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Dokumentenidentifikation DE69832754T2 07.09.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0000878245
Titel Dünnschichtbildendes Verfahren und dünnschichtbildende Vorrichtung für dieses
Anmelder Catalysts & Chemicals Industries Co. Ltd., Kawasaki, Kanagawa, JP;
Nippon Telegraph and Telephone Corp., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Nakashima, Akira, Kitakyushu-shi, Fukuoka 808-0027, JP;
Tonai, Atsushi, Kitakyushu-shi, Fukuoka 808-0027, JP;
Machida, Katsuyuki, Kanagawa 243-0037, JP;
Kyuragi, Hakaru, Tokyo 195-0072, JP;
Imai, Kazuo, Kanagawa 243-0122, JP;
Muraguchi, Ryo, Kitakyushu-shi, Fukuoka 808-0027, JP;
Komatsu, Michio, Kitakyushu-shi, Fukuoka 808-0027, JP
Vertreter Hössle Kudlek & Partner, Patentanwälte, 70184 Stuttgart
DE-Aktenzeichen 69832754
Vertragsstaaten DE, FR, GB, NL
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 15.05.1998
EP-Aktenzeichen 983038522
EP-Offenlegungsdatum 18.11.1998
EP date of grant 14.12.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.09.2006
IPC-Hauptklasse B05D 1/28(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse H01L 21/768(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein dünnschichtbildendes Verfahren, bei dem eine Schicht in der Art einer Lagenisolierschicht auf einer hervorstehenden und eingesenkten Oberfläche eines Substrats in der Art eines Halbleiterwafers, beispielsweise eines Halbleitersubstrats einer mehrlagigen Verbindungsstruktur in der Art einer integrierten Schaltung (IC) oder einer hochintegrierten Schaltung (LSI) gebildet wird, wobei sie eingeebnet und verdünnt wird. Die Erfindung betrifft auch eine dünnschichtbildende Vorrichtung für das Verfahren. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Bilden der Dünnschicht.

Für das Bilden von Dünnschichten auf Substraten zur Herstellung von Halbleitersubstraten, wie IC und LSI, sind ein Sputterprozess, ein chemischer Dampfphasen-Epitaxieprozess, ein Beschichtungsprozess, ein Plattierungsprozess usw. bekannt. Falls ein geeigneter Prozess aus diesen Prozessen entsprechend dem vorgesehenen Zweck ausgewählt wird, können fast zufrieden stellende Substrate zum Herstellen elektronischer Teile erhalten werden.

Bei Halbleitersubstraten, wie einer integrierten Schaltung (IC) und einer hochintegrierten Schaltung (LSI), wurden jedoch in den letzten Jahren integrierte Schaltungen hoher Dichte verwirklicht. Daher ist die Mehrlagenverbindungstechnologie unabdingbar geworden. Zum Verwirklichen der mehrlagigen Verbindungsstruktur ist es erforderlich, Oberflächen zwischen Verdrahtungen gebildeter Lagenisolierfilme vollkommen einzuebnen.

Als typische Technologie für die Einebnung wurden bisher die folgenden Prozesse vorgeschlagen:

  • (1) SOG (Spin-on-Glass) oder PIQ (K. Sato u.a., "A Novel Planar Multilevel Interconnection Technology Utilizing Polyimide", IEEE Trans. Part Hybrid Package, PHP-9, 176 (1973)),
  • (2) ein Rückätzprozess (P. Elikins u.a., "A Planarization Process for Double Metal CMOS Using Spin-on Glass as A Sacrificial Layer", proceeding of 3rd International IEEE VMIC Conf., 100 (1986)),
  • (3) ein Abhebeprozess (K. Ehara u.a., "Planar Interconnection Technology for LSI Fabrication Utilizing Liftoff Process", J. Electrochem. Soc., Band 131, Nr. 2, 419 (1984)),
  • (4) ein Vorspannungs-Sputterprozess (C.Y. Ting u.a., "Study of Planarized Sputter-Deposited-SiO2", J. Vac. Sci. Technol. 15, 1105 (1978)), ein Vorspannungs-ECR-Prozess (K. Machida u.a., "SiO2 Planarization Technology with Biasing and Electron Cyclotron Resonance Plasma Deposition for Submicron Interconnections", J. Vac. Sci. Technol. B4, 818 (1986)) und
  • (5) ein Schleifprozess (W.J. Patrick u.a., "Application of Chemical Mechanical Polishing to the Fabrication of VLSI Circuit Interconnections", J. Electrochem. Soc., Band 138, Nr. 6, Juni, 1778 (1991)).

Mit Bezug auf den SOG-Prozess (1) sei bemerkt, dass ein SOG-Material, das ein eine Beschichtungsflüssigkeit enthaltendes Alkoxysilan, wie Si(OR)4, enthält, auf eine Oberfläche eines Halbleitersubstrats appliziert wird und dann durch Erwärmen gehärtet wird, um einen ebenen Film zu bilden. Beim SOG-Prozess wird die Beschichtungsflüssigkeit durch Schleuderbeschichten auf ein Substrat appliziert, so dass ein Problem in Bezug auf die Sicherheit oder Kontrolle der Beschichtungsflüssigkeit verbleibt. Weiterhin wurde in jüngster Zeit über das Verringern des Heißträgerwiderstands eines MOS-Transistors, das durch den Wassergehalt im SOG-Film hervorgerufen wird, berichtet, und die Kontrolle des Wassergehalts ist zu einem Problem geworden. Weil dieser Prozess die Fließfähigkeit einer Beschichtung verwendet, ist es weiterhin schwierig, einen vollkommen planaren Dünnfilm zu erhalten.

