WO2016204022A1 - 成膜方法及び成膜装置 - Google Patents

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WO2016204022A1
WO2016204022A1 PCT/JP2016/066895 JP2016066895W WO2016204022A1 WO 2016204022 A1 WO2016204022 A1 WO 2016204022A1 JP 2016066895 W JP2016066895 W JP 2016066895W WO 2016204022 A1 WO2016204022 A1 WO 2016204022A1
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substrate
mask member
temperature
film forming
film
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PCT/JP2016/066895
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裕子 加藤
貴浩 矢島
佳宏 遠山
信 青代
健介 清
高橋　明久
一也 齋藤
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株式会社アルバック
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/32—Processes for applying liquids or other fluent materials using means for protecting parts of a surface not to be coated, e.g. using stencils, resists
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/06—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to radiation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/12—Organic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation

Definitions

  • the present invention relates to a film forming method and a film forming apparatus for patterning a resin layer made of an energy beam curable resin.
  • Patent Document 1 describes a method in which a resin layer obtained by condensing a raw material gas containing an ultraviolet curable resin is formed on the surface of a substrate cooled to a predetermined temperature, and then the resin layer is cured by ultraviolet irradiation. Yes.
  • Patent Document 1 describes a method for forming a pattern of an ultraviolet curable resin layer by arranging a mask capable of shielding a non-film formation area on a substrate (see paragraph [Patent Document 1]). 0045]).
  • the source gas also adheres to the mask. For this reason, when the mask is cooled together with the substrate, the source gas is condensed on the mask, and the energy ray curable resin in the source gas is deposited on the mask by subsequent ultraviolet irradiation. If the deposition amount on the mask increases due to repetition of such a phenomenon, the shape accuracy of the opening pattern of the mask decreases or particles are generated to stabilize the resin layer having the desired film quality and pattern shape. There is a problem in that it is difficult to form.
  • an object of the present invention is to provide a film forming method and a film forming apparatus capable of stably forming a resin layer having a desired film quality and pattern shape.
  • a film forming method includes cooling a substrate to a first temperature or lower in a chamber maintained in a reduced-pressure atmosphere.
  • a source gas that contains an energy ray curable resin and can be liquefied below the first temperature is supplied from the gas supply unit to the surface of the substrate.
  • a mask member maintained at a second temperature higher than the first temperature and having a predetermined opening pattern is disposed to face the surface of the substrate. The surface of the substrate is irradiated with energy rays.
  • the source gas is condensed by contact with the substrate surface cooled to the first temperature or lower, thereby forming a liquid film containing an energy ray curable resin on the substrate surface.
  • the mask member disposed opposite to the surface of the substrate is maintained at a temperature (second temperature) at which the source gas can be evaporated.
  • the area to be shielded evaporates (revaporizes) by radiant heat from the mask member or a reduced-pressure atmosphere in the chamber.
  • the liquid film is patterned so as to correspond to the shape of the opening pattern.
  • a cured resin layer of the energy beam curable resin is formed on the substrate by irradiation with the energy beam.
  • the mask member is maintained at the second temperature, the source gas is prevented from condensing on the mask member, and therefore, the deposition of the energy ray curable resin in the source gas on the mask member is prevented.
  • The the shape accuracy of the opening pattern of the mask member can be maintained, and the generation of particles due to the falling off of the film deposition from the mask member can be prevented. Therefore, according to the film forming method, it is possible to stably form a resin layer having a desired film quality and pattern shape.
  • the method for maintaining the mask member at the second temperature is not particularly limited.
  • the mask member is heated to the second temperature by radiant heat or heat conduction from an appropriate heating source installed inside the chamber, or The mask member may be heated so as not to fall below the second temperature.
  • the mask member may be maintained at the second temperature by self-heating, such as by incorporating a heater in the mask member, or by configuring the mask member with a resistance heater.
  • the second temperature is near room temperature, the mutual relationship of the mask member is set so that the mask member does not come into contact with the substrate cooled to the first temperature. You may make it maintain to.
  • the arrangement of the mask member on the substrate surface may be before the liquid film of the energy ray curable resin is formed on the substrate surface, or after the liquid film is formed.
  • the distance of the mask member facing the substrate surface is not particularly limited. Typically, the mask member is disposed proximate to the substrate surface. In this case, the distance between the mask member and the substrate surface may be fixed or variable.
  • the source gas is supplied to the surface of the substrate to form a liquid film containing the energy ray curable resin on the surface of the substrate, and then the mask member is attached to the substrate. It may be close to the surface.
  • the source gas may be supplied to the surface of the substrate through the opening pattern after the mask member is disposed at a position separated from the surface of the substrate.
  • the mask member is moved away from the surface of the substrate by a first distance from a position separated from the surface of the substrate by the second distance shorter than the first distance. It may include moving to a position separated by a distance. Note that the second distance may be zero.
  • the film forming method further includes a step of heating the mask member to the second temperature by a heating source installed in the chamber before disposing the mask member to face the surface of the substrate.
  • a heating source installed in the chamber before disposing the mask member to face the surface of the substrate.
  • the gas supply unit may be configured by a shower head disposed inside the chamber and having the heating source, and the mask member may be heated by radiant heat or heat conduction from the shower head. .
  • the film forming method further includes a step of heating the mask member to the second temperature by a heating element included in the mask member before disposing the mask member so as to face the surface of the substrate. May be.
  • a film formation apparatus includes a chamber, a stage, a gas supply unit, a mask member, and an irradiation source.
  • the chamber is configured to be able to maintain a reduced pressure atmosphere.
  • the stage includes a support surface for supporting the substrate and a cooling source capable of cooling the support surface to a first temperature or lower, and is disposed inside the chamber.
  • the gas supply unit is arranged to face the stage, and is configured to be able to supply a source gas containing energy ray curable resin and liquefiable at a temperature equal to or lower than the first temperature to the substrate on the support surface. .
  • the mask member can maintain a second temperature higher than the first temperature, has a predetermined opening pattern, and is disposed to face the support surface.
  • the irradiation source is configured to be capable of irradiating an energy beam for curing the energy beam curable resin toward the support surface.
  • a resin layer having a desired film quality and pattern shape can be stably formed.
  • FIG. 1 It is sectional drawing which shows schematically the film-forming apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. It is a schematic plan view of the mask member in the said film-forming apparatus. It is a schematic sectional side view of the principal part of the film-forming apparatus which shows an example of the film-forming method concerning this embodiment. It is a schematic sectional side view of the principal part of the film-forming apparatus which shows an example of the film-forming method which concerns on a comparative example. It is a schematic sectional side view of the principal part of the film-forming apparatus which shows the other example of the film-forming method concerning this embodiment. It is a schematic sectional side view of the principal part of the film-forming apparatus which shows the further another example of the film-forming method which concerns on this embodiment.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the X axis, the Y axis, and the Z axis indicate the three axial directions orthogonal to each other, the X axis and the Y axis correspond to the horizontal direction, and the Z axis corresponds to the height direction, respectively.
  • the film forming apparatus 1 includes a chamber 10, a gas supply unit 13, an irradiation source 14, a stage 15, and a mask member 16.
  • the film forming apparatus 1 supplies a source gas containing an ultraviolet curable resin (hereinafter also referred to as a UV curable resin) as an energy ray curable resin to the surface of the substrate W supported by the stage 15, and a condensate of the source gas. It is configured to be able to form a liquid film made of In addition, the film forming apparatus 1 irradiates the surface of the substrate W with ultraviolet rays as energy rays from the irradiation source 14 to form an ultraviolet curable resin layer having a predetermined shape on the surface of the substrate W. Configured to be possible.
  • an ultraviolet curable resin hereinafter also referred to as a UV curable resin
  • the substrate W various substrates such as a glass plate, a ceramic plate, and a semiconductor wafer on which the ultraviolet curable resin layer is to be formed are used.
  • the shape of the substrate is not particularly limited, and may be a rectangle or a circle.
  • Various functional elements coated with the ultraviolet curable resin layer may be provided on the surface of the substrate W.
