(57)【要約】【課題】電子装置に使用されているように、１０μｍ以下の膜厚を有する薄膜、特に、感光性樹脂膜の密着性を測定、評価する手法を提案することである。【解決手段】切刃によって薄膜を切削、剥離する際、剥離後に生じる水平力の上昇を軽減するために、切刃と薄膜との間の接触面に水滴を滴下して、接触面における摩擦力を軽減することにより、水平力を安定且つ正確に測定、評価できる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子装置に含まれている薄膜の密着性を評価する方法であって、前記薄膜に切刃を当接した後、切削方向に移動させ、前記薄膜を前記切刃により剥離する移動剥離工程を有し、前記移動剥離工程は、前記切刃の移動の際、前記切刃と前記薄膜との間に潤滑液を供給して、前記切刃と前記薄膜との間の摩擦力を軽減する工程を含んでいることを特徴とする電子装置における薄膜評価方法。
【請求項２】
請求項１において、前記潤滑液は水であることを特徴とする電子装置における薄膜評価方法。
【請求項３】
請求項２において、前記薄膜は感光性樹脂であり、当該感光性樹脂を前記切刃により剥離している間、前記切刃に加わる水平力を実質的に一定に保つことを特徴とする電子装置における薄膜評価方法。
【請求項４】
電子装置に含まれている薄膜の密着性を評価する装置において、前記薄膜を剥離する切刃と、当該切刃を前記薄膜を下地となる層に沿って剥離するように、所定の方向に移動させる手段と、前記切刃の移動中、前記切刃と前記薄膜との間に、潤滑液を供給する手段とを備えていることを特徴とする電子装置における薄膜評価装置。
【請求項５】
基板上に薄膜を順次積層して電子装置を製造する電子装置製造システムにおいて、前記薄膜の一部を剥離して、前記薄膜の密着性を測定・評価するステージを含んでいることを特徴とする電子装置製造システム。
【請求項６】
薄膜を含む素子領域と、当該素子領域の周辺に設けられた非素子領域とを有する基板を用意し、前記基板の非素子領域を部分的に切刃を用いて剥離することにより、前記素子領域の薄膜の密着性を測定する基板薄膜の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス装置等の電子装置における薄膜の密着性を測定、評価する薄膜評価装置及び評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種の電子装置に用いられるＭＯＳトランジスタ、ＴＦＴ等の素子は、高密度に集積化される傾向にあり、この傾向は今後益々強まるものと考えられる。高集積化と共に、これらの電子装置には、無機材料だけでなく、これまで、使用されていなかった有機材料の薄膜が使用されることも多くなっている。
【０００３】
このように、多種多様な薄膜を複数層形成した場合、薄膜間の密着性が悪くなると、素子不良が多くなって歩留まりの低下を避けることができない。また、電子装置の製造には、ホトリソグラフィー技術によって感光性樹脂をパターニングすることも行なわれているが、感光性樹脂に剥離等が生じると、配線の断線やＴＦＴの動作不良が起こってしまう。したがって、新たな材料を用いて薄膜を形成する場合、下地となる薄膜との間の密着性を考慮して材料を選択する必要がある。しかしながら、実際には、各種の薄膜を試行的に下地となる薄膜上に形成して、不良品の発生を検査し、検査結果から密着性を間接的に評価するか、或いは、テープを薄膜に貼付した後、このテープを剥離して密着性を測定する手法が一般的に使用されているのが実情である。
【０００４】
一方、１０μｍより厚い自動車用の塗膜、１００μｍ程度の粉体成形塗膜の密着性を評価するために、塗膜の剥離強度及びせん断強度を測定するサイカス（ＳＡＩＣＡＳ）（Surface  And  Interfacial  Cutting  Analysis  System）法と呼ばれる手法が用いられている。このサイカス法については、特開昭６１−１６９７４５（特許文献１）、特開２００３−２５４８９４（特許文献２）に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−１６９７４５号公報
