JP3502066B2 - 薄膜形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面状態が異なる
領域を形成した基材の表面状態が異なる領域内に、薄膜
材料を塗布することで均一な薄膜を形成する薄膜形成方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】フッ素化合物系の材料からなる基材上
に、薄膜材料を塗布する場合、コロナ放電処理によって
基材の表面状態を変化させ、基材表面と薄膜材料との濡
れ性および接着性を向上させるようにしている。例え
ば、中央部に円形の開口部を設けたカバーを用意し、こ
のカバーを基材上に配置した状態でコロナ放電処理を行
うことで、開口部に露出した基材中央部のみに表面処理
を行うことができる。

【０００３】このように表面状態を変化させた後、基材
上に薄膜材料を滴下し、基材を回転させれば、表面処理
を施され濡れ性が向上した中央部の領域にのみ薄膜が形
成され、周辺部の表面処理が施されていない領域は、基
材表面によって薄膜材料がはじかれて薄膜が形成されな
い。このような方法により、所望とする領域にのみ薄膜
を形成することが可能となり、塗布する薄膜材料の量を
削減することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように、薄膜を形成したい領域にのみ表面処理を施して
薄膜材料を塗布する方法を用いた場合、つぎに示すよう
な問題があった。まず、表面処理を施していない濡れ性
の低い領域に残った薄膜材料が、回転を停止した後で表
面処理を施した領域に戻ってきてしまい、表面処理を施
した領域の周縁部の膜厚が厚くなってしまうという問題
があった。また、表面処理を施さない領域においても、
基材材料に対する薄膜材料の濡れ性がそれほど低くない
場合は、薄膜材料が部分的に残ってしまう、という問題
があった。

【０００５】上記問題について説明する。従来では、ま
ず、図６（ａ）の平面図および図６（ｂ）の断面図に示
すように、合成樹脂フィルムからなる円形の基材２０の
中央部所定領域に表面処理を施した領域２１を形成す
る。この後、スピンコータによって薄膜材料を塗布する
と、図６（ｃ）に示すように、表面処理を施された領域
２１上に薄膜２２が形成される。スピンコータにより回
転塗布して薄膜２２を形成した直後は、遠心力によって
薄膜材料が表面処理を施した領域２１の外部まで広が
り、薄膜２２の周縁部２２ａが、領域２１外部にまで存
在している。

【０００６】この後、所定の時間、基材２０を回転せず
に放置すると、溶剤分が残っており流動性を保持してい
る薄膜２２の周縁部２２ａは、領域２１外部よりはじか
れて領域２１内部に戻される。この結果、図６（ｄ）に
示すように、薄膜２２は、領域２１内に収まるように形
成されるが、盛り上がった状態の周縁部２２ｂが薄膜２
２に形成されてしまう。また、基材２０と薄膜材料との
濡れ性がそれほど低くない場合や、薄膜材料の粘性が高
い場合、図７に示すように、基材２０上において、表面
処理を施されていない領域２３上にも、少量の薄膜材料
がはじかれずに液滴２４として残ってしまう。

【０００７】本発明は、以上のような問題点を解消する
ためになされたものであり、膜厚ムラのない平坦な薄膜
を所望の領域に形成できるようにすることを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の薄膜形成方法
は、基材の主表面の表面状態を液状の薄膜材料に対する
濡れ性が向上した表面処理状態とする表面処理工程と、
この表面処理工程の後、基材の主表面に薄膜材料を塗布
する塗布工程と、表面処理状態とした表面処理領域に内
接する円の中心を回転中心として基材を回転させた状態
で、円の内側の所定箇所に薄膜材料が溶解する溶剤を射
出し、この射出した箇所より外側の基材表面に存在する
薄膜材料を溶剤に溶解させて基材表面より除去する周辺
リンス処理工程とを備えたものである。この発明によれ
ば、溶剤を射出した箇所より内側の基材表面に、薄膜材
料の薄膜が形成される。

【０００９】本発明の薄膜形成方法は、基材の主表面の
表面状態を液状の薄膜材料に対する濡れ性が向上した表
面処理状態とする表面処理工程と、この表面処理工程の
後、基材の主表面に所定量の薄膜材料を滴下する材料供
給工程と、この材料供給工程の後、基材の主表面に滴下
された薄膜材料を基材の主表面全域に展開することで、
基材の主表面に薄膜材料からなる薄膜が形成された状態
とする塗布工程と、表面処理状態とした表面処理領域に
内接する円の中心を回転中心として基材を回転させた状
態で、円の内側の所定箇所に薄膜材料が溶解する溶剤を
射出し、この射出した箇所より外側の基材表面に存在す
る薄膜材料を溶剤に溶解させて基材表面より除去する周
辺リンス処理工程とを備えたものである。この発明によ
れば、溶剤を射出した箇所より内側の基材表面に、薄膜
材料の薄膜が形成される。

