JP2006289242A - 成膜方法、成膜装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】歩留りの高い成膜方法、成膜装置および基板処理方法を提供すること。
【解決手段】本発明の成膜方法は、被塗布基材７に液状の膜形成材料を塗布して膜８を形成する方法である。この成膜方法は、被塗布基材７に膜形成材料を塗布する塗布工程と、膜形成材料を加熱して乾燥させることにより膜８を得る熱処理工程とを有し、熱処理工程において、膜形成材料の温度を検出し、該検出された温度に基づいて加熱を行ない、これにより、温度の分布が均一になるように該温度を調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、成膜方法、成膜装置および基板処理方法に関する。

従来、基板に膜を形成する方法が知られている。この方法は、膜を基板に形成した後、当該基板に傷やクラックが生じているか否かを検査する検査工程を有している（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、このような方法では、検査工程が完了するまで、膜が形成された基板、すなわち、製品が良品か否かが分からないため、製品を製造する歩留りが劣っていた。
また、１種類の製品を大量に製造（生産）したとき、検査工程では、無作為に製品を抜き出し、当該製品に対して検査を行なっているが、多品種少量生産としたときには、生産された各製品に対して検査を行なう必要があり、検査工程における工数（時間）が増加するという問題があった。

特開２０００−１５０６０４号公報

本発明の目的は、歩留りの高い成膜方法、成膜装置および基板処理方法を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の成膜方法は、基板に液状の膜形成材料を塗布して膜を形成する成膜方法であって、
前記基板に前記膜形成材料を塗布する塗布工程と、
前記膜形成材料を加熱して乾燥させることにより前記膜を得る熱処理工程とを有し、
前記熱処理工程において、前記膜形成材料の温度を検出し、該検出された温度に基づいて加熱を行ない、これにより、前記温度の分布が均一になるように該温度を調整することを特徴とする。
これにより、歩留りの高い成膜方法を提供することができる。

本発明の成膜方法では、前記熱処理工程において、前記膜の温度が低い部分に対して加熱を行なうことが好ましい。
これにより、温度分布が均一な膜を得ることができる。
本発明の成膜方法では、前記熱処理工程の後、前記膜に少なくとも１つの層を積層する積層工程を有することが好ましい。
これにより、積層構造の膜を得ることができる。
本発明の成膜方法では、前記熱処理工程の後、前記膜の状態を検査する検査工程を有することが好ましい。
これにより、膜の状態を確認することができる。

本発明の成膜装置は、基板に液状の膜形成材料を塗布して膜を形成する成膜装置であって、
前記基板に前記膜形成材料を塗布する塗布手段と、
前記基板における前記膜形成材料を加熱する加熱手段と、
前記膜形成材料の温度を検出する検出手段と、
前記加熱手段を制御する制御手段とを有し、
前記検出手段の作動により、前記膜形成材料の温度を検出し、該検出された温度に基づいて、前記制御手段が前記加熱手段を制御し、これにより、前記温度の分布が均一になるように該温度を調整することを特徴とする。
これにより、歩留りの高い成膜装置を提供することができる。

本発明の基板処理方法は、基板を加熱する熱処理工程を有する基板処理方法であって、
前記熱処理工程において、前記基板の温度を検出し、該検出された温度に基づいて加熱を行ない、これにより、前記温度の分布が均一になるように該温度を調整することを特徴とする。
これにより、歩留りの高い基板処理方法を提供することができる。

以下、本発明の成膜方法、成膜装置および基板処理方法の好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の成膜装置の概略構成図、図２は、図１に示す成膜装置の第１の処理装置の概略構成図、図３は、図１に示す成膜装置の第２の処理装置に設置された基板の膜付近の拡大断面図である。なお、以下の説明では、図１〜図３中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。

図１に示す成膜装置１０は、被塗布基材（基板）７に液状の膜形成材料Ｒを塗布して膜８を形成する装置である。この成膜装置１０は、被塗布基材７に膜形成材料Ｒを処理（塗布）する第１の処理装置（塗布手段）１と、塗布された膜形成材料Ｒを処理する第２の処理装置２０と、被塗布基材７が載置されるステージ５と、制御装置（制御手段）３０とを有している。以下、各部の構成について説明する。

図２に示す第１の処理装置１は、塗布ヘッド２と、液状の膜形成材料Ｒが貯留される液状材料タンク３と、塗布ヘッド２と液状材料タンク３との間を接続する液状材料供給配管４とを有している。
塗布ヘッド２は、高さを制御するモータ等の駆動手段(図示せず)が取り付けられている。この駆動手段は、制御装置３０のシーケンスにより制御され、塗布ヘッド２は、図２中上下方向に移動することができる。
また、塗布ヘッド２は、スリット状（毛細管スリット状）の流路２１と、流路２１を流れる膜形成材料Ｒの圧力分布を均一にするマニホールド２２と、流路２１が開口する吐出口２３とを有している。図示の構成では、塗布ヘッド２は、吐出口２３が鉛直下方に向かって開口するよう構成されている。

