以下、本発明に係る膜の製造方法、膜形成基板の製造方法、電気光学装置の製造方法、及び電子機器の製造方法の実施形態について図面を参照しながら説明する。
(第1実施形態)
図1は、膜製造装置の構成を示す模式図である。図1(a)は、膜製造装置をフードを除いて上方からみた模式平面図である。図1(b)は、膜製造装置を側方からみた模式側面図である。以下、膜製造装置の構成を、図1を参照しながら説明する。膜製造装置は、例えば、基板を回転させずに膜の元である液体材料を、基板上に塗布するスピンレスコート法を用いている。
図1に示すように、膜製造装置11は、ステージ12と、液体材料供給ノズル13と、第1送風機構14と、第2送風機構15と、第3送風機構16と、第4送風機構17と、フード18とを有する。
ステージ12は、例えば、基板19を載置するために用いられる。ステージ12は、例えば、固定された状態になっている。基板19は、例えば、図1(a)に示すように、角型状のものが用いられる。また、基板19は、角型状に限定されず、例えば、丸型状のものであってもよい。
液体材料供給ノズル13は、基板19上に液体材料20を供給するために用いられる。液体材料20は、例えば、膜を構成する材料が溶解した溶液、または、膜を構成する材料が分散した分散液である。膜を構成する材料は、例えば、レジストに用いられる樹脂、絶縁膜に用いられるポリシラザン等の絶縁材料、半導体膜に用いられるシリコン化合物など、何でもよい。
液体材料供給ノズル13は、例えば、液体材料20を基板19上に供給する側である先端側が筒状に形成されている。また、液体材料供給ノズル13は、図示しない液体材料供給駆動機構を有する。
液体材料供給駆動機構は、液体材料供給ノズル13を、ステージ12の一辺近傍(例えば、端部A近傍)に沿ってY方向に移動させるために用いられる。液体材料供給駆動機構によって、液体材料供給ノズル13をステージ12上における端部A近傍をY方向に移動させることにより、基板19上における第1領域である端部A近傍に帯状の液体材料20の供給を行う(図1(b)参照)。
また、液体材料供給ノズル13は、上記したY方向への移動以外にも、ステージ12上をX方向、及びZ方向に移動することが可能に設けられている。
また、液体材料供給ノズル13は、液体材料供給駆動機構によって、基板19上における一部の場所に選択的に液体材料20を供給することが可能となっている。
第1送風機構14は、基板19上に供給された液体材料20を広げるべく、液体材料20に第1気体である気体21を吹き付けるために用いられる。気体21は、例えば、大気、不活性ガス、及び溶剤などである。更に、第1送風機構14は、ステージ12の上方に配置されている。気体21は、吹き付けられた液体材料20が乾燥することを抑えるために、例えば、アルコールを含んでいる。第1送風機構14は、気体21の吹出し口である第1送風口22(図1(a)及び図3参照)を有し、例えば、基板19の一辺の長さ(基板19における端部A)と略同じ長さに形成されている。更に、第1送風機構14は、図示しない第1駆動機構と第1角度調整機構とを有する。
第1駆動機構は、第1送風機構14を、ステージ12上を第1方向であるX方向に移動させるとともに、ステージ12の上面12a(図1(b)参照)と平行に移動させるために用いられる。第1駆動機構は、例えば、第1送風機構14をX方向に、等速度で移動させることが可能となっている。第1駆動機構によって、第1送風機構14が気体21を吹き出しながらX方向に移動することにより、基板19上の液体材料20を、端部A側から端部D側に亘って広げることができる。
更に、第1駆動機構は、第1送風機構14を、基板19における端部D付近から基板19の外側まで移動速度を早くさせることが可能となっている。これにより、基板19上に余った液体材料20に、液体材料20を押し広げるときより強く気体21を当てることができ、液体材料20を基板19の外側に吹き飛ばして除去することができる。
第1角度調整機構は、第1送風口22を有する第1送風機構14の向きを変えるために用いられる。第1角度調整機構を動作させて第1送風機構14の角度を調整することにより、基板19上の液体材料20に対して、第1送風口22から吹き付ける気体21の角度を変えることができる。
第2送風機構15は、基板19上の液体材料20が、基板19における端部B側から流れ落ちないようにするために用いられる。第2送風機構15は、ステージ12の側方(基板19における端部B側)に配置されている。第2送風機構15は、例えば、スリット状の第3送風口23(図1(a)参照)を有し、基板19上から流れ落ちそうになる液体材料20に向かって第3気体である気体21の吹き出しを行う。これにより、基板19上から、液体材料20が落下することを低減できる。気体21は、第1送風機構14から吹き出される気体21と同様に、液体材料20が乾燥することを抑えるために、例えば、アルコールを含んでいる。更に、第2送風機構15は、図示しない第2駆動機構と第2角度調整機構とを有する。
第2駆動機構は、第2送風機構15を、ステージ12の端面(端部B側)近傍に沿ってX方向に移動させるために用いられる。第2駆動機構は、例えば、第2送風機構15をX方向に、等速度で移動させることが可能となっている。第2駆動機構の動作によって、第2送風機構15が気体21を送風しながらX方向に移動することにより、基板19上から基板19の外側に液体材料20がこぼれ落ちたり、基板19上の液体材料20の一部が端部B側から基板19の裏面側に流れ込んだりすることを抑えることができる。
また、第2駆動機構と第1駆動機構とは、互いに追従して動作させることが可能となっており、第1送風機構14及び第2送風機構15が、同じ速度でX方向に移動することができる。
