ｓに対向する吐出位置まで移動させる。そして、ステップＳ７では、キャリッジ７をＸ方向に往復移動させながら、基板Ｓ表面へ向けて液体デバイス材料の液滴を吐出する。精密吐出ノズル５からは、導電体、絶縁体および半導体の各液体材料が、数ピコリットル〜数マイクロリットルの微小な液滴として吐出されるため、基板Ｓ上に微細なデバイス構造を形成できる。また、微小な液滴が基板Ｓへ向けて飛翔する吐出空間は、減圧排気後とパージガスによる雰囲気置換がなされていることから、液体材料成分が変質することがなく、良質なデバイスが製造される。 After the inside of the chamber 1 is restored to the atmospheric pressure state by introducing the purge gas, in step S6, the sealing member 21 is lowered to release the separation of the precision discharge nozzle 5, and the support member 13 is moved to the standby position. The precision discharge nozzle 5 of the carriage 7 is moved to a discharge position facing the substrate S placed on the stage 3. In step S7, liquid device material droplets are ejected toward the surface of the substrate S while the carriage 7 is reciprocated in the X direction. Since the precision discharge nozzle 5 discharges the liquid materials of the conductor, the insulator, and the semiconductor as minute droplets of several picoliters to several microliters, a fine device structure can be formed on the substrate S. In addition, since the discharge space in which the minute droplets fly toward the substrate S is subjected to the atmosphere replacement after the evacuation and the purge gas, the liquid material component does not change and a high-quality device is manufactured. .

デバイス製造装置１００を使用してデバイスを作製する場合、上記ステップＳ２〜ステップＳ７の各工程は１回でもよいが、作製するデバイスの種類に応じ、図５に示すようにステップＳ７の終了後ステップＳ２の処理に戻り、ステップＳ２〜ステップＳ７までの工程を繰り返し実施してもよい。 When a device is manufactured using the device manufacturing apparatus 100, each of the steps S2 to S7 may be performed once, but depending on the type of device to be manufactured, a step after the end of step S7 as shown in FIG. You may return to the process of S2 and repeat the process from step S2 to step S7.

吐出終了後は、必要に応じてチャンバ１の天井部に配設された加熱ランプ４３および／またはステージ３に埋設配備された抵抗加熱ヒータ４５に電力を供給し、例えば５０〜１００℃程度に加熱して基板Ｓ上に形成されたデバイスの加熱、焼成を行なう（ステップＳ８）。これにより、液体材料中に含まれる溶剤・溶媒などの成分を揮発させて除去することができる。なお、このステップＳ８の加熱／焼成工程は、任意工程である。 After the discharge is completed, power is supplied to the heating lamp 43 disposed on the ceiling of the chamber 1 and / or the resistance heater 45 embedded in the stage 3 as necessary, for example, heating to about 50 to 100 ° C. Then, the device formed on the substrate S is heated and baked (step S8). Thereby, components, such as a solvent and a solvent, contained in the liquid material can be volatilized and removed. In addition, the heating / baking process of this step S8 is an optional process.

次に、ステップＳ９では、ステージ３上に載置された基板Ｓを図示しない基板搬入出口を介してチャンバ１外へ搬出する。以上のステップＳ１〜ステップＳ９までの一連の工程により、１枚の基板Ｓに対するデバイスの作製が終了する。 Next, in step S9, the substrate S placed on the stage 3 is unloaded from the chamber 1 through a substrate loading / unloading port (not shown). The device fabrication for one substrate S is completed through the series of steps from Step S1 to Step S9.

