説明

薄膜形成装置および方法

【課題】基板に良好な薄膜を形成することができる薄膜形成装置および薄膜形成方法を提供する。
【解決手段】基板上に塗布された塗布液の状態を間接的に示す膜厚情報を検出し、その検出結果に応じて塗布液への石英基板(押付部材)の押付タイミングを決定する。このように膜厚情報に基づき基板への石英基板の押付タイミングを決定しているので、最適なタイミングで塗布液の平坦化処理を実行することができる。その結果、基板の周辺環境や薄膜の種類などを問わず、基板上に良好な薄膜を形成することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、基板上に薄膜を形成する薄膜形成装置および方法に関するものである。なお、この基板としては、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、光ディスク用基板などの各種基板(以下、単に「基板」という)が含まれる。
【背景技術】
【0002】
近年、LSIの製造に用いるウエハの大口径化や液晶パネルなどの大面積化に伴い、大面積に適合した薄膜形成方法が必要となってきた。また、LSI製造技術における多層配線技術の分野においては、多層配線を実現するために絶縁膜の表面を高い精度で平坦化する必要があり、大面積化に加えて、薄膜形成における表面の平坦化技術への要求も高まってきている。そこで、これらの要求を満足すべく、加圧方法によって基板に薄膜を形成する薄膜形成技術が提案されている。
【0003】
この薄膜形成装置として、例えば次のように構成された装置が従来より知られている(特許文献1参照)。この特許文献1に記載の装置では、処理容器の内部に形成される薄膜形成室内において、加熱ヒータを内蔵する試料台が設けられており、薄膜形成対象となる半導体ウエハや液晶パネル用ガラス基板などの基板を保持可能となっている。また、薄膜形成室内には、試料台の下方に転写板が試料台と対向しながら配置されており、シートフィルム(本発明の「基材」に相当)に形成される薄膜を試料台上の基板に対向させながら、該シートフィルムを保持している。なお、この転写板にも、試料台と同様に、加熱ヒータが設けられており、転写板に保持されたシートフィルムを加熱可能となっている。そして、基板を保持する試料台と、シートフィルムを保持する転写板とを相互に近接移動させることによって、基板とシートフィルムとを相互に押し付けてシートフィルム上の薄膜を基板に転写する。
【0004】
また、上記装置では、予めシートフィルム上に薄膜を形成しているが、次のようにして薄膜を形成する装置もある(特許文献2参照)。この特許文献2に記載の装置では、薄膜形成材料を含む塗布液を基板に塗布しておき、その基板上の塗布液に平面研磨された石英基板(本発明の「押付部材」に相当)を相対的に接近させて基板上の塗布液に石英基板を押し付けて平坦化する。
【0005】
【特許文献1】特開平10−189566号公報(第4頁−第5頁、図3)
【特許文献2】特開平10−135198号公報(第3頁、図1)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記した特許文献1に記載の薄膜形成装置では、予めシートフィルムに薄膜を形成しておき、その後に基板とシートフィルムとを相互に押し付けてシートフィルム上の薄膜を基板に転写している。ここで、シートフィルムに形成された薄膜の状態について詳細に調べたところ、時間経過とともに薄膜中の溶媒成分が揮発して薄膜の流動性や粘度などが変化している。したがって、良好な転写処理を行うためには、シートフィルム上の薄膜が適正な状態となっていることが非常に重要である。しかしながら、従来装置では転写処理を開始するタイミングについて十分な考慮がなされていなかった。すなわち、シートフィルムに薄膜を形成してから転写処理を開始するまでの動作シーケンスを固定化していた。そのため、薄膜の状態が転写処理にとって適正でないにもかかわらず、転写処理を実行してしまう場合があった。
【0007】
これは、特許文献1に記載の装置に特有の問題ではなく、特許文献2に記載の装置においても同様の問題が生じている。すなわち、この装置においては、予め基板に塗布液を塗布した後に石英基板を基板に接近させて基板上の塗布液に押し付けて平坦化している。したがって、良好な平坦化処理を実行するためには、基板上の塗布液が適正な状態となっていることが非常に重要である。しかしながら、該装置では平坦化処理を開始するタイミングについて十分な考慮がなされておらず、塗布液の状態が平坦化処理にとって適正でないにもかかわらず、平坦化処理を実行してしまう場合があった。
【0008】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板に良好な薄膜を形成することができる薄膜形成装置および薄膜形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