第2角度調整機構は、第3送風口23を有する第2送風機構15の向きを変えるために用いられる。第2角度調整機構を動作させて第2送風機構15の角度を調整することにより、基板19上の液体材料20に対して、第3送風口23から吹き付ける気体21の角度を変えることができる。
第3送風機構16は、第2送風機構15と同様に、基板19上の液体材料20が、基板19における端部C側から流れ落ちないようにするために用いられる。第3送風機構16は、ステージ12の側方(基板19における端部C側)に配置されている。第3送風機構16は、例えば、スリット状の第4送風口24(図1(a)参照)を有し、基板19上から基板19の外側に流れ落ちそうになる液体材料20に向かって第3気体である気体21の吹き出しを行う。これにより、基板19上から基板19の外側に液体材料20が落下することを低減できる。気体21は、第1及び第2送風機構14,15と同様に、乾燥することを抑えるために、例えば、アルコールを含んでいる。更に、第3送風機構16は、図示しない第2駆動機構と第3角度調整機構とを有する。
第2駆動機構は、第2送風機構15と同様に、第3送風機構16をステージ12の端面(端部C側)近傍に沿ってX方向に移動させるために用いられる。第2駆動機構は、例えば、第3送風機構16をX方向に、等速度で移動させることが可能となっている。第2駆動機構の動作に基づいて、第3送風機構16が気体21を送風しながらX方向に移動することにより、基板19上から基板19の外側に液体材料20がこぼれ落ちたり、基板19上の液体材料20の一部が端部C側から基板19の裏面側に流れ込んだりすることを抑えることができる。
また、第2駆動機構は、第1駆動機構と追従して動作させることが可能となっている。これにより、第3送風機構16は、第1送風機構14及び第2送風機構15と同じ速度でX方向に移動することができる。
第3角度調整機構は、第2角度調整機構と同様に、第4送風口24を有する第3送風機構16の向きを変えるために用いられる。第3角度調整機構を動作させて第3送風機構16の角度を調整することにより、基板19上の液体材料20に対して、第4送風口24から吹き付ける気体21の角度を変えることができる。
また、第2送風機構15と第3送風機構16とは、互いの間隔が調整可能に設けられている。これにより、例えば、基板19の大きさや基板19上の液体材料20の流れ方に応じて、第3送風口23と基板19における端部Bとの距離、及び、第4送風口24と基板19における端部Cとの距離を調整することができる。
第4送風機構17は、基板19上の液体材料20が、基板19における端部D側の裏面に回り込まないようにするために用いられる。第4送風機構17は、気体21の吹出し口である第5送風口25(図1(b)参照)を有する。第4送風機構17は、例えば、ステージ12の左側端面(基板19における端部D側)の下方に、第5送風口25から吹き出された第4気体である気体21が基板19の端面付近に当たるように配置されている。第4送風機構17は、例えば、基板19の端面Dの長さと略同じ長さに形成されている。
気体21は、第1〜第3送風機構14〜16に供給する気体と同様に、乾燥することを抑えるための、例えば、アルコールを含んでいる。なお、第4送風機構17から吹き出される気体21は、液体材料20の乾燥とは関係ないため、第1〜第3送風機構14〜16から吹き出される気体21と異なり、例えばアルコールを含んでいない気体でもよい。
以上のような構成により、第4送風機構17の第5送風口25から基板19の端面Dに向かって気体21を吹き付けることにより、第1送風機構14によって基板19上に広げられて余った液体材料20を端面D側から排除するときに、基板19の裏面側に液体材料20が回り込まずに、端面Dから分離させて(吹き飛ばして)落とすことができる。更に、第4送風機構17は、図示しない第4角度調整機構を有する。
第4角度調整機構は、第5送風口25を有する第4送風機構17の向きを変えるために用いられる。第4角度調整機構を動作させて第4送風機構17の角度を調整することにより、基板19の端部D側から基板19外に吹き飛ばされる液体材料20に対し、気体21を吹き付ける角度を変えることができる。
フード18は、基板19上に液体材料20を広げるときの、気体21の流れる方向を安定させるために用いられる。フード18は、ステージ12の上方にステージ12の上面12aと平行に配置されており、上面12aに対しX方向へ水平に移動することが可能となっている。フード18は、図示しない第3駆動機構を有する。
第3駆動機構は、フード18を、X方向へ水平に移動させるために用いられる。第3駆動機構は、例えば、フード18をX方向に、等速度で移動させることが可能となっている。また、第3駆動機構は、第1、第2駆動機構と追従して動作させることが可能となっており、フード18と第1〜第3送風機構14〜16とを同じ速度でX方向に移動させることができる。
第3駆動機構によって、フード18が第1〜第3送風機構14〜16とともにX方向に移動することにより、基板19上の第1送風機構14から吹き出された気体21を周囲に散らばらせることなく、基板19の端部A側から端部D側に向かって基板19の上面に平行に流れるように整流することができる。つまり、気流の方向を、液体材料20を広げようとする方向と同じにすることができる。
また、フード18があることによって、基板19における端部B及び端部C側に広げられた気体21は、第2送風機構15及び第3送風機構16からの気体21の送風によって広がることを抑えることが可能となり、端部D側に気体21を送風することができる。
図2は、第1送風機構に気体を送るための気体送風部の構成を示す模式図である。以下、気体送風部の構成を、図2を参照しながら説明する。
