CN112424389A - 成膜装置及成膜方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个方式涉及的成膜装置具有腔室、工作台、光源单元、气体供给部以及清洗单元。所述腔室具有：腔室主体，其具有成膜室；顶板，其安装在所述腔室主体，具有窗部。所述工作台配置在所述成膜室，具有支承基板的支承面。所述光源单元设置在所述顶板，具有经由所述窗部向所述支承面照射能量束的照射源。所述气体供给部将原料气体供给至所述成膜室，所述原料气体包含受所述能量束的照射而固化的能量束固化树脂。所述清洗单元连接至所述腔室，向所述成膜室导入清洗气体，所述清洗气体去除附着在所述顶板、腔室的所述能量束固化树脂。

Description

成膜装置及成膜方法
技术领域
本发明涉及一种由能量束固化树脂形成树脂层的成膜装置及成膜方法。
背景技术
在对紫外线固化树脂等能量束固化树脂进行固化而在基板上形成树脂层时，典型地进行以下两个工序。即，由冷却工作台支承基板，向支承在冷却工作台的基板上供给包含该树脂的原料气体的工序，以及向基板上照射紫外线等的光，在基板上形成固化的树脂层的工序。
特别是最近，提供了一种成膜装置，其并非在不同的真空腔室分别进行这样的多个工序，而是在一个真空腔室进行向基板上供给原料气体的工序和通过紫外线在基板上形成固化的树脂层的工序。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-064187号公报。
发明内容
发明要解决的问题
在这种成膜装置中，在腔室的顶板设置透射紫外线的窗部，通过该窗部向成膜室照射紫外线，由此，形成在工作台上的基板堆积的紫外线固化树脂的固化物层。另一方面，随着成膜处理的重复，由于附着在顶板的树脂的量增加，从窗部透射的紫外线的光通量变低，不能向工作台上的基板照射足够量的紫外线。因此，将腔室开放至大气来洗净顶板或进行顶板更换操作变得频繁，难以实现生产率的提高。
鉴于以上原因，本发明的目的在于提供一种能够提高生产率的成膜装置及成膜方法。
用于解决问题的方案
为了达到上述目的，本发明的一个方式涉及的成膜装置具有腔室、工作台、光源单元、气体供给部以及清洗单元。
所述腔室具有：腔室主体，其具有成膜室；顶板，其安装在所述腔室主体，具有窗部。
所述工作台配置在所述成膜室，具有支承基板的支承面。
所述光源单元设置在所述顶板，具有经由所述窗部向所述支承面照射能量束的照射源。
所述气体供给部将原料气体供给至所述成膜室，所述原料气体包含受所述能量束的照射而固化的能量束固化树脂。
所述清洗单元连接至所述腔室，向所述成膜室导入去除附着在所述顶板的所述能量束固化树脂的清洗气体。
上述成膜装置因为具有去除附着在顶板的能量束固化树脂的清洗单元，所以能够不将腔室开放至大气而进行顶板的清洗，因此能够提高生产率。
所述清洗单元可以包括产生作为所述清洗气体的氧等离子体的等离子体发生器。
所述气体供给部可以具有：喷淋板，其与所述顶板相向配置，由使所述能量束透射的材料构成；空间部，其形成在所述顶板和所述喷淋板之间，导入所述原料气体。在该情况下，所述清洗单元将所述清洗气体导入所述空间部。由此，不仅能够清洗顶板，也能够进行喷淋板的清洗。
所述清洗单元可以包括产生作为所述清洗气体的氧等离子体的等离子体发生器。
所述等离子体发生器可以设置在所述气体供给部周围的多处。
所述工作台可以具有能够冷却所述支承面的冷却源。
所述顶板还可以具有支承所述窗部的框部以及加热所述框部的加热源。
所述照射源可以为紫外线灯。
本发明的一个方式涉及的成膜方法包括：通过从所述气体供给部向支承在所述支承面的基板上供给原料气体，使能量束固化树脂堆积在所述基板上。
通过从所述照射源经由所述窗部照射能量束，形成所述能量束固化树脂的固化物层。
