JP2004103496A

JP2004103496A - Film-forming method, film-forming device, optical element, organic electroluminescent element, semiconductor element, and electronic equipment

Info

Publication number: JP2004103496A
Application number: JP2002266692A
Authority: JP
Inventors: Shintaro Asuke; 足助　慎太郎
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-09-12
Filing date: 2002-09-12
Publication date: 2004-04-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an film-forming method, film-forming device, optical element, organic electroluminescent element, semiconductor element, and electron equipment in which the shape of the film can be made in desired shape easily when the film is formed using a liquid material. <P>SOLUTION: A barrier rib 11 is provided on the treated face of the substrate 10, and a liquid material 15 is filled in the pattern region 20 surrounded by the barrier rib 11, and after filling, prescribed vibrations are applied to the substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液状材料を塗布する工程を有する成膜方法、成膜装置、光学素子、有機エレクトロルミネッセンス素子、半導体素子および電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器、例えばコンピュータ、携帯用の情報機器端末の発達に伴い、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示デバイス、液晶表示デバイス、プラズマ表示デバイスなどの使用又は開発が行われている。この種の表示デバイスを製造する工程においては、液滴吐出方式を用いて基板のパターン領域に液状材料を塗布する手法が考え出されている。
【０００３】
次に、上記表示デバイスの構成要素であるカラーフィルタを液滴吐出方式で形成する方法について説明する。カラーフィルタには、基板を有し、この基板に対してＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のインクを所定のパターンで着弾させ、このインクを基板上で乾燥させることで着色層を形成するものがある。ここで、インクは、インクジェットノズルなどから吐出させる液滴吐出方式で基板上に着弾させられる。
【０００４】
インクジェットノズルを備える描画装置は、インクジェットのヘッドから所定量のインクを基板のパターン領域に対して吐出して着弾させるが、この場合、例えば基板はＹステージ（Ｙ方向に移動自在なステージ）に搭載され、インクジェットヘッドはＸステージ（Ｘ方向に移動自在なステージ）に搭載される。そして描画装置は、Ｘステージの駆動によりインクジェットヘッドを所定位置に位置決めした後に、Ｙステージの駆動により基板をインクジェットヘッドに対して相対移動させながらインクを吐出することで、複数のインクジェットヘッドからインクがパターン領域内の所定位置に着弾できるようになっている。
【０００５】
ところで、上記基板上の着色層に対しては、表面の保護及び平坦化のために薄膜の保護膜が成膜される。従来、保護膜などの薄膜形成には、例えばスピンコート法、ロールコート法、リッピング法などの方法が採用されているが、近年では、上記液滴吐出方式で薄膜を形成することが検討されている。そして、例えば、光ディスク用オーバーコート剤又はハードコート剤などの光ディスク用材料に適するインクジェット記録方式用紫外線硬化性樹脂組成物に関する技術がある（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−１８３９２７号公報
【特許文献２】
特開平９−１８３９２８号公報
【特許文献３】
特開平９−１８３９２９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
また、例えば基板のパターン領域の周囲に凸形状の隔壁（バンク）を設けることで、液滴吐出方式で打ち込まれた液状材料がパターン領域からはみ出ることを防ぐ手法がある。ここで、隔壁には予め撥液処理を施し、パターン領域には親液処理を施すことで、液状材料がパターン領域以外に付着する事態を回避して、所望形状のパターンの薄膜を形成しようとしている。
【０００８】
しかしながら、隔壁表面の撥液性が不均一となっている場合、又は隔壁表面の形状が荒れているような場合に、インクジェットノズルから吐出された液状材料の一部が隔壁の側面などに引き寄せられ、その液状材料によって形成された薄膜の外縁などの形状が歪になることが生じてしまう。
【０００９】
そして、歪な形状の薄膜によって、有機ＥＬ表示デバイス、液晶表示デバイス又はプラズマ表示デバイスなどのカラーフィルタなどを設けると、発光ムラが生じ高品質な表示をすることができないという問題点が生じる。また、歪な形状の薄膜を用いて複数の層を形成した場合、下側の薄膜の形状が歪であるとその上側の薄膜の形状も歪になってしまい、不具合製品が発生する確率が高くなり、歩留まりが低下してしまう。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、液状材料を用いて薄膜を形成する場合に、簡易に、その薄膜の形状を所望の形状にすることができる成膜方法、成膜装置、光学素子、有機エレクトロルミネッセンス素子、半導体素子および電子機器の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために本発明の成膜方法は、基板の被処理面に隔壁を設け、該隔壁で囲まれたパターン領域内に液状材料を充填し、該充填した後に、該基板に振動を与えることを特徴とする。
本発明によれば、基板に振動を与えることにより、パターン領域に充填された液状材料の膜厚分布などを均一化することができ、その液状材料による薄膜の形状の均一化を向上させることができる。したがって、本発明によれば、液状材料を用いて形成した薄膜について、簡易に、より正確に所望の形状にすることができる。
また、本発明によれば、例えば、パターン領域の周囲に設けられた隔壁の上又は隔壁の側面に液状材料が塗布されたままの状態となっているときに、基板に振動を与えることにより、かかる隔壁に塗布されている液状材料をパターン領域に移動させることができ、薄膜の形状を所望のパターンに整えることができる。
【００１２】
また、本発明の成膜方法は、前記液状材料の充填が液滴吐出方式を用いて行われることが好ましい。
本発明によれば、隔壁に囲まれたパターン領域に液滴吐出方式で液状材料を充填したときに、その液状材料による薄膜形状を均一化することができる。
また、本発明によれば、例えば、液滴吐出方式による液状材料の吐出位置がずれたこと又は隔壁に対する撥液処理が十分でない場合などに、液状材料が隔壁の上に塗布されたままの状態となっているときに、基板に振動を与えることによりかかる隔壁に塗布されている液状材料をパターン領域に移動させることができ、液滴吐出方式における吐出位置の精度条件などを緩和させながら、薄膜の形状を所望のパターンに整えることができる。
【００１３】
また、本発明の成膜方法は、前記液状材料の充填をする前に、前記隔壁に撥液処理を施すことが好ましい。
本発明によれば、隔壁に撥液処理を施しておくことにより、その隔壁の上面又は側面に塗布された液状材料について、基板に振動を与えることで、より簡易にパターン領域に移動させることができ、薄膜の形状を所望のパターンに整えることができる。
【００１４】
また、本発明の成膜方法は、前記基板に振動を与えることにより、前記隔壁に接触している前記液状材料を該隔壁から引き離して前記パターン領域内に移動させることが好ましい。
本発明によれば、例えば、隔壁で囲まれたパターン領域内に充填された液状材料の一部が、隔壁側面の所々に接触している場合に、基板に振動を与えることにより、パターン領域を取り囲む隔壁側面の全てから液状材料を引き離すことができ、薄膜のパターン形状を所望の形状に整えることができる。
【００１５】
また、本発明の成膜方法は、前記基板への振動の付与を超音波振動子を用いて行うことが好ましい。
本発明によれば、超音波振動子を用いて基板を振動させることにより、簡易に所望の高周波で基板を微弱振動させることができ、パターン領域から液状材料が飛び散るというような逆効果を回避しながら、薄膜のパターン形状を所望の形状に整えることができる。
【００１６】
また、本発明の成膜方法は、前記基板への振動の付与を、前記液状材料を充填した直後に行うことが好ましい。
本発明によれば、液状材料を充填した直後に基板を振動させることにより、液状材料が揮発して粘度が高くなる前に、その液状材料を隔壁などからパターン領域に移動させることができる。
【００１７】
また、本発明の成膜方法は、前記基板への振動の付与を、前記液状材料を揮発させながら行うことが好ましい。
本発明によれば、基板を振動させることにより液状材料に作用する力と、その液状材料が揮発していくことにより液状材料の表面張力で該液状材料の面積を縮小させる力とが合成されて、より効果的に、隔壁にはみ出して塗布されている液状材料をパターン領域に引き戻すことができ、薄膜の形状を所望のパターンに整えることができる。
【００１８】
また、本発明の成膜方法は、前記基板への振動の付与を、前記液状材料を揮発させながら行い、該液状材料が所定の粘度にまで上昇する前に終了させることが好ましい。
本発明によれば、液状材料が高粘度になる前に、基板を振動させて、その液状材料を隔壁などからパターン領域へ移動させることができる。
また、本発明によれば、液状材料が高粘度となった状態で振動を加え続けることによる薄膜表面の荒れを防ぐことができる。この作用は、パターン領域の表面積が見かけ上大きいときにより効果的である。
【００１９】
また、本発明の成膜方法は、前記基板への振動の付与を、前記液状材料について乾燥処理を施し体積が所望の値まで低下した時点で行うことが好ましい。
本発明によれば、液状材料が揮発してその体積が所望の値まで低下した時点で基板に振動を与えることにより、所望のパターン領域内にその液状材料全部が収まり易くなり、より効果的に、隔壁にはみ出して塗布されている液状材料をパターン領域に引き戻すことができ、薄膜の形状を所望のパターンに整えることができる。
【００２０】
また、本発明の成膜方法は、前記液状材料を充填してから前記基板へ振動を与え始めるまでの時間が、該液状材料の粘度、該液状材料の表面張力、前記隔壁の側面の傾斜角度、前記隔壁の撥液性の度合い、前記パターン領域の面積と該パターン領域への該液状材料の充填量との比率、のうちの少なくとも１つに基づいて調整されることが好ましい。
本発明によれば、液状材料の粘度や表面張力など状態、隔壁の側面の傾斜角度や撥液性の度合いなどの状態、パターン領域への液状材料の充填量などに基づいて、基板の振動を開始させるタイミングを制御することで、より効果的に、隔壁にはみ出して塗布されている液状材料をパターン領域に引き戻すことができ、薄膜の形状を所望のパターンに整えることができる。
【００２１】
また、本発明の成膜方法は、前記振動の周波数が２０ＫＨｚから１５０ＫＨｚであることが好ましい。
本発明によれば、上記周波数で基板を振動させることで、隔壁にはみ出して塗布されている液状材料をパターン領域に引き戻すことができるとともに、基板を振動させることによってパターン領域から液状材料が隔壁上などに飛び出ることを回避することができる。
【００２２】
また、本発明の成膜方法は、前記振動の周波数が、前記液状材料の粘度、前記液状材料の表面張力、前記隔壁の側面の傾斜角度、前記隔壁の撥液性の度合い、前記パターン領域の面積と該パターン領域への前記液状材料の充填量との比率、のうちの少なくとも１つに基づいて調整されることが好ましい。
本発明によれば、上記のように周波数を調整制御することで、各種液状材料の各種状態に対して、効果的に、隔壁にはみ出している液状材料をパターン領域に引き戻すことができるとともに、基板を振動させることによってパターン領域から液状材料が飛び出ることを回避することができる。
【００２３】
また、本発明の成膜方法は、前記振動の波形が、正弦波、ノコギリ波、矩形波のうちの少なくとも１つであることが好ましい。
本発明によれば、基板に加える振動の波形を正弦波、ノコギリ波、矩形波のうちの所望波形とすることで、より効果的に、薄膜の形状を所望のパターンに整えることができる。
【００２４】
また、本発明の成膜方法は、前記振動の振幅が、前記液状材料の粘度、前記液状材料の表面張力、前記隔壁の側面の傾斜角度、前記隔壁の撥液性の度合い、前記パターン領域の面積と該パターン領域への前記液状材料の充填量との比率、のうちの少なくとも１つに基づいて調整されることが好ましい。
本発明によれば、上記のように振幅を調整制御することで、各種液状材料の各種状態に対して、効果的に、隔壁にはみ出している液状材料をパターン領域に引き戻すことができるとともに、基板を振動させることによってパターン領域から液状材料が飛び出ることを回避することができる。
【００２５】
また、本発明の成膜方法は、前記基板への振動の付与が、該基板の縁の底面部及び側面が接触する額縁形状のホルダを介して付与されることが好ましい。
本発明によれば、簡易に、基板をホルダへセットして振動を加えることができるので、薄膜製造のスループットを向上させることができる。なお、基板への振動の付与は、基板をハンドリングするロボットのアームによって行ってもよい。
【００２６】
また、本発明の成膜装置は、所望のパターン領域に液状材料が充填された基板に振動を与える振動発生手段と、前記振動発生手段が生成する振動の周波数、振幅、波形のうちの少なくとも１つを制御する制御手段とを有することを特徴とする。
本発明によれば、振動発生手段によって所望の振動を基板に加えることができるので、パターン領域に充填された液状材料の膜厚分布などを均一化することができ、その液状材料による薄膜の形状の均一化を向上させることができる。
【００２７】
また、本発明の成膜装置は、前記振動発生手段が超音波振動子からなり、前記制御手段は、前記液状材料の粘度、前記液状材料の表面張力、前記隔壁の側面の傾斜角度、前記隔壁の撥液性の度合い、前記パターン領域の面積と該パターン領域への前記液状材料の充填量との比率、のうちの少なくとも１つに基づいて、前記振動の周波数、振幅、波形のうちの少なくとも１つを制御することが好ましい。
本発明によれば、各種液状材料の各種状態に対応させて、基板に加える振動の周波数、振幅及び波形を制御することができるので、その各種液状材料の各種状態による薄膜の形状について、効果的に、所望のパターンに整えることができる。
【００２８】
また、本発明の成膜装置は、前記制御手段が、前記液状材料の粘度が所定の値まで上昇した時に、前記振動を停止させることが好ましい。
本発明によれば、基板のパターン領域などに吐出された液状材料が時間経過につれて揮発していって液状材料の粘度が上昇していき、その液状材料が高粘度になりすぎる前に、基板を振動させてその液状材料を隔壁などからパターン領域へ移動させることができる。
【００２９】
また、本発明の光学素子は、前記成膜方法を用いて製造された薄膜を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、薄膜の形状を均一化することができるので、かかる薄膜でカラーフィルタ、液晶素子、プラズマ表示素子、有機ＥＬ素子などの光学素子を構成することで、発光ムラのない光学素子を提供することができる。
また、本発明によれば、薄膜の形状を均一化することができるので、光学素子をなす複数の薄膜それぞれの形状を均一化することができ、光学素子の製造における歩留まりを向上させることができる。
【００３０】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、前記成膜方法を用いて製造された薄膜を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、薄膜の形状を均一化することができるので、発光ムラのない有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することができる。
【００３１】
また、本発明の半導体素子は、前記成膜方法を用いて製造された薄膜を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、薄膜の形状を均一化することができるので、より微細で高密度な回路などなす半導体素子を提供することができる。
【００３２】
また、本発明の電子機器は、前記光学素子を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、表示画面における発光ムラなどの不具合がない高品質な光学素子を備えた電子機器であって、低コストで且つ短時間に製造することができる電子機器を提供することができる。
【００３３】