【特許文献２】特開２００３−２５４８９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
感光性樹脂膜、絶縁膜等の１０μｍ以下の膜厚を有する薄膜を多層、積層して製造される半導体装置等の電子装置は、真空処理装置内で、各薄膜を順次連続的に形成することによって製造され、真空処理装置のチャンバ内に薄膜の密着性を評価するステージを別に設ける等の手段は採用されていない。更に、テープを薄膜に貼付して剥離することによって密着性を測定する手法は薄膜の密着性を定性的に判断するのには利用できるが、密着性を定量的に測定することはできない。
【０００７】
また、特許文献１及び２は自動車等に塗布される塗膜を評価、検査するためにサイカス法を用いることが提案されているだけで、半導体装置等の電子装置にサイカス法を適用することについては、何等、考慮されていない。
【０００８】
このことは、特許文献１及び２では、電子装置の薄膜にサイカス法を適用した場合における問題点について指摘していないことからも明白である。
【０００９】
本発明の目的は、電子装置に用いられる感光性樹脂、絶縁膜等の薄膜、特に、１０μｍ以下の膜厚の薄膜の密着性を評価する評価方法及び評価装置を提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、薄膜の密着性を評価するステージを備えた電子装置を製造するシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様によれば、電子装置に含まれている薄膜の密着性を評価する方法であって、前記薄膜に切刃を当接した後、切削方向に移動させ、前記薄膜を前記切刃により剥離する移動剥離工程を有し、前記移動剥離工程は、前記切刃の移動の際、前記切刃と前記薄膜との間に潤滑液を供給して、前記切刃と前記薄膜との間の摩擦力を軽減する工程を含んでいることを特徴とする電子装置における薄膜評価方法が得られる。ここで、前記潤滑液は水であることが望ましい。
【００１２】
本発明の他の態様によれば、前記薄膜は感光性樹脂であり、当該感光性樹脂を前記切刃により剥離している間、前記切刃に加わる水平力を実質的に一定に保つことができることを特徴とする電子装置における薄膜評価方法が得られる。
【００１３】
本発明の更に他の態様によれば、電子装置に含まれている薄膜を評価する評価装置において、前記薄膜を剥離する切刃と、当該切刃を前記薄膜を下地となる層に沿って剥離するように、所定の方向に移動させる手段と、前記切刃の移動中、前記切刃と前記薄膜との間に、潤滑液を供給する手段とを備えていることを特徴とする電子装置における薄膜評価装置が得られる。
【００１４】
本発明の別の態様によれば、基板上に薄膜を順次積層して電子装置を製造する電子装置製造システムにおいて、前記薄膜の一部を剥離して、前記薄膜の密着性を測定・評価するステージを含んでいることを特徴とする電子装置製造システムが得られる。
【００１５】
更に、本発明の他の態様によれば、薄膜を含む素子領域と、当該素子領域の周辺に設けられた非素子領域とを有する基板を用意し、前記基板の非素子領域を部分的に切刃を用いて剥離することにより、前記素子領域の薄膜の密着性を測定する基板薄膜の測定方法が得られる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、切刃の移動に伴う水平力の変化を抑えることにより、電子装置における薄膜、特に、１０μｍ以下の膜厚を有する薄膜の密着性を測定する際に特有に発生する現象による影響を軽減し、これによって、薄膜の密着性を精度良く評価、測定できる薄膜評価装置及び評価方法が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１を参照すると、本発明において使用される薄膜評価装置の概略構成が示されており、図２には、図1に示された薄膜評価装置における電子装置薄膜の測定動作が示されている。まず、図１に示されているように、本発明に係る薄膜評価装置は支持台１０、当該支持台１０に設けられた試料載置台１２、切刃１４、当該切刃１４を図の水平方向並び垂直方向に駆動する駆動装置１６、１７とを備え、更に、切刃１４には、当該切刃１４に加わる垂直分力を検知する垂直分力検知器１８、垂直方向の変位を検出する変位検出計２０が取り付けられて、更に、試料載置台１２には水平分力検知器２２が取り付けられている。