WO2014061451A1 - 薄膜形成装置及び薄膜形成方法 - Google Patents

薄膜形成装置及び薄膜形成方法 Download PDF

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WO2014061451A1
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droplet
substrate
film forming
unit
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宮地 章
圭 奈良
翔平 小泉
宮本 健司
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株式会社ニコン
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    • H01L2224/03318Manufacturing methods by local deposition of the material of the bonding area in liquid form by dispensing droplets

Definitions

  • the present invention relates to a thin film forming apparatus and a thin film forming method.
  • the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2012-231877 filed on October 19, 2012 and Japanese Patent Application No. 2012-231877 filed on October 19, 2012, and the contents thereof. Is hereby incorporated by reference.
  • display elements constituting display devices such as display devices, for example, liquid crystal display elements, organic electroluminescence (organic EL) elements, electrophoretic elements used in electronic paper, and the like are known.
  • a method called a roll-to-roll method (hereinafter simply referred to as “roll method”) is known (for example, , See Patent Document 1).
  • a single sheet-like substrate wound around a substrate supply side roller is sent out, and the substrate is transported while being wound up by a substrate recovery side roller, and then wound after the substrate is sent out.
  • This is a method of sequentially forming a pattern of a display circuit or a driver circuit for an electronic device (display pixel circuit, driver circuit, wiring, etc.) on a substrate until it is taken.
  • a processing apparatus for forming a thin film such as a semiconductor layer constituting a transistor has been proposed.
  • An object of an aspect of the present invention is to provide a thin film forming apparatus and a thin film forming method capable of manufacturing a thin film with high electrical characteristics.
  • a thin film forming apparatus for forming a thin film on a surface of a substrate, the supply section supplying a droplet of a solvent containing the material of the thin film to the surface of the substrate, and the surface of the substrate
  • a thin film forming apparatus comprising: a shape deforming portion that deforms a shape of a liquid droplet so as to extend from one direction to another direction; and a removing portion that removes the solvent from the liquid droplet that extends from one direction to the other direction.
  • a thin film forming method for forming a thin film on a surface of a substrate, the supply step supplying a droplet of a solvent containing the material of the thin film to the surface of the substrate, and the surface of the substrate
  • a thin film forming method comprising: a deformation step for deforming the shape of the droplet above so as to extend from one direction to the other direction; and a removing step for removing the solvent from the droplet extending from one direction to the other direction. Is done.
  • a thin film forming method for forming a semiconductor thin film on a surface of a substrate in a film forming region set to include a drain electrode and a source electrode of a thin film transistor, A supply step of supplying a droplet of the solvent containing the material of the semiconductor thin film to a part of the film formation region; and the droplet supplied to a part of the film formation region, the drain electrode and the source
  • a thin film forming method comprising: a deforming step of deforming so as to extend along a direction of crystallization with an electrode; and a removing step of removing the solvent from the deformed droplet.
  • a thin film forming apparatus for forming a thin film on a surface of a substrate, wherein light is applied to a region where a material that undergoes structural change upon irradiation with light is formed on the substrate.
  • a thin film forming apparatus includes a light irradiation unit that irradiates a region, a supply unit that supplies a droplet of a solvent containing a thin film material to the region, and a removal unit that removes the solvent from the droplet supplied to the region.
  • a thin film forming method for forming a thin film on a surface of a substrate, wherein light is applied to a region where a material that undergoes structural change upon irradiation with light is formed on the substrate.
  • a thin film forming method comprising: a light irradiation step of irradiating a region; a supplying step of supplying a droplet of a solvent containing a thin film material to the region; and a removing step of removing the solvent from the droplet supplied to the region.
  • a thin film forming method for forming a semiconductor thin film in a film forming region set on a substrate so as to include a drain electrode and a source electrode constituting a thin film transistor, A first step of treating the surface of the film formation region so as to have a molecular structure having anisotropy; and supplying a droplet of a solvent containing the material of the semiconductor thin film to the film formation region
  • a thin film forming method including a second step and a third step of removing the solvent from the droplets supplied to the film formation region.
  • a highly accurate pattern can be formed.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a substrate processing apparatus 100 according to the first embodiment.
  • the substrate processing apparatus 100 performs processing on a substrate supply unit 2 that supplies a strip-shaped substrate (for example, a strip-shaped film member) S and a surface (surface to be processed) Sa of the substrate S.
  • the substrate processing unit 3, the substrate recovery unit 4 that recovers the substrate S, and a control unit CONT that controls these units are provided.
  • the substrate processing unit 3 performs a variety of processes on the surface of the substrate S after the substrate S is sent out from the substrate supply unit 2 until the substrate S is recovered by the substrate recovery unit 4. 100.
  • the substrate processing apparatus 100 can be used when a display panel (electronic device) such as an organic EL element or a liquid crystal display element is formed on the substrate S.
  • an XYZ coordinate system is set as shown in FIG. 1, and the following description will be given using this XYZ coordinate system as appropriate.
  • the X axis and the Y axis are set along the horizontal plane, and the Z axis is set upward along the vertical direction.
  • the substrate processing apparatus 100 transports the substrate S from the minus side ( ⁇ X axis side) to the plus side (+ X axis side) along the X axis as a whole. In that case, the width direction (short direction) of the strip
  • the substrate S to be processed in the substrate processing apparatus 100 for example, a foil such as a resin film or stainless steel can be used.
  • the resin film is made of polyethylene resin, polypropylene resin, polyester resin, ethylene vinyl copolymer resin, polyvinyl chloride resin, cellulose resin, polyamide resin, polyimide resin, polycarbonate resin, polystyrene resin, vinyl acetate resin, etc. Can be used.
  • the substrate S preferably has a smaller coefficient of thermal expansion so that the dimensions do not change even when subjected to heat of about 200 ° C., for example.
  • an inorganic filler can be mixed with a resin film to reduce the thermal expansion coefficient.
  • the inorganic filler include titanium oxide, zinc oxide, alumina, silicon oxide and the like.
  • the substrate S may be a single piece of ultrathin glass having a thickness of about 100 ⁇ m manufactured by a float process or the like, or a laminate in which the resin film or aluminum foil is bonded to the ultrathin glass.
  • the dimension in the width direction (short direction) of the substrate S is, for example, about 1 m to 2 m, and the dimension in the length direction (long direction) is, for example, 10 m or more.
  • this dimension is only an example and is not limited thereto.
  • the dimension in the Y direction of the substrate S may be 1 m or less, 50 cm or less, or 2 m or more.
  • substrate S may be 10 m or less.
  • the substrate S has a thickness of 1 mm or less, for example, and has flexibility.
  • flexibility refers to the property that the substrate can be bent without being sheared or broken even when a force of its own weight is applied to the substrate.
  • flexibility includes a property of bending by a force of about its own weight. Further, the flexibility varies depending on the material, size, thickness, or environment such as temperature of the substrate.
  • a single strip-shaped substrate may be used, but a configuration in which a plurality of unit substrates are connected and formed in a strip shape may be used.
  • the substrate supply unit 2 sends, for example, the substrate S wound in a roll shape toward the substrate processing unit 3 and supplies the substrate S into the substrate processing unit 3.
  • the substrate supply unit 2 is provided with a shaft portion around which the substrate S is wound and a rotation drive device that rotates the shaft portion.
  • substrate supply part 2 may be the structure provided with the cover part which covers the board
  • the substrate supply unit 2 is not limited to a mechanism that sends out the substrate S wound in a roll shape, and includes a mechanism (for example, a nip type driving roller) that sequentially sends the belt-like substrate S in the length direction. I just need it.
  • the substrate collection unit 4 collects the substrate S that has passed through the substrate processing apparatus 100 included in the substrate processing unit 3 in a roll shape, for example. Similar to the substrate supply unit 2, the substrate recovery unit 4 is provided with a shaft for winding the substrate S, a rotational drive source for rotating the shaft, a cover for covering the recovered substrate S, and the like. In addition, when the substrate S is cut into a panel shape in the substrate processing unit 3, the substrate S is collected in a state different from the state wound in a roll shape, for example, the substrate S is collected in a stacked state. It does not matter.
  • the substrate processing unit 3 transports the substrate S supplied from the substrate supply unit 2 to the substrate recovery unit 4 and processes the surface Sa of the substrate S during the transport process.
  • the substrate processing unit 3 includes a processing device 10 that performs processing on the surface Sa to be processed of the substrate S, and a transport device 20 that includes a transport roller R that sends the substrate S under conditions corresponding to the form of processing. Yes.
  • the processing apparatus 10 may be referred to as a processing apparatus.
  • the processing apparatus 10 has various apparatuses for forming, for example, an organic EL element on the surface Sa to be processed of the substrate S.
  • Examples of such an apparatus include a partition forming apparatus such as an imprint method for forming a partition on the surface Sa to be processed, an electrode forming apparatus for forming an electrode, and a light emitting layer forming apparatus for forming a light emitting layer.
  • a droplet coating apparatus for example, an ink jet type coating apparatus
  • a film forming apparatus for example, a plating apparatus, a vapor deposition apparatus, a sputtering apparatus, etc.
  • an exposure apparatus for example, a developing apparatus, a surface modifying apparatus, a cleaning apparatus, etc.
  • Each of these apparatuses is appropriately provided along the transport path of the substrate S, and a flexible display panel and the like can be produced by a so-called roll-to-roll system.
  • the processing apparatus 10 will be described by taking a thin film forming apparatus as an example.
  • the transfer device 20 has a plurality of guide rollers R (only two rollers are illustrated in FIG. 1) for guiding the substrate S from the substrate supply unit 2 to the substrate recovery unit 3 in the substrate processing unit 3.
  • the guide roller R is disposed along the transport path of the substrate S.
  • a rotation drive mechanism (not shown) is attached to at least one guide roller R among the plurality of guide rollers R.
  • the length of the conveyance path in the conveyance device 20 is, for example, about several hundred meters in total length.
  • the guide roller R may be referred to as a transport roller.
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the processing apparatus 10.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a part of the surface Sa of the substrate S to be processed. *
  • the processing apparatus 10 includes a droplet supply unit 11, a shape deformation unit 12, and a solvent removal unit 13.
  • the droplet supply unit 11 supplies the droplet Q to the processing surface Sa of the substrate S.
  • the droplet Q includes a thin film material formed on the substrate S and a solvent thereof.
  • the droplet supply unit 11 includes a droplet discharge unit 11 a that discharges the droplet Q.
  • examples of the material contained in the droplet Q include organic semiconductor materials such as silylethyne-substituted pentacene.
  • organic solvents such as toluene, are mentioned, for example.
  • the droplet discharge section 11a can discharge a predetermined amount of droplets Q to a plurality of thin film formation regions Pg on the target surface Sa of the substrate S.
  • Examples of the droplet discharge unit 11a include a configuration in which the droplet Q is discharged by an inkjet method and a configuration in which the droplet Q is discharged by an electronic spray method.
  • a source electrode Es and a drain electrode Ed constituting a thin film transistor as a transistor element are formed on the surface Sa to be processed of the substrate S.
  • the source electrode Es is arranged on the upstream side ( ⁇ X side) in the transport direction (X direction) of the substrate S, and the drain electrode Ed is transported of the substrate S. It is arranged downstream in the direction (+ X side).
  • the thin film formation region Pg is set in a rectangular shape so as to include a part of the source electrode Es and a part of the drain electrode Ed.
  • the organic semiconductor thin film is disposed so as to overlap with part of the source electrode Es and part of the drain electrode Ed.
  • the thin film formation region Pg may have a shape other than a rectangle (eg, a circle, an ellipse, a polygon, or a combination thereof).
  • the shape deforming unit 12 deforms the shape of the droplet Q arranged on the processing surface Sa of the substrate S.
  • the shape deforming part 12 has a first roller 12a and a second roller 12b.
  • the first roller 12a rotates in contact with the processing surface Sa of the substrate S.
  • the 1st roller 12a may be the structure rotated by the drive force of a drive part not shown, and the structure driven following the drive force of another roller may be sufficient.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of the first roller 12a. As shown in FIG. 4, the first roller 12a includes a contact portion 12c, a contact portion 12d, and a shaft portion 12e. In the present embodiment, the first roller 12a and the second roller 12b may be referred to as inclined portions that incline the substrate S so that the droplet Q flows on the substrate S by gravity.
  • the contact portion 12c and the contact portion 12d are formed of a disk-shaped member having an outer peripheral surface (circumferential surface) and two side surfaces.
  • the contact part 12c and the contact part 12d rotate the Y axis around the outer peripheral surface (circumferential surface) in contact with the substrate S, thereby applying a conveying force to the substrate S in the rotation direction.
  • the contact portion 12c comes into contact with one end portion (for example, + Y side end portion) of the substrate S in the short direction.
  • the contact portion 12d contacts the other end portion of the substrate S in the short side direction (for example, the ⁇ Y side end portion).
  • the contact portion 12c and the contact portion 12d are arranged so that the side surface of the contact portion 12c and the side surface of the contact portion 12d face each other in the Y direction. Further, the position where the contact portion 12c and the surface to be processed Sa are in contact with the position where the contact portion 12d and the surface to be processed Sa contact are aligned in the X direction and the Z direction.
  • the contact part 12c and the contact part 12d are formed to have the same diameter. In this state, the contact portion 12c and the contact portion 12d are connected by the shaft portion 12e.
  • the shaft portion 12e is formed in a columnar shape or a cylindrical shape.
  • the shaft portion 12e is disposed so that the axial direction is parallel to the Y axis.
  • the + Y side end portion of the shaft portion 12e is connected to the center portion of the side surface of the contact portion 12c.
  • the ⁇ Y side end portion of the shaft portion 12e is connected to the center portion of the side surface of the contact portion 12d.
  • the shaft part 12e is formed to have a diameter smaller than the diameters of the contact part 12c and the contact part 12d.
  • a gap is formed between the processing surface Sa of the substrate S and the shaft portion 12e. This gap is formed so that the droplet Q discharged on the droplet discharge portion 11a and disposed on the surface Sa to be processed of the substrate S can pass without contacting the shaft portion 12e.
  • the difference between the diameters of the contact portion 12c and the contact portion 12d and the diameter of the shaft portion 12e is the height of the droplet Q (the liquid in the Z direction with respect to the surface Sa to be processed Sa of the substrate S).
  • the diameter of the contact portion 12c, the diameter of the contact portion 12d, and the diameter of the shaft portion 12e are set so as to be larger than the dimension of the droplet Q).
  • the second roller 12b is disposed on the downstream side (+ X side) in the direction (transport direction: + X direction) in which the substrate S is transported with respect to the first roller 12a. It rotates in contact with the back surface Sb of S.
  • the second roller 12b may be configured to rotate by a driving force of a driving unit (not illustrated), or may be configured to drive following the driving force of other rollers. good.
  • the 1st roller 12a and the 2nd roller 12b are comprised with the non-contact-type guide roller which generate
  • An air layer may be formed to transport the substrate S in a non-contact manner.
  • the second roller 12b is disposed on the + Z side with respect to the first roller 12a. Portion of the substrate S positioned between the first roller 12a and the second roller 12b is inclined at a predetermined angle theta 1 to the downstream side of the + Z side.
  • the portion of the substrate S located between the first roller 12a and the second roller 12b is referred to as an inclined portion Sl. Inclined portion Sl is conveyed in a tilted at an angle theta 1.
  • the solvent removal unit 13 includes an ultrasonic irradiation unit 13a, a heating unit 13b, and an atmosphere adjustment unit 13c.
  • the solvent removing unit 13 removes the solvent from the droplet Q having a deformed shape using at least one of the ultrasonic irradiation unit 13a and the heating unit 13b.
  • the solvent removal unit 13 may include a drying unit that dries the droplets Q.
  • the ultrasonic irradiation unit 13 a is disposed on the surface Sa (+ Z side) of the substrate S.
  • the ultrasonic irradiation unit 13a irradiates the droplet Q with ultrasonic waves from the surface Sa to be processed Sa.
  • the ultrasonic irradiation unit 13a separates the solvent contained in the droplet Q by ultrasonic energy.
  • the heating unit 13b is disposed on the back surface Sb side ( ⁇ Z side) of the substrate S.
  • the heating unit 13b heats the droplet Q from the back surface Sb side of the substrate S.
  • the heating unit 13b evaporates the solvent contained in the droplets Q by heat energy.
  • the atmosphere adjusting unit 13c adjusts the atmosphere around the droplet Q.
  • the atmosphere adjusting unit 13c for example, a chamber device or the like is used.
  • the atmosphere adjusting unit 13c can adjust the atmosphere around the droplet Q to a nitrogen atmosphere.