通过清洗气体去除附着在所述顶板的能量束固化树脂。
发明效果
如上所述，根据本发明能够提高生产率。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式涉及的成膜装置的概要剖视图。
图2是表示上述成膜装置的等离子体发生器的配置例的气体供给部的概要俯视图。
图3是表示本发明的其他实施方式涉及的成膜装置的概要剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示本发明的一个实施方式涉及的成膜装置100的概要剖面图。在图中，X轴方向和Y轴方向表示相互正交的水平方向，Z轴方向表示与X轴方向和Y轴方向正交的方向。
成膜装置100构成为用于在基板上形成由作为能量束固化树脂的紫外线固化树脂构成的层的成膜装置。成膜装置100是用于在将包含紫外线固化树脂的原料气体供给至基板W上之后，向基板W上照射紫外线而形成紫外线固化树脂层的装置。
[成膜装置]
成膜装置100具有腔室10。腔室10具有腔室主体11以及气密地闭塞腔室主体11的开口部11a的顶板12。
成膜装置100还具有工作台15、光源单元20、气体供给部30以及清洗单元40。
(腔室)
腔室主体11为上部开口的金属制的长方体形状的真空容器，在内部具有成膜室13。成膜室13构成为能够经由连接至腔室主体11底部的真空排气系统19排气至或者维持在规定的减压环境。
顶板12具有使紫外线UV透射的窗部121以及支承窗部121的框部122。窗部121由石英玻璃等的紫外线透射性材料构成，框部122由铝合金等的金属材料构成。窗部121的数量没有特别限定，可以是两个以上，也可以是单个。
(工作台)
工作台15配置在成膜室13。工作台15具有工作台主体151，工作台主体151具有支承基板W的支承面151a。
工作台15具有能够将支承面151a冷却到规定温度以下的冷却源153。冷却源153例如由内置于工作台主体151的循环有冷却水等冷却介质的冷却夹套构成。通过冷却源153冷却的支承面151a的冷却温度设定为足以使后述原料气体中的紫外线固化树脂凝结的适宜的温度。另外，也可以构成为将冷却到上述规定温度以下的基板W输送至成膜室13。
基板W是玻璃基板，也可以是半导体基板。基板的形状或大小没有特别限定，可以是矩形也可以是圆形。可以预先在基板W的成膜面形成元件。在该情况下，在基板W成膜的树脂层具有作为上述元件的保护膜的功能。
(光源单元)
光源单元20具有壳体21和照射源22。壳体21配置在顶板12之上，具有容纳照射源22的光源室23。光源室23例如是大气环境。照射源22是朝向工作台15的支承面151a、经由顶板12的窗部121照射作为能量束的紫外线UV的光源，典型地由紫外线灯构成。不限于此，照射源22也可以采用多个发出紫外线UV的LED(Light Emitting Diode，发光二极管)以矩阵状排列的光源模组。
(气体供给部)
气体供给部30将包含受紫外线UV的照射而固化的树脂(紫外线固化树脂)的原料气体向成膜室13供给。气体供给部30能够任意地构成，在本实施方式中具有喷淋板31和空间部32。
喷淋板31具有矩形的板状，在面内具有多个气体供给孔311。多个气体供给孔311在厚度方向贯通喷淋板31，使空间部32和成膜室13相互连通。喷淋板31由石英玻璃等紫外线透射性材料构成。喷淋板31经由适当的固定构件固定在腔室主体11的内壁面。
空间部32形成在顶板12和喷淋板31之间。上述原料气体经由原料气体生成部101向空间部32导入。
作为紫外线固化树脂材料，例如能够使用丙烯酸系树脂。此外，还能够向上述树脂添加聚合引发剂等来使用。包含这种树脂的原料气体，通过设置在腔室10外部的原料气体生成部101生成。原料气体生成部101经由配管130向气体供给部30的空间部32导入包含上述树脂的原料气体。
