KR102081141B1 - 박막 형성 장치 및 박막 형성 방법 - Google Patents

박막 형성 장치 및 박막 형성 방법 Download PDF

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Abstract

박막 형성 장치는, 기판의 표면에 박막을 형성하는 박막 형성 장치로서, 박막의 재료를 포함한 용매의 액적을 기판의 표면에 공급하는 공급부와, 기판의 표면 상에서의 액적의 형상을 일방향으로부터 타방향을 향해서 신장하도록 변형시키는 형상 변형부와, 일방향으로부터 타방향을 향해서 신장된 액적으로부터 용매를 없애는 제거부를 구비한다.

Description

박막 형성 장치 및 박막 형성 방법{THIN-FILM FORMATION DEVICE AND THIN-FILM FORMATION METHOD}
본 발명은, 박막 형성 장치 및 박막 형성 방법에 관한 것이다.
본원은, 2012년 10월 19일에 출원된 일본특허출원 제2012－231876호 및 2012년 10월 19일에 출원된 일본특허출원 제2012－231877호에 근거하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
디스플레이 장치 등의 표시 장치를 구성하는 표시 소자로서, 예를 들면 액정 표시 소자, 유기 일렉트로 루미네선스(유기 EL) 소자, 전자 페이퍼에 이용되는 전기 영동(泳動) 소자 등이 알려져 있다. 이들의 소자가 조립되는 디스플레이 패널 등의 전자 디바이스를 제작하는 수법의 하나로서, 예를 들면 롤·투·롤 방식(이하, 간단하게 「롤 방식」으로 표기함)으로 불리는 수법이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
롤 방식은, 기판 공급측의 롤러에 감겨진 1매의 시트 모양의 기판을 송출함과 아울러, 송출된 기판을 기판 회수측의 롤러에서 권취하면서 기판을 반송하고, 기판이 송출되고 나서 권취될 때까지의 동안에, 전자 디바이스(표시 화소 회로, 드라이버 회로, 배선 등)를 위한 표시 회로나 드라이버 회로 등의 패턴을 기판 상에 차례로 형성하는 수법이다. 최근에는, 예를 들면 트랜지스터를 구성하는 반도체층 등의 박막을 형성하는 처리 장치가 제안되어 있다.
특허 문헌 1 : 국제공개 제2008/129819호
상기와 같은 롤 방식에서는, 전기적 특성이 높은 박막을 제조 가능하게 하는 기술이 요망되고 있다.
본 발명의 형태는, 전기적 특성이 높은 박막을 제조하는 것이 가능한 박막 형성 장치 및 박막 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 형태에 따르면, 기판의 표면에 박막을 형성하는 박막 형성 장치로서, 박막의 재료를 포함한 용매의 액적(液滴)을 기판의 표면에 공급하는 공급부와, 기판의 표면 상에서의 액적의 형상을 일방향으로부터 타방향을 향해서 신장하도록 변형시키는 형상 변형부와, 일방향으로부터 타방향을 향해서 신장된 액적으로부터 용매를 없애는 제거부를 구비하는 박막 형성 장치가 제공된다.
본 발명의 제2 형태에 따르면, 기판의 표면에 박막을 형성하는 박막 형성 방법으로서, 박막의 재료를 포함한 용매의 액적을 기판의 표면에 공급하는 공급 공정과, 기판의 표면 상에서의 액적의 형상을 일방향으로부터 타방향을 향해서 신장하도록 변형시키는 변형 공정과, 일방향으로부터 타방향을 향해서 신장된 액적으로부터 용매를 없애는 제거 공정을 구비하는 박막 형성 방법이 제공된다.
본 발명의 제3 형태에 따르면, 기판의 표면 상에서, 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 소스 전극을 포함하도록 설정되는 막 형성 영역 내에, 반도체 박막을 형성하는 박막 형성 방법으로서, 상기 반도체 박막의 재료를 포함한 용매의 액적을, 상기 막 형성 영역의 일부에 공급하는 공급 공정과, 상기 막 형성 영역의 일부에 공급된 상기 액적을, 상기 드레인 전극과 상기 소스 전극과의 사이에서의 결정화의 방향을 따라서 신장하도록 변형시키는 변형 공정과, 상기 변형시켜진 상기 액적으로부터 상기 용매를 없애는 제거 공정을 구비하는 박막 형성 방법이 제공된다.
본 발명의 제4 형태에 따르면, 기판의 표면에 박막을 형성하는 박막 형성 장치로서, 기판 상에서, 광의 조사를 받아 구조 변화하는 재료가 형성된 영역에 대해서, 광을 조사하는 광 조사부와, 박막의 재료를 포함하는 용매의 액적을 영역에 공급하는 공급부와, 영역에 공급된 액적으로부터 용매를 제거하는 제거부를 구비하는 박막 형성 장치가 제공된다.
본 발명의 제5 형태에 따르면, 기판의 표면에 박막을 형성하는 박막 형성 방법으로서, 기판 상에서, 광의 조사를 받아 구조 변화하는 재료가 형성된 영역에 대해서, 광을 조사하는 광 조사 공정과, 박막의 재료를 포함하는 용매의 액적을 영역에 공급하는 공급 공정과, 영역에 공급된 액적으로부터 용매를 제거하는 제거 공정을 구비하는 박막 형성 방법이 제공된다.
본 발명의 제6 형태에 따르면, 박막 트랜지스터를 구성하는 드레인 전극과 소스 전극을 포함하도록 기판 상에 설정되는 막 형성 영역 내에, 반도체 박막을 형성하는 박막 형성 방법으로서, 상기 막 형성 영역의 표면이, 이방성(異方性)을 가진 분자 구조의 상태가 되도록 처리하는 제1 공정과, 상기 반도체 박막의 재료를 포함한 용매의 액적을, 상기 막 형성 영역에 공급하는 제2 공정과, 상기 막 형성 영역에 공급된 상기 액적으로부터 상기 용매를 제거하는 제3 공정을 포함하는 박막 형성 방법이 제공된다.
본 발명의 형태에 의하면, 전기적 특성이 높은 박막을 제조하는 것이 가능해진다.
본 발명의 다른 형태에 의하면, 고정밀도의 패턴을 형성하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 실시 형태에 관한 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 실시 형태에 관한 기판의 피처리면의 일부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 실시 형태에 관한 처리 장치의 일부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5a는 액적의 기울기에 대해 나타내는 도면이다.
도 5b는 액적의 기울기에 대해 나타내는 도면이다.
도 6은 본 실시 형태에 관한 처리 장치의 동작을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 실시 형태에 관한 처리 장치의 동작을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 실시 형태에 관한 처리 장치의 동작을 나타내는 도면이다.
도 9a는 본 실시 형태에 관한 처리 장치의 동작에 의한 기판의 피처리면의 상태를 나타내는 도면이다.
도 9b는 본 실시 형태에 관한 처리 장치의 동작에 의한 기판의 피처리면의 상태를 나타내는 도면이다.
도 9c는 본 실시 형태에 관한 처리 장치의 동작에 의한 기판의 피처리면의 상태를 나타내는 도면이다.
도 9d는 본 실시 형태에 관한 처리 장치의 동작에 의한 기판의 피처리면의 상태를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 실시 형태에 관한 처리 장치의 동작을 나타내는 도면이다.
도 12a는 본 실시 형태에 관한 처리 장치의 동작에 의한 기판의 피처리면의 상태를 나타내는 도면이다.
도 12b는 본 실시 형태에 관한 처리 장치의 동작에 의한 기판의 피처리면의 상태를 나타내는 도면이다.
도 12c는 본 실시 형태에 관한 처리 장치의 동작에 의한 기판의 피처리면의 상태를 나타내는 도면이다.
도 12d는 본 실시 형태에 관한 처리 장치의 동작에 의한 기판의 피처리면의 상태를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 14는 본 실시 형태에 관한 처리 장치의 동작을 나타내는 도면이다.
도 15는 본 실시 형태에 관한 처리 장치의 동작을 나타내는 도면이다.
도 16은 본 실시 형태에 관한 처리 장치의 동작을 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 18은 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 19는 본 실시 형태에 관한 기판의 피처리면의 일부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 20은 본 실시 형태에 관한 처리 장치의 동작을 나타내는 도면이다.
도 21은 본 실시 형태에 관한 처리 장치의 동작을 나타내는 도면이다.
도 22는 본 실시 형태에 관한 재료층의 분자 구조를 나타내는 도면이다.
도 23은 실시 형태에 관한 재료층의 분자 구조를 나타내는 도면이다.
도 24는 본 실시 형태에 관한 재료층의 층 두께의 변화를 나타내는 도면이다.
도 25는 본 실시 형태에 관한 처리 장치의 동작을 나타내는 도면이다.
도 26은 본 실시 형태에 관한 처리 장치에 의해서 친액층 상에 배치된 액적의 상태를 나타내는 도면이다.
도 27은 본 실시 형태에 관한 처리 장치에 의해서 친액층 상에 배치된 액적의 상태를 나타내는 도면이다.
도 28은 본 실시 형태에 관한 처리 장치에 의해서 친액층 상에 배치된 액적의 상태를 나타내는 도면이다.
도 29는 본 실시 형태에 관한 처리 장치의 동작을 나타내는 도면이다.
도 30은 본 실시 형태에 관한 처리 장치에 의해서 친액층 상에 배치된 액적의 상태를 나타내는 도면이다.
도 31은 본 실시 형태에 관한 처리 장치에 의해서 친액층 상에 배치된 액적의 상태를 나타내는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 실시 형태를 설명한다. 　
[제1 실시 형태]
도 1은, 제1 실시 형태에 관한 기판 처리 장치(100)의 구성을 나타내는 모식도이다. 　
도 1에 나타내는 바와 같이, 기판 처리 장치(100)는, 띠 모양의 기판(예를 들면, 띠 모양의 필름 부재)(S)을 공급하는 기판 공급부(2)와, 기판(S)의 표면(피처리면)(Sa)에 대해서 처리를 행하는 기판 처리부(3)와, 기판(S)을 회수하는 기판 회수부(4)와, 이들의 각 부를 제어하는 제어부(CONT)를 가지고 있다.
기판 처리부(3)는, 기판 공급부(2)로부터 기판(S)이 송출되고 나서, 기판 회수부(4)에 의해서 기판(S)이 회수될 때까지의 동안에, 기판(S)의 표면에 각종 처리를 실행하기 위한 기판 처리 장치(100)를 구비한다. 이 기판 처리 장치(100)는, 기판(S) 상에 예를 들면 유기 EL 소자, 액정 표시 소자 등의 표시 패널(전자 디바이스)을 형성하는 경우에 이용할 수 있다.
또, 본 실시 형태에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이 XYZ 좌표계를 설정하고, 이하에서는 적절히 이 XYZ 좌표계를 이용하여 설명을 행한다. XYZ 좌표계는, 예를 들면, 수평면을 따라서 X축 및 Y축이 설정되고, 연직 방향을 따라서 상향으로 Z축이 설정된다. 또, 기판 처리 장치(100)는, 전체로서 X축을 따라서, 그 마이너스측(－X축측)으로부터 플러스측(＋X축측)으로 기판(S)을 반송한다. 그 때, 띠 모양의 기판(S)의 폭 방향(단척(短尺) 방향)은, Y축 방향으로 설정된다.
기판 처리 장치(100)에서 처리 대상이 되는 기판(S)으로서는, 예를 들면 수지 필름이나 스테인리스강 등의 박(箔)(포일)을 이용할 수 있다. 예를 들면, 수지(樹脂) 필름은, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리에스테르 수지, 에틸렌 비닐 공중합체 수지, 폴리염화비닐 수지, 셀룰로오스 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리스티렌 수지, 초산비닐수지 등의 재료를 이용할 수 있다.
