JP2012061403A - 成膜装置、成膜方法及び電子デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】塗布対象物上に形成された塗布膜の膜厚の均一性の低下を抑制できる成膜装置、成膜方法及び電子デバイスを提供する。
【解決手段】実施形態によれば、塗布対象物を載せるステージと、塗布対象物の表面の法線方向を回転軸としてステージを回転する回転機構と、塗布対象物の表面に塗布材料を供給する塗布ノズルと、ステージ上における塗布ノズルの位置を塗布対象物の表面に沿って移動させる塗布移動機構と、回転機構と塗布移動機構を制御して、ステージを回転させると共にステージの回転中心部と外縁部間で塗布ノズルの位置を移動させながら、塗布ノズルを制御して塗布対象物の表面に塗布材料を塗布させる制御部と、塗布対象物上に塗布材料を塗布して形成された塗布膜の表面に照射する音波を発生する音波発生装置とを備え、音波を塗布膜の表面に照射する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、塗布対象物上に塗布材料を塗布して塗布膜を形成する成膜装置、成膜方法及び電子デバイスに関する。

半導体装置の製造分野などにおいてフォトレジスト膜や保護膜などの塗布膜を形成するために、スピンコート法によって塗布対象物上に塗布材料を塗布する方法が採用されている。スピンコート法は、ステージ上に固定した塗布対象物の中央に塗布材料を塗布した後、ステージを高速で回転させる方法である。塗布対象物上の塗布材料が遠心力によって塗布対象物の全面に塗り広げられて、塗布膜が形成される。

しかし、スピンコート法では、塗布材料が飛散するため、材料使用効率は３０％前後と低い。このため、塗布対象物上に渦巻状に塗布材料を塗布することで、塗布材料の使用効率を向上させるスパイラル塗布法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００１−３１０１５５号公報

しかしながら、スパイラル塗布法には、塗布対象物上に形成された塗布膜の膜厚が不均一になる問題がある。即ち、塗布対象物上で塗布材料の一部が重なるような塗布ピッチで塗布ノズルを移動させて塗布膜を形成することにより、塗布膜の膜厚が塗布ピッチで周期的に変化する膜厚むら（以下において、「塗布ピッチむら」という。）が発生する。或いは塗布対象物上で塗布材料を一定の間隔で配置しても、同様に塗布ピッチむらが発生する。また、塗布を開始する塗布対象物の中心部では周速がゼロであるために塗布膜の膜厚が厚いという膜厚むら（以下において、「開始点むら」という。）が発生する。更に、塗布膜の周辺部では乾燥速度が速いために、塗布膜に凸形状（クラウン）が発生する傾向がある。

本発明は、塗布対象物上に形成された塗布膜の膜厚の均一性の低下を抑制できる成膜装置、成膜方法及び電子デバイスを提供することを目的とする。

実施形態によれば、（イ）塗布対象物を載せるステージと、（ロ）塗布対象物の表面の法線方向を回転軸としてステージを回転する回転機構と、（ハ）塗布対象物の表面に塗布材料を供給する塗布ノズルと、（ニ）ステージ上における塗布ノズルの位置を塗布対象物の表面に沿って移動させる塗布移動機構と、（ホ）回転機構と塗布移動機構を制御して、ステージを回転させると共にステージの回転中心部と外縁部間で塗布ノズルの位置を移動させながら、塗布ノズルを制御して塗布対象物の表面に塗布材料を塗布させる制御部と、（ヘ）塗布対象物上に塗布材料を塗布して形成された塗布膜の表面に照射する音波を発生する音波発生装置とを備え、音波を塗布膜の表面に照射する成膜装置が提供される。

第１の実施形態に係る成膜装置の構成を示す模式図である。 第１の実施形態に係る成膜装置の塗布ノズルの軌道例を示す模式図である。 第１の実施形態に係る成膜装置を用いた成膜方法を説明するためのフローチャートである。 第１の実施形態に係る成膜装置を用いた塗布膜の平坦化を説明するための模式図であり、図４（ａ）は平坦化前の塗布膜の形状を示し、図４（ｂ）は平坦化後の塗布膜の形状を示す。 第１の実施形態に係る成膜装置を含む成膜システムの構成を示す模式図である。 図５に示した成膜システムを用いた製造工程を説明するためのフローチャートである。 塗布膜の周辺部に凸形状が発生する様子を示す模式図である。 第１の実施形態の変形例に係る成膜装置の構成を示す模式図である。 第２の実施形態に係る成膜装置の構成を示す模式図である。 第２の実施形態の第１の変形例に係る成膜装置の構成を示す模式図である。 第２の実施形態の第２の変形例に係る成膜装置の構成を示す模式図である。 第３の実施形態に係る成膜装置の構成を示す模式図である。 第３の実施形態に係る成膜装置による塗布膜の平坦化方法の例を説明するための模式図である。 第３の実施形態の第１の変形例に係る成膜装置の構成を示す模式図である。 第３の実施形態の第２の変形例に係る成膜装置の構成を示す模式図である。 第３の実施形態の第２の変形例に係る成膜装置による塗布膜の平坦化方法の例を説明するための模式図である。 第３の実施形態の他の変形例に係る成膜装置の構成を示す模式図である。 第３の実施形態の他の変形例に係る成膜装置の構成を示す模式図である。

