JP3558936B2

JP3558936B2 - 薄膜形成装置

Info

Publication number: JP3558936B2
Application number: JP31926999A
Authority: JP
Inventors: 克之町田; 億久良木; 出井関; 勉上山
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1999-11-10
Filing date: 1999-11-10
Publication date: 2004-08-25
Anticipated expiration: 2019-11-10
Also published as: JP2001135634A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜形成装置、詳しくは基板と薄膜が形成されたシートフィルムを押し付けて薄膜を基板に転写する薄膜形成装置に関するものである。
【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、メッキ法などに大別することができる。薄膜形成を行いたい基板の面積が小さい場合は、これらの方法のうちのいずれかを選択すれば、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、近年、半導体基板は、例えば、２００ｍｍから３００ｍｍへと大口径化の一途を辿っており、ＬＳＩの製造に用いるウエハの大口径化や液晶パネルなどの大面積化に伴い、大面積に適合した薄膜形成法が必要となってきた。
また、ＬＳＩ製造技術における多層配線技術の分野においては、多層配線を実現するために絶縁膜の表面を高い精度で平坦化する必要があり、大面積化に加えて、薄膜形成における表面の平坦化技術への要求も高まってきている。
【０００３】
これまでに、この平坦化法の代表的な技術として、
（１）ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ−Ｏｎ‐Ｇｌａｓｓ）法やＰＩＱ法（Ｋ．Ｓａｔｏ，Ｓ．Ｈａｒａｄａ，Ａ．Ｓａｉｋｉ，Ｔ．Ｋｉｔａｍｕｒａ，Ｔ．Ｏｋｕｂｏ，ａｎｄＫ．Ｍｕｋａｉ，”ＡＮｏｖｅ１ＰｌａｎａｒＭｕｌｔｉｌｅｖｅｌＩｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＵｔｉｌｉｚｉｎｇＰｏｌｙｉｍｉｄｅ”，ｌＥＥＥＴｒａｎｓ．ＰａｒｔＨｙｂｒｉｄＰａｃｋａｇｅ．，”ＰＨＰ‐９，１７６（１９７３））
（２）エッチバック法（Ｐ．Ｅｌｉｋｉｎｓ，Ｋ．Ｒｅｉｎｈａｒｄｔ，ａｎｄＲ．Ｌａｙｅｒ，”ＡｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎＰｒｏｃｅｓｓｆｏｒｄｏｕｂｌｅｍｅｔａｌＣＭＯＳｕｓｉｎｇＳｐｉｎ−ｏｎＧｌａｓｓａｓａＳａｃｒｉｆｉｃｉａｌＬａｙｅｒ，”Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｏｆ３ｒｄｌｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＩＥＥＥＶＭＩＣＣｏｎｆ．、１００（１９８６））
（３）リフトオフ法（Ｋ．Ｅｈａｒａ，Ｔ．Ｍｏｒｉｍｏｔｏ，Ｓ．Ｍｕｒａｍｏｔｏ，ａｎｄＳ．Ｍａｔｓｕｏ，”ＰｌａｎａｒｌｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＬＳＩＦａｂｒｉｃａｔｉｏｎＵｔｉｌｉｚｉｎｇＬｉｆｔ−ｏｆｆＰｒｏｃｅｓｓ”，Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ”Ｖｏｌ．１３１，Ｎｏ．２，４１９（１９８４））（４）バイアススパッタ法（Ｃ．Ｙ．Ｔｉｎｇ，Ｖ．Ｊ．ＶｉｖａｌｄａａｎｄＨ．Ｇ．Ｓｃｈａｅｆｅｒ，”ＳｔｕｄｙｏｆＰｌａｎａｒｉｚｅｄＳｐｕｔｔｅｒ‐Ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ‐ＳｉＯ２”，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．１５，１１０５（１９７８））。