図６（ａ）〜（ｅ）は、デバイス製造装置１００を使用してデバイスの一例であるＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等に利用可能なメモリセルを製造する場合の概略工程を示している。まず、図６（ａ）に示すように、キャリッジ７に搭載された液体材料タンク１９ａから例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製の基板Ｓ表面に向けて導電体材料を精密吐出ノズル５を介して吐出し、ゲート電極２０１を形成する。 6A to 6E show schematic steps in the case of manufacturing a memory cell that can be used for a DRAM (Dynamic Random Access Memory) or the like, which is an example of a device, using the device manufacturing apparatus 100. FIG. First, as shown in FIG. 6A, the conductive material is discharged from the liquid material tank 19a mounted on the carriage 7 toward the surface of the substrate S made of, for example, PET (polyethylene terephthalate) through the precision discharge nozzle 5. Then, the gate electrode 201 is formed.

次に、図６（ｂ）に示すように、液体材料タンク１９ｂから絶縁材料を吐出し、ゲート電極２０１を覆うように積層膜２０２（ゲート絶縁膜と半導体膜が積層された構造のもの；絶縁膜のみ図示）を形成する。さらに、このように形成されたゲート構造に隣接する領域に、液体材料タンク１９ａから導電体材料を精密吐出ノズル５を介して吐出し、図６（ｃ）に示すように、ソース・ドレイン用電極２０３ａ，２０３ｂを形成する。次に、図６（ｄ）に示すように、液体材料タンク１９ｂから絶縁材料を吐出し、ソース・ドレイン用電極２０３ａ，２０３ｂを覆うように容量膜２０４と絶縁膜２０５を形成する。そして、最後に液体材料タンク１９ａから導電体材料を精密吐出ノズル５を介して吐出し、図６（ｅ）に示すように、容量膜２０４を覆うように容量電極２０６を形成する。 Next, as shown in FIG. 6B, an insulating material is discharged from the liquid material tank 19b, and a laminated film 202 (a structure in which a gate insulating film and a semiconductor film are laminated so as to cover the gate electrode 201; insulating) Only the film is shown). Furthermore, the conductive material is discharged from the liquid material tank 19a to the region adjacent to the gate structure formed in this way through the precision discharge nozzle 5, and as shown in FIG. 203a and 203b are formed. Next, as shown in FIG. 6D, an insulating material is discharged from the liquid material tank 19b, and a capacitor film 204 and an insulating film 205 are formed so as to cover the source / drain electrodes 203a and 203b. Finally, the conductor material is discharged from the liquid material tank 19a through the precision discharge nozzle 5, and the capacitor electrode 206 is formed so as to cover the capacitor film 204 as shown in FIG.

図６（ｆ）は、図６（ｄ）の段階（容量膜２０４が形成された状態）の平面図である。このように精密吐出ノズル５から吐出されたデバイス材料の液滴は、基板Ｓの表面において円形に拡がるので、異なる液体デバイス材料を順次吐出、重ね打ちして積層していくことにより、フォトリソグラフィー工程やエッチング工程およびそのための設備を必要とせずに、基板Ｓの表面に所望の構造で半導体デバイスを形成できる。 FIG. 6F is a plan view of the stage of FIG. 6D (the state in which the capacitive film 204 is formed). Since the liquid droplets of the device material discharged from the precision discharge nozzle 5 in this way spread in a circular shape on the surface of the substrate S, different liquid device materials are sequentially discharged, stacked and stacked so as to be stacked. In addition, a semiconductor device having a desired structure can be formed on the surface of the substrate S without requiring an etching process and equipment therefor.