  • the chamber 10 has a divided structure of a first chamber body 11 and a second chamber body 12.
  • the first chamber body 11 and the second chamber body 12 are connected to each other with a partition wall 101 (gas supply unit 13) parallel to the XY plane interposed therebetween.
  • the first space portion S1 is partitioned, and the second space portion S2 is partitioned inside the second chamber body 12.
  • the first space S1 is connected to the evacuation system 19, and is configured to be evacuated to a predetermined reduced pressure atmosphere by the evacuation system 19.
  • the degree of vacuum at this time is not particularly limited, and is, for example, 10 ⁇ 3 to 500 Pa.
  • the first space S1 is maintained in the predetermined reduced-pressure atmosphere by being evacuated by the vacuum evacuation system 19 during the film forming process of the substrate W.
  • the second space S2 is maintained at atmospheric pressure, and an irradiation source 14 described later is disposed therein.
  • the stage 15 is installed in the first space S ⁇ b> 1 of the chamber 10.
  • the stage 15 has a support surface 151 capable of supporting the substrate W.
  • the support surface 151 is formed in parallel to the XY plane so as to face the partition wall 101.
  • the support surface 151 has an area larger than that of the substrate W, and the shape thereof is not particularly limited, and may be circular or rectangular.
  • the stage 15 is attached to the first chamber main body 11 via a seal mechanism or the like (not shown), and is connected to a refrigerant supply source 152 installed outside the chamber 10. Inside the stage 15, a circulation channel through which the refrigerant supplied from the refrigerant supply source 152 passes is provided as a cooling source.
  • the coolant supply source 152 is configured to cool the support surface 151 so that the entire surface of the substrate W can be maintained at a predetermined temperature (first temperature) or lower.
  • the first temperature is a temperature at which a source gas supplied from a gas supply unit 13 (to be described later) is condensed and liquefied inside the first chamber body 11.
  • the first temperature is appropriately set according to the type of energy beam curable resin constituting the source gas.
  • the first temperature is typically set to a temperature not higher than room temperature (for example, 0 ° C.).
  • stage 15 may be configured to be able to move up and down along the Z-axis direction inside the first chamber body 11 and to rotate around the Z-axis.
  • the distance between the substrate W and the mask member 16 can be adjusted by moving the stage 15 up and down.
  • the gas supply unit 13 has a gas head-like structure formed integrally with the partition wall 101.
  • the entire gas supply unit 13 is made of a material (for example, quartz glass) that can transmit ultraviolet rays.
  • the internal space 130 connected to the gas supply line 100 is formed in the gas supply unit 13.
  • a plurality of gas supply holes 131 for supplying the source gas introduced into the internal space 130 toward the support surface 151 of the stage 15 are formed on the bottom surface of the gas supply unit 13 facing the first space S1. Is provided.
  • the gas supply unit 13 is configured as a shower head that supplies the source gas toward the substrate W on the support surface 151.
  • the gas supply unit 13 includes a heating unit 132 that can maintain the internal space 130 and the plurality of gas supply holes 131 at a temperature (second temperature) higher than the first temperature.
  • the heating unit 132 is configured by embedding a resistance heating wire made of, for example, carbon or the like in the bottom surface of the gas supply unit 13.
  • the heating unit 132 also has a function as a heating source that heats the mask member 16 to the second temperature over the entire surface, as will be described later.
  • the second temperature is a temperature at which the source gas introduced into the internal space 130 can be prevented from condensing.
  • the second temperature is appropriately set according to the type of energy beam curable resin constituting the source gas. In the case of an acrylic resin, the second temperature is typically set to a temperature higher than room temperature (for example, 30 ° C.).
  • the gas supply line 100 includes a resin material supply line 110 and a vaporizer 120.
  • the resin material supply line 110 includes a tank 111 that contains a liquid UV curable resin, and a pipe 112 that conveys the UV curable resin from the tank 111 to the vaporizer 120.
  • a liquid UV curable resin In this embodiment, an acrylic resin material is used as the UV curable resin, but it is not limited to this.
  • Examples of the method for transporting the UV curable resin from the tank 111 to the vaporizer 120 include pressure feeding using a carrier gas made of an inert gas.
  • the pipe 112 may be provided with a flow rate adjustment valve V1 and the like.
  • the vaporizer 120 is configured to vaporize the UV curable resin conveyed via the pipe 112 and generate a raw material gas containing the UV curable resin.
  • the vaporizer 120 has a heating mechanism (not shown), and is configured to generate a source gas by heating and evaporating the UV curable resin.
  • the raw material gas generated in the vaporizer 120 is introduced into the internal space 130 of the gas supply unit 13 through the pipe 121.
  • the flow rate of the source gas introduced into the gas supply unit 13 is controlled by the flow rate adjustment valve V2 attached to the pipe 121.
  • the temperature of the pipe 121 is adjusted so as to maintain the vaporized state of the source gas by a heating mechanism (not shown).
  • the irradiation source 14 is disposed in the second space S2 of the chamber 10 and is configured to be able to irradiate ultraviolet rays toward the support surface 151 of the stage 15 through the partition wall 101 (gas supply unit 13).
  • the irradiation source 14 has an ultraviolet light source composed of, for example, a plurality of ultraviolet lamps.
  • the mask member 16 is disposed in the first space S1 of the chamber 10, and in this embodiment, the mask moving mechanism (not shown) makes the X axis direction and the Y axis direction with respect to the substrate W on the support surface 151. , Z-axis direction, configured to be movable along the rotation direction ( ⁇ direction) around the Z-axis.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the mask member 16.
  • the mask member 16 is typically made of a material that is not transparent to ultraviolet rays (a material that does not transmit ultraviolet rays) such as a metal material.
  • the mask member 16 is formed in a size that can cover the surface of the substrate W, and the shape of the mask member 16 can be arbitrarily selected according to the shape of the substrate W.
  • the mask member 16 is configured to be able to maintain the second temperature.
  • the mask member 16 is configured to be heated or heated by radiant heat or heat conduction from an appropriate heating source (for example, the heating unit 132 of the gas supply unit 13) inside the chamber 10.
  • the mask member 16 may include a heating element such as a resistance heating wire, or the mask member 16 may be configured of a heating element. In this case, since the mask member 16 itself can be heated by energization, the mask member 16 can be maintained at a predetermined temperature for a long time.
  • the mask member 16 has an opening pattern 16P for forming a resin layer having a desired patterning shape.
  • the opening pattern 16P includes a plurality of openings 160, and the shape of each opening 160 is not limited to the same shape, and the shape is not limited to a rectangle.
  • the mask member 16 has a function of limiting an ultraviolet irradiation region to the substrate W when the substrate W on the support surface 151 is irradiated with ultraviolet rays from the irradiation source 14. Note that when the substrate W is irradiated with ultraviolet rays, the mask member 16 may be moved to a position where the substrate W is not covered.
  • the mask member 16 is configured to be movable in the first space S1 via the mask moving mechanism.
  • the alignment with respect to the substrate W on the support surface 151 is configured to be possible, and the distance in the Z-axis direction from the substrate W is configured to be changeable.
  • the mask member 16 has a position close to the bottom surface of the gas supply unit 13 (first position) as shown by a two-dot chain line in FIG. 1 and a support surface 151 as shown by a solid line in FIG. It is configured to be movable along the Z-axis direction between a position close to the upper substrate W (second position).
  • the mask moving mechanism may be configured to be able to stop the mask member 16 at an arbitrary position between the first position and the second position.
  • the first position is set to a position that can be heated to the second temperature by radiant heat from the heating unit 132 of the gas supply unit 13.
  • the mask member 16 may be subjected to an appropriate surface treatment for efficiently absorbing the radiant heat from the heating unit 132.
  • the first position may be a position where the mask member 16 contacts the bottom surface of the gas supply unit 13. In this case, the mask member 16 can be heated to the second temperature by heat conduction from the heating unit 132 of the gas supply unit 13.
  • the liquid film formed of the condensate of the source gas formed on the surface of the substrate W is evaporated (vaporized) by the radiant heat from the mask member 16 heated to the second temperature.