（５）バイアスＥＣＲ法（Ｋ．ＭａｃｈｉｄａａｎｄＨ．０ｉｋａｗａ，”ＳｉＯ２ＰｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｉｔｈＢｉａｓｉｎｇａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎＣｙｃｌｏｔｒｏｎＲｅｓｏｎａｎｃｅＰｌａｓｍａＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎｆｏｒＳｕｂｍｉｃｒｏｎＩｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ，”Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ４，８１８（１９８６））
（６）研磨法（Ｗ．Ｊ．Ｐａｔｒｉｃｋ，Ｗ．Ｌ．Ｇｕｔｈｒｉｅ，Ｃ．Ｌ．Ｓｔａｎｄｌｅｙ，Ｐ．Ｍ．Ｓｃｈｉａｂｌｅ，”ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇｔｏｔｈｅＦａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆＶＬＳＩＣｉｒｃｕｉｔＩｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ”，Ｊ．Ｅ１ｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｖｏｌ．１３８，Ｎｏ．６，Ｊｕｎｅ，１７７８（１９９１））。
などが検討された。
【０００４】
しかしながら、上記の従来技術のうち、ＳＯＧ法は平坦化を実現することが困難である。エッチバック法はダスト発生の問題がありダスト管理が難しい。リフトオフ法は、リフトオフ時に使用するステンシル材が完全に溶解しない。バイアススパッタ法およびバイアスＥＣＲ法は、スループットが低いことや素子へのダメージが大きい。研磨法は絶縁膜の膜質が悪いと、良好な研磨特性が得られないといった問題があり、いずれも実用化されていない。また、上記の従来技術を大面積の半導体基板に適用する場合は、いずれも制御性の観点から表面の平坦性や膜厚の均一性の確保が困難である。その結果、大面積化に対処するために複雑な工程を追加しなければならず、コスト的に高くなるという問題があった。
【０００５】
そこで、このような問題を解決するものとして、特開平１０−１８９５６６号公報に記載された薄膜形成装置が提案されている。この薄膜形成装置は、図６に示すように、薄膜形成対象の基板１０３が載置されるとともにヒータ制御部１０７によって制御され前記基板１０３を所定の温度で加熱する加熱手段１０６を備えた試料台１０２と、この試料台１０２の上方に対向配置され、図示しないシートフィルムが装着される転写板１０５を排気手段によって真空排気される薄膜形成室１０１内に配設し、前記試料台１０２を加重機構１０９によって上昇させ、前記基板１０３をシートフィルムに所定の時間押し付けることにより、シートフィルムの表面に形成されている薄膜を基板１０３の表面に転写するものである。また、試料台１０２と試料台支え板１０４を複数個の圧縮コイルばね１０８によって結合し、転写板１０５に試料台１０２が押し付けられるときに加重圧力が均一になるようにしている。さらに、試料台１０２が押し上げられたときに転写板１０５が受ける加重を加重センサ１１１によって検出し、その検出結果に基づいて加重制御部１１３が加重機構１０９を制御することにより、加重をかけすぎないようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した特開平１０−１８９５６６号公報に記載された薄膜形成装置においては、単に複数個の圧縮コイルばね１０８によって試料台１０２を弾性支持しているので、試料台１０２を押し上げて基板１０３を転写板１０５のシートフィルムに押し付けたとき、試料台１０２が水平方向にずれて薄膜を所定位置に転写することができないという問題があった。また、基板１０３をシートフィルムに押し付けると、圧縮コイルばね１０８は圧縮されその弾撥力によって基板１０３をシートフィルムに押し付けるが、このときの弾撥力がばね自体の製造誤差等によってそれぞれ異なるため、薄くて柔らかく弾性変形するシートフィルムに基板１０３を押し付ける場合は、弾撥力のばらつきによりシートフィルムの各部の変形量が異なり、基板１０３の全面を均一な加重圧力でシートフィルムに押し付けることができず、表面が平坦で均一な膜厚の薄膜を基板１０３に転写することができないという問題があった。