【００１０】上記発明において、周辺リンス処理工程
は、材料供給工程の後で開始し、塗布工程が終了するま
で行う。また、周辺リンス処理工程は、塗布工程が終了
した後で行う。前述した発明において、表面処理工程で
は、基材主表面の所定の一領域のみを表面処理状態とす
る。また、表面処理領域は、基材主表面の所定の一領域
のみである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を参照して説明する。以下の実施の形態では、合成
樹脂フィルムからなるシート状の基材上に形成された薄
膜をシリコンなどの基板上に転写する転写法において、
上記基材上に塗布により薄膜を形成する場合を例にして
説明する。

【００１２】図１は、本発明の実施の形態における薄膜
形成方法を説明する説明図である。まず、図１（ａ）の
平面図に示すように、膜厚２００μｍ程度のＰＴＦＥ
(ポリテトラフルオロエチレン)シートを、直径２００ｍ
ｍ程度の円形に切り出すことで形成した基材１の中央部
に、コロナ放電処理などの表面処理によって薄膜材料と
の接着力や濡れ性を向上させた領域（表面処理領域）２
を形成する。

【００１３】つぎに、図１（ｂ）の斜視図に示すよう
に、基材１上の中央部に薄膜材料３を滴下し、基材１を
回転させることで滴下した薄膜材料３を基材１上に展開
する。このときの回転数は、例えば１０００ｒｐｍであ
る。また、薄膜材料３は、有機ＳＯＧ(スピン・オン・
グラス)である。薄膜材料３として、無機ＳＯＧを用い
るようにしても良い。

【００１４】所定量の薄膜材料３を基材１上に滴下した
後、基材１を回転させると、回転初期には、図１（ｂ）
に示すように、回転する基材１上において、薄膜材料３
が展開して表面処理を施された領域２を超えて広がって
いく。この後、基材１の回転を継続すると、領域２を越
えて広がった薄膜材料３は基材１より飛散していく。こ
の結果、基材１の回転を継続していくと、領域２上に所
定量の薄膜材料３が残り、所定膜厚の薄膜３ａが形成さ
れる。

【００１５】本実施の形態では、以上のようにして基材
１上に薄膜を形成する過程で、基材１を回転させなが
ら、リンス機構４のノズル先端より、薄膜材料３が溶解
する溶剤５を吐出し、領域２の周縁部より外側の領域の
基材１上に溶剤５を供給する。例えば、基材１上に薄膜
材料３を所定量滴下し、この後基材１を回転させ、滴下
した薄膜材料３が基材１上に展開した後、リンス機構４
のノズル先端を領域２内側の領域２周縁部に配置し、こ
こに溶剤５を吐出して供給する。

【００１６】前述したように、薄膜材料３を供給してか
ら基材１を回転すると、図１（ｃ）の断面図に示すよう
に、基材１上の領域２を少し越えた領域にかけて、薄膜
材料３からなる薄膜３ａが形成される。なお、領域２よ
り外側は、表面処理が施されておらず、薄膜材料３に対
する濡れ性が悪い状態となっている。このため、薄膜３
ａの周縁部７は、薄膜材料３が基材１の外周部に向かっ
て広がりにくい状態となっており、薄膜材料３の粘性や
回転数の条件によっては、薄膜３ａの周縁部７は、内側
の領域より盛り上がる場合もある。

【００１７】このように、基材１を回転することで薄膜
３ａが形成されたところで、リンス機構４のノズル先端
を領域２内側の領域２周縁部に配置し、ここに溶剤５を
吐出して供給すると、溶剤５は、吐出領域より外側の薄
膜３ａおよび薄膜材料を溶解し、基材１の回転による遠
心力で基材１外部へ放出される。この結果、基材１上に
おいては、溶剤５を吐出した領域より外側に存在する薄
膜材料は除去される。以降では、この除去動作を周辺リ
ンス処理と呼ぶ。

【００１８】ここで、溶剤５を射出（吐出）する位置に
ついて説明する。溶剤５を吐出する位置は、表面処理を
施した領域２の内側にする。このときの位置関係は、図
１（ｄ）の平面図に示すように、リンス機構４のノズル
先端部が、領域２の内側で、領域２の周縁部に近くなる
ようにする。この位置関係とされたリンス機構４のノズ
ル先端から吐出された溶剤５は、基材１の回転によって
外側へ広がる。この結果、周辺リンス処理によって薄膜
材料が除去される除去領域８は、表面処理を施された領
域２の外周９を含む。従って、周辺リンス処理を行った
後の薄膜形成領域は、基材１から除去領域８を除いた領
域となる。

