专利名称：半导体装置的制造设备以及图案成形方法
技术领域：
本发明涉及一种图案成形方法，在该方法中使一种组分降落，该组分包含要被形成的物体的材料(通常，一种用于形成布线的方法)，还涉及一种半导体装置的制造设备，所述半导体装置具有包含薄膜晶体管(TFT)的电路。
特别地，本发明涉及一种应用小滴释放法(诸如喷墨法)的布线的图案成形方法以及一种制造具有TFT的半导体装置的设备。
在本说明书中，半导体装置指的是一种通用装置，它通过应用半导体特性而作用，包括电光装置、光发射装置、半导体电路以及电子装置。
背景技术：
传统上，在制造工艺中经常使用应用旋转涂布法的薄膜形成法。
由加压法或蒸汽喷射法所代表的小滴释放技术或者连续小滴释放技术一直以来受到关注。这种小滴释放技术一直被用于印刷文字和绘制图象。但是，近几年来一直试图将小滴释放技术应用于半导体领域，例如微图案成形等。
本申请的申请人在参考文件1中描述了在多个腔的一个中应用喷墨法以形成电致发光(EL)元件(参考文件1日本专利申请No.2001-345174)。
发明内容
在制造具有半导体电路的电子器件时，应用一种多联印刷方法而不使用硅片，所述多联印刷方法是有效地从一个样品玻璃中切割多个装置用于批量生产。样品玻璃基片的尺寸从20世纪90年代初期第一代的300mm×400mm增加到2000年第四代的680mm×880mm或730mm×920mm。另外，该制造技术已经发展，可以从一个基片获得通常是显示面板的大量装置。
当基片尺寸在今后进一步增大时，作为薄膜形成方法的旋转涂布法在批量生产中就变得不利了，这是因为用于旋转大基片的旋转机构变大，并且存在材料溶液的损失或者大量浪费液体。当矩形基片被旋转喷涂时，被涂的薄膜容易粗糙，也就是说，被喷涂的薄膜容易具有圆形的不平度，其中旋转轴线为中心。
本发明提供了一种半导体装置的制造设备，所述设备具有图案成形装置，它应用适于批量生产大基片的小滴释放法。
根据本发明，设置了多个应用小滴释放法的图案成形装置以及多个热处理腔，每个热处理腔与一个是多腔系统的转移腔相连。因此，释放和烘干被有效地进行，从而提高了生产率。在批量生产是一个流水线系统的情况下，当使用具有一个腔的应用小滴释放法的图案成形装置时，在通过小滴释放法选择地释放材料溶液之后必须进行多次烘干处理。因此担心在流水线系统中比在多腔系统中生产率要降低许多。
当应用沿X方向或Y方向可移动的一个载物台，或者沿X方向或Y方向可移动的一个小滴释放头时，那么就比应用仅沿一个方向可移动的载物台或者小滴释放头更难以进行精确的对准，并且设备自身也变得昂贵。为此，本发明提供了一种应用小滴释放法的图案成形装置， 其中只能沿大基片的一个方向(X向或Y向)进行扫描以简化设备的结构。例如，为了形成布线的分支图案或弯曲和弧形图案，应用沿X方向扫描的第一图案成形装置以及沿Y方向扫描的第二图案成形装置。以这种方式，生产率被提高。
另外，第一图案成形装置和第二图案成形装置被布置，从而在大基片方向不改变的情况下进行处理。因此，能够简化转移装置并且缩短转移时间。另外优选地，也能够进行转移路径中的图案成形而不旋转大基片。
应用小滴释放法的图案成形装置存在以下问题，因为基片的尺寸较大，所以首先通过释放小滴而形成图案的部分与最后通过释放小滴而形成图案的部分之间在暴露给空气过程中的时间差变大。存在这样的危险，即由于时间差较大，烘干程度不同，因此均匀的图案成形是困难的。
另外，应用小滴释放法的图案成形装置存在一个问题，即由于在处理腔中移动载物台或头释放而产生的气流，小滴释放位置和小滴着落位置的对准变得不稳定。
鉴于上述问题，根据本发明，通过设置一个吹气装置，就在小滴落下之后，沿着与扫描方向(或者释放头的扫描方向)相同的方向将气体吹到基片上，并且通过设置一个加热器进行局部烘干。
在本说明书中所揭示的本发明的一个结构是具有一个处理腔的半导体装置的制造方法，所述处理腔包括通过将包含图案成形材料的小滴(也称作点)释放而选择性地在基片上形成图案的小滴释放装置；用于控制所释放小滴的飞行轨迹的吹气装置；设置在从吹气装置的气体出口吹出的气流的流动路径中的加热装置；以及用于控制所述小滴释放装置、吹气装置和加热装置的控制装置。
在上述结构中，所述加热装置是一个加热器，它具有一个绳状、线状、圈状、棒状或平面状的电阻加热器。
根据上述结构，小滴被降落。在一定时间之后，进行临时烘干，从而获得均匀的图案，即使首先通过释放小滴而形成图案的部分与最后通过释放小滴而形成图案的部分之间在暴露给空气过程中的时间差变大。例如，对于600mm×720mm、680mm×880mm、1000mm×1200mm、1100mm×1250mm或1150mm×1300mm这样的大尺寸基片，图案能够被有效地形成在其上。另外，由于加热器被设置在气流路径中，所以可以防止所降落材料的图案的快速加热或冷却。注意，气体优选以一个角度并与扫描方向相同的方向吹在基片上，以便气体不会吹到释放头上。通过在释放之后在处理腔中进行热处理，烘干的总时间被缩短。
可以为载物台设置加热器以便加热基片，从而降低烘干的总时间。
在应用小滴释放法的图案成形装置中，加热器和释放头被优选地设置使它们之间有一个特定空间，这是由于释放头对附近空气的温度和湿度敏感。当高温气体从喷嘴中吹出时，喷嘴也被加热。此时，释放头附近的温度上升，造成喷嘴堵塞。如果释放头和喷嘴制成一体，优选在释放头与喷嘴之间设置绝热材料，从而防止喷嘴的热量被传导到释放头或者防止释放头的热量被传导到喷嘴。喷嘴的气体出口优选是平直的。
为了控制复杂的气流(由于移动处理腔中的载物台或者释放头而产生的气流)，优选通过吹气装置在整个处理腔中产生恒定的气流，并且气流方向被控制得与扫描方向相同。通过产生恒定的气流以抵消由于在处理腔中移动载物台或者释放头而产生的气流，能够更稳定地形成图案。
在上述结构中，在从吹气装置的出气口吹出的气流的下游设置一个排气装置。通过设置所述排气装置，处理腔的压力被控制并且同时在整个处理腔中产生恒定的气流。
另外，可以设置多个吹气装置，以便在整个处理腔中产生恒定气流，或者可以在处理腔中设定用于控制气流的引导件。
在本说明书中所揭示的本发明的一个结构是半导体装置的制造设备，包括第一处理腔，它具有用于通过释放包含图案成形材料的小滴而选择性地在基片上形成图案的小滴释放装置、用于控制所释放小滴的飞行轨迹的吹气装置、用于控制小滴释放装置和吹气装置的控制装置；具有加热装置的第二处理腔；与所述第一处理腔和第二处理腔相连的转移腔。
在上述结构中，应用了一个多腔系统，其中转移腔与多个第一处理腔以及多个第二处理腔相连。
在通过吹气装置在整个处理腔中产生恒定气流时，优选设置多个应用小滴释放法的图案成形装置，在所述图案成形装置中沿着大基片的一个方向(X方向或Y方向)进行扫描。本发明的另一个结构是半导体装置的一种制造设备，包括第一处理腔，所述第一处理腔具有通过释放包含图案成形材料的小滴而沿一个X方向在基片上形成图案的第一小滴释放装置、用于沿基片的X方向控制所释放小滴的飞行轨迹的第一吹气装置、用于控制所述第一小滴释放装置和第一吹气装置的第一控制装置；第二处理腔，所述第二处理腔具有通过释放包含图案成形材料的小滴而沿一个Y方向在基片上形成图案的第二小滴释放装置、用于沿基片Y方向控制所释放小滴的飞行轨迹的第二吹气装置、用于控制第二小滴释放装置和第二吹气装置的第二控制装置；与所述第一处理腔和第二处理腔相连的转移腔。
在上述结构中，基片的方向在第一处理腔、从第一处理腔到第二处理腔的转移路径以及第二处理腔中没有改变。如果由小滴释放法所形成的图案没有充分地干燥，则大基片旋转并且因此一个离心力被施加到基片的边缘部分上。因此，由于存在图案变形的危险，所以优选在基片的所有处理和转移过程中基片的方向不改变。
在上述结构中，设置一个测量装置，以测量从小滴释放装置中所释放的小滴的数量。通过测量小滴的数量并控制释放条件，可以形成更加精确的图案。
图案成形方法也是本发明的一个特征。所述图案成形方法包括以下步骤当通过利用小滴释放装置将包含图案成形材料的小滴释放到基片上而选择地形成图案时，通过吹气装置改变从小滴释放装置所释放的小滴的飞行轨迹；通过吹气装置将气体吹到所释放的小滴上以便干燥所释放的小滴；通过设置在所吹气体的流动路径的一部分上的加热装置对气体进行加热，以便烘干热气体的流动路径的下部区域。
通过调节气体的气流以及通过将从释放头所释放的小滴吸到吹气装置的侧面而改变小滴的飞行轨迹，从而控制图案的形状。本发明的另一个结构是图案成形方法，包括以下步骤当通过利用小滴释放装置将包含图案成形材料的小滴释放到基片上而选择地形成图案时，通过在释放小滴的同时调节吹气装置的流速，以改变从小滴释放装置所释放的小滴的飞行轨迹，从而控制图案的形状。
