WO2004070811A1 - 半導体製造装置 - Google Patents

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Shunpei Yamazaki
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Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus for manufacturing a wiring, a contact hole, and a display device, and more particularly, to a method for forming a resist pattern by a droplet ejection method (inkjet method, droplet ejection method), and a droplet ejection method. (Ink-jet method, droplet discharge method), metal wiring pattern fabrication method, local CVD (chemical vapor deposition) method performed at or near atmospheric pressure, and etching method
  • the present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus for manufacturing a wiring, a contact hole and a display device. Further, the present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus for forming or etching a thin film. Background art
  • Electro-optical devices such as LCDs (Liquid Crystal Display) and EL (Electro-Luminescence) displays, are thin films formed using thin films on insulating surfaces.
  • Transistors TFTs are frequently used. TFTs are widely applied to integrated circuits and the like, and are often used as switching elements. With the increasing demand for higher definition, higher aperture ratio, higher reliability, and larger screens, TFTs have become an essential technology for display devices.
  • TFT circuit patterns there are a vacuum process in which the inside of the processing apparatus is decompressed or vacuumed, and a photolithography process in which a mask made of resist (photoresist) is produced by an exposure apparatus and unnecessary portions are etched away. Used.
  • an evacuation unit is required to evacuate or depressurize a process chamber for performing processing such as film formation and etching on an object to be processed.
  • the exhaust means is a pump typified by a one-point molecular pump or a rotary pump installed outside the processing equipment, means for managing and controlling them, and an exhaust system is constructed by connecting the pump and the processing chamber. It consists of pipes, valves, etc. In order to prepare these facilities, space for exhaust means is required outside the processing equipment, and the cost for that is also required. In addition, since the exhaust system must be installed in the processing chamber itself, the size of the processing equipment will increase compared to those without an exhaust system.
  • the conventional photolithography process for forming a circuit pattern such as a TFT for example, a photolithography process for forming a metal wiring is performed as follows. First, a metal thin film is formed on a substrate represented by glass. Next, a photosensitive resist (photoresist) is spin-coated on the metal thin film, the resist is formed on the entire surface of the metal thin film, and calcination is performed. Next Light irradiation is performed through a photomask on which a target pattern is formed. At this time, since the pattern on the photomask functions as a light-shielding pattern, the non-light-shielded resist is exposed to the pattern and can be removed by etching with a developing solution.
  • a photosensitive resist photoresist
  • the pattern of the photomask is transferred as a resist pattern. Further, using the resist formed in a pattern as a mask, the metal thin film which is not shielded by the resist pattern is etched away by immersing the resist in a solution for dissolving the metal thin film. Finally, the resist pattern is stripped to form a metal wiring according to the pattern formed on the photomask. Disclosure of the invention
  • the size of the mother glass varies slightly depending on the manufacturer.For example, in the fourth generation, it is 730 x 920 mm, and in the fifth generation, it is 110 000 x 125 mm. For the sixth generation, a size of 180 mm x 200 mm is being considered.
  • the manufacturing equipment also inevitably increases in size, requiring an extremely large floor area.
  • the film forming process is performed in a vacuum, not only the size of the film forming chamber is increased, but also the scale of the attached vacuum pump and the like is increased, and the occupied area of the device is increased without limit.
  • the present invention provides a means for directly drawing a wiring pattern or a resist pattern on a substrate, and further performs a gas-phase process such as film formation or etching under atmospheric pressure or near atmospheric pressure. Apply measures to be performed on a regular basis.
  • the present invention provides means for transporting an object to be processed, at least one plasma generating means for performing a film forming process, an etching process, or an asshing process, and the plasma generating means in a direction intersecting a transport direction of the object to be processed.
  • a semiconductor manufacturing apparatus having a moving unit, wherein the film forming process, the etching process, or the asshing process is performed on the workpiece by a combination of the transport of the workpiece and the movement of the plasma generating unit. It is characterized by performing.
  • a semiconductor manufacturing apparatus comprising: means for transporting an object to be processed; and a plurality of plasma generating means for performing a film forming process, an etching process, or an asshing process, wherein the plurality of plasma generating units intersect with a direction in which the object to be processed is transported.
  • the processing object is transported and at least one of the plurality of plasma generating means generates plasma to form a film forming process, an etching process, or an asshing process on the object. Is performed.
  • a semiconductor manufacturing apparatus comprising at least one droplet ejecting unit and a unit for moving the droplet ejecting unit in a direction intersecting with the transport direction of the workpiece, wherein the transport of the workpiece and the liquid
  • the method is characterized in that droplets are attached to the object by moving the droplet ejecting means.
  • a semiconductor manufacturing apparatus comprising: means for transporting an object to be processed; and a plurality of droplet ejecting means for ejecting droplets onto the surface of the object to be processed.
  • the processing object is disposed in a direction intersecting with the conveyance direction, and the processing object is transported and the droplets are ejected from at least one of the plurality of droplet ejecting means.
  • the method is characterized in that a droplet is attached.
  • a semiconductor having means for transporting an object to be processed, at least one plasma generating means for performing a film forming process, an etching process or an assing process, and at least one droplet ejecting means for attaching a droplet onto the object to be processed;
  • the plasma generating means and the droplet ejecting means include a means for moving in a direction intersecting a transport direction of the workpiece, and the transport of the workpiece and the plasma generating means. And moving the droplet jetting means to deposit the film, the etching, the asshing, or the droplet on the object.
  • the plurality of plasma generating means are arranged in a direction intersecting with the direction of transport of the object
  • the plurality of droplet ejecting means are arranged in a direction intersecting the direction of transport of the object.
  • the plasma processing is performed on the workpiece by transporting the workpiece and generating plasma in at least one of the plurality of plasma generating units.
  • the asshing process is performed, and the droplet is attached to the object by moving the object and ejecting droplets from a droplet ejecting unit.
  • the plasma generating means used in the present invention is characterized by generating plasma at or near atmospheric pressure.
  • a type of gas to be supplied By selecting the type of gas to be supplied, one of a film forming process, an etching process and an ashing process is performed. Can be performed.
  • a cylindrical shape having a second electrode surrounding the periphery of the first electrode and having a nozzle-like gas port at the tip thereof is used. Then, a process gas is supplied to the space between the two electrodes, plasma is generated between the two electrodes, and a reactive gas stream containing chemically active excited species such as ions and radicals generated by the plasma is processed. It has a feature of irradiating an object.
  • the droplet ejecting means used in the present invention is a means using a so-called piezo method using a piezoelectric element, or a so-called thermal ink jet method in which, depending on the material of the droplet, a heating element generates heat to generate bubbles and push out the droplet. Is equivalent to
  • the droplet ejection method includes a so-called sequential method in which droplets are continuously ejected to form a continuous linear pattern, and a so-called on-demand method in which droplets are ejected in a dot shape.
  • a dispenser method In the case of forming a continuous linear pattern, it is preferable to use a dispenser method.
  • the present invention having the above-described configuration can reduce the space and efficiency of the manufacturing line, contribute to significant quality improvement, productivity improvement, and reduction of manufacturing cost in the production of display panels. It is possible to provide a method for forming a through hole, various kinds of film formation, and a display device.
  • FIGS. 1A and 1B are views showing a semiconductor manufacturing apparatus.
  • FIGS. 2A to 2E are views showing plasma generating means.
  • Embodiment 1 FIGS. 3A and 3B are views showing a semiconductor manufacturing apparatus.
  • Embodiment 2 FIG. 4 is a diagram showing a droplet jet head. (Embodiment 3)
  • FIG. 5A to FIG. 5C are views showing a liquid droplet ejection head.
  • FIG. 6 is a diagram showing a droplet ejection head.
  • Embodiment 4 is a diagram showing a droplet ejection head.
  • FIG. 7A to 7C are views showing a liquid droplet ejection head.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a semiconductor manufacturing apparatus. (Embodiment 5)
  • FIG. 10 is a diagram showing a semiconductor manufacturing apparatus. (Example 1)
  • FIG. 118 to FIG. 11D are diagrams showing the steps of manufacturing the wiring.
  • Example 1 FIGS. 1128 to 12C are views showing the steps of manufacturing a thin film transistor.
  • Example 2 FIG. 13A to FIG. 13C are views showing the steps of manufacturing a thin film transistor.
  • Example 2
  • FIG. 14 is a diagram showing a manufacturing process of a thin film transistor.
  • Example 2 Figs. 15A to 15C are diagrams showing electronic devices.
  • Embodiment 3 Best mode for carrying out the invention
  • film formation processing or etching is performed at or near atmospheric pressure (5 to 800 Torr, 6.6 ⁇ 10 2 to 1.1 ⁇ 10 5 Pa) using a plasma generating means. Processing may be performed. Therefore, referring to FIGS. 1A to 2E, as an example of a plasma processing apparatus used in the present invention, a cylindrical electrode having a first electrode surrounding a second electrode and having a nozzle-shaped narrow opening at the tip thereof. An apparatus having the following will be described.
  • FIG. 1A is a side view of an example of the plasma processing apparatus used in the present invention
  • FIG. 1B is a top view.
  • an opening chamber 101 contains a workpiece 103 such as a glass substrate of a desired size in a cassette 102, a resin substrate represented by a plastic substrate, or a semiconductor wafer represented by silicon. Is set.
  • a method of transporting the workpiece 103 horizontal transport can be cited, but when a fifth generation or later substrate is used, a vertical transport with the substrate placed vertically for the purpose of reducing the occupied area can be performed. Good.
  • the transport means 104a is arranged in the load chamber 101. Conveying means 104 a transports the workpiece 103 disposed in the load chamber 101 to the processing chamber 105.
  • the processing chamber 105 includes plasma generating means 106 having cylindrical electrodes, rails 107 for moving the plasma generating means 106, and moving means 104 for moving the workpiece 103.
  • heating means 108 for heating the substrate and the like are provided.
  • a known heating means such as a heater or a lamp may be used as necessary.
  • the object to be processed which has been subjected to the plasma processing in the processing chamber 105, is sent to the unload chamber 109 by the transfer means 104c, and is stored in the cassette 110 in the unload chamber.
  • a film formation treatment or an etching treatment can be selected on the surface of the workpiece by appropriately selecting the type of gas flowing in the space between the two electrodes of the plasma generation means 106.
  • Ashing treatment to remove organic substances by incineration is also a kind of etching treatment.
  • a known gas such as silane, disilane, hydrogen, oxygen, nitrogen, ammonia, fluorine, chlorine, nitrogen trifluoride, carbon tetrafluoride, or the like may be used. May be used.
  • An inert gas may be added for the purpose of dilution or stabilizing plasma.
  • the rail 107 supports the plasma generating means 106 and is a mechanism for moving the plasma generating means 106 to an arbitrary position in the X direction that intersects (orthogonally) with the direction of transport (movement) of the workpiece. is there.
  • the plasma generating means 106 moves in the X direction by the rail 107 and is set at an initial predetermined position for performing the plasma processing. Thereafter, when the object 103 reaches a predetermined position where the plasma generating means 106 is set, the plasma processing is started. Start.
  • the object 103 may be moved continuously, or may be moved step by step, so-called step feed.
  • the control unit 111 controls the relative positions of the plasma generation unit 106 and the object 103 to be processed, the parameters of the plasma processing, and the like collectively.
  • control means 111 is connected to a production management system or the like by a LAN cable, a wireless LAN, an optical fiber, or the like, the process can be uniformly controlled from the outside, which leads to an improvement in productivity.
  • the processing time can be further reduced by installing a plurality of plasma generating means.
  • the present apparatus performs the processing while continuously moving the processing object, so that the processing chamber can be made smaller than the processing object.
  • Significant processing time Needless to say, there is no need for a mechanism to evacuate or open to the atmosphere, nor a mechanism to maintain each space independently, greatly improving maintainability.
  • FIG. 2A is a perspective view of plasma generating means 106 having a cylindrical electrode
  • FIGS. 2B to 2D are cross-sectional views of the cylindrical electrode.
  • dotted lines indicate gas paths
  • 201 and 202 are electrodes made of conductive metal such as aluminum and copper
  • the first electrode 201 is a power supply (high-frequency power supply).
  • a cooling system (not shown) for circulating cooling water may be connected to the first electrode 201.
  • the second electrode 202 has a shape surrounding the first electrode 201 and is electrically grounded.
  • Each of the first electrode 201 and the second electrode 202 has a cylindrical shape having a nozzle-like gas port at the tip thereof.