次に、図面を参照して、第１乃至第３の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。

（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る成膜装置１は、図１に示すように、塗布対象物１００を載せるステージ１０と、塗布対象物１００の表面の法線方向を回転軸としてステージ１０を回転する回転機構４０と、塗布対象物１００の表面に塗布材料２１０を供給する塗布ノズル２０と、ステージ１０上における塗布ノズル２０の位置を塗布対象物１００の表面に沿って移動させる塗布移動機構５０と、回転機構４０と塗布移動機構５０を制御して、ステージ１０を回転させると共にステージ１０の回転中心部と外縁部間で塗布ノズル２０の位置を移動させながら、塗布ノズル２０を制御して塗布対象物１００の表面に塗布材料２１０を塗布させる制御部３０と、塗布対象物１００上に塗布材料２１０を塗布して形成された塗布膜２００の表面に照射する音波ＳＷを発生する音波発生装置６０とを備え、音波ＳＷを塗布膜２００の表面に照射する。以下において、塗布膜２００が形成される塗布対象物１００の表面の法線方向をｚ方向とし、図１の紙面の左右方向をｘ方向、紙面に対して垂直な方向をｙ方向とする。

塗布対象物１００は、例えばウェハなどの基板であり、成膜装置１によって塗布対象物１００上にフォトレジスト膜や保護膜などの塗布膜２００が成膜される。ステージ１０は塗布対象物１００を固定する固定機構を有しており、この固定機構によってステージ１０上に塗布対象物１００が固定される。固定機構は、例えばエアー吸着機構などが採用可能である。

塗布ノズル２０には、チューブやパイプなどの材料供給管２２を介して、塗布材料２１０を貯蔵する材料タンク２１から塗布材料２１０が送られる。なお、材料供給管２２には、材料タンク２１から塗布ノズル２０に送られる塗布材料２１０の量を調整する塗布量調整装置２３が設置されている。塗布量調整装置２３により、塗布ノズル２０から塗布対象物１００の表面に供給される塗布材料２１０の量が調整される。塗布量調整装置２３は、制御部３０により制御される。

塗布ノズル２０が塗布対象物１００の表面に塗布材料２１０を供給する場合に、回転機構４０と塗布移動機構５０を制御することにより、回転するステージ１０の回転中心部から外縁部に向けて直線的に塗布ノズル２０が移動する。例えば図２に示すように、円形のステージ１０に投影される塗布ノズル２０の軌道は渦巻状である。

なお、図１では、ステージ１０の上方に設置された支持台５に取り付けられた塗布移動機構５０によって、位置が固定されたステージ１０上で塗布ノズル２０をｘ方向及びｙ方向に移動させる例を示した。しかし、位置を固定した塗布ノズル２０の下でステージ１０を移動させてもよい。塗布移動機構５０には、例えばリニアモータを駆動源とするリニアモータ移動機構やモータを駆動源とする送りネジ移動機構などが採用可能である。なお、塗布移動機構５０によって、塗布ノズル２０はｚ方向にも移動可能である。このため、塗布ノズル２０と塗布対象物１００の表面との間隔を、制御部３０によって調整できる。

音波発生装置６０は、音波振動子６１及び振動制御装置６２を備える。音波振動子６１は電気エネルギーを音波機械振動に変換する素子である。振動制御装置６２は、所定周波数で音波振動子６１を振動させるために、所定の駆動電圧を音波振動子６１に供給する。

図１に示した成膜装置１では、音波振動子６１で発生した音波振動が、音波振動子６１に接続された音波ホーン６５に伝達される。音波ホーン６５は伝達された音波振動を増幅し、音波ホーン６５の先端は音波の周波数で振動する。その結果、音波ホーン６５は、音波発生装置６０が生成する音波を塗布膜２００の表面に照射する。

支持台５に取り付けられたホーン移動機構６６によって、ステージ１０上における音波ホーン６５の位置は、塗布対象物１００の表面に沿ってｘ方向及びｙ方向に移動させられる。ホーン移動機構６６は、制御部３０によって制御される。ホーン移動機構６６には、例えばリニアモータ移動機構や送りネジ移動機構などが採用可能である。また、ホーン移動機構６６によって、音波ホーン６５はｚ方向にも移動可能である。このため、音波ホーン６５と塗布膜２００の表面との間隔を、制御部３０によって調整できる。なお、音波ホーン６５の位置を固定して、ステージ１０を移動させてもよい。

図１に示した成膜装置１を用いて形成される塗布膜２００は、塗布膜２００の表面に音波ＳＷが照射されることにより、膜厚が均一化される。これは、音圧によって塗布膜２００の表面に形成された凸部が平坦化されるため、及び、音波エネルギーが塗布膜２００に吸収されることにより塗布膜２００が発熱し、塗布膜２００の粘度が低下するためである。音波ＳＷの周波数や強度は、塗布材料２１０の種類に応じて選択される。

図３に、図１に示した成膜装置１を用いて塗布膜２００を形成する方法の例を示す。

図３のステップＳ１において、ギャップ調整が行われる。具体的には、図示を省略する高さセンサが塗布対象物１００を載せたステージ１０上を移動し、塗布対象物１００の表面粗さについてのプロファイル、即ち、高さプロファイルが取得される。次いで、取得された高さプロファイルを用いて、塗布ノズル２０と塗布対象物１００の表面との垂直方向（ｚ方向）の距離（以下において、「ギャップ」という。）を設定値に合わすために、例えば設定値と高さプロファイルの平均値との差分が補正量として算出される。そして、算出された補正量だけ、塗布ノズル２０と塗布対象物１００の表面とのギャップが調整される。なお、塗布対象物１００毎のギャップのばらつきが小さい場合には、ギャップ調整は初回のみ行われ、その後は省略される。