この発明は、基板上に所定の薄膜形成材料からなる薄膜を形成する薄膜形成装置および方法であって、上記目的を達成するために、次のように構成している。
【0010】
この発明にかかる薄膜形成装置の第1態様は、その内部が薄膜形成室となっている処理容器と、薄膜形成室内で、薄膜形成材料を含む塗布液が塗布された基板に対して押付部材を相対的に接近させて基板上の塗布液に押付部材を押し付ける押付け手段と、基板に塗布された塗布液の状態を検出する検出手段と、検出手段による検出結果に基づいて押付け手段による塗布液への押付部材の押付タイミングを制御する制御手段とを備え、検出手段は基板に形成された塗布液の膜厚に関する膜厚情報を取得するとともに、制御手段は膜厚情報により時間に対する膜厚の変化を求め、該膜厚変化に基づき押圧タイミングを決定することを特徴している。
【0011】
また、この発明にかかる薄膜形成方法の第1態様は、基板に薄膜形成材料を含む塗布液を塗布する第1工程と、基板に形成された塗布液が所定状態に達したことを検出する第2工程と、第2工程における検出タイミングに対応し、基板に押付部材を相対的に接近させて基板上の塗布液に押付部材を押し付ける第3工程とを備え、第2工程は基板に形成された塗布液の膜厚に関する膜厚情報を取得する工程であり、第3工程は膜厚情報により時間に対する膜厚の変化を求め、該膜厚変化に基づき押圧タイミングを決定する工程であることを特徴としている。
【0012】
また、この発明にかかる薄膜形成装置の第2態様は、その内部が薄膜形成室となっている処理容器と、薄膜形成室内で、薄膜形成材料を含む塗布液が塗布された基板に対して押付部材を相対的に接近させて基板上の塗布液に押付部材を押し付ける押付け手段と、基板に塗布された塗布液の状態を検出する検出手段と、検出手段による検出結果に基づいて押付け手段による塗布液への押付部材の押付タイミングを制御する制御手段とを備え、検出手段は、基板に形成された塗布液の流動性もしくは粘性を直接検出し、または塗布液の流動性もしくは粘性を指標する物理量を求めることによって塗布液の流動性もしくは粘性を間接的に検出するとともに、制御手段は検出手段の検出結果に基づき押圧タイミングを決定することを特徴としている。
【0013】
さらに、この発明にかかる薄膜形成方法の第2態様は、基板に薄膜形成材料を含む塗布液を塗布する第1工程と、基板に形成された塗布液が所定状態に達したことを検出する第2工程と、第2工程における検出タイミングに対応し、基板に押付部材を相対的に接近させて基板上の塗布液に押付部材を押し付ける第3工程とを備え、第2工程は、基板に形成された塗布液の流動性もしくは粘性を直接検出し、または塗布液の流動性もしくは粘性を指標する物理量を求めることによって塗布液の流動性もしくは粘性を間接的に検出する工程であり、第3工程は第2工程で得られた検出結果に基づき押圧タイミングを決定することを特徴としている。
【発明の効果】
【0014】
この発明によれば、基板に塗布された塗布液の状態(塗布液の膜厚変化、流動性あるいは粘性)を検出し、その検出結果に応じて塗布液への押付部材の押付タイミングを制御するように構成しているので、最適なタイミングで平坦化処理を実行することができ、基板の周辺環境や薄膜の種類などを問わず、基板上に良好な薄膜を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
図1は、この発明にかかる薄膜形成装置の一実施形態を装備した薄膜形成システムを示す図である。この薄膜形成システムでは、本発明の「基材」に相当するシートフィルム上に薄膜形成材料を含む塗布液を塗布して薄膜を形成する塗布ユニット100と、薄膜が形成されたシートフィルムに対して熱処理を施す熱処理ユニット200と、シートフィルム(基材)に形成された薄膜を基板に転写して該基板上に薄膜を形成する転写ユニット(薄膜形成装置)300と、上記ユニット100〜300の間でシートフィルムや基板を搬送する搬送ユニット400とが、温度、湿度および圧力などの環境条件が所定値に維持されている環境チャンバー500内に設けられている。これらのユニットのうち塗布ユニット100、熱処理ユニット200および搬送ユニット400については、従来より多用されているものであるため、ここでは説明を省略し、転写ユニット300の構成および動作を中心に説明する。
【0016】
図2はこの発明にかかる薄膜形成装置の一実施形態たる転写ユニットを示す図である。この転写ユニット300は、その内部が後述するようにして転写処理を行う薄膜形成室11となっている処理容器1を有している。また、この処理容器1の側面底部には、排気口12が設けられており、この排気口12に薄膜形成室11の圧力を調整する圧力調整部2が接続されている。
【0017】
