JP3425852B2 - 薄膜形成方法および薄膜形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、高密度なＬＳＩ
における薄膜形成方法および薄膜形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子部品に関わる薄膜形成法は、主に、
スパッタリング法，化学気相成長法，蒸着法，塗布法，
めっき法などに大別される。薄膜形成を行いたい基板の
面積が小さい場合は、これらの方法の内どれかを選択す
れば、およそ実現したい電子部品について対応可能であ
った。しかし、ＬＳＩの製造に用いるウエハや液晶パネ
ルの大型化に伴い、大きな面積に適合した薄膜形成法が
必要となってきた。また、大面積への適用だけでなく、
薄膜形成における表面平坦技術などの要求も高まってき
ている。特に、ＬＳＩの多層配線技術の分野を例に取る
と、この多層配線を実現するためには、例えば配線層間
に形成される絶縁膜の表面を完全に平坦化する必要があ
る。

【０００３】これまでに、この平坦化の代表的な技術と
して、ＳＯＧ（Spin-On-Glass ）法や、ＰＩＱ法（K.Sa
to,S.Harada,A.Saiki,T.Kitamura,T.Okubo,and K.Muka
i,"ANovel Planar Multilevel Interconnection Techno
logy Utilizing Polyimide",IEEE Trans.Part Hybrid P
ackage.,PHP-9,176(1973)）などが検討された。また、
エッチバック法（P.Elikins,K.Reinhardt,and R.Laye
r,"A planarization process for double metal CMOS u
sing Spin-on Glass as a sacrificial layer,"Proceed
ing of 3rd International IEEE VMIC Conf.,100(198
6)）や、リフトオフ法（K.Ehara,T.Morimoto,S.Muramot
o,and S.Matsuo,"Planar Interconnection Technology
for LSI Fabrication Utilizing Lift-off Process",J.
Electrochem Soc.,Vol.131,No.2,419(1984).）なども検
討された。

【０００４】上述したＳＯＧ法に関しては、膜の流動性
を用いているために完全な平坦化を実現するのは困難で
ある。また、エッチバック法は、最も多く使われている
技術であるが、レジストと絶縁膜を同時にエッチングす
ることによるダスト発生の問題があり、ダスト管理の点
で容易な技術ではない。また、リフトオフ法は、使用す
るステンシル材がリフトオフ時に完全に溶解しないため
に、リフトオフできないなどの問題を生じ、制御性や歩
留りが不十分なため、実用化に至っていない。

【０００５】一方、簡便な平坦化法として、バイアスス
パッタ法が提案されている（C.Y.Ting, V.J.Vivalda,an
d H.G.Schaefer,"Study of Planarized Sputter-Deposi
ted-SiO₂",J.Vac.Sci.Technol.15,1105(1978).）。ま
た、より微細な配線層に適用するため、バイアスＥＣＲ
法による平坦化の技術が提案されている（K.Machida an
d H.Oikawa,"SiO₂ Planarization Technology With Bia
sing and Electron Cyclotoron Resonance Plasma Depo
sition for Submicron Interconnections",J.Vac.Sci.T
echnol.B4,818(1986)）。

【０００６】これらの方法は、スパッタ法やＥＣＲプラ
ズマＣＶＤ法で成膜を行う中で、基板にＲＦバイアスを
印加し、試料基板上でスパッタリングを起こすようにし
ている。この薄膜形成方法は、基板上でのスパッタリン
グの角度依存性を利用し、凸部をエッチングしながら成
膜を行い、平坦化を実現するものである。これらの技術
の特徴として、膜質は低温で形成されていても良質であ
ることや、平坦化プロセスが容易で簡単であることなど
が挙げられる。しかしながら、これらの方法では、プラ
ズマを用いるようにしているため、スループットが低い
ことや、素子へのダメージの問題などがある。

【０００７】そして、１９９０年代に入って、層間膜の
表面平坦化法として、研磨法が提案された（W.J.Patric
k, W.L.Guthrie, C.L.Standley, P.M.Schiable,"Applic
ation of Chemical Mechanical Polishing to the Fabr
ication of VLSI Circutit Interconnections",J.Elect
rochem.Soc.,Vol.138,No.6,June,1778(1991).）。この
研磨法は、良好な平坦性を得られることで注目された技
術である。しかしながら、この研磨法は、対象とする絶
縁膜の膜質が悪いと良好な研磨特性が得られないため、
低温で形成できる良質の絶縁膜が必要なことや、研磨特
性が不安定などの問題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来より様々な成膜技術および平坦化の技術があるが、
上述したようにそれぞれ問題点がある。また、近年にお
ける半導体基板の大型化に伴い、それに適用しようとす
ると、上述した従来の手法では、制御性の観点から平坦
性や膜厚の均一性の確保が困難になってきている。その
結果、従来では、大型化した基板に対して平坦に成膜を
するためには、複雑な工程を追加するなど、コスト的に
高くなってしまうという問題があった。