【０００７】
本発明は上記した従来の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、シートフィルムに形成した薄膜を大面積の基板に対して表面が平坦で均一な膜厚をもって転写することができるようにした薄膜形成装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、第１の発明に係る薄膜形成装置は、互いに相対移動自在に対向して配設され、いずれか一方のプレートの対向面に基板が装着され、他方のプレートの対向面に薄膜を有するシートフィルムが装着される第１、第２のプレートと、前記第１のプレートまたは第２のプレートの少なくともいずれか一方を移動させて前記基板と前記シートフィルムを所定の時間押し付けて前記薄膜を基板に転写する加重機構と、互いに対向する面に前記第１のプレートの対向面中央または前記第１のプレートに装着された基板の表面中央を中心とする球面がそれぞれ形成された凸プレートおよび凹プレートと、これらのプレートを互いに接触する方向に付勢する付勢手段を有して前記第１のプレートを回動可能に保持し、前記基板と前記薄膜が全面にわたって等しい圧力で押し付けられるように前記第１のプレートの第２のプレートに対する傾きを自動的に補正する傾斜補正機構とを備えたものである。
【０００９】
第２の発明は、上記第１の発明に係る薄膜形成装置において、第１のプレートが凸プレートに一体的に設けられているものである。
【００１０】
第３の発明は、上記第１の発明に係る薄膜形成装置において、第１のプレートが凸プレートと凹プレートとの間に回動可能に介装される球面部を備えているものである。
【００１１】
第４の発明は、上記第１，第２または第３の発明に係る薄膜形成装置において、凹プレートが軸受によって軸線方向に移動自在に保持されているものである。
【００１２】
第５の発明は、上記第１または第２の発明に係る薄膜形成装置において、傾斜補正機構が凸プレートと凹プレートの球面間に介装された複数個のボールを備えているものである。
【００１３】
第６の発明は、上記第３の発明に係る薄膜形成装置において、傾斜補正機構が凸プレート、凹プレートの球面と第１のプレートの球面部との間にそれぞれ介装された複数個のボールを備えているものである。
【００１４】
第１〜第３の発明において、基板とシートフィルムを押し付けることにより、シートフィルムに形成されている薄膜が基板表面に転写される。傾斜補正機構は、第１のプレートが第２のプレートに対して傾斜していると、第２のプレートが押し付けられたとき、第１のプレートを凸プレートと凹プレートの球面に沿って回動させる。したがって、第１のプレートは傾斜が補正されて第２のプレートと平行になり、基板とシートフィルムを全面にわたって均一な加重圧力で押し付けることができる。また、第１のプレートは前記球面の中心を回動中心として回動するので、加重方向と直交する方向にずれたりすることがない。
【００１５】
傾斜補正機構の凸プレートは、第１のプレートが一体的に設けられる形態と、第１のプレートが別個に設けられる形態が考えられる。第１のプレートが一体的に設けられる場合は、第１のプレートと凸プレートが凹プレートの球面に沿って回動し、第１のプレートの傾きを補正する。別個に設けられる場合は、第１のプレートに設けた球面部が凸プレートと凹プレートとの間に回動可能に介装され、この球面部が凸プレートと凹プレートの球面に沿って回動することにより第１のプレートの傾きが補正される。
【００１６】