例如，为了防止小滴在绘制线性图案的起点处聚集，以从零开始增加的气流速率进行扫描。此时，额外的小滴沿扫描方向延伸。在扫描时当接近线性图案描绘的终点时，气流速率降为零，从而获得具有均匀宽度的线性图案。换言之，根据本发明，通过吹气装置增加和减小(调节)气体量，以改变小滴的飞行轨迹，从而形成图案的一部分，而不用移动释放头或载物台。
另外，通过借助气流改变小滴的飞行轨迹，可以作出小滴的飞行图像，并且在测量要被释放的小滴的数量的同时释放小滴。本发明的另一个结构是图案成形方法，包括以下步骤当通过利用小滴释放装置将包含图案成形材料的小滴释放到基片上而选择地形成图案时，通过吹气装置改变从小滴释放装置所释放的小滴的飞行轨迹；通过对飞行的小滴进行成像，测量小滴的量，同时调节小滴释放装置和吹气装置。
注意除了用于测量小滴数量的成像装置之外，还单独设置用于对准的另一个成像装置。
通过在头部附近设置成像装置，可以从头部的侧面(从基片的上部)对小滴的飞行图像进行成像，并且对已成像的图进行处理以便获得图像的尺寸。通过图像的尺寸，能够计算小滴的体积。以传统的方式，因为小滴从释放头的释放口朝着位于头部正下方的基片直接释放，所以成像很困难，即使成像装置毗邻释放头设置。根据本发明，由于小滴从释放头的释放口以一个角度朝着基片下降，所以当毗邻释放头设置成像装置时，可以从上方对飞行小滴成像。
由氮气所代表的惰性气体、空气或它们的干燥气体被用作从吹气装置中吹出的气体。从吹气装置中吹出的气体的温度在加热器附近设置得比在出气口处更高。例如，在出气口处的气体的温度优选保持为室温或者低于100℃的恒温。通过设置在气流路径中用于加热的加热器，气体的温度优选为烘干温度(100℃-300℃)。而且，用于调节湿度或温度的一个调节装置被设置在处理腔中。
当使用易于干燥的材料溶液形成图案时，可以通过吹气装置吹出低温气体(0℃至-50℃)或吹出包含大量湿气或使溶剂挥发的组分的气体以防止快速干燥，或者通过在气流路径中设置一个冷却件(诸如热电致冷件)而吹出低温气体(0℃至-50℃)。由于储藏在压缩汽缸中的惰性气体的温度比室温要低，所以气体可以被引入而不用冷却。
除了吹气装置以外，气体等离子装置或者诸如紫外线灯、卤素灯或闪光灯的光照射装置可以被设置在处理腔中，用于清洁基片的表面并改进所述表面。在释放小滴之前，可设置一个用于将基片上的小灰尘去除的吹气装置或排气装置。
作为形成图案的材料，可以应用金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铂(Pt)、钯(Pd)、钨(W)、镍(Ni)、钽(Ta)、铋(Bi)、铅(Pb)、铟(In)、锡(Sn)、锌(Zn)、钛(Ti)或铝(Al)，或者包括任何上述元素的合金，其中分散着元素的超微粒子，或者卤化银的微小粒子。特别地，优选使用低电阻的银或铜。作为形成图案的其它材料，可以使用氧化铟锡(ITO)、氧化铟中混合2％至20％的氧化锌(ZnO)的IZO、氧化铟中混合2％至20％的氧化硅(SiO2)的ITSO、有机铟、有机锡、氮化钛(TiN)或者类似物。本发明适于形成具有分支图案、T形图案、L形图案或类似图案的布线。
例如，有机铟和有机锡以99∶1至90∶10的比率混合在二甲苯中的一种液体状态的材料通过小滴释放法被释放到基片上并被加热以形成包含ITO的一个图案。
根据本发明，可以通过小滴释放法形成构成半导体装置的一部分的导电层。本发明的一个特征是，通过由喷墨法所代表的降落法形成布线的图案。通常，薄膜晶体管的门电极、源极和漏极中的任一个以及与所述电极相连的布线通过由喷墨法所代表的降落法而形成。
注意，通过降落法形成有布线的薄膜晶体管的结构等是不受限制的。换言之，薄膜晶体管可以具有晶状半导体薄膜或者非晶状半导体薄膜，可以是底门形(通道蚀刻型或通道保护型)，其中门电极形成在半导体薄膜的下面，或者是顶门型，其中门电极形成在半导体薄膜的上面。
根据本发明，与溶剂中的导体(形成布线的材料)混合的一种组分(包括用溶剂中的导体溶解或分散的组分)被释放以形成布线。特别地，当通过喷墨法形成布线时，能够省略用于形成布线图案的诸如曝光或掩膜显影的照相平版过程，以及用于形成布线图案的蚀刻过程。
本发明并不限制于这种特定的导电材料。绝缘材料可以用作图案成形材料，因此形成绝缘体的图案。
此时，图案成形材料被释放成点状(小滴)或有一系列点的柱状；但是，它们总称为点(小滴)。释放一个点(小滴)指的是点状小滴或柱状小滴被释放。换言之，由于多个点被连续地释放，所以柱状(点)小滴在一些情况下被释放而不被识别为一点。
根据本发明，通过小滴释放法并应用图案成形装置，在大基片上形成均匀的图案，同时，制造半导体装置的制程时间被缩短。
从第五代开始，能够从一个玻璃基片制造大量的装置，该玻璃基片为1000mm×1300mm，1000mm×1500mm或者1800mm×2200mm，即有一侧大于1米，因此，装置的价格有望降低。在这种情况下，可以建立一条生产线，通过应用由喷墨法所代表的降落法，该生产线可以维持效益。这是因为通过由喷墨法所代表的降落法而形成布线或类似物，光学过程能够简化。因此，光掩膜变得不是必需的，并且能够获得诸如设备投资成本等的成本降低。
另外，由于照相平版过程不再是必需的，所以制造时间被缩短。通过应用由喷墨法所代表的降落法，材料使用的效率提高，并且成本以及浪废液体的量被降低。以这种方式将由喷墨法所代表的降落法应用在大基片上是有效的。
在附图中图1是示出了根据本发明的制造设备的一个例子的顶视图(实施例1)；图2是示出了图案成形处理腔的横截面视图(实施例1)；图3A-3C均示出了根据本发明的用于形成图案的方法(实施例2)；图4是图案成形处理腔的横截面视图(实施例3)；
图5是图案成形处理系统的透视图(实施例3)；图6A-6E均是示出了薄膜晶体管的制造步骤的横截面视图(实施例4)；图7A-7C均是示出了薄膜晶体管和像素电极的横截面视图(实施例5)；图8是液晶模块的横截面视图(实施例6)；图9A和9B分别是光发射装置的等效电路以及顶视图(实施例7)；图10是光发射装置中的一个像素的横截面视图(实施例7)；图11A-11C均是示出了作为例子的显示面板的结构的顶视图；图12A-12E均示出了电子装置的一个例子；以及图13示出了电子装置的一个例子。
具体实施例方式
下面将参考附图详细说明根据本发明的实施方式。本发明可以以多种方式实施，本领域的普通技术人员容易理解能够以各种方式对这里所揭示的方式和细节进行修改而不脱离本发明的精神和范围。应当注意本发明不能被解释仅限制为下面给出的实施例的描述。
实施例1参考图1，实施例1示出了应用具有吹气装置的喷墨装置(小滴释放装置)的制造设备，所述喷墨装置作为多个腔的一个腔。
图1所示的制造设备包括与转移路径100相连的基片装载腔101、与基片装载腔101相连的转移腔102、与转移腔102相连的图案成形腔103、104和106、与转移腔102相连的多载物台加热腔107和108以及与转移腔102相连的基片卸载腔109。
随后，示出了处理基片并转移它的流程。注意这里示出了形成门布线图案以及从门布线分支出的门电极图案的一个例子。
从转移路径100转出的大基片被设置在基片装载腔101中，其中基片被装在能够装多个基片的一个盒子中。被设置的所有大基片均面朝同一个方向。
通过设置在转移腔102中的转移机器人，将多个大基片中的一个大基片202从基片装载腔101通过转移腔102转移到图案成形处理腔103中。注意转移机器人105可以自由地在转移腔102中移动。在图案成形处理腔103中，示出了小滴释放装置201以及吹气装置210。
另外，已经被转移到图案成形处理腔103中的基片穿过小滴释放装置的下方，其中基片由一个沿一个方向可移动的载物台支撑。当基片正穿过小滴释放装置的下方时，包含导电材料的小滴被释放并且气体沿着基片202的X方向被吹动。此时，在基片上形成沿X方向延伸的门布线。沿着与由吹气装置形成的气流的方向214相同的方向移动载物台，以形成一个图案。这里，示出了移动所述载物台的一个例子；但是，可以在载物台固定的情况下移动释放头和吹气装置。
在载物台中整体设有一个加热器以便在释放小滴的同时加热所述基片，从而缩短烘干所需的时间。
在一个处理腔103中设有三个小滴释放装置和三个吹气装置，多个小滴释放装置的总宽度被设置得与所述基片的宽度相同或比它更宽；但是，本发明并不限制于这种特别的结构，可以使用与所述基片宽度相同或更宽的一个小滴释放装置。当使用大基片时，优选设置三个或更多的小滴释放装置。