【０００９】この発明は、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、大型化した基板に対し
て、低コストで薄膜を形成し、かつ容易に平坦化できる
ようにすることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の薄膜形成方法
は、薄膜が表面に形成された基材を、その表面が上方に
向いた状態で配置する第１の工程と、薄膜形成対象の基
板の薄膜形成面である表面を下方に向けて基材の表面に
当接する第２の工程と、基材の表面の薄膜を基板の表面
に形成する第３の工程とを備えるようにした。このた
め、基材表面に形成された薄膜は、常に下方に向かって
均一に重力が加わった状態となっている。また、この発
明の薄膜形成装置は、上下に移動自在に構成されてその
表面に薄膜形成対象の基板が薄膜形成面を下方に向けて
固定される試料台と、試料台下に対向配置されて基板に
形成する薄膜が表面に形成された基材が薄膜の形成面を
上方に向けて装着される転写板と、試料台もしくは転写
板の少なくとも一方を移動させ、試料台と転写板とを当
接させて貼り合わせる貼り合わせ手段とを備えるように
した。このように構成したので、この薄膜形成装置によ
れば、薄膜は常に基材上に存在することになり、薄膜が
基材上にあるときは、常に下方に向かって均一に重力が
加わった状態となっている。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図を
参照して説明する。 実施の形態１ 以下、この発明の第１の実施の形態として薄膜形成方法
について説明する。まず、図１に示すように、シートフ
ィルム（基材）１０１表面に、焼成することで絶縁膜と
なる塗布膜（薄膜）１０２を形成したものを用意する。
ここで、シートフィルム１０１としては、熱可塑性樹脂
フィルムを用いる。また、以下の化１で表されるＳＯＧ
材料のポリシラザンの１種または２種以上を含むシリカ
系絶縁膜形成用塗布液を用い、シートフィルム１０１上
に塗布することにより膜厚約１μｍに塗布膜１０２を形
成した。

【００１２】

【化１】

【００１３】ここで、化１において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３
はそれぞれ独立した水素原子または炭素原子数１〜８の
アルキル基、アリール基およびアルコキシル基である。

【００１４】次に、図２（ａ）に示すように、半導体基
板１０３上にアルミニウム膜をスパッタ法で膜厚５００
ｎｍに形成した後、公知のフォトリソグラフィ工程とド
ライエッチングにより加工を行い、配線層１０４を形成
する。そして、図２（ｂ）に示すように、塗布膜１０２
形成面と配線層１０４形成面が向かい合うように、シー
トフィルム１０１と半導体基板１０３とを対向配置す
る。このとき、雰囲気は、真空度として１０Ｔｏｒｒ以
下に設定した状態とした。このように、減圧下とするこ
とで、シートフィルム１０１上に塗布形成した塗布膜１
０２からの脱ガスが効率よく行える。

【００１５】次いで、塗布膜１０２形成面と配線層１０
４形成面とを当接させ、加熱機構を有する転写板１０５
を用いてシートフィルム１０１裏面より５ｋｇを加重
し、シートフィルム１０１上の塗布膜１０２を半導体基
板１０３の配線層１０４形成面に押しつけた。このと
き、同時に、１３０℃に加熱し、また、その加熱は１０
分間行った。この結果、塗布膜１０２は半導体基板１０
３表面に転写される。次いで、半導体基板１０３表面に
塗布膜１０２を介してシートフィルム１０１が貼り付け
られた状態で、雰囲気を大気とし、図２（ｃ）に示すよ
うに、シートフィルム１０１を塗布膜１０２より剥離
し、その後、焼成を行うために熱処理を施した。この結
果、図２（ｄ）に示すように、半導体基板１０３上に、
配線層１０４を覆うように、膜厚１．０μｍの絶縁膜１
０２ａが平坦に形成された状態が得られる。

【００１６】以上示したように、この実施の形態１によ
れば、まず、シートフィルムの貼り合わせは、シートフ
ィルムの薄膜形成面が上方を向いた状態で行うようにし
た。ここで、図３に示すように、仮に、シートフィルム
１０１の薄膜３０１表面を下向きの状態とすると、転写
前の余熱の段階で薄膜３０１がシートフィルム１０１上
で流動するために薄膜３０１の膜厚分布によどみが生じ
る。この結果、特に、薄膜の厚い部分から多くのガスが
発生し、シートフィルム１０１が撓むことになる。そし
て、この撓みの存在により、転写不良が生じる。

