JP6638792B2 - Mist film formation method - Google Patents

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Description

本発明は、ミストによる成膜方法に関するものである。   The present invention relates to a film forming method using a mist.

液晶表示素子等の大画面表示素子(表示パネル)においては、平面状のガラス基板上にITO等の透明電極層、Si等の半導体物質層、絶縁膜層、或いは配線用の金属膜層等を堆積した上にフォトレジストを塗布して回路パターンを転写し、転写後にフォトレジストを現像後、エッチングすることで回路パターン等を形成している。ところが、表示素子の大画面化に伴ってガラス基板が大型化するため、基板の搬送装置や処理装置も大型化し、製造ライン(工場)が巨大化すると言った問題があった。そこで、可撓性を有する基板(例えば、ポリイミド、PET、金属箔等のフィルム部材や極薄ガラスシート材など)上に表示素子を直接形成するロール・トゥ・ロール方式(以下、単に「ロール方式」と表記する)と呼ばれる技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   In a large-screen display device (display panel) such as a liquid crystal display device, a transparent electrode layer such as ITO, a semiconductor material layer such as Si, an insulating film layer, or a metal film layer for wiring is formed on a flat glass substrate. A circuit pattern is transferred by applying a photoresist on the deposited layer, and after the transfer, the photoresist is developed and then etched to form a circuit pattern and the like. However, there is a problem that the size of the glass substrate increases with an increase in the screen size of the display element, so that the substrate transfer device and the processing device also increase in size, and the production line (factory) becomes large. Therefore, a roll-to-roll method (hereinafter simply referred to as a "roll method") in which a display element is directly formed on a flexible substrate (for example, a film member such as polyimide, PET, metal foil, or an ultra-thin glass sheet material). ) Has been proposed (for example, see Patent Document 1).

ロール方式で可撓性のフィルム部材を処理する場合、従来の生産方法に比べて、製造に関わる各種材料の使用量、各種の用力(電力、空圧、冷媒等)の使用量等を削減して、環境負荷がより少ないアディティブな製造方式が望まれている。特許文献1に開示された製造方式も、従来のフォトレジストを使ったリソグラフィ法を使わず、TFT(薄膜トランジスタ)や配線等のファインなパターニングの際に、必要な材料を必要な部分だけに被着させるインクジェット方式等による製造法を主体としている。   When a flexible film member is processed by a roll method, compared to the conventional production method, the amount of various materials used in production and the amount of various utilities (electric power, pneumatic pressure, refrigerant, etc.) are reduced. Therefore, an additive manufacturing method with less environmental load is desired. The manufacturing method disclosed in Patent Document 1 also applies a necessary material to only a necessary portion at the time of fine patterning of a TFT (thin film transistor) and wiring without using a conventional lithography method using a photoresist. The main method is a manufacturing method using an inkjet method or the like.

また、特許文献2には、そのようなインクジェット方式によって、導電性のインク材料をフィルム材料上に選択的に塗工して電極層や配線層を形成する際、自己組織化単分子膜(SAM層)を一様に形成した後、電極や配線の形状に対応したパターン化された紫外線を照射してSAM層の表面の濡れ性(親撥液性)を改質してから、インク材料を塗工する方法が開示されている。   Further, Patent Document 2 discloses a self-assembled monomolecular film (SAM) when an electroconductive ink material is selectively applied on a film material to form an electrode layer or a wiring layer by such an ink jet method. Layer) is uniformly formed, and then the surface of the SAM layer is irradiated with patterned ultraviolet rays corresponding to the shapes of the electrodes and wirings to improve the wettability (lyophobic property) of the surface of the SAM layer. A method of applying is disclosed.

また、特許文献3には、高い生産性が期待できる方法として、成膜すべき材料溶液のミストを、シャドーマスクを介して基板上に塗布、パターニングする方法が開示されている。この特許文献3中には、インクジェット方式と同様に、基板の表面に予め親液性と撥液性によるコントラストを付与した上で、シャドーマスクを基板上に重ねて、パターンを形成することも開示され、実験例では、シャドーマスク上の0.5mm×12mmの開口パターンが、基板上に同じ寸法で形成されたとしている。   Patent Document 3 discloses a method of applying and patterning a mist of a material solution to be formed on a substrate through a shadow mask as a method that can be expected to have high productivity. Patent Document 3 discloses that a pattern is formed by applying a lyophilic property and a lyophobic contrast to the surface of a substrate in advance and then overlaying a shadow mask on the substrate in the same manner as in the ink jet method. In the experimental example, it is assumed that an opening pattern of 0.5 mm × 12 mm on the shadow mask is formed in the same size on the substrate.

国際公開公報 WO2008/129819号 パンフレットInternational Publication WO2008 / 129819 Pamphlet 国際公開公報 WO2010/001537号 パンフレットInternational Publication WO2010 / 001537 Pamphlet 特許第4387775号公報Patent No. 4377775

しかしながら、インクジェット方式では、ナノインク化した導電材料などの機能性材料を、インク吐出ヘッドから小さな液滴にして基板上の指定された領域に選択的に塗布している為、パターンサイズ(線幅やドットの寸法)が、例えば20μm以下と小さい場合、ヘッドからのインク液滴の着弾精度が悪いことに起因して、あらかじめ基板上に親液性、撥液性によるコントラストをもたせて、親液部にインクが集中するような処理をしても、綺麗なパターニングが難しいと言った課題がある。勿論、インク吐出ヘッドやインク材料を工夫して、ヘッドのノズルから一回に吐出されるインク液滴をさらに少なくすることも考えられるが、生産性が著しく低下すると言った課題がある。   However, in the inkjet method, since a functional material such as a conductive material in the form of nano-ink is selectively applied as a small droplet from an ink ejection head to a specified area on a substrate, the pattern size (line width or If the size of the dot is as small as 20 μm or less, for example, the ink droplet landing accuracy from the head is poor, so that the substrate is provided with a contrast by lyophilicity and lyophobic property on the substrate in advance. However, there is a problem that it is difficult to perform a beautiful patterning even if a process in which the ink is concentrated is performed. Of course, it is conceivable to further reduce the number of ink droplets ejected from the nozzles of the head at one time by devising the ink ejection head and the ink material, but there is a problem that productivity is significantly reduced.

一方、特許文献3に開示された方法では、シャドーマスクが基板に対して間隔をあけて配置されるため、基板上に形成されるパターンサイズは、一般にシャドーマスク上の開口パターンよりも大きくなると言った問題がある。特許文献3では、500μm×1200μmと言った大きなパターンを転写している為、パターンエッジが5μmや10μm程度太ったとしても、影響は少ない。しかしながら、20μm以下の微細なパターンの場合、パターンエッジが5μmや10μm程度も太ることは大きな問題であり、また、そのような微細パターンの複数が隣接している場合は、隣同士のパターンがつながってしまうと言った問題も生じる。   On the other hand, in the method disclosed in Patent Literature 3, since the shadow mask is arranged at a distance from the substrate, the size of the pattern formed on the substrate is generally larger than the opening pattern on the shadow mask. There is a problem. In Patent Document 3, since a large pattern of 500 μm × 1200 μm is transferred, even if the pattern edge is thickened by about 5 μm or 10 μm, there is little effect. However, in the case of a fine pattern of 20 μm or less, it is a big problem that the pattern edge is as thick as 5 μm or 10 μm, and when a plurality of such fine patterns are adjacent to each other, the adjacent patterns are connected. There is also the problem of saying that it will.

さらに、基板表面に親液性と撥液性のコントラストを付与し、シャドーマスクを併用する場合でも、シャドーマスクと親撥液処理された基板との相対的な位置合せ誤差を生じるため、微細なパターンはシャドーマスクの精度により制限される。また、事前に親液性の基板表面に撥液性材料による撥液層を均一に形成し、フォトリソグラフィ技術を用いて、撥液層を選択的に除去してパターニングする等の準備も必要であった。それに加えて、そもそも20μm以下の微細な線幅の線状パターンやコンタクトホール(ビアホール)パターンをシャドーマスクとして製作すること自体が難しいと言った問題がある。   Further, even when a lipophilic and lyophobic contrast is imparted to the substrate surface and a shadow mask is used in combination, a relative alignment error between the shadow mask and the lyophilic / lyophobic-treated substrate occurs. The pattern is limited by the accuracy of the shadow mask. Also, it is necessary to prepare a liquid-repellent layer of a liquid-repellent material uniformly on the surface of the liquid-repellent substrate in advance, and to selectively remove and pattern the liquid-repellent layer using photolithography technology. there were. In addition, there is a problem that it is difficult to manufacture a linear pattern having a fine line width of 20 μm or less or a contact hole (via hole) pattern as a shadow mask.

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、電子デバイス用の材料物質を、フィルム等の基板上に高精度に微細化して形成することができるミストによる成膜方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and provides a film forming method using a mist, which can form a material for an electronic device on a substrate such as a film with high precision. The purpose is to do.

本発明の第1の態様では、可撓性を有する長尺の基板の表面にミストを含むキャリアガスを噴霧して、前記ミストに含まれる材料物質の分子又は粒子を前記基板の表面に堆積させ、前記材料物質による薄膜層を形成するミストによる成膜方法であって、前記基板の表面に、前記キャリアガスの噴霧によって前記ミストが付着し得る第1の領域と、前記ミストが付着し難い第2の領域とを形成する第1の工程と、前記第1の工程を経た前記基板が、長尺方向に沿って所定の長さで設けられたチャンバー内を所定の搬送速度で長尺方向に通るように前記基板を移動させる搬送工程と、前記材料物質の分子又は粒子を含む溶液から発生させたミストを所定濃度で含む前記キャリアガスを、前記チャンバー内を移動する前記基板の表面に沿って前記搬送速度に応じた流速で流れるように噴霧することによって、前記基板の前記第1の領域内に前記ミストを付着させる第2の工程と、を含むミストによる成膜方法が提供される。   In the first aspect of the present invention, a carrier gas containing mist is sprayed on the surface of a flexible long substrate to deposit molecules or particles of a material substance contained in the mist on the surface of the substrate. A film forming method using a mist for forming a thin film layer made of the material, wherein a first region to which the mist can be attached by spraying the carrier gas on a surface of the substrate; A first step of forming a second region, and the substrate having undergone the first step is moved in a longitudinal direction at a predetermined transfer speed in a chamber provided at a predetermined length along the longitudinal direction. A transporting step of moving the substrate so as to pass, the carrier gas containing a mist generated from a solution containing molecules or particles of the material substance at a predetermined concentration, along the surface of the substrate moving in the chamber. Said carrying By spraying to flow at a flow rate corresponding to the speed, the film forming method according mist comprising a second step, the to attach the mist to the first region of the substrate.

本発明では、印刷方式やインクジェット方式よりも高精度に、基板上に微細なパターンを形成することが可能になると共に、均一性の良い厚みで選択的にパターンとすべき物質による薄膜層を簡便に形成することが可能になる。   According to the present invention, a fine pattern can be formed on a substrate with higher precision than a printing method or an ink jet method, and a thin film layer of a substance to be selectively patterned with a uniform thickness can be easily formed. Can be formed.

図1は、第1実施形態による基板処理装置の概略的な構成を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of the substrate processing apparatus according to the first embodiment. 図2は、基板に被着した感光性シランカップリング剤の化学構造を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a chemical structure of a photosensitive silane coupling agent adhered to a substrate. 図3は、アクティブ・マトリックス型ディスプレーの画素回路の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a pixel circuit of an active matrix display. 図4Aは、図3の画素回路のトランジスタ構造を示す平面図である。FIG. 4A is a plan view showing a transistor structure of the pixel circuit of FIG. 図4Bは、図4A中の4B−4B矢視断面図である。FIG. 4B is a sectional view taken along arrow 4B-4B in FIG. 4A. 図5は、第2実施形態による基板処理装置の全体構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating the overall configuration of the substrate processing apparatus according to the second embodiment. 図6は、第3実施形態による基板処理装置の一部のユニットの構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of some units of the substrate processing apparatus according to the third embodiment. 図7は、被処理基板としてのシート上に形成される各種パターンを示す図である。FIG. 7 is a view showing various patterns formed on a sheet as a substrate to be processed. 図8は、第4実施形態による基板処理装置の一部のユニットの構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of some units of the substrate processing apparatus according to the fourth embodiment.