在沿X方向形成图案之后，基片从图案成形处理腔103中运出并被转移到图案成形处理腔106中而不转变基片的方向。在图案成形处理106中沿Y方向形成一个图案。已经被转移到图案成形处理腔106中的所述基片穿过小滴释放装置的下方，其中基片由沿Y方向可移动的载物台所支撑。在基片穿过小滴释放装置下方时，包含导电材料的小滴被释放并且将气体沿基片的Y方向吹。此时，在基片上沿Y方向形成一个门电极，并且形成一个与门电极成为一体的门布线。
通过图案成形处理腔103中的吹气装置冷却所述布线图案，从而防止干燥，基片被转移到图案成形处理腔106中，而不转动基片的方向。在释放小滴之后，通过图案成形处理腔106中的吹气装置将一体的布线图案加热以干燥。通过在多个处理腔中释放在干燥时很难彼此叠置的同样材料的小滴，该方法对于形成分支布线或者交叉布线是有效的。
在很多情况下，门布线的宽度被设置得比门电极的宽度更宽，并且当宽度不同时对于小滴释放的条件(诸如小滴的数量或者喷嘴的直径)也是不同的。因此，通过应用多个图案成形处理腔形成门电极和门布线是有效的。通过应用仅在一个方向进行扫描的图案成形处理腔，这种设备结构被简化。
基片被转移到多载物台加热腔107中并被烘干而不转动基片的方向。多个基片在多载物台加热腔107中用一个板加热器(通常是鞘状加热器)被均匀地加热。设置多个这种板加热器。基片的相对两侧通过被夹在板加热器之间而被加热，或者当然，基片的一侧被加热。
在完成烘干之后，通过转移腔102将基片转移到基片卸载腔109中。此时，可以通过转移路径100将基片转移到要执行下一个处理的处理腔中。
多载物台加热腔108和图案成形处理腔104也与转移腔102相连。通过应用多个图案成形处理腔以及多个多载物台加热腔，可以缩短制程时间。多载物台加热腔108的加热温度可以不同于多载物台加热腔107的加热温度。在图案成形处理腔104中，包含导电材料的小滴被释放并且气体沿着基片的X方向被吹。注意与转移腔102相连的多载物台加热腔和图案成形处理腔的数目并不限制于图1所示的结构。
图1示出了与转移路径100相连的又一个多腔型制造设备。在所述又一个多腔型制造设备中，进行同样的处理。所述多腔型制造设备包括与转移路径100相连的基片装载腔111、与基片装载腔111相连的转移腔112、与转移腔112相连的图案成形处理腔113、114和116、与转移腔112相连的多载物台加热腔117和118、以及与转移腔112相连的基片卸载腔119。在转移腔112中设置一个转移机器人115。
如图1所示，所述多腔型制造设备被如此地设置，使得多载物台加热腔彼此毗邻，从而控制气流。因此，整个设备中的气流指向外侧。如果一个加热腔位于图案成形处理腔中的气流的下游，则存在这样的危险，即由于加热腔使温度升高，从而图案成形处理腔中的气流改变。
注意在图1中，示出了一个角被切掉的基片以表示基片的方向。
图2作为一个例子示出了图案成形处理腔103的横截面视图。注意在图2中，与图1相同的部分用相同的附图标记表示。
在图2所示的图案成形处理腔103中，设置了小滴释放装置201、吹气装置210、用于安置基片202的载物台(转移台)208、CCD照相机212和221、排气管205以及基片转移门203。气体导入单元209、气体管道和吹气喷嘴被设置作为吹气装置210，气体从吹气喷嘴顶部的气体出口被释放。
这里示出了通过移动载物台而形成图案的一个例子。因此，小滴释放装置201、吹气装置210以及CCD照相机212和221被固定在X-Y平面内。但是，本发明并不限制于该例子，可以将载物台固定并且小滴释放装置201、吹气装置210和CCD照相机212和221在X-Y平面内移动。如果气体管道和吹气喷嘴使用柔性有机树脂材料，那么可以移动气体管道和吹气喷嘴。
这里，CCD照相机221与吹气装置210成为一体，吹气装置210与小滴释放装置201分开。但是，CCD照相机221、吹气装置210以及小滴释放装置201可以彼此分离，或者可以成为一体并且可以移动，而不是限制于此结构。
设置一个中央处理单元215以便控制气体导入单元209、CCD照相机212和221、小滴释放装置201、载物台208以及排气单元211。当中央处理单元通过局域网电缆、无限局域网、光纤等与生产管理系统等相连时，可以从外部对工艺进行共同控制，从而提高了生产率。
另外，作为用于图案成形处理腔103内壁的材料，优选使用已经通过电解抛光而改变为镜面的铝、不锈钢(SUS)或者类似物作为内壁，这是由于通过减小它的表面面积可以降低诸如氧气和水等杂质的被吸收性。同样，诸如陶瓷等已经被加工使得气孔最大程度地变少的材料可以被用于内部件。优选地这些材料具有如此的表面光滑度，使得中心线平均不平度为3nm或更少。图案成形处理腔103优选具有这样一个结构，即来自外界的温度影响能够被尽可能多的抑制，从而控制气流。
小滴释放装置201是用于将小滴释放的装置的通用术语，它包括具有一个组分释放口的喷嘴、配备有一个或多个喷嘴或类似物的头部220。为小滴释放装置配备的喷嘴的直径被设定为0.02-100微米(优选地，30微米或更小)，将要从喷嘴中释放的组分的量优选被设置为0.001pl-100pl(优选地，等于或大于0.1pl并等于或小于40pl，更优选是10pl或更小)。所释放的小滴的量与喷嘴直径成比例地增加。要被处理的物体(诸如基片)与喷嘴的释放口之间的距离优选被设置得尽可能地短，以便将小滴降落在合适的位置，该位置优选被设置得大约0.1至3毫米(优选1毫米或更小)。
在该实施例中，通过应用压电元件的所谓的压电装置释放小滴；但是，根据溶液材料，可以使用这样一种装置，其中通过应用由加热一个加热元件所产生的气泡而将溶液排出，即一个蒸汽喷墨装置。在这种情况下，压电元件由加热元件所代替。另外，溶液腔流动路径、另一溶液腔、抗流体部、加压腔以及溶液释放口(喷嘴，头部)的溶液可湿性对于释放小滴是重要的。因此，碳膜、树脂膜或者用材料调节可湿性的类似物被形成在每个流动路径中。
虽然未示出，但是在小滴释放装置201中设置了一个电源，用于驱动释放小滴用的喷嘴和喷嘴加热器，还设置一个用于调节小滴释放装置的位置的运动装置。另外，虽然未示出，但是如果需要也可设置用于测量诸如温度、湿度、流速和压力等各种物理性质的测量装置。
在这种图案成形处理腔103中，基片202被设置在沿一个方向具有运动装置的载物台208上。载物台208可设置加热器。在该实施例中，当基片通过载物台移到X-Y平面的一个合适位置时，由CCD照相机212控制位置。
在图案成形处理腔103中，气体导入单元209和排气单元211由中央处理单元215控制以便保持气流的方向214(下文，气流方向214)不变。气流方向214被设置得与载物台在图案成形处理腔的空间206中的运动方向相同。
在该实施例中，在小滴从小滴释放装置201中落下的同时保持气流方向214不变。通过气流方向214的影响，小滴的飞行轨迹成为弧形。已经穿过CCD照相机221下方的具有弧形轨迹的小滴由CCD照相机221照相。在中央处理单元215中通过小滴图象计算小滴的量，通过控制小滴释放装置201而获得均匀数量的小滴，从而形成图案。通过吹气装置对布线图案213进行干燥或烘干。
通过设备的上述结构，在处理腔的空间206中，在释放小滴的同时将小滴的数量保持恒定，并且在小滴降落之后，对图案进行干燥或烘干。因此，能够有效并且高精度地在基片上形成一个好的图案。
有一个顺序法以及一个按需法，顺序法指的是溶液被顺序地释放以便形成线性图案，按需法指的是和小滴释放法一样溶液如同一个点被释放。两种方法都可以被使用。
实施例2在实施例2中，参考图3A-3C示出了一种在应用小滴释放法形成布线图案的情况下用于防止点在布线的起点和终点聚集的方法。
在该实施例中，下面示出了通过调节吹气装置的气流而防止点在布线的终点凝固的例子。
首先，优选全部地或选择地在基片300上形成一个底层301(或者进行一个底预处理)。通过喷射法或溅射法在整个表面上降落光催化物质(氧化钛(TiOx)，钛酸锶(SrTiO3)，硒化镉(CdSe)，钽酸钾(KTaO3)，硫化镉(CdS)，氧化锆(ZrO2)，氧化铌(Nb2O5)，氧化锌(ZnO)，氧化铁(Fe2O3)，氧化钨(WO3))以形成基层。或者，通过喷墨法或溶胶法进行选择性地形成有机材料(聚酰亚胺；丙烯酸；或硅氧烷)的处理。硅氧烷具有硅(Si)和氧(O)相结合的骨架结构。作为替代，可以使用包括至少氢(诸如烷基组或芳烃)的一个有机组。另外，可以使用氟族作为替代。同样，可以使用包括至少氢和氟族的一个有机组作为替换。