Der Rückätzprozess (2) wird am häufigsten verwendet. Bei diesem Prozess tritt jedoch das Problem des Auftretens von Staub auf, weil ein Resist und eine Isolierschicht gleichzeitig geätzt werden. Daher lässt sich der Staub bei diesem Prozess nicht leicht kontrollieren.

Beim Abhebeprozess (3) tritt das Problem einer Unmöglichkeit des Abhebens auf, weil ein verwendetes Schablonenmaterial in der Abhebestufe nicht vollständig aufgelöst wird. Wegen der ungenügenden Steuerbarkeit und Ausbeute wurde dieser Prozess noch nicht in der Praxis verwendet.

Beim Vorspannungs-Sputterprozess und beim Vorspannungs-ECR-Prozess (4) erfolgt die Schichtbildung durch Sputtern oder ein ECR-Plasma-CVD-Verfahren, und es wird abgesehen davon eine RF-Vorspannung angelegt, um ein Sputtern auf dem Substrat zu erzeugen, und der vorstehende Teil wird unter Verwendung der Winkelabhängigkeit des Sputterns geätzt, um eine Schicht zu bilden, wodurch eine Einebnung der Schicht verwirklicht wird. Die durch diese Prozesse erhaltenen Schichten weisen eine hohe Qualität auf, selbst wenn sie bei einer niedrigen Temperatur gebildet werden, und der Einebnungsprozess ist leicht und einfach. Bei diesen Prozessen ist der Durchsatz jedoch gering, und die Elemente können beschädigt werden.

Beim Schleifprozess (5) kann eine gute Ebenheit erhalten werden, es ist jedoch für das Schleifen bei einer niedrigen Temperatur eine Isolierschicht mit einer hohen Qualität erforderlich, weil eine Isolierschicht mit einer schlechten Qualität keine guten Schleifeigenschaften aufweisen kann und sich eine homogene Dünnschicht nur schwer erhalten lässt.

In JP-A-05337413 ist ein Verfahren zum Applizieren einer Beschichtungsflüssigkeit auf eine Substratoberfläche durch eine Rollenbeschichtungseinrichtung beschrieben. In JP-A-09029149 ist eine Beschichtungseinrichtung zum Bilden einer getrockneten Schicht auf einem Substrat offenbart. In JP-A-03096348 ist die Herstellung eines Schichtlaminats auf einem festen Substrat beschrieben.

Unter den gegebenen Umständen werden die Durchmesser von Halbleitersubstraten (Wafern) immer größer und nehmen beispielsweise von 20 cm auf 30 cm (von 8 Zoll auf 12 Zoll) zu. Falls die Prozesse (1) bis (5) jedoch auf die Halbleitersubstrate mit hohen Durchmessern angewendet werden, ist die Steuerbarkeit ungenügend, und es ist schwierig, die Ebenheit des Films und die Gleichmäßigkeit der Schichtdicke zu gewährleisten.

Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um diese mit dem Stand der Technik verbundenen Probleme, wie vorstehend erwähnt wurde, zu lösen, und eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum kontinuierlichen Bilden einer Dünnschicht bereitzustellen, wodurch die Bildung einer ebenen Dünnschicht auf einem Substrat in der Art eines Halbleiterwafers kontinuierlich, stabil und kostengünstig ausgeführt werden kann. Bei diesem Verfahren sind eine Qualitätsverringerung der Dünnschicht und eine Änderung seiner Eigenschaften im Laufe der Zeit, die durch das Anhaften von Verunreinigungen an der Dünnschicht oder eine Kontamination der Dünnschicht mit Verunreinigungen hervorgerufen werden, vermeidbar. Weiterhin ist dieses Verfahren auf ein großes Substrat anwendbar. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine dünnschichtbildende Vorrichtung für das Verfahren bereitzustellen.

Das dünnschichtbildende Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein dünnschichtbildendes Verfahren zum kontinuierlichen Bilden einer geebneten Dünnschicht auf einer hervorstehenden und eingesenkten Oberfläche eines Substrats, umfassend:

einen dünnschichtbildenden Transferschritt zum Applizieren einer dünnschichtbildenden Beschichtungsflüssigkeit auf eine kontinuierlich frei liegende Oberfläche einer Dünnschichttransferbasis, um kontinuierlich eine Transferdünnschicht auf der Dünnschichttransferbasisoberfläche zu bilden,

einen Erwärmungsschritt zum Erwärmen der Transferdünnschicht, die auf der Dünnschichttransferbasisoberfläche gebildet ist,

einen Substratzuführungsschritt zum kontinuierlichen Zuführen eines Substrats zu der Transferbasisoberfläche, auf der sich die Transferdünnschicht befindet, wobei das Substrat eine hervorstehende und eingesenkte Oberfläche besitzt, welche mit einer geebneten Dünnschicht auszustatten ist, und

einen Transferschritt zum Kontaktieren der Transferbasisoberfläche, auf der sich die Transferdünnschicht befindet, mit der Substratoberfläche, die mit der geebneten Dünnschicht auszustatten ist, um die auf der Transferbasisoberfläche gebildete Transferdünnschicht kontinuierlich auf die Substratoberfläche zu transferieren.

