專利名稱：制膜方法和圖案形成方法，和采用這些的電子裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制膜方法、圖案形成方法和采用這些的電子裝置的制造方法。
背景技術(shù)：
歷來，在電子元件的制造中，使用了有爆炸等的危險的短鏈長的硅烷。為此，需要實現(xiàn)在成本和安全方面的改良。
另外，在WO2003/026359號公報中，以提高材料的選擇自由度的新的圖案形成為目的，提出有一種膜形成裝置，并公開了利用這種裝置的自由射流(free jet)圖案形成方法，該裝置具有可調(diào)整為規(guī)定的真空度的真空室；連接于材料供給源且安裝于所述真空室，將來自所述材料供給源的材料供給到該真空室內(nèi)的噴嘴；使設(shè)置于所述噴嘴及基體臺之中至少任一方移動的移動機構(gòu)，通過所述移動機構(gòu)，將可以控制所述噴嘴和所述基體的相對的位置(專利文獻1)。
另外，在特開2003-197531號公報中，為了提高材料的選擇自由度的全新的制造方法的實施，以最佳的圖案形成裝置的提供為目的，提出有一種圖案形成裝置，并公開了利用這種裝置的自由射流(free jet)圖案形成方法，該裝置具有通過向材料照射激光，從該材料使化學物種發(fā)生的化學物種發(fā)生部；吐出由該化學物種發(fā)生部發(fā)生的化學物種的噴嘴部；使該噴嘴部和配置有所述化學物種的基體的相對的位置移動的可動機構(gòu)(專利文獻2)。
此外，在特開平9-289337號公報中，公開有通過把聚-二-n-正己基-聚硅賓(LDHS-SIRR’-；R＝R’＝C6H13)等作為發(fā)光層的EL元件的制作等，而利用硅賓(silylene)的制膜法(專利文獻3)。
專利文獻1WO2003/026359號公報
專利文獻2特開2003-197531號公報專利文獻3特開平9-289337號公報發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明包含各種的具體的形態(tài)，但在一個具體的形態(tài)中，例如，通過利用反應(yīng)活性物種等的化學物種，可以簡便地形成膜。由此，電子元件和電子裝置等的制造變得容易。
本發(fā)明的制膜方法，其特征在于，至少從一個噴嘴吐出化學物種或其前體而在基體上配置由所述化學物種構(gòu)成的多個膜。
本發(fā)明的其他制膜方法，其特征在于，至少從一個噴嘴吐出具有反應(yīng)活性的化學物種，由此在基體上，形成通過所述化學物種反應(yīng)而生成的膜。
在此制膜方法中，所謂“所述化學物種反應(yīng)”，其對應(yīng)例如，(1)所述化學物種彼此反應(yīng)的情況，及(2)所述化學物種與其他的物質(zhì)反應(yīng)的情況。此外，作為(1)的代表例，可列舉例如聚合反應(yīng)。作為(2)的代表例，可列舉所述化學物種與其他的物質(zhì)在氣相中反應(yīng)，在所述基體上堆積的情況，和所述化學物種與所述基體的表面產(chǎn)生化學反應(yīng)的情況等。
另外，所述的制膜方法的最佳形態(tài)，以下述的要點為特征。
在本發(fā)明的制膜方法中，所述至少一個的噴嘴也可以是多個的噴嘴。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，可以從所述多個噴嘴的兩個以上的噴嘴，同時吐出多種的材料。另外，通過從不同的多個噴嘴吐出同樣的材料，能夠使每個噴嘴的吐出量等的偏差平均化。例如，從所述多個噴嘴中的至少兩個噴嘴吐出不同的兩種材料時，使所述至少兩個噴嘴接近，或讓從所述至少兩個噴嘴吐出的氣體狀的材料，在空間或形成有膜的基體上交叉，以此方式調(diào)整所述至少兩個噴嘴的相對的位置，也可以進行一種的共蒸鍍。
在所述的制膜方法中，也可以通過所述化學物種的前體物質(zhì)的反應(yīng)，使所述化學物種生成。
在所述的制膜方法中，也可以通過切斷包含于所述化學物種的前體物質(zhì)的化學鍵中至少一種化學鍵，使所述化學物種生成。
在所述的制膜方法中，也可以通過所述前體物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)由重排反應(yīng)而變化，使所述化學物種生成。
在所述的制膜方法中，也可以通過對所述前體物質(zhì)施加能量，使所述化學物種生成。
為了使所述化學物種產(chǎn)生，作為對所述前體物質(zhì)施加的能量，可例舉例如毫米波；亞毫米波；微波；紅外線；可見光線；紫外線；真空紫外；或X射線等的電磁皮和熱等。
所述電磁波，具體來說，除了水銀燈、鋅燈、氙燈、或者鹵素燈等的通常的光源，還能夠由Nd:YAG激光器、準分子激光器(excimer laser)、氮激光器、CO2激光器、鈦藍寶石(ti-sapphire)激光器等的激光器等使之發(fā)生。