对表面进行降低可湿性的处理，然后对可湿性已经降低的表面进行选择性地增加可湿性的处理。随后，在可湿性已经增强的表面上应用降落法形成布线或类似物。作为增强可湿性的处理，选择性地形成包含碳氟化合物树脂或硅烷结合剂的薄膜。与包括图案成形材料的组分具有较大接触角的区域是具有较低可湿性的区域(后面也称做“低可湿性区域”)，与包括图案成形材料的组分具有较小接触角的区域是具有较高可湿性的区域(后面也称做“高可湿性区域”)。这是因为当接触角大时，具有流动性的液体组分不扩散并且在该区域的表面被排斥；因此，该表面没有湿；当接触角小时，具有流动性的组分在表面扩散，因此表面变湿。所以，具有不同可湿性的区域具有不同的表面能量。低可湿性区域的表面具有低的表面能量，而高可湿性区域的表面具有高的表面能量。
光催化物质指的是这样一种物质，即具有通过在紫外线区域(波长为400nm或更小，优选为380nm或更小)被光照射而产生光催化作用的光催化功能。如果混合在溶剂中的导体通过由喷墨法所代表的小滴释放法而释放到光催化物质上，那么就实现微型绘图。
在向TiOx发射光之前，TiOx具有亲油性但是没有亲水性，也就是说，TiOx具有水摆脱性质。通过光照射，TiOx产生光催化作用并且丧失亲油性质而不是亲水性质。另外，根据光照射的时间，TiOx能够既具有亲油性也具有亲水性。
通过将过渡金属元素(Pd，Pt，Cr，Ni，V，Mn，Fe，Ce，Mo，W以及类似物)加入光催化物质中，能够改善光催化作用或者由于在可视区(波长为400nm-800nm)的光而产生光催化作用。由于光的波长由光催化物质确定，所以光照射指的是发射能够产生光催化物质的光催化作用的波长的光。
在图3A中，通过相对地移动其上设有基片300的载物台或者小滴释放装置303，从而形成图案304，并且在降落到基片上之前通过吹气装置302使小滴的飞行轨迹为弧形。
图3B示出了一种模式，其中，设有基片300的载物台以及小滴释放装置303被固定，并且来自吹气装置的气流比图3A中少许多，小滴的飞行轨迹改变。
图3C示出了一种模式，其中，设有基片300的载物台以及小滴释放装置303被固定，来自吹气装置的气流为零，因此由于自由落体小滴落在喷嘴下面。
以这种方式，在布线的终点附近，来自吹气装置的气流逐渐地减少。因此，图案可以在载物台和小滴释放装置固定的情况下被形成。另外，当来自吹气装置的气流为零时停止释放小滴，可以防止在布线的终点形成点块(换言之，防止小滴的聚集)。
另外，在布线的起点，通过逐渐地增加来自吹气装置的气流，在载物台和小滴释放装置固定的情况下形成图案。通过逐渐地增加气流可以防止在布线的起点处形成点块。
在布线的起点处，在释放小滴的同时减少气流，并且当来自吹气装置的气流变为零时，通过在释放小滴的同时移动载物台和小滴释放装置而形成图案。在这种情况下，除了在布线的起点和终点之外，通过保持来自吹气装置的气流为零，形成图案。
该实施例可以自由地与实施例1相结合。
实施例3实施例3显示了除了实施例1的图2所示的结构之外在图案成形处理腔103中设置一个加热装置(加热器)的例子。注意在图4中与图2中相同的部分用相同的附图标记表示。省略了与图2相同的部分的详细描述。
如果由吹气装置吹出在高温下加热的气体，那么就有这样一个危险，即影响小滴释放装置201并且释放变得不稳定。如果将柔性有机树脂材料用于气体管道和吹气喷嘴，那么吹动在高温下加热的气体就变得困难。设置一个加热装置，保持该加热装置与在由吹气装置形成的气流下游的小滴释放装置之间的间隔。
作为加热装置，使用热发生电源装置400和诸如导线和镍铬电热丝的电阻加热元件401。所述热发生电源装置400也优选由中央处理单元215控制。注意电阻加热元件401可以是绳状、线状、圈状、棒状或平面形。作为电阻加热元件401，可以应用诸如碳化硅(SiC)、铬酸镧(LaCrO3)或二氧化锆(ZrO2)的陶瓷材料，或者应用混合有金属粉末的这些陶瓷材料。
加热装置并不限制于电阻加热元件，可以是应用热电效应或汤普森效应的热电转换元件。
通过借助加热装置对从吹气装置中吹出的气体进行加热，使布线图案213干燥或烘干。在小滴下降之后进行一段特定时间的临时烘干，从而获得均匀的图案，即使图案最初形成的部分与图案最后形成的部分暴露给空气的时间差变大。由于在气流路径中设置加热器(加热装置)，所以能够防止对已降落材料的图案的快速加热。另外，在释放之后通过在处理腔中加热能够缩短总的烘干时间。
图5作为例子显示了能够在一个大基片形成图案的设备系统的透视图。
在5中，用于在一个大基片500上形成板530的区域由点化线示出。
图5示出了将被用作形成布线或类似物的图案的小滴释放装置的一个例子。所述小滴释放装置具有一个带有多个喷嘴503的头部。该实施例示出了应用具有多个喷嘴的头部的一种情况；但是，可以根据将被处理的区域、工艺等等而设定喷嘴或头部的数目。
优选地，当多个板由一个大的样品玻璃形成时，头部的宽度大致等于一个板的宽度。可以在用于形成板530的区域通过一次扫描形成一个图案，因此可获得更高的生产率。
所述头部与一个释放控制装置507相连，小滴释放装置由计算机510控制，从而描绘已经设计好的图案。通过应用例如形成在基片500上的记号或者固定在载物台531上的类似物作为参考点，可以确定用于绘图的定时。或者，从作为参考点的基片500的边缘起进行绘图。应用诸如CCD的成象装置504检测参考点，并通过图象处理装置509将所检测的信息转换成数字信号。被转换的数字由计算机510识别，产生控制信号并将它传递到释放控制装置507。当如此地绘制图案时，喷嘴端部与将形成图案的表面之间的距离为0.1厘米至5厘米，优选为0.1厘米至2厘米，更优选为0.1毫米。因此距离减小，小滴的着落精度提高。
因此，将在基片500上形成的图案的信息被储存在存储介质508中。基于所述信息将一个控制信号发送到释放控制装置507；因此，每个喷嘴能够被单独地控制。
设置一个吹气装置513，气体被吹到基片上，从而沿着由点划线表示的方向形成气流。气流的方向优选与载物台的运动方向相同。吹气装置513与吹气控制装置511相连，吹气控制装置由计算机510控制。
通过设置一个加热装置(加热器)502，对被吹的气体进行加热以便使图案干燥。加热装置502与加热控制装置506相连，加热控制装置由计算机510控制。
可以设置冷却装置而不是加热装置502。通过冷却装置和吹气装置将布线图案冷却，从而防止布线图案被干燥。一个应用热电效应的热电转换元件被用作冷却装置。另外，冷却装置被设置在气流路径中，因此防止降落材料的图案的快速冷却。
该实施例可以自由地与实施例1或实施例2结合。
实施例4实施例4作为例子描述了一种用于制造薄膜晶体管的方法。
首先，如图6A所示，具有一个绝缘表面的基片600被制备。例如，诸如硼硅酸钡玻璃或者硼硅酸铝玻璃的玻璃基片、石英基片、不锈钢基片、或者类似的基片可以被用做基片600。另外，由柔性合成树脂形成的基片与由其它材料制成的基片相比通常具有低的耐热温度，所述柔性合成树脂诸如丙烯酸树脂或由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)以及聚醚砜树脂(PES)所代表的塑料。但是，只要这些基片能够经受制造过程的加工温度就可以被使用。尤其是，在形成包括非晶形半导体薄膜的薄膜晶体管时，不需要使半导体薄膜结晶的加热步骤，可以容易地使用由合成树脂所制造的基片。
底膜在必要时形成在基片600上。所述底膜被形成以便防止包含在基片600中的诸如Na的碱性金属或碱土金属在半导体薄膜中扩散并对半导体元件特性施加反作用，以及为了提高平面度。所述底膜因此可以应用诸如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化钛或氮化钛等绝缘薄膜形成，上述材料能够抑制碱性金属或碱土金属扩散进入半导体薄膜中。底膜能够通过应用钛或类似物的导电薄膜形成。在这种情况下，可以在制造过程中通过热处理或类似工艺使导电膜氧化。特别地，底膜材料可以从与门电极材料具有高粘合性的材料中选择。例如，当银用于门电极时，优选形成氧化钛(TiOx)底膜。注意，所述底膜可以具有单层结构或者叠层结构。
不是必须设置底膜，只要能够防止杂质扩散进入半导体薄膜中就行。因为在本实施例中，当半导体薄膜形成于门电极之上并且两者之间有门绝缘膜时，就不需要底膜，这是由于所述门绝缘膜能够防止杂质扩散进入半导体薄膜中。