  • the atmosphere adjustment part 13c can be adjusted to the atmosphere according to the kind of solvent.
  • the atmosphere adjusting unit 13c is provided with a gas supply unit and an exhaust unit (not shown).
  • the atmosphere around the droplet Q is desired by adjusting the type of gas supplied from the gas supply unit to the periphery of the droplet Q, the supply amount, the supply timing, the exhaust amount by the exhaust unit, the exhaust timing, etc. Can be adjusted to the atmosphere.
  • An adjustment mechanism (not shown) that can adjust the entire atmosphere of the processing apparatus 10 is provided, and the adjustment mechanism adjusts the entire atmosphere of the processing apparatus 10 so that the atmosphere around the droplet Q can be adjusted. It may be a configuration.
  • the solvent removing unit 13 is configured to remove the solvent from the droplet Q by allowing the atmosphere adjusting unit 13c to naturally vaporize the solvent of the droplet Q under the room temperature environment or under reduced pressure. May be.
  • the solvent removal unit 13 may have a configuration including an ultraviolet irradiation unit (not shown) that irradiates the droplet Q with ultraviolet rays. In this case, after removing the solvent from the droplet Q, the droplet Q after removal of the solvent can be cured by ultraviolet energy.
  • the third roller R3 and the fourth roller R4 are disposed on the + X side of the solvent removing unit 13.
  • the third roller R3 is disposed at the same position as the second roller 12b and the Z coordinate.
  • the third roller R3 transports the substrate S between the second roller 12b so that the substrate S is in a posture parallel to the XZ plane.
  • the fourth roller R4 is disposed at the same position as the first roller 12a and the Z coordinate.
  • the arrangement of the fourth roller R4 is not limited to the illustrated position, and may be arranged at another position.
  • FIGS. 5A and 5B are diagrams showing changes before and after the substrate S is tilted in a state where the droplets Q are arranged on the surface Sa to be processed of the substrate S.
  • FIG. 5A shows a state before the substrate S is tilted
  • FIG. 5B shows a state after the substrate S is tilted.
  • the droplet Q arranged on the surface Sa to be processed of the substrate S is arranged in a stable state without being deformed.
  • the droplet Q is deformed so as to flow along the direction of gravity along the surface Sa of the substrate S by the action of gravity. Due to this deformation, the crystal orientation of the solvent contained in the droplet Q is easily aligned in the flow direction, and anisotropy of the structure is formed.
  • the surface Sa to be processed of the substrate S has surface energy for the droplet Q such as lyophilic or lyophobic.
  • the droplet Q at the interface between the substrate S and the surface to be processed Sa crystals grow in the direction affected by the surface energy.
  • the crystal growth direction is easily affected by the flow, and for example, easily aligned with the flow direction.
  • the shape deformed portion 12 transports the substrate S in a state where the substrate S is inclined by an angle theta 1 to the + Z side with respect to the X direction using the first rollers 12a and the second roller 12b.
  • the shape deforming unit 12 deforms the shape of the droplet on the processing surface Sa of the substrate S so as to extend from the + X side (one direction) to the ⁇ X side (the other direction).
  • the concentration and viscosity of the droplet Q, the type of solvent contained in the droplet Q, the type of organic semiconductor material, the dimension in the deformation direction of the region where the droplet Q is to be deformed (the dimension in the X direction of the thin film formation region Pg) Set based on.
  • the optimum value of the angle theta 1, may have been determined by an experiment or the like in advance or simulation.
  • the substrate processing apparatus 100 configured as described above manufactures display elements (electronic devices) such as organic EL elements and liquid crystal display elements by a roll method under the control of the control unit CONT.
  • display elements electronic devices
  • CONT control unit
  • a belt-like substrate S wound around a roller (not shown) is attached to the substrate supply unit 2.
  • the controller CONT controls the rotation of a roller (not shown) so that the substrate S is sent out from the substrate supply unit 2 from this state.
  • the control part CONT controls the said board
  • the control unit CONT controls the substrate supply unit 2 and the substrate recovery unit 4 so that the processing surface Sa of the substrate S can be continuously transferred to the substrate processing unit 3.
  • the control unit CONT controls the transfer device 20 of the substrate processing unit 3 between the time when the substrate S is sent out from the substrate supply unit 2 and the time when the substrate recovery unit 4 takes up the substrate S, thereby transferring the substrate S to the substrate processing unit 3.
  • the display device components are sequentially formed on the surface Sa to be processed of the substrate S by controlling the processing apparatus 10 while being appropriately transported.
  • control unit CONT controls the droplet discharge unit 11 a of the droplet supply unit 11 to apply a predetermined amount of liquid to the plurality of thin film formation regions Pg on the processing surface Sa of the substrate S.
  • Drop Q is discharged (supply process).
  • the droplet Q is arranged at the + X side end of the thin film formation region Pg so that the droplet Q overlaps a part of the drain electrode Ed.
  • the control unit CONT controls the first roller 12a, the second roller 12b, the third roller R3, and the fourth roller R4 to transport the substrate S in the + X direction.
  • the droplet Q reaches the inclined portion S1 of the substrate S by the transport of the substrate S, the droplet Q causes the ⁇ X along the direction of gravity along the surface to be processed Sa of the substrate S as shown in FIG. It is deformed so as to flow to the side (deformation process). Due to the deformation of the droplet Q, as shown in FIG. 9B, the droplet Q flows from the drain electrode Ed toward the source electrode Es.
  • the optimum value of the angle theta 1 of tilting the substrate S is set. Therefore, when the droplet Q reaches the second roller 12b by the transport of the substrate S, as shown in FIG. 9C, the droplet Q spreads over the entire thin film formation region Pg so as to overlap a part of the source electrode Es. It becomes. Thus, by deforming the droplet Q so as to flow from the drain electrode Ed side to the source electrode Es side, the orientation of the crystal of the solvent contained in the droplet Q can be easily aligned in the flow direction (X direction). Anisotropy is formed.
  • the substrate S is transported in the + X direction under the control of the control unit CONT, and the droplet Q is moved to the solvent removal unit 13.
  • the control unit CONT controls at least one of the ultrasonic irradiation unit 13a and the heating unit 13b in the solvent removal unit 13 to remove the solvent from the droplet Q whose shape is deformed, thereby forming the organic semiconductor thin film F ( Removal step).
  • control unit CONT controls the ultrasonic wave irradiation unit 13a to irradiate the liquid droplets Q with ultrasonic waves from the surface Sa to be processed Sa, so that the solvent contained in the liquid droplets Q by the energy of the ultrasonic waves. Is separated. Further, the control unit CONT controls the heating unit 13b to heat the droplet Q from the back surface Sb side of the substrate S, whereby the solvent contained in the droplet Q is evaporated by heat energy.
  • the droplet Q is directed from the source electrode Es side ( ⁇ X side) that is the tip side in the deformation direction ( ⁇ X direction) toward the drain electrode Ed side (+ X side) that is the base side in the deformation direction.
  • the solvent is removed. Therefore, as shown in FIG. 9D, the crystal of the organic semiconductor material contained in the droplet Q grows in the + X direction from the source electrode Es side to the drain electrode Ed side, and the organic semiconductor material is unidirectional (+ X direction). ) Will crystallize.
  • an organic semiconductor thin film F having a configuration in which charges easily flow in the X direction can be obtained.
  • control unit CONT may control the atmosphere adjusting unit 13c so that the solvent removing unit 13 has a room temperature environment, and the solvent of the droplet Q may be naturally vaporized in this environment.
  • the control unit CONT controls the ultraviolet removing unit to remove the solvent from the droplet Q, and then cures the organic semiconductor thin film F by ultraviolet energy. Let Through the above steps, the organic semiconductor thin film F is formed between the source electrode Es and the drain electrode Ed.
  • the processing apparatus 10 for forming the organic semiconductor thin film on the processing surface Sa of the substrate S applies the droplet Q of the solvent containing the material of the organic semiconductor thin film to the processing of the substrate S.
  • the droplet supply unit 11 that supplies the surface Sa and the shape of the droplet Q on the processing surface Sa of the substrate S extend from the + X side to the ⁇ X side, that is, between the drain electrode Ed and the source electrode Es.
  • a shape deforming unit 12 that deforms so as to straddle the gap, and a solvent removing unit 13 that removes the solvent from the droplet Q extending from the + X side toward the ⁇ X side are provided. Therefore, it becomes possible to manufacture the organic semiconductor thin film F with high electrical characteristics.
  • the thin film forming method for forming the organic semiconductor thin film F on the surface to be processed Sa of the substrate S causes the droplet Q of the solvent containing the material of the organic semiconductor thin film F to be processed on the surface of the substrate S.
  • the supply process to supply Sa and the shape of the droplet Q on the surface Sa to be processed of the substrate S extend from the + X side to the ⁇ X side, that is, straddle the gap between the drain electrode Ed and the source electrode Es.
  • a removing step of removing the solvent from the droplet Q extending from the + X side toward the -X side Therefore, the organic semiconductor thin film F having high electrical characteristics can be manufactured with high accuracy with respect to the substrate S.
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration of the processing apparatus 210 of the substrate processing apparatus 200 according to the present embodiment.
  • the processing apparatus 210 includes a droplet supply unit 211, a shape deformation unit 212, and a solvent removal unit 213.
  • the configuration of the solvent removal unit 213 (ultrasound irradiation unit 213a, heating unit 213b, and atmosphere adjustment unit 213c) is the same as the configuration of the solvent removal unit 13 of the first embodiment.
  • the droplet supply unit 211 supplies the droplet Q to the processing surface Sa of the substrate S.
  • the droplet supply unit 211 includes a droplet discharge unit 211 a that discharges the droplet Q.
  • the droplet discharge unit 211a can discharge a predetermined amount of droplet Q to a plurality of thin film formation regions Pg (see FIGS. 12A to 12D, etc.) on the processing surface Sa of the substrate S.
  • a source electrode Es and a drain electrode Ed that form a thin film transistor as a transistor element are formed on the surface Sa to be processed of the substrate S.
  • the source electrode Es is disposed on the downstream side (+ X side) in the transport direction (X direction) of the substrate S, and the drain electrode Ed is transported in the substrate S. Is different from the first embodiment in that it is arranged on the upstream side ( ⁇ X side).
  • the shape deforming unit 212 deforms the shape of the droplet Q arranged on the surface Sa to be processed of the substrate S.
  • the shape deforming part 212 includes a first roller 212a and a second roller 212b.
  • the first roller 212a rotates in contact with the back surface Sb of the substrate S.
  • the second roller 212b is arranged on the downstream side (+ X side) in the direction (transport direction: + X direction) in which the substrate S is transported with respect to the first roller 212a, and contacts the surface Sa to be processed of the substrate S. Rotate.
  • the second roller 212b has a contact portion that comes into contact with one end portion (for example, + Y side end portion) in the short direction of the substrate S, and the substrate S.
  • a contact portion that comes into contact with the other end portion in the short-side direction (for example, the ⁇ Y side end portion) and a shaft portion that connects both contact portions are provided.
  • the first roller 212a and the second roller 212b may be referred to as an inclined portion that tilts the substrate S so that the droplet Q flows on the substrate S by gravity.
  • a gap is formed between the processing surface Sa of the substrate S and the shaft portion.
  • the gap is formed so that the droplet Q, which is discharged from the droplet discharge portion 211a and disposed on the surface Sa to be processed of the substrate S, can pass without contacting the shaft portion.
  • the second roller 212b is disposed on the ⁇ Z side with respect to the first roller 212a.
  • Portion of the substrate S positioned between the first roller 212a and the second roller 212b is an inclined portion Sl downstream side is inclined at a predetermined angle theta 2 in the -Z side.
  • Inclined portion Sl is conveyed in a tilted at an angle theta 2.
  • the thin film formation region Pg between the source electrode Es and the drain electrode Ed is formed.
  • the operation for forming the organic semiconductor thin film will be described.
  • control unit CONT controls the droplet discharge unit 211a of the droplet supply unit 211 to discharge a predetermined amount of droplets Q to a plurality of thin film formation regions Pg on the processing surface Sa of the substrate S. (Supply process).
  • the droplet Q is arranged at the ⁇ X side end of the thin film formation region Pg so that the droplet Q overlaps a part of the drain electrode Ed.
  • the control unit CONT controls the first roller 212a, the second roller 212b, the third roller R3, and the fourth roller R4 to transport the substrate S in the + X direction.
  • the droplet Q reaches the inclined portion S1 of the substrate S by the transport of the substrate S, the droplet Q causes the surface of the substrate S to move along the gravity direction + X side as shown in FIG. It is deformed so as to flow (deformation process). Due to the deformation of the droplet Q, the droplet Q flows in the + X direction from the drain electrode Ed toward the source electrode Es as shown in FIG. 12B.
  • the optimum value of the angle theta 2 of tilting the substrate S is set. Therefore, when the droplet Q reaches the second roller 212b by the transport of the substrate S, as shown in FIG. 12C, the droplet Q spreads over the entire thin film formation region Pg so as to overlap a part of the source electrode Es. It becomes. Thus, by deforming the droplet Q so as to flow from the drain electrode Ed side to the source electrode Es side, the orientation of the crystal of the solvent contained in the droplet Q can be easily aligned in the flow direction (X direction). Anisotropy is formed.
  • the substrate S is transported in the + X direction, and the droplet Q is moved to the solvent removal unit 213.
  • the control unit CONT controls at least one of the ultrasonic irradiation unit 213a and the heating unit 213b to remove the solvent from the droplet Q having a deformed shape, thereby forming the organic semiconductor thin film F ( Removal step).
  • the droplet Q is directed from the source electrode Es side (+ X side) that is the tip side in the deformation direction (+ X direction) toward the drain electrode Ed side ( ⁇ X side) that is the base side in the deformation direction.
  • the solvent is removed. Therefore, as shown in FIG. 12D, the crystal of the organic semiconductor material contained in the droplet Q grows in the ⁇ X direction from the source electrode Es side to the drain electrode Ed side, and the organic semiconductor material is unidirectional ( ⁇ Crystallization in the X direction).
  • the processing apparatus 210 includes the droplet supply unit 211 that supplies the droplet Q of the solvent containing the material of the organic semiconductor thin film to the processing surface Sa of the substrate S, and the target of the substrate S.
  • a shape deforming portion 212 that deforms the shape of the droplet Q on the processing surface Sa so as to extend from the ⁇ X side toward the + X side, that is, across the gap between the drain electrode Ed and the source electrode Es;
  • a solvent removal unit 213 that removes the solvent from the droplet Q extending toward the + X side, even if the direction of deforming the shape of the droplet Q is different from that in the first embodiment, the electrical characteristics It is possible to manufacture an organic semiconductor thin film F having a high thickness.
  • FIG. 13 is a diagram showing a configuration of the processing apparatus 310 of the substrate processing apparatus 300 according to the present embodiment.
  • the processing apparatus 310 includes a droplet supply unit 311, a shape deformation unit 312, and a solvent removal unit 313.
  • the configuration of the shape deforming unit 312 is different from the above embodiments.
  • the configurations of the droplet supply unit 311 (droplet discharge unit 311a) and the solvent removal unit 313 (ultrasound irradiation unit 313a, heating unit 313b, and atmosphere adjustment unit 313c) are the same as those of the droplet supply unit 11 of the first embodiment.
  • the configuration of the solvent removal unit 13 is the same as each other.
  • a source electrode and a drain electrode that form a thin film transistor as a transistor element are formed, and the source electrode is upstream ( ⁇ ) in the transport direction (X direction) of the substrate S.
  • the thin film forming region is set so as to include a part of the source electrode and a part of the drain electrode, and the drain electrode is disposed on the downstream side (+ X side) in the transport direction of the substrate S. This is the same as the first embodiment.
  • the shape deforming part 312 includes an airflow action part 312a.
  • the airflow action unit 312a blows the gas AR against the surface Sa of the substrate S in the ⁇ X direction, for example. Thereby, the airflow action unit 312a can cause the airflow to act on the droplet Q.
  • the airflow action unit 312a deforms the droplet Q so as to extend in the direction of the airflow ( ⁇ X direction) by causing the airflow to act on the droplet Q.
  • the blowing direction of the gas AR by the airflow action unit 312a may be the + X direction. In this case, the droplet Q is deformed so as to extend in the + X direction.
  • the airflow action unit 312a can adjust the strength of the airflow by adjusting the ejection pressure and the ejection amount of the gas AR to be ejected.