図2に示すように、気体送風部31は、気体21を第1送風機構14に送るために、第1配管32と、第2配管33と、ポンプ34と、第3配管35と、容器36と、開放管37とを有する。
第1配管32および第2配管33は、ポンプ34から第1送風機構14に気体21を送るために用いられる。第1送風機構14は、第1及び第2配管32,33を介して、ポンプ34と接続されている。
ポンプ34は、第2配管33に接続されており、第1送風機構14に気体21を供給するために用いられる。ポンプ34によって送られた気体21a及び21が、第1送風機構14に供給されることにより、気体21を基板19上の液体材料20に吹き付けることができ、基板19上に液体材料20を広げることが可能となる。ポンプ34は、図示しない圧力調整機構と送風スイッチとを有する。
圧力調整機構は、気体21を送り出すべく圧力を制御するために用いられる。圧力調整機構を低い圧力に設定することにより、第1送風機構14に弱い力の気体21を供給することができる。一方、圧力調整機構を高い圧力に設定することにより、第1送風機構14に、液体材料20を押し広げるときより強い力の気体21を供給することができる。圧力調整機構は、例えば、液体材料20の種類(粘度)や基板19の形状などに応じて調整が行われる。
送風スイッチは、第1送風機構14に気体21を送ったり、第1送風機構14へ気体21を送ることを停止したりするために用いられる。例えば、第1送風機構14に送風口が複数ある場合、それぞれの送風口から選択的に気体21の吹き出し及び停止を行うことが可能となっている。複数の送風口から選択的に気体21を吹き出すことにより、例えば、液体材料20を広げたい部分と、広げたくない部分とをコントロールすることが可能となる。
第3配管35は、第1配管32及び第2配管33と、容器36とを接続するために用いられる。第3配管35の一端は、第1配管32と第2配管33との間に接続されており、他端は、容器36の中に接続されている。
容器36は、第3配管35に接続されており、容器36内が密閉された状態になっている。容器36には、例えば、液体材料20を乾燥させないためのアルコール38が貯留されている。また、アルコールに限定されず、例えば、液体材料20を乾燥させないようなものであればよい。アルコール38は、第3配管35を介して、ポンプ34から送られた気体21aに含まれる。気体21aにアルコール38が含まれることによって、第1送風機構14から気体21を液体材料20に吹き付けたとしても、液体材料20が乾燥することを抑えることができる。
容器36には、例えば、気体21aの中に含めるアルコール38の量を制御することが可能な制御機構が設けられている。これにより、例えば、液体材料20がもつ乾燥特性に応じて、気体21aの中に含めるアルコール38の量を調整することができ、乾燥することを抑えることが可能となる。
開放管37は、容器36の中に貯留されているアルコール38と、大気との間を繋ぐために用いられる。開放管37の一端側が大気中にあり、他端側が容器36の中のアルコール38の中にあることによって、容器36の中が完全な密閉状態になることを抑え、第3配管35を介して、アルコール38を第1及び第2配管32,33内に送ることが可能となる。第1配管32内を通る気体21aにアルコール38を供給する方法は、例えば、ポンプ34によって配管32,33内に気体21aが送られたことによって発生する真空圧を利用している。
なお、上記した気体送風部31の構成は、第1送風機構14への気体21の送風のみでなく、第2〜第4送風機構15〜17にも、上記した内容と同等の機能を用いて、気体21を送風することができる。また、気体送風部31は、第2〜第4送風機構15〜17に、それぞれ異なった圧力の気体21を送ることも可能となっている。
図3は、第1送風機構の構造を示す模式図である。図3(a)は、第1送風機構を側方からみた模式側面図である。図3(b)は、第1送風機構を下側からみた模式平面図である。図3(c)は、図3(a)の第1送風機構を側方からみた模式側面図である。以下、第1送風機構の構造を、図3を参照しながら説明する。
図3に示すように、第1送風機構14は、基板19上の液体材料20に気体21を吹きつけるために用いられ、ノズル本体71を有する。ノズル本体71には、気体21を通すための第1送風口22を有する。第1送風口22は、丸孔ノズル72と、スリットノズル73とを有する。
丸孔ノズル72は、第1送風機構14の一端側(後部側)に形成されている。丸孔ノズル72には、例えば、第1配管32(図2参照)が接続されており、ポンプ34から送られた気体21が、第2配管33及び第1配管32を介して、第1送風機構14に送られる。
スリットノズル73は、第1送風機構14の他端側(先端側)に形成されており、丸孔ノズル72と内部で繋がっている。スリットノズル73は、丸孔ノズル72から送られた気体21が通過することによって、薄板状に広げられた気体21として液体材料20に吹き出すことが可能となっている。
なお、気体21は、スリットノズル73の幅Xから基板19の幅に平行に(基板19の端部A側から端部D側に向かって平行に)吹き出すことが望ましい。平行に吹き出すことにより、基板19の端部B及びC側に向かう液体材料20の量を少なくすることができ、端部B及びC側から液体材料20が流れ落ちる量を抑えることができる。また、スリットノズル73の開口部73aの形状精度を高めることにより、スリットノズル73から吹き出される気体21の送風(気流)ムラを抑えることが可能となり、基板19上に広げられる液体材料20の厚みを均一にすることができる。
図4は、膜形成基板の1つである第1半導体装置の構造を示す模式図である。図4(a)は、第1半導体装置を上方からみた模式平面図である。図4(b)は、第1半導体装置を側方からみた模式側面図である。以下、第1半導体装置の構造を、図4を参照しながら説明する。