另外，在有些情况下，根据基片材料优选设置一个底膜。在应用包含某种碱性金属或碱土金属的基片，诸如玻璃基片、不锈钢基片或塑料基片时，为了防止杂质扩散，设置一个底膜是有效的。而且，当应用石英基片或类似物时，杂质的扩散不会造成很大麻烦，这时设置底膜就不是必须的。
然后，通过应用图1和图2所示的喷墨方法的制造设备，在溶剂中混合有导体的点被降落，通过吹气装置将气体吹动，从而形成一个用作门电极603和门布线(图6A)的导电图案。在本实施例中，沿X方向和Y方向的图案分别在不同的图案成形处理腔中形成，以提高生产率。从门布线中分支的门电极在一个不同的图案成形处理腔中形成以便被制成一体(整体化)。在本实施例中，由银导体分散在十四烷溶剂中所形成的点降落。
当需要去除点的溶剂时，进行热处理，用于在预定温度下烘干或干燥，特别是在200℃至300℃。优选在含氧空气中进行热处理。在这种情况下，设定加热温度，以便使得在门电极表面上不造成粗糙。当包含银(Ag)的点被用于本实施例中时，热处理优选在含氧和氮的空气中进行。因此，包含在溶剂中的诸如粘合剂的热固性树脂等有机材料被分解；因此，可以获得不包含有机材料的银。所以，能够改善门电极表面的平面度并降低电阻率。
在本实施例中，进行热处理所需要的时间被缩短，这是由于通过吹气装置吹出气体。
然后，覆盖门电极形成一个用作门绝缘薄膜604的绝缘膜。所述绝缘膜具有叠层结构或者单层结构。可以通过等离子CVD法形成诸如氧化硅、氮化硅或氮氧化硅的绝缘体作为绝缘薄膜。注意可以通过喷墨法将包含绝缘膜材料的点释放以形成门绝缘膜。因为在本实施例中，当门电极包含银(Ag)时，优选使用氮化硅膜用于覆盖门电极的绝缘膜。这是因为在使用包含氧的绝缘膜时，通过与银的反应而形成氧化银，所以存在门电极表面变粗糙的危险。
在门绝缘膜上形成半导体薄膜605。所述半导体薄膜可以通过等离子CVD法、溅射法、喷墨法或类似的方法形成。半导体薄膜为25nm至200nm厚(优选30至60nm厚)。硅锗以及硅可用作半导体薄膜的材料。在使用硅锗时锗的浓度优选为大约0.01％至4.5％的原子百分数。另外，半导体薄膜可以是无定形半导体、晶粒分散在无定形半导体中的半定形半导体或者在无定形半导体中可看见0.5nm至20nm的晶粒的微晶状半导体。注意可看见0.5nm至20nm的晶粒的微晶体状态被称作微晶态(μc)。
通过硅化物气体的成长释放分解可以获得应用硅作为半定形半导体材料的半定形硅(也称作SAS)。作为典型的硅化物气体，引用SiH4，另外也可以使用Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4以及类似物。通过用氢或者氢与从氦、氩、氪和氖中选择的一个或多个稀有气体来稀释硅化物气体，能够容易地形成SAS。优选使硅化物气体稀释，使得稀释率在10倍至1000倍的范围内。SAS也可以通过用氦气稀释Si2H6和GeF4而形成。优选在低压下通过成长释放分解进行薄膜的反应形成，压力大约为0.1帕至133帕。成长释放的能量可以是1兆赫至120兆赫，优选，13至60兆赫的高频能量。基片加热温度优选是300℃或更低，更优选基片加热温度是100℃至250℃。
在本实施例中，通过等离子CVD方法形成包含硅作为主成分的无定形半导体薄膜(也称作无定形硅薄膜或无定形硅)。
形成具有一个导电类型的半导体薄膜。具有一个导电类型的半导体薄膜可以通过等离子CVD法、溅射法、喷墨法或类似方法形成。当形成具有一个导电类型的半导体薄膜时，半导体薄膜与电极的接触电阻变低，这是优选的。但是，可以根据需要形成具有一个导电类型的半导体薄膜。在本实施例中，通过等离子CVD法形成具有N型导电性的半导体薄膜606(图6B)。当半导体薄膜和具有N型导电性的半导体薄膜通过应用等离子CVD法形成时，优选顺序地形成半导体薄膜605、具有N型导电性的半导体薄膜606以及门绝缘薄膜。通过改变材料气体供应而不暴露在空气下可以进行这种顺序形成。
如图6C所示，半导体薄膜605和具有N型导电性的半导体薄膜606被成形为合适的形状。虽然未示出，但是一个掩膜可以形成在合适的位置，通过应用该掩膜而蚀刻薄膜。掩膜优选通过喷墨法形成，因为能够改善应用材料的效率，并降低成本和废液体的量。或者，掩膜可以通过照相平版法形成。当通过喷墨法形成掩膜时，可以简化照相平版过程。换言之，不需要形成光掩膜的步骤、曝光步骤以及类似的步骤，因此，降低了设备投资成本并缩短了制造时间。
作为掩膜材料，可以应用无机材料(诸如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅)、光敏或非光敏有机材料(诸如聚酰亚胺、丙烯酸、聚酰胺、聚酰亚胺氨基化合物(polyimidamide)、聚乙烯醇、苯并环丁烯或抗蚀剂)。例如，当通过喷墨法由聚酰亚胺形成掩膜时，可以通过喷墨法将聚酰亚胺释放在合适的位置，然后在150℃至300℃时进行加热以烘干。
形成用作源极和漏极608的导电薄膜。导电薄膜可以是单层结构或者叠层结构。作为导电薄膜，可以应用由从金、银、铜、铝、钛、钼、钨或硅中选择的一种元素制造的薄膜或应用上述元素的合金薄膜。另外，可以通过喷墨法、CVD法或溅射法形成导电薄膜。
在该实施例中，通过喷墨法应用包括银的点而形成源和漏极608(图6D)。特别地，以与门电极相同的方式进行。由于点落在由等离子处理法处理的一个区域中，所以可以使由喷墨法形成的源和漏极小型化。
之后，应用源和漏极608作为掩膜，具有N型导电性的半导体薄膜被选择地蚀刻。这是因为具有N型导电性的半导体薄膜能够防止源和漏极短路。此时，半导体薄膜605的上部在某些情况下也能被某种程度地蚀刻。
然后，包含无机绝缘膜的保护膜613被形成(图6E)。所述保护膜613应用诸如氧化硅、氮化硅或氮氧化硅的绝缘膜并通过喷墨法、等离子CVD法、溅射法或类似方法而形成。
如上所述，形成了一个设置有直至源和漏极的薄膜晶体管620。在该实施例中的所述薄膜晶体管为所谓的底门型薄膜晶体管，其中在半导体薄膜的下面形成门电极。更详细地，它是所谓的通道蚀刻型，其中半导体薄膜被某种程度地蚀刻。形成有多个这种薄膜晶体管的基片被称作TFT基片。
当应用喷墨法形成布线、掩膜或类似物时，改善了使用材料的效率，成本和废液体的量被降低。特别地，通过喷墨法形成掩膜的过程比应用照相平版工艺更加简单。因此，能够获得诸如设备投资成本等成本的降低，并缩短制造时间。
本实施例可以自由地与实施例1-3结合。
实施例5实施例5描述了一种形成与薄膜晶体管相连的像素电极的方法。注意，与图6A-6E相同的部分在图7A-7C中用相同的附图标记描述。
如图7A所示，根据实施例4具有保护膜613的薄膜晶体管(TFT)620形成在具有绝缘表面的基片600上。在该实施例中，示出了在实施例4中所描述的TFT；但是，也可以应用另一种TFT结构。而且，在所述电极下面形成要成为像素电极625的电极，以便与源极或漏极相连。
在形成门绝缘膜之后，半导体薄膜以及具有N型导电性的半导体薄膜被形成图案以便在用于形成源极或漏极的区域中形成像素电极。可以通过溅射法或喷墨法形成像素电极。应用光透射材料或非光透射材料形成像素电极。例如，ITO及类似物可以被用作光透射材料，而金属薄膜可以被用作非光透射材料。以下材料也可以被用作像素电极的特定例子，如ITO(氧化铟锡)、2％-20％的氧化锌(ZnO)混合在氧化铟中的IZO(氧化铟锌)、2％-20％的氧化硅(SiO2)混合在氧化铟中的ITO-SiOx(为方便起见称作ITSO)、有机铟、有机锡、氮化钛(TiN)以及类似物。
在图7A中，分散有ITO导体的点通过喷墨法降落以形成一个成为像素电极625的电极。随后，在需要去除点的溶剂时进行热处理用于烘干或干燥。
图7B示出了在源极或漏极上形成像素电极的一个例子，它不同于图7A。如上所述，可以通过溅射法或喷墨法形成像素电极627。
在图7C中，形成一个中间绝缘膜621并进行平整，然后，布线623被形成并与像素电极628相连，这不同于图7A和7B。
作为中间绝缘膜621，可以应用无机材料(诸如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅)、光敏或非光敏有机材料(诸如聚酰亚胺、丙烯酸、聚酰胺、聚酰亚胺氨基化合物、苯环丁烷或抗蚀剂)、硅氧烷、聚硅氮烷以及它们的叠层结构。作为有机材料，可以使用正光敏有机树脂或负光敏有机树脂。特别地，硅氧烷可以被用作中间绝缘膜621。另外，在硅氧烷中间绝缘膜上面可以形成包含例如氮化硅或氮氧化硅的氮的绝缘膜。当形成具有这种结构的光发射元件时，能够改善光发射强度和寿命。当丙烯酸或聚酰亚胺被用于中间绝缘膜621时，可以消除包含氮的绝缘膜626。在这种结构中，可以形成一个液态元件。