(第1実施形態)
以下、本発明の基板処理装置の第1実施形態を、図1ないし図4Bを参照して説明する。図1は基板処理装置の概略全体構成を示し、本実施形態では、供給ロールFR1から供給される可撓性の基板Pを、典型的に4つの処理ユニットU1、U2、U3、U4に順次送った後で、回収ロールFR2で巻き取る構成とし、基板Pが供給ロールRF1から回収ロールRF2に送られる間に、基板P上に機能性材料による微細パターンが精密に形成される。
(1st Embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the substrate processing apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4B. FIG. 1 shows a schematic overall configuration of a substrate processing apparatus. In this embodiment, a flexible substrate P supplied from a supply roll FR1 is typically sequentially sent to four processing units U1, U2, U3, and U4. After that, the structure is wound up by the collection roll FR2, and a fine pattern of a functional material is precisely formed on the substrate P while the substrate P is sent from the supply roll RF1 to the collection roll RF2.

処理ユニット(機能層形成部)U1は、例えば、印刷用の転写ドラムGpa等を備え、感光性親撥液カップリング剤、例えば、ニトロベンジルに撥液性を有するフッ素基を持ったシランカップリング剤を、基板Pの表面の少なくともパターン形成領域の全体に一様に塗布する。尚、基板Pの裏面には通常はパターンを形成しないので、後工程のミスト・デポジションで不要な堆積が生じないように、基板Pの裏面に、転写ドラムGpbによって撥水性の膜を塗工しておいても良い。   The processing unit (functional layer forming unit) U1 includes, for example, a transfer drum Gpa for printing and the like, and a photosensitive lyophilic / repellent coupling agent, for example, silane coupling having a fluorine group having liquid repellency to nitrobenzyl. The agent is uniformly applied to at least the entire pattern forming region on the surface of the substrate P. Since a pattern is not normally formed on the back surface of the substrate P, a water-repellent film is coated on the back surface of the substrate P by a transfer drum Gpb so that unnecessary deposition does not occur in mist deposition in a later process. You may leave it.

本実施形態で使用する感光性シランカップリング剤(感光性SAM)は、一例として、図2に示すような化学式で構成され、その詳細は、例えば、2009年6月19日に独立行政法人・科学技術振興機構が開催した「新技術説明会」で発表された論文1:「表面修飾剤を用いた近紫外光による細胞パターニング技術」、或いは特開2003−321479号公報、特開2008−050321号公報に開示されている。   The photosensitive silane coupling agent (photosensitive SAM) used in the present embodiment is constituted by a chemical formula as shown in FIG. 2 as an example, and the details thereof are described on, for example, June 19, 2009 by an independent administrative agency. Paper 1: "Cell patterning technology using near-ultraviolet light using a surface modifier" published at "New Technology Briefing" held by Japan Science and Technology Agency, or JP-A-2003-321479, JP-A-2008-050321 No. 6,086,045.

図2において、基板Pの表面に塗布されるフッ素基を持ったシランカップリング剤は、塗布後に溶剤を乾燥させると、その表面はフッ素基を持った撥液性の領域HPBとなっている。その表面に、パターニング用の紫外線UVを所定照度で所定時間だけ照射すると、フッ素基の結合が外れ、その部分は相対的に撥液性が低下して親液化した領域HPRとなる。特開2008−050321号公報に示された実験例では、基板の表面の紫外線の未照射領域での接触角は110°(撥水性)、紫外線照射後に基板をテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)の水溶液で洗浄することで、紫外線照射を受けた領域の接触角が20°程度に低減(親液性に変化)したことが開示されている。   In FIG. 2, when the silane coupling agent having a fluorine group applied to the surface of the substrate P is dried after the application, the surface becomes a liquid-repellent region HPB having a fluorine group. When the surface is irradiated with ultraviolet rays UV for patterning at a predetermined illuminance for a predetermined time, the bond of the fluorine group is released, and that portion becomes a lyophilic region HPR with relatively reduced lyophobicity. In an experimental example disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-050321, the contact angle of the surface of the substrate in an unirradiated area with ultraviolet rays is 110 ° (water repellency), and the substrate is exposed to tetramethylammonium hydroxide (TMAH) It is disclosed that by washing with an aqueous solution, the contact angle of a region irradiated with ultraviolet rays was reduced to about 20 ° (changed to lyophilicity).

さて、カップリング剤が塗布された基板Pは、次の処理ユニットU2にて充分に乾燥(200度以下で加熱処理)された後、処理ユニットU3(パターニング部)に送られ、ここで、パターン化された紫外線の光エネルギーが基板Pの表面のカップリング剤による層(機能層)に所定量照射される。処理ユニットU3内には、微細パターン用のマスクが形成されたドラムマスクDM、紫外線域(波長400nm以下)の光源を含み、ドラムマスクDMに紫外線の照明光を照射する照明系IU、ドラムマスクDMによってパターン化された紫外線を基板P上に結像する投影光学系PL等が設けられている。処理ユニットU3は、ステッパー方式、又はスキャン方式の露光装置であるが、ビーム走査型の描画機、DMD等を用いたマスクレス露光機等であっても良い。   The substrate P to which the coupling agent has been applied is sufficiently dried (heated at 200 ° C. or lower) in the next processing unit U2, and then sent to the processing unit U3 (patterning unit). The layer (functional layer) of the coupling agent on the surface of the substrate P is irradiated with a predetermined amount of the converted ultraviolet light energy. The processing unit U3 includes a drum mask DM on which a mask for a fine pattern is formed, an illumination system IU that includes a light source in the ultraviolet region (wavelength of 400 nm or less) and irradiates the drum mask DM with ultraviolet illumination light, and a drum mask DM. There is provided a projection optical system PL and the like for imaging the ultraviolet light patterned by the above on the substrate P. The processing unit U3 is a stepper type or scanning type exposure apparatus, but may be a beam scanning type drawing machine, a maskless exposure machine using a DMD or the like.

図2に示すように、感光性シランカップリング剤を基板Pの表面に塗布して乾燥させた直後は、ニトロベンジルに撥液性を有するフッ素基が結合し、その部分は撥液性の領域HPBとなっているが、紫外線UVが所定エネルギー量で照射されると、照射された部分のニトロベンジル基が反応してフッ素基の結合が外れ、その部分の撥液性が低下して親液性の領域HPRとなる。即ち、ドラムマスクDMによって生成された光パターンが、基板P上では親撥液性の差でコントラストを成すパターンとして転写される。   As shown in FIG. 2, immediately after the photosensitive silane coupling agent is applied to the surface of the substrate P and dried, a nitrobenzyl-bonded fluorine group is bonded to the nitrobenzyl, and that portion is formed in a lyophobic region. Although it is HPB, when the ultraviolet ray UV is irradiated with a predetermined energy amount, the nitrobenzyl group in the irradiated portion reacts, the bond of the fluorine group is released, and the liquid repellency of the portion is reduced, and the lyophilicity is reduced. Region HPR. That is, the light pattern generated by the drum mask DM is transferred onto the substrate P as a pattern that forms a contrast due to the difference in lyophilicity.

尚、結合が外れたフッ素基を基板Pの表面から除去する為に、処理ユニットU3で露光された基板Pを、特開2008−050321号公報に開示されたようなTMAHによって洗浄してから乾燥させることが望ましい。その為には、処理ユニットU3と処理ユニットU4との間に、TMAHによる洗浄槽、純水による洗浄槽、乾燥部等が設けられる。   The substrate P exposed in the processing unit U3 is washed with TMAH as disclosed in JP-A-2008-050321 and then dried in order to remove the bonded fluorine group from the surface of the substrate P. It is desirable to make it. For this purpose, a cleaning tank using TMAH, a cleaning tank using pure water, a drying unit, and the like are provided between the processing units U3 and U4.

露光処理(又は洗浄・乾燥処理)を受けた基板Pは、次に処理ユニット(ミスト堆積部)U4に送られる。処理ユニットU4では、所謂、ミスト・デポジションと呼ばれる成膜法が適用されるが、その為の原理的な装置構成は、例えば、特開2005−307238号に開示され、そのミスト・デポジション法により、酸化亜鉛(ZnO)の薄膜を堆積させた実験例が、論文2:京都大学出版、「ミストCVD法とその酸化亜鉛薄膜成長への応用に関する研究」(2008年3月24日発行)〔URI: http://hdl.handle.net/2433/57270〕の35頁、43〜65頁に示されている。   The substrate P that has been subjected to the exposure processing (or the cleaning / drying processing) is then sent to a processing unit (mist deposition section) U4. In the processing unit U4, a so-called mist deposition method is applied. The principle apparatus configuration for that is disclosed in, for example, JP-A-2005-307238. An experimental example of depositing a thin film of zinc oxide (ZnO) was described in Paper 2: Kyoto University Press, "Study on Mist CVD and Its Application to the Growth of Zinc Oxide Thin Film" (issued March 24, 2008) [ URI: http://hdl.handle.net/2433/57270], page 35, pages 43-65.

処理ユニットU4内には、基板Pの親液性の領域HPR上に堆積させるべき原材料物質の分子や粒子を含有する液体(機能性溶液)を、超音波振動子でミスト状にする霧化器GS1と、窒素(N)やアルゴン(Ar)、空気(O)等のキャリアガスを所定の流量で供給するガス供給部GS2と、キャリアガスに機能性溶液のミストを所定濃度で混合する混合器ULWと、混合された気体を所定の流速で基板Pの表面に接触させる反応チャンバーTCと、そのチャンバーTC内の気体を回収する回収ポート部Deとが設けられている。 In the processing unit U4, a liquid (functional solution) containing molecules and particles of a raw material to be deposited on the lyophilic region HPR of the substrate P is atomized by an ultrasonic vibrator into a mist. GS1, a gas supply unit GS2 for supplying a carrier gas such as nitrogen (N 2 ), argon (Ar) or air (O 2 ) at a predetermined flow rate, and a mist of a functional solution mixed with the carrier gas at a predetermined concentration. A mixer ULW, a reaction chamber TC for bringing the mixed gas into contact with the surface of the substrate P at a predetermined flow rate, and a recovery port De for recovering the gas in the chamber TC are provided.

原材料物質としては、酸化物半導体や有機半導体となる分子やカーボンナノチューブを含む溶液、金属ナノ粒子を含む電極用又は配線用の溶液、或いは絶縁膜となる分子構造を持つ溶液が選ばれる。原材料として、酸化亜鉛(ZnO)を選択した場合は、先の論文2に開示されているように、霧化器GS1には、ZnAc、98%HO溶液が供給され、内部の2.4MHz超音波振動子によって、ZnAc溶液がミスト化される。そのミストは、キャリアガスと共に反応チャンバーTC内に送り込まれ、チャンバーTC内を一定速度で進む基板Pの表面の親液性の領域HPRに、選択的に原材料物質(ミスト)が捕捉される。 As the raw material, a solution containing molecules or carbon nanotubes which become an oxide semiconductor or an organic semiconductor, a solution for electrodes or wiring containing metal nanoparticles, or a solution having a molecular structure which becomes an insulating film is selected. When zinc oxide (ZnO) is selected as a raw material, as disclosed in the above-mentioned article 2, the atomizer GS1 is supplied with a ZnAc 2 , 98% H 2 O solution, and the internal 2.0. The 4 MHz ultrasonic vibrator converts the ZnAc 2 solution into mist. The mist is sent into the reaction chamber TC together with the carrier gas, and the raw material (mist) is selectively captured in the lyophilic region HPR on the surface of the substrate P that travels at a constant speed in the chamber TC.