在所述的制膜方法中，優(yōu)選所述化學物種為反應(yīng)活性物種，但是作為所述反應(yīng)活性物種，可列舉為例如自由基(radical)、離子、離子基、硅賓和碳烯(carbene)等的低原子價化學物種，具有雙鍵化合物(silaethene)和二硅烯(disilene)等的不穩(wěn)定的多鍵的化學物種，五配位和六配位硅酸鹽等高配位化學物種等。另外，也可以是通過還原等生成的0價的金屬等，具有高的反應(yīng)活性的化學物種。
在所述的制膜方法中，優(yōu)選所述化學物種具有聚合性。
在所述的制膜方法中，也可以是切斷包含于所述前體物質(zhì)的化學鍵中的至少一個，或通過重排反應(yīng)而產(chǎn)生。如所述包含于所述前體物質(zhì)的化學鍵開裂而生成的化學物種，或通過重排反應(yīng)而產(chǎn)生的化學物種，因為總的來說反應(yīng)性高，所以有可能該化學物種彼此，或使之與其他的試劑反應(yīng)。
在所述的制膜方法中，所述化學物種也可以是自由基、離子基、離子或低原子價化學物種。
在所述的制膜方法中，優(yōu)選通過從所述噴嘴吐出所述化學物種，而生成所述化學物種的自由射流。通過采用自由射流，因為從噴嘴吐出的氣體狀材料所包含的化學物種、或反應(yīng)活性物種的電子、振動、旋轉(zhuǎn)等的能量能級變成最低水平，所謂能夠接近于“冷卻狀態(tài)”，所以可以抑制化學物種或反應(yīng)活性物種在基體著地時所產(chǎn)生的局部的熱的發(fā)生。因此形成了膜的周圍的影響降低，易于形成細微的膜或圖案。
另外，因為通過化學物種或反應(yīng)活性物種成為所述的“冷卻狀態(tài)”，來自化學物種或反應(yīng)活性物種的副反應(yīng)被抑制，所以，也可以使由化學物種或反應(yīng)活性物種形成的膜的構(gòu)造和性質(zhì)均一化。
在所述的制膜方法中，所述前體物質(zhì)也可以是包含金屬的化合物。
在所述的制膜方法中，所述前體物質(zhì)也可以是在常溫常壓(25℃，1個氣壓)下為液體的硅化合物。
在所述的制膜方法中，所述化學物種也可以是硅賓。通過將硅賓作為所述化學物種使用，可以由比較溫和的條件形成硅膜。
在所述的制膜方法中，所述基體含基層膜，所述多個膜的至少一個膜形成于所述基層膜上，所述基層膜，優(yōu)選包含所述硅賓引起插入反應(yīng)的鍵。
根據(jù)所述這樣的結(jié)構(gòu)，因為利用分子級的反應(yīng)，所以可以進行分子級的膜厚的控制。
在所述的制膜方法中，所述硅賓引起插入反應(yīng)的鍵，也可以是Z-H基(Z表示硫族元素)或Y-H基(Y表示14族元素)。
本發(fā)明的圖案形成方法，其特征在于，從至少一個噴嘴吐出化學物種或其前體，而配置由所述化學物種構(gòu)成的多個膜。
本發(fā)明的其他的圖案形成方法，其特征在于，包含如下工序從至少一個噴嘴吐出具有反應(yīng)活性的化學物種，在基體上，形成通過各個所述化學物種反應(yīng)而生成的多個膜。
所述的圖案形成方法的最佳形態(tài)，以如下要點為特征。
在所述的圖案形成方法中，優(yōu)選所述至少一個的噴嘴為多個的噴嘴。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，可以從所述多個噴嘴的兩個以上的噴嘴同時吐出多種材料。另外，通過從不同的多個噴嘴吐出同相的材料，能夠使每個噴嘴吐出量等的偏差平均化。
在所述的圖案形成方法中，所述化學物種的前體物質(zhì)也可以是含有金屬的化合物。
所述的圖案形成方法，所述化學物種的前體物質(zhì)，在常溫常壓(25℃，1個氣壓)下可以為液體的硅化合物。
在所述的圖案形成方法中，所述化學物種也可以是硅賓。通過將硅賓作為所述化學物種使用，可以由比較溫和的條件形成由硅構(gòu)成的圖案。
在所述的圖案形成方法中，也可以將所述多個膜形成于所述基層膜之上。優(yōu)選在所述基層膜，使用包含具有所述硅賓引起插入反應(yīng)的鍵的化合物。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，因為利用分子級的反應(yīng)，所以可以進行分子級的圖案的厚度的控制。
在所述的圖案形成方法中，所述硅賓引起插入反應(yīng)的鍵，也可以是Z-H基(Z表示硫族元素)或Y-H基(Y表示14族元素)。
本發(fā)明另外還提供使用所述制膜方法的電子裝置的制造方法。
本發(fā)明另外還提供使用所述圖案形成方法的電子裝置的制造方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個具體形態(tài)，提供一種制膜方法或圖案形成方法，其通過利用反應(yīng)活性物種等的化學物種，能夠簡便地形成膜。
另外，還提供了適合于成本和安全風險的降低的、在硅半導體膜的制法等方面可利用的制膜方法及圖案形成方法，和采用了這些方法的電子裝置的制造方法。
本發(fā)明的制膜方法，圖案形成方法，可以適用于LED陣列、TFT、傳感器等，及具有這些的電子裝置的制造。