原料气体生成部101具有树脂材料供给管线110、汽化器120以及配管130。
树脂材料供给管线110具有填充有液状的树脂材料的储存罐111以及从储存罐111向汽化器120输送树脂材料的配管112。在从储存罐111向汽化器120输送树脂材料时，例如可以使用由氮气等的惰性气体构成的载气。此外，还能够在配管112安装阀门V1或未图示的液体流量控制器等。
在汽化器120处生成的原料气体经由配管130向气体供给部30的空间部32供给。在配管130安装阀门V2，能够调节气体向空间部32的流入。进而通过安装未图示的流量控制器，能够控制向空间部32流入的气体的流量。
气体供给部30还具有对顶板12的框部122进行加热的第一加热源341以及加热喷淋板31的第二加热源342。
第一加热源341由内置在顶板12的框部122的温水通道构成。第二加热源342由固定在喷淋板31表面的加热器构成。第二加热源342可以如图示的那样安装在喷淋板31的与成膜室13相向的面，也可以安装在与空间部32相向的面。
第一加热源341和第二加热源342构成为用来防止导入空间部32的原料气体所包含的树脂材料附着在空间部32的内壁，能够将气体供给部30加热至该树脂材料的汽化温度以上的适宜的温度。另外，也可以在接近气体供给部30的腔室10的上部(开口部11a)设置例如管式加热器或温水通道作为第三加热源343。
如上所述的气体供给部30，通过第一加热源341、第二加热源342以及第三加热源343，维持在原料气体中的树脂材料的汽化温度以上。然而，例如顶板12的窗部121等传热效率比较低的区域没有加热到足够的温度，有时树脂成分凝结、附着。而且，存在如下情况，随着成膜时间(基板的处理块数)的增大，树脂附着在空间部32内面的区域或厚度增加，导致透射气体供给部30的紫外线的光通量降低，不能向工作台15上的基板W照射足够量的紫外线。
因此，在本实施方式中具有用于去除在顶板12、喷淋板31以及腔室主体11的开口部11a等附着的原料气体中的树脂成分的清洗单元40。
(清洗单元)
清洗单元40连接在腔室10，向空间部32导入清洗气体。在本实施方式中，清洗单元40包括产生作为清洗气体的氧等离子体的等离子体发生器41。
等离子体发生器41只要是ICP等离子体装置、ECR等离子体装置以及螺旋波等离子体产生装置等能够生成氧等离子体的装置即可，不特别限定。氧等离子体的生成气体例如使用氧气或氧气和氩气的混合气体。生成的氧等离子体(氧游离基)经由配管42向气体供给部30的空间部32导入，将附着在顶板12、喷淋板31以及腔室主体11的开口部11a等的树脂分解(灰化)、去除。通过在配管42安装阀门V3，在成膜中关闭阀门V3，从而阻止原料气体向等离子体发生器41内部侵入。
等离子体发生器41虽然设置为多个，也可以设置为单个。本实施方式中等离子体发生器41在气体供给部30周围的多处设置。等离子体发生器41的设置数量或设置位置没有特别限定，根据空间部32的尺寸或形状可以任意地设定。
图2是表示等离子体发生器41的配置例的气体供给部30的概要俯视图。如该图所示，等离子体发生器41包括沿气体供给部30的一边配置的一对第一等离子体发生器411以及分别配置在与该边相邻的其他两边的第二等离子体发生器412。第一等离子体发生器411通过彼此相邻配置，向空间部32的几乎全部区域照射氧等离子体。另一方面，第二等离子体发生器412通过互相偏移设置，向位于来自第一等离子体发生器41的氧等离子体的上游侧和下游侧的空间部32内部的区域照射氧等离子体。由此，即使在从各个等离子体发生器41照射的氧等离子体的直线性高的情况下，也能够向空间部32的所有区域导入足够量的氧等离子体。
