JP2003249496A - 薄膜形成方法 - Google Patents
薄膜形成方法Info
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Abstract
全域に薄膜が転写できるようにする。 【解決手段】 真空排気ポンプ108により真空容器1
01内を真空排気し、真空容器101内を所定の圧力に
し、下プレート107より上プレート102の方が温度
が低い状態とした中で、プレート駆動装置109により
下プレート107を上昇させて基材105に接触(当
接)させ、この後、転写に必要な温度にまで上プレート
102の温度を上昇させる。
Description
板と基材とを相互に押し付けることで、基材に予め形成
されている絶縁膜などの薄膜を基板に転写して形成する
薄膜形成方法に関する。
配線技術は、必須なものとなっている。多層配線を実現
するために、配線層間を分離する絶縁膜や、金属配線層
の平坦化技術が開発されてきた。この平坦化技術のう
ち、転写を用いた方法としてSTP法が提案されている
(K.Machida et al.,“Novel Global Planarization Te
chnology for Interlayer Dielectrics using Spin on
Glass Film Transfer andHot Pressing"J.Vac.Sci.Tech
nol.B16(3),May/June,1093(1998))。この技術は、形成
したい薄膜を予め基材に形成し、これを減圧環境の中で
加熱加圧することで上記薄膜を半導体などの基板上に転
写するものである。
簡単に説明する。まず、図6(a)に示すように、密閉
可能な真空容器601に配置された温度調整可能な上プ
レート602を180℃となるように設定し、これに半
導体基板603を装着する。また、上プレート602に
対向配置された温度調節可能な下プレート607を12
0℃に設定しておく。一方、予め薄膜604が形成され
ている基材605を用意し、これを上述のように温度設
定した下プレート607上方に配置されている基材装着
機構606に装着する。基材605としては、PTFE
(ポリテトラフルオロエチレン)などからなるシートフ
ィルムを用いる。
空容器601内を真空に減圧するとともに、プレート駆
動装置609により、下プレート607を上プレート6
02に向けて上昇させる。この過程において、まず下プ
レート607のみを上昇させて基材605に接触させ、
下プレート607の上昇により基材605を伸張させる
(図6(b))。この後、下プレート607と基材60
5(基材装着機構606)とが所定の位置関係に達した
時点で、基材装着機構606と下プレート607の位置
関係を一定に保ったままさらに上昇させ、基材605上
の薄膜604を上プレート602によって保持された半
導体基板603に当接させる。
ト602が受ける加重が、加重センサ610により検出
される。加重センサ610により、上プレート602す
なわち半導体基板603への加重を測定し、この測定値
が所望の値となるようにプレート駆動装置609を制御
する。この当接させ所定の圧力を加えた状態を所定時間
保持した後、基材装着機構606と下プレート607と
を下降させて加重を解放し、半導体基板603より基材
605を離間させ、半導体基板603に薄膜604が形
成された状態を得る。
0℃程度としているため、半導体基板603は180℃
程度に加熱された状態となっており、上述したように薄
膜604が半導体基板603に圧着されたときに、薄膜
604の半導体基板603に対する密着力が、所望の強
度に得られる。
るために下プレート607を上プレート602に接近さ
せると、下プレート607上の基材605は、より高い
温度に加熱されて伸張することになる。したがって、図
7(a)のように、基材605にシワが発生する。この
ようにシワが発生した状態で、基材605上の薄膜60
4が半導体基板603に近づいていくため、基材605
とともにシワが発生している薄膜604のシワにより盛
り上がった部分から、半導体基板603に接触してい
く。
したシワが発生した状態で、下プレート607と上プレ
ート602とに挟まれ加圧され、半導体基板603に薄
膜604を介して基材605が完全に押し付けられる。
この結果、半導体基板603より基材605を離間させ
ると、図8(a),(b)に示すように、半導体基板6
03上に形成された薄膜604に、上述したシワによる
転写不良801が発生する。また、貼り合わせる条件に
よっては、図8(c)に示すように、薄膜604中に、
固さや膜厚また乾燥状態が異なるなど、膜質の異なる部
分604aが発生する。
パターン1000が形成された半導体基板603に、図
9(b)に示すように薄膜604を形成した場合、薄膜
604により凹凸パターン1000を完全に埋め込むこ
とができず、図9(b)に示すように、ボイド1001
が発生する。以上のように、前述した従来の薄膜形成方
法では、部分的に転写がされない領域が発生し、また、
凹凸パターンの埋め込みにおいてボイドが発生するな
ど、転写不良が発生するという問題があった。
ためになされたものであり、転写不良などがない状態
で、転写対象の基板全域に薄膜が転写できるようにする
ことを目的とする。
法は、可撓性を有するシート状の基材に薄膜を形成する
工程と、真空容器内に配置された第1のプレートに基板
を固定する工程と、基材装着機構に基材を展着して固定
する工程と、真空容器内を真空排気手段により所定の圧
力に真空排気する工程と、真空容器内を所定の圧力とし
た状態で、真空容器内に第1のプレートに対向して配置
された第2のプレートの主表面を基材に密着させる工程
と、基材が密着した第2のプレートを、第1のプレート
に近接させ、基材の上に形成された薄膜の表面を基板の