＜第２実施形態＞
図７および図８は、本発明の第２実施形態に係るデバイス製造装置２００の概略構成を示す図面である。本実施形態に係るデバイス製造装置２００は、チャンバを必要としない構成であるため、基板Ｓが大型でチャンバ内に収容しきれない場合に有利に使用できる。
このデバイス製造装置２００は、例えばＦＰＤ用ガラス基板やプラスチック基板などの基板Ｓを水平に載置して保持するためのステージ１０３と、このステージ１０３に載置された基板Ｓの上面（正確にはデバイス形成面）に対してデバイス材料を微小な液滴として吐出する精密吐出ノズル１０５を有するキャリッジ１０７と、このキャリッジ１０７をＹ方向に水平移動させる走査機構１０９とを有している。 Second Embodiment
7 and 8 are diagrams showing a schematic configuration of a device manufacturing apparatus 200 according to the second embodiment of the present invention. Since the device manufacturing apparatus 200 according to the present embodiment has a configuration that does not require a chamber, it can be advantageously used when the substrate S is large and cannot be accommodated in the chamber.
The device manufacturing apparatus 200 includes, for example, a stage 103 for horizontally mounting and holding a substrate S such as an FPD glass substrate or a plastic substrate, and an upper surface (more precisely, the substrate S placed on the stage 103). A carriage 107 having a precision discharge nozzle 105 that discharges a device material as fine droplets to a device formation surface) and a scanning mechanism 109 that horizontally moves the carriage 107 in the Y direction are provided.

走査機構１０９においては、Ｙ方向に延びる一対の平行なガイドレール１１１，１１１がステージ１０３の左右両側に配置されている。また、ステージ１０３の上方を横断するようにＸ方向に延び、図示しない電気モータ等の駆動によりキャリッジ１０７をＸ方向に水平移動可能に支持する支持部材１１３が設けられている。支持部材１１３は、ガイドレール１１１，１１１上を移動可能に立設された一対の脚部１１５，１１５と、ステージ１０３の基板Ｓ載置面と平行になるように該脚部１１５，１１５に掛け渡されたガイド板１１７を備えている。この支持部材１１３は、たとえば電気モータを有する図示しない駆動機構により全体としてガイドレール１１１，１１１上をＹ方向に移動可能となっている。 In the scanning mechanism 109, a pair of parallel guide rails 111 and 111 extending in the Y direction are arranged on both the left and right sides of the stage 103. Further, a support member 113 is provided which extends in the X direction so as to cross over the stage 103 and supports the carriage 107 so as to be horizontally movable in the X direction by driving an electric motor (not shown). The support member 113 is hung on the leg portions 115 and 115 so as to be parallel to the pair of leg portions 115 and 115 movably provided on the guide rails 111 and 111 and the substrate S placement surface of the stage 103. A handed guide plate 117 is provided. The support member 113 is movable in the Y direction on the guide rails 111 and 111 as a whole by a drive mechanism (not shown) having an electric motor, for example.

また、ガイド板１１７には図示しない昇降機構が設けられており、昇降軸１１８を介して脚部１１５，１１５に対して鉛直方向に昇降変位可能に装着されている。 The guide plate 117 is provided with an elevating mechanism (not shown), and is attached to the legs 115 and 115 via the elevating shaft 118 so as to be movable up and down in the vertical direction.

ガイド板１１７の下面には、図示しないガイド軸を介してキャリッジ１０７がＸ方向に移動可能に装着されている。キャリッジ１０７の下面（ステージ１０３および基板Ｓと対向する面）には前記精密吐出ノズル１０５が形成されている。そして、図示しない駆動機構による支持部材１１３のＹ方向の移動と、支持部材１１３におけるキャリッジ１０７のＸ方向の移動との組合せにより、ステージ１０３上方において精密吐出ノズル１０５をＸＹ面上に任意の軌道で移動させることができる。 A carriage 107 is mounted on the lower surface of the guide plate 117 so as to be movable in the X direction via a guide shaft (not shown). The precision discharge nozzle 105 is formed on the lower surface of the carriage 107 (the surface facing the stage 103 and the substrate S). Then, by combining the movement of the support member 113 in the Y direction by a driving mechanism (not shown) and the movement of the carriage 107 in the X direction in the support member 113, the precision discharge nozzle 105 is placed on the XY plane in an arbitrary trajectory above the stage 103. Can be moved.