また、本発明の電子機器は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、表示画面における発光ムラなどの不具合がない高品質な有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた電子機器であって、低コストで且つ短時間に製造することができる電子機器を提供することができる。
【００３４】
また、本発明の電子機器は、前記半導体素子を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、より高密度に構成された半導体集積回路など備え、例えば、短絡不良などの不具合が発生することを抑制することができ、低コストで且つ短時間で製造することができる電子機器を提供することができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る成膜方法について図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施形態に係る成膜方法を示す図である。図１（ａ），（ｂ），（ｃ）は基板１０の被処理面の各工程における状態を示す平面図である。図１（ｄ）は図１（ａ）の断面図であり、図１（ｅ）は図１（ｂ）の断面図であり、図１（ｆ）は図１（ｃ）の断面図である。
【００３６】
被処理基板である基板１０は、例えば有機ＥＬ基板を形成するための基板とする。なお、基板１０としては、有機ＥＬ基板に限らず、半導体集積回路基板、液晶基板又はプラズマディスプレイ基板など各種の基板を適用することができる。先ず、図１（ａ），（ｄ）に示すように、基板１０の上面に凸形状の隔壁１１を設ける。隔壁１１は、所望のパターン領域２０の周囲を取り囲むように設ける。したがって、パターン領域２０は隔壁１１に囲まれた凹部となる。なお、図１において、隔壁１１の側面１１ａは傾きを持っているが、側面１１ａを基板面に対して略垂直に形成してもよい。
【００３７】
そして、隔壁１１の上面及び側面１１ａについて撥液処理を施す。この撥液処理は、撥液処理された面に液状材料１５が滴下された場合に、撥液処理された面と液状材料１５の表面との接触角度を大きくするための処理であり、撥液処理された面から液状材料１５をはじき出す作用を与えるものである。撥液処理としては、例えば、側面１１ａを含む隔壁１１の表面について、フッ素系化合物などで表面処理するといった方法を採用する。フッ素化合物としては、例えばＣＦ４　、ＳＦ５　、ＣＨＦ３　などがあり、表面処理としては、例えばプラズマ処理、ＵＶ照射処理などが挙げられる。
【００３８】
また、隔壁１１で囲まれたパターン領域２０については、親液処理を施しておくことが好ましい。この親液処理は、親液処理された面に液状材料１５が滴下された場合に、親液処理された面と液状材料との接触角度を小さくするための処理であり、親液処理された面の全体に、液状材料１５を濡れ広げる作用を与えるための処理である。親液処理としては、例えばパターン領域２０について紫外線を照射する、オゾン処理する、酸素プラズマ処理する、又はこれらの組み合わせなどの手法をとる。
【００３９】
その後、図１（ｂ），（ｅ）に示すように、隔壁１１で囲まれたパターン領域２０に液状材料１５を充填する。この液状材料１５の充填は、インクジェットノズルなどから液状材料１５を吐出する液滴吐出方式を用いて行う。インクジェットノズルなどから一滴ずつ吐出された液状材料１５の着弾位置は、パターン領域２０の中央であることが好ましい。パターン領域２０内に着弾した液状材料１５は、着弾位置の周囲に濡れ広がっていく。そして、パターン領域２０の全面に液状材料１５が行き渡るように、液状材料１５の滴下数を調整する。
【００４０】
しかしながら、側面１１ａを含む隔壁１１表面の撥液性が不均一である場合、側面１１ａを含む隔壁１１表面が荒れている場合、液状材料１５の着弾位置がパターン領域２０の中央からずれた場合、液状材料１５の滴下数が多すぎた場合など、図１（ｂ），（ｅ）に示すように、液状材料１５の一部が隔壁１１の側面１１ａに引き寄せられたままの状態になることがある。この状態のままで液状材料１５について乾燥及び焼成して薄膜を形成すると、例えば、本来きれいな曲線となるべき薄膜の縁の形状が歪んでしまう。
【００４１】
そこで、本実施形態では、液滴吐出方式によってパターン領域２０に所定量の液状材料１５を滴下した直後に、基板１０に振動を加える。
この振動により、図１（ｂ）、（ｅ）に示すように隔壁１１の側面１１ａに引き寄せられていた液体材料１５が、移動してパターン領域２０に引き戻さる。そこで、図１（ｃ），（ｆ）に示すように、隔壁１１の側面１１ａにおいて液状材料１５と接触している部分が消滅し、液状材料１５と隔壁１１との境界状態が歪みのない本来の均一な状態となる。
【００４２】
このように液状材料１５を均一な状態にして、液状材料１５について乾燥及び焼成して薄膜を形成する。これにより、形状が均一化され、正確に所望の形状となった薄膜を得ることができる。
【００４３】
次に、基板１０に振動を加える振動発生手段を有する成膜装置について図２から図４を参照して説明する。図２は、かかる振動発生手段を示す図であり、（ａ）は模式断面図、（ｂ）は模式平面図である。本振動発生手段は、台座１と、台座１の上面に取り付けられたホルダ２と、振動発生源となる超音波振動子３ａ，３ｂとを有して構成されている。
【００４４】
ホルダ２は、基板１０を保持するものであり、基板１０の縁である４辺周辺の底面部及び側面部が接触するドーナツ形状であって額縁形状のものである。ホルダ２の４辺の中央部位には、それぞれ超音波振動子３ａが取り付けられている。超音波振動子３ａの振動は、ホルダ２にセットされた基板１０に対してそのホルダ２を介して伝達される。また、台座１の略中央部位には超音波振動子３ｂが取り付けられており、ホルダ２にセットされた基板１０の底面に直接超音波振動子３ｂが接触するように構成されている。
【００４５】
超音波振動子３ａ，３ｂの振動数、すなわち基板１０に加える信号の周波数は２０ＫＨｚから１５０ＫＨｚ（好ましくは３０ＫＨｚから１２０ＫＨｚ）とする。２０ＫＨｚ以下にすると、隔壁１１に飛び出している液状材料１５又は隔壁１１の側面１１ａに接触している液状材料１５をパターン領域２０内に引き戻すことが困難となる。一方、１５０ＫＨｚ以上にすると、パターン領域２０内の液状材料１５がかえってパターン領域２０の外へ飛び出るなどの逆効果となる事態が生じる。
【００４６】
超音波振動子３ａ，３ｂに印加される駆動電圧の波形は、図示しない制御手段によって制御される。そして、制御手段により、超音波振動子３ａ，３ｂがなす振動の周波数及び振幅、並びに正弦波、ノコギリ波、矩形波などの波形を制御する。
【００４７】
また、制御手段は、超音波振動子３ａ，３ｂが振動するタイミング及び期間も制御する。例えば、基板１０のパターン領域２０に充填された液状材料１５を揮発させながら、超音波振動子３ａ，３ｂを振動させて基板１０に振動を加える。これにより、基板１０を振動させることで液状材料１５に作用する力と、液状材料１５が揮発していくことで表面張力でその液状材料１５の面積及び体積を縮小させる力とが合成され、より効果的に、隔壁１１にはみ出して塗布されている液状材料１５をパターン領域２０に引き戻すことができ、薄膜の形状を所望のパターンに整えることができる。
【００４８】
また、超音波振動子３ａ，３ｂを振動させて基板１０へ振動を加える期間は、制御手段により、液状材料１５が揮発していってその液状材料１５が所定の粘度にまで上昇する前に終了させることが好ましい。これは、液状材料１５が高粘度となった状態で振動を加え続けると、その液状材料１５によって形成された薄膜の表面が荒れてしまうからである。この現象は、パターン領域の表面積が見かけ上大きいときにより大きく作用する。
【００４９】
また、パターン領域２０に充填した液状材料１５の容量が隔壁１１の側面１１ａで囲まれたパターン領域２０の容積よりも大きい場合、制御手段は、液状材料１５を乾燥処理してその液状材料１５の体積が所望の値まで低下した時点で、基板１０へ振動を加え始めることが好ましい。
これにより、より効果的に、隔壁１１にはみ出して塗布されている液状材料１５をパターン領域２０に引き戻すことができ、薄膜の形状を所望のパターンに整えることができる。
【００５０】
また、制御手段は、液状材料１５をパターン領域２０に充填してから基板１０へ振動を与え始めるまでの時間を、その液状材料１５の粘度、液状材料１５の表面張力、隔壁１１の側面１１ａの傾斜角度、隔壁１１及び側面１１ａの撥液性の度合い、パターン領域２０の面積又は体積とそのパターン領域２０への液状材料１５の充填量との比率、のうちの少なくとも１つに基づいて調整することが好ましい。
【００５１】
これにより、液状材料１５の粘度や表面張力などの状態、隔壁１１の側面１１ａの傾斜角度や撥液性の度合いなどの状態、パターン領域２０への液状材料１５の充填量などに基づいて、基板１０の振動を開始させるタイミングを制御することで、より効果的に、隔壁１１にはみ出して塗布されている液状材料１５をパターン領域２０に引き戻すことができる。
【００５２】
また、制御手段は、超音波振動子３ａ，３ｂを振動させる周波数とその振幅、すなわち基板１０を振動させる周波数とその振幅を、液状材料１５の粘度、液状材料１５の表面張力、隔壁１１の側面１１ａの傾斜角度、隔壁１１及び側面１１ａの撥液性の度合い、パターン領域２０の面積又は体積とそのパターン領域２０への液状材料１５の充填量との比率、のうちの少なくとも１つに基づいて調整することが好ましい。
【００５３】
これにより、各種の液状材料１５の各種状態に対して、効果的に、隔壁１１にはみ出している液状材料１５をパターン領域２０に引き戻すことができるとともに、基板１０を振動させることによってパターン領域２０から液状材料１５が飛び出ることを回避することができる。
【００５４】
次に、上記のように基板１０に振動を加える振動発生手段を有する成膜装置の全体構成について図３を参照して説明する。図３はかかる成膜装置の全体構成を示す模式斜視図である。
この成膜装置１０１は、例えば、電子光学素子である有機ＥＬ基板の構成要素となる発光層又はカラーフィルタなどを形成する装置である。成膜装置１０１は、ベース架台１０２上に載置されたＸＹテーブル１０３と、ＸＹテーブル１０３の上方に設けられた液滴吐出ヘッド部１０４とを備えて構成されたものである。ＸＹテーブル１０３の上には、図２に示す振動発生手段の台座１が固定されており、台座１の上にホルダ２及び超音波振動子３ａが固着されている。そして、ホルダ２によって被処理基板である基板１０が保持されている。
【００５５】
液滴吐出ヘッド部１０４は、架台１０５に設けられた支持部材１０６に取り付けられたもので、赤、青、緑の各色のインク（液状材料１５）をそれぞれ吐出する各色用の独立したヘッド１０４ａを備えている。これらの各ヘッド１０４ａには、それぞれ独立してインク供給チューブ１０７ａ及び電気信号用ケーブル（ＦＦＣなど、図示せず）が接続されている。インク供給チューブ１０７ａのもう一方の端部には、三方弁、容存酸素系などを含む弁ボックス１０８及びインク供給チューブ１０７ｂを介してインク供給ユニット１０９が接続されている。
【００５６】
このような構成のもとに成膜装置１０１は、インク供給ユニット１０９のタンク内のインクを、インク供給チューブ１０７ｂ、弁ボックス１０８及びインク供給チューブ１０７ａを介して液滴吐出ヘッド部１０４に移送する。そして、液滴吐出ヘッド部１０４に移送されたインクが各ヘッド１０４ａから吐出されて基板１０のパターン領域２０に塗布される。
【００５７】
次いで、超音波振動子３ａが振動することで基板１０に振動が加えられる。これにより、図１に示すように、隔壁１１及び隔壁１１の側面１１ａに塗布されているインク（液状材料１５）をパターン領域２０に移動させる。ついで、基板１０をベイク炉（図示せず）などに入れて乾燥及び焼成することで、所望形状の薄膜が完成する。
【００５８】
これらにより、本実施形態の成膜方法によれば、膜形状を均一化することができる。したがって、本実施形態の成膜方法を用いて有機ＥＬ素子の発光層又はカラーフィルタなどをなす薄膜を製造した場合は、発光ムラのない有機ＥＬ素子を製造することができる。また、本実施形態の製造方法を用いて半導体素子を製造した場合は、短絡などの欠陥がなく、より微細で高密度な回路などをなす半導体素子を製造することができる。
【００５９】
次に、上記成膜装置１０１の構成要素であって超音波振動子３に印加する電圧を生成する駆動装置について図４を参照して説明する。図４は駆動装置の構成を示すブロック図である。本駆動装置は、所望の電圧波形を形成する駆動波形生成回路３００と、駆動波形生成回路３００から出力された電圧波形について電圧増幅又は電流増幅して超音波振動子３に印加する駆動部２００とで構成されている。
【００６０】
駆動波形生成回路３００は、Ｄ／Ａコンバータ３０１と、プリアンプ３０２と、パワーアンプ３０３とで構成されている。Ｄ／Ａコンバータ３０１は、超音波振動子３の振動波形を示すデジタル信号をアナログ信号に変換する。なお、Ｄ／Ａコンバータに入力されるデジタル信号は、例えばパーソナルコンピュータを用いて作成する。また、そのデジタル信号は、液状材料１５の粘度、隔壁１１の側面１１ａの傾斜角度、隔壁１１及び側面１１ａの揮発性の度合い、パターン領域２０の面積又は体積とそのパターン領域２０への液状材料１５の充填量との比率、のうちの少なくとも１つに基づいて、生成されたものであることが好ましい。
【００６１】
Ｄ／Ａコンバータ３０１から出力されたアナログ信号は、プリアンプ３０２によって所定量だけ増幅される。プリアンプ３０２から出力されたアナログ信号は、パワーアンプ３０３によって所定量だけ増幅される。パワーアンプ３０３から出力されたアナログ信号は、ＦＦＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ　Ｆｌａｔ　Ｃａｂｌｅ）を介して駆動部２００のアナログスイッチＴＧに送られる。なお、ＦＦＣにはインダクタンスＬの成分が含まれている。アナログスイッチＴＧに送られたアナログ信号は、さらに所定量だけ増幅されて超音波振動子３に送られる。
これらにより、超音波振動子３は、所望波形の電圧が印加され、所望の振動波形で振動する。
【００６２】
（電子機器）
上記実施形態の薄膜形成方法を用いて製造された光学素子（有機ＥＬ素子など）又は半導体素子であるデバイスを備えた電子機器の例について説明する。
図５は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図５において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記の光学素子を用いた表示部を示している。
【００６３】
図６は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図６において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は上記の光学素子を用いた表示部を示している。
【００６４】
図７は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図７において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本体、符号１２０６は上記の光学素子を用いた表示部を示している。
【００６５】
図５から図７に示す電子機器は、上記実施形態の光学素子を備えているので良好に画像表示することができ、製造コストを低減することができるとともに、製造期間を短縮することができる。
【００６６】
なお、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において種々の変更を加えることが可能であり、実施形態で挙げた具体的な材料や層構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【００６７】
例えば、上記実施形態では、本発明に係る薄膜形成方法を用いて光学素子（有機ＥＬ素子）を製造する方法について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、本発明に係る薄膜形成方法を用いて半導体集積回路の配線などを製造することも可能である。
【００６８】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、基板に振動を与えることにより、隔壁などに塗布された液状材料を所望形状のパターン領域に移動させることができ、その液状材料による膜形状について均一化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る成膜方法を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る振動発生手段を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る成膜装置を示す模式斜視図である。
【図４】超音波振動子を駆動する駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本実施形態の光学素子を備えた電子機器の一例を示す図である。
【図６】本実施形態の光学素子を備えた電子機器の一例を示す図である。
【図７】本実施形態の光学素子を備えた電子機器の一例を示す図である。
【符号の説明】
１　　　　台座
２　　　　ホルダ
３、３ａ、３ｂ　超音波振動子
１０　　　基板
１１　　　隔壁
１１ａ　　側面
１５　　　液状材料
２０　　　パターン領域
１０１　　成膜装置
１０２　　ベース架台
１０３　　ＸＹテーブル
１０４　　液滴吐出ヘッド部
１０５　　架台
１０６　　支持部材
１０７ａ、１０７ｂ　インク供給チューブ
１０８　　弁ボックス