ステップＳ２において、回転機構４０によってステージ１０を回転させながら、塗布移動機構５０によって塗布ノズル２０を塗布対象物１００の表面に沿ってステージ１０の回転中心部から外縁部に向けて直線的に移動させる。このとき、塗布ノズル２０は、移動しながら塗布材料２１０を連続して塗布対象物１００の表面に吐出し、塗布対象物１００の表面上に塗布材料２１０を塗布する（スパイラル塗布）。これにより、塗布対象物１００の表面上に塗布膜２００形成される。

ステップＳ３において、塗布膜２００の仮乾燥が行われる。仮乾燥では、塗布対象物１００上の塗布膜２００の流動性を抑制するために、ステージ１０が所定速度で所定時間回転し、塗布膜２００の乾燥が促進される。特に、塗布膜２００の外縁部分の乾燥が促進され、塗布膜２００の拡がりが抑止される。なお、塗布膜２００の流動性が問題にならない場合には、仮乾燥の工程を省略することも可能である。塗布対象物１００に塗布材料２１０を塗布した後に仮乾燥を行うことによって、塗布膜２００がある程度乾燥して塗布膜２００の流動性が抑制される。このため、その後に実施される膜厚平坦化処理において塗布対象物１００の周辺部に発生する膜形状の変化を抑制できる。

ステップＳ４において、塗布膜２００の表面に音波ＳＷを照射することにより、塗布膜２００の厚膜平坦化処理を行う。具体的には、音波ホーン６５が、ステージ１０上の塗布対象物１００の全面に亘って移動する。このとき、音波ホーン６５は移動しながら音波ＳＷを連続して塗布対象物１００上の塗布膜２００に照射する。その結果、塗布膜２００の表面に形成された凸部が音圧によって平坦化され、更に、音波エネルギーによって塗布膜２００の粘度が低下して、塗布膜２００の表面が平坦化される。その結果、図４（ａ）に示す開始点むらＡ、塗布ピッチむらＢ、周辺部のクラウンＣが平坦化され、図４（ｂ）に示すように平坦な塗布膜２００が得られる。

なお、制御部３０は、音波ＳＷのエネルギーが塗布膜２００表面の凸部を平坦化し、塗布膜２００の表層の粘度を低下させる量であるように、音波ホーン６５の振動を制御する。音波ホーン６５の振動の調整は、振動制御装置６２を制御することによって行われる。

上記では、塗布対象物１００の表面の全面に塗布材料２１０を塗布した後に、塗布膜２００の表面に音波ＳＷを照射する例を説明した。しかし、塗布材料２１０を塗布対象物１００の表面に塗布しながら、塗布膜２００の表面に音波ＳＷを照射してもよい。具体的には、塗布材料２１０を塗布対象物１００の表面に吐出する塗布ノズル２０に続けて音波ホーン６５を移動させる。塗布対象物１００の表面に形成された直後の塗布膜２００の表面に音波ＳＷが照射されることにより、塗布膜２００の表面が平坦化される。

第１の実施形態に係る成膜装置１を含む図５に示す成膜システム５００を用いて、塗布対象物１００であるウェハ上に、塗布膜２００としてフォトレジスト膜を形成する方法を、図６に示したフローチャートを参照して説明する。

ステップＳ１１において、洗浄や前処理が終わったウェハが成膜システム５００のインターフェース装置５０１にセットされて、ウェハの投入が成膜システム５００に受け付けられる。次いで、ステップＳ１２において、ウェハがチルプレート５０２に搬送されて、チルプレート５０２上でウェハが所定時間冷却される。

所定時間経過後、ウェハはチルプレート５０２から取り出されて成膜装置１に搬送される。ステップＳ１３において、成膜装置１によってウェハ上にフォトレジスト膜の材料が塗布されてフォトレジスト膜が形成され、その後、フォトレジスト膜の膜厚平坦化処理が行われる。ステップＳ１３におけるフォトレジスト膜の塗布及び膜厚平坦化処理は、図３を参照して説明した方法で行われる。

その後、ウェハは搬送装置５０３により順次搬送され、ステップＳ１４においてウェハはベーク装置５０４により加熱されてウェハ上に形成されたフォトレジスト膜が乾燥され、ステップＳ１５においてウェハがチルプレート５０２で冷却され、ステップＳ１６においてウェハ上のフォトレジスト膜は露光装置５０５により露光される。

更に、ステップＳ１７においてウェハは再びチルプレート５０２で冷却され、ステップＳ１８においてウェハ上のフォトレジスト膜が現像装置５０６により現像されてから洗浄処理される。その後、ステップＳ１９においてウェハは搬送装置５０３によりインターフェース装置５０１に戻されて成膜システム５００から払い出され、処理が終了する。

以上に説明したように、図１に示した成膜装置１によれば、塗布膜２００の表面に音波ＳＷを照射することにより、塗布ピッチむらが解消されて、塗布膜２００の表面を平坦化できる。また、塗布対象物１００の中心部に音波ＳＷを照射することにより、開始点むらを解消できる。

また、既に説明したように、塗布膜２００の周辺部では乾燥速度が速いために、塗布膜２００の周辺部に凸形状（クラウン）が発生する傾向がある。図７（ａ）〜図７（ｃ）に、溶質と溶媒を含む塗布材料を塗布対象物１００の表面に塗布して形成される塗布膜２００に、クラウンが発生する様子を示す。