【００１９】図２（ａ）は、薄膜材料を滴下してから基
材１を回転させている状態で、周辺リンス処理を行って
いる状態を示す斜視図である。図２（ａ）に示すよう
に、基材１上において、薄膜３ａは、表面処理を施され
た領域２の内側に形成される。図２（ｂ）は、図２
（ａ）のｂ−ｂ断面を示す断面図である。図２（ｂ）に
示すように、リンス機構４のノズル先端位置、すなわ
ち、溶剤５の射出位置を、領域２内にとっている。この
ため、回転している基材１上では、溶剤５は射出位置よ
り外側に流れていく。この結果、表面処理を施された領
域２の外周９近傍に存在した薄膜材料は除去される。

【００２０】従って、本実施の形態によれば、表面処理
を施されていない領域６に、薄膜材料が付着して部分的
に膜を形成することがない。また、図１（ｃ）に示し
た、盛り上がっている周縁部７も除去されて存在しな
い。また、スピン塗布後の薄膜材料３のはね返りもな
く、均一な膜厚の薄膜３ａが形成される。このようにし
て基材１上に薄膜３ａを形成したら、以下に説明するよ
うに、薄膜３ａを他の基板に転写する。

【００２１】まず、図３（ａ）の斜視図に示すように、
基材１の薄膜３ａが形成された面に、直径１５０ｍｍの
半導体基板１２の表面を対向させて熱圧着する。熱圧着
している状態のときのｂ−ｂ断面図を図３（ｂ）に示
す。この状態では、図３（ｂ）に示すように、薄膜３ａ
の表面が半導体基板１２の表面に当接した状態となって
いる。この後、薄膜３ａより基材１を剥離することによ
り、図４（ａ）の平面図に示すように、薄膜３ａが半導
体基板１２上に転写される。このときのｂ−ｂ断面図を
図４（ｂ）に示す。図４（ｂ）に示すように、半導体基
板１２上に、薄膜３ａが形成された状態となる。

【００２２】ところで、上記実施の形態では、表面処理
を施す領域を、基材上の回転塗布時の回転中心を中心と
した円形の領域とした。しかしながら、上記実施の形態
の薄膜形成方法は、表面処理を施す領域が円形以外の場
合であっても適用できる。例えば、図５に示すように、
基材１７上において、領域１６に示すような領域が、表
面処理がなされている場合であっても、領域１６内に収
まる円形の領域１５以外の領域を、前述した周辺リンス
処理の領域とすれば良い。

【００２３】また、前述した実施の形態では、薄膜材料
を基材に塗布するときに、周辺リンス処理を、薄膜材料
を回転している基材上に展開している途中で行うように
したが、これに限るものではない。例えば、薄膜材料を
基材上に滴下した後、基材を回転し始めると同時に、周
辺リンス処理を開始するようにしても良い。また、従来
のようにして、表面状態を変化させた領域に薄膜を形成
して回転を一旦停止した後、周辺リンス処理を開始する
ようにしても良い。膜厚ムラや、表面状態を変化させた
領域外に形成された液滴を、周辺リンス処理により除去
することが可能となる。

【００２４】また、前述した実施の形態では、基材上に
スピンコート（回転塗布）法により薄膜を形成するよう
にしたが、これに限るものではない。例えば、まず、所
定の領域の表面状態を変化させた基材を用意し、この基
材上にロールコータ方式やスキャン塗布方式で薄膜材料
を塗布する。この後、上記所定の領域の中心を回転中心
として基材を回転させた状態で、上記所定領域の内側に
収まる円より外側の領域に周辺リンス処理を行えば、前
述した実施の形態と同様に薄膜が形成できる。

【００２５】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、薄膜材料の使用量を低減するだけでなく、より均一
な膜厚の薄膜が形成できるようになる。従来技術によれ
ば、図６に示したように表面処理を部分的に施すこと
で、塗布時の薄膜材料の削減を図るようにしていたが、
形成した薄膜にムラがあるなどの問題があった。