この圧力調整部2では、バタフライバルブ21を介して真空ポンプ22が薄膜形成室11と連通されており、バタフライバルブ21を開いた状態で、装置全体を制御する制御部3からの動作信号に応じて真空ポンプ22が作動すると、薄膜形成室11内が排気減圧される。また、圧力調整部2には、バタフライバルブ21の開度をコントロールするバルブコントローラ23が設けられており、制御部3からの開度信号に応じてバルブコントローラ23がバタフライバルブ21の開閉、さらには開度を調整することで薄膜形成室11からの単位時間当たりの排気量を調整し、薄膜形成室11内の圧力(真空度)を制御可能となっている。なお、この実施形態では、薄膜形成室11内の圧力を精度良く制御するために、薄膜形成室11内の圧力を測定する圧力計31を設け、この圧力計31の測定結果を制御部3に出力し、この測定結果に基づくフィードバック制御を実行している。
【0018】
また、この処理容器1の上面周縁部には、導入口13が設けられており、この導入口13を介してシートフィルムに形成された薄膜中の溶媒成分を含む雰囲気ガス(例えば溶媒成分+窒素ガス)が薄膜形成室11内に供給されている。すなわち、この導入口13はマスフローコントローラ14を介して雰囲気ガス供給源(図示省略)と接続されており、制御部3から与えられるガス供給信号に基づきマスフローコントローラ14が導入口13を介して薄膜形成室11に供給される雰囲気ガスの流入量をコントロールしている。なお、この実施形態では、後で説明する転写処理を良好に行うために雰囲気ガスを供給しているが、薄膜形成室11に供給するガス種はこれに限定されるものではなく、転写処理に適したガスを供給すればよい。
【0019】
こうして圧力調整の対象となっている薄膜形成室11には、第1、第2のプレート4,5が上下に対向して収容されている。これらのプレートのうち、第1のプレート4は、第2のプレート5と対向する下面に薄膜形成対象である基板Wを保持可能となっている。ここで、薄膜形成対象となる基板Wとしては、例えば円板状に形成された半導体ウエハと、この半導体ウエハ上に電極配線としてAl配線をパターニング形成した構造を有するものがあり、以下においては、この基板Wのパターニング形成面側に後述する薄膜(例えば絶縁膜)を転写する場合について説明する。
【0020】
この第1のプレート4の下面には、平坦性を確保するために研磨された石英板41が設けられており、この石英板41に基板Wが装着される。このように基板Wと直接接触する板材41として石英を用いた理由は、石英が基板Wを汚染する物質を含まないこと、および加工性がよく、必要とする平坦性が容易に得られることなどからである。
【0021】
また、第1のプレート4には、加熱手段として加熱ヒータ6が内蔵されている。この加熱ヒータ6は制御部3から与えられる基板温度信号に基づきヒータコントローラ61によって制御され、例えば25°C〜300°Cの間で加熱制御される。そして、第1のプレート4は処理容器1内に吊設され、加重モータ71によって昇降されるように構成されている。
【0022】
また、もう一方のプレート、つまり第2のプレート5は、第1のプレート4の下方に軸線を一致させて配設され、その上面でシートフィルム8を保持可能となっている。すなわち、この第2のプレート5は、プレート本体51と、そのプレート本体51の上面側でシートフィルム8を保持可能な石英製のステージ52と、シートフィルム8を加熱する加熱ヒータ53とで構成されている。このシートフィルム8は基板Wより大きい円形に形成され、表面には塗布ユニット100により薄膜が形成されている。そして、制御部3から与えられるシート温度信号に基づきヒータコントローラ54によって加熱ヒータ53を制御することで、石英製ステージ52上のシートフィルム8を例えば25°C〜300°Cの間で加熱制御する。
【0023】
また、プレート本体51の周縁部には、フィルム保持・緊張部9が配置されており、石英製ステージ52に載置されたシートフィルム8を薄膜の転写時に保持するとともに、後で詳述するタイミングでシートフィルム8を緊張させる。
【0024】
そして、このフィルム保持・緊張部9の近傍に膜厚検出器80が配置されている。この膜厚検出器80としては、従来より周知の構成のもの、例えば4分割センサを用いたもの、非点収差法を用いたもの、あるいは光干渉法を用いたもの等を使用することができ、シートフィルム8上の形成された薄膜の膜厚に関連する膜厚情報を非接触で検出することができる。この膜厚検出器80から出力される膜厚情報は制御部3に送られ、これを受けた制御部3は膜厚情報に基づき薄膜の膜厚変化率を求めることが可能となっている。なお、「薄膜の膜厚変化率」については後で詳述する。
【0025】
さらに、第2のプレート5は、支え板72上において複数の圧縮コイルばね73によって弾性支持されて配設されることにより、基板Wとシートフィルム8を押し付けたとき加重圧力が均一になるようにしている。また、支え板72は、支柱74によって上下動自在に保持され、加重モータ75によって昇降されるように構成されている。このように、この実施形態では、加重モータ71,75によって2つのプレート4,5を互いに逆方向に昇降移動させることで次に説明する薄膜形成手順(転写処理)を行っており、加重モータ71,75が本発明の「押付け手段」として機能している。
