JP2003115483A - Method of manufacturing thin film laminate element for reducing warp of substrate - Google Patents
Method of manufacturing thin film laminate element for reducing warp of substrateInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、基板の湾曲を低
減させる薄膜積層素子の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a thin film laminated element for reducing the curvature of a substrate.
【０００２】[0002]
【従来の技術】基板上に膜を堆積させた際、その膜応力
が薄膜積層素子の製造に大きな問題となる。従来、この
問題に対して、堆積させた膜自体の応力を軽減させる手
法がとられてきた。2. Description of the Related Art When a film is deposited on a substrate, the film stress causes a serious problem in manufacturing a thin film laminated device. Conventionally, a method of reducing the stress of the deposited film itself has been taken against this problem.
【０００３】例えば、スパッタリングによる金属膜の成
膜ではカソード電流、アルゴン（Ａｒ）圧力を適切に設
定することにより、膜応力の小さい膜を成膜する事がで
きる。たとえば、チタン膜の場合、Ａｒ圧力０．３Ｐａ
前後において膜応力が０に近い成膜が可能である。（権
田俊一監修「薄膜作製応用ハンドブック」エヌ・ティー
・エス）また、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）ガス
を用いたプラズマＣＶＤ法により成膜した二酸化珪素膜
を毎分１０℃ずつ徐々に加熱し、５００℃で２０分間保
持後、−５℃／分で冷却することで、内部応力を緩和さ
せることが可能である。この理由としては、成膜時に形
成される欠陥のアニール効果や、熱残留応力の除去など
が考えられる。（T.Oguchi, M.Hayase and T.Hatsuzaw
a, 曲形状をもつＡｕ−ＳｉＯ2バイモルフ微細はりの作
製）以上の手法によっても、成膜方法や成膜材料によっ
ては、堆積させた膜自体の応力を軽減させるには限界が
あり、残留応力の存在をやむを得ないものとして製造を
進めていた。For example, in forming a metal film by sputtering, a film having a small film stress can be formed by appropriately setting the cathode current and the pressure of argon (Ar). For example, in the case of a titanium film, Ar pressure is 0.3 Pa
It is possible to form a film with film stress close to 0 before and after. (Shinichi Gonda's "Handbook for Thin Film Fabrication Applications" NTS) In addition, a silicon dioxide film formed by a plasma CVD method using tetraethoxysilane (TEOS) gas is gradually heated at 10 ° C. per minute to 500 The internal stress can be relaxed by holding at 20 ° C. for 20 minutes and then cooling at −5 ° C./minute. The reason for this may be an annealing effect of defects formed during film formation, removal of thermal residual stress, and the like. (T.Oguchi, M.Hayase and T.Hatsuzaw
a, Fabrication of Au-SiO 2 bimorph fine beam with curved shape) Even with the above methods, there is a limit to reducing the stress of the deposited film itself depending on the film forming method and film forming material, and residual stress Was being promoted as unavoidable.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、基板の湾曲が
大きくなり基板自体の材料強度を超えると、基板が破損
する。材料強度を超えなくても基板が割れやすい状態に
あるため、衝撃を与えないように取り扱う必要がある。However, when the curvature of the substrate becomes large and the material strength of the substrate itself is exceeded, the substrate is damaged. Even if the material strength is not exceeded, the substrate is fragile and must be handled so as not to give an impact.
【０００５】一般に薄膜積層素子の製造工程で用いられ
る、フォトファブリケーション工程では、露光する前に
基板とマスクの相対位置を調整する必要がある。この調
整はアライナやステッパを用いて、基板外周部に設けた
アライメントマークと、マスク側の対応する箇所に設け
たアライメントマークをあわせることによって行う。こ
こで基板の湾曲がある場合、基板とマスクが接触しない
ためには、湾曲がない場合に比べて基板とマスクの間隔
を大きくとる必要がある。通常湾曲のない場合、基板と
マスクの間隔は５〜３０mm程度であるが、湾曲が大きい
場合はこれを５０mm以上とすることがある。その結果基
板側とマスク側のアライメントマークに同時に焦点を合
わせることができず、位置合わせ精度が低下し、製品の
寸法精度が低下する。In the photofabrication process, which is generally used in the process of manufacturing a thin film laminated device, it is necessary to adjust the relative position between the substrate and the mask before exposure. This adjustment is performed by using an aligner or stepper to align the alignment mark provided on the outer peripheral portion of the substrate with the alignment mark provided at the corresponding position on the mask side. When the substrate is curved, the distance between the substrate and the mask needs to be set larger than that when the substrate is not curved so that the substrate and the mask do not come into contact with each other. Normally, when there is no curvature, the distance between the substrate and the mask is about 5 to 30 mm, but when the curvature is large, it may be 50 mm or more. As a result, it is not possible to focus on the alignment marks on the substrate side and the mask side at the same time, so that the positioning accuracy is lowered and the dimensional accuracy of the product is lowered.
【０００６】また、露光時において、基板の湾曲がある
ために基板とマスクの間隔を基板全面にわたって均一に
することができず、基板の場所によっては基板とマスク
の間隔が設定した値より大きくなる場所が生じる。そこ
では光の回折現象の影響が大きくなるため、露光精度が
低下し、結果として製品の寸法精度が低下する。Further, during exposure, the distance between the substrate and the mask cannot be made uniform over the entire surface of the substrate due to the curvature of the substrate, and the distance between the substrate and the mask becomes larger than the set value depending on the location of the substrate. A place arises. There, the influence of the light diffraction phenomenon increases, so that the exposure accuracy decreases, and as a result, the dimensional accuracy of the product decreases.