処理ユニットU4においてミスト・デポジション処理された基板Pは、不図示の乾燥(加熱)ユニット等に送られ、基板Pの表面の親液性の領域HPRに堆積した原材料物質から溶剤成分等が除去され、引き続き下流の処理工程に送られ、適当な処理工程の後で、回収ロールFR2に巻き取られる。このように、処理ユニットU4を経た基板P上には、原材料物質による薄膜層が親液性の領域HPRに倣った形状のパターンとして堆積される。   The substrate P subjected to the mist deposition processing in the processing unit U4 is sent to a drying (heating) unit or the like (not shown) to remove a solvent component or the like from the raw material deposited on the lyophilic region HPR on the surface of the substrate P. Then, it is sent to a downstream processing step, and after an appropriate processing step, is taken up by a recovery roll FR2. In this manner, a thin film layer of a raw material is deposited on the substrate P that has passed through the processing unit U4 as a pattern having a shape following the lyophilic region HPR.

ところで、一般に、有機ELを発光体とするアクティブ・マトリックス型の表示パネル(AMOLED)では、各画素(サブピクセル)毎に、図3に示すような薄膜トランジスタ(TFT)による画素回路が設けられている。図3において、有機EL素子としての発光ダイオードOLEDは、画素スイッチング用のトランジスタTR1と電流駆動用のトランジスタTR2の2つで駆動される。トランジスタTR1のドレーン電極D1には、その画素に対応した輝度信号Ycが印加され、トランジスタTR1のゲート電極G1に印加される同期クロックパルスHccに応答して、トランジスタTR1がon/offする。   By the way, in general, in an active matrix type display panel (AMOLED) using an organic EL as a light-emitting body, a pixel circuit including a thin film transistor (TFT) as shown in FIG. 3 is provided for each pixel (sub-pixel). . In FIG. 3, a light emitting diode OLED as an organic EL element is driven by two transistors, a pixel switching transistor TR1 and a current driving transistor TR2. A luminance signal Yc corresponding to the pixel is applied to the drain electrode D1 of the transistor TR1, and the transistor TR1 is turned on / off in response to a synchronous clock pulse Hcc applied to the gate electrode G1 of the transistor TR1.

トランジスタTR1がonになると、輝度信号Ycの電圧レベルがコンデンサーCgに保持されると共に、トランジスタTR2のゲート電極G2に印加される。トランジスタTR2は、ゲート電極G2に印加された電圧に対応した駆動電流を、ドレーン電極D2からソース電極S2に流すような電圧/電流変換を行なう。これによって、発光ダイオードOLEDには、輝度信号Ycに対応した電流が電源バスラインVddから供給され、発光ダイオードOLEDはその電流の大きさに対応した輝度で発光する。   When the transistor TR1 is turned on, the voltage level of the luminance signal Yc is held in the capacitor Cg and is applied to the gate electrode G2 of the transistor TR2. Transistor TR2 performs voltage / current conversion such that a drive current corresponding to the voltage applied to gate electrode G2 flows from drain electrode D2 to source electrode S2. As a result, a current corresponding to the luminance signal Yc is supplied from the power supply bus line Vdd to the light emitting diode OLED, and the light emitting diode OLED emits light with a luminance corresponding to the magnitude of the current.

このような画素回路は、例えば、図4A及び図4Bのように構成される。図4Aは、1つの画素回路のうちトランジスタTR1、TR2のみの平面的な配置を示すもので、図4Bは、図4A中の4B−4B矢視断面である。また、図4A及び図4Bに示すトランジスタは、ボトムゲート型であり、最初に、基板Pの上面にインプリント法等で形成された凹部内に、導電性インクによる印刷法、或いは無電解メッキ法等によって、ゲート電極G1,G2が形成される。その上には、図4Bに示されるように、ゲート絶縁膜Isが積層されるが、ここでは基板Pの全面ではなく、トランジスタTR1のソース電極S1とトランジスタTR2のゲート電極G2とを電気的に接続する為の開口部HAが、トランジスタTR1とTR2の間に形成されるように、印刷法、インクジェット法等の選択的な堆積手法によって形成される。尚、ゲート電極の層は、ミスト・デポジション法によって形成しても良い。   Such a pixel circuit is configured, for example, as shown in FIGS. 4A and 4B. FIG. 4A shows a planar arrangement of only the transistors TR1 and TR2 in one pixel circuit, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line 4B-4B in FIG. 4A. The transistors shown in FIGS. 4A and 4B are of a bottom gate type. First, a printing method using a conductive ink or an electroless plating method is used in a recess formed on the upper surface of a substrate P by an imprint method or the like. Thus, gate electrodes G1 and G2 are formed. As shown in FIG. 4B, a gate insulating film Is is stacked thereon, but here, the source electrode S1 of the transistor TR1 and the gate electrode G2 of the transistor TR2 are electrically connected instead of the entire surface of the substrate P. An opening HA for connection is formed by a selective deposition method such as a printing method or an ink-jet method so as to be formed between the transistors TR1 and TR2. Note that the layer of the gate electrode may be formed by a mist deposition method.

絶縁膜Isの上には、溶液として提供される有機系、酸化物系、或いはカーボンナノチューブ等による半導体層MSが、各トランジスタの形成領域に対応して、印刷法やインクジェット法等によって選択的に堆積される。半導体層MSの結晶化(配向)の為の低温アニール等(200℃以下)が終わると、導電性インク等を使ってドレーン電極D1、D2とソース電極S1、S2に対応したパターンが塗工される。このとき、絶縁膜Isの開口部HA内では、トランジスタTR2のゲート電極G2が露出しており、トランジスタTR1のソース電極S1に対応したパターンを導電性インク等によって塗工する際は、開口部HA内でソース電極S1とゲート電極G2とが接続される。   On the insulating film Is, a semiconductor layer MS formed of an organic, oxide, or carbon nanotube provided as a solution is selectively formed by a printing method, an inkjet method, or the like in accordance with a region where each transistor is formed. Is deposited. After the low-temperature annealing (200 ° C. or less) for crystallization (orientation) of the semiconductor layer MS is completed, patterns corresponding to the drain electrodes D1 and D2 and the source electrodes S1 and S2 are applied using conductive ink or the like. You. At this time, in the opening HA of the insulating film Is, the gate electrode G2 of the transistor TR2 is exposed, and when the pattern corresponding to the source electrode S1 of the transistor TR1 is applied with conductive ink or the like, the opening HA is formed. Inside, the source electrode S1 and the gate electrode G2 are connected.

このように構成される画素回路において、本実施形態によるプロセスは、例えば、ゲート電極G1、G2を形成する工程、半導体層MSを形成する工程、或いは、ドレーン電極D1,D2とソース電極S1,S2を形成する工程、で適用し得る。但し、ミスト・デポジション法による薄膜形成では、原材料物質を含む溶液をミスト化したときのミストサイズ、ミストに含まれる原材料物質の濃度やキャリアガス中のミストの濃度(以降、総称してミスト濃度と呼ぶ)、キャリアガスの流速、反応チャンバーTC内の温度等を、形成すべきパターンのサイズにおいて、最適化することが望ましい。   In the pixel circuit configured as described above, the process according to the present embodiment includes, for example, a process of forming the gate electrodes G1 and G2, a process of forming the semiconductor layer MS, or a process of forming the drain electrodes D1 and D2 and the source electrodes S1 and S2. In the step of forming However, in the thin film formation by the mist deposition method, the mist size when the solution containing the raw material is converted into a mist, the concentration of the raw material contained in the mist, and the concentration of the mist in the carrier gas (hereinafter collectively referred to as mist concentration) It is desirable to optimize the flow rate of the carrier gas, the temperature in the reaction chamber TC, and the like in the size of the pattern to be formed.

本実施形態では、ミスト・デポジション法により従来のフォトリソグラフ法と同様の微細パターンの形成を効率よく行う為に、基板P上に感光性により親液、撥液が変化する材料(シランカップリング剤)を塗布し、微細なパターン化された光を基板P上に照射して、親撥水性のコントラストを持った高精細なパターンを形成する。そのため、基板Pの表面のうち、親液性の高い領域HPRは撥液性の高い領域HPBに比べて、その表面エネルギーが高くなることから、ミストが付着しやすくなり、原材料物質の選択的な堆積が可能となる。   In the present embodiment, in order to efficiently form a fine pattern similar to the conventional photolithographic method by the mist deposition method, a material (silane coupling) that changes lyophilic and lyophobic by photosensitivity on the substrate P is used. ) And irradiates the substrate P with fine patterned light to form a high-definition pattern having a hydrophilic / hydrophobic contrast. Therefore, since the surface energy of the region HPR having high lyophilicity on the surface of the substrate P is higher than that of the region HPB having high lyophobic property, mist easily adheres to the region HPR. Deposition becomes possible.

ここで、撥液性の高い領域HPBの表面エネルギーをEpb、親液性の高い領域HPRの表面エネルギーをEpr、ミストの溶媒の表面エネルギーをEem、ミスト直径をφm、形成すべきパターンの寸法(最小線幅等)をΔDpとすると、以下の関係I、IIのうちのいずれか一方、又は両方を満たすような関係に設定する。
関係I:表面エネルギー Epb<Eem<Epr
関係II:ミストサイズ(直径) 0.2・ΔDp<φm<ΔDp
Here, the surface energy of the high-lyophobic region HPB is Epb, the surface energy of the high-lyophilic region HPR is Epr, the surface energy of the mist solvent is Eem, the mist diameter is φm, and the size of the pattern to be formed ( Assuming that the minimum line width is ΔDp, the relationship is set so as to satisfy one or both of the following relationships I and II.
Relation I: Surface energy Epb <Eem <Epr
Relation II: Mist size (diameter) 0.2 · ΔDp <φm <ΔDp

パターニングすべき最小線幅ΔDpに比べて、ミスト径φmが大きい場合は、親液性の高い領域HPR(線幅ΔDp)上に、ミストがはみ出して付着することになるが、そのミストが自己の表面エネルギーで大きなミストに成長し、親液性の高い領域HPRからはみ出して流れてしまうことがある。そのため、形成すべきパターン寸法(ΔDp)よりも大きすぎるミスト径は好ましくない。また、小さすぎると、パターン形成のための堆積時間がかかりすぎ、生産性を低下させることになる。   If the mist diameter φm is larger than the minimum line width ΔDp to be patterned, the mist protrudes and adheres to the highly lyophilic region HPR (line width ΔDp). It may grow into a large mist due to the surface energy, and may flow out of the high lyophilic region HPR. Therefore, it is not preferable that the mist diameter is larger than the pattern dimension (ΔDp) to be formed. On the other hand, if it is too small, it takes too much deposition time to form a pattern, which lowers productivity.

一例として、図4A及び図4Bに示した画素回路において、トランジスタTR1、TR2を構成するドレーン電極とソース電極のパターン線幅を20μm程度、ゲート電極のパターン線幅を6μm程度、半導体層MSのサイズを40×30μm程度とした場合、ゲート電極をミスト・デポジション法で形成する際のミストサイズφmは、1.2μm<φm<6μmであり、半導体層MSをミスト・デポジション法で形成する際のミストサイズφmは、6μm<φm<30μmとなる。尚、TFT形成の為の電極(配線)層、半導体層、絶縁膜等は、電気的な性能上、最適な厚みが異なることから、堆積すべきパターンの厚みに応じて、反応チャンバーTC内のミスト濃度を変える、基板Pの搬送速度やミスト気体の流速を変える、反応チャンバーTC内の温度を変える等の調整が必要となる。   As an example, in the pixel circuits shown in FIGS. 4A and 4B, the pattern line width of the drain electrode and the source electrode constituting the transistors TR1 and TR2 is about 20 μm, the pattern line width of the gate electrode is about 6 μm, and the size of the semiconductor layer MS. Is about 40 × 30 μm, the mist size φm when the gate electrode is formed by the mist deposition method is 1.2 μm <φm <6 μm, and when the semiconductor layer MS is formed by the mist deposition method. Has a mist size of 6 μm <φm <30 μm. Note that the electrode (wiring) layer, semiconductor layer, insulating film, and the like for forming the TFT have different optimum thicknesses in terms of electrical performance. Therefore, the thickness in the reaction chamber TC depends on the thickness of the pattern to be deposited. Adjustments such as changing the mist concentration, changing the transfer speed of the substrate P and the flow rate of the mist gas, and changing the temperature in the reaction chamber TC are required.

