JP2003224184A

JP2003224184A - 剥離装置および剥離方法

Info

Publication number: JP2003224184A
Application number: JP2002023155A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Machida; 克之町田; Norio Sato; 昇男佐藤; Oku Kuraki; 億久良木; Izuru Izeki; 出井関; Michifumi Kawagoe; 理史川越
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-01-31
Filing date: 2002-01-31
Publication date: 2003-08-08
Anticipated expiration: 2022-01-31
Also published as: JP3583406B2

Abstract

(57)【要約】【課題】基材より剥離して転写する薄膜材料に適した
状態となるように、剥離角度や剥離状態の制御が可能な
状態で剥離できるようにする。【解決手段】支持台１０１上に押さえローラ１０７で
シートフィルム１１２の一部を押さえつけ、シートフィ
ルム１１２の他端を巻き取りローラ１０３に固定し、シ
ートフィルム１１２を巻き取るように巻き取りローラ１
０３を回転させるとともに、巻き取りローラ１０３と押
さえローラ１０７とを支持台１０１の所定方向に移動さ
せ、基板１０１よりシートフィルム１１２を剥離する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シートフィルムな
どの基材上に形成した薄膜を基板上に転写した後、基板
に転写した薄膜より基材を剥離する剥離装置および剥離
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路の高密度化に伴い、多層
配線技術は必須である。多層配線を実現するためには、
凹凸のある金属配線や絶縁膜を平坦化する技術が要とな
っている。このような平坦化技術として、従来よりＳＯ
Ｇ（Spin-On-Glass）法やＰＩＱ法（K.Sato, S.Harada,
A.Saiki, T.Kitamura, T.Okubo, and K.Mukai, "A Nov
el Planar Multilevel Interconnection Technology Ut
ilizing Polyimide", IEEE Trans. Part Hybrid Packag
e., PHP-9,176(1973)）などがある。

【０００３】また、エッチバック法（P.Elikins,K.Rein
hardt,and R.Layer,"A planarization process for dou
ble metal CMOS using Spin-on Glass as a sacrificia
l layer,"Proceeding of 3rd International IEEE VMIC
Conf.,100(1986)）や、リフトオフ法（K.Ehara,T.Mori
moto,S.Muramoto,and S.Matsuo,"Planar Interconnecti
on Technology for LSI Fabrication Utilizing Lift-o
ff Process",J.Electrochem Soc.,Vol.131,No.2,419(19
84).）、化学研磨法（ＣＭＰ法：Chemical Mechanical
Polishing、J.Patrick, W.L.Guthrie, C.L.Standley,
P.M.Schiable,"Application of Chemical Mechanical P
olishing to the Fabrication of VLSI Circutit Inter
connections",J.Electrochem.Soc.,Vol.138,No.6,June,
1778(1991).）なども検討されている。

【０００４】これらの平坦化技術としては、一般に、エ
ッチバック法と化学研磨法が用いられている。これら
は、配線電極上に絶縁膜を形成した後、絶縁膜の凸部分
を削って平坦化するものであり、広く用いられている方
法である。特に、ＣＭＰ法は、半導体集積回路の製造で
は広く用いられている平坦化技術である。しかしなが
ら、ＣＭＰ法は、パターン依存性が強く、また、場合に
よってはダミーとなるパターンを用意しておく必要があ
るなど、安定性や簡便性に欠ける場合があった。

【０００５】以上の平坦化法に対し、新しい平坦化技術
として、転写を用いた方法が提案されている（K.Machid
a他 "Novel Global Planarization Technology for Int
erlayer dielectrics Using Spin on Glass Film Trans
fer and Hot Pressing"J.Vac. Sci. Technol. B16(3),M
ay/June, 1093(1998)）。この方法は、形成したい薄膜
を予め基材上に形成し、これを大気中で乾燥した後、薄
膜表面を基板に当接し、これらを真空中で加熱加圧する
ことで上記薄膜を半導体基板上に転写するものである。