塗布対象物１００の表面に塗布材料が塗布された直後の塗布膜２００の形状は、図７（ａ）に示す形状になる。例えば、有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）のインクを塗布材料として、塗布対象物１００であるガラス基板上に塗布する場合には、塗布材料の粘度の調整や塗布対象物１００の表面の濡れ性の制御を行うことにより、塗布膜２００の形状は図７（ａ）に示したようになる。

塗布対象物１００上で塗布膜２００の乾燥が始まると、図７（ｂ）に示すように、塗布膜２００の表面から溶媒が外気中に拡散して蒸気層Ｇが形成されるとともに、塗布膜２００の内部では矢印で示した対流が発生する。このとき、塗布膜２００の周辺部は中央部よりも表面積が広く、且つ、周辺部近傍における雰囲気中の溶媒濃度が中央部よりも薄い。このため、塗布膜２００の周辺部から優先的に乾燥が進行することになる。その結果、周辺部は蒸発が速いがゆえに表面張力が上昇し、塗布膜２００を引っ張るような作用が働く。このため、図７ （ｃ）に示すように、塗布膜２００全体としては、周辺部が盛り上がった凹部形状になる。塗布膜２００中の溶媒の揮発性が高く、乾燥速度が速すぎる場合は、図７ （ｃ）に示す形状で乾燥が終了するので、塗布膜２００は凹形状の固化物になり、周辺部に凸形状のクラウンＣが発生する。

図１に示した成膜装置１によれば、塗布膜２００の周辺部に音波ＳＷを照射することにより、塗布膜２００の周辺部に形成されるクラウンを平坦化できる。

したがって、第１の実施形態に係る成膜装置１によれば、スパイラル塗布法を採用することにより塗布材料２１０の使用効率を向上させつつ、塗布対象物１００上に形成された塗布膜２００の膜厚の均一性の低下を抑制できる成膜装置、成膜方法、及び上記の成膜装置や成膜方法を用いて製造される膜厚の均一性の低下が抑制された電子デバイスを提供することができる。

また、スピンコート法により塗布膜２００を形成する場合には、塗布中に塗布対象物１００の側面や裏面に、飛散或いはミスト化して回り込んだ塗布材料２１０が付着してしまう。このため、塗布工程の後に、塗布対象物１００の側面や裏面に付着した塗布材料２１０をシンナーで除去するエッジカット及びバックリンスと呼ばれる工程が必要となる。これらの工程において大量のシンナーを使用するため、環境負荷が大きいという問題があった。しかし、図１に示した成膜装置１によれば、エッジカットやバックリンスなどの工程が不要であり、シンナー使用量を大幅に削減できる。

＜変形例＞
図８に第１の実施形態の変形例に係る成膜装置１を示す。図８に示した成膜装置１では、音波発生装置６０の音波振動子６１が塗布ノズル２０に取り付けられている。つまり、音波発生装置６０が塗布ノズル２０を振動させ、塗布ノズル２０から塗布膜２００の表面に音波ＳＷが照射される。音波ホーン６５が不要になることにより、成膜装置１を小型化できる。

図８に示した成膜装置１では、例えば、塗布対象物１００の全面に塗布材料２１０を塗布した後に、ステージ１０上で塗布ノズル２０を移動させながら、塗布ノズル２０から塗布膜２００の表面に音波ＳＷを照射する。

或いは、塗布ノズル２０から塗布対象物１００の表面に塗布材料２１０を供給しながら、塗布ノズル２０から塗布膜２００の表面に音波ＳＷを照射してもよい。つまり、塗布対象物１００上に供給された直後の塗布材料２１０を平坦化しながら、塗布対象物１００の表面に塗布膜２００を形成できる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る成膜装置１は、図９に示すように、塗布対象物１００上の塗布膜２００の表面に、塗布材料２１０を溶解する溶媒の蒸気（以下において、「溶媒蒸気」という。）を吹き付ける蒸気吹付装置７０を更に備える点が、図１に示した成膜装置１と異なる。その他の構成については、図１に示す第１の実施形態と同様である。

蒸気吹付装置７０は、塗布膜２００の表面に溶媒蒸気を吹き出す吹付部７１と、吹付部７１に溶媒蒸気を供給する溶媒蒸気供給部７００を有する。

溶媒蒸気供給部７００は、溶媒蒸気を発生させる溶媒蒸気発生部７１０と、溶媒蒸気発生部７１０から吹付部７１に溶媒蒸気を搬送するための搬送流路である蒸気搬送管７２０と、溶媒蒸気発生部７１０で発生した溶媒蒸気を吹付部７１に搬送するための搬送気体を溶媒蒸気発生部７１０に供給する搬送気体供給部７３０と、搬送気体供給部７３０から溶媒蒸気発生部７１０に供給される搬送気体の流路である気体供給管７４０とを有する。

溶媒蒸気発生部７１０は、溶媒７２を貯留する溶媒タンク７１１と、溶媒タンク７１１内の溶媒７２を加熱する溶媒ヒータ７１２と、溶媒タンク７１１内の溶媒蒸気の温度を測定する溶媒温度センサ７１３とを備える。溶媒ヒータ７１２及び溶媒温度センサ７１３は制御部３０に電気的に接続されている。制御部３０は、溶媒温度センサ７１３により測定された溶媒蒸気の温度に基づいて、溶媒タンク７１１内の溶媒７２を蒸気化させるように溶媒ヒータ７１２の温度を調整する。

