(57)【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半導体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半導体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、
前記基材の剥離角度に対応させて、前記押さえローラの中心線と前記巻き取りローラの中心線とで形成される平面と、前記支持台の前記基板が固定される平面との角度が固定されている
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半導体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、前記半導体基板より前記基材を剥離する方法であって、
前記基材の剥離角度に対応させて、前記押さえローラの中心線と前記巻き取りローラの中心線とで形成される平面と、前記支持台の前記基板が固定される平面との角度が固定されている
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。
【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ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ−Ｏｎ−Ｇｌａｓｓ）法やＰＩＱ法（Ｋ．Ｓａｔｏ，  Ｓ．Ｈａｒａｄａ，  Ａ．Ｓａｉｋｉ，  Ｔ．Ｋｉｔａｍｕｒａ，  Ｔ．Ｏｋｕｂｏ，  ａｎｄ  Ｋ．Ｍｕｋａｉ，  ”Ａ  Ｎｏｖｅｌ  Ｐｌａｎａｒ  Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ  Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ”，  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ｐａｒｔ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｐａｃｋａｇｅ．，  ＰＨＰ−９，１７６（１９７３））などがある。
【０００３】
また、エッチバック法（Ｐ．Ｅｌｉｋｉｎｓ，Ｋ．Ｒｅｉｎｈａｒｄｔ，ａｎｄ  Ｒ．Ｌａｙｅｒ，”Ａ  ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｓｓ  ｆｏｒ  ｄｏｕｂｌｅ  ｍｅｔａｌ  ＣＭＯＳ  ｕｓｉｎｇ  Ｓｐｉｎ−ｏｎ  Ｇｌａｓｓ  ａｓ  ａ  ｓａｃｒｉｆｉｃｉａｌ  ｌａｙｅｒ，”Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ  ｏｆ  ３ｒｄ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ＩＥＥＥ  ＶＭＩＣ  Ｃｏｎｆ．，１００（１９８６））や、リフトオフ法（Ｋ．Ｅｈａｒａ，Ｔ．Ｍｏｒｉｍｏｔｏ，Ｓ．Ｍｕｒａｍｏｔｏ，ａｎｄ  Ｓ．Ｍａｔｓｕｏ，”Ｐｌａｎａｒ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｆｏｒ  ＬＳＩ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ  Ｌｉｆｔ−ｏｆｆ  Ｐｒｏｃｅｓｓ”，Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ  Ｓｏｃ．，Ｖｏｌ．１３１，Ｎｏ．２，４１９（１９８４）．）、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  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ  ｔｏ  ｔｈｅ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ＶＬＳＩ  Ｃｉｒｃｕｔｉｔ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ”，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．Ｍａｃｈｉｄａ他  ”Ｎｏｖｅｌ  Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｆｏｒ  Ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ  ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｓｐｉｎ  ｏｎ  Ｇｌａｓｓ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  ａｎｄ  Ｈｏｔ  Ｐｒｅｓｓｉｎｇ”Ｊ．Ｖａｃ．  Ｓｃｉ．  Ｔｅｃｈｎｏｌ．  Ｂ１６（３），Ｍａｙ／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２０２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２０２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２０４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３０７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３０１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半導体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、支持台上で半導体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、基材の剥離角度に対応させて、押さえローラの中心線と巻き取りローラの中心線とで形成される平面と、支持台の基板が固定される平面との角度が固定されているものである。
この剥離装置によれば、基材を、押さえローラにより半導体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半導体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、半導体基板より基材を剥離するものであり、基材の剥離角度に対応させて、押さえローラの中心線と巻き取りローラの中心線とで形成される平面と、支持台の基板が固定される平面との角度が固定されている。
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、半導体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１１２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１１４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１０３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１０７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１１２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１１３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１１２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１１１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１１２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１１２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１０７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。
【図１】
0003583406.tif 000002
【図２】
0003583406.tif 000003
【図３】
0003583406.tif 000004