可以通过上述溅射法或喷墨法形成布线623和像素电极628。
在图7C中，ITSO被用作像素电极628。所述ITSO能够通过喷墨法使散布有ITO导体和硅的点降落而形成。或者，应用包含硅的ITO作为目标通过溅射法形成ITSO。
形成有直至像素电极的TFT基片被称作模块TFT基片。
该实施例能够与实施例1至实施例4自由结合。
实施例6在实施例6中，参考图8描述了包括液晶模块的显示装置(液晶显示装置)，所述液晶模块具有在实施例4或5中显示的薄膜晶体管。注意，在图8中与图6或图7相同的部分用相同的附图标记表示。
图8是液晶显示装置的横截面视图，它具有如实施例5所述的薄膜晶体管620和形成在TFT基片上的要成为像素电极625的电极。当光透射导电薄膜(诸如ITO或ITSO)被用于要成为像素电极625的电极时，可以获得一个透射液晶显示装置。相反，当使用非光传播薄膜，即高反射率薄膜(例如，铝)时，可以获得反射液晶显示装置。用于比如本实施例的液晶显示装置的模块TFT基片被称作液晶模块TFT基片。
形成一个定向薄膜631以覆盖薄膜晶体管620、保护膜以及要成为像素电极625的电极。
随后，基片600通过密封材料被连接到相对的基片635上，并且液晶被注射在其上以形成液晶层636，从而获得液晶模块。
在相对的基片635上顺序地形成滤色镜634、相对电极633和定向薄膜631。所述滤色镜、相对电极或定向薄膜可以通过喷墨法形成。虽然未示出，但是也可以通过喷墨法形成黑色矩阵。
当喷射液晶时，需要一个将要处于真空状态的处理腔。注意，液晶被降落，可以将喷墨法用于液晶的降落方法。特别地，在大基片的情况下，优选降落液晶。这是因为在液晶喷射方法中，随着基片变大，需要更大的处理腔，基片更重，处理更困难。
当降落液晶时，在两个基片的其中一个基片的外围上形成密封材料。为什么描述一个基片的原因是密封材料可以在基片600或相对基片635上形成。此时，密封材料形成在密封材料的终点与起点一致的封闭区域中。随后，降落液晶中的一点或多点。在大基片的情况下，多个液晶点被降落在多个部分中。然后，基片与另一个基片在真空下连接。这是由于通过制成真空状态，可以将不必要的空气去除并防止由于空气使得密封材料断裂及膨胀。
然后，在形成密封材料的区域中的两点或多点被凝固并结合以便临时连接。当紫外线可固化树脂被用作密封材料时，形成密封材料的区域中的两点或多点用紫外线光照射。随后，从处理腔中取出基片，整个密封材料被凝固并结合以完全连接。此时，优选设置光遮蔽材料，从而薄膜晶体管或液晶不会被紫外线照射。
除了密封材料以外，也可以使用柱状或球状垫圈以便保持基片之间的间隙。
以这种方式，完成了图8所示的液晶模块。
随后，通过结合一个应用各向异性导电膜的FPC(柔性电路板)，将外部终端与信号线驱动电路或扫描线驱动电路相连。另外，信号线驱动电路或扫描线驱动电路可以被形成为外部电路。
在该阶段，形成了一个液晶显示装置，其中设置具有由小滴释放法所形成的布线的薄膜晶体管并连接有外部终端。
该实施例可以与实施例1至5自由地结合。
虽然在本实施例中描述了实施例5的图7A所示的结构，但是通过应用实施例5的图7C所示的结构可以形成一个中间绝缘膜以增加平面度。当平面度提高时，可以均匀地形成一个定向薄膜，并且电压能够被均匀地施加在液晶层上，这是优选的。
实施例7参考图9A、9B和10描述包括光发射模块的显示装置(光发射装置)，所述光发射模块具有在实施例4或5中所显示的薄膜晶体管。注意，在图10中与图6或7相同的部分用相同的附图标记表示。
图10是光发射装置的横截面视图，所述光发射装置具有在实施例5中所示的薄膜晶体管620以及形成在TFT基片上的要成为第一电极(例如像素电极)625的电极。根据实施例5形成具有要成为第一电极625的电极的薄膜晶体管620。要成为第一电极625的电极用作光发射元件的第一电极。
随后，选择性地形成一个用作坝或屏障的绝缘薄膜643。所述绝缘薄膜643被形成以覆盖要成为第一电极625的电极的外围部分，因此填充了像素电极的空间。作为绝缘薄膜643，可以使用无机材料(诸如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅)、光敏或非光敏有机材料(诸如聚酰亚胺、丙烯酸、聚酰胺、聚酰亚胺氨基化合物、苯环丁烷或抗蚀剂)、硅氧烷、聚硅氮烷以及它们的叠层结构。作为有机材料，可以使用正光敏有机树脂或负光敏有机树脂。例如，在使用正光敏丙烯酸作为有机材料的情况下，通过曝光对光敏有机树脂蚀刻以形成在上边缘部具有弯曲的一个敞开部。这可以防止后面要形成的电致发光层或类似物断开。在这种状态下的TFT基片被称作光发射模块TFT基片。
电致发光层641在位于第一电极上的绝缘膜643的敞开部分上形成。在形成电致发光层之前进行真空热处理。在该实施例中，进行真空热处理，包含高分子量合成物的电致发光层通过喷墨法形成在绝缘膜643的敞开部分上。
随后，形成光发射元件的第二电极642，以覆盖电致发光层641和绝缘薄膜643。
单重激发态和三重激发态可以作为由电致发光层643形成的一种分子激发励。基态通常是单重激发态，来自单重激发态的光发射被称作荧光。来自三重激发态的光发射被称作磷光。来自电致发光层的光发射包括由两种激发态所产生的光发射。另外，荧光和磷光可以结合，根据相应RGB的发光性质(诸如光发射强度或寿命)选择它们中的任一个。
从第一电极侧，即要成为第一电极625的电极侧面，顺序地叠置HIL(空穴喷射层)、HTL(空穴传输层)、EML(发光层)、ETL(电子传输层)和EIL(电子喷射层)，从而形成电致发光层641。注意，电致发光层可以应用单层结构或者混合结构而不是叠层结构。
用于红(R)、绿(G)、蓝(B)光发射的材料均应用蒸汽沉积掩膜或类似物作为电致发光层641并通过蒸汽沉积法而选择地形成。也可以通过喷墨法形成用于红(R)、绿(G)、蓝(B)光发射的材料，该方法是优选的，这是由于可以单独地涂敷每个RGB而不使用掩膜。
特别地，分别使用用于HIL的CuPc或PEDOT、用于HTL的α-NPD、用于ETL的BCP或ALq3、以及用于EIL的BCP:Li或CaF2。例如，相应于每个RGB光发射涂有搀杂剂(DCM或类似物用于R，DMQD或类似物用于G)的Alq3可以被用于EMI。
注意，电致发光层641并不限制于上述材料。例如，可以通过共蒸发诸如氧化钼(MoOxx＝2至3)和α-NPD或红荧烯的氧而增强空穴喷射性质，以形成薄膜，而不是应用CuPc或PEDOT。应用有机材料(包括低分子重材料或高分子重材料)或有机材料和无机材料的合成材料作为电致发光层的材料。
上面描述了形成用于每种RGB光发射材料的情况，但是也可形成一种用于单色光发射的材料，并且结合滤色镜或色彩转换层以显示全色。例如，当形成用于白色或橙色光发射的电致发光层时，滤色镜或者结合有色彩转换层的滤色镜被单独设置以便获得全色显示。滤色镜或色彩转换层可以例如在第二基片(密封基片)上形成并与一个基片连接。用于单色光发射、滤色镜和色彩转换层的材料可以都由喷墨法形成。
进行单色光发射的显示。例如，通过应用单色光发射形成一个区域彩色型显示装置，以主要显示字母和符号。
另外，考虑功函数，有必要选择要成为第一电极625的电极的材料以及第二电极642的材料。但是，根据像素结构，第一电极和第二电极可以是阴极或阳极。在本实施例中，优选第一电极是阴极，第二电极是阳极，这是由于激励TFT的极性是N沟道型。相反，当激励TFT的极性是P沟道型时，优选第一电极是阳极，第二电极是阴极。
下面，对用于阳极和阴极的电极材料进行描述。
优选使用具有高功函数(功函数4.0eV或更高)的金属、合金、导电化合物、以及它们的混合物等作为用于阳极的电极材料。以下材料可以被引用作为特定的材料，即ITO(氧化铟锡)、氧化铟中混合2％至20％的氧化锌(ZnO)的IZO(氧化铟锌)、氧化铟中混合2％至20％的氧化硅(SiO2)的ITSO、金、铂、镍、钨、铬、钼、铁、钴、铜、钯、金属材料的氮化物(诸如氮化钛)以及类似物。
另一方面，优选使用具有低功函数(功函数3.8eV或更低)的金属、合金、导电化合物、以及以上的混合物等作为用于阴极的电极材料。作为特定材料，可以引用属于周期表中族1或族2的元素，也就是，诸如锂或铯的碱性金属、诸如镁、钙或锶的碱土金属、合金(Mg:Ag或Al:Li)或包括它们的化合物(LiF，CsF或CaF2)、或者包括稀土金属的过渡金属。