【０００７】基板に湾曲が生じるような応力の大きい膜
をパターニングすると、パターンのエッジ部分で応力集
中が生じ、膜の剥離や損傷を生じさせることがある。When patterning a film having a large stress such that the substrate is curved, stress concentration occurs at the edge portion of the pattern, which may cause film peeling or damage.
【０００８】さらに、基板に湾曲があると、製造過程で
アライナ、レジストコータ、成膜装置等に付随する自動
搬送装置が使用できないことがあり、この場合、作業効
率が著しく低下する。これを使用できない理由の第一
は、湾曲があるために基板と自動搬送装置の周辺部が干
渉することがあげられる。第二の理由としては、自動搬
送装置の基板把持機構が、変形している基板に対して正
確に位置決めできない、もしくはバキューム式の把持機
構の場合は把持機構と変形した基板の間でリークが発生
する、などの理由から基板を把持できないことがあげら
れる。Further, if the substrate is curved, the aligner, the resist coater, the automatic transporting device associated with the film forming device, etc. may not be used in the manufacturing process, and in this case, the working efficiency is significantly reduced. The first reason why it cannot be used is that the substrate and the peripheral portion of the automatic carrier interfere with each other due to the curvature. The second reason is that the substrate gripping mechanism of the automatic carrier cannot accurately position on the deformed substrate, or in the case of the vacuum gripping mechanism, a leak occurs between the gripping mechanism and the deformed substrate. The reason is that the substrate cannot be gripped due to reasons such as
【０００９】また成膜時、湾曲した基板に別の膜を成膜
する場合、成膜材料源と基板の距離が均一でない、もし
くは成膜材料の基板への入射角が均一とならない等の理
由から、湾曲がない場合とは異なった膜厚分布や膜質で
成膜される。Further, when another film is formed on a curved substrate during film formation, the reason is that the distance between the film forming material source and the substrate is not uniform, or the incident angle of the film forming material on the substrate is not uniform. Therefore, the film is formed with a film thickness distribution and film quality different from that when there is no curvature.
【００１０】光学顕微鏡、電子顕微鏡もしくは原子間力
顕微鏡を用いて、製造過程中もしくは製造完了後に視覚
的に検査する場合、基板の湾曲があると、検査する基板
の位置によって、その度ごとに顕微鏡の焦点を合わせ直
す必要があり、電子顕微鏡を用いる場合、さらに非点収
差も調節する必要があり、検査の作業効率が低下する。
また、原子間力顕微鏡を用いる場合、基板の湾曲のため
に高さ方向の測定レンジを広くとる必要があり、この場
合基板が湾曲していない場合に比べて高さ方向の分解能
が低下する。When an optical microscope, an electron microscope, or an atomic force microscope is used to visually inspect during a manufacturing process or after the completion of the manufacturing, if there is a curvature of the substrate, the microscope is used for each time depending on the position of the substrate to be inspected. Must be refocused, and when using an electron microscope, it is also necessary to adjust astigmatism, which reduces the work efficiency of inspection.
Further, when the atomic force microscope is used, it is necessary to widen the measurement range in the height direction due to the curvature of the substrate. In this case, the resolution in the height direction is lower than that in the case where the substrate is not curved.
【００１１】この発明は、大きな膜応力を伴う薄膜積層
素子の従来の製造方法を改良して、上述のような問題点
を取り除くことを課題とする。An object of the present invention is to improve the conventional manufacturing method of a thin film laminated element with a large film stress to eliminate the above-mentioned problems.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】上記薄膜積層素子製造時
の課題を解決するため、本発明は、基板上に成膜した応
力の大きい第一の膜の膜応力によって生じる基板の湾曲
を、第一の膜と同方向の応力を発生する第二の膜を第一
の膜が成膜された反対の基板面上に成膜して、低減させ
るものである。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems in manufacturing a thin film laminated device, the present invention provides a method for reducing the curvature of the substrate caused by the film stress of the first film having a large stress formed on the substrate. A second film that generates stress in the same direction as that of the first film is formed on the surface of the substrate opposite to the surface on which the first film is formed to reduce the stress.
【００１３】また、本発明は、基板上に成膜した応力の
大きい第一の膜の膜応力によって生じる基板の湾曲を、
第１の膜と逆方向の応力を発生する第二の膜を第一の膜
上に成膜して、低減させるものである。Further, according to the present invention, the curvature of the substrate caused by the film stress of the first film having a large stress formed on the substrate,
A second film that generates stress in the opposite direction to the first film is formed on the first film to reduce the stress.
【００１４】また、第一の膜のパターニングが完了する
と、この膜が発生する応力が小さくなり、第二の膜の膜
応力が卓越することを防ぐために、第二の膜の膜厚を減
少させる工程を導入する。Further, when the patterning of the first film is completed, the stress generated in this film becomes small, and the film thickness of the second film is reduced in order to prevent the film stress of the second film from prevailing. Introduce a process.
【００１５】また、上記応力低減用膜の膜厚を減少させ
る手法の代わりに、第一の膜のパターニングと同一な形
状もしくは近似的に同様な形状に第二の膜をパターニン
グすることができる。Further, instead of the method of reducing the film thickness of the stress reducing film, the second film can be patterned into the same shape as or similar to the patterning of the first film.
【００１６】上記手法の際、先に第一の膜のパターニン
グを完了すると第二の膜の膜応力が大きく卓越し基板が
破損することがある。この場合、第二の膜のパターニン
グも第一の膜のパターニングも同時にエッチングを行
う。In the above method, if the patterning of the first film is completed first, the film stress of the second film is large and the outstanding substrate may be damaged. In this case, both the patterning of the second film and the patterning of the first film are simultaneously etched.
