膜形成方法および膜形成装置
【課題】担持体上に形成したポリシラザン膜を転写することにより、基板表面に良好な膜を形成することのできる技術を提供する。
【解決手段】ポリシラザン材料を含む塗布液が表面に塗布されてなる薄膜Ｒを担持するシートフィルムＦを処理チャンバ１内に収容し、処理チャンバ１内を排気する。加熱ヒータ５４１によってシートフィルムＦを所定温度に加熱しつつ、処理チャンバ１内に酸素を含む硬化促進ガスを導入して薄膜Ｒの粘度を増大させる。その後、ガスの供給を停止するとともに処理チャンバ１内を再び排気することで硬化促進ガスを除去し、硬化の進行を抑制する。この状態で、シートフィルムＦ上の薄膜Ｒと基板Ｗとを密着させ加圧することで、薄膜Ｒを基板Ｗに転写する。
【解決手段】ポリシラザン材料を含む塗布液が表面に塗布されてなる薄膜Ｒを担持するシートフィルムＦを処理チャンバ１内に収容し、処理チャンバ１内を排気する。加熱ヒータ５４１によってシートフィルムＦを所定温度に加熱しつつ、処理チャンバ１内に酸素を含む硬化促進ガスを導入して薄膜Ｒの粘度を増大させる。その後、ガスの供給を停止するとともに処理チャンバ１内を再び排気することで硬化促進ガスを除去し、硬化の進行を抑制する。この状態で、シートフィルムＦ上の薄膜Ｒと基板Ｗとを密着させ加圧することで、薄膜Ｒを基板Ｗに転写する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板の表面にポリシラザン膜を形成する膜形成方法および膜形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばシリコン半導体基板のような基板の表面に良質の保護膜を形成する技術として、基板表面にポリシラザン膜を形成し、これを例えば加熱することによりシリコン酸化膜に変化させる技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載の技術では、過水素化シラザン重合体溶液を半導体基板の表面に塗布して溶媒を揮発させることでポリシラザン膜を形成し、不純物除去後にアニール処理を行うことでポリシラザン膜をシリコン酸化膜に変化させている。
【０００３】
また、基板の表面に薄膜を形成する他の技術として、例えば樹脂製のシートフィルムからなる担持体の表面に薄膜を形成し、これを基板に密着させて加圧することで薄膜を基板に転写した後、基板に薄膜が転写されてなる積層体から担持体だけを剥離させる技術がある。例えば、特許文献２に記載の技術では、シートフィルム上に薄膜材料を塗布して乾燥させることによって薄膜を形成し、これを基板表面に押圧することで、基板に薄膜を転写している。
【０００４】
このような膜転写技術は、例えば特許文献３に記載されているように、半導体基板表面に設けた溝（トレンチ）を保護膜で覆うことによってエアギャップを形成する場合にも適用可能である。このような膜転写技術に用いる材料として、上記したポリシラザン膜を採用することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１７１２３１号公報（例えば、段落００２９）
【特許文献２】特開２０１０−０５０１８３号公報（例えば、図２）
【特許文献３】特開２００９−１３５１７２号公報（例えば、図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ポリシラザン膜は材料自身が常温付近で高い流動性を有しているため、溝を設けた基板に膜を押圧した際に膜材料が溝の内部まで浸入し、溝が埋まってしまうことがあった。また、特許文献１等に記載されたポリシラザン膜を使用する技術では、加熱処理することで膜をシリコン酸化膜に変化させ硬化させることが用いられているが、このように硬化した後では該膜を基板に転写することが困難である。また、膜の担持体として例えば樹脂製のシートフィルムを用いる場合には加熱処理の条件が限定されてしまう。
【０００７】
このように、担持体上に形成したポリシラザン膜を基板表面に転写することで良質の膜を形成することができる可能性があるものの、具体的にそれを可能とする技術についてはこれまで確立されるに至っていなかった。
【０００８】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板の表面にポリシラザン膜を形成する技術において、担持体上に形成したポリシラザン膜を転写することにより、基板表面に良好な膜を形成することのできる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明にかかる膜形成方法は、上記目的を達成するため、ポリシラザンまたはその原料物質を含む塗布液が膜状に塗布されたシート状の担持体を、酸素および水蒸気の少なくとも一方を含む硬化促進ガス雰囲気中で加熱して、前記塗布液の膜表面における硬化を促進させる硬化促進工程と、前記膜の周囲雰囲気から前記硬化促進ガスを除去する、または前記膜の温度を低下させることによって、前記膜表面の硬化を抑制する硬化抑制工程と、前記硬化抑制工程後に、前記膜の表面を基板の表面に密着させて前記膜を前記基板に転写する転写工程とを備えることを特徴としている。
【００１０】
このように構成された発明では、担持体に塗布されたポリシラザンまたはその原料物質を含む塗布液の膜に対して、硬化促進ガス雰囲気中で加熱することにより一時的に硬化、特に硬化促進ガスに触れる膜の表面の硬化が促進され、その後で硬化促進が停止される。そして、こうして膜の粘度がある程度増大された状態で、かつ粘度の増大の進行が抑制された状態で膜が基板に転写される。
【００１１】
塗布液が塗布されたままの状態では膜表面の粘度が非常に低いため、例えばトレンチが形成された基板に対してはトレンチの内部にまで膜材料が浸入してしまい、エアギャップを維持した状態で膜を転写することが困難である。一方、硬化が進んだ膜では基板への転写性が悪く、また担持体からの剥離性も悪いため、基板上に良質の膜を形成することが難しい。
【００１２】
これに対して、本発明では、膜の硬化を一時的に促進させた後、膜の硬化を抑制した状態で転写を行う。このため、転写時の膜表面の粘度を適度に、かつ制御性よく維持して転写を行うことができ、基板表面に良好な膜を形成することができる。例えばトレンチが形成された基板に対しては、膜表面の粘度を適度に増大させた状態で密着させることにより、エアギャップを維持した状態で膜を基板に転写することができる。
【００１３】
より具体的な態様としては、例えば、硬化促進工程では、塗布液を塗布された担持体をチャンバに収容して該チャンバ内を減圧した後、チャンバ内に硬化促進ガスを導入する一方、硬化抑制工程では、チャンバ内を再び減圧して硬化促進ガスを排気するようにしてもよい。担持体を収容したチャンバ内に硬化促進ガスを導入することで膜の硬化を促進することができる一方、該ガスをチャンバから排気することで、硬化を抑制することができる。これにより、転写前の膜表面を転写に好適な粘度として転写を行うことができる。また、膜の周囲雰囲気を管理することで、膜に不純物やゴミが付着するのを防止することができる。
【００１４】
ここで、例えば、硬化促進工程では、硬化促進ガスの組成および圧力の少なくとも一方を調整することで膜の硬化を制御するようにしてもよい。これらはいずれもポリシラザン膜の硬化の進行度合いに影響するパラメータであり、かつその制御が比較的容易なものである。これらを制御することにより、転写時の膜表面の粘度を適度に調整して、良好な膜を基板に転写することが可能となる。
【００１５】
また、例えば、硬化促進工程では、担持体の加熱温度を１８０℃以下とすることができる。硬化促進ガス雰囲気下であれば、この程度の温度でもポリシラザンの硬化が進行することが確認されている。また、このような比較的低温での加熱に留めることにより、担持体として例えば樹脂製のシートフィルムを使用することが可能となる。このため、膜形成のコストおよび作業性を向上させることができる。
【００１６】
また、例えば、膜の硬化促進を開始してから膜の表面を基板の表面に密着させるまでの間、担持体に一定の張力を付与するようにしてもよい。こうすることで、担持体上に形成され基板に転写される膜に生じるシワや損傷を防止することができる。このことは、特に前記したようにシートフィルム状の担持体を用いる場合に有効である。
【００１７】
また、例えば、転写工程では、基板の下面を膜の表面に密着させて転写するようにしてもよい。例えばトレンチを形成された基板に膜を転写する場合、トレンチを上向きにした基板を上から覆うように膜を転写すると、膜は完全に硬化しているわけではないので、重力により垂れ下がってトレンチを埋めてしまい、エアギャップが塞がれたり断面積が小さくなってしまうことがある。基板の表面を下向きにすることで、このような問題が防止される。
【００１８】
また、例えば、担持体への塗布液の塗布と、硬化促進工程とを同一のチャンバ内で行うようにしてもよい。こうすることで、塗布液の塗布から表面の硬化までを雰囲気管理下で行うことができるので、基板に転写される膜の品質を良好に維持することができる。さらに転写工程までを同一チャンバ内で行うようにすれば、その効果はさらに大きくなる。
【００１９】
この発明にかかる膜形成装置は、上記目的を達成するため、ポリシラザンまたはその原料物質を含む塗布液が膜状に塗布されたシート状の担持体を、前記塗布液が塗布された面を上向きに略水平状態に保持する担持体保持手段と、前記担持体保持手段に保持された前記担持体を加熱するとともに、該担持体表面に塗布された前記塗布液の膜に対して、酸素および水蒸気の少なくとも一方を含む硬化促進ガスを供給して、前記塗布液の膜表面における硬化を促進させる硬化促進手段と、前記担持体表面の前記膜に基板を密着させて、前記膜を前記基板に転写する転写手段と、前記硬化促進手段により前記担持体の加熱および前記膜への前記硬化促進ガスの供給を行わせた後、該加熱および前記硬化促進ガスの供給の少なくとも一方を停止させ、その後に、前記転写手段により前記膜を前記基板に転写させる制御手段とを備えることを特徴としている。
【００２０】
このように構成された発明では、担持体に塗布されたポリシラザンまたはその原料物質を含む塗布液の膜に対して、硬化促進ガス雰囲気中での加熱により一時的に硬化促進が行われる。そして、こうして膜の粘度がある程度増大された状態で、かつ粘度の増大の進行が抑制された状態で膜が基板に転写される。このため、転写時の膜表面の粘度を適度に、かつ制御性よく維持して転写を行うことができ、基板表面に良好な膜を形成することができる。例えばトレンチが形成された基板に対しては、膜表面の粘度を適度に増大させた状態で密着させることにより、エアギャップを維持した状態で膜を基板に転写することができる。
【００２１】
ここで、制御手段は、例えば、硬化促進ガスの組成および圧力の少なくとも一方を調整することで膜の硬化を制御するようにしてもよい。これらはいずれもポリシラザン膜の硬化の進行度合いに影響するパラメータであり、その制御が比較的容易である。これらを制御することにより、転写時の膜表面の粘度を適度に調整して、良好な膜を基板に転写することができる。
【００２２】
また、この発明にかかる膜形成装置の他の態様は、上記目的を達成するため、ポリシラザンまたはその原料物質を含む塗布液が膜状に塗布されたシート状の担持体を、前記塗布液が塗布された面を上向きに略水平状態に保持する担持体保持手段と、前記担持体保持手段に保持された前記担持体を加熱するとともに、該担持体表面に塗布された前記塗布液の膜に対して、酸素および水蒸気の少なくとも一方を含む硬化促進ガスを供給して、前記塗布液の膜表面における硬化を促進させる硬化促進手段と、前記硬化促進手段からの前記硬化促進ガスの供給停止後、前記膜表面の周囲雰囲気から前記硬化促進ガスを除去する除去手段と、前記担持体表面の前記膜に基板を密着させて、前記膜を前記基板に転写する転写手段とを備えることを特徴としている。
【００２３】
このように構成された発明では、塗布液の膜が形成された基板が硬化促進ガス雰囲気下で加熱されることにより、特に硬化促進ガスに触れる膜表面の硬化が一時的に促進される。そして、硬化促進ガスの除去によってさらなる膜の硬化が抑制されるので、膜表面が適度な粘度を維持した状態で膜と基板とを密着させることができる。このため、転写時の膜表面の粘度を適度に、かつ制御性よく維持して転写を行うことができ、基板表面に良好な膜を形成することができる。
【００２４】
この場合において、例えば、担持体保持手段に保持された担持体および基板を収容する処理空間を有するチャンバを備え、硬化促進手段は処理空間内に硬化促進ガスを供給する一方、除去手段は処理空間から硬化促進ガスを排気するように構成することができる。チャンバの処理空間に硬化促進ガスを供給して膜の硬化を促進することができる一方、処理空間から硬化促進ガスを排気して硬化の進行を抑制することができる。このように、硬化促進手段と除去手段とがチャンバ内の雰囲気制御を行うことによって、膜の硬化の進行度合いを適正に制御することが可能である。