  • the facing distance of the mask member 16 from the substrate surface is set to several mm to several cm, for example. Note that the facing distance may be zero. In this case, the mask member 16 and the substrate W are in contact with each other.
  • the film forming apparatus 1 places the mask member 16 close to the substrate W before or after forming the liquid film of the source gas on the surface of the substrate W on the stage 15, and the substrate W covered with the mask member 16.
  • the upper liquid film is evaporated by radiant heat from the mask member 16.
  • the film forming apparatus 1 cures the remaining liquid film by irradiating the surface of the substrate W with ultraviolet rays from the irradiation source 14 through the opening pattern 16P of the mask member 16, and thereby a resin having a predetermined shape on the substrate W. Form a layer.
  • FIG. 1 is schematic side cross-sectional views of the main part of the film forming apparatus 1 showing an example of the film forming method according to the present embodiment.
  • the mask member 16 Before starting the film formation, as shown in FIG. 3A, the mask member 16 is in a first position close to the gas supply unit 13, and the source gas is condensed by the heating unit 132 (see FIG. 1) together with the gas supply unit 13. It is heated to the second temperature at which (liquefaction) can be prevented.
  • the first space S1 of the chamber 10 is maintained in a predetermined reduced pressure atmosphere, and the substrate W on the stage 15 is cooled to the first temperature necessary for condensing (liquefying) the source gas. ing.
  • the source gas G introduced into the gas supply unit 13 through the gas supply line 100 is, as shown in FIG. 3A, the substrate on the stage 15 through the internal space 130 and the plurality of gas supply holes 131. Supplied to the surface of W. Then, the contact with the surface of the substrate W maintained at the first temperature condenses the source gas G, and a liquid film L1 is formed on the surface of the substrate W.
  • the mask member 16 is disposed at a position where it can come into contact with the source gas G supplied from the gas supply unit 13, but the mask member 16 is maintained at the second temperature as described above. Therefore, condensation of the raw material gas G on the mask member 16 is prevented. Therefore, deposition of the energy beam curable resin in the source gas on the mask member 16 is prevented.
  • the mask member 16 is disposed between the gas supply unit 13 and the substrate W on the stage 15, there is a possibility that a shielding structure may be formed in supplying the source gas G to the surface of the substrate W.
  • the source gas G comes to wrap around to the region facing the mask member 16 on the surface of the substrate W.
  • the surface of the substrate W Since the liquid film L1 is formed with a substantially uniform thickness over the entire area, there is no problem in film formation.
  • the surface shape of the substrate, etc., wetting and spreading of the liquid film L1 on the surface of the substrate W can be expected, and it is possible to form a liquid film L1 having a more uniform thickness. It becomes.
  • the mask member 16 may be placed on standby at a position directly below the gas supply unit 13 during film formation. In the heating process of the mask member 16 at that time, a heat source may be separately installed in the standby place, and the mask member 16 may be heated to the second temperature with the heat source.
  • the mask member 16 is moved from the first position toward the second position. Due to the approach of the mask member 16, evaporation (revaporization) of a part of the liquid film L ⁇ b> 1 on the substrate W (region facing the mask member 16) is promoted by the radiant heat from the mask member 16.
  • the supply of the raw material gas G from the gas supply unit 13 may be stopped or continued. Even when the supply of the source gas G is continued, evaporation of the region of the liquid film L1 shielded by the mask member 16 is efficiently promoted by the radiant heat and the reduced pressure atmosphere. In both cases where the supply of the source gas G is stopped and continued, the region of the liquid film L1 facing the opening 160 (opening pattern 16P) of the mask member 16 can maintain a larger film thickness than the other regions. Therefore, subsequent patterning of the liquid film L1 becomes easy.
  • the liquid film L1 on the substrate W corresponds to the opening pattern 16P by promoting the evaporation action by the radiant heat from the mask member 16 due to the proximity to the mask member 16. It is patterned into a shape to make. Also at this time, the supply of the source gas G from the gas supply unit 13 may be stopped or continued.
  • the change in the pattern shape of the liquid film L1 is suppressed. Since the pattern shape of the liquid film L1 also includes heat radiation from the inner peripheral surface of the opening 160 of the mask member 16, strictly speaking, it does not match the size of each opening 160, and typically each opening. Slightly smaller than the portion 160.
  • the supply of the source gas G is stopped, and the ultraviolet ray UV is irradiated from the irradiation source 14 onto the substrate W, whereby the liquid film L1 exposed from the opening pattern 16P is cured, As a result, a resin layer L2 having a predetermined shape is formed on the substrate W.
  • the surface of the substrate W is irradiated with ultraviolet rays UV through the mask member 16, curing of the region of the liquid film L1 shielded by the mask member 16 is prevented.
  • the uncured liquid film region shielded by the mask member 16 is reliably removed from the substrate W due to the evaporation effect of the reduced pressure atmosphere.
  • the resin layer L2 having a predetermined shape can be stably formed on the substrate W without heating the mask member 16 more than necessary.
  • the mask member 16 is raised from the second position to the first position shown in FIG. 3A, and the substrate W on the stage 15 is unloaded from the chamber 10, and a new substrate W is transferred from the outside of the chamber 10. It is carried onto the stage 15. Thereafter, a film forming process on the substrate is performed by repeating the same process as described above.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional side view for explaining a comparative example in which a mask M is disposed on a substrate W to form a film.
  • the mask member M when the mask member M is directly provided on the surface of the substrate W cooled to a temperature at which the source gas G can be condensed, the mask member M is similarly cooled.
  • the liquid film L1 made of the condensate of the source gas G is also formed on the surface of the mask member M. Therefore, the energy ray curable resin in the raw material gas is deposited on the mask member M by the subsequent ultraviolet irradiation.
  • the mask accuracy (opening shape accuracy) decreases or particles are generated, and the desired film quality and pattern shape are obtained. There is a problem that it is difficult to stably form the resin layer.
  • the mask member 16 is maintained at a temperature (second temperature) at which the source gas G can be prevented from condensing, so that the source gas G on the mask member 16 is maintained. Condensation is prevented, and therefore deposition of the UV curable resin in the raw material gas G onto the mask member 16 is prevented. Thereby, the shape accuracy of the opening pattern 16P of the mask member 16 can be maintained, and the generation of particles due to the falling off of the film from the mask member 16 is prevented. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to stably form a resin layer having a desired film quality and pattern shape.
  • FIG. 5 is a schematic sectional side view of the main part of the film forming apparatus 1 showing another example of the film forming method according to the present embodiment.
  • This film formation example 2 differs from the film formation example 1 in that the position of the mask member 16 facing the substrate W on the stage 15 is fixed at the second position. That is, in this example, the position of the mask member 16 is fixed over the process of forming the liquid film L1 on the substrate W to the curing process of the liquid film L1 by ultraviolet irradiation. Also by such a method, it is possible to obtain the same effect as the film forming method 1 described above.
  • the source gas G is supplied to the surface of the substrate W through the opening pattern 16P of the mask member 16.
  • the liquid film L1 in which the source gas G is condensed spreads in the gap between the mask member 16 and the substrate W, but the liquid film L1 that wraps around directly below the mask member 16 is Since it is efficiently removed by the radiant heat of the mask member 16, the liquid film L1 does not exist immediately below the mask member 16.
  • the liquid film L1 having a shape corresponding to the opening pattern 16P of the mask member 16 is directly formed on the substrate W.
  • the liquid film L1 having a predetermined shape it is possible to form the liquid film L1 having a predetermined shape more quickly than in the case where the liquid film L1 is patterned by bringing the mask member 16 close to the substrate W in a subsequent process. As a result, the processing time can be shortened and the throughput can be improved.
  • the heat treatment of the mask member 16 to the second temperature can be performed, for example, when the substrate W is carried in / out.
  • the heating source in this case may be the heating unit 132 of the gas supply unit 13 as in the film formation example 1, or may be a heating source provided separately in the chamber 10.
  • the mask member 16 includes a heating element, the mask member 16 is heated to the second temperature by the heating element before the mask member 16 is disposed to face the surface of the substrate W. Also good.