기판(S)은, 예를 들면 200℃ 정도의 열을 받아도 치수가 변하지 않도록 열팽창 계수가 작은 것이 바람직하다. 예를 들면, 무기 필러를 수지 필름에 혼합하여 열팽창 계수를 작게 할 수 있다. 무기 필러의 예로서는, 산화 티탄, 산화 아연, 알루미나, 산화 규소 등을 들 수 있다. 또, 기판(S)은 플로트법(float法) 등으로 제조된 두께 100℃ 정도의 매우 얇은 유리의 단체(單體), 혹은 그 매우 얇은 유리에 상기 수지 필름이나 알루미늄 박을 접합시킨 적층체라도 괜찮다.
기판(S)의 폭 방향(단척 방향)의 치수는 예를 들면 1m ~ 2m 정도로 형성되어 있고, 긴 길이 방향(장척(長尺) 방향)의 치수는 예를 들면 10m 이상으로 형성되어 있다. 물론, 이 치수는 일례에 지나지 않으며, 이것에 한정되지는 않는다. 예를 들면, 기판(S)의 Y방향의 치수가 1m 이하 또는 50cm 이하라도 상관없고, 2m 이상이라도 상관없다. 또, 기판(S)의 X방향의 치수가 10m 이하라도 상관없다.
기판(S)은, 예를 들면 1mm 이하의 두께를 가지며, 가요성을 가진다. 여기서 가요성이란, 기판에 자중 정도의 힘을 가해도 전단(剪斷)하거나 파단하거나 하지는 않고, 상기 기판을 휘게 하는 것이 가능한 성질을 말한다. 또, 자중 정도의 힘에 의해서 굴곡하는 성질도 가요성에 포함된다. 또, 상기 가요성은, 상기 기판의 재질, 크기, 두께, 또는 온도 등의 환경 등에 따라 변한다. 또 기판(S)으로서는, 1매의 띠 모양의 기판을 이용해도 상관없지만, 복수의 단위 기판을 접속하여 띠 모양으로 형성되는 구성으로 해도 상관없다.
기판 공급부(2)는, 예를 들면 롤 모양으로 감겨진 기판(S)을 기판 처리부(3)를 향해서 송출하고, 기판(S)을 기판 처리부(3) 내에 공급한다. 이 경우, 기판 공급부(2)에는, 기판(S)을 감는 축부 및 이 축부를 회전시키는 회전 구동 장치가 마련된다. 기판 공급부(2)는, 예를 들면 롤 모양으로 감겨진 상태의 기판(S)을 덮는 커버부를 더 구비하는 구성이라도 상관없다. 또 기판 공급부(2)는, 롤 모양으로 감겨진 기판(S)을 송출하는 기구에 한정되지 않고, 띠 모양의 기판(S)을 그 길이 방향으로 차례로 송출하는 기구(예를 들면 닙식(nip式)의 구동 롤러 등)를 포함하는 것이면 괜찮다.
기판 회수부(4)는, 기판 처리부(3)가 구비하는 기판 처리 장치(100)를 통과한 기판(S)을, 예를 들면 롤 모양으로 권취하여 회수한다. 기판 회수부(4)에는, 기판 공급부(2)와 마찬가지로, 기판(S)을 감기 위한 축부 및 이 축부를 회전시키는 회전 구동원, 회수한 기판(S)을 덮는 커버부 등이 마련되어 있다. 또 기판 처리부(3)에서 기판(S)이 패널 모양으로 절단되는 경우 등에는, 예를 들면 기판(S)을 겹친 상태에서 회수하는 등, 롤 모양으로 감은 상태와는 다른 상태로 기판(S)을 회수하는 구성이라도 상관없다.
기판 처리부(3)는, 기판 공급부(2)로부터 공급되는 기판(S)을 기판 회수부(4)로 반송함과 아울러, 반송의 과정에서 기판(S)의 피처리면(Sa)에 대해서 처리를 행한다. 기판 처리부(3)는, 기판(S)의 피처리면(Sa)에 대해서 가공 처리를 행하는 처리 장치(10) 및 가공 처리의 형태에 대응한 조건으로 기판(S)을 보내는 반송 롤러(R) 등을 포함하는 반송 장치(20)를 가지고 있다. 본 명세서에서 처리 장치(10)는, 가공 처리 장치로 칭해도 괜찮다.
처리 장치(10)는, 기판(S)의 피처리면(Sa)에 대해서, 예를 들면 유기 EL 소자를 형성하기 위한 각종 장치를 가지고 있다. 이와 같은 장치로서는, 예를 들면 피처리면(Sa) 상에 격벽을 형성하기 위한 임프린트(imprint) 방식 등의 격벽 형성 장치, 전극을 형성하기 위한 전극 형성 장치, 발광층을 형성하기 위한 발광층 형성 장치 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 액적 도포 장치(예를 들면 잉크젯형 도포 장치 등), 성막(成膜) 장치(예를 들면 도금 장치, 증착 장치, 스퍼터링(sputtering) 장치 등), 노광 장치, 현상(現像) 장치, 표면 개질(改質) 장치, 세정 장치 등을 들 수 있다. 이들의 각 장치는, 기판(S)의 반송 경로를 따라서 적절히 마련되며, 플렉시블·디스플레이의 패널 등이, 소위 롤·투·롤 방식으로 생산 가능하게 되어 있다. 본 실시 형태에서는, 처리 장치(10)로서, 예를 들면 박막 형성 장치를 예로 들어 설명한다.
반송 장치(20)는, 기판 처리부(3) 내에서 기판(S)을 기판 공급부(2)로부터 기판 회수부(3)로 안내하는 복수의 안내 롤러(R)(도 1에서는, 2개의 롤러만을 예시)를 가지고 있다. 안내 롤러(R)는, 기판(S)의 반송 경로를 따라서 배치되어 있다. 복수의 안내 롤러(R) 중 적어도 하나의 안내 롤러(R)에는, 회전 구동 기구(미도시)가 장착되어 있다. 본 실시 형태에서, 반송 장치(20)에서의 반송 경로의 길이는, 예를 들면 전체 길이 수백 미터 정도로 되어 있다. 본 명세서에서, 안내 롤러(R)를 반송 롤러로 칭해도 괜찮다.
도 2는, 처리 장치(10)의 구성을 나타내는 도면이다. 도 3은, 기판(S)의 피처리면(Sa)의 일부의 구성을 나타내는 도면이다. 　
도 2에 나타내는 바와 같이, 처리 장치(10)는, 액적 공급부(11), 형상 변형부(12) 및 용매 제거부(13)를 가지고 있다.
액적 공급부(11)는, 액적(Q)을 기판(S)의 피처리면(Sa)에 공급한다. 이 액적(Q)은, 기판(S)에 형성하는 박막의 재료와 그 용매를 포함하고 있다. 액적 공급부(11)는, 액적(Q)을 토출하는 액적 토출부(11a)를 가지고 있다. 이하, 박막으로서 예를 들면 유기 반도체 박막을 형성하는 경우를 설명한다. 이 경우, 액적(Q)에 포함되는 재료로서는, 예를 들면 실릴 에틴 치환 펜타센 등의 유기 반도체 재료를 들 수 있다. 또, 액적(Q)에 포함되는 용매로서는, 예를 들면 톨루엔 등의 유기 용제를 들 수 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 액적 토출부(11a)는, 기판(S)의 피처리면(Sa) 상의 복수의 박막 형성 영역(Pg)에 대해서 소정량의 액적(Q)을 토출할 수 있다. 액적 토출부(11a)로서는, 예를 들면 잉크젯 방식에 의해서 액적(Q)을 토출하는 구성이나, 전자 스프레이 방식에 의해서 액적(Q)을 토출하는 구성 등을 들 수 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 기판(S)의 피처리면(Sa)에는, 트랜지스터 소자로서의 박막 트랜지스터를 구성하는 소스 전극(Es)과 드레인 전극(Ed)이 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 소스 전극(Es) 및 드레인 전극(Ed) 중, 소스 전극(Es)이 기판(S)의 반송 방향(X방향)의 상류측(－X측)에 배치되어 있고, 드레인 전극(Ed)이 기판(S)의 반송 방향의 하류측(＋X측)에 배치되어 있다.
박막 형성 영역(Pg)은, 소스 전극(Es)의 일부와 드레인 전극(Ed)의 일부를 포함하도록 각각 직사각형 모양으로 설정되어 있다. 이 박막 형성 영역(Pg)에는, 유기 반도체 박막이 소스 전극(Es)의 일부 및 드레인 전극(Ed)의 일부에 각각 겹치도록 배치된다. 박막 형성 영역(Pg)은, 직사각형 이외의 형상(예, 원형, 타원형, 다각형 혹은 이들의 조합)이라도 괜찮다.
형상 변형부(12)는, 기판(S)의 피처리면(Sa)에 배치된 액적(Q)의 형상을 변형시킨다. 형상 변형부(12)는, 제1 롤러(12a) 및 제2 롤러(12b)를 가지고 있다. 제1 롤러(12a)는, 기판(S)의 피처리면(Sa)에 접촉하여 회전한다. 제1 롤러(12a)는, 미도시한 구동부의 구동력에 의해서 회전하는 구성이라도 좋고, 다른 롤러의 구동력에 추종하여 구동하는 구성이라도 좋다. 도 4는, 제1 롤러(12a)의 구성을 나타내는 사시도이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 제1 롤러(12a)는, 접촉부(12c), 접촉부(12d) 및 축부(12e)를 구비하고 있다. 본 실시 형태에서, 제1 롤러(12a) 및 제2 롤러(12b)는, 액적(Q)이 중력에 의해서 기판(S) 상을 흐르도록 기판(S)을 기울이는 경사부로 칭해도 괜찮다.
접촉부(12c) 및 접촉부(12d)는, 외주면(원주면) 및 2개의 측면을 구비하는 원판 모양 부재로 형성되어 있다. 접촉부(12c) 및 접촉부(12d)는, 외주면(원주면)이 기판(S)에 접촉한 상태에서 Y축 둘레로 회전함으로써, 기판(S)에 대해서 회전 방향으로 반송력을 부여한다. 접촉부(12c)는, 기판(S)의 짧은 길이 방향의 일방의 단부(예를 들면 ＋Y측단부)에 대해서 접촉한다. 접촉부(12d)는, 기판(S)의 짧은 길이 방향의 타방의 단부(예를 들면 -Y측단부)에 접촉한다.
접촉부(12c) 및 접촉부(12d)는, 접촉부(12c)의 측면과 접촉부(12d)의 측면이 Y방향에서 대향하도록 배치되어 있다. 또, 접촉부(12c)와 피처리면(Sa)이 접촉하는 위치와, 접촉부(12d)와 피처리면(Sa)이 접촉하는 위치는, X방향 및 Z방향에서 위치가 일치되어 있다. 접촉부(12c) 및 접촉부(12d)는, 동일한 지름이 되도록 형성되어 있다. 이 상태에서, 접촉부(12c) 및 접촉부(12d)는, 축부(12e)에 의해서 연결되어 있다.
축부(12e)는, 원주 모양 혹은 원통 모양으로 형성되어 있다. 축부(12e)는, 축선 방향이 Y축에 평행하게 되도록 배치되어 있다. 축부(12e)의 ＋Y측단부는, 접촉부(12c)의 측면의 중심부에 접속되어 있다. 축부(12e)의 -Y측단부는, 접촉부(12d)의 측면의 중심부에 접속되어 있다. 축부(12e)는, 접촉부(12c) 및 접촉부(12d)의 지름 보다도 작은 지름이 되도록 형성되어 있다.