１０９　　インク供給ユニット[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a film forming method including a step of applying a liquid material, a film forming apparatus, an optical element, an organic electroluminescent element, a semiconductor element, and an electronic device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art With the development of electronic devices such as computers and portable information device terminals, use or development of organic electroluminescence (EL) display devices, liquid crystal display devices, plasma display devices, and the like have been performed. In a process of manufacturing this type of display device, a method of applying a liquid material to a pattern region of a substrate using a droplet discharge method has been devised.
[0003]
Next, a method for forming a color filter, which is a component of the display device, by a droplet discharge method will be described. The color filter has a substrate, and R (red), G (green), and B (blue) inks are landed on the substrate in a predetermined pattern, and the ink is dried by drying on the substrate. Some form layers. Here, the ink is landed on the substrate by a droplet discharge method of discharging from an ink jet nozzle or the like.
[0004]
A drawing apparatus having an inkjet nozzle discharges a predetermined amount of ink from an inkjet head onto a pattern area of a substrate and lands the pattern area. In this case, for example, the substrate is mounted on a Y stage (a stage movable in the Y direction). Then, the inkjet head is mounted on an X stage (a stage movable in the X direction). Then, after the ink jet head is positioned at a predetermined position by driving the X stage, the ink is ejected from the plurality of ink jet heads by driving the Y stage while moving the substrate relative to the ink jet head. It can land at a predetermined position in the pattern area.
[0005]
By the way, a thin protective film is formed on the colored layer on the substrate to protect and flatten the surface. Conventionally, for forming a thin film such as a protective film, for example, a method such as a spin coating method, a roll coating method, and a ripping method has been adopted. In recent years, formation of a thin film by the above-described droplet discharge method has been studied. I have. Then, for example, there is a technology relating to an ultraviolet curable resin composition for an ink jet recording method suitable for an optical disk material such as an overcoat agent or a hard coat agent for an optical disk (for example, see Patent Documents 1 to 3).
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-9-183927
[Patent Document 2]
JP-A-9-183928
[Patent Document 3]
JP-A-9-183929
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Further, for example, there is a method of providing a convex partition (bank) around the pattern region of the substrate to prevent the liquid material injected by the droplet discharge method from protruding from the pattern region. Here, by applying a lyophobic treatment to the partition walls in advance and a lyophilic treatment to the pattern area, it is possible to avoid a situation in which the liquid material adheres to the area other than the pattern area, and to form a thin film of a desired shape pattern. I have.
[0008]
However, when the liquid repellency of the partition wall surface is not uniform, or when the shape of the partition wall surface is rough, a part of the liquid material discharged from the inkjet nozzle is drawn to the side surface of the partition wall or the like. In addition, the shape of the outer edge of the thin film formed by the liquid material may be distorted.
[0009]
When a color filter such as an organic EL display device, a liquid crystal display device, or a plasma display device is provided by a thin film having a distorted shape, there is a problem that uneven light emission occurs and high-quality display cannot be performed. In addition, when a plurality of layers are formed using a thin film having a distorted shape, if the shape of the lower thin film is distorted, the shape of the upper thin film also becomes distorted, and the probability of occurrence of defective products is high. And the yield is reduced.
[0010]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and when a thin film is formed using a liquid material, a film forming method and a film forming apparatus capable of easily forming the thin film into a desired shape. An optical element, an organic electroluminescence element, a semiconductor element, and an electronic device are provided.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the film forming method of the present invention provides a partition on a surface to be processed of a substrate, fills a liquid material in a pattern region surrounded by the partition, and after the filling, fills the substrate. It is characterized by giving vibration.
According to the present invention, by applying vibration to the substrate, it is possible to make the film thickness distribution and the like of the liquid material filled in the pattern region uniform, and to improve the uniformity of the thin film shape by the liquid material. it can. Therefore, according to the present invention, a thin film formed using a liquid material can be easily and more accurately formed into a desired shape.
According to the present invention, for example, by applying vibration to the substrate when the liquid material is still applied on the partition walls provided on the periphery of the pattern region or on the side surfaces of the partition walls, The liquid material applied to the partition can be moved to the pattern region, and the shape of the thin film can be adjusted to a desired pattern.
[0012]
Further, in the film forming method of the present invention, it is preferable that the filling of the liquid material is performed using a droplet discharge method.
According to the present invention, when a liquid material is filled in a pattern region surrounded by partition walls by a droplet discharging method, the shape of a thin film made of the liquid material can be made uniform.
Further, according to the present invention, for example, a state in which the liquid material is applied to the partition walls when the discharge position of the liquid material by the droplet discharge method is shifted or when the liquid repellent treatment on the partition walls is not sufficient. By applying vibration to the substrate, the liquid material applied to the partition can be moved to the pattern area by applying vibration to the substrate. Can be arranged in a desired pattern.
[0013]
Further, in the film forming method of the present invention, it is preferable that a liquid repellent treatment is performed on the partition before filling the liquid material.
According to the present invention, by performing liquid repellent treatment on the partition walls, the liquid material applied to the upper surface or the side surface of the partition walls can be moved to the pattern region more easily by applying vibration to the substrate. Thus, the shape of the thin film can be adjusted to a desired pattern.
[0014]
In the film forming method of the present invention, it is preferable that the liquid material in contact with the partition is moved away from the partition and moved into the pattern region by applying vibration to the substrate.
According to the present invention, for example, when a part of the liquid material filled in the pattern region surrounded by the partition wall is in contact with places on the side surface of the partition wall, by applying vibration to the substrate, the pattern region is formed. The liquid material can be separated from all the surrounding partition side surfaces, and the pattern shape of the thin film can be adjusted to a desired shape.
[0015]