凸プレートと凹プレートを互いに接触する方向に付勢する付勢手段としては、通常圧縮コイルばねが用いられる。このばねは凸プレートと凹プレートの間隔を一定に保つために用いられるものであるため、プレートの押上げ動作によって基板とシートフィルムが押し付けられても変形せず、第１、第２のプレートに何等影響を及ぼすことがない。
【００１７】
第４の発明において、凹プレートは軸受によって軸線方向に移動自在に軸支されており、第１のプレートと第２のプレートが押し付けられると、移動して過大な加重が加わらないようにする。
【００１８】
第５および第６の発明において、ボールは凸プレートと凹プレートまたは凸プレート、凹プレートおよび第１のプレートの球面部との間に介装されることにより、第１のプレートまたは凸プレートの回動を容易にする。ボールとしては耐摩耗性に優れた鋼球等が用いられる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態に係る薄膜形成装置の構成を示す概略断面図である。同図において、薄膜形成装置１は、内部が真空排気可能な薄膜形成室２を形成するチャンバー３を備え、このチャンバー３内に第１、第２のプレート４，５と、第１のプレート４の第２のプレート５に対する傾きを自動的に補正し薄膜形成対象であるウエハ（基板）６とシートフィルム７に形成されている薄膜が全面にわたって等しい圧力で押し付けられるようにする機構（以下、傾斜補正機構という）９が配設されている。前記薄膜形成室２は、真空ポンプ１０によって排気口１１から真空排気できるようになっている。
【００２０】
前記第１のプレート４は、前記第２のプレート５の上方にこれと軸線が一致するように前記傾斜補正機構９に回動可能に吊設され、第２のプレート５と対向する面（下面）に前記ウエハ６が装着されることにより試料台を構成している。このため、第１のプレート４の下面は、平坦性を確保するために研磨された石英板４Ａが設けられており、この石英板４Ａに前記ウエハ６が固定される。石英は、ウエハ６を汚染する物質を含まないこと、および加工性がよく必要とする平坦性が容易に得られることなどから、ウエハ６を装着する材料として優れている。
【００２１】
また、第１のプレート４は、内部に加熱手段として加熱ヒータ１２を具備している。この加熱ヒータ１２はヒータ制御部１３によって制御され、２５°Ｃ〜３００°Ｃの間で加熱制御される。さらに、第１のプレート４の上面中央には上端に上方に向かって凸となる球面部１５を一体に有する支柱部４Ｂが一体に突設されている。球面部１５の上下面は、前記第１のプレート４に装着されているウエハ６の表面中央（または第１のプレート４の対向面中央）を中心Ｏとする半径Ｒ１，Ｒ２の球面１６ａ，１６ｂに形成されている。
【００２２】
前記第２のプレート５は、前記第１のプレート４の下方に配設され、上面に前記シートフィルム７が装着されることにより転写板を構成している。また、この第２のプレート５は前記シートフィルム７が載置される石英製のステージ５ａと、シートフィルム７を加熱する加熱台５ｂとから構成されている。
【００２３】
前記加熱台５ｂは内部に加熱手段として加熱ヒータ１７を具備している。この加熱ヒータ１７はヒータ制御部１３によって制御され、２５°Ｃ〜３００°Ｃの間で加熱制御される。また、加熱台５ｂの下面中央には、軸１８が一体に垂設されている。この軸１８は軸受１９によって上下動自在に軸支され、加重機構としての加重モータ２０によって上下動されるように構成されている。軸受１９は、チャンバー３の底板３ａに設けた軸受孔２１に嵌合されている。
【００２４】
前記傾斜補正機構９は、上下に対応して配設され前記第１のプレート４の球面部１５を回動可能に挟持する凹プレート２３および凸プレート２４と、これら両プレート２３，２４を位置決めする複数個の位置決めピン２５および両プレート２３，２４を互いに接触する方向に付勢する付勢手段としての圧縮コイルばね２６等を備えている。
【００２５】