  • the ejection pressure and ejection amount of the gas AR are included in, for example, the moving distance and moving speed of the droplet Q by the transport of the substrate S until it passes through the airflow action unit 312a, the concentration and viscosity of the droplet Q, and the droplet Q. It is set based on the type of solvent, the type of organic semiconductor material, the dimension in the deformation direction of the region in which the droplet Q is to be deformed (the dimension in the X direction of the thin film formation region Pg), and the like.
  • the optimum value of the ejection pressure and the ejection amount of the gas AR can be obtained in advance by experiments or simulations.
  • the control unit CONT controls the droplet discharge unit 311 a of the droplet supply unit 311 to apply a predetermined amount to a plurality of thin film formation regions on the processing surface Sa of the substrate S.
  • the droplet Q is discharged (supply process).
  • the droplet Q is disposed at the + X side end of the thin film formation region so as to overlap a part of the drain electrode.
  • the control unit CONT controls the first roller R1, the second roller R2, the third roller R3, and the fourth roller R4 to transport the substrate S in the + X direction.
  • the control unit CONT controls the air flow action unit 312a to spray the gas AR in the ⁇ X direction as shown in FIG. .
  • an airflow in the ⁇ X direction is applied to the droplet Q. Due to this air flow, the droplet Q is deformed so as to flow toward the ⁇ X side (deformation step). Due to the deformation of the droplet Q, the droplet Q flows from the drain electrode to the source electrode side.
  • optimum values for the ejection pressure and ejection amount of the gas AR are set. Therefore, when the droplet Q reaches the second roller R2 by the transport of the substrate S, the droplet Q spreads over the entire thin film formation region so as to overlap a part of the source electrode. By deforming the droplet Q to flow from the drain electrode side to the source electrode side in this way, the orientation of the crystal of the solvent contained in the droplet Q can be easily aligned in the flow direction (X direction), and the structure is different. An isotropic is formed.
  • the substrate S is transported in the + X direction, and the droplet Q is moved to the solvent removal unit 313.
  • the control unit CONT controls at least one of the ultrasonic irradiation unit 313a and the heating unit 313b to remove the solvent from the droplet Q having a deformed shape as shown in FIG.
  • a semiconductor thin film F is formed (removal process).
  • the droplet Q is solvent from the source electrode side ( ⁇ X side) that is the tip side in the deformation direction ( ⁇ X direction) toward the drain electrode side (+ X side) that is the base side in the deformation direction. Will be removed. Therefore, the crystal of the organic semiconductor material contained in the droplet Q grows in the + X direction from the source electrode side to the drain electrode side, and the organic semiconductor material is crystallized in one direction (+ X direction). Thus, by crystallizing the organic semiconductor material in the + X direction, an organic semiconductor thin film F having a configuration in which charges easily flow in the X direction can be obtained.
  • the processing apparatus 310 can cause an air stream to act on the droplet Q by spraying the gas AR in the ⁇ X direction, for example, on the surface Sa of the substrate S. Since the airflow action unit 312a is provided, the droplet Q can be deformed so as to extend in the direction of the airflow. Thereby, it becomes possible to manufacture the organic semiconductor thin film F with high electrical characteristics.
  • FIG. 17 is a diagram showing a configuration of the processing apparatus 410 of the substrate processing apparatus 400 according to the present embodiment.
  • the processing apparatus 410 includes a droplet supply unit 411, a shape deformation unit 412, and a solvent removal unit 413.
  • the configuration of the shape deforming portion 412 is different from those in the above embodiments.
  • the configurations of the droplet supply unit 411 (droplet discharge unit 411a) and the solvent removal unit 413 (ultrasound irradiation unit 413a, heating unit 413b, and atmosphere adjustment unit 413c) are the same as the droplet supply unit 411 of the first embodiment.
  • the configuration of the solvent removal unit 413 is the same as each other.
  • the shape deforming unit 412 deforms the shape of the droplet Q arranged on the processing surface Sa of the substrate S.
  • the shape deforming unit 412 includes a first roller R1, a second roller R2, a third roller R3, a shape detecting unit 412a, and an inclination adjusting unit 412b.
  • the first roller R1 rotates in contact with the back surface Sb of the substrate S.
  • the second roller R2 is disposed on the downstream side (+ X side) in the direction (transport direction: + X direction) in which the substrate S is transported with respect to the first roller R1, and contacts the surface Sa to be processed of the substrate S. Rotate.
  • the second roller R2 has a contact portion that comes into contact with one end portion (for example, + Y side end portion) in the short direction of the substrate S and the substrate S.
  • a contact portion that comes into contact with the other end portion in the short-side direction (for example, the ⁇ Y side end portion) and a shaft portion that connects both contact portions are provided.
  • the second roller R2 is disposed on the ⁇ Z side with respect to the first roller R1.
  • a first roller R1 substrate S positioned between the second roller R2 is an inclined portion Sl downstream side is inclined at a predetermined angle theta t on the -Z side. Inclined portion Sl is conveyed in a tilted at an angle theta t.
  • the third roller R3 is arranged at the same position as the second roller R2 and the Z coordinate.
  • the third roller R3 transports the substrate S between the second roller R2 so that the substrate S is in a posture parallel to the XY plane.
  • a fourth roller R4 is provided on the downstream side (+ X side) of the third roller R3.
  • the fourth roller R4 is disposed at the same position as the first roller R1 and the Z coordinate.
  • the arrangement of the fourth roller R4 is not limited to the illustrated position, and may be arranged at another position.
  • the shape detection unit 412a detects the extension state of the droplet Q deformed in the inclined portion Sl.
  • the extension state of the droplet Q is, for example, the extension amount (elongation speed) of the droplet Q per unit time.
  • the shape detection unit 412a for example, an imaging device that images the droplet Q, such as a CCD camera, is used.
  • the shape detection unit 412a can transmit the detection result to the control unit CONT.
  • the inclination adjusting unit 412b adjusts the positions of the second roller R2 and the third roller R3 in the Z direction under the control of the control unit CONT.
  • the inclination adjusting unit 412b has a drive mechanism (not shown) that moves the second roller R2 and the third roller R3 in the Z direction, such as a motor mechanism and an air cylinder mechanism (not shown).
  • the first roller R1 whose position in the Z direction is fixed, the second roller R2 whose position in the Z direction is variable, and the inclination adjusting unit 412b are configured such that the droplet Q flows on the substrate S by gravity.
  • An inclined portion for inclining the substrate S is formed.
  • Tilt adjustment section 412b by moving the second roller R2 and the third roller R3 in the Z direction, to adjust the inclination angle theta t of the inclined portion Sl.
  • the flow rate of the droplet Q is adjustable.
  • the flow rate of the droplet Q varies depending on the concentration of the organic semiconductor material contained in the droplet Q, for example.
  • Tilt adjustment section 412b by adjusting the inclination angle theta t of the inclined portion Sl in accordance with the concentration of the organic semiconductor material, it is possible to adjust the flow rate of the droplets Q. Note that the inclination angle theta t per tension of the droplet Q, advance experiments and simulations to previously obtain the optimum value by, stores the optimum value to the control unit CONT.
  • the control unit CONT controls the droplet discharge unit 411a of the droplet supply unit 411 to control the surface of the substrate S on the processing target Sa.
  • a predetermined amount of droplet Q is ejected to a plurality of thin film formation regions (supplying step). At this time, the droplet Q is disposed at the ⁇ X side end of the thin film formation region so as to overlap a part of the drain electrode as shown in FIG. 12B.
  • the controller CONT transports the substrate S in the + X direction using the first roller R1, the second roller R2, the third roller R3, and the fourth roller R4. At this time, it is set to a preset angular inclination angle theta t of the inclined portion Sl of the substrate S (for example, theta 1).
  • the droplet Q when the droplet Q reaches the shape deforming portion 412 due to the transport of the substrate S, the droplet Q is deformed so that the droplet Q flows on the processing surface Sa of the substrate S to the + X side along the direction of gravity by the action of gravity. (Deformation process).
  • the control unit CONT controls the shape detection unit 412a to detect the extension state of the droplet Q, and transmits the detection result to the control unit CONT.
  • the extension state is different for each droplet Q.
  • the inclination angle of the inclined portion S1 is constant, when the droplet Q reaches the second roller R2, depending on the state of the droplet Q, the entire thin film formation region extends.
  • the droplet Q extends beyond the thin film formation region.
  • the control unit CONT based on the detection result by the shape detection unit 412a, to adjust the inclination angle theta t of the inclined portion Sl of the substrate S. For example, the control unit CONT selects the value corresponding to the detection result by the shape detection unit 412a among the pre-stored optimum value, to adjust the inclination angle theta t to approach the selected value.
  • the present embodiment by adjusting the inclination angle theta t of the inclined portion Sl, and a configuration capable of adjusting the flow rate of the droplets Q. Therefore, even when the state of the droplet Q (eg, viscosity, content concentration of the organic semiconductor material) is different, a thin film of the organic semiconductor material can be formed with high accuracy.
  • the state of the droplet Q eg, viscosity, content concentration of the organic semiconductor material
  • the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and appropriate modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
  • the case where the organic semiconductor thin film F is formed as a thin film has been described as an example.
  • the present invention is not limited to this.
  • the same explanation can be applied to the case of forming other types of thin films (for example, a thin film constituting an organic EL layer).
  • the heating unit may be configured to be movable in at least one of the X direction, the Y direction, and the Z direction. For example, it may be configured to move in the + X direction so as to follow the movement of the droplet Q.
  • the configuration in which the substrate S is transported using the two rollers of the first roller and the second roller in the shape deforming portion has been described as an example.
  • the configuration is not limited thereto.
  • a stage may be provided in the shape deforming portion, and the substrate S may be transported in a state of being placed on the stage.
  • a buffer unit that bends the substrate S on the upstream side and the downstream side of the stage in the transport direction of the substrate S (so that no tension is applied) may be disposed.
  • the substrate processing apparatus of this embodiment has the same configuration as the substrate processing apparatus 100 of the first embodiment shown in FIG. In this embodiment, it is assumed that an exposure apparatus is provided as the processing apparatus 510 of the substrate processing apparatus, and apparatuses that perform processes before and after that (photosensitive layer forming process, photosensitive layer developing process, etc.) are provided in-line as necessary. It is done.
  • the substrate processing unit 3 of the present embodiment is provided with an alignment camera (not shown) that cooperates with a processing apparatus 510 as an exposure apparatus.
  • the alignment camera individually detects, for example, alignment marks (not shown) formed along each of the ⁇ Y side edge and the + Y side edge of the substrate S. The detection result by the alignment camera is transmitted to the control unit CONT.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a configuration of the processing device 510.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a configuration of a part of the surface Sa of the substrate S to be processed. *
  • the processing apparatus 510 includes a material supply unit 511, a light irradiation unit 512, a droplet supply unit 513, and a solvent removal unit 514.
  • the processing apparatus 510 forms an organic semiconductor thin film on the processing surface Sa of the substrate S.
  • a source electrode Es and a drain electrode Ed that form a thin film transistor as a transistor element are formed on the surface Sa to be processed of the substrate S.
  • the source electrode Es is arranged on the upstream side ( ⁇ X side) in the transport direction (X direction) of the substrate S, and the drain electrode Ed is transported of the substrate S. It is arranged downstream in the direction (+ X side).
  • the thin film formation region Pg is a region where the organic semiconductor thin film is formed.
  • the thin film formation region Pg is formed so as to include a part of the source electrode Es and a part of the drain electrode Ed.
  • the organic semiconductor thin film is formed so as to overlap with part of the source electrode Es and part of the drain electrode Ed.
  • the thin film formation region Pg may have a shape other than a rectangle (eg, a circle, an ellipse, a polygon, or a combination thereof).
  • the material supply unit 511 supplies a material whose structure is changed by light irradiation to the surface Sa to be processed of the substrate S.
  • examples of such materials include silane coupling agents, surfactants used for self-assembled monolayers (SAMs), polyimide-based materials known as liquid crystal vertical alignment agents, and the like. Is mentioned.
  • These materials may be used alone or in combination of a plurality of types.
  • these materials When these materials are irradiated with light such as ultraviolet rays, the molecular structure thereof changes and becomes lyophilic with respect to, for example, an organic solvent.
  • a surfactant is used among the above materials.
  • the material supply unit 511 has an application unit 511 a that applies the above-described material to the processing surface Sa of the substrate S.
  • the application unit 511a applies the above-described material so as to have a predetermined thickness with respect to, for example, a region on the source electrode Es and the region where the drain electrode Ed is not located in the thin film formation region Pg on the surface Sa to be processed.
  • the light irradiation unit 512 is arranged on the downstream side (+ X side) in the transport direction (+ X direction) of the substrate S with respect to the material supply unit 511.
  • the light irradiation unit 512 irradiates the material layer 15 formed on the processing surface Sa of the substrate S with light.
  • the light irradiation unit 512 includes a stage roller 512 a that supports the substrate S, and an ultraviolet irradiation unit 512 b that irradiates the material layer 15 with ultraviolet rays as light.
  • the stage roller 512a is formed in, for example, a cylindrical shape or a columnar shape, and is provided to be rotatable around the Y axis.
  • the stage roller 512a supports the back surface Sb of the substrate S by its outer peripheral surface (circumferential surface).
  • the ultraviolet irradiation unit 512b irradiates ultraviolet rays toward the surface Sa to be processed of the substrate S supported by the stage roller 512a.
  • the ultraviolet irradiation unit 512b irradiates the ultraviolet rays so that the ultraviolet rays are incident at a predetermined incident angle ⁇ on the material layer 15 on the substrate S supported by being curved along the outer peripheral surface of the stage roller 512a.
  • the ultraviolet irradiation unit 512b irradiates the ultraviolet rays UV in the direction ( ⁇ X direction) toward the transport direction (+ X direction) of the substrate S. That is, the ultraviolet irradiation unit 512b irradiates the ultraviolet rays UV in a direction ( ⁇ X direction) opposite to the transport direction (+ X direction) of the substrate S. Further, for example, a rotation mechanism (not shown) that rotates the ultraviolet irradiation unit 512b around the ⁇ Y axis is provided, and the change of the position of the ultraviolet irradiation unit 512b around the ⁇ Y axis is controlled by the control of the control unit CONT. Can be adjusted.
  • UV light irradiated from the UV irradiation unit 512b is, for example, slit-shaped laser light having a longitudinal direction in the Y direction.
  • the optical path length of the ultraviolet rays in the X direction can be set to, for example, about several mm from the viewpoint of maintaining the angle ⁇ .
  • the ultraviolet ray was mentioned as an example and demonstrated as light, it is not restricted to this.
  • light energy (wavelength) corresponding to the material can be irradiated. It is also possible to adjust the amount of light applied to the material layer 15 by adjusting the conveyance speed of the substrate S.
  • the droplet supply unit 513 supplies the droplet Q to the processing surface Sa of the substrate S.
  • the droplet supply unit 513 is disposed on the downstream side (+ X side) in the transport direction (+ X direction) of the substrate S with respect to the light irradiation unit 512.
  • the droplet Q includes a thin film material to be formed on the substrate S and a solvent thereof. Examples of the material contained in the droplet Q include organic semiconductor materials such as silylethyne-substituted pentacene. Moreover, as a solvent contained in the droplet Q, organic solvents, such as toluene, are mentioned, for example.
  • the droplet supply unit 513 includes a droplet discharge unit 13 a that discharges the droplet Q.
  • the droplet discharge section 13a discharges a predetermined amount of droplet Q to the thin film formation region Pg shown in FIG.
  • the droplet discharge unit 13a can discharge the droplet Q so as to hang on the thin film formation region Pg. Examples of the droplet discharge unit 13a include a configuration in which the droplet Q is discharged by an inkjet method.
  • the solvent removing unit 514 is disposed on the downstream side (+ X side) in the transport direction (+ X direction) of the substrate S with respect to the droplet supply unit 513.
  • the solvent removal unit 514 includes an ultrasonic irradiation unit 514a, a heating unit 514b, and an atmosphere adjustment unit 514c.
  • the solvent removal unit 514 removes the solvent from the droplet Q supplied to the substrate S using at least one of the ultrasonic irradiation unit 514a and the heating unit 514b.
  • the solvent removal unit 514 may include a drying unit that dries the droplets Q.
  • the ultrasonic irradiation unit 514 a is disposed on the surface Sa to be processed Sa side (+ Z side) of the substrate S.
  • the ultrasonic irradiation unit 514a irradiates the droplet Q with ultrasonic waves from the surface Sa to be processed Sa.
  • the ultrasonic irradiation unit 514a separates the solvent contained in the droplets Q by ultrasonic energy.
  • the heating unit 514b is disposed on the back surface Sb side ( ⁇ Z side) of the substrate S.