접촉부(12c) 및 접촉부(12d)가 기판(S)의 피처리면(Sa)에 접촉한 경우, 기판(S)의 피처리면(Sa)과 축부(12e)와의 사이에는 간극이 형성된다. 이 간극은, 액적 토출부(11a)에서 토출되어, 기판(S)의 피처리면(Sa) 상에 배치된 액적(Q)이, 축부(12e)에 접촉하지 않게 통과 가능하게 되도록 형성되어 있다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 접촉부(12c) 및 접촉부(12d)의 지름과, 축부(12e)의 지름과의 차이가, 액적(Q)의 높이(기판(S)의 피처리면(Sa)을 기준으로 한 Z방향의 액적(Q)의 치수) 보다도 크게 되도록, 접촉부(12c)의 지름, 접촉부(12d)의 지름 및 축부(12e)의 지름의 각각이 설정되어 있다.
또, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제2 롤러(12b)는, 제1 롤러(12a)에 대해서 기판(S)이 반송되는 방향(반송 방향：＋X방향)의 하류측(＋X측)에 배치되어 있고, 기판(S)의 이면(Sb)에 접촉하여 회전한다. 제2 롤러(12b)는, 제1 롤러(12a)와 마찬가지로, 미도시한 구동부의 구동력에 의해서 회전하는 구성이라도 좋고, 다른 롤러의 구동력에 추종하여 구동하는 구성이라도 좋다. 　
또, 제1 롤러(12a), 제2 롤러(12b)를, 롤러로부터 기체를 발생시키는 비접촉식 가이드 롤러로 구성하고, 기판(S)의 피처리면(Sa)과, 제1 롤러(12a) 및 제2 롤러(12b)와의 사이에 공기층을 형성하여, 기판(S)을 비접촉으로 반송해도 괜찮다.
이 제2 롤러(12b)는, 제1 롤러(12a)에 대해서 ＋Z측에 배치되어 있다. 제1 롤러(12a)와 제2 롤러(12b)와의 사이에 위치하는 기판(S)의 부분은, 하류측이 ＋Z측으로 소정의 각도 θ1으로 경사져 있다. 이하, 제1 롤러(12a)와 제2 롤러(12b)와의 사이에 위치하는 기판(S)의 부분을 경사 부분(Sl)으로 표기한다. 경사 부분(Sl)은, 각도 θ1으로 경사진 상태로 반송된다.
용매 제거부(13)는, 초음파 조사부(13a), 가열부(13b) 및 분위기 조정부(13c)를 가지고 있다. 용매 제거부(13)는, 초음파 조사부(13a) 및 가열부(13b) 중 적어도 일방을 이용하여, 형상이 변형된 액적(Q)으로부터 용매를 없앤다. 용매 제거부(13)는, 액적(Q)을 건조시키는 건조부를 가져도 괜찮다.
초음파 조사부(13a)는, 기판(S)의 피처리면(Sa)측(＋Z측)에 배치되어 있다. 초음파 조사부(13a)는, 액적(Q)에 대해서 기판(S)의 피처리면(Sa)측으로부터 초음파를 조사한다. 초음파 조사부(13a)는, 초음파의 에너지에 의해, 액적(Q)에 포함되는 용매를 분리시킨다. 가열부(13b)는, 기판(S)의 이면(Sb)측(－Z측)에 배치되어 있다. 가열부(13b)는, 기판(S)의 이면(Sb)측으로부터 액적(Q)을 가열한다. 가열부(13b)는, 열의 에너지에 의해, 액적(Q)에 포함되는 용매를 증발시킨다.
분위기 조정부(13c)는, 액적(Q)의 주위의 분위기를 조정한다. 분위기 조정부(13c)로서는, 예를 들면 챔버 장치 등이 이용된다. 분위기 조정부(13c)는, 액적(Q)의 주위의 분위기를 질소 분위기로 조정할 수 있다. 또, 분위기 조정부(13c)는, 용매의 종류에 따른 분위기로 조정할 수 있다. 분위기 조정부(13c)에는, 미도시한 기체 공급부 및 배기부가 마련되어 있다. 기체 공급부로부터 액적(Q)의 주위에 대해서 공급하는 기체의 종류, 공급량, 공급의 타이밍, 배기부에 의한 배기량, 배기의 타이밍 등을 조정하는 것에 의해, 액적(Q)의 주위의 분위기를 소망의 분위기로 조정할 수 있다.
또, 처리 장치(10)의 전체의 분위기를 조정 가능한 조정 기구(미도시)를 마련하고, 이 조정 기구가 처리 장치(10)의 전체의 분위기를 조정함으로써 액적(Q)의 주위의 분위기를 조정 가능하게 하는 구성이라도 좋다.
또, 용매 제거부(13)는, 분위기 조정부(13c)에 의해 액적(Q)의 주위를 실온 환경하 혹은 감압하로 하여 액적(Q)의 용매를 자연스럽게 기화시킴으로써, 액적(Q)으로부터 용매를 제거하는 구성이라도 좋다. 또, 용매 제거부(13)는, 액적(Q)에 대해서 자외선을 조사하는 자외선 조사부(미도시)를 가지는 구성이라도 괜찮다. 이 경우, 액적(Q)으로부터 용매를 제거한 후, 자외선의 에너지에 의해 용매 제거 후의 액적(Q)을 경화시킬 수 있다.
용매 제거부(13)의 ＋X측에는, 제3 롤러(R3) 및 제4 롤러(R4)가 배치되어 있다. 제3 롤러(R3)는, 제2 롤러(12b)와 Z좌표가 동일한 위치에 배치되어 있다. 제3 롤러(R3)는, 기판(S)이 XZ평면에 평행한 자세가 되도록 제2 롤러(12b)와의 사이에서 기판(S)을 반송한다.
제4 롤러(R4)는, 제1 롤러(12a)와 Z좌표가 동일한 위치에 배치되어 있다. 제4 롤러(R4)의 배치는 도시의 위치에 한정되지 않고, 다른 위치에 배치되어 있어도 상관없다.
도 5a 및 도 5b는, 기판(S)의 피처리면(Sa) 상에 액적(Q)이 배치된 상태에서 기판(S)을 기울인 경우의 전후의 변화를 나타내는 도면이다. 도 5a는 기판(S)을 기울이기 전, 도 5b는 기판(S)을 기울인 후의 모습을 각각 나타내고 있다.
도 5a에 나타내는 바와 같이, 기판(S)을 기울이기 전에는, 기판(S)의 피처리면(Sa) 상에 배치된 액적(Q)은, 변형하지 않고 안정된 상태로 배치된다. 이것에 대해서, 도 5b에 나타내는 바와 같이, 기판(S)이 기울여지면, 액적(Q)은, 중력의 작용에 의해, 기판(S)의 피처리면(Sa)을 중력 방향을 따라서 흐르도록 변형한다. 이 변형에 의해, 액적(Q)에 포함되는 용매의 결정(結晶)의 배향(配向)이 흐름 방향에 일치하기 쉬워지고, 구조의 이방성이 형성된다.
예를 들면 기판(S)의 피처리면(Sa)에 요철 등의 구조가 형성되어 있거나, 혹은 기판(S)의 피처리면(Sa)이 친액성(親液性)이나 소액성(疎液性) 등의 액적(Q)에 대한 표면 에너지를 가지고 있거나 하는 경우, 기판(S)의 피처리면(Sa)과의 계면(界面)에서의 액적(Q)에서는, 이 표면 에너지의 영향을 받는 방향으로 결정이 성장된다. 이것에 대해서, 기판(S)의 피처리면(Sa)과의 계면으로부터 떨어진 부분에서의 액적(Q)에서는, 결정의 성장 방향은 흐름의 영향을 받기 쉽고, 예를 들면 흐름 방향에 일치하기 쉬워진다.
이와 같이, 형상 변형부(12)는, 제1 롤러(12a)와 제2 롤러(12b)를 이용하여 기판(S)이 X방향에 대해서 ＋Z측으로 각도 θ1만큼 경사진 상태에서 기판(S)을 반송한다. 이와 같이, 형상 변형부(12)는, 기판(S)의 피처리면(Sa) 상에서의 액적의 형상을 ＋X측(일방향)으로부터 -X측(타방향)을 향해서 신장하도록 변형시킨다.
또 기판(S)을 기울이는 각도 θ1에 대해서는, 제1 롤러(12a) 및 제2 롤러(12b)의 X방향 상에서의 좌표 위치, 제1 롤러(12a)와 제2 롤러(12b)와의 사이를 액적(Q)이 통과하는 시간, 액적(Q)의 농도나 점도, 액적(Q)에 포함되는 용매의 종류나 유기 반도체 재료의 종류, 액적(Q)을 변형시키려고 하는 영역의 변형 방향의 치수(박막 형성 영역(Pg)의 X방향의 치수) 등에 기초하여 설정한다. 각도 θ1의 최적값에 대해서는, 미리 실험이나 시뮬레이션 등에 의해서 구해 둘 수 있다.
상기와 같이 구성된 기판 처리 장치(100)는, 제어부(CONT)의 제어에 의해, 롤 방식에 의해서 유기 EL 소자, 액정 표시 소자 등의 표시 소자(전자 디바이스)를 제조한다. 이하, 상기 구성의 기판 처리 장치(100)를 이용하여 표시 소자를 제조하는 공정을 설명한다.
먼저, 미도시한 롤러에 감겨진 띠 모양의 기판(S)을 기판 공급부(2)에 장착한다. 제어부(CONT)는, 이 상태로부터 기판 공급부(2)로부터 상기 기판(S)이 송출되도록, 미도시한 롤러의 회전을 제어한다. 그리고, 제어부(CONT)는, 기판 처리부(3)를 통과한 상기 기판(S)을, 기판 회수부(4)에 마련된 미도시한 롤러가 권취하도록 제어한다. 제어부(CONT)가, 이 기판 공급부(2) 및 기판 회수부(4)를 제어하는 것에 의해서, 기판(S)의 피처리면(Sa)을 기판 처리부(3)에 대해서 연속적으로 반송할 수 있다.
제어부(CONT)는, 기판(S)이 기판 공급부(2)로부터 송출되고 나서 기판 회수부(4)에서 권취될 때까지의 동안에, 기판 처리부(3)의 반송 장치(20)를 제어하여 기판(S)을 상기 기판 처리부(3) 내에서 적절히 반송시키면서, 처리 장치(10)를 제어하여 표시 소자의 구성 요소를 기판(S)의 피처리면(Sa)에 차례로 형성시킨다.
일례로서, 기판(S)에 소스 전극(Es) 및 드레인 전극(Ed)이 형성된 상태에서, 소스 전극(Es)과 드레인 전극(Ed)과의 사이의 박막 형성 영역(Pg)에 유기 반도체 박막을 형성하는 동작을 설명한다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 제어부(CONT)는, 액적 공급부(11)의 액적 토출부(11a)를 제어하여, 기판(S)의 피처리면(Sa) 상의 복수의 박막 형성 영역(Pg)에 대해서 소정량의 액적(Q)을 토출시킨다(공급 공정). 이 때, 도 9a에 나타내는 바와 같이, 액적(Q)이 드레인 전극(Ed)의 일부와 겹치도록, 액적(Q)이 박막 형성 영역(Pg)의 ＋X측단부에 배치된다.
다음으로, 제어부(CONT)는, 제1 롤러(12a), 제2 롤러(12b), 제3 롤러(R3) 및 제4 롤러(R4)를 제어하여 기판(S)을 ＋X방향으로 반송한다. 기판(S)의 반송에 의해 액적(Q)이 기판(S)의 경사 부분(Sl)에 도달하면, 중력의 작용에 의해, 도 7에 나타내는 바와 같이, 액적(Q)이 기판(S)의 피처리면(Sa)을 중력 방향을 따라서 -X측으로 흐르도록 변형한다(변형 공정). 액적(Q)의 변형에 의해, 도 9b에 나타내는 바와 같이, 액적(Q)은 드레인 전극(Ed)으로부터 소스 전극(Es)측으로 흘러간다.