In the film forming method of the present invention, it is preferable that the vibration is applied to the substrate using an ultrasonic vibrator.
According to the present invention, by vibrating the substrate using the ultrasonic vibrator, the substrate can be easily weakly vibrated at a desired high frequency, thereby avoiding the adverse effect of the liquid material scattering from the pattern region. However, the pattern shape of the thin film can be adjusted to a desired shape.
[0016]
In the film forming method of the present invention, it is preferable that the vibration is applied to the substrate immediately after the liquid material is filled.
According to the present invention, by vibrating the substrate immediately after filling the liquid material, the liquid material can be moved from the partition wall or the like to the pattern region before the liquid material evaporates and the viscosity increases.
[0017]
In the film forming method of the present invention, it is preferable that the vibration is applied to the substrate while the liquid material is volatilized.
According to the present invention, the force acting on the liquid material by vibrating the substrate and the force reducing the area of the liquid material by the surface tension of the liquid material by volatilizing the liquid material are synthesized. More effectively, the liquid material protruding from the partition walls and applied can be returned to the pattern region, and the shape of the thin film can be adjusted to a desired pattern.
[0018]
Further, in the film forming method of the present invention, it is preferable that the application of the vibration to the substrate is performed while the liquid material is volatilized, and the vibration is terminated before the liquid material rises to a predetermined viscosity.
According to the present invention, before the liquid material becomes highly viscous, the substrate can be vibrated to move the liquid material from the partition wall or the like to the pattern region.
Further, according to the present invention, it is possible to prevent the thin film surface from being roughened by continuously applying vibration in a state where the liquid material has a high viscosity. This effect is more effective when the surface area of the pattern region is apparently large.
[0019]
In the film forming method of the present invention, it is preferable that the vibration is applied to the substrate when the liquid material is subjected to a drying treatment and the volume is reduced to a desired value.
According to the present invention, by vibrating the substrate when the volume of the liquid material is reduced to a desired value by volatilization of the liquid material, the entire liquid material is easily contained in a desired pattern region, and more effectively. In addition, the liquid material that has protruded from the partition walls and is applied can be returned to the pattern region, and the shape of the thin film can be adjusted to a desired pattern.
[0020]
Further, in the film forming method of the present invention, the time from filling of the liquid material to starting to apply vibration to the substrate may be a viscosity of the liquid material, a surface tension of the liquid material, an inclination angle of a side surface of the partition wall. Preferably, the adjustment is made based on at least one of the degree of liquid repellency of the partition wall, and the ratio between the area of the pattern region and the filling amount of the liquid material in the pattern region.
According to the present invention, the vibration of the substrate is controlled based on the state of the liquid material such as viscosity and surface tension, the state of the side wall of the partition wall such as the inclination angle and the degree of liquid repellency, and the amount of the liquid material filled in the pattern area. By controlling the start timing, the liquid material that has protruded from the partition walls and is applied can be returned to the pattern region more effectively, and the shape of the thin film can be adjusted to a desired pattern.
[0021]
Further, in the film forming method of the present invention, it is preferable that the frequency of the vibration is from 20 kHz to 150 kHz.
According to the present invention, by vibrating the substrate at the above frequency, the liquid material protruding from the partition and being applied can be drawn back to the pattern region, and the liquid material can be removed from the pattern region on the partition by vibrating the substrate. It is possible to avoid jumping out to the like.
[0022]
Further, in the film forming method of the present invention, the frequency of the vibration is such that the viscosity of the liquid material, the surface tension of the liquid material, the inclination angle of the side surface of the partition, the degree of liquid repellency of the partition, It is preferable that the adjustment is performed based on at least one of an area and a ratio of a filling amount of the liquid material to the pattern region.
According to the present invention, by adjusting and controlling the frequency as described above, for various states of various liquid materials, the liquid material protruding from the partition walls can be effectively returned to the pattern region, and the substrate By vibrating, it is possible to prevent the liquid material from jumping out of the pattern region.
[0023]
Further, in the film forming method of the present invention, it is preferable that the waveform of the vibration is at least one of a sine wave, a sawtooth wave, and a rectangular wave.
According to the present invention, the shape of the thin film can be more effectively adjusted to a desired pattern by setting the waveform of the vibration applied to the substrate to a desired one of a sine wave, a sawtooth wave, and a rectangular wave.
[0024]
Further, in the film forming method of the present invention, the amplitude of the vibration is such that the viscosity of the liquid material, the surface tension of the liquid material, the inclination angle of the side surface of the partition, the degree of liquid repellency of the partition, It is preferable that the adjustment is performed based on at least one of an area and a ratio of a filling amount of the liquid material to the pattern region.
According to the present invention, by controlling the amplitude as described above, for various states of various liquid materials, the liquid material protruding from the partition walls can be effectively returned to the pattern area and the substrate By vibrating, it is possible to prevent the liquid material from jumping out of the pattern region.
[0025]
In addition, in the film forming method of the present invention, it is preferable that the vibration is applied to the substrate via a frame-shaped holder that makes contact with a bottom surface and a side surface of an edge of the substrate.
According to the present invention, the substrate can be easily set on the holder and vibration can be applied, so that the throughput of thin film production can be improved. The application of the vibration to the substrate may be performed by an arm of a robot that handles the substrate.
[0026]
Further, the film forming apparatus of the present invention comprises: a vibration generating means for applying vibration to a substrate having a desired pattern region filled with a liquid material; and at least one of a frequency, an amplitude and a waveform of the vibration generated by the vibration generating means. And control means for controlling the two.
According to the present invention, the desired vibration can be applied to the substrate by the vibration generating means, so that the film thickness distribution and the like of the liquid material filled in the pattern region can be made uniform, and the shape of the thin film made of the liquid material can be improved. Can be improved.