Die dünnschichtbildende Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine dünnschichtbildende Vorrichtung zum kontinuierlichen Bilden einer geebneten Dünnschicht auf einer hervorstehenden und eingesenkten Oberfläche eines Substrats mit einem Beschichtungsflüssigkeitszuführungs- bzw. -beschickungsmittel zum Zuführen einer dünnschichtbildenden Beschichtungsflüssigkeit auf eine Oberfläche einer Dünnschichttransferbasis, um eine Transferdünnschicht auf die Dünnschichttransferbasis zu applizieren,

einem Erwärmungsmittel zum Erwärmen der Transferdünnschicht, die auf der Dünnschichttransferbasisoberfläche gebildet ist, und

ein Substratförderungsmittel zum Fördern eines Substrats unter die Transferbasisoberfläche, auf der die Transferdünnschicht ist, wobei das Substrat eine hervorstehende und eingesenkte Oberfläche hat, wobei

ein Transfermittel so angeordnet ist, dass die Transferbasisoberfläche, auf der sich die Transferdünnschicht befindet, die hervorstehende und eingesenkte Oberfläche des Substrats, das durch das Substratförderungsmittel gefördert wird, kontaktiert, um die Transferdünnschicht von der Transferbasisoberfläche auf die Substratoberfläche zu transferieren.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die dünnschichtbildende Vorrichtung eine dünnschichtbildende Vorrichtung zum kontinuierlichen Bilden einer geebneten Dünnschicht auf einer Oberfläche eines Substrats mit:

einem Beschichtungsflüssigkeitszuführungsmittel zum Zuführen einer dünnschichtbildenden Beschichtungsflüssigkeit auf eine Oberfläche einer Transferrolle,

einem Transfermittel mit der Transferrolle, deren Oberfläche mit der Beschichtungsflüssigkeit der dünnschichtbildenden Vorrichtung beschichtet ist, die von dem Beschichtungsflüssigkeitszuführungsmittel zur Bildung einer Transferdünnschicht zugeführt wird, und

einem Substratförderungsmittel zum kontinuierlichen Befördern eines Substrats unter der Transferrolle, wobei die Oberfläche des Substrats mit einer Dünnschicht versehen ist,

wobei das Transfermittel so hergestellt ist, dass die Oberfläche der Transferrolle, auf der sich die Transferdünnschicht befindet, in Kontakt mit der Oberfläche des vom Substratförderungsmittel beförderten Substrats befindet, um die auf der Oberfläche der Transferrolle gebildete Transferdünnschicht auf die Substratoberfläche zu transferieren.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Vorrichtung ein Folienzuführungsmittel zum kontinuierlichen Zuführen einer Folie,

ein Beschichtungsflüssigkeitsapplikationsmittel zum Applizieren einer dünnschichtbildenden Beschichtungsflüssigkeit auf eine Oberfläche der zugeführten Folie, um eine Transferdünnschicht zu bilden,

ein Substratförderungsmittel zum kontinuierlichen Befördern eines Substrats unter der Folie, wobei die Oberfläche des Substrats mit einer Dünnschicht versehen ist,

ein Transfermittel mit einer Transferrolle zum Kontaktieren der Folienoberfläche, auf der sich die Transferdünnschicht befindet, mit der Substratoberfläche, die mit einer Dünnschicht zu versehen ist, um die an der Folienoberfläche gebildete Transferdünnschicht auf die Substratoberfläche zu transferieren, und

ein Folienwiedergewinnungsmittel zum Aufnehmen der Folie nach dem Transferieren.

Durch die vorstehend erwähnte Konstruktion wird die dünnschichtbildende Beschichtungsflüssigkeit auf die Oberfläche der Dünnschichttransferbasis in der Art einer Transferrolle oder einer Folie appliziert, um eine Transferdünnschicht zu bilden, und die Transferdünnschicht wird in engen Kontakt mit der Substratoberfläche gebracht, wodurch die Transferdünnschicht kontinuierlich auf die Substratoberfläche transferiert werden kann. Dementsprechend ist es möglich, einen homogenen, ebenen Dünnfilm kontinuierlich und stabil zu bilden, und es wird möglich, eine Dünnschicht zu bilden, ohne durch die Größe des Substrats beeinflusst zu werden. Weiterhin sind eine Qualitätsverringerung der Dünnschicht und Eigenschaftsänderungen davon im Laufe der Zeit, die durch das Anhaften von Verunreinigungen an der Dünnschicht oder eine Kontamination der Dünnschicht mit Verunreinigungen hervorgerufen werden, vermeidbar.

