ステージ装置及びプロセス装置
【課題】機能材料層の厚さ分布を高精度かつ短時間で制御可能な技術を提案する。
【解決手段】実施形態に係わるステージ装置は、被処理基板１３の下面側に配置され、上下方向に駆動される複数の高さ制御素子を備える高さ制御ユニット１２と、高さ制御ユニット１２を制御する制御ユニット１５とを備える。制御ユニット１５は、被処理基板１３の上面を複数のエリアに区分し、かつ、複数の高さ制御素子の各々の高さをデータ値に基づいて制御することにより各エリアの高さを独立に設定する。
【解決手段】実施形態に係わるステージ装置は、被処理基板１３の下面側に配置され、上下方向に駆動される複数の高さ制御素子を備える高さ制御ユニット１２と、高さ制御ユニット１２を制御する制御ユニット１５とを備える。制御ユニット１５は、被処理基板１３の上面を複数のエリアに区分し、かつ、複数の高さ制御素子の各々の高さをデータ値に基づいて制御することにより各エリアの高さを独立に設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、ステージ装置及びプロセス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス、有機デバイスや、無機デバイスなどの電子デバイスの製造において、機能材料層を形成する工程がある。機能材料層とは、基板（substrate）上に形成される特定機能を持つ材料層のことであり、半導体デバイスを構成する導電体層、絶縁体層及び半導体層、また、太陽電池デバイスを構成する半導体層、電荷輸送層及び電極層を含む。
【０００３】
機能材料層は、一般的には、基板上に均一な厚さで形成するのが望ましい。しかし、太陽電池デバイス、発光ダイオード（LED）デバイスや、イメージセンサーのカラーフィルターなどを形成するときは、基板や、機能材料層上の材料及び特性などに応じて、機能材料層の厚さを基板面内で変化させ、機能材料層に厚さ分布を持たせる必要がある。
【０００４】
コンベンショナルな技術では、この厚さ分布を、第一に、インクジェット技術やディスペンサー技術などを用いることにより、第二に、均一な厚さの機能材料層を形成した後にその機能材料層を部分的に切削又は研磨することにより、実現する。
【０００５】
しかし、これらの方法は、機能材料層の厚さの制御性が悪く、処理時間が長い、という問題を抱える。また、後者の方法では、切削又は研磨により貴重な材料を多く消費してしまうため、材料コストが増加するなどの問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２０３０７５号公報
【特許文献２】特開２０１１−５１７０９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
実施形態は、機能材料層の厚さ分布を高精度かつ短時間で制御可能な技術を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態によれば、ステージ装置は、被処理基板(a substrate which is to be processed)の下面側に配置され、上下方向に駆動される複数の高さ制御素子を備える高さ制御ユニットと、前記高さ制御ユニットを制御する制御ユニットとを備え、前記制御ユニットは、前記被処理基板の上面を複数のエリアに区分し、かつ、前記複数の高さ制御素子の各々の高さをデータ値に基づいて制御することにより各エリアの高さを独立に設定する。
【０００９】
実施形態によれば、プロセス装置は、前記ステージ装置と、前記被処理基板の上面上に機能材料層を形成するための材料供給ユニットとを備え、前記制御ユニットは、前記被処理基板の上面内の各エリアの高さを独立に設定した後、前記材料供給ユニットを用いて前記被処理基板の上面上に前記機能材料層を形成する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ステージ装置を示す図。
【図２】高さ制御ユニットを示す図。
【図３】高さ制御ユニットを示す図。
【図４】高さ制御ユニットを示す図。
【図５】高さ制御素子を示す図。
【図６】高さ制御素子を示す図。
【図７】ステージ装置の動作を示すフローチャート。
【図８】ステージ装置の動作を示すフローチャート。
【図９】ステージ装置の動作を示すフローチャート。
【図１０】キャリブレーションを示すフローチャート。
【図１１】プロセス装置を示す図。
【図１２】プロセス装置の動作を示す図。
【図１３】プロセス装置の動作を示す図。
【図１４】プロセス装置の動作を示す図。
【図１５】プロセス装置の動作を示す図。
【図１６】プロセス装置を示す図。
【図１７】プロセス装置の動作を示す図。
【図１８】プロセス装置の動作を示す図。
【図１９】プロセス装置の動作を示す図。
【図２０】プロセス装置の動作を示す図。
【図２１】プロセス装置の動作を示す図。
【図２２】プロセス装置の動作を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら実施例を説明する。
【００１２】
１． ステージ装置
コンベンショナルな技術は、基板（被処理基板）の上面を平坦に保った状態で、基板の上面上に形成される機能材料層の上面に凹凸を設けることにより、機能材料層に厚さ分布を持たせる。これに対し、実施例は、基板の上面に凹凸を設けることが可能なステージ装置により、機能材料層の上面に凹凸を設けることなく、機能材料層に厚さ分布を持たせることが可能な技術を提案する。
【００１３】
即ち、ステージ装置は、基板の上面を複数のエリアに区分し、各エリアの高さを独立に制御する。複数のエリアのうちの１つの高さを、他の１つのエリアの高さに対して相対的に変化させることにより、基板上に形成される機能材料層に厚さ分布を持たせることが可能になる。
【００１４】
ここで、基板の種類については制限されない。例えば、基板は、単層／多層、絶縁体／導電体／半導体などを含み、また、基板は、機能素子を含んでいてもよい。
【００１５】
基板の上面とは、基板の上面上に何も形成されない初期状態での上面のことを意味するものとする。基板の上面上にトランジスタなどの機能素子を形成したときは、その機能素子上に凹凸が形成される場合がある。しかし、そのような場合であっても、基板を平坦なステージ装置上に配置したときは、基板の上面は平坦になるものとする。
【００１６】
以下、ステージ装置の例について説明する。
【００１７】
図１は、ステージ装置を示している。
【００１８】
ステージ１１上には、高さ制御ユニット１２が配置される。高さ制御ユニット１２は、基板１３の上面を複数のエリアに区分したときに、各エリアの高さを独立に制御する機能を有する。高さ制御ユニット１２は、ステージ１１と一体化していてもよいし、互いに分離可能であってもよい。また、ステージ１１は、省略することもできる。
【００１９】
高さ制御ユニット１２は、例えば、図２に示すように、基板１３の下面側に配置され、上下方向に独立に駆動される複数の高さ制御素子１９を備える。
【００２０】
ここで、複数の高さ制御素子１９のレイアウトは、特に制限されない。本例では、複数の高さ制御素子１９は、互いに接触した状態でアレイ状に配置されているが、これに代えて、複数の高さ制御素子１９を互いに離してもよい。
【００２１】
また、図３に示すように、複数の高さ制御素子１９は、高さ制御ユニット１２の中心に対して点対象となるように配置することも可能である。
【００２２】
但し、複数の高さ制御素子１９は、基板１３の上面の各エリア内の高さを独立に制御するという機能を実現するために、一様に配置されているのが望ましい。
【００２３】
また、図２及び図３において、複数の高さ制御素子１９は、基板１３の下面を吸着するチャック機能を有する。即ち、複数の高さ制御素子１９の各々は、その中央部に基板１３の下面を吸着するための吸引口２０を有する。例えば、この吸引口２０を真空ポンプに接続すれば、基板１３を真空吸着により固定することができる。
【００２４】
本例では、複数の高さ制御素子１９の全てがチャック機能を有しているが、複数の高さ制御素子１９の少なくとも１つがチャック機能を有していれば、基板１３を吸着により固定するという目的を達成することができる。
【００２５】
また、複数の高さ制御素子１９は、チャック機能を有してなくてもよい。
【００２６】
この場合、例えば、図４に示すように、高さ制御ユニット１２は、基板１３の下面を吸着する複数のチャック素子１９ａと、基板１３の上面の各エリア内の高さを独立に制御するための高さ制御素子１９ｂとを備える。複数のチャック素子１９ａは、複数の高さ制御素子１９ｂの間に配置される。
【００２７】