表面に当接する工程と、第1のプレートと第2のプレー
トとの間に加重することで、基板に当接した薄膜を基板
に圧着する工程とを備え、基材の上に形成された薄膜の
表面が基板の表面に当接するまでは、第1のプレートの
温度を第2のプレートの温度以下の状態とするようにし
たものである。この薄膜形成方法によれば、基材が薄膜
表面に当接するまでは、基材の温度が第2のプレートの
温度以上とはならない。
トの温度基材の上に形成された第2のプレートの温度薄
膜の表面を第2のプレートの温度基板の表面に当接させ
た後、第2のプレートの温度第1のプレートと第2のプ
レートの温度第2のプレートとの少なくとも一方の温度
を上昇させるようにしてもよい。
て図を参照して説明する。図1,2は、本発明の薄膜形
成方法を実施可能とするための薄膜形成装置の概略的な
構成とともに、薄膜形成方法を説明するための工程図で
ある。図1に示す薄膜形成装置は、まず、密閉可能な真
空容器101と、真空容器101内の上部に固定された
上プレート(第1のプレート)102を備えている。真
空容器101は、真空排気ポンプ(真空排気手段)10
8により、内部を真空排気して所望の真空度(圧力)と
することができる。
膜104が形成された基材105を展着する基材装着機
構106と、上プレート102に対向して真空容器10
1内の下部に配置された下プレート(第2のプレート)
107とを備えている。薄膜104は、例えば、ポリイ
ミド,ポリアミド酸,ポリベンゾオキサゾールなどの有
機材料から構成されたものである。上プレート102
は、図示していない温度制御可能な加熱手段を含んだ温
度制御機構を備え、上プレート102に固定する半導体
基板103を所望の温度に加熱可能としている。同様
に、下プレート107も、図示していない温度制御機構
を備えている。
すように、円形の枠状に形成され、平面視円形の下プレ
ート107と同様に、真空容器101内を上下に移動可
能にされている。なお、基材装着機構106は、枠状に
限るものではない。下プレート107および基材装着機
構106は、プレート駆動装置109により上下方向に
移動する。また、上プレート102は、真空容器101
上部に配置された加重(荷重)センサ110に連通し、
上プレート102に対する加重が測定可能な状態とされ
ている。なお、基材装着機構106とプレート駆動装置
109との接続関係は、図示していない。
について説明する。まず、上プレート102を上述した
温度制御機構により約80℃程度とする。また、下プレ
ート107は、120℃程度とする。ここで、上プレー
ト102の温度は、下プレート107の温度より低い状
態としておく。つぎに、図1(a)に示すように、上プ
レート102の下面に、図示していない基板装着機構に
よって、半導体基板103を主面を下側に向けて装着す
る。
形成されている基材105を、薄膜104の形成面を上
側(上プレート102側)に向け、基材装着機構106
に装着(展着)する。基材105は、例えば、PTFE
(ポリテトラフルオロエチレン)などの、可撓性を有
し、また可塑性を有する有機材料からなるシートフィル
ムである。
により真空容器101内の圧力を低下させるとともに、
プレート駆動装置109により、下プレート107のみ
を上昇させる。この動作により、下プレート107が基
材105に接触し、図1(b)に示すように、基材10
5を伸張させる。下プレート107が上昇することで、
下プレート107により基材105の一部(中央部分)
が押し上げられるが、基材105周囲は基材装着機構1
06により固定されている。このため、基材装着機構1
06と下プレート107の位置関係によって、基材10
5には、水平方向に引き伸ばす張力と、下プレート10
7による上向きの力が印加され、この結果、基材105
は伸張する。
よびこの上に形成された薄膜104は約120℃に加熱
され、半導体基板103は約80℃に加熱された状態と
なっている。この状態で、前述したように下プレート1
07の突き上げにより基材105が伸張した状態となっ
た後、下プレート107と基材装着機構106との上下
関係を保持したまま、プレート駆動装置109により、
これらをより上昇させる。
た薄膜104を半導体基板103に当接させ、プレート
駆動装置109の駆動により下プレート107を上プレ
ート102側に所定の加重で押し付けることで、半導体
基板103上に薄膜104を接着させる(図2)。この
とき、本実施の形態によれば、薄膜104および基材1
05の温度は、半導体基板103に押し付けられる前の
温度(120℃)より高くなることはない。したがっ
て、従来のように、基材105がさらに伸張してシワを
生じるなどの不具合が発生しない。
03とが密着した状態で、加重センサ110により上プ
レート102に対する加重を測定し、下プレート107
の上昇による上プレート102に対する加重が、所定の
範囲内となるようにプレート駆動装置109を制御す
る。加えて、図示しない温度制御機構により、上プレー
ト102の温度を、例えば180℃に上昇させる。この
ようにして、下プレート107を上プレート102側に
押し付けることで、所定の時間、半導体基板103表面
に薄膜104を押し付けて接着させた後、まず、従来と
同様にし、上プレート102に対する半導体基板103
の固定状態を解放する。
し、基材装着機構106および下プレート107を上プ
レート102側より降下させ、上プレート102から離
間させる。最後に、真空容器101の内圧を大気圧に戻
し、基材105を半導体基板103から剥離すれば、薄
膜104が半導体基板103に転写された状態を得るこ
とができる。このとき、前述したように、基材105に
シワなどが発生することがないので、本実施の形態によ
れば、図3(a)の断面図および図3(b)の平面図に