  • the heating unit 514 b heats the droplet Q from the back surface Sb side of the substrate S.
  • the heating unit 514b evaporates the solvent contained in the droplets Q by heat energy.
  • the atmosphere adjusting unit 514c adjusts the atmosphere around the droplet Q.
  • the atmosphere adjustment unit 514c for example, a chamber device or the like is used.
  • the atmosphere adjustment unit 514c can adjust the atmosphere around the droplet Q to a nitrogen atmosphere.
  • the atmosphere adjustment part 13c can be adjusted to the atmosphere according to the kind of solvent.
  • the atmosphere adjusting unit 514c is provided with a gas supply unit and an exhaust unit (not shown).
  • the atmosphere around the droplet Q is desired by adjusting the type of gas supplied from the gas supply unit to the periphery of the droplet Q, the supply amount, the supply timing, the exhaust amount by the exhaust unit, the exhaust timing, etc. Can be adjusted to the atmosphere.
  • an adjustment mechanism (not shown) that can adjust the entire atmosphere of the processing apparatus 510 is provided, and the adjustment mechanism adjusts the entire atmosphere of the processing apparatus 510 so that the atmosphere around the droplet Q can be adjusted. It may be a configuration.
  • the solvent removing unit 514 is configured to remove the solvent from the droplet Q by allowing the atmosphere adjusting unit 514c to naturally vaporize the solvent of the droplet Q under the room temperature environment or under reduced pressure. May be.
  • the solvent removing unit 514 may have a configuration including an ultraviolet irradiation unit (not shown) that irradiates the droplet Q with ultraviolet rays. In this case, after removing the solvent from the droplet Q, the droplet Q after removal of the solvent can be cured by ultraviolet energy.
  • the substrate processing apparatus of the present embodiment configured as described above manufactures display elements (electronic devices) such as organic EL elements and liquid crystal display elements by a roll method under the control of the control unit CONT.
  • display elements electronic devices
  • CONT control unit
  • a belt-like substrate S wound around a roller (not shown) is attached to the substrate supply unit 2.
  • the controller CONT controls the rotation of a roller (not shown) so that the substrate S is sent out from the substrate supply unit 2 from this state.
  • the control part CONT controls the said board
  • the control unit CONT controls the substrate supply unit 2 and the substrate recovery unit 4 so that the processing surface Sa of the substrate S can be continuously transferred to the substrate processing unit 3.
  • the control unit CONT controls the transfer device 20 of the substrate processing unit 3 between the time when the substrate S is sent out from the substrate supply unit 2 and the time when the substrate recovery unit 4 takes up the substrate S, thereby transferring the substrate S to the substrate processing unit 3.
  • the display device components are sequentially formed on the target surface Sa of the substrate S by controlling the processing device 510 while appropriately transporting the substrate.
  • the control unit CONT controls the coating unit 511a to apply a predetermined amount of material to a part of the plurality of thin film formation regions Pg on the processing surface Sa of the substrate S. .
  • the material layer 15 is formed on the surface Sa to be processed of the substrate S. That is, a material whose molecular structure is changed by irradiation with ultraviolet rays UV can be applied in layers on the surface of the thin film formation region Pg of the substrate S.
  • the control unit CONT controls the transport roller 500R to transport the substrate S in the + X direction, and arranges the material layer 15 on the stage roller 512a of the light irradiation unit 512. Thereafter, as shown in FIG. 21, the control unit CONT controls the material layer 15 to emit the ultraviolet UV at an incident angle ⁇ by controlling the ultraviolet radiation to be emitted from the ultraviolet irradiating unit 512b.
  • FIG. 22 and 23 are diagrams showing changes in the molecular structure when the material layer 15 is irradiated with ultraviolet rays UV.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating a state of the material layer 15 before being irradiated with the ultraviolet rays UV.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating a state of the material layer 15 after being irradiated with ultraviolet rays UV.
  • FIG. 24 is a diagram schematically showing changes in the film thickness and area of the material layer 15 before and after the material layer 15 is irradiated with ultraviolet rays UV.
  • the molecules M of the material (surfactant) constituting the material layer 15 stand at an angle close to perpendicular to the surface Sa to be processed of the substrate S, for example. It is in the state.
  • the material layer 15 is non-lyophilic (eg, lyophobic) with respect to a liquid such as an organic solvent. Therefore, if the droplet Q is dropped on the material layer 15, the droplet Q does not spread.
  • the molecules M are tilted in the incident direction of the ultraviolet rays UV.
  • the molecules M are inclined at an angle ⁇ with respect to the vertical direction of the surface Sa to be processed of the substrate S.
  • a material layer 15 having an anisotropic molecular structure is formed, and the material layer 15 has lyophilicity with respect to a liquid such as an organic solvent.
  • the material layer 15 that has been irradiated with ultraviolet rays UV has a molecular structure that changes to become a lyophilic layer 16 that has lyophilicity with respect to the liquid of the organic solvent. That is, the material layer 15 applied to the surface of the thin film formation region Pg can be given anisotropy by irradiating the ultraviolet ray UV from an inclined direction.
  • each molecule M is inclined at an angle ⁇ from a state of being substantially perpendicular to the surface Sa to be processed of the substrate S. Therefore, as shown in FIG. 24, the lyophilic layer 16 is thinner than the material layer 15, and the lyophilic layer 16 has a larger area in plan view than the material layer 15.
  • the substrate S is transported in the + X direction, and the lyophilic layer 16 is moved to the ⁇ Z side of the droplet discharge unit 13a.
  • the droplet Q is ejected from the droplet ejecting portion 13a, and the droplet Q is dropped on the lyophilic layer 16.
  • the droplet Q is arranged at the + X side end of the lyophilic layer 16 as shown in FIG. As a result, the droplet Q is disposed at the + X side end of the thin film formation region Pg so as to overlap a part of the drain electrode Ed.
  • the lyophilic layer 16 is lyophilic with respect to the organic solvent. Therefore, the droplet Q arranged on the lyophilic layer 16 tends to spread over the entire surface of the lyophilic layer 16. Accordingly, the droplet Q is deformed so as to spread from the + X side end of the lyophilic layer 16 to the ⁇ X side as shown in FIG. As a result, as shown in FIG. 28, the droplet Q spreads over the entire lyophilic layer 16.
  • the droplet Q spreads over the entire thin film formation region Pg so as to overlap a part of the source electrode Es, and a droplet is formed between the drain electrode Ed and the source electrode Es. Connected by Q.
  • the orientation of the solvent crystals contained in the droplet Q can be easily aligned in the flow direction ( ⁇ X direction). Structural anisotropy is formed.
  • the substrate S is transported in the + X direction, and the droplet Q is moved to the solvent removal unit 514.
  • the control unit CONT controls at least one of the ultrasonic irradiation unit 514a and the heating unit 514b in the solvent removal unit 514 to remove the solvent from the droplet Q having a deformed shape, A semiconductor thin film F is formed (removal process).
  • the ultrasonic wave irradiation unit 514a irradiates the droplet Q with ultrasonic waves from the surface Sa to be processed Sa, and thereby the solvent contained in the droplet Q by the energy of the ultrasonic waves. Is separated. Further, the control unit CONT controls the heating unit 514b to heat the droplet Q from the back surface Sb side of the substrate S, whereby the solvent contained in the droplet Q is evaporated by the energy of heat.
  • the droplet Q is directed from the source electrode Es side ( ⁇ X side) that is the tip side in the deformation direction ( ⁇ X direction) toward the drain electrode Ed side (+ X side) that is the base side in the deformation direction.