[0027]
Further, in the film forming apparatus of the present invention, the vibration generating means includes an ultrasonic vibrator, and the control means includes: a viscosity of the liquid material, a surface tension of the liquid material, an inclination angle of a side surface of the partition, and a partition. At least one of the frequency, the amplitude, and the waveform of the vibration based on at least one of the degree of liquid repellency of the pattern area and the ratio of the area of the pattern region to the amount of the liquid material filled in the pattern region. It is preferable to control one.
According to the present invention, the frequency, amplitude and waveform of the vibration applied to the substrate can be controlled in accordance with the various states of the various liquid materials. In addition, a desired pattern can be prepared.
[0028]
Further, in the film forming apparatus of the present invention, it is preferable that the control means stops the vibration when the viscosity of the liquid material rises to a predetermined value.
According to the present invention, the liquid material discharged to the pattern region of the substrate or the like volatilizes over time and the viscosity of the liquid material increases, and before the liquid material becomes too high in viscosity, the substrate is removed. By vibrating, the liquid material can be moved from the partition or the like to the pattern region.
[0029]
Further, an optical element according to the present invention includes a thin film manufactured by using the film forming method.
According to the present invention, since the shape of a thin film can be made uniform, an optical element such as a color filter, a liquid crystal element, a plasma display element, and an organic EL element can be formed from such a thin film, so that an optical element free from uneven light emission Can be provided.
Further, according to the present invention, since the shape of the thin film can be made uniform, the shape of each of the plurality of thin films forming the optical element can be made uniform, and the yield in the production of the optical element can be improved. .
[0030]
Further, an organic electroluminescence device according to the present invention includes a thin film manufactured by using the film forming method.
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, since the shape of a thin film can be made uniform, the organic electroluminescent element which does not have light emission unevenness can be provided.
[0031]
Further, a semiconductor element of the present invention includes a thin film manufactured by using the film forming method.
According to the present invention, since the shape of the thin film can be made uniform, it is possible to provide a semiconductor element which forms a finer and higher-density circuit.
[0032]
According to another aspect of the invention, there is provided an electronic apparatus including the optical element.
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is an electronic device provided with the high quality optical element which does not have troubles, such as uneven light emission on a display screen, and can provide an electronic device which can be manufactured at low cost in a short time. .
[0033]
According to another aspect of the invention, there is provided an electronic apparatus including the organic electroluminescence element.
According to the present invention, there is provided an electronic device provided with a high-quality organic electroluminescence element free from defects such as uneven light emission on a display screen, and which can be manufactured at low cost in a short time. Can be.
[0034]
According to another aspect of the invention, there is provided an electronic apparatus including the semiconductor element.
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is possible to provide a semiconductor integrated circuit having a higher density and to suppress the occurrence of a defect such as a short-circuit defect, and to manufacture an electronic device at low cost and in a short time. Equipment can be provided.
[0035]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a film forming method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a view showing a film forming method according to an embodiment of the present invention. FIGS. 1A, 1B, and 1C are plan views showing states of a surface to be processed of a substrate 10 in respective steps. 1D is a sectional view of FIG. 1A, FIG. 1E is a sectional view of FIG. 1B, and FIG. 1F is a sectional view of FIG. .
[0036]
The substrate 10 to be processed is, for example, a substrate for forming an organic EL substrate. Note that the substrate 10 is not limited to an organic EL substrate, and various substrates such as a semiconductor integrated circuit substrate, a liquid crystal substrate, and a plasma display substrate can be applied. First, as shown in FIGS. 1A and 1D, a convex partition 11 is provided on the upper surface of a substrate 10. The partition 11 is provided so as to surround the periphery of the desired pattern region 20. Therefore, the pattern region 20 becomes a concave portion surrounded by the partition 11. In FIG. 1, the side surface 11a of the partition 11 has an inclination, but the side surface 11a may be formed substantially perpendicular to the substrate surface.
[0037]
Then, a liquid repellent treatment is performed on the upper surface and the side surface 11a of the partition wall 11. This liquid-repellent treatment is a process for increasing the contact angle between the liquid-repellent surface and the surface of the liquid material 15 when the liquid material 15 is dropped on the liquid-repellent surface. This serves to repel the liquid material 15 from the treated surface. As the liquid-repellent treatment, for example, a method is employed in which the surface of the partition 11 including the side surface 11a is subjected to a surface treatment with a fluorine-based compound. Examples of the fluorine compound include CF4, SF5, and CHF3, and examples of the surface treatment include a plasma treatment and a UV irradiation treatment.
[0038]
The lyophilic treatment is preferably performed on the pattern region 20 surrounded by the partition walls 11. This lyophilic treatment is a process for reducing the contact angle between the lyophilic treated surface and the liquid material when the liquid material 15 is dropped on the lyophilic treated surface. This is a process for giving an effect of spreading the liquid material 15 over the entire surface. As the lyophilic treatment, for example, a method of irradiating the pattern region 20 with ultraviolet rays, performing ozone treatment, performing oxygen plasma treatment, or a combination thereof is employed.
[0039]
Thereafter, as shown in FIGS. 1B and 1E, the liquid material 15 is filled in the pattern region 20 surrounded by the partition wall 11. The filling of the liquid material 15 is performed using a droplet discharging method of discharging the liquid material 15 from an inkjet nozzle or the like. The landing position of the liquid material 15 discharged drop by drop from an inkjet nozzle or the like is preferably at the center of the pattern region 20. The liquid material 15 that has landed in the pattern area 20 spreads around the landing position. Then, the number of drops of the liquid material 15 is adjusted so that the liquid material 15 spreads over the entire surface of the pattern region 20.
[0040]
