JP2022041583A - 平坦化装置、平坦化方法、物品の製造方法及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1には、曲げたスーパーストレートを降下させることにより、外向きに広がって液滴を結合させる手法の記載がある。一方、平坦化装置ではスーパーストレートを基板側に向かって押し付けながら、基板上に塗布した液状有機材料の液滴を外向きに結合させることが、ガスのトラップを防ぎ且つ平坦化のスループットを向上するのに必要である。
そこで、本発明は、高い精度の平坦化膜を形成することが可能な平坦化装置を提供することを目的とする。
組成物を基板とモールドとで挟んだ状態で、前記モールドの前記組成物と接していない側の表面にガスを吹き付け、前記組成物の厚みのムラを矯正する膜厚矯正手段と、
前記基板上の組成物を硬化させて基板上に平坦な膜を生成する硬化手段と、
を有することを特徴とする。
本実施例の平坦化装置100は、スーパーストレート(平坦化のためのモールド)108を用いて基板上の組成物としての液状有機材料を成形して平坦化する成形装置から成る。ここでスーパーストレート108は液状有機材料(組成物)に接触して平坦化するためのモールドとして機能している。
ここでは、水平面をXY平面とし、鉛直方向をZ軸方向とするようにXYZ座標系が定義されている。
アライメントスコープ23は、基板ステージ104に設けられた基準マークと、スーパーストレート108に設けられたアライメントマークとを観察するための光学系及び撮像系を含む。但し、スーパーストレート108にアライメントマークが設けられていない場合には、アライメントスコープ23がなくてもよい。
供給部20は、アライメント棚14に支持される。供給部20は、基板102に未硬化の液状有機材料を吐出する吐出口(ノズル)を含むディスペンサで構成され、基板上に液状有機材料を供給(塗布)する。
また、供給部20における吐出口の数は、限定されるものではなく、1つ(シングルノズル)であってもよいし、100を超えてもよい(即ち、リニアノズルアレイでもよいし、複数のリニアノズルアレイを組み合わせてもよい)。
アライメントスコープ23によってスーパーストレート108と基板ステージ104との位置関係を求め、OAスコープ21によって基板ステージ104と基板102との位置関係を求める。それによりスーパーストレート108と基板102との相対的なアライメントを行うことができる。
制御部200は、コンピュータとしてのCPUやメモリなどを含み、制御部200はメモリに記憶されたコンピュータプログラムに基づき平坦化装置100全体の各種動作を実行させる制御手段として機能する。
なお、平坦化処理は、一般的には、ロット単位で、即ち、同一のロットに含まれる複数の基板のそれぞれに対して行われる。
図2(B)に示すように、内側ランド307aの高さはほぼ同じであるが、周辺ランド307bの高さは内側ランド307aの高さよりも低くしてある。
同様に、周辺リングゾーン303bは、保持されたスーパーストレート108の周辺または周辺に位置合わせする。周囲のリングゾーン303(303a、303b)にも同様に、圧力または真空を加えるためのチャネル308およびポート305がそれぞれ設けられている。
次いで、中央ゾーン301に近接する内側リングゾーン303aから真空の吸引力(V)を順次弱めて解放(停止)することによって、スーパーストレート108の撓みが、中央部分から半径方向外方に延びるようにする。
複数のリングゾーン303aから順次真空の吸引力が解除(停止)されると、中央ゾーン301を介して加えられる圧力Pは所望の値に維持される。圧力Pはまた、真空の吸引力が解放(停止)された内側リングゾーン303a内のチャネル308およびポート305を介してスーパーストレート108に印加されてもよい。
その後、スーパーストレート108の撓みは、最外周のリングゾーン303bを介して印加された真空の吸着力Vを維持したまま、全ての内側リングゾーン303aから真空が解除されるまで、半径方向外側に順次、さらに進む。各内側リングゾーン303aについては、真空が解除されると代わりに圧力Pが加えられる。
このように、図3(D)の状態では、スーパーストレート108の縁部は、基板102
の周囲に分配された液状有機材料124の最終的な拡散および合流のために、図中上方向に湾曲した状態のままである。
さらに、図3(E)において、それまで最外周のリングゾーン303bを通して加えられていた真空の吸着力Vは解放される。これによって、スーパーストレート108はスーパーストレートチャック118から完全に解放される。