【００２５】
さらに、例えば、転写手段は、処理空間内で膜を基板に転写するようにしてもよい。こうすることで、膜が基板に転写されるまでの雰囲気制御が容易となり、不純物やゴミの混入のない良質の膜を基板に形成することが可能となる。
【００２６】
本発明にかかる膜形成装置において、硬化促進手段は、例えば、加熱された硬化促進ガスを膜に供給するようにしてもよい。このようにすると、硬化促進ガスを供給することで同時に加熱も行われるので、別途担持体を加熱するための構成を必要としない。また、加熱温度の制御もしやすくなる。
【００２７】
あるいは、硬化促進手段は、例えば、担持体を加熱するためのランプを備えるようにしてもよい。ランプ加熱によってポリシラザンの硬化を促進することが可能であり、また熱源としてのランプはチャンバに組み込むことが容易であるので、比較的簡単な装置構成で上記作用効果を得ることが可能である。
【００２８】
また、担持体保持手段は、膜の硬化促進を開始してから膜の表面を基板の表面に密着させるまでの間、担持体に一定の張力を付与した状態で保持するようにしてもよい。こうすることにより、粘度の増大する膜にシワが寄ったりクラックが生じるのを未然に防止することができる。その結果、担持体として柔軟なシート材、例えば樹脂性シートフィルムを使用することが可能となり、基板への膜の転写後の剥離作業の利便性を大きく向上させることができる。
【００２９】
また、この発明においては、例えば、膜を上向きにして担持体を保持し、基板の下面を膜の表面（すなわち上面）に密着させるようにして転写を行ってもよい。転写は膜が完全に硬化しない状態で行う必要がある一方、このような流動性を維持した膜は、例えばトレンチが形成された基板に密着されたときにトレンチを埋めてしまうおそれがある。特に、基板を下に、膜を上にして転写を行った場合には、転写された膜が重力により垂れ下がって基板のトレンチを埋めてしまう可能性が高い。一方、基板の下面に膜を転写すれば、重力による垂れ下がりが生じないためトレンチが埋まることが比較的容易に回避可能であり、これにより良質なエアギャップを形成することが可能となる。
【発明の効果】
【００３０】
この発明によれば、担持体表面にポリシラザン膜の材料を含む塗布液を塗布し、硬化促進ガス雰囲気中で加熱することで膜表面の粘度を調整し、硬化の促進を停止させてから基板への転写を行うので、基板表面に良好なポリシラザン膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明にかかる半導体装置の製造方法の概要を示すフローチャートである。
【図２】リング体の構造を示す分解組立斜視図である。
【図３】本発明の実施に好適な塗布装置の構成例を示す図である。
【図４】本発明の実施に好適な転写装置の構成例を示す図である。
【図５】転写装置における動作を示すフローチャートである。
【図６】転写装置の動作を模式的に示す第１の図である。
【図７】転写装置の動作を模式的に示す第２の図である。
【図８】塗布および硬化促進処理を連続的に行う処理装置の構成例である。
【図９】図８の処理装置の動作を示すフローチャートである。
【図１０】硬化促進処理を実行する他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１はこの発明にかかる半導体装置の製造方法の概要を示すフローチャートである。この半導体装置の製造方法は、表面にトレンチ（溝）を形成した半導体基板の表面をシリコン酸化膜で被覆して、トレンチの壁面およびシリコン酸化膜で囲まれたエアギャップを有する半導体装置を製造する方法である。そして、半導体基板の表面にシリコン酸化膜を形成する前段階としてのポリシラザン膜を半導体基板の表面に形成するために、本発明にかかる膜形成方法が適用されている。
【００３３】
図１の処理では、まず最初に、一時的なポリシラザン膜の担持体として機能する樹脂製のシートフィルムを準備する。そして、シートフィルムの一方表面にポリシラザンまたはその原料物質を含む塗布液をスピンコート法により塗布して、シートフィルム表面にポリシラザン膜を形成する（ステップＳ１０１）。ポリシラザンは、
−（ＳｉＨ２−ＮＨ）−
を基本構造とする高分子材料である。シートフィルムとしては、比較的熱に強く化学的に安定な樹脂材料、例えばポリエチレン（ＰＥ）やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ＥＴＦＥ（エチレンテトラフルオロエチレン）などを好適に用いることができる。
【００３４】
塗布液の塗布後、塗布液を乾燥させる。すなわち、シートフィルムに塗布された塗布液に含まれる溶剤を揮発させる。これにより、シートフィルムには表面（上面）にポリシラザンを含む薄膜が担持されることとなる。溶剤の大部分が揮発した状態であっても、一般的にポリシラザン膜は常温で高い流動性を有する。したがって、この状態のまま薄膜を基板に密着させた場合、基板表面に形成されたトレンチの内部まで膜材料が入り込み、トレンチが埋まってしまうおそれがある。
【００３５】
そこで、この実施形態では、塗布によりシートフィルム表面に形成されたポリシラザン薄膜を、その硬化を促進させる性質を有するガス（硬化促進ガス）として例えば酸素を含む雰囲気下で加熱し膜表面の硬化を促進させることで、転写時にトレンチに埋め込まれてしまうことがないようにする（ステップＳ１０２；硬化促進処理）。これにより、ポリシラザンはシロキサンに変化し化学的に安定するが、表面の硬化が進みすぎると基板への転写性が低下してしまうので、硬化の進行度合いを適切に制御することが必要である。
【００３６】
そのためには、硬化促進のための処理条件を確立することに加えて、膜表面が適度の粘度となった段階で硬化を抑制するための処理を行い、過度の硬化を防止する必要がある。そこで、この実施形態では、所定の処理条件で硬化促進処理を行った後、それを停止するための処理を行う（ステップＳ１０３）。硬化促進のための処理条件および硬化促進を停止するための処理の具体的な内容については後に説明する。
【００３７】
こうして表面の粘度が適度に制御されたポリシラザン膜を基板表面に密着させて加圧することで、膜を基板表面に転写する（ステップＳ１０４）。続いて、こうして一体化された、シートフィルム、ポリシラザン薄膜および基板からなる積層体から、シートフィルムのみを剥離させる（ステップＳ１０５）。こうして基板と薄膜からなる積層体が得られる。
【００３８】
図示を省略しているが、こうして得られた積層体に適宜の熱処理を施すことで、ポリシラザンからシロキサンへの化学反応が進み、最終的に薄膜は非常に緻密な酸化シリコン膜に変化する。こうして形成された酸化シリコン膜は、機械的強度および耐電圧に優れた絶縁膜として機能する。
【００３９】
なお、この製造方法においては、基板に転写される前のポリシラザン膜を一時的に担持する担持体として樹脂製のシートフィルムを用いる。このようなシートフィルムは折れ曲がったり撓んだりしやすいが、これにより表面に形成された薄膜も変形したり断裂したりするおそれがある。そのため、少なくとも塗布液の塗布終了から転写を開始するまでの期間においては、シートフィルムを緊張させた状態に維持することが好ましい。以下に説明するように、この実施形態では、シートフィルムを上下２分割可能なリング体によって支持する。このリング体は特許文献２に記載された薄膜形成システムでも扱うことができるものである。
【００４０】
図２はリング体の構造を示す分解組立斜視図である。このリング体ＲＦは、上部リングＲupと下部リングＲlwとで樹脂製のシートフィルムＦの周縁部を挟み込むことによってシートフィルムＦを保持したものである。上部リングＲupおよび下部リングＲlwは例えばアルミニウムにより同一径に形成された円環であり、このうち上部リングＲup上面の一部には４枚の磁性体（例えば鉄または鉄系合金）材料からなるプレート９１が取り付けられている。このプレート９１は、リング体ＲＦの搬送の際、図示しない搬送手段によりリング体ＲＦを吸着保持するのに用いられる。
【００４１】
また、上部リングＲupには上記プレート９１とは異なる位置に複数の永久磁石９２が埋め込まれる一方、下部リングＲlwにも同数の永久磁石９３が埋め込まれている。永久磁石９２と永久磁石９３とは、上部リングＲupと下部リングＲlwとを重ね合わせたときに互いに相対する位置に取り付けられるとともに、互いに引き合う極性となっている。このため、上部リングＲupおよび下部リングＲlwが直接またはシートフィルムＦを挟んで重ね合わせられると、永久磁石の吸着力によって上下リングが一体化される。
【００４２】
上部リングＲupおよび下部リングＲlwの外周面の各１箇所に、位置決め用の切り込み部９４，９５が設けられている。また、上部リングＲupには複数の貫通孔９６が穿設される一方、下部リングＲlwにも複数の貫通孔９７が設けられている。上部リングＲupの貫通孔９６と、下部リングＲlwの貫通孔９７とは互いに異なる位置に設けられており、上部リングＲupと下部リングＲlwとを一体化させたときにそれぞれの貫通孔が重なり合うことがないようになっている。このように配置された貫通孔９６，９７に突き出しピン（図示せず）を挿入し押圧することで、永久磁石の吸着力に打ち勝って上下リングを分離させることができる。
【００４３】
次に、上記した各工程を実施するのに好適な装置の具体的構成について順次説明する。上記各工程は、基本的には前述の特許文献１および２に記載の装置構成あるいはそれを部分的に改変したものによって実行することが可能であるが、以下に説明する装置は、上記した各工程を実行するのに特に適した構成を有するものである。
【００４４】
図３は本発明の実施に好適な塗布装置の構成例を示す図である。より具体的には、この塗布装置１００は、上記した製造方法（図１）のうちステップＳ１０１を好適に実行可能な装置である。図３（ａ）に示すように、この塗布装置１００は、略鉛直軸周りに回転自在の支軸１０２に支持された略円板状のステージ１０１を備えている。ステージ１０１の上面周縁部には中央部分１０１ａよりも低くなった段差部１０１ｂが設けられている。図３（ｂ）に示すように、この段差部１０１ｂにシートフィルムを保持するリング体の下部リングＲlwが嵌まり込むようになっており、このとき下部リングＲlwの上面とステージ中央部分１０１ａとが同一平面となる。
【００４５】
ステージ１０１の回転中心の上方には、図示を省略する塗布液貯留部から通送される、ポリシラザン材料を含む塗布液を吐出する塗布ノズル１０３が設けられている。図３（ｂ）に示すように、ステージ１０１に下部リングＲlwが取り付けられるとともにシートフィルムＦが載置された状態でステージ１０１が回転し、シートフィルムＦの上面に対して、塗布ノズル１０３からポリシラザンまたはその材料物質を含む塗布液Ｐが供給される。塗布液Ｐは遠心力の作用によってシートフィルムＦの上面に薄く均一に塗り広げられる。
【００４６】
一方、ステージ１０１の周縁部の上方にはエッジリンスノズル１０４が設けられており、ステージ１０１に載置されたシートフィルムＦの周縁部に向けてリンス液Ｌを供給する。エッジリンスノズル１０４からのリンス液の吐出方向をステージ１０１の回転中心から見て径方向外向きにすることで、周縁部以外にリンス液が付着するのを防止することができる。これにより、周縁部の塗布液Ｐは洗い流されて、塗布の終了後には、図３（ｃ）に示すように、周縁部を除くシートフィルムＦの中央部分にポリシラザンによる薄膜Ｒが形成される。ここに上部リングＲupが搬入されて下部リングＲlwと結合されることにより、薄膜Ｒが形成されたシートフィルムＦを上下リングＲup，Ｒlwで挟み込んでなるリング体ＲＦが構成される。薄膜Ｒの基板への転写が終了するまでの間、シートフィルムＦはこのリング体ＲＦの状態で搬送される。
【００４７】
図４は本発明の実施に好適な転写装置の構成例を示す図である。より具体的には、この転写装置は、上記した製造方法（図１）のうちステップＳ１０２ないしＳ１０４を好適に実行可能な装置であり、図４はその内部構造を横から見た図である。この装置では、処理チャンバ１の内部に形成される処理空間内に転写ユニットが設置されており、基板表面への薄膜形成は、減圧された処理空間内でこの転写ユニットにより行われる。説明の便宜上、図４に示すようにＸ、Ｙ、Ｚの各方向を定義する。この転写装置の主要な構成は、本願出願人が先に開示した特開２０１０−１９２５１６号公報に記載されたものと同様であり、特に基板を保持するための機構および基板に薄膜を押し付けるための機構については当該公報に記載されたものを利用可能であるので、これらの詳細な構造については説明を省略する。
【００４８】