【０００６】例えば、まず、図２（ａ）に示すように、
基材となるシートフィルム２０１上に所望とする薄膜２
０２を形成する。一方、図２（ｂ）に示すように、基板
２０３上に複数の配線パターン２０４を配置して配線層
を形成する。次いで、図２（ｃ）に示すように、薄膜２
０２表面を基板２０３に当接し、例えば真空中で、シー
トフィルム２０１と基板２０３との間に荷重を加え（加
圧）、かつ基板を加熱する。

【０００７】このことにより、図２（ｄ）に示すよう
に、シートフィルム２０１上の薄膜２０２に配線パター
ン２０４を埋没させ、基板２０３上に、配線パターン２
０４の凹凸を吸収して平坦な状態となった薄膜２０２が
形成された状態とする。この後、図２（ｅ）に示すよう
に、薄膜２０２よりシートフィルム２０１を剥離するこ
とで、基板２０３上に平坦化された薄膜２０２が形成さ
れた状態を得る。

【０００８】上述したシートフィルムを剥離する工程で
は、薄膜材料と基材との界面における剥離強度に応じて
剥離を実施するため、剥離状態が薄膜材料に依存し、薄
膜材料によっては剥離の制御が難しい場合があった。例
えば、剥離装置としては、図３に示すようなものがあ
る。図３（ａ）に示す剥離装置は、支持台３０１上に吸
着機構３０２を備え、基板３０３を支持台３０１上に固
定可能としている。また、支柱３０４に支えられたロー
ラ支持棒３０５を備え、ローラ支持棒３０５には、移動
可能な状態に巻き取りローラ３０６が設けられている。

【０００９】この剥離装置では、まず、薄膜が形成され
て基板３０３に貼り合わされているシートフィルム３０
７の一端が、支持台３０１上に支持台３０１より離間し
ている巻き取りローラ３０６に固定され、シートフィル
ム３０７の他端が、基材押さえ３０８により支持台３０
１に固定された状態とする。また、基板３０３が、吸着
機構３０２により支持台３０１に固定された状態とす
る。この状態で、巻き取りローラ３０６でシートフィル
ム３０７を巻き取りつつ、ローラ支持棒３０５をガイド
として巻き取りローラ３０６を所定方向に移動させるこ
とで、シートフィルム３０７を剥離していく。

【００１０】また、図３（ｂ）に示す剥離装置では、支
柱３０４に支えられたローラ支持棒３０５が、より支持
台３０１側に配置され、巻き取りローラ４０６が、基板
３０３より剥離していないシートフィルム３０７に接す
る構成となっている。この剥離装置では、巻き取りロー
ラ４０６により、剥離する直前のシートフィルム３０７
が基板３０３側に押さえつけらた状態となっている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来では、上述したよ
うに構成されていたので、まず、巻き取りローラが支持
台より離間している場合、シートフィルムの剥離位置が
不規則になりやすく、均一に剥離することが困難となっ
ている。一方、巻き取りローラによりシートフィルムが
基板に押さえつけられている場合、剥離していくシート
フィルムの面と基板の面との角度である剥離角度が制御
できず、剥離の最適化ができない。このように、従来で
は、薄膜材料に適した状態にするための剥離角度や剥離
状態の制御が、困難であるという問題があった。

【００１２】本発明は、以上のような問題点を解消する
ためになされたものであり、基材より剥離して転写する
薄膜材料に適した状態となるように、剥離角度や剥離状
態の制御が可能な状態で剥離できるようにすることを目
的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る剥離装置
は、剥離対象のシート状の基材が貼り付けられた基板を
固定する支持台と、この支持台表面に平行な第１の方向
に移動可能に配置され、支持台上で基板に貼り付けられ
た基材を押さえつける回転可能な押さえローラと、押さ
えローラと所定の位置関係で、支持台上に所定の間隔を
あけて第１の方向に移動可能に配置され、基材を巻き取
る回転可能な巻き取りローラと、この巻き取りローラを
駆動する巻き取り制御機構とを備えたものである。この
剥離装置によれば、基材を、押さえローラにより基板に
押さえつけた状態で、巻き取りローラに巻き取らせるこ
とができる。上記剥離装置において、押さえローラと巻
き取りローラとの位置関係を保持する保持手段を備え
る。