상기와 같이, 기판(S)을 기울이는 각도 θ1의 최적값이 설정되어 있다. 그 때문에, 기판(S)의 반송에 의해 액적(Q)이 제2 롤러(12b)에 도달하면, 도 9c에 나타내는 바와 같이, 액적(Q)이 소스 전극(Es)의 일부에 겹치도록 박막 형성 영역(Pg)의 전체로 퍼진 상태가 된다. 이와 같이 액적(Q)을 드레인 전극(Ed)측으로부터 소스 전극(Es)측으로 흐르도록 변형시킴으로써, 액적(Q)에 포함되는 용매의 결정의 배향이 흐름 방향(X방향)에 일치하기 쉬워지고, 구조의 이방성이 형성된다.
그 후, 도 8에 나타내는 바와 같이, 제어부(CONT)의 제어에 의해, 기판(S)이 ＋X방향으로 반송되고, 액적(Q)은 용매 제거부(13)로 이동된다. 제어부(CONT)는, 용매 제거부(13)에서, 초음파 조사부(13a) 및 가열부(13b) 중 적어도 일방을 제어하여, 형상이 변형한 액적(Q)으로부터 용매를 제거시켜, 유기 반도체 박막(F)을 형성한다(제거 공정).
예를 들면, 제어부(CONT)가 초음파 조사부(13a)를 제어하여 액적(Q)에 대해서 기판(S)의 피처리면(Sa)측으로부터 초음파를 조사함으로써, 초음파의 에너지에 의해서 액적(Q)에 포함되는 용매가 분리된다. 또, 제어부(CONT)가 가열부(13b)를 제어하여 기판(S)의 이면(Sb)측으로부터 액적(Q)을 가열시킴으로써, 열의 에너지에 의해서 액적(Q)에 포함되는 용매가 증발된다.
이 동작에 의해, 액적(Q)은, 변형 방향(－X방향)의 선단측인 소스 전극(Es)측(－X측)으로부터, 변형 방향의 근원측인 드레인 전극(Ed)측(＋X측)을 향하여 용매가 제거되어 간다. 이 때문에, 도 9d에 나타내는 바와 같이, 액적(Q)에 포함되는 유기 반도체 재료의 결정은, 소스 전극(Es)측으로부터 드레인 전극(Ed)측을 향하여＋X방향으로 성장하고, 유기 반도체 재료는 일방향(＋X방향)으로 결정화되어 간다. 이와 같이 유기 반도체 재료를 ＋X방향으로 결정화시키는 것에 의해, X방향으로 전하가 흐르기 쉬운 구성의 유기 반도체 박막(F)이 얻어진다.
또, 제어부(CONT)가 분위기 조정부(13c)를 제어하여, 용매 제거부(13)를 실온 환경으로 하고, 이 환경하에서 액적(Q)의 용매를 자연스럽게 기화시키도록 해도 좋다. 또, 용매 제거부(13)에 자외선 제거부가 마련되어 있는 경우, 제어부(CONT)는 자외선 제거부를 제어하여, 액적(Q)으로부터 용매를 제거시킨 후, 자외선의 에너지에 의해 유기 반도체 박막(F)을 경화시킨다. 이상의 공정을 거쳐, 소스 전극(Es)과 드레인 전극(Ed)과의 사이에, 유기 반도체 박막(F)이 형성된다.
이상과 같이, 본 실시 형태에 의하면, 기판(S)의 피처리면(Sa)에 유기 반도체 박막을 형성하는 처리 장치(10)는, 유기 반도체 박막의 재료를 포함한 용매의 액적(Q)을 기판(S)의 피처리면(Sa)에 공급하는 액적 공급부(11)와, 기판(S)의 피처리면(Sa) 상에서의 액적(Q)의 형상을 ＋X측으로부터 -X측을 향하여 신장하도록, 즉 드레인 전극(Ed)과 소스 전극(Es)과의 간극에 걸쳐지도록 변형시키는 형상 변형부(12)와, ＋X측으로부터 -X측을 향하여 신장된 액적(Q)으로부터 용매를 없애는 용매 제거부(13)를 구비한다. 그 때문에, 전기적 특성이 높은 유기 반도체 박막(F)을 제조하는 것이 가능해진다.
또, 본 실시 형태에 의하면, 기판(S)의 피처리면(Sa)에 유기 반도체 박막(F)을 형성하는 박막 형성 방법은, 유기 반도체 박막(F)의 재료를 포함한 용매의 액적(Q)을 기판(S)의 피처리면(Sa)에 공급하는 공급 공정과, 기판(S)의 피처리면(Sa) 상에서의 액적(Q)의 형상을 ＋X측으로부터 -X측을 향하여 신장하도록, 즉 드레인 전극(Ed)과 소스 전극(Es)과의 간극에 걸쳐지도록 변형시키는 변형 공정과, ＋X측으로부터 -X측을 향하여 신장된 액적(Q)으로부터 용매를 없애는 제거 공정을 구비한다. 그 때문에, 전기적 특성이 높은 유기 반도체 박막(F)을 기판(S)에 대해서 고정밀도로 제조 가능해진다.
[제2 실시 형태]
다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태를 설명한다. 　
도 10은, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 장치(200)의 처리 장치(210)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 처리 장치(210)는, 액적 공급부(211), 형상 변형부(212) 및 용매 제거부(213)를 가지고 있다.
용매 제거부(213)의 구성(초음파 조사부(213a), 가열부(213b) 및 분위기 조정부(213c))은, 제1 실시 형태의 용매 제거부(13)의 구성과 동일하다.
액적 공급부(211)는, 액적(Q)을 기판(S)의 피처리면(Sa)에 공급한다. 액적 공급부(211)는, 액적(Q)을 토출하는 액적 토출부(211a)를 가지고 있다. 액적 토출부(211a)는, 기판(S)의 피처리면(Sa) 상의 복수의 박막 형성 영역(Pg)(도 12a ~ 도 12d 등 참조)에 대해서 소정량의 액적(Q)을 토출할 수 있다.
도 12a ~ 도 12d에 나타내는 바와 같이, 기판(S)의 피처리면(Sa)에는, 트랜지스터 소자로서의 박막 트랜지스터를 구성하는 소스 전극(Es)과 드레인 전극(Ed)이 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 소스 전극(Es) 및 드레인 전극(Ed) 중, 소스 전극(Es)이 기판(S)의 반송 방향(X방향)의 하류측(＋X측)에 배치되어 있고, 드레인 전극(Ed)이 기판(S)의 반송 방향의 상류측(－X측)에 배치되어 있는 점에서, 제1 실시 형태와는 다르다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 형상 변형부(212)는, 기판(S)의 피처리면(Sa)에 배치된 액적(Q)의 형상을 변형시킨다. 형상 변형부(212)는, 제1 롤러(212a) 및 제2 롤러(212b)를 가지고 있다. 제1 롤러(212a)는, 기판(S)의 이면(Sb)에 접촉하여 회전한다. 제2 롤러(212b)는, 제1 롤러(212a)에 대해서 기판(S)이 반송되는 방향(반송 방향：＋X방향)의 하류측(＋X측)에 배치되어 있고, 기판(S)의 피처리면(Sa)에 접촉하여 회전한다. 제2 롤러(212b)는, 상기 제1 실시 형태에서의 제1 롤러(12a)와 마찬가지로, 기판(S)의 짧은 길이 방향의 일방의 단부(예를 들면 ＋Y측단부)에 대해서 접촉하는 접촉부와, 기판(S)의 짧은 길이 방향의 타방의 단부(예를 들면 -Y측단부)에 대해서 접촉하는 접촉부와, 양 접촉부를 연결하는 축부를 구비하고 있다. 본 실시 형태에서, 제1 롤러(212a) 및 제2 롤러(212b)는, 액적(Q)이 중력에 의해서 기판(S) 상을 흐르도록 기판(S)을 기울이는 경사부로 불려도 괜찮다.
제2 롤러(212b)의 2개의 접촉부가 기판(S)의 피처리면(Sa)에 접촉한 경우, 기판(S)의 피처리면(Sa)과 축부와의 사이에는 간극이 형성된다. 이 간극은, 액적 토출부(211a)에서 토출되고, 기판(S)의 피처리면(Sa) 상에 배치된 액적(Q)이, 축부에 접촉하지 않고 통과 가능하게 되도록 형성되어 있다.
또, 도 10에 나타내는 바와 같이, 제2 롤러(212b)는, 제1 롤러(212a)에 대해서 -Z측에 배치되어 있다. 제1 롤러(212a)와 제2 롤러(212b)와의 사이에 위치하는 기판(S)의 부분은, 하류측이 -Z측으로 소정의 각도 θ2로 경사진 경사 부분(Sl)이 된다. 경사 부분(Sl)은, 각도 θ2로 경사진 상태로 반송된다.
기판(S)을 기울이는 각도 θ2에 대해서는, 제1 롤러(212a) 및 제2 롤러(212b)의 X방향 상에서의 좌표 위치, 제1 롤러(212a)와 제2 롤러(212b)와의 사이를 액적(Q)이 통과하는 시간, 액적(Q)의 농도나 점도, 액적(Q)에 포함되는 용매의 종류나 유기 반도체 재료의 종류, 액적(Q)을 변형시키려고 하는 영역의 변형 방향의 치수(박막 형성 영역(Pg)의 X방향의 치수) 등에 기초하여 설정한다. 각도 θ2의 최적값에 대해서는, 미리 실험이나 시뮬레이션 등에 의해서 구해 둘 수 있다.
다음으로, 상기와 같이 구성된 처리 장치(210)를 이용하여, 기판(S)에 소스 전극(Es) 및 드레인 전극(Ed)이 형성된 상태에서, 소스 전극(Es)과 드레인 전극(Ed)과의 사이의 박막 형성 영역(Pg)에 유기 반도체 박막을 형성하는 동작을 설명한다.
먼저, 제어부(CONT)는, 액적 공급부(211)의 액적 토출부(211a)를 제어하여, 기판(S)의 피처리면(Sa) 상의 복수의 박막 형성 영역(Pg)에 대해서 소정량의 액적(Q)을 토출시킨다(공급 공정). 이 때, 도 12a에 나타내는 바와 같이, 액적(Q)이 드레인 전극(Ed)의 일부에 겹치도록, 액적(Q)이 박막 형성 영역(Pg)의 -X측단부에 배치된다.
다음으로, 제어부(CONT)는, 제1 롤러(212a), 제2 롤러(212b), 제3 롤러(R3) 및 제4 롤러(R4)를 제어하여, 기판(S)을 ＋X방향으로 반송한다. 기판(S)의 반송에 의해 액적(Q)이 기판(S)의 경사 부분(Sl)에 도달하면, 중력의 작용에 의해, 도 11에 나타내는 바와 같이, 액적(Q)이 기판(S)의 피처리면(Sa)을 중력 방향을 따라서 ＋X측으로 흐르도록 변형한다(변형 공정). 액적(Q)의 변형에 의해, 도 12b에 나타내는 바와 같이, 액적(Q)은 드레인 전극(Ed)으로부터 소스 전극(Es)측으로 ＋X방향으로 흘러간다.
상기와 같이, 기판(S)을 기울이는 각도 θ2의 최적값이 설정되어 있다. 그 때문에, 기판(S)의 반송에 의해 액적(Q)이 제2 롤러(212b)에 도달하면, 도 12c에 나타내는 바와 같이, 액적(Q)이 소스 전극(Es)의 일부에 겹치도록 박막 형성 영역(Pg)의 전체로 퍼진 상태가 된다. 이와 같이 액적(Q)을 드레인 전극(Ed)측으로부터 소스 전극(Es)측으로 흐르도록 변형시킴으로써, 액적(Q)에 포함되는 용매의 결정의 배향이 흐름 방향(X방향)에 일치하기 쉬워지고, 구조의 이방성이 형성된다.