この転写ユニットは、処理チャンバ１を構成する上板１１に固定された上側ブロック３と、底板１９に固定された下側ブロック５とを備えており、薄膜形成対象である基板Ｗと、薄膜材料を塗布された薄膜担持体としてのシートフィルムＦとを上下ブロック３、５で挟み込むことにより、シートフィルムＦ上の薄膜を基板Ｗに転写する。
【００４９】
なお、以下の説明において、各構成要素に付した符号が「３」から始まるものは当該要素が上側ブロック３を構成するものであることを意味する一方、「５」から始まるものは当該要素が下側ブロック５を構成するものであることを意味するものとする。
【００５０】
処理空間ＳＰ内は、排気管８５１を介して処理チャンバ１と接続された真空ポンプ８５によって真空排気可能になっている。この真空ポンプ８５は装置全体を制御する制御ユニット８１に制御されており、制御ユニット８１からの動作指令に応じて作動して処理空間ＳＰ内を排気減圧することができるようになっている。また、制御ユニット８１は真空ポンプ８５による処理空間ＳＰからの排気量を調整し、処理空間ＳＰ内の圧力（真空度）を制御可能となっている。
【００５１】
また、処理チャンバ１は、制御ユニット８１により開閉制御されるバルブ（図示省略）を介して酸素ガス供給源８７および窒素ガス供給源８８に接続されている。このため、処理チャンバ１内には必要に応じて酸素ガスおよび窒素ガスを導入可能となっている。制御ユニット８１は、処理チャンバ１内の雰囲気の組成およびその圧力を制御することが可能であり、処理チャンバ１内は大気圧から数Ｐａまでの範囲内の所定の圧力に設定された組成制御された気体で満たされる。
【００５２】
処理空間ＳＰには、第１、第２プレート３４、５４が上下に対向して収容されている。第１プレート３４は処理チャンバ１を構成する上板１１の下面に固定された上ベース部材３１によって水平に固定支持されており、第２プレート５４の上方に位置している。第１プレート３４は基板Ｗが装着される試料台を構成し、第２プレート５４と対向する下面３４２が基板Ｗの装着面を形成している。第１プレート３４の下面３４２は円形に形成されている。
【００５３】
第１プレート３４の下面３４２には、基板Ｗが装着される。第１プレート３４は、内部に加熱手段として加熱ヒータ３４１を具備している。この加熱ヒータ３４１はヒータコントローラ８３と電気的に接続されており、制御ユニット８１からの基板温度情報に基づきヒータコントローラ８３が加熱ヒータ３４１を２５℃〜２００℃の間で加熱制御する。なお、第１プレート３４の下面３４２は石英板で形成されてもよい。
【００５４】
ここで、薄膜形成対象となる基板Ｗとしては、例えば円板状に形成された半導体ウエハの表面に素子分離用のトレンチを形成したものを好適に使用可能であり、トレンチ形成面を下向きにして第１プレート３４の下面３４２に装着される。
【００５５】
処理チャンバ１の上面を構成する上板１１には、処理対象となる基板Ｗを保持したり該保持を解除することができるとともに、基板Ｗを上下方向に昇降させることができる基板保持機構３００が設けられている。この基板保持機構３００では、複数本（この実施形態では２本）のリフタ３４４が昇降自在で、しかも水平方向に移動自在に支持されている。各リフタ３４４の下端部には爪部材３４５が固着されている。爪部材３４５はその上面が基板Ｗの周縁部と係合可能に仕上げられ、基板Ｗを爪部材３４５上に載置させることができる。基板保持機構３００は、制御ユニット８１からの制御指令に応じて、リフタ３４４に取り付けられた爪部材３４５を鉛直方向（Ｚ方向）および水平方向（Ｘ方向）に所定距離だけ移動させる。これにより、基板Ｗの把持・解放および第１プレート３４への押し付けが行われる。
【００５６】
一方、第２プレート５４は、移動方向Ｚ（鉛直方向）に沿って昇降自在に設けられた昇降ユニット５２に装備され、第１プレート３４の下方に軸線を一致させて対向して配置されている。昇降ユニット５２は底板１９に取り付けられた下ベース部材５１を有し、下ベース部材５１上に第２プレート５４が固定支持されている。第２プレート５４はシートフィルムＦが装着される転写板を構成し、第１プレート３４と対向する上面５４２がシートフィルムＦの装着面を形成している。第２プレート５４の上面５４２は円形に形成されている。シートフィルムＦは基板Ｗより大きい円形に形成され、その表面（薄膜形成面）には薄膜が形成されている。また、第２プレート５４の上面５４２の平面サイズはシートフィルムＦの平面サイズよりも小さく形成されている。第２プレート５４の上面５４２は、石英板によって形成されている。また、第２プレート５４には加熱手段として加熱ヒータ５４１が内蔵されている。この加熱ヒータ５４１はヒータコントローラ８４と電気的に接続されており、制御ユニット８１からの基板温度情報に基づきヒータコントローラ８４が加熱ヒータ５４１を２５℃〜２００℃の間で加熱制御する。
【００５７】
昇降ユニット５２は、下ベース部材５１の下面中央部に一体に垂設された支持軸５１３を有している。支持軸５１３は移動方向Ｚに沿って昇降自在に軸支され、加重モータ５３によって昇降されるように構成されている。すなわち、支持軸５１３の下端には加重モータ５３が接続されており、制御ユニット８１からの動作指令に応じて加重モータ５３が作動することで、昇降ユニット５２を移動方向Ｚに沿って昇降させることができる。昇降ユニット５２の昇降により、下ベース部材５１上に支持された第２プレート５４が移動方向Ｚに沿って昇降する。
【００５８】
また、第１、第２プレート３４、５４の周囲には、一対のリングＲup，Ｒlwを上下から挟み込んでリング体ＲＦを保持する上クランプ３５および下クランプ５５が設けられている。上クランプ３５および下クランプ５５はそれぞれ、一対のリングＲup，Ｒlwとほぼ同じ内径を有する円環状部材であり、これらがリング体ＲＦを上下方向（移動方向Ｚ）に挟んで保持する。
【００５９】
上クランプ３５および下クランプ５５で保持されたリング体ＲＦ中のシートフィルムＦは第１プレート３４と第２プレート５４との間に配置される。具体的には、薄膜が形成されたシートフィルムＦの表面（薄膜形成面）が第１プレート３４に対向する一方、シートフィルムＦの裏面（非薄膜形成面）側が第２プレート５４に対向するように、リング体ＲＦが上下クランプにより挟持される。
【００６０】
２つのクランプのうち下クランプ５５は、底板１９に立設された複数本（この実施形態では３本）の円柱体よりなるクランプ受け５５５上に水平姿勢で支持される。クランプ受け５５５は第２プレート５４の上面５４２の中心を通り移動方向Ｚに伸びる軸（以下、単に「中心軸」という）Ｊ回りに互いに等角度（１２０°）間隔で放射状に配置されている。下クランプ５５の上面周縁部（円環部）にはリング体ＲＦの下端部（下リングＲlw）を収容可能な内部に向けて窪んだ窪部が形成されている。そして、リング体ＲＦの下端部を窪部に収容させることによって、窪部の周囲を取り囲む周面部によってリング体ＲＦの水平方向の移動を規制することができる。
【００６１】
また、下ベース部材５１上には、複数本（この実施形態では３本）の突き当てピン５６が中心軸Ｊ回りに互いに等角度（１２０°）間隔で放射状に、しかも円周方向に沿ってクランプ受け５５５の間に位置するように立設されている。一方、下クランプ５５の下面には各突き当てピン５６に対応して突き当てピン５６の先端部を挿入させることが可能なピン挿入孔５５３が形成されている。このため、昇降ユニット５２が上昇駆動されると、突き当てピン５６の先端部がピン挿入孔５５３に挿入されるとともに、突き当てピン５６の先端部と後端部との間に形成された段差面が下クランプ５５の下面と当接する。これにより、突き当てピン５６と下クランプ５５とが互いに係合する。この状態で昇降ユニット５２がさらに上昇駆動されると、下クランプ５５がクランプ受け５５５から離れ、突き当てピン５６と下クランプ５５とが係合した状態で一体的に上昇する。これにより、第２プレート５４とリング体ＲＦとが一定の位置関係を保ったまま上昇する。
【００６２】
下クランプ５５の下面周縁部には下クランプ５５の水平方向における位置を固定するために、複数本の位置決めピン５１４が下方に延びるように取り付けられている。これら位置決めピン５１４は下ベース部材５１に移動方向Ｚに沿って形成された貫通孔５１２に挿通されている。位置決めピン５１４と貫通孔５１２の内壁との間にはボールスプライン機構等が介在しており、位置決めピン５１４はボールスプライン機構等を介して移動方向Ｚに沿ってのみ可動（昇降）自在に支持される。つまり、下クランプ５５は移動方向Ｚに直交する方向（水平方向）に移動するのを規制されながら下ベース部材５１に対して移動方向Ｚに沿って昇降自在に支持される。このような構成によれば、昇降ユニット５２（第２プレート５４）を移動方向Ｚに沿って移動させたとしても、水平方向において第２プレート５４と下クランプ５５との間の相対位置関係を確実に固定することができる。また、第２プレート５４と下クランプ５５（およびそれに支持されるリング体ＲＦ）とが互いに水平方向にずれるのを防止することができる。
【００６３】
また、もう一方のクランプ、つまり上クランプ３５は昇降自在に支持された複数本のロッド３５６の下端に固着されている。この実施形態では、３本のロッド３５６が中心軸Ｊ回りに互いに等角度（１２０°）間隔で放射状に、上クランプ３５から上方に伸びるように設けられている。複数本のロッド３５６の各々には、上クランプ３５を移動方向Ｚに沿って昇降駆動させるためのエアシリンダ３５７が連結されている。そして、制御ユニット８１からの動作指令に応じてエアシリンダ３５７が作動することで、上クランプ３５を移動方向Ｚに沿って昇降させることができる。具体的には、上クランプ３５を上昇させて第２プレート５４に対するリング体ＲＦの搬入出を可能とする一方、上クランプ３５を下降させて下クランプ５５とでリング体ＲＦを挟持して固定することができる。
【００６４】
このエアシリンダ３５７は、処理チャンバ１の外部に突設された支柱３１１により固定された円板状のトッププレート３１２に配設されており、エアシリンダ３５７から発生するパーティクル等の汚染物質が処理空間ＳＰ内に混入するのを防止することができる。なお、上クランプ３５を昇降駆動させる駆動機構としては、エアシリンダに限らず、エアシリンダ以外の他の昇降駆動用アクチュエータを用いるようにしてもよい。
【００６５】
また、エアシリンダ３５７と、該エアシリンダ３５７に圧縮空気を供給するための圧縮空気供給源（図示省略）との間には調圧弁３５８が介装されている。そして、制御ユニット８１からの動作指令に応じて調圧弁３５８の開度が調整されることにより、ロッド３５６の推力を一定に保つことが可能となっている。この実施形態では、支持軸５１３が移動方向Ｚにおいて受ける加重圧力を検出する荷重センサ８６が設けられており、荷重センサ８６によって検出された加重圧力に基づいて制御ユニット８１が調圧弁３５８の開度を調整し、ロッド３５６の推力を一定に保つようにフィードバック制御する。これにより、下クランプ５５に載置されたリング体ＲＦを上クランプ３５により一定の押圧力で押圧することができる。すなわち、リング体ＲＦに装着されたシートフィルムＦを上方から一定の押圧力で押圧することが可能となっている。
【００６６】
図５は転写装置における動作を示すフローチャートである。また、図６および図７は転写装置の動作を模式的に示す図である。最初に、表面にポリシラザン膜が形成されたシートフィルムＦ、実際にはシートフィルムＦが上下リングＲup，Ｒlwにより挟持されてなるリング体ＲＦと、膜の転写対象である基板Ｗとを処理チャンバ１内に搬入する（ステップＳ２０１）。このとき、図６（ａ）に示すように、基板Ｗはトレンチ形成面を下向きにして第１プレート３４の下面３４２に密着保持される。
【００６７】
一方、処理チャンバ１内に搬入されたリング体ＲＦは上クランプ３５および下クランプ５５により挟持される。次いで第２プレート５４が上昇し、図６（ｂ）に示すように、シートフィルムＦの中央部分が第２プレート５４の上面５４２により上方へ押し上げられ、これによりシートフィルムＦに張力が付与される。上下方向（Ｚ方向）における第２プレート５４と下クランプ５５との位置関係は突き当てピン５６によって規定されて、シートフィルムＦに付与される張力は一定となっている。なお、図６（ｂ）および（ｃ）では、各部の状態を見やすくするために上下クランプの図示を省略している。
【００６８】
この時点では、シートフィルムＦに担持されたポリシラザン薄膜Ｒは塗布後の流動性の高い状態である。そこで、膜Ｒの粘度を調整するために、前記した硬化促進処理を実行する。具体的には、シートフィルムＦおよび基板Ｗを収容した状態で、処理チャンバ１内を例えば２００Ｐａ程度まで減圧する（ステップＳ２０２、図７（ａ））。この減圧は、以降の処理での雰囲気制御をしやすくするとともに、予め処理チャンバ１内から空気を排除しておくことによって、酸素との反応により進行するポリシラザン膜の硬化度合いを確実に管理するためである。減圧に先立って、処理チャンバ１内に窒素ガス供給源８８から窒素ガスを導入してチャンバ内の酸素をパージしておくようにしてもよい。