  • the surface of at least one of the first electrode 201 and the second electrode 202 is covered with a solid dielectric.
  • Metal oxides such as silicon dioxide, aluminum oxide, zirconium dioxide, and titanium dioxide; polyethylene terephthalate; plastics such as polytetrafluoroethylene; glass; and composite oxides such as barium titanate Is mentioned.
  • the solid dielectric may be in the form of a sheet or a film, but preferably has a thickness of 0.05 to 4 mm.
  • a process gas 206 is supplied from a gas supply means (gas cylinder) 205 via a valve 204. Then, the atmosphere in this space is replaced, and in this state, when a high-frequency voltage (10 to 500 MHz) is applied to the first electrode 201 by the high-frequency power source 203, plasma is generated in the space. Occurs.
  • a reactive gas stream containing chemically active excited species such as ions and radicals generated by the plasma is irradiated toward the surface of the object 103, the object 103 A predetermined surface treatment can be performed on the surface.
  • the process gas filled in the gas supply means (gas cylinder) 205 is appropriately set according to the type of surface treatment performed in the processing chamber.
  • Exhaust gas 207 is introduced into an exhaust system 209 via a valve 208.
  • exhaust gas is detoxified by an exhaust gas treatment device and is discarded or collected.However, unreacted gas components in the exhaust gas are recirculated as process gas 206 through a filter 210. In addition, the efficiency of use of process gas can be increased, and the amount of exhaust gas emitted can be suppressed.
  • FIG. 2C and 2D show cylindrical plasma generating means 106 having a cross section different from that of FIG. 2B.
  • FIG. 2C shows that the first electrode 201 is longer than the second electrode 202, and that the first electrode 201 has an acute angle shape.
  • the illustrated plasma generating means 106 has a shape for injecting a reactive gas flow containing a chemically active excited species generated between the first electrode 201 and the second electrode 202 to the outside.
  • the cylindrical plasma generating means has been described as an example. However, the present invention is not limited to the cylindrical shape, and any shape of plasma generating means may be used.
  • the distance between the tip of the plasma generating means and the surface of the object to be treated must be kept at 3 mm or less, preferably at 1 mm or less, more preferably at 0.5 mm or less.
  • the distance between the plasma generating means and the surface of the object to be processed may be kept constant by using, for example, a distance sensor.
  • the present invention using a plasma processing apparatus that operates under atmospheric pressure does not require the time for evacuation or opening to the atmosphere necessary for a decompression device, and does not require a complicated vacuum system. Especially when a large substrate is used, the chamber is inevitably increased in size and the processing time for reducing the pressure in the chamber is inevitably increased. Therefore, this apparatus operated under atmospheric pressure is effective, and the manufacturing cost is high. Can be reduced. INDUSTRIAL APPLICABILITY
  • the present invention can be applied to various fields such as a wiring forming process of a semiconductor integrated circuit, and a wiring forming process of a TFT substrate for producing a liquid crystal panel or an EL panel. In other words, the present invention is not limited to the embodiment described in this embodiment, and is applicable to the case where an insulating film such as silicon oxide acrylic resin or a semiconductor pattern such as polycrystalline silicon or amorphous silicon is formed. Can also be applied.
  • FIG. 3A is a side view of the plasma processing apparatus used in the present embodiment
  • FIG. 3B is a top view.
  • the plasma generating means 300 of the present embodiment is the same as the plasma generating means of the first embodiment.
  • the means for generating 106 are arranged in a direction intersecting the transport direction of the object 303 (FIG. 2E).
  • films of different materials can be formed in the same processing chamber. That is, it is possible to form a silicon nitride film by the first plasma generation means and form a silicon oxide film by another plasma generation means. Based on the data input to the control means 3 1 1, a silicon nitride film is formed in one part, a silicon oxide film is formed in another part, and a laminated film of both is formed in another part. It is also possible to do. Even when the same film is formed, the film formation rate is substantially improved. Even if a failure occurs in one of the plasma generating means, if a plurality of plasma generating means are provided, the other plasma generating means can be used as a spare, so that redundancy can be provided.
  • the plasma processing apparatus of the first embodiment is applied to a point-like droplet ejecting apparatus.
  • the plasma generating means is used in place of the dot-shaped droplet ejecting means.
  • a droplet supplied from the outside to the inside of the droplet ejecting means 401 passes through the liquid chamber flow path 402 and is stored in the preliminary liquid chamber 403, and then a nozzle unit for ejecting the droplet. Move to 409.
  • the nozzle section is set up so that appropriate droplets are loaded into the nozzle. It comprises a fluid resistance portion 404, a pressurizing chamber 405 for pressurizing and ejecting the droplet to the outside of the nozzle, and a droplet ejection hole 407.
  • the droplet ejection is performed by a so-called piezo method using a piezoelectric element.
  • a so-called thermal ink jet method may be used, in which a heating element generates heat to generate bubbles and push the droplet. good.
  • the piezoelectric element 406 is replaced with a heating element.
  • the nozzle 409 for ejecting the droplet, the droplet and the liquid chamber flow path 402, the preliminary liquid chamber 403, the fluid resistance section 404, the pressurizing chamber 405 The wettability with the hole 407 is important. Therefore, a carbon film, a resin film, or the like for adjusting wettability with a material may be formed in each flow path.
  • the droplet ejection method includes a so-called sequential method in which droplets are continuously ejected to form a continuous linear pattern, and a so-called on-demand method in which droplets are ejected in a dot shape.
  • the on-demand system is shown in the apparatus configuration, a head of a sequential system can be used.
  • a dispenser method may be used.
  • 5A to 5C schematically show the bottom of the head in FIG. You.
  • FIG. 5A shows a basic arrangement in which one droplet ejection hole 502 is provided on the bottom surface of the head 501.
  • FIG. 5A shows a basic arrangement in which one droplet ejection hole 502 is provided on the bottom surface of the head 501.
  • FIG. 5A shows a basic arrangement in which one droplet ejection hole 502 is provided on the bottom surface of the head 501.
  • FIG. 5A shows a basic arrangement in which one droplet ejection hole 502 is provided on the bottom surface of the head 501.
  • FIG. 5B shows a so-called cluster-like arrangement in which the number of droplet ejection holes 504 at the bottom of the head 503 is increased to three so as to form a triangle.
  • the droplet ejection holes at the bottom of the head 505 are arranged vertically.
  • the layers can be made thicker by applying more droplets.
  • the lower droplet ejection hole can be made to function as a spare.
  • the droplets of the droplet ejecting apparatus include a resist, a paste-like metal material, an organic solvent containing the paste-like metal material, an ultrafine metal material, and the ultrafine metal.
  • An organic solvent or the like containing the material can be used.
  • the size of the metal particles in the organic solvent should be 100 jm or less, preferably 1 m or less, and more preferably ⁇ 100 nm or less, in order to keep good coverage especially in the contact hole. .
  • droplets may be heated and dried at the time of landing of the droplets by using a heating means, or may be heated and dried after the landing of the droplets on a required area is completed.
  • the resist is baked by heat treatment and can be used as a mask for etching.
  • the organic solvent containing the ultrafine metal material the organic solvent is volatilized by the heat treatment, and the ultrafine metal is combined with the metal solvent, thereby distributing the metal. Can be used as a line. Note that in the present invention, an exposure step using a photomask is not required, so that it is not necessary to use a photosensitive resist as long as it functions as a resist.
  • a linear droplet ejecting device will be described as an ejecting device different from the above-described point-like droplet ejecting device.
  • Each nozzle part 609 has a fluid resistance part 603 provided for loading an appropriate droplet into the nozzle, and a pressurizing chamber 604 for pressurizing the droplet and ejecting it to the outside of the nozzle. , And droplet ejection holes 606.
  • titanate-Jirukoniu beam acid, lead (P b (Z r, T i) 0 3) which is deformed by applying a voltage to the piezoelectric element 6 0 5 having a piezoelectric effect such as Are placed.
  • the piezoelectric element 605 arranged in the target nozzle by applying a voltage to the piezoelectric element 605 arranged in the target nozzle, the droplet in the pressurizing chamber 604 can be pushed out, and the droplet 607 can be ejected to the outside.
  • each piezoelectric element is insulated by the insulator 608 in contact with the piezoelectric element, it is possible to control the ejection of each nozzle without making electrical contact with each other.
  • the droplet ejection is performed by a so-called piezo method using a piezoelectric element.
  • a so-called thermal ink jet is generated by generating heat from a heating element to push out the droplet.
  • a method may be used.
  • the piezoelectric element 6 05 is replaced with a heating element.
  • the droplet, the common liquid chamber flow path 602, the fluid resistance section 603, the pressurizing chamber 604, and the droplet ejection hole 606 Is important. Therefore, a carbon film, a resin film, or the like for adjusting wettability with a material may be formed in each flow path.
  • the droplet ejection method includes a so-called sequential method in which droplets are continuously ejected to form a continuous linear pattern, and a so-called on-demand method in which droplets are ejected in a dot shape.
  • the on-demand system is shown in the device configuration, it is also possible to use a sequential system head.
  • a dispenser method may be used.
  • FIG. 7A shows a basic configuration in which droplet ejection holes 720 are arranged linearly on the bottom surface of a head 701.
  • FIG. 7A shows a basic configuration in which droplet ejection holes 720 are arranged linearly on the bottom surface of a head 701.
  • FIG. 7A shows a basic configuration in which droplet ejection holes 720 are arranged linearly on the bottom surface of a head 701.
  • FIG. 7A shows a basic configuration in which droplet ejection holes 720 are arranged linearly on the bottom surface of a head 701.
  • FIG. 7A shows a basic configuration in which droplet
  • the liquid droplet ejection holes 704 at the bottom portion 703 of the head are arranged in two rows, and the rows are shifted by half a pitch.
  • the droplet ejection holes at the bottom of the nozzles J and 705 are arranged so that the number of rows is increased without shifting the pitch.
  • the same droplet is ejected from the droplet ejection hole 707 to the same location with a time difference.
  • the liquid droplets can be further thickened by further applying the droplets.
  • the present invention can be applied to various fields such as a wiring forming process of a semiconductor integrated circuit and a wiring forming process of a TFT substrate for producing a liquid crystal panel or an EL panel.
  • the present invention is not limited to the embodiment described in this embodiment, and is applicable to the case where an insulating film such as silicon oxide acrylic resin or a semiconductor pattern such as polycrystalline silicon or amorphous silicon is formed. Can also be applied.
  • the present embodiment is an example of a resist pattern forming apparatus with a rework function. This embodiment will be described with reference to FIG.
  • FIG. 8 is a side view of the device described in the present embodiment.
  • an inlet chamber 801 is used for processing a glass substrate of a desired size, a resin substrate typified by a plastic substrate, or a semiconductor wafer typified by silicon in a cassette 802.
  • Object 803 is set.
  • horizontal transport can be mentioned, but when using substrates of the fifth generation or later, the substrates are placed vertically to reduce the area occupied by the transporter. Vertical transfer may be performed.
  • a transfer means 804a is arranged in the load chamber 800.
  • the transfer means 804a transfers the placed object to be processed 803 to the first processing chamber 805.
  • a resist pattern is formed on the object to be processed 803 by the droplet jetting means 809.
  • a pattern inspection is performed in the second processing chamber 806 for a defective portion of the resist pattern formed in the first processing chamber 805.
  • the second processing chamber 806 is provided with imaging means 810 for pattern inspection.
  • Imaging means 8 10 The resist pattern is photographed and compared with the correct pattern data by the control means 820 to determine whether or not the pattern is defective. If it is determined that the pattern is defective, the position information of the part is stored.
  • the defective pattern is removed by etching according to the positional information of the defective pattern obtained in the second processing chamber 806. If oxygen gas is used as the etching gas, the resist can be easily removed. The removal effect can be further enhanced by appropriately mixing a fluorine-based gas.
  • the plasma generating means 8 11 provided in the third processing chamber may be moved to an arbitrary position by using the mechanism for moving as described in Embodiment 1, or may be moved to Embodiment 2. A plurality may be arranged as described in.
  • a resist pattern is formed again by the droplet ejecting means 812 on the portion removed in the third processing chamber 807, thereby reworking the defective resist pattern. Is completed.
  • the present embodiment it is possible to improve a decrease in yield due to a defective shape of the resist pattern. Defects such as pattern defects have a greater effect on yield in later processes.
