JP2007524505A - トポグラフィカル平面を平坦化するための自動処理方法と装置 - Google Patents
トポグラフィカル平面を平坦化するための自動処理方法と装置 Download PDFInfo
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Abstract
Description
本出願は、2003年7月10日出願の仮特許出願書第S/N60/486021号による優先権の利益を主張する。この仮特許出願書は本願に引用して本明細書とする。
本発明は米国標準技術局(National Institute of Standard and Technology: NIST)に裁定された ATP#70NANB1H3019の許で米国政府支援により行われた。政府は本発明の所定の権利を保有する。
本発明は広く高度な集積回路や他のデバイスの製造過程で開発された平面の接触式平坦化に係わる改良された方法と装置に関する。より詳しくは、本発明は塗膜された基板を光学的に平面な柔軟性シートに隣接して置き、後者を先ずたわませて塗膜の中央領域に接触させ、それからシートと基板との間で全面加圧平坦化接触がなされ、この加圧平坦化接触の間に塗膜は硬化されるという方法ならびに装置に関する。硬化後のシートと基板の分離は、シートと基板間に圧力差を設け、これにより端部から中央へ円滑に分離することを含むことが好ましい。
今度は図面に転じて、図1は本発明に基づく好ましい平坦化装置20を図解している。装置20は大まかにサポートフレーム22、およびその上の平坦化アセンブリ24を含む。平坦化アセンブリ24は下部の真空チャンバー26と共に上部の平坦化ユニット28およびUV光硬化アセンブリ30を含む。装置20全体は、例えばマイクロ電子、オプトエレクトロニクス、フォトニクス、オプティカル、フラットパネルディスプレー、マイクロマシン技術(MEMS)、バイオチップスおよびセンサー用のデバイスなどの個々の基板に塗られた平坦化塗膜に効率よく接触するように設計されている。
これから装置20の平坦化操作について説明する。先ず、装置は図1の位置、すなわちアセンブリ50が装置20を開く様に作動していて上枠96およびこれに支持される構造物はチャンバー26の上に間隔を開けているものとする。また、サポート114およびチャック120は下がった位置にある。装置20がこのような配置において、柔軟性シート86を保持したシートサポートアセンブリ88はチャンバー壁56の上端に位置しリング108はシール64に接触している。それからアセンブリ50を作動し上枠96を下げて、シール97を保持するその下端が上部リングサポート106と直接接触させる。次に、塗膜76を施した新しい基板78を塗膜76が上を向くようにC形環状体114の上に置く。それからプラテン142を持ったサポート部分48が通路62を通ってチャンバー26に入る様にアームアセンブリ42を作動させてアーム46を回転させる。このようにしてプラテンは真空チャック120の表面122上に置かれる。
装置20の好ましい形態として、下面に平坦化面84を持つ頑丈な平坦化体82の使用を含む。しかしながら、本発明はそれほど制限されてはいない。すなわち、頑丈な平坦化体無しで、陽圧の空気圧と真空だけを用いて同じ進歩した操作性の特徴を達成することが出来る。図15〜18においてその装置および方法が略図的な形で示されている。柔軟性のある平坦化シート88aには隣接する固定サポート114aおよびチャック120aが備わっている。図示の通り、チャック120aは平坦化の対象となる塗膜76aを持つ基板78aを保持する。
本実施例においては、装置20を用いて光硬化素材を持つトレンチウェーハーを平坦化した。特に、基板として約1μmのトレンチを持つシリコンウェーハーを用いた。特徴となるウェーハーの密度は約4〜96%の範囲におよんだ。光硬化性素材はエポキシ(D.E.R.354LV,Dow Chemical Co.)20g、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME、Aldrich Chemical Co.)80g、および Sarcat KI−85(Sartomer Chemical)1.2gを黄色照明の実験室で完全に混合して整えた。それから材料を0.2μmのフィルターを用いてろ過し清浄な茶色瓶に保存した。0.5μm未満の厚みの光硬化性平坦化素材をシリコントレンチウェーハー上にスピンコートした。