【００６９】
続いて、第２プレート５４に設けられた加熱ヒータ５４１によって第２プレート５４を昇温させ、シートフィルムＦおよびこれに担持された薄膜Ｒを加熱する（ステップＳ２０３）。この時点では周囲雰囲気の酸素濃度が低いため、薄膜Ｒの硬化はほとんど進行しない。
【００７０】
薄膜Ｒの温度が所定の温度に達すると、酸素ガス供給源８７から酸素を処理チャンバ１内に導入する（ステップＳ２０４、図７（ｂ））。このときの処理チャンバ１内の圧力は制御ユニット８１および真空ポンプ８５によって管理されており、例えば２０００Ｐａ程度とすることができる。こうして薄膜Ｒを酸素を含む雰囲気下で加熱することにより、ポリシラザンのシロキサンへの化学変化が進み、膜の硬化が進行する。加熱温度および雰囲気中の酸素量（圧力）を管理することにより、硬化の進行度合いを制御することができる。
【００７１】
なお、ポリシラザンを硬化させるという目的からは、酸素を含む雰囲気下で加熱することが要件となる。この意味において、処理チャンバ１内の雰囲気は純粋な酸素である必要は必ずしもない。例えば酸素ガス供給原８７および窒素ガス供給源８８からそれぞれ供給される酸素と窒素との混合気体であってもよく、空気であってもよい。これらの場合、雰囲気中の酸素の分圧を管理することにより硬化度合いを制御することができる。また、酸素と同じくポリシラザンに対する硬化促進作用を有する水蒸気をこれらの雰囲気に添加してもよい。
【００７２】
この状態を所定時間維持した後（ステップＳ２０５）、酸素ガス供給源８７からの酸素供給を停止し、これとともに処理チャンバ１内を再び減圧することで（２００Ｐａ以下）、処理チャンバ１内から酸素を排除する（ステップＳ２０６、図７（ｃ））。これにより膜の硬化の進行を抑制する。硬化の進行を抑制するためには、周囲雰囲気から酸素を除去する、または膜温度を低下させることが考えられるが、より急速に硬化を停止させられるという点において、酸素を除去する方法が好ましい。また、基板への転写性を確保するという点からは、薄膜を加熱しておくことが望ましく、この点からも酸素を除去する方法が好ましい。
【００７３】
続いて第１のプレート３４に設けられた加熱ヒータ３４１により基板Ｗも加熱し（ステップＳ２０７）、この状態でシートフィルムＦ上の膜Ｒと基板Ｗとを密着させ加圧することで、膜を基板に転写する（ステップＳ２０８）。具体的には、図６（ｃ）に示すように、加重モータ５３を作動させてリング体ＲＦと第２プレート５４とを一体的に上昇させてシートフィルムＦ上の膜Ｒと基板Ｗとを密着させ、荷重センサ８６により計測される荷重が所定値となるように加圧した状態を一定時間継続する。
【００７４】
その後、加熱ヒータ３４１，５４１による加熱を停止し、爪部材３４５による基板Ｗの保持を解除した後に第２プレート５４を下降させ第１プレート３４から離間させる（ステップＳ２０９）。このとき、基板Ｗの保持が解除され、しかもシートフィルムＦ上の薄膜Ｒが基板Ｗに転写された状態となっているため、基板ＷはシートフィルムＦの上面に貼り付いたままリング体ＲＦと一体となって下降することになる。
【００７５】
こうして基板Ｗと一体化されたリング体ＲＦを図示しない剥離装置へ移送し（ステップＳ２１０）、薄膜Ｒを基板Ｗ上に残してシートフィルムＦのみを剥離する。この場合の剥離装置としては、例えば本願出願人が先に開示した特開２００９−２３９０７２号公報に記載された装置をそのまま好適に適用することができるので、ここでは剥離装置の構成およびその動作についての説明を省略する。
【００７６】
次に、硬化促進処理の処理条件について説明する。本願発明者は、このような硬化促進処理の処理条件を種々変更して膜の硬化度合いを評価した。具体的には、半導体用途向けに市販されているペルヒドロポリシラザン溶液を塗布液として用い、種々の条件で硬化促進処理を行った後に膜を基板に転写して、膜がトレンチに埋め込まれることなくエアギャップを形成することができるか否かを評価した。硬化促進ガスとしては、水蒸気を添加した空気を用いた。
【００７７】
その結果、例えばポリシラザン膜の膜厚が１００ｎｍないし１５０ｎｍ程度の場合には、膜温度１７５℃、チャンバ圧力１００００Ｐａ（酸素分圧約２０００Ｐａ）で３００秒程度の硬化促進処理を行い、転写時の加重値を５ｋｇｆ、加圧時間を６０秒としたとき、膜がトレンチに埋め込まれることなくエアギャップが形成された。硬化促進処理における温度が上記より低いとトレンチへの膜の埋め込みがみられ、エアギャップが形成されなかった。また、硬化促進処理の時間（酸素雰囲気に曝露する時間）が短い場合も埋め込みが生じる一方、処理時間が長いと基板への転写性が著しく低下し、膜が基板に接着しなかったり、シートフィルムから剥離できないという問題があった。
【００７８】
また、例えばポリシラザン膜の膜厚が３００ｎｍないし４００ｎｍ程度の場合には、膜を適度な粘度まで硬化させるのにはより硬化が進むような条件が必要となり、具体的には膜温度１８０℃、処理時間３００秒ないし４２０秒程度が好適であった。上記例と同様に、膜温度が低かったり処理時間が短いと埋め込みが発生し、処理時間が長いと転写性が低下するという傾向がみられた。なお、膜温度を１８０℃よりも高くしようとすると、シートフィルム自体の熱による劣化が生じる。
【００７９】
以上のように、この実施形態では、ポリシラザン膜の材料物質を含む塗布液をシートフィルムに塗布した後、管理された環境下で膜の硬化を促進させる硬化促進処理を行い、さらに硬化の促進を停止する処理を行って硬化の進行を抑制してから膜を基板に転写する。具体的には、ポリシラザンに対する硬化促進作用を有する酸素または水蒸気を含む硬化促進ガス雰囲気下で膜を加熱することによりポリシラザン膜の硬化を促進させる。このとき、雰囲気の組成、圧力、加熱温度、処理時間等の処理条件を管理することで硬化の進行度合いを制御するとともに、処理後は直ちに硬化促進を停止させることで、過度の硬化の進行を防止する。
【００８０】
こうして適度に硬化が進行し粘度が増大された膜を基板に転写することで、基板に形成されたトレンチを埋めることなく、また転写性を損なうことなく良質の膜を基板に転写することが可能である。
【００８１】
また、この実施形態の硬化促進処理では、処理チャンバ内に組成および圧力を制御された硬化促進ガスを一定時間導入した後、チャンバ内の雰囲気を排気することで、硬化の促進を停止している。硬化の促進を停止する方法として硬化促進ガスを排気することにより、硬化の進行を素早く止めることができ、膜の粘度を適正に制御することが可能である。
【００８２】
また、この実施形態では、ポリシラザン膜の硬化促進と基板への転写を同一の処理チャンバ１内で連続的に行っている。このようにすることで、硬化から転写までの周囲雰囲気の管理が容易となり、転写時における膜の粘度をより的確に制御することが可能となる。また、基板に転写される膜に不純物が混入することも回避される。
【００８３】
また、シートフィルムＦに一定の張力を付与した状態で膜の硬化促進および転写を行うことにより、シワや断裂のない高品質の膜を形成し基板に転写することができる。
【００８４】
また、トレンチを形成された基板のトレンチ形成面を下向きにした状態で膜の転写を行うことにより、流動性を有する膜が重力の作用で垂れ下がりトレンチを埋めることが効果的に防止される。
【００８５】
以上説明したように、この実施形態では、本発明の「担持体」として機能するシートフィルムＦを保持する上下リングＲup，Ｒlw、上下クランプ３５，５５等が一体として本発明の「担持体保持手段」として機能している。また、酸素ガス供給源８７、真空ポンプ８５、加熱ヒータ５４１等が一体として本発明の「硬化促進手段」として機能しており、制御ユニット８１が本発明の「制御手段」として機能している。また、真空ポンプ８５は本発明の「除去手段」としての機能も有する。
【００８６】
また、第１のプレート３４、第２のプレート５４およびこれらを駆動する機構等が一体として本発明の「転写手段」として機能しており、処理チャンバ１が本発明の「チャンバ」として機能している。
【００８７】
＜第１の変形例＞
上記した実施形態の構成では、塗布装置でシートフィルムＦにポリシラザン材料を含む塗布液を塗布した後、シートフィルムＦを転写装置に移送して硬化促進処理および転写処理を１つのチャンバ内で行っている。これに代えて、塗布液の塗布および硬化促進処理を１つのチャンバ内で連続的に行うようにすることも可能である。
【００８８】
図８は塗布および硬化促進処理を連続的に行う処理装置の構成例である。図８（ａ）に示すように、この処理装置１０００は処理チャンバ１１００を備えており、その内部に、それぞれ略鉛直軸周りに回転自在の支軸１１０２，１１０７，１１０８が設けられている。支軸１１０２には上面にシートフィルムＦを載置可能なステージ１１０１が取り付けられている。また、支軸１１０７には先端に塗布ノズル１１０３が取り付けられた揺動アームが、また支軸１１０８には先端にエッジリンスノズル１１０４が取り付けられた揺動アームがそれぞれ取り付けられている。
【００８９】
また、処理チャンバ１０００内でステージ１１０１の上方には、上下動自在の支軸１１０６、１つまたは複数のランプ１１１１およびランプカバー１１１２を備えるランプユニット１１１０が配置されている。各ランプ１１１１はその輻射熱により塗布液（ポリシラザン膜）を加熱する熱源として使用されるものであり、例えばハロゲンランプを用いることができる。ランプカバー１１１２は、ランプ１１１１から放射される熱および光の放射方向をステージ１１０１側に制限する。これらは支軸１１０６の上下動により一体的にステージ１１０１に対して接近・離間移動する。図示を省略しているが、上記各部の動作を制御する制御ユニットが別途設けられる。
【００９０】
図９は図８の処理装置の動作を示すフローチャートである。初期状態では、塗布ノズル１１０３、エッジリンスノズル１１０４およびランプユニット１１１０はそれぞれステージ１１０１から離間した位置に位置決めされている。最初に、リング体ＲＦを構成する下部リングＲlwおよびシートフィルムＦを処理チャンバ１１００内に搬入し、ステージ１１０１に載置する（ステップＳ３０１）。次いで、ステージ１１０１を回転開始するとともに（ステップＳ３０２）、塗布ノズル１１０３およびエッジリンスノズル１１０４を図８（ａ）に示す所定の塗布位置に配置する（ステップＳ３０３）。すなわち、それぞれ支軸の回動により、塗布ノズル１１０３についてはステージ１１０１の回転中心の上方に、またエッジリンスノズル１１０４についてはノズル先端をステージ１１０１の周縁部上方に位置決めする。
【００９１】
そして、塗布ノズル１１０３からポリシラザン膜の材料物質を含む塗布液を吐出しシートフィルムＦに塗布するとともに、エッジリンスノズル１１０４からリンス液を吐出してエッジリンスを行う（ステップＳ３０４）。ステージ１１０１の周囲にはスプラッシュガード１１０５が設置されており、ステージ１１０１の回転によりその周縁から振り切られた液体の飛散を防止する。
【００９２】
こうして塗布が終了すると塗布ノズル１１０３およびエッジリンスノズル１１０４をステージ１１０１上から退避させ（ステップＳ３０５）、代わってランプユニット１１１０を下降させ、図８（ｂ）に示すようにステージ１１０１の直上に位置決めする（ステップＳ３０６）。
【００９３】
続いてランプ１１１１を点灯させて、シートフィルムＦ上の塗布液Ｐに対してランプ加熱を行う（ステップＳ３０７）。このとき、先の実施形態と同様に処理チャンバ１１００内の雰囲気を適宜に調整して、ポリシラザン膜の硬化を促進させる。硬化後のポリシラザン膜の粘度については、ランプ照射温度、照射時間、ステージ回転数および処理チャンバ内の雰囲気等によって制御することが可能である。ランプ１１１１として点灯時の立ち上がりの早いハロゲンランプを用いれば、照射時間を正確に管理することが可能である。
【００９４】
所定時間ランプ加熱を行った後、ランプ１１１１を消灯させるとともにランプユニット１１１０を上方へ退避させ（ステップＳ３０８）、硬化の促進を停止させる。上記実施形態と同様に、チャンバ内の排気を組み合わせてもよい。その後、上部リングＲupを搬入し下部リングＲlwと係合させてリング体ＲＦを形成し、ポリシラザン膜が形成されたシートフィルムＦをリング体ＲＦとともに転写装置へ移送する（ステップＳ３０９）。転写装置としては図４に示した転写装置を用いることが可能であるが、硬化促進処理は既に施されているため、転写装置では硬化促進ガス雰囲気中での薄膜の加熱を省略することができる。
【００９５】
＜第２の変形例＞