  • This embodiment can be applied to a case where a film pattern is directly formed without using a resist pattern as described in the first embodiment.
  • FIG. 9A is a side view of the plasma processing apparatus described in the present embodiment
  • FIG. 9B is a view illustrating a processing state in the processing chamber 905.
  • a wiring pattern is formed on the object to be processed, and an insulating film is further formed thereon, and the surface of the insulating film becomes uneven reflecting the shape of the wiring pattern. Is assumed.
  • a load chamber 91 contains a workpiece 9 such as a glass substrate of a desired size, a resin substrate represented by a plastic substrate, or a semiconductor wafer represented by silicon contained in a cassette 902. 0 3 is set.
  • a method of transporting the object 903 horizontal transport can be cited, but when using substrates of the fifth generation or later, a vertical transport in which the substrates are placed vertically for the purpose of reducing the area occupied by the transporter. May be performed.
  • a transfer means 904 a is arranged in the load chamber 901.
  • the transfer means 904a transfers the placed object to be processed 903 to the processing chamber 905.
  • the processing chamber 905 is provided with surface unevenness detecting means 906 and plasma generating means 907.
  • the surface unevenness detecting means 906 and the plasma generating means 907 may be installed separately in separate processing chambers as needed.
  • the unevenness of the surface of the object to be processed 903 is measured by the surface unevenness detecting means 906.
  • the measurement result is sent to the control means 9 11.
  • a known distance sensor or displacement sensor can be applied to the surface unevenness detecting means 906, and may be a contact type or a non-contact type.
  • the contact type can measure with higher accuracy, but the surface of the object to be treated is scratched.
  • Non-contact type is more preferable because it may be a cause of adhesion of contaminants and the like.
  • the unevenness of the object 9.03 is removed by etching with the plasma generating means 907, so that the surface of the object 903 can be made flat. This can be achieved by the control means 911 appropriately changing the output of the plasma generation means 907 and the gas flow rate based on the shape data obtained by the surface unevenness detection means 906.
  • a flat surface can be obtained without using the CMP method, so that it is not necessary to use a polishing agent essential for the CMP method, and the environment is friendly. Also, since no extra stress is applied to the workpiece, improvement in yield and characteristics can be expected.
  • an uneven shape can be formed in a reflective display device.
  • an uneven shape can be imparted to the surface of a reflective electrode or an underlying film in order to improve reflection efficiency.
  • FIGS. 10 and 11A to 11D a method for connecting a plurality of processing chambers and forming a film pattern on an object to be processed will be described with reference to FIGS. 10 and 11A to 11D.
  • FIG. 10 is a side view of the device described in this embodiment.
  • an object to be processed such as a glass substrate of a desired size, a resin substrate typified by a plastic substrate, or a semiconductor wafer typified by silicon in a cassette 1002 is placed.
  • 0 3 is set.
  • horizontal transport can be cited, but when using substrates of the fifth generation or later, the substrates are placed vertically to reduce the area occupied by the transporter. Vertical transport may be performed.
  • Transport means 1004a is arranged in the load chamber 1001.
  • the transport means 1004a transports the disposed object to be processed 1003 to the first processing chamber 1005.
  • a film 1021 is formed while passing through the first processing chamber 1005.
  • silane or a mixed gas of silane and hydrogen may be used as a material gas.
  • FIG. 11A In this example, a resist pattern is formed in a later step in order to form a high-precision pattern, but it is not necessary to form a coating on the entire surface of the object to be processed 103.
  • the film may be selectively formed as a pattern slightly larger than the resist pattern. By doing so, raw materials can be saved, and film formation costs can be reduced.
  • the plasma generating means 109 provided in the first processing chamber may be moved to an arbitrary position by using a moving mechanism, and in the second embodiment, A plurality may be arranged as described.
  • a resist pattern 102 is formed on the film 102 formed in the first processing chamber 105 (FIG. 11B).
  • the droplet ejecting means 100 described in Embodiment 3 or Embodiment 4 is provided in the second processing chamber. Based on the data input to the control means 102, a resist pattern 102 is formed by dropping a resist only on a necessary portion. Further, the baking is completed by the heating means 107 before the dropped resist pattern enters the third processing chamber 107.
  • the droplet ejecting means provided in the second processing chamber may have a dot shape as described in the third embodiment, or may have a linear shape as described in the fourth embodiment.
  • the coating formed in the first processing chamber 105 is removed by etching in the third processing chamber 107 (FIG. 11C).
  • the film located under the portion where the resist pattern 102 was formed in the second processing chamber 106 is not removed because it is not exposed to the etching gas.
  • a fluorine-based gas, a chlorine gas, a mixed gas of carbon tetrafluoride and oxygen, or the like may be appropriately used.
  • the plasma generating means 101 provided in the third processing chamber may have a dot shape as described in the first embodiment, or may have a linear shape as described in the second embodiment.
  • the resist pattern 102 is removed in the fourth processing chamber 108 (FIG. 11D).
  • the plasma generation means 110 12 provided in the fourth processing chamber may have a dot shape as described in the first embodiment, or may have a linear shape as described in the second embodiment.
  • the object to be processed after the above steps is finally stored in the cassette 109 of the unload chamber 110-18.
  • the film formation, the resist pattern formation, the etching, and the resist removal are performed while moving continuously on the object to be processed.
  • the next step can be started before one step is completed, so that the processing time can be greatly reduced.
  • the processing chamber can be made smaller than the object to be processed, so that the area occupied by the apparatus can be reduced.
  • This embodiment uses a droplet ejecting apparatus having a droplet ejecting head in which the dot-shaped droplet ejecting holes are linearly arranged, and a plasma processing apparatus having a plasma generating mechanism under atmospheric pressure. A method for manufacturing an electro-optical device will be described. This embodiment will be described with reference to FIGS. 12A to 14.
  • the design rules for large-screen TV applications are that the pixel pitch is about 50-750 im both vertically and horizontally, gate metal (capacity wiring) is about 5-50 im, and source wiring is 5-25 jLt. m and contact hole 2.5 to 30 m.
  • Conductive liquid droplets of the present invention are used to deposit conductive droplets on a substrate to be processed 201 made of a material such as glass, quartz, semiconductor, plastic, plastic film, metal, glass epoxy resin, or ceramic. Spray where needed A gate electrode and a wiring 1202 and a capacitor electrode and a wiring 1203 are formed (FIG. 12A).
  • a composition in which a conductive material is dissolved or dispersed in a solvent is used.
  • the conductive materials include metals such as Ag, Au, Cu, Ni, Pt, Pd, Ir, Rh, W, and Al, metal sulfides of Cd and Zn, Fe, and T It corresponds to oxides such as i, Si, Ge, Si, Zr, and Ba, fine particles of silver halide, or dispersible nanoparticles.
  • ITO indium tin oxide
  • ITSO indium tin oxide
  • ITSO composed of indium tin oxide and silicon oxide, organic indium, organic tin, zinc oxide, titanium nitride, and the like.
  • a composition in which any one of Au, Ag, and Cu is dissolved or dispersed in a solvent and more preferably, the composition to be injected from the injection port.
  • low-resistance Au or Cu may be used.
  • a barrier film may be provided together to prevent impurities.
  • a silicon nitride film or nickel boron (NiB) can be used.
  • particles formed of a plurality of layers in which another conductive material is coated around the conductive material may be used.
  • a three-layered particle in which nickel boron (NiB) is coated around copper and silver is coated around copper may be used.
  • the solvent esters such as butyl acetate and ethyl acetate, alcohols such as isopropyl alcohol and ethyl alcohol, and organic solvents such as methyl ethyl ketone and acetone are used.
  • the viscosity of the composition is preferably less than 20 cP, which prevents drying from occurring and This is to make it possible to smoothly jet.
  • the surface tension of the composition is preferably 4 OmNZm or less.
  • the viscosity and the like of the composition may be appropriately adjusted according to the solvent used and the application.
  • the viscosity of a composition obtained by dissolving or dispersing ITO, organic indium, or organotin in a solvent has a viscosity of 5 to 5 OmPas
  • the viscosity of a composition obtained by dissolving or dispersing Ag in a solvent has a viscosity of 5 to 5 OmPas.
  • the viscosity of a composition obtained by dissolving or dispersing ⁇ 2 OmPa ⁇ s and Au in a solvent is preferably set to 10 to 20 mPa-s.
  • the diameter of the nozzle used for the droplet ejecting means is set to 0.1 to 50 m (preferably 0.6 to 26 rn.), And the ejection amount of the composition ejected from the nozzle is 0.000. It is set to 1 pl to 50 pl (preferably 0.0001 to 40 pl). This injection amount increases in proportion to the diameter of the nozzle. Further, the distance between the object to be treated and the nozzle orifice is preferably set as short as possible in order to drip at a desired location, and is preferably set to about 0.1 to 2 mm. Note that the injection amount can be controlled by changing the pulse voltage applied to the piezoelectric element without changing the nozzle diameter. It is desirable that these injection conditions are set so that the line width is about 10 jtm or less.
  • the substrate on which the gate electrode and the wiring 1202 and the capacitor electrode and the wiring 1203 are formed is subjected to heat treatment or the like to volatilize the solvent of the droplet and form a conductive wiring.
  • conductive wiring may be formed by directly forming a resist pattern using a droplet ejecting apparatus.
  • the aforementioned liquid having conductivity The droplet does not need to be formed on the entire surface of the object to be processed, but may be formed as a pattern slightly larger than the resist pattern.
  • a gate insulating film 1204 is formed using the plasma processing apparatus described in Embodiments 1 and 2 (FIG. 12B).
  • a silicon nitride film is formed as the gate insulating film 1204 by the CVD method under the atmospheric pressure, but a silicon oxide film or a laminated structure thereof may be formed. May be.
  • the active semiconductor layer 1205 is formed to a thickness of 25 to 8 Onm (preferably 30 to 60 nm) (FIG. 12C).
  • the active semiconductor layer 1205 is an amorphous semiconductor film typified by an amorphous silicon film.
  • the active semiconductor pattern may be formed by directly forming a resist pattern by a droplet ejecting apparatus.
  • an amorphous semiconductor film 1206 to which an impurity element imparting N-type conductivity is added is formed on the active semiconductor layer 1205 (FIG. 138).
  • source / drain electrodes and wirings 1207 and 1208 are formed using the linear droplet ejecting apparatus of the present invention (FIG. 13B).
  • the source / drain electrodes and wirings 1207 and 1208 can be patterned by using a resist pattern if necessary, similarly to the gate electrode and wiring 1202, the capacitance electrode and wiring 1203 shown in FIG. 12A. Shape accuracy can be improved.
  • a pixel electrode 1209 is formed by a droplet ejecting apparatus (FIG. 13C).
  • the pixel electrode 1209 may be directly drawn by a droplet jetting / ejecting device or may be formed by patterning in the same manner as the gate electrode and the wiring 1202, the capacitor electrode, and the wiring 1203 shown in FIG. 12A. good.
  • a silicon nitride film is formed as a protective film 1210 (FIG. 14).
  • a silicon nitride film is formed as the protective film 1210; however, a silicon oxide film or a stacked structure thereof may be formed, or another insulating material may be used. Also, an organic resin film such as an acrylic film can be used.
  • FIGS. 15A to 15C Various electronic devices can be completed using the present invention. A specific example will be described with reference to FIGS. 15A to 15C.
  • FIG. 15A shows a display device having a large display unit of, for example, 20 to 80 inches, and has a housing 1501, a support base 1502, a display unit 1503, a part of speed controller 1504, and a video input terminal. Includes 1505 etc.
  • the present invention is applied to manufacturing of the display portion 1503.
  • Such large-sized display devices are the so-called fifth-generation (1000 x 1200 mm), sixth-generation (1400 x 1600 mm), and seventh-generation (1500 x 1800) in terms of productivity and cost. It is preferable to use a large substrate such as (mm).
  • FIG. 15B illustrates a notebook personal computer, which includes a main body 1601, a housing 1602, a display portion 1603, a keyboard 1604, an external connection port 1605, a pointing mouse 1606, and the like.
  • the present invention is applied to the manufacture of the display portion 1603.
  • Figure 15C shows a portable image playback device with a recording medium (specifically, a DVD player).
  • Main unit 1701, housing 1702, display section A1703, display section B1704, recording medium (DVD etc.) reading section 1705, operation keys Includes one hundred and seventy six, the speaker part one hundred and seventy seven
  • the display section A1703 mainly displays image information
  • the display section B1704 mainly displays character information. In the present invention, these display sections A, B1703, 170 Applied to fabrication of 4.