前記凹プレート２３は、上面中央に一体に突設された支柱部２３ａを有している。この支柱部２３ａは、軸受２７によって上下動自在に枢支され、上端には下方への落下を防止するフランジ２８が一体に突設されている。軸受２７は前記チャンバー３の上板３ｂに設けた軸受孔２９に嵌合されている。そして、凹プレート２３の前記球面部１５と対向する下面中央には、内面が前記ウエハ６の表面中央を中心Ｏとする半径Ｒ３（Ｒ３＞Ｒ１＞Ｒ２）の球面３１からなる凹部３２が形成されている。
【００２６】
前記凸プレート２４は、前記凹プレート２３の球面３１と対向する上面がウエハ６の表面中央を中心Ｏとする半径Ｒ４（Ｒ４＜Ｒ２）の球面３３に形成され、ベースプレート３４上に固定されている。球面部１５と前記凹プレート２３および凸プレート２４との間には、複数個のボール３５が介装されている。このボール３５は耐摩耗性を有する鋼球等が用いられ、球面３１または球面３３のいずれか一方に回転自在に取付けられている。前記凸プレート２４とベースプレート３４の中央には、前記第１のプレート４の支柱部４Ｂが遊嵌状態で貫通する挿通孔３６が形成されている。
【００２７】
前記位置決めピン２５は、前記凹プレート２３とベースプレート３４の外周部が上下動自在に貫通して取付けられ、上端部に前記圧縮コイルばね２６が弾装されており、これによって凸プレート２４とベースプレート３４を互いに接近する方向に付勢し、凸プレート２４の前記球面部３４をボール３５を介して前記球面３１，３３に押し付けている。
【００２８】
次に、シートフィルムの薄膜が転写されるウエハ６について説明する。
図２はウエハの断面図である。ウエハ６は、半導体基板４０上に電極配線４１としてＡｌ配線を形成した構造を有する。本実施の形態において、この電極配線４１は、Ａｌをスパッタ法で５０００オングストロームの膜厚に形成した後、フォトリソグラフィ工程によりパターニングを行い、次に、ドライエッチングにより加工を行った。
【００２９】
次に、シートフィルム７について説明する。
図３は薄膜となる絶縁膜４２が形成されたシートフィルム７の断面図である。本実施の形態においては、シートフィルム７として熱可塑性樹脂フィルムを用い、その表面に薄膜となる絶縁膜４２を形成している。薄膜としてはＳＯＧ材料の絶縁膜形成用塗布液を用い、これをシートフィルム７上に塗布することにより１μｍ以上の厚さで絶縁膜４２を形成した。
【００３０】
次に、上記した薄膜形成装置１を使用した薄膜形成手順について説明する。
本実施の形態においては、第１のプレート４の下面に図２に示したウエハ６が電極配線４１を下に向けて装着される。また、第２のプレート５のステージ５ａ上には、図３に示したシートフィルム７が絶縁膜４２を上に向けて装着される。
【００３１】
このような状態から絶縁膜４２をウエハ６に転写する際の薄膜形成装置１の動作は以下のようなものである。
（１）まず、ヒータ制御部１３からの制御信号によって加熱ヒータ１２，１７に通電して第１、第２のプレート４，５を加熱し、ウエハ６を所望の温度に加熱する（図４（ａ））。
（２）また、真空ポンプ１０によって薄膜形成室２内が所望の真空度となるように真空排気する。
（３）所望の真空度になった後、加重制御部３８より加重モータ２０に信号が送られ、加重操作を開始する。これによって第２のプレート５が上昇してシートフィルム７をウエハ６に押し付ける。このとき、第１のプレート４と傾斜補正機構９を構成する凹プレート２３および凸プレート２４は、第２のプレート５によって一体に押し上げられる。また、第１のプレート４が第２のプレート５に対して傾斜しているときは、第２のプレート５が第１のプレート４に当たったとき、傾斜補正機構９によって第１のプレート４の傾斜が自動的に補正される。すなわち、第１のプレート４は傾斜補正機構９によって回動可能に保持されているので、例えば図１において左方に小角度傾斜しているとすると、先ず第２のプレート５の左端側が第１のプレート４に接触して第１のプレート４を押し上げる。このため、第１のプレート４はウエハ６の表面中央を回動中心Ｏとして時計方向に回動してウエハ６とシートフィルム７との接触面積が右方に徐々に広がっていく。そして、第１のプレート４の傾斜が完全に補正され第２のプレート５と平行になると、ウエハ６とシートフィルム７が全面にわたって等しい圧力で押し付けられる。