  • FIGS. 3 and 6C are schematic side cross-sectional views of a main part of the film forming apparatus 1 showing still another example of the film forming method according to the present embodiment.
  • This film formation example 3 is different from the film formation example 1 in that there are a plurality of proximity positions of the mask member 16 to the substrate W in the formation / patterning step of the liquid film L1 on the substrate W.
  • the mask member 16 is at a position (third position) that is separated from the surface of the substrate W by a first distance when the liquid film L1 is formed, and at the time of patterning the liquid film L1. Move to a position (second position) separated from the surface by a second distance shorter than the first distance.
  • the third position is set to a position where the region shielded by the mask member 16 in the liquid film L1 on the substrate W is induced to evaporate by radiant heat from the mask member 16.
  • the mask member 16 is disposed at the third position, and the source gas G is supplied onto the substrate W through the opening pattern 16P of the mask member 16.
  • the mask member 16 moves from the third position to the second position, and part of the liquid film L1 shielded by the mask member 16 is evaporated.
  • the supply of the source gas G may be stopped or continued as in the first film formation example.
  • the supply of the source gas G is stopped, and the ultraviolet ray UV is irradiated from the irradiation source 14 onto the substrate W, whereby the liquid film L1 exposed from the opening pattern 16P is cured, thereby A resin layer L2 having a predetermined shape is formed on the substrate W.
  • the same effects as those of the film formation example 1 can be obtained.
  • the mask member 16 since the mask member 16 is disposed at the third position when the liquid film L1 is formed, the liquid film L1 having a shape corresponding to the opening pattern 16P of the mask member 16 is formed on the substrate W. It becomes easy to be done. Further, since the separation distance from the substrate W is larger than the second position, the temperature rise of the substrate W due to the radiant heat of the mask member 16 is suppressed, and the condensing efficiency of the raw material gas G on the substrate W is increased to increase the liquid film. L1 can be formed efficiently.
  • the heat treatment of the mask member 16 to the second temperature can be performed, for example, when the substrate W is carried in / out.
  • the heating source in this case may be the heating unit 132 of the gas supply unit 13 as in the film formation example 1, or may be a heating source provided separately in the chamber 10.
  • the mask member 16 includes a heating element, the mask member 16 is heated to the second temperature by the heating element before the mask member 16 is disposed to face the surface of the substrate W. Also good.
  • the mask member 16 in order to maintain the mask member 16 at the second temperature, the mask member 16 is heated to the second temperature by radiant heat or heat conduction from the gas supply unit 13 (heating unit 132). Configured.
  • the second temperature when the liquefaction temperature of the source gas (first temperature) is 0 ° C. or lower, the second temperature can be set near room temperature, and thus the heating operation of the mask member 16 as described above is required. Instead, the mask member 16 can be maintained at the second temperature. Therefore, the heating source for heating the mask member 16 may be omitted depending on the type of the source gas.
  • a temperature sensor capable of detecting the temperature of the mask member 16 is attached to the mask member 16, and the temperature of the mask member 16 is monitored based on the output of the temperature sensor, which is a predetermined temperature higher than the second temperature.
  • the mask member 16 may be heated to the second temperature using a heating source such as the gas supply unit 13.