  • the applicable range of the present invention is extremely wide, and the present invention can be applied to the manufacture of electronic devices in all fields.
  • the present invention can be freely combined with the above-described embodiments and examples.
  • a composition in which metal fine particles are dispersed in an organic solvent is used to form a wiring pattern.
  • Fine metal particles having an average particle diameter of 1 to 50 nm, preferably 3 to 7 nm are used. Typically, these are fine particles of silver or gold, the surface of which is coated with a dispersant such as amine, alcohol, or thiol.
  • the organic solvent is a phenol resin, an epoxy resin, or the like, and a thermosetting or photocuring resin is used. The viscosity of this composition may be adjusted by adding a thixotropic agent or a diluting solvent.
  • An appropriate amount of the composition discharged onto the surface to be formed by the droplet discharging means hardens the organic solvent by heat treatment or light irradiation treatment. Due to the volume shrinkage caused by the curing of the organic solvent, the metal fine particles come into contact with each other and promote fusion, fusion or aggregation. That is, a wiring in which metal fine particles having an average particle diameter of 1 to 50 nm, preferably 3 to 7 nm are fused, fused or aggregated is formed. As described above, by forming a state in which metal fine particles come into surface contact with each other by fusion, fusion, or aggregation, Low resistance of the wiring can be realized.
  • the present invention by forming a wiring pattern using such a composition, it is easy to form a wiring pattern having a line width of about 1 to 10 m. Similarly, even if the diameter of the contact hole is about 1 to 10 m, the composition can be filled therein. That is, a multilayer wiring structure can be formed with a fine wiring pattern.
  • an insulating pattern can be similarly formed.
  • the space and efficiency of the production line can be reduced, and the quality of the display panel can be significantly improved, the productivity can be improved, and the production cost can be reduced.
  • high-speed, continuous processing is possible because of the atmospheric pressure method that enables in-line processing linked to production.

Abstract

　配線パターンやレジストパターンを直接基板上に描写する手段と、成膜やエッチングなどの気相プロセスを大気圧または大気圧近傍下で局地的に行なう手段を適用することにより、製造ラインの省スペース化、効率化、材料の利用効率の向上、さらには作製費用の削減を実現する。

Description

明細書
技術分野
本発明は、配線、 コンタクトホール及び表示装置を作製する半導体製造装 置に関し、 より詳しくは液滴噴射法 （インクジェット法、 液滴吐出法） によ るレジス卜パターンの作製方法、 液滴噴射法（インクジェット法、 液滴吐出 法） による金属配線パターンの作製方法、大気圧又は大気圧近傍下で行う局 所的な C V D (化学気相成長)法およびエッチング処理方法のいずれかの方 法を用いた配線、コンタクトホール及び表示装置を作製する半導体製造装置 に関する。また、薄膜を成膜またはエッチングする半導体製造装置に関する。 背景技術
近年、対角で 2 0インチ以上の大画面のテレビが注目されるようになって きた。 しかしながら、 これまでの C R T (冷陰極管） ではテレビの大型化に 限界があると言われており、 近年実用化されている方式に P D P (ブラズ マ *ディスプレイ 'パネル）、 L C D (液晶表示装置） がある。 また、 E L (エレクトロ 'ルミネッセンス)表示装置も今後有力な表示装置の一つとし て取り上げられている。 特に L C D方式のテレビは、 軽量、 省スペース、 省 消費電力などの観点から現在非常に注目されている。
L C D (液晶表示装置） や E L (エレクトロ ·ルミネッセンス） 表示装置 に代表される電気光学装置には、絶縁表面上の薄膜を用いて形成された薄膜 トランジスタ （T F T) が多用されている。 T F Tは集積回路等に広く応用 され、 多くの場合スイッチング素子として用いられる。 画面の高精細化、 高 開口率化、 高信頼性、 大型化の要求の高まりから、 T F Tは表示装置に必須 の技術となってきている。
T F Tの回路パターンの作製においては、処理装置の内部を減圧或いは真 空状態で行う真空プロセスや、 露光装置によりレジスト （フォトレジスト） からなるマスクを作製し、不要部をエツチング除去するフォトリソグラフィ プロセスが用いられている。
真空プロセスにおいては、被処理物に成膜、エッチング等の処理を行うプ ロセスチヤンバを、真空或いは減圧するための排気手段が必要となる。排気 手段は処理装置外部に設置された、夕一ポ分子ポンプやロータリ一ポンプ等 に代表されるポンプと、 それらを管理、 制御する手段、 またポンプと処理室 とを連結させて排気系を構成する配管やバルブ等で構成される。これら設備 を整えるには、処理装置外に排気手段のためのスペースが必要となり、 また そのためのコストが必要となる。さらに処理室自体にも排気系の設備を取り 付ける必要があることから、処理装置のサイズが排気系を搭載しないものに 比べ増大する。
従来より用いられてきた、 T F T等の回路パターン形成のためのフォトリ ソグラフィプロセス、例えば金属配線形成のためのフォトリソグラフィプロ セスは以下のように行う。まず、ガラスに代表される基板上に金属薄膜を成 膜する。 次に感光性のレジスト （フォトレジスト） を該金属薄膜上にスピン 塗布して、 金属薄膜上全面に前記レジストを形成し、 仮焼成を行なう。 次に 目的のパターンが形成されたフォトマスクを介して光照射を行なう。この時、 フォトマスク上のパターンが遮光パターンとして機能するため、該パターン に遮光されていないレジス卜が感光し、現像液にてエッチング除去可能とな る。続いて現像、 本焼成を行い、 フォ卜マスクのパターンがレジストパ夕一 ンとして転写される。さらにパターン状に形成した前記レジス卜をマスクと して、前述の金属薄膜を溶かす溶液に浸すことによりレジストパターンに遮 光されていない金属薄膜をエッチング除去する。最後に該レジストパターン を剥離することにより、フォトマスクに形成されたパターン通りの金属配線 が形成される。 発明の開示
しかしながら、 従来技術では、 基板の全面に形成した被膜 （レジスト膜、 金属膜、 半導体膜など） のほとんどをエッチング除去してしまい、 配線など が基板に残存する割合は数〜数十％程度であった。レジスト膜はスピン塗布 により形成される際、 約 9 5 %が無駄になっていた。 つまり、 材料のほとん どを捨てていることになり、製造コス卜に影響を及ぼすばかりか、環境負荷 の増大を招いていた。
この傾向は表示装置の大画面化が進むほど顕著になる。これは大画面化が 進むにつれ、製造ラインに流れるガラス所謂マザ一ガラスサイズも必然的に 大きくなるためである。
マザ一ガラスサイズは製造メーカーによって若干異なるが、例えば第四世 代で 7 3 0 X 9 2 0 mm、 第五世代で 1 1 0 0 X 1 2 5 0 mmにもなり、第 六世代としては 1 8 0 0 X 2 0 0 0 mmもの大きさが検討されている。 また、基板サイズが大型化すると必然的に製造装置も大型になり、非常に 大きな床面積が必要となる。 特に成膜プロセスは真空中で行なわれるため、 成膜室の大型化のみでなく、付帯する真空ポンプ等の規模も大きくなり、装 置の占有面積は限りなく大規模化しまう。
そこで、上記問題を解決するために、本発明では配線パターンやレジスト パターンを直接基板上に描写する手段と、 さらに、成膜やエッチングなどの 気相プロセスを大気圧または大気圧近傍下で局地的に行なう手段を適用す る。
本発明は、 被処理物を搬送する手段と、 成膜処理、 エッチング処理または アツシング処理を行う少なくとも一つのプラズマ発生手段と、前記プラズマ 発生手段を、前記被処理物の搬送方向と交差する方向に移動する手段を有す る半導体製造装置であって、前記被処理物の搬送と前記プラズマ発生手段の 移動の組み合わせにより、 前記被処理物に、 前記成膜処理、 前記エッチング 処理または前記アツシング処理を行なうことを特徴とする。
被処理物を搬送する手段と、成膜処理、エッチング処理またはアツシング 処理を行う複数のプラズマ発生手段を有する半導体製造装置であって、前記 複数のプラズマ発生手段は 前記被処理物の搬送方向と交差する方向に配置 されており、前記被処理物の搬送と、前記複数のプラズマ発生手段の少なく とも一つにプラズマを発生させることにより、 前記被処理物に、 成膜処理、 エッチング処理またはアツシング処理を行うことを特徴とする。
被処理物を搬送する手段と、前記被処理物表面に液滴を噴射するための少 なくとも一つの液滴噴射手段と、前記液滴噴射手段を、前記被処理物の搬送 方向と交差する方向に移動する手段を有する半導体製造装置であって、前記 被処理物の搬送と前記液滴噴射手段の移動により、前記被処理物に液滴を付 着させることを特徴とする。
被処理物を搬送する手段と、前記被処理物表面に液滴を噴射するための複 数の液滴噴射手段を有する半導体製造装置であって、前記複数の液滴噴射手 段は、前記被処理物の搬送方向と交差する方向に配置されており、前記被処 理物の搬送と前記複数の液滴噴射手段の少なくとも一つから液滴を噴射さ せることにより、 前記被処理物に液滴を付着させることを特徴とする。 被処理物を搬送する手段と、成膜処理、エッチング処理またはアツシング 処理を行なう少なくとも一つのプラズマ発生手段と、前記被処理物上に液滴 を付着させる少なくとも一つの液滴噴射手段とを有する半導体製造装置で あって、前記プラズマ発生手段および液滴噴射手段は、前記被処理物の搬送 方向と交差する方向に移動する手段を有しており、 前記被処理物の搬送と、 前記プラズマ発生手段および前記液滴噴射手段の移動により、前記被処理物 に前記成膜処理、エッチング処理、 アツシング処理または液滴を付着させる ことを特徴とする。
