(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に複数の薄膜を形成するための薄膜形成装置であって、
上記基板上において同一層内に形成されるべき異種類の膜を含む複数の薄膜を担持する転写部材と、
この転写部材と基板とを密着させて上記転写部材に担持されている複数の薄膜を当該基板に一括転写する転写機構とを含むことを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２】
上記転写部材が、上記基板上において同一層内に形成されるべき絶縁膜および金属配線膜を含む複数の薄膜を担持するものであることを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。
【請求項３】
上記転写部材が、上記基板上において異なる層に形成されるべき薄膜を含む複数の薄膜を担持するものであることを特徴とする請求項１または２記載の薄膜形成装置。
【請求項４】
上記転写部材が、多層配線薄膜構造を形成する複数の薄膜を担持するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の薄膜形成装置。
【請求項５】
基板上に複数の薄膜を形成するための薄膜形成方法であって、
転写部材の表面に、上記基板上において同一層内に形成されるべき異種類の膜を含む複数の薄膜を形成する工程と、
上記複数の薄膜を形成した転写部材を基板に密着させて、当該基板に上記複数の薄膜を一括転写する工程とを含むことを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項６】
上記複数の薄膜が、上記基板上において同一層内に形成されるべき絶縁膜および金属配線膜を含むことを特徴とする請求項５記載の薄膜形成方法。
【請求項７】
上記複数の薄膜が、上記基板上において異なる層に形成されるべき薄膜を含むことを特徴とする請求項５または６記載の薄膜形成方法。
【請求項８】
上記複数の薄膜が、多層配線薄膜構造を形成するものであることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の薄膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハ、液晶表示パネル用ガラス基板、プラズマディスプレイパネル用ガラス基板、フォトマスク用基板およびプリント基板等の基板の表面に複数の薄膜を形成するための薄膜形成装置および薄膜形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハの表面に層間絶縁膜を形成するための方法の１つに、転写方式がある。この転写方式では、半導体ウエハとは別のシート上に層間絶縁膜の材料が塗布されて塗布膜が形成される。この塗布膜が形成されたシートと半導体ウエハとが貼り合わされた後、半導体ウエハからシートのみが剥離されることによって、シートから半導体ウエハに塗布膜が転写される。
【０００３】
この転写方式の薄膜形成方法を適用することによって、スピンコータを用いてＳＯＧ（Spin On Glass)層を形成する場合に生じるボイドの問題を回避することができ、さらに、ＣＭＰ（化学的機械的研磨）法等の平坦化処理を要することなく、平坦な層間絶縁膜を形成することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、構成が複雑化した近年の半導体集積回路では、その基板表面に多数の薄膜が形成される。典型的な例は、半導体基板上に多層配線が形成される場合である。このような場合には、１回に１種類の薄膜がシートから半導体ウエハに転写されるに過ぎない上述の先行技術では、多数回にわたって転写処理を行わなければならないから、生産工程が複雑になる。それに応じて、半導体装置の製造コストも高くなるという問題がある。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、少ない転写回数で複数の薄膜を基板に転写することができ、これによって工程が簡素化され、それに応じて薄膜形成処理のコストを低減することができる薄膜形成装置および薄膜形成方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板（２０）上に複数の薄膜を形成するための薄膜形成装置であって、上記基板上において同一層内に形成されるべき異種類の膜を含む複数の薄膜（４０，７１）を担持する転写部材（３０）と、この転写部材と基板とを密着させて上記転写部材に担持されている複数の薄膜を当該基板に一括転写する転写機構（６１〜６８）とを含むことを特徴とする薄膜形成装置である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
請求項２記載の発明は、上記転写部材が、上記基板上において同一層内に形成されるべき絶縁膜および金属配線膜を含む複数の薄膜を担持するものであることを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置である。
請求項３記載の発明は、上記転写部材が、上記基板上において異なる層に形成されるべき薄膜を含む複数の薄膜を担持するものであることを特徴とする請求項１または２記載の薄膜形成装置である。この場合、複数層に積層された薄膜が、一気に転写部材から基板へと転写されることになる。
請求項４記載の発明は、上記転写部材が、多層配線薄膜構造を形成する複数の薄膜を担持するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の薄膜形成装置である。