【００２６】しかしながら、上記実施の形態によれば、
所望の領域に表面処理を施し、この領域内の所望の領域
に周辺リンス処理を施すことで、膜を形成したい領域以
外に存在する薄膜材料を溶剤で溶解し除去するようにし
たので、薄膜材料のはね返りを防ぎ、より均一な膜厚の
薄膜を形成することができるようになる。また、表面処
理を施していない表面との濡れ性があまり低くないよう
な薄膜材料や、粘性が高い薄膜材料などに対しても、表
面処理を施していない表面上に液滴がはじかれずに残っ
てしまうことなく、完全に除去することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
周辺リンス処理を行うことで、周辺リンス処理による溶
剤を射出した箇所より内側の基材表面に、薄膜材料の薄
膜が形成されるので、膜厚ムラのない平坦な薄膜を所望
の領域に形成できるようになるというすぐれた効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態における薄膜形成方法を
説明するための工程を示す平面図（ａ），（ｄ），斜視
図（ｂ），および断面図（ｃ）である。

【図２】 図１に続く、実施の形態における薄膜形成方
法を説明するための工程を示す斜視図（ａ），および断
面図（ｂ）である。

【図３】 図２に続く、実施の形態における薄膜形成方
法を説明するための工程を示す斜視図（ａ），および断
面図（ｂ）である。

【図４】 図３に続く、実施の形態における薄膜形成方
法を説明するための工程を示す斜視図（ａ），および断
面図（ｂ）である。

【図５】 本発明の他の形態を説明する平面図である。

【図６】 従来よりある薄膜形成方法を説明するための
工程を示す平面図（ａ）と断面図（ｂ），（ｃ），
（ｄ）である。

【図７】 従来よりある薄膜形成方法における問題点を
説明するための平面図である。

【符号の説明】

１…基材、２…領域、３…薄膜材料、３ａ…薄膜、４…
リンス機構、５…溶剤、６…領域、７…周縁部、８…除
去領域、９…外周。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/316 Ｈ０１Ｌ 21/306 Ｄ (56)参考文献 特開2000−323471（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−315247（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−297947（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−83986（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−269657（ＪＰ，Ａ) 特開2001−298021（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/31 H01L 21/312 H01L 21/314 H01L 21/316 H01L 21/318 B05D 1/40 G03F 7/16 502 H01L 21/306

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基材の主表面の表面状態を液状の薄膜材
   料に対する濡れ性が向上した表面処理状態とする表面処
   理工程と、 この表面処理工程の後、前記基材の主表面に前記薄膜材
   料を塗布する塗布工程と、 前記表面処理状態とした表面処理領域に内接する円の中
   心を回転中心として前記基材を回転させた状態で、前記
   円の内側の所定箇所に前記薄膜材料が溶解する溶剤を射
   出し、この射出した箇所より外側の前記基材表面に存在
   する前記薄膜材料を前記溶剤に溶解させて前記基材表面
   より除去する周辺リンス処理工程とを備えたことを特徴
   とする薄膜形成方法。
2. 【請求項２】 基材の主表面の表面状態を液状の薄膜材
   料に対する濡れ性が向上した表面処理状態とする表面処
   理工程と、 この表面処理工程の後、前記基材の主表面に所定量の前
   記薄膜材料を滴下する材料供給工程と、 この材料供給工程の後、前記基材の主表面に滴下された
   薄膜材料を前記基材の主表面全域に展開することで、前
   記基材の主表面に前記薄膜材料からなる薄膜が形成され
   た状態とする塗布工程と、 前記表面処理状態とした表面処理領域に内接する円の中
   心を回転中心として前記基材を回転させた状態で、前記
   円の内側の所定箇所に前記薄膜材料が溶解する溶剤を射
   出し、この射出した箇所より外側の前記基材表面に存在
   する前記薄膜材料を前記溶剤に溶解させて前記基材表面
   より除去する周辺リンス処理工程とを備えたことを特徴
   とする薄膜形成方法。
3. 【請求項３】 請求項２記載の薄膜形成方法において、 前記周辺リンス処理工程は、前記材料供給工程の後で開
   始し、前記塗布工程が終了するまで行うことを特徴とす
   る薄膜形成方法。
4. 【請求項４】 請求項２記載の薄膜形成方法において、 前記周辺リンス処理工程は、前記塗布工程が終了した後
   で行うことを特徴とする薄膜形成方法。
5. 【請求項５】 請求項１〜４いずれか１項に記載の薄膜
   形成方法において、 前記表面処理工程では、前記基材主表面の所定の一領域
   のみを前記表面処理状態とすることを特徴とする薄膜形
   成方法。
6. 【請求項６】 請求項１〜４いずれか１項に記載の薄膜
   形成方法において、 前記表面処理領域は、前記基材主表面の所定の一領域の
   みであることを特徴とする薄膜形成方法。