  • the solvent is removed. Therefore, as shown in FIG. 31, the crystal of the organic semiconductor material contained in the droplet Q grows in the + X direction from the source electrode Es side to the drain electrode Ed side, and the organic semiconductor material is unidirectional (+ X direction). It will crystallize.
  • the crystal growth direction of the organic semiconductor material can be adjusted by adjusting the incident angle ⁇ of the ultraviolet ray UV.
  • control unit CONT may control the atmosphere adjusting unit 514c so that the solvent removing unit 514 has a room temperature environment, and the solvent of the droplet Q may be naturally evaporated in this environment.
  • the control unit CONT controls the ultraviolet removing unit to remove the solvent from the droplet Q, and then cures the organic semiconductor thin film F with ultraviolet energy. Let Through the above steps, the organic semiconductor thin film F is formed between the source electrode Es and the drain electrode Ed.
  • the processing apparatus 510 is a processing apparatus 510 that forms an organic semiconductor thin film on the surface Sa to be processed of the substrate S, and the structure of the substrate S is changed by being irradiated with ultraviolet rays UV.
  • the material layer 15 on which the material to be formed is irradiated with ultraviolet rays UV to change the material layer 15 into the lyophilic layer 16, and the solvent droplet Q containing the material of the organic semiconductor thin film Since the liquid drop supply unit 513 that supplies the lyophilic layer 16 and the removal unit 14 that removes the solvent from the liquid droplet Q supplied to the lyophilic layer 16 are provided, the organic semiconductor thin film F having high electrical characteristics is manufactured. It becomes possible.
  • the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and appropriate modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
  • the case where the organic semiconductor thin film F is formed as a thin film has been described as an example.
  • the present invention is not limited to this.
  • the same explanation can be applied to the case of forming other types of thin films (for example, a thin film constituting an organic EL layer).
  • the heating unit may be configured to be movable in at least one of the X direction, the Y direction, and the Z direction. For example, it may be configured to move in the + X direction so as to follow the movement of the droplet Q.
  • Ultraviolet irradiation unit 513 Droplet supply unit 513a ... Droplet discharge unit 514 . Solvent removal unit 514a ... Ultrasonic irradiation unit 514b ... Heating unit 514c ... atmosphere adjusting part 15 ... material layer 16 ... lyophilic layer

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Abstract

 薄膜形成装置は、基板の表面に薄膜を形成する薄膜形成装置であって、薄膜の材料を含んだ溶媒の液滴を基板の表面に供給する供給部と、基板の表面上における液滴の形状を一方向から他方向に向けて伸びるように変形させる形状変形部と、一方向から他方向に向けて伸びた液滴から溶媒を取り除く除去部とを備える。

Description

薄膜形成装置及び薄膜形成方法
 本発明は、薄膜形成装置及び薄膜形成方法に関する。
 本願は、2012年10月19日に出願された日本国特願2012-231876号及び2012年10月19日に出願された日本国特願2012-231877号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 ディスプレイ装置などの表示装置を構成する表示素子として、例えば液晶表示素子、有機エレクトロルミネッセンス(有機EL)素子、電子ペーパに用いられる電気泳動素子などが知られている。これらの素子が組み込まれるディスプレーパネル等の電子デバイスを作製する手法の1つとして、例えばロール・トゥ・ロール方式(以下、単に「ロール方式」と表記する)と呼ばれる手法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
 ロール方式は、基板供給側のローラーに巻かれた1枚のシート状の基板を送り出すと共に、送り出された基板を基板回収側のローラーで巻き取りながら基板を搬送し、基板が送り出されてから巻き取られるまでの間に、電子デバイス(表示画素回路、ドライバ回路、配線等など)の為の表示回路やドライバ回路などのパターンを基板上に順次形成する手法である。近年では、例えばトランジスタを構成する半導体層などの薄膜を形成する処理装置が提案されている。
国際公開第2008/129819号
 上記のようなロール方式においては、電気的特性の高い薄膜を製造可能とする技術が要望されている。
 本発明の態様は、電気的特性の高い薄膜を製造することが可能な薄膜形成装置及び薄膜形成方法を提供することを目的とする。
 本発明の第一の態様に従えば、基板の表面に薄膜を形成する薄膜形成装置であって、薄膜の材料を含んだ溶媒の液滴を基板の表面に供給する供給部と、基板の表面上における液滴の形状を一方向から他方向に向けて伸びるように変形させる形状変形部と、一方向から他方向に向けて伸びた液滴から溶媒を取り除く除去部とを備える薄膜形成装置が提供される。
 本発明の第二の態様に従えば、基板の表面に薄膜を形成する薄膜形成方法であって、薄膜の材料を含んだ溶媒の液滴を基板の表面に供給する供給工程と、基板の表面上における液滴の形状を一方向から他方向に向けて伸びるように変形させる変形工程と、一方向から他方向に向けて伸びた液滴から溶媒を取り除く除去工程とを備える薄膜形成方法が提供される。
 本発明の第三の態様に従えば、基板の表面上で、薄膜トランジスタのドレイン電極とソース電極とを含むように設定される膜形成領域内に、半導体薄膜を形成する薄膜形成方法であって、前記半導体薄膜の材料を含んだ溶媒の液滴を、前記膜形成領域の一部に供給する供給工程と、前記膜形成領域の一部に供給された前記液滴を、前記ドレイン電極と前記ソース電極との間での結晶化の方向に沿って伸ばすように変形させる変形工程と、前記変形させられた前記液滴から前記溶媒を取り除く除去工程と、を備える薄膜形成方法が提供される。
 本発明の第四の態様に従えば、基板の表面に薄膜を形成する薄膜形成装置であって、基板上において、光の照射を受けて構造変化する材料が形成された領域に対して、光を照射する光照射部と、薄膜の材料を含む溶媒の液滴を領域に供給する供給部と、領域に供給された液滴から溶媒を除去する除去部とを備える薄膜形成装置が提供される。
 本発明の第五の態様に従えば、基板の表面に薄膜を形成する薄膜形成方法であって、基板上において、光の照射を受けて構造変化する材料が形成された領域に対して、光を照射する光照射工程と、薄膜の材料を含む溶媒の液滴を領域に供給する供給工程と、領域に供給された液滴から溶媒を除去する除去工程とを備える薄膜形成方法が提供される。
 本発明の第六の態様に従えば、薄膜トランジスタを構成するドレイン電極とソース電極とを含むように基板上に設定される膜形成領域内に、半導体薄膜を形成する薄膜形成方法であって、前記膜形成領域の表面が、異方性を持った分子構造の状態になるように処理する第1の工程と、前記半導体薄膜の材料を含んだ溶媒の液滴を、前記膜形成領域に供給する第2の工程と、前記膜形成領域に供給された前記液滴から前記溶媒を除去する第3の工程と、を含む薄膜形成方法。
 本発明の態様によれば、電気的特性の高い薄膜を製造することが可能となる。
 本発明の別の態様によれば、高精度のパターンを形成することが可能となる。
本発明の第一実施形態に係る基板処理装置の構成を示す図である。 本実施形態に係る処理装置の構成を示す図である。 本実施形態に係る基板の被処理面の一部の構成を示す図である。 本実施形態に係る処理装置の一部の構成を示す図である。 液滴の傾きについて示す図である。 液滴の傾きについて示す図である。 本実施形態に係る処理装置の動作を示す図である。 本実施形態に係る処理装置の動作を示す図である。 本実施形態に係る処理装置の動作を示す図である。 本実施形態に係る処理装置の動作による基板の被処理面の状態を示す図である。 本実施形態に係る処理装置の動作による基板の被処理面の状態を示す図である。 本実施形態に係る処理装置の動作による基板の被処理面の状態を示す図である。 本実施形態に係る処理装置の動作による基板の被処理面の状態を示す図である。 本発明の第二実施形態に係る処理装置の構成を示す図である。 本実施形態に係る処理装置の動作を示す図である。 本実施形態に係る処理装置の動作による基板の被処理面の状態を示す図である。 本実施形態に係る処理装置の動作による基板の被処理面の状態を示す図である。 本実施形態に係る処理装置の動作による基板の被処理面の状態を示す図である。 本実施形態に係る処理装置の動作による基板の被処理面の状態を示す図である。 本発明の第三実施形態に係る処理装置の構成を示す図である。 本実施形態に係る処理装置の動作を示す図である。 本実施形態に係る処理装置の動作を示す図である。 本実施形態に係る処理装置の動作を示す図である。 本発明の第四実施形態に係る処理装置の構成を示す図である。 本発明の第五実施形態に係る処理装置の構成を示す図である。 本実施形態に係る基板の被処理面の一部の構成を示す図である。 本実施形態に係る処理装置の動作を示す図である。 本実施形態に係る処理装置の動作を示す図である。 本実施形態に係る材料層の分子構造を示す図である。 本実施形態に係る材料層の分子構造を示す図である。 本実施形態に係る材料層の層厚の変化を示す図である。 本実施形態に係る処理装置の動作を示す図である。 本実施形態に係る処理装置によって親液層上に配置された液滴の状態を示す図である。 本実施形態に係る処理装置によって親液層上に配置された液滴の状態を示す図である。 本実施形態に係る処理装置によって親液層上に配置された液滴の状態を示す図である。 本実施形態に係る処理装置の動作を示す図である。 本実施形態に係る処理装置によって親液層上に配置された液滴の状態を示す図である。 本実施形態に係る処理装置によって親液層上に配置された液滴の状態を示す図である。
 以下、図面を参照して、本実施の形態を説明する。 
 [第一実施形態] 
 図1は、第一実施形態に係る基板処理装置100の構成を示す模式図である。 
 図1に示すように、基板処理装置100は、帯状の基板(例えば、帯状のフィルム部材)Sを供給する基板供給部2と、基板Sの表面(被処理面)Saに対して処理を行う基板処理部3と、基板Sを回収する基板回収部4と、これらの各部を制御する制御部CONTと、を有している。
 基板処理部3は、基板供給部2から基板Sが送り出されてから、基板回収部4によって基板Sが回収されるまでの間に、基板Sの表面に各種処理を実行するための基板処理装置100を備える。この基板処理装置100は、基板S上に例えば有機EL素子、液晶表示素子等の表示パネル(電子デバイス)を形成する場合に用いることができる。
 なお、本実施形態では、図1に示すようにXYZ座標系を設定し、以下では適宜このXYZ座標系を用いて説明を行う。XYZ座標系は、例えば、水平面に沿ってX軸及びY軸が設定され、鉛直方向に沿って上向きにZ軸が設定される。また、基板処理装置100は、全体としてX軸に沿って、そのマイナス側(-X軸側)からプラス側(+X軸側)へ基板Sを搬送する。その際、帯状の基板Sの幅方向(短尺方向)は、Y軸方向に設定される。
 基板処理装置100において処理対象となる基板Sとしては、例えば樹脂フィルムやステンレス鋼などの箔(フォイル)を用いることができる。例えば、樹脂フィルムは、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、エチレンビニル共重合体樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、セルロース樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂、などの材料を用いることができる。
 基板Sは、例えば200℃程度の熱を受けても寸法が変わらないように熱膨張係数が小さい方が好ましい。例えば、無機フィラーを樹脂フィルムに混合して熱膨張係数を小さくすることができる。無機フィラーの例としては、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナ、酸化ケイ素などが挙げられる。また、基板Sはフロート法等で製造された厚さ100μm程度の極薄ガラスの単体、或いはその極薄ガラスに上記樹脂フィルムやアルミ箔を貼り合わせた積層体であっても良い。
 基板Sの幅方向(短尺方向)の寸法は例えば1m~2m程度に形成されており、長さ方向(長尺方向)の寸法は例えば10m以上に形成されている。勿論、この寸法は一例に過ぎず、これに限られることは無い。例えば、基板SのY方向の寸法が1m以下又は50cm以下であっても構わないし、2m以上であっても構わない。また、基板SのX方向の寸法が10m以下であっても構わない。
 基板Sは、例えば1mm以下の厚みを有し、可撓性を有する。ここで可撓性とは、基板に自重程度の力を加えても剪断したり破断したりすることはなく、前記基板を撓めることが可能な性質をいう。また、自重程度の力によって屈曲する性質も可撓性に含まれる。また、上記可撓性は、前記基板の材質、大きさ、厚さ、又は温度などの環境、等に応じて変わる。なお、基板Sとしては、1枚の帯状の基板を用いても構わないが、複数の単位基板を接続して帯状に形成される構成としても構わない。
 基板供給部2は、例えばロール状に巻かれた基板Sを基板処理部3に向けて送り出し、基板Sを基板処理部3内に供給する。この場合、基板供給部2には、基板Sを巻きつける軸部及びこの軸部を回転させる回転駆動装置が設けられる。さらに基板供給部2は、例えばロール状に巻かれた状態の基板Sを覆うカバー部を備える構成であっても構わない。なお、基板供給部2は、ロール状に巻かれた基板Sを送り出す機構に限定されず、帯状の基板Sをその長さ方向に順次送り出す機構(例えばニップ式の駆動ローラー等)を含むものであればよい。
 基板回収部4は、基板処理部3が備える基板処理装置100を通過した基板Sを、例えばロール状に巻きとって回収する。基板回収部4には、基板供給部2と同様に、基板Sを巻きつけるための軸部及びこの軸部を回転させる回転駆動源、回収した基板Sを覆うカバー部などが設けられている。なお、基板処理部3において基板Sがパネル状に切断される場合などには、例えば基板Sを重ねた状態で回収するなど、ロール状に巻いた状態とは異なる状態で基板Sを回収する構成であっても構わない。
 基板処理部3は、基板供給部2から供給される基板Sを基板回収部4へ搬送すると共に、搬送の過程で基板Sの被処理面Saに対して処理を行う。基板処理部3は、基板Sの被処理面Saに対して加工処理を行なう処理装置10及び加工処理の形態に対応した条件で基板Sを送る搬送ローラーR等を含む搬送装置20を有している。本明細書において処理装置10は、加工処理装置と称してもよい。
 処理装置10は、基板Sの被処理面Saに対して、例えば有機EL素子を形成するための各種装置を有している。このような装置としては、例えば被処理面Sa上に隔壁を形成するためのインプリント方式等の隔壁形成装置、電極を形成するための電極形成装置、発光層を形成するための発光層形成装置などが挙げられる。より具体的には、液滴塗布装置(例えばインクジェット型塗布装置など)、成膜装置(例えば鍍金装置、蒸着装置、スパッタリング装置など)、露光装置、現像装置、表面改質装置、洗浄装置などが挙げられる。これらの各装置は、基板Sの搬送経路に沿って適宜設けられ、フレキシブル・ディスプレーのパネル等が、所謂ロール・ツー・ロール方式で生産可能となっている。本実施形態では、処理装置10として、例えば薄膜形成装置を例に挙げて説明する。
 搬送装置20は、基板処理部3内において基板Sを基板供給部2から基板回収部3へ案内する複数の案内ローラーR(図1では、2つのローラーのみを例示)を有している。案内ローラーRは、基板Sの搬送経路に沿って配置されている。複数の案内ローラーRのうち少なくとも一つの案内ローラーRには、回転駆動機構(不図示)が取り付けられている。本実施形態において、搬送装置20における搬送経路の長さは、例えば全長数百メートル程度となっている。本明細書において、案内ローラーRを搬送ローラーと称してもよい。
 図2は、処理装置10の構成を示す図である。図3は、基板Sの被処理面Saの一部の構成を示す図である。 