蒸気搬送管７２０は、溶媒蒸気発生部７１０から吹付部７１に溶媒蒸気を搬送するための搬送流路である。蒸気搬送管７２０としては、例えばチューブやパイプなどが用いられる。この蒸気搬送管７２０には、蒸気搬送管７２０を加熱する搬送管ヒータ７２１が設置されている。搬送管ヒータ７２１としては、例えば蒸気搬送管７２０の外周面に巻かれるシート状のヒータなどが採用可能である。搬送管ヒータ７２１は制御部３０に電気的に接続されており、蒸気搬送管７２０の温度が溶媒７２の露点温度より高くなるように制御部３０により蒸気搬送管７２０の温度が調整される。

例えば蒸気搬送管７２０の温度が溶媒７２の露点温度より低い場合には、蒸気搬送管７２０内の搬送気体中の蒸気化した溶媒７２が結露し、所望の溶媒蒸気量を得ることが困難である。しかし、蒸気搬送管７２０の温度を搬送管ヒータ７２１によって調整することにより、蒸気搬送管７２０内の溶媒蒸気は結露しない温度範囲に維持される。

搬送気体供給部７３０は、搬送気体を貯留して溶媒蒸気発生部７１０に供給する。この搬送気体により、溶媒蒸気発生部７１０で発生した溶媒蒸気は吹付部７１に搬送されて吹き出される。搬送気体としては、例えば窒素などの不活性ガスや空気などが用いられる。

気体供給管７４０は、搬送気体供給部７３０から溶媒蒸気発生部７１０に搬送気体を供給するための供給流路である。気体供給管７４０としては、例えばチューブやパイプなどが用いられる。気体供給管７４０には、搬送気体の流量を調整する流量調整弁７４１が設置されている。流量調整弁７４１は制御部３０に電気的に接続されており、制御部３０による制御に応じて搬送気体供給部７３０からの搬送気体の流量が調整される。

吹付部７１は、溶媒蒸気発生部７１０から蒸気搬送管７２０を介して搬送された溶媒蒸気を吹き出す、例えばエアナイフ型の給気ユニットである。吹付部７１は、例えばスリット状の吹出口Ｈを有する箱状に形成されている。吹付部７１の側面には、吹付部７１を加熱する吹付部ヒータ７０１が設置されている。吹付部ヒータ７０１には、例えば吹付部７１の外周面に貼り付けられるシート状のヒータが採用可能である。吹付部ヒータ７０１は制御部３０に電気的に接続されており、吹付部７１の温度が溶媒７２の露点温度より高くなるように制御部３０によって吹付部７１の温度が調整される。

例えば、前述の蒸気搬送管７２０と同様に、吹付部７１の温度が溶媒７２の露点温度より低い場合には、搬送気体中の蒸気化した溶媒７２が結露し、所望の溶媒蒸気量を得ることが困難である。しかし、吹付部ヒータ７０１によって調整することにより、吹付部７１の温度が吹付部７１内の溶媒蒸気が結露しない温度範囲に維持される。

支持台５に取り付けられた給気移動機構７３によって、ステージ１０上における吹付部７１の位置は、塗布対象物１００の表面に沿ってｘ方向及びｙ方向に移動させられる。給気移動機構７３は、制御部３０によって制御される。給気移動機構７３には、例えばリニアモータ移動機構や送りネジ移動機構などが採用可能である。また、給気移動機構７３によって、吹付部７１はｚ方向にも移動可能である。このため、吹付部７１と塗布膜２００の表面との間隔を、制御部３０によって調整できる。なお、吹付部７１の位置を固定して、ステージ１０を移動させてもよい。

図９に示した成膜装置１では、図３のステップＳ４において膜厚平坦化処理を行う際に、例えば塗布膜２００の全面に音波ＳＷを照射した後、塗布膜２００の全面に溶媒蒸気を吹き付ける。

具体的には、吹付部７１がステージ１０上の塗布対象物１００の全面に亘って移動する。このとき、吹付部７１は、塗布膜２００の表面に沿って移動しながら溶媒蒸気を連続して塗布対象物１００上の塗布膜２００に吹き付け、塗布膜２００の表層を溶解する（再溶解）。なお、制御部３０は、溶媒蒸気の吹き付け量（供給量）を塗布膜２００の表層の粘度を低下させる量とするように制御する。この溶媒蒸気の吹き付け量の調整は、搬送気体の流量を流量調整弁７４１により調整したり、溶媒蒸気発生部７１０の温度設定を変更したり、或いはその両方をすることによって行われる。

上記では、塗布膜２００の全面に音波ＳＷを照射した後に、塗布膜２００の全面に溶媒蒸気を吹き付ける例を説明した。しかし、塗布膜２００の全面に溶媒蒸気を吹き付けた後に、塗布膜２００の全面に音波ＳＷを照射してもよい。或いは、音波ＳＷを照射すると同時に、塗布膜２００の表面に溶媒蒸気を吹き付けてもよい。つまり、塗布膜２００の表面に音波ＳＷを照射する工程と溶媒蒸気を吹き付ける工程の順序は任意である。

或いは、塗布材料２１０を塗布対象物１００の表面に塗布しながら、塗布膜２００の表面に溶媒蒸気を吹き付けてもよい。例えば、塗布材料２１０を塗布対象物１００の表面に吐出する塗布ノズル２０に続けて、塗布膜２００に溶媒蒸気を吹き付ける吹付部７１を移動させる。塗布対象物１００の表面に形成された直後の塗布膜２００の表面に溶媒蒸気を吹き付けることにより、塗布膜２００の表面が平坦化される。更に、塗布材料２１０を塗布対象物１００の表面に塗布しながら、塗布膜２００の表面に音波ＳＷを照射し、且つ溶媒蒸気を吹き付けてもよい。