図1に示したプロセスは、1つの層をミスト・デポジション法で形成する為のものであり、多数の層構造となったデバイスの幾つかの層をミスト・デポジション法で形成するには、図1中の処理ユニットU1〜U4の組を、層数分だけシリアルにつなげて、基板Pを順次搬送していけば良い。   The process shown in FIG. 1 is for forming one layer by the mist deposition method. To form several layers of a device having a multi-layer structure by the mist deposition method, 1, the sets of processing units U1 to U4 may be serially connected by the number of layers, and the substrates P may be sequentially transferred.

(第2実施形態)
次に、上記の基板処理装置を具体化したデバイス製造システムについて、図5を参照して説明する。図5は、デバイス製造システム(フレキシブル・ディスプレー製造ライン)の一部の構成を示す図である。供給ロールFR1から引き出された可撓性の基板P(シート、フィルム等)が、順次、n台の処理装置U1,U2,U3,U4,U5,…,Unを経て、回収ロールFR2に巻き上げられるまでの例を示している。上位制御装置5は、製造ラインを構成する各処理装置U1〜Unを統括制御する。
(2nd Embodiment)
Next, a device manufacturing system embodying the above substrate processing apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing a partial configuration of a device manufacturing system (flexible display manufacturing line). The flexible substrate P (sheet, film, etc.) drawn from the supply roll FR1 is sequentially wound up on the collection roll FR2 via the n units of processing devices U1, U2, U3, U4, U5,. Examples up to this point are shown. The higher-level control device 5 performs overall control of each of the processing devices U1 to Un configuring the manufacturing line.

図5において、直交座標系XYZは、基板Pの表面(又は裏面)がXZ面と垂直となるように設定され、基板Pの搬送方向(長尺方向)と直交する幅方向がY方向に設定されるものとする。なお、その基板Pは、予め所定の前処理を施して、感光性シランカップリング剤の被着を強固にする為の表面改質を行なったもの、或いは、表面に精密パターニングの為の微細な隔壁構造(凹凸構造)を形成したものでもよい。   In FIG. 5, the orthogonal coordinate system XYZ is set such that the front surface (or the back surface) of the substrate P is perpendicular to the XZ plane, and the width direction orthogonal to the transport direction (long direction) of the substrate P is set in the Y direction. Shall be performed. The substrate P is subjected to a predetermined pre-treatment in advance to perform a surface modification for strengthening the adhesion of the photosensitive silane coupling agent, or a fine surface for precise patterning on the surface. What formed the partition structure (concavo-convex structure) may be used.

供給ロールFR1に巻かれている基板Pは、ニップされた駆動ローラDR1によって引き出されて処理装置U1に搬送されるが、基板PのY方向(幅方向)の中心はエッジポジションコントローラEPC1によって、目標位置に対して±十数μm〜数十μm程度の範囲に収まるようにサーボ制御される。   The substrate P wound around the supply roll FR1 is pulled out by the nipped drive roller DR1 and transported to the processing apparatus U1, and the center of the substrate P in the Y direction (width direction) is set to the target position by the edge position controller EPC1. Servo control is performed so that the position falls within a range of about ± 10 and several μm to several tens μm.

処理装置U1は、印刷方式で基板Pの表面に感光性機能液(感光性シランカップリング剤)を、基板Pの搬送方向(長尺方向)に関して連続的又は選択的に塗布する塗布装置である。処理装置U1内には、基板Pが巻き付けられる圧胴ローラDR2、この圧胴ローラDR2上で、基板Pの表面に感光性機能液を一様に塗布する為の塗布用ローラ、或いは感光性機能液をパターニングして塗布する為の印刷用版胴ローラ等を含む塗布機構Gp1、基板Pに塗布された感光性機能液に含まれる溶剤または水分を急速に除去する為の乾燥機構Gp2等が設けられている。   The processing device U1 is a coating device that continuously or selectively applies a photosensitive functional liquid (photosensitive silane coupling agent) to the surface of the substrate P by a printing method in the transport direction (long direction) of the substrate P. . In the processing apparatus U1, an impression roller DR2 around which the substrate P is wound, an application roller for uniformly applying the photosensitive functional liquid to the surface of the substrate P on the impression roller DR2, or a photosensitive function An application mechanism Gp1 including a printing plate cylinder roller for patterning and applying the liquid, a drying mechanism Gp2 for rapidly removing a solvent or moisture contained in the photosensitive functional liquid applied to the substrate P, and the like are provided. Have been.

処理装置U2は、処理装置U1から搬送されてきた基板Pを所定温度(例えば、数10〜120℃程度)まで加熱して、表面に塗布された感光性機能層を安定にする為の加熱装置である。処理装置U2内には、基板Pを折返し搬送する為の複数のローラとエアターンバー、搬入されてきた基板Pを加熱する為の加熱チャンバー部HA1、加熱された基板Pの温度を、後工程(処理装置U3)の環境温度と揃うように下げる為の冷却チャンバー部HA2、ニップされた駆動ローラDR3等が設けられている。   The processing apparatus U2 heats the substrate P transported from the processing apparatus U1 to a predetermined temperature (for example, about several tens to 120 ° C.) to stabilize the photosensitive functional layer applied to the surface. It is. In the processing apparatus U2, a plurality of rollers and an air turn bar for returning and transporting the substrate P, a heating chamber section HA1 for heating the loaded substrate P, and a temperature of the heated substrate P in a post-process ( A cooling chamber HA2 for lowering the temperature of the processing apparatus U3) so as to be equal to the environmental temperature of the processing apparatus U3, a driving roller DR3 nipped, and the like are provided.

パターニングを行なう処理装置U3は、処理装置U2から搬送されてきた基板Pの感光性機能層に対して、ディスプレー用の回路パターンや配線パターンに対応した紫外線のパターニング光を照射する露光装置である。処理装置U3内には、基板PのY方向(幅方向)の中心を一定位置に制御するエッジポジションコントローラEPC、ニップされた駆動ローラDR4、基板Pを所定のテンションで部分的に巻き付けて、基板P上のパターン露光される部分を一様な円筒面状に支持する回転ドラムDR5(圧胴体)、及び、基板Pに所定のたるみ(あそび)DLを与える為の2組の駆動ローラDR6、DR7等が設けられている。   The processing apparatus U3 that performs patterning is an exposure apparatus that irradiates the photosensitive functional layer of the substrate P transferred from the processing apparatus U2 with ultraviolet patterning light corresponding to a circuit pattern and a wiring pattern for display. In the processing device U3, an edge position controller EPC that controls the center of the substrate P in the Y direction (width direction) at a fixed position, a nip-driven drive roller DR4, and the substrate P are partially wound with a predetermined tension, and A rotary drum DR5 (press body) for supporting a portion of the pattern P on which pattern exposure is performed in a uniform cylindrical surface, and two sets of drive rollers DR6 and DR7 for giving a predetermined slack (play) DL to the substrate P. Etc. are provided.

さらに処理装置U3内には、透過型円筒マスクDM(マスクユニット)と、その円筒マスクDM内に設けられて、円筒マスクDMの外周面に形成されたマスクパターンを紫外線で照明する照明機構IU(照明部10)と、回転ドラムDR5によって円筒面状に支持される基板Pの一部分に、円筒マスクDMのマスクパターンの一部分の像と基板Pとを相対的に位置合せ(アライメント)する為に、基板Pに予め形成されたアライメントマーク等を検出するアライメント顕微鏡AM1、AM2とが設けられている。   Further, in the processing apparatus U3, a transmission type cylindrical mask DM (mask unit) and an illumination mechanism IU (illumination mechanism) provided in the cylindrical mask DM and illuminating a mask pattern formed on an outer peripheral surface of the cylindrical mask DM with ultraviolet rays. In order to relatively align (align) an image of a part of the mask pattern of the cylindrical mask DM and the substrate P with the illuminating unit 10) and a part of the substrate P supported in a cylindrical shape by the rotating drum DR5, Alignment microscopes AM1 and AM2 for detecting alignment marks and the like formed in advance on the substrate P are provided.

処理装置U4は、処理装置U3から搬送されてきた基板Pの感光性機能層に対してミスト・デポジションを行なう処理装置であり、先の図1に示した霧化器GS1、キャリアガスの供給部GS2、混合器ULW、反応チャンバーTC、回収ポート部Deの他に、反応チャンバーTCの前段と後段に設けられた差動排気室DE1、DE2と、反応チャンバーTC内を通るミスト化された原材料物質の気体の温度や搬送される基板Pの温度を調整する温調機構HPと、回収ポート部Deを介して回収される気体内に含まれる原材料物質の分子や粒子を捕捉する集塵機構RTと、処理装置U4の動作を統括的に制御するユニット制御部CUCを備えている。   The processing device U4 is a processing device that performs mist deposition on the photosensitive functional layer of the substrate P transferred from the processing device U3, and supplies the atomizer GS1 and the carrier gas illustrated in FIG. In addition to the unit GS2, the mixer ULW, the reaction chamber TC, and the recovery port De, the differential exhaust chambers DE1 and DE2 provided at the front and rear stages of the reaction chamber TC, and the mist-converted raw material passing through the reaction chamber TC A temperature control mechanism HP for adjusting the temperature of the substance gas and the temperature of the substrate P to be conveyed, and a dust collection mechanism RT for capturing molecules and particles of the raw material substance contained in the gas recovered via the recovery port De. , A unit control unit CUC that controls the operation of the processing device U4 in a centralized manner.

ミスト・デポジションでは、様々な原材料物質の溶液を霧化可能であるが、それらの物質の中で、特にカーボンナノチューブ(以下、CNTと呼ぶ)は、大気中に飛散すると人体にとって有害となる場合もある。その為、反応チャンバーTCは気密性の高い構造とし、その前段と後段には、基板Pの搬送を可能としつつ、原材料物質を含むミスト化された気体が装置外に漏れないようにシールする差動排気室DE1、DE2を設けてある。尚、霧化器GS1、キャリアガスの供給部GS2等の構成については、先の論文2に開示されているようなものが利用でき、霧化器GS1内には超音波振動子が設けられ、必要なミストサイズに応じて、発振周波数や発振強度が調整される。   In mist deposition, solutions of various raw materials can be atomized. Among these materials, carbon nanotubes (hereinafter referred to as CNTs) may be harmful to the human body if scattered in the atmosphere. There is also. For this reason, the reaction chamber TC has a highly airtight structure. The front and rear stages of the reaction chamber TC are configured to seal the mist-containing gas containing the raw material so as not to leak out of the apparatus while allowing the transfer of the substrate P. Dynamic exhaust chambers DE1 and DE2 are provided. In addition, about the structure of the atomizer GS1, the supply part GS2 of a carrier gas, etc., what is disclosed by the said paper 2 can be used, and the ultrasonic oscillator is provided in the atomizer GS1, The oscillation frequency and oscillation intensity are adjusted according to the required mist size.