  • the mask member 16 is disposed in the first space S1 of the chamber 10, but the present invention is not limited to this, and a standby chamber that can wait for the mask member 16 is, for example, a first chamber. It may be provided adjacent to the space S1. In this case, a heating source capable of heating the mask member 16 to the second temperature may be installed in the standby chamber.
  • the curing process of the liquid film L1 is performed in the first space part S1, but the curing process is performed, for example, in a curing process chamber disposed adjacent to the first space part S1. It may be broken.
  • the mask member 16 may be arranged in the curing processing chamber, and may be configured such that the liquid film L1 is further patterned by the mask member 16 in the curing processing chamber.
  • the ultraviolet ray curable resin has been described as an example of the energy ray curable resin.
  • the resin material may be used.

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Abstract

所望とする膜質及びパターン形状を有する樹脂層を安定に形成することができる成膜方法及び成膜装置を提供する。　本発明の一形態に係る成膜方法は、減圧雰囲気に維持されたチャンバ内で、基板Ｗを第１の温度以下に冷却し、エネルギ線硬化樹脂を含み上記第１の温度以下で液化可能な原料ガスＧを、ガス供給部１３から基板Ｗの表面に供給し、上記第１の温度よりも高い第２の温度に維持され所定の開口パターンを有するマスク部材１６を、基板Ｗの表面に対向して配置し、基板Ｗの表面にエネルギ線を照射する。

Description

成膜方法及び成膜装置
　本発明は、エネルギ線硬化樹脂からなる樹脂層をパターニング形成するための成膜方法及び成膜装置に関する。
　紫外線硬化樹脂等のエネルギ線硬化樹脂からなる樹脂層を基板上に成膜する方法が知られている。例えば特許文献１には、所定温度に冷却された基板の表面に、紫外線硬化樹脂を含む原料ガスを凝縮させた樹脂層を形成した後、紫外線照射によって上記樹脂層を硬化させる方法が記載されている。また特許文献１には、非成膜エリアを遮蔽することが可能なマスクを基板上へ配置することによって、紫外線硬化樹脂層のパターン形成を行う方法が記載されている（特許文献１の段落［0045］参照）。
特開２０１３－６４１８７号公報
　しかしながら、通常のマスク成膜の場合、原料ガスはマスクにも付着する。このため、マスクが基板とともに冷却されると、原料ガスがマスク上で凝縮し、その後の紫外線照射によってマスク上に原料ガス中のエネルギ線硬化樹脂が着膜することになる。このような現象の繰り返しによりマスクへの着膜量が増加すると、マスクの開口パターンの形状精度が低下したり、パーティクルが発生したりして、所望とする膜質及びパターン形状を有する樹脂層を安定に形成することが困難になるという問題がある。
　以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、所望とする膜質及びパターン形状を有する樹脂層を安定に形成することができる成膜方法及び成膜装置を提供することにある。
　上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る成膜方法は、減圧雰囲気に維持されたチャンバ内で、基板を第１の温度以下に冷却することを含む。
　エネルギ線硬化樹脂を含み上記第１の温度以下で液化可能な原料ガスが、ガス供給部から上記基板の表面に供給される。
　上記第１の温度よりも高い第２の温度に維持され所定の開口パターンを有するマスク部材が、上記基板の表面に対向して配置される。
　上記基板の表面にエネルギ線が照射される。
　上記成膜方法において、原料ガスは、上記第１の温度以下に冷却された基板表面との接触により凝縮し、これにより基板表面にエネルギ線硬化樹脂を含む液膜が形成される。一方、基板の表面に対向して配置されるマスク部材は、原料ガスを蒸発させることが可能な温度（第２の温度）に維持されているため、基板上の上記液膜のうちマスク部材で遮蔽される領域は、マスク部材からの輻射熱あるいはチャンバ内の減圧雰囲気によって蒸発（再気化）する。これにより、開口パターンの形状に対応するように液膜がパターニングされる。その後、エネルギ線の照射により、エネルギ線硬化樹脂の硬化樹脂層が基板上に形成されることになる。
　また、マスク部材は、上記第２の温度に維持されているため、マスク部材への原料ガスの凝縮が防止され、したがって原料ガス中のエネルギ線硬化樹脂のマスク部材上での着膜が防止される。これにより、マスク部材の開口パターンの形状精度を維持できるとともに、マスク部材からの着膜の脱落によるパーティクルの発生が防止される。したがって上記成膜方法によれば、所望とする膜質及びパターン形状を有する樹脂層を安定に形成することが可能となる。
　マスク部材を上記第２の温度に維持する方法は特に限定されず、例えば、チャンバ内部に設置された適宜の加熱源からの輻射熱または熱伝導でマスク部材を上記第２の温度へ加熱し、又は、上記第２の温度を下回らないようにマスク部材を加温してもよい。
　あるいは、マスク部材にヒータを内蔵したり、マスク部材を抵抗加熱体で構成したりするなど、マスク部材を自己発熱させて上記第２の温度に維持させるようにしてもよい。
　さらに、上記第２の温度が室温付近の場合は、上記第１の温度に冷却された基板にマスク部材が接触しないように相互の位置関係を設定することで、マスク部材を上記第２の温度に維持するようにしてもよい。
　基板表面に対するマスク部材の配置は、基板表面に上記エネルギ線硬化樹脂の液膜を形成する前であってもよいし、上記液膜を形成した後であってもよい。基板表面に対するマスク部材の対向距離も特に限定されない。典型的には、マスク部材は、基板表面に近接して配置される。この場合、マスク部材と基板表面との間の距離は固定であってもよいし、可変であってもよい。
　例えば、上記マスク部材を配置する工程は、上記原料ガスを上記基板の表面に供給することで上記基板の表面に上記エネルギ線硬化樹脂を含む液膜を形成した後、上記マスク部材を上記基板の表面に近接させてもよい。
　あるいは、上記原料ガスを供給する工程は、上記マスク部材を上記基板の表面から離間した位置に配置した後、上記開口パターンを通して上記原料ガスを上記基板の表面に供給するようにしてもよい。
　あるいは、上記マスク部材を配置する工程は、上記マスク部材を上記基板の表面から第１の距離だけ離間した位置から、上記マスク部材を上記基板の表面から上記第１の距離よりも短い第２の距離だけ離間した位置へ移動させることを含んでもよい。
　なお、上記第２の距離は、ゼロであってもよい。
　上記成膜方法は、上記マスク部材を上記基板の表面に対向して配置する前に、上記チャンバ内に設置された加熱源によって上記マスク部材を上記第２の温度に加熱する工程をさらに有してもよい。
　この場合、上記ガス供給部は、上記チャンバの内部に配置され上記加熱源を有するシャワーヘッドで構成されてもよく、上記マスク部材は、上記シャワーヘッドからの輻射熱または熱伝導で加熱されてもよい。
　あるいは、上記成膜方法は、上記マスク部材を上記基板の表面に対向して配置する前に、上記マスク部材が有する発熱体によって上記マスク部材を上記第２の温度に加熱する工程をさらに有してもよい。
　一方、本発明の一形態に係る成膜装置は、チャンバと、ステージと、ガス供給部と、マスク部材と、照射源とを具備する。
　上記チャンバは、減圧雰囲気を維持することが可能に構成される。
　上記ステージは、基板を支持するための支持面と、上記支持面を第１の温度以下に冷却することが可能な冷却源とを有し、上記チャンバの内部に配置される。
　上記ガス供給部は、上記ステージに対向して配置され、エネルギ線硬化樹脂を含み上記第１の温度以下で液化可能な原料ガスを上記支持面上の基板へ供給することが可能に構成される。