複数のチャック素子１９ａの各々は、その中央部に基板１３の下面を吸着するための吸引口２０を有する。複数の高さ制御素子１９ｂの各々は、上下方向に独立に駆動されることにより、基板１３の上面の高さをエリア毎に制御する。
【００２８】
ここで、図２及び図３の複数の高さ制御素子１９のうちの１つ、又は、図４の複数のチャック素子１９ａのうちの１つを、例えば、図５に示す。
【００２９】
同図では、吸引口２０は、高さ制御素子１９の中央部又はチャック素子１９ａの中央部に配置されるが、これに代えて、例えば、図６に示すように、吸引口２０を、高さ制御素子１９の端部又はチャック素子１９ａの端部に配置することも可能である。
【００３０】
尚、高さ制御素子１９，１９ｂ及びチャック素子１９ａは、セラミックなどの絶縁材料から構成可能である。また、高さ制御素子１９，１９ｂは、ピエゾ素子などの圧電体、又は、サーボモーターや、マイクロメーターなどの駆動量により基板吸着面の高さを制御可能な機構により、駆動することができる。
【００３１】
高さ制御ユニット１２の上部には、計測ユニット１４が配置される。
【００３２】
計測ユニット１４は、被処理基板１３の上面を複数のエリアに区分し、各エリアの高さを計測する機能を有する。各エリアの高さは、特定の基準点を元にした絶対高さであってもよいし、複数のエリアのうちの１つの高さを基準とした相対高さであってもよい。
【００３３】
また、計測ユニット１４は、基板１３の上面の各エリアの特性を計測する機能を有していてもよい。この場合、各エリアの高さを独立に制御する直前に、各エリアの特性に基づいて各エリアの高さの目標値を決定することができる。これについては、ステージ装置の動作の説明において詳述する。
【００３４】
制御ユニット１５は、高さ制御ユニット１２及び計測ユニット１４を制御する。
【００３５】
制御ユニット１５の基本動作は、以下の通りである。
まず、制御ユニット１５は、高さ制御ユニット１２内の複数の高さ制御素子の各々の高さをデータ値に基づいて制御することにより、基板１３の上面内の各エリアの高さを独立に設定する。
【００３６】
尚、データ値は、例えば、他のユニットからのデータ転送又はユーザーによるデータ入力作業などにより制御ユニット１５内のメモリに記憶される。
【００３７】
また、上述のように、計測ユニット１４が各エリアの特性を計測する機能を有しているときは、計測ユニット１４による計測結果をデータ値として制御ユニット１５内のメモリに記憶してもよい。
【００３８】
次に、制御ユニット１５は、計測ユニット１４を用いて基板１３の上面内の各エリアの高さが許容範囲内にあるかを判定する。各エリアの高さが許容範囲内にあるときは、ステージ装置の動作を終了する。
【００３９】
図７は、ステージ装置の動作の第１の例を示している。
ステージ装置の動作は、制御ユニットにより制御される。
【００４０】
基板が高さ制御ユニット上に搭載された後にステージ装置の動作が開始する。基板の搬送は、搬送ユニットにより行う。ステージ装置は、搬送ユニットを備えていてもよいし、備えていなくてもよい。
【００４１】
まず、基板を、例えば、真空吸着により固定する（ステップＳＴ１）。次に、基板の上面内の各エリアの高さを計測する（ステップＳＴ２）。基板の上面内の全エリアの高さが等しくないときは、基板の上面内の全エリアの高さを等しくする（ステップＳＴ３）。
【００４２】
この後、基板の上面内の各エリアの高さをデータ値に基づき独立に設定する（ステップＳＴ４）。各エリアの高さを計測し、各エリアの高さが許容範囲内にあるかを決定する（ステップＳＴ５〜ＳＴ６）。
【００４３】
各エリアの高さが許容範囲内にあるときは、ステージ装置の動作を終了し、各エリアの高さが許容範囲内にないときは、再び、基板の上面内の各エリアの高さをデータ値に基づき独立に設定する（ステップＳＴ４）。
【００４４】
以上の動作により、基板の上面内の各エリアの高さを、高精度かつ短時間で制御することができる。従って、例えば、基板上に機能材料層を形成するときは、機能材料層の上面を平坦化することにより、機能材料層に厚さ分布を持たせることができる。
【００４５】
図８は、ステージ装置の動作の第２の例を示している。
第２の例は、第１の例と比べると、基板上の各エリアの高さを許容範囲内に収めるための動作に特徴を有する。
【００４６】
ステージ装置の動作は、制御ユニットにより制御される。
【００４７】
基板が高さ制御ユニット上に搭載された後にステージ装置の動作が開始する。基板の搬送は、第１の例と同様に、搬送ユニットにより行う。
【００４８】
まず、基板を、例えば、真空吸着により固定する（ステップＳＴ１）。次に、基板の上面内の各エリアの高さを計測する（ステップＳＴ２）。基板の上面内の全エリアの高さが等しくないときは、基板の上面内の全エリアの高さを等しくする（ステップＳＴ３）。
【００４９】
この後、基板の上面内の各エリアの高さをデータ値に基づき独立に設定する（ステップＳＴ４）。各エリアの高さを計測し、各エリアの高さが許容範囲内にあるかを決定する（ステップＳＴ５〜ＳＴ６）。
【００５０】
各エリアの高さが許容範囲内にあるときは、ステージ装置の動作を終了し、各エリアの高さが許容範囲内にないときは、許容範囲外にあるエリアの高さをデータ値に基づき再設定する（ステップＳＴ７）。
【００５１】
即ち、本例によれば、全エリアの高さを再設定するのではなく、許容範囲外にあるエリアのみについて高さの再設定を行うことにより、各エリアの高さの設定にかかる時間を短縮することができる。
【００５２】
また、ステップＳＴ７からステップＳＴ５〜ＳＴ６へのルーチンにおいて、許容範囲内にあるエリアに対してはステップＳＴ５〜ＳＴ６を省略することも可能である。
【００５３】
以上の動作により、基板の上面内の各エリアの高さを、高精度かつ短時間で制御することができる。従って、例えば、基板上に機能材料層を形成するときは、機能材料層の上面を平坦化することにより、機能材料層に厚さ分布を持たせることができる。
【００５４】
図９は、ステージ装置の動作の第３の例を示している。
第３の例は、第１の例と比べると、基板上の各エリアの高さを設定する直前に、各エリアの特性を計測する動作に特徴を有する。
【００５５】
ステージ装置の動作は、制御ユニットにより制御される。
【００５６】
基板が高さ制御ユニット上に搭載された後にステージ装置の動作が開始する。基板の搬送は、第１の例と同様に、搬送ユニットにより行う。
【００５７】
まず、基板を、例えば、真空吸着により固定する（ステップＳＴ１）。次に、基板の上面内の各エリアの高さを計測する（ステップＳＴ２）。基板の上面内の全エリアの高さが等しくないときは、基板の上面内の全エリアの高さを等しくする（ステップＳＴ３）。
【００５８】
この後、基板の上面内の各エリアの特性を計測する。また、各エリアの特性に基づいて各エリアの高さの目標値を決定する。この目標値は、データ値として制御ユニット内のメモリに記憶される（ステップＳＴ３’）。
【００５９】
次に、基板の上面内の各エリアの高さをデータ値に基づき独立に設定する（ステップＳＴ４）。各エリアの高さを計測し、各エリアの高さが許容範囲内にあるかを決定する（ステップＳＴ５〜ＳＴ６）。
【００６０】
各エリアの高さが許容範囲内にあるときは、ステージ装置の動作を終了し、各エリアの高さが許容範囲内にないときは、再び、基板の上面内の各エリアの高さをデータ値に基づき独立に設定する（ステップＳＴ４）。
【００６１】
以上の動作により、基板の上面内の各エリアの高さを、高精度かつ短時間で制御することができる。従って、例えば、基板上に機能材料層を形成するときは、機能材料層の上面を平坦化することにより、機能材料層に厚さ分布を持たせることができる。
【００６２】
図１０は、キャリブレーション動作を示している。
【００６３】
キャリブレーションとは、データ値による高さ制御素子の駆動量（基板吸着面の高さの変化量）と、計測による基板の上面の各エリアの実際の高さ（各エリアの高さの変化量）との関係を求め、データ値による高さ制御素子の駆動量を補正する作業のことである。
【００６４】
まず、基板の上面内の各エリアの高さを計測する（ステップＳＴ１）。
【００６５】
次に、各エリアの高さをデータ値に基づき変化させた後に、再び、各エリアの高さを計測する（ステップＳＴ２〜ＳＴ３）。
【００６６】
そして、データ値と各エリアの実際の高さとの関係を求める（ステップＳＴ４）。
【００６７】
例えば、特定エリアの特性に基づき、その特定エリアの高さの目標値をｘ（データ値）に決定した場合を検討する。
【００６８】