그 후, 제어부(CONT)의 제어에 의해, 기판(S)이 ＋X방향으로 반송되어, 액적(Q)은 용매 제거부(213)로 이동된다. 제어부(CONT)는, 용매 제거부(213)에서, 초음파 조사부(213a) 및 가열부(213b) 중 적어도 일방을 제어하여, 형상이 변형된 액적(Q)으로부터 용매를 제거시켜, 유기 반도체 박막(F)을 형성한다(제거 공정).
이상의 동작에 의해, 액적(Q)은, 변형 방향(＋X방향)의 선단측인 소스 전극(Es)측(＋X측)으로부터, 변형 방향의 근원측인 드레인 전극(Ed)측(－X측)을 향하여 용매가 제거되어 간다. 이 때문에, 도 12d에 나타내는 바와 같이, 액적(Q)에 포함되는 유기 반도체 재료의 결정은, 소스 전극(Es)측으로부터 드레인 전극(Ed)측을 향하여 -X방향으로 성장하고, 유기 반도체 재료는 일방향(－X방향)으로 결정화되어 간다. 이와 같이 유기 반도체 재료를 -X방향으로 결정화시키는 것에 의해, X방향으로 전하가 흐르기 쉬운 구성의 유기 반도체 박막(F)이 얻어진다.
이상과 같이, 본 실시 형태에 관한 처리 장치(210)는, 유기 반도체 박막의 재료를 포함한 용매의 액적(Q)을 기판(S)의 피처리면(Sa)에 공급하는 액적 공급부(211)와, 기판(S)의 피처리면(Sa) 상에서의 액적(Q)의 형상을 -X측으로부터 ＋X측을 향하여 신장하도록, 즉 드레인 전극(Ed)과 소스 전극(Es)과의 간극에 걸쳐지도록 변형시키는 형상 변형부(212)와, －X측으로부터 ＋X측을 향하여 신장된 액적(Q)으로부터 용매를 없애는 용매 제거부(213)를 구비하므로, 액적(Q)의 형상을 변형시키는 방향이 제1 실시 형태와는 다른 경우라도, 전기적 특성이 높은 유기 반도체 박막(F)을 제조하는 것이 가능해진다.
[제3 실시 형태]
다음으로, 본 발명의 제3 실시 형태를 설명한다. 　
도 13은, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 장치(300)의 처리 장치(310)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 13에 나타내는 바와 같이, 처리 장치(310)는, 액적 공급부(311), 형상 변형부(312) 및 용매 제거부(313)를 가지고 있다. 본 실시 형태에서는, 형상 변형부(312)의 구성이 상기 각 실시 형태와는 다르다. 또, 액적 공급부(311)(액적 토출부(311a)) 및 용매 제거부(313)(초음파 조사부(313a), 가열부(313b) 및 분위기 조정부(313c))의 구성은, 제1 실시 형태의 액적 공급부(11) 및 용매 제거부(13)의 구성과 각각 동일하다.
또, 기판(S)의 피처리면(Sa)의 구성에 대해서, 트랜지스터 소자로서의 박막 트랜지스터를 구성하는 소스 전극과 드레인 전극이 형성되어 있고, 소스 전극이 기판(S)의 반송 방향(X방향)의 상류측(－X측)에 배치되고, 드레인 전극이 기판(S)의 반송 방향의 하류측(＋X측)에 배치되며, 소스 전극의 일부와 드레인 전극의 일부를 포함하도록 박막 형성 영역이 설정되어 있는 점에서 제1 실시 형태와 동일하다.
본 실시 형태에 관한 형상 변형부(312)는, 기류 작용부(312a)를 가진다. 기류 작용부(312a)는, 기판(S)의 피처리면(Sa)에 대해서, 예를 들면 -X방향으로 기체(AR)를 내뿜는다. 이것에 의해, 기류 작용부(312a)는, 액적(Q)에 대해서 기류를 작용시키는 것이 가능하게 되어 있다. 기류 작용부(312a)는, 액적(Q)에 기류를 작용시키는 것에 의해, 액적(Q)이 기류 방향(－X방향)으로 신장하도록 변형시킨다. 또, 기류 작용부(312a)에 의한 기체(AR)의 분무 방향은, ＋X방향으로 해도 상관없다. 이 경우, 액적(Q)은 ＋X방향으로 신장하도록 변형한다.
기류 작용부(312a)는, 분출하는 기체(AR)의 분출압이나 분출량을 조정하는 것에 의해, 기류의 강도를 조정할 수 있다. 기체(AR)의 분출압이나 분출량에 대해서는, 예를 들면 기류 작용부(312a)를 통과할 때까지의 기판(S)의 반송에 의한 액적(Q)의 이동 거리나 이동 속도, 액적(Q)의 농도나 점도, 액적(Q)에 포함되는 용매의 종류나 유기 반도체 재료의 종류, 액적(Q)을 변형시키려고 하는 영역의 변형 방향의 치수(박막 형성 영역(Pg)의 X방향의 치수) 등에 기초하여 설정한다. 기체(AR)의 분출압이나 분출량의 최적값에 대해서는, 미리 실험이나 시뮬레이션 등에 의해서 구해 둘 수 있다.
다음으로, 본 실시 형태에 관한 처리 장치(310)를 이용하여 기판(S)에 유기 반도체의 박막을 형성하는 동작을 설명한다. 　
먼저, 도 14에 나타내는 바와 같이, 제어부(CONT)는, 액적 공급부(311)의 액적 토출부(311a)를 제어하여, 기판(S)의 피처리면(Sa) 상의 복수의 박막 형성 영역에 대해서 소정량의 액적(Q)을 토출시킨다(공급 공정). 이 때 액적(Q)은, 드레인 전극의 일부에 겹치도록 박막 형성 영역의 ＋X측단부에 배치된다.
다음으로, 제어부(CONT)는, 제1 롤러(R1), 제2 롤러(R2), 제3 롤러(R3) 및 제4 롤러(R4)를 제어하여, 기판(S)을 ＋X방향으로 반송한다. 기판(S)의 반송에 의해, 액적(Q)이 형상 변형부(312)의 -X측에 도달하면, 도 15에 나타내는 바와 같이, 제어부(CONT)는 기류 작용부(312a)를 제어하여, －X방향으로 기체(AR)를 내뿜는다. 이와 같이 하여, 액적(Q)에 대해서 -X방향의 기류를 작용시킨다. 이 기류에 의해, 액적(Q)은,－X측으로 흐르도록 변형한다(변형 공정). 액적(Q)의 변형에 의해, 액적(Q)은 드레인 전극으로부터 소스 전극측으로 흘러간다.
상기와 같이, 기체(AR)의 분출압이나 분출량의 최적값이 설정되어 있다. 그 때문에, 기판(S)의 반송에 의해 액적(Q)이 제2 롤러(R2)에 도달하면, 액적(Q)이 소스 전극의 일부에 겹치도록 박막 형성 영역의 전체로 퍼진 상태가 된다. 이와 같이 액적(Q)이 드레인 전극측으로부터 소스 전극측으로 흐르도록 변형시킴으로써, 액적(Q)에 포함되는 용매의 결정의 배향이 흐름 방향(X방향)에 일치하기 쉬워지고, 구조의 이방성이 형성된다.
그 후, 제어부(CONT)의 제어에 의해, 기판(S)이 ＋X방향으로 반송되고, 액적(Q)은 용매 제거부(313)로 이동된다. 제어부(CONT)는, 용매 제거부(313)에서, 초음파 조사부(313a) 및 가열부(313b) 중 적어도 일방을 제어하여, 도 16에 나타내는 바와 같이, 형상이 변형된 액적(Q)으로부터 용매를 제거시켜, 유기 반도체 박막(F)을 형성한다(제거 공정).
이상의 동작에 의해, 액적(Q)은, 변형 방향(－X방향)의 선단측인 소스 전극측(－X측)으로부터, 변형 방향의 근원측인 드레인 전극측(＋X측)을 향하여 용매가 제거되어 간다. 이 때문에, 액적(Q)에 포함되는 유기 반도체 재료의 결정은 소스 전극측으로부터 드레인 전극측을 향하여 ＋X방향으로 성장하고, 유기 반도체 재료는 일방향(＋X방향)으로 결정화되어 간다. 이와 같이 유기 반도체 재료를 ＋X방향으로 결정화시키는 것에 의해, X방향으로 전하가 흐르기 쉬운 구성의 유기 반도체 박막(F)가 얻어진다.
이상과 같이, 본 실시 형태에 관한 처리 장치(310)는, 기판(S)의 피처리면(Sa)에 대해서 예를 들면 -X방향으로 기체(AR)를 내뿜는 것에 의해, 액적(Q)에 대해서 기류를 작용시키는 것이 가능한 기류 작용부(312a)를 가지므로, 액적(Q)을 기류 방향으로 신장하도록 변형시킬 수 있다. 이것에 의해, 전기적 특성이 높은 유기 반도체 박막(F)을 제조하는 것이 가능해진다.
[제4 실시 형태]
다음으로, 본 발명의 제4 실시 형태를 설명한다. 　
도 17은, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 장치(400)의 처리 장치(410)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 17에 나타내는 바와 같이, 처리 장치(410)는, 액적 공급부(411), 형상 변형부(412) 및 용매 제거부(413)를 가지고 있다. 본 실시 형태에서는, 형상 변형부(412)의 구성이 상기 각 실시 형태와는 다르다. 또 액적 공급부(411)(액적 토출부(411a)) 및 용매 제거부(413)(초음파 조사부(413a), 가열부(413b) 및 분위기 조정부(413c))의 구성은, 제1 실시 형태의 액적 공급부(11) 및 용매 제거부(13)의 구성과 각각 동일하다.
형상 변형부(412)는, 기판(S)의 피처리면(Sa)에 배치된 액적(Q)의 형상을 변형시킨다. 형상 변형부(412)는, 제1 롤러(R1), 제2 롤러(R2), 제3 롤러(R3), 형상 검출부(412a) 및 경사 조정부(412b)를 가지고 있다.
제1 롤러(R1)는, 기판(S)의 이면(Sb)에 접촉하여 회전한다. 제2 롤러(R2)는, 제1 롤러(R1)에 대해서 기판(S)이 반송되는 방향(반송 방향：＋X방향)의 하류측(＋X측)에 배치되어 있고, 기판(S)의 피처리면(Sa)에 접촉하여 회전한다. 제2 롤러(R2)는, 상기 제1 실시 형태에서의 제1 롤러(12a)와 마찬가지로, 기판(S)의 짧은 길이 방향의 일방의 단부(예를 들면 ＋Y측단부)에 대해서 접촉하는 접촉부와, 기판(S)의 짧은 길이 방향의 타방의 단부(예를 들면-Y측단부)에 대해서 접촉하는 접촉부와, 양 접촉부를 연결하는 축부를 구비하고 있다.
또, 제2 롤러(R2)는, 제1 롤러(R1)에 대해서 -Z측에 배치되어 있다. 제1 롤러(R1)와 제2 롤러(R2)와의 사이에 위치하는 기판(S)은, 하류측이 -Z측으로 소정의 각도 θt로 경사진 경사 부분(Sl)이 된다. 경사 부분(Sl)은, 각도 θt로 경사진 상태로 반송된다.
제3 롤러(R3)는, 제2 롤러(R2)와 Z좌표가 동일한 위치에 배치되어 있다. 제3 롤러(R3)는, 기판(S)이 XY평면에 평행한 자세가 되도록 제2 롤러(R2)와의 사이에서 기판(S)을 반송한다.