【００１７】しかしながら、この実施の形態１によれ
ば、シートフィルムの薄膜形成面は上方を向くようにし
たので、シートフィルム上の薄膜の膜厚が均一に保持さ
れている状態が得られる。この結果、膜厚むらによる脱
ガスの量の差が生じず、シートフィルムが撓むことなく
維持され、転写不良が発生しない。なお、上述では半導
体基板に適用した例を示したが、電子部品材料関係であ
れば実装関係の基板や液晶関係の基板に適用できること
は言うまでもないことである。

【００１８】実施の形態２ 以下、上述した薄膜形成を実現するための、この発明の
薄膜形成装置に関して説明する。図４に示すように、真
空排気可能な薄膜形成室４０１の中に、ウエハ（半導体
基板）４０３を下向きに固定する試料台４０２，試料台
４０２と対向配置された転写板４０４，および，転写板
４０４を移動させるときの転写板支え板４０５が配置さ
れている。そして、薄膜形成室４０１は図示していない
真空排気手段により真空排気される。

【００１９】試料台４０２は、加熱台４０２ａとウエハ
４０３を載置する石英からなるステージ４０２ｂとから
構成されている。石英はウエハ４０３を汚染する物質を
含まず加工性がよく、必要とする平坦性を容易に得られ
るので、ウエハ４０３を固定する台（ステージ）の材料
として優れている。加熱台４０２ａは内部に加熱機構と
してヒータ４０６を具備し、このヒータ４０６はヒータ
制御部４０７により制御され、０〜３００℃の間で加熱
制御される。したがって、この薄膜形成装置によれば、
試料台４０２に固定したウエハ４０３を加熱することが
できる。なお、これら試料台４０２は、支え棒４０８に
より薄膜形成室４０１に固定されている。

【００２０】また、転写板４０４は、均一に加重できる
ようにバネ４０９で転写板支え板４０５と結合してい
る。この転写板支え板４０５は、転写板４０４を試料台
４０２の方向すなわち上方へ移動させることを目的とし
ている。また、転写板支え板４０５は、転写板４０４を
平行に可動するための支柱４１０により保持されてい
る。転写板４０４には、予め薄膜が形成されたシートフ
ィルムが、薄膜形成面を上にして固定される。転写板４
０４のシートフィルムを固定する面には、平坦性を確保
するために研磨された石英板が設けられている。また、
その石英板の両端に、シートフィルムが固定される。そ
して、転写板４０４、すなわち転写板支え板４０５を押
し上げることで、転写板４０４上のシートフィルム薄膜
形成面と、試料台４０２に固定されたウエハ４０３薄膜
形成面とを当接させることができる。

【００２１】ここで、例えば、転写板支え板４０５に加
重駆動部を介して外部に加重モータを設けるようにすれ
ば、転写板４０４上で試料台４０２にはさまれてウエハ
４０３に当接しているシートフィルム裏面より加重する
ことができる。また、試料台４０２裏面（上部）に加重
センサなどを設け、試料台４０２が下方より受ける加重
を測定するようにすれば、加重を測定していることで、
過重などを防ぐことができる。

【００２２】以上示したように、この実施の形態２の薄
膜形成装置によれば、シートフィルムの薄膜形成面が上
方に向いた状態で、ウエハとの貼り合わせを行えるの
で、シートフィルム上の薄膜の膜厚が均一に保持されて
いる状態が得られる。この結果、膜厚むらによる脱ガス
の量の差が生じず、シートフィルムが撓むことなく維持
され、転写不良が発生しない。

【００２３】実施の形態３ 以下、第３の実施の形態として、前述の実施の形態１に
示した薄膜形成を実現するための、この発明の薄膜形成
装置に関して説明する。図５に示すように、真空排気可
能な薄膜形成室５０１の中に、ウエハ５０３をその表面
が下を向いた状態で固定する試料台５０２，試料台５０
２と対向配置された転写板５０４，および，転写板５０
４を移動させるときの転写板支え板５０５が配置されて
いる。なお、薄膜形成室５０１は、排気口５０１ａより
図示していない排気手段により真空排気される。

【００２４】試料台５０２は、加熱台５０２ａとウエハ
５０３を固定する石英からなるステージ５０２ｂとから
構成されている。石英はウエハ５０３を汚染する物質を
含まず加工性がよく、必要とする平坦性を容易に得られ
るので、ウエハ５０３を固定する台（ステージ）の材料
として優れている。加熱台５０２ａは内部に加熱機構と
してヒータ５０６を具備し、このヒータ５０６はヒータ
制御部５０７により制御され、２５〜３００℃の間で加
熱制御される。