図4に示すように、第1半導体装置41は、第1基板42と、膜である第1膜43とを有する。
第1基板42は、例えば、略長方形を有し、上面が平ら状に形成されている。第1基板42は、例えば、半導体基板やガラス基板などである。
第1膜43は、第1基板42上の全面に形成されている。第1膜43は、第1膜43の元である液体材料30(図5参照)を第1基板42上に塗布したあと、液体材料30から溶媒又は分散媒を蒸発させることにより形成される。
図5は、第1半導体装置の製造方法を工程順に示す模式断面図である。図5(a)、(c)、(e)、(g)は、第1半導体装置を上方からみた模式平面図である。図5(b)、(d)、(f)、(h)は、第1半導体装置を側方からみた模式側面図である。以下、第1半導体装置の製造方法を、図5を参照しながら説明する。
図5(a)、(b)に示すように、工程11では、第1基板42上の一部(第1領域)に液体材料30を供給する。まず、第1基板42を膜製造装置11(図1参照)のステージ12上に載置する。次に、液体材料供給駆動機構によって、液体材料供給ノズル13を、第1基板42上のY方向に移動させるとともに、第1基板42上に必要量の液体材料30の吐出を行う。以上により、第1基板42上の端部A近傍に沿って液体材料30が供給される。
図5(c)、(d)に示すように、工程12(第1工程)では、液体材料30を広げ始める。まず、第1送風機構14によって、ポンプ34(図2参照)から送られたアルコール38を含む第1気体である気体21を吹き出す。次に、第1駆動機構によって、第1送風機構14をX方向に移動させる。第1送風機構14のX方向への移動は、例えば、等速度で行う。第1送風機構14が第1送風口22(図3参照)から気体21を吹き出しながらX方向に移動することにより、端部A付近にある液体材料30の一部(第1液体材料)が、第1基板42の中央付近(第2領域)に広げられる。
更に、ステージ12の上方に設けられたフード18(図1参照)が、第1送風機構14のX方向への移動と追従して移動することにより、第1送風機構14から送風された気体21の気流方向を、端部A側から端部D側に流れるように整流させることができる。
また、液体材料30を広げたときに、第1基板42の端部B及びC側から流れ落ちそうになる液体材料30を、第2及び第3送風機構15,16からの気体21の送風によって、第1基板42上に留まらせることが可能となっている(第1送風工程)。
図5(e)、(f)に示すように、工程13では、第1基板42上全体に液体材料30を広げる(第2工程)とともに、余った液体材料30aを第1基板42上から第1基板42の外側に除去する。まず、工程12に引き続き、第1送風機構14をX方向に移動させて、液体材料30の一部(第2液体材料)を第1基板42における端部D付近(第3領域)まで広げる。第1送風機構14が端部D付近に達したあと、第1送風機構14が第1基板42から外れるまで、第1駆動機構によって第1送風機構14の移動速度を上昇させる。これにより、液体材料30に吹き付ける気体21の強さを、液体材料20を押し広げるときより強くすることが可能となり、第1基板42上に余った液体材料30aを、第1基板42の端部Dから第1基板42の外側に勢いをつけて吹き飛ばすことができる。
更に、第4送風機構17(図1参照)によって、第1基板42の端部D側の下方から端部Dに向かって気体21(第4気体)を吹き出していることにより、液体材料30が端部D側から裏面側に回り込むことを抑えることができる(第2送風工程)。以上により、液体材料30を第1基板42の全面に広げることができるとともに、第1基板42上に余った液体材料30aを、第1基板42上から第1基板42の外側に除去することができる。
図5(g)、(h)に示すように、工程14(第3工程)では、第1基板42上に広げられた液体材料30を乾燥させて、第1膜43を形成する。まず、第1基板42上に広げられた液体材料30に、例えば、加熱された気体21を当てる。これにより、液体材料30から溶媒または分散媒を蒸発させる。以上により、液体材料30が乾燥し、第1基板42上に第1膜43が形成される。
なお、本発明に係る膜の製造方法を適用することが可能な電気光学装置は、液晶素子、有機EL素子等の電気光学素子を含むパネルであり、例えば、液晶装置、有機EL装置、電気泳動表示装置、プラズマ表示装置、SED(Surface Conduction Electron-emitter Display:表面電界ディスプレイ)、FED(Field Emission Display:電界放出ディスプレイ)などがある。
図6は、本発明に係る電気光学装置を適用することが可能な電子機器の構成を模式的に示す概略斜視図である。図6(a)は、電子機器の一実施形態である液晶テレビの構成を示す概略斜視図である。図6(b)は、電子機器の一実施形態である壁掛けテレビの構成を示す概略斜視図である。以下、電子機器の構成を、図6を参照しながら説明する。
図6(a)に示すように、液晶テレビ101は、表示部102と、枠部103と、脚部104と、リモコン105とを有する。表示部102には、上述の膜の製造方法を用いて製造された電気光学装置が実装されている。枠部103は、表示部102をガイドするために用いられる。脚部104は、表示部102及び枠部103を一定の高さで固定するために用いられる。リモコン105は、例えば、液晶テレビ101の電源をON/OFFしたり、チャンネルを変えたりするために用いられる。
図6(b)に示すように、壁掛けテレビ111は、表示部112と、枠部113と、巻取り部114とを有する。表示部112には、上述の膜の製造方法を用いて製造された電気光学素子が実装されている。枠部113は、表示部112をガイドするために用いられる。巻取り部114は、枠部113と一体になった表示部112を丸めて収納するために用いられる。