【０００７】
請求項５記載の発明は、基板（２０）上に複数の薄膜を形成するための薄膜形成方法であって、転写部材（３０）の表面に、上記基板上において同一層内に形成されるべき異種類の膜を含む複数の薄膜（４０，７１）を形成する工程と、上記複数の薄膜を形成した転写部材を基板に密着させて、当該基板に上記複数の薄膜を一括転写する工程とを含むことを特徴とする薄膜形成方法である。
請求項６記載の発明は、上記複数の薄膜が、上記基板上において同一層内に形成されるべき絶縁膜および金属配線膜を含むことを特徴とする請求項５記載の薄膜形成方法である。
請求項７記載の発明は、上記複数の薄膜が、上記基板上において異なる層に形成されるべき薄膜を含むことを特徴とする請求項５または６記載の薄膜形成方法である。この場合、複数層に積層された薄膜が、一気に転写部材から基板へと転写されることになる。
請求項８記載の発明は、上記複数の薄膜が、多層配線薄膜構造を形成するものであることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の薄膜形成方法である。
上記基板は、半導体ウエハであってもよいし、液晶表示パネル用ガラス基板であってもよいし、プラズマディスプレイパネル用ガラス基板であってもよいし、プリント基板であってもよい。また、チップサイズパッケージ（ＣＳＰ）型半導体装置において再配線のために用いられるインターポーザであってもよい。
【０００９】
この発明によれば、転写部材の表面に予め複数の薄膜が形成され、この複数の薄膜が一括して基板表面に転写される。これにより、転写処理回数を少なくすることができるので、生産性を向上することができるとともに、薄膜形成処理に要するコストを著しく低減することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る薄膜形成方法を説明するための図解的な断面図である。半導体ウエハ（以下単に「ウエハ」と言う。）２０と、ふっ素樹脂等からなる転写シート３０とが対向して配置される。転写シート３０は、ウエハ２０よりも若干大きな円形状に形成されていて、そのウエハ２０に対向すべき表面である担持面３０ａには、多層配線薄膜構造４０が担持されている。ウエハ２０は、その活性面２０ａを多層配線薄膜構造４０に対向させた状態で配置される。
【００１１】
多層配線薄膜構造４０は、複数の薄膜層４１，４２，４３を積層して構成されている。これらの薄膜層４１〜４３は、いずれもウエハ２０の活性面２０ａ上に積層して形成されるべき薄膜層であるが、ウエハ２０の活性面２０ａの近くに積層されるべき薄膜層が上方の薄膜層をなすように転写シート３０の担持面３０ａ上に積層されている。
転写シート３０の担持面３０ａ上において最上方に積層された薄膜層４１は、絶縁膜４１ａおよび金属配線膜４１ｂを同一層内に含んでいる。すなわち、金属配線膜４１ｂが絶縁膜４１ａに埋設されている。転写シート３０の担持面３０ａ上において最下方に積層されている薄膜層４３は、同一層内に絶縁膜４３ａおよび金属配線膜４３ｂを有している。薄膜層４１，４３の間に介挿されている薄膜層４２は、絶縁膜４２ａと、上下の金属配線膜４１ｂ，４３ｂを相互接続するための金属配線膜４２ｂとを同一層内に有している。
【００１２】
図１(a)の状態から、ウエハ２０と転写シート３０とを互いに近接させてウエハ２０と転写シート３０とを密着させると、図１(b)の状態になる。この状態から、転写シート３０のみを剥離すれば、図１(c)に示すように、多層配線薄膜構造４０がウエハ２０の活性面２０ａ上に転写されることになる。こうして、絶縁膜および金属配線膜からなる複数層の薄膜層４１〜４３が、一括して、ウエハ２０に転写される。これによって、各層の１種類の膜を順次ウエハ２０の表面に転写してウエハ２０上で多層配線薄膜構造４０を形成する場合に比較して、生産性を著しく向上することができる。また、プロセスが著しく簡素化されるので、それに応じて半導体装置の製造コストを低減することができる。
【００１３】
図２は、転写シート３０からウエハ２０に薄膜層４１〜４３を転写させるための転写処理装置の構成を示す図解図である。この転写処理装置は、活性面２０ａを下方に向けた状態でウエハ２０を吸着して保持する固定ステージ６１と、多層配線薄膜構造４０を上方に向けた状態で転写シート３０を吸着して保持する可動ステージ６２とを備えている。固定ステージ６１および可動ステージ６２は、静電チャック方式でウエハ２０および転写シート３０をそれぞれ吸着保持するものであってもよいし、バキュームチャック方式でウエハ２０および転写シート３０をそれぞれ吸着保持するものであってもよい。
【００１４】
固定ステージ６１および可動ステージ６２は、ウエハ２０および転写シート３０をそれぞれ吸着保持する保持面６１ａ，６２ａを上下に対向させた状態で設けられている。可動ステージ６２には、鉛直方向に沿って設けられたボールねじ６３に螺合するボールナット６４が結合されている。このボールナット６４は、リニアガイド６５，６６によって鉛直方向に案内されるブラケット６７に固定されている。ボールねじ６３にはモータ６８からの回転力が伝達されるようになっている。したがって、モータ６８を正転／逆転させることにより、ボールねじ６３が回転し、ボールナット６４に結合された可動ステージ６２が鉛直方向に沿って昇降する。これにより、可動ステージ６２を、固定ステージ６１に対して近接／離反させることができる。
【００１５】
そこで、ウエハ２０を固定ステージ６１に吸着保持させ、多層配線薄膜構造４０が担持面３０ａに形成された転写シート３０を可動ステージ６２に吸着保持させた状態で、可動ステージ６２を上昇させて、固定ステージ６１に接近させる。これにより、ウエハ２０と転写シート３０とを密着させて、図１(b)の状態とすることができる。