【００２５】また、転写板５０４は、均一に加重される
ように、バネ５０８で転写板支え板５０５と結合してい
る。この転写板支え板５０５は、転写板５０４を試料台
５０２の方向へ移動させることを目的としている。ま
た、この転写板支え板５０５は、転写板５０４を平行に
可動するための支柱５０９により保持されている。な
お、この支柱５０９は、図示されていないが、転写板５
０４の４角に配置されている。一方、転写板５０４に
は、予め薄膜が形成されたシートフィルムが、その薄膜
形成面を上にして固定される。なお、転写板５０４のシ
ートフィルムを固定する面には、平坦性を確保するため
に研磨された石英板が設けられている。そして、その石
英板の両端に、シートフィルムが固定される。

【００２６】ところで、試料台５０２は、転写板５０４
平面に対して平行ではなく、斜めに傾斜をつけて保持す
るようにした。また、試料台５０２は、試料台５０２を
中心としてそれぞれ対称な位置に配置した支え棒５１０
により支えられている。また、支え棒５１０は、それぞ
れ転写板支え板５０５から異なる距離に配置されている
ようにした。そして、支え棒５１０は、薄膜形成室５０
１に固定されている試料台受け板５１１に固定されてい
る。ただし、支え棒５１０は、薄膜形成室５０１壁面に
直接固定するようにしてもよく、試料台５０２が斜めに
固定されていればよい。

【００２７】このように、試料台５０２を転写板５０４
に対して斜めに配置することで、転写板５０４が上昇し
てきたとき、たとえば、図５に示すように、紙面左側よ
り試料台５０２と転写板５０４とが接触し、転写板５０
４の上昇とともにその接触面が右側に広がっていくこと
になる。このように、試料台５０２を傾斜させるように
したので、転写板５０４表面にシートフィルムを配置し
た状態で、転写板支え板５０５を上昇させることで転写
板５０４上のシートフィルムをウエハ５０３に当接させ
るようにすれば、ウエハ５０３とシートフィルムとの間
に発生するガスの抜ける方向が一定に保たれ、そのガス
の抜け道を一方向に導くことができる。

【００２８】加えて、この転写板５０４には、ヒータ５
１２が備えられ、ヒータ制御部５１３の制御により転写
板５０４を加熱できる構成となっている。この加熱温度
は、２５〜３００℃の範囲で可能である。一方、試料台
５０２は冷却水路５１４を備え、この冷却水路５１４内
に冷却水を通すことで試料台５０２を冷却することが可
能である。この冷却は、１０〜２５℃の範囲で温度制御
が可能である。

【００２９】このように、加熱機構を設けて加熱するこ
とで、シートフィルム表面に形成した薄膜からの脱ガス
を促進することが可能となり、転写時の脱ガスの結果発
生する気泡による転写不良を改善することができる。ま
た、冷却機構を設けているので、転写後に冷却すれば、
シートフィルムと薄膜との界面で局所的な収縮を促進
し、シートフィルムと薄膜の密着性を低下させ、より容
易に剥離することを可能とする。冷却機構がない場合
は、自然冷却により剥離を生じさせていたが、この冷却
機構を設けることにより剥離を意図的に制御して行うこ
とが可能となり、かつ処理時間の短縮が可能となる。

【００３０】以上示したように、この実施の形態３の薄
膜形成装置においても、シートフィルムの薄膜形成面が
上方に向いた状態で、ウエハとの貼り合わせを行えるの
で、シートフィルム上の薄膜の膜厚が均一に保持されて
いる状態が得られる。この結果、膜厚むらによる脱ガス
の量の差が生じず、シートフィルムが撓むことなく維持
され、転写不良が発生しない。

【００３１】ところで、転写板支え板５０５は、薄膜形
成室５０１の外部に設けた加重モータと加重駆動部を介
して直結するようにしても良い。このようにすること
で、その加重モータを駆動させて、例えば、２０ｋｇｗ
まで転写板支え板５０５に加重するようにしても良い。
このようにすれば、転写板支え板５０５を押し上げるこ
とでウエハ５０３に当接させたシートフィルム裏面よ
り、均一に加重することができる。また、試料台５０２
背面（上部）に加重センサを設け、試料台５０２が受け
ている加重を検出できるようにしても良い。このように
構成することで、例えば、加重モータなどによる転写板
５０４への過重を防ぐことができる。

【００３２】実施の形態４ 以下、第４の実施の形態として、前述の実施の形態１に
示した薄膜形成を実現するための、この発明の薄膜形成
装置に関して説明する。図６はこの実施の形態４におけ
る薄膜形成装置の概略構成図で、（ａ）はシートフィル
ムを装着した状態、（ｂ）はシートフィルムと転写板を
接触させた状態、（ｃ）はシートフィルムに基板を押し
付けて薄膜を転写する状態を示す。図６に示すように、
この薄膜形成装置６０１は、薄膜形成室６０２と、この
薄膜形成室６０２の内部に配設された試料台６０３、転
写板６０４、試料台支え板６０５、シートフィルム支持
機構６０６等を備えている。