なお、電子機器は、上記したような電気光学装置を用いた製品であり、他にも例えば、液晶ディスプレイ、携帯電話、電子ペーパー、ビューファインダ型・モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、ディジタルスチルカメラなどが挙げられる。
以上詳述したように、本実施形態の膜の製造方法、膜形成基板の製造方法、電気光学装置の製造方法、及び電子機器の製造方法によれば、以下に示す効果が得られる。
(1)本実施形態によれば、工程12及び工程13によって、工程11で第1基板42上に載置された液体材料30に、第1基板42における端部A近傍から端部D近傍まで、第1送風機構14をX方向に移動させることにより第1送風口22から一定の強さの気体21を吹き付けるので、液体材料30を一定の強さで押し広げることが可能となる。その結果、第1基板42上に厚みの均一な液体材料30を塗ることができる。そのあと、工程14によって液体材料30を乾燥させることにより、第1基板42上に膜厚の均一な第1膜43を形成することができる。加えて、第1基板42上に供給した必要量の液体材料30を、気体21を吹き付けることにより第1基板42上全体に押し広げるので、液体材料30の使用効率を低下させることなく塗布することができる。
(2)本実施形態によれば、工程12及び工程13において、液体材料30が第1基板42上に広げられるとき、第1基板42における端部B及びC側から落ちそうになる液体材料30があったとしても、第2送風機構15及び第3送風機構16によって、第1基板42の外側から第1基板42の内側に向かって気体21を送風していることから、第1基板42上から第1基板42の外側に液体材料30が流れ落ちることを抑えることができる。これにより、第1基板42上全体に広げるべく必要な液体材料30を減らすことなく、効率的に第1基板42上全体に液体材料30を広げることができる。
(3)本実施形態によれば、工程13において、第1送風機構14の移動速度を、第1基板42の端部D付近から第1基板42の外側にかけて上昇させているので、液体材料30に吹き付ける気体21の強さを上げることが可能となり、第1基板42上に余った液体材料30aを、端部Dから第1基板42の外側に吹き飛ばすことができる。
(4)本実施形態によれば、第1基板42の端部D側の下方に第4送風機構17が配置され、端部Dの方向に向かって第1基板42の下方から気体21を吹き出すことにより、第1基板42上に余った液体材料30aを第1基板42上から除去するために吹き飛ばすときに、液体材料30が端部D側から裏面側に回りこまないようにすることができる。
(5)本実施形態によれば、ステージ12の上方に設けられたフード18が、第1送風機構14のX方向への移動と追従して移動することにより、第1送風機構14から送風された気体21の気流方向を、端部A側から端部D側の方向に整流させることが可能となる。これにより、気体21の流れる方向と、液体材料30を広げる方向とを合わせることが可能となり、より第1基板42上に膜厚の均一な液体材料30を塗布することができる。
(第2実施形態)
図7は、膜形成基板の1つである第2半導体装置の構造を示す模式図である。図7(a)は、第2半導体装置を上方からみた模式平面図である。図7(b)は、第2半導体装置を側方からみた模式側面図である。第2実施形態の第2半導体装置は、第2基板上に親液領域及び撥液領域が形成されている部分が、第1実施形態と異なっている。以下、第2半導体装置の構造を、図7を参照しながら説明する。
図7に示すように、第2半導体装置51は、第2基板52と、親液領域54と、撥液領域55と、親液領域54に形成された膜である第2膜56とを有する。ここでは、一例として、第2基板52上に第1パターン膜53が形成されており、第1パターン膜53が撥液領域55として機能しているが、本発明はこれに限られず、第1パターン膜53が形成されていなくてもよい。
第2基板52は、第1基板42と同様に、例えば、略長方形に形成されている。第2基板52は、例えば、半導体基板やガラス基板などである。
第1パターン膜53は、第2基板52上に、例えば、起伏のある縞状に形成されている。第1パターン膜53は、第1パターン膜53の凹部が親液領域54であり、凸部が撥液領域55である。ここで、親液領域54とは、液体材料40に対する濡れ性が相対的に大きい(接触角が相対的に小さい)領域を意味し、撥液領域55とは、液体材料40に対する濡れ性が相対的に小さい(接触角が相対的に大きい)領域を意味する。つまり、親液領域54は、撥液領域55と比較したとき、液体材料40に対し親液度が強い。
また、第1パターン膜53そのものが、第2基板52と比較して液体材料40に対し濡れ性が小さいとき、凹部が親液領域54となり、凸部が撥液領域55となる。図7では、この条件において、液体材料40を塗布して第1パターン膜53の凹部に形成された第2膜56が図示されている。このとき、第1パターン膜53は、液体材料40に対する撥液膜として機能する。
この第1パターン膜53の形成方法は、物理的な方法としては、例えば、第2基板52上にフォトレジストをパターニングして形成し、フッ素化処理することで撥液性を高める方法がある。また、化学的な方法としては、第2基板52上に単分子膜であるSAM(Self Assembled Monolayer:自己組織化膜)膜を形成し化学結合させたあと、露光によりパターニングすることで、撥液領域55にのみSAM膜を残す方法がある。SAM膜の厚みは分子レベルであるので、図7に示すような第1パターン膜53の凸部ほどの厚みはないが、形成される領域は凸部の領域にあたる。このSAM膜の方が第2基板52と比べて液体材料40に対する濡れ性が小さい場合、このSAM膜で形成された凸部は撥液領域55として機能する。