与在空间部32的内部直接产生氧等离子体的情况相比，通过将等离子体发生器41配置在气体供给部30的外部，能够简化装置结构。此外，通过具有多个等离子体发生器41，能够向空间部32供给足够量的氧等离子体。
成膜装置100还具有控制部50。控制部50典型地由计算机构成，控制成膜装置100的各部分。
[成膜方法]
接下来，对使用如上构成的本实施方式的成膜装置100的成膜方法进行说明。
(成膜工序)
成膜工序具有包含紫外线固化树脂的原料气体的供给工序以及紫外线树脂层的固化工序。
在成膜工序中，成膜室13通过真空排气系统19调压至规定的真空度，基板W配置在冷却至规定温度以下的支承面151a。气体供给部30通过第一～第三加热源341～343加热至紫外线固化树脂的汽化温度以上。
在原料气体的供给工序中，由原料气体生成部101生成的包含紫外线固化树脂的原料气体经由配管130向气体供给部30导入。导入至气体供给部30的原料气体在空间部32中扩散，经由喷淋板31的多个气体供给孔311向工作台15上的基板W的整面供给。供给至基板W的表面的原料气体中的紫外线固化树脂在冷却至其凝结温度以下的基板W的表面凝结、堆积。
在紫外线固化树脂的固化工序中，原料气体的供给停止，紫外线UV从光源单元20的照射源22向工作台15的支承面151a照射。因为气体供给部30由使紫外线透射的材料构成，所以足够量的紫外线UV经由气体供给部30向支承面151a上的基板W照射。由此，在基板W上形成紫外线固化树脂的固化物层。
固化工序完成后，基板W从成膜室13送出，新的未成膜的基板W送入至成膜室。然后同样地实施上述的各个工序。由此，能够通过一台成膜装置在基板W上形成规定厚度的紫外线固化树脂层。
重复实施如上的成膜处理，导致有时在气体供给部30的空间部32中，原料气体中的树脂成分的逐渐堆积，顶板12的窗部121或喷淋板31的紫外线透射率变低。因此，在本实施方式中，实施了使用清洗单元40的空间部32的清洗处理。
(清洗工序)
清洗工序在原料气体的供给停止的状态下实施。各等离子体发生器41(411、412)中产生的氧等离子体(氧游离基)经由配管42向气体供给部30的空间部32导入。附着在空间部32的内面(顶板12、喷淋板31以及腔室主体11的开口部11a)的紫外线固化树脂的碳与氧游离基结合，作为CO2汽化、分解。分解了的紫外线固化树脂经由成膜室13通过真空排气系统19排气。
通过定期地实施这样的清洗处理，去除在空间部32堆积的紫外线固化树脂，或降低在空间部32堆积的紫外线固化树脂的量。尤其是因为有效地抑制了顶板12的窗部121等无法利用加热源直接被加热的部位处的树脂的堆积，因此长时间维持稳定的紫外线透射量。由此，由于要成膜的基板的处理块数增加，能够提供生产率优秀的成膜装置。
根据如上的本实施方式，因为具有能够去除在顶板12、喷淋板31以及腔室主体11的开口部11a附着的紫外线固化树脂的清洗单元，所以能够长期确保透射气体供给部30的紫外线的光通量充足，由此能够提高生产率。
此外根据本实施方式，因为能够在维持成膜室13真空的状态下实施顶板12等的清洗处理，所以能够不将成膜室13开放至大气，而在成膜处理的时间间隙实施上述的清洗处理。进而，通过利用清洗气体的等离子体的灰化处理来进行树脂等容易损伤部件的去除操作，因此能够不损伤树脂的附着面而去除树脂。
[其他的实施方式]
在以上的实施方式中，气体供给部30由喷淋板31构成，但不限于此。例如图3所示，作为气体供给部30’，也可以采用在顶板12和工作台15之间配置的多个气体供给配管33。
气体供给配管33在Y轴方向延伸，在X轴方向等间隔排列。在气体供给配管33的周面部设置有向工作台15上的基板W喷出原料气体的多个气体供给孔。通过这样的结构也能够向基板W的表面全部区域均匀地供给原料气体，进而照射紫外线UV。