【００３３】まず、薄膜形成室６０２は、図示しない真
空ポンプによって減圧される。また、試料台６０３は、
固定配置される基板としてのウエハ６０９を加熱するヒ
ータ等の加熱手段６０８を備え、試料台支え板６０５下
に設置されている。なお、加熱手段６０８による加熱温
度は、２５℃〜３００℃まで制御可能である。試料台支
え板６０５は上下動可能に設けられ、薄膜の転写時に下
降されるように構成されている。また転写板６０４は、
試料台６０３の下方にシートフィルム６１０を挟んで対
向するように配置されている。

【００３４】シートフィルム６１０は、ウエハ６０９と
対向する表面に薄膜が形成されている。すなわち、シー
トフィルム６１０は薄膜形成面が上方を向いて配置され
ている。また、シートフィルム６１０は、両端がシート
フィルム支持機構６０６の回転軸６１１によって支持さ
れ、かつ張力機構６１２によって所定の張力が付与され
ることにより緊張した状態に保持されている。この張力
機構６１２としては、例えば重りが用いられ、これをシ
ートフィルム６１０の両端に吊している。このように、
回転軸６１１と張力機構６１２を備えたシートフィルム
支持機構６０６によってシートフィルム６１０に張力を
付与すると、加熱して転写板６０４で押圧したときに、
シートフィルム６１０に撓みが発生するのを防止するこ
とができる。また、シートフィルム支持機構６０６は、
試料台支え板６０５上に設けられることにより、試料台
６０３と一体に上下動する。なお、試料台支え板６０５
は、支柱６１３に支持されて上下動自在に移動する。

【００３５】このような構成からなる薄膜形成装置６０
１において、シートフィルム６１０に形成された薄膜を
ウエハ６０９に転写するには、先ずウエハ６０９をその
薄膜形成面を下方に向けて試料台６０３表面に固定す
る。次いで、その下方にシートフィルム６１０を薄膜が
形成された表面を上にして配置し、シートフィルム支持
機構６０６によって支持・緊張する。そして、薄膜形成
室６０２の内部を真空排気して減圧するとともに、加熱
手段６０８を加熱する。次に、図６（ｂ）に示すように
試料台支え板６０５を下降させてシートフィルム６１０
の裏面を転写板６０４に接触させ、シートフィルム６１
０を均一に引き伸ばす。さらに試料台支え板６０５を下
降させてウエハ６０９の下面を、図６（ｃ）に示すよう
に、シートフィルム６１０の表面に押し付けると、シー
トフィルム６１０に形成されている薄膜がウエハ６０９
の表面に転写される。

【００３６】したがって、この実施の形態４によれば、
まず、シートフィルムの薄膜形成面が上方に向いた状態
で、ウエハとの貼り合わせを行えるので、シートフィル
ム上の薄膜の膜厚が均一に保持されている状態が得られ
る。この結果、膜厚むらによる脱ガスの量の差が生じ
ず、シートフィルムが撓むことなく維持され、転写不良
が発生しない。加えて、シートフィルムを張力機構によ
り緊張した状態に保持するようにしたので、シートフィ
ルムの撓みによる転写不良が発生しにくいものとなって
いる。またシートフィルムの大きさを任意に変えること
ができ、大型のウエハへの薄膜転写が可能である。な
お、この実施の形態４では、シートフィルムに吊される
重りとして、片側３００ｇの重りを吊した。また、本実
施の形態４では、重りを用いたが、重りの代わりに張力
を与える機構であれば如何なる手段であってもよいこと
は言うまでもない。

【００３７】実施の形態５ 以下、第５の実施の形態として、前述の実施の形態１に
示した薄膜形成を実現するための、この発明の薄膜形成
装置に関して説明する。図７は、本発明に係る薄膜形成
装置の一実施の形態を示す概略構成図、図８はシートフ
ィルの要部を示す平面図である。はじめに、図７に示し
た薄膜形成装置７０１に関して説明すると、まず、薄膜
形成室７０２の外部に、シートフィルム供給装置７０３
が設けられ、ここよりシートフィルム７０４が供給され
る。そして、この供給されるシートフィルム７０４の上
方表面には、塗布機構７０５により薄膜が形成される。
なお、塗布機構７０５は、塗布部７０５Ａと乾燥部７０
５Ｂとで構成されている。