被処理物を搬送する手段と、前記被処理物上に成膜処理 エッチング処理 またはアツシング処理を行なう複数のプラズマ発生手段と、前記被処理物上 に液滴を付着させる複数の液滴噴射手段とを有する半導体製造装置であつ て、前記複数のプラズマ発生手段は、前記被処理物の搬送方向と交差する方 向に配置され、前記複数の液滴噴射手段は、前記被処理物の搬送方向と交差 する方向に配置されており、前記被処理物の搬送と、前記複数のプラズマ発 生手段の少なくとも一つにプラズマを発生させることにより、前記被処理物 上に前記成膜処理、前記エッチング処理または前記アツシング処理を行ない、 前記被処理物の移動と、液滴噴射手段から液滴を噴射させることにより、前 記被処理物上に前記液滴を付着させることを特徴とする。
本発明で用いるプラズマ発生手段は、大気圧又は大気圧近傍下でプラズマ を発生することを特徴とし、供給するガスの種類を選択することで、成膜処 理、エツチング処理又はアツシング処理のいずれかの処理を行なうことがで きる。 また、 当該プラズマ発生手段の形状の一例としては、 第一の電極の周 りを取り囲む第二の電極を有し、その先端にノズル状のガスの細口を有する 円筒状とする。 そして、 両電極間の空間にプロセス用ガスを供給し、 両電極 間にプラズマを発生させ、 プラズマにより生成されたイオン、 ラジカルなど の化学的に活性な励起種を含む反応性ガス流を被処理物に向けて照射する 機構を有する事を特徴とする。
本発明で用いる液滴噴射手段は、圧電素子を用いたいわゆるピエゾ方式や、 液滴の材料によっては、 発熱体を発熱させ気泡を生じさせ液滴を押し出す、 いわゆるサーマルインクジエツト方式を用いた手段に相当する。
上記の手段によって、液滴を被処理物上に噴射することができる。液滴噴 射方式には、 液滴を連続して噴射させ連続した線状のパターンを形成する、 いわゆるシーケンシャル方式と、液滴をドット状に噴射する、 いわゆるオン デマンド方式がある。連続した線状のパターンを形成する場合、デイスペン サ方式を用いることが好ましい。 上記構成を有する本発明は、 製造ラインの省スペース化、 効率化が図れ、 表示パネルの製造で大幅な品質向上、生産性向上、製造コスト低減に貢献し、 地球環境に適応した配線パターンゃコンタク卜ホールの形成、各種成膜及び 表示装置の作製方法を提供することができる。 また、生産に連結したインラ イン処理が可能な大気圧方式のため、高速、連続処理が可能である。さらに、 所望の箇所に必要な量の材料のみを用いればよいため、無駄な材料が僅かと なることから材料の利用効率の向上、 さらには作製費用の削減を実現する。 図面の簡単な説明
図 1A及び図 1 Bは、 半導体製造装置を示す図である。 （実施の形態 1) 図 2 A〜図 2 Eは、 プラズマ発生手段を示す図である。 (実施の形態 1) 図 3 A及び図 3 Bは、半導体製造装置を示す図である。 （実施の形態 2) 図 4は、 液滴噴射ヘッドを示す図である。 （実施の形態 3)
図 5 A〜図 5 Cは、 液滴噴射ヘッドを示す図である。 （実施の形態 3) 図 6は、 液滴噴射ヘッドを示す図である。 （実施の形態 4)
図 7 A〜図 7 Cは、 液滴噴射ヘッドを示す図である。 （実施の形態 4) 図 8は、 半導体製造装置を示す図である。 (実施の形態 5)
図 9 A及ぴ図 9 Bは、 平坦化装置を示す図である。 （実施の形態 6) 図 10は、 半導体製造装置を示す図である。 （実施例 1)
図 1 1八〜図1 1 Dは、 配線の作製工程を示す図である。 （実施例 1) 図 12八〜図12 Cは、薄膜トランジスタの作製工程示す図である。（実 施例 2) 図 1 3 A〜図 1 3 Cは、薄膜トランジスタの作製工程示す図である。（実 施例 2)
図 14は、 薄膜トランジスタの作製工程示す図である。 （実施例 2) 図 1 5A〜図 1 5 Cは、 電子機器を示す図である。 （実施例 3) 発明を実施するための最良の形態
本発明の実施の形態について、 以下に説明する。
(実施の形態 1)
まず本発明の特徴として、 プラズマ発生手段を用いて、大気圧又は大気圧 近傍下 （5〜800 To r r、 6. 6 X 102〜 1. 1 X 105P a) で成膜 処理またはエッチング処理を施すことが挙げられる。そこで、 図 1 A〜図 2 Eを用いて、本発明において用いられるプラズマ処理装置の一例として、第 1の電極が第 2の電極を取り囲み、その先端にノズル状の細口を有する円筒 状の電極を有する装置について説明する。
図 1 Aは、本発明において用いられるプラズマ処理装置の一例の側面図で あり、 図 1 Bは上面図である。 同図において、 口一ド室 10 1には、 カセッ ト 1 02に入った所望のサイズのガラス基板、プラスチック基板に代表され る樹脂基板、或いはシリコンに代表される半導体ウェハ等の被処理物 103 がセットされる。被処理物 103の搬送方式としては、水平搬送が挙げられ るが、第 5世代以降の基板を用いる場合には、占有面積の低減を目的として、 基板を縦置きにした縦形搬送を行ってもよい。
ロード室 1 0 1には搬送手段 104 aが配置されている。搬送手段 104 aは、 ロード室 1 0 1に配置された被処理物 1 0 3を、処理室 1 0 5に搬送 する。 処理室 1 0 5には、 円筒状の電極を有するプラズマ発生手段 1 0 6、 プラズマ発生手段 1 0 6を移動させるレール 1 0 7、被処理物 1 0 3の移動 を行う移動手段 1 0 4 b、基板を加熱するための加熱手段 1 0 8等が設けら れる。 加熱手段 1 0 8としては、 必要に応じて、 ヒーター、 ランプなどの公 知の加熱手段を用いればよい。
処理室 1 0 5でプラズマ処理が行なわれた被処理物は、搬送手段 1 0 4 c によりアンロード室 1 0 9へ送られ、アンロード室内のカセット 1 1 0に収 められる。
プラズマ処理は、プラズマ発生手段 1 0 6の両電極間の空間に流すガスの 種類を適宜選択することにより、被処理物表面で成膜処理またはエッチング 処理を選択することができる。有機物を灰化除去するアツシング処理もエツ チング処理の一種である。 ガスの種類としては、 シラン、 ジシラン、 水素、 酸素、 窒素、 アンモニア、 フッ素、 塩素、 三フッ化窒素、 四フッ化炭素、 な ど公知のものを使用すれば良く、目的に応じて適宜組み合わせて使用しても 良い。 希釈やプラズマの安定化を目的として不活性ガスを加えても良い。 レール 1 0 7は、 プラズマ発生手段 1 0 6を支持し、 被処理物の搬送（移 動）方向と交差（直交） する X方向の任意の箇所にプラズマ発生手段 1 0 6 を移動させる機構である。被処理物 1 0 3が処理室内部へ搬入され始めると、 プラズマ発生手段 1 0 6はレール 1 0 7により X方向を移動し、プラズマ処 理を行う初期の所定の位置に設定される。その後、被処理物 1 0 3がプラズ マ発生手段 1 0 6が設定された所定の位置に到達するとプラズマ処理を開 始する。被処理物 1 0 3は連続的に移動させても良いし、小刻みに移動する 所謂ステップ送りでもよい。
制御手段 1 1 1は、プラズマ発生手段 1 0 6と被処理物 1 0 3の相対位置 や、 プラズマ処理のパラメ一夕等を一括制御する。
制御手段 1 1 1に被処理物 1 0 3上に形成するパターンのデ一夕を入力 しておき、任意の位置で被処理物 1 0 3にプラズマ処理を行なうように制御 すれば、 フォトリソグラフィ一工程を用いた場合よりも形状精度は劣るが、 フォトレジスト、 フォ卜マスク、 現像液などの部材を使用することなく、 任 意のパターンを直接形成することが可能となり、エッチング工程も不要とな る。
さらに、 制御手段 1 1 1を L A Nケーブル、 無線 L A N、 光ファイバ等で 生産管理システム等に接続すれば、工程を外部から一律管理することが可能 となり、 生産性を向上させることに繋がる。
図中ではプラズマ発生手段 1 0 6を 1つしか示していないが、複数装着す ることにより、 さらなる処理時間の短縮が可能になる。
多くのプラズマ装置は減圧下でその処理が行なわれるため、真空引き工程 および大気開放工程が必要となる。 そのため、 ロード室、 処理室、 アン口一 ド室の各空間を独立に保つ必要があり、被処理物は各空間を逐次的に移動せ ざるをえない。必然的にロード室、処理室などは被処理物よりも大きな空間 となってしまう。
これに対し、本装置は被処理物を連続的に移動させながら処理を行なうた め、処理室を被処理物よりも小さくすることが可能となる。処理時間の大幅 な短縮は無論のこと、真空引きや大気開放を行なう機構、各空間を独立に保 つ機構も必要ないため、 メンテナンス性も大幅に向上する。
次いで、プラズマ発生手段 1 0 6の詳細について図 2 A〜図 2 Eを用いて 説明する。図 2 Aは、 円筒状の電極を有するプラズマ発生手段 1 0 6の斜視 図を示し、 図 2 B〜図 2 Dには該円筒状の電極の断面図を示す。
図 2 Bにおいて、 点線はガスの経路を示し、 2 0 1、 2 0 2はアルミニゥ ム、銅などの導電性を有する金属からなる電極であり、第 1の電極 2 0 1は 電源 （高周波電源） 2 0 3に接続されている。 なお第 1の電極 2 0 1には、 冷却水を循環させるための冷却系 （図示せず） が接続されていてもよい。 冷 却系を設けると、冷却水の循環により連続的に表面処理を行う場合の温度上 昇を防止して、連続処理による効率の向上が可能となる。第 2の電極 2 0 2 は、第 1の電極 2 0 1の周囲を取り囲む形状を有し、電気的に接地されてい る。 そして、 第 1の電極 2 0 1と第 2の電極 2 0 2は、 その先端にノズル状 のガスの細口を有する円筒状を有する。 なお、 図では示していないが、 第 1 の電極 2 0 1または第 2の電極 2 0 2のうち少なくとも片方の電極の表面 は固体誘電体で覆われている。 固体誘電体としては、 二酸化珪素、 酸化アル ミニゥム、 二酸化ジルコニウム、 二酸化チタン等の金属酸化物、 ポリエチレ ンテレフ夕ラート.ボリテトラフルォロエチレン等のプラスチック、ガラス、 チタン酸バリウム等の複合酸化物等が挙げられる。固体誘電体の形状は、 シ 一ト状でもフィルム状でもよいが、厚みが 0 . 0 5〜 4 mmであることが好 ましい。
また、 この第 1の電極 2 0 1と第 2の電極 2 0 2の両電極間の空間には、 バルブ 2 0 4を介してガス供給手段（ガスボンベ） 2 0 5よりプロセス用ガ ス 2 0 6が供給される。 そうすると、 この空間の雰囲気は置換され、 この状 態で高周波電源 2 0 3により第 1の電極 2 0 1に高周波電圧（1 0〜5 0 0 MH z ) が印加されると、 前記空間にプラズマが発生する。 そして、 このプ ラズマにより生成されるイオン、ラジカルなどの化学的に活性な励起種を含 む反応性ガス流を被処理物 1 0 3の表面に向けて照射すると、該被処理物 1 0 3の表面において所定の表面処理を行うことができる。
なおガス供給手段 (ガスボンベ) 2 0 5に充填されるプロセス用ガスは、 処理室内で行う表面処理の種類に合わせて適宜設定する。排気ガス 2 0 7は、 バルブ 2 0 8を介して排気系 2 0 9に導入される。
また、プロセス用ガス 2 0 6の全てがプラズマ工程で消費されるわけでは なく、排気ガス 2 0 7中にも未反応のガスが混在している。一般に排気ガス は排気ガス処理装置で無毒化され、廃棄もしくは回収されるが、排気ガス中 の未反応のガス成分をフィル夕一 2 1 0を通してプロセス用ガス 2 0 6と して還流させることで、 プロセス用ガスの利用効率を高めることができ、排 気ガスの排出量も抑えることができる。
また、図 2 Bとは断面が異なる円筒状のプラズマ発生手段 1 0 6を図 2 C 及び図 2 Dに示す。図 2 Cは、第 1の電極 2 0 1の方が第 2の電極 2 0 2よ りも長く、 且つ第 1の電極 2 0 1が鋭角形状を有しており、 また、 図 2 Dに 示すプラズマ発生手段 1 0 6は、第 1の電極 2 0 1及び第 2の電極 2 0 2の 間で発生した化学的に活性な励起種を含む反応性ガス流を外部に噴射する 形状を有する。 本実施の形態では円筒状のプラズマ発生手段を例として説明したが、特に 円筒状にとらわれるものではなく、どのような形状のプラズマ発生手段を用 いてもよい。