また、塗布対象物１００の表面に塗布膜２００を形成する前に、塗布対象物１００の表面に溶媒蒸気を吹き付けてもよい。塗布対象物１００の表面に予め溶媒蒸気を吹き付けておくと、その後に塗布対象物１００の表面に形成される塗布膜２００の粘度が低くなる。その結果、塗布膜２００を平坦化することができる。

第２の実施形態に係る成膜装置１によれば、音波ＳＷを照射することによる平坦化とともに、溶媒蒸気を吹き付けることにより塗布膜２００を平坦化することができる。このため、塗布対象物１００上に形成された塗布膜２００の膜厚の均一性の低下を抑制できる成膜装置、成膜方法、及び上記の成膜装置や成膜方法を用いて製造される膜厚の均一性の低下が抑制された電子デバイスを提供することができる。他は、第１の実施形態と実質的に同様であり、重複した記載を省略する。

＜第１の変形例＞
図１０に第２の実施形態の第１の変形例に係る成膜装置１を示す。図９では、音波発生装置６０が生成する音波ＳＷを音波ホーン６５によって塗布膜２００の表面に照射する例を示した。しかし、図１０に示すように、音波発生装置６０の音波振動子６１が塗布ノズル２０に取り付けられ、塗布ノズル２０から塗布膜２００の表面に音波ＳＷが照射される構成にしてもよい。

図１０に示した成膜装置１を用いて、例えば、塗布対象物１００の全面に塗布材料２１０を塗布した後に、ステージ１０上で塗布ノズル２０を移動させながら、塗布ノズル２０から塗布膜２００の表面に音波ＳＷを照射してもよい。或いは、塗布ノズル２０から塗布対象物１００の表面に塗布材料２１０を供給しながら、塗布ノズル２０から塗布膜２００の表面に音波ＳＷを照射してもよい。

＜第２の変形例＞
図１１に第２の実施形態の第２の変形例に係る成膜装置１を示す。図１１に示した成膜装置１では、音波発生装置６０の音波振動子６１が吹付部７１に取り付けられている。つまり、音波発生装置６０が吹付部７１を振動させ、吹付部７１から塗布膜２００の表面に音波ＳＷが照射される。音波振動子６１を吹付部７１に取り付けることによって音波ホーン６５が不要になり、成膜装置１を小型化できる。

図１０に示した成膜装置１を用いて、例えば、塗布対象物１００の全面に塗布材料２１０を塗布した後に、ステージ１０上で吹付部７１を移動させながら、吹付部７１から塗布膜２００の表面に音波ＳＷを照射してもよい。

或いは、音波発生装置６０によって吹付部７１を振動させながら、吹付部７１から塗布膜２００の表面に塗布材料２１０を溶解する溶媒の蒸気を吹き付けてもよい。つまり、吹付部７１から塗布膜２００に溶媒蒸気を吹き付けながら、吹付部７１から塗布膜２００の表面に音波ＳＷを照射してもよい。

なお、図１０或いは図１１に示した成膜装置１を用いる成膜方法においても、既に述べたように、音波ＳＷによる塗布膜２００の表面の平坦化と、溶媒蒸気による塗布膜２００の表面の平坦化の順序は任意であり、これらの平坦化を同時に行ってもよい。更に、塗布材料２１０を塗布対象物１００の表面に塗布しながら、塗布膜２００の平坦化を行ってもよい。

（第３の実施形態）
図１２に示す第３の実施形態に係る成膜装置１は、塗布対象物１００上の塗布膜２００の形状の変位を検出する変位センサ８０を更に備える点が、図１に示した成膜装置１と異なる。その他の構成については、図１に示す第１の実施形態と同様である。

支持台５に取り付けられたセンサ移動機構８１によって、ステージ１０上における変位センサ８０の位置は、塗布対象物１００の表面に沿ってｘ方向及びｙ方向に移動させられる。センサ移動機構８１は、制御部３０によって制御される。センサ移動機構８１には、例えばリニアモータ移動機構や送りネジ移動機構などが採用可能である。なお、変位センサ８０の位置を固定して、ステージ１０を移動させてもよい。

図１２に示した成膜装置１では、例えば塗布対象物１００の表面の全面に塗布材料２１０を塗布して塗布膜２００を形成した後に、変位センサ８０によって塗布膜２００の形状の変位を検出する。変位センサ８０によって検出された塗布膜２００の形状の変位は、制御部３０に伝達される。制御部３０は、塗布膜２００の各領域の形状の変位に応じて、振動制御装置６２を制御する。即ち、各領域の膜厚に応じて、それぞれの領域に照射する音波ＳＷの振幅、周波数、音波ホーン６５と塗布膜２００間の距離、などの照射条件が調整される。具体的には、膜厚の厚い領域ほど、音波ＳＷの振幅を大きくしたり、音波ＳＷの周波数を高くしたり、音波ホーン６５と塗布膜２００間の距離を狭くしたりする。

例えば、図１３（ａ）に示すように、音波ホーン６５が一定速度で塗布膜２００の上方を平行移動する場合を考える。塗布膜２００表面の凸形状が顕著な領域では、音波振動子６１に供給される駆動電圧Ｖｄを大きくして音波ホーン６５の振幅を増大し、平坦化効果を増大させる。

図１３（ａ）に示した例では、周辺部のクラウンＣ、開始点むらＡ、塗布ピッチむらＢの順で凸部が高い。このため、周辺部のクラウンＣに音波ＳＷを照射する時の駆動電圧Ｖｄの大きさＶＣ、開始点むらＡに音波ＳＷを照射する時の駆動電圧Ｖｄの大きさＶＡ、塗布ピッチむらＢに音波ＳＷを照射する時の駆動電圧Ｖｄの大きさＶＢの間には、図１３（ｂ）に示すように、ＶＣ＞ＶＡ＞ＶＢの関係がある。