Es ist gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass ein Trennmittelapplikationsschritt, in dem ein Trennmittel, wie ein Kieselsol, durch die Verwendung eines Trennmittelapplikationsmittels auf die Oberfläche der Dünnschichttransferbasis in der Art einer Transferrolle oder einer Folie appliziert wird, im Interesse der Erhöhung der Transferwirkung vor dem Schritt des Bildens der Transferdünnschicht bereitgestellt wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die an der Oberfläche der Dünnschichttransferbasis in der Art einer Transferrolle oder einer Folie gebildete Transferdünnschicht vor dem Transferschritt erwärmt und vorzugsweise während des Transferschritts auf einer Temperatur von 80 bis 120 °C gehalten, um die Viskosität zu verringern und die Transferierung auszuführen. Weil die Schicht aufschmilzt und sich infolge der Wärme und Belastung, die im Transferschritt einwirken, ausbreitet, ist die hervorstehende und eingesenkte Oberfläche des Halbleitersubstrats stark geebnet. In diesem Fall ist nicht nur eine Erwärmung durch die Verwendung einer Erwärmungsrolle, sondern auch eine externe Erwärmung in der Art einer Warmlufterwärmung oder einer Infraroterwärmung verfügbar.

Die schichtbildende Vorrichtung kann so ausgebildet sein, dass die Dünnschichttransferbasis eine Transferrolle ist.

Die schichtbildende Vorrichtung kann so ausgebildet sein, dass die Dünnschichttransferbasis eine Folie ist.

Die schichtbildende Vorrichtung kann so ausgebildet sein, dass die Folie zumindest einen Abschnitt einer Transferrolle berührt.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

1 ist eine schematische Konstruktionsansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen dünnschichtbildenden Verfahrens und der erfindungsgemäßen dünnschichtbildenden Vorrichtung.

2 ist eine schematische Konstruktionsansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen dünnschichtbildenden Verfahrens und der erfindungsgemäßen dünnschichtbildenden Vorrichtung.

3 ist eine Schnittansicht eines Halbleitersubstrats, worauf eine als eine Isolierschicht dienende Dünnschicht durch das erfindungsgemäße dünnschichtbildende Verfahren gebildet ist.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die anliegende Zeichnung beschrieben.

1 ist eine schematische Konstruktionsansicht, die ein erfindungsgemäßes dünnschichtbildendes Verfahren und eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen dünnschichtbildenden Vorrichtung zeigt.

In 1 bezeichnet eine Bezugszahl 1 die ganze dünnschichtbildende Vorrichtung. Die dünnschichtbildende Vorrichtung 1 beinhaltet ein Transfermittel 4 mit einem Rollenpaar, d.h. einer Transferrolle 2 und einer Quetschrolle 3. Oberhalb eines Rollenspalts 5 zwischen den Rollen 2, 3 ist ein Beschichtungsflüssigkeitszuführmittel 6 in Form eines T-Stempels angeordnet. Im Beschichtungsflüssigkeitszuführmittel 6 ist eine dünnschichtbildende Beschichtungsflüssigkeit 7 enthalten, und eine konstante Menge der dünnschichtbildenden Beschichtungsflüssigkeit 7 wird auf eine Fläche der Transferrolle 2 fallengelassen und passiert den Rollenspalt 5 zwischen den Rollen 2, 3, wodurch eine Transferdünnschicht 8 mit einer konstanten Dicke auf einer Fläche 2A der Transferrolle 2 gebildet wird. Die Rollen 2, 3 sind so ausgelegt, dass sie jeweils mit einer konstanten Rate in die durch jeden Pfeil A in 1 angegebene Richtung gedreht werden.

Zum einfachen Bilden und Abschälen der Transferdünnschicht 8 wird die Oberfläche der Transferrolle 2 vorzugsweise aus Harzen, wie Acrylharzen, Polycarbonatharzen, Polyolefinharzen, Vinylharzen, Polyimidharzen und Fluorharzen, hergestellt. Beispielsweise ist eine Metallrolle, deren Oberfläche mit einem dieser Harze bedeckt ist, als die Transferrolle verwendbar. Wenngleich die Dicke der an der Oberfläche 2A der Transferrolle 2 gebildeten Transferdünnschicht 8 von der vorgesehenen Verwendung des Substrats abhängt, liegt sie unter Berücksichtigung der Transferwirkung wünschenswerterweise im Bereich von 0,3 bis 5 &mgr;m, und vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 2 &mgr;m.

Zum Verdampfen eines in der dünnschichtbildenden Beschichtungsflüssigkeit enthaltenen organischen Lösungsmittels, so dass die Erzeugung von Blasen im Transferschritt unterbunden wird, wird die auf der Oberfläche 2A der Transferrolle 2 gebildete Transferdünnschicht 8 durch die Transferrolle 2, die an sich als eine Erwärmungsrolle dient, auf eine Temperatur von 80 bis 120 °C erwärmt. Wenngleich die Transferdünnschicht 8 durch die Transferrolle 2 erwärmt werden kann, die als eine Erwärmungsrolle dient, wie in dieser Ausführungsform dargestellt ist, kann sie auch unter Verwendung eines geeigneten Verfahrens, wie Erwärmen durch Warmluft oder Infraroterwärmen, von außen erwärmt werden.