プラズマ発生手段の先端と被処理物表面との距離は 3 mm以下、好ましく は l mm以下、 より好ましくは 0 . 5 mm以下に保つ必要がある。 このため に、例えば距離センサーを用いる等して、 プラズマ発生手段と被処理物表面 との距離を一定に保つのも良い。
大気圧下で動作するプラズマ処理装置を用いる本発明は、減圧装置に必要 である真空引きや大気開放の時間が必要なく、複雑な真空系を配置する必要 がない。 特に大型基板を用いる場合には、 必然的にチャンバ一も大型化し、 チャンバ一内を減圧状態にするための処理時間もかかってしまうため、大気 圧下で動作させる本装置は有効であり、 製造コストの低減が可能となる。 本発明は、半導体集積回路の配線形成工程、液晶パネルや E Lパネルを作 る T F T基板の配線形成工程など様々な分野に適用することができる。すな わち、本発明は本実施の形態における例示に限定されず、酸化シリコンゃァ クリル樹脂などの絶縁膜、多結晶シリコンゃ非晶質シリコンなどの半導体の パ夕一ンを形成する場合にも適用することができる。
(実施の形態 2 )
本実施の形態について、実施の形態 1との違いを図 3 A及び図 3 Bを用い て説明する。図 3 Aは、本実施の形態で用いられるプラズマ処理装置の側面 図であり、 図 3 Bは上面図である。
本実施の形態のプラズマ発生手段 3 0 6は、実施の形態 1におけるプラズ マ発生手段 1 0 6を被処理物 3 0 3の搬送方向に対して交差する方向に並 ベたものである （図 2 E )。
プラズマ発生手段を複数配置しているため、プラズマ発生手段を移動させ る必要がなく、 さらなる処理時間の短縮を達成できる。
また、 プラズマ発生手段 3 0 6を複数配置し、異なる材料ガスを供給する ことで材質の異なる膜を同一処理室内で成膜することができる。つまり、 1 つ目のプラズマ発生手段で窒化珪素膜を成膜し、他のプラズマ発生手段で酸 化珪素膜を形成するということが可能になる。制御手段 3 1 1に入力したデ —夕をもとに、 ある部位では窒化珪素膜を成膜し、他の部位では酸化珪素膜 を成膜し、さらに他の部位では両者の積層膜を形成するといったことも可能 となる。同一膜を成膜する場合においても、実質的な成膜レートの向上につ ながる。 1つのプラズマ発生手段に不具合が起きた場合でも、 プラズマ発生 手段を複数具備していれば、他のプラズマ発生手段を予備として使用するこ とができるので、 冗長性を持たせることができる。
(実施の形態 3 )
本実施の形態は、実施の形態 1のプラズマ処理装置を点状液滴噴射装置に 適用したものである。プラズマ発生手段を点状液滴噴射手段に置き換えて使 用する。
図 4において、 液滴噴封手段の内部構造を説明する。
外部から液滴噴射手段 4 0 1の内部に供給される液滴は、液室流路 4 0 2 を通過し予備液室 4 0 3に蓄えられた後、液滴を噴射するためのノズル部 4 0 9へと移動する。ノズル部は適度の液滴がノズル内へ装填されるために設 けられた流体抵抗部 4 0 4と、液滴を加圧しノズル外部へ噴射するための加 圧室 4 0 5、 及び液滴噴射孔 4 0 7によって構成されている。
加圧室 4 0 5の側壁には、電圧印加により変形するチタン酸，ジルコニゥ ム酸 ·鉛 （P b ( Z r， T i ) 0 3 ) 等のピエゾ圧電効果を有する圧電素子 4 0 6を配置している。 このため、 目的のノズルに配置された圧電素子 4 0 6に電圧を印加することで、加圧室 4 0 5内の液滴を押し出し、外部に液滴 4 0 8を噴射することができる。
本発明では液滴噴射を圧電素子を用いたいわゆるピエゾ方式で行うが、液 滴の材料によっては、発熱体を発熱させ気泡を生じさせ液滴を押し出す、 い わゆるサーマルインクジェット方式を用いても良い。 この場合、圧電素子 4 0 6を発熱体に置き換える構造となる。
また液滴噴射のためのノズル 4 0 9においては、液滴と、液室流路 4 0 2、 予備液室 4 0 3、流体抵抗部 4 0 4、加圧室 4 0 5さらに液滴噴射孔 4 0 7 との濡れ性が重要となる。そのため材質との濡れ性を調整するための炭素膜、 樹脂膜等をそれぞれの流路に形成しても良い。
上記の手段によって、液滴を被処理物上に噴射することができる。液滴噴 射方式には、 液滴を連続して噴射させ連続した線状のパターンを形成する、 いわゆるシーケンシャル方式と、液滴をドット状に噴射する、 いわゆるオン デマンド方式があり、本発明における装置構成ではオンデマンド方式を示し たが、 シーケンシャル方式によるヘッドを用いることも可能である。特に連 続した線状のパターンを形成する場合、 デイスペンザ方式を用いても良い。 図 5 A〜図 5 Cは図 4におけるへッドの底部を模式的に表したものであ る。図 5 Aは、ヘッド 5 0 1底面に液滴噴射孔 5 0 2を一つ設けた基本的な 配置である。 これに対し図 5 Bでは、へッド 5 0 3底部の液滴噴射孔 5 0 4 を三角形を構成するように三点に増やした、いわゆるクラスタ状の配置であ る。 また図 5 Cでは、ヘッド 5 0 5底部の液滴噴射孔を上下に並べた配置で ある。 この配置では、 上の液滴噴射孔 5 0 6からの液滴噴射後、 時間差をつ けて下の液滴噴射孔 5 0 7から同様の液滴を同様の箇所に噴射することに より、既に噴射された基板上の液滴が乾燥や固化する前に、 さらに液滴を重 ね塗りすることで厚くすることができる。また、上の液滴噴射孔が液滴等に より目詰まりが生じた場合、予備として下の液滴噴射孔を機能させることも でさる。
上記の液滴噴射装置の液滴としては、 レジスト、ペースト状の金属材料ま たは前記ペースト状の金属材料を含んだ有機系溶媒、さらに超微粒子状の金 属材料と前記超微粒子状の金属材料を含んだ有機系溶媒等を用いることが できる。
有機系溶媒中の金属粒子の大きさは、特にコンタクトホ一ルにおける被覆 性を良好に保っため、 1 0 j m以下、 好ましくは 1 m以下、 さらに好まし <は 1 0 0 n m以下にするとよい。
これら液滴は、加熱手段を使用して液滴着弾時に加熱乾燥させても良いし、 必要領域に液滴の着弾が完了した後に加熱乾燥させても良い。前記レジスト は加熱処理によってべ一クされ、エッチングの際のマスクとして使用するこ とができる。 また前記超微粒子状の金属材料を含んだ有機系溶媒は、加熱処 理によつて有機系溶媒が揮発し、超微粒子状の金属が結合することで金属配 線として使用することができる。なお、本発明ではフォトマスクを用いた露 光工程が不要となるため、レジストとして機能すれば感光性のレジストを使 用する必要はない。
(実施の形態 4 )
本実施の形態は上述した点状液滴噴射装置とは異なる噴射装置として、線 状液滴噴射装置について説明する。
図 6において、 線状液滴噴射手段の内部構造を説明する。
外部からへッド 6 0 1の内部に供給される液滴は、共通液室流路 6 0 2を 通過した後、液滴を噴射するための各ノズル部 6 0 9へと分配される。各ノ ズル部 6 0 9は適度の液滴がノズル内へ装填されるために設けられた流体 抵抗部 6 0 3と、 液滴を加圧しノズル外部へ噴射するための加圧室 6 0 4、 及び液滴噴射孔 6 0 6によって構成されている。
加圧室 6 0 4の側壁には、電圧印加により変形するチタン酸 ·ジルコニゥ ム酸 ·鉛 （P b ( Z r , T i ) 0 3 ) 等のピエゾ圧電効果を有する圧電素子 6 0 5を配置している。 このため、 目的のノズルに配置された圧電素子 6 0 5に電圧を印加することで、加圧室 6 0 4内の液滴を押し出し、外部に液滴 6 0 7を噴射することができる。また各圧電素子はこれに接する絶縁物 6 0 8により絶縁されているため、 それぞれが電気的に接触することがなく、 個々のノズルの噴射を制御することができる。
本発明では液滴噴射を圧電素子を用いたいわゆるどェゾ方式で行うが、液 滴の材料によっては、発熱体を発熱させ気泡を生じさせ液滴を押し出す、 い わゆるサ一マルインクジエツト方式を用いても良い。 この場合、圧電素子 6 0 5を発熱体に置き換える構造となる。
また液滴噴射のためのノズル部 6 0 9においては、液滴と、共通液室流路 6 0 2、流体抵抗部 6 0 3、加圧室 6 0 4さらに液滴噴射孔 6 0 6との濡れ 性が重要となる。そのため材質との濡れ性を調整するための炭素膜、樹脂膜 等をそれぞれの流路に形成しても良い。
上記の手段によって、液滴を被処理物上に噴射することができる。液滴噴 射方式には、 液滴を連続して噴射させ連続した線状のパターンを形成する、 いわゆるシーケンシャル方式と、液滴をドット状に噴射する、 いわゆるオン デマンド方式があり、本発明における装置構成ではオンデマンド方式を示し たが、 シーケンシャル方式によるへッドを用いることも可能である。特に連 続した線状のパターンを形成する場合、 デイスペンザ方式を用いても良い。 図 7 A〜図 7 Cは図 6におけるへッドの底部を模式的に表したものであ る。図 7 Aは、へッド 7 0 1底面に液滴噴射孔 7 0 2を線状に配置した基本 的なものである。 これに対し図 7 Bでは、へッド底部 7 0 3の液滴噴射孔 7 0 4を 2列にし、それぞれの列を半ピッチずらして配置する。 また図 7 Cで は、へ、 J、 ド底部 7 0 5の液滴噴射孔を、 ピッチをずらすことなく列を増やし た配置とした。図 7 Cの配置では、一段目の液滴噴射孔 7 0 6からの液滴噴 射後、時間差をつけて液滴噴射孔 7 0 7から同様の液滴を同様の箇所に噴射 することにより、既に噴射された基板上の液滴が乾燥や固化する前に、 さら に液滴を重ね塗りすることで厚くすることができる。 また、一段目の液滴噴 射孔が液滴等により目詰まりが生じた場合、予備として二段目の液滴噴射孔 を機能させることもできる。 本発明は、半導体集積回路の配線形成工程、液晶パネルや E Lパネルを作 る T F T基板の配線形成工程など様々な分野に適用することができる。すな わち、本発明は本実施の形態における例示に限定されず、酸化シリコンゃァ クリル樹脂などの絶縁膜、多結晶シリコンゃ非晶質シリコンなどの半導体の パ夕一ンを形成する場合にも適用することができる。
(実施の形態 5 )
本実施の形態は、リワーク機能付きレジストパターン形成装置の例である。 本実施の形態について図 8を用いて説明する。
図 8は、 本実施の形態で説明する装置の側面図である。 同図において、 口 —ド室 8 0 1には、カセット 8 0 2に入った所望のサイズのガラス基板、 プ ラスチック基板に代表される樹脂基板、或いはシリコンに代表される半導体 ウェハ等の被処理物 8 0 3がセッ卜される。被処理物 8 0 3の搬送方式とし ては、 水平搬送が挙げられるが、 第 5世代以降の基板を用いる場合には、 搬 送機の占有面積の低減を目的として、基板を縦置きにした縦形搬送を行って もよい。
ロード室 8 0 1には搬送手段 8 0 4 aが配置されている。搬送手段 8 0 4 aは、配置された被処理物 8 0 3を、 第一の処理室 8 0 5に搬送する。 第一 の処理室 8 0 5において液滴噴射手段 8 0 9により、被処理物 8 0 3上にレ ジス卜パターンが形成される。
次に第二の処理室 8 0 6で第一の処理室 8 0 5で成膜されたレジストパ ターンに不良部分がないかパターン検査を行なう。第二の処理室 8 0 6には パターン検査のための撮像手段 8 1 0が具備されている。撮像手段 8 1 0で レジストパターンを撮影し、制御手段 8 2 0で正しいパターンデータと比較 し、不良パターンかどうかを判定する。不良パターンと判定された場合には その部位の位置情報を記憶しておく。
次に第三の処理室 8 0 7で、第二の処理室 8 0 6で得られた不良パターン の位置情報に従い、不良パターンをエッチング除去する。.エッチングガスと して酸素ガスを用いれば、 レジストは容易に除去可能である。 なお、 適宜フ ッ素系のガスを混合することで除去効果をより高めることも可能である。第 三の処理室に具備されているプラズマ発生手段 8 1 1は、実施の形態 1で説 明したように移動させる機構を用いて任意の箇所に移動させても良いし、実 施の形態 2で説明したように複数配置してもよい。
次に第四の処理室 8 0 8において、第三の処理室 8 0 7で除去した部分に、 液滴噴射手段 8 1 2によりレジストパターンを再度形成することにより、不 良レジス卜パターンのリワークが完了する。
上記の工程を経た被処理物は、最終的にアン口一ド室 8 1 8のカセット 8 1 9に収納される。