また、塗布膜２００表面の凸部の上方に音波ホーン６５を移動させ、駆動電圧Ｖｄは一定で、凸部が高いほど音波ＳＷの照射時間を長くしてもよい。また、凸部が高いほど、音波ホーン６５と塗布膜２００との距離を近づけて音波ＳＷの伝搬効率を上げることで塗布膜２００を平坦化してもよい。

また、塗布材料２１０に含有される有機溶媒や溶質である高分子材料が持つ構造的な周波数、或いはその高調波に、照射する音波ＳＷの周波数を合わせることにより、塗布膜２００での音波ＳＷの吸収が促進され流動性が向上する。

したがって、図１２に示した成膜装置１によれば、予め取得された塗布膜２００の膜厚分布に応じて、塗布膜２００に照射される音波ＳＷの特性などが調整される。これにより、塗布膜２００をより精密に平坦化できる。

また、塗布材料２１０を塗布対象物１００の表面に塗布しながら、変位センサ８０によって塗布膜２００の形状の変位を検出してもよい。例えば、塗布材料２１０を塗布対象物１００の表面に吐出する塗布ノズル２０に続けて変位センサ８０を移動させる。その結果、塗布対象物１００の表面に形成された直後の塗布膜２００の表面形状の変位を検出し、この検出結果に応じて、塗布膜２００の表面に音波ＳＷが照射され、塗布膜２００が平坦化される。

なお、音波ＳＷの照射による塗布膜２００の表面の１回目の平坦化が行われた後、変位センサ８０によって塗布膜２００の形状の変位を検出してもよい。これにより、１回目の平坦化処理で平坦化し切れなかった領域を検出し、この領域を平坦化することができる。

また、塗布対象物１００上に塗布膜２００を形成する前に、塗布対象物１００の表面の形状の変位、或いは塗布対象物１００を載せるステージ１０の表面の形状の変位を、変位センサ８０によって検出してもよい。具体的には、塗布膜２００が形成される前の塗布対象物１００の表面の形状の変位と、塗布対象物１００上に形成された塗布膜２００の表面との形状の変位を、それぞれ検出する。そして、塗布対象物１００の表面と塗布膜２００の表面との形状の変位の検出結果を比較して、塗布膜２００の平坦化する部分を抽出する。例えば、塗布対象物１００の表面で検出された凸部の高さ及び位置と、塗布膜２００の表面で検出された凸部の高さ及び位置が一致する場合、塗布対象物１００の表面の凸部は、塗布対象物１００の表面の凸部を単に反映したものである。この場合は、塗布膜２００の表面の凸部は平坦化する必要がないと判断される。これにより、塗布膜２００を形成する前の塗布対象物１００の表面が平坦ではない場合においても、塗布対象物１００の表面に沿って均一の膜厚で塗布膜２００を形成することができる。

第３の実施形態に係る成膜装置１によれば、塗布膜２００の表面形状の変位を検出して、塗布膜２００の膜厚の分布に応じた平坦化処理を実行したり、平坦化が必要な部分を選択的に平坦化できる。このため、塗布対象物１００上に形成された塗布膜２００の膜厚の均一性の低下を抑制できる成膜装置、成膜方法、及び上記の成膜装置や成膜方法を用いて製造される膜厚の均一性の低下が抑制された電子デバイスを提供することができる。他は、第１の実施形態と実質的に同様であり、重複した記載を省略する。

＜第１の変形例＞
図１４に第３の実施形態の第１の変形例に係る成膜装置１を示す。図１２では、音波発生装置６０が生成する音波を音波ホーン６５によって塗布膜２００の表面に照射する例を示した。しかし、図１４に示すように、音波発生装置６０の音波振動子６１が塗布ノズル２０に取り付けられ、塗布ノズル２０から塗布膜２００の表面に音波ＳＷが照射される構成にしてもよい。

＜第２の変形例＞
図１５に第３の実施形態の第２の変形例に係る成膜装置１を示す。図１５に示した成膜装置１は、蒸気吹付装置７０を更に備えることが図１２に示した成膜装置１と異なる。図１５に示した成膜装置１によれば、変位センサ８０によって塗布膜２００の形状の変位を検出しながら、音波ＳＷを照射することによる平坦化とともに、溶媒蒸気を吹き付けることにより塗布膜２００を平坦化することができる。

制御部３０は、塗布膜２００の各領域の形状の変位に応じて、蒸気吹付装置７０を制御する。即ち、各領域の膜厚に応じて、それぞれの領域に吹き付ける溶媒蒸気の供給量、温度、流量、吹付部７１と塗布膜２００間の距離、などの吹き付け条件が調整される。具体的には、膜厚の厚い領域ほど、溶媒蒸気の供給量や流量を大きくしたり、溶媒蒸気の温度を高くしたり、吹付部７１と塗布膜２００間の距離を狭くしたりする。

例えば、図１６（ａ）に示すように、吹付部７１が一定速度で塗布膜２００の上方を平行移動する場合を考える。塗布膜２００表面の凸形状が顕著な領域では、流量調整弁７４１の開度Ｑを上げて溶媒蒸気の供給量を増やし、平坦化効果を増大させる。