図１０は硬化促進処理を実行する他の構成例を示す図である。上記実施形態の硬化促進処理では、第２プレート５４を加熱することによってその表面５４２に当接するシートフィルムＦを介して薄膜Ｒを加熱し、処理チャンバ１内に硬化促進ガスを導入することで、ポリシラザン膜の硬化促進を行っている。これに代えて、次に説明するように、温度調整された硬化促進ガスを薄膜Ｒに供給することによっても、硬化促進処理を制御性よく行うことが可能である。なお、以下では上記実施形態と共通の構成には同一符号を付してその説明を省略する。
【００９６】
図１０（ａ）に示す例では、第２のプレート５４に載置したシートフィルムＦの上方に、温度調整された硬化促進ガスをシートフィルムＦ上の薄膜Ｒに向けて吐出するガス吐出ヘッド１２００が近接配置可能に構成されている。すなわち、ガス吐出ヘッド１２００がチャンバ内で図示しない移動手段に連結されており、必要に応じてガス吐出ヘッド１２００を第２のプレート５４に近接・離間移動させることができる。ガス吐出ヘッド１２００は内部が空洞１２０９になっており、該空洞１２０９に連通するガス導入口１２０１を介して、外部のガス供給源から硬化促進ガスとして酸素、空気、水蒸気のいずれかを少なくとも含むガスが空洞１２０９に導入される。
【００９７】
空洞１２０９には複数のガス供給路１２０２が連通しており、各ガス供給路１２０２の他方端はガス吐出ヘッド１２００の下面に開口してガス吐出口１２０４を形成している。ガス吐出口１２０４はガス吐出ヘッド１２００の下面に略一定の密度に分散配置されている。また、各ガス供給路１２０２をそれぞれ取り巻くように、加熱ヒータ１２０３が設けられている。また、ガス供給路１２０２自体を発熱体により構成してもよい。
【００９８】
このような構成では、ガス供給源から供給される硬化促進ガスがガス供給路１２０２を通過する間に加熱ヒータ１２０３によって熱せられ、高温のガスとして薄膜Ｒに供給される。これによって薄膜Ｒの硬化を促進することができる。したがって、第２プレート５４を昇温させておく必要は必ずしもない。また、ガス供給を停止することにより、硬化の進行を抑制することが可能である。
【００９９】
一方、図１０（ｂ）に示す他の例では、ガス吐出ヘッド１３００の空洞１３０９は下方に向けて大きく開口しており、その内部に、平板状で多数の貫通孔が設けられた例えばセラミックヒータからなる加熱ヒータ１３０３と、気体を通過させることのできる多孔質材料により形成された先端部材１３０４とが装着されている。
【０１００】
このような構成では、空洞１３０９に案内された硬化促進ガスが加熱ヒータ１３０３により熱せられ、高温のガスとなって先端部材１３０４を通過して薄膜Ｒに向けて供給される。これにより薄膜Ｒの硬化が促進される。このような多孔質の先端部材１３０４を介してガスを吐出させることにより、処理チャンバ内が減圧された環境下でも空洞１３０９内の硬化促進ガスを適切にかつ効率よく昇温させて、温度および供給量の安定した硬化促進ガスを薄膜Ｒに対して供給することができ、薄膜Ｒの硬化度合いを適切に制御することができる。
【０１０１】
これらの変形例においては、ガス吐出ヘッド１２００，１３００がそれぞれ本発明の「硬化促進手段」として機能する。なお、これらのように熱した硬化促進ガスを供給することで薄膜の硬化を促進させる方法は、いずれも図８に示した装置におけるランプ加熱の代わりとしても適用することが可能である。
【０１０２】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、樹脂製のシートフィルムＦにポリシラザン膜を形成し、該シートフィルムを本発明の「担持体」として機能させているが、担持体はこのようなフィルム状のものに限定されない。またその材料も上記実施形態に限定されない。例えば、円盤状の樹脂板、石英板などを本発明の担持体として機能させることが可能である。
【０１０３】
また、上記実施形態は、トレンチを形成された基板の表面にポリシラザン膜を転写してエアギャップ構造を実現する製造方法および装置であるが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、例えばエアギャップ形成を目的としない薄膜形成においても、本発明の製造方法を適用することが可能である。
【０１０４】
また、上記実施形態では、枚葉状のシートフィルムＦを上下リングＲup，Ｒlwで挟み込むことでシートフィルムＦを緊張させた状態に保持しているが、これに限定されず、例えば長尺状のシートフィルムをローラー等に張架することでシートに張力を与えるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板などを含む基板全般を処理対象とし、これらの基板にポリシラザン膜を転写する技術に好適に適用することができる。特に、エアギャップ構造を有する半導体装置を膜転写により製造する技術に好適なものである。
【符号の説明】
【０１０６】
１ 処理チャンバ（チャンバ）
３４ 第１のプレート（転写手段）
３５ 上クランプ（担持体保持手段）
５４ 第２のプレート（転写手段）
５５ 下クランプ（担持体保持手段）
８１ 制御ユニット（制御手段）
８５ 真空ポンプ（硬化促進手段、除去手段）
８７ 酸素ガス供給源（硬化促進手段）
５４１ 加熱ヒータ（硬化促進手段）
Ｆ…シートフィルム（担持体）
Ｒ…薄膜
Ｒup…上部リング（担持体保持手段）
Ｒlw…下部リング（担持体保持手段）
Ｗ…基板
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板の表面にポリシラザン膜を形成する膜形成方法および膜形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばシリコン半導体基板のような基板の表面に良質の保護膜を形成する技術として、基板表面にポリシラザン膜を形成し、これを例えば加熱することによりシリコン酸化膜に変化させる技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載の技術では、過水素化シラザン重合体溶液を半導体基板の表面に塗布して溶媒を揮発させることでポリシラザン膜を形成し、不純物除去後にアニール処理を行うことでポリシラザン膜をシリコン酸化膜に変化させている。
【０００３】
また、基板の表面に薄膜を形成する他の技術として、例えば樹脂製のシートフィルムからなる担持体の表面に薄膜を形成し、これを基板に密着させて加圧することで薄膜を基板に転写した後、基板に薄膜が転写されてなる積層体から担持体だけを剥離させる技術がある。例えば、特許文献２に記載の技術では、シートフィルム上に薄膜材料を塗布して乾燥させることによって薄膜を形成し、これを基板表面に押圧することで、基板に薄膜を転写している。
【０００４】
このような膜転写技術は、例えば特許文献３に記載されているように、半導体基板表面に設けた溝（トレンチ）を保護膜で覆うことによってエアギャップを形成する場合にも適用可能である。このような膜転写技術に用いる材料として、上記したポリシラザン膜を採用することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１７１２３１号公報（例えば、段落００２９）
【特許文献２】特開２０１０−０５０１８３号公報（例えば、図２）
【特許文献３】特開２００９−１３５１７２号公報（例えば、図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ポリシラザン膜は材料自身が常温付近で高い流動性を有しているため、溝を設けた基板に膜を押圧した際に膜材料が溝の内部まで浸入し、溝が埋まってしまうことがあった。また、特許文献１等に記載されたポリシラザン膜を使用する技術では、加熱処理することで膜をシリコン酸化膜に変化させ硬化させることが用いられているが、このように硬化した後では該膜を基板に転写することが困難である。また、膜の担持体として例えば樹脂製のシートフィルムを用いる場合には加熱処理の条件が限定されてしまう。
【０００７】
このように、担持体上に形成したポリシラザン膜を基板表面に転写することで良質の膜を形成することができる可能性があるものの、具体的にそれを可能とする技術についてはこれまで確立されるに至っていなかった。
【０００８】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板の表面にポリシラザン膜を形成する技術において、担持体上に形成したポリシラザン膜を転写することにより、基板表面に良好な膜を形成することのできる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明にかかる膜形成方法は、上記目的を達成するため、ポリシラザンまたはその原料物質を含む塗布液が膜状に塗布されたシート状の担持体を、酸素および水蒸気の少なくとも一方を含む硬化促進ガス雰囲気中で加熱して、前記塗布液の膜表面における硬化を促進させる硬化促進工程と、前記膜の周囲雰囲気から前記硬化促進ガスを除去する、または前記膜の温度を低下させることによって、前記膜表面の硬化を抑制する硬化抑制工程と、前記硬化抑制工程後に、前記膜の表面を基板の表面に密着させて前記膜を前記基板に転写する転写工程とを備えることを特徴としている。
【００１０】
このように構成された発明では、担持体に塗布されたポリシラザンまたはその原料物質を含む塗布液の膜に対して、硬化促進ガス雰囲気中で加熱することにより一時的に硬化、特に硬化促進ガスに触れる膜の表面の硬化が促進され、その後で硬化促進が停止される。そして、こうして膜の粘度がある程度増大された状態で、かつ粘度の増大の進行が抑制された状態で膜が基板に転写される。
【００１１】
塗布液が塗布されたままの状態では膜表面の粘度が非常に低いため、例えばトレンチが形成された基板に対してはトレンチの内部にまで膜材料が浸入してしまい、エアギャップを維持した状態で膜を転写することが困難である。一方、硬化が進んだ膜では基板への転写性が悪く、また担持体からの剥離性も悪いため、基板上に良質の膜を形成することが難しい。
【００１２】
これに対して、本発明では、膜の硬化を一時的に促進させた後、膜の硬化を抑制した状態で転写を行う。このため、転写時の膜表面の粘度を適度に、かつ制御性よく維持して転写を行うことができ、基板表面に良好な膜を形成することができる。例えばトレンチが形成された基板に対しては、膜表面の粘度を適度に増大させた状態で密着させることにより、エアギャップを維持した状態で膜を基板に転写することができる。
【００１３】
より具体的な態様としては、例えば、硬化促進工程では、塗布液を塗布された担持体をチャンバに収容して該チャンバ内を減圧した後、チャンバ内に硬化促進ガスを導入する一方、硬化抑制工程では、チャンバ内を再び減圧して硬化促進ガスを排気するようにしてもよい。担持体を収容したチャンバ内に硬化促進ガスを導入することで膜の硬化を促進することができる一方、該ガスをチャンバから排気することで、硬化を抑制することができる。これにより、転写前の膜表面を転写に好適な粘度として転写を行うことができる。また、膜の周囲雰囲気を管理することで、膜に不純物やゴミが付着するのを防止することができる。
【００１４】
ここで、例えば、硬化促進工程では、硬化促進ガスの組成および圧力の少なくとも一方を調整することで膜の硬化を制御するようにしてもよい。これらはいずれもポリシラザン膜の硬化の進行度合いに影響するパラメータであり、かつその制御が比較的容易なものである。これらを制御することにより、転写時の膜表面の粘度を適度に調整して、良好な膜を基板に転写することが可能となる。
【００１５】
また、例えば、硬化促進工程では、担持体の加熱温度を１８０℃以下とすることができる。硬化促進ガス雰囲気下であれば、この程度の温度でもポリシラザンの硬化が進行することが確認されている。また、このような比較的低温での加熱に留めることにより、担持体として例えば樹脂製のシートフィルムを使用することが可能となる。このため、膜形成のコストおよび作業性を向上させることができる。
【００１６】
また、例えば、膜の硬化促進を開始してから膜の表面を基板の表面に密着させるまでの間、担持体に一定の張力を付与するようにしてもよい。こうすることで、担持体上に形成され基板に転写される膜に生じるシワや損傷を防止することができる。このことは、特に前記したようにシートフィルム状の担持体を用いる場合に有効である。
【００１７】
また、例えば、転写工程では、基板の下面を膜の表面に密着させて転写するようにしてもよい。例えばトレンチを形成された基板に膜を転写する場合、トレンチを上向きにした基板を上から覆うように膜を転写すると、膜は完全に硬化しているわけではないので、重力により垂れ下がってトレンチを埋めてしまい、エアギャップが塞がれたり断面積が小さくなってしまうことがある。基板の表面を下向きにすることで、このような問題が防止される。