【0026】
次に、上記した転写ユニット(薄膜形成装置)300を使用した薄膜形成手順について図3を参照しつつ説明する。図3は、図2に示す転写ユニットの動作を示すフローチャートである。本実施形態においては、予め塗布ユニット100によりシートフィルム8上に薄膜を形成しておき、搬送ユニット400により該シートフィルム8を必要に応じて熱処理ユニット200に搬送する。そして、熱処理ユニット200によりシートフィルム8に熱処理を施すことで薄膜をある程度乾燥させた後、該シートフィルム8を搬送ユニット400が転写ユニット300に搬送する。一方、熱処理を施す必要がない場合には、搬送ユニット400は塗布ユニット100から転写ユニット300にシートフィルム8を搬送する。なお、所望の薄膜を形成するためには塗布ユニット100でシートフィルム8に形成される薄膜の組成を正確に調製する必要があり、塗布ユニット100での塗布液の組成管理を厳密に行うことが望ましい。
【0027】
こうして搬送ユニット400により転写ユニット300に搬送されてきたシートフィルム8は、薄膜を上に向けた状態で第2のプレート5のステージ52の上方に配置され、その外周縁部がフィルム保持・緊張部9によって保持される。なお、この段階では、フィルム保持・緊張部9によるシートフィルム8の緊張は行われていない。また、第1のプレート4の下面に基板Wがパターニング形成面(電極配線を形成した面)を下に向けて装着される。また、制御部3からバルブコントローラ23に与えられる信号に応じてバタフライバルブ21の開度が制御されて薄膜形成室11の圧力調整が開始されるとともに、制御部3からマスフローコントローラ14に与えられる信号に応じて導入口13から供給される雰囲気ガスの流量が一定量に維持されて薄膜形成室11の雰囲気が調整される。これにより転写処理の準備が完了する(ステップS1)。
【0028】
そして、制御部3が予めメモリ(図示省略)に記憶されている転写プログラムにしたがって装置各部を制御することで適切なタイミングで転写処理を実行する。まず、所定時間Δtが経過する(ステップS2)たびに膜厚検出器80からの膜厚情報を取得した(ステップS3)後、その膜厚情報に基づき薄膜の膜厚変化率を算出する(ステップS4)。すなわち、シートフィルム8に薄膜を形成すると、時間経過とともに薄膜中の溶媒成分が揮発して、流動性や粘性が変化するとともに、図4に示すように溶媒成分の揮発につれて薄膜の膜厚が減少する。そこで、この実施形態では、所定時間Δtが経過した際の膜厚の変化量Δdを膜厚情報に基づき求めている。より具体的には、次式、
(膜厚変化率)=(Δd/Δt)×100
に基づき薄膜の膜厚変化率を算出している。そして、上記したように膜厚変化が流動性や粘性などの薄膜の状態変化と密接に関連していることから、薄膜の状態を示す指標値として膜厚変化率を採用し、この膜厚変化率に基づき薄膜の状態を間接的に検出している。
【0029】
そして、次のステップS5では、ステップS4で求めた膜厚変化率が最適値となっているか否かを判断する。この最適値とは転写処理に適した薄膜状態に対応する値を意味しており、予め実験やコンピュータ・シミュレーションなどにより求め、制御部3のメモリに記憶させておくことができる。また、一の転写ユニット300により互いに異なる複数種類の薄膜を選択的に形成する場合には、予め各薄膜形成材料に対応した最適値を求め、メモリに記憶しておけばよく、各薄膜ごとに対応する最適値をメモリから読み出してステップS5を実行するようにすればよい。こうすることで転写ユニット300の汎用性を高めることができる。
【0030】
このステップS5で膜厚変化率が最適値に達していない間、ステップS2に戻って上記ステップS2〜S5を繰り返す。一方、膜厚変化率が最適値に達する、つまりシートフィルム8上の薄膜が転写処理に適した状態となったことを確認すると、直ちに転写処理を開始する(ステップS6)。すなわち、ヒータコントローラ61からの制御信号によって加熱ヒータ6に通電して第1のプレート4を約200°C程度に加熱し、基板Wを所望の温度に加熱する。また、シートフィルム8側についても、加熱ヒータ53に通電して第2のプレート5を約100°C程度に加熱するとともに、制御部3より加重モータ75に信号が送られ、プレート5の昇降移動を開始する。これによって第2のプレート5がシートフィルム8の位置まで上昇してステージ52をシートフィルム8に接触させる。これによって、シートフィルム8は加熱されて伸張し波状の弛みが発生する。そこで、この実施形態では、フィルム保持・緊張部9によってシートフィルム8を緊張させて熱膨張による波状の弛みを取り除いている。
【0031】