此外對組合工藝(combinatorial process)也是有效的。即，能夠在基體上的多個區(qū)域，形成根據(jù)不同的制膜條件而形成的多個膜。例如，通過調(diào)整載氣(carrier gas)和反應(yīng)性氣體的壓力，和室(chamber)的減壓度等的條件，能夠達成多個膜的形成。


圖1是表示用于實施本發(fā)明的制膜方法最佳的制膜裝置的一例的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示采用第一實施方式實施制膜的例子(材料ZnEt2)的概念圖。
圖3是表示使用于本發(fā)明的制膜方法的材料(化學物種前體)的一個示例的構(gòu)造式。
圖4是表示采用本發(fā)明的制膜方法，進行硅的直接圖案形成(directpatterning)的硅賓的插入的過程的概略工序圖。
圖5是表示在本發(fā)明的制膜后的TFT的制造工序的概略工序圖。
具體實施例方式
(制膜方法)以下，基于該優(yōu)選的實施方式，說明關(guān)于本發(fā)明的制膜方法。
(第一實施方式)作為本發(fā)明的一具體化形態(tài)，提供一種制膜方法，其通過加熱使該化學物種從希望的反應(yīng)活性類物等的化學物種的前體物質(zhì)發(fā)生，利用多個的噴嘴配置多個膜。圖1是表示用于實施本發(fā)明的制膜方法最佳的制膜裝置的一例的概略結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，用于實施第一實施方式的制膜方法的制膜裝置10，具有用于貯存材料的試料室11；從試料室11經(jīng)由流路位于下游，用于由吐出形成膜的多個的噴嘴12，在試料室11和多個的噴嘴12之間，設(shè)置以所述材料作為前體物質(zhì)而使化學物種發(fā)生的化學物種發(fā)生部的加熱部13。
另外，制膜裝置10還具有將如下構(gòu)件配置于內(nèi)部而構(gòu)成的室14多個噴嘴12；通過從噴嘴12吐出的所述化學物種而形成有膜的基板15；設(shè)置基體15的基體臺17。室14通過配管19連接于真空裝置P，在其內(nèi)部空間配設(shè)基體臺17，另外氣密安裝了門(未圖示)，其用于進行成為被圖案形成體的基體15的出入。
噴嘴12，其形成了噴嘴孔12a的前端側(cè)被配置于室14內(nèi)，其后端側(cè)在室14的外側(cè)經(jīng)由加熱部13，連接于作為材料供給源的試料室11，此外在該試料室11連接有載氣供給源16。從噴嘴12能夠進行氣體狀材料吐出。在噴嘴12和室14的壓力差充分大時，從噴嘴12吐出的氣體狀材料為被稱作所謂自由射流或超音速分子噴流的狀態(tài)，或者接近于這些的狀態(tài)。在所謂自由射流，超音速分子噴流的狀態(tài)下，從噴嘴12吐出的氣體狀材料所包含的化學物種或反應(yīng)活性物種的電子、振動、旋轉(zhuǎn)等的能量能級成為最低水平，因為成為與所謂“冷卻狀態(tài)”接近的狀態(tài)，所以可以抑制化學物種或反應(yīng)活性物種在基體著地時所產(chǎn)生的局部的熱的發(fā)生。因此膜形成的周圍的影響降低，容易形成細微的膜或圖案。
另外，處于冷卻狀態(tài)的化學物種或反應(yīng)活性物種的反應(yīng)，以剩余的能量幾乎不存在的狀況進行。在有多條的反應(yīng)路徑的情況下，來自化學物種或反應(yīng)活性物種的副反應(yīng)也被抑制。由此，也可以使由該化學物種或反應(yīng)活性物種形成的膜的微觀的結(jié)構(gòu)，分子·原子級的構(gòu)造和性質(zhì)均一。在噴嘴12上，其前端部設(shè)有吐出機構(gòu)(未圖示)。該吐出機構(gòu)沒有特別被限定，可以使用各種的類型，例如，可以采用基于一般的機械快門(mechanicalshutter)的機構(gòu)，和此外基于所說的帶電控制型、加壓振動型、電氣機械交換式(即壓電型)、電氣熱交換方式、靜電吸引方式的機構(gòu)等。
試料室11，其用于收容保持用于成為制膜材料和圖案形成材料的化學物種的前體物質(zhì)，例如，把成為晶體管等的半導體元件、發(fā)光二極管、有機電致發(fā)光元件的發(fā)光層和電子輸送層，空穴輸送層等的前體物質(zhì)的材料，以保持于小室(cell)和容器等的保持工具(未圖示)的狀態(tài)，將其收容。
然后，設(shè)于試料室11和多個的噴嘴12之間的加熱部13，作為將例如保持于試料室11內(nèi)的材料作為前體物質(zhì)而使化學物種發(fā)生的化學物種發(fā)生部發(fā)揮功能。即，依附于來自載氣供給源16的載氣而流通的材料，通過加熱部13，而使化學物種發(fā)生。因此，優(yōu)選通過調(diào)整加熱部13的溫度，在將材料作為前體物質(zhì)而能夠發(fā)生化學物種的溫度范圍內(nèi)，根據(jù)所使用的材料的種類適當調(diào)整。使化學物種發(fā)生的溫度，基本上依存于所采用的前體物質(zhì)或使之發(fā)生的化學物種，但典型的溫度范圍是100～500℃。在常溫下容易操作，且效率優(yōu)良地發(fā)生化學物種時，優(yōu)選溫度范圍在150～300℃。