【００１７】また、第一の膜のパターニング完了後、第
二の膜の膜応力が卓越することを防ぐため、第一の膜よ
りもアニールによって除荷されやすい材料を第二の膜と
して用い、第一の膜のパターニング工程に続いて、基板
をアニールする手法がある。Further, after the patterning of the first film is completed, in order to prevent the film stress of the second film from being predominant, a material that is more easily unloaded by annealing than the first film is used as the second film, Subsequent to the patterning step of the first film, there is a method of annealing the substrate.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施例を図面
に基づいて説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１９】図１は本発明の実施の形態１を示す薄膜積
層素子の製造方法を表した断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a thin film laminated element showing a first embodiment of the present invention.
【００２０】（ａ）は基板１上に圧縮応力を有する第一
の膜２を成膜した工程後の状態を示しており、第１の膜
２の応力により基板１は凸状に変形している。一般に成
膜した膜に内部応力がある場合、基板に変形を生じさせ
る。膜の内部応力は式（１）で表される。
s=Eh2/(1-n)6Rt （１）
ここで、σは平均膜応力、Eはヤング率、hは基板厚み、
nはポワソン比、Rは基板の曲率半径、tは膜厚である。(A) shows the state after the step of forming the first film 2 having a compressive stress on the substrate 1. The stress of the first film 2 deforms the substrate 1 into a convex shape. There is. Generally, when the formed film has internal stress, the substrate is deformed. The internal stress of the film is expressed by equation (1). s = Eh 2 / (1-n) 6Rt (1) where σ is the average film stress, E is the Young's modulus, h is the substrate thickness,
n is the Poisson's ratio, R is the radius of curvature of the substrate, and t is the film thickness.
【００２１】（ｂ）は基板１の第一の膜２を成膜した面
とは反対の面に第１の膜２と同一の圧縮応力を有する第
二の膜３を第一の膜２の膜厚と同一膜厚に成膜した工程
後の状態を示しており、第一の膜２と第二の膜３の圧縮
力は等しいため基板は平面となっている。この工程にお
いて、第一の膜２と第二の膜３の圧縮力が等しいことが
主要な条件である。第二の膜３の膜厚はその応力が第一
の膜２の応力と異なる場合、式（１）から容易に推測さ
れる通り、第二の膜３の膜厚を選択することによって圧
縮力を調節する。（ｃ）は第一の膜２をパターニングし
た工程後の状態を示しており、パターニングによって第
一の膜２の圧縮力が減少し、第二の膜３の圧縮力によっ
て基板１が凹状に変形している。（ｄ）は第２の膜３の
膜厚を減少させる工程後の状態を示しており、第二の膜
３の圧縮力が減少して再び第一の膜２の圧縮力と等しく
なり、基板は平面となっている。(B) shows that the second film 3 having the same compressive stress as the first film 2 is formed on the surface of the substrate 1 opposite to the surface on which the first film 2 is formed. It shows a state after the step of forming a film having the same film thickness as that of the film. Since the compressive forces of the first film 2 and the second film 3 are equal, the substrate is flat. In this step, the main condition is that the compressive forces of the first film 2 and the second film 3 are equal. When the stress of the second film 3 is different from that of the first film 2, the compressive force is selected by selecting the film thickness of the second film 3 as easily estimated from the equation (1). Adjust. (C) shows the state after the step of patterning the first film 2, in which the compressive force of the first film 2 is reduced by the patterning, and the compressive force of the second film 3 deforms the substrate 1 into a concave shape. is doing. (D) shows the state after the step of reducing the film thickness of the second film 3, in which the compressive force of the second film 3 decreases and becomes equal to the compressive force of the first film 2 again, Is a plane.
【００２２】（ａ）、（ｂ）で示した、第一の膜２およ
び第二の膜３の材料としては、二酸化珪素、窒化珪素な
どの誘電体材料や、各種金属などが用いられる。また、
第一の膜２および第二の膜３の成膜方法は、ガスや液体
を原料とするＣＶＤ法、スパッタ法、真空蒸着法などが
用いられる。As materials for the first film 2 and the second film 3 shown in (a) and (b), dielectric materials such as silicon dioxide and silicon nitride, and various metals are used. Also,
As a method for forming the first film 2 and the second film 3, a CVD method using a gas or a liquid as a raw material, a sputtering method, a vacuum deposition method, or the like is used.