【００１４】本発明に係る剥離方法は、剥離対象のシー
ト状の基材が貼り付けられた基板を支持台上に固定し、
基材の一端を支持台上に固定し、この支持台表面に平行
な第１の方向に移動可能に配置された回転可能な押さえ
ローラで基材の一部を押さえ、基材の他端を、押さえロ
ーラと所定の位置関係で、支持台上に所定の間隔をあけ
て第１の方向に移動可能に配置された回転可能な巻き取
りローラに固定し、基材を巻き取るように巻き取りロー
ラを回転させるとともに、巻き取りローラと押さえロー
ラとを支持台表面に平行な第１の方向に移動させ、基板
より基材を剥離するものである。この剥離方法によれ
ば、押さえローラで押さえられている近くで、基板より
基材が剥離される。

【００１５】上記剥離方法において、例えば、巻き取り
ローラの巻き取る力は、基板から剥離する基材の剥離部
分が長いときほど強くすればよい。また、例えば、基板
は、基材表面に形成された薄膜を介して基材に貼り付け
られているものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態
における剥離装置の横方向から見た部分的な構成図
（ａ）と平面図（ｂ）と、部分的な斜視図（ｃ）であ
る。この剥離装置は、まず、支持台１０１に、吸着機構
１０２を備え、巻き取りローラ１０３が、支柱１０４に
支えられたローラガイド１０５に、ガイド方向に移動可
能に備えられている。巻き取りローラ１０３は、支持台
１０１より離間して備えられ、巻き取り制御機構１０６
により、ガイド方向への移動などの動作が制御されてい
る。

【００１７】巻き取りローラ１０３と支持台１０１との
間には、押さえローラ１０７が、ローラガイド１０８に
よりガイド方向に移動可能な状態で支持され、ローラガ
イド１０８は、支柱１０４により支持台１０１上に固定
されている。また、巻き取りローラ１０３と押さえロー
ラ１０７とは、連結部（保持手段）１０９により連結さ
れ、各々の位置関係が固定された状態で連動するように
構成されている。巻き取りローラ１０３と押さえローラ
１０７との位置関係により、ある程度剥離角度θが決定
される。剥離角度θは、剥離していくシートフィルム１
１２の面と基板１１１の面との角度である。この剥離角
度θは、シートフィルム１１２の剥がれている面と、シ
ートフィルム１１２の基板１１１（薄膜）に接している
面との交線部分である剥離部分における、シートフィル
ム１１２の剥離状態に影響する。

【００１８】このように構成された剥離装置において、
基板１１１は、吸着機構１０２により支持台１０１の中
央部に固定され、また、基板１１１に貼り付けられたシ
ートフィルム１１２は、この一端が固定治具１１３によ
り巻き取りローラ１０３に固定され、他端が押さえ部１
１４により支持台１０１に押さえられている。巻き取り
ローラ１０３と押さえローラ１０７とは、連結部１０９
により連結され、押さえローラ１０７と巻き取りローラ
１０３と支持台１０１との位置関係が部分的に固定され
ている。例えば、押さえローラ１０７の中心線と巻き取
りローラ１０３の中心線とで形成される平面と、支持台
１０１の基板１１１が固定される平面との角度が、巻き
取り時に固定されるように構成されている

【００１９】巻き取り制御機構１０６は、巻き取りロー
ラ１０３の、巻き取り回転やローラガイド１０５のガイ
ド方向への移動などの制御を行う。例えば、巻き取り制
御機構１０６は、巻き取りローラ１０３の回転を制御
し、巻き取りローラ１０３を回転させてシートフィルム
１１２を巻き取らせる。この場合、巻き取りローラ１０
３および押さえローラ１０７は、ローラガイド１０５お
よびローラガイド１０８に沿って、自由に移動できる状
態である。

【００２０】ここで、巻き取りローラ１０３と押さえロ
ーラ１０７との位置関係について説明する。前述したよ
うに、巻き取りローラ１０３と押さえローラ１０７との
位置関係により、ある程度剥離角度θが決定される。例
えば、巻き取り方向に、押さえローラ１０７の後端部よ
り巻き取りローラ１０３の後端部の方が先に存在する状
態では、剥離角度θは、鈍角となる。また、巻き取り方
向に、押さえローラ１０７の後端部より巻き取りローラ
１０３の後端部の方が後に存在する状態では、剥離角度
θは、鋭角となる。