この実施例においては熱硬化材料をシリコンウェーハーに用いた。ウェーハーは先ずこれを約1μmの2酸化ケイ素フィルムで塗膜した。直径で0.2から1μmのビアホールを含み種々の機能密度領域を持つパターンを2酸化ケイ素フィルムにパターン化した。ビアホールの深さは約1μmであった。熱硬化性素材は実施例Iで示したのと同様にして整えたが、ただしSarcat製品の代わりにNacureTMSuper XC−A230触媒(King Industries)1.0gを用いた。素材をシリコンビアホールウェーハー上に約0.2μmになるまでスピンコートした。
この実施例においては、ノボラックエポキシ樹脂(D.E.R.TM354LV,The Dow Chemical Company)5g、t−ブチルグリシジルエーテル(Aldrich)5g、およびトリアリールスルホニウムヘキサフルオロホスフェート(光酸発生剤)50%溶液(Aldrich)0.6gをから成る光硬化性平坦化素材を配合し完全に混合した。光酸発生剤溶液に用いた溶媒は活性溶媒であった。材料は0.2μmのフィルターでろ過した。
この実施例においては、光学的平面体82の代わりに空気圧力を用いて硬化性素材を平坦化した。実施例Iの光硬化性素材およびウェーハーを用いた。塗膜した基板を装置20内に置きチャンバーを20torr未満で30秒間排気して残存溶媒を除去した。基板をそれから光学的に平面なシートに押し付けた。このような接触後、フィルムの反対側に約20psiの空気圧力を300秒間加えた。このように表面が光学的に平らなフィルムと接触を保っている間、フィルムを通してUV光を10秒間照射し平坦化素材を硬化した。平坦化の後、チャンバー内の圧力を大気圧まで解除し、基板をフィルムから分離して特性を測るために取り出した。
Claims (27)
- 基板に塗布した硬化性塗膜を平坦化する方法で、前記塗膜が中央領域および周りの周辺領域の表面部を呈する表面を持ち、前記方法が:
薄い、柔軟性のあるシート素材を前記表面に近接しながら隙間を空けた関係で位置させ;
前記シートをたわませそのシートが前記表面部の中央領域では接触させるが前記周辺領域では離れさせ;
基板とシートの間にシートが実質的に全ての前記表面部と直接の平坦化接触するまで相対的な動きをもたらし;
前記平坦化接触を保ちながら前記表面塗膜を硬化させ;そして
前記硬化ステップの後、前記シートおよび基板を分離させる、
ステップを含む平坦化する方法。 - 前記シートが平坦化シートである、請求項1に記載の方法。
- 前記シートがテフロンで形成された、請求項1に記載の方法。
- 前記のたわませるステップが前記シートを隔てて圧力差をつくり出すことを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記シートの外縁をつかむ、ならびに前記塗膜から離れた側の前記シート面に対してより大きな圧力が存在するような圧力差をつくり出すというステップを含む、請求項4に記載の方法。
- 前記シートの反対側の面に真空状態をつくり出すステップを含み、その真空レベルが前記シートの前記塗膜に隣接する側の面に対してより大きい、請求項5に記載の方法。
- 前記の動きをもたらすステップが前記基板を前記シートに向けて移動することにより前記平坦化接触を達成することを含む、請求項1に記載の方法。
- 弾力性のあるプラテンを前記基板の前記塗膜から離れた面に隣接して供給し、前記プラテンを基板に接触するように移動することを含む、請求項7に記載の方法。
- 前記基板および塗膜を前記シートに押し付けることにより前記平坦化接触をたっせいするステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記基板ならびに塗膜を前記シートに約1から90psiのレベルで押し付けるステップを含む、請求項9に記載の方法。