第2に、スーパーストレート108をスーパーストレートチャック118から完全に解放することによって、スーパーストレートチャック118に起因するスーパーストレート108の過剰拘束が解消される。それによって、そのような過剰拘束に起因して生じ得る局所的な不均一な平坦化が低減される。
スーパーストレート108が解放された状態で、光源24から照射される光ビームを適用して、液状有機材料124を硬化させ、最終的な平坦化層を形成する。本実施例では、光ビームのサイズは、スーパーストレート108の直径を参照して調節または制御する。また光ビームは、所定の角度で基板に入射するように制御する。
図4は平坦化処理の課題を説明する図であり、例えば、図4(A)に示すように、スーパーストレート108の端部はスーパーストレートチャック118による下方方向への押し込み動作が少ない分、厚みが増しやすい。
中央部と周辺部の間にさらに複数の吹き出しノズルを設けても良い。
中央部の吹き出しノズル403には同様に配管402からガスを供給することが出来る。ガスを供給するタイミング、圧力は配管401と配管402で異ならせることができる。配管401にはセンサ408が配置される。同様に配管402にはセンサ409が配置される。これらのセンサは圧力センサと流量センサの一方または両方を用いることができ、高精度の圧力制御を可能にしている。
すなわち、図3(E)において、形成された液状有機材料124の液状の平坦化層114を生成後、液状有機材料124に光を照射して硬化させる前に、基板ステージ104をXY方向に移動させる。そして、図5(C)のように膜厚矯正機構400のZ方向下部に位置合わせする。
まず、基板102の上に供給部20から未硬化の液状有機材料124を吐出し塗布する(ステップS501)。
次に、図3(B)のように、スーパーストレート108の中央部を凸に変形させた状態でスーパーストレート108を液状有機材料124に向かって下げて、液状有機材料に接触させる(ステップS503)。
次に、スーパーストレート108と基板102で平坦化層114を挟んだ状態にしたまま、基板ステージ104を膜厚矯正機構400の下へ送り込む(ステップS506)。
別な手法としては、供給するガスの圧力またはセンサ408の流量が所定の流量まで増加したことを検出することで、組成物の厚みのムラの矯正状態を判断し、膜厚矯正完了と判断するようにしてもよい。
ここで、ステップS507、S508の処理は、モールドにガスを吹き付けて圧力を加え、組成物としての組成物の厚みのムラを矯正する膜厚矯正手段として機能している。なお、前述のように、ガスを吹き付ける、とは負圧のガスを供給するものを含む。
次に、基板ステージ104を動かし、光ビーム照射位置へ移動させ光ビームを、スーパーストレート108を介して照射し平坦化層114を硬化させる(ステップS510)。ここで、ステップS510の処理は、組成物を前記基板と前記モールドで挟んだ状態とした後に、前記基板上の組成物を硬化させて基板上に平坦な膜を生成する硬化手段として機能している。
以上が平坦化処理である。
なお、ステップS507とステップS508を組み合わせて、中央ノズルと周辺ノズルの両方からガスの供給を開始しても良いし、その逆でも良い。
平坦化層114の厚みのムラは再現性が高く、かつ同心円状のムラを有する場合が多い。従って事前の実験結果から、厚みのムラ特性に合わせた、同心円状の曲面を含む膜厚矯正機構430を作成する。
図8に示すように、実施例3では、膜厚矯正機構400または430の上部に光源450を組み合わせるとともに、膜厚矯正機構400または430に光透過性を持たせた点に特徴を有する。
平坦化層114の厚みムラを矯正後にUV光452にて平坦化層114を硬化する。これによって基板ステージ104の移動に必要な時間の節約が可能でスループットを向上することが出来る。
(物品の製造方法に係る実施形態)
物品としてのデバイス(半導体デバイス、磁気記憶媒体、液晶表示素子等)の製造方法について説明する。
かかる製造方法は、上記パターン形成工程の前または後に、基板を処理する工程を更に含む。
本実施例の平坦化装置や平坦化方法を用いた物品の製造方法は、従来に比べて、平坦化層の平坦度が高いので、物品の性能、品質、生産性及び生産コストの少なくとも1つにおいて有利である。
なお、本実施例における制御の一部または全部を上述した実施例の機能を実現するコンピュータプログラムをネットワーク又は各種記憶媒体を介して平坦化装置に供給するようにしてもよい。そしてその平坦化装置におけるコンピュータ(又はCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行するようにしてもよい。その場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することとなる。