【００２１】ただし、巻き取りローラ１０３の後端部
を、押さえローラ１０７の後端部より巻き取り方向に先
に存在するようにしても、押さえローラ１０７の直径が
大きいと、剥離角度θはあまり大きくならない。押さえ
ローラ１０７の直径が大きいと、剥離角度θはあまり大
きくすることができず、押さえローラ１０７の直径を小
さくすると、巻き取りローラ１０３と押さえローラ１０
７との位置関係により、より大きな剥離角度を得ること
ができる。

【００２２】以下、熱可塑性樹脂フィルムからなるシー
トフィルム１１２に、ポリイミド樹脂からなる薄膜（図
示せず）を形成し、これらを直径が６インチのシリコン
ウエハからなる基板１１１に貼り付けた後、図１の剥離
装置によりシートフィルム１１２を剥離する場合につい
て説明する。まず、シートフィルム１１２に薄膜を介し
て貼り付けられている基板１１１を、吸着機構１０２に
より支持台１０１に固定する。また、シートフィルム１
１２の一端を押さえ部１１４により支持台１０１に押さ
えて固定し、シートフィルム１１２の他端を固定治具１
１３により巻き取りローラ１０３に固定する。

【００２３】以上のように剥離対象を各部分に固定した
ら、巻き取り制御機構１０６を動作させ、押さえローラ
１０７でシートフィルム１１２を押さえた状態で、巻き
取りローラ１０３を回転させてこれにシートフィルム１
１２を巻き取らせる。はじめは、基板１１１の端部よ
り、シートフィルム１１２が剥離しはじめるが、基板１
１１が平面視略円形であるので、ここでは、剥離部分が
短い状態となっている。すなわち、シートフィルム１１
２の剥がれている面と、シートフィルム１１２の基板１
１１（薄膜）に接している面との交線部分が短い。この
後、剥離が進行し、剥離部分が基板１１１の中央部に達
すると、剥離部分は長い状態となる。また、この後、剥
離部分が基板の他端に到達する時点では、剥離部分は短
いものとなる。

【００２４】このように、シートフィルム１１２と基板
１１１との剥離部分が、短い領域から長い領域にかけ
て、例えば、巻き取りローラ１０３の巻き取る力を、剥
離部分が短い初期と終端は弱く、剥離部分が長い中央部
分では強くなるように制御する。この巻き取る力の制御
として、例えば、巻き取りローラ１０３の回転速度制御
を、剥離部分が短い初期と終端は遅くなるように設定
し、剥離部分が長い中央部分では速くなるように設定す
ればよい。このようにすることで、シートフィルム１１
２の剥離部分の単位長さあたりにかかる張力を一定とし
て、巻き取りローラ１０３によりシートフィルム１１２
の巻き取りを行う。

【００２５】また、上述したように、シートフィルム１
１２として熱可塑性樹脂フィルムを用いる場合、剥離の
ための引っ張り強度は、フィルムの表面処理に応じて０
〜３ｋｇの間で制御すればよい。例えば、シートフィル
ム１１２より薄膜が剥離しやすくなるような表面処理が
可能な場合、引っ張り強度が低い状態で剥離が可能であ
る。これに対し、シートフィルム１１２より薄膜が剥離
しにくい場合は、引っ張り強度を高くして剥離を行う必
要がある。このため、剥離を行う場合は、シートフィル
ム１１２を、固定治具１１３や押さえ部１１４により固
定する必要がある。

【００２６】また、剥離角度θは、転写する薄膜の材料
構成によって決定される因子であるが、鈍角の方が剥離
がより容易になる傾向がある。ただし、剥離角度θが鈍
角であるか鋭角であるかは、薄膜材料と基材となるシー
トフィルム１１２との材料構成により適宜設定する。例
えば、上述した材料構成の場合、剥離角度θは１３５
°、剥離のための引っ張り強度は２ｋｇとすることで、
良好な剥離結果が得られた。