（４）加重モータ２０によって加重を続け、加重センサ３７によって所望の加重が検知されると、加重制御部３８は一定時間、その加重が継続されるように加重モータ２０を制御する（図４（ａ））。その間もウエハ６とシートフィルム７は所定の温度となるように加熱されている。
本発明の実施において、薄膜形成室２内の真空度として１０Ｔｏｒｒ以下に設定し、薄膜転写は加重５Ｋｇ、加熱温度１５０°Ｃ、加熱時間１０分で行った。
（５）一連の加重操作が終了すると、加重の状態が零となるように加重制御部３８は加重モータ２０に信号を送る。このとき真空排気も停止するように制御される。
（６）しかる後に絶縁膜４２を挟んでシートフィルム７と一体となった状態のウエハ６を薄膜形成室２から取り出し、図４（ｂ）に示すようにシートフィルム７を剥離することによって、図４（ｃ）に示すような絶縁膜４２が形成されたウエハ６を得る。
（７）シートフィルム７を剥離した後、さらに熱処理工程を実施して絶縁膜４２を焼成する。本実施の形態では、温度４００°Ｃ、時間３０分で熱処理を行なった。
【００３２】
このように本発明に係る薄膜形成装置１にあっては、傾斜補正機構９を備え、これにより第１のプレート４の第２のプレート５に対する傾きを自動的に補正するように構成したので、ウエハ６とシートフィルム７を全面にわたって等しい圧力で押し付けることができる。また、第１のプレート４は球面１６ａ，１６ｂ，３１，３３の中心Ｏを回動中心として回動するので、第２のプレート５に対して左右、前後方向にずれることはない。その結果として、大面積のウエハ６であっても表面が平坦で均一な膜厚の薄膜をウエハ６の所定の位置に正確に転写することができる。また、傾斜補正機構９の圧縮コイルばね２６は、単に凸プレート２４を凹プレート２３に球面部１５を介して押し付けているだけであるため、第２のプレート５の押上げ動作によっては変形せず、したがって第１のプレート４に対して何等影響を及ぼすことがない。
【００３３】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
図５は本発明の第２の実施の形態を示す概略断面図である。なお、図１〜図３に示した構成部材と同等のものについては同一符号をもって示し、その説明を適宜省略する。
薄膜形成装置５０は、チャンバー３内に配設された第１および第２のプレート４，５と、第１のプレート４を回動可能に保持し傾斜を補正する傾斜補正機構５１を備え、上記した第１の実施の形態と同様に第１のプレート４の下面にウエハ６を装着し、第２のプレート５上にシートフィルム７を装着し、薄膜の転写時に第２のプレート５を加重モータ２０によって上昇させてシートフィルム７をウエハ６に押し付けるように構成されている。
【００３４】
前記第１のプレート４は、凸プレート２４の下面に固定され、下面に前記ウエハ６が装着されることにより試料台を構成している。このため、第１のプレート４の下面は、平坦性を確保するために研磨された石英板４Ａが設けられており、この石英板４Ａに前記ウエハ６が装着される。そして、内部にはヒータ制御部１３によって制御される加熱ヒータ１２が組み込まれている。
【００３５】
前記第２のプレート５は、上記した実施の形態と同一に形成されることにより、前記シートフィルム７が装着される石英製のステージ５ａと、シートフィルム７を加熱する加熱台５ｂとからなり、加熱台５ｂ内にヒータ制御部１３によって制御される加熱ヒータ１７が組み込まれている。また、加熱台５ｂの下面中央には、軸１８が一体に突設されている。この軸１８は前記チャンバー３の底板３ａに設けた軸受１９によって上下動自在に軸支され、加重モータ２０によって上下動されるように構成されている。
【００３６】
前記傾斜補正機構５１は、前記第１のプレート４を保持する前記凸プレート２４と、この凸プレート２４の上方に位置して前記チャンバー３の上板３ｂに軸受２７を介して上下動自在に取付けられた凹プレート５７と、前記凸プレート２４を上方に付勢し凹プレート５７を下方に付勢する圧縮コイルばね２６等で構成されている。
【００３７】