この構成では、試料載置台１２上に試料として載置された半導体装置等の電子装置２５を切刃１４により部分的に剥離することによって薄膜の密着性を検出することができる。即ち、図示された例では、切刃１４を図の水平方向、即ち、切削方向に駆動装置により移動させ、この剥離、移動の際における切刃１４に加わる抵抗力を水平分力検知器２２及び垂直分力検知器１８によって読み取ることによって、薄膜の密着性を水平力として定量的に決定することができる。
【００１８】
図２をも参照して、本発明に係る薄膜評価方法を説明する。まず、本発明で評価、測定される電子装置の一例が示されており、図示された電子装置は、ガラス基板３０、当該ガラス基板３０上に形成された透明導電性膜であるＩＴＯ膜３２、及び、ＩＴＯ膜等の透明導電性膜３２上に形成された絶縁膜３４とを有している。この構成からも明らかな通り、図示された電子装置はＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等を含むフラットパネルディスプレイ装置に適用できる。
【００１９】
図示された例では、ＩＴＯ膜３２上に形成された絶縁膜３４を切刃１４により切削、剥離することによって、絶縁膜３４の密着性を評価、測定する。この場合、切刃１４は絶縁膜３４を図の左から右方向に切削して、ＩＴＯ膜３２に切刃１４が達すると、絶縁膜３４を剥離する状態になる。この実施形態では、絶縁膜３４を剥離している状態における切刃１４に加わる力のうち、水平力ＦＨを検出することによって、絶縁膜３４の密着性を評価する。
【００２０】
ここで、絶縁膜３４を切削、剥離している状態で、切刃１４に加わる水平力ＦＨを検討すると、絶縁膜３４を切削している状態では、切り込み深さに応じて、増大する。その後、切刃１４により絶縁膜３４が剥離される状態になると、水平力、即ち、水平荷重ＦＨは急激に低下し、この低下した状態における水平力ＦＨを検出することによって、密着性を評価できる筈である。
【００２１】
しかしながら、本発明者等の実験によれば、図３に示すように、絶縁膜３４が感光性透明樹脂等のように１０μｍ以下の薄膜である場合、水平荷重ＦＨは切削状態から剥離状態になると、一旦、低下するが、低下後、水平荷重ＦＨは再度、上昇して安定しない現象が見出され、この結果、絶縁膜３４の密着性を測定できないことが判明した。
【００２２】
本発明者等は、上記した現象に着目して、絶縁膜３４の剥離状態における水平荷重ＦＨの変化を最小限に留めることにより、絶縁膜３４の密着性を正確に測定、評価できる手法を提案する。
【００２３】
図４に示されているように、剥離状態において、絶縁膜３４によって、幅ｗの切刃１４に加わる力は、摩擦力、抗力、サイド引き裂き力、及び剥離力であり、水平荷重ＦＨは摩擦力、抗力、サイド引き裂き力、及び剥離力の和であらわすことができる。これらの力のうち、剥離力だけを検出できれば、即ち、摩擦力、抗力、サイド引き裂き力を低減できれば、図３に示した剥離後における水平荷重ＦＨが上昇する現象を軽減できるものと考えられる。
【００２４】
ここで、サイド引き裂き力は切刃１４の側面が絶縁膜３４を引き裂くことによって生じる力であり、このサイド引き裂き力の影響は、絶縁膜３４に切刃１４と等しい幅を有する切込みを入れることにより低減できる。
【００２５】
また、抗力は切刃１４のすくい角θを大きくすることによって低減できるものと考えられる。例えば、２０°のすくい角θを有する切刃１４を４０°のすくい角θを有する切刃１４に代えることによって、抗力の影響を軽減できるものと推測される。
【００２６】
更に、切刃１４と絶縁膜３４との間の摩擦力を低下させるために、切削速度を低下させることが考えられる。本発明では、切刃１４の水平速度及び垂直速度を１.０μｍ／ｓ及び０.０５μｍ／ｓからそれぞれ０.２μｍ／ｓ及び０.０２μｍ／ｓに低下させることによって、摩擦力の影響を低下させた。
【００２７】