【００２３】（ｃ）で示したパターニングはフォトファ
ブリケーション工程を用いて行う。第一の膜２の表面に
フォトレジストを塗布し、パターン形状を決定するマス
クパターンを装着したアライナやステッパを用いてフォ
トレジストを感光させ、現像液を用いて現像する。現像
後、パターン形状に対応するようにフォトレジストが部
分的に除去されている。この後第一の膜２のエッチング
を行うが、フォトレジストが残存している部分はエッチ
ングされない。ここでのエッチングは、第一の膜２のみ
がエッチングされ、基板や第二の膜３が侵されない必要
がある。たとえば、第一の膜2にアルミニウム、第二の
膜3にチタンを用いた場合、アルミニウムのエッチング
にはリン酸を主成分としたエッチャントを用いることが
できる。このエッチャントはチタンを侵さない。また、
第一の膜２に二酸化珪素を用いた場合、二酸化珪素のエ
ッチング方法としては、エッチャントにフッ化水素酸水
溶液もしくはフッ化水素酸とフッ化アンモニウムの混合
液を用いたウエットエッチングが用いられる。フッ化水
素酸もしくはフッ化水素酸とフッ化アンモニウムの混合
液はアルミニウムやチタンなどの多くの金属を侵すの
で、これらの金属を第二の膜３に用いた場合は、第二の
膜３の表面にレジストを塗布し保護する必要がある。二
酸化珪素のエッチングに反応性イオンエッチング（ＲＩ
Ｅ）を用いる方法もある。The patterning shown in (c) is performed using a photofabrication process. Photoresist is applied to the surface of the first film 2, and the photoresist is exposed to light using an aligner or stepper equipped with a mask pattern that determines the pattern shape, and is developed using a developing solution. After the development, the photoresist is partially removed so as to correspond to the pattern shape. After that, the first film 2 is etched, but the portion where the photoresist remains is not etched. In this etching, it is necessary that only the first film 2 is etched and the substrate and the second film 3 are not attacked. For example, when aluminum is used for the first film 2 and titanium is used for the second film 3, an etchant containing phosphoric acid as a main component can be used for etching aluminum. This etchant does not attack titanium. Also,
When silicon dioxide is used for the first film 2, as a method for etching silicon dioxide, wet etching using a hydrofluoric acid aqueous solution or a mixed solution of hydrofluoric acid and ammonium fluoride as an etchant is used. Since hydrofluoric acid or a mixed solution of hydrofluoric acid and ammonium fluoride attacks many metals such as aluminum and titanium, when these metals are used for the second film 3, It is necessary to apply a resist to the surface to protect it. Reactive ion etching (RI
There is also a method using E).
【００２４】（ｄ）で示すように、第二の膜３の膜厚を
減少させるには、第一の膜２を侵さないように、第二の
膜３が適切な膜厚になるまで第二の膜３の全面をエッチ
ングする。第一の膜2にアルミニウム、第二の膜3にチタ
ンを用いた場合、フッ化水素酸水溶液もしくはフッ化水
素酸とフッ化アンモニウムの混合液をエッチャントとし
て用いることができる。このエッチャントはアルミニウ
ムを侵すので、アルミニウム表面にレジストを塗布し保
護する必要がある。また、第一の膜２が二酸化珪素で第
二の膜３がアルミニウムの場合、リン酸を主成分とした
エッチャントを用いることができる。第二の膜３が二酸
化珪素や多結晶珪素やアルミニウムなどの場合は、エッ
チングにRIEを用いることができる。このとき、第一の
膜２にどのような種類の材料を用いても侵されることが
ない。また、第一の膜２が二酸化珪素で第二の膜３がチ
タンの場合、フッ化水素酸水溶液もしくはフッ化水素酸
とフッ化アンモニウムの混合液をエッチャントとして用
いると、第一の膜２を侵す。この場合、第一の膜２の表
面にレジストを塗布し保護する必要がある。As shown in (d), in order to reduce the film thickness of the second film 3, the second film 3 is reduced to an appropriate film thickness so as not to attack the first film 2. The entire surface of the second film 3 is etched. When aluminum is used for the first film 2 and titanium is used for the second film 3, a hydrofluoric acid aqueous solution or a mixed liquid of hydrofluoric acid and ammonium fluoride can be used as an etchant. Since this etchant attacks aluminum, it is necessary to protect the aluminum surface by applying a resist. When the first film 2 is silicon dioxide and the second film 3 is aluminum, an etchant containing phosphoric acid as a main component can be used. When the second film 3 is made of silicon dioxide, polycrystalline silicon, aluminum, or the like, RIE can be used for etching. At this time, no matter what kind of material is used for the first film 2, it is not attacked. When the first film 2 is silicon dioxide and the second film 3 is titanium, the first film 2 is formed by using a hydrofluoric acid aqueous solution or a mixed solution of hydrofluoric acid and ammonium fluoride as an etchant. Invade. In this case, it is necessary to apply a resist to the surface of the first film 2 to protect it.
【００２５】上記のような薄膜積層素子の製造方法によ
れば、基板上に第一の膜を成膜することによって生じた
基板の湾曲を、第一の膜の反対面の基板上に第二の膜を
成膜することによって低減させる効果がある。第一の膜
をパターニングすると、第二の膜の応力のために再び基
板が湾曲するが、第二の膜の膜厚を減少することによっ
て、この湾曲も低減することができる。これにより、基
板の破損を防止し、フォトファブリケーション工程の精
度の向上、検査工程の精度向上が得られるという効果が
ある。According to the method of manufacturing a thin film laminated element as described above, the curvature of the substrate caused by depositing the first film on the substrate is eliminated by the second curvature on the substrate opposite to the first film. There is an effect of reducing it by forming the film. The patterning of the first film causes the substrate to bend again due to the stress of the second film, but this bending can also be reduced by reducing the thickness of the second film. This has the effect of preventing damage to the substrate, improving the accuracy of the photofabrication process, and improving the accuracy of the inspection process.
【００２６】上記図１に関する説明では膜応力が圧縮応
力である場合について説明を行った。第一の膜２が引張
応力を発生する場合、第二の膜３においても引張応力を
発生させることにより、図１に示した実施の形態とは基
板の変形方向は逆となるが、本実施の形態と同様の作用
及び効果が得られる。In the above description with reference to FIG. 1, the case where the film stress is a compressive stress has been described. When the first film 2 generates tensile stress, the second film 3 also generates tensile stress, so that the deformation direction of the substrate is opposite to that of the embodiment shown in FIG. The same action and effect as those of the above form can be obtained.