精密吐出ノズル１０５は、第１実施形態の精密吐出ノズル５と同様の構成であるため、説明を省略する。また、精密吐出ノズル１０５は、キャリッジ１０７に搭載された液体材料タンク１１９ａ，１１９ｂ，１１９ｃに接続されており、そこから各種液体材料が供給される構成になっている。液体材料タンク１１９ａには導電体材料、液体材料タンク１１９ｂには絶縁体材料、液体材料タンク１１９ｃには半導体材料がそれぞれ収納されている。 The precision discharge nozzle 105 has the same configuration as that of the precision discharge nozzle 5 of the first embodiment, and a description thereof will be omitted. The precision discharge nozzle 105 is connected to liquid material tanks 119a, 119b, and 119c mounted on the carriage 107, and various liquid materials are supplied therefrom. The liquid material tank 119a contains a conductor material, the liquid material tank 119b contains an insulator material, and the liquid material tank 119c contains a semiconductor material.

また、支持部材１１３のガイド板１１７の下面には、キャリッジ１０７の周囲を囲むように被処理体表面に当接・離間可能に設けられた耐圧容器としての枠体１１６が設けられている。なお、図７では枠体１１６を部分的に切り欠いて現している。この枠体１１６の上端はガイド板１１７の下面に略垂直に接続され、下方が開口した形状になっており、開口の縁部１１６ａは例えばシール部材としてゴムなどのエラストマーにより構成されている。枠体１１６は、ガイド板１１７を上下に昇降させることにより、縁部１１６ａにおいて基板Ｓの表面に当接した状態と、離間した状態の二つの状態をとることができる。 Further, a frame 116 as a pressure-resistant container is provided on the lower surface of the guide plate 117 of the support member 113 so as to be able to contact and separate from the surface of the object to be processed so as to surround the carriage 107. In FIG. 7, the frame body 116 is partially cut away. The upper end of the frame body 116 is connected substantially perpendicularly to the lower surface of the guide plate 117, and has a shape in which the lower part is opened. The edge 116a of the opening is made of, for example, an elastomer such as rubber as a seal member. The frame body 116 can take two states, that is, a state where it is in contact with the surface of the substrate S at the edge 116a and a state where it is separated by moving the guide plate 117 up and down.

枠体１１６に囲まれるように、その内側に配置されたキャリッジ１０７の下部には、水平方向にスライド可能な隔壁プレート１０８が設けられている。この隔壁プレート１０８は、図９に示すように、図示しない電気モータなどの駆動機構により、ノズル形成面１０７ａに対して平行にスライド移動する。この隔壁プレート１０８により、ノズル孔１０５ａが外部雰囲気から遮断された閉状態と、外部雰囲気に開放された開状態とを形成できる。従って、枠体１１６内を減圧状態にした際には、ノズル孔１０５ａが吐出空間に露出しないよう封止できる。 A partition plate 108 that is slidable in the horizontal direction is provided at a lower portion of the carriage 107 disposed inside the frame body 116 so as to be surrounded by the frame body 116. As shown in FIG. 9, the partition plate 108 slides parallel to the nozzle forming surface 107a by a drive mechanism such as an electric motor (not shown). The partition plate 108 can form a closed state where the nozzle hole 105a is blocked from the external atmosphere and an open state where the nozzle hole 105a is opened to the external atmosphere. Therefore, when the inside of the frame 116 is decompressed, the nozzle hole 105a can be sealed so as not to be exposed to the discharge space.

枠体１１６の側部には、内部へガスを導入するガス導入部１２６が設けられており、このガス導入部１２６はガス供給管１２９を介して例えばＡｒ、Ｎ_２等のパージガスを供給するパージガス供給源１３１に接続されている。ガス供給管１２９の途中には、マスフローコントローラー１３３およびその前後のバルブ１３５，１３７が設けられており、パージガスを所定の流量でガス導入部１２６を介して枠体１１６内に導入できるようになっている。 A gas introduction part 126 for introducing gas into the inside is provided at the side of the frame body 116, and this gas introduction part 126 supplies a purge gas such as Ar or N ₂ via a gas supply pipe 129. Connected to the supply 131. A mass flow controller 133 and front and rear valves 135 and 137 are provided in the middle of the gas supply pipe 129 so that the purge gas can be introduced into the frame body 116 through the gas introduction part 126 at a predetermined flow rate. Yes.