液状材料タンク３には、高さを制御するモータ等の駆動手段（図示せず）が取り付けられている。この駆動手段は、制御装置３０のシーケンス制御され、液状材料タンク３は、図２中上下方向に移動することができる。
このように液状材料タンク３の高さを制御することによって、液状材料タンク３内の膜形成材料Ｒの液面と、マニホールド２２とに高低差を調整することができ、液状材料タンク３を高くすると膜形成材料Ｒを供給することができ、液状材料タンク３を低くすると膜形成材料Ｒの供給を停止することができる。このようにして、マニホールド２２（塗布ヘッド２）に供給する膜形成材料Ｒの量を調節することができる。
また、膜形成材料Ｒとしては、特に限定されないが、例えば、絶縁体材料、導電体材料、半導体材料、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）材料を用いることができる。

液状材料供給配管４は、液状材料タンク３とマニホールド２２（塗布ヘッド２）とを接続するものである。膜形成材料Ｒは、この液状材料供給配管４を介して液状材料タンク３から塗布ヘッド２に供給される。
液状材料供給配管４の途中には、フィルタ（図示せず）が設けられており、不純物の除去や脱泡等を行うことができる。
液状材料タンク３から液状材料供給配管４を介して塗布ヘッド２に供給された膜形成材料Ｒは、一旦、マニホールド２２に貯留され、毛細管現象により流路２１に吸い込まれる。

ステージ５は、膜形成材料Ｒを塗布すべき被塗布基材７を保持する機能を有している。この被塗布基材７の保持は、例えば、真空吸引、粘着材による粘着等によって行うことができる。また、ステージ５は、図示しない移動手段の作動により、水平方向へ移動することができる。これにより、ステージ５は、第１の処理装置１から第２の処理装置２０へ移動することができる。

図１に示すように、第２の処理装置２０は、第１の処理装置１に隣接して設けられている。この第２の処理装置２０は、チャンバ２０１と、加熱手段６と、検出手段９とを有している。
チャンバ２０１は、開口部２０２を介して、第１の処理装置１内と連通している。
加熱手段６は、被塗布基材７上の膜形成材料Ｒを加熱することができる。これにより、膜形成材料Ｒが乾燥して、膜８が得られる（形成される）。

加熱手段６は、行列状（マトリックス状）に配置された複数のヒータ６１で構成されている。各ヒータ６１は、チャンバ２０１の天面（天板）２０３付近に設置されている。
また、各ヒータ６１は、制御装置３０の制御（シーケンス制御）により、当該ヒータ６１の出力（強さ）を変更することができる。
検出手段９は、膜８（膜形成材料Ｒ）の表面温度を検出することができる。この検出手段９は、サーモグラフィ９１で構成されている。

サーモグラフィ９１は、膜８から発せられる赤外線を受光し、該受光した赤外線の温度に関する情報に基づいて、膜８の表面の温度分布を把握（認識）することができるよう構成されている。
また、検出手段９（サーモグラフィ９１）は、加熱手段６の上方に設けられている。
このような検出手段９（サーモグラフィ９１）により、膜８の表面温度の低い部分や表面温度の高い部分を認識することができる。

また、検出された温度（表面温度）の情報は、制御装置３０の記憶部（メモリ）３０２に記憶される。
制御装置３０は、成膜装置１０の前述した各部位（各手段）をそれぞれ制御する。この制御装置３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０１と、記憶部３０２とを有している。記憶部３０２は、ＣＰＵ３０１に読み取り可能な記憶媒体（記録媒体）を有しており、この記憶媒体は、磁気的、光学的記録媒体、もしくは半導体メモリ等で構成されている。

次に、以上説明したような成膜装置１０を用いて、被塗布基材７に膜形成材料Ｒを塗布して膜８を形成する工程（成膜方法（第１実施形態））について説明する。
［１］塗布工程
まず、被塗布基材７を用意する。
次に、図２に示すように、被塗布基材７をステージ５に設置する。このとき、ステージ５は、第１の処理装置１内に位置している。