　上記マスク部材は、上記第１の温度よりも高い第２の温度を維持可能であり、所定の開口パターンを有し、上記支持面に対向して配置される。
　上記照射源は、上記エネルギ線硬化樹脂を硬化させるためのエネルギ線を上記支持面に向けて照射することが可能に構成される。
　以上述べたように、本発明によれば、所望とする膜質及びパターン形状を有する樹脂層を安定に形成することができる。
本発明の一実施形態に係る成膜装置を概略的に示す断面図である。 上記成膜装置におけるマスク部材の概略平面図である。 本実施形態に係る成膜方法の一例を示す成膜装置の要部の概略側断面図である。 比較例に係る成膜方法の一例を示す成膜装置の要部の概略側断面図である。 本実施形態に係る成膜方法の他の例を示す成膜装置の要部の概略側断面図である。 本実施形態に係る成膜方法のさらに他の例を示す成膜装置の要部の概略側断面図である。
　以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
　図１は、本発明の一実施形態に係る成膜装置を概略的に示す断面図である。
　なお図において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は相互に直交する３軸方向をそれぞれ示し、Ｘ軸及びＹ軸は水平方向、Ｚ軸は高さ方向にそれぞれ相当する。
［成膜装置］
　本実施形態の成膜装置１は、チャンバ１０と、ガス供給部１３と、照射源１４と、ステージ１５と、マスク部材１６とを有する。
　成膜装置１は、ステージ１５に支持された基板Ｗの表面に、エネルギ線硬化樹脂としての紫外線硬化樹脂（以下、ＵＶ硬化樹脂ともいう）を含む原料ガスを供給し、その原料ガスの凝縮液からなる液膜を基板Ｗの表面に形成することが可能に構成される。また、成膜装置１は、照射源１４からエネルギ線としての紫外線を、マスク部材１６を介して基板Ｗの表面に照射することで、基板Ｗの表面に所定形状の紫外線硬化樹脂層を形成することが可能に構成される。
　基板Ｗは、ガラス板、セラミック板、半導体ウエハなど、表面に上記紫外線硬化樹脂層を形成すべき各種基板が用いられる。基板の形状は特に限定されず、矩形でもよいし、円形であってもよい。基板Ｗの表面には、上記紫外線硬化樹脂層で被覆される種々の機能素子が設けられていてもよい。
　以下、成膜装置１の各部の詳細について説明する。
　（チャンバ）
　チャンバ１０は、第１のチャンバ本体１１と第２のチャンバ本体１２との分割構造を有する。第１のチャンバ本体１１及び第２のチャンバ本体１２は、ＸＹ平面に平行な隔壁１０１（ガス供給部１３）を挟んで相互に接続されており、これにより、第１のチャンバ本体１１の内部には第１の空間部Ｓ１が、第２のチャンバ本体１２の内部には第２の空間部Ｓ２がそれぞれ区画される。
　第１の空間部Ｓ１は、真空排気系１９に接続されており、真空排気系１９によって所定の減圧雰囲気に真空排気されることが可能に構成される。この際の真空度は特に限定されず、例えば、１０－３～５００Ｐａとされる。第１の空間部Ｓ１は、基板Ｗの成膜工程の間、真空排気系１９による排気作用を受けることで、上記所定の減圧雰囲気に維持される。
　一方、第２の空間部Ｓ２は、大気圧に維持されており、その内部には、後述する照射源１４が配置されている。
　（ステージ）
　ステージ１５は、チャンバ１０の第１の空間部Ｓ１に設置される。ステージ１５は、基板Ｗを支持することが可能な支持面１５１を有し、本実施形態では、支持面１５１は、隔壁１０１に対向するようにＸＹ平面に平行に形成される。支持面１５１は、基板Ｗよりも大きな面積を有し、その形状は特に限定されず、円形であってもよいし、矩形であってもよい。
　ステージ１５は、図示しないシール機構等を介して第１のチャンバ本体１１に取り付けられており、チャンバ１０の外部に設置された冷媒供給源１５２に接続される。ステージ１５の内部には、冷却源として、冷媒供給源１５２から供給される冷媒が通過する循環流路が設けられている。冷媒供給源１５２は、基板Ｗの表面全域を所定の温度（第１の温度）以下に維持可能に、支持面１５１を冷却するように構成される。
　上記第１の温度は、後述するガス供給部１３から供給される原料ガスが第１のチャンバ本体１１の内部において凝縮して液化する温度とされる。上記第１の温度は、原料ガスを構成するエネルギ線硬化樹脂の種類に応じて適宜設定され、アクリル系樹脂の場合、典型的には、室温以下の温度（例えば０℃）に設定される。
　なお、ステージ１５は、第１のチャンバ本体１１の内部においてＺ軸方向に沿って昇降したり、Ｚ軸まわりに回転したりすることが可能に構成されてもよい。また、ステージ１５の昇降動作により、基板Ｗとマスク部材１６との間の距離を調整することも可能である。
　（ガス供給部）
　ガス供給部１３は、隔壁１０１と一体的に形成されたガスヘッド状の構造を有する。ガス供給部１３の全体は、紫外線を透過させることが可能な材料（例えば石英ガラス）で構成される。
　ガス供給部１３には、ガス供給ライン１００と接続される内部空間１３０が形成される。また、第１の空間部Ｓ１に面するガス供給部１３の底面には、内部空間１３０に導入された原料ガスをステージ１５の支持面１５１に向けて供給するための複数のガス供給孔１３１が設けられている。このように、ガス供給部１３は、原料ガスを支持面１５１上の基板Ｗに向けて供給するシャワーヘッドとして構成される。
　ガス供給部１３は、内部空間１３０及び複数のガス供給孔１３１を上記第１の温度よりも高い温度（第２の温度）に維持可能な加熱部１３２を有する。加熱部１３２は、例えばカーボン等からなる抵抗加熱線をガス供給部１３の底面に埋設することによって構成される。
　なお、加熱部１３２は、後述するようにマスク部材１６をその全面にわたって上記第２の温度に加熱する加熱源としての機能をも有する。
　上記第２の温度は、内部空間１３０に導入される原料ガスの凝縮を防止できる温度とされる。上記第２の温度は、原料ガスを構成するエネルギ線硬化樹脂の種類に応じて適宜設定され、アクリル系樹脂の場合、典型的には、室温より高い温度（例えば３０℃）に設定される。
　ガス供給ライン１００は、樹脂材料供給ライン１１０と、気化器１２０とを有する。
　樹脂材料供給ライン１１０は、液状のＵＶ硬化樹脂を収容したタンク１１１と、タンク１１１からＵＶ硬化樹脂を気化器１２０へ搬送する配管１１２とを含む。ＵＶ硬化樹脂として本実施形態ではアクリル系樹脂材料が用いられるが、勿論これに限られない。タンク１１１から気化器１２０へＵＶ硬化樹脂を搬送する方法としては、例えば不活性ガスからなるキャリアガスを用いた圧送等が挙げられる。配管１１２には、流量調整バルブＶ１等が備え付けられてもよい。
　気化器１２０は、配管１１２を介して搬送されたＵＶ硬化樹脂を気化させて、ＵＶ硬化樹脂を含む原料ガスを生成することが可能に構成される。気化器１２０は、図示しない加熱機構を有し、ＵＶ硬化樹脂を加熱蒸発させて原料ガスを生成するように構成される。気化器１２０で生成された原料ガスは、配管１２１を介してガス供給部１３の内部空間１３０へ導入される。この際、配管１２１に取り付けられた流量調整バルブＶ２によって、ガス供給部１３へ導入される原料ガスの流量が制御される。なお、配管１２１は、図示しない加熱機構によって原料ガスの気化状態を維持することが可能に温度調整されている。
　（照射源）
　照射源１４は、チャンバ１０の第２の空間部Ｓ２に配置され、隔壁１０１（ガス供給部１３）を介してステージ１５の支持面１５１に向けて紫外線を照射することが可能に構成される。照射源１４は、例えば複数本の紫外線ランプ等で構成された紫外線光源を有する。
　（マスク部材）
　マスク部材１６は、チャンバ１０の第１の空間部Ｓ１に配置されており、本実施形態では、図示しないマスク移動機構によって、支持面１５１上の基板Ｗに対して、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、Ｚ軸まわりの回転方向（θ方向）に沿って移動可能に構成される。
　図２は、マスク部材１６の概略平面図である。
　マスク部材１６は、典型的には、金属材料のような紫外線に対して非透明な材料（紫外線を透過させない材料）で構成される。マスク部材１６は、基板Ｗの表面を被覆できる大きさに形成されており、その形状も基板Ｗの形状に合わせて任意に選定可能である。
　マスク部材１６は、上記第２の温度を維持することが可能に構成される。典型的には、マスク部材１６は、チャンバ１０内部の適宜の加熱源（例えばガス供給部１３の加熱部１３２）からの輻射熱または熱伝導で加熱又は加温されることが可能に構成される。
　あるいは、マスク部材１６は抵抗加熱線等の発熱体を備えていてもよいし、マスク部材１６が発熱体で構成されていてもよい。この場合は、通電によりマスク部材１６自体を発熱させることが可能となるため、マスク部材１６を長期にわたって所定温度に維持することができる。
　マスク部材１６は、所望とするパターニング形状の樹脂層を形成するため開口パターン１６Ｐを有する。開口パターン１６Ｐは、複数の開口部１６０で構成され、各開口部１６０の形状は同一である場合に限られず、形状も矩形に限られない。マスク部材１６は、照射源１４から支持面１５１上の基板Ｗへ紫外線を照射する際に、基板Ｗへの紫外線照射領域を制限する機能を有する。