その後、モータ６８を逆転させて可動ステージ６２を固定ステージ６１から離反させることによって、多層配線薄膜構造４０を、転写シート３０からウエハ２０側に転写させることができる。
【００１６】
図３は、この発明の他の実施形態に係る薄膜形成方法を説明するための図解的な断面図である。この実施形態では、図３(a)に示すように、転写シート３０の担持面３０ａには、１層の薄膜層７１が形成されている。この薄膜層７１は、絶縁膜７１ａとこの絶縁膜７１ａに埋め込まれた金属配線膜７１ｂとを有する平坦な薄膜である。このような薄膜層７１が形成された転写シート３０とウエハ２０とを密着させて、図３(b)の状態に導いた後、転写シート３０のみを剥離すると、図３(c)に示すように、ウエハ２０に薄膜層７１が転写される。このようにして、１回の転写処理によって、ウエハ２０の表面に、絶縁膜７１ａと、この絶縁膜７１ａに埋設された金属配線膜７１ｂを形成することができる。
【００１７】
図４は、この発明のさらに他の実施形態を説明するための図であり、チップサイズパッケージ（ＣＳＰ）型半導体装置の図解的な断面図である。半導体チップ８１は、その活性面に配列された半田ボール等の外部接続端子８２を介してインターポーザ８３に接合されている。インターポーザ８３は、その一方表面８３ａに、複数層の薄膜からなる多層配線構造８４を有しており、その他方表面８３ｂに半田ボール等の外部接続端子８５を有している。
【００１８】
半導体チップ８１の下面に形成された外部接続端子８２は、たとえば、半導体チップ８１の周縁に沿って１列に配列されている。これに対して、インターポーザ８３の表面８３ｂに形成された外部接続端子８５は２次元配列されている。多層配線構造８４は、半導体チップ８１の外部接続端子８２をインターポーザ８３の外部接続端子８５へと再配線するための立体配線を内部に有している。
この発明の薄膜形成方法は、インターポーザ８３の一方表面８３ａに多層配線構造８４を形成するために適用することができる。すなわち、多層配線構造８４の全部または一部を予め転写シート上に形成し、この転写シートからインターポーザ８３の表面８３ａに当該多層配線構造の全部または一部を転写すればよい。
【００１９】
以上、この発明の３つの実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、上記の実施形態では、転写シートからウエハに転写される複数の薄膜として、絶縁膜および金属配線膜の組合わせを例にとったが、種類の異なる２種以上の絶縁膜（たとえば、窒化シリコン膜およびＳＯＧ膜）を転写シート上に積層形成し、この２種以上の絶縁膜を一括してウエハ２０に転写するようにしてもよい。
【００２０】
また、上記の実施形態では、基板として半導体ウエハを例にとったが、この発明は、液晶表示パネル用ガラス基板やプラズマディスプレイパネル用ガラス基板、プリント基板に代表される各種の被処理基板に対して複数の薄膜を形成する場合において好適に適用することができる。
また、上記実施形態の金属配線膜を構成する金属には、銅やアルミニウム、チタン、タングステン、またはそれらの混合物がある。
【００２１】
また、絶縁膜を構成するものとしては、有機絶縁膜、低誘電体層間絶縁膜、ＳＯＤ、ＳＯＧがある。
さらに、図２の転写処理装置では、固定ステージ６１にウエハ２０が保持され、可動ステージ６２に転写シート３０が保持されているが、固定ステージ６１に転写シート３０を保持するとともに、可動ステージ６２にウエハ２０を保持するようにしてもよい。
【００２２】
さらに、図２の転写処理装置では、可動ステージ６２の上方に固定ステージ６１を配置した構成となっているが、固定ステージを下方に配置し、その上方に可動ステージを配置してもよい。
また、ウエハ２０および転写シート３０をそれぞれ保持する２つのステージの両方が可動ステージとされ、これらを近接／離反させることによって、転写シート３０上の複数の薄膜をウエハ２０に転写するようにしてもよい。
【００２３】
さらには、ウエハ２０および転写シート３０をそれぞれ保持する２つのステージは上下に対向配置される必要はなく、たとえば、水平方向に対向配置されてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る薄膜形成方法を説明するための図解的な断面図である。
【図２】転写シートからウエハに薄膜層を転写させるための転写処理装置の構成を示す図解図である。
【図３】この発明の他の実施形態に係る薄膜形成方法を説明するための図解的な断面図である。
【図４】この発明のさらに他の実施形態を説明するための図であり、チップサイズパッケージ（ＣＳＰ）型半導体装置の図解的な断面図である。
【符号の説明】
２０      ウエハ
２０ａ    活性面
３０      転写シート
３０ａ    担持面
４０      多層配線薄膜構造
４１      薄膜層
４１ａ    絶縁膜
４１ｂ    金属配線膜
４２      薄膜層
４２ａ    絶縁膜
４２ｂ    金属配線膜
４３      薄膜層
４３ａ    絶縁膜
４３ｂ    金属配線膜
７１      薄膜層
７１ａ    絶縁膜
７１ｂ    金属配線膜
８１      半導体チップ
８２      外部接続端子
８３      インターポーザ
８４      多層配線構造
８５      外部接続端子
【図１】
0004043010.tif 000002
【図２】
0004043010.tif 000003
【図３】
0004043010.tif 000004
【図４】
0004043010.tif 000005