処理装置U5は、処理装置U4から搬送されてきた基板Pを暖めて、ミスト・デポジション法によって、基板Pの親液性の領域HPR上に堆積した原材料物質を乾燥させ、水分含有量を所定値に調整する加熱乾燥装置であるが、詳細は省略する。その後、幾つかの処理装置を経て、一連のプロセスの最後の処理装置Unを通った基板Pは、ニップされた駆動ローラDR1を介して回収ロールFR2に巻き上げられる。その巻上げの際も、基板PのY方向(幅方向)の中心、或いはY方向の基板端が、Y方向にばらつかないように、エッジポジションコントローラEPC2によって、駆動ローラDR1と回収ロールFR2のY方向の相対位置が逐次補正制御される。   The processing apparatus U5 warms the substrate P transported from the processing apparatus U4, dries the raw material deposited on the lyophilic region HPR of the substrate P by the mist deposition method, and adjusts the water content to a predetermined value. The heating and drying device is adjusted to a value, but details are omitted. After that, the substrate P that has passed through several processing devices and passed through the last processing device Un in the series of processes is wound up on the collection roll FR2 via the nipped drive roller DR1. Also at the time of the winding, the edge position controller EPC2 uses the edge position controller EPC2 so that the center of the substrate P in the Y direction (width direction) or the substrate end in the Y direction does not vary in the Y direction. The relative position in the direction is sequentially corrected and controlled.

上位制御装置5は、図5中の各処理装置U1〜Unを統括的に制御しているが、基板P上に形成されるパターンの状態を計測する各種の計測センサー、基板Pの搬送状態をモニターする各種センサー等からの信号に応答して、要所にて、プロセス上のフィード・バック制御、フィード・フォワード制御も行なう。上記のデバイス製造システムでは、処理装置U3として、微細パターンを精密にパターニング可能な露光装置が使われるため、基板P上に形成される親撥液部の境界が極めて鮮明になると共に、基板P上の親液性の領域HPR上にはミスト化された原材料物質を析出させていく方式なので、微細なパターンを高精度に形成することが可能になる。   The host control device 5 controls the respective processing devices U1 to Un in FIG. 5 in an integrated manner, and various measurement sensors for measuring the state of the pattern formed on the substrate P, and the transfer state of the substrate P In response to signals from various sensors to be monitored, feedback control and feed forward control in the process are performed at important points. In the above-described device manufacturing system, since an exposure apparatus capable of precisely patterning a fine pattern is used as the processing apparatus U3, the boundary of the liquid-repellent portion formed on the substrate P is extremely sharp, and Since the mist-forming raw material substance is deposited on the lyophilic region HPR, a fine pattern can be formed with high precision.

以上のような製造システムを使った製造方法によれば、パターニングは感光性の機能材料に対して、フォトリソグラフ法と同じ露光方法を適用する為、印刷方式、インクジェット方式やメタルマスク(シャドーマスク)方式と比較して、高精度で微細なパターニングが可能となる。さらに真空成膜装置やエッチング装置といった従来のフォトリソグラフ工程で使用される高価な装置を使用することもなく、また原材料は析出させたい部分にのみ堆積させることが出来るので、エッチングにより不要部分を除去する必要もなく、環境負荷が少ないと言った利点が得られる。   According to the manufacturing method using the manufacturing system as described above, the patterning applies the same exposure method as the photolithographic method to the photosensitive functional material, so that the printing method, the inkjet method, and the metal mask (shadow mask) are used. Compared with the method, fine patterning with high accuracy is possible. In addition, unnecessary materials used in conventional photolithography processes such as vacuum film forming equipment and etching equipment are not used, and raw materials can be deposited only on the parts where they are to be deposited, so unnecessary parts are removed by etching. There is no need to do so, and the advantage that the environmental load is small is obtained.

(第3実施形態)
図5で示したミスト・デポジション用の処理装置U4においては、先の関係I、または関係IIを満たすと共に、反応チャンバーTC内でのミスト濃度、ガス流速、温度、基板Pの搬送速度等を調整パラメータとしておくのが好ましい。これは、基板P上の親液性の高い領域HPRに堆積する原材料物質の膜厚や緻密性を制御する為である。さらに、親液性の高い領域HPRに堆積した原材料物質の膜厚を計測する機能を設け、その計測値に応じて、ミスト・デポジションの処理時間や条件(調整パラメータ)を動的に変えることも有用である。
(Third embodiment)
The mist deposition processing apparatus U4 shown in FIG. 5 satisfies the above relation I or relation II, and sets the mist concentration, gas flow rate, temperature, substrate P transfer speed and the like in the reaction chamber TC. Preferably, it is set as an adjustment parameter. This is for controlling the film thickness and denseness of the raw material deposited on the region HPR having high lyophilicity on the substrate P. Furthermore, a function is provided to measure the film thickness of the raw material deposited in the highly lyophilic region HPR, and the mist deposition processing time and conditions (adjustment parameters) are dynamically changed according to the measured value. Is also useful.

図6は、図5に示したミスト・デポジション用の処理装置U4に、堆積されるパターンの厚さを計測する機能を設けた一例を示し、図5中の部材と同じ機能の構成については同じ符号を付してある。図6において、基板Pは差動排気室DE1内に設けられた駆動ローラDR8と、差動排気室DE2内に設けられた駆動ローラDR9とによって、反応チャンバーTC内を所定のテンションを保ってX方向に送られる。   FIG. 6 shows an example in which the processing device U4 for mist deposition shown in FIG. 5 is provided with a function of measuring the thickness of the pattern to be deposited. For the configuration of the same function as the members in FIG. The same reference numerals are given. In FIG. 6, the substrate P is driven by a drive roller DR8 provided in the differential exhaust chamber DE1 and a drive roller DR9 provided in the differential exhaust chamber DE2 to maintain a predetermined tension in the reaction chamber TC. Sent in the direction.

本実施形態では、反応チャンバーTC内の差動排気室DE1に近い位置に、基板Pの表面に原材料物質を含む溶液のミスト化されたガスを噴出する第1のノズルNZ1が混合器ULW1から接続され、その下流にも、原材料物質を含む溶液のミスト化されたガスを噴出する第2のノズルNZ2が混合器ULW2から接続されている。2つの混合器ULW1,ULW2は、各ノズルNZ1、NZ2から噴出されるガスに含まれるミスト濃度を同じにしたり、異ならせたりするように、ユニット制御部CUCによって適宜制御される。ミスト濃度は、混合器ULW1,ULW2の各々に供給部GS2(図5参照)から供給されるキャリアガスと、霧化器GS1(図5参照)から供給されるミスト気体との混合比を変えることで実現できる。   In the present embodiment, a first nozzle NZ1 for ejecting a mist gas of a solution containing a raw material substance on the surface of the substrate P is connected from the mixer ULW1 to a position near the differential exhaust chamber DE1 in the reaction chamber TC. Further, a second nozzle NZ2 for ejecting a mist gas of a solution containing a raw material substance is connected downstream from the mixer ULW2. The two mixers ULW1 and ULW2 are appropriately controlled by the unit control unit CUC so as to make the mist concentration contained in the gas ejected from each of the nozzles NZ1 and NZ2 equal or different. The mist concentration is obtained by changing the mixing ratio between the carrier gas supplied from the supply unit GS2 (see FIG. 5) to each of the mixers ULW1 and ULW2 and the mist gas supplied from the atomizer GS1 (see FIG. 5). Can be realized.

反応チャンバーTC内の下流で、差動排気室DE2に近い位置には、ノズルNZ1、NZ2から噴出されたガスを吸引して回収する為のノズルVTが設けられ、チャンバーTC内のガスは排気ユニットExoによって制御される流量で回収ポート部Deに送られる。ノズルNZ1、NZ2から噴出されるガスの総流量と、ノズルVTで吸引されるガス流量とを調整することによって、チャンバーTC内に基板Pの搬送方向(X方向)に沿ったガスの流れを作ることができる。その流れは、基板Pの搬送速度に対して、遅くする、速くする、或いは同じにすることができる。   A nozzle VT for sucking and recovering gas ejected from the nozzles NZ1 and NZ2 is provided downstream of the reaction chamber TC and near the differential exhaust chamber DE2, and the gas in the chamber TC is exhausted by an exhaust unit. It is sent to the recovery port De at a flow rate controlled by Exo. By adjusting the total flow rate of the gas ejected from the nozzles NZ1 and NZ2 and the gas flow rate sucked by the nozzle VT, a gas flow is formed in the chamber TC in the transport direction (X direction) of the substrate P. be able to. The flow can be made slower, faster, or the same as the transport speed of the substrate P.

図6の構成では、ミスト・デポジションが行なわれるのは、チャンバーTC内のノズルNZ1又はノズルNZ2からノズルVTまでの流路間であるが、ミスト濃度の調整範囲が大きく、ガスの流速を基板Pの搬送速度に応じて調整できるので、所望の膜厚になるようなパターン形成(堆積)が可能である。   In the configuration of FIG. 6, the mist deposition is performed between the flow paths from the nozzle NZ1 or the nozzle NZ2 to the nozzle VT in the chamber TC. However, the mist concentration adjustment range is large, and the gas flow rate is reduced. Since the adjustment can be made in accordance with the transport speed of P, a pattern can be formed (deposited) to have a desired film thickness.

さて、本実施形態では、反応チャンバーTC内で、ガス回収用ノズルVTの下流側であって、最も下流の位置に、基板P上にミストとなって堆積した原材料物質を含む溶液の層厚を測定する計測センサーTMSが設けられ、その計測値がユニット制御部CUCに送られる。ユニット制御部CUCは、その計測値に基づいてチャンバーTC内の加工条件(ミスト濃度、ガス流速、温度等)を調整するか否かを判断する。加工条件の調整として、基板Pの搬送速度を変化させる場合は、ユニット制御部CUCが駆動ローラDR9(又はDR8)用の駆動モータに信号Ds1を出力して、回転速度が調整される。   In the present embodiment, in the reaction chamber TC, the layer thickness of the solution containing the raw material deposited as a mist on the substrate P is located at the most downstream position on the downstream side of the gas recovery nozzle VT. A measurement sensor TMS for measurement is provided, and the measurement value is sent to the unit control unit CUC. The unit control unit CUC determines whether to adjust the processing conditions (mist concentration, gas flow rate, temperature, etc.) in the chamber TC based on the measured values. When changing the transfer speed of the substrate P as adjustment of the processing conditions, the unit control unit CUC outputs a signal Ds1 to the drive motor for the drive roller DR9 (or DR8), and the rotation speed is adjusted.

計測センサーTMSとしては、光干渉式膜厚測定器、分光エリプソメータ等が使われるが、反応チャンバーTCの最下流の位置でも、基板P上に堆積したミストは溶剤(水分)を含んでいる為、原材料物質で緻密に形成されたパターンの厚さを正確に求められないこともある。そこで、図6のように、ミスト・デポジション用の処理装置U4の後(差動排気室DE2の後)で基板Pを加熱乾燥させる処理装置U5の後に、一対のニップ駆動ローラNR1、NR2とダンサーローラDSRによって構成される基板Pの溜まり部を設け、その直後に、膜厚の計測センサーTMSを設けると良い。   As the measurement sensor TMS, an optical interference type film thickness measuring device, a spectroscopic ellipsometer, or the like is used. Even at the most downstream position of the reaction chamber TC, the mist deposited on the substrate P contains a solvent (moisture). In some cases, it is not possible to accurately determine the thickness of a pattern that is densely formed of a raw material. Therefore, as shown in FIG. 6, after the processing device U4 for heating and drying the substrate P after the processing device U4 for mist deposition (after the differential evacuation chamber DE2), a pair of nip drive rollers NR1 and NR2 is provided. It is preferable to provide a pool portion of the substrate P constituted by the dancer rollers DSR, and immediately after that, provide a film thickness measurement sensor TMS.