次に、液状材料タンク３内の膜形成材料Ｒの液面とマニホールド２２の高低差を調整し、液体材料をマニホールド２２に供給する。このとき、塗布ヘッド２の吐出口２３は、被塗布基材７と離間した状態となっている。
次に、供給された膜形成材料Ｒを、毛細管スリット状の流路２１で吸い込み、吸い込まれた膜形成材料Ｒは、吐出口２３において表面張力により盛り上がる、すなわち、吐出口２３から突出する。

次に、吐出口２３と被塗布基材７とを接近させ、前記盛り上がった膜形成材料Ｒを被塗布基材７に接触させる。なお、この際、吐出口２３と被塗布基材７との距離を、５０〜２００μｍ程度とするのが好適である。
次に、吐出口２３と被塗布基材７との距離を保持しつつ、前記移動手段により、ステージ５を被塗布基材７とともに、図中矢印の方向に移動させる。

ステージ５の移動とともに、被塗布基材７の一方の端部７１から、膜形成材料Ｒが付着していく、すなわち、膜形成材料Ｒが塗布されていく。
被塗布基材７の他方の端部７２まで膜形成材料Ｒを塗布したら、膜形成材料Ｒの供給を停止する。
以上により、被塗布基材７の上面全体に、膜形成材料Ｒが塗布されることとなる。

［２］熱処理工程
次に、前記移動手段を作動させて、膜形成材料Ｒが塗布された被塗布基材７をチャンバ２０１に設置する（図１参照）。
その後、加熱手段６を作動させて、膜形成材料Ｒを加熱し、当該膜形成材料Ｒを乾燥（硬化）させるが、このとき、検出手段９を作動させて、膜８の複数箇所の温度を検出する。各検出された（得られた）温度は、制御装置３０の記憶部３０２に記憶される。
また、制御装置３０は、複数の温度をそれぞれ比較して、温度が低い部分（例えば、低温度部８１、８２）を判断（判別）する。

次に、図３（ａ）に示すように、制御装置３０は、低温度部８１および８２に対してそれぞれ高い加熱を行なうよう、低温度部８１の上方に位置するヒータ６１ａと、低温度部８２の上方に位置するヒータ６１ｂとを高出力で作動させる。
これにより、低温度部８１および８２がそれぞれ高加熱されることとなり、当該各部分の温度が上昇するのに伴なって、温度分布が全体に渡って均一になる（図３（ｂ）参照）。これにより、均一な温度分布を有する膜８が得られる。

［３］検査工程
次に、図示しない検査手段の作動により、膜８を検査する。これにより、膜８の状態を確認することができる。
なお、検査対象としては、特に限定されないが、例えば、膜８の厚さ（膜厚）、膜８の表面の反り等が挙げられる。
また、前記検査手段としては、特に限定されないが、例えば、検査対象が膜厚である場合には、光学式膜厚測定器を用いることができ、検査対象が膜８の表面の反りである場合には、Ｘ線残留応力測定器を用いることができる。
以上のような工程を経ることにより、被塗布基材７に確実に成膜を施すことができ、よって、歩留りの高い成膜方法を提供することができる。
なお、本実施形態の成膜方法では、前記検査工程を省略してもよい。

＜第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、成膜方法が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
成膜装置１０を用いて、成膜方法（第２実施形態）について説明する。

［１］塗布工程
本実施形態の塗布工程は、前記第１実施形態の塗布工程とほぼ同様である。
［２］熱処理工程
本実施形態の熱処理工程は、前記第１実施形態の熱処理工程とほぼ同様である。
［３］積層工程
前記移動手段を作動させて、膜８が形成された被塗布基材７を第１の処理装置１内に再度設置する。
その後、前記塗布工程および前記熱処理工程とほぼ同様にして、膜８上に他の膜（層）を形成する、すなわち、積層する。これにより、積層構造の膜を得ることができる。
なお、積層する膜は、１層であるのに限定されず、２層以上であってもよい。
また、前記積層工程の後、前記第１実施形態で記載したような検査工程を行なってもよい。

＜第３実施形態＞
図４は、図１に示す成膜装置の第２の処理装置に基板が設置された状態を示す図、図５は、図４に示す基板付近の拡大断面図である。
以下、これらの図を参照して本発明の第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、成膜方法に被塗布基材７を処理する工程が加えられていること以外は前記第１実施形態と同様である。
成膜装置１０を用いた成膜方法（基板処理方法）について説明する。本実施形態の成膜方法は、例えば、熱処理後の表面の状態が均一な被塗布基材７を得るのに有効である。

基板熱処理工程（熱処理工程）
まず、被塗布基材７を用意する。
次に、図４に示すように、被塗布基材７をステージ５に設置する。このとき、ステージ５は、第２の処理装置２０（チャンバ２０１）内に位置している。
次に、図４に示すように、被塗布基材７をステージ５に設置する。このとき、ステージ５は、第２の処理装置２０（チャンバ２０１）内に位置している。