一方、第1パターン膜53そのものが、第2基板52と比較して液体材料40に対し濡れ性が大きいとき、凸部が親液領域54となり、凹部が撥液領域55となる。このとき、第2膜56は、図示しないが、第1パターン膜53の凸部上に形成されることになる。つまり、第1パターン膜53は、液体材料40に対して親液膜として機能する。
第1パターン膜53の形成方法は、第2基板52と比較して液体材料40に対する濡れ性が大きい材料が凸部になるようにパターニングすればよい。SAM膜で形成するのであれば、液体材料40との接触角が、第2基板52と液体材料40との接触角よりも小さくなるようなSAM膜であればよい。
図8は、第2半導体装置の製造方法を工程順に示す模式断面図である。図8(a)、(c)、(e)、(g)は、第2半導体装置を上方からみた模式平面図である。図8(b)、(d)、(f)、(h)は、第2半導体装置を側方からみた模式側面図である。なお、第2基板上には、親液領域形成工程および撥液領域形成工程によって、親液領域および撥液領域が形成されている。以下、第2半導体装置の製造方法を、図8を参照しながら説明する。
図8(a)、(b)に示すように、工程21では、第2基板52上に形成された第1パターン膜53上の一部(端部A近傍)に液体材料40を供給する。まず、第1パターン膜53が形成された第2基板52を、膜製造装置11のステージ12上に載置する。次に、液体材料供給駆動機構によって、液体材料供給ノズル13を第2基板52上のY方向に移動させるとともに、第2基板52上に必要量の液体材料40の吐出を行う。以上により、第1パターン膜53における端部A近傍に沿って液体材料40が供給される。
第2半導体装置51には、親液領域54と撥液領域55とが形成されていることから、撥液領域55上の液体材料40が動き易くなっており、撥液領域55上の液体材料40が親液領域54上に移動する。しかしながら、図8(a)、(b)に示すように、液体材料40の一部の液体材料40aが親液領域54から撥液領域55にまたがって載るものや、撥液領域55上のみに玉状となって載っている液体材料40bなどがある。
図8(c)、(d)に示すように、工程22(第1工程)では、液体材料40を広げ始める。まず、第1送風機構14によって、ポンプ34から送られたアルコール38を含む気体21を吹き出す。次に、第1駆動機構によって、第1送風機構14をX方向に移動させる。第1送風機構14のX方向への移動は、例えば、等速度で行う。第1送風機構14が第1送風口22から気体21を吹き出しながらX方向に移動することにより、撥液領域55上に載った液体材料40bが移動を始める。これにより、例えば、撥液領域55上に載った液体材料40bは、親液領域54上にある液体材料40に吸収される。
また、例えば、撥液領域55上から第2基板52における端部B及び端部C側に移動した液体材料40の一部は、第2及び第3送風機構15,16からの気体21の送風によって、第2基板52の内側に戻されて親液領域54上に移動し、親液領域54上にあった液体材料40に吸収される。
また、例えば、親液領域54から撥液領域55にまたがって載っている液体材料40aは、撥液領域55上の液体材料40aが動き易いことから、撥液領域55上の液体材料が延ばされてちぎれる。ちぎれた液体材料40aは、そのあと親液領域54上に移動して液体材料40に吸収される。以上のように、第1送風機構14から気体21を吹き出しながらX方向に移動することにより、撥液領域55上の液体材料40aが移動するとともに、親液領域54上の液体材料40が第2基板52の中央付近まで広げられる。これにより、親液領域54のみに液体材料40が広げられる。
図8(e)、(f)に示すように、工程23では、第2基板52上全体に液体材料40を広げる(第2工程)とともに、余った液体材料40cを第2基板52上から第2基板52の外側に除去する。まず、工程22に引き続き、第1送風機構14をX方向に移動させて、第2基板52の端部D付近まで近づける。第1送風機構14が端部D付近に達したあと、第1送風機構14が第2基板52から外れるまで、第1駆動機構によって第1送風機構14の移動速度を上昇させる。これにより、液体材料40に吹き付ける気体21の強さを、液体材料40を押し広げるときより強くすることが可能となり、液体材料40を、第2基板52の端部Dから第2基板52の外側に勢いをつけて吹き飛ばすことができる。
例えば、撥液領域55上に液体材料40bが残っていたとしても、接触角が大きく動き易くなっていることから、余った液体材料40cとともに第2基板52上から第2基板52の外側に吹き飛ばすことができる。
更に、第4送風機構17(図1参照)によって、第2基板52の端部D側の下方から端部Dに向かって気体21を吹き出していることにより、液体材料40が端部D側から裏面側に回り込むことを抑えることができる。以上により、液体材料40を第2基板52の全面に広げることができるとともに、第2基板52上に余った液体材料40cを、第2基板52上から第2基板52の外側に除去することができる。
図8(g)、(h)に示すように、工程24(第3工程)では、第2基板52上(第1パターン膜53上)に広げられた液体材料40を乾燥させて、第2膜56を形成する。まず、第2基板52上に広げられた液体材料40に、例えば、加熱された気体を送風する。これにより、液体材料40から溶媒または分散媒を蒸発させる。以上により、液体材料40が乾燥し、第2基板52上に第2膜56が形成される。
以上詳述したように、本実施形態の膜の製造方法、膜形成基板の製造方法、電気光学装置の製造方法、及び電子機器の製造方法によれば、第1実施形態の効果(1)〜(5)に加えて、以下に示す効果が得られる。