このようにすると、基板Pの溜まり部の直後では、基板P上の計測したいパターンを計測センサーTMSの直下に位置決めして、一定時間(例えば数秒)だけ基板Pを静止させることができ、計測センサーTMSの測定時間を確保できる。基板Pを静止できる時間は、処理装置U5から搬出される基板Pの速度Voと、ダンサーローラDSRのZ方向の揺動ストロークLdによって決まる。例えば、基板Pの速度Voが5cm/s、ストロークLdが50cmだとすると、溜まり部の直後の計測センサーTMSの位置では、基板Pを最大20秒まで静止させることができる。   In this way, immediately after the pool portion of the substrate P, the pattern to be measured on the substrate P can be positioned immediately below the measurement sensor TMS, and the substrate P can be stopped for a fixed time (for example, several seconds). TMS measurement time can be secured. The time during which the substrate P can be stopped is determined by the speed Vo of the substrate P carried out from the processing apparatus U5 and the swing stroke Ld of the dancer roller DSR in the Z direction. For example, assuming that the speed Vo of the substrate P is 5 cm / s and the stroke Ld is 50 cm, the substrate P can be kept still for up to 20 seconds at the position of the measurement sensor TMS immediately after the reservoir.

処理装置U5の後の計測センサーTMSでは、ミスト・デポジションによって堆積した原材料物質のパターン層から液体成分が除かれている為、その厚さを正確に計測することができる。反応チャンバーTC内の計測センサーTMS、処理装置U5の後の計測センサーTMSは、いずれも微細なパターン(例えば線幅で20μm以下)の膜厚を計測できるものが望ましい。例えば、韓国のK−MAC社が販売している光干渉式膜厚計の製品名ST2000−DLXn、ST4000−DLXは、顕微鏡タイプなので組み込みも容易であり、計測用の光スポットの径が数μmと小さく、計測時間も数秒以内である。その他、大日本スクリーン製造株式会社の光干渉式膜厚測定装置の製品名ラムダエースVM−1020/1030、分光エリプソメータを搭載した製品名RE−8000等を、処理装置U5の後の計測センサーTMSとして利用することもできる。   In the measurement sensor TMS after the processing device U5, since the liquid component is removed from the pattern layer of the raw material deposited by the mist deposition, the thickness can be accurately measured. The measurement sensor TMS in the reaction chamber TC and the measurement sensor TMS after the processing device U5 are both preferably capable of measuring a film thickness of a fine pattern (for example, a line width of 20 μm or less). For example, the product names ST2000-DLXn and ST4000-DLX of the optical interference type film thickness meter sold by K-MAC of Korea are microscope type, so they can be easily incorporated, and the diameter of the light spot for measurement is several μm. The measurement time is within a few seconds. In addition, Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd.'s optical interference type film thickness measuring device, such as Lambda Ace VM-1020 / 1030, product name RE-8000 equipped with a spectroscopic ellipsometer, etc. are used as the measuring sensor TMS after the processing device U5. Can also be used.

以上のような計測センサーTMSによって、基板P上に堆積した原材料物質によるパターンの厚みを計測する際、基板P上に形成されるデバイス(表示パネル)のTFTの部分や配線部の特定の層を直接計測しても良いが、基板P上のデバイス形成領域の外側に、厚み計測用のテストパターン(マーク)の形成領域を設けて、そこに堆積される原材料物質の厚みを計測するようにしても良い。そのようなテストパターンを設ける場合の一例を、図7を参照して説明する。   When measuring the thickness of the pattern of the raw material deposited on the substrate P with the measurement sensor TMS as described above, a specific layer of a TFT portion or a wiring portion of a device (display panel) formed on the substrate P is measured. Although a direct measurement may be performed, a test pattern (mark) forming region for thickness measurement is provided outside the device forming region on the substrate P, and the thickness of the raw material deposited thereon is measured. Is also good. An example in which such a test pattern is provided will be described with reference to FIG.

図7は、基板P上に形成される複数のデバイス(表示パネル)領域100と、テストパターンが形成される複数のマーカー領域MK1〜MK5との配置を示す平面図である。ここで、縦横比16:9で画面サイズ32インチのテレビ用表示パネルを製造するものとし、表示パネル領域100の長手方向を基板Pの長尺方向(X方向)に配置するものとする。各パネル領域100は基板Pの長尺方向に所定の余白を空けて配置され、基板Pの幅方向(Y方向)の両側部にも一定幅の余白が設定される。各パネル領域100の間の余白部には、Y方向に離間して、3つのマーカー領域MK1、MK2、MK3が設けられ、各パネル領域100のY方向の両側にも、2つのマーカー領域MK4、MK5が設けられる。   FIG. 7 is a plan view showing the arrangement of a plurality of device (display panel) regions 100 formed on the substrate P and a plurality of marker regions MK1 to MK5 on which test patterns are formed. Here, it is assumed that a television display panel having an aspect ratio of 16: 9 and a screen size of 32 inches is manufactured, and the longitudinal direction of the display panel region 100 is arranged in the long direction (X direction) of the substrate P. Each panel area 100 is arranged with a predetermined margin in the longitudinal direction of the substrate P, and a constant width margin is set on both sides of the substrate P in the width direction (Y direction). Three marker areas MK1, MK2, and MK3 are provided in the margin between the panel areas 100 in the Y direction, and two marker areas MK4 and MK4 are provided on both sides of each panel area 100 in the Y direction. MK5 is provided.

図6に示した計測センサーTMSは、ここでは、マーカー領域MK1〜MK5の配置に対応して基板Pの幅方向に離間して3つ設けられている。マーカー領域MK1〜MK5は、各計測センサーTMSの計測視野St1,St2,St3の何れかによって観察可能になっている。マーカー領域MK1〜MK5のうち、Y方向に並んだ3つのマーカー領域MK1〜MK3には、いずれも同じようなテストパターンが形成される。   Here, three measurement sensors TMS shown in FIG. 6 are provided at a distance in the width direction of the substrate P corresponding to the arrangement of the marker regions MK1 to MK5. The marker areas MK1 to MK5 can be observed by any one of the measurement visual fields St1, St2, and St3 of each measurement sensor TMS. A similar test pattern is formed in each of the three marker regions MK1 to MK3 arranged in the Y direction among the marker regions MK1 to MK5.

そのテストパターンの一例を、マーカー領域MK1を代表して図示したものが、図7中の下の破線円中に示されている。マーカー領域MK1内には、多数のテストパターンが形成され得るが、線幅の異なるライン&スペース状のテストパターンMPa,MPd,MPe,MPg,MPhや、円形のテストパターンMPb、矩形状の大きなテストパターンMPc、2次元のドット状のテストパターンMPf等が配置可能である。ライン&スペース状のテストパターンは、ピッチ方向がX方向のものとY方向のものがセットになっている。また、テストパターンMPeはL字状のラインを斜め45°方向に複数並べたものであり、テストパターンMPhは45°の斜格子パターンとして形成される。   An example of the test pattern, which is representative of the marker area MK1, is shown in the lower broken line circle in FIG. A large number of test patterns can be formed in the marker area MK1, but line-and-space-like test patterns MPa, MPd, MPe, MPg, and MPh having different line widths, a circular test pattern MPb, and a rectangular large test A pattern MPc, a two-dimensional dot-shaped test pattern MPf, and the like can be arranged. The line-and-space-like test patterns include a set of pitch patterns in the X and Y directions. The test pattern MPe is formed by arranging a plurality of L-shaped lines in an oblique 45 ° direction, and the test pattern MPh is formed as a 45 ° oblique lattice pattern.

ライン&スペースの線幅は、ミスト・デポジションによって形成されるパターンのサイズに対応して決めることができる。例えば、基板Pのパネル領域100に、線幅20μmの電極パターンや配線パターンをミスト・デポジションによって生成する場合、テストパターンのライン&スペースとして、例えば40μm、30μm、20μm、15μmと線幅を変えた4組を、処理装置U3の露光工程において、パネル領域100用のマスクパターンと共に一緒に露光しておく。その他のテストパターンMPb,MPc,MPfについても、計測に必要なものは、処理装置U3の露光工程で一緒に露光しておく。   The line width of the line & space can be determined according to the size of the pattern formed by mist deposition. For example, when an electrode pattern or a wiring pattern having a line width of 20 μm is generated by mist deposition in the panel area 100 of the substrate P, the line width of the test pattern is changed to, for example, 40 μm, 30 μm, 20 μm, and 15 μm. The four sets are exposed together with the mask pattern for the panel region 100 in the exposure step of the processing device U3. With respect to the other test patterns MPb, MPc, and MPf, those required for measurement are exposed together in the exposure step of the processing device U3.

尚、パネル領域100のY方向の両側に配置されるマーカー領域MK4、MK5には、Y方向の幅が数mm程度で、X方向の長さが数十mmの1本のライン状のテストパターンだけを形成するようにしても良い。このように、基板Pの長尺方向に細長いテストパターンにすると、例えば、図6に示した反応チャンバーTC内の計測センサーTMSによって、基板Pの搬送を止めることなく、マーカー領域MK4、MK5に形成されるテストパターンの膜厚を計測することが容易になる。   The marker areas MK4 and MK5 arranged on both sides of the panel area 100 in the Y direction have a width of about several mm in the Y direction and a length of several tens of mm in the X direction. May be formed. As described above, when the test pattern is elongated in the longitudinal direction of the substrate P, for example, the test pattern is formed in the marker areas MK4 and MK5 by the measurement sensor TMS in the reaction chamber TC shown in FIG. It is easy to measure the thickness of the test pattern to be performed.

ところで、マーカー領域MK1とマーカー領域MK4は、計測視野St1を有する計測センサーTMSによって観察可能であり、マーカー領域MK2は、計測視野St2を有する計測センサーTMSによって観察可能であり、マーカー領域MK3とマーカー領域MK5は、計測視野St3を有する計測センサーTMSによって観察可能であるが、マーカー領域MK1〜MK3のテストパターンの膜厚計測は、図6中の処理装置U5の後の計測センサーTMSで行い、マーカー領域MK4、MK5のテストパターンの膜厚計測は反応チャンバーTC内の計測センサーTMSによって行なうように、分担しても良い。また、各マーカー領域MK1〜MK5内には、1回のミスト・デポジションによってテストパターンが成膜されるので、複数の層に渡ってミスト・デポジションのパターニングを行なう場合は、層毎にマーカー領域MK1〜MK5の位置をずらすのが良い。   By the way, the marker area MK1 and the marker area MK4 can be observed by the measurement sensor TMS having the measurement visual field St1, the marker area MK2 can be observed by the measurement sensor TMS having the measurement visual field St2, and the marker areas MK3 and MK3 can be observed. MK5 can be observed by the measurement sensor TMS having the measurement visual field St3, but the measurement of the film thickness of the test pattern in the marker areas MK1 to MK3 is performed by the measurement sensor TMS after the processing device U5 in FIG. The measurement of the film thickness of the test patterns MK4 and MK5 may be shared by the measurement sensor TMS in the reaction chamber TC. In each of the marker regions MK1 to MK5, a test pattern is formed by a single mist deposition. Therefore, when patterning the mist deposition over a plurality of layers, a marker is required for each layer. It is preferable to shift the positions of the areas MK1 to MK5.

以上のようなマーカー領域MK1〜MK5内には、他の下地パターン層が無いことから、処理装置U4(ミスト・デポジション)によって成膜される各種のテストパターンの厚さを正確に計測することができる。また計測に使われるテストパターンのサイズ(線幅等)を、デバイスパターン(表示パネル領域100内のパターン)のサイズに合わせて選べる(変える)為、膜厚条件を精密に制御することも可能となる。またパネル領域100の間の3つのマーカー領域MK1〜MK3の各々で、同種のテストパターンの膜厚を比較することによって、基板Pの幅方向における成膜条件の違い(ミスト濃度のムラ等)を確認して、補正することもできる。また計測センサーTMSは、成膜されたパターンの厚みだけではなく、その線幅等を計測するセンサーを併設しても良い。   Since there is no other underlying pattern layer in the marker areas MK1 to MK5 as described above, it is necessary to accurately measure the thickness of various test patterns formed by the processing apparatus U4 (mist deposition). Can be. In addition, since the size (line width, etc.) of the test pattern used for measurement can be selected (changed) according to the size of the device pattern (pattern in the display panel area 100), the film thickness condition can be precisely controlled. Become. Further, by comparing the film thicknesses of the same type of test patterns in each of the three marker regions MK1 to MK3 between the panel regions 100, differences in film formation conditions (uneven mist concentration, etc.) in the width direction of the substrate P can be determined. It can be checked and corrected. The measurement sensor TMS may be provided with a sensor for measuring not only the thickness of the formed pattern but also its line width and the like.