本実施の形態によれば、レジストパ夕一ンの形状不良による歩留まりの低 下を改善することができる。パターン欠陥などの不良は、後工程になるほど 歩留まりに与える影響が大きい。本実施の形態は 実施の形態 1に示したよ うなレジストパターンを用いないで被膜パターンを直接形成する場合にも 応用できる。
(実施の形態 6 )
本実施の形態では、 平坦化装置について説明する。 本実施の形態について図 9 A及び図 9 Bを用いて説明する。
図 9 Aは、本実施の形態で説明するプラズマ処理装置の側面図であり、 図 9 Bは処理室 9 0 5における処理状況を説明する図である。本実施の形態の 被処理物は、被処理物上に例えば配線パターンが形成されており、 さらにそ の上に絶縁膜が形成され、絶縁膜表面が配線パターンの形状を反映し凹凸と なっている状態を想定している。
同図において、 ロード室 9 0 1には、カセット 9 0 2に入った所望のサイ ズのガラス基板、 プラスチック基板に代表される樹脂基板、或いはシリコン に代表される半導体ウェハ等の被処理物 9 0 3がセットされる。被処理物 9 0 3の搬送方式としては、水平搬送が挙げられるが、第 5世代以降の基板を 用いる場合には、搬送機の占有面積の低減を目的として、基板を縦置きにし た縦形搬送を行ってもよい。
ロード室 9 0 1には搬送手段 9 0 4 aが配置されている。搬送手段 9 0 4 aは、 配置された被処理物 9 0 3を、 処理室 9 0 5に搬送する。
処理室 9 0 5には、表面凹凸検出手段 9 0 6とプラズマ発生手段 9 0 7が 具備されている。表面凹凸検出手段 9 0 6とプラズマ発生手段 9 0 7は必要 に応じて別々の処理室に分かれて設置されても良い。
被処理物 9 0 3が処理室 9 0 5内に搬入されると、まず表面凹凸検出手段 9 0 6により被処理物 9 0 3表面の凹凸形状が測定される。測定結果は制御 手段 9 1 1に送られる。表面凹凸検出手段 9 0 6は公知の距離センサ一や変 位センサ一が適応でき、接触式のものでも非接触式のものでもよい。接触式 のほうがより高い精度での測定が可能であるが、被処理物 9 0 3表面にキズ や汚染物を付着させる原因にもなり得るため、 非接触式のほうが好ましい。 被処理物 9 0 3表面の凹凸形状測定後、プラズマ発生手段 9 0 7により被 処理物 9.0 3の凹凸をエッチング除去し、被処理物 9 0 3の表面を平坦とす る事ができる。 これは、表面凹凸検出手段 9 0 6により得られた形状データ をもとに制御手段 9 1 1がプラズマ発生手段 9 0 7の出力やガス流量を適 宜変化させることで可能となる。
上記の工程を経た被処理物は、最終的にアンロード室 9 0 9のカセッ卜 9 1 0に収納される。
本実施の形態によれば、 C M P法を用いることなく平坦な表面を得ること が可能となるため、 C M P法に必須な研磨剤を使用する必要がなくなり、環 境にやさしい。 また、 被処理物に余計な応力が加わらないため、 歩留まりや 特性の向上が期待できる。
なお、本実施の形態は平坦化に重点を置き説明したが、逆に任意の凹凸形 状を作製することも可能である。例えば、 反射型の表示装置において、 反射 効率を向上させるために反射電極もしくは下層にある膜表面に凹凸形状を 付与できる。
(実施例）
[実施例 1 ]
本実施例では、図 1 0および図 1 1 A〜図 1 1 Dを用いて、処理室を複数 連結して被処理物上に被膜パターンを形成する方法を説明する。
図 1 0は、 本実施例で説明する装置の側面図である。 同図において、 口一 ド室 1 0 0 1には、 カセット 1 0 0 2に入った所望のサイズのガラス基板、 プラスチック基板に代表される樹脂基板、或いはシリコンに代表される半導 体ウェハ等の被処理物 1 0 0 3がセットされる。被処理物 1 0 0 3の搬送方 式としては、水平搬送が挙げられるが、第 5世代以降の基板を用いる場合に は、搬送機の占有面積の低減を目的として、基板を縦置きにした縦形搬送を 行ってもよい。
ロード室 1 0 0 1には搬送手段 1 0 0 4 aが配置されている。搬送手段 1 0 0 4 aは、配置された被処理物 1 0 0 3を、第一の処理室 1 0 0 5に搬送 する。被処理物 1 0 0 3上には、第一の処理室 1 0 0 5を通過しながら被膜 1 0 2 1が成膜される。例えばシリコン膜を成膜する場合は材料ガスとして シランもしくはシランと水素の混合ガスを用いればよい。 (図 1 1 A) 本実施例では精度の高いパターンを形成させるために、後の工程でレジス トパターンを形成するが、被膜を被処理物 1 0 0 3全面に形成しておく必要 はなく、レジストパターンよりも少し大きいパターンとして選択的に成膜し ておけばよい。 そうすることで、 原材料等の節約になり、 成膜コストを下げ ることができる。
第一の処理室に具備されているプラズマ発生手段 1 0 0 9は 実施の形態 1で説明したように、移動させる機構を用いて任意の箇所に移動させても良 いし、 実施の形態 2で説明したように複数配置しても良い。
次に第二の処理室 1 0 0 6で第一の処理室 1 0 0 5で成膜された被膜 1 0 2 1上にレジストパターン 1 0 2 2を形成する （図 1 1 B )。 第二の処理 室には実施の形態 3または実施の形態 4で説明した液滴噴射手段 1 0 1 0 が具備されており、制御手段 1 0 2 0に入力されたデ一夕をもとに、必要な 部分にのみレジストを滴下することによりレジストパ夕一ン 1 0 2 2を形 成する。 また、 加熱手段 1 0 1 7により、 滴下形成したレジストパターンが 第三の処理室 1 0 0 7に入る前に焼成を完了させる。第二の処理室に具備さ れている液滴噴射手段は、 実施の形態 3で説明したような点状でも良いし、 実施の形態 4で説明したような線状でも良い。
次に第三の処理室 1 0 0 7で第一の処理室 1 0 0 5で形成された被膜を エッチング除去する （図 1 1 C)。
この時、第二の処理室 1 0 0 6でレジストパターン 1 0 2 2が形成された 部分の下部に位置する被膜はエッチングガスに曝されないため除去されな い。エツチングガスは、例えばシリコン膜のエツチングには、フッ素系ガス、 塩素ガス、四フッ化炭素と酸素の混合ガスなどを適宜用いればよい。第三の 処理室に具備されているプラズマ発生手段 1 0 1 1は、実施の形態 1で説明 したような点状でも良いし、 実施の形態 2で説明したような線状でも良い。 次に第四の処理室 1 0 0 8でレジストパターン 1 0 2 2を除去する（図 1 1 D )。
レジストパターンは有機物であるため、エッチングガスとして酸素ガスを 用いれば容易に除去可能である。第四の処理室に具備されているプラズマ発 生手段 1 0 1 2は、実施の形態 1で説明したような点状でも良いし、実施の 形態 2で説明したような線状でも良い。
上記の工程を経た被処理物は、最終的にアンロード室 1 0 1 8のカセット 1 0 1 9に収納される。 本実施例により、被処理物上では連続的に移動しながら被膜形成、 レジス トパターン形成、 エッチング、 レジスト除去が行なわれるため、 被処理物上 の一部分では成膜が行なわれているが他の部分ではレジストパターン形成 が行なわれているといったように、 1つの工程が終わる前に次の工程をはじ めることができるので、 処理時間の大幅な短縮が可能になる。 この際、 各処 理室の通過時間を一定にするため、プラズマ発生手段や液滴噴射手段の処理 速度を最適化する必要がある。 また、各処理室での処理温度を同じにしてお く事も重要であるが、処理室間で処理温度が異なる場合は、必要に応じて加 熱機構のみでなく、 冷却機構も設ければよい。 原材料等の節約のみでなく、 処理室を被処理物よりも小さくすることが可能となるため、装置占有面積を 小さくすることができる。
[実施例 2 ]
本実施例は、前記点状の液滴噴射孔を線状に配置した液滴噴射へッドを有 する液滴噴射装置と、大気圧下におけるプラズマ発生機構を有するプラズマ 処理装置を用いた、電気光学装置の作製方法を説明する。本実施例について 図 1 2 A〜図 1 4を用いて説明する。
特に大型画面テレビ用途の設計ル一ルは、画素ピッチが縦と横ともに 5 0 〜7 5 0 i m程度、 ゲートメタル （容量配線） 5〜5 0 ii m程度、 ソース配 線 5〜 2 5 jLt m程度、 コンタクトホール 2 . 5〜3 0 m程度に設定する。 ガラス、 石英、 半導体、 プラスチック、 プラスチックフィルム、 金属、 ガ ラスエポキシ樹脂、セラミックなどの材料からなる被処理基板 1 2 0 1上に、 本発明の液滴噴射装置により、 導電性を有する液滴を必要な箇所に噴射し、 ゲート電極及び配線 1202、容量電極及び配線 1203を形成する（図 1 2 A)。
ここで、液滴噴射法により噴射口から噴射する組成物は、導電性材料を溶 媒に溶解又は分散させたものを用いる。導電性材料とは、 A g、 A u、 C u、 N i、 P t、 Pd、 I r、 Rh、 W、 A l等の金属、 C d、 Z nの金属硫化 物、 F e、 T i、 S i、 Ge、 S i、 Z r、 B aなどの酸化物、 ハロゲン化 銀の微粒子又は分散性ナノ粒子に相当する。 また、透明導電膜として用いら れるインジウム錫酸化物 ( I TO)、 インジゥム錫酸化物と酸化珪素からな る I TSO、 有機インジウム、 有機スズ、 酸化亜鉛、 窒化チタン等に相当す る。但し、噴射口から噴射する組成物は、比抵抗値を考慮して、 Au、 Ag、 C uのいずれかの材料を溶媒に溶解又は分散させたものを用いることが好 適であり、より好適には、低抵抗な Au、 C uを用いるとよい。但し、 Ag、 Cuを用いる場合には、不純物対策のため、合わせてバリア膜を設けるとよ い。 バリア膜としては、 窒化珪素膜やニッケルボロン （N i B) を用いると ことができる。
また、導電性材料の周りに他の導電性材料がコ一ティングされ、複数の層 になっている粒子でも良い。 例えば、 銅の周りにニッケルボロン (N i B) がコーティングされ、その周囲に銀がコ一ティングされている 3層構造の粒 子などを用いても良い。 溶媒は、 酢酸ブチル、 酢酸ェチル等のエステル類、 イソプロピルアルコール、エチルアルコール等のアルコール類、 メチルェチ ルケトン、 アセトン等の有機溶剤等を用いる。組成物の粘度は 20 c P以下 が好適であり、 これは、 乾燥が起こることを防止したり、 噴射口から組成物 を円滑に噴射できるようにしたりするためである。 また、組成物の表面張力 は、 4 OmNZm以下が好適である。但し、用いる溶媒や、用途に合わせて、 組成物の粘度等は適宜調整するとよい。 一例として、 I TOや、 有機インジ ゥム、 有機スズを溶媒に溶解又は分散させた組成物の粘度は 5〜 5 OmP a * s、 Agを溶媒に溶解又は分散させた組成物の粘度は 5〜 2 OmP a · s、 A uを溶媒に溶解又は分散させた組成物の粘度は 10〜20mP a - s に設定するとよい。
なお、 液滴噴射手段に用いるノズルの径は、 0. l〜50 ^m (好適には 0. 6〜26 rn.)に設定し、ノズルから噴射される組成物の噴射量は 0. 0000 1 p l〜50 p l (好適には 0.000 1〜40 p l )に設定する。 この噴射量は、 ノズルの径の大きさに比例して増加する。 また、 被処理物と ノズル噴射口との距離は、所望の箇所に滴下するために、できる限り近づけ ておくことが好ましく、 好適には 0. 1〜 2mm程度に設定する。 なお、 ノ ズル径を変えずとも、圧電素子に印可されるパルス電圧を変えることによつ て噴射量を制御することもできる。 これらの噴射条件は、線幅が約 1 0 jt m 以下となるように設定しておくのが望ましい。
次に、ゲ一卜電極及び配線 1202、容量電極及び配線 1203が形成さ れた基板に加熱処理等を施すことで 液滴の溶媒を揮発させて、導電性配線 を形成する。
加工精度への要求がそれほど高くないものであれば必要ないが、加工精度 が要求される場合は、液滴噴射装置により直接レジストパターンを形成する ことで、導電性配線を形成しても良い。 この場合に前述の導電性を有する液 滴を被処理物全面に形成しておく必要はなく、レジストパターンよりも少し 大きいパターンとして形成しておけばよい。
次に、実施の形態 1ないし実施の形態 2で示したようなプラズマ処理装置 を用いてゲート絶縁膜 1 204を形成する （図 1 2 B)。 本実施例において はゲート絶縁膜 1 204として、大気圧下で CVD法により窒化珪素膜を形 成しているが、酸化珪素膜又はそれらの積層構造を形成しても良く、他の絶 縁材料でもよい。