図１６（ａ）に示した例では、周辺部のクラウンＣ、開始点むらＡ、塗布ピッチむらＢの順で凸部が高い。このため、周辺部のクラウンＣに溶媒蒸気を吹き付ける時の流量調整弁７４１の開度Ｑの大きさＱＣ、開始点むらＡに溶媒蒸気を吹き付ける時の開度Ｑの大きさＱＡ、塗布ピッチむらＢに溶媒蒸気を吹き付ける時の開度Ｑの大きさＱＢの間には、図１６（ｂ）に示すように、ＱＣ＞ＱＡ＞ＱＢの関係がある。

また、最も凸部が高いクラウンＣにおいて平坦化効果を上げるために、吹付部７１がクラウンＣ上方を通過するときに、吹付部７１に設置された吹付部ヒータ７０１によって溶媒蒸気の温度を上げてもよい。

また、塗布膜２００表面の凸部の上方に吹付部７１を移動させ、凸部が大きい領域ほど溶媒蒸気の供給時間を長くしてもよい。また、局所的に大きな平坦化効果を得たい場合は、吹付部７１を塗布膜２００に近接させる。

したがって、図１５に示した成膜装置１によれば、取得された塗布膜２００の膜厚分布に応じて塗布膜２００に吹き付けられる溶媒蒸気の量の調整などが行われ、塗布膜２００をより精密に平坦化できる。

なお、図１７に示すように、音波発生装置６０の音波振動子６１が塗布ノズル２０に取り付けられ、塗布ノズル２０から塗布膜２００の表面に音波ＳＷが照射される構成にしてもよい。

或いは、図１８に示すように、音波発生装置６０の音波振動子６１が吹付部７１に取り付けられてもよい。図１８に示す成膜装置１では、音波発生装置６０が吹付部７１を振動させ、吹付部７１から塗布膜２００の表面に音波ＳＷが照射される。

なお、既に説明したように、図１５〜図１８に示した成膜装置１を用いる成膜方法においても、塗布膜２００の表面に音波ＳＷを照射する工程と溶媒蒸気を吹き付ける工程の順序は任意である。即ち、塗布膜２００の全面に音波ＳＷを照射した後に、塗布膜２００の全面に溶媒蒸気を吹き付けてもよい。或いは、塗布膜２００の全面に溶媒蒸気を吹き付けた後に、塗布膜２００の全面に音波ＳＷを照射してもよい。音波ＳＷを照射すると同時に塗布膜２００の表面に溶媒蒸気を吹き付けてもよい。

上記のようにいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…成膜装置、１０…ステージ、２０…塗布ノズル、３０…制御部、４０…回転機構、５０…塗布移動機構、６０…音波発生装置、６１…音波振動子、６２…振動制御装置、６５…音波ホーン、７０…蒸気吹付装置、７１…吹付部、８０…変位センサ、１００…塗布対象物、２００…塗布膜、２１０…塗布材料

Claims (10)

1. 塗布対象物を載せるステージと、
   前記塗布対象物の表面の法線方向を回転軸として前記ステージを回転する回転機構と、
   前記塗布対象物の表面に塗布材料を供給する塗布ノズルと、
   前記ステージ上における前記塗布ノズルの位置を前記塗布対象物の表面に沿って移動させる塗布移動機構と、
   前記回転機構と前記塗布移動機構を制御して、前記ステージを回転させると共に前記ステージの回転中心部と外縁部間で前記塗布ノズルの位置を移動させながら、前記塗布ノズルを制御して前記塗布対象物の表面に前記塗布材料を塗布させる制御部と、
   前記塗布対象物上に前記塗布材料を塗布して形成された塗布膜の表面に照射する音波を発生する音波発生装置と
   を備え、前記音波を前記塗布膜の表面に照射することを特徴とする成膜装置。
2. 前記音波発生装置が前記塗布ノズルを振動させ、前記塗布ノズルから前記塗布膜の表面に前記音波を照射することを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
3. 前記音波発生装置が生成する前記音波を前記塗布膜の表面に照射する音波ホーンを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
4. 前記塗布対象物又は前記塗布膜の表面に、前記塗布材料を溶解する溶媒の蒸気を吹き付ける蒸気吹付装置を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の成膜装置。
5. 前記音波発生装置が前記蒸気吹付装置の吹付部を振動させ、前記吹付部から前記塗布膜の表面に前記塗布材料を溶解する溶媒の蒸気を吹き付けることを特徴とする請求項４に記載の成膜装置。
6. 塗布対象物を載せたステージを前記塗布対象物の表面の法線方向を回転軸として回転させると共に前記ステージの回転中心部と外縁部間で塗布ノズルの位置を移動させながら、前記塗布ノズルから前記塗布対象物の表面に塗布材料を塗布するステップと、
   前記塗布対象物上に塗布後の前記塗布材料の表面に音波を照射するステップと
   を含むことを特徴とする成膜方法。
7. 前記塗布対象物上に前記塗布材料を塗布しながら前記音波の照射を行い、前記塗布対象物上に塗布された直後の前記塗布材料の表面に前記音波を照射することを特徴とする請求項６に記載の成膜方法。
8. 前記塗布対象物上に塗布された前記塗布材料の表面に、前記塗布材料を溶解する溶媒の蒸気を吹き付けるステップを更に含むことを特徴とする請求項６又は７に記載の成膜方法。
9. 前記塗布対象物上に前記塗布材料を塗布する前に、前記塗布対象物の表面に前記塗布材料を溶解する溶媒の蒸気を吹き付けるステップを更に含むことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の成膜方法。
10. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の成膜装置又は請求項６乃至９のいずれか１項に記載の成膜方法を用いて製造される電子デバイス。