在这种情况下，等离子体发生器41向顶板12和气体供给配管33之间导入作为清洗气体的氧等离子体。由此，能够去除附着在顶板12和气体供给配管33的树脂。
以上，虽然对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明不仅限于上述的实施方式，当然也可以进行各种变化。
例如在以上的实施方式中，作为清洗单元，使用了能够向气体供给部30的空间部32导入氧等离子体的等离子体发生器，但是不限于此，也可以具有能够在空间部32的内部直接产生氧等离子体的等离子体源作为清洗单元。
此外，采用了氧等离子体作为清洗气体，但是清洗气体的种类能够根据能量束的种类适当设定。
此外，在以上的实施方式中，能量束示出了紫外线的例子，但不限于此。例如也能够使用由13MHz、27MHz左右的高频电源产生的电磁波。在这种情况下，照射源能够是振荡器等。此外，也能够将电子束作为能量束，将电子束源作为照射源。
进而，也能够将以上的实施方式涉及的成膜装置作为例如具有多个腔室的连续式或集群式的成膜装置的一部分使用。通过使用这样的装置，更容易制造具有如发光元件那样的多个层的元件等。此外，通过这样的装置能够实现低成本化、省空间化以及生产率的进一步提高。
附图标记说明
10：腔室
11：腔室主体
12：顶板
13：成膜室
15：工作台
20：光源单元
22：照射源
30，30’：气体供给部
31：喷淋板
32：空间部
40：清洗单元
41，411，412：等离子体发生器
100：成膜装置
151a：支承面
121：窗部
122：框部
311：气体供给孔
341：第一加热源

Claims (8)

1.一种成膜装置，其具有：
腔室，其具有腔室主体和顶板，所述腔室主体具有成膜室，所述顶板安装在所述腔室主体且具有窗部；
工作台，其配置在所述成膜室，具有支承基板的支承面；
光源单元，其设置在所述顶板，具有经由所述窗部向所述支承面照射能量束的照射源；
气体供给部，其将原料气体供给至所述成膜室，所述原料气体包含受所述能量束的照射而固化的能量束固化树脂；以及，
清洗单元，其连接至所述腔室，向所述成膜室导入清洗气体，所述清洗气体去除附着在所述顶板的所述能量束固化树脂。
2.根据权利要求1所述的成膜装置，其中，
所述气体供给部具有：
喷淋板，其与所述顶板相向配置，由使所述能量束透射的材料构成；以及，
空间部，其形成在所述顶板和所述喷淋板之间，被导入所述原料气体，
所述清洗单元将所述清洗气体导入所述空间部。
3.根据权利要求1或2所述的成膜装置，其中，
所述清洗单元包括产生作为所述清洗气体的氧等离子体的等离子体发生器。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的成膜装置，其中，
所述等离子体发生器设置在所述腔室周围的多处。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的成膜装置，其中，
所述工作台具有能够冷却所述支承面的冷却源。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的成膜装置，其中，
所述顶板还具有支承所述窗部的框部以及加热所述框部的加热源。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的成膜装置，其中，
所述照射源为紫外线灯。
8.一种成膜方法，使用权利要求1至7中任一项所述的成膜装置，
通过从所述气体供给部向支承在所述支承面的基板上供给原料气体，使能量束固化树脂堆积在所述基板上，
通过从所述照射源经由所述窗部照射能量束，形成所述能量束固化树脂的固化物层，
通过清洗气体去除附着在所述顶板的能量束固化树脂。
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