제3 롤러(R3)의 하류측(＋X측)에는, 제4 롤러(R4)가 마련되어 있다. 제4 롤러(R4)는, 제1 롤러(R1)와 Z좌표가 동일한 위치에 배치되어 있다. 제4 롤러(R4)의 배치는 도시의 위치에 한정되지 않고, 다른 위치에 배치되어 있어도 상관없다.
형상 검출부(412a)는, 경사 부분(Sl)에서 변형하는 액적(Q)의 신장 상태를 검출한다. 여기서, 액적(Q)의 신장 상태는, 예를 들면 단위 시간당 액적(Q)의 신장량(신장 속도)이다. 형상 검출부(412a)로서는, 예를 들면 CCD 카메라 등, 액적(Q)을 촬상하는 촬상 장치 등이 이용된다. 형상 검출부(412a)는, 검출 결과를 제어부(CONT)에 송신할 수 있다.
경사 조정부(412b)는, 제어부(CONT)의 제어에 의해, 제2 롤러(R2) 및 제3 롤러(R3)의 Z방향의 위치를 조정한다. 경사 조정부(412b)는, 미도시한 모터 기구나 에어 실린더 기구 등, 제2 롤러(R2) 및 제3 롤러(R3)를 Z방향으로 이동시키는 구동 기구(미도시)를 가지고 있다. 본 실시 형태에서, Z방향의 위치가 고정된 제1 롤러(R1)와, Z방향의 위치가 가변인 제2 롤러(R2), 및 경사 조정부(412b)는, 액적(Q)이 중력에 의해서 기판(S) 상을 흐르도록 기판(S)을 기울이는 경사부를 구성한다.
경사 조정부(412b)는, 제2 롤러(R2) 및 제3 롤러(R3)를 Z방향으로 이동시키는 것에 의해, 경사 부분(Sl)의 경사 각도 θt를 조정한다. 경사 각도 θt를 조정 함으로써, 액적(Q)의 유속을 조정할 수 있다. 액적(Q)의 유속은, 예를 들면 액적(Q)에 포함되는 유기 반도체 재료의 농도에 따라 다르다. 경사 조정부(412b)는, 유기 반도체 재료의 농도에 따라 경사 부분(Sl)의 경사 각도 θt를 조정함으로써, 액적(Q)의 유속을 조정할 수 있다. 또 액적(Q)의 신장 상태마다의 경사 각도 θt에 대해서는, 미리 실험이나 시뮬레이션 등에 의해서 최적값을 구해 두고, 이 최적값을 제어부(CONT)에 기억시켜 둔다.
상기 구성의 처리 장치(410)를 이용하여 기판(S)에 대해서 박막을 형성하는 경우, 제어부(CONT)는, 액적 공급부(411)의 액적 토출부(411a)를 제어하여, 기판(S)의 피처리면(Sa) 상의 복수의 박막 형성 영역에 대해서 소정량의 액적(Q)을 토출시킨다(공급 공정). 이 때 액적(Q)은, 앞의 도 12b와 같이, 드레인 전극의 일부에 겹치도록 박막 형성 영역의 -X측단부에 배치된다.
다음으로, 제어부(CONT)는, 제1 롤러(R1), 제2 롤러(R2), 제3 롤러(R3) 및 제4 롤러(R4)를 이용하여 기판(S)을 ＋X방향으로 반송한다. 이 때, 기판(S)의 경사 부분(Sl)의 경사 각도 θt를 미리 설정된 각도(예를 들면 θ1)로 설정해 둔다. 이 상태에서, 기판(S)의 반송에 의해 액적(Q)이 형상 변형부(412)에 도달하면, 중력의 작용에 의해, 액적(Q)이 기판(S)의 피처리면(Sa)을 중력 방향을 따라서 ＋X측으로 흐르도록 변형한다(변형 공정).
이 때, 제어부(CONT)는, 형상 검출부(412a)를 제어하여 액적(Q)의 신장 상태를 검출시키고, 검출 결과를 제어부(CONT)에 송신시킨다. 예를 들면, 액적(Q)의 점도, 유기 반도체 재료의 함유 농도 등이 액적(Q)마다 다른 경우에는, 신장 상태가 액적(Q)마다 달라진다. 이러한 경우에, 경사 부분(Sl)의 경사 각도가 일정하면, 액적(Q)이 제2 롤러(R2)에 도달했을 때에, 액적(Q)의 상태에 따라서는, 박막 형성 영역의 전체로는 신장이 이루어지지 않는 케이스, 반대로, 박막 형성 영역을 넘어 액적(Q)이 신장하고 있거나 하는 케이스 등이 생각되어진다.
한편, 본 실시 형태에서는, 제어부(CONT)는, 형상 검출부(412a)에 의한 검출 결과에 근거하여, 기판(S)의 경사 부분(Sl)의 경사 각도 θt를 조정한다. 예를 들면, 제어부(CONT)는, 미리 기억된 최적값 중에서 형상 검출부(412a)에 의한 검출 결과에 대응하는 값을 선택하고, 이 선택한 값에 근접하도록 경사 각도 θt를 조정한다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 경사 부분(Sl)의 경사 각도 θt를 조정함으로써, 액적(Q)의 유속을 조정할 수 있는 구성으로 했다. 그 때문에, 액적(Q)의 상태(예, 점도, 유기 반도체 재료의 함유 농도 등)가 다른 경우라도, 유기 반도체 재료의 박막을 고정밀도로 형성할 수 있다.
본 발명의 기술 범위는 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경을 가할 수 있다. 　
예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 박막으로서 유기 반도체 박막(F)을 형성하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 이것에 한정되지는 않는다. 다른 종류의 박막(예, 유기 EL층을 구성하는 박막 등)을 형성하는 경우에도 동일한 설명이 가능하다.
또, 상기 실시 형태에서는, 용매 제거부에 마련되는 가열부의 위치를 고정시켜 이용하는 구성을 예로 들어 설명했지만, 이것에 한정되지는 않는다. 가열부가 X방향, Y방향 및 Z방향 중 적어도 일방향으로 이동 가능한 구성으로 해도 상관없다. 예를 들면, 액적(Q)의 이동에 추종하도록 ＋X방향으로 이동하는 구성이라도 좋다.
또, 상기 실시 형태에서는, 형상 변형부에서 제1 롤러 및 제2 롤러의 2개의 롤러를 이용하여 기판(S)을 반송하는 구성을 예로 들어 설명했지만, 이것에 한정되지는 않는다. 예를 들면 형상 변형부에 스테이지가 마련되고, 기판(S)이 스테이지에 재치된 상태로 반송되는 구성이라도 좋다. 이 경우, 기판(S)의 반송 방향에서 스테이지의 상류측 및 하류측에서 기판(S)을 휘게 하는(장력이 걸리지 않도록 하는) 버퍼부를 배치시키면 좋다.
[제5 실시 형태]
다음으로, 본 발명의 제5 실시 형태를 설명한다. 본 실시 형태에서, 상기의 실시 형태와 동일한 구성 요소에 대해서는, 동일 부호를 부여하여 그 설명을 간략화 혹은 생략한다.
본 실시 형태의 기판 처리 장치는, 도 1에 나타내어져 있는 제1 실시 형태의 기판 처리 장치(100)와 동일한 구성을 가진다. 본 실시 형태에서는, 기판 처리 장치의 처리 장치(510)로서, 노광 장치가 마련되는 것으로 하고, 그 전후의 공정(감광층 형성 공정, 감광층 현상 공정 등)을 담당하는 장치도 필요에 따라서 인라인(inline)화하여 마련된다.
본 실시 형태의 기판 처리부(3)에는, 노광 장치로서의 처리 장치(510)와 협동하는 얼라이먼트 카메라(미도시)가 마련되어 있다. 얼라이먼트 카메라는, 예를 들면 기판(S)의 -Y측단변(側端邊) 및 ＋Y측단변의 각각을 따라 형성된 얼라이먼트 마크(미도시)를 개별로 검출한다. 얼라이먼트 카메라에 의한 검출 결과는, 제어부(CONT)에 송신된다.
도 18은, 처리 장치(510)의 구성을 나타내는 도면이다. 도 19는, 기판(S)의 피처리면(Sa)의 일부의 구성을 나타내는 도면이다. 　
도 18에 나타내는 바와 같이, 처리 장치(510)는, 재료 공급부(511), 광 조사부(512), 액적 공급부(513) 및 용매 제거부(514)를 가지고 있다. 처리 장치(510)는, 기판(S)의 피처리면(Sa)에 유기 반도체 박막을 형성한다.
도 19에 나타내는 바와 같이, 기판(S)의 피처리면(Sa)에는, 트랜지스터 소자로서의 박막 트랜지스터를 구성하는 소스 전극(Es)과 드레인 전극(Ed)이 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 소스 전극(Es) 및 드레인 전극(Ed) 중, 소스 전극(Es)이 기판(S)의 반송 방향(X방향)의 상류측(－X측)에 배치되어 있고, 드레인 전극(Ed)이 기판(S)의 반송 방향의 하류측(＋X측)에 배치되어 있다.
박막 형성 영역(Pg)은, 상기의 유기 반도체 박막이 형성되는 영역이다. 박막 형성 영역(Pg)은, 소스 전극(Es)의 일부와 드레인 전극(Ed)의 일부를 포함하도록 형성되어 있다. 박막 형성 영역(Pg)에는, 유기 반도체 박막이 소스 전극(Es)의 일부 및 드레인 전극(Ed)의 일부에 각각 겹치도록 형성된다. 박막 형성 영역(Pg)은, 직사각형 이외의 형상(예, 원형, 타원형, 다각형 혹은 이들의 조합)이라도 좋다.
재료 공급부(511)는, 광의 조사를 받아 구조 변화하는 재료를, 기판(S)의 피처리면(Sa)에 공급한다. 이와 같은 재료로서는, 예를 들면 실란 커플링제나, 자체 조직화 단분자막(SAM：Self－Assembled　Monolayer) 등에 이용되는 계면 활성제, 액정의 수직 배향제로서 알려져 있는 폴리이미드계 재료 등을 들 수 있다.
이들의 재료는, 하나의 종류만을 이용해도 상관없고, 복수 종류를 조합시켜 이용해도 상관없다. 이들의 재료는, 예를 들면 자외선 등의 광의 조사를 받으면 분자 구조가 변화하고, 예를 들면 유기 용제 등에 대해 친액성(親液性)을 나타내게 된다. 이하, 본 실시 형태에서는, 상기 재료 중 계면 활성제를 이용하는 경우를 예로 들어 설명한다.
도 18에 나타내는 바와 같이, 재료 공급부(511)는, 상기의 재료를 기판(S)의 피처리면(Sa)에 도포하는 도포부(511a)를 가지고 있다. 도포부(511a)는, 피처리면(Sa) 상의 박막 형성 영역(Pg) 내에서 예를 들면 소스 전극(Es) 상 및 드레인 전극(Ed)이 위치하지 않는 영역에 대해서 소정의 두께가 되도록 상기 재료를 도포하여, 재료층(15)을 형성한다.
광 조사부(512)는, 재료 공급부(511)에 대해서 기판(S)의 반송 방향(＋X방향)의 하류측(＋X측)에 배치되어 있다. 광 조사부(512)는, 기판(S)의 피처리면(Sa)에 형성된 재료층(15)에 대해서 광을 조사한다. 광 조사부(512)는, 기판(S)을 지지하는 스테이지 롤러(512a)와, 재료층(15)에 대해서 광으로서 자외선을 조사하는 자외선 조사부(512b)를 가진다.