【００３８】また、薄膜形成室７０２内には、搬送機構
７０７によりウエハ７０６が搬送され、この搬送機構７
０７により搬出された転写後のウエハ７０６は、剥離機
構７０８により上に残っているフィルム部分７０４ａが
剥離される。また、薄膜が転写されフィルム部分７０４
ａがくり貫かれたシートフィルム７０４は、シートフィ
ルム回収装置７１３により回収される。そして、薄膜形
成室７０２内には、試料台７０９，転写板７１０，シー
トフィルム支持機構７１１，および，薄膜の転写時に薄
膜が転写されるフィルム部分７０４ａをくり貫く機構７
１２等が備えられている。

【００３９】以上に示した構成において、薄膜形成室７
０２は、図示しない真空ポンプによって減圧される。ま
た、シートフィルム供給装置７０３は、薄膜形成室７０
２の図７において左側に配置された供給リールからな
り、シートフィルム回収装置７１３は、薄膜形成室７０
２を挟んで供給リールとは反対側に配置された巻き取り
リールからなる。また、シートフィルム７０４は、ロー
ル状で、巻き取りリールの間欠的回転によって供給リー
ルから間欠的に繰り出される。次いで、塗布機構７０５
によって表面に薄膜が塗布され加熱乾燥された後、薄膜
形成室７０２に送り込まれる。そして、ウエハ７０６に
薄膜が転写された後、シートフィルム回収装置７１３の
巻き取りリールに巻き取られる。

【００４０】また、このシートフィルム７０４は、シー
トフィルム支持機構７１１によって支持されることによ
り所定の張力が付与される。シートフィルム支持機構７
１１は、回転軸７１７と、シートフィルム７０４に所定
の張力を付与するテンションローラ７１８とから構成さ
れている。回転軸７１７はシートフィルム７０４の上方
に上下動自在に配置され、薄膜の転写時に試料台７０９
と一体または別個に下降されシートフィルム７０４に押
し付けられるように構成されている。このようなシート
フィルム支持機構７１１によってシートフィルム７０４
に張力を付与しておくと、薄膜の転写時にシートフィル
ム７０４を引き伸ばして撓みが発生するのを防止するこ
とができる。

【００４１】一方、搬送機構７０７は、薄膜形成面を下
方に向けた状態でウエハ７０６を移動させる搬送ベルト
等から構成されている。そして、この搬送機構７０７
は、ウエハ７０６を試料台７０９に搬送し、この試料台
７０９においてウエハ７０６に薄膜が転写されると、ウ
エハ７０６を剥離機構７０８に搬出する。また、試料台
７０９は下面に固定されるウエハ７０６を加熱するヒー
タ等の加熱手段７１９を備え、シートフィルム支持機構
７１１の回転軸７１７と一体または別個に上下動する。
この、加熱手段７１９による加熱温度は、２５℃〜３０
０℃まで制御可能である。

【００４２】また、転写板７１０は、試料台７０９の下
方にシートフィルム７０４を挟んで対向するように配置
されている。また、この転写板７１０は上下動自在で、
薄膜の転写時に上昇してシートフィルム７０４をウエハ
７０６の薄膜形成面に押し付けることにより薄膜を転写
するように構成されている。また、薄膜転写後のシート
フィルム７０４は、剥離機構７０８によってウエハ７０
６から剥離されると図示しない回収装置に回収される。
このとき、シートフィルム７０４は、図８に示すよう
に、円形状の部分７０４ｂが、機構７１２により円形状
にくり貫かれ、形成されていた薄膜がない状態となって
いる。

【００４３】次に、上記構成からなる薄膜形成装置の薄
膜形成動作を図７，図９〜図１２に基づいて説明する。
先ず、ウエハ７０６を搬入し、その薄膜形成面を下方に
向けて試料台７０９表面に固定する。そして、薄膜形成
室７０２を真空排気してヒータ７１９を加熱する。次
に、シートフィルム供給装置７０３よりシートフィルム
７０４を繰り出し、その表面に塗布機構７０５により薄
膜を形成した後、薄膜形成室７０２内に導く。薄膜形成
室７０２に導かれたシートフィルム７０４は、シートフ
ィルム支持機構７１１によって所定の張力が付与される
ことにより緊張される。

【００４４】次に、シートフィルム７０４に形成された
薄膜をウエハ７０６に転写するために、図９に示すよう
に転写板７１０を上昇させてシートフィルム７０４の裏
面に接触させる。また、試料台７０９とシートフィルム
支持機構７１１の回転軸７１７を一体または別個に下降
させ、回転軸７１７をシートフィルム７０４に押し付け
る。さらに、図１０に示すように、転写板７１０を上昇
させてシートフィルム７０４を均一に引き伸ばし、そし
てこれをウエハ７０６の下面に押し付けると、シートフ
ィルム７０４に形成されている薄膜がウエハ７０６に転
写される。