次に、 25〜 8 Onm (好ましくは 30〜 60 nm) の厚さで活性半導体層 1 205を成膜する （図 1 2 C)。 該活性半導体層 1 205は非晶質珪素膜に 代表される非晶質半導体膜である。ゲート電極及び配線 1 202、容量電極 及び配線 1203を形成するときと同様に、活性半導体層 1205を必要な 部分にのみ成膜することで、形成コストを下げることができるが、 さらに高 い加工精度が必要な場合は、液滴噴射装置により直接レジストパターンを形 成し、 該活性半導体パターンを形成しても良い。
次に、 N型の導電型を付与する不純物元素が添加された非晶質半導体膜 1 206を、 活性半導体層 1 205上に形成する （図13八）。
次に、本発明の線状液滴噴射装置を用いてソース · ドレイン電極及ぴ配線 1207、 1 208を形成する (図 1 3 B)。 なおソース · ドレイン電極及 び配線 1207、 1 208は、 図 12 Aに示したゲ一卜電極及び配線 120 2、容量電極及び配線 1203と同様に、必要であればレジストパターンを 使用することでパターン形状の精度を高めることができる。
次に、 液滴噴射装置により、 画素電極 1 209を形成する （図 1 3 C)。 画素電極 1209は、液滴噴射噴射装置により直接描画しても良いし、 図 1 2 Aに示したゲート電極及び配線 1202、容量電極及び配線 1203と同 様にパターニングを行うことで形成しても良い。
さらに保護膜 12 10として窒化珪素膜を形成する （図 14)。 本実施例 では、 保護膜 1210として窒化珪素膜を形成するが、 酸化珪素膜、 又はそ れらの積層構造を形成しても良く、他の絶縁材料でもよい。 またアクリル膜 等、 有機系樹脂膜を使用することもできる。
[実施例 3 ]
本発明を用いて様々な電子機器を完成させることができる。その具体例に ついて図 1 5 A〜図 1 5 Cを用いて説明する。
図 1 5 Aは例えば 20〜80インチの大型の表示部を有する表示装置で あり、 筐体 1 50 1、 支持台 1 502、 表示部 1 503、 スピ一力一部 1 5 04、 ビデオ入力端子 1505等を含む。 本発明は、 表示部 1503の作製 に適用される。 このような大型の表示装置は、 生産性やコストの面から、 所 謂第五世代 （1000 X 1 200ミリ）、 第六世代 （1400 X 1 600ミ リ）、 第七世代 （1 500 X 1800ミリ） のような大型基板を用いて作製 することが好適である。
図 1 5 Bは、 ノート型パーソナルコンピュータであり、 本体 1601、 筐 体 1602、 表示部 1 603、 キーポード 1604、 外部接続ポート 1 60 5、 ボインティングマウス 1606等を含む。 本発明は、 表示部 1 603の 作製に適用される。
図 1 5 Cは記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置（具体的には DVD再 生装置） であり、 本体 1 7 0 1、 筐体 1 7 0 2、 表示部 A 1 7 0 3、 表示部 B 1 7 0 4、記録媒体（D V D等）読み込み部 1 7 0 5、操作キ一 1 7 0 6、 スピ一カー部 1 7 0 7等を含む。表示部 A 1 7 0 3は主として画像情報を表 示し、 表示部 B 1 7 0 4は主として文字情報を表示するが、 本発明は、 これ ら表示部 A、 B 1 7 0 3、 1 7 0 4の作製に適用される。
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、本発明をあらゆる分野の電 子機器の作製に適用することが可能である。 また、 上記の実施の形態、 実施 例と自由に組み合わせることができる。
[実施例 4 ]
本実施例では、配線パターンを形成するために、金属微粒子を有機溶媒中 に分散させた組成物を用いている。 金属微粒子は平均粒径が 1〜 5 0 n m、 好ましくは 3〜 7 n mのものを用いる。代表的には、銀又は金の微粒子であ り、 その表面にァミン、 アルコール、 チオールなどの分散剤を被覆したもの である。有機溶媒はフエノール樹脂やエポキシ系樹脂などであり、熱硬化性 又は光硬化性のものを適用している。 この組成物の粘度調整は、チキソ剤若 しくは希釈溶剤を添加すれば良い。
液滴吐出手段によって、被形成面に適量吐出された組成物は、加熱処理に より、又は光照射処理により有機溶媒を硬化させる。有機溶媒の硬化に伴う 体積収縮で金属微粒子間は接触し、 融合、 融着若しくは凝集が促進される。 すなわち、平均粒径が 1〜 5 0 n m、好ましくは 3〜 7 n mの金属微粒子が 融合、 融着若しくは凝集した配線が形成される。 このように、 融合、 融着若 しくは凝集により金属微粒子同士が面接触する状態を形成することにより、 配線の低抵抗化を実現することができる。
本発明は、 このような組成物を用いて配線パターンを形成することで、線 幅が 1〜 1 0 m程度の配線パターンの形成も容易になる。 また、 同様にコ ンタクトホールの直径が 1〜1 0 m程度であっても、組成物をその中に充 填することができる。すなわち、微細な配線パターンで多層配線構造を形成 することができる。
なお、 金属微粒子の代わりに、 絶縁物質の微粒子を用いれば、 同様に絶縁 性のパターンを形成することができる。
なお、 本実施例は、 上記の実施の形態、 実施例と自由に組み合わせること ができる。 産業上の利用可能性
本発明により、 製造ラインの省スペース化、 効率化が図れ、 表示パネルの 製造で大幅な品質向上、 生産性向上、 製造コスト低減を実現できる。 また、 生産に連結したインライン処理が可能な大気圧方式のため、高速、連続処理 が可能となる。

Claims

請求の範囲 1 . 被処理物を搬送する手段と、 成膜処理、 エッチング処理またはアツシ ング処理を行う少なくとも一つのブラズマ発生手段と、
前記プラズマ発生手段を、前記被処理物の搬送方向と交差する方向に移動 する手段を有し、
前記被処理物の搬送と前記プラズマ発生手段の移動により、前記被処理物 に、前記成膜処理、前記エッチング処理または前記アツシング処理を行なう ことを特徴とする半導体製造装置。
2 . 請求項 1において、 前記プラズマ発生手段は、 大気圧又は大気圧近傍 下で行なう機構を有することを特徴とする半導体製造装置。
3 . 請求項 1において、 前記被処理物を搬送する手段は、 前記被処理物を 一定方向に搬送する機構を有することを特徴とする半導体製造装置。
4 . 請求項 1において、 前記被処理物を搬送する手段は、 連続またはステ ップ送りを行なう機構を有することを特徴とする半導体製造装置。
5 . 被処理物を搬送する手段と、 成膜処理、 エッチング処理またはアツシ ング処理を行う複数のプラズマ発生手段を有し、
前記複数のプラズマ発生手段は、前記被処理物の搬送方向と交差する方向 に配置されており、
前記被処理物の搬送と前記複数のプラズマ発生手段の少なくとも一つに プラズマを発生させることにより、 前記被処理物に、 成膜処理、 エッチング 処理またはアツシング処理を行うことを特徴とする半導体製造装置。
6 . 請求項 5において、 前記プラズマ発生手段は、 大気圧又は大気圧近傍 下で行なう機構を有することを特徴とする半導体製造装置。
7 . 請求項 5において、 前記被処理物を搬送する手段は、 前記被処理物を 一定方向に搬送する機構を有することを特徴とする半導体製造装置。
8 . 請求項 5において、 前記被処理物を搬送する手段は、 連続またはステ ップ送りを行なう機構を有することを特徴とする半導体製造装置。
9 . 被処理物を搬送する手段と、前記被処理物表面に液滴を噴射するため の少なくとも一つの液滴噴射手段と、
前記液滴噴射手段を、前記被処理物の搬送方向と交差する方向に移動する 手段を有し、
前記被処理物の搬送と前記液滴噴射手段の移動により、前記被処理物に液 滴を付着させることを特徴とする半導体製造装置。
1 0 . 請求項 9において、前記液滴の付着は大気圧又は大気圧近傍下で行 なうことを特徴とする半導体製造装置。
1 1 . 請求項 9において 前記被処理物を搬送する手段は、 前記被処理物 を一定方向に搬送する機構を有することを特徴とする半導体製造装置。
1 2 . 請求項 9において、被処理物の搬送は連続またはステップ送りであ ることを特徴とする半導体製造装置。
1 3 . 請求項 9において、前記液滴は有機樹脂または金属を含んだ有機系 溶媒であることを特徴とする半導体製造装置。
1 4 . 被処理物を搬送する手段と、前記被処理物表面に液滴を噴射するた めの複数の液滴噴射手段を有し、
前記複数の液滴噴射手段は、前記被処理物の搬送方向と交差する方向に配 置されており、
前記被処理物の搬送と前記複数の液滴噴射手段の少なくとも一つから液 滴を噴射させることにより、前記被処理物に液滴を付着させることを特徴と する半導体製造装置。
1 5 . 請求項 1 4において、前記液滴の付着は大気圧又は大気圧近傍下で 行なうことを特徴とする半導体製造装置。
1 6 . 請求項 1 4において、 前記被処理物を搬送する手段は、 前記被処理 物を一定方向に搬送する機構を有することを特徴とする半導体製造装置。
1 7 . 請求項 1 4において、 前記被処理物を搬送する手段は、 連続または ステップ送りを行なう機構を有することを特徴とする半導体製造装置。
1 8 . 請求項 1 4において、前記液滴は有機樹脂または金属元素を含んだ 有機系溶媒であることを特徴とする半導体製造装置。
1 9 . 被処理物を搬送する手段と、 成膜処理、 エッチング処理またはアツ シング処理を行なう少なくとも一つのプラズマ発生手段と、前記被処理物上 に液滴を付着させる少なくとも一つの液滴噴射手段とを有し、
前記プラズマ発生手段および液滴噴射手段は、前記被処理物の搬送方向と 交差する方向に移動する手段を有しており、
前記被処理物の搬送と前記プラズマ発生手段および前記液滴噴射手段の 移動により、 前記被処理物に前記成膜処理、 エッチング処理、 アツシング処 理または液滴を付着させることを特徴とする半導体製造装置。
2 0 . 請求項 1 9において、 前記成膜処理、 前記エッチング処理、 前記ァ ッシング処理または液滴の付着は、大気圧又は大気圧近傍下で行なうことを 特徴とする半導体製造装置。
2 1 . 請求項 1 9において、 前記被処理物を搬送する手段は、 前記被処理 物を一定方向に搬送する機構を有することを特徴とする半導体製造装置。
2 2 . 請求項 1 9において、 前記被処理物を搬送する手段は、 連続または ステップ送りを行なう機構を有することを特徴とする半導体製造装置。
2 3 . 請求項 1 9において、 前記成膜処理、 前記エッチング処理、 前記ァ ッシング処理または前記液滴の付着処理から選択された複数の処理を同時 に行なうことを特徴とする半導体製造装置。
2 4 . 被処理物を搬送する手段と、 前記被処理物上に成膜処理、 エツチン グ処理またはアツシング処理を行なう複数のプラズマ発生手段と、前記被処 理物上に液滴を付着させる複数の液滴噴射手段とを有し、
前記複数のプラズマ発生手段は、前記被処理物の搬送方向と交差する方向 に配置され、
前記複数の液滴噴射手段は、前記被処理物の搬送方向と交差する方向に配 置されており、
前記被処理物の搬送と、前記複数のプラズマ発生手段の少なくとも一つに プラズマを発生させることにより、前記被処理物上に前記成膜処理、前記ェ ツチング処理または前記アツシング処理を行ない、 前記被処理物の搬送と、 液滴噴射手段から液滴を噴射させることにより、前記被処理物上に前記液滴 を付着させることを特徴とする半導体製造装置。
2 5 . 請求項 2 4において、成膜処理またはエッチング処理または液滴の 付着は、大気圧又は大気圧近傍下で行なうことを特徴とする半導体製造装置。
2 6 . 請求項 2 4において、 前記被処理物を搬送する手段は、 前記被処理 物を一定方向に搬送する機構を有することを特徴とする半導体製造装置。
2 7 . 請求項 2 4において、 前記被処理物を搬送する手段は、 連続または ステップ送りを行なう機構を有することを特徴とする半導体製造装置。
2 8 . 請求項 2 4において、 前記成膜処理、 前記エッチング処理、 前記ァ ッシング処理または前記液滴の付着処理から選択された複数の処理を同時 に行なうことを特徴とする半導体製造装置。
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