この場合、まず、データ値ｘに基づき、高さ制御素子の駆動量をｘに設定し、高さ制御素子を駆動する。この後、特定エリアの実際の高さを測定する。そして、特定エリアの実際の高さがｘ＋Δであるとき、高さ制御素子の駆動量をｘ−Δに補正して、再び、高さ制御素子を駆動する。また、特定エリアの実際の高さがｘ−Δであるとき、高さ制御素子の駆動量をｘ＋Δに補正して、再び、高さ制御素子を駆動する。
【００６９】
本例では、データ値と実際の高さとの間に差分±Δが存在することが分かる。即ち、データ値と実際の高さとの関係を求めておくことが可能であるため、高さ制御素子の駆動量（データ値）を補正することができる。
【００７０】
従って、同一製品を大量生産する場合などにおいては、この差分±Δを求めることにより、データ値を予めｘ±Δに設定しておくことが可能である。このようにすれば、基板の上面内の各エリアの高さを早い段階で許容範囲内に収めることができ、処理の高速化を図ることができる。
【００７１】
また、異なる製品を製造する場合などにおいては、製品ごとに、この差分±Δを求め、キャリブレーションを実行してもよい。
【００７２】
２． プロセス装置
プロセス装置とは、半導体デバイス、有機デバイス、無機デバイスなどの電子デバイスの製造プロセスの一工程に使用される装置のことである。プロセス装置は、例えば、塗布装置、露光装置、エッチング装置、成膜装置、イオン注入装置などを含む。
【００７３】
図１１は、図１のステージ装置を用いたプロセス装置の例を示している。
【００７４】
ステージ１１、高さ制御ユニット１２及び計測ユニット１４は、それぞれ、図１のステージ装置の構成要素の１つである。これらについては、既に、ステージ装置の説明で詳述したため、ここでの説明は省略する。
【００７５】
高さ制御ユニット１２上には、基板（被処理基板）１３が配置される。
【００７６】
高さ制御ユニット１２の上部には、基板１３の上面上に機能材料層を形成するための材料供給ユニット１６が配置される。
【００７７】
制御ユニット１５は、基板１３の上面内の各エリアの高さを独立に設定した後、各エリアの高さが許容範囲内にあることを条件に、材料供給ユニット１６を用いて基板１３の上面上に機能材料層を形成する。
【００７８】
平坦化ユニット１７は、基板１３上に形成された機能材料層の上面を平坦化することを目的に配置される。平坦化ユニットの種類は、特に制限されない。平坦化ユニット１７は、例えば、平坦面（下面）を有する平坦化板であってもよいし、スキージのような部材を用いて機能材料層の上面を平坦化する機構であってもよい。
【００７９】
尚、平坦化ユニット１７は、省略することもできる。なぜなら、平坦化ユニットを用いなくても、機能材料層の上面が十分に平坦化される場合もあるからである。
【００８０】
例えば、スピン塗布、スプレイ塗布、バーコーティング、メニスカス塗布、キャピラリー塗布、インクジェット、ディスペンサーなどの技術を用いれば、機能材料層の上面を平坦化することが可能である。
【００８１】
また、これらの技術を用いなくても、機能材料層が流動性を有する場合には、機能材料層を形成した後に、その流動性を利用することにより、機能材料層の上面を平坦化することもできる。
【００８２】
尚、上述の技術又は方法を組み合わせて、機能材料層の上面を平坦化してもよい。
【００８３】
例えば、インクジェット法により機能材料層を形成した後に、平坦化板を機能材料層の上面に押し付けることにより、機能材料層の上面を平坦化してもよい。
【００８４】
また、機能材料層がフォトレジスト層であるときは、石英などの平坦化板を用いてフォトレジスト層の上面の平坦化を行うのが望ましい。なぜなら、平坦化板として、石英などの紫外線を透過する材料を採用すれば、フォトレジスト層の上面の平坦化と同時に、フォトレジスト層の露光／硬化を行なうことができるからである。
【００８５】
平坦化板を用いて機能材料層の上面の平坦化を行うときは、さらに、機能材料層を熱硬化型とすれば、平坦化板を加熱することにより、機能材料層の上面の平坦化と硬化とを同時に行うことができる。
【００８６】
駆動ユニット１８は、例えば、制御ユニット１５による制御の下で、平坦化ユニット１７を上下方向に駆動する。
【００８７】
そして、これらステージ１１、高さ制御ユニット１２、計測ユニット１４、材料供給ユニット１６及び平坦化ユニット１７は、チャンバー１０内に配置される。
【００８８】
以下、図１１のプロセス装置を用いて、基板上に、厚さ分布を持つ機能材料層を形成するプロセスの例について説明する。
【００８９】
図１２乃至図１５は、機能材料層を形成するプロセスを示している。
【００９０】
まず、図１２に示すように、高さ制御ユニット１２内の複数の高さ制御素子１９の高さ（例えば、基板吸着面の高さ）を基準値に合わせる。即ち、基板１３の上面内における複数のエリアＡ１〜Ａ１０の高さを等しくする。
【００９１】
次に、図１３に示すように、データ値に基づいて、複数の高さ制御素子１９の各々の高さを制御することにより、基板１３の上面内における複数のエリアＡ１〜Ａ１０の高さを独立に設定する。
【００９２】
次に、図１４に示すように、基板１３上に機能材料層２１を形成する。また、機能材料層２１の上面は、平坦化ユニット（例えば、石英やシリコンなどの平坦化板）により、平坦化される。機能材料層２１の上面は、例えば、図１５に示すように、スキージ２２により平坦化してもよい。
【００９３】
以上のプロセスにより、基板１３上に、厚さ分布を有する機能材料層２１を形成することができる。
【００９４】
このように、機能材料層の上面に凹凸を設けるのではなく、基板上の各エリアの高さを相対的に変化させ、かつ、機能材料層の上面を平坦化することにより、機能材料層に厚さ分布を持たせることが可能になる。即ち、機能材料層の厚さの制御に余分な時間を費やすことがないため、処理プロセスの短縮を図ることができる。
【００９５】
また、機能材料層の厚さ分布を高精度に制御可能であるため、この機能材料層により実現される電子デバイスの性能を向上させることも可能になる。また、処理プロセスの短縮により電子デバイスの製造期間も短縮できる。
【００９６】
従って、多様な電子デバイスを歩留りよく製造することができると共に、製造コストの低下及び出荷時期を早めることが可能になる。
【００９７】
図１６は、プロセス装置の他の例を示している。
【００９８】
このプロセス装置は、図１のステージ装置を用いたものではなく、図１のステージ装置を応用したものである。このプロセス装置の特徴は、高さ制御ユニット１２が、基板（被処理基板）の下側ではなく、その上側に配置されている点にある。
【００９９】
ステージ１１上には、チャックユニット２３が配置される。チャックユニット２３は、基板１３の下面を吸着により固定する機能を有する。
【０１００】
高さ制御ユニット１２は、基板１３の上面側に配置され、上下方向に独立に駆動される複数の高さ制御素子を備える。高さ制御ユニット１２は、駆動ユニット１８により、全体として上下方向に駆動される。また、高さ制御ユニット１２内の複数の高さ制御素子の各々は、駆動ユニット１８により上下方向に独立に駆動される。
【０１０１】
材料供給ユニット１６は、基板１３の上面上に機能材料層を形成することを目的に設けられる。例えば、材料供給ユニット１６は、基板１３の上面上に機能材料を塗布する。
【０１０２】
計測ユニット１４は、基板１３の上面の各エリアの特性を計測する機能を有する。
【０１０３】
即ち、本例では、計測ユニット１４は、複数の高さ制御素子の高さを独立に設定する直前に、各エリアの特性に基づいて各エリアの機能材料層の高さ（厚さ）の目標値を決定することを目的に設けられる。
【０１０４】
このため、各エリアの特性を他の手段により予め取得しておくときは、計測ユニット１４を省略してもよい。この場合、各エリアの機能材料層の高さの目標値は、他のユニットからのデータ転送又はユーザーによるデータ入力作業などにより、制御ユニット１５内のメモリにデータ値として記憶される。
【０１０５】
尚、計測ユニット１４は、基板１３上の各エリアにおける機能材料層の高さを計測する機能を有していてもよい。
【０１０６】
制御ユニット１５は、チャックユニット２３、高さ制御ユニット１２の駆動ユニット１８、計測ユニット１４及び材料供給ユニット１６を制御する。
【０１０７】
制御ユニット１５は、基板１３の上面を複数のエリアに区分したときに、基板１３上に形成される機能材料層の上面の高さをエリア毎に制御する。即ち、複数の高さ制御素子の各々の高さをデータ値に基づいて制御し、かつ、複数の高さ制御素子を機能材料層の上面に押し当てることにより、機能材料層の上面に凹凸を付加する。
【０１０８】
高さ制御ユニット１２内の複数の高さ制御素子は、例えば、図２乃至図６に示すような構造を有する。複数の高さ制御素子については、既に、図２乃至図６において説明したので、ここでの詳細な説明は省略する。