這里，作為加熱部13，如果從成為前體物質(zhì)的材料就能夠使化學物種發(fā)生，則沒有特別限制，不過，能夠采例如以下的加熱裝置輻射管加熱器(radiant tube heater)；鞘式(管式pipe)加熱爐；插頭式加熱器(plugheater)；輪箍加熱器(flange heater)；風扇式加熱器；筒形加熱器(cartridgeheater)；微型加熱器(micro heater)；澆鑄加熱器；手動加熱器(hand heater)；片式加熱器(plate heater)；塊式加熱器(block heater)；石英管加熱器；硅橡膠加熱器(silicon rubber heater)；電熱帶(ribbon heater)；碳加熱器(carbon heater)；Ni-Cr發(fā)熱體；Fe-Cr發(fā)熱體；SiC發(fā)熱體等。還有，所謂鞘式(管式pipe)加熱器，是指如下的結(jié)構(gòu)，即以氧化鎂(magnesia)作為絕緣材料，將發(fā)熱線(鎳-鉻線，鐵-鉻線)放入金屬管(sheath)之中，通過拉深加工提高填充密度，而使來自發(fā)熱線的熱易于傳遞到金屬管表面。
另外，也能夠使用附帶高頻或微波等的電磁波發(fā)生器的加熱裝置。另外，在加熱部13中，也可以適當導入氧、氯、或氟等的反應(yīng)性氣體和氬、氦、或氮等的惰性氣體等的氣體。加熱部13的加熱方法，要考慮使用的材料的沸點和熔點等的物理的性質(zhì)和反應(yīng)樣式等的化學的性質(zhì)、和使之發(fā)生的化學物種的種類等、使之發(fā)生的化學物種的需要量等，而適當?shù)剡x擇。
另外，為了促進化學物種的發(fā)生，或發(fā)生效率和反應(yīng)溫度的調(diào)整，加熱部13內(nèi)也可以具有催化劑等。
這里，作為化學物種發(fā)生部的加熱部13和多個的噴嘴12的關(guān)系如下。即，多個的噴嘴12，被設(shè)于作為設(shè)有它們的物體的放出頭(未圖示)。然后，放出頭其構(gòu)成是被連接于加熱部13，由加熱部13發(fā)生，從該加熱部13供給的化學物種，在放出頭內(nèi)分支被送至各噴嘴12?；蛘?，放出頭也可以構(gòu)成為被連接于加熱部13，由加熱部13發(fā)生，從該加熱部13供給的化學物種，在進入放出頭之前分支，在放出頭內(nèi)不分支，直接被送入各噴嘴12。該情況，避免了在噴嘴內(nèi)的分支所致的能量損失的不均一，能夠讓化學物種的供給狀態(tài)更均一。
另外，放出化學物種的機構(gòu)，通過加熱供給于加熱部13內(nèi)的材料，由該材料使化學物種發(fā)生，從加熱部13使之放出。此放出機構(gòu)，其構(gòu)成為具有加熱作為化學物種發(fā)生部的加熱部13內(nèi)的材料的加熱機構(gòu)，通過控制該加熱時刻，來控制化學物種放出的時刻。作為化學物種放出用的加熱機構(gòu)，例如可列舉有使用電加熱器、和使用氮激光器和YAG激光器等的激光器，或使用高頻加熱裝置等等。還有，作為加熱機構(gòu)并不限于此，可以應(yīng)用各種的加熱機構(gòu)。另外，從加熱部13將材料加熱使化學物種發(fā)生而放出時，加熱機構(gòu)優(yōu)選設(shè)置為加熱加熱部13內(nèi)的材料或化學物種中面對基體15的表面附近。由此，能夠有效地使化學物種制膜。
載氣供給源16，主要是將氦、氬、氮等的惰性氣體作為載氣，向試料室11移送材料。還有，也可以通過材料與之反應(yīng)，將例如氧(O2)、氯、氟等的反應(yīng)性氣體作為載氣，移送至試料室11。移送到試料室11的載氣，從試料室11將前體材料向加熱部13偕同·移送，此外在加熱部13內(nèi)，將從材料發(fā)生的化學物種偕同·移送至多個的噴嘴12。另外，也可以利用噴嘴12的吐出機構(gòu)，而不使用來自載氣供給源16的載氣，將材料吐出到室14內(nèi)。
室14的內(nèi)部的壓力，可以根據(jù)圖案精度、堆積速度、材料或此前體等的各種的條件而適當設(shè)定，但是在本實施方式中為真空氣氛。通過使室14的內(nèi)部形成高真空，如上述，因為從噴嘴12吐出的氣體狀的材料成為自由射流或超音速分子噴流，或者接近這些的狀態(tài)，所以有利于形成細微的圖案和膜。
在真空氣氛下使用此室14時，能夠經(jīng)由配管19連接于泵等的真空裝置P而成為真空的氣氛，在室14的內(nèi)部空間配設(shè)基體15，另外，可以使用氣密安裝了用于進行成為被圖案形成體的基體15的出入的門(未圖示)的室。真空裝置P，其構(gòu)成為通過組合分子渦輪泵(turbo pump)和旋轉(zhuǎn)泵(rotary pump)等，使室內(nèi)可以調(diào)整為高真空度。還有，此情況下，連結(jié)真空裝置P和室14的配管19，其端部開口于室14內(nèi)，由此通過后述的真空裝置P的運轉(zhuǎn)，將室14內(nèi)排氣而使其能夠成為高真空氣氛。