Unter dem Transfermittel 4 ist ein Förderungsmittel 16 mit einer Riemenförderungseinrichtung 16 oder dergleichen angeordnet, und ein Substrat 9 in der Art eines Halbleiterwafers wird in einem konstanten Intervall und mit einer konstanten Rate von der linken Seite zur rechten Seite aus 1 befördert. Das Förderungsmittel 16 ist so ausgelegt, dass die Förderungsrate entsprechend der Drehgeschwindigkeit der Transferrolle 2 eingestellt werden kann.

Wenn das von dem Förderungsmittel 16 gerade unter die Transferrolle 2 beförderte Substrat 9 durch einen Spalt B zwischen einer Unterkante 2B der Transferrolle 2 und einer oberen Fläche 16A des Förderungsmittels 16 hindurchtritt, wird das Substrat 9 durch die Transferrolle 2 nach unten gedrückt, und die an der Oberfläche 2A der Transferrolle 2 gebildete Transferdünnschicht 8 wird dadurch zu einer oberen Fläche 9A des Substrats 9 transferiert. Als ein Ergebnis wird eine geebnete Dünnschicht 9B an der oberen Fläche 9A des Substrats 9 gebildet, wie in 3 dargestellt ist. In 3 bezeichnet eine Bezugszahl 10 eine Elektrodenverdrahtung, beispielsweise aus Aluminium. Das Substrat 9, auf dem sich die Dünnschicht 9B befindet, wird dann von dem Förderungsmittel 16 in geeigneter Weise zum nächsten Schritt befördert. Wenngleich die Dicke der auf diese Weise transferierten Dünnschicht 9B von der vorgesehenen Verwendung des Substrats abhängt, wird sie durch geeignetes Auswählen der Dicke der Transferdünnschicht 8, der Presskraft und der Breite des Spalts B wünschenswerterweise auf 0,3 bis 5 &mgr;m und vorzugsweise auf 0,5 bis 2 &mgr;m eingestellt.

Der Spalt zwischen der Unterkante 2B der Transferrolle 2 des Transfermittels 4 und der oberen Fläche 16A des Förderungsmittels 16 kann fein eingestellt werden, so dass er zur Dicke des Substrats 9 passt. Beim Transferieren ist es im Interesse der Transferwirkung, wie später beschrieben wird, bevorzugt, dass die erwähnte Erwärmungstemperatur beibehalten wird und die Presszeit im Bereich von 5 bis 15 Minuten liegt.

An der Position 2C auf der Rückseite der Transferrolle 2 ist ein Abschälmittel 13 mit einem Schaber 11 und einem Aufnahmeschalenelement 12 angeordnet. Nachdem die Transferdünnschicht 8 auf die Oberfläche des Substrats 9 transferiert wurde, wird eine an der Oberfläche 2A der Transferrolle 2 verbleibende Transferdünnschicht 8' von der Oberfläche 2A abgeschält, auf das Aufnahmeschalenelement 12 fallengelassen und wiedergewonnen. Es ist erwünscht, ein Saugmittel zum Saugen und Entfernen der im Wiedergewinnungsschritt abgeschälten Dünnschicht bereitzustellen.

Bevor die dünnschichtbildende Beschichtungsflüssigkeit 7 durch das Beschichtungsflüssigkeitszuführmittel 6 auf die Oberfläche der Transferrolle 2 fallengelassen wird, um die Transferdünnschicht 8 zu bilden, kann ein Trennmittel, wie Kieselsol, wahlweise durch die Verwendung eines Trennmittelapplikationsmittels 14 mit einer Rollenbeschichtungseinrichtung 15 auf die Oberfläche der Transferrolle 2 aufgebracht werden, um das Transferieren zu beschleunigen, wie in 1 dargestellt ist.

Die dünnschichtbildende Beschichtungsflüssigkeit 7 für die Verwendung gemäß der Erfindung ist vorzugsweise eine quarzartige schichtbildende Beschichtungsflüssigkeit, die Polysilazan mit durch die folgende Formel [I] dargestellten sich wiederholenden Einheiten enthält:

wobei R1, R2 und R3 gleich oder verschieden sein können und jeweils ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe aus 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe oder eine Alkoxygruppe sind und n eine ganze Zahl von 1 oder größer ist.

Als Polysilazan ist anorganisches Polysilazan bevorzugt, wobei R1, R2 und R3 alle Wasserstoffatome sind. Das Polysilazan hat wünschenswerterweise ein mittleres Molekulargewicht von 500 bis 50000, vorzugsweise von 1000 bis 10000.