示すように、転写不良のない均一な薄膜104が、半導
体基板103上に形成された状態が得られる。
してから下プレート107を上昇させて基材105に接
触させるようにしたが、これに限るものではない。例え
ば、図5に示すように、下プレート107を基材105
に接触させた状態から真空容器101内を減圧するよう
にしてもよい。この場合においても、下プレート107
を上昇させ、基材105上に形成されている薄膜104
が、半導体基板103表面に接触(当接)するまでは、
上プレート102の温度を下プレート107の温度以下
としておけばよい。
103に当接した後、上プレート102の温度を180
℃にするとした。これによって、薄膜104の粘度が減
少し、図4に示すように、半導体基板103上に形成さ
れている凹凸パターン103aの微細な凹部の内部にま
で薄膜104が流入し、ボイドなどの隙間の発生が抑制
されるようになる。また、薄膜104と半導体基板10
3の密着性が向上する。
103に当接するまでは、上プレート102の温度をし
たプレート107の温度以下としておく必要がある。し
かしながら、上述したように、薄膜104が半導体基板
103に当接した後は、上プレート102と下プレート
107とのいずれかもしくは両方の温度を適宜設定し、
薄膜104の温度を上昇させるようにしてもよい。例え
ば、上プレート102の温度を80℃から180℃に上
昇させるだけではなく、下プレート107の温度を12
0℃から180℃に上昇させるようにしてもよい。
はなく、例えば矩形の枠であってもよい。また、下プレ
ートも平面視円形に限るものではなく、例えば基板が矩
形であれば、下プレートを平面視矩形の状態としてもよ
い。また、上述では、有機材料からなる薄膜を形成する
場合について説明したが、これに限るものではなく、本
願発明は、例えば、金属薄膜を形成する場合についても
同様に適用できる。
と薄膜が接触するまでは、第1のプレートより第2のプ
レートの温度の方が高い状態であるので、基材上の薄膜
が基板の表面に当接するまでは、基材の温度が第2のプ
レートの温度以上とはならない。この結果、本発明によ
れば、基材にシワやボイドが発生することが抑制され、
転写不良などがない状態で、転写対象の基板全域に薄膜
が転写できるようになるというすぐれた効果が得られ
る。
説明するための工程図である。
説明するための工程図である。
より薄膜を形成した状態を示す断面図(a)と平面図
(b)である。
断面図である。
部を説明するための工程図である。
工程図である。
工程図である。
示す断面図(a)および平面図(b),(c)である。
る。
ト)、103…半導体基板、104…薄膜、105…基
材、106…基材装着機構、107…下プレート(第2
のプレート)、108…真空排気ポンプ(真空排気手
段)、109…プレート駆動装置、110…加重セン
サ。
Claims (2)
- 【請求項1】 可撓性を有するシート状の基材に薄膜を
形成する工程と、 真空容器内に配置された第1のプレートに基板を固定す
る工程と、 基材装着機構に前記基材を展着して固定する工程と、 前記真空容器内を真空排気手段により所定の圧力に真空
排気する工程と、 真空容器内を前記所定の圧力とした状態で、前記真空容
器内に前記第1のプレートに対向して配置された第2の
プレートの主表面を前記基材に密着させる工程と、 前記基材が密着した前記第2のプレートを、前記第1の
プレートに近接させ、前記基材の上に形成された前記薄
膜の表面を前記基板の表面に当接する工程と、 前記第1のプレートと前記第2のプレートとの間に加重
することで、前記基板に当接した前記薄膜を前記基板に
圧着する工程とを備え、 前記基材の上に形成された前記薄膜の表面が前記基板の
表面に当接するまでは、前記第1のプレートの温度を前
記第2のプレートの温度以下の状態とすることを特徴と
する薄膜形成方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の薄膜形成方法において、 前記基材の上に形成された前記薄膜の表面を前記基板の
表面に当接させた後、前記第1のプレートと前記第2の
プレートとの少なくとも一方の温度を上昇させることを
特徴とする薄膜形成方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2002312351A JP3940060B2 (ja) | 2001-12-21 | 2002-10-28 | 薄膜形成方法 |
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---|---|---|---|
JP2001389154 | 2001-12-21 | ||
JP2001-389154 | 2001-12-21 | ||
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP3940060B2 JP3940060B2 (ja) | 2007-07-04 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002312351A Expired - Fee Related JP3940060B2 (ja) | 2001-12-21 | 2002-10-28 | 薄膜形成方法 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP3940060B2 (ja) |
-
2002
- 2002-10-28 JP JP2002312351A patent/JP3940060B2/ja not_active Expired - Fee Related
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