【００１８】
また、例えば、担持体への塗布液の塗布と、硬化促進工程とを同一のチャンバ内で行うようにしてもよい。こうすることで、塗布液の塗布から表面の硬化までを雰囲気管理下で行うことができるので、基板に転写される膜の品質を良好に維持することができる。さらに転写工程までを同一チャンバ内で行うようにすれば、その効果はさらに大きくなる。
【００１９】
この発明にかかる膜形成装置は、上記目的を達成するため、ポリシラザンまたはその原料物質を含む塗布液が膜状に塗布されたシート状の担持体を、前記塗布液が塗布された面を上向きに略水平状態に保持する担持体保持手段と、前記担持体保持手段に保持された前記担持体を加熱するとともに、該担持体表面に塗布された前記塗布液の膜に対して、酸素および水蒸気の少なくとも一方を含む硬化促進ガスを供給して、前記塗布液の膜表面における硬化を促進させる硬化促進手段と、前記担持体表面の前記膜に基板を密着させて、前記膜を前記基板に転写する転写手段と、前記硬化促進手段により前記担持体の加熱および前記膜への前記硬化促進ガスの供給を行わせた後、該加熱および前記硬化促進ガスの供給の少なくとも一方を停止させ、その後に、前記転写手段により前記膜を前記基板に転写させる制御手段とを備えることを特徴としている。
【００２０】
このように構成された発明では、担持体に塗布されたポリシラザンまたはその原料物質を含む塗布液の膜に対して、硬化促進ガス雰囲気中での加熱により一時的に硬化促進が行われる。そして、こうして膜の粘度がある程度増大された状態で、かつ粘度の増大の進行が抑制された状態で膜が基板に転写される。このため、転写時の膜表面の粘度を適度に、かつ制御性よく維持して転写を行うことができ、基板表面に良好な膜を形成することができる。例えばトレンチが形成された基板に対しては、膜表面の粘度を適度に増大させた状態で密着させることにより、エアギャップを維持した状態で膜を基板に転写することができる。
【００２１】
ここで、制御手段は、例えば、硬化促進ガスの組成および圧力の少なくとも一方を調整することで膜の硬化を制御するようにしてもよい。これらはいずれもポリシラザン膜の硬化の進行度合いに影響するパラメータであり、その制御が比較的容易である。これらを制御することにより、転写時の膜表面の粘度を適度に調整して、良好な膜を基板に転写することができる。
【００２２】
また、この発明にかかる膜形成装置の他の態様は、上記目的を達成するため、ポリシラザンまたはその原料物質を含む塗布液が膜状に塗布されたシート状の担持体を、前記塗布液が塗布された面を上向きに略水平状態に保持する担持体保持手段と、前記担持体保持手段に保持された前記担持体を加熱するとともに、該担持体表面に塗布された前記塗布液の膜に対して、酸素および水蒸気の少なくとも一方を含む硬化促進ガスを供給して、前記塗布液の膜表面における硬化を促進させる硬化促進手段と、前記硬化促進手段からの前記硬化促進ガスの供給停止後、前記膜表面の周囲雰囲気から前記硬化促進ガスを除去する除去手段と、前記担持体表面の前記膜に基板を密着させて、前記膜を前記基板に転写する転写手段とを備えることを特徴としている。
【００２３】
このように構成された発明では、塗布液の膜が形成された基板が硬化促進ガス雰囲気下で加熱されることにより、特に硬化促進ガスに触れる膜表面の硬化が一時的に促進される。そして、硬化促進ガスの除去によってさらなる膜の硬化が抑制されるので、膜表面が適度な粘度を維持した状態で膜と基板とを密着させることができる。このため、転写時の膜表面の粘度を適度に、かつ制御性よく維持して転写を行うことができ、基板表面に良好な膜を形成することができる。
【００２４】
この場合において、例えば、担持体保持手段に保持された担持体および基板を収容する処理空間を有するチャンバを備え、硬化促進手段は処理空間内に硬化促進ガスを供給する一方、除去手段は処理空間から硬化促進ガスを排気するように構成することができる。チャンバの処理空間に硬化促進ガスを供給して膜の硬化を促進することができる一方、処理空間から硬化促進ガスを排気して硬化の進行を抑制することができる。このように、硬化促進手段と除去手段とがチャンバ内の雰囲気制御を行うことによって、膜の硬化の進行度合いを適正に制御することが可能である。
【００２５】
さらに、例えば、転写手段は、処理空間内で膜を基板に転写するようにしてもよい。こうすることで、膜が基板に転写されるまでの雰囲気制御が容易となり、不純物やゴミの混入のない良質の膜を基板に形成することが可能となる。
【００２６】
本発明にかかる膜形成装置において、硬化促進手段は、例えば、加熱された硬化促進ガスを膜に供給するようにしてもよい。このようにすると、硬化促進ガスを供給することで同時に加熱も行われるので、別途担持体を加熱するための構成を必要としない。また、加熱温度の制御もしやすくなる。
【００２７】
あるいは、硬化促進手段は、例えば、担持体を加熱するためのランプを備えるようにしてもよい。ランプ加熱によってポリシラザンの硬化を促進することが可能であり、また熱源としてのランプはチャンバに組み込むことが容易であるので、比較的簡単な装置構成で上記作用効果を得ることが可能である。
【００２８】
また、担持体保持手段は、膜の硬化促進を開始してから膜の表面を基板の表面に密着させるまでの間、担持体に一定の張力を付与した状態で保持するようにしてもよい。こうすることにより、粘度の増大する膜にシワが寄ったりクラックが生じるのを未然に防止することができる。その結果、担持体として柔軟なシート材、例えば樹脂性シートフィルムを使用することが可能となり、基板への膜の転写後の剥離作業の利便性を大きく向上させることができる。
【００２９】
また、この発明においては、例えば、膜を上向きにして担持体を保持し、基板の下面を膜の表面（すなわち上面）に密着させるようにして転写を行ってもよい。転写は膜が完全に硬化しない状態で行う必要がある一方、このような流動性を維持した膜は、例えばトレンチが形成された基板に密着されたときにトレンチを埋めてしまうおそれがある。特に、基板を下に、膜を上にして転写を行った場合には、転写された膜が重力により垂れ下がって基板のトレンチを埋めてしまう可能性が高い。一方、基板の下面に膜を転写すれば、重力による垂れ下がりが生じないためトレンチが埋まることが比較的容易に回避可能であり、これにより良質なエアギャップを形成することが可能となる。
【発明の効果】
【００３０】
この発明によれば、担持体表面にポリシラザン膜の材料を含む塗布液を塗布し、硬化促進ガス雰囲気中で加熱することで膜表面の粘度を調整し、硬化の促進を停止させてから基板への転写を行うので、基板表面に良好なポリシラザン膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明にかかる半導体装置の製造方法の概要を示すフローチャートである。
【図２】リング体の構造を示す分解組立斜視図である。
【図３】本発明の実施に好適な塗布装置の構成例を示す図である。
【図４】本発明の実施に好適な転写装置の構成例を示す図である。
【図５】転写装置における動作を示すフローチャートである。
【図６】転写装置の動作を模式的に示す第１の図である。
【図７】転写装置の動作を模式的に示す第２の図である。
【図８】塗布および硬化促進処理を連続的に行う処理装置の構成例である。
【図９】図８の処理装置の動作を示すフローチャートである。
【図１０】硬化促進処理を実行する他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１はこの発明にかかる半導体装置の製造方法の概要を示すフローチャートである。この半導体装置の製造方法は、表面にトレンチ（溝）を形成した半導体基板の表面をシリコン酸化膜で被覆して、トレンチの壁面およびシリコン酸化膜で囲まれたエアギャップを有する半導体装置を製造する方法である。そして、半導体基板の表面にシリコン酸化膜を形成する前段階としてのポリシラザン膜を半導体基板の表面に形成するために、本発明にかかる膜形成方法が適用されている。
【００３３】
図１の処理では、まず最初に、一時的なポリシラザン膜の担持体として機能する樹脂製のシートフィルムを準備する。そして、シートフィルムの一方表面にポリシラザンまたはその原料物質を含む塗布液をスピンコート法により塗布して、シートフィルム表面にポリシラザン膜を形成する（ステップＳ１０１）。ポリシラザンは、
−（ＳｉＨ２−ＮＨ）−
を基本構造とする高分子材料である。シートフィルムとしては、比較的熱に強く化学的に安定な樹脂材料、例えばポリエチレン（ＰＥ）やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ＥＴＦＥ（エチレンテトラフルオロエチレン）などを好適に用いることができる。
【００３４】
塗布液の塗布後、塗布液を乾燥させる。すなわち、シートフィルムに塗布された塗布液に含まれる溶剤を揮発させる。これにより、シートフィルムには表面（上面）にポリシラザンを含む薄膜が担持されることとなる。溶剤の大部分が揮発した状態であっても、一般的にポリシラザン膜は常温で高い流動性を有する。したがって、この状態のまま薄膜を基板に密着させた場合、基板表面に形成されたトレンチの内部まで膜材料が入り込み、トレンチが埋まってしまうおそれがある。
【００３５】
そこで、この実施形態では、塗布によりシートフィルム表面に形成されたポリシラザン薄膜を、その硬化を促進させる性質を有するガス（硬化促進ガス）として例えば酸素を含む雰囲気下で加熱し膜表面の硬化を促進させることで、転写時にトレンチに埋め込まれてしまうことがないようにする（ステップＳ１０２；硬化促進処理）。これにより、ポリシラザンはシロキサンに変化し化学的に安定するが、表面の硬化が進みすぎると基板への転写性が低下してしまうので、硬化の進行度合いを適切に制御することが必要である。
【００３６】
そのためには、硬化促進のための処理条件を確立することに加えて、膜表面が適度の粘度となった段階で硬化を抑制するための処理を行い、過度の硬化を防止する必要がある。そこで、この実施形態では、所定の処理条件で硬化促進処理を行った後、それを停止するための処理を行う（ステップＳ１０３）。硬化促進のための処理条件および硬化促進を停止するための処理の具体的な内容については後に説明する。
【００３７】
こうして表面の粘度が適度に制御されたポリシラザン膜を基板表面に密着させて加圧することで、膜を基板表面に転写する（ステップＳ１０４）。続いて、こうして一体化された、シートフィルム、ポリシラザン薄膜および基板からなる積層体から、シートフィルムのみを剥離させる（ステップＳ１０５）。こうして基板と薄膜からなる積層体が得られる。
【００３８】
図示を省略しているが、こうして得られた積層体に適宜の熱処理を施すことで、ポリシラザンからシロキサンへの化学反応が進み、最終的に薄膜は非常に緻密な酸化シリコン膜に変化する。こうして形成された酸化シリコン膜は、機械的強度および耐電圧に優れた絶縁膜として機能する。
【００３９】
なお、この製造方法においては、基板に転写される前のポリシラザン膜を一時的に担持する担持体として樹脂製のシートフィルムを用いる。このようなシートフィルムは折れ曲がったり撓んだりしやすいが、これにより表面に形成された薄膜も変形したり断裂したりするおそれがある。そのため、少なくとも塗布液の塗布終了から転写を開始するまでの期間においては、シートフィルムを緊張させた状態に維持することが好ましい。以下に説明するように、この実施形態では、シートフィルムを上下２分割可能なリング体によって支持する。このリング体は特許文献２に記載された薄膜形成システムでも扱うことができるものである。
【００４０】
図２はリング体の構造を示す分解組立斜視図である。このリング体ＲＦは、上部リングＲupと下部リングＲlwとで樹脂製のシートフィルムＦの周縁部を挟み込むことによってシートフィルムＦを保持したものである。上部リングＲupおよび下部リングＲlwは例えばアルミニウムにより同一径に形成された円環であり、このうち上部リングＲup上面の一部には４枚の磁性体（例えば鉄または鉄系合金）材料からなるプレート９１が取り付けられている。このプレート９１は、リング体ＲＦの搬送の際、図示しない搬送手段によりリング体ＲＦを吸着保持するのに用いられる。
【００４１】
また、上部リングＲupには上記プレート９１とは異なる位置に複数の永久磁石９２が埋め込まれる一方、下部リングＲlwにも同数の永久磁石９３が埋め込まれている。永久磁石９２と永久磁石９３とは、上部リングＲupと下部リングＲlwとを重ね合わせたときに互いに相対する位置に取り付けられるとともに、互いに引き合う極性となっている。このため、上部リングＲupおよび下部リングＲlwが直接またはシートフィルムＦを挟んで重ね合わせられると、永久磁石の吸着力によって上下リングが一体化される。