【０１０９】
本例の高さ制御ユニット１２は、例えば、図１１のプロセス装置における高さ制御ユニット１２と比べたとき、上下方向における向きが互いに逆向きになっている点に特徴を有する。
【０１１０】
尚、複数の高さ制御素子は、保護層により覆われていてもよい。この場合、複数の高さ制御素子は、保護層を介して基板１３上の機能材料層の上面に押し当てられる。これについては、機能材料層を形成するプロセスの例として詳しく述べる。
【０１１１】
以下、図１６のプロセス装置を用いて、基板上に、厚さ分布を持つ機能材料層を形成するプロセスの例について説明する。
【０１１２】
図１７乃至図１９は、機能材料層を形成するプロセスの例を示している。
【０１１３】
まず、図１７に示すように、高さ制御ユニット１２内の複数の高さ制御素子１９の高さを基準値に合わせる。即ち、基板１３上の複数のエリアＡ１〜Ａ１０に対応する複数の高さ制御素子１９の高さを等しくする。
【０１１４】
また、基板１３をチャックユニット２３により固定した状態で、基板１３上に機能材料層２１を形成する。
【０１１５】
次に、図１８に示すように、データ値に基づいて、複数の高さ制御素子１９の各々の高さを独立に制御する。この後、複数の高さ制御素子１９を機能材料層２１の上面に押し当てる。この状態で、機能材料層２１を硬化させる。
【０１１６】
そして、複数の高さ制御素子１９を機能材料層２１の上面から引き離すと、図１９に示すように、複数のエリアＡ１〜Ａ１０ごとに、独立に、厚さが設定された機能材料層２１が形成される。
【０１１７】
尚、機能材料層２１の流動性が低い場合は、複数の高さ制御素子１９を機能材料層２１の上面から引き離した後に、機能材料層２１を硬化させてもよい。
【０１１８】
以上のプロセスにより、基板１３上に、厚さ分布を有する機能材料層２１を形成することができる。
【０１１９】
図２０乃至図２２は、機能材料層を形成するプロセスの他の例を示している。
【０１２０】
この例は、複数の高さ制御素子１９が保護層（例えば、保護フィルム）２４により覆われているときのプロセスに関する。複数の高さ制御素子１９は、機能材料層２１に直接接触するのが望ましくない場合がある。
【０１２１】
そこで、複数の高さ制御素子１９が機能材料層２１に接触しないように保護層２４を設ける。保護層２４は、例えば、フッ素樹脂、セラミック材料などにより構成される。保護層２４は、複数の高さ制御素子１９の上下方向の動作により破断することがないように、柔軟性と十分な強度とを有しているものとする。
【０１２２】
また、保護層２４を設けると、機能材料層２１の上面の凹凸が滑らかに変化する効果が付随的に得られる。
【０１２３】
まず、図２０に示すように、高さ制御ユニット１２内の複数の高さ制御素子１９の高さを基準値に合わせる。即ち、基板１３上の複数のエリアＡ１〜Ａ１０に対応する複数の高さ制御素子１９の高さを等しくする。
【０１２４】
また、基板１３をチャックユニット２３により固定した状態で、基板１３上に機能材料層２１を形成する。
【０１２５】
次に、図２１に示すように、データ値に基づいて、複数の高さ制御素子１９の各々の高さを独立に制御する。この時、保護層２４は、複数の高さ制御素子１９の高さの変化に追従して変形する。この後、複数の高さ制御素子１９を、保護層２４を介して、機能材料層２１の上面に押し当てる。この状態で、機能材料層２１を硬化させる。
【０１２６】
そして、複数の高さ制御素子１９を機能材料層２１の上面から引き離すと、図２２に示すように、複数のエリアＡ１〜Ａ１０ごとに、独立に、厚さが設定された機能材料層２１が形成される。
【０１２７】
尚、機能材料層２１の流動性が低い場合は、複数の高さ制御素子１９を機能材料層２１の上面から引き離した後に、機能材料層２１を硬化させてもよい。
【０１２８】
以上のプロセスにより、基板１３上に、厚さ分布を有する機能材料層２１を形成することができる。
【０１２９】
３． その他
上述の実施例において、計測ユニットは、基板上の各エリアの特性や高さなどを計測する機能を有するが、さらに、各エリアの計測する特性とは、作製する電子デバイスの機能に応じて、以下を計測する機能を有していてもよい。
【０１３０】
・ 機能材料層の厚さ、密度などの物理量
・ 所定の波長の光に対する機能材料層の透過率、反射率、屈折率など
・ 発光デバイスにおいては、発生する光の波長などの光学特性量
・ 機能材料層の電気伝導度、抵抗値、静電容量、磁化率などの電気／磁気特性量
４． むすび
実施形態によれば、機能材料層の厚さ分布を高精度かつ短時間で制御できる。
【０１３１】
本発明の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。
【符号の説明】
【０１３２】
１０： チャンバー、 １１： ステージ、 １２： 高さ制御ユニット、 １３： 基板、 １４： 計測ユニット、 １５： 制御ユニット、 １６： 材料供給ユニット、 １７： 平坦化ユニット、 １８： 駆動ユニット、 １９，１９ｂ： 高さ制御素子、 １９ａ： チャック素子、 ２０： 吸引口、 ２１： 機能材料層、 ２２： スキージ、 ２３： チャックユニット。
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、ステージ装置及びプロセス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス、有機デバイスや、無機デバイスなどの電子デバイスの製造において、機能材料層を形成する工程がある。機能材料層とは、基板（substrate）上に形成される特定機能を持つ材料層のことであり、半導体デバイスを構成する導電体層、絶縁体層及び半導体層、また、太陽電池デバイスを構成する半導体層、電荷輸送層及び電極層を含む。
【０００３】
機能材料層は、一般的には、基板上に均一な厚さで形成するのが望ましい。しかし、太陽電池デバイス、発光ダイオード（LED）デバイスや、イメージセンサーのカラーフィルターなどを形成するときは、基板や、機能材料層上の材料及び特性などに応じて、機能材料層の厚さを基板面内で変化させ、機能材料層に厚さ分布を持たせる必要がある。
【０００４】
コンベンショナルな技術では、この厚さ分布を、第一に、インクジェット技術やディスペンサー技術などを用いることにより、第二に、均一な厚さの機能材料層を形成した後にその機能材料層を部分的に切削又は研磨することにより、実現する。
【０００５】
しかし、これらの方法は、機能材料層の厚さの制御性が悪く、処理時間が長い、という問題を抱える。また、後者の方法では、切削又は研磨により貴重な材料を多く消費してしまうため、材料コストが増加するなどの問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２０３０７５号公報
【特許文献２】特開２０１１−５１７０９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
実施形態は、機能材料層の厚さ分布を高精度かつ短時間で制御可能な技術を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態によれば、ステージ装置は、被処理基板(a substrate which is to be processed)の下面側に配置され、上下方向に駆動される複数の高さ制御素子を備える高さ制御ユニットと、前記高さ制御ユニットを制御する制御ユニットとを備え、前記制御ユニットは、前記被処理基板の上面を複数のエリアに区分し、かつ、前記複数の高さ制御素子の各々の高さをデータ値に基づいて制御することにより各エリアの高さを独立に設定する。
【０００９】
実施形態によれば、プロセス装置は、前記ステージ装置と、前記被処理基板の上面上に機能材料層を形成するための材料供給ユニットとを備え、前記制御ユニットは、前記被処理基板の上面内の各エリアの高さを独立に設定した後、前記材料供給ユニットを用いて前記被処理基板の上面上に前記機能材料層を形成する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ステージ装置を示す図。
【図２】高さ制御ユニットを示す図。
【図３】高さ制御ユニットを示す図。
【図４】高さ制御ユニットを示す図。
【図５】高さ制御素子を示す図。
【図６】高さ制御素子を示す図。
【図７】ステージ装置の動作を示すフローチャート。
【図８】ステージ装置の動作を示すフローチャート。
【図９】ステージ装置の動作を示すフローチャート。
【図１０】キャリブレーションを示すフローチャート。
【図１１】プロセス装置を示す図。