 図2に示すように、処理装置10は、液滴供給部11、形状変形部12及び溶媒除去部13を有している。
 液滴供給部11は、液滴Qを基板Sの被処理面Saに供給する。この液滴Qは、基板Sに形成する薄膜の材料とその溶媒とを含んでいる。液滴供給部11は、液滴Qを吐出する液滴吐出部11aを有している。以下、薄膜として例えば有機半導体薄膜を形成する場合を説明する。この場合、液滴Qに含まれる材料としては、例えばシリルエチン置換ペンタセンなどの有機半導体材料が挙げられる。また、液滴Qに含まれる溶媒としては、例えばトルエンなどの有機溶剤が挙げられる。
 図3に示すように、液滴吐出部11aは、基板Sの被処理面Sa上の複数の薄膜形成領域Pgに対して所定量の液滴Qを吐出可能である。液滴吐出部11aとしては、例えばインクジェット方式によって液滴Qを吐出する構成や、電子スプレー方式によって液滴Qを吐出する構成などが挙げられる。
 図3に示すように、基板Sの被処理面Saには、トランジスタ素子としての薄膜トランジスタを構成するソース電極Esとドレイン電極Edとが形成されている。本実施形態では、ソース電極Es及びドレイン電極Edのうち、ソース電極Esが基板Sの搬送方向(X方向)の上流側(-X側)に配置されており、ドレイン電極Edが基板Sの搬送方向の下流側(+X側)に配置されている。
 薄膜形成領域Pgは、ソース電極Esの一部とドレイン電極Edの一部とを含むようにそれぞれ矩形状に設定されている。この薄膜形成領域Pgには、有機半導体薄膜がソース電極Esの一部及びドレイン電極Edの一部にそれぞれ重なるように配置される。薄膜形成領域Pgは、矩形以外の形状(例、円形、楕円形、多角形若しくはこれらの組み合わせ)であっても良い。
 形状変形部12は、基板Sの被処理面Saに配置された液滴Qの形状を変形させる。形状変形部12は、第一ローラー12a及び第二ローラー12bを有している。第一ローラー12aは、基板Sの被処理面Saに接触して回転する。第一ローラー12aは、不図示の駆動部の駆動力によって回転する構成であっても良いし、他のローラーの駆動力に追従して駆動する構成であっても良い。図4は、第一ローラー12aの構成を示す斜視図である。図4に示すように、第一ローラー12aは、接触部12c、接触部12d及び軸部12eを備えている。本実施形態において、第一ローラー12a及び第二ローラー12bは、液滴Qが重力によって基板S上を流れるように基板Sを傾ける傾斜部と称してもよい。
 接触部12c及び接触部12dは、外周面(円周面)及び2つの側面を備える円板状部材で形成されている。接触部12c及び接触部12dは、外周面(円周面)が基板Sに接触した状態でY軸周りに回転することで、基板Sに対して回転方向に搬送力を付与する。接触部12cは、基板Sの短手方向の一方の端部(例えば+Y側端部)に対して接触する。接触部12dは、基板Sの短手方向の他方の端部(例えば-Y側端部)に接触する。
 接触部12c及び接触部12dは、接触部12cの側面と接触部12dの側面とがY方向で対向するように配置されている。また、接触部12cと被処理面Saとが接触する位置と、接触部12dと被処理面Saとが接触する位置とは、X方向及びZ方向において位置が揃っている。接触部12c及び接触部12dは、同一の径となるように形成されている。この状態で、接触部12c及び接触部12dは、軸部12eによって連結されている。
 軸部12eは、円柱状若しくは円筒状に形成されている。軸部12eは、軸線方向がY軸に平行になるように配置されている。軸部12eの+Y側端部は、接触部12cの側面の中心部に接続されている。軸部12eの-Y側端部は、接触部12dの側面の中心部に接続されている。軸部12eは、接触部12c及び接触部12dの径よりも小さい径となるように形成されている。
 接触部12c及び接触部12dが基板Sの被処理面Saに接触した場合、基板Sの被処理面Saと軸部12eとの間には隙間が形成される。この隙間は、液滴吐出部11aにおいて吐出され、基板Sの被処理面Sa上に配置された液滴Qが、軸部12eに接触せずに通過可能となるように形成されている。
 したがって、本実施形態では、接触部12c及び接触部12dの径と、軸部12eの径との差が、液滴Qの高さ(基板Sの被処理面Saを基準としたZ方向の液滴Qの寸法)よりも大きくなるように、接触部12cの径、接触部12dの径及び軸部12eの径のそれぞれが設定されている。
 また、図2に示すように、第二ローラー12bは、第一ローラー12aに対して基板Sが搬送される方向(搬送方向:+X方向)の下流側(+X側)に配置されており、基板Sの裏面Sbに接触して回転する。第二ローラー12bは、第一ローラー12aと同様に、不図示の駆動部の駆動力によって回転する構成であっても良いし、他のローラーの駆動力に追従して駆動する構成であっても良い。 
 なお、第一ローラー12a、第二ローラー12bを、ローラーから気体を発生させる非接触式ガイドローラーで構成し、基板Sの被処理面Saと、第一ローラー12a及び第二ローラー12bとの間に空気層を形成して、基板Sを非接触で搬送してもよい。
 この第二ローラー12bは、第一ローラー12aに対して+Z側に配置されている。第一ローラー12aと第二ローラー12bとの間に位置する基板Sの部分は、下流側が+Z側に所定の角度θで傾いている。以下、第一ローラー12aと第二ローラー12bとの間に位置する基板Sの部分を傾斜部分Slと表記する。傾斜部分Slは、角度θで傾いた状態で搬送される。
 溶媒除去部13は、超音波照射部13a、加熱部13b及び雰囲気調整部13cを有している。溶媒除去部13は、超音波照射部13a及び加熱部13bのうち少なくとも一方を用いて、形状が変形した液滴Qから溶媒を取り除く。溶媒除去部13は、液滴Qを乾燥させる乾燥部を有してもよい。
 超音波照射部13aは、基板Sの被処理面Sa側(+Z側)に配置されている。超音波照射部13aは、液滴Qに対して基板Sの被処理面Sa側から超音波を照射する。超音波照射部13aは、超音波のエネルギーにより、液滴Qに含まれる溶媒を分離させる。加熱部13bは、基板Sの裏面Sb側(-Z側)に配置されている。加熱部13bは、基板Sの裏面Sb側から液滴Qを加熱する。加熱部13bは、熱のエネルギーにより、液滴Qに含まれる溶媒を蒸発させる。
 雰囲気調整部13cは、液滴Qの周囲の雰囲気を調整する。雰囲気調整部13cとしては、例えばチャンバー装置などが用いられる。雰囲気調整部13cは、液滴Qの周囲の雰囲気を窒素雰囲気に調整することができる。なお、雰囲気調整部13cは、溶媒の種類に応じた雰囲気に調整することができる。雰囲気調整部13cには、不図示の気体供給部及び排気部が設けられている。気体供給部から液滴Qの周囲に対して供給する気体の種類、供給量、供給のタイミング、排気部による排気量、排気のタイミングなどを調整することにより、液滴Qの周囲の雰囲気を所望の雰囲気に調整することができる。
 なお、処理装置10の全体の雰囲気を調整可能な調整機構(不図示)を設け、この調整機構が処理装置10の全体の雰囲気を調整することで液滴Qの周囲の雰囲気を調整可能とする構成であっても良い。
 なお、溶媒除去部13は、雰囲気調整部13cにより液滴Qの周囲を室温環境下あるいは減圧下として液滴Qの溶媒を自然に気化させることで、液滴Qから溶媒を除去する構成であってもよい。また、溶媒除去部13は、液滴Qに対して紫外線を照射する紫外線照射部(不図示)を有する構成であっても良い。この場合、液滴Qから溶媒を除去した後、紫外線のエネルギーにより溶媒除去後の液滴Qを硬化させることができる。
 溶媒除去部13の+X側には、第三ローラーR3及び第四ローラーR4が配置されている。第三ローラーR3は、第二ローラー12bとZ座標が同一の位置に配置されている。第三ローラーR3は、基板SがXZ平面に平行な姿勢となるように第二ローラー12bとの間で基板Sを搬送する。
 第四ローラーR4は、第一ローラー12aとZ座標が同一の位置に配置されている。第四ローラーR4の配置は図示の位置に限られず、他の位置に配置されていても構わない。
 図5A及び図5Bは、基板Sの被処理面Sa上に液滴Qが配置された状態で基板Sを傾けた場合の前後の変化を示す図である。図5Aは基板Sを傾ける前、図5Bは基板Sを傾けた後、の様子をそれぞれ示している。
 図5Aに示すように、基板Sを傾ける前は、基板Sの被処理面Sa上に配置された液滴Qは、変形することなく安定した状態で配置される。これに対して、図5Bに示すように、基板Sが傾けられると、液滴Qは、重力の作用により、基板Sの被処理面Saを重力方向に沿って流れるように変形する。この変形により、液滴Qに含まれる溶媒の結晶の配向が流れの方向に揃いやすくなり、構造の異方性が形成される。
 例えば基板Sの被処理面Saに凹凸などの構造が形成されていたり、あるいは基板Sの被処理面Saが親液性や疎液性などの液滴Qに対する表面エネルギーを有していたりする場合、基板Sの被処理面Saとの界面における液滴Qでは、この表面エネルギーの影響を受けた方向に結晶が成長する。これに対して、基板Sの被処理面Saとの界面から離れた部分における液滴Qでは、結晶の成長方向は流れの影響を受けやすく、例えば流れの方向に揃いやすくなる。
 このように、形状変形部12は、第一ローラー12aと第二ローラー12bとを用いて基板SがX方向に対して+Z側に角度θだけ傾けた状態で基板Sを搬送する。このように、形状変形部12は、基板Sの被処理面Sa上における液滴の形状を+X側(一方向)から-X側(他方向)に向けて伸びるように変形させる。
 なお、基板Sを傾ける角度θについては、第一ローラー12a及び第二ローラー12bのX方向上における座標位置、第一ローラー12aと第二ローラー12bとの間を液滴Qが通過する時間、液滴Qの濃度や粘度、液滴Qに含まれる溶媒の種類や有機半導体材料の種類、液滴Qを変形させようとする領域の変形方向の寸法(薄膜形成領域PgのX方向の寸法)などに基づいて設定する。角度θの最適値については、予め実験やシミュレーションなどによって求めておくことができる。
 上記のように構成された基板処理装置100は、制御部CONTの制御により、ロール方式によって有機EL素子、液晶表示素子などの表示素子(電子デバイス)を製造する。以下、上記構成の基板処理装置100を用いて表示素子を製造する工程を説明する。
 まず、不図示のローラーに巻き付けられた帯状の基板Sを基板供給部2に取り付ける。制御部CONTは、この状態から基板供給部2から前記基板Sが送り出されるように、不図示のローラーの回転を制御する。そして、制御部CONTは、基板処理部3を通過した前記基板Sを、基板回収部4に設けられた不図示のローラーが巻き取るように制御する。制御部CONTが、この基板供給部2及び基板回収部4を制御することによって、基板Sの被処理面Saを基板処理部3に対して連続的に搬送することができる。
 制御部CONTは、基板Sが基板供給部2から送り出されてから基板回収部4で巻き取られるまでの間に、基板処理部3の搬送装置20を制御して基板Sを前記基板処理部3内で適宜搬送させつつ、処理装置10を制御して表示素子の構成要素を基板Sの被処理面Saに順次形成させる。
 一例として、基板Sにソース電極Es及びドレイン電極Edが形成された状態で、ソース電極Esとドレイン電極Edとの間の薄膜形成領域Pgに有機半導体薄膜を形成する動作を説明する。
 図6に示すように、制御部CONTは、液滴供給部11の液滴吐出部11aを制御して、基板Sの被処理面Sa上の複数の薄膜形成領域Pgに対して所定量の液滴Qを吐出させる(供給工程)。このとき、図9Aに示すように、液滴Qがドレイン電極Edの一部に重なるように、液滴Qが薄膜形成領域Pgの+X側端部に配置される。
 次に、制御部CONTは、第一ローラー12a、第二ローラー12b、第三ローラーR3及び第四ローラーR4を制御して基板Sを+X方向に搬送する。基板Sの搬送により液滴Qが基板Sの傾斜部分Slに到達すると、重力の作用により、図7に示すように、液滴Qが基板Sの被処理面Saを重力方向に沿って-X側に流れるように変形する(変形工程)。液滴Qの変形により、図9Bに示すように、液滴Qはドレイン電極Edからソース電極Es側に流れていく。
 上記のように、基板Sを傾ける角度θの最適値が設定されている。そのため、基板Sの搬送により液滴Qが第二ローラー12bに到達すると、図9Cに示すように、液滴Qがソース電極Esの一部に重なるように薄膜形成領域Pgの全体に広がった状態となる。このように液滴Qをドレイン電極Ed側からソース電極Es側へ流すように変形させることで、液滴Qに含まれる溶媒の結晶の配向が流れの方向(X方向)に揃いやすくなり、構造の異方性が形成される。
 その後、図8に示すように、制御部CONTの制御により、基板Sが+X方向に搬送され、液滴Qは溶媒除去部13へ移動される。制御部CONTは、溶媒除去部13において、超音波照射部13a及び加熱部13bのうち少なくとも一方を制御して、形状が変形した液滴Qから溶媒を除去させ、有機半導体薄膜Fを形成する(除去工程)。
 例えば、制御部CONTが超音波照射部13aを制御して液滴Qに対して基板Sの被処理面Sa側から超音波を照射することで、超音波のエネルギーによって液滴Qに含まれる溶媒が分離する。また、制御部CONTが加熱部13bを制御して基板Sの裏面Sb側から液滴Qを加熱させることで、熱のエネルギーによって液滴Qに含まれる溶媒が蒸発する。
 この動作により、液滴Qは、変形方向(-X方向)の先端側であるソース電極Es側(-X側)から、変形方向の根元側であるドレイン電極Ed側(+X側)へ向けて溶媒が除去されていく。このため、図9Dに示すように、液滴Qに含まれる有機半導体材料の結晶は、ソース電極Es側からドレイン電極Ed側へ向けて+X方向に成長し、有機半導体材料は一方向(+X方向)に結晶化されていく。このように有機半導体材料を+X方向に結晶化させることにより、X方向に電荷が流れやすい構成の有機半導体薄膜Fが得られる。
 なお、制御部CONTが雰囲気調整部13cを制御して、溶媒除去部13を室温環境とし、この環境下で液滴Qの溶媒を自然に気化させるようにしても良い。また、溶媒除去部13に紫外線除去部が設けられている場合、制御部CONTは紫外線除去部を制御して、液滴Qから溶媒を除去させた後、紫外線のエネルギーにより有機半導体薄膜Fを硬化させる。以上の工程を経て、ソース電極Esとドレイン電極Edとの間に、有機半導体薄膜Fが形成される。
 以上のように、本実施形態によれば、基板Sの被処理面Saに有機半導体薄膜を形成する処理装置10は、有機半導体薄膜の材料を含んだ溶媒の液滴Qを基板Sの被処理面Saに供給する液滴供給部11と、基板Sの被処理面Sa上における液滴Qの形状を+X側から-X側に向けて伸びるように、即ちドレイン電極Edとソース電極Esとの隙間を跨ぐように変形させる形状変形部12と、+X側から-X側に向けて伸びた液滴Qから溶媒を取り除く溶媒除去部13とを備える。そのため、電気的特性の高い有機半導体薄膜Fを製造することが可能となる。
 また、本実施形態によれば、基板Sの被処理面Saに有機半導体薄膜Fを形成する薄膜形成方法は、有機半導体薄膜Fの材料を含んだ溶媒の液滴Qを基板Sの被処理面Saに供給する供給工程と、基板Sの被処理面Sa上における液滴Qの形状を+X側から-X側に向けて伸びるように、即ちドレイン電極Edとソース電極Esとの隙間を跨ぐように変形させる変形工程と、+X側から-X側に向けて伸びた液滴Qから溶媒を取り除く除去工程とを備える。そのため、電気的特性の高い有機半導体薄膜Fを基板Sに対して高精度に製造可能となる。
 [第二実施形態] 
 次に、本発明の第二実施形態を説明する。 
 図10は、本実施形態に係る基板処理装置200の処理装置210の構成を示す図である。
 図10に示すように、処理装置210は、液滴供給部211、形状変形部212及び溶媒除去部213を有している。
 溶媒除去部213の構成(超音波照射部213a、加熱部213b及び雰囲気調整部213c)は、第一実施形態の溶媒除去部13の構成と同一である。
 液滴供給部211は、液滴Qを基板Sの被処理面Saに供給する。液滴供給部211は、液滴Qを吐出する液滴吐出部211aを有している。液滴吐出部211aは、基板Sの被処理面Sa上の複数の薄膜形成領域Pg(図12A~図12D等参照)に対して所定量の液滴Qを吐出可能である。
 図12A~図12Dに示すように、基板Sの被処理面Saには、トランジスタ素子としての薄膜トランジスタを構成するソース電極Esとドレイン電極Edとが形成されている。本実施形態では、ソース電極Es及びドレイン電極Edのうち、ソース電極Esが基板Sの搬送方向(X方向)の下流側(+X側)に配置されており、ドレイン電極Edが基板Sの搬送方向の上流側(-X側)に配置されている点で、第一実施形態とは異なっている。
 図10に示すように、形状変形部212は、基板Sの被処理面Saに配置された液滴Qの形状を変形させる。形状変形部212は、第一ローラー212a及び第二ローラー212bを有している。第一ローラー212aは、基板Sの裏面Sbに接触して回転する。第二ローラー212bは、第一ローラー212aに対して基板Sが搬送される方向(搬送方向:+X方向)の下流側(+X側)に配置されており、基板Sの被処理面Saに接触して回転する。第二ローラー212bは、上記第一実施形態における第一ローラー12aと同様に、基板Sの短手方向の一方の端部(例えば+Y側端部)に対して接触する接触部と、基板Sの短手方向の他方の端部(例えば-Y側端部)に対して接触する接触部と、両接触部を連結する軸部とを備えている。本実施形態において、第一ローラー212a及び第二ローラー212bは、液滴Qが重力によって基板S上を流れるように基板Sを傾ける傾斜部と呼ばれてもよい。
 第二ローラー212bの2つの接触部が基板Sの被処理面Saに接触した場合、基板Sの被処理面Saと軸部との間には隙間が形成される。この隙間は、液滴吐出部211aにおいて吐出され、基板Sの被処理面Sa上に配置された液滴Qが、軸部に接触せずに通過可能となるように形成されている。
 また、図10に示すように、第二ローラー212bは、第一ローラー212aに対して-Z側に配置されている。第一ローラー212aと第二ローラー212bとの間に位置する基板Sの部分は、下流側が-Z側に所定の角度θで傾いた傾斜部分Slとなる。傾斜部分Slは、角度θで傾いた状態で搬送される。
 基板Sを傾ける角度θについては、第一ローラー212a及び第二ローラー212bのX方向上における座標位置、第一ローラー212aと第二ローラー212bとの間を液滴Qが通過する時間、液滴Qの濃度や粘度、液滴Qに含まれる溶媒の種類や有機半導体材料の種類、液滴Qを変形させようとする領域の変形方向の寸法(薄膜形成領域PgのX方向の寸法)などに基づいて設定する。角度θの最適値については、予め実験やシミュレーションなどによって求めておくことができる。
 次に、上記のように構成された処理装置210を用いて、基板Sにソース電極Es及びドレイン電極Edが形成された状態で、ソース電極Esとドレイン電極Edとの間の薄膜形成領域Pgに有機半導体薄膜を形成する動作を説明する。
 まず、制御部CONTは、液滴供給部211の液滴吐出部211aを制御して、基板Sの被処理面Sa上の複数の薄膜形成領域Pgに対して所定量の液滴Qを吐出させる(供給工程)。このとき、図12Aに示すように、液滴Qがドレイン電極Edの一部に重なるように、液滴Qが薄膜形成領域Pgの-X側端部に配置される。
 次に、制御部CONTは、第一ローラー212a、第二ローラー212b、第三ローラーR3及び第四ローラーR4を制御して、基板Sを+X方向に搬送する。基板Sの搬送により液滴Qが基板Sの傾斜部分Slに到達すると、重力の作用により、図11に示すように、液滴Qが基板Sの被処理面Saを重力方向に沿って+X側に流れるように変形する(変形工程)。液滴Qの変形により、図12Bに示すように、液滴Qはドレイン電極Edからソース電極Es側に+X方向に流れていく。