【００２７】図２は本発明の実施の形態２を示す薄膜積
層素子の製造方法を表した断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a thin film laminated element showing a second embodiment of the present invention.
【００２８】図２（ａ）は、前記図１（ｃ）と同一な状
態である。圧縮応力を発生する第一の膜２が基板上に成
膜され、第一の膜２とは反対の面には圧縮応力を発生す
る第二の膜３が成膜されている。第一の膜２と第二の膜
３が等しい応力を発生することが必要である。ここで、
第一の膜２はパターニングされ、パターニングによって
第一の膜２の膜応力が減少し、第二の膜３の膜応力によ
り（ａ）のように凹状に湾曲する。（ｂ）は第二の膜３
も第一の膜２と同一な形状、もしくは近似的に同様な形
状にパターニングさせた後の状態を示している。第二の
膜３の圧縮力が減少して再び第一の膜２の圧縮力と等し
くなり、基板は平面となっている。FIG. 2A shows the same state as FIG. 1C. A first film 2 that generates compressive stress is formed on a substrate, and a second film 3 that generates compressive stress is formed on the surface opposite to the first film 2. It is necessary that the first film 2 and the second film 3 generate equal stress. here,
The first film 2 is patterned, and the film stress of the first film 2 is reduced by the patterning, and the film stress of the second film 3 is curved concavely as shown in (a). (B) is the second film 3
Also shows the state after patterning into the same shape as the first film 2 or approximately the same shape. The compressive force of the second film 3 decreases and becomes equal to the compressive force of the first film 2 again, and the substrate is flat.
【００２９】実施の形態1と同様に第一の膜２のパター
ニングを行った後、第二の膜３のパターニングもフォト
ファブリケーション工程を用いて行う。パターニングの
際のエッチングは、第二の膜３のみがエッチングされ、
基板や第一の膜２が侵されない必要がある。After patterning the first film 2 similarly to the first embodiment, the patterning of the second film 3 is also carried out by using the photofabrication process. In the patterning etching, only the second film 3 is etched,
It is necessary that the substrate and the first film 2 are not attacked.
【００３０】また、第一の膜２表面のレジスト現像と、
第二の膜３表面のレジスト現像までを行って、第一の膜
２と第二の膜３のエッチングを同時に行うこともでき
る。第一の膜2と第二の膜3に同一の材料を用いれば、同
時にエッチングできる。また、第一の膜２に二酸化珪素
を用い、第二の膜３にアルミニウムやチタンなどの金属
を用いた場合、第一第二の膜の両方をエッチングできる
エッチャントとして、フッ化水素酸水溶液もしくはフッ
化水素酸とフッ化アンモニウムの混合液を用いることが
できる。Further, resist development on the surface of the first film 2 and
It is also possible to perform the resist development on the surface of the second film 3 and simultaneously etch the first film 2 and the second film 3. If the same material is used for the first film 2 and the second film 3, they can be etched at the same time. When silicon dioxide is used for the first film 2 and a metal such as aluminum or titanium is used for the second film 3, a hydrofluoric acid solution or an etchant capable of etching both the first and second films is used. A mixed solution of hydrofluoric acid and ammonium fluoride can be used.
【００３１】第二の膜３のパターニングによっても基板
の湾曲が解消されない場合、もしくは次工程で生じる基
板の湾曲に備える場合、図２（ｃ）のようにパターニン
グされた第二の膜３の膜厚を減少させることで対処でき
る。第二の膜３のパターニングが完了し、フォトレジス
トを除去した後、エッチングによって第二の膜３の膜厚
を減少させることができる。ここでのエッチングでは、
エッチャントが第一の膜２や基板を侵さないことが必要
である。たとえば、第一の膜２に二酸化珪素を用い、第
二の膜３にアルミニウムを用いた場合、第一第二の膜両
方のパターニングの際に、エッチャントとしてフッ化水
素酸水溶液もしくはフッ化水素酸とフッ化アンモニウム
の混合液を用いることができるが、第二の膜３の膜厚減
少には基板や二酸化珪素を侵さないリン酸を主成分とし
たエッチャントを用いる必要がある。When the curvature of the substrate is not eliminated by patterning the second film 3 or when the substrate is to be curved in the next step, the film of the second film 3 patterned as shown in FIG. 2C is used. This can be dealt with by reducing the thickness. After the patterning of the second film 3 is completed and the photoresist is removed, the film thickness of the second film 3 can be reduced by etching. In the etching here,
It is necessary that the etchant does not attack the first film 2 or the substrate. For example, when silicon dioxide is used for the first film 2 and aluminum is used for the second film 3, a hydrofluoric acid aqueous solution or hydrofluoric acid is used as an etchant when patterning both the first and second films. Although a mixed solution of ammonium fluoride and ammonium fluoride can be used, it is necessary to use an etchant containing phosphoric acid as a main component that does not attack the substrate or silicon dioxide in order to reduce the thickness of the second film 3.