스테이지 롤러(512a)는, 예를 들면 원통형 또는 원기둥 모양으로 형성되어 있고, Y축 둘레로 회전 가능하게 마련되어 있다. 스테이지 롤러(512a)는, 그의 외주면(원주면)에 의해서 기판(S)의 이면(Sb)을 지지한다.
자외선 조사부(512b)는, 스테이지 롤러(512a)에 의해서 지지된 기판(S)의 피처리면(Sa)을 향해서 자외선을 조사한다. 자외선 조사부(512b)는, 스테이지 롤러(512a)의 외주면을 따라서 만곡하여 지지된 기판(S) 상의 재료층(15)에 대해서 소정의 입사각 θ로 자외선이 입사되도록 상기 자외선을 조사한다.
자외선 조사부(512b)는, 기판(S)의 반송 방향(＋X방향)에 대해서 마주하는 방향(－X방향)으로 자외선(UV)을 조사한다. 즉, 자외선 조사부(512b)는, 기판(S)의 반송 방향(＋X방향)과 반대 방향의 방향(－X방향)으로 자외선(UV)을 조사한다. 또, 예를 들면 자외선 조사부(512b)를 θY축 둘레로 회전시키는 회전 기구(미도시)를 마련해 두고, 제어부(CONT)의 제어에 의해 자외선 조사부(512b)의 θY축 둘레의 위치의 변화를 제어함으로써, 자외선의 입사각 θ를 조정할 수 있다.
자외선 조사부(512b)로부터 조사되는 자외선은, 예를 들면 Y방향으로 길이 방향을 가지는 슬릿 모양의 레이저광이다. X방향에서의 자외선의 광로 길이에 대해서는, 각도 θ를 유지하는 관점으로부터, 예를 들면 수mm 정도로 설정할 수 있다. 또, 광으로서 자외선을 예로 들어 설명했지만, 이것에 한정되지는 않는다. 예를 들면 재료에 따른 광의 에너지(파장)를 조사하는 것이 가능하다. 또, 기판(S)의 반송 속도를 조정하는 것에 의해서 재료층(15)에 대한 광의 조사량을 조정하는 것도 가능하다.
액적 공급부(513)는, 액적(Q)을 기판(S)의 피처리면(Sa)에 공급한다. 액적 공급부(513)는, 광 조사부(512)에 대해서 기판(S)의 반송 방향(＋X방향)의 하류측(＋X측)에 배치되어 있다. 액적(Q)은, 기판(S)에 형성하는 박막의 재료와 그 용매를 포함하고 있다. 액적(Q)에 포함되는 재료로서는, 예를 들면 실릴 에틴 치환 펜타센 등의 유기 반도체 재료를 들 수 있다. 또, 액적(Q)에 포함되는 용매로서는, 예를 들면 톨루엔 등의 유기 용제를 들 수 있다.
액적 공급부(513)는, 액적(Q)을 토출하는 액적 토출부(513a)를 가지고 있다. 액적 토출부(513a)는, 도 19에 나타내는 박막 형성 영역(Pg)에 대해서 소정량의 액적(Q)을 토출한다. 액적 토출부(513a)는, 액적(Q)을 박막 형성 영역(Pg)에 떨어뜨리도록 토출할 수 있다. 액적 토출부(513a)로서는, 예를 들면 잉크젯 방식에 의해서 액적(Q)을 토출하는 구성 등을 들 수 있다.
용매 제거부(514)는, 액적 공급부(513)에 대해서 기판(S)의 반송 방향(＋X방향)의 하류측(＋X측)에 배치되어 있다. 용매 제거부(514)는, 초음파 조사부(514a), 가열부(514b) 및 분위기 조정부(514c)를 가지고 있다. 용매 제거부(514)는, 초음파 조사부(514a) 및 가열부(514b) 중 적어도 일방을 이용하여, 기판(S)에 공급된 액적(Q)으로부터 용매를 없앤다. 용매 제거부(514)는, 액적(Q)을 건조시키는 건조부를 가져도 괜찮다.
초음파 조사부(514a)는, 기판(S)의 피처리면(Sa)측(＋Z측)에 배치되어 있다. 초음파 조사부(514a)는, 액적(Q)에 대해서 기판(S)의 피처리면(Sa)측으로부터 초음파를 조사한다. 초음파 조사부(514a)는, 초음파의 에너지에 의해, 액적(Q)에 포함되는 용매를 분리시킨다. 가열부(514b)는, 기판(S)의 이면(Sb)측(－Z측)에 배치되어 있다. 가열부(514b)는, 기판(S)의 이면(Sb)측으로부터 액적(Q)을 가열한다. 가열부(514b)는, 열의 에너지에 의해, 액적(Q)에 포함되는 용매를 증발시킨다.
분위기 조정부(514c)는, 액적(Q)의 주위의 분위기를 조정한다. 분위기 조정부(514c)로서는, 예를 들면 챔버 장치 등이 이용된다. 분위기 조정부(514c)는, 액적(Q)의 주위의 분위기를 질소 분위기로 조정할 수 있다. 또 분위기 조정부(13c)는, 용매의 종류에 따른 분위기로 조정할 수 있다. 분위기 조정부(514c)에는, 미도시한 기체 공급부 및 배기부가 마련되어 있다. 기체 공급부로부터 액적(Q)의 주위에 대해서 공급하는 기체의 종류, 공급량, 공급의 타이밍, 배기부에 의한 배기량, 배기의 타이밍 등을 조정하는 것에 의해, 액적(Q)의 주위의 분위기를 소망의 분위기로 조정할 수 있다.
또, 처리 장치(510)의 전체의 분위기를 조정 가능한 조정 기구(미도시)를 마련하고, 이 조정 기구가 처리 장치(510)의 전체의 분위기를 조정함으로써 액적(Q)의 주위의 분위기를 조정 가능하게 하는 구성이라도 좋다.
또, 용매 제거부(514)는, 분위기 조정부(514c)에 의해 액적(Q)의 주위를 실온 환경하 혹은 감압하로 하여 액적(Q)의 용매를 자연스럽게 기화시킴으로써, 액적(Q)으로부터 용매를 제거하는 구성이라도 괜찮다. 또, 용매 제거부(514)는, 액적(Q)에 대해서 자외선을 조사하는 자외선 조사부(미도시)를 가지는 구성이라도 괜찮다. 이 경우, 액적(Q)으로부터 용매를 제거한 후, 자외선의 에너지에 의해 용매 제거 후의 액적(Q)을 경화시킬 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 실시 형태의 기판 처리 장치는, 제어부(CONT)의 제어에 의해, 롤 방식에 의해서 유기 EL 소자, 액정 표시 소자 등의 표시 소자(전자 디바이스)를 제조한다. 이하, 상기 구성의 본 실시 형태의 기판 처리 장치를 이용하여 표시 소자를 제조하는 공정을 설명한다.
먼저, 미도시한 롤러에 감겨진 띠 모양의 기판(S)을 기판 공급부(2)에 장착한다. 제어부(CONT)는, 이 상태로부터 기판 공급부(2)로부터 상기 기판(S)이 송출되도록, 미도시한 롤러의 회전을 제어한다. 그리고, 제어부(CONT)는, 기판 처리부(3)를 통과한 상기 기판(S)을, 기판 회수부(4)에 마련된 미도시한 롤러가 권취하도록 제어한다. 제어부(CONT)가, 이 기판 공급부(2) 및 기판 회수부(4)를 제어하는 것에 의해서, 기판(S)의 피처리면(Sa)을 기판 처리부(3)에 대해서 연속적으로 반송할 수 있다.
제어부(CONT)는, 기판(S)이 기판 공급부(2)로부터 송출되고 나서 기판 회수부(4)에서 권취될 때까지의 동안에, 기판 처리부(3)의 반송 장치(20)를 제어하여 기판(S)을 상기 기판 처리부(3) 내에서 적절히 반송시키면서, 처리 장치(510)를 제어하여 표시 소자의 구성 요소를 기판(S)의 피처리면(Sa)에 차례로 형성시킨다.
일례로서, 기판(S)에 소스 전극(Es) 및 드레인 전극(Ed)이 형성된 상태에서, 소스 전극(Es)과 드레인 전극(Ed)과의 사이의 박막 형성 영역(Pg)에 유기 반도체 박막을 형성하는 동작을 설명한다.
먼저, 도 20에 나타내는 바와 같이, 제어부(CONT)는, 도포부(511a)를 제어하여, 기판(S)의 피처리면(Sa) 상의 복수의 박막 형성 영역(Pg)의 일부에 대해서 소정량의 재료를 도포시킨다. 이 동작에 의해, 기판(S)의 피처리면(Sa)에는 재료층(15)이 형성된다. 즉, 자외선(UV)의 조사에 의해 분자 구조가 변화하는 재료를, 기판(S)의 박막 형성 영역(Pg)의 표면에 층 모양으로 도포할 수 있다.
재료층(15)이 형성된 후, 제어부(CONT)는, 반송 롤러(500R) 등을 제어하여 기판(S)을 ＋X방향으로 반송시키고, 광 조사부(512)의 스테이지 롤러(512a) 상에 재료층(15)을 배치시킨다. 그 후, 제어부(CONT)는, 도 21에 나타내는 바와 같이, 자외선 조사부(512b)로부터 자외선(UV)을 사출시키도록 제어하여, 재료층(15)에 대해서 입사각 θ로 자외선(UV)을 조사시킨다.
도 22 및 도 23은, 재료층(15)에 대해서 자외선(UV)을 조사했을 때의 분자 구조의 변화를 나타내는 도면이다. 도 22는, 자외선(UV)을 조사하기 전의 재료층(15)의 상태를 나타내는 도면이다. 도 23은, 자외선(UV)을 조사한 후의 재료층(15)의 상태를 나타내는 도면이다. 또, 도 24는, 재료층(15)에 대해서 자외선(UV)을 조사하는 전후에서의 재료층(15)의 막 두께 및 면적의 변화를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 22에 나타내는 바와 같이, 자외선(UV)을 조사하기 전에는, 재료층(15)을 구성하는 재료(계면 활성제)의 분자(M)가, 예를 들면 기판(S)의 피처리면(Sa)에 대해서 수직에 가까운 각도로 세워진 상태로 되어 있다. 이 경우, 재료층(15)은, 유기 용제 등의 액체에 대해서 비친액성(예, 발액성(撥液性))으로 되어 있다. 따라서, 만일 재료층(15) 상에 상기의 액적(Q)을 적하(滴下)시킨 경우에는, 액적(Q)이 퍼지지는 않는다.
이것에 대해서, 기판(S)의 피처리면(Sa)에 대해서 입사각 θ로 자외선(UV)을 조사하는 것에 의해, 분자(M)가 자외선(UV)의 입사 방향을 향하도록 기울어진다. 이 결과, 도 23에 나타내는 바와 같이, 분자(M)가 기판(S)의 피처리면(Sa)의 수직 방향에 대해서 각도 θ 경사진 상태가 된다. 이것에 의해, 이방성을 가진 분자 구조의 재료층(15)이 형성되고, 유기 용제 등의 액체에 대해서 재료층(15)은, 친액성을 가지게 된다. 이와 같이, 자외선(UV)의 조사를 받는 재료층(15)은, 분자 구조가 변화하고, 유기 용제의 액체 등에 대해 친액성을 가지는 친액층(16)이 된다. 즉, 박막 형성 영역(Pg)의 표면에 도포된 재료층(15)에, 경사진 방향으로부터 자외선(UV)을 조사하여 이방성을 부여할 수 있다.
또, 자외선(UV)의 조사의 전후에서, 각 분자(M)는 기판(S)의 피처리면(Sa)에 거의 수직으로 세워진 상태로부터 각도 θ 경사진 상태가 된다. 그 때문에, 도 24에 나타내는 바와 같이, 재료층(15)의 층 두께 보다도 친액층(16)의 층 두께의 쪽이 얇게 되고, 재료층(15)보다도 친액층(16)의 쪽이 평면에서 볼 때의 면적이 크게 된다.