使室14內(nèi)成為真空氣氛時，使用真空裝置P，能夠調(diào)整室14內(nèi)的真空度。這里，室14內(nèi)優(yōu)選使其調(diào)整為10-3torr(1.33322×10-1Pa)以下的高真空氣氛，更優(yōu)選為10-5torr(1.33322×10-3Pa)以下。如果使真空氣氛在10-3torr以下，即使是例如難以被吐出的材料也能夠?qū)⑵淙菀椎赝鲁觯绻?0-5torr以下，不但能夠吐出更多種類的材料，而且能夠使吐出的材料氣化而易于使其成為分子線狀。還有，在使用前述的真空裝置時，優(yōu)選從室14充分將這些泵分離，或者對泵等附加除振功能，以使得構(gòu)成該裝置的泵的振動無法傳播到室14內(nèi)。
另外，室14內(nèi)也可以為惰性氣體氣氛。在此情況下，優(yōu)選為與作為載氣使用的惰性氣體同樣的氣體，即形成氦、氬、氮等的氣氛。
基體臺17，配置于所述噴嘴孔12a的正下方，來保持固定例如電光學裝置制作用的基體15。在該基體臺17上設(shè)有移動機構(gòu)18，其使保持固定的基體15相對所述噴嘴孔12a，可以在X方向、Y方向及Z方向上移動。即，該移動機構(gòu)18，具有相對于噴嘴孔12a，可以將基體15在其垂直方向(Z方向)上移動且定位，調(diào)整基體15和噴嘴孔12a之間的距離的Z可動部(未圖示)；將基體臺17相對于噴嘴孔12a分別使之在水平方向(X方向，Y方向)移動且定位的X可動部(未圖示)及Y可動部(未圖示)，因此能夠由各自的控制部(未圖示)設(shè)定這些可動部的運轉(zhuǎn)，如此而構(gòu)成。還有，這些X可動部、Y可動部以及Z可動部可由直線電動機構(gòu)成。
另外，在此基體臺17上，在其載置面?zhèn)仍O(shè)有水冷式等的溫度調(diào)節(jié)機構(gòu)(未圖示)，據(jù)此將能夠使基體臺17上的基體15調(diào)整成理想溫度。
本實施方式的制膜裝置，因為含有用于變更如上述的基體臺17或基體15和噴嘴12的相對的位置的機構(gòu)，所以可以控制基體15(或者基體臺17)和噴嘴12的距離，能夠提供用于掃瞄的機構(gòu)。由此，能夠多個設(shè)定噴嘴12和基體臺17的相對的位置，從該設(shè)定的各位置的噴嘴12能夠分別吐出化學物種，而形成多個膜。
與通常的掩膜圖案形成(mask patterning)不同，如本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式，如果一邊使吐出材料的噴嘴移動，一邊進行圖案形成，則為了保持跟配置有該材料的基板的距離的均一性，也可以降低膜厚等的偏差。另外，因為也沒有掩膜的彎曲的問題，所以也可以適用于大面積基板。
另外，也可以采用上述的機構(gòu)形成一個連續(xù)的膜，但是，因為能夠使這一個連續(xù)的膜的部分和噴嘴的距離固定，所以，也可發(fā)揮這一個連續(xù)的膜的部分導致的膜厚的偏差的降低這樣的效果。
與噴嘴內(nèi)的壓力相比而充分降低室14的壓力，由此也有不需非要在噴嘴上具有壓電元件的情況。在不使用壓力元件時，因為對構(gòu)成該壓電元件壓電元件沒有特別限制，所以能夠縮小噴嘴間距。因此，與通常的噴墨法等相比，可以微細地繪制。還有，如本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式，一邊使吐出材料的噴嘴移動一邊進行圖案形成時，也可以使用掩膜進行圖案形成。該情況與未使用掩膜的情況相比，具有利用具有圖案的掩膜而形成具有希望的形狀的膜等的優(yōu)點，該圖案具有四角形、圓形等的希望的形狀。
(其他的實施方式)作為本發(fā)明的其他的具體的實施方式，能夠提供一種制膜方法，其通過電磁波從反應(yīng)活性物種等的化學物種前體所構(gòu)成的材料化合物使化學物種發(fā)生，利用多個的噴嘴配置多個膜。該制膜方法，除了將前述的第一實施方式中的加熱部13，作為電磁波等可透過的光學窗或變成導入電磁波等的機構(gòu)以外，基本上能夠通過具有與第一實施方式的制膜裝置10同樣的結(jié)構(gòu)的制膜裝置而實施。作為電磁波，除了水銀燈、鋅燈、氙燈、或者鹵素燈等的通常的光源，還可列舉Nd:YAG激光器、氮激光器、準分子激光器、CO2激光器、鈦藍寶石(ti-sapphire)激光器等的激光器等。另外，作為化學物種發(fā)生機構(gòu)，作為電磁波，也可以通過例如毫米波、微波、紅外線、可見光線、紫外線、真空紫外、或X射線使化學物種發(fā)生。另外，為了使化學物種發(fā)生或成為氣體狀，也可以利用通常的光以外的電磁波。例如，也可以通過微波、無線電波等使等離子體等的化學物種發(fā)生。