この状態で、加熱手段６の作動させて、被塗布基材７を加熱するが、このとき、検出手段９を作動させて、被塗布基材７の複数箇所の温度（表面温度）を検出する。各検出された（得られた）温度は、制御装置３０の記憶部３０２に記憶される。
また、制御装置３０は、複数の温度をそれぞれ比較して、温度が低い部分（例えば、低温度部７３、７４）を判断（判別）する。

次に、図３（ａ）に示すように、制御装置３０は、低温度部７３および７４に対してそれぞれ高い加熱を行なうよう、低温度部７３の上方に位置するヒータ６１ａと、低温度部７４の上方に位置するヒータ６１ｂとを高出力で作動させる。
これにより、低温度部７３および７４がそれぞれ高加熱されることとなり、当該各部分の温度が上昇するのに伴なって、温度分布が全体に渡って均一になる（図３（ｂ）参照）。
以上のような工程を経ることにより、熱処理後の表面の状態が均一な被塗布基材７を得る、すなわち、被塗布基材７を膜形成材料Ｒが付着し易い状態とすることができ、よって、次工程（前記第１実施形態の工程［１］〜［４］とほぼ同様の工程）で、当該被塗布基材７に成膜を好適に施すことができる。

以上、本発明の成膜方法、成膜装置および基板処理方法を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。また、本発明の成膜装置では、各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。
また、加熱手段は、複数のヒータで構成されているのに限定されず、例えば、赤外線、電子線またはＸ線を照射する手段で構成されていてもよい。
また、検出手段は、サーモグラフィで構成されているのに限定されず、例えば、被塗布基材の下面（裏面）に接触可能な温度センサで構成されていてもよい。

本発明の成膜装置の概略構成図である。 図１に示す成膜装置の第１の処理装置の概略構成図である。 図１に示す成膜装置の第２の処理装置に設置された基板の膜付近の拡大断面図である。 図１に示す成膜装置の第２の処理装置に基板が設置された状態を示す図である。 図４に示す基板付近の拡大断面図である。

符号の説明

１０……成膜装置 １……第１の処理装置 ２……塗布ヘッド ２１……流路 ２２……マニホールド ２３……吐出口 ３……液状材料タンク ４……液状材料供給配管 ５……ステージ ６……加熱手段 ６１、６１ａ、６１ｂ……ヒータ ７……被塗布基材（基板） ７１、７２……端部 ７３、７４……低温度部 ８……膜 ８１、８２……低温度部 ９……検出手段 ９１……サーモグラフィ ２０……第２の処理装置 ２０１……チャンバ ２０２……開口部 ２０３……天面（天板） ３０……制御装置（制御手段） ３０１……ＣＰＵ ３０２……記憶部（メモリ） Ｒ……膜形成材料

Claims (6)

1. 基板に液状の膜形成材料を塗布して膜を形成する成膜方法であって、
   前記基板に前記膜形成材料を塗布する塗布工程と、
   前記膜形成材料を加熱して乾燥させることにより前記膜を得る熱処理工程とを有し、
   前記熱処理工程において、前記膜形成材料の温度を検出し、該検出された温度に基づいて加熱を行ない、これにより、前記温度の分布が均一になるように該温度を調整することを特徴とする成膜方法。
2. 前記熱処理工程において、前記膜の温度が低い部分に対して加熱を行なう請求項１に記載の成膜方法。
3. 前記熱処理工程の後、前記膜に少なくとも１つの層を積層する積層工程を有する請求項１または２に記載の成膜方法。
4. 前記熱処理工程の後、前記膜の状態を検査する検査工程を有する請求項１ないし３のいずれかに記載の成膜方法。
5. 基板に液状の膜形成材料を塗布して膜を形成する成膜装置であって、
   前記基板に前記膜形成材料を塗布する塗布手段と、
   前記基板における前記膜形成材料を加熱する加熱手段と、
   前記膜形成材料の温度を検出する検出手段と、
   前記加熱手段を制御する制御手段とを有し、
   前記検出手段の作動により、前記膜形成材料の温度を検出し、該検出された温度に基づいて、前記制御手段が前記加熱手段を制御し、これにより、前記温度の分布が均一になるように該温度を調整することを特徴とする成膜装置。
6. 基板を加熱する熱処理工程を有する基板処理方法であって、
   前記熱処理工程において、前記基板の温度を検出し、該検出された温度に基づいて加熱を行ない、これにより、前記温度の分布が均一になるように該温度を調整することを特徴とする基板処理方法。

Images