前記凸プレート２４の上面は、第１のプレート４に装着されたウエハ６の表面中央を中心Ｏとする半径Ｒ５の球面３３に形成されている。また、凸プレート２４の上面中央には、円柱状の支持部５４が一体に突設され、上端にフランジ５５が一体に設けられている。なお、本実施の形態においては、第１のプレート４の上面に凸プレート２４を固定した例を示したが、これに限らずこれら両部材を一体に形成してもよいことは勿論である。
【００３８】
前記凹プレート５７は、上面中央に一体に突設された円筒部５７Ａを有し、この円筒部５７Ａは前記軸受２７によって上下動自在に支持され、上端にチャンバー３内へ落下するのを防止するフランジ６０が一体に突設されている。凹プレート５７の前記凸プレート２４と対向する下面中央には、内面が前記中心Ｏを中心とする半径Ｒ６（Ｒ５＜Ｒ６）の球面６１からなる凹部６２が形成されている。凸プレート２４の球面３３と凹プレート５７の球面６１との間には、複数個のボール３０が介装されている。
【００３９】
前記支持部５４の前記貫通孔６３から上方に突出する上端部には、前記圧縮コイルばね２６が弾装されている。この圧縮コイルばね２６は、前記凹プレート５７のフランジ６０をチャンバー３の上面に圧接し、支持部５４のフランジ５５を上方に付勢することにより、前記ボール３０を介して凸プレート２４の球面３３を凹プレート５７の球面６１に押し付けている。
【００４０】
このような薄膜形成装置５０による薄膜の転写にあたっては、前記第２のプレート５を加重モータ２０によって押し上げることにより、シートフィルム７をウエハ６に押し付ける。これにより第１のプレート４は凸プレート２４および凹プレート５７と一体的に上昇する。このとき、第１のプレート４が受ける加重は加重センサ３７によって検出され、その検出信号に基づいて加重制御部３８が加重モータ２０を制御する。第１のプレート４が上昇しても圧縮コイルばね２６は何等変化しない。
【００４１】
第２のプレート５を第１のプレート４に押し付けるとき、第１のプレート４が第２のプレート５に対して平行ではなく、例えば図５において左方に小角度傾斜していると仮定すると、先ず第２のプレート５の左端側が第１のプレート４の左端側に接触して第１のプレート４を押し上げる。このため、第１のプレート４は時計方向に回動して、ウエハ６とシートフィルム７との接触面積が右方に徐々に広がっていく。そして、第１のプレート４の傾斜が完全に補正され第２のプレート５と平行になると、シートフィルム７がウエハ６に全面にわたって等しい加重圧力で押し付けられ、薄膜の転写が行われる。したがって、本実施の形態においても上記した第１の実施の形態と同様に、表面が平坦で均一な膜厚の薄膜をウエハ６の所定位置に正確に転写することができる。
【００４２】
なお、上記した二つの実施の形態では、第１のプレート４にウエハ６を装着することにより試料台として用い、第２のプレート５にシートフィルム７を装着することにより転写板として用いた例を示したが、本発明はこれに何等限定されるものではなく、第１のプレート４を転写板として用い、第２のプレート５を試料台として用いてもよい。その場合は、球面１６ａ，１６ｂ，３１，３３，６１の中心Ｏを第１のプレート４の対向面中央にすればよい。また、ウエハ６が装着される場合であっても、ウエハ６が薄い場合は第１のプレート４の対向面中央を中心としてもよい。
また、上記二つの実施の形態では、第１のプレート４を傾斜補正機構９または５１によって回動可能に保持される第１のプレート４を上方に配置し、加重モータ２０によって作動される第２のプレート５を第１のプレート４の下方に配置したが、上下逆にして第１のプレート４が下、第２のプレート５が上になる配置構成とすることも可能である。
【００４３】
また上記した二つの実施の形態においては、加重モータ２０を用いて加重するようにしているが、これに限らず、第１、第２のプレート４，５とを加圧する機構であれば他の手段であってもよい。
また、上記二つの実施の形態では、熱可塑性合成樹脂フィルムによるシートフィルム７を用いたが、これに限らず、金属系フィルムなどでもよいことはいうまでもない。
また、シートフィルム７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、他の薄膜、例えば金属系の薄膜を形成してもよい。