可以通过蒸汽沉积法、溅射法、喷墨法或类似的方法形成第一电极和第二电极。
在通过溅射法形成作为第二电极的导电膜、ITO或ITSO或它们的叠层体的情况下，由于溅射可能破坏电致发光层。为了减少由于溅射法而造成的破坏，诸如氧化钼(MoOxx＝2至3)的氧优选形成在电致发光层的顶表面上。因此，用作HIL或类似物的诸如氧化钼(MoOxx＝2至3)的氧形成在电致发光层的顶表面上。从第一电极的侧面顺序叠置EIL(电子喷射层)、ETL(电子传输层)、EML(光发射层)、HTL(空穴传输层)、HIL(空穴喷射层)以及第二电极。此时，第一电极用作阴极，第二电极用作阳极。
由于在本实施例中激励TFT的极性是N沟道型，所以考虑电子的移动方向优选应用这样一种结构，即作为阴极的第一电极、EIL(电子喷射层)、ETL(电子传输层)、EML(光发射层)、HTL(空穴传输层)、HIL(空穴喷射层)以及作为阳极的第二电极。
随后，通过溅射法或CVD法可以形成包含氮、类金刚石碳(DLC)或类似物的钝化膜以覆盖第二电极。因此，可以防止湿气和氧的渗透。另外，通过用第一电极、第二电极或另一电极覆盖显示装置的侧面，可以防止氧和水气的渗透。接着连接一个密封基片。由密封基片形成的空间可以封装有惰性气体或者可设有干燥剂。而且，可以在其内填充有光透射和高吸水性树脂。
以这种方式完成图10所示的光发射模块。
在所述光发射模块中，当第一电极和第二电极被形成以透射光时，光沿着箭头645和646的方向从电致发光层发射，其中明亮度相应于从单线路输入的视频信号。当第一电极透射光，第二电极不透射光时，光仅仅沿着箭头646的方向发射。当第一电极不透射光而第二电极透射光时，光仅仅沿箭头645的方向发射。此时，通过应用设置在不是光发射方向一侧上的作为非光透射电极的高反射率导电膜，能够有效地应用光。
随后，通过结合应用各向异性导电膜的FPC(柔性电路板)，将外部终端与信号线驱动电路或扫描线驱动电路相连。另外，信号线驱动电路或扫描线驱动电路可以形成为外部电路。
像这样，就形成了一个光发射显示装置，其中设置具有由小滴释放法所形成的布线的薄膜晶体管并连接有外部终端。
图9A示出了光发射装置的一个像素部分的等效电路图。一个像素包括用于转换的TFT(转换TFT)800、用于激励的TFT(激励TFT)801以及用于控制电流的TFT(电流控制TFT)802。这些TFT是N沟道型。一个电极和转换TFT 800的一个门电极分别与信号线803及扫描线805相连。电流控制TFT 802的一个电极与第一电源线804相连，它的门电极与转换TFT的另一个电极相连。
设置电容元件808以保持电流控制TFT的门-源电压。在该实施例中，当第一电源线的电势是低的并且光发射元件的电势是高的时，电流控制TFT是N沟道型。因此，其源极和第一电源线相连。因此，电容元件可以设置在电流控制TFT的门电极和源极之间，即第一电源线。当转换TFT、激励TFT或者电流控制TFT具有高的栅电容并且从每个TFT泄露的电流是可允许的时，电容元件808的设置就不是必需的。
激励TFT 801的一个电极与电流控制TFT的另一个电极相连，它的门电极与第二电源线806相连。第二电源线806具有固定电势。因此，激励TFT的门电势是固定的，可以操作激励TFT使得门-源电压Vgs不会被寄生电容或布线电容改变。
然后，光发射元件807与激励TFT的另一个电极相连。在该实施例中，当第一电源线的电势是低的并且光发射元件的电势是高的时，光发射元件的阴极与激励TFT的漏极相连。因此，优选顺序地层叠阴极、电致发光层和阳极。以这种方式，在TFT具有无定形半导体薄膜并且是N沟道型的情况下，优选将TFT的漏极与阴极相连，并依次地层叠EIL、ETL、EML、HTL、HIL和阳极。
下面将描述这种像素电路的操作。
当选择扫描线805并且打开转换TFT时，电荷开始在电容元件808中被存储。电荷在电容元件808中被存储直到它们与电流控制TFT的门-源电压相等。当它们相等时，电流控制TFT打开，然后，与电流控制TFT串联的激励TFT打开。此时，激励TFT的门电势是固定的。因此，不依赖于寄生电容或布线电容的恒定的门-源电压Vgs被施加在光发射元件上。换言之，可以通过恒定的门-源电压Vgs施加电流。
由于光发射元件是电流驱动型元件，所以当像素中TFT的特征变化(特别是Vth变化)小时，优选应用模拟驱动。因为在本实施例中，具有无定形半导体薄膜的TFT具有小的特征变化；因此可以应用模拟驱动。另一方面，也是在数字驱动的情况下，通过在一个饱和区(满足|Vgs-Vth|＜|Vds|的区域)中操作激励TFT，恒值电流能够被提供给光发射元件。
图9B示出了具有上述等效电路的像素部分的顶视图。注意，沿着图9B的C-C线的横截面视图相应于图10所示的横截面视图。
通过喷墨法或溅射法形成每个TFT的门电极、扫描线(也称为门布线)以及第二电源线。优选使所述布线通过图1或图2的制造设备形成，从而提高生产率。
光发射元件807的第一电极810形成在门绝缘膜上。通过喷墨法或溅射法形成源布线、漏布线、信号线和第一电源线。优选所述布线也通过图1或图2的制造设备形成，从而提高生产率。
电容元件808包括门布线、源布线和漏布线，它们之间形成有门绝缘膜。激励TFT的通道宽度(W)可以设计得宽，这是由于激励TFT包括无定形半导体薄膜。
当像素密度每单位面积增加时，诸如这样的有缘矩阵光发射装置是有效的，这是因为每个像素设置一个TFT，因此TFT能够用低电压驱动。
本实施例可以与实施例1至5自由地结合。
虽然实施例5的图7A所示的结构在本实施例中被描述，但是通过应用实施例5的图7C所示的结构可以形成一个中间绝缘膜以增加平面度。当平面度提高时，电压可以均匀地施加在电致发光层上，这是优选的。
实施例8实施例8示出了在实施例6或7中所获得的显示面板的一种结构。
图11A示出了作为一个例子的显示面板结构的顶视图。在具有绝缘表面的基片1700上形成有以矩阵形式布置像素1702的像素部1701、扫描线侧输入终端1703以及信号线侧输入终端1704。象度的数目可以根据不同的标准设置。XGA的像素的数目可以是1024×768×3(RGB)，UXGA的像素的数目可以是1600×1200×3(RGB)，全斑点高显示的像素的数目可以是1920×1080×3(RGB)。
通过将从扫描线侧输入终端1703延伸的扫描线与从信号线侧输入终端1704延伸的信号线相交，从而以矩阵形式布置像素1702。每个像素1702设有一个转换元件和一个与其相连的像素电极。转换元件的典型例子是TFT。TFT的门电极与扫描线相连，它的源极或漏极与信号线相连；因此，每个像素能够通过从外部输入的信号单独控制。
TFT包括半导体层、门绝缘膜和门电极作为主要部件。还包括形成在半导体层中的与源区和漏区相连的布线层。
在该实施例中，通过图1或图2所示的应用小滴释放法的制造设备，在溶剂中包含导电材料的点被降落并通过吹气装置吹气以形成门电极或扫描线。另外，通过图1或图2所示的应用小滴释放法的制造设备，形成引线或者将与扫描线侧输入终端1703及信号线侧输入终端1704相连的终端电极。在首先应用银作为导电材料通过小滴释放法形成导电层之后，导电层可以镀有铜或类似物。可以应用电镀法或化学(无电镀)喷镀法进行喷镀。
图11A示出了显示面板的一种结构，在该显示面板中通过外部驱动电路对信号输入扫描线和信号线进行控制，但是通过COG方法可以在基片上安装驱动IC。作为另一种安装模式，可以应用TAB(带自动结合)方法。驱动IC可以形成在单晶体半导体基片上或应用TFT形成在玻璃基片上。
当从SAS形成像素中的TFT时，如图11B所示可以将扫描线驱动电路3702整体制在基片3700上。在图11B中，和图11A相同，像素部分3701通过与信号线侧输入终端3704相连的外部驱动电路控制。
当像素中的TFT应用具有高迁移率的多晶(微晶)半导体、单晶半导体等形成时，可以在图11C的基片4700上整体制成像素部4701、扫描线驱动电路4702以及信号线驱动电路4704。
本实施例可以与实施例1至实施例6自由地结合。
实施例9作为本发明的半导体装置和电子装置，给出下面的例子诸如摄影机或数码相机的照相机、眼罩型显示器(头部安装型显示器)、导航系统、声音复制装置(汽车音频设备、音响等)、个人计算机、游戏机、便携式信息终端(手提电脑、手机、便携游戏机、电子本或类似物)、包括录制介质的图象重放装置(特别地，包括显示器的装置，用于复制诸如数字多功能盘(DVD)等录制介质和用于显示所复制的图象)、等等。图12A至12E和图13显示了这种电子装置的各种特定例子。