【図１２】プロセス装置の動作を示す図。
【図１３】プロセス装置の動作を示す図。
【図１４】プロセス装置の動作を示す図。
【図１５】プロセス装置の動作を示す図。
【図１６】プロセス装置を示す図。
【図１７】プロセス装置の動作を示す図。
【図１８】プロセス装置の動作を示す図。
【図１９】プロセス装置の動作を示す図。
【図２０】プロセス装置の動作を示す図。
【図２１】プロセス装置の動作を示す図。
【図２２】プロセス装置の動作を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら実施例を説明する。
【００１２】
１． ステージ装置
コンベンショナルな技術は、基板（被処理基板）の上面を平坦に保った状態で、基板の上面上に形成される機能材料層の上面に凹凸を設けることにより、機能材料層に厚さ分布を持たせる。これに対し、実施例は、基板の上面に凹凸を設けることが可能なステージ装置により、機能材料層の上面に凹凸を設けることなく、機能材料層に厚さ分布を持たせることが可能な技術を提案する。
【００１３】
即ち、ステージ装置は、基板の上面を複数のエリアに区分し、各エリアの高さを独立に制御する。複数のエリアのうちの１つの高さを、他の１つのエリアの高さに対して相対的に変化させることにより、基板上に形成される機能材料層に厚さ分布を持たせることが可能になる。
【００１４】
ここで、基板の種類については制限されない。例えば、基板は、単層／多層、絶縁体／導電体／半導体などを含み、また、基板は、機能素子を含んでいてもよい。
【００１５】
基板の上面とは、基板の上面上に何も形成されない初期状態での上面のことを意味するものとする。基板の上面上にトランジスタなどの機能素子を形成したときは、その機能素子上に凹凸が形成される場合がある。しかし、そのような場合であっても、基板を平坦なステージ装置上に配置したときは、基板の上面は平坦になるものとする。
【００１６】
以下、ステージ装置の例について説明する。
【００１７】
図１は、ステージ装置を示している。
【００１８】
ステージ１１上には、高さ制御ユニット１２が配置される。高さ制御ユニット１２は、基板１３の上面を複数のエリアに区分したときに、各エリアの高さを独立に制御する機能を有する。高さ制御ユニット１２は、ステージ１１と一体化していてもよいし、互いに分離可能であってもよい。また、ステージ１１は、省略することもできる。
【００１９】
高さ制御ユニット１２は、例えば、図２に示すように、基板１３の下面側に配置され、上下方向に独立に駆動される複数の高さ制御素子１９を備える。
【００２０】
ここで、複数の高さ制御素子１９のレイアウトは、特に制限されない。本例では、複数の高さ制御素子１９は、互いに接触した状態でアレイ状に配置されているが、これに代えて、複数の高さ制御素子１９を互いに離してもよい。
【００２１】
また、図３に示すように、複数の高さ制御素子１９は、高さ制御ユニット１２の中心に対して点対象となるように配置することも可能である。
【００２２】
但し、複数の高さ制御素子１９は、基板１３の上面の各エリア内の高さを独立に制御するという機能を実現するために、一様に配置されているのが望ましい。
【００２３】
また、図２及び図３において、複数の高さ制御素子１９は、基板１３の下面を吸着するチャック機能を有する。即ち、複数の高さ制御素子１９の各々は、その中央部に基板１３の下面を吸着するための吸引口２０を有する。例えば、この吸引口２０を真空ポンプに接続すれば、基板１３を真空吸着により固定することができる。
【００２４】
本例では、複数の高さ制御素子１９の全てがチャック機能を有しているが、複数の高さ制御素子１９の少なくとも１つがチャック機能を有していれば、基板１３を吸着により固定するという目的を達成することができる。
【００２５】
また、複数の高さ制御素子１９は、チャック機能を有してなくてもよい。
【００２６】
この場合、例えば、図４に示すように、高さ制御ユニット１２は、基板１３の下面を吸着する複数のチャック素子１９ａと、基板１３の上面の各エリア内の高さを独立に制御するための高さ制御素子１９ｂとを備える。複数のチャック素子１９ａは、複数の高さ制御素子１９ｂの間に配置される。
【００２７】
複数のチャック素子１９ａの各々は、その中央部に基板１３の下面を吸着するための吸引口２０を有する。複数の高さ制御素子１９ｂの各々は、上下方向に独立に駆動されることにより、基板１３の上面の高さをエリア毎に制御する。
【００２８】
ここで、図２及び図３の複数の高さ制御素子１９のうちの１つ、又は、図４の複数のチャック素子１９ａのうちの１つを、例えば、図５に示す。
【００２９】
同図では、吸引口２０は、高さ制御素子１９の中央部又はチャック素子１９ａの中央部に配置されるが、これに代えて、例えば、図６に示すように、吸引口２０を、高さ制御素子１９の端部又はチャック素子１９ａの端部に配置することも可能である。
【００３０】
尚、高さ制御素子１９，１９ｂ及びチャック素子１９ａは、セラミックなどの絶縁材料から構成可能である。また、高さ制御素子１９，１９ｂは、ピエゾ素子などの圧電体、又は、サーボモーターや、マイクロメーターなどの駆動量により基板吸着面の高さを制御可能な機構により、駆動することができる。
【００３１】
高さ制御ユニット１２の上部には、計測ユニット１４が配置される。
【００３２】
計測ユニット１４は、被処理基板１３の上面を複数のエリアに区分し、各エリアの高さを計測する機能を有する。各エリアの高さは、特定の基準点を元にした絶対高さであってもよいし、複数のエリアのうちの１つの高さを基準とした相対高さであってもよい。
【００３３】
また、計測ユニット１４は、基板１３の上面の各エリアの特性を計測する機能を有していてもよい。この場合、各エリアの高さを独立に制御する直前に、各エリアの特性に基づいて各エリアの高さの目標値を決定することができる。これについては、ステージ装置の動作の説明において詳述する。
【００３４】
制御ユニット１５は、高さ制御ユニット１２及び計測ユニット１４を制御する。
【００３５】
制御ユニット１５の基本動作は、以下の通りである。
まず、制御ユニット１５は、高さ制御ユニット１２内の複数の高さ制御素子の各々の高さをデータ値に基づいて制御することにより、基板１３の上面内の各エリアの高さを独立に設定する。
【００３６】
尚、データ値は、例えば、他のユニットからのデータ転送又はユーザーによるデータ入力作業などにより制御ユニット１５内のメモリに記憶される。
【００３７】
また、上述のように、計測ユニット１４が各エリアの特性を計測する機能を有しているときは、計測ユニット１４による計測結果をデータ値として制御ユニット１５内のメモリに記憶してもよい。
【００３８】
次に、制御ユニット１５は、計測ユニット１４を用いて基板１３の上面内の各エリアの高さが許容範囲内にあるかを判定する。各エリアの高さが許容範囲内にあるときは、ステージ装置の動作を終了する。
【００３９】
図７は、ステージ装置の動作の第１の例を示している。
ステージ装置の動作は、制御ユニットにより制御される。
【００４０】
基板が高さ制御ユニット上に搭載された後にステージ装置の動作が開始する。基板の搬送は、搬送ユニットにより行う。ステージ装置は、搬送ユニットを備えていてもよいし、備えていなくてもよい。
【００４１】
まず、基板を、例えば、真空吸着により固定する（ステップＳＴ１）。次に、基板の上面内の各エリアの高さを計測する（ステップＳＴ２）。基板の上面内の全エリアの高さが等しくないときは、基板の上面内の全エリアの高さを等しくする（ステップＳＴ３）。
【００４２】
この後、基板の上面内の各エリアの高さをデータ値に基づき独立に設定する（ステップＳＴ４）。各エリアの高さを計測し、各エリアの高さが許容範囲内にあるかを決定する（ステップＳＴ５〜ＳＴ６）。
【００４３】
各エリアの高さが許容範囲内にあるときは、ステージ装置の動作を終了し、各エリアの高さが許容範囲内にないときは、再び、基板の上面内の各エリアの高さをデータ値に基づき独立に設定する（ステップＳＴ４）。
【００４４】
以上の動作により、基板の上面内の各エリアの高さを、高精度かつ短時間で制御することができる。従って、例えば、基板上に機能材料層を形成するときは、機能材料層の上面を平坦化することにより、機能材料層に厚さ分布を持たせることができる。
【００４５】
図８は、ステージ装置の動作の第２の例を示している。
第２の例は、第１の例と比べると、基板上の各エリアの高さを許容範囲内に収めるための動作に特徴を有する。
【００４６】
ステージ装置の動作は、制御ユニットにより制御される。
【００４７】
基板が高さ制御ユニット上に搭載された後にステージ装置の動作が開始する。基板の搬送は、第１の例と同様に、搬送ユニットにより行う。