また、前記ガス導入部１２６と対向する側の枠体１１６の側部には、排気口１３９が設けられており、この排気口１３９は図示しない真空ポンプを備えた排気装置１４１に接続されている。そして、枠体１１６を基板Ｓに当接させた状態で、排気装置１４１を作動させることにより、排気口１３９を介して枠体１１６内を所定の減圧状態にまで減圧できるように構成されている。 Further, an exhaust port 139 is provided in a side portion of the frame body 116 on the side facing the gas introducing portion 126, and the exhaust port 139 is connected to an exhaust device 141 having a vacuum pump (not shown). . Then, the exhaust device 141 is operated while the frame body 116 is in contact with the substrate S, so that the inside of the frame body 116 can be decompressed to a predetermined decompression state via the exhaust port 139. .

ステージ１０３には、抵抗加熱ヒータ１４５が埋設されており、ヒータ電源１４７から電力を供給することによりステージ１０３を加熱し、そこに載置された基板Ｓを加熱できるようになっている。 A resistance heater 145 is embedded in the stage 103, and the stage 103 is heated by supplying power from the heater power supply 147, and the substrate S placed thereon can be heated.

デバイス製造装置２００では、上記のような構成により、基板Ｓ上の予め設定された領域に対して液体デバイス材料を吐出し、例えばトランジスタなどの半導体デバイスを形成することができる。
なお、デバイス製造装置２００における他の構成は、第１実施形態のデバイス製造装置１００と同様であるため、同一の構成に同一の符号を付して説明を省略する。 In the device manufacturing apparatus 200, a liquid device material can be discharged to a predetermined region on the substrate S to form a semiconductor device such as a transistor, for example, with the above configuration.
Since other configurations in the device manufacturing apparatus 200 are the same as those in the device manufacturing apparatus 100 of the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

以上のように構成されるデバイス製造装置２００においては、例えば図１０に示す手順でデバイスの製造が行なわれる。
まず、ステップＳ１１では、基板Ｓをステージ１０３に載置し、枠体１１６が基板Ｓの上方に位置するまで支持部材１１３をガイドレール１１１，１１１に沿ってスライド移動させる。この状態では、隔壁プレート１０８が閉状態であり、精密吐出ノズル１０５のノズル孔１０５ａを外部雰囲気から遮断している。 In the device manufacturing apparatus 200 configured as described above, a device is manufactured, for example, according to the procedure shown in FIG.
First, in step S11, the substrate S is placed on the stage 103, and the support member 113 is slid along the guide rails 111 and 111 until the frame body 116 is positioned above the substrate S. In this state, the partition plate 108 is in a closed state, and the nozzle hole 105a of the precision discharge nozzle 105 is blocked from the external atmosphere.

次に、ステップＳ１２では、枠体１１６を下降させ、基板Ｓの上面（デバイス形成面）に枠体１１６の縁部１１６ａを当接させる。そして、ステップＳ１３では、排気装置１４１を作動させ、枠体１１６内を減圧排気する。これにより、枠体１１６内の吐出空間中の水分や酸素、さらに基板Ｓ上に形成された膜などから揮発した溶剤や化学物質などの揮発成分が除去される。このような減圧状態でも、精密吐出ノズル１０５は隔壁プレート１０８により隔離されていることから、精密吐出ノズル１０５のノズル孔１０５ａは大気圧状態に保たれ、メニスカスを良好な状態に維持できる。 Next, in step S12, the frame body 116 is lowered, and the edge 116a of the frame body 116 is brought into contact with the upper surface (device forming surface) of the substrate S. In step S13, the exhaust device 141 is operated to exhaust the inside of the frame 116 under reduced pressure. As a result, moisture and oxygen in the discharge space in the frame 116, and volatile components such as a solvent and a chemical substance volatilized from the film formed on the substrate S are removed. Even in such a reduced pressure state, since the precision discharge nozzle 105 is isolated by the partition plate 108, the nozzle hole 105a of the precision discharge nozzle 105 is maintained in an atmospheric pressure state, and the meniscus can be maintained in a good state.