【００３２】また、第一第二の膜のパターニングと第二
の膜の膜厚減少を同時に行うこともできる。第一の膜２
パターニングに用いるマスク材にはフォトレジストを用
い、第二の膜３のパターニングに用いるマスク材には、
パターニングの際に用いるエッチャントによってエッチ
ング可能な材料を用いる。前記第二の膜３のパターニン
グに用いるマスク材は、エッチャント中で第一第二の膜
のパターニングが完了する前に全てエッチングされて無
くなり、第二の膜３の全面がエッチャントに暴露された
状態となって、第二の膜３の膜厚を減少させることがで
きる。たとえば、第一の膜２に二酸化珪素を用い、第二
の膜３にチタンを用いた場合、第一第二の膜の両方をエ
ッチングできるエッチャントとしてフッ化水素酸水溶液
もしくはフッ化水素酸とフッ化アンモニウムの混合液を
用いると、第二の膜３のマスク材としてアルミニウムを
用いることができる。Further, the patterning of the first and second films and the reduction of the film thickness of the second film can be performed at the same time. First membrane 2
A photoresist is used as a mask material used for patterning, and a mask material used for patterning the second film 3 is
A material that can be etched by an etchant used for patterning is used. The mask material used for patterning the second film 3 is completely etched away in the etchant before the patterning of the first and second films is completed, and the entire surface of the second film 3 is exposed to the etchant. Therefore, the film thickness of the second film 3 can be reduced. For example, when silicon dioxide is used for the first film 2 and titanium is used for the second film 3, an aqueous solution of hydrofluoric acid or hydrofluoric acid and fluorine is used as an etchant capable of etching both the first and second films. If a mixed solution of ammonium chloride is used, aluminum can be used as a mask material for the second film 3.
【００３３】本実施の形態における作用及び効果は第二
の膜3をパターニングする点、また第二の膜の膜厚を減
少させる点が異なる以外、図１で説明した本発明の実施
の形態1と変わるところはない。The operation and effect of this embodiment are different from the first embodiment of the present invention described in FIG. 1 except that the second film 3 is patterned and the thickness of the second film is reduced. There is no difference.
【００３４】図３は本発明の実施の形態３を示す薄膜積
層素子の製造方法を表した断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a thin film laminated element showing a third embodiment of the present invention.
【００３５】図３（ａ）は、前記図１（ｃ）と同一な状
態である。圧縮応力を発生する第一の膜２が基板上に成
膜され、第一の膜２とは反対の面には圧縮応力を発生す
る第二の膜３が成膜されている。第一の膜２と第二の膜
３が等しい応力を発生することが必要である。ここで、
第一の膜２はパターニングされ、パターニングによって
第一の膜２の膜応力が減少し、第二の膜３の膜応力によ
り（ａ）のように凹状に湾曲する。（ｂ）は基板をアニ
ールした後の状態を示している。このとき第二の膜3は
第一の膜2よりも低い温度のアニールによって除荷され
る材料を用いており、第一の膜2がアニールされず、第
二の膜3がアニールされる温度を適切に選んで、アニー
ル工程を実施することで、第二の膜３とパターニングさ
れた第一の膜２の圧縮力が釣り合い、基板は平面とな
る。FIG. 3A shows the same state as FIG. 1C. A first film 2 that generates compressive stress is formed on a substrate, and a second film 3 that generates compressive stress is formed on the surface opposite to the first film 2. It is necessary that the first film 2 and the second film 3 generate equal stress. here,
The first film 2 is patterned, and the film stress of the first film 2 is reduced by the patterning, and the film stress of the second film 3 is curved concavely as shown in (a). (B) shows the state after annealing the substrate. At this time, the second film 3 uses a material that is unloaded by annealing at a temperature lower than that of the first film 2, and the temperature at which the first film 2 is not annealed but the second film 3 is annealed. By appropriately selecting and performing an annealing step, the compressive forces of the second film 3 and the patterned first film 2 are balanced, and the substrate becomes flat.
【００３６】たとえば、第一の膜2にチタンを選択し、
第二の膜3にアルミニウムを選択した場合、チタンがア
ニールによって除荷される温度は500℃から700℃であ
り、アルミニウムのそれは300℃から400℃であるから、
基板全体に対して300℃から400℃でアニールを行えば、
アルミニウムのみが除荷される。For example, when titanium is selected for the first film 2,
When aluminum is selected for the second film 3, the temperature at which titanium is unloaded by annealing is 500 ° C to 700 ° C, and that of aluminum is 300 ° C to 400 ° C,
If the whole substrate is annealed at 300 ℃ to 400 ℃,
Only aluminum is unloaded.
【００３７】本実施の形態における作用及び効果は第二
の膜3をアニールによって除荷する点が異なる以外、図
１で説明した本発明の実施の形態1と変わるところはな
い。The operation and effect of this embodiment are the same as those of the first embodiment of the present invention described with reference to FIG. 1 except that the second film 3 is unloaded by annealing.
【００３８】図４は本発明の実施の形態４を示す薄膜積
層素子の製造方法を表した断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a thin film laminated element showing a fourth embodiment of the present invention.
【００３９】（ａ）は基板１上に圧縮応力を有する第一
の膜２を成膜した工程後の状態を示しており、第１の膜
２によって生じる式（１）で示される応力により基板１
は凸状に変形している。(A) shows the state after the step of forming the first film 2 having a compressive stress on the substrate 1, and the substrate shown in FIG. 1
Is deformed into a convex shape.
【００４０】（ｂ）は基板１の第一の膜２を成膜面上に
引っ張り応力を有する第二の膜３を成膜した工程後の状
態を示している。第二の膜3の引っ張り応力と、第一の
膜2の圧縮応力の絶対値が等しくなるように第二の膜3の
材料と膜厚を設定しており、基板1は平面となってい
る。(B) shows the state after the step of forming the second film 3 having the tensile stress on the film formation surface of the first film 2 of the substrate 1. The material and film thickness of the second film 3 are set so that the tensile stress of the second film 3 and the absolute value of the compressive stress of the first film 2 are equal, and the substrate 1 is a flat surface. .