【００４８】
まず、基板を、例えば、真空吸着により固定する（ステップＳＴ１）。次に、基板の上面内の各エリアの高さを計測する（ステップＳＴ２）。基板の上面内の全エリアの高さが等しくないときは、基板の上面内の全エリアの高さを等しくする（ステップＳＴ３）。
【００４９】
この後、基板の上面内の各エリアの高さをデータ値に基づき独立に設定する（ステップＳＴ４）。各エリアの高さを計測し、各エリアの高さが許容範囲内にあるかを決定する（ステップＳＴ５〜ＳＴ６）。
【００５０】
各エリアの高さが許容範囲内にあるときは、ステージ装置の動作を終了し、各エリアの高さが許容範囲内にないときは、許容範囲外にあるエリアの高さをデータ値に基づき再設定する（ステップＳＴ７）。
【００５１】
即ち、本例によれば、全エリアの高さを再設定するのではなく、許容範囲外にあるエリアのみについて高さの再設定を行うことにより、各エリアの高さの設定にかかる時間を短縮することができる。
【００５２】
また、ステップＳＴ７からステップＳＴ５〜ＳＴ６へのルーチンにおいて、許容範囲内にあるエリアに対してはステップＳＴ５〜ＳＴ６を省略することも可能である。
【００５３】
以上の動作により、基板の上面内の各エリアの高さを、高精度かつ短時間で制御することができる。従って、例えば、基板上に機能材料層を形成するときは、機能材料層の上面を平坦化することにより、機能材料層に厚さ分布を持たせることができる。
【００５４】
図９は、ステージ装置の動作の第３の例を示している。
第３の例は、第１の例と比べると、基板上の各エリアの高さを設定する直前に、各エリアの特性を計測する動作に特徴を有する。
【００５５】
ステージ装置の動作は、制御ユニットにより制御される。
【００５６】
基板が高さ制御ユニット上に搭載された後にステージ装置の動作が開始する。基板の搬送は、第１の例と同様に、搬送ユニットにより行う。
【００５７】
まず、基板を、例えば、真空吸着により固定する（ステップＳＴ１）。次に、基板の上面内の各エリアの高さを計測する（ステップＳＴ２）。基板の上面内の全エリアの高さが等しくないときは、基板の上面内の全エリアの高さを等しくする（ステップＳＴ３）。
【００５８】
この後、基板の上面内の各エリアの特性を計測する。また、各エリアの特性に基づいて各エリアの高さの目標値を決定する。この目標値は、データ値として制御ユニット内のメモリに記憶される（ステップＳＴ３’）。
【００５９】
次に、基板の上面内の各エリアの高さをデータ値に基づき独立に設定する（ステップＳＴ４）。各エリアの高さを計測し、各エリアの高さが許容範囲内にあるかを決定する（ステップＳＴ５〜ＳＴ６）。
【００６０】
各エリアの高さが許容範囲内にあるときは、ステージ装置の動作を終了し、各エリアの高さが許容範囲内にないときは、再び、基板の上面内の各エリアの高さをデータ値に基づき独立に設定する（ステップＳＴ４）。
【００６１】
以上の動作により、基板の上面内の各エリアの高さを、高精度かつ短時間で制御することができる。従って、例えば、基板上に機能材料層を形成するときは、機能材料層の上面を平坦化することにより、機能材料層に厚さ分布を持たせることができる。
【００６２】
図１０は、キャリブレーション動作を示している。
【００６３】
キャリブレーションとは、データ値による高さ制御素子の駆動量（基板吸着面の高さの変化量）と、計測による基板の上面の各エリアの実際の高さ（各エリアの高さの変化量）との関係を求め、データ値による高さ制御素子の駆動量を補正する作業のことである。
【００６４】
まず、基板の上面内の各エリアの高さを計測する（ステップＳＴ１）。
【００６５】
次に、各エリアの高さをデータ値に基づき変化させた後に、再び、各エリアの高さを計測する（ステップＳＴ２〜ＳＴ３）。
【００６６】
そして、データ値と各エリアの実際の高さとの関係を求める（ステップＳＴ４）。
【００６７】
例えば、特定エリアの特性に基づき、その特定エリアの高さの目標値をｘ（データ値）に決定した場合を検討する。
【００６８】
この場合、まず、データ値ｘに基づき、高さ制御素子の駆動量をｘに設定し、高さ制御素子を駆動する。この後、特定エリアの実際の高さを測定する。そして、特定エリアの実際の高さがｘ＋Δであるとき、高さ制御素子の駆動量をｘ−Δに補正して、再び、高さ制御素子を駆動する。また、特定エリアの実際の高さがｘ−Δであるとき、高さ制御素子の駆動量をｘ＋Δに補正して、再び、高さ制御素子を駆動する。
【００６９】
本例では、データ値と実際の高さとの間に差分±Δが存在することが分かる。即ち、データ値と実際の高さとの関係を求めておくことが可能であるため、高さ制御素子の駆動量（データ値）を補正することができる。
【００７０】
従って、同一製品を大量生産する場合などにおいては、この差分±Δを求めることにより、データ値を予めｘ±Δに設定しておくことが可能である。このようにすれば、基板の上面内の各エリアの高さを早い段階で許容範囲内に収めることができ、処理の高速化を図ることができる。
【００７１】
また、異なる製品を製造する場合などにおいては、製品ごとに、この差分±Δを求め、キャリブレーションを実行してもよい。
【００７２】
２． プロセス装置
プロセス装置とは、半導体デバイス、有機デバイス、無機デバイスなどの電子デバイスの製造プロセスの一工程に使用される装置のことである。プロセス装置は、例えば、塗布装置、露光装置、エッチング装置、成膜装置、イオン注入装置などを含む。
【００７３】
図１１は、図１のステージ装置を用いたプロセス装置の例を示している。
【００７４】
ステージ１１、高さ制御ユニット１２及び計測ユニット１４は、それぞれ、図１のステージ装置の構成要素の１つである。これらについては、既に、ステージ装置の説明で詳述したため、ここでの説明は省略する。
【００７５】
高さ制御ユニット１２上には、基板（被処理基板）１３が配置される。
【００７６】
高さ制御ユニット１２の上部には、基板１３の上面上に機能材料層を形成するための材料供給ユニット１６が配置される。
【００７７】
制御ユニット１５は、基板１３の上面内の各エリアの高さを独立に設定した後、各エリアの高さが許容範囲内にあることを条件に、材料供給ユニット１６を用いて基板１３の上面上に機能材料層を形成する。
【００７８】
平坦化ユニット１７は、基板１３上に形成された機能材料層の上面を平坦化することを目的に配置される。平坦化ユニットの種類は、特に制限されない。平坦化ユニット１７は、例えば、平坦面（下面）を有する平坦化板であってもよいし、スキージのような部材を用いて機能材料層の上面を平坦化する機構であってもよい。
【００７９】
尚、平坦化ユニット１７は、省略することもできる。なぜなら、平坦化ユニットを用いなくても、機能材料層の上面が十分に平坦化される場合もあるからである。
【００８０】
例えば、スピン塗布、スプレイ塗布、バーコーティング、メニスカス塗布、キャピラリー塗布、インクジェット、ディスペンサーなどの技術を用いれば、機能材料層の上面を平坦化することが可能である。
【００８１】
また、これらの技術を用いなくても、機能材料層が流動性を有する場合には、機能材料層を形成した後に、その流動性を利用することにより、機能材料層の上面を平坦化することもできる。
【００８２】
尚、上述の技術又は方法を組み合わせて、機能材料層の上面を平坦化してもよい。
【００８３】
例えば、インクジェット法により機能材料層を形成した後に、平坦化板を機能材料層の上面に押し付けることにより、機能材料層の上面を平坦化してもよい。
【００８４】
また、機能材料層がフォトレジスト層であるときは、石英などの平坦化板を用いてフォトレジスト層の上面の平坦化を行うのが望ましい。なぜなら、平坦化板として、石英などの紫外線を透過する材料を採用すれば、フォトレジスト層の上面の平坦化と同時に、フォトレジスト層の露光／硬化を行なうことができるからである。
【００８５】
平坦化板を用いて機能材料層の上面の平坦化を行うときは、さらに、機能材料層を熱硬化型とすれば、平坦化板を加熱することにより、機能材料層の上面の平坦化と硬化とを同時に行うことができる。
【００８６】
駆動ユニット１８は、例えば、制御ユニット１５による制御の下で、平坦化ユニット１７を上下方向に駆動する。
【００８７】
そして、これらステージ１１、高さ制御ユニット１２、計測ユニット１４、材料供給ユニット１６及び平坦化ユニット１７は、チャンバー１０内に配置される。
【００８８】
以下、図１１のプロセス装置を用いて、基板上に、厚さ分布を持つ機能材料層を形成するプロセスの例について説明する。
【００８９】
図１２乃至図１５は、機能材料層を形成するプロセスを示している。
【００９０】