次にステップＳ１４では、ステージ１０３に埋設配備された抵抗加熱ヒータ１４５に電力を供給し、基板Ｓを所定温度に加熱する。なお、この加熱工程は任意である。 In step S14, power is supplied to the resistance heater 145 embedded in the stage 103 to heat the substrate S to a predetermined temperature. This heating step is optional.

次に、ステップＳ１５では、精密吐出ノズル１１５を隔離した状態でガス導入部１２６を介してパージガス供給源１３１からパージガスを枠体１１６内に導入し、枠体１１６内の雰囲気をパージガスで置換するとともに、枠体１１６内の圧力を大気圧に戻す。 Next, in step S15, purge gas is introduced into the frame body 116 from the purge gas supply source 131 via the gas introduction unit 126 with the precision discharge nozzle 115 isolated, and the atmosphere in the frame body 116 is replaced with purge gas. The pressure in the frame 116 is returned to atmospheric pressure.

パージガスの導入により枠体１１６内が大気圧状態に回復した後、ステップＳ１６では、隔壁プレート１０８を開状態までスライドさせて精密吐出ノズル５の隔離を解除する。そして、ステップＳ１７では、キャリッジ７をＸ方向に往復移動させながら、基板Ｓ表面へむけて半導体デバイス材料の液滴を吐出する。精密吐出ノズル１０５からは、導電体、絶縁体および半導体の各液体材料が、数ピコリットル〜数マイクロリットルの微小な液滴として吐出されるため、基板Ｓ上に微細なデバイス構造を形成できる。また、微小な液滴が基板Ｓへ向けて飛翔する吐出空間は、減圧排気後に、パージガスによる雰囲気置換がなされていることから、液体材料成分が変質することはなく、デバイスへの悪影響を回避できる。 After the inside of the frame body 116 is restored to the atmospheric pressure state by introducing the purge gas, in step S16, the separation of the precision discharge nozzle 5 is released by sliding the partition plate 108 to the open state. In step S17, droplets of the semiconductor device material are discharged toward the surface of the substrate S while reciprocating the carriage 7 in the X direction. From the precision discharge nozzle 105, each liquid material of a conductor, an insulator, and a semiconductor is discharged as small droplets of several picoliters to several microliters, so that a fine device structure can be formed on the substrate S. In addition, since the discharge space in which minute droplets fly toward the substrate S is replaced with the atmosphere by the purge gas after evacuation under reduced pressure, the liquid material component does not change, and adverse effects on the device can be avoided. .

デバイス製造装置２００を使用してデバイスを作製する場合、上記ステップＳ１２〜ステップＳ１７の各工程は１回でもよいが、作製するデバイスの種類に応じて、図１０に示すようにステップＳ１２〜ステップＳ１７までの各工程を繰り返し実施してもよい。 When a device is manufactured using the device manufacturing apparatus 200, each of the steps S12 to S17 may be performed once, but depending on the type of device to be manufactured, steps S12 to S17 are performed as shown in FIG. Each step up to may be repeated.

吐出終了後は、必要に応じてステージ１０３に埋設配備された抵抗加熱ヒータ１４５に電力を供給し、例えば５０〜１００℃程度に加熱して基板Ｓ上に形成されたデバイスの加熱、焼成を行なう（ステップＳ１８）。これにより、液体材料中に含まれる溶剤・溶媒などの成分を揮発させて除去することができる。このステップＳ１８の加熱／焼成工程は、任意工程である。 After the discharge is completed, power is supplied to the resistance heater 145 embedded in the stage 103 as necessary, and the device formed on the substrate S is heated and baked by heating to about 50 to 100 ° C., for example. (Step S18). Thereby, components, such as a solvent and a solvent, contained in the liquid material can be volatilized and removed. The heating / firing process in step S18 is an optional process.