【００４５】ここで、シートフィルム７０４は薄膜形成
面を上方に向けた状態としてあるので、シートフィルム
７０４上の薄膜の膜厚が均一に保持されている状態が得
られる。この結果、膜厚むらによる脱ガスの量の差が生
じない。加えて、シートフィルム７０４は、シートフィ
ルム支持機構７１１によって所定の張力が付与されてい
る。この結果、シートフィルム７０４が撓むことなく維
持され、薄膜をウエハ７０６に確実にしかも平坦に転写
することができる。また、シートフィルム７０４の大き
さは任意に変えることができるので、大型のウエハ７０
６への薄膜転写が可能である。

【００４６】そして、薄膜転写時において、図１１に示
すように、シートフィルム７０４に薄膜が転写されるフ
ィルム部分７０４ａは、機構７１２によってくり貫かれ
る。くり貫く方法としては、熱的に焼き切る方法等を採
用することができるが、この実施の形態５においては、
真空排気され減圧されている雰囲気の汚染を避けるた
め、回転式のカッターを用いている。また、くり貫かれ
るフィルム部分７０４ａは、連続的な転写を可能にする
ためシートフィルム７０４を切り離さないようにくり貫
かれる。本実施の形態５においては、ウエハ７０６より
大きく、かつ図８に示すように円形にくり貫く。そして
この段階では、このフィルム部分７０４ａは、転写され
た薄膜を介してウエハ７０６の下面に付着している。

【００４７】フィルム部分７０４ａのくり貫きが終わる
と、図１２に示すように、転写板７１０と試料台７０９
を転写時とは反対方向に移動させてそれぞれ初期位置に
復帰させる。しかる後、薄膜形成室７０２内の真空を解
除した後、図７に示した搬送機構７０７によって試料台
７０９上のウエハ７０６を薄膜形成室７０２の外部に排
出して剥離機構７０８に導き、ウエハ７０６に付着して
いるフィルム部分７０４ａを剥離し、回収装置に回収す
る。また、薄膜が転写されフィルム部分７０４ａがくり
貫かれたシートフィルム７０４は、シートフィルム回収
装置７１３によって回収される。

【００４８】以下、上記した動作を繰り返すことによ
り、ウエハ７０６に対して薄膜の転写を連続的に行うこ
とができる。ここで、本実施の形態５においては、転写
板７１０と試料台７０９を上下動自在に配設した例を示
したが、これに限らずいずれか一方のみを移動させ、シ
ートフィルム７０４をウエハ７０６に押し付けても同様
に薄膜を転写することができることは言うまでもない。

【００４９】そして、この実施の形態５によれば、ま
ず、シートフィルムの薄膜形成面が上方に向いた状態
で、ウエハとの貼り合わせを行えるので、シートフィル
ム上の薄膜の膜厚が均一に保持されている状態が得られ
る。この結果、膜厚むらによる脱ガスの量の差が生じ
ず、シートフィルムが撓むことなく維持され、転写不良
が発生しない。加えて、シートフィルムを緊張した状態
に保持するようにしたので、シートフィルムの撓みによ
る転写不良が、より発生しにくいものとなっている。ま
たシートフィルムの大きさを任意に変えることができ、
大型のウエハへの薄膜転写が可能である。

【００５０】なお、上述では、基材として熱可塑性合成
樹脂フィルムによるシートフィルムを用いるようにした
が、これに限るものではなく、金属系フィルムや平板な
どでもよいことはいうまでもない。また、上述では、シ
ートフィルムに絶縁膜を形成するようにしたが、シート
フィルム上に形成可能な薄膜であれば絶縁膜に限るもの
ではなく、例えば金属系の薄膜でも良いことはいうまで
もない。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明では、薄
膜が表面に形成された基材を、その表面が上方に向いた
状態で配置する第１の工程と、薄膜形成対象の基板の薄
膜形成面である表面を下方に向けて基材の表面に当接す
る第２の工程と、基材の表面の薄膜を基板の表面に形成
する第３の工程とを備えるようにした。このため、基材
表面に形成された薄膜は、常に下方に向かって均一に重
力が加わった状態となっている。そして、基材上の薄膜
の膜厚が均一に保持されている状態が得られる。この結
果、膜厚むらによる脱ガスの量の差が生じず、基材が撓
むことなく維持されるので、転写不良が発生せず、大型
化した基板に対して、低コストで薄膜を形成し、かつ容
易に平坦化できるようになる。