Die quarzartige schichtbildende Beschichtungsflüssigkeit für die Verwendung gemäß der Erfindung wird durch Lösen des Polysilazans mit sich wiederholenden Einheiten, die durch Formel [I] dargestellt sind, in einem organischen Lösungsmittel erhalten. Beispiele der organischen Lösungsmittel umfassen aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Toluol und Xylol, und halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Chloroform. In der quarzartigen schichtbildenden Beschichtungsflüssigkeit ist das Polysilazan mit sich wiederholenden Einheiten, wie durch Formel [I] dargestellt sind, in Bezug auf die Konzentration des festen Inhalts wünschenswerterweise in einem Anteil von 5 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 30 Gew.-%, enthalten.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Transferdünnschicht 8 zum Einebnen der Schicht unter Verwendung von Aufschmelzeigenschaften, die durch die Viskositätsverringerung der das Polysilazan enthaltenden Transferdünnschicht 8 gegeben sind, auf eine Temperatur von 80 bis 120 °C erwärmt, um ihre Viskosität zu verringern, und sie wird im Transferschritt transferiert. Falls die Transferdünnschicht 8 auf diese Weise auf das Halbleitersubstrat 9 transferiert wird, wird der Film aufgeschmolzen und breitet sich infolge der Wärme und der Belastung, die während des Transferierens einwirken, aus, wodurch die hervorstehende und eingesenkte Oberfläche des Halbleitersubstrats in hohem Maße geebnet wird.

2 ist eine schematische Konstruktionsansicht, in der eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen dünnschichtbildenden Verfahrens und der erfindungsgemäßen dünnschichtbildenden Vorrichtung dargestellt ist.

In 2 bezeichnet eine Bezugszahl 20 die gesamte dünnschichtbildende Vorrichtung. Die dünnschichtbildende Vorrichtung 20 beinhaltet eine Zuführrolle 22, die ein Folienzuführungsmittel zum bei einer konstanten Rate erfolgenden kontinuierlichen Zuführen einer kontinuierlichen Folie 21 aus einem Kunstharz, die in Form einer Rolle gewickelt ist, ist. Diese Vorrichtung ist so hergestellt, dass ein Trennmittel, wie ein Kieselsol, auf eine Oberfläche 21A der von der Zuführungsrolle 22 zugeführten Folie durch ein Trennmittelapplikationsmittel 25, welches eine Rollenbeschichtungseinrichtung 23 und eine Führungsrolle 24 aufweist, appliziert wird. Der Schritt des Applizierens des Trennmittels durch das Trennmittelapplikationsmittel 25 kann in geeigneter Weise weggelassen werden, falls eine Schicht mit einer guten Ablösbarkeit, wie eine Schicht aus Teflonharz, das ein polyfluorethylenartiges Harz ist, für die Kunstharzfolie 21 verwendet wird.

Als die Kunstharzfolie 21 ist nicht nur eine Teflonharzschicht sondern auch eine Schicht aus Polyimid oder PET einsetzbar. Die Dicke der Folie 21 beträgt im Interesse der Herstellbarkeit vorzugsweise 50 bis 500 &mgr;m.

Die Oberfläche 21B der Folie 21, die mit dem Trennmittel beschichtet wurde, wird dann durch ein Beschichtungsflüssigkeitsapplikationsmittel 26 mit einer schichtbildenden Beschichtungsflüssigkeit 27 beschichtet, um eine Transferdünnschicht 28 mit einer gegebenen Dicke zu bilden.

Das Beschichtungsflüssigkeitsapplikationsmittel 26 weist eine Rollenbeschichtungseinrichtung 29 und eine Erwärmungsrolle 30 auf. Um ein in der dünnschichtbildenden Beschichtungsflüssigkeit enthaltenes organisches Lösungsmittel zu verdampfen, so dass die Erzeugung von Blasen im Transferschritt unterbunden wird, wird die Transferdünnschicht 28 durch die Erwärmungsrolle 30 auf eine Temperatur von 80 bis 120 °C erwärmt. Wenngleich die Transferdünnschicht 28 durch die Erwärmungsrolle 30, wie in dieser Ausführungsform dargestellt, erwärmt werden kann, kann sie auch unter Verwendung eines geeigneten Verfahrens, wie Infraroterwärmen, von außen erwärmt werden.

Die Folie 21 mit der durch das Beschichtungsflüssigkeitsapplikationsmittel 26 gebildeten Transferdünnschicht 28 wird dann einer Transferrolle 32 zugeführt, die in einem Transfermittel 31 angeordnet ist, das durch differenzielles Abpumpen auf einem gegebenen Vakuumgrad gehalten wird.

Die dünnschichtbildende Vorrichtung 20 weist ein Förderungsmittel 33 mit einer Riemenförderungseinrichtung oder dergleichen auf, und ein Substrat 9 in der Art eines Halbleiterwafers wird mit einem konstanten Intervall und einer konstanten Rate von der linken zur rechten Seite in 2 durch das Transfermittel 31 befördert. Das Förderungsmittel 33 ist so ausgelegt, dass die Beförderungsrate entsprechend der Zuführungsrate der Zuführungsrolle 22 eingestellt werden kann.