(第4実施形態)
図8は、図5に示したミスト・デポジション用の処理装置U4と加熱乾燥処理を行なう処理装置U5とを一体化すると共に、基板Pを回転ドラムに巻き付けて搬送しつつ、ミスト・デポジションを行なう装置の一例を示す。
(Fourth embodiment)
FIG. 8 shows a mist deposition processing apparatus U4 shown in FIG. 5 integrated with a processing apparatus U5 for performing a heating and drying process, and a substrate P wound around a rotary drum and transported. 1 shows an example of an apparatus for performing the above.

図8において、搬入される可撓性の基板Pは、ニップ駆動ローラNDR、テンション用のローラDR10を介して、軸AX1の回りに回動する回転ドラムRDに半周以上に渡って巻き付けられ、処理装置U5としての加熱乾燥ユニット20内のエアーターンバーATBで折り返されて、ローラDR11、テンション用のローラDR12、及びニップ駆動ローラNDRを介して、搬出される。回転ドラムRDの周囲で基板Pが巻き付いている周方向の範囲には、反応チャンバーTCを構成する円筒状の隔壁が設けられ、その隔壁の周方向の両端には、チャンバーTC内のミスト気体が環境に流出しないようなエアシールベアリングPdが設けられる。もちろん、チャンバーTCを構成する円筒状の隔壁の軸AX1方向(Y方向)の端部にも、回転ドラムRDとの隙間をふさぐ為のエアシールベアリングが設けられている。   In FIG. 8, the loaded flexible substrate P is wrapped around the rotary drum RD rotating around the axis AX1 over half a turn or more via the nip drive roller NDR and the tension roller DR10, and the processing is performed. It is folded back by an air turn bar ATB in the heating / drying unit 20 as the device U5, and is carried out via a roller DR11, a tension roller DR12, and a nip drive roller NDR. A cylindrical partition forming the reaction chamber TC is provided in a circumferential range around the rotary drum RD around which the substrate P is wound, and mist gas in the chamber TC is provided at both circumferential ends of the partition. An air seal bearing Pd that does not flow into the environment is provided. Needless to say, an air seal bearing for closing a gap with the rotary drum RD is also provided at an end of the cylindrical partition constituting the chamber TC in the direction of the axis AX1 (Y direction).

先の図1、図5、図6で示したように、霧化器GS1からのミストとキャリアガス供給部GS2からのガスは、混合器ULWで混合されて、ミスト含有ガスとなって、円筒状の反応チャンバーTCの一端側(回転ドラムRDに基板Pが接触した部分)に供給される。そのミスト含有ガスは、回転ドラムRDに巻き付いた基板Pの表面に沿って狭い円筒状の空間に沿って進み、円筒状の反応チャンバーTCの他端側(回転ドラムRDから基板Pが離れる部分)で、回収ポート部Deから排気される。   As shown in FIG. 1, FIG. 5, and FIG. 6, the mist from the atomizer GS1 and the gas from the carrier gas supply unit GS2 are mixed by the mixer ULW to form a mist-containing gas. Is supplied to one end side of the reaction chamber TC (a portion where the substrate P is in contact with the rotating drum RD). The mist-containing gas travels along a narrow cylindrical space along the surface of the substrate P wound around the rotary drum RD, and the other end of the cylindrical reaction chamber TC (the part where the substrate P separates from the rotary drum RD) Then, the gas is exhausted from the recovery port De.

本実施形態では、回転ドラムRDの外周面に基板Pの裏面を密着させて搬送させるため、基板Pの裏面に不要なミストが回り込むことがないので、裏面を清浄に保つことができる。また、回転ドラムRD内に外周に沿って温調機構を設けると、基板Pの応答性の高い温度制御ができる。   In the present embodiment, the rear surface of the substrate P is brought into close contact with the outer peripheral surface of the rotary drum RD and is conveyed. Therefore, unnecessary mist does not flow around the rear surface of the substrate P, so that the rear surface can be kept clean. Further, when a temperature control mechanism is provided along the outer circumference in the rotary drum RD, temperature control with high responsiveness of the substrate P can be performed.

回転ドラムRDの回転に伴って、表面の親液部HPRにミストが堆積された基板Pは、加熱乾燥ユニット20の第1の空間AT1に直線的に送られ、電気ヒーターや温風ヒーター等の温調機構HPによって、ミスト・デポジションで堆積された溶液によるパターンが乾燥させられる。乾燥空間AT1を通った基板Pは、第2の空間AT2内に配置されたエアーターンバーATBによって、ほぼ180°で折り返され、第3の空間AT3内を直線的に進み、ローラDR11に達する。空間AT1,AT2,AT3の間に隔壁が仕切られており、その隔壁には基板Pを通すだけのスリット状の開口が設けられている。そして、各空間AT2、AT3には回収ポート部Deが接続され、残留するミスト含有ガスが回収される。尚、ミスト・デポジションで堆積された原材料物質が、半導体材料である場合、空間AT1は半導体材料を結晶化したり、配向したりする為のアニール炉として機能する。   The substrate P on which the mist is deposited on the lyophilic portion HPR on the surface with the rotation of the rotating drum RD is linearly sent to the first space AT1 of the heating and drying unit 20, and is supplied with an electric heater, a hot air heater, or the like. The pattern by the solution deposited by mist deposition is dried by the temperature control mechanism HP. The substrate P that has passed through the drying space AT1 is folded back at approximately 180 ° by the air turn bar ATB disposed in the second space AT2, linearly advances in the third space AT3, and reaches the roller DR11. A partition is partitioned between the spaces AT1, AT2, and AT3, and the partition is provided with a slit-shaped opening through which the substrate P passes. Then, a recovery port De is connected to each of the spaces AT2 and AT3, and the remaining mist-containing gas is recovered. When the raw material deposited by mist deposition is a semiconductor material, the space AT1 functions as an annealing furnace for crystallizing and orienting the semiconductor material.

エアーターンバーATBは、円筒のほぼ半周分の外周面を有し、その外周面には微細な気体噴出孔と吸引孔とが無数に設けられている。これによって、基板Pは、その表面(原材料物質が堆積された面)がエアーターンバーATBの表面と接触することなく、折り返される。エアーターンバーATBから噴出される気体は、基板Pの表面に堆積した原材料物質のパターンを、さらに乾燥させる作用も有する。   The air turn bar ATB has an outer peripheral surface for substantially a half circumference of a cylinder, and an infinite number of fine gas ejection holes and suction holes are provided on the outer peripheral surface. As a result, the substrate P is folded without its surface (the surface on which the raw material is deposited) coming into contact with the surface of the air turn bar ATB. The gas ejected from the air turn bar ATB has a function of further drying the pattern of the raw material deposited on the surface of the substrate P.

エアーターンバーATBで折り返された基板Pは、空間AT3内のノズルANZから噴出される温調気体によって、所定の温度に制御されて、ローラDR11に達し、隔壁によって仕切られた空間内のローラDR12、ニップ駆動ローラNDRを通り、基板Pを挟み込むように配置されたエアシールベアリングPdを通って、次の処理装置、或いは膜厚や線幅の計測センサー部に送られる。   The substrate P folded by the air turn bar ATB is controlled to a predetermined temperature by the temperature control gas ejected from the nozzle AZ in the space AT3, reaches the roller DR11, and reaches the roller DR12 in the space partitioned by the partition. It passes through the nip drive roller NDR, passes through an air seal bearing Pd arranged to sandwich the substrate P, and is sent to the next processing device or a film thickness or line width measurement sensor unit.

以上、図8のような回転ドラムRDを使って基板Pを搬送する場合、回転ドラムRDの直径を50cm程度にし、基板Pが回転ドラムRDの外周面に密着する範囲を約240°とすると、反応チャンバーTCの実質的な長さは約100cm(50×π×240/360)となり、図5、図6のように反応チャンバーTCを直線にするよりも、装置のフットプリントを小さくできる。また、基板Pは、回転ドラムRDの外周に密着して送られるので、搬送中に基板Pが上下に振動したりすることも無く、安定なミスト・デポジションが実現できる。   As described above, when the substrate P is transported using the rotary drum RD as shown in FIG. 8, if the diameter of the rotary drum RD is about 50 cm and the range in which the substrate P is in close contact with the outer peripheral surface of the rotary drum RD is about 240 °, The substantial length of the reaction chamber TC is about 100 cm (50 × π × 240/360), and the footprint of the apparatus can be reduced as compared with the case where the reaction chamber TC is linear as shown in FIGS. Further, since the substrate P is sent in close contact with the outer periphery of the rotary drum RD, the substrate P does not vibrate up and down during transport, and stable mist deposition can be realized.

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。例えば、基板Pは、可撓性を有する薄いフィルムやシートに限らず、ガラス基板やシリコンウェハなどのほか、プラスチック基板や樹脂基板でも良い。さらに基板Pは、ロールに巻かれた長尺のものをロール・ツー・ロール方式で処理する必要は無く、所定のサイズ(A4、B5等)にカットしたものを枚葉処理する方式でも良い。   As described above, the preferred embodiments according to the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but it is needless to say that the present invention is not limited to the examples. The shapes, combinations, and the like of the respective constituent members shown in the above-described examples are merely examples, and can be variously changed based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention. For example, the substrate P is not limited to a thin film or sheet having flexibility, but may be a plastic substrate or a resin substrate in addition to a glass substrate or a silicon wafer. Further, the substrate P need not be processed by a roll-to-roll method for a long one wound on a roll, but may be a method of processing a single sheet cut to a predetermined size (A4, B5, etc.).

また、以上の各実施形態では、基板P上の所望の領域に、選択的に半導体層や電極層、或いは配線層を形成する方法としてミスト・デポジション法を用いたが、それに限らず、スプレー法、ディップコート法等の成膜方法を代わりに利用することができる。スプレー法は、ミスト・デポジション法と同様に、ノズルから散布される噴霧状の材料溶液を基板P上に塗布するものであり、ディップコート法は、材料溶液の槽中に基板Pを一定時間浸漬させて引き上げるものである。   In each of the above embodiments, the mist deposition method is used as a method for selectively forming a semiconductor layer, an electrode layer, or a wiring layer in a desired region on the substrate P. Alternatively, a film forming method such as a dip coating method can be used. The spray method is a method in which a spray-like material solution sprayed from a nozzle is applied onto a substrate P, similarly to the mist deposition method. The dip coating method is a method in which the substrate P is placed in a material solution tank for a predetermined time. It is immersed and pulled up.

どちらの場合も、例えば、先の第3実施形態(図7)で説明したように、基板P上の適当な位置に、マーカー領域MK1〜MK5が形成されるように光パターニングを行い、スプレー法、ディップコート法による材料溶液の堆積処理後に、マーカー領域MK1〜MK5内の各種のテストパターンでの堆積状態(被着状態)を、図6のような計測センサーTMSで確認することで、スプレー法やディップコート法の各種条件をフィード・バック補正することができる。スプレー法の各種条件とは、散布用ノズルの微細孔径、噴霧圧力、基板Pとノズルとの間隔、ノズルと基板Pとの相対移動速度等であり、ディップコート法の各種条件とは、材料溶液の温度、基板Pの浸漬時間、引上げ速度等である。   In either case, for example, as described in the third embodiment (FIG. 7), optical patterning is performed so that the marker regions MK1 to MK5 are formed at appropriate positions on the substrate P, and spraying is performed. After the material solution is deposited by the dip coating method, the deposition state (adhered state) in the various test patterns in the marker areas MK1 to MK5 is checked by the measurement sensor TMS as shown in FIG. And various conditions of the dip coating method can be feedback corrected. The various conditions of the spray method include the fine pore diameter of the spray nozzle, the spray pressure, the distance between the substrate P and the nozzle, the relative moving speed of the nozzle and the substrate P, and the various conditions of the dip coating method are as follows. , The immersion time of the substrate P, the pulling speed, and the like.