また、シートフィルム8の緊張とともに、加重モータ71の駆動によって第1のプレート4を下降させて基板Wをシートフィルム8に押し付けて基板Wへの薄膜の転写を開始するとともに、必要に応じてバタフライバルブ21の開度を制御して薄膜形成室11の圧力を調整する。この転写中においては、例えばバタフライバルブ21を全開させた状態のまま、基板Wとシートフィルム8とは所定の加重で一定時間加圧される。その間も基板Wとシートフィルム8は所定の温度となるように加熱されている。
【0032】
そして、一連の加重操作が終了して転写処理が完了すると、加重の状態が零となるように制御部3から加重モータ71,75に信号を送り、第1、第2のプレート4,5を元の初期位置に復帰させる。また、両プレート4,5が初期位置に戻った後、バタフライバルブ21を閉じるとともに、真空ポンプ22を停止させる。また、転写処理が完了した後に薄膜形成室11の雰囲気を上記溶媒の飽和蒸気雰囲気に調整すると、基板Wに転写された薄膜中の溶媒成分の揮発を抑えて該薄膜の膜厚変化を抑えることができ、好適である。なお、薄膜形成室11の全体を飽和蒸気雰囲気にしてもよいが、少なくともシートフィルム8と基板Wとではさまれた空間を飽和蒸気雰囲気にすればよい。また、その空間を狭く設定する、シートフィルム8と基板Wとのギャップを例えば0.1〜3mm程度に設定するのが望ましい。
【0033】
次に、薄膜形成室11の圧力が大気圧に戻るのを待って、制御部3からマスフローコントローラ14にガス供給の停止信号を発する。これにより、薄膜形成室11への雰囲気ガスの供給は停止される。また、薄膜を挟んでシートフィルム8と一体となった状態の基板Wを薄膜形成室11から取り出し、シートフィルム8を剥離することによって薄膜が形成された基板Wを得る。
【0034】
以上のように、この実施形態によれば、シートフィルム(基材)8に形成された薄膜の状態を間接的に示す膜厚情報を検出し、その検出結果に応じて基板Wへの薄膜の押付タイミングを決定しているので、最適なタイミングで転写処理を実行することができ、シートフィルム8の周辺環境や薄膜の種類などを問わず、基板W上に良好な薄膜を形成することができる。また、薄膜の状態を膜厚情報に基づき検出しているので、シートフィルム8上の薄膜に直接触れることなく薄膜の状態を検出することができるため、薄膜形成の自動化にとって有利である。
【0035】
また、圧力調整部2により薄膜形成室11内を薄膜形成に適した圧力に調整することができるので、薄膜の品質および処理速度を高めることができる。その理由について説明する。
【0036】
従来より知られているように膜厚の経時変化(例えば図4の曲線)は周辺圧力に応じて大きく変化する。すなわち、圧力低下に伴って初期段階での膜厚変化率は大きく、その初期段階で薄膜中の溶媒揮発が急速に進行する。したがって、膜厚変化率が大きくなっている段階で上記ステップS2〜S5を実行すると、膜厚変化率から転写処理の最適タイミングを決定することが困難となり、基板Wに転写される薄膜の品質低下が発生するおそれがある。これを解消するためには、薄膜形成室11内の圧力低下を抑制して初期段階より膜厚変化率を小さくすることも考えられる。しかしながら、これでは転写処理を開始するまでに長時間がかかってしまい、スループットの低下を招いてしまう。
【0037】
これに対し、この実施形態では圧力調整部2により薄膜形成室11の圧力を調整することができるため、例えば図5に示すように薄膜形成室11の圧力を変化させながら転写タイミングを決定することができる。ここでは、初期段階(時刻t1〜t2)でバタフライバルブ21を全開して薄膜形成室11の圧力を急激に低下させた後、バタフライバルブ21の開度を小さくして薄膜形成室11の圧力低下を抑えることで膜厚変化率を抑制しつつ、上記ステップS2〜S5を実行して膜厚変化率から転写処理の最適タイミングを決定する。そして、最適タイミングt3が求まると、再びバタフライバルブ21を全開して薄膜形成室11の圧力を急激に低下させながら転写処理を実行する。このように圧力調整を行うことで初期段階に要する時間(=t2−t1)を短縮することができるとともに、膜厚変化率から転写処理の最適タイミングを正確に決定することができて薄膜の品質を高めることができる。
【0038】
また、この実施形態によれば、マスフローコントローラ14により薄膜形成室11内の雰囲気を調整するように構成しているので、薄膜形成室11内を薄膜形成に適した雰囲気に調整して薄膜の品質を高めることができる。特に、薄膜中の溶媒と同一成分を含む雰囲気ガスを薄膜形成室11に供給して薄膜形成室11を溶媒の飽和蒸気雰囲気に調整することで、薄膜が不均一に乾燥するのを防止することができ、薄膜の均一性を高めることができる。このようにマスフローコントローラ14および雰囲気ガス供給源により本発明の「雰囲気調整手段」が構成されている。
【0039】