However, when the liquid repellency of the surface of the partition 11 including the side surface 11a is not uniform, when the surface of the partition 11 including the side surface 11a is rough, when the landing position of the liquid material 15 is shifted from the center of the pattern region 20, When the number of drops of the liquid material 15 is too large, for example, as shown in FIGS. 1B and 1E, a part of the liquid material 15 may be kept attracted to the side surface 11a of the partition wall 11. is there. If the liquid material 15 is dried and baked in this state to form a thin film, for example, the shape of the edge of the thin film that should be a clean curve is distorted.
[0041]
Therefore, in the present embodiment, vibration is applied to the substrate 10 immediately after a predetermined amount of the liquid material 15 is dropped on the pattern region 20 by the droplet discharge method.
Due to this vibration, the liquid material 15 that has been drawn to the side surface 11a of the partition 11 moves and is drawn back to the pattern region 20, as shown in FIGS. 1B and 1E. Therefore, as shown in FIGS. 1C and 1F, a portion of the side wall 11a of the partition 11 which is in contact with the liquid material 15 disappears, and the boundary state between the liquid material 15 and the partition 11 has no distortion. Becomes a uniform state.
[0042]
Thus, the liquid material 15 is made uniform, and the liquid material 15 is dried and fired to form a thin film. This makes it possible to obtain a thin film having a uniform shape and a precisely desired shape.
[0043]
Next, a film forming apparatus having a vibration generating means for applying vibration to the substrate 10 will be described with reference to FIGS. FIGS. 2A and 2B are diagrams showing such a vibration generating means, wherein FIG. 2A is a schematic sectional view, and FIG. The vibration generating means includes a pedestal 1, a holder 2 mounted on the upper surface of the pedestal 1, and ultrasonic vibrators 3a and 3b serving as vibration sources.
[0044]
The holder 2 holds the substrate 10, and has a donut shape and a frame shape in which the bottom surface and side surfaces around four sides, which are edges of the substrate 10, are in contact with each other. Ultrasonic vibrators 3a are attached to the center portions of the four sides of the holder 2, respectively. The vibration of the ultrasonic transducer 3a is transmitted to the substrate 10 set in the holder 2 via the holder 2. An ultrasonic vibrator 3b is attached to a substantially central portion of the pedestal 1 so that the ultrasonic vibrator 3b directly contacts the bottom surface of the substrate 10 set on the holder 2.
[0045]
The frequency of the ultrasonic transducers 3a and 3b, that is, the frequency of the signal applied to the substrate 10 is set to 20 kHz to 150 kHz (preferably, 30 kHz to 120 kHz). When the frequency is set to 20 KHz or less, it is difficult to pull back the liquid material 15 projecting from the partition 11 or the liquid material 15 in contact with the side surface 11a of the partition 11 into the pattern region 20. On the other hand, if the frequency is set to 150 KHz or more, the liquid material 15 in the pattern area 20 may jump out of the pattern area 20 to have an adverse effect.
[0046]
The waveform of the drive voltage applied to the ultrasonic transducers 3a and 3b is controlled by control means (not shown). The control means controls the frequency and amplitude of the vibrations generated by the ultrasonic transducers 3a and 3b, and the waveforms such as a sine wave, a sawtooth wave, and a rectangular wave.
[0047]
The control unit also controls the timing and the period during which the ultrasonic transducers 3a and 3b vibrate. For example, while the liquid material 15 filled in the pattern region 20 of the substrate 10 is volatilized, the ultrasonic oscillators 3a and 3b are vibrated to apply vibration to the substrate 10. As a result, a force acting on the liquid material 15 by vibrating the substrate 10 and a force reducing the area and volume of the liquid material 15 by surface tension due to the volatilization of the liquid material 15 are combined. Effectively, the liquid material 15 protruding from the partition 11 and applied can be drawn back to the pattern region 20, and the shape of the thin film can be adjusted to a desired pattern.
[0048]
The period during which the ultrasonic vibrators 3a and 3b are vibrated and the substrate 10 is vibrated is terminated by the control means before the liquid material 15 is volatilized and the liquid material 15 rises to a predetermined viscosity. Preferably. This is because if the vibration is continued while the liquid material 15 has a high viscosity, the surface of the thin film formed by the liquid material 15 becomes rough. This phenomenon acts more when the surface area of the pattern region is apparently large.
[0049]
If the volume of the liquid material 15 filled in the pattern region 20 is larger than the volume of the pattern region 20 surrounded by the side surface 11a of the partition wall 11, the control means performs a drying process on the liquid material 15 to dry the liquid material 15. It is preferable to start applying vibration to the substrate 10 when the volume has decreased to a desired value.
As a result, the liquid material 15 that has been applied to the partition walls 11 and applied to the partition walls 11 can be more effectively pulled back to the pattern region 20, and the shape of the thin film can be adjusted to a desired pattern.
[0050]
Further, the control means determines the time from the filling of the liquid material 15 into the pattern region 20 to the start of applying vibration to the substrate 10, the viscosity of the liquid material 15, the surface tension of the liquid material 15, the side surface 11 a of the partition 11. Adjustment is made based on at least one of the inclination angle, the degree of liquid repellency of the partition walls 11 and the side surfaces 11a, and the ratio between the area or volume of the pattern region 20 and the filling amount of the liquid material 15 in the pattern region 20. Is preferred.
[0051]
Accordingly, based on the state of the liquid material 15 such as viscosity and surface tension, the state of the side surface 11a of the partition 11 such as the inclination angle and the degree of liquid repellency, the filling amount of the liquid material 15 into the pattern region 20, and the like, By controlling the timing at which the vibration of 10 is started, the liquid material 15 protruding from the partition 11 and applied can be returned to the pattern region 20 more effectively.
[0052]
Further, the control means controls the frequency and amplitude of the vibration of the ultrasonic transducers 3 a and 3 b, that is, the frequency and amplitude of the vibration of the substrate 10, the viscosity of the liquid material 15, the surface tension of the liquid material 15, 11a, the degree of liquid repellency of the partition wall 11 and the side surface 11a, and the ratio of the area or volume of the pattern region 20 to the filling amount of the liquid material 15 in the pattern region 20. Adjustment is preferred.
[0053]
Thus, the liquid material 15 protruding from the partition 11 can be effectively returned to the pattern region 20 with respect to various states of the various liquid materials 15, and the substrate 10 is vibrated from the pattern region 20. The liquid material 15 can be prevented from jumping out.
[0054]
Next, the overall configuration of the film forming apparatus having the vibration generating means for applying vibration to the substrate 10 as described above will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic perspective view showing the entire configuration of such a film forming apparatus.