【００２７】なお、上述では、円形の基板に転写した場
合の剥離について説明したが、これに限るものではな
く、実装基板などの長方形の基板であっても、上述と同
様に剥離が可能であることはいうまでもない。また、剥
離角度θは１３５°に限るものではなく、例えば、押さ
えローラ１０７の径を小さくすることで、より大きな剥
離角度としてもよい。

【００２８】例えば、巻き取りローラ１０３および押さ
えローラ１０７は、異なる直径の他のローラと交換して
用いるようにし、また、連結部１０９を長さ変更可能な
ものとし、また、異なる長さの連結部１０９を交換して
用いるようにしてもよい。このように、直径の異なる複
数の巻き取りローラ１０３および複数の押さえローラ１
０７を交換して用い、また連結部１０９の長さを変える
ことで、剥離角度の変更を容易にすることが可能とな
る。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
押さえローラで押さえた状態で巻き取りローラで巻き取
るようにしたので、剥離角度を所望の角度に一定にでき
るなど、薄膜材料に適した状態となるように、剥離角度
や剥離状態の制御が可能な状態で剥離できるようになる
というすぐれた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における剥離装置の横方
向から見た部分的な構成図（ａ）と平面図（ｂ）と、部
分的な斜視図（ｃ）である。

【図２】転写による平坦化方法を説明する工程図であ
る。

【図３】従来よりある剥離装置の構成を概略的に示す
構成図である。

【符号の説明】

１０１…支持台、１０２…吸着機構、１０３…巻き取り
ローラ、１０４…支柱、１０５…ローラガイド、１０６
…巻き取り制御機構、１０７…押さえローラ、１０８…
ローラガイド、１０９…連結部、１１１…基板、１１２
…シートフィルム、１１３…固定治具、１１４…押さえ
部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤昇男東京都千代田区大手町二丁目３番１号日本電信電話株式会社内 (72)発明者久良木億東京都千代田区大手町二丁目３番１号日本電信電話株式会社内 (72)発明者井関出京都府京都市上京区堀川通寺之内上る４丁目天神北町１番地の１大日本スクリーン製造株式会社内 (72)発明者川越理史京都府京都市上京区堀川通寺之内上る４丁目天神北町１番地の１大日本スクリーン製造株式会社内Ｆターム(参考） 5F033 RR22 SS00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】剥離対象のシート状の基材が貼り付けら
れた基板を固定する支持台と、この支持台表面に平行な第１の方向に移動可能に配置さ
れ、前記支持台上で前記基板に貼り付けられた前記基材
を押さえつける回転可能な押さえローラと、前記押さえローラと所定の位置関係で前記支持台上に所
定の間隔をあけて前記第１の方向に移動可能に配置さ
れ、前記基材を巻き取る回転可能な巻き取りローラと、この巻き取りローラを駆動する巻き取り制御機構とを備
えたことを特徴とする剥離装置。
【請求項２】請求項１記載の剥離装置において、前記押さえローラと前記巻き取りローラとの位置関係を
保持する保持手段を備えたことを特徴とする剥離装置。
【請求項３】剥離対象のシート状の基材が貼り付けら
れた基板を支持台上に固定し、前記基材の一端を前記支持台上に固定し、この支持台表面に平行な第１の方向に移動可能に配置さ
れた回転可能な押さえローラで前記基材の一部を押さ
え、前記基材の他端を、前記押さえローラと所定の位置関係
で、前記支持台上に所定の間隔をあけて前記第１の方向
に移動可能に配置された回転可能な巻き取りローラに固
定し、前記基材を巻き取るように前記巻き取りローラを回転さ
せるとともに、前記巻き取りローラと前記押さえローラ
とを前記支持台表面に平行な第１の方向に移動させ、前
記基板より前記基材を剥離することを特徴とする剥離方
法。
【請求項４】請求項３記載の剥離方法において、前記巻き取りローラの巻き取る力は、前記基板から剥離
する前記基材の剥離部分が長いときほど強くすることを
特徴とする剥離方法。
【請求項５】請求項３または４記載の剥離方法におい
て、前記基板は前記基材表面に形成された薄膜を介して前記
基材に貼り付けられているものであることを特徴とする
剥離方法。