さらに、フォトレジスト層に光パターニング(露光処理)を行った後に現像処理を施し、レジスト層をパターンに応じてエッチングする従来のフォトリソグラフィ工程を使う場合は、基板Pの表面(下地層がある場合はその表面)を親液性が高い状態にした後、撥液性の高いフォトレジスト材を基板Pの表面に一様の厚さで塗布する。その後、現像処理を行うことにより、レジスト層が除去された部分(基板Pの表面、または下地層の表面)は親液性が高い表面として露呈するので、ミスト・デポジション法(又は、スプレー法、ディップコート法)により、材料溶液による精密なパターンが形成される。   Furthermore, when using a conventional photolithography process in which a photoresist layer is subjected to photo-patterning (exposure processing) and then developed, and the resist layer is etched according to the pattern, the surface of the substrate P (when there is a base layer) Is made to have a high lyophilic property, and a photoresist material having a high lyophobic property is applied to the surface of the substrate P with a uniform thickness. After that, by performing a development process, the portion from which the resist layer has been removed (the surface of the substrate P or the surface of the underlayer) is exposed as a surface having high lyophilicity, so that the mist deposition method (or the spray method) , A dip coating method), a precise pattern is formed by the material solution.

FR1…供給ロール、 FR2…回収ロール、 P…基板、 U1、U2、U3、U4、U5、Un…処理ユニット(処理装置)、 Gpa…感光性シランカップリング剤の塗布用回転ドラム、 Gp1…塗布機構、 IU…紫外線照明系、 DM…ドラムマスク、
PL…投影光学系、 DE1、DE2…差動排気室、 TC…反応チャンバー、 GS1…材料物質の霧化器、 GS2…キャリアガス供給部、 ULW…混合器、 HPB…撥液部、 HPR…親液部、 RD…回転ドラム、 MK1〜MK5…マーカー領域、 20…加熱乾燥ユニット、 100…表示パネル領域
FR1: supply roll, FR2: collection roll, P: substrate, U1, U2, U3, U4, U5, Un: processing unit (processing apparatus), Gpa: rotating drum for coating a photosensitive silane coupling agent, Gp1: coating Mechanism, IU: UV illumination system, DM: drum mask,
PL: Projection optical system, DE1, DE2: Differential exhaust chamber, TC: Reaction chamber, GS1: Atomizer for material, GS2: Carrier gas supply unit, ULW: Mixer, HPB: Liquid repellent unit, HPR: Parent Liquid part, RD: rotating drum, MK1 to MK5: marker area, 20: heating and drying unit, 100: display panel area

Claims (11)

可撓性を有する長尺の基板の表面にミストを含むキャリアガスを噴霧して、前記ミストに含まれる材料物質の分子又は粒子を前記基板の表面に堆積させ、前記材料物質による薄膜層を形成するミストによる成膜方法であって、
前記基板の表面に、前記ミストよりも大きな表面エネルギーを有することで親液性が高められた第1の領域と、前記ミストよりも小さな表面エネルギーを有することで撥液性が高められた第2の領域とを形成する第1の工程と、
前記第1の工程を経た前記基板が、長尺方向に沿って所定の長さで設けられたチャンバー内を所定の搬送速度で長尺方向に通るように前記基板を移動させる搬送工程と、
前記材料物質の分子又は粒子を含む溶液から発生させた前記ミストを所定濃度で含む前記キャリアガスを、前記チャンバー内を移動する前記基板の表面に沿って前記搬送速度に応じた流速で流れるように噴霧することによって、前記基板の前記第1の領域内に前記ミストを付着させる第2の工程と、
を含むミストによる成膜方法。
A carrier gas containing mist is sprayed on the surface of a long substrate having flexibility, and molecules or particles of a material contained in the mist are deposited on the surface of the substrate to form a thin film layer of the material. A mist forming method,
A first region in which lyophilicity is increased by having a surface energy greater than that of the mist on a surface of the substrate, and a second region in which lyophobic property is enhanced by having a surface energy smaller than that of the mist. A first step of forming a region of
A transfer step of moving the substrate so that the substrate that has passed through the first step passes in a long direction at a predetermined transfer speed in a chamber provided at a predetermined length along the long direction;
Wherein the carrier gas containing the mist is generated from a solution containing molecules or particles of the material at a predetermined concentration, to flow at a flow rate corresponding to the conveying speed along the surface of the substrate to move within said chamber A second step of depositing the mist in the first area of the substrate by spraying;
A film forming method using a mist containing.
請求項1に記載のミストによる成膜方法であって、
前記チャンバー内に噴霧される前記キャリアガスは、前記基板の移動方向の上流側に配置された噴出用のノズルを通して噴出され、前記チャンバー内に噴霧された前記キャリアガスは前記基板の移動方向の下流側に配置された回収用のノズルを通して排出される、
ミストによる成膜方法。
A film forming method using a mist according to claim 1,
The carrier gas sprayed into the chamber is ejected through an ejection nozzle arranged on the upstream side in the moving direction of the substrate, and the carrier gas sprayed into the chamber is downstream in the moving direction of the substrate. Discharged through a collecting nozzle located on the side,
Film formation method by mist.
請求項2に記載のミストによる成膜方法であって、
前記チャンバー内での前記キャリアガスの流速が前記基板の前記搬送速度に対して同じ、又は早くなるように、前記噴出用のノズルから噴出されて前記チャンバー内を通って前記回収用のノズルで排出される前記キャリアガスの流量が調整される、
ミストによる成膜方法。
A film forming method using a mist according to claim 2,
The carrier gas is ejected from the ejection nozzle and is discharged from the recovery nozzle through the chamber so that the flow rate of the carrier gas in the chamber is equal to or faster than the transfer speed of the substrate. The flow rate of the carrier gas to be adjusted is adjusted,
Film formation method by mist.
請求項3に記載のミストによる成膜方法であって、
前記基板上に形成する前記薄膜層の加工条件を調整する為に、
前記噴出用のノズルから前記チャンバー内に噴霧される前記キャリアガスに含まれる前記ミストの濃度、前記ミストに含まれる前記材料物質の分子又は粒子の濃度、前記チャンバー内の温度、或いは前記基板の搬送速度のいずれかが調整される、
ミストによる成膜方法。
A film forming method using a mist according to claim 3,
In order to adjust the processing conditions of the thin film layer formed on the substrate,
The concentration of the mist contained in the carrier gas sprayed into the chamber from the nozzle for ejection, the concentration of molecules or particles of the material substance contained in the mist, the temperature in the chamber, or the transfer of the substrate One of the speed is adjusted,
Film formation method by mist.
請求項4に記載のミストによる成膜方法であって、
前記噴出用のノズルから噴出される前記キャリアガスに含まれる前記ミストの濃度を調整する為に、霧化器によって前記材料物質の分子又は粒子を含む前記溶液から発生させた前記ミストを、混合器によって前記キャリアガスに所定濃度で混合させる、
ミストによる成膜方法。
A film forming method using a mist according to claim 4,
In order to adjust the concentration of the mist contained in the carrier gas ejected from the ejection nozzle, the mist generated from the solution containing molecules or particles of the material substance by an atomizer is mixed. Mixed with the carrier gas at a predetermined concentration,
Film formation method by mist.
請求項5に記載のミストによる成膜方法であって、
前記キャリアガスは、窒素(N)、アルゴン(Ar)、空気(O)のいずれかである、
ミストによる成膜方法。
A film forming method using a mist according to claim 5,
The carrier gas is any of nitrogen (N 2 ), argon (Ar), and air (O 2 ).
Film formation method by mist.
請求項1〜6のいずれか一項に記載のミストによる成膜方法であって、
前記材料物質の分子又は粒子を含む前記溶液は、半導体となる分子を含む溶液、カーボンナノチューブを含む溶液、金属ナノ粒子を含む溶液、或いは絶縁膜となる分子構造を持つ溶液、のいずれかである、
ミストによる成膜方法。
A film forming method using a mist according to any one of claims 1 to 6,
The solution containing molecules or particles of the material is any of a solution containing molecules to be a semiconductor, a solution containing carbon nanotubes, a solution containing metal nanoparticles, and a solution having a molecular structure to be an insulating film. ,
Film formation method by mist.
請求項2〜6のいずれか一項に記載のミストによる成膜方法であって、
前記噴出用のノズルは、前記基板の搬送方向に沿って並んで配置される第1のノズルと第2のノズルとを備え、
前記第1のノズルから噴出される前記キャリアガス内のミスト濃度と、前記第2のノズルから噴出される前記キャリアガス内のミスト濃度とを同じ、又は異ならせる、
ミストによる成膜方法。
A film forming method using a mist according to any one of claims 2 to 6,
The jet nozzle includes a first nozzle and a second nozzle that are arranged side by side along the transport direction of the substrate,
The mist concentration in the carrier gas ejected from the first nozzle is equal to or different from the mist concentration in the carrier gas ejected from the second nozzle,
Film formation method by mist.
請求項1〜8のいずれか一項に記載のミストによる成膜方法であって、
前記搬送工程では、前記基板の長尺方向の一部を円筒状に巻き付ける回転ドラムの回動によって前記基板を長尺方向に移動させ、
前記チャンバーは、前記回転ドラムの周囲で前記基板が巻き付いている周方向の範囲に渡って、前記基板の表面に沿った円筒状の空間を形成する円筒状の隔壁を有し、
前記第2の工程では、前記ミストを含む前記キャリアガスを、前記チャンバー内の前記円筒状の空間内を周方向に沿って流れるように噴霧する、
ミストによる成膜方法。
A film forming method using a mist according to any one of claims 1 to 8,
In the transporting step, the substrate is moved in the longitudinal direction by rotating a rotary drum that winds a part of the substrate in the longitudinal direction into a cylindrical shape,
The chamber has a cylindrical partition wall that forms a cylindrical space along the surface of the substrate over a circumferential range around which the substrate is wound around the rotating drum,
In the second step, the carrier gas containing the mist is sprayed so as to flow along the circumferential direction in the cylindrical space in the chamber,
Film formation method by mist.
請求項4〜6のいずれか一項に記載のミストによる成膜方法であって、
前記第2の工程の後に前記基板の表面に付着した液体成分を乾燥させてから、前記基板に堆積した前記薄膜層の厚さを測る計測工程を、更に含み、
該計測工程で測られた前記薄膜層の厚さに応じて前記加工条件を調整する、
ミストによる成膜方法。
A film forming method using a mist according to any one of claims 4 to 6,
After drying the liquid component adhered to the surface of the substrate after the second step, further comprising a measurement step of measuring the thickness of the thin film layer deposited on the substrate,
Adjusting the processing conditions according to the thickness of the thin film layer measured in the measurement step,
Film formation method by mist.
請求項1〜6のいずれか一項に記載のミストによる成膜方法であって、  A film forming method using a mist according to any one of claims 1 to 6,
前記第1の工程は、  The first step includes:
前記基板の表面を親液性が高い状態にした後、前記基板の表面に撥液性が高いフォトレジスト層を形成し、該フォトレジスト層に光パターニングを行って現像処理を行うことにより、前記フォトレジスト層が除去された部分を前記親液性が高められた前記第1の領域として形成する、  After making the surface of the substrate highly lyophilic, a photoresist layer having a high lyophobic property is formed on the surface of the substrate, and the photoresist layer is subjected to photo-patterning and development processing, whereby the Forming a portion from which a photoresist layer has been removed as the first region in which the lyophilicity is enhanced;
ミストによる成膜方法。Film formation method by mist.
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