The film forming apparatus 101 is an apparatus that forms, for example, a light-emitting layer or a color filter that is a component of an organic EL substrate that is an electron optical element. The film forming apparatus 101 includes an XY table 103 placed on a base gantry 102 and a droplet discharge head unit 104 provided above the XY table 103. The pedestal 1 of the vibration generating means shown in FIG. 2 is fixed on the XY table 103, and the holder 2 and the ultrasonic transducer 3a are fixed on the pedestal 1. Then, the substrate 10 which is the substrate to be processed is held by the holder 2.
[0055]
The droplet discharge head unit 104 is attached to a support member 106 provided on a gantry 105. The droplet discharge head unit 104 includes independent heads 104a for respective colors that discharge red, blue, and green inks (liquid materials 15), respectively. Have. Each of these heads 104a is independently connected to an ink supply tube 107a and an electric signal cable (not shown, such as FFC). An ink supply unit 109 is connected to the other end of the ink supply tube 107a via a three-way valve, a valve box 108 containing a stored oxygen system, and the like, and an ink supply tube 107b.
[0056]
With such a configuration, the film forming apparatus 101 transfers the ink in the tank of the ink supply unit 109 to the droplet discharge head unit 104 via the ink supply tube 107b, the valve box 108, and the ink supply tube 107a. . Then, the ink transferred to the droplet discharge head unit 104 is discharged from each head 104 a and applied to the pattern area 20 of the substrate 10.
[0057]
Next, the substrate 10 is vibrated by the vibration of the ultrasonic vibrator 3a. Thereby, as shown in FIG. 1, the ink (liquid material 15) applied to the partition 11 and the side surface 11 a of the partition 11 is moved to the pattern region 20. Next, the substrate 10 is placed in a baking furnace (not shown) or the like and dried and fired, whereby a thin film having a desired shape is completed.
[0058]
Thus, according to the film forming method of the present embodiment, the film shape can be made uniform. Therefore, when a thin film forming a light emitting layer or a color filter of an organic EL element is manufactured by using the film forming method of the present embodiment, an organic EL element having no uneven emission can be manufactured. Further, when a semiconductor element is manufactured by using the manufacturing method of the present embodiment, it is possible to manufacture a semiconductor element which is free from defects such as short circuits and forms a finer and higher-density circuit.
[0059]
Next, a driving device, which is a component of the film forming apparatus 101 and generates a voltage to be applied to the ultrasonic vibrator 3, will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the driving device. The drive device includes a drive waveform generation circuit 300 that forms a desired voltage waveform, a drive unit 200 that performs voltage amplification or current amplification on the voltage waveform output from the drive waveform generation circuit 300 and applies the amplified voltage to the ultrasonic transducer 3. It is composed of
[0060]
The drive waveform generation circuit 300 includes a D / A converter 301, a preamplifier 302, and a power amplifier 303. The D / A converter 301 converts a digital signal indicating a vibration waveform of the ultrasonic transducer 3 into an analog signal. The digital signal input to the D / A converter is created using, for example, a personal computer. The digital signal includes the viscosity of the liquid material 15, the inclination angle of the side surface 11 a of the partition 11, the degree of volatility of the partition 11 and the side surface 11 a, the area or volume of the pattern region 20, and the liquid material 15 to the pattern region 20. It is preferably generated on the basis of at least one of the ratio and the filling amount.
[0061]
The analog signal output from the D / A converter 301 is amplified by a predetermined amount by a preamplifier 302. The analog signal output from the preamplifier 302 is amplified by a predetermined amount by a power amplifier 303. The analog signal output from the power amplifier 303 is sent to the analog switch TG of the drive unit 200 via an FFC (Flexible Flat Cable). Note that the FFC contains a component of the inductance L. The analog signal sent to the analog switch TG is further amplified by a predetermined amount and sent to the ultrasonic transducer 3.
As a result, the ultrasonic transducer 3 is applied with a voltage having a desired waveform, and vibrates with a desired vibration waveform.
[0062]
(Electronics)
An example of an electronic device including a device that is an optical element (such as an organic EL element) or a semiconductor element manufactured by using the thin film forming method of the embodiment will be described.
FIG. 5 is a perspective view showing an example of a mobile phone. In FIG. 5, reference numeral 1000 denotes a mobile phone main body, and reference numeral 1001 denotes a display unit using the above-described optical element.
[0063]
FIG. 6 is a perspective view showing an example of a wristwatch-type electronic device. In FIG. 6, reference numeral 1100 denotes a watch main body, and reference numeral 1101 denotes a display unit using the above-described optical element.
[0064]
FIG. 7 is a perspective view showing an example of a portable information processing device such as a word processor or a personal computer. 7, reference numeral 1200 denotes an information processing device, reference numeral 1202 denotes an input unit such as a keyboard, reference numeral 1204 denotes an information processing device main body, and reference numeral 1206 denotes a display unit using the above-described optical element.
[0065]
Since the electronic devices shown in FIGS. 5 to 7 include the optical element of the above-described embodiment, they can display images well, can reduce the manufacturing cost, and can shorten the manufacturing period.
[0066]
Note that the technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various changes can be made without departing from the spirit of the present invention. The configuration and the like are merely examples, and can be appropriately changed.
[0067]
For example, in the above embodiment, a method for manufacturing an optical element (organic EL element) using the thin film forming method according to the present invention has been described. However, the present invention is not limited to this. Wiring of a semiconductor integrated circuit can be manufactured by using such a thin film forming method.
[0068]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, by applying vibration to the substrate, the liquid material applied to the partition walls and the like can be moved to the pattern region of a desired shape, and the film shape of the liquid material can be moved. Can be made uniform.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a film forming method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a vibration generating unit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic perspective view showing a film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a driving device that drives the ultrasonic transducer.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an electronic apparatus including the optical element according to the embodiment.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an electronic apparatus including the optical element according to the embodiment.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an electronic apparatus including the optical element according to the embodiment.
[Explanation of symbols]
1 pedestal
2 holder
3, 3a, 3b ultrasonic transducer
10 Substrate
11 Partition wall
11a Side view
15 Liquid materials
20 pattern areas
101 Film forming equipment
102 base mount
103 XY table
104 droplet discharge head
105 stand
106 Supporting member
107a, 107b Ink supply tube
108 valve box
109 Ink supply unit