次に、ステップＳ１９では、ステージ１０３上に載置された基板Ｓを図示しない搬送機構により移動させる。以上のステップＳ１１〜ステップＳ１９までの一連の工程により、１枚の基板Ｓに対するデバイスの作製が終了し、フォトリソグラフィー工程やエッチング工程およびそのための設備を必要とせずに、基板Ｓの表面にトランジスタやキャパシタなどの半導体デバイスを製造できる。 Next, in step S19, the substrate S placed on the stage 103 is moved by a transport mechanism (not shown). Through the series of steps from Step S11 to Step S19, the device fabrication for one substrate S is completed, and a transistor or the like is formed on the surface of the substrate S without requiring a photolithography process, an etching process, and equipment for the process. Semiconductor devices such as capacitors can be manufactured.

以上、いくつかの実施形態を挙げ、本発明を詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記説明においては、基板ＳとしてＦＰＤ用ガラス基板などの矩形の大型基板を用いる場合を例に取り挙げたが、シリコンウエハなどの半導体基板を被処理体とする場合にも本発明を適用できる。 Although the present invention has been described in detail with reference to some embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. For example, in the above description, a case where a rectangular large substrate such as a glass substrate for FPD is used as the substrate S has been taken as an example, but the present invention is also applied to a case where a semiconductor substrate such as a silicon wafer is used as an object to be processed. it can.

本発明は、例えばトランジスタ、キャパシタ、ＴＦＴ素子などの各種半導体デバイスの製造において好適に利用可能である。 The present invention can be suitably used in the manufacture of various semiconductor devices such as transistors, capacitors, and TFT elements.

１チャンバ
３ステージ
５精密吐出ノズル
７キャリッジ
１１ガイドレール
１３支持部材
１５脚部
１７ガイド板
１９液体材料タンク
３１パージガス供給源
５０コントローラ
５１ユーザーインターフェース
５２記憶部
１００，２００デバイス製造装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Chamber 3 Stage 5 Precision discharge nozzle 7 Carriage 11 Guide rail 13 Support member 15 Leg part 17 Guide plate 19 Liquid material tank 31 Purge gas supply source 50 Controller 51 User interface 52 Memory | storage part 100,200 Device manufacturing apparatus

Claims

A first container having a mounting table on which an object to be processed is mounted; a gas supply mechanism for supplying a purge gas into the first container; an exhaust mechanism for exhausting the interior of the first container under reduced pressure; A droplet discharge mechanism that discharges droplets of semiconductor device material from a droplet discharge nozzle arranged opposite to the mounting table toward the object to be processed, and a discharge position and a droplet for discharging droplets to the object to be processed A moving mechanism for moving the droplet discharge nozzle between the standby position and the second container for isolating the droplet discharge nozzle at the standby position and holding the droplet discharge nozzle at atmospheric pressure. Using a device manufacturing apparatus that manufactures semiconductor devices on the body surface,
Carrying the object to be processed into the first container and placing it on the mounting table;
A depressurizing step of depressurizing the inside of the first container in a state where the droplet discharge nozzle is isolated by the second container at the standby position;
An atmosphere replacement step of introducing a purge gas into the first container from the gas supply mechanism to replace the atmosphere inside the first container and returning it to an atmospheric pressure state;
Discharging the droplet discharge nozzle by the second container, discharging the droplet toward the object to be processed by moving the droplet discharge nozzle to the discharge position; and
A device manufacturing method comprising:

The device manufacturing method according to claim 1, further comprising a first heating step of heating the mounting table and the first container before the atmosphere replacement step.

The device manufacturing method according to claim 1, further comprising a second heating step of firing the formed device after the discharging step.