【００４１】（ｃ）は第一の膜２をパターニングした工
程後の状態を示している。第一の膜2をパターニングす
ると同時に、第二の膜3も第一の膜2と同一形状もしくは
近似的に同一な形状にパターニングしている。この
（ｃ）の状態においても、第一の膜2と第二の膜3の応力
は釣り合っており、基板1は平面となっている。(C) shows the state after the step of patterning the first film 2. Simultaneously with the patterning of the first film 2, the second film 3 is also patterned into the same shape or approximately the same shape as the first film 2. Even in this state (c), the stresses of the first film 2 and the second film 3 are balanced, and the substrate 1 is flat.
【００４２】第一の膜2と第二の膜3のパターニングには
フォトファブリケーション工程を用いる。第一の膜2の
表面にレジストを塗布し、露光・現像を行い、第二の膜
3のエッチングを行う。ここでのエッチャントは第一の
膜2を侵さないものを用いる方法と、第一の膜2も同時に
エッチングできるものを用いる方法がある。前者の場
合、第二の膜3のエッチングを行った後、第一の膜2のエ
ッチングを行う。この第一の膜2のエッチングには、第
二の膜3を侵さないエッチャントを用いる。エッチング
にRIEを用いることもできる。A photofabrication process is used for patterning the first film 2 and the second film 3. A resist is applied to the surface of the first film 2, exposed and developed, and then the second film
3 is etched. Here, there are a method of using an etchant that does not attack the first film 2 and a method of using an etchant that can simultaneously etch the first film 2. In the former case, the first film 2 is etched after the second film 3 is etched. For etching the first film 2, an etchant that does not attack the second film 3 is used. RIE can also be used for etching.
【００４３】前者の例として、第一の膜2に二酸化珪素
を用い、第二の膜3にニッケル膜を用いた場合、第二の
膜3のエッチングに塩化第二鉄を用い、次に第一の膜2の
エッチングにフッ化水素酸水溶液もしくはフッ化水素酸
とフッ化アンモニウムの混合液を用いることができる。As an example of the former, when silicon dioxide is used for the first film 2 and a nickel film is used for the second film 3, ferric chloride is used for etching the second film 3, and then ferric chloride is used. A hydrofluoric acid aqueous solution or a mixed solution of hydrofluoric acid and ammonium fluoride can be used for etching the one film 2.
【００４４】後者の例として、第一の膜2に二酸化珪素
を用い、第二の膜3にチタン膜を用いた場合、エッチャ
ントとして、フッ化水素酸水溶液もしくはフッ化水素酸
とフッ化アンモニウムの混合液を用いることができる。
また、四フッ化炭素ガスによるRIEを用いることもでき
る。As an example of the latter, when silicon dioxide is used for the first film 2 and a titanium film is used for the second film 3, an aqueous solution of hydrofluoric acid or hydrofluoric acid and ammonium fluoride is used as an etchant. Mixtures can be used.
Alternatively, RIE using carbon tetrafluoride gas may be used.
【００４５】本実施の形態における作用及び効果は第二
の膜3を第一の膜2上に成膜する点が異なる以外、図１で
説明した本発明の実施の形態1と変わるところはない。The operation and effect of this embodiment are the same as those of the first embodiment of the present invention described with reference to FIG. 1, except that the second film 3 is formed on the first film 2. .
【００４６】[0046]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の実施の形
態１によれば、基板上に第一の膜を成膜することによっ
て生じた基板の湾曲を、第一の膜の反対面の基板上に第
二の膜を成膜することによって低減させる効果がある。
第一の膜をパターニングすると、第二の膜の応力のため
に再び基板が湾曲するが、第二の膜の膜厚を減少するこ
とによって、この湾曲も低減することができる。As described above, according to the first embodiment of the present invention, the curvature of the substrate caused by depositing the first film on the substrate can be prevented from occurring on the surface opposite to the first film. By forming the second film on the substrate, there is an effect of reducing it.
The patterning of the first film causes the substrate to bend again due to the stress of the second film, but this bending can also be reduced by reducing the thickness of the second film.
【００４７】本発明の実施の形態２によれば、前記第１
の膜をパターニングすると、第二の膜の応力のために再
び基板が湾曲するが、第二の膜を第一の膜と同一形状も
しくは近似的に同一な形状にパターニングすることによ
って、基板の湾曲を低減させる効果がある。According to the second embodiment of the present invention, the first
When the film is patterned, the substrate is curved again due to the stress of the second film. However, by patterning the second film in the same shape or approximately the same shape as the first film, the curvature of the substrate is reduced. Is effective.
【００４８】本発明の実施の形態３によれば、前記第１
の膜をパターニングすると、第二の膜の応力のために再
び基板が湾曲するが、第一の膜よりもアニールによって
除荷されやすい材料を第二の膜に用いると、アニールに
よって基板の湾曲を低減させる効果がある。According to the third embodiment of the present invention, the first
Patterning of the film causes the substrate to bend again due to the stress of the second film, but if the second film is made of a material that is easier to unload by annealing than the first film, the substrate will be bent by annealing. There is an effect of reducing.
【００４９】本発明の実施の形態４によれば、基板上に
第一の膜を成膜することによって生じた基板の湾曲を、
第一の膜上に第二の膜を成膜することによって低減させ
る効果がある。第一の膜をパターニングする際、第二の
膜も第一の膜と同一形状もしくは近似的に同一な形状に
パターニングすることによって、基板を湾曲させること
なくパターニングを行うことができる。According to the fourth embodiment of the present invention, the curvature of the substrate caused by depositing the first film on the substrate is
By forming the second film on the first film, there is an effect of reducing it. When patterning the first film, the second film is also patterned in the same shape or approximately the same shape as the first film, so that the patterning can be performed without bending the substrate.