 上記のように、基板Sを傾ける角度θの最適値が設定されている。そのため、基板Sの搬送により液滴Qが第二ローラー212bに到達すると、図12Cに示すように、液滴Qがソース電極Esの一部に重なるように薄膜形成領域Pgの全体に広がった状態となる。このように液滴Qをドレイン電極Ed側からソース電極Es側へ流すように変形させることで、液滴Qに含まれる溶媒の結晶の配向が流れの方向(X方向)に揃いやすくなり、構造の異方性が形成される。
 その後、制御部CONTの制御により、基板Sが+X方向に搬送され、液滴Qはが溶媒除去部213へ移動される。制御部CONTは、溶媒除去部213において、超音波照射部213a及び加熱部213bのうち少なくとも一方を制御して、形状が変形した液滴Qから溶媒を除去させ、有機半導体薄膜Fを形成する(除去工程)。
 以上の動作により、液滴Qは、変形方向(+X方向)の先端側であるソース電極Es側(+X側)から、変形方向の根元側であるドレイン電極Ed側(-X側)へ向けて溶媒が除去されていく。このため、図12Dに示すように、液滴Qに含まれる有機半導体材料の結晶は、ソース電極Es側からドレイン電極Ed側へ向けて-X方向に成長し、有機半導体材料は一方向(-X方向)に結晶化されていく。このように有機半導体材料を-X方向に結晶化させることにより、X方向に電荷が流れやすい構成の有機半導体薄膜Fが得られる。
 以上のように、本実施形態に係る処理装置210は、有機半導体薄膜の材料を含んだ溶媒の液滴Qを基板Sの被処理面Saに供給する液滴供給部211と、基板Sの被処理面Sa上における液滴Qの形状を-X側から+X側に向けて伸びるように、即ちドレイン電極Edとソース電極Esとの隙間を跨ぐように変形させる形状変形部212と、-X側から+X側に向けて伸びた液滴Qから溶媒を取り除く溶媒除去部213とを備えるので、液滴Qの形状を変形させる方向が第一実施形態とは異なる場合であっても、電気的特性の高い有機半導体薄膜Fを製造することが可能となる。
 [第三実施形態] 
 次に、本発明の第三実施形態を説明する。 
 図13は、本実施形態に係る基板処理装置300の処理装置310の構成を示す図である。
 図13に示すように、処理装置310は、液滴供給部311、形状変形部312及び溶媒除去部313を有している。本実施形態では、形状変形部312の構成が上記各実施形態とは異なっている。なお、液滴供給部311(液滴吐出部311a)及び溶媒除去部313(超音波照射部313a、加熱部313b及び雰囲気調整部313c)の構成は、第一実施形態の液滴供給部11及び溶媒除去部13の構成とそれぞれ同一である。
 また、基板Sの被処理面Saの構成について、トランジスタ素子としての薄膜トランジスタを構成するソース電極とドレイン電極とが形成されており、ソース電極が基板Sの搬送方向(X方向)の上流側(-X側)に配置され、ドレイン電極が基板Sの搬送方向の下流側(+X側)に配置され、ソース電極の一部とドレイン電極の一部とを含むように薄膜形成領域が設定されている点で第一実施形態と同様である。
 本実施形態に係る形状変形部312は、気流作用部312aを有する。気流作用部312aは、基板Sの被処理面Saに対して、例えば-X方向に気体ARを吹き付ける。これにより、気流作用部312aは、液滴Qに対して気流を作用させることが可能となっている。気流作用部312aは、液滴Qに気流を作用させることにより、液滴Qを気流の方向(-X方向)に伸びるように変形させる。なお、気流作用部312aによる気体ARの吹き付け方向は、+X方向としても構わない。この場合、液滴Qは+X方向に伸びるように変形する。
 気流作用部312aは、噴出する気体ARの噴出圧や噴出量を調整することにより、気流の強さを調整可能である。気体ARの噴出圧や噴出量については、例えば気流作用部312aを通過するまでの基板Sの搬送による液滴Qの移動距離や移動速度、液滴Qの濃度や粘度、液滴Qに含まれる溶媒の種類や有機半導体材料の種類、液滴Qを変形させようとする領域の変形方向の寸法(薄膜形成領域PgのX方向の寸法)などに基づいて設定する。気体ARの噴出圧や噴出量の最適値については、予め実験やシミュレーションなどによって求めておくことができる。
 次に、本実施形態に係る処理装置310を用いて基板Sに有機半導体の薄膜を形成する動作を説明する。 
 まず、図14に示すように、制御部CONTは、液滴供給部311の液滴吐出部311aを制御して、基板Sの被処理面Sa上の複数の薄膜形成領域に対して所定量の液滴Qを吐出させる(供給工程)。このとき液滴Qは、ドレイン電極の一部に重なるように薄膜形成領域の+X側端部に配置される。
 次に、制御部CONTは、第一ローラーR1、第二ローラーR2、第三ローラーR3及び第四ローラーR4を制御して、基板Sを+X方向に搬送する。基板Sの搬送により、液滴Qが形状変形部312の-X側に到達すると、図15に示すように、制御部CONTは気流作用部312aを制御して、-X方向に気体ARを吹き付ける。このようにして、液滴Qに対して-X方向の気流を作用させる。この気流により、液滴Qは、-X側に流れるように変形する(変形工程)。液滴Qの変形により、液滴Qはドレイン電極からソース電極側に流れていく。
 上記のように、気体ARの噴出圧や噴出量の最適値が設定されている。そのため、基板Sの搬送により液滴Qが第二ローラーR2に到達すると、液滴Qがソース電極の一部に重なるように薄膜形成領域の全体に広がった状態となる。このように液滴Qをドレイン電極側からソース電極側へ流すように変形させることで、液滴Qに含まれる溶媒の結晶の配向が流れの方向(X方向)に揃いやすくなり、構造の異方性が形成される。
 その後、制御部CONTの制御により、基板Sが+X方向に搬送され、液滴Qは溶媒除去部313へ移動される。制御部CONTは、溶媒除去部313において、超音波照射部313a及び加熱部313bのうち少なくとも一方を制御して、図16に示すように、形状が変形した液滴Qから溶媒を除去させ、有機半導体薄膜Fを形成する(除去工程)。
 以上の動作により、液滴Qは、変形方向(-X方向)の先端側であるソース電極側(-X側)から、変形方向の根元側であるドレイン電極側(+X側)へ向けて溶媒が除去されていく。このため、液滴Qに含まれる有機半導体材料の結晶はソース電極側からドレイン電極側へ向けて+X方向に成長し、有機半導体材料は一方向(+X方向)に結晶化されていく。このように有機半導体材料を+X方向に結晶化させることにより、X方向に電荷が流れやすい構成の有機半導体薄膜Fが得られる。
 以上のように、本実施形態に係る処理装置310は、基板Sの被処理面Saに対して例えば-X方向に気体ARを吹き付けることにより、液滴Qに対して気流を作用させることが可能な気流作用部312aを有するので、液滴Qを気流の方向に伸びるように変形させることができる。これにより、電気的特性の高い有機半導体薄膜Fを製造することが可能となる。
 [第四実施形態] 
 次に、本発明の第四実施形態を説明する。 
 図17は、本実施形態に係る基板処理装置400の処理装置410の構成を示す図である。
 図17に示すように、処理装置410は、液滴供給部411、形状変形部412及び溶媒除去部413を有している。本実施形態では、形状変形部412の構成が上記各実施形態とは異なっている。なお、液滴供給部411(液滴吐出部411a)及び溶媒除去部413(超音波照射部413a、加熱部413b及び雰囲気調整部413c)の構成は、第一実施形態の液滴供給部411及び溶媒除去部413の構成とそれぞれ同一である。
 形状変形部412は、基板Sの被処理面Saに配置された液滴Qの形状を変形させる。形状変形部412は、第一ローラーR1、第二ローラーR2、第三ローラーR3、形状検出部412a及び傾斜調整部412bを有している。
 第一ローラーR1は、基板Sの裏面Sbに接触して回転する。第二ローラーR2は、第一ローラーR1に対して基板Sが搬送される方向(搬送方向:+X方向)の下流側(+X側)に配置されており、基板Sの被処理面Saに接触して回転する。第二ローラーR2は、上記第一実施形態における第一ローラー12aと同様に、基板Sの短手方向の一方の端部(例えば+Y側端部)に対して接触する接触部と、基板Sの短手方向の他方の端部(例えば-Y側端部)に対して接触する接触部と、両接触部を連結する軸部とを備えている。
 また、第二ローラーR2は、第一ローラーR1に対して-Z側に配置されている。第一ローラーR1と第二ローラーR2との間に位置する基板Sは、下流側が-Z側に所定の角度θで傾いた傾斜部分Slとなる。傾斜部分Slは、角度θで傾いた状態で搬送される。
 第三ローラーR3は、第二ローラーR2とZ座標が同一の位置に配置されている。第三ローラーR3は、基板SがXY平面に平行な姿勢となるように第二ローラーR2との間で基板Sを搬送する。
 第三ローラーR3の下流側(+X側)には、第四ローラーR4が設けられている。第四ローラーR4は、第一ローラーR1とZ座標が同一の位置に配置されている。第四ローラーR4の配置は図示の位置に限られず、他の位置に配置されていても構わない。
 形状検出部412aは、傾斜部分Slにおいて変形する液滴Qの伸長状態を検出する。ここで、液滴Qの伸長状態は、例えば単位時間当たりの液滴Qの伸長量(伸長速度)である。形状検出部412aとしては、例えばCCDカメラなど、液滴Qを撮像する撮像装置などが用いられる。形状検出部412aは、検出結果を制御部CONTに送信可能である。
 傾斜調整部412bは、制御部CONTの制御により、第二ローラーR2及び第三ローラーR3のZ方向の位置を調整する。傾斜調整部412bは、不図示のモーター機構やエアシリンダ機構など、第二ローラーR2及び第三ローラーR3をZ方向に移動させる駆動機構(不図示)を有している。本実施形態において、Z方向の位置が固定された第一ローラーR1と、Z方向の位置が可変の第二ローラーR2、及び傾斜調整部412bは、液滴Qが重力によって基板S上を流れるように基板Sを傾ける傾斜部を構成する。
 傾斜調整部412bは、第二ローラーR2及び第三ローラーR3をZ方向に移動させることにより、傾斜部分Slの傾斜角度θを調整する。傾斜角度θを調整することで、液滴Qの流速が調整可能である。液滴Qの流速は、たとえば液滴Qに含まれ有機半導体材料の濃度に応じて異なる。傾斜調整部412bは、有機半導体材料の濃度に応じて傾斜部分Slの傾斜角度θを調整することで、液滴Qの流速を調整することができる。なお、液滴Qの伸長状態ごとの傾斜角度θについては、予め実験やシミュレーションなどによって最適値を求めておき、この最適値を制御部CONTに記憶させておく。
 上記構成の処理装置410を用いて基板Sに対して薄膜を形成する場合、制御部CONTは、液滴供給部411の液滴吐出部411aを制御して、基板Sの被処理面Sa上の複数の薄膜形成領域に対して所定量の液滴Qを吐出させる(供給工程)。このとき液滴Qは、先の図12Bのように、ドレイン電極の一部に重なるように薄膜形成領域の-X側端部に配置される。
 次に、制御部CONTは、第一ローラーR1、第二ローラーR2、第三ローラーR3及び第四ローラーR4を用いて基板Sを+X方向に搬送する。このとき、基板Sの傾斜部分Slの傾斜角度θを予め設定された角度(例えばθ)に設定しておく。この状態で、基板Sの搬送により液滴Qが形状変形部412に到達すると、重力の作用により、液滴Qが基板Sの被処理面Saを重力方向に沿って+X側に流れるように変形する(変形工程)。
 このとき、制御部CONTは、形状検出部412aを制御して液滴Qの伸長状態を検出させ、検出結果を制御部CONTに送信させる。例えば、液滴Qの粘度、有機半導体材料の含有濃度などが液滴Qごとに異なる場合には、伸長状態が液滴Qごとに異なってくる。このような場合に、傾斜部分Slの傾斜角度が一定であると、液滴Qが第二ローラーR2に到達したときに、液滴Qの状態によっては、薄膜形成領域の全体には伸びが届いていないケース、逆に、薄膜形成領域を超えて液滴Qが伸長していたりするケースなどが考えられる。
 一方、本実施形態においては、制御部CONTは、形状検出部412aによる検出結果に基づいて、基板Sの傾斜部分Slの傾斜角度θを調整する。例えば、制御部CONTは、予め記憶された最適値の中から形状検出部412aによる検出結果に対応する値を選択し、この選択した値に近づくように傾斜角度θを調整する。
 このように、本実施形態では、傾斜部分Slの傾斜角度θを調整することで、液滴Qの流速を調整することができる構成とした。そのため、液滴Qの状態(例、粘度、有機半導体材料の含有濃度など)が異なる場合であっても、有機半導体材料の薄膜を高精度に形成することができる。
 本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。 
 例えば、上記実施形態においては、薄膜として有機半導体薄膜Fを形成する場合を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。他の種類の薄膜(例、有機EL層を構成する薄膜など)を形成する場合においても同様の説明が可能である。
 また、上記実施形態においては、溶媒除去部に設けられる加熱部の位置を固定させて用いる構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。加熱部がX方向、Y方向及びZ方向の少なくとも一方向に移動可能な構成としても構わない。例えば、液滴Qの移動に追従するように+X方向に移動する構成であっても良い。
 また、上記実施形態においては、形状変形部において第一ローラー及び第二ローラーの2つのローラーを用いて基板Sを搬送する構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば形状変形部にステージが設けられ、基板Sがステージに載置された状態で搬送される構成であっても良い。この場合、基板Sの搬送方向においてステージの上流側及び下流側で基板Sを撓ませる(張力が掛からないようにする)バッファ部を配置させれば良い。
 [第五実施形態] 
 次に、本発明の第五実施形態を説明する。本実施形態において、上記の実施形態と同様の構成要素については、同じ符号を付してその説明を簡略化あるいは省略する。
 本実施形態の基板処理装置は、図1に示されている第一実施形態の基板処理装置100と同様の構成を有する。本実施形態では、基板処理装置の処理装置510として、露光装置が設けられるものとし、その前後の工程(感光層形成工程、感光層現像工程等)を担う装置も必要に応じてインライン化して設けられる。
 本実施形態の基板処理部3には、露光装置としての処理装置510と協働するアライメントカメラ(不図示)が設けられている。アライメントカメラは、例えば基板Sの-Y側端辺及び+Y側端辺のそれぞれに沿って形成されたアライメントマーク(不図示)を個別に検出する。アライメントカメラによる検出結果は、制御部CONTに送信される。
 図18は、処理装置510の構成を示す図である。図19は、基板Sの被処理面Saの一部の構成を示す図である。 
 図18に示すように、処理装置510は、材料供給部511、光照射部512、液滴供給部513及び溶媒除去部514を有している。処理装置510は、基板Sの被処理面Saに有機半導体薄膜を形成する。
 図19に示すように、基板Sの被処理面Saには、トランジスタ素子としての薄膜トランジスタを構成するソース電極Esとドレイン電極Edとが形成されている。本実施形態では、ソース電極Es及びドレイン電極Edのうち、ソース電極Esが基板Sの搬送方向(X方向)の上流側(-X側)に配置されており、ドレイン電極Edが基板Sの搬送方向の下流側(+X側)に配置されている。
 薄膜形成領域Pgは、上記の有機半導体薄膜が形成される領域である。薄膜形成領域Pgは、ソース電極Esの一部とドレイン電極Edの一部とを含むように形成されている。薄膜形成領域Pgには、有機半導体薄膜がソース電極Esの一部及びドレイン電極Edの一部にそれぞれ重なるように形成される。薄膜形成領域Pgは、矩形以外の形状(例、円形、楕円形、多角形若しくはこれらの組み合わせ)であっても良い。
 材料供給部511は、光の照射を受けて構造変化する材料を、基板Sの被処理面Saに供給する。このような材料としては、例えばシランカップリング剤や、自己組織化単分子膜(SAM:Self-Assembled Monolayer)などに用いられる界面活性剤、液晶の垂直配向剤として知られているポリイミド系材料などが挙げられる。
 これらの材料は、1種類のみを用いても構わないし、複数種類を組み合わせて用いても構わない。これらの材料は、例えば紫外線などの光の照射を受けると分子構造が変化し、例えば有機溶剤などに対して親液性を呈するようになる。以下、本実施形態では、上記材料のうち界面活性剤を用いる場合を例に挙げて説明する。
 図18に示すように、材料供給部511は、上記の材料を基板Sの被処理面Saに塗布する塗布部511aを有している。塗布部511aは、被処理面Sa上の薄膜形成領域Pg内で例えばソース電極Es上及びドレイン電極Edが位置しない領域に対して所定の厚さとなるように上記材料を塗布し、材料層15を形成する。
 光照射部512は、材料供給部511に対して基板Sの搬送方向(+X方向)の下流側(+X側)に配置されている。光照射部512は、基板Sの被処理面Saに形成された材料層15に対して光を照射する。光照射部512は、基板Sを支持するステージローラー512aと、材料層15に対して光として紫外線を照射する紫外線照射部512bとを有する。
 ステージローラー512aは、例えば円筒状又は円柱状に形成されており、Y軸周りに回転可能に設けられている。ステージローラー512aは、その外周面(円周面)によって基板Sの裏面Sbを支持する。
 紫外線照射部512bは、ステージローラー512aによって支持された基板Sの被処理面Saに向けて紫外線を照射する。紫外線照射部512bは、ステージローラー512aの外周面に沿って湾曲して支持された基板S上の材料層15に対して所定の入射角θで紫外線が入射されるように前記紫外線を照射する。
 紫外線照射部512bは、基板Sの搬送方向(+X方向)に対して向かう方向(-X方向)に紫外線UVを照射する。すなわち、紫外線照射部512bは、基板Sの搬送方向(+X方向)と反対向きの方向(-X方向)に紫外線UVを照射する。また、例えば紫外線照射部512bをθY軸周りに回転させる回転機構(不図示)を設けておき、制御部CONTの制御により紫外線照射部512bのθY軸周りの位置の変化を制御することで、紫外線の入射角θが調整可能である。
 紫外線照射部512bから照射される紫外線は、例えばY方向に長手方向を有するスリット状のレーザ光である。X方向における紫外線の光路長については、角度θを維持する観点から、例えば数mm程度に設定することができる。なお、光として紫外線を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば材料に応じた光のエネルギー(波長)を照射することが可能である。また、基板Sの搬送速度を調整することによって材料層15に対する光の照射量を調整することも可能である。
 液滴供給部513は、液滴Qを基板Sの被処理面Saに供給する。液滴供給部513は、光照射部512に対して基板Sの搬送方向(+X方向)の下流側(+X側)に配置されている。液滴Qは、基板Sに形成する薄膜の材料とその溶媒とを含んでいる。液滴Qに含まれる材料としては、例えばシリルエチン置換ペンタセンなどの有機半導体材料が挙げられる。また、液滴Qに含まれる溶媒としては、例えばトルエンなどの有機溶剤が挙げられる。
 液滴供給部513は、液滴Qを吐出する液滴吐出部13aを有している。液滴吐出部13aは、図19に示す薄膜形成領域Pgに対して所定量の液滴Qを吐出する。液滴吐出部13aは、液滴Qを薄膜形成領域Pgに垂らすように吐出可能である。液滴吐出部13aとしては、例えばインクジェット方式によって液滴Qを吐出する構成などが挙げられる。
 溶媒除去部514は、液滴供給部513に対して基板Sの搬送方向(+X方向)の下流側(+X側)に配置されている。溶媒除去部514は、超音波照射部514a、加熱部514b及び雰囲気調整部514cを有している。溶媒除去部514は、超音波照射部514a及び加熱部514bのうち少なくとも一方を用いて、基板Sに供給された液滴Qから溶媒を取り除く。溶媒除去部514は、液滴Qを乾燥させる乾燥部を有してもよい。