Wenn das bis gerade unter die Transferrolle 32, die im Transfermittel 31 angeordnet ist, beförderte Substrat 9 durch einen Spalt C zwischen einer Unterkante 32B der Transferrolle 32 und einer oberen Fläche 33A des Förderungsmittels 33 hindurchtritt, wird das Substrat 9 durch die Transferrolle 32 nach unten gedrückt, und die an der Oberfläche 21B der Folie 21 gebildete Transferdünnschicht 28 wird dadurch auf eine obere Fläche 9A des Substrats 9 transferiert. Als ein Ergebnis wird eine geebnete Dünnschicht 9B an der oberen Fläche 9A des Substrats 9 gebildet, wie in 3 dargestellt ist. Das Substrat 9 mit der sich darauf befindenden Dünnschicht 9B wird dann durch das Förderungsmittel 33 in geeigneter Weise zum nächsten Schritt befördert.

Auch in diesem Fall kann der Spalt zwischen der Unterkante 32B der Transferrolle 32 des Transfermittels 31 und der oberen Fläche 33A des Förderungsmittels 33 fein eingestellt werden, um zur Dicke des Substrats 9 zu passen. Beim Transferieren ist es im Interesse der Transferwirkung bevorzugt, dass die erwähnte Erwärmungstemperatur beibehalten wird und die Presszeit im Bereich von 5 bis 15 Minuten liegt, wie vorstehend beschrieben wurde.

Die Folie 21, die durch das Transfermittel 31 hindurchgeführt worden ist, wird von einer Aufnahmerolle 34 eines Schichtwiedergewinnungsmittels aufgenommen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch die vorstehend erwähnte Konstruktion die dünnschichtbildende Beschichtungsflüssigkeit auf die Oberfläche der Dünnschichttransferbasis in der Art einer Transferrolle oder einer Folie appliziert, um eine Transferdünnschicht zu bilden, und die Transferdünnschicht wird eng in Kontakt mit der Oberfläche des Substrats gebracht, wodurch die Transferdünnschicht kontinuierlich auf die Substratoberfläche transferiert werden kann. Daher ist die Erfindung ausgezeichnet und weist die folgenden bemerkenswerten Funktionen und Wirkungen auf.

  • (1) Der transferdünnschichtbildende Schritt und der Transferschritt können kontinuierlich ausgeführt werden, so dass das Haften von Verunreinigungen an der Dünnschicht oder eine Kontamination der Dünnschicht mit Verunreinigungen unterbunden werden kann und daher eine Verringerung der Qualität der Dünnschicht und eine Änderung ihrer Eigenschaften mit der Zeit vermieden werden.
  • (2) Eine homogene ebene Dünnschicht wird kontinuierlich und stabil gebildet, und es kann daher eine Kostenverringerung erreicht werden.
  • (3) Eine Dünnschicht kann gebildet werden, ohne durch die Größe des Substrats beeinflusst zu werden, und die Erfindung kann auf die neueren Halbleiterwafer hoher Größen angewendet werden.
  • (4) Eine Schicht in der Art einer Lagenisolationsschicht kann auf einer hervorstehenden und eingesenkten Oberfläche eines Halbleitersubstrats mit einer mehrschichtigen Verbindungsstruktur kontinuierlich gebildet werden, während sie eingeebnet und verdünnt wird.
  • (5) Die Erfindung ist in weitem Sinne nicht nur auf Halbleitersubstrate, sondern auch auf Substrate anwendbar, die sich auf elektronische Teile beziehen, wie jene zum Montieren von Teilen und jene von Flüssigkristallteilen (beispielsweise eines Flüssigkristallpanels).

Bestimmte Ausführungsformen der Erfindung wurden nur als Beispiel mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.


Anspruch[de]
  1. Ein dünnschichtbildendes Verfahren zum kontinuierlichen Bilden einer geebneten dünnen Schicht (8, 28) auf einer hervorstehenden und gedrückten Oberfläche eines Substrat (9), umfassend:

    einen dünnschichtbildenden Transferschritt zum Applizieren einer dünnschichtbildenden Beschichtungsflüssigkeit (7, 27) auf eine kontinuierlich frei liegende Oberfläche (2A, 21A) einer Dünnschichttransferbasis (2, 21), um kontinuierlich eine Transferdünnschicht (8, 28) auf der Dünnschichttransferbasisoberfläche (2A, 21A) zu bilden,

    einen Erwärmungsschritt zum Erwärmen der Transferdünnschicht (8, 28), die auf der Dünnschichttransferbasisoberfläche (2A, 21A) gebildet ist,

    einen Substratzuführungsschritt zum kontinuierlichen Zuführen bzw. Beschicken eines Substrats (9) an die Transferbasisoberfläche (2A, 21A), auf der die Transferdünnschicht (8, 28) ist, wobei das Substrat (9) eine hervorstehende und gedrückte Oberfläche (9A) besitzt, welche mit einer geebneten Dünnschicht (8, 28) auszustatten ist, und