401 配管
402 配管
403 中央部の吹き出しノズル
404 周辺部の吹き出しノズル
Claims (18)
- 組成物を基板とモールドとで挟んだ状態で、前記モールドの前記組成物と接していない側の表面にガスを吹き付け、前記組成物の厚みのムラを矯正する膜厚矯正手段と、
前記基板上の組成物を硬化させて基板上に平坦な膜を生成する硬化手段と、
を有することを特徴とする平坦化装置。 - 前記膜厚矯正手段は、前記モールドを保持するモールド保持部に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の平坦化装置。
- 前記モールドの中央部を圧力によりを凸状に変形させる変形手段と、を有することを特徴とする請求項1に記載の平坦化装置。
- 前記変形手段によって前記モールドの中央部を圧力により基板に向けて凸状に変形させた状態で、前記基板上に塗布した組成物に接触させた後、前記組成物を前記基板の面に沿って広げて、前記組成物を前記基板と前記モールドとで挟んだ状態とする制御手段を有することを特徴とする請求項3に記載の平坦化装置。
- 前記膜厚矯正手段は、前記組成物の厚みのムラに応じて前記モールドの前記表面に対して吹き付けるガスの供給を調整することを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の平坦化装置。
- 前記膜厚矯正手段は、前記組成物の厚みのムラを内側から外側に向かって順に矯正することを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の平坦化装置。
- 前記膜厚矯正手段は、複数のガス供給口を有し、当該複数のガス供給口から前記表面にガスを吹き付けることを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載の平坦化装置。
- 前記複数のガス供給口が設けられている面は平面であることを特徴とする請求項7に記載の平坦化装置。
- 前記複数のガス供給口が設けられている面は曲面を有することを特徴とする請求項7に記載の平坦化装置。
- 前記曲面は同心円状の曲面を含むことを特徴とする請求項9に記載の平坦化装置。
- 前記膜厚矯正手段は、前記組成物の塗布量に応じて前記モールドの前記表面に対して吹き付けるガスの圧力を変更することを特徴とする請求項1~10のいずれか1項に記載の平坦化装置。
- 前記膜厚矯正手段は、吹き付けるガスの圧力または流量を検出することによって前記組成物の厚みのムラの矯正状態を判断することを特徴とする請求項1~1のいずれか1項に記載の平坦化装置。
- 前記組成物を基板と前記モールドとで挟んだ後の前記モールドの前記表面の形状に関する情報を取得する取得部を有し、前記取得部により取得された前記モールドの前記表面の形状に関する情報に基づき、前記膜厚矯正手段は前記モールドに加える前記ガスの圧力を制御することを特徴とする請求項1~12のいずれか1項に記載の平坦化装置。
- 前記膜厚矯正手段は前記モールドの裏面に吹き付ける前記ガスの圧力を印可する場所と印可するガスの圧力と前記圧力を印可する時間と印可する場所の順番の少なくとも1つを制御することを特徴とする請求項1~13のいずれか1項に記載の平坦化装置。
- 前記組成物は液状有機材料を含むことを特徴とする請求項1~14のいずれか1項に記載の平坦化装置。
- 組成物を平坦化するためのモールドを保持するモールド保持部を有する平坦化装置を制御する平坦化方法において、
前記組成物を前記基板と前記モールドとで挟んだ状態とする工程と、
前記組成物を前記基板と前記モールドとで挟んだ状態とした後、前記モールドの前記組成物と接していない表面にガスを吹き付け、前記組成物の厚みのムラを矯正する膜厚矯正工程と、を有することを特徴とする平坦化方法。 - 請求項1~15のいずれか1項に記載の前記平坦化装置を用いて基板を平坦化する平坦化工程と、
前記平坦化工程で平坦化された基板にパターンを形成するパターン形成工程と、
前記パターン形成工程によりパターンが形成された前記基板を現像する現像工程と、を含むことを特徴とする物品の製造方法。 - 請求項1~15のいずれか1項に記載の前記平坦化装置の各手段をコンピュータにより制御するためのコンピュータプログラム。
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