 超音波照射部514aは、基板Sの被処理面Sa側(+Z側)に配置されている。超音波照射部514aは、液滴Qに対して基板Sの被処理面Sa側から超音波を照射する。超音波照射部514aは、超音波のエネルギーにより、液滴Qに含まれる溶媒を分離させる。加熱部514bは、基板Sの裏面Sb側(-Z側)に配置されている。加熱部514bは、基板Sの裏面Sb側から液滴Qを加熱する。加熱部514bは、熱のエネルギーにより、液滴Qに含まれる溶媒を蒸発させる。
 雰囲気調整部514cは、液滴Qの周囲の雰囲気を調整する。雰囲気調整部514cとしては、例えばチャンバー装置などが用いられる。雰囲気調整部514cは、液滴Qの周囲の雰囲気を窒素雰囲気に調整することができる。なお、雰囲気調整部13cは、溶媒の種類に応じた雰囲気に調整することができる。雰囲気調整部514cには、不図示の気体供給部及び排気部が設けられている。気体供給部から液滴Qの周囲に対して供給する気体の種類、供給量、供給のタイミング、排気部による排気量、排気のタイミングなどを調整することにより、液滴Qの周囲の雰囲気を所望の雰囲気に調整することができる。
 なお、処理装置510の全体の雰囲気を調整可能な調整機構(不図示)を設け、この調整機構が処理装置510の全体の雰囲気を調整することで液滴Qの周囲の雰囲気を調整可能とする構成であっても良い。
 なお、溶媒除去部514は、雰囲気調整部514cにより液滴Qの周囲を室温環境下あるいは減圧下として液滴Qの溶媒を自然に気化させることで、液滴Qから溶媒を除去する構成であってもよい。また、溶媒除去部514は、液滴Qに対して紫外線を照射する紫外線照射部(不図示)を有する構成であっても良い。この場合、液滴Qから溶媒を除去した後、紫外線のエネルギーにより溶媒除去後の液滴Qを硬化させることができる。
 上記のように構成された本実施形態の基板処理装置は、制御部CONTの制御により、ロール方式によって有機EL素子、液晶表示素子などの表示素子(電子デバイス)を製造する。以下、上記構成の本実施形態の基板処理装置を用いて表示素子を製造する工程を説明する。
 まず、不図示のローラーに巻き付けられた帯状の基板Sを基板供給部2に取り付ける。制御部CONTは、この状態から基板供給部2から前記基板Sが送り出されるように、不図示のローラーの回転を制御する。そして、制御部CONTは、基板処理部3を通過した前記基板Sを、基板回収部4に設けられた不図示のローラーが巻き取るように制御する。制御部CONTが、この基板供給部2及び基板回収部4を制御することによって、基板Sの被処理面Saを基板処理部3に対して連続的に搬送することができる。
 制御部CONTは、基板Sが基板供給部2から送り出されてから基板回収部4で巻き取られるまでの間に、基板処理部3の搬送装置20を制御して基板Sを前記基板処理部3内で適宜搬送させつつ、処理装置510を制御して表示素子の構成要素を基板Sの被処理面Saに順次形成させる。
 一例として、基板Sにソース電極Es及びドレイン電極Edが形成された状態で、ソース電極Esとドレイン電極Edとの間の薄膜形成領域Pgに有機半導体薄膜を形成する動作を説明する。
 まず、図20に示すように、制御部CONTは、塗布部511aを制御して、基板Sの被処理面Sa上の複数の薄膜形成領域Pgの一部に対して所定量の材料を塗布させる。この動作により、基板Sの被処理面Saには材料層15が形成される。すなわち、紫外線UVの照射により分子構造が変化する材料を、基板Sの薄膜形成領域Pgの表面に層状に塗布することができる。
 材料層15が形成された後、制御部CONTは、搬送ローラー500Rなどを制御して基板Sを+X方向に搬送させ、光照射部512のステージローラー512a上に材料層15を配置させる。その後、制御部CONTは、図21に示すように、紫外線照射部512bから紫外線UVを射出させるように制御して、材料層15に対して入射角θで紫外線UVを照射させる。
 図22及び図23は、材料層15に対して紫外線UVを照射したときの分子構造の変化を示す図である。図22は、紫外線UVを照射する前の材料層15の状態を示す図である。図23は、紫外線UVを照射した後の材料層15の状態を示す図である。また、図24は、材料層15に対して紫外線UVを照射する前後における材料層15の膜厚及び面積の変化を模式的に示す図である。
 図22に示すように、紫外線UVを照射する前においては、材料層15を構成する材料(界面活性剤)の分子Mが、例えば基板Sの被処理面Saに対して垂直に近い角度で立った状態となっている。この場合、材料層15は、有機溶剤などの液体に対して非親液性(例、撥液性)となっている。したがって、仮に材料層15上に上記の液滴Qを滴下させた場合には、液滴Qが広がることは無い。
 これに対して、基板Sの被処理面Saに対して入射角θで紫外線UVを照射することにより、分子Mが紫外線UVの入射方向に向かうように傾く。この結果、図23に示すように、分子Mが基板Sの被処理面Saの垂直方向に対して角度θ傾いた状態となる。これにより、異方性を持った分子構造の材料層15が形成され、有機溶剤などの液体に対して材料層15は、親液性を有することになる。このように、紫外線UVの照射を受けた材料層15は、分子構造が変化し、有機溶剤の液体などに対して親液性を有する親液層16となる。すなわち、薄膜形成領域Pgの表面に塗布された材料層15に、傾いた方向から紫外線UVを照射して異方性を与えることができる。
 また、紫外線UVの照射の前後において、各分子Mは基板Sの被処理面Saにほぼ垂直に立った状態から角度θ傾いた状態となる。そのため、図24に示すように、材料層15の層厚よりも親液層16の層厚の方が薄くなり、材料層15よりも親液層16の方が平面視における面積が大きくなる。
 次に、制御部CONTの制御により、基板Sが+X方向に搬送され、親液層16は液滴吐出部13aの-Z側に移動される。その後、制御部CONTの制御により、図25に示すように、液滴吐出部13aから液滴Qが吐出され、親液層16上に液滴Qが垂らされる。制御部CONTの制御により、図26に示すように、親液層16の+X側端部に液滴Qが配置される。この結果、液滴Qは、ドレイン電極Edの一部に重なるように、薄膜形成領域Pgの+X側端部に配置される。
 親液層16は有機溶剤に対して親液性となっている。そのため、親液層16上に配置された液滴Qは、親液層16の全面に広がろうとする。したがって、液滴Qは、図27に示すように親液層16の+X側端部から-X側に広がるように変形する。その結果、図28に示すように液滴Qは親液層16の全体に広がった状態となる。
 このとき、図29に示すように、液滴Qは、ソース電極Esの一部に重なるように薄膜形成領域Pgの全体に広がった状態となり、ドレイン電極Edとソース電極Esとの間が液滴Qによって接続される。このように液滴Qをドレイン電極Ed側からソース電極Es側へ流すように変形させることで、液滴Qに含まれる溶媒の結晶の配向が流れの方向(-X方向)に揃いやすくなり、構造の異方性が形成される。
 その後、制御部CONTの制御により、基板Sが+X方向に搬送され、液滴Qが溶媒除去部514へ移動される。制御部CONTは、図30に示すように、溶媒除去部514において、超音波照射部514a及び加熱部514bのうち少なくとも一方を制御して、形状が変形した液滴Qから溶媒を除去させ、有機半導体薄膜Fを形成する(除去工程)。
 例えば、制御部CONTの制御によって、超音波照射部514aから液滴Qに対して基板Sの被処理面Sa側から超音波を照射することで、超音波のエネルギーによって液滴Qに含まれる溶媒が分離する。また、制御部CONTが加熱部514bを制御して基板Sの裏面Sb側から液滴Qを加熱することで、熱のエネルギーによって液滴Qに含まれる溶媒が蒸発する。
 この動作により、液滴Qは、変形方向(-X方向)の先端側であるソース電極Es側(-X側)から、変形方向の根元側であるドレイン電極Ed側(+X側)へ向けて溶媒が除去されていく。このため、図31に示すように、液滴Qに含まれる有機半導体材料の結晶はソース電極Es側からドレイン電極Ed側へ向けて+X方向に成長し、有機半導体材料は一方向(+X方向)に結晶化されていく。このように有機半導体材料を+X方向に結晶化させることにより、X方向に電荷が流れやすい構成の有機半導体薄膜Fが得られる。なお、紫外線UVの入射角θを調整することにより、有機半導体材料の結晶の成長方向を調整することができる。
 なお、制御部CONTが雰囲気調整部514cを制御して、溶媒除去部514を室温環境とし、この環境下で液滴Qの溶媒を自然に気化させるようにしても良い。また、溶媒除去部514に紫外線除去部が設けられている場合、制御部CONTは紫外線除去部を制御して、液滴Qから溶媒を除去させた後、紫外線のエネルギーにより有機半導体薄膜Fを硬化させる。以上の工程を経て、ソース電極Esとドレイン電極Edとの間に、有機半導体薄膜Fが形成される。
 以上のように、本実施形態に係る処理装置510は、基板Sの被処理面Saに有機半導体薄膜を形成する処理装置510であって、基板S上において、紫外線UVの照射を受けて構造変化する材料が形成された材料層15に対して、紫外線UVを照射して材料層15を親液層16へと変化させる紫外線照射部12と、有機半導体薄膜の材料を含む溶媒の液滴Qを親液層16に供給する液滴供給部513と、親液層16に供給された液滴Qから溶媒を除去する除去部14とを備えるので、電気的特性の高い有機半導体薄膜Fを製造することが可能となる。
 本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。 
 例えば、上記実施形態においては、薄膜として有機半導体薄膜Fを形成する場合を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。他の種類の薄膜(例、有機EL層を構成する薄膜など)を形成する場合においても同様の説明が可能である。
 また、上記実施形態においては、溶媒除去部に設けられる加熱部の位置を固定させて用いる構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。加熱部がX方向、Y方向及びZ方向の少なくとも一方向に移動可能な構成としても構わない。例えば、液滴Qの移動に追従するように+X方向に移動する構成であっても良い。
 S…基板 Sa…被処理面 CONT…制御部 Q…液滴 Pg…薄膜形成領域 Sl…傾斜部分 F…有機半導体薄膜 100、200、300、400…基板処理装置 10、210、310、410…処理装置 11、211、311、411…液滴供給部 12、212、312、412…形状変形部 13、213、313、413…溶媒除去部 500R…搬送ローラー Es…ソース電極 Ed…ドレイン電極 UV…紫外線 511…材料供給部 511a…塗布部 512…光照射部 512a…ステージローラー 512b…紫外線照射部 513…液滴供給部 513a…液滴吐出部 514…溶媒除去部 514a…超音波照射部 514b…加熱部 514c…雰囲気調整部 15…材料層 16…親液層

Claims (39)

  1.  基板の表面に薄膜を形成する薄膜形成装置であって、
     前記薄膜の材料を含んだ溶媒の液滴を前記基板の表面に供給する供給部と、
     前記基板の表面上における前記液滴の形状を一方向から他方向に向けて伸びるように変形させる形状変形部と、
     前記一方向から前記他方向に向けて伸びた前記液滴から前記溶媒を取り除く除去部と
     を備える薄膜形成装置。
  2.  前記除去部は、前記一方向から前記他方向へ向けて前記材料を結晶化させる
     請求項1に記載の薄膜形成装置。
  3.  前記除去部は、前記液滴を乾燥させる乾燥部を有する
     請求項1又は請求項2に記載の薄膜形成装置。
  4.  前記除去部は、前記液滴を加熱する加熱部を有する
     請求項1から請求項3のうちいずれか一項に記載の薄膜形成装置。
  5.  前記除去部は、前記液滴に対して超音波を照射する超音波照射部を有する
     請求項1から請求項4のうちいずれか一項に記載の薄膜形成装置。
  6.  前記形状変形部は、前記液滴が重力によって前記基板上を流れるように前記基板を傾ける傾斜部を有する
     請求項1から請求項5のうちいずれか一項に記載の薄膜形成装置。
  7.  前記形状変形部は、前記液滴に対して気流を作用させる気流作用部を有する
     請求項1から請求項6のうちいずれか一項に記載の薄膜形成装置。
  8.  前記形状変形部は、前記溶媒に含まれる前記材料の濃度に応じた速度で前記一方向から前記他方向に流れる流速を調整する調整部を有する
     請求項1から請求項7のうちいずれか一項に記載の薄膜形成装置。
  9.  前記除去部は、前記液滴の周囲を前記溶媒の種類に応じた雰囲気に調整する雰囲気調整部を有する
     請求項1から請求項8のうちいずれか一項に記載の薄膜形成装置。
  10.  前記一方向から前記他方向に向けた前記液滴の伸長状態を検出する検出部を更に備え、
     前記調整部は、前記伸長状態の検出結果に応じて前記液滴の流れを調整する
     請求項8に記載の薄膜形成装置。
  11.  基板の表面に薄膜を形成する薄膜形成方法であって、
     前記薄膜の材料を含んだ溶媒の液滴を前記基板の表面に供給する供給工程と、
     前記基板の表面上における前記液滴の形状を一方向から他方向に向けて伸びるように変形させる変形工程と、
     前記一方向から前記他方向に向けて伸びた前記液滴から前記溶媒を取り除く除去工程と
     を備える薄膜形成方法。
  12.  前記除去工程は、前記一方向から前記他方向へ向けて前記材料を結晶化させることを含む
     請求項11に記載の薄膜形成方法。
  13.  前記除去工程は、前記液滴を乾燥させることを含む
     請求項11又は請求項12に記載の薄膜形成方法。
  14.  前記除去工程は、前記液滴を加熱することを含む
     請求項11から請求項13のうちいずれか一項に記載の薄膜形成方法。
  15.  前記除去工程は、前記液滴に対して超音波を照射することを含む
     請求項11から請求項14のうちいずれか一項に記載の薄膜形成方法。
  16.  前記変形工程は、前記基板を傾けることによって前記液滴を流すことを含む
     請求項11から請求項15のうちいずれか一項に記載の薄膜形成方法。
  17.  前記変形工程は、前記液滴に対して気流を作用させることを含む
     請求項11から請求項16のうちいずれか一項に記載の薄膜形成方法。
  18.  前記変形工程は、前記溶媒に含まれる前記材料の濃度に応じた速度で前記液滴を流すことを含む
     請求項11から請求項17のうちいずれか一項に記載の薄膜形成方法。
  19.  前記除去工程は、前記液滴の周囲を前記溶媒の種類に応じた雰囲気に調整することを含む
     請求項11から請求項18のうちいずれか一項に記載の薄膜形成方法。
  20.  前記一方向から前記他方向に向けた前記液滴の伸長状態を検出する検出工程と、
     前記伸長状態の検出結果に応じて前記液滴の流れを調整する調整工程と
     を更に含む請求項11から請求項19のうちいずれか一項に記載の薄膜形成方法。
  21.  基板の表面上で、薄膜トランジスタのドレイン電極とソース電極とを含むように設定される膜形成領域内に、半導体薄膜を形成する薄膜形成方法であって、
     前記半導体薄膜の材料を含んだ溶媒の液滴を、前記膜形成領域の一部に供給する供給工程と、
     前記膜形成領域の一部に供給された前記液滴を、前記ドレイン電極と前記ソース電極との間での結晶化の方向に沿って伸ばすように変形させる変形工程と、
     前記変形させられた前記液滴から前記溶媒を取り除く除去工程と、
     を備える薄膜形成方法。
  22.  基板の表面に薄膜を形成する薄膜形成装置であって、
     前記基板上において、光の照射を受けて構造変化する材料が形成された領域に対して、光を照射する光照射部と、
     前記薄膜の材料を含む溶媒の液滴を前記領域に供給する供給部と、
     前記領域に供給された前記液滴から前記溶媒を除去する除去部と
     を備える薄膜形成装置。
  23.  前記除去部は、一方向から他方向へ向けて前記材料を結晶化させる
     請求項22に記載の薄膜形成装置。
  24.  前記除去部は、前記液滴を乾燥させる乾燥部を有する
     請求項22又は請求項23に記載の薄膜形成装置。
  25.  前記除去部は、前記液滴を加熱する加熱部を有する
     請求項22から請求項24のうちいずれか一項に記載の薄膜形成装置。
  26.  前記除去部は、前記液滴に対して超音波を照射する超音波照射部を有する
     請求項22から請求項25のうちいずれか一項に記載の薄膜形成装置。
  27.  前記除去部は、前記液滴の周囲を前記溶媒の種類に応じた雰囲気に調整する雰囲気調整部を有する
     請求項22から請求項26のうちいずれか一項に記載の薄膜形成装置。
  28.  前記構造変化は、前記溶媒に対して前記材料が親液性になることを含む
     請求項22から請求項27のうちいずれか一項に記載の薄膜形成装置。
  29.  前記材料は、シランカップリング剤、界面活性剤、ポリイミド系材料のうち少なくとも1つを含む
     請求項22から請求項28のうちいずれか一項に記載の薄膜形成装置。
  30.  前記供給部は、前記領域に前記液滴を垂らすように供給する
     請求項22から請求項29のうちいずれか一項に記載の薄膜形成装置。
  31.  基板の表面に薄膜を形成する薄膜形成方法であって、
     前記基板上において、光の照射を受けて構造変化する材料が形成された領域に対して、光を照射する光照射工程と
     前記薄膜の材料を含む溶媒の液滴を前記領域に供給する供給工程と、
     前記領域に供給された前記液滴から前記溶媒を除去する除去工程と
     を備える薄膜形成方法。
  32.  前記除去工程は、一方向から他方向へ向けて前記材料を結晶化させる
     請求項31に記載の薄膜形成方法。
  33.  前記除去工程は、前記液滴を乾燥させる
     請求項31又は請求項32に記載の薄膜形成方法。
  34.  前記除去工程は、前記液滴を加熱する
     請求項31から請求項33のうちいずれか一項に記載の薄膜形成方法。
  35.  前記除去部工程は、前記液滴に対して超音波を照射する
     請求項31から請求項34のうちいずれか一項に記載の薄膜形成方法。
  36.  前記除去部工程は、前記液滴の周囲を前記溶媒の種類に応じた雰囲気に調整する
     請求項31から請求項35のうちいずれか一項に記載の薄膜形成方法。
  37.  前記供給工程は、前記領域に前記液滴を垂らすことを含む
     請求項31から請求項36のうちいずれか一項に記載の薄膜形成方法。
  38.  薄膜トランジスタを構成するドレイン電極とソース電極とを含むように基板上に設定される膜形成領域内に、半導体薄膜を形成する薄膜形成方法であって、
     前記膜形成領域の表面が、異方性を持った分子構造の状態になるように処理する第1の工程と、
     前記半導体薄膜の材料を含んだ溶媒の液滴を、前記膜形成領域に供給する第2の工程と、
     前記膜形成領域に供給された前記液滴から前記溶媒を除去する第3の工程と、
     を含む薄膜形成方法。
  39.  前記第1の工程は、紫外線の照射により分子構造が変化する材料を、前記基板の前記膜形成領域の表面に層状に塗布する塗布工程と、
     前記膜形成領域の表面に塗布された前記材料による層に、傾いた方向から紫外線を照射して異方性を与える照射工程と、
     を含む請求項38に記載の薄膜形成方法。
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