另外，利用電磁波的上述實施方式的制膜方法，作為化學物種發(fā)生機構(gòu)的光學窗的位置在多個的噴嘴的下游(材料的流動的下游)，即，通過除了將光學窗的位置變化到多個的噴嘴和基體之間以外，具有與上述的實施方式的制膜裝置同樣的結(jié)構(gòu)的制膜裝置，也可以實施。使用制膜裝置得到細微的圖案時，因為需要使噴嘴和基體接近，所以在如上述的噴嘴和基板之間通過光時，優(yōu)選進行精密的光學準直(alignment)。
根據(jù)本實施方式，能夠提供一種適于成本和安全風險的降低的、可利用于硅半導體膜的制法等的制膜方法及圖案形成方法。另外，在本實施方式中，至少要從一個噴嘴，能夠?qū)l(fā)生的化學物種例如作為氣體狀材料吐出。如果使用此氣體狀材料，進行繪制圖案形成，因為能夠省略光刻法(photolithography)等的工藝，所以可以實現(xiàn)工序的縮短。
本發(fā)明的制膜方法，通過熱和光等或電磁波使化學物種發(fā)生，通過從多個的噴嘴吐出該化學物種，一起進行多個膜的制膜。這里所說的一起，可以是時間上同時地吐出的情況，也可以是時間上每個噴嘴錯開而吐出。
根據(jù)本發(fā)明的制膜方法，能夠進行對于配線電路等的制作最佳的微細的圖案形成。
本發(fā)明的制膜方法，對于絕緣體、半導體、良導體、或超導體等的各種的膜的形成均可適用。
另外，本發(fā)明的制膜方法，對組合工藝也有效。即，能夠在基體上的多個區(qū)域，形成根據(jù)不同的制膜條件而形成的多個膜。例如，通過調(diào)整載氣和反應(yīng)性氣體的壓力，和室的減壓度等的條件，能夠達成多個膜的形成。作為用于本發(fā)明的制膜方法的化學物種前體的材料，也可以是例如具有二烴基鋅(ZnR2)、三甲基鎵(Me3Ga)、四甲基硅烷(Me4Si)、三甲胂(Me3As)、四(二甲基乙酰胺(dimethylamide))鋯等有機基的化合物；和包含五氯化鉭、六羰基鎢〔W(CO)6〕等的金屬的化合物；具有磷化氫等的有機基以外的置換基或配位體的化合物，或者是紅磷和黃磷等的單體?？闪信e為在常溫常壓(25℃，1個氣壓)下為液體的硅化合物(例如，圖3所示的硅化合物1～4)等。其中，硅化合物1～4，因為起火和爆炸的危險性相對比較低，所以容易處理，基于此點而為優(yōu)選。還有，采用硅化合物3或4時，優(yōu)選通過波長200nm左右的光使反應(yīng)活性物種等的化學物種發(fā)生。另外，二烴基鋅(ZnR2)能夠作為ZnO的前體物質(zhì)利用，其易于氣化，具有適度的分解性，基于該點而為優(yōu)選。
另外，材料優(yōu)選其化學鍵至少有一個被切斷，或通過重排反應(yīng)而有化學物種產(chǎn)生。作為該發(fā)生的化學物種，優(yōu)選以如下前體物質(zhì)為材料能夠發(fā)生如自由基、離子基、離子、或低原子價化學物種(例如，碳烯和硅賓等)這樣的反應(yīng)活性物種等的前體物質(zhì)，此外能夠發(fā)生具有聚合性的前體物質(zhì)。
另外，例如，加熱作為硅的二價化學物種的硅賓的前體物質(zhì)，將發(fā)生的硅賓輸送到多個噴嘴，吐出，由此能夠形成硅賓膜。用于現(xiàn)有的液相和氣相工藝的硅化合物，因為每一分子的氫原子的含有量多，所以伴隨著起火和爆炸等的危險性，但是，特別是作為硅賓的前體物質(zhì)采用圖3所示的化合物1、3時，若與那些硅化合物相比較，則也有容易處理這樣的優(yōu)點。
然后，作為由前體物質(zhì)的材料發(fā)生的化學物種的反應(yīng)活性物種的示例，例如，可列舉自由基、離子、離子基、雙鍵化合物(silaethene)、黃水晶(citrine)、二硅烯、二鍺烷等不穩(wěn)定化學物種、碳烯和硅賓等的低原子價化學物種等。這里，所謂不穩(wěn)定化學物種，是指例如熱力學的不穩(wěn)定或速度論的不穩(wěn)定的情況?？傊舶菀壮^活性化電位(potential)而變換成其他化物的。或者，也可列舉出與其他的反應(yīng)試劑容易反應(yīng)的等。
如果作為化學物種特別是具有聚合活性的物質(zhì)，因為能夠在基體上進行聚合，所以容易由高分子形成膜和在基體上形成微觀結(jié)構(gòu)。作為具有聚合活性的化學物種，可列舉例如雙鍵化合物、黃水晶、二硅烯、二鍺烷等的不穩(wěn)定化學物種，碳烯和硅賓等的低原子價化學物種等。
其中硅賓和二硅烯等的化學物種，能夠作為硅原子連結(jié)的聚硅賓或聚硅烷(polysilane)的有用的鍵中間體而利用。
圖2是概念圖，表示第一實施方式的制膜方法，是作為材料使用二乙基鋅(ZnEt2)，通過制裝置10而實施的情況的示例。是作為載氣使用氧氣(O2)的情況。預(yù)先被收容保持于試料室11的ZnEt2，通過來自載氣供給源16的載氣被偕同·移送向加熱部13。然后，通過加熱部13的加熱，ZnEt2與O2反應(yīng)，作為ZnO成為化學物種。其后，從噴嘴42的噴嘴孔42a，ZnO被吐出，例如，能夠陣列狀地形成LED陣列40中的發(fā)光層41等。