(6)本実施形態によれば、親液領域54に第2膜56を形成すべく、第2基板52(第1パターン膜53)上に、親液領域54及び撥液領域55を設けたことにより、親液領域54上のみに第2膜56の元である液体材料40を広げやすくすることが可能となる。これにより、第2膜56を形成したい領域のみに選択的に液体材料40を塗布する必要がなく、比較的簡単に第2基板52上に液体材料40を供給及び塗布することができる。加えて、液体材料40に気体21を当てることにより、親液領域54及び撥液領域55の特性を利用して、親液領域54上にのみ第2膜56を形成することができる。
(第3実施形態)
図9は、膜形成基板の1つである第3半導体装置の構造を示す模式図である。図9(a)は、第3半導体装置を上方からみた模式平面図である。図9(b)は、第3半導体装置を側方からみた模式側面図である。第3実施形態の第3半導体装置は、第3基板上の一部に形成された凹状の領域内に液体材料を塗布する部分と、部分的に親液領域及び撥液領域が形成されている部分とが、第1及び第2実施形態と異なっている。以下、第3半導体装置の構造を、図9を参照しながら説明する。
図9に示すように、第3半導体装置61は、第3基板62と、第2パターン膜63と、親液領域64と、撥液領域65と、膜である第3膜66とを有する。
第3基板62は、第1及び第2基板42,52と同様に、例えば、略長方形に形成されている。第3基板62は、例えば、半導体基板やガラス基板である。
第2パターン膜63は、第3基板62上に形成されており、凹状に囲まれた領域である親液領域64と、親液領域64以外の領域である撥液領域65とを有する。
親液領域64は、略長方形に形成された広い領域の第1領域67と、細長い領域の第2領域68とが繋がった形状を有する。親液領域64上には、第3膜66が形成されている。親液領域64が形成されていることにより、第2パターン膜63における凹状に囲まれた中に、液体材料50(図10参照)を貯めやすくすることが可能になっている。
撥液領域65は、第1領域67及び第2領域68を含む親液領域64以外の領域である。撥液領域65が形成されていることにより、撥液領域65上に第3膜66が形成されることを回避する。
第3膜66は、第2パターン膜63における親液領域64内(凹の中)に形成されている。第3膜66は、第3膜66の元である液体材料50を親液領域64内に塗布したあと、液体材料50から溶媒又は分散媒を蒸発させることにより形成される。
図10は、第3半導体装置の製造方法を、親液領域の部分を拡大して工程順に示す模式平面図である。なお、第3基板上には、親液領域形成工程および撥液領域形成工程によって、親液領域および撥液領域が形成されている。以下、第3半導体装置の製造方法を、図10を参照しながら説明する。
図10に示すように、工程31では、第3基板62上(図9参照)に形成された第2パターン膜63における親液領域64内に液体材料50を供給する。まず、第2パターン膜63が形成された第3基板62を、膜製造装置11のステージ12上に載置する。次に、液体材料供給駆動機構によって、液体材料供給ノズル13を親液領域64における第1領域67上に移動させる。次に、液体材料供給ノズル13によって、広い領域である第1領域67内に必要量の液体材料50を供給する。
工程32では、第1領域67内に供給された液体材料50が濡れ広がる。詳しくは、工程31において、親液領域64が形成された第1領域67に液体材料50を供給したことにより、液体材料50が第1領域67全体に広がる。第1領域67と繋がった第2領域68は、親液領域64が形成されているものの、第1領域67と比べて細長い領域のため、例えば、液体材料50が途中までしか入り込まない。以上により、液体材料50は、第1領域67の全体から第2領域68の一部に広がった状態になっている。
工程33では、親液領域64内全体に液体材料50を広げる。まず、第1送風機構14によって、ポンプ34から送られたアルコールを含む気体21を吹き出す。次に、第1駆動機構の動作によって、第1送風機構14をX方向に移動させる。第1送風機構14のX方向への移動は、例えば、等速度で行う。第1送風機構14が第1送風口22から気体21を吹き出しながらX方向に移動することにより、第1領域67内の液体材料50が押されて第2領域68側に移動する。
更に、第1送風機構14をX方向に移動させることにより、液体材料50が細長い形状の第2領域68に移動し、第2領域68の一部にしか広がっていなかった液体材料50が第2領域68の全体に広がる。以上のように、親液領域64の特性と気体21の送風とによって、細長い領域を有する親液領域64の全体に液体材料50が広げられる。
工程34(第3工程)では、第3基板62上(第2パターン膜63上)の親液領域64内に広げられた液体材料50を乾燥させて、第3膜66を形成する。まず、親液領域64内に広げられた液体材料50に、例えば、加熱された気体を送風する。これにより、液体材料50から溶媒または分散媒を蒸発させる。以上により、液体材料50が乾燥し、親液領域64内に第3膜66が形成される。
以上詳述したように、本実施形態の膜の製造方法、膜形成基板の製造方法、電気光学装置の製造方法、及び電子機器の製造方法によれば、第1実施形態の効果(1)〜(5)に加えて、以下に示す効果が得られる。
(7)本実施形態によれば、略長方形の第1領域67と細長い領域の第2領域68とが繋がった凹状の領域(親液領域64)に液体材料50を塗布する場合であっても、第1送風機構14から液体材料50に気体21を吹きつけることにより、比較的液体材料50が広がりにくい細長い領域(第2領域68)にまで液体材料50を広げることができる。
なお、第1〜第3実施形態は上記に限定されず、以下のような形態で実施することもできる。