Claims

基板の被処理面に隔壁を設け、該隔壁で囲まれたパターン領域内に液状材料を充填し、該充填した後に、該基板に振動を与えることを特徴とする成膜方法。A film forming method, comprising: providing a partition on a surface to be processed of a substrate; filling a pattern material surrounded by the partition with a liquid material; and applying a vibration to the substrate after the filling.

前記液状材料の充填は、液滴吐出方式を用いて行うことを特徴とする請求項１記載の成膜方法。2. The film forming method according to claim 1, wherein the filling of the liquid material is performed using a droplet discharge method.

前記液状材料の充填をする前に、前記隔壁に撥液処理を施すことを特徴とする請求項１又は２記載の成膜方法。3. The film forming method according to claim 1, wherein a liquid-repellent treatment is performed on the partition before filling the liquid material.

前記基板に振動を与えることにより、前記隔壁に接触している前記液状材料を該隔壁から引き離して前記パターン領域内に移動させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の成膜方法。4. The component according to claim 1, wherein the liquid material in contact with the partition is moved away from the partition and into the pattern region by applying vibration to the substrate. 5. Membrane method.

前記基板への振動の付与は、超音波振動子を用いて行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載の成膜方法。The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the application of the vibration to the substrate is performed using an ultrasonic vibrator.

前記基板への振動の付与は、前記液状材料を充填した直後に行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の成膜方法。The method according to claim 1, wherein applying the vibration to the substrate is performed immediately after filling the liquid material.

前記基板への振動の付与は、前記液状材料を揮発させながら行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の成膜方法。The method according to claim 1, wherein applying the vibration to the substrate is performed while volatilizing the liquid material.

前記基板への振動の付与は、前記液状材料を揮発させながら行い、該液状材料が所定の粘度にまで上昇する前に終了させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の成膜方法。The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the application of the vibration to the substrate is performed while the liquid material is being volatilized, and is terminated before the liquid material rises to a predetermined viscosity. Film formation method.

前記基板への振動の付与は、前記液状材料について乾燥処理を施し体積が所望の値まで低下した時点で行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の成膜方法。The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the application of the vibration to the substrate is performed when the liquid material is subjected to a drying treatment and the volume is reduced to a desired value.

前記液状材料を充填してから前記基板へ振動を与え始めるまでの時間は、該液状材料の粘度、該液状材料の表面張力、前記隔壁の側面の傾斜角度、前記隔壁の撥液性の度合い、前記パターン領域の面積と該パターン領域への該液状材料の充填量との比率、のうちの少なくとも１つに基づいて調整することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の成膜方法。The time from filling the liquid material to starting to apply vibration to the substrate is the viscosity of the liquid material, the surface tension of the liquid material, the inclination angle of the side surface of the partition, the degree of liquid repellency of the partition, The composition according to any one of claims 1 to 5, wherein the adjustment is performed based on at least one of a ratio between an area of the pattern region and a filling amount of the liquid material in the pattern region. Membrane method.

前記振動の周波数は、２０ＫＨｚから１５０ＫＨｚとすることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項記載の成膜方法。The method according to claim 1, wherein a frequency of the vibration is in a range of 20 KHz to 150 KHz.

前記振動の周波数は、前記液状材料の粘度、前記液状材料の表面張力、前記隔壁の側面の傾斜角度、前記隔壁の撥液性の度合い、前記パターン領域の面積と該パターン領域への前記液状材料の充填量との比率、のうちの少なくとも１つに基づいて調整することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項記載の成膜方法。The frequency of the vibration is the viscosity of the liquid material, the surface tension of the liquid material, the inclination angle of the side surface of the partition, the degree of liquid repellency of the partition, the area of the pattern region and the liquid material to the pattern region. The film forming method according to claim 1, wherein the adjustment is performed based on at least one of a ratio to a filling amount of the film.

前記振動の波形は、正弦波、ノコギリ波、矩形波のうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項記載の成膜方法。13. The film forming method according to claim 1, wherein the waveform of the vibration is at least one of a sine wave, a sawtooth wave, and a rectangular wave.

前記振動の振幅は、前記液状材料の粘度、前記液状材料の表面張力、前記隔壁の側面の傾斜角度、前記隔壁の撥液性の度合い、前記パターン領域の面積と該パターン領域への前記液状材料の充填量との比率、のうちの少なくとも１つに基づいて調整することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項記載の成膜方法。The amplitude of the vibration is the viscosity of the liquid material, the surface tension of the liquid material, the inclination angle of the side surface of the partition, the degree of liquid repellency of the partition, the area of the pattern region and the liquid material to the pattern region. 14. The film forming method according to claim 1, wherein the adjustment is performed based on at least one of a ratio to a filling amount of the film.

前記基板への振動の付与は、該基板の縁の底面部及び側面が接触する額縁形状のホルダを介して付与することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項記載の成膜方法。The method according to claim 1, wherein the vibration is applied to the substrate via a frame-shaped holder that makes contact with a bottom surface and a side surface of an edge of the substrate. .

所望のパターン領域に液状材料が充填された基板に振動を与える振動発生手段と、
前記振動発生手段が生成する振動の周波数、振幅、波形のうちの少なくとも１つを制御する制御手段とを有することを特徴とする成膜装置。Vibration generating means for applying vibration to a substrate filled with a liquid material in a desired pattern region,
A film forming apparatus comprising: a control unit that controls at least one of a frequency, an amplitude, and a waveform of the vibration generated by the vibration generating unit.

前記振動発生手段は、超音波振動子からなり、
前記制御手段は、前記液状材料の粘度、前記液状材料の表面張力、前記隔壁の側面の傾斜角度、前記隔壁の撥液性の度合い、前記パターン領域の面積と該パターン領域への前記液状材料の充填量との比率、のうちの少なくとも１つに基づいて、前記振動の周波数、振幅、波形のうちの少なくとも１つを制御することを特徴とする請求項１６記載の成膜装置。The vibration generating means includes an ultrasonic vibrator,
The control unit is configured to control the viscosity of the liquid material, the surface tension of the liquid material, the inclination angle of the side wall of the partition, the degree of liquid repellency of the partition, the area of the pattern region and the area of the liquid material to the pattern region. 17. The film forming apparatus according to claim 16, wherein at least one of the frequency, amplitude, and waveform of the vibration is controlled based on at least one of a ratio to a filling amount.

前記制御手段は、前記液状材料の粘度が所定の値まで上昇した時に、前記振動を停止させることを特徴とする請求項１６又は１７記載の成膜装置。18. The film forming apparatus according to claim 16, wherein the control unit stops the vibration when the viscosity of the liquid material rises to a predetermined value.

請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の成膜方法を用いて製造された薄膜を備えたことを特徴とする光学素子。An optical element comprising a thin film manufactured by using the film forming method according to claim 1.

請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の成膜方法を用いて製造された薄膜を備えたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。An organic electroluminescent device comprising a thin film manufactured by using the film forming method according to claim 1.

請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の成膜方法を用いて製造された薄膜を備えたことを特徴とする半導体素子。A semiconductor device comprising a thin film manufactured by using the film forming method according to claim 1.

請求項１９記載の光学素子を備えたことを特徴とする電子機器。An electronic device comprising the optical element according to claim 19.

請求項２０記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする電子機器。An electronic device comprising the organic electroluminescence device according to claim 20.

請求項２１記載の半導体素子を備えたことを特徴とする電子機器。An electronic apparatus comprising the semiconductor element according to claim 21.