图12A显示了具有22英寸至50英寸大屏幕的大显示器，包括壳体2001、支撑台2002、显示部2003、扬声器部2004、成像部2005、图象输入终端2006、等等。所述显示装置包括用于显示信息的所有显示装置，比如个人计算机的显示器和电视播放的接收器。所述显示装置包括通过在上面实施例中所描述的小滴释放法所形成的电极和布线。另外，所述显示部2003通过这样一种方法形成，其中多个板由一个基片形成(多联印刷)；因此能够降低大显示装置的制造成本。
图12B显示了个人计算机，包括主体2201、壳体2202、显示部2203、键盘2204、外部连接端口2205、鼠标2206、等等。个人计算机包括由上述实施例中所描述的小滴释放法所形成的电极或布线。另外，显示部2203由一种方法形成，其中多个板由一个基片形成(多联印刷)；因此能够降低个人计算机的制造成本。
图12C显示了包括录制介质的便携式图象重放装置(特别地，DVD播放机)，包括主体2401、壳体2402、显示部A2403、显示部B2404、录制介质(DVD等)装载部2405、操作键2406、扬声器部2407、等等。显示部A2403主要显示图象信息，而显示部B2404主要显示字母信息。包括录制介质的图象重放装置包括家用游戏机等。图象重放装置包括由上述实施例中所描述的小滴释放法所形成的电极或布线。另外，显示部A2403和B2404由这样一种方法形成，其中多个板由一个基片形成(多联印刷)；因此能够降低图象重放装置的制造成本。
图12D是便携式信息终端的透视图，图12E是一个透视图，显示了便携式信息终端被折叠以用作一个手机的状态。在图12D的情况下，比如键盘，用户用他/她的右手的手指操作一个操作键2706a，同时用他/她的左手操作一个操作键2706b。所述便携式信息终端包括由上述实施例中所描述的小滴释放法所形成的电极或布线。另外，显示部2703a由这样一种方法形成，其中多个板由一个基片形成(多联印刷)；因此能够降低便携式信息终端的制造成本。
如图12E所示，在被折叠的情况下，使用声音输入部2704、声音输出部1705、操作键2706c、天线2708等，同时用一支手握持主体2701和壳体2702。图12D和12E所显示的便携式信息终端具有主要用于横向显示图象和字母的高清晰度显示部2703a以及用于垂直显示它们的显示部2703b。
图13显示了设有录制介质的便携式音乐重放装置，包括主体2901、显示部2903、录制介质装载部(诸如卡片式存储器)、操作键2902和2906、与连接塞绳2904相连的双耳式耳机的扬声器部2905等等。便携式音乐重放装置包括由上述实施例中所描述的小滴释放法所形成的电极或布线。另外，显示部2903由这样一种方法形成，其中多个板由一个基片形成(多联印刷)；因此能够降低便携式音乐重放装置的制造成本。
该实施例可以与实施例1至7自由地结合。
根据本发明，实现了适用于大基片的批量生产的图案成形装置。另外，通过根据本发明的应用小滴释放法的图案成形设备，制造半导体装置的制程时间能够缩短。
权利要求
1.一种半导体装置的制造设备，包括第一处理腔，所述第一处理腔具有小滴释放装置、吹气装置和控制装置，所述小滴释放装置用于通过释放包含图案成形材料的小滴而选择性地在基片上形成图案，所述吹气装置用于控制所释放的小滴的飞行轨迹，所述控制装置用于控制所述小滴释放装置和所述吹气装置；第二处理腔，它具有加热装置；转移腔，它与所述第一处理腔及所述第二处理腔相连。
2.如权利要求1所述的半导体装置的制造设备，其特征在于所述转移腔与多个第一处理腔及多个第二处理腔相连。
3.一种半导体装置的制造设备，包括第一处理腔，所述第一处理腔具有第一小滴释放装置、第一吹气装置和第一控制装置，所述第一小滴释放装置用于通过释放包含图案成形材料的小滴而沿着X方向在基片上形成图案，所述第一吹气装置用于沿着基片的X方向控制所释放小滴的飞行轨迹，所述第一控制装置用于控制所述第一小滴释放装置和所述第一吹气装置；第二处理腔，它具有第二小滴释放装置、第二吹气装置和第二控制装置，所述第二小滴释放装置用于通过释放包含图案成形材料的小滴而沿着Y方向在基片上形成图案，所述第二吹气装置用于沿着基片的Y方向控制所释放小滴的飞行轨迹，所述第二控制装置用于控制所述第二小滴释放装置和所述第二吹气装置；转移腔，它与所述第一处理腔及所述第二处理腔相连。
4.如权利要求3所述的半导体装置的制造设备，其特征在于在所述第一处理腔、从第一处理腔到第二处理腔的转移路径、以及第二处理腔中，所述基片的方向不变。
5.一种包括处理腔的半导体装置制造设备，包括小滴释放装置，通过释放包含图案成形材料的小滴而选择性地在基片上形成图案；吹气装置，用于控制所释放小滴的飞行轨迹；加热装置，它设置在从吹气装置的出气口所吹出的气流的流动路径中；以及控制装置，用于控制所述小滴释放装置、吹气装置和加热装置。
6.如权利要求5所述的半导体装置制造设备，其特征在于所述加热装置是耐热元件，它为绳状、线状、圈状、棒状或平面形。
7.如权利要求1所述的半导体装置制造设备，其特征在于在从所述吹气装置的出气口所吹出的气流的下游设有排气装置。
8.如权利要求3所述的半导体装置制造设备，其特征在于在从所述吹气装置的出气口所吹出的气流的下游设有排气装置。
9.如权利要求5所述的半导体装置制造设备，其特征在于在从所述吹气装置的出气口所吹出的气流的下游设有排气装置。
10.如权利要求1所述的半导体装置制造设备，其特征在于设置测量装置，用于测量从小滴释放装置排出的小滴的数量。
11.如权利要求3所述的半导体装置制造设备，其特征在于设置测量装置，用于测量从小滴释放装置排出的小滴的数量。
12.如权利要求5所述的半导体装置制造设备，其特征在于设置测量装置，用于测量从小滴释放装置排出的小滴的数量。
13.如权利要求1所述的半导体装置制造设备，其特征在于所述图案成形材料是包含金、银、铜或氧化铟锡的材料。
14.如权利要求3所述的半导体装置制造设备，其特征在于所述图案成形材料是包含金、银、铜或氧化铟锡的材料。
15.如权利要求5所述的半导体装置制造设备，其特征在于所述图案成形材料是包含金、银、铜或氧化铟锡的材料。
16.如权利要求1所述的半导体装置制造设备，其特征在于所述图案成形材料是包含铟的有机材料或包含锡的有机材料。
17.如权利要求3所述的半导体装置制造设备，其特征在于所述图案成形材料是包含铟的有机材料或包含锡的有机材料。
18.如权利要求5所述的半导体装置制造设备，其特征在于所述图案成形材料是包含铟的有机材料或包含锡的有机材料。
19.一种图案成形方法，包括以下步骤当通过小滴释放装置释放包含图案成形材料的小滴而选择性地在基片上形成图案时，通过吹气装置改变从小滴释放装置中所释放的小滴的飞行轨迹；通过吹气装置将气体向所释放的小滴上吹以干燥所释放的小滴；以及通过设置在被吹气体流动路径的一部分中的加热装置将气体加热以烘干热气体流动路径的下部区域。
20.一种图案成形方法，包括以下步骤当通过小滴释放装置释放包含图案成形材料的小滴而选择性地在基片上形成图案时，在释放小滴的同时通过调节吹气装置的流率，改变从小滴释放装置中释放的小滴的飞行轨迹，从而控制图案的形状。
21.如权利要求19所述的图案成形方法，其特征在于所述图案成形材料是包含金、银、铜或氧化铟锡的材料。
22.如权利要求20所述的图案成形方法，其特征在于所述图案成形材料是包含金、银、铜或氧化铟锡的材料。
23.如权利要求19所述的图案成形方法，其特征在于所述图案成形材料是包含铟的有机材料或包含锡的有机材料。
24.如权利要求20所述的图案成形方法，其特征在于所述图案成形材料是包含铟的有机材料或包含锡的有机材料。
全文摘要
本发明提供了一种半导体装置制造设备，具有应用适于批量生产大基片的小滴释放法的图案成形装置。设置应用小滴释放法的多个图案成形装置和多个热处理腔，每个热处理腔与一个是多腔系统的转移腔相连。有效地进行释放和烘干以便提高生产率。通过在图案成形装置中设置一个吹气装置，就在小滴被降落之后，沿着与扫描方向(或者释放头的扫描方向)相同的方向将气体吹到基片上，在气流路径中设置一个加热器用于局部烘干。
文档编号H01L21/768GK1699058SQ20051007278
公开日2005年11月23日 申请日期2005年5月20日 优先权日2004年5月21日
发明者立石文则, 桑原秀明 申请人:株式会社半导体能源研究所