さらに、環境チャンバー500内に各ユニット100〜400を収容し、この環境チャンバー500内で塗布ユニット100により薄膜が形成されたシートフィルム8を転写ユニット300に搬送するように構成しているので、転写ユニット300に搬送されるまでのシートフィルム8上の薄膜の乾燥度合いを正確にコントロールすることができる。また、熱処理ユニット200を設けているので、乾燥し難い薄膜形成材料により薄膜が形成されている場合には、塗布ユニット100から熱処理ユニット200を経由させることで薄膜に対して適当な乾燥処理を施すことができ、優れた汎用性が得られる。
【0040】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、膜厚変化率が最適値となった、つまり薄膜が転写処理に適した状態(以下「最適状態」という)となった時点で直ちに転写処理を開始しているが、薄膜が最適状態となる前を膜厚変化率から検出し、それから一定時間後から転写処理を開始するようにしてもよい。具体的には、図6に示すように、ステップS7では、ステップS4で求めた膜厚変化率がプレ最適値となっているか否かを判断する。このプレ最適値とは薄膜が最適状態となる前の状態に対応する値を意味しており、これを検出してから最適状態となるまでの移行時間を予想することができる。そこで、プレ最適値および移行時間を予め求め、制御部3のメモリに記憶させておく。そして、ステップS7で膜厚変化率がプレ最適値に達していない間、ステップS2に戻って上記ステップS2〜S4、S7を繰り返す。一方、膜厚変化率がプレ最適値に達すると、移行時間だけ経過する(ステップS8)のを待って転写処理を開始する(ステップS6)。このように、本実施形態においても、シートフィルム(基材)8に形成された薄膜の状態を間接的に示す膜厚情報を検出し、その検出結果に応じて基板Wへの薄膜の押付タイミングを決定しているので、最適なタイミングで転写処理を実行することができ、先の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【0041】
また、プレ最適値および移行時間を設定した場合、膜厚検出器80の配設位置はシートフィルム8の近傍に限定されることなく、転写ユニット300内の任意の位置や転写ユニット300の外側に配設することができる。特に転写ユニット300の外側では、塗布ユニット100から転写ユニット300までのシートフィルム8の搬送経路上に配設することができる。例えば塗布ユニット100や熱処理ユニット200に設けてもよく、この場合、膜厚検出器80を設けたユニットから転写ユニット300に搬送し、転写ユニット300で転写処理を開始することができるまでの時間を移行時間とし、その移行時間を考慮してプレ最適値を設定すればよい。また、搬送ユニット400に膜厚検出器80を設け、シートフィルム8の移動最中や待機位置で膜厚情報を求めるようにしてもよい。また、上記実施形態では単一の膜厚検出器80を用いて膜厚情報を取得しているが、複数の膜厚検出器を設けるようにしてもよい。
【0042】
また、上記実施形態では、塗布ユニット100によりシートフィルム8に形成された薄膜が大気暴露されるのを環境チャンバー500を設けることにより防止し、転写ユニット300に搬送されるまでのシートフィルム8上の薄膜の乾燥度合いを正確にコントロールしているが、例えば搬送ユニット400に薄膜の大気暴露を防止する大気暴露防止機構を設けるようにしてもよい。この大気暴露防止機構としては、例えばシートフィルム8を保持するシート保持手段に対してボックス状のシート収容部を取り付けて該シート収容部にシートフィルム8を収容した状態で搬送するように構成したものを用いることができる。このようにシートフィルム8を大気から隔離することでシートフィルム8に形成された薄膜が大気暴露されるのを防止することができる。なお、大気暴露防止機構の構成については、上記ボックス状シート収容部に限定されるものではなく、シートフィルム8を収容してシートフィルム8を大気から隔離することができるものであれば、如何な構成のものを採用してもよい。
【0043】
また、上記実施形態では、膜厚変化率に基づき押付タイミング(転写処理の開始タイミング)を決定しているが、膜厚情報に基づき薄膜の膜厚値を求め、この膜厚値が図4の1点鎖線で示すように最適値d0となるタイミングt0を押付タイミング(転写処理の開始タイミング)としたり、また膜厚値が最適値d0よりも大きなプレ最適値に達した時点から移行時間だけ経過した時点を押付タイミング(転写処理の開始タイミング)とするようにしてもよい。
【0044】
また、上記実施形態では薄膜の流動性や粘性などの薄膜状態を膜厚情報に基づき指標しているが、他の物理量に基づき薄膜の状態を間接的に検出したり、あるいは薄膜の流動性や粘性を直接検出してもよく、こうして検出された結果に基づき転写処理の開始タイミングを決定するようにしてもよい。
【0045】
また、上記実施形態では、基材としてシートフィルム8を用いているが、他の基材、例えば不撓性の板状部材(例えば金属平板や石英板など)を用いてもよい。