【００５２】また、この発明の薄膜形成装置は、上下に
移動自在に構成されてその表面に薄膜形成対象の基板が
薄膜形成面を下方に向けて固定される試料台と、試料台
下に対向配置されて基板に形成する薄膜が表面に形成さ
れた基材が薄膜の形成面を上方に向けて装着される転写
板と、試料台もしくは転写板の少なくとも一方を移動さ
せ、試料台と転写板とを当接させて貼り合わせる貼り合
わせ手段とを備えるようにした。このように構成したの
で、この薄膜形成装置によれば、薄膜は常に基材上に存
在することになり、薄膜が基材上にあるときは、常に下
方に向かって均一に重力が加わった状態となっている。
そして、基材上の薄膜の膜厚が均一に保持されている状
態が得られる。この結果、膜厚むらによる脱ガスの量の
差が生じず、基材が撓むことなく維持されるので、転写
不良が発生せず、大型化した基板に対して、低コストで
薄膜を形成し、かつ容易に平坦化できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 薄膜が形成されたシートフィルムの状態を示
す断面図である。

【図２】 この発明の実施の形態１における薄膜形成方
法を説明するための断面図である。

【図３】 シートフィルム上に形成された薄膜の膜厚分
布によどみが生じた状態を示す断面図である。

【図４】 この発明の実施の形態２における薄膜形成装
置の構成を示す構成図である。

【図５】 この発明の実施の形態３における薄膜形成装
置の構成を示す構成図である。

【図６】 この発明の実施の形態４における薄膜形成装
置の構成を示す構成図である。

【図７】 この発明の実施の形態５における薄膜形成装
置の構成を示す構成図である。

【図８】 シートフィルムの要部の平面図である。

【図９】 実施の形態５の薄膜形成装置の動作を説明す
るための構成図である。

【図１０】 実施の形態５の薄膜形成装置の動作を説明
するための構成図である。

【図１１】 実施の形態５の薄膜形成装置の動作を説明
するための構成図である。

【図１２】 実施の形態５の薄膜形成装置の動作を説明
するための構成図である。

【符号の説明】

１０１…シートフィルム（基材）、１０２…塗布膜（薄
膜）、１０３…半導体基板、１０４…配線層、１０５…
転写板、４０１…薄膜形成室、４０２…試料台、４０３
…ウエハ、４０４…転写板、４０５…転写板支え板、４
０６…ヒータ、４０７…ヒータ制御部、４０８…支え
棒、４０９…バネ、４１０…支柱。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−131872（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−182138（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−308923（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−113993（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−17812（ＪＰ，Ａ) 国際公開98／21750（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/31 H01L 21/316 H01L 21/3205

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薄膜が表面に形成された基材を、その表
   面が上方に向いた状態で配置する第１の工程と、 薄膜形成対象の基板の薄膜形成面である表面を下方に向
   けて前記基材の表面に当接する第２の工程と、 前記基材の表面の薄膜を前記基板の表面に形成する第３
   の工程とを備えたことを特徴とする薄膜形成方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の薄膜形成方法において、 前記第２の工程の後、前記基板もしくは前記基材を加熱
   することを特徴とする薄膜形成方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の薄膜形成方法に
   おいて、 前記第２の工程の前に、前記基板もしくは前記基材を加
   熱することを特徴とする薄膜形成方法。
4. 【請求項４】 請求項１〜３いずれか１項記載の薄膜形
   成方法において、 前記第２の工程の後、前記基材の裏面もしくは前記基板
   の裏面より加重することを特徴とする薄膜形成方法。
5. 【請求項５】 請求項１〜４いずれか１項記載の薄膜形
   成方法において、 真空排気された雰囲気で、前記薄膜形成対象の基板の表
   面と前記基材の表面とを当接することを特徴とする薄膜
   形成方法。
6. 【請求項６】 薄膜形成対象の基板が薄膜形成面を下方
   に向けて表面に固定される試料台と、 前記試料台下に対向配置され、前記基板に形成する薄膜
   が表面に形成された基材が、前記薄膜の形成面を上方に
   向けて装着される転写板と、 前記試料台もしくは前記転写板の少なくとも一方を移動
   させ、前記試料台と前記転写板とを当接させて貼り合わ
   せる貼り合わせ手段とを備えたことを特徴とする薄膜形
   成装置。
7. 【請求項７】 請求項６記載の薄膜形成装置において、 前記貼り合わせ手段により当接した前記試料台もしくは
   前記基板の当接していない面より加重する加重手段を備
   えたことを特徴とする薄膜形成装置。
8. 【請求項８】 請求項６または７記載の薄膜形成装置に
   おいて、 前記基板を加熱する加熱手段を備えたことを特徴とする
   薄膜形成装置。
9. 【請求項９】 請求項６〜８いずれか１項記載の薄膜形
   成装置において、 前記基材を加熱する加熱手段を備えたことを特徴とする
   薄膜形成装置。
10. 【請求項１０】 請求項６〜９いずれか１項記載の薄膜
    形成装置において、 前記試料台および前記転写板を内部に配置する薄膜形成
    室と、 前記薄膜形成室の内部を真空排気する排気手段とを備え
    たことを特徴とする薄膜形成装置。