【００４２】
上部リングＲupおよび下部リングＲlwの外周面の各１箇所に、位置決め用の切り込み部９４，９５が設けられている。また、上部リングＲupには複数の貫通孔９６が穿設される一方、下部リングＲlwにも複数の貫通孔９７が設けられている。上部リングＲupの貫通孔９６と、下部リングＲlwの貫通孔９７とは互いに異なる位置に設けられており、上部リングＲupと下部リングＲlwとを一体化させたときにそれぞれの貫通孔が重なり合うことがないようになっている。このように配置された貫通孔９６，９７に突き出しピン（図示せず）を挿入し押圧することで、永久磁石の吸着力に打ち勝って上下リングを分離させることができる。
【００４３】
次に、上記した各工程を実施するのに好適な装置の具体的構成について順次説明する。上記各工程は、基本的には前述の特許文献１および２に記載の装置構成あるいはそれを部分的に改変したものによって実行することが可能であるが、以下に説明する装置は、上記した各工程を実行するのに特に適した構成を有するものである。
【００４４】
図３は本発明の実施に好適な塗布装置の構成例を示す図である。より具体的には、この塗布装置１００は、上記した製造方法（図１）のうちステップＳ１０１を好適に実行可能な装置である。図３（ａ）に示すように、この塗布装置１００は、略鉛直軸周りに回転自在の支軸１０２に支持された略円板状のステージ１０１を備えている。ステージ１０１の上面周縁部には中央部分１０１ａよりも低くなった段差部１０１ｂが設けられている。図３（ｂ）に示すように、この段差部１０１ｂにシートフィルムを保持するリング体の下部リングＲlwが嵌まり込むようになっており、このとき下部リングＲlwの上面とステージ中央部分１０１ａとが同一平面となる。
【００４５】
ステージ１０１の回転中心の上方には、図示を省略する塗布液貯留部から通送される、ポリシラザン材料を含む塗布液を吐出する塗布ノズル１０３が設けられている。図３（ｂ）に示すように、ステージ１０１に下部リングＲlwが取り付けられるとともにシートフィルムＦが載置された状態でステージ１０１が回転し、シートフィルムＦの上面に対して、塗布ノズル１０３からポリシラザンまたはその材料物質を含む塗布液Ｐが供給される。塗布液Ｐは遠心力の作用によってシートフィルムＦの上面に薄く均一に塗り広げられる。
【００４６】
一方、ステージ１０１の周縁部の上方にはエッジリンスノズル１０４が設けられており、ステージ１０１に載置されたシートフィルムＦの周縁部に向けてリンス液Ｌを供給する。エッジリンスノズル１０４からのリンス液の吐出方向をステージ１０１の回転中心から見て径方向外向きにすることで、周縁部以外にリンス液が付着するのを防止することができる。これにより、周縁部の塗布液Ｐは洗い流されて、塗布の終了後には、図３（ｃ）に示すように、周縁部を除くシートフィルムＦの中央部分にポリシラザンによる薄膜Ｒが形成される。ここに上部リングＲupが搬入されて下部リングＲlwと結合されることにより、薄膜Ｒが形成されたシートフィルムＦを上下リングＲup，Ｒlwで挟み込んでなるリング体ＲＦが構成される。薄膜Ｒの基板への転写が終了するまでの間、シートフィルムＦはこのリング体ＲＦの状態で搬送される。
【００４７】
図４は本発明の実施に好適な転写装置の構成例を示す図である。より具体的には、この転写装置は、上記した製造方法（図１）のうちステップＳ１０２ないしＳ１０４を好適に実行可能な装置であり、図４はその内部構造を横から見た図である。この装置では、処理チャンバ１の内部に形成される処理空間内に転写ユニットが設置されており、基板表面への薄膜形成は、減圧された処理空間内でこの転写ユニットにより行われる。説明の便宜上、図４に示すようにＸ、Ｙ、Ｚの各方向を定義する。この転写装置の主要な構成は、本願出願人が先に開示した特開２０１０−１９２５１６号公報に記載されたものと同様であり、特に基板を保持するための機構および基板に薄膜を押し付けるための機構については当該公報に記載されたものを利用可能であるので、これらの詳細な構造については説明を省略する。
【００４８】
この転写ユニットは、処理チャンバ１を構成する上板１１に固定された上側ブロック３と、底板１９に固定された下側ブロック５とを備えており、薄膜形成対象である基板Ｗと、薄膜材料を塗布された薄膜担持体としてのシートフィルムＦとを上下ブロック３、５で挟み込むことにより、シートフィルムＦ上の薄膜を基板Ｗに転写する。
【００４９】
なお、以下の説明において、各構成要素に付した符号が「３」から始まるものは当該要素が上側ブロック３を構成するものであることを意味する一方、「５」から始まるものは当該要素が下側ブロック５を構成するものであることを意味するものとする。
【００５０】
処理空間ＳＰ内は、排気管８５１を介して処理チャンバ１と接続された真空ポンプ８５によって真空排気可能になっている。この真空ポンプ８５は装置全体を制御する制御ユニット８１に制御されており、制御ユニット８１からの動作指令に応じて作動して処理空間ＳＰ内を排気減圧することができるようになっている。また、制御ユニット８１は真空ポンプ８５による処理空間ＳＰからの排気量を調整し、処理空間ＳＰ内の圧力（真空度）を制御可能となっている。
【００５１】
また、処理チャンバ１は、制御ユニット８１により開閉制御されるバルブ（図示省略）を介して酸素ガス供給源８７および窒素ガス供給源８８に接続されている。このため、処理チャンバ１内には必要に応じて酸素ガスおよび窒素ガスを導入可能となっている。制御ユニット８１は、処理チャンバ１内の雰囲気の組成およびその圧力を制御することが可能であり、処理チャンバ１内は大気圧から数Ｐａまでの範囲内の所定の圧力に設定された組成制御された気体で満たされる。
【００５２】
処理空間ＳＰには、第１、第２プレート３４、５４が上下に対向して収容されている。第１プレート３４は処理チャンバ１を構成する上板１１の下面に固定された上ベース部材３１によって水平に固定支持されており、第２プレート５４の上方に位置している。第１プレート３４は基板Ｗが装着される試料台を構成し、第２プレート５４と対向する下面３４２が基板Ｗの装着面を形成している。第１プレート３４の下面３４２は円形に形成されている。
【００５３】
第１プレート３４の下面３４２には、基板Ｗが装着される。第１プレート３４は、内部に加熱手段として加熱ヒータ３４１を具備している。この加熱ヒータ３４１はヒータコントローラ８３と電気的に接続されており、制御ユニット８１からの基板温度情報に基づきヒータコントローラ８３が加熱ヒータ３４１を２５℃〜２００℃の間で加熱制御する。なお、第１プレート３４の下面３４２は石英板で形成されてもよい。
【００５４】
ここで、薄膜形成対象となる基板Ｗとしては、例えば円板状に形成された半導体ウエハの表面に素子分離用のトレンチを形成したものを好適に使用可能であり、トレンチ形成面を下向きにして第１プレート３４の下面３４２に装着される。
【００５５】
処理チャンバ１の上面を構成する上板１１には、処理対象となる基板Ｗを保持したり該保持を解除することができるとともに、基板Ｗを上下方向に昇降させることができる基板保持機構３００が設けられている。この基板保持機構３００では、複数本（この実施形態では２本）のリフタ３４４が昇降自在で、しかも水平方向に移動自在に支持されている。各リフタ３４４の下端部には爪部材３４５が固着されている。爪部材３４５はその上面が基板Ｗの周縁部と係合可能に仕上げられ、基板Ｗを爪部材３４５上に載置させることができる。基板保持機構３００は、制御ユニット８１からの制御指令に応じて、リフタ３４４に取り付けられた爪部材３４５を鉛直方向（Ｚ方向）および水平方向（Ｘ方向）に所定距離だけ移動させる。これにより、基板Ｗの把持・解放および第１プレート３４への押し付けが行われる。
【００５６】
一方、第２プレート５４は、移動方向Ｚ（鉛直方向）に沿って昇降自在に設けられた昇降ユニット５２に装備され、第１プレート３４の下方に軸線を一致させて対向して配置されている。昇降ユニット５２は底板１９に取り付けられた下ベース部材５１を有し、下ベース部材５１上に第２プレート５４が固定支持されている。第２プレート５４はシートフィルムＦが装着される転写板を構成し、第１プレート３４と対向する上面５４２がシートフィルムＦの装着面を形成している。第２プレート５４の上面５４２は円形に形成されている。シートフィルムＦは基板Ｗより大きい円形に形成され、その表面（薄膜形成面）には薄膜が形成されている。また、第２プレート５４の上面５４２の平面サイズはシートフィルムＦの平面サイズよりも小さく形成されている。第２プレート５４の上面５４２は、石英板によって形成されている。また、第２プレート５４には加熱手段として加熱ヒータ５４１が内蔵されている。この加熱ヒータ５４１はヒータコントローラ８４と電気的に接続されており、制御ユニット８１からの基板温度情報に基づきヒータコントローラ８４が加熱ヒータ５４１を２５℃〜２００℃の間で加熱制御する。
【００５７】
昇降ユニット５２は、下ベース部材５１の下面中央部に一体に垂設された支持軸５１３を有している。支持軸５１３は移動方向Ｚに沿って昇降自在に軸支され、加重モータ５３によって昇降されるように構成されている。すなわち、支持軸５１３の下端には加重モータ５３が接続されており、制御ユニット８１からの動作指令に応じて加重モータ５３が作動することで、昇降ユニット５２を移動方向Ｚに沿って昇降させることができる。昇降ユニット５２の昇降により、下ベース部材５１上に支持された第２プレート５４が移動方向Ｚに沿って昇降する。
【００５８】
また、第１、第２プレート３４、５４の周囲には、一対のリングＲup，Ｒlwを上下から挟み込んでリング体ＲＦを保持する上クランプ３５および下クランプ５５が設けられている。上クランプ３５および下クランプ５５はそれぞれ、一対のリングＲup，Ｒlwとほぼ同じ内径を有する円環状部材であり、これらがリング体ＲＦを上下方向（移動方向Ｚ）に挟んで保持する。
【００５９】
上クランプ３５および下クランプ５５で保持されたリング体ＲＦ中のシートフィルムＦは第１プレート３４と第２プレート５４との間に配置される。具体的には、薄膜が形成されたシートフィルムＦの表面（薄膜形成面）が第１プレート３４に対向する一方、シートフィルムＦの裏面（非薄膜形成面）側が第２プレート５４に対向するように、リング体ＲＦが上下クランプにより挟持される。
【００６０】
２つのクランプのうち下クランプ５５は、底板１９に立設された複数本（この実施形態では３本）の円柱体よりなるクランプ受け５５５上に水平姿勢で支持される。クランプ受け５５５は第２プレート５４の上面５４２の中心を通り移動方向Ｚに伸びる軸（以下、単に「中心軸」という）Ｊ回りに互いに等角度（１２０°）間隔で放射状に配置されている。下クランプ５５の上面周縁部（円環部）にはリング体ＲＦの下端部（下リングＲlw）を収容可能な内部に向けて窪んだ窪部が形成されている。そして、リング体ＲＦの下端部を窪部に収容させることによって、窪部の周囲を取り囲む周面部によってリング体ＲＦの水平方向の移動を規制することができる。
【００６１】
また、下ベース部材５１上には、複数本（この実施形態では３本）の突き当てピン５６が中心軸Ｊ回りに互いに等角度（１２０°）間隔で放射状に、しかも円周方向に沿ってクランプ受け５５５の間に位置するように立設されている。一方、下クランプ５５の下面には各突き当てピン５６に対応して突き当てピン５６の先端部を挿入させることが可能なピン挿入孔５５３が形成されている。このため、昇降ユニット５２が上昇駆動されると、突き当てピン５６の先端部がピン挿入孔５５３に挿入されるとともに、突き当てピン５６の先端部と後端部との間に形成された段差面が下クランプ５５の下面と当接する。これにより、突き当てピン５６と下クランプ５５とが互いに係合する。この状態で昇降ユニット５２がさらに上昇駆動されると、下クランプ５５がクランプ受け５５５から離れ、突き当てピン５６と下クランプ５５とが係合した状態で一体的に上昇する。これにより、第２プレート５４とリング体ＲＦとが一定の位置関係を保ったまま上昇する。
【００６２】
下クランプ５５の下面周縁部には下クランプ５５の水平方向における位置を固定するために、複数本の位置決めピン５１４が下方に延びるように取り付けられている。これら位置決めピン５１４は下ベース部材５１に移動方向Ｚに沿って形成された貫通孔５１２に挿通されている。位置決めピン５１４と貫通孔５１２の内壁との間にはボールスプライン機構等が介在しており、位置決めピン５１４はボールスプライン機構等を介して移動方向Ｚに沿ってのみ可動（昇降）自在に支持される。つまり、下クランプ５５は移動方向Ｚに直交する方向（水平方向）に移動するのを規制されながら下ベース部材５１に対して移動方向Ｚに沿って昇降自在に支持される。このような構成によれば、昇降ユニット５２（第２プレート５４）を移動方向Ｚに沿って移動させたとしても、水平方向において第２プレート５４と下クランプ５５との間の相対位置関係を確実に固定することができる。また、第２プレート５４と下クランプ５５（およびそれに支持されるリング体ＲＦ）とが互いに水平方向にずれるのを防止することができる。