【0046】
また、上記実施形態では、シートフィルム8上に形成された薄膜を基板Wに転写して、この基板W上に薄膜を形成しているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、特許文献2に記載の装置にも適用することができる。この薄膜形成装置では、薄膜形成材料を含む塗布液を基板に塗布しておき、その基板上の塗布液に平面研磨された石英基板などの押付部材を相対的に接近させて基板上の塗布液に押付部材を押し付けて平坦化することで薄膜を形成するものである。この薄膜形成装置においても、平坦化処理の開始タイミングを制御することが薄膜の品質を高める上で非常に重要となる。そこで、本発明を適用することで平坦化処理の開始タイミングを適正化して薄膜の品質向上を図ることができる。すなわち、上記実施形態ではシートフィルム上の薄膜の膜厚情報を取得しているが、この実施形態では基板に塗布された塗布液の膜厚情報を取得し、該膜厚情報に基づき平坦化処理の開始タイミングを決定することで上記実施形態と同様の作用効果が得られる。ここでは、特許文献2に記載の装置への本発明の適用例について図7を参照しつつ説明する。
【0047】
図7は、この発明にかかる薄膜形成装置の別の実施形態の動作を示すフローチャートである。この実施形態では、塗布ユニットにより薄膜形成材料を含む塗布液が塗布された基板を転写ユニット(薄膜形成装置)に搬送し、薄膜を石英基板(押付部材)に向けた状態で基板を配置して平坦化処理の準備を行う(ステップS11)。
【0048】
そして、所定時間が経過する(ステップS12)たびに膜厚検出器からの膜厚情報を取得した(ステップS13)後、その膜厚情報に基づき塗布液の膜厚変化率を算出する(ステップS14)。なお、塗布液の膜厚変化が流動性や粘性などの塗布液の状態変化と密接に関連していることは上記実施形態と同様であり、この実施形態では塗布液の状態を示す指標値として膜厚変化率を採用し、この膜厚変化率に基づき塗布液の状態を間接的に検出している。
【0049】
そして、次のステップS15では、ステップS14で求めた膜厚変化率が最適値となっているか否かを判断する。この最適値とは平坦化処理に適した塗布液状態に対応する値を意味しており、予め実験やコンピュータ・シミュレーションなどにより求め、制御部3のメモリに記憶させておくことができる。また、一の転写ユニットにより互いに異なる複数種類の塗布液を選択的に形成する場合には、予め各薄膜形成材料に対応した最適値を求め、メモリに記憶しておけばよく、各塗布液ごとに対応する最適値をメモリから読み出してステップS15を実行するようにすればよい。こうすることで転写ユニットの汎用性を高めることができる。
【0050】
このステップS15で膜厚変化率が最適値に達していない間、ステップS12に戻って上記ステップS12〜S15を繰り返す。一方、膜厚変化率が最適値に達する、つまり基板上の塗布液が平坦化処理に適した状態となったことを確認すると、直ちに平坦化処理を開始する(ステップS16)。
【0051】
以上のように、この実施形態によれば、基板上に塗布された塗布液の状態を間接的に示す膜厚情報を検出し、その検出結果に応じて塗布液への石英基板(押付部材)の押付タイミングを決定しているので、最適なタイミングで平坦化処理を実行することができ、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【0052】
なお、この実施形態では、基板Wに塗布された塗布液の流動性や粘性などを膜厚情報に基づき指標しているが、他の物理量に基づき塗布液の状態を間接的に検出したり、あるいは塗布液の流動性や粘性を直接検出してもよく、こうして検出された結果に基づき平坦化処理の開始タイミングを決定するようにしてもよい。
【0053】
また、上記実施形態では、押付部材として石英基板を用いているが、押付部材はこれに限定されるものではなく、基板W上の塗布液と当接して塗布液を平坦化することができるものであれば、石英基板に代えて用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【0054】
【図1】この発明にかかる薄膜形成装置の一実施形態を装備した薄膜形成システムを示す図である。
【図2】この発明にかかる薄膜形成装置の一実施形態たる転写ユニットを示す図である。
【図3】図2に示す転写ユニットの動作を示すフローチャートである。
【図4】シートフィルム上に形成された膜厚の経時変化を示すグラフである。
【図5】図2に示す転写ユニットでの圧力調整動作を示すグラフである。
【図6】この発明にかかる薄膜形成装置の他の実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図7】この発明にかかる薄膜形成装置の別の実施形態の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【0055】