さらに、上記二つの実施の形態では、半導体基板に薄膜を形成する例を示したが、これに限らず、電子部品材料関係であればマルチチップモジュール等の実装関係の基板や液晶関係の基板にも適用できることはいうまでもない。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る薄膜形成装置によれば、第１のプレートの対向面中央または基板が装着される場合はその表面中央を中心とする球面が形成された互いに対向する凸プレートおよび凹プレートと、これらのプレートを互いに接触する方向に付勢する付勢手段を有する傾斜補正機構を備え、この傾斜補正機構によって第１のプレートの第２のプレートに対する傾きを自動的に補正するように構成したので、基板と薄膜を全面にわたって等しい圧力で押し付けることができる。したがって、大面積の基板であってもその表面に高い平坦性をもった薄膜を容易にかつ低コストで形成することができる。
【００４５】
また、傾斜補正機構は、凸プレートと凹プレートの球面間、または凸プレート、凹プレートの球面と第１のプレートの球面部との間にそれぞれ介装される複数個のボールを備えているので、摩擦抵抗が小さく第１のプレートを容易に回動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜形成装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】ウエハの断面図である。
【図３】絶縁膜が形成されたシートフィルムの断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は絶縁膜を半導体基板に転写する工程を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る薄膜形成装置の構成を示す概略断面図である。
【図６】従来の薄膜形成装置の概略断面図である。
【符号の説明】
１…薄膜形成装置、２…薄膜形成室、３…チャンバー、４…第１のプレート、５…第２のプレート、６…ウエハ、７…シートフィルム、９…傾斜補正機構、１２…球面部、１６ａ，１６ｂ…球面、１９…軸受、２３…凹プレート、２４…凸プレート、２５…位置決めピン、２６…圧縮コイルばね、２７…軸受、３１，３３…球面、５１…傾斜補正機構、５７…凹プレート、６１…球面。

Claims

互いに相対移動自在に対向して配設され、いずれか一方のプレートの対向面に基板が装着され、他方のプレートの対向面に薄膜を有するシートフィルムが装着される第１、第２のプレートと、
前記第１のプレートまたは第２のプレートの少なくともいずれか一方を移動させて前記基板と前記シートフィルムを所定の時間押し付けて前記薄膜を基板に転写する加重機構と、
互いに対向する面に前記第１のプレートの対向面中央または前記第１のプレートに装着された基板の表面中央を中心とする球面がそれぞれ形成された凸プレートおよび凹プレートと、これらのプレートを互いに接触する方向に付勢する付勢手段を有して前記第１のプレートを回動可能に保持し、前記基板と前記薄膜が全面にわたって等しい圧力で押し付けられるように前記第１のプレートの第２のプレートに対する傾きを自動的に補正する傾斜補正機構とを備えたことを特徴とする薄膜形成装置。
請求項１記載の薄膜形成装置において、
第１のプレートは、凸プレートに一体的に設けられていることを特徴とする薄膜形成装置。
請求項１記載の薄膜形成装置において、
第１のプレートは、凸プレートと凹プレートとの間に回動可能に介装される球面部を備えていることを特徴とする薄膜形成装置。
請求項１，２または３記載の薄膜形成装置において、
凹プレートは、軸受によって軸線方向に移動自在に保持されていることを特徴とする薄膜形成装置。
請求項１または２記載の薄膜形成装置において、
傾斜補正機構は、凸プレートと凹プレートの球面間に介装された複数個のボールを備えていることを特徴とする薄膜形成装置。
請求項３記載の薄膜形成装置において、
傾斜補正機構は、凸プレート、凹プレートの球面と第１のプレートの球面部との間にそれぞれ介装された複数個のボールを備えていることを特徴とする薄膜形成装置。