- 前記硬化ステップが前記塗膜をUV照射にさらすステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記シートが実質的にUV光を通し、前記硬化ステップが前記シートを通してUV照射を当てるステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記分離ステップが、先ず前記基板を前記シートから少なくともシートの一部分が前記塗膜から離れるまで遠ざける、およびその後でシートを前記塗膜から完全に分離するのに有効な圧力差をシートを隔ててつくり出すというステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記シートの前記塗膜から離れた側の面に隣接して光学的平面体を備えるステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 基板に塗布した硬化性塗膜を平坦化する装置で、前記塗膜が中央領域および周りの周辺領域の表面部を呈する表面を持ち、前記装置が:
薄い、柔軟性のあるシート素材を支え、保持する操作ができるサポート;
前記塗膜のある前記基板を前記シートに近接して支え保持する操作ができるサポートアセンブリ;
前記シートを隔てて十分な大きさの圧力差をつくり出し、そのシートが前記表面部の中央領域では接触するが前記周辺領域では離れている様にシートをたわませる操作ができる差圧アセンブリ;
前記基板を前記シートと前記表面部の実質的に全面に亘り直接の平坦化接触するまで動くよう移動可能な前記サポートアセンブリ;および
前記平坦化接触の間に前記塗膜を硬化する機器、
を含む平坦化する装置。 - 前記サポートが前記シートの縁を連動して締め付け保持する様に機能する一対の環状の締め付けリングを含む、請求項15に記載の装置。
- 前記搭載アセンブリが前記基板の面の前記塗膜とは離れた側の周辺と接触する寸法にしたリング状本体、および本体と連結してこれを前記シートに近づけたり遠ざけたり選択的に移動する操作ができるピストンとシリンダーアセンブリを含む、請求項15に記載の装置。
- 前記搭載アセンブリがさらに前記塗膜を前記シートと前記の平坦化接触するように押し付ける操作が出来る移動可能な圧迫部材を含む、請求項17に記載の装置。
- 前記圧迫部材が真空チャックを含み、前記チャックが機能できるように真空源と連結する、請求項18に記載の装置。
- 前記差圧アセンブリが前記シートの前記塗膜とは離れた側の面と連通する第1のチャンバー、および前記シートの前記塗膜に隣接する側の面と連通する第2のチャンバーを規定する壁構造を含む、請求項15に記載の装置。
- 前記第1チャンバーと連通し、その内部を真空状態にするための真空ポートを画する構造物を含む、請求項15に記載の装置。
- 前記第2チャンバーと連通し、その内部を選択的に真空引きもしくは陽圧にするためのポートを画する構造物を含む、請求項20に記載の装置。
- 前記搭載アセンブリが前記塗膜の前記硬化の後、さらに前記基板を動かして前記シートとの接触から外す様に移動可能な、請求項15に記載の装置。
- 前記シートの前記基板とは離れた側の面に隣接して位置する光学的平面体を含み、前記塗膜と前記シートとが平坦化接触している間は前記シートが前記光学的平面体と接触できる、請求項15に記載の装置。
- 前記光学的平面体がこれを通してUV照射を送るように機能する、請求項24に記載の装置。
- 前記塗膜とは離れた側の前記基板面に隣接する弾力性のあるプラテンを含み、前記プラテンが前記搭載アセンブリと共に移動可能な、請求項15に記載の装置。
- 基板に塗布した硬化性塗膜を平坦化する装置で、前記塗膜が中央領域および周りの周辺領域の表面部を呈する表面を持ち、前記装置が:
薄い、柔軟性のあるシート素材を前記表面に対し近接しながら隙間を空けた関係で位置決めする手段;
前記シートを、このシートが前記表面部の中央領域では接触するが前記周辺領域では離れている様にたわませる手段;
基板とシートとの間に、シートが実質的に全ての前記表面部と直接の平坦化接触するまで相対的な動きをもたらす手段;および
前記平坦化接触を保ちながら前記表面塗膜を硬化する手段、
を含む平坦化する装置。
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