接下來，以TFT的制造中的硅的繪制圖案形成為例，對前述這樣的結(jié)構(gòu)的制膜方法的過程進行說明。
圖4是概略工序圖，其表示根據(jù)本發(fā)明的制膜方法，進行硅的繪制圖案形成的硅賓的插入的過程。另外，圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的制膜方法制膜后的TFT的制造工序的概略工序圖。
使用預(yù)先在玻璃基板60上設(shè)置了由Si-O構(gòu)成的基層61的基板(圖4(a))，對于該基層61，使氫氧化鈉水溶液、硝酸水溶液及丙酮起作用，在基層61的表面設(shè)置羥基(圖4(a))。
接著，對于圖4(b)的狀態(tài)的基板上的基層表面，進行硅賓的導入(圖4(c))。這時，根據(jù)本發(fā)明的制膜方法，例如將硅化合物1～4的任一種作為材料使用，使該材料隨著載氣通過流路向下游(噴嘴方向)偕同·移送。接著，在多個的噴嘴62的上游部所具有的化學物種發(fā)生部，通過熱和光等從所述材料使作為化學物種的硅賓(SiH2)發(fā)生。通過從多個的噴嘴62吐出硅賓，與包含于基層的羥基反應(yīng)，Si-O鍵生成，同時在末端有Si-H鍵殘留。該Si-H鍵與重新供給的硅賓再反應(yīng)而使膜形成。(圖4(c)以及圖4(d))。
如此，在引起硅賓的插入反應(yīng)時，作為基層，優(yōu)選使用包含具有硅賓引起插入反應(yīng)的鍵的化合物。作為硅賓引起插入反應(yīng)的鍵，可列舉例如，前例所示的O-H基等的Z-H基(Z表示硫族元素)，和Y-H基(Y表示14族元素)等。
形成膜后，根據(jù)需要，也可以再通過基于光和熱的退火(anneal)等進行結(jié)晶化或多結(jié)晶化。
通過上述的制膜，在設(shè)于玻璃基板60的基層61上，形成有多個的硅半導體膜63(圖5(a))。接著，在此硅半導體膜63上，通過利用規(guī)定的硅化合物的CVD，堆積SiO2，形成柵絕緣膜64(圖5(b))。此外在各個的柵絕緣膜64上，形成柵電極65(圖5(c))。其后，通過實施通常公知的晶體管的制作工序，得到TFT。
為了柵電極65的形成，也可以把通過相當?shù)臒岫纸獾腁lMe3作為CVD原料使用。還有，在TFT制作工序中，如特開2003-197531號公報(專利文獻2)所所述，也可以將通過對鋁金屬照射激光而使之發(fā)生的Al堆積。在膜形成時，通過適當設(shè)定噴嘴和基體的距離，能夠設(shè)定膜的尺寸。
以上，通過最佳的實施方式詳細地說明了本發(fā)明，但本發(fā)明當然不受這些實施方式的限制。
例如，基體包含像前述的實施形成所所述的玻璃基板這樣的基板，此外也包含有源矩陣(active matrix)基板等。
(圖案形成方法)本發(fā)明的圖案形成方法，是從化學物種前體構(gòu)成的材料化合物使化學物種發(fā)生，利用多個的噴嘴配置多個膜的方法。于是，作為本發(fā)明的圖案形成方法的最佳實施方式，由與所述的制膜方法同樣的結(jié)構(gòu)構(gòu)成。因此，在所述制膜方法中，關(guān)于詳述的事項，也同樣適用于本發(fā)明的圖案形成方法。根據(jù)本發(fā)明的圖案形成方法，能夠?qū)ε渚€電路等的制成進行最佳的細微的圖案形成。
(電子裝置的制造方法)本發(fā)明的電子裝置的制造方法，是使用所述的制膜方法或圖案形成方法的方法。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供成本和安全風險被降低的、具有硅半導體膜的電子裝置，具體來說，提供LED陣列、TFT、傳感器等，及具有這些的電子裝置。
工業(yè)上的利用可能性本發(fā)明，作為通過利用反應(yīng)活性物種等的化學物種，從而能夠簡便地形成膜的制膜方法，或者圖案形成方法，具有工業(yè)上的利用可能性。此外，其作為適合于成本和安全風險的降低的、在硅半導體膜的制法等方面可利用的制膜方法及圖案形成方法，和作為采用了這些方法的LED陣列、TFT、傳感器等、及具有這些的電子裝置的制造方法，具有工業(yè)上的利用可能性。
權(quán)利要求
1.一種制膜方法，其中，從至少一個噴嘴吐出化學物種或其前體，而在基體上配置由所述化學物種構(gòu)成的多個膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制膜方法，其中，所述化學物種為反應(yīng)活性物種。