まず、図１２に示すように、高さ制御ユニット１２内の複数の高さ制御素子１９の高さ（例えば、基板吸着面の高さ）を基準値に合わせる。即ち、基板１３の上面内における複数のエリアＡ１〜Ａ１０の高さを等しくする。
【００９１】
次に、図１３に示すように、データ値に基づいて、複数の高さ制御素子１９の各々の高さを制御することにより、基板１３の上面内における複数のエリアＡ１〜Ａ１０の高さを独立に設定する。
【００９２】
次に、図１４に示すように、基板１３上に機能材料層２１を形成する。また、機能材料層２１の上面は、平坦化ユニット（例えば、石英やシリコンなどの平坦化板）により、平坦化される。機能材料層２１の上面は、例えば、図１５に示すように、スキージ２２により平坦化してもよい。
【００９３】
以上のプロセスにより、基板１３上に、厚さ分布を有する機能材料層２１を形成することができる。
【００９４】
このように、機能材料層の上面に凹凸を設けるのではなく、基板上の各エリアの高さを相対的に変化させ、かつ、機能材料層の上面を平坦化することにより、機能材料層に厚さ分布を持たせることが可能になる。即ち、機能材料層の厚さの制御に余分な時間を費やすことがないため、処理プロセスの短縮を図ることができる。
【００９５】
また、機能材料層の厚さ分布を高精度に制御可能であるため、この機能材料層により実現される電子デバイスの性能を向上させることも可能になる。また、処理プロセスの短縮により電子デバイスの製造期間も短縮できる。
【００９６】
従って、多様な電子デバイスを歩留りよく製造することができると共に、製造コストの低下及び出荷時期を早めることが可能になる。
【００９７】
図１６は、プロセス装置の他の例を示している。
【００９８】
このプロセス装置は、図１のステージ装置を用いたものではなく、図１のステージ装置を応用したものである。このプロセス装置の特徴は、高さ制御ユニット１２が、基板（被処理基板）の下側ではなく、その上側に配置されている点にある。
【００９９】
ステージ１１上には、チャックユニット２３が配置される。チャックユニット２３は、基板１３の下面を吸着により固定する機能を有する。
【０１００】
高さ制御ユニット１２は、基板１３の上面側に配置され、上下方向に独立に駆動される複数の高さ制御素子を備える。高さ制御ユニット１２は、駆動ユニット１８により、全体として上下方向に駆動される。また、高さ制御ユニット１２内の複数の高さ制御素子の各々は、駆動ユニット１８により上下方向に独立に駆動される。
【０１０１】
材料供給ユニット１６は、基板１３の上面上に機能材料層を形成することを目的に設けられる。例えば、材料供給ユニット１６は、基板１３の上面上に機能材料を塗布する。
【０１０２】
計測ユニット１４は、基板１３の上面の各エリアの特性を計測する機能を有する。
【０１０３】
即ち、本例では、計測ユニット１４は、複数の高さ制御素子の高さを独立に設定する直前に、各エリアの特性に基づいて各エリアの機能材料層の高さ（厚さ）の目標値を決定することを目的に設けられる。
【０１０４】
このため、各エリアの特性を他の手段により予め取得しておくときは、計測ユニット１４を省略してもよい。この場合、各エリアの機能材料層の高さの目標値は、他のユニットからのデータ転送又はユーザーによるデータ入力作業などにより、制御ユニット１５内のメモリにデータ値として記憶される。
【０１０５】
尚、計測ユニット１４は、基板１３上の各エリアにおける機能材料層の高さを計測する機能を有していてもよい。
【０１０６】
制御ユニット１５は、チャックユニット２３、高さ制御ユニット１２の駆動ユニット１８、計測ユニット１４及び材料供給ユニット１６を制御する。
【０１０７】
制御ユニット１５は、基板１３の上面を複数のエリアに区分したときに、基板１３上に形成される機能材料層の上面の高さをエリア毎に制御する。即ち、複数の高さ制御素子の各々の高さをデータ値に基づいて制御し、かつ、複数の高さ制御素子を機能材料層の上面に押し当てることにより、機能材料層の上面に凹凸を付加する。
【０１０８】
高さ制御ユニット１２内の複数の高さ制御素子は、例えば、図２乃至図６に示すような構造を有する。複数の高さ制御素子については、既に、図２乃至図６において説明したので、ここでの詳細な説明は省略する。
【０１０９】
本例の高さ制御ユニット１２は、例えば、図１１のプロセス装置における高さ制御ユニット１２と比べたとき、上下方向における向きが互いに逆向きになっている点に特徴を有する。
【０１１０】
尚、複数の高さ制御素子は、保護層により覆われていてもよい。この場合、複数の高さ制御素子は、保護層を介して基板１３上の機能材料層の上面に押し当てられる。これについては、機能材料層を形成するプロセスの例として詳しく述べる。
【０１１１】
以下、図１６のプロセス装置を用いて、基板上に、厚さ分布を持つ機能材料層を形成するプロセスの例について説明する。
【０１１２】
図１７乃至図１９は、機能材料層を形成するプロセスの例を示している。
【０１１３】
まず、図１７に示すように、高さ制御ユニット１２内の複数の高さ制御素子１９の高さを基準値に合わせる。即ち、基板１３上の複数のエリアＡ１〜Ａ１０に対応する複数の高さ制御素子１９の高さを等しくする。
【０１１４】
また、基板１３をチャックユニット２３により固定した状態で、基板１３上に機能材料層２１を形成する。
【０１１５】
次に、図１８に示すように、データ値に基づいて、複数の高さ制御素子１９の各々の高さを独立に制御する。この後、複数の高さ制御素子１９を機能材料層２１の上面に押し当てる。この状態で、機能材料層２１を硬化させる。
【０１１６】
そして、複数の高さ制御素子１９を機能材料層２１の上面から引き離すと、図１９に示すように、複数のエリアＡ１〜Ａ１０ごとに、独立に、厚さが設定された機能材料層２１が形成される。
【０１１７】
尚、機能材料層２１の流動性が低い場合は、複数の高さ制御素子１９を機能材料層２１の上面から引き離した後に、機能材料層２１を硬化させてもよい。
【０１１８】
以上のプロセスにより、基板１３上に、厚さ分布を有する機能材料層２１を形成することができる。
【０１１９】
図２０乃至図２２は、機能材料層を形成するプロセスの他の例を示している。
【０１２０】
この例は、複数の高さ制御素子１９が保護層（例えば、保護フィルム）２４により覆われているときのプロセスに関する。複数の高さ制御素子１９は、機能材料層２１に直接接触するのが望ましくない場合がある。
【０１２１】
そこで、複数の高さ制御素子１９が機能材料層２１に接触しないように保護層２４を設ける。保護層２４は、例えば、フッ素樹脂、セラミック材料などにより構成される。保護層２４は、複数の高さ制御素子１９の上下方向の動作により破断することがないように、柔軟性と十分な強度とを有しているものとする。
【０１２２】
また、保護層２４を設けると、機能材料層２１の上面の凹凸が滑らかに変化する効果が付随的に得られる。
【０１２３】
まず、図２０に示すように、高さ制御ユニット１２内の複数の高さ制御素子１９の高さを基準値に合わせる。即ち、基板１３上の複数のエリアＡ１〜Ａ１０に対応する複数の高さ制御素子１９の高さを等しくする。
【０１２４】
また、基板１３をチャックユニット２３により固定した状態で、基板１３上に機能材料層２１を形成する。
【０１２５】
次に、図２１に示すように、データ値に基づいて、複数の高さ制御素子１９の各々の高さを独立に制御する。この時、保護層２４は、複数の高さ制御素子１９の高さの変化に追従して変形する。この後、複数の高さ制御素子１９を、保護層２４を介して、機能材料層２１の上面に押し当てる。この状態で、機能材料層２１を硬化させる。
【０１２６】
そして、複数の高さ制御素子１９を機能材料層２１の上面から引き離すと、図２２に示すように、複数のエリアＡ１〜Ａ１０ごとに、独立に、厚さが設定された機能材料層２１が形成される。
【０１２７】
尚、機能材料層２１の流動性が低い場合は、複数の高さ制御素子１９を機能材料層２１の上面から引き離した後に、機能材料層２１を硬化させてもよい。
【０１２８】
以上のプロセスにより、基板１３上に、厚さ分布を有する機能材料層２１を形成することができる。
【０１２９】
３． その他
上述の実施例において、計測ユニットは、基板上の各エリアの特性や高さなどを計測する機能を有するが、さらに、各エリアの計測する特性とは、作製する電子デバイスの機能に応じて、以下を計測する機能を有していてもよい。
【０１３０】
・ 機能材料層の厚さ、密度などの物理量
・ 所定の波長の光に対する機能材料層の透過率、反射率、屈折率など
・ 発光デバイスにおいては、発生する光の波長などの光学特性量
・ 機能材料層の電気伝導度、抵抗値、静電容量、磁化率などの電気／磁気特性量
