(57)【要約】  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。
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【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−６４１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。【０００７】
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。【０００８】
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。【０００９】
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。【００１０】
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。【００１１】
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。【００１２】
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。【００１３】
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。【００１４】
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。【００１５】
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。
【発明の効果】
【００１６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】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。
【図２】上記成膜装置におけるマスク部材の概略平面図である。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００１９】
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。
【００２０】
［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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
以下、成膜装置１の各部の詳細について説明する。
【００２４】
（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。
【００２５】
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。
【００２６】
（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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
（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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
（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。
【００３８】
（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。
【００３９】
図２は、マスク部材１６の概略平面図である。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
［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。
【００４９】
（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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
（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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
（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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【符号の説明】
【００８１】
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
【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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【国際調査報告】
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