3.一種制膜方法，其中，從至少一個噴嘴吐出具有反應(yīng)活性的化學物種，由此在基體上形成通過所述化學物種反應(yīng)而生成的膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的制膜方法，其中，所述至少一個噴嘴是多個噴嘴。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的制膜方法，其中，所述化學物種通過所述化學物種的前體物質(zhì)的反應(yīng)而生成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制膜方法，其中，所述化學物種，通過切斷包含于所述化學物種的前體物質(zhì)中的化學鍵之中的至少一個化學鍵而生成。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制膜方法，其中，所述化學物種，通過基于重排反應(yīng)使所述前體物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)變化而生成。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項所述的制膜方法，其中，通過對所述前體物質(zhì)付與能量而生成所述化學物種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的制膜方法，其中，所述化學物種具有聚合性。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的制膜方法，其中，所述化學物種是自由基、離子基、離子、或低原子價化學物種。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的制膜方法，其中，通過從所述噴嘴吐出所述化學物種，生成所述化學物種的自由射流。
12.根據(jù)權(quán)利要求5至8中任一項所述的制膜方法，其中，所述前體物質(zhì)是含有金屬的化合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求5至8中任一項所述的制膜方法，其中，所述前體物質(zhì)是在25℃、1個氣壓的常溫常壓下為液體的硅化合物。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項所述的制膜方法，其中，所述化學物種是硅賓。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制膜方法，其中，所述基體包含基層膜，所述多個膜的至少一個膜形成于所述基層膜上，所述基層膜包含所述硅賓引起插入反應(yīng)的鍵。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的制膜方法，其中，所述基層膜包含Z-H基或Y-H基作為所述硅賓引起插入反應(yīng)的鍵，其中，Z表示硫族元素，Y表示14族元素。
17.一種圖案形成方法，其中，從至少一個噴嘴吐出化學物種或其前體，而配置由所述化學物種構(gòu)成的多個膜。
18.一種圖案形成方法，其中，包括從至少一個噴嘴吐出具有反應(yīng)活性的化學物種，在基體上形成各個由所述化學物種反應(yīng)而生成的多個膜的工序。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的圖案形成方法，其中，所述至少一個噴嘴是多個噴嘴。
20.根據(jù)權(quán)利要求17至19中任一項所述的圖案形成方法，其中，由在25℃、1個氣壓的常溫常壓下為液體的硅化合物生成所述化學物種。
21.根據(jù)權(quán)利要求17至20中任一項所述的圖案形成方法，其中，所述化學物種是硅賓。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的圖案形成方法，其中，所述多個膜形成于基層上，在所述基層膜中，采用包含下述化合物的物質(zhì)，所述化合物具有所述硅賓引起插入反應(yīng)的鍵。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的圖案形成方法，其中，所述硅賓引起插入反應(yīng)的鍵是Z-H基或Y-H基，其中，Z表示硫族元素，Y表示14族元素。
24.一種電子裝置的制造方法，其中，使用權(quán)利要求1～16中任一項所述的制膜方法。
25.一種電子裝置的制造方法，其中，使用權(quán)利要求17～23中任一項所述的圖案形成方法。
全文摘要
本發(fā)明目的之一是提供一種制膜方法或圖案形成方法，其能夠通過利用反應(yīng)活性物種等的化學物種，而簡便地形成膜。本發(fā)明提供一種制膜方法，從至少一個噴嘴吐出化學物種或其前體，在基體上配置由所述化學物種構(gòu)成的多個膜。本發(fā)明提供一種圖案形成方法，從至少一個噴嘴吐出化學物種或其前體，配置由所述化學物種構(gòu)成的多個膜。另外，本發(fā)明提供一種使用所述制膜方法或圖案形成方法的電子裝置的制造方法。
文檔編號H01L21/00GK1904136SQ20061010782
公開日2007年1月31日 申請日期2006年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月25日
發(fā)明者宮澤貴士 申請人:精工愛普生株式會社