【００５０】この発明は以上説明したように、基板の湾
曲を低減させる効果があるが、これにより、基板の破損
を防止し、フォトファブリケーション工程の精度の向
上、検査工程の精度向上が得られるという効果がある。As described above, the present invention has the effect of reducing the curvature of the substrate, but this prevents damage to the substrate, improves the accuracy of the photofabrication process, and improves the accuracy of the inspection process. There is an effect.
【図１】本発明の実施の形態１を示す基板の構成を表し
た断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a substrate showing a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の実施の形態２を示す基板の構成を表し
た断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing a configuration of a substrate showing a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の実施の形態３を示す基板の構成を表し
た断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing a configuration of a substrate showing a third embodiment of the present invention.
【図４】本発明の実施の形態４を示す基板の構成を表し
た断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a structure of a substrate showing a fourth embodiment of the present invention.
１・・・基板 ２・・・第一の膜 ３・・・第二の膜 1 ... Substrate 2 ... the first membrane 3 ... second membrane
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古田 一吉 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 Ｆターム(参考） 4K029 BA03 BA12 BA17 BA46 BB04 BC00 CA01 CA05 GA01 4K030 BA02 BA14 BA18 BA44 BB11 DA09 5F058 BA04 BC02 BC08 BF02 BF12 BH01 BJ10 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Kazuyoshi Furuta 1-8 Nakase, Nakase, Mihama-ku, Chiba City, Chiba Prefecture Ico Instruments Co., Ltd. F-term (reference) 4K029 BA03 BA12 BA17 BA46 BB04 BC00 CA01 CA05 GA01 4K030 BA02 BA14 BA18 BA44 BB11 DA09 5F058 BA04 BC02 BC08 BF02 BF12 BH01 BJ10
Claims (7)
記第一の膜の応力による基板の湾曲を、第二の膜を成膜
する事で低減させる工程からなる薄膜積層素子の製造方
法であり、前記第二の膜は前記第一の膜と同方向の応力
を発生する膜であって、前記第一の膜が成膜された面の
反対の基板面上に成膜することを特徴とする薄膜積層素
子の製造方法。1. A thin film laminated device comprising a step of forming a first film on a substrate and a step of reducing the curvature of the substrate due to the stress of the first film by forming a second film. The second film is a film that generates stress in the same direction as the first film, and is formed on the substrate surface opposite to the surface on which the first film is formed. A method of manufacturing a thin film laminated element, comprising:
記第一の膜の応力による基板の湾曲を、第二の膜を成膜
する事で低減させる工程からなる薄膜積層素子の製造方
法であり、前記第二の膜は前記第一の膜と逆方向の応力
を発生する膜であって、前記第一の膜上に成膜すること
を特徴とする薄膜積層素子の製造方法。2. A thin film laminated device comprising a step of forming a first film on a substrate and a step of reducing curvature of the substrate due to stress of the first film by forming a second film. The method for manufacturing a thin film laminated element, wherein the second film is a film that generates stress in a direction opposite to that of the first film, and is formed on the first film. Method.
続き、前記第二の膜の厚みを減少させ、前記第二の膜の
膜応力が卓越することを防ぐことを特徴とする請求項１
記載の薄膜積層素子の製造方法。3. Following the step of patterning the first film, the thickness of the second film is reduced to prevent the predominant film stress of the second film.
A method for producing the thin film laminated element described.
続き前記第二の膜を、第一の膜と同一な形状または近似
的に同様な形状にパターニングすることを特徴とする、
請求項１記載の薄膜積層素子の製造方法。4. Following the step of patterning the first film, the second film is patterned into the same shape or approximately the same shape as the first film.
The method for manufacturing a thin film laminated element according to claim 1.
続き前記第二の膜を、第一の膜と同一な形状または近似
的に同様な形状にパターニングし、かつ第二の膜の膜厚
を減少させ、前記第二の膜の膜応力が卓越することを防
ぐことを特徴とする、請求項１記載の薄膜積層素子の製
造方法。5. Following the step of patterning the first film, the second film is patterned into the same shape or approximately the same shape as the first film, and the film thickness of the second film. 2. The method for producing a thin film laminated element according to claim 1, wherein the film stress is reduced to prevent the film stress of the second film from prevailing.
一な形状または近似的に同様な形状にパターニングする
際、第一の膜および第二の膜の両方を同時にエッチング
することを特徴とする請求項４記載の薄膜積層素子の製
造方法。6. When patterning the first film and the second film into the same shape or approximately the same shape, both the first film and the second film are simultaneously etched. 5. The method for manufacturing a thin film laminated element according to claim 4, wherein.
される特徴を有する前記第二の膜を用いて、第一の膜を
パターニングする工程に続き、第一の膜がアニールされ
ず第二の膜がアニールされる温度で基板をアニールする
ことによって、第二の膜の膜応力が卓越することを防ぐ
ことを特徴とする請求項１記載の薄膜積層素子の製造方
法。7. Following the step of patterning the first film using the second film, which is characterized by being annealed at a lower temperature than the first film, the first film is not annealed. The method of manufacturing a thin film stacked element according to claim 1, wherein the film stress of the second film is prevented from predominant by annealing the substrate at a temperature at which the second film is annealed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001310083A JP2003115483A (en) | 2001-10-05 | 2001-10-05 | Method of manufacturing thin film laminate element for reducing warp of substrate |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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- 2001-10-05 JP JP2001310083A patent/JP2003115483A/en active Pending
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