1…処理容器
2…圧力調整部
3…制御部
11…薄膜形成室
71,75…加重モータ(押付け手段)
80…膜厚検出器(検出手段)
W…基板

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板上に所定の薄膜形成材料からなる薄膜を形成する薄膜形成装置において、
その内部が薄膜形成室となっている処理容器と、
前記薄膜形成室内で、前記薄膜形成材料を含む塗布液が塗布された基板に対して押付部材を相対的に接近させて前記基板上の塗布液に前記押付部材を押し付ける押付け手段と、
前記基板に塗布された塗布液の状態を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に基づいて前記押付け手段による前記塗布液への前記押付部材の押付タイミングを制御する制御手段とを備え、
前記検出手段は前記基板に形成された塗布液の膜厚に関する膜厚情報を取得するとともに、前記制御手段は前記膜厚情報により時間に対する膜厚の変化を求め、該膜厚変化に基づき前記押圧タイミングを決定することを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項2】
前記制御手段は、複数種類の塗布液に対応した膜厚変化率の最適値を記憶したメモリを有する請求項1記載の薄膜形成装置。
【請求項3】
基板上に所定の薄膜形成材料からなる薄膜を形成する薄膜形成装置において、
その内部が薄膜形成室となっている処理容器と、
前記薄膜形成室内で、前記薄膜形成材料を含む塗布液が塗布された基板に対して押付部材を相対的に接近させて前記基板上の塗布液に前記押付部材を押し付ける押付け手段と、
前記基板に塗布された塗布液の状態を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に基づいて前記押付け手段による前記塗布液への前記押付部材の押付タイミングを制御する制御手段とを備え、
前記検出手段は、前記基板に形成された塗布液の流動性もしくは粘性を直接検出し、または前記塗布液の流動性もしくは粘性を指標する物理量を求めることによって前記塗布液の流動性もしくは粘性を間接的に検出するとともに、前記制御手段は前記検出手段の検出結果に基づき前記押圧タイミングを決定することを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項4】
前記押圧部材は、平面研磨された石英基板である請求項1ないし3のいずれか一項に記載の薄膜形成装置。
【請求項5】
基板上に所定の薄膜形成材料からなる薄膜を形成する薄膜形成方法において、
基板に前記薄膜形成材料を含む塗布液を塗布する第1工程と、
前記基板に形成された前記塗布液が所定状態に達したことを検出する第2工程と、
前記第2工程における検出タイミングに対応し、前記基板に押付部材を相対的に接近させて前記基板上の塗布液に前記押付部材を押し付ける第3工程と
を備え、
前記第2工程は前記基板に形成された塗布液の膜厚に関する膜厚情報を取得する工程であり、
前記第3工程は前記膜厚情報により時間に対する膜厚の変化を求め、該膜厚変化に基づき前記押圧タイミングを決定する工程である
ことを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項6】
基板上に所定の薄膜形成材料からなる薄膜を形成する薄膜形成方法において、
基板に前記薄膜形成材料を含む塗布液を塗布する第1工程と、
前記基板に形成された前記塗布液が所定状態に達したことを検出する第2工程と、
前記第2工程における検出タイミングに対応し、前記基板に押付部材を相対的に接近させて前記基板上の塗布液に前記押付部材を押し付ける第3工程と
を備え、
前記第2工程は、前記基板に形成された塗布液の流動性もしくは粘性を直接検出し、または前記塗布液の流動性もしくは粘性を指標する物理量を求めることによって前記塗布液の流動性もしくは粘性を間接的に検出する工程であり、
前記第3工程は前記第2工程で得られた検出結果に基づき前記押圧タイミングを決定する
ことを特徴とする薄膜形成方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2008−168296(P2008−168296A)
【公開日】平成20年7月24日(2008.7.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−54256(P2008−54256)
【出願日】平成20年3月5日(2008.3.5)
【分割の表示】特願2003−9341(P2003−9341)の分割
【原出願日】平成15年1月17日(2003.1.17)
【出願人】(000207551)大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Fターム(参考)】