　なお、基板Ｗへの紫外線照射時、マスク部材１６は、基板Ｗを被覆しない位置に移動していてもよい。
　マスク部材１６は、上記マスク移動機構を介して、第１の空間部Ｓ１内で移動可能に構成される。これにより、支持面１５１上の基板Ｗに対するアライメントが可能に構成されるとともに、基板Ｗとの間のＺ軸方向の距離が変更可能に構成される。
　特に本実施形態では、マスク部材１６は、図１において二点鎖線で示すようにガス供給部１３の底面に近接する位置（第１の位置）と、図１において実線で示すように支持面１５１上の基板Ｗに近接する位置（第２の位置）との間にわたって、Ｚ軸方向に沿って移動可能に構成される。上記マスク移動機構は、マスク部材１６を、上記第１の位置と第２の位置との間の任意の位置に停止させることが可能に構成されてもよい。
　上記第１の位置は、ガス供給部１３の加熱部１３２からの輻射熱によって、上記第２の温度に加熱することが可能な位置に設定される。マスク部材１６には、加熱部１３２からの輻射熱を効率よく吸収するための適宜の表面処理が施されていてもよい。
　なお、上記第１の位置は、ガス供給部１３の底面にマスク部材１６が接触する位置であってもよい。この場合、マスク部材１６は、ガス供給部１３の加熱部１３２からの熱伝導によって、上記第２の温度に加熱されることが可能となる。
　一方、上記第２の位置は、基板Ｗの表面に形成された原料ガスの凝縮液からなる液膜を上記第２の温度に加熱されたマスク部材１６からの輻射熱によって蒸発（気化）させることが可能な位置に設定される。このときの基板表面からのマスク部材１６の対向距離は、例えば、数ｍｍ～数ｃｍに設定される。
　なお、上記対向距離はゼロであってもよい。この場合、マスク部材１６と基板Ｗとは相互に接触することになる。
　成膜装置１は、ステージ１５上の基板Ｗ表面に原料ガスの液膜を形成する前、又は、形成した後に、マスク部材１６を基板Ｗに近接配置させ、マスク部材１６で被覆される基板Ｗ上の液膜を当該マスク部材１６からの輻射熱によって蒸発させる。その後、成膜装置１は、照射源１４からマスク部材１６の開口パターン１６Ｐを通して紫外線を基板Ｗの表面に照射することで、残留する液膜を硬化させ、これにより基板Ｗ上に所定形状の樹脂層を形成する。
［成膜方法］
　以下、以上のように構成される成膜装置１を用いた成膜方法について説明する。
　（成膜例１）
　図３Ａ～Ｃは、本実施形態に係る成膜方法の一例を示す成膜装置１の要部の概略側断面図である。
　成膜開始前において、マスク部材１６は、図３Ａに示すように、ガス供給部１３に近接する第１の位置にあり、ガス供給部１３とともに加熱部１３２（図１参照）によって原料ガスの凝縮（液化）を防止できる上記第２の温度に加熱される。一方、チャンバ１０の第１の空間部Ｓ１は所定の減圧雰囲気に維持されており、ステージ１５上の基板Ｗは、原料ガスを凝縮（液化）させるのに必要な上記第１の温度に冷却されている。
　この状態において、ガス供給ライン１００を介してガス供給部１３に導入された原料ガスＧは、図３Ａに示すように、内部空間１３０及び複数のガス供給孔１３１を介して、ステージ１５上の基板Ｗの表面に供給される。そして、上記第１の温度に維持された基板Ｗの表面との接触により、原料ガスＧが凝縮し、その液膜Ｌ１が基板Ｗの表面に形成される。
　この際、マスク部材１６は、ガス供給部１３から供給される原料ガスＧと接触し得る位置に配置されてはいるが、上述のようにマスク部材１６は上記第２の温度に維持されているため、マスク部材１６上での原料ガスＧの凝縮は阻止される。したがって、原料ガス中のエネルギ線硬化樹脂のマスク部材１６への着膜が防止される。
　また、マスク部材１６は、ガス供給部１３とステージ１５上の基板Ｗとの間に配置されているため、原料ガスＧの基板Ｗの表面への供給において遮蔽構造となる可能性が出てくるが、マスク部材１６と基板Ｗとの間の距離を調整することで、原料ガスＧが、基板Ｗの表面のマスク部材１６と対向する領域まで回り込むようになり、結果的に、基板Ｗの表面全域にほぼ均一な厚みで液膜Ｌ１が形成されることになることから、成膜上問題になることはない。また、使用するエネルギ線硬化樹脂の種類、基板の表面形状等によっては、液膜Ｌ１の基板Ｗの表面上での濡れ広がりも期待でき、より均一な厚みの液膜Ｌ１を形成することが可能となる。
　なお、使用するエネルギ線硬化樹脂の種類、基板の表面性状等によっては、液膜の十分な濡れ広がりが期待できない場合がある。この場合、成膜中はマスク部材１６をガス供給部１３の非直下位置に待機させてもよい。そのときのマスク部材１６の加温処理は、その待機場所に熱源を別途設置し、当該熱源でマスク部材１６を上記第２の温度に加温してもよい。
　次に、図３Ｂに示すように、マスク部材１６を上記第１の位置から上記第２の位置へ向けて移動させる。マスク部材１６の接近により、基板Ｗ上の液膜Ｌ１の一部の領域（マスク部材１６に対向する領域）は、マスク部材１６からの輻射熱で蒸発（再気化）が促進される。
　このとき、ガス供給部１３からの原料ガスＧの供給は停止してもよいし、継続していてもよい。原料ガスＧの供給が継続している場合においても、マスク部材１６に遮蔽される液膜Ｌ１の領域は、上記輻射熱と減圧雰囲気により、効率よく蒸発が促進される。原料ガスＧの供給の停止及び継続のいずれの場合においても、マスク部材１６の開口部１６０（開口パターン１６Ｐ）に対向する液膜Ｌ１の領域は、それ以外の領域よりも大きな膜厚を維持可能となるため、その後の液膜Ｌ１のパターニングが容易となる。
　マスク部材１６が上記第２の位置へ到達すると、マスク部材１６との近接によりマスク部材１６からの輻射熱による蒸発作用が促進されることで、基板Ｗ上の液膜Ｌ１は、開口パターン１６Ｐに対応する形状にパターニングされる。このときも、ガス供給部１３からの原料ガスＧの供給は停止してもよいし、継続していてもよい。
　このとき、マスク部材１６の直下に回り込んでくる液膜は、マスク部材１６の輻射熱で効率よく除去されるため、液膜Ｌ１のパターン形状の変化が抑制される。液膜Ｌ１のパターン形状は、マスク部材１６の開口部１６０の内周面からの熱輻射もあるため、厳密には、各開口部１６０の大きさに合致せず、典型的には、各開口部１６０よりもやや小さくなる。
　次に、図３Ｃに示すように、原料ガスＧの供給が停止され、照射源１４から基板Ｗ上へ紫外線ＵＶが照射されることで、開口パターン１６Ｐから露出する液膜Ｌ１が硬化し、これにより基板Ｗ上に所定形状の樹脂層Ｌ２が形成されることになる。
　さらに、マスク部材１６を介して基板Ｗの表面に紫外線ＵＶを照射するため、マスク部材１６によって遮蔽される液膜Ｌ１の領域の硬化が阻止される。これにより、例えばマスク部材１６からの輻射熱が十分でない場合であっても、減圧雰囲気による蒸発作用を受けて、マスク部材１６によって遮蔽される未硬化の液膜領域が基板Ｗ上から確実に除去される。このため、マスク部材１６を必要以上に加熱せずとも、基板Ｗ上に所定形状の樹脂層Ｌ２を安定に形成することが可能となる。
　その後、マスク部材１６が上記第２の位置から図３Ａに示す第１の位置へ上昇し、さらに、ステージ１５上の基板Ｗがチャンバ１０の外部へ搬出され、新しい基板Ｗがチャンバ１０の外部からステージ１５上へ搬入される。以後、上述と同様の処理を繰り返すことで、基板への成膜処理が実施される。
　図４は、基板Ｗ上にマスクＭを配置して成膜を行う比較例を説明する概略側断面図である。
　図４に示すように、原料ガスＧが凝縮可能な温度に冷却された基板Ｗの表面にマスク部材Ｍを直接設けると、マスク部材Ｍも同様に冷却されるため、基板Ｗの表面だけでなく、マスク部材Ｍの表面にも原料ガスＧの凝縮液からなる液膜Ｌ１が形成されることになる。
　したがって、その後の紫外線照射によってマスク部材Ｍ上に原料ガス中のエネルギ線硬化樹脂が着膜することになる。このような現象の繰り返しによりマスク部材Ｍへの着膜量が増加すると、マスク精度（開口部の形状精度）が低下したり、パーティクルが発生したりして、所望とする膜質及びパターン形状を有する樹脂層を安定に形成することが困難になるという問題がある。
　これに対して、本実施形態によれば、マスク部材１６は、原料ガスＧの凝縮を防止可能な温度（第２の温度）に維持されているため、マスク部材１６上での原料ガスＧの凝縮が防止され、したがって原料ガスＧ中のＵＶ硬化樹脂のマスク部材１６への着膜が防止される。これにより、マスク部材１６の開口パターン１６Ｐの形状精度を維持できるとともに、マスク部材１６からの着膜の脱落によるパーティクルの発生が防止される。したがって、本実施形態によれば、所望とする膜質及びパターン形状を有する樹脂層を安定に形成することが可能となる。
　（成膜例２）
　図５は、本実施形態に係る成膜方法の他の例を示す成膜装置１の要部の概略側断面図である。
　この成膜例２では、ステージ１５上の基板Ｗに対するマスク部材１６の対向位置が、上記第２の位置で固定される点で、成膜例１と異なる。すなわち、本例においては、基板Ｗへの液膜Ｌ１の成膜工程から紫外線照射による液膜Ｌ１の硬化処理にわたって、マスク部材１６の位置が固定される。このような方法によっても、上述の成膜方法１と同様の作用効果を得ることが可能となる。