    einen Transferschritt zum Kontaktieren der Transferbasisoberfläche (2A, 21A), auf der die Transferdünnschicht (8, 28) ist, mit der Substratoberfläche (9A), die mit der geebneten Dünnschicht (8, 28) auszustatten ist, um kontinuierlich die auf der Transferbasisoberfläche (2A, 21A) gebildete Transferdünnschicht (8, 28) kontinuierlich auf die Substratoberfläche (9A) zu transferieren.
  2. Dünnschichtbildendes Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, nach dem Transferschritt, einen Schritt zum Abschälen der Transferdünnschicht (8'), die auf der Transferbasisoberfläche (2A) verblieben ist, von dieser Oberfläche.
  3. Dünnschichtbildendes Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die kontinuierlich frei liegende Oberfläche der Dünnschichttransferbasis (2A) eine Oberfläche einer Transferrolle (2A) ist.
  4. Dünnschichtbildendes Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die kontinuierlich frei liegende Oberfläche der Dünnschichttransferbasis (21A) eine Oberfläche eines kontinuierlich zugeführten Blattfilms (21) ist.
  5. Dünnschichtbildendes Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend, vor dem dünnschichtbildenden Transferschritt einen Trennmittelapplikationsschritt zum Applizieren eines Trennmittels auf die Dünnschichttransferbasis (2A, 21A).
  6. Dünnschichtbildendes Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Erwärmen bei einer Temperatur von 80 bis 120 °C durchgeführt wird.
  7. Dünnschichtbildendes Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die dünnschichtbildende Beschichtungsflüssigkeit (7, 27) eine quarzähnliche Beschichtungsflüssigkeit ist.
  8. Dünnschichtbildendes Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Substrat (9A) mit der hervorstehenden bzw. erhabenen und gedrückten Oberfläche ein Substrat für einen Halbleiterwafer oder ein Flüssigkristallpaneel ist.
  9. Dünnschichtbildende Vorrichtung (1, 20) zum kontinuierlichen Bilden einer geebneten Dünnschicht (8, 28) auf einer hervorstehenden und gedrückten Oberfläche (9A) eines Substrats (9), mit:

    einem Beschichtungsflüssigkeitszuführungs- bzw. -beschickungsmittel (6, 26) zum Zuführen einer dünnschichtbildenden Beschichtungsflüssigkeit (7, 27) auf eine Oberfläche (2A, 21A) einer Dünnschichttransferbasis (2, 21), um eine Transferdünnschicht (8, 28) auf die Dünnschichttransferbasis (2, 21) zu applizieren,

    einem Erwärmungsmittel zum Erwärmen der Transferdünnschicht (8, 28), die auf der Dünnschichttransferbasisoberfläche gebildet ist (2A, 21A), und

    ein Substratförderungsmittel (16, 33) zum Fördern eines Substrats (9) unter die Transferbasisoberfläche (2A, 21A) auf der die Transferdünnschicht (8, 28) ist, wobei das Substrat (9) eine hervorstehende und gedrückte Oberfläche (9A) hat, wobei

    ein Transfermittel (2, 32) so angeordnet ist, dass die Transferbasisoberfläche (2A, 21A), auf der die Transferdünnschicht (8, 28) ist, die hervorstehende und gedrückte Oberfläche (9A) des Substrats (9), das durch das Substratförderungsmittel (16, 33) gefördert wird, kontaktiert, um die Transferdünnschicht (8, 28) von der Transferbasisoberfläche (2A, 21A) auf die Substratoberfläche (9A) zu transferieren.
  10. Dünnschichtbildende Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Dünnschichttransferbasis eine Transferrolle (2) ist.
  11. Dünnschichtbildende Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Erwärmungsmittel eine Erwärmungsrolle (2) ist, die auch als Transferrolle fungiert.
  12. Dünnschichtbildende Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, ferner aufweisend ein Schälmittel (12) zum Abschälen der Transferdünnschicht (8'), die auf der Transferrollenoberfläche (2A) verblieben ist, von dieser Oberfläche nachdem die Transferdünnschicht (8') auf die Substratoberfläche (9A) transferiert wurde.
  13. Dünnschichtbildende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, ferner umfassend ein Trennmittelapplikationsmittel (14) zum Applizieren eines Trennmittels auf die Transferrollenoberfläche (2A) vor Beschicken bzw. Zuführen der Beschichtungsflüssigkeit (7).
  14. Dünnschichtbildende Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Dünnschichttransferbasis ein Blattfilm (21) ist.
  15. Dünnschichtbildende Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei das Erwärmungsmittel eine Erwärmungsrolle (30) ist.
  16. Dünnschichtbildende Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, ferner umfassend eine Transferrolle (32) zum Kontaktieren der Blattfilmoberfläche (21B), welche die Transferdünnschicht (28) darauf hat, mit der Substratoberfläche (9A), um die Transferdünnschicht (28) von der Blattfilmoberfläche (21B) auf die Substratoberfläche (9A) zu transferieren.
  17. Dünnschichtbildende Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Transferrolle (32) eine Erwärmungsrolle ist.
  18. Dünnschichtbildende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, ferner umfassend:

    ein Blattzuführungsmittel (22) zum kontinuierlichen Zuführen des Blattfilms (21), und

    ein Blattwiedergewinnungsmittel (34) zum Abnehmen des Blattfilms (21) nach Transferieren der Transferdünnschicht (28).
  19. Dünnschichtbildende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, ferner umfassend ein Trennmittelapplikationsmittel (25) zum Applizieren eines Trennmittels auf die Blattfilmoberfläche (21A) vor Beschicken bzw. Zuführen der Beschichtungsflüssigkeit (27).
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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