４． むすび
実施形態によれば、機能材料層の厚さ分布を高精度かつ短時間で制御できる。
【０１３１】
本発明の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。
【符号の説明】
【０１３２】
１０： チャンバー、 １１： ステージ、 １２： 高さ制御ユニット、 １３： 基板、 １４： 計測ユニット、 １５： 制御ユニット、 １６： 材料供給ユニット、 １７： 平坦化ユニット、 １８： 駆動ユニット、 １９，１９ｂ： 高さ制御素子、 １９ａ： チャック素子、 ２０： 吸引口、 ２１： 機能材料層、 ２２： スキージ、 ２３： チャックユニット。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板の下面側に配置され、上下方向に駆動される複数の高さ制御素子を備える高さ制御ユニットと、前記被処理基板の上面を複数のエリアに区分し、各エリアの高さを計測する計測ユニットと、前記高さ制御ユニット及び前記計測ユニットを制御する制御ユニットとを具備し、
前記制御ユニットは、
前記複数の高さ制御素子の各々の高さをデータ値に基づいて制御することにより各エリアの高さを独立に設定し、
前記計測ユニットを用いて前記被処理基板の上面内の各エリアの高さが許容範囲内にあるかを判定し、かつ、
前記許容範囲外にあるエリアの高さを前記複数の高さ制御素子により再設定する
ステージ装置。
【請求項２】
被処理基板の下面側に配置され、上下方向に駆動される複数の高さ制御素子を備える高さ制御ユニットと、前記高さ制御ユニットを制御する制御ユニットとを具備し、
前記制御ユニットは、前記被処理基板の上面を複数のエリアに区分し、かつ、前記複数の高さ制御素子の各々の高さをデータ値に基づいて制御することにより各エリアの高さを独立に設定する
ステージ装置。
【請求項３】
前記被処理基板の上面内の各エリアの高さを計測する計測ユニットをさらに具備し、
前記制御ユニットは、前記計測ユニットを用いて前記被処理基板の上面内の各エリアの高さが許容範囲内にあるかを判定する請求項２に記載のステージ装置。
【請求項４】
前記制御ユニットは、前記許容範囲外にあるエリアの高さを前記複数の高さ制御素子により再設定する請求項３に記載のステージ装置。
【請求項５】
前記制御ユニットは、前記被処理基板の上面内の全エリアの高さを等しくした後に、各エリアの高さを設定する請求項２に記載のステージ装置。
【請求項６】
前記制御ユニットは、前記被処理基板の上面内の各エリアの高さを設定する前に、各エリアの特性を前記計測ユニットで計測することにより、各エリアの高さの目標値を前記データ値として予め記憶する請求項３に記載のステージ装置。
【請求項７】
前記制御ユニットは、前記データ値と、各エリアの実際の高さの変化量との関係を求めることにより、前記複数の高さ制御素子の各々の高さの変化量を補正する請求項２に記載のステージ装置。
【請求項８】
前記複数の高さ制御素子の少なくとも１つは、前記被処理基板の下面を吸着するチャック機能を有する請求項２に記載のステージ装置。
【請求項９】
前記高さ制御ユニットは、前記被処理基板の下面を吸着する複数のチャック素子をさらに備え、前記複数のチャック素子は、前記複数の高さ制御素子の間に配置される請求項２に記載のステージ装置。
【請求項１０】
請求項２に記載のステージ装置と、前記被処理基板の上面上に機能材料層を形成するための材料供給ユニットとを具備し、
前記制御ユニットは、
前記被処理基板の上面内の各エリアの高さを独立に設定した後、前記材料供給ユニットを用いて前記被処理基板の上面上に前記機能材料層を形成する
プロセス装置。
【請求項１１】
被処理基板の下面を吸着するチャックユニットと、前記被処理基板の上面側に配置され、上下方向に駆動される複数の高さ制御素子を備える高さ制御ユニットと、前記被処理基板の上面上に機能材料層を形成するための材料供給ユニットと、前記チャックユニット、前記高さ制御ユニット及び前記材料供給ユニットを制御する制御ユニットとを具備し、
前記制御ユニットは、
前記材料供給ユニットを用いて前記被処理基板の上面上に前記機能材料層を形成し、
前記複数の高さ制御素子の各々の高さをデータ値に基づいて制御し、かつ、
前記複数の高さ制御素子を前記機能材料層の上面に押し当てる
プロセス装置。
【請求項１２】
前記複数の高さ制御素子は、保護層により覆われ、前記保護層を介して前記機能材料層の上面に押し当てられる請求項１１に記載のプロセス装置。
【請求項１】
被処理基板の下面側に配置され、上下方向に駆動される複数の高さ制御素子を備える高さ制御ユニットと、前記被処理基板の上面を複数のエリアに区分し、各エリアの高さを計測する計測ユニットと、前記高さ制御ユニット及び前記計測ユニットを制御する制御ユニットとを具備し、
前記制御ユニットは、
前記複数の高さ制御素子の各々の高さをデータ値に基づいて制御することにより各エリアの高さを独立に設定し、
前記計測ユニットを用いて前記被処理基板の上面内の各エリアの高さが許容範囲内にあるかを判定し、かつ、
前記許容範囲外にあるエリアの高さを前記複数の高さ制御素子により再設定する
ステージ装置。
【請求項２】
被処理基板の下面側に配置され、上下方向に駆動される複数の高さ制御素子を備える高さ制御ユニットと、前記高さ制御ユニットを制御する制御ユニットとを具備し、
前記制御ユニットは、前記被処理基板の上面を複数のエリアに区分し、かつ、前記複数の高さ制御素子の各々の高さをデータ値に基づいて制御することにより各エリアの高さを独立に設定する
ステージ装置。
【請求項３】
前記被処理基板の上面内の各エリアの高さを計測する計測ユニットをさらに具備し、
前記制御ユニットは、前記計測ユニットを用いて前記被処理基板の上面内の各エリアの高さが許容範囲内にあるかを判定する請求項２に記載のステージ装置。
【請求項４】
前記制御ユニットは、前記許容範囲外にあるエリアの高さを前記複数の高さ制御素子により再設定する請求項３に記載のステージ装置。
【請求項５】
前記制御ユニットは、前記被処理基板の上面内の全エリアの高さを等しくした後に、各エリアの高さを設定する請求項２に記載のステージ装置。
【請求項６】
前記制御ユニットは、前記被処理基板の上面内の各エリアの高さを設定する前に、各エリアの特性を前記計測ユニットで計測することにより、各エリアの高さの目標値を前記データ値として予め記憶する請求項３に記載のステージ装置。
【請求項７】
前記制御ユニットは、前記データ値と、各エリアの実際の高さの変化量との関係を求めることにより、前記複数の高さ制御素子の各々の高さの変化量を補正する請求項２に記載のステージ装置。
【請求項８】
前記複数の高さ制御素子の少なくとも１つは、前記被処理基板の下面を吸着するチャック機能を有する請求項２に記載のステージ装置。
【請求項９】
前記高さ制御ユニットは、前記被処理基板の下面を吸着する複数のチャック素子をさらに備え、前記複数のチャック素子は、前記複数の高さ制御素子の間に配置される請求項２に記載のステージ装置。
【請求項１０】
請求項２に記載のステージ装置と、前記被処理基板の上面上に機能材料層を形成するための材料供給ユニットとを具備し、
前記制御ユニットは、
前記被処理基板の上面内の各エリアの高さを独立に設定した後、前記材料供給ユニットを用いて前記被処理基板の上面上に前記機能材料層を形成する
プロセス装置。
【請求項１１】
被処理基板の下面を吸着するチャックユニットと、前記被処理基板の上面側に配置され、上下方向に駆動される複数の高さ制御素子を備える高さ制御ユニットと、前記被処理基板の上面上に機能材料層を形成するための材料供給ユニットと、前記チャックユニット、前記高さ制御ユニット及び前記材料供給ユニットを制御する制御ユニットとを具備し、
前記制御ユニットは、
前記材料供給ユニットを用いて前記被処理基板の上面上に前記機能材料層を形成し、
前記複数の高さ制御素子の各々の高さをデータ値に基づいて制御し、かつ、
前記複数の高さ制御素子を前記機能材料層の上面に押し当てる
プロセス装置。
【請求項１２】
前記複数の高さ制御素子は、保護層により覆われ、前記保護層を介して前記機能材料層の上面に押し当てられる請求項１１に記載のプロセス装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１３−２６２３３（Ｐ２０１３−２６２３３Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５６００５（Ｐ２０１１−１５６００５）
【出願日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]