(変形例1)第1実施形態の工程11〜工程13に記載したように、第1基板42を固定させ、第1送風機構14をX方向に移動させることにより、第1基板42上に液体材料30を押し広げていたことに代えて、第1送風機構14を固定させ、第1基板42をX方向に移動させることにより、液体材料30を押し広げるようにしてもよい。また、第2及び第3実施形態に記載した、第2基板52および第3基板62についても同様に形成するようにしてもよい。
(変形例2)第1実施形態の工程11に記載したように、液体材料供給ノズル13によって第1基板42上に塊状の液体材料30を供給していたことに代えて、ミスト状になった液体材料30を第1基板42上全体に供給するようにしてもよい。これによれば、ミスト状の液体材料30が第1基板42上に堆積し、この液体材料30に気体21を吹き付けることにより、第1基板42上に液体材料30を押し広げていくことができ、第1実施形態と同様に、第1基板42上に膜厚の均一な液体材料30を塗布することができる。なお、第2実施形態についても、同様に形成するようにしてもよい。
また、基板上に液体材料を供給する方法は、上記した内容に限定されず、例えば、インクジェット法、LSMCD(Liquid Source Misted Chemical:化学溶液ミスト化体積)法、スプレー法、スリットコート法、及びディップ法によって行うようにしてもよい。
(変形例3)第1実施形態に記載したように、第1基板42上に帯状に供給した液体材料30に対し、第1送風機構14のスリットノズル73から液体材料30全体に気体21を吹き付けて、略長方形の第1基板42全体に広げていたことに代えて、略長方形以外の形状の基板に対し、液体材料30に吹き付ける場所を変えながら液体材料30を押していき、略長方形以外の基板上全体に液体材料30を広げるようにしてもよい。
(変形例4)第1実施形態に記載したように、第1基板42上に供給した液体材料30に対し、第1送風機構14の第1送風口22から気体21を吹き付けて、略長方形の第1基板42全体に広げていたことに代えて、例えば、第1送風機構14には、第1送風口22以外に複数の第2送風口が設けられており、第1送風口22からの気体21とは異なる成分の気体(第2気体)を、第2送風口から液体材料30に吹き付けて第1基板42上に広げるようにしてもよい。
また、第1送風口22と第2送風口とからそれぞれの気体を混在させたり、塗る領域によって使い分けたりすることにより、第1基板42上に広げるようにしてもよい。また、第2及び第3実施形態についても、同様に形成するようにしてもよい。
また、第1送風口22と第2送風口とは、それぞれの気体の吹出し口の形状が異なっていてもよい。例えば、第1送風口22の形状はスリット状であり、第2送風口の形状は丸孔状である。
(変形例5)第3実施形態の工程31に記載したように、第1領域67に液体材料50を供給していたことに代えて、第2パターン膜63上(第3基板62上)全体に液体材料50を供給するようにしてもよい。これによれば、例えば、撥液領域65上に載った液体材料50は、移動し易くなっていることから、第1送風機構14からの気体21の送風によって、親液領域64に移動したり第2パターン膜63上から除去されたりする。更に、第1送風機構14からの送風によって、第2領域68内全体に液体材料50を広げることが可能となる。その結果、親液領域64のみに液体材料50を塗布することができる。但し、膜厚を制御しにくいことから、例えば、親液領域64内(凹溝内)全体に液体材料50を埋めるような場合が好ましい。
(変形例6)第1実施形態の工程13に記載したように、第1基板42上に余った液体材料30を第1基板42上から除去するのに、第1送風機構14のX方向への移動速度を早め、これにより、液体材料30に吹き付ける気体21の強さを、液体材料30を押し広げるときより強くして、第1基板42上から第1基板42の外側に液体材料30を吹き飛ばしていた。第1送風機構14のX方向への移動速度を早めていたことに代えて、例えば、第1基板42における端部D付近において、ポンプ34から送る気体21の圧力を上げ、これにより、液体材料30に吹き付ける気体21の強さを、液体材料30を押し広げるときより強くして、余った液体材料30を第1基板42の外側に吹き飛ばすようにしてもよい。また、第2実施形態においても、同様な方法で行うようにしてもよい。
(変形例7)第1実施形態の工程14に記載したように、第1基板42上に第1膜43を形成するのに、液体材料30に加熱された気体を当てることによって形成していたことに代えて、第1基板42を加熱させたり真空圧にしたりして、液体材料30から溶媒または分散媒を蒸発させ、その結果、第1膜43を形成するようにしてもよい。
11…膜製造装置、12…ステージ、12a…上面、13…液体材料供給ノズル、14…第1送風機構、15…第2送風機構、16…第3送風機構、17…第4送風機構、18…フード、19…基板、20…液体材料、21,21a…気体、22…第1送風口、23…第3送風口、24…第4送風口、25…第5送風口、30,30a…液体材料、31…気体送風部、32…第1配管、33…第2配管、34…ポンプ、35…第3配管、36…容器、37…開放管、38…アルコール、40,40a,40b,40c…液体材料、41…第1半導体装置、42…第1基板、43…第1膜、50…液体材料、51…第2半導体装置、52…第2基板、53…第1パターン膜、54…親液領域、55…撥液領域、56…第2膜、61…第3半導体装置、62…第3基板、63…第2パターン膜、64…親液領域、65…撥液領域、66…第3膜、67…第1領域、68…第2領域、71…ノズル本体、72…丸孔ノズル、73…スリットノズル、73a…開口部、101…液晶テレビ、102…表示部、103…枠部、104…脚部、105…リモコン、111…壁掛けテレビ、112…表示部、113…枠部、114…巻取り部。