次に、摩擦力を更に低下させるために、本発明では、切刃１４と絶縁膜３４との間に潤滑剤を与えることを検討した。実際には、潤滑剤として、水滴を切刃１４と絶縁膜３４との間の接触面に供給することによって、摩擦力を低下させることができた。また、潤滑剤を用いることで、湿度差による水平荷重ＦＨの変化を抑制できることも判明した。
【００２８】
ここで、実際の実験結果について説明する。具体的には、絶縁膜３４として、１．５μｍの膜厚を有する感光性透明樹脂を刃幅１ｍｍの単結晶ダイヤモンド製切刃１４により、切削、剥離した。この場合、切刃１４として２０°のすくい角を有するものを使用した。この結果、絶縁膜３４にサイドカットを施し、水滴を滴下すると共に、水平速度及び垂直速度をそれぞれ０.２μｍ／ｓ及び０．０２μｍ／ｓにした場合、安定した測定結果が得られることが判明した。このように、本発明者等の実験では、切刃１４のすくい角θを大きくしなくても安定に密着性を測定できた。
【実施例１】
【００２９】
図５を参照すると、本発明に係る薄膜評価方法によって、感光性透明樹脂膜の剥離強度を水平荷重（ｋＮ）の時間的変化を観測することによって評価した結果が示されている。図５に示された横軸の切刃１４の移動時間は前述した切刃１４の移動速度に対応している。
【００３０】
図５に示された評価結果は脂環式オレフィン重合体を含む組成物を含む２種類の感光性透明樹脂薄膜における剥離強度を測定した結果である。図示された例は、各感光性透明樹脂薄膜にサイドカットを施すと共に、すくい角２０°で刃幅１ｍｍの単結晶ダイヤモンド製切刃１４を使用し、切刃１４と薄膜との接触面に水滴を滴下した場合における測定結果である。更に、各感光性透明樹脂薄膜の温度を室温に保つと共に、湿度を５３％、７０％に変化させた。図からも明らかな通り、本発明では、湿度には実質的に影響を受けることなく、感光性透明樹脂薄膜の剥離強度を安定に測定できることが分る。
【実施例２】
【００３１】
図６を参照すると、上記した実施例１と同様な測定条件の下で、アクリル系樹脂の剥離強度を測定した結果が示されている。図６からも明らかな通り、水滴を滴下した場合、剥離強度を示す水平荷重を安定に測定できる。
【００３２】
前述した測定は、基板の一部に剥離強度を測定する剥離強度測定領域を設け、当該剥離強度測定領域を切刃により切削、剥離することによって測定することが望ましい。この場合、薄膜を含む素子領域と、当該素子領域の周辺に設けられた非素子領域とを有する基板を用意し、基板の非素子領域を部分的に切刃を用いて切削、剥離することにより、素子領域の薄膜の密着性を測定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上説明したように、本発明は、フラットディスプレイ装置に使用される薄膜の密着性をあらわす剥離強度を安定に測定できる。更に、本発明は、薄膜の密着を測定するステージを含む電子装置の製造システムに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明において使用される薄膜評価装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示された薄膜評価装置の切刃の動作を説明する図である。
【図３】従来の薄膜評価方法において生じる現象を説明するグラフである。
【図４】薄膜剥離時に、切刃に加わる力を説明する図である。
【図５】本発明の実施例１に係る測定結果を示すグラフである。
【図６】本発明の実施例２に係る測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３５】
１０        支持台
１２        試料載置台１２
１４        切刃
１６、１７  駆動装置
１８        垂直分力検知器
２０        変位検出計
２２        水平分力検知器
２５        測定試料
３０        ガラス基板
３２        ＩＴＯ膜
３４        絶縁膜
【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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