　また、本例においては、マスク部材１６は基板Ｗの表面に近接した位置に配置されるため、マスク部材１６の開口パターン１６Ｐを通して原料ガスＧが基板Ｗの表面に供給される。このような場合、マスク部材１６と基板Ｗとの間の隙間に原料ガスＧが凝縮した液膜Ｌ１が濡れ広がる可能性があるが、マスク部材１６の直下に回り込んでくる液膜Ｌ１は、マスク部材１６の輻射熱で効率よく除去されるため、マスク部材１６の直下には液膜Ｌ１が存在しないことになる。これにより、マスク部材１６の開口パターン１６Ｐに対応する形状の液膜Ｌ１が基板Ｗ上に直接的に形成されることになる。したがって、後工程において当該マスク部材１６を基板Ｗに近接させることで液膜Ｌ１をパターニングする場合と比較して、速やかに所定形状の液膜Ｌ１を形成することが可能となる。その結果、処理時間の短縮が図られ、スループットの向上を実現することが可能となる。
　なお、本例において、マスク部材１６の上記第２の温度への加熱処理は、例えば、基板Ｗの搬出入時に実施することができる。この場合の加熱源は、成膜例１と同様に、ガス供給部１３の加熱部１３２であってもよいし、チャンバ１０内に別途設けられた加熱源であってもよい。
　あるいは、マスク部材１６が発熱体を備える場合には、マスク部材１６を基板Ｗの表面に対向して配置する前に、上記発熱体によってマスク部材１６を上記第２の温度に加熱するようにしてもよい。
　（成膜例３）
　図６Ａ～Ｃは、本実施形態に係る成膜方法のさらに他の例を示す成膜装置１の要部の概略側断面図である。
　この成膜例３では、基板Ｗ上への液膜Ｌ１の形成・パターニング工程において、基板Ｗに対するマスク部材１６の近接位置が複数存在する点で、成膜例１と異なる。すなわち、本例においては、マスク部材１６は、液膜Ｌ１の形成時には、基板Ｗの表面から第１の距離だけ離間した位置（第３の位置）にあり、液膜Ｌ１のパターニング時には、基板Ｗの表面から上記第１の距離よりも短い第２の距離だけ離間した位置（第２の位置）へ移動する。
　上記第３の位置は、例えば図６Ａに示すように、基板Ｗ上の液膜Ｌ１のうち、マスク部材１６に遮蔽される領域がマスク部材１６からの輻射熱で蒸発が誘発される位置に設定される。
　液膜Ｌ１の形成時には、図６Ａに示すように、マスク部材１６は上記第３の位置に配置され、マスク部材１６の開口パターン１６Ｐを通して原料ガスＧが基板Ｗ上に供給される。そして、液膜Ｌ１のパターニング時には、図６Ｂに示すように、マスク部材１６は、上記第３の位置から第２の位置へ移動し、マスク部材１６に遮蔽される液膜Ｌ１の一部を蒸発させる。なお、液膜Ｌ１のパターニング時、成膜例１と同様に、原料ガスＧの供給は停止されてもよいし、継続されていてよい。
　その後、図６Ｃに示すように、原料ガスＧの供給が停止され、照射源１４から基板Ｗ上へ紫外線ＵＶが照射されることで、開口パターン１６Ｐから露出する液膜Ｌ１が硬化し、これにより基板Ｗ上に所定形状の樹脂層Ｌ２が形成される。
　本例においても、成膜例１と同様の作用効果を得ることができる。本例によれば、液膜Ｌ１の成膜時、マスク部材１６が上記第３の位置に配置されるため、マスク部材１６の開口パターン１６Ｐに対応する形状の液膜Ｌ１が基板Ｗ上に形成されやすくなる。また、上記第２の位置よりも基板Ｗからの離間距離が大きいため、マスク部材１６の輻射熱による基板Ｗの温度上昇を抑制し、基板Ｗ上での原料ガスＧの凝縮効率を高めて液膜Ｌ１を効率よく形成することが可能となる。
　なお、本例においても、マスク部材１６の上記第２の温度への加熱処理は、例えば、基板Ｗの搬出入時に実施することができる。この場合の加熱源は、成膜例１と同様に、ガス供給部１３の加熱部１３２であってもよいし、チャンバ１０内に別途設けられた加熱源であってもよい。
　あるいは、マスク部材１６が発熱体を備える場合には、マスク部材１６を基板Ｗの表面に対向して配置する前に、上記発熱体によってマスク部材１６を上記第２の温度に加熱するようにしてもよい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。
　例えば以上の実施形態では、マスク部材１６を上記第２の温度に維持するために、ガス供給部１３（加熱部１３２）からの輻射熱または熱伝導によってマスク部材１６上記第２の温度に加熱するように構成された。一方、原料ガスの液化温度（第１の温度）が０℃以下の場合、上記第２の温度は室温付近に設定可能であるため、上述したようなマスク部材１６の加熱操作を必要とすることなく、マスク部材１６を上記第２の温度に維持することが可能となる。したがって原料ガスの種類によっては、マスク部材１６を加熱するための加熱源が省略されてもよい。
　あるいは、マスク部材１６の温度を検出することが可能な温度センサをマスク部材１６に取り付け、当該温度センサの出力に基づきマスク部材１６の温度を監視し、それが上記第２の温度よりも所定温度下回った場合に、ガス供給部１３等の加熱源を用いてマスク部材１６を上記第２の温度に加熱するようにしてもよい。
　また、以上の実施形態では、チャンバ１０の第１の空間部Ｓ１にマスク部材１６が配置されたが、これに限られず、マスク部材１６を待機させることが可能な待機室が、例えば第１の空間部Ｓ１に隣接して設けられてもよい。この場合、上記待機室にマスク部材１６を上記第２の温度に加熱可能な加熱源が設置されてもよい。
　また、以上の実施形態では、液膜Ｌ１の硬化処理が第１の空間部Ｓ１で実施されたが、当該硬化処理は、例えば第１の空間部Ｓ１に隣接した配置された硬化処理室で行われてもよい。この場合、マスク部材１６は、当該硬化処理室に配置されてもよく、当該硬化処理室においてマスク部材１６による液膜Ｌ１のパターニングがさらに行われるように構成されてもよい。
　さらに、以上の実施形態では、エネルギ線硬化樹脂として紫外線硬化樹脂を例に挙げて説明したが、これに限られず、電子線や赤外線等の他のエネルギ線の照射によって硬化させることが可能な他の樹脂材料が用いられてもよい。
　１…成膜装置
　１０…チャンバ
　１３…ガス供給部
　１４…照射源
　１５…ステージ
　１６…マスク部材
　Ｇ…原料ガス
　Ｌ１…液膜
　Ｌ２…樹脂層
　Ｗ…基板

Claims (8)

  1. 　減圧雰囲気に維持されたチャンバ内で、基板を第１の温度以下に冷却し、
    　エネルギ線硬化樹脂を含み前記第１の温度以下で液化可能な原料ガスを、ガス供給部から前記基板の表面に供給し、
    　前記第１の温度よりも高い第２の温度に維持され所定の開口パターンを有するマスク部材を、前記基板の表面に対向して配置し、
    　前記基板の表面にエネルギ線を照射する
    　成膜方法。
  2. 　請求項１に記載の成膜方法であって、
    　前記マスク部材を配置する工程は、前記原料ガスを前記基板の表面に供給することで前記基板の表面に前記エネルギ線硬化樹脂を含む液膜を形成した後、前記マスク部材を前記基板の表面に近接させる
    　成膜方法。
  3. 　請求項１に記載の成膜方法であって、
    　前記原料ガスを供給する工程は、前記マスク部材を前記基板の表面から離間した位置に配置した後、前記開口パターンを通して前記原料ガスを前記基板の表面に供給する
    　成膜方法。
  4. 　請求項１に記載の成膜方法であって、
    　前記マスク部材を配置する工程は、前記マスク部材を前記基板の表面から第１の距離だけ離間した位置から、前記マスク部材を前記基板の表面から前記第１の距離よりも短い第２の距離だけ離間した位置へ移動させることを含む
    　成膜方法。
  5. 　請求項１～４のいずれか１つに記載の成膜方法であって、さらに、
    　前記マスク部材を前記基板の表面に対向して配置する前に、前記チャンバ内に設置された加熱源によって前記マスク部材を前記第２の温度に加熱する工程を有する
    　成膜方法。
  6. 　請求項５に記載の成膜方法であって、
    　前記ガス供給部は、前記チャンバの内部に配置され前記加熱源を有するシャワーヘッドで構成され、
    　前記マスク部材は、前記シャワーヘッドからの輻射熱または熱伝導で加熱される
    　成膜方法。
  7. 　請求項１～４のいずれか１つに記載の成膜方法であって、さらに、
    　前記マスク部材を前記基板の表面に対向して配置する前に、前記マスク部材が有する発熱体によって前記マスク部材を前記第２の温度に加熱する工程を有する
    　成膜方法。
  8. 　減圧雰囲気を維持することが可能なチャンバと、
    　基板を支持するための支持面と、前記支持面を第１の温度以下に冷却することが可能な冷却源とを有し、前記チャンバの内部に配置されたステージと、
    　前記ステージに対向して配置され、エネルギ線硬化樹脂を含み前記第１の温度以下で液化可能な原料ガスを前記支持面上の基板へ供給することが可能なガス供給部と、
    　前記第１の温度よりも高い第２の温度を維持可能であり、所定の開口パターンを有し、前記支持面に対向して配置されたマスク部材と、
    　前記エネルギ線硬化樹脂を硬化させるためのエネルギ線を前記支持面に向けて照射することが可能な照射源と
    　を具備する成膜装置。
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