다음으로, 제어부(CONT)의 제어에 의해, 기판(S)이 ＋X방향으로 반송되고, 친액층(16)은 액적 토출부(13a)의 -Z측으로 이동된다. 그 후, 제어부(CONT)의 제어에 의해, 도 25에 나타내는 바와 같이, 액적 토출부(513a)로부터 액적(Q)이 토출되어, 친액층(16) 상에 액적(Q)이 떨어뜨려진다. 제어부(CONT)의 제어에 의해, 도 26에 나타내는 바와 같이, 친액층(16)의 ＋X측단부에 액적(Q)이 배치된다. 이 결과, 액적(Q)은, 드레인 전극(Ed)의 일부에 겹치도록, 박막 형성 영역(Pg)의 ＋X측단부에 배치된다.
친액층(16)은 유기 용제에 대해서 친액성으로 되어 있다. 그 때문에, 친액층(16) 상에 배치된 액적(Q)은, 친액층(16)의 전면으로 퍼지려고 한다. 따라서, 액적(Q)은, 도 27에 나타내는 바와 같이 친액층(16)의 ＋X측단부로부터 -X측으로 퍼지도록 변형한다. 그 결과, 도 28에 나타내는 바와 같이 액적(Q)은 친액층(16)의 전체로 퍼진 상태가 된다.
이 때, 도 29에 나타내는 바와 같이, 액적(Q)은, 소스 전극(Es)의 일부에 겹치도록 박막 형성 영역(Pg)의 전체로 퍼진 상태가 되고, 드레인 전극(Ed)과 소스 전극(Es)과의 사이가 액적(Q)에 의해서 접속된다. 이와 같이 액적(Q)이 드레인 전극(Ed)측으로부터 소스 전극(Es)측으로 흐르도록 변형시킴으로써, 액적(Q)에 포함되는 용매의 결정의 배향이 흐름 방향(－X방향)에 일치하기 쉬워지고, 구조의 이방성이 형성된다.
그 후, 제어부(CONT)의 제어에 의해, 기판(S)이 ＋X방향으로 반송되고, 액적(Q)이 용매 제거부(514)로 이동된다. 제어부(CONT)는, 도 30에 나타내는 바와 같이, 용매 제거부(514)에서, 초음파 조사부(514a) 및 가열부(514b) 중 적어도 일방을 제어하여, 형상이 변형한 액적(Q)으로부터 용매를 제거시켜, 유기 반도체 박막(F)을 형성한다(제거 공정).
예를 들면, 제어부(CONT)의 제어에 의해서, 초음파 조사부(514a)로부터 액적(Q)에 대해서 기판(S)의 피처리면(Sa)측으로부터 초음파를 조사함으로써, 초음파의 에너지에 의해서 액적(Q)에 포함되는 용매가 분리된다. 또, 제어부(CONT)가 가열부(514b)를 제어하여 기판(S)의 이면(Sb)측으로부터 액적(Q)을 가열함으로써, 열의 에너지에 의해서 액적(Q)에 포함되는 용매가 증발된다.
이 동작에 의해, 액적(Q)은, 변형 방향(－X방향)의 선단측인 소스 전극(Es)측(－X측)으로부터, 변형 방향의 근원측인 드레인 전극(Ed)측(＋X측)을 향하여 용매가 제거되어 간다. 이 때문에, 도 31에 나타내는 바와 같이, 액적(Q)에 포함되는 유기 반도체 재료의 결정은 소스 전극(Es)측으로부터 드레인 전극(Ed)측을 향하여＋X방향으로 성장하고, 유기 반도체 재료는 일방향(＋X방향)으로 결정화되어 간다. 이와 같이 유기 반도체 재료를 ＋X방향으로 결정화시키는 것에 의해, X방향으로 전하가 흐르기 쉬운 구성의 유기 반도체 박막(F)이 얻어진다. 또 자외선(UV)의 입사각 θ를 조정하는 것에 의해, 유기 반도체 재료의 결정의 성장 방향을 조정할 수 있다.
또, 제어부(CONT)가 분위기 조정부(514c)를 제어하여, 용매 제거부(514)를 실온 환경으로 하고, 이 환경하에서 액적(Q)의 용매를 자연스럽게 기화시키도록 해도 좋다. 또, 용매 제거부(514)에 자외선 제거부가 마련되어 있는 경우, 제어부(CONT)는 자외선 제거부를 제어하여, 액적(Q)으로부터 용매를 제거시킨 후, 자외선의 에너지에 의해 유기 반도체 박막(F)을 경화시킨다. 이상의 공정을 거쳐, 소스 전극(Es)과 드레인 전극(Ed)과의 사이에, 유기 반도체 박막(F)이 형성된다.
이상과 같이, 본 실시 형태에 관한 처리 장치(510)는, 기판(S)의 피처리면(Sa)에 유기 반도체 박막을 형성하는 처리 장치(510)로서, 기판(S) 상에서, 자외선(UV)의 조사를 받아 구조 변화하는 재료가 형성된 재료층(15)에 대해서, 자외선(UV)을 조사하여 재료층(15)을 친액층(16)으로 변화시키는 자외선 조사부(12)와, 유기 반도체 박막의 재료를 포함하는 용매의 액적(Q)을 친액층(16)에 공급하는 액적 공급부(513)와, 친액층(16)에 공급된 액적(Q)으로부터 용매를 제거하는 용매 제거부(514)를 구비하기 때문에, 전기적 특성이 높은 유기 반도체 박막(F)을 제조하는 것이 가능해진다.
본 발명의 기술 범위는 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경을 가할 수 있다. 　
예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 박막으로서 유기 반도체 박막(F)을 형성하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 이것에 한정되지는 않는다. 다른 종류의 박막(예, 유기 EL층을 구성하는 박막 등)을 형성하는 경우에도 동일한 설명이 가능하다.
또, 상기 실시 형태에서는, 용매 제거부에 마련되는 가열부의 위치를 고정시켜 이용하는 구성을 예로 들어 설명했지만, 이것에 한정되지는 않는다. 가열부가 X방향, Y방향 및 Z방향 중 적어도 일방향으로 이동 가능한 구성으로 해도 상관없다. 예를 들면, 액적(Q)의 이동에 추종하도록 ＋X방향으로 이동하는 구성이라도 괜찮다.
S - 기판　 Sa - 피처리면
CONT - 제어부 Q - 액적　
Pg - 박막 형성 영역　 Sl - 경사 부분
F - 유기 반도체 박막　
100, 200, 300, 400 - 기판 처리 장치　
10, 210, 310, 410 - 처리 장치　
11, 211, 311, 411 - 액적 공급부　
12, 212, 312, 412 - 형상 변형부
13, 213, 313, 413 - 용매 제거부　
500R - 반송 롤러　 Es - 소스 전극
Ed - 드레인 전극 UV - 자외선
511 - 재료 공급부 511a - 도포부　
512 - 광 조사부 512a - 스테이지 롤러
512b - 자외선 조사부　 513 - 액적 공급부　
513a - 액적 토출부　 514 - 용매 제거부　
514a - 초음파 조사부 514b - 가열부　
514c - 분위기 조정부　 15 - 재료층
16 - 친액층

Claims (9)

  1. 장척(長尺) 방향으로 소정의 속도로 반송되는 가요성을 가지는 띠 모양의 기판의 표면에 반도체 박막을 형성하는 박막 형성 장치로서,
    상기 기판의 이면을 장척 방향으로 만곡시켜 지지하는 원통 모양 또는 원기둥 모양의 외주면을 가지고, 회전에 의해 상기 기판을 장척 방향으로 반송 가능한 스테이지 롤러와,
    상기 스테이지 롤러의 상기 외주면에서 지지된 상기 기판 상에서, 자외선의 조사를 받아 구조 변화하는 재료가 형성된 상기 기판의 표면의 영역을 향해서, 상기 기판의 표면에 대해서 경사진 방향으로부터 입사각 θ로 상기 자외선을 조사하여 상기 재료에 이방성을 부여하는 광 조사부와,
    상기 반도체 박막이 되는 재료를 포함하는 용매의 액적을 상기 영역에 공급하는 공급부와,
    상기 영역에 공급된 상기 액적으로부터 상기 용매를 제거하기 위해서, 상기 액적에 대해서 초음파를 조사하는 초음파 조사부와, 상기 용매가 제거된 상기 액적에 자외선을 조사하여 상기 반도체 박막을 형성하는 자외선 조사부를 가지는 제거부를 구비하고,
    상기 광 조사부는, 상기 자외선의 상기 입사각 θ를 조정하기 위한 회전 기구를 포함하는 박막 형성 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제거부는, 상기 액적의 주위를 상기 용매의 종류에 따른 분위기로 조정하는 분위기 조정부를 가지는 박막 형성 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 구조 변화는, 상기 용매에 대해서 상기 구조 변화하는 재료가 친액성(親液性)이 되는 것을 포함하는 박막 형성 장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 구조 변화하는 재료는, 실란 커플링제, 계면 활성제, 폴리이미드계 재료 중 적어도 하나를 포함하는 박막 형성 장치.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 공급부는, 상기 영역에 상기 액적을 떨어뜨리도록 공급하는 박막 형성 장치.
  6. 장척(長尺) 방향으로 소정의 속도로 반송되는 가요성을 가지는 띠 모양의 기판의 표면 상에, 박막 트랜지스터를 구성하는 드레인 전극과 소스 전극을 포함하도록 설정된 막 형성 영역 내에, 반도체 박막을 형성하는 박막 형성 방법으로서,
    상기 기판을 장척 방향으로 반송시키면서, 자외선의 조사에 의해 분자 구조가 변화하는 재료를, 상기 기판의 표면의 상기 막 형성 영역에 층 모양으로 도포하는 도포 공정과, 상기 재료가 도포된 후의 상기 기판의 이면을 장척 방향으로 만곡시켜 원통 모양 또는 원기둥 모양의 외주면에서 지지하는 스테이지 롤러의 회전에 의해, 상기 기판을 장척 방향으로 반송시키면서, 상기 스테이지 롤러에서 지지된 상기 기판 상에 있어서, 상기 막 형성 영역에 도포된 상기 재료에 의한 층에, 입사각 θ로 경사진 방향으로부터 자외선을 조사하여 이방성을 부여하는 조사 공정에 의해서, 상기 막 형성 영역의 표면이 이방성을 가진 분자 구조의 상태가 되도록 처리하는 제1 공정과,
    상기 반도체 박막의 재료를 포함한 용매의 액적을, 상기 막 형성 영역의 표면에 공급하는 제2 공정과,
    상기 막 형성 영역에 공급된 상기 액적으로부터 상기 용매를 제거함과 아울러, 상기 용매가 제거된 액적에 자외선을 조사하여 상기 반도체 박막을 형성하는 제3 공정을 포함하고,
    상기 제1 공정에 있어서의 상기 조사 공정에서는, 회전 기구에 의해 상기 자외선의 상기 입사각 θ를 조정하는 것을 포함하는 박막 형성 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제3 공정은, 상기 막 형성 영역에 공급된 상기 액적의 주위를 상기 용매의 종류에 따른 분위기로 조정하는 것을 포함하는 박막 형성 방법.
  8. 청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,
    상기 분자 구조가 변화하는 재료는, 상기 자외선의 조사에 의해 상기 용매에 대해서 친액성으로 변화하는 박막 형성 방법.
  9. 청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,
    상기 분자 구조가 변화하는 재료는, 실란 커플링제, 계면 활성제, 폴리이미드계 재료 중 적어도 하나를 포함하는 박막 형성 방법.
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