【００６３】
また、もう一方のクランプ、つまり上クランプ３５は昇降自在に支持された複数本のロッド３５６の下端に固着されている。この実施形態では、３本のロッド３５６が中心軸Ｊ回りに互いに等角度（１２０°）間隔で放射状に、上クランプ３５から上方に伸びるように設けられている。複数本のロッド３５６の各々には、上クランプ３５を移動方向Ｚに沿って昇降駆動させるためのエアシリンダ３５７が連結されている。そして、制御ユニット８１からの動作指令に応じてエアシリンダ３５７が作動することで、上クランプ３５を移動方向Ｚに沿って昇降させることができる。具体的には、上クランプ３５を上昇させて第２プレート５４に対するリング体ＲＦの搬入出を可能とする一方、上クランプ３５を下降させて下クランプ５５とでリング体ＲＦを挟持して固定することができる。
【００６４】
このエアシリンダ３５７は、処理チャンバ１の外部に突設された支柱３１１により固定された円板状のトッププレート３１２に配設されており、エアシリンダ３５７から発生するパーティクル等の汚染物質が処理空間ＳＰ内に混入するのを防止することができる。なお、上クランプ３５を昇降駆動させる駆動機構としては、エアシリンダに限らず、エアシリンダ以外の他の昇降駆動用アクチュエータを用いるようにしてもよい。
【００６５】
また、エアシリンダ３５７と、該エアシリンダ３５７に圧縮空気を供給するための圧縮空気供給源（図示省略）との間には調圧弁３５８が介装されている。そして、制御ユニット８１からの動作指令に応じて調圧弁３５８の開度が調整されることにより、ロッド３５６の推力を一定に保つことが可能となっている。この実施形態では、支持軸５１３が移動方向Ｚにおいて受ける加重圧力を検出する荷重センサ８６が設けられており、荷重センサ８６によって検出された加重圧力に基づいて制御ユニット８１が調圧弁３５８の開度を調整し、ロッド３５６の推力を一定に保つようにフィードバック制御する。これにより、下クランプ５５に載置されたリング体ＲＦを上クランプ３５により一定の押圧力で押圧することができる。すなわち、リング体ＲＦに装着されたシートフィルムＦを上方から一定の押圧力で押圧することが可能となっている。
【００６６】
図５は転写装置における動作を示すフローチャートである。また、図６および図７は転写装置の動作を模式的に示す図である。最初に、表面にポリシラザン膜が形成されたシートフィルムＦ、実際にはシートフィルムＦが上下リングＲup，Ｒlwにより挟持されてなるリング体ＲＦと、膜の転写対象である基板Ｗとを処理チャンバ１内に搬入する（ステップＳ２０１）。このとき、図６（ａ）に示すように、基板Ｗはトレンチ形成面を下向きにして第１プレート３４の下面３４２に密着保持される。
【００６７】
一方、処理チャンバ１内に搬入されたリング体ＲＦは上クランプ３５および下クランプ５５により挟持される。次いで第２プレート５４が上昇し、図６（ｂ）に示すように、シートフィルムＦの中央部分が第２プレート５４の上面５４２により上方へ押し上げられ、これによりシートフィルムＦに張力が付与される。上下方向（Ｚ方向）における第２プレート５４と下クランプ５５との位置関係は突き当てピン５６によって規定されて、シートフィルムＦに付与される張力は一定となっている。なお、図６（ｂ）および（ｃ）では、各部の状態を見やすくするために上下クランプの図示を省略している。
【００６８】
この時点では、シートフィルムＦに担持されたポリシラザン薄膜Ｒは塗布後の流動性の高い状態である。そこで、膜Ｒの粘度を調整するために、前記した硬化促進処理を実行する。具体的には、シートフィルムＦおよび基板Ｗを収容した状態で、処理チャンバ１内を例えば２００Ｐａ程度まで減圧する（ステップＳ２０２、図７（ａ））。この減圧は、以降の処理での雰囲気制御をしやすくするとともに、予め処理チャンバ１内から空気を排除しておくことによって、酸素との反応により進行するポリシラザン膜の硬化度合いを確実に管理するためである。減圧に先立って、処理チャンバ１内に窒素ガス供給源８８から窒素ガスを導入してチャンバ内の酸素をパージしておくようにしてもよい。
【００６９】
続いて、第２プレート５４に設けられた加熱ヒータ５４１によって第２プレート５４を昇温させ、シートフィルムＦおよびこれに担持された薄膜Ｒを加熱する（ステップＳ２０３）。この時点では周囲雰囲気の酸素濃度が低いため、薄膜Ｒの硬化はほとんど進行しない。
【００７０】
薄膜Ｒの温度が所定の温度に達すると、酸素ガス供給源８７から酸素を処理チャンバ１内に導入する（ステップＳ２０４、図７（ｂ））。このときの処理チャンバ１内の圧力は制御ユニット８１および真空ポンプ８５によって管理されており、例えば２０００Ｐａ程度とすることができる。こうして薄膜Ｒを酸素を含む雰囲気下で加熱することにより、ポリシラザンのシロキサンへの化学変化が進み、膜の硬化が進行する。加熱温度および雰囲気中の酸素量（圧力）を管理することにより、硬化の進行度合いを制御することができる。
【００７１】
なお、ポリシラザンを硬化させるという目的からは、酸素を含む雰囲気下で加熱することが要件となる。この意味において、処理チャンバ１内の雰囲気は純粋な酸素である必要は必ずしもない。例えば酸素ガス供給原８７および窒素ガス供給源８８からそれぞれ供給される酸素と窒素との混合気体であってもよく、空気であってもよい。これらの場合、雰囲気中の酸素の分圧を管理することにより硬化度合いを制御することができる。また、酸素と同じくポリシラザンに対する硬化促進作用を有する水蒸気をこれらの雰囲気に添加してもよい。
【００７２】
この状態を所定時間維持した後（ステップＳ２０５）、酸素ガス供給源８７からの酸素供給を停止し、これとともに処理チャンバ１内を再び減圧することで（２００Ｐａ以下）、処理チャンバ１内から酸素を排除する（ステップＳ２０６、図７（ｃ））。これにより膜の硬化の進行を抑制する。硬化の進行を抑制するためには、周囲雰囲気から酸素を除去する、または膜温度を低下させることが考えられるが、より急速に硬化を停止させられるという点において、酸素を除去する方法が好ましい。また、基板への転写性を確保するという点からは、薄膜を加熱しておくことが望ましく、この点からも酸素を除去する方法が好ましい。
【００７３】
続いて第１のプレート３４に設けられた加熱ヒータ３４１により基板Ｗも加熱し（ステップＳ２０７）、この状態でシートフィルムＦ上の膜Ｒと基板Ｗとを密着させ加圧することで、膜を基板に転写する（ステップＳ２０８）。具体的には、図６（ｃ）に示すように、加重モータ５３を作動させてリング体ＲＦと第２プレート５４とを一体的に上昇させてシートフィルムＦ上の膜Ｒと基板Ｗとを密着させ、荷重センサ８６により計測される荷重が所定値となるように加圧した状態を一定時間継続する。
【００７４】
その後、加熱ヒータ３４１，５４１による加熱を停止し、爪部材３４５による基板Ｗの保持を解除した後に第２プレート５４を下降させ第１プレート３４から離間させる（ステップＳ２０９）。このとき、基板Ｗの保持が解除され、しかもシートフィルムＦ上の薄膜Ｒが基板Ｗに転写された状態となっているため、基板ＷはシートフィルムＦの上面に貼り付いたままリング体ＲＦと一体となって下降することになる。
【００７５】
こうして基板Ｗと一体化されたリング体ＲＦを図示しない剥離装置へ移送し（ステップＳ２１０）、薄膜Ｒを基板Ｗ上に残してシートフィルムＦのみを剥離する。この場合の剥離装置としては、例えば本願出願人が先に開示した特開２００９−２３９０７２号公報に記載された装置をそのまま好適に適用することができるので、ここでは剥離装置の構成およびその動作についての説明を省略する。
【００７６】
次に、硬化促進処理の処理条件について説明する。本願発明者は、このような硬化促進処理の処理条件を種々変更して膜の硬化度合いを評価した。具体的には、半導体用途向けに市販されているペルヒドロポリシラザン溶液を塗布液として用い、種々の条件で硬化促進処理を行った後に膜を基板に転写して、膜がトレンチに埋め込まれることなくエアギャップを形成することができるか否かを評価した。硬化促進ガスとしては、水蒸気を添加した空気を用いた。
【００７７】
その結果、例えばポリシラザン膜の膜厚が１００ｎｍないし１５０ｎｍ程度の場合には、膜温度１７５℃、チャンバ圧力１００００Ｐａ（酸素分圧約２０００Ｐａ）で３００秒程度の硬化促進処理を行い、転写時の加重値を５ｋｇｆ、加圧時間を６０秒としたとき、膜がトレンチに埋め込まれることなくエアギャップが形成された。硬化促進処理における温度が上記より低いとトレンチへの膜の埋め込みがみられ、エアギャップが形成されなかった。また、硬化促進処理の時間（酸素雰囲気に曝露する時間）が短い場合も埋め込みが生じる一方、処理時間が長いと基板への転写性が著しく低下し、膜が基板に接着しなかったり、シートフィルムから剥離できないという問題があった。
【００７８】
また、例えばポリシラザン膜の膜厚が３００ｎｍないし４００ｎｍ程度の場合には、膜を適度な粘度まで硬化させるのにはより硬化が進むような条件が必要となり、具体的には膜温度１８０℃、処理時間３００秒ないし４２０秒程度が好適であった。上記例と同様に、膜温度が低かったり処理時間が短いと埋め込みが発生し、処理時間が長いと転写性が低下するという傾向がみられた。なお、膜温度を１８０℃よりも高くしようとすると、シートフィルム自体の熱による劣化が生じる。
【００７９】
以上のように、この実施形態では、ポリシラザン膜の材料物質を含む塗布液をシートフィルムに塗布した後、管理された環境下で膜の硬化を促進させる硬化促進処理を行い、さらに硬化の促進を停止する処理を行って硬化の進行を抑制してから膜を基板に転写する。具体的には、ポリシラザンに対する硬化促進作用を有する酸素または水蒸気を含む硬化促進ガス雰囲気下で膜を加熱することによりポリシラザン膜の硬化を促進させる。このとき、雰囲気の組成、圧力、加熱温度、処理時間等の処理条件を管理することで硬化の進行度合いを制御するとともに、処理後は直ちに硬化促進を停止させることで、過度の硬化の進行を防止する。
【００８０】
こうして適度に硬化が進行し粘度が増大された膜を基板に転写することで、基板に形成されたトレンチを埋めることなく、また転写性を損なうことなく良質の膜を基板に転写することが可能である。
【００８１】
また、この実施形態の硬化促進処理では、処理チャンバ内に組成および圧力を制御された硬化促進ガスを一定時間導入した後、チャンバ内の雰囲気を排気することで、硬化の促進を停止している。硬化の促進を停止する方法として硬化促進ガスを排気することにより、硬化の進行を素早く止めることができ、膜の粘度を適正に制御することが可能である。
【００８２】
また、この実施形態では、ポリシラザン膜の硬化促進と基板への転写を同一の処理チャンバ１内で連続的に行っている。このようにすることで、硬化から転写までの周囲雰囲気の管理が容易となり、転写時における膜の粘度をより的確に制御することが可能となる。また、基板に転写される膜に不純物が混入することも回避される。
【００８３】
また、シートフィルムＦに一定の張力を付与した状態で膜の硬化促進および転写を行うことにより、シワや断裂のない高品質の膜を形成し基板に転写することができる。
【００８４】
また、トレンチを形成された基板のトレンチ形成面を下向きにした状態で膜の転写を行うことにより、流動性を有する膜が重力の作用で垂れ下がりトレンチを埋めることが効果的に防止される。
【００８５】
以上説明したように、この実施形態では、本発明の「担持体」として機能するシートフィルムＦを保持する上下リングＲup，Ｒlw、上下クランプ３５，５５等が一体として本発明の「担持体保持手段」として機能している。また、酸素ガス供給源８７、真空ポンプ８５、加熱ヒータ５４１等が一体として本発明の「硬化促進手段」として機能しており、制御ユニット８１が本発明の「制御手段」として機能している。また、真空ポンプ８５は本発明の「除去手段」としての機能も有する。
【００８６】
また、第１のプレート３４、第２のプレート５４およびこれらを駆動する機構等が一体として本発明の「転写手段」として機能しており、処理チャンバ１が本発明の「チャンバ」として機能している。
【００８７】
＜第１の変形例＞
上記した実施形態の構成では、塗布装置でシートフィルムＦにポリシラザン材料を含む塗布液を塗布した後、シートフィルムＦを転写装置に移送して硬化促進処理および転写処理を１つのチャンバ内で行っている。これに代えて、塗布液の塗布および硬化促進処理を１つのチャンバ内で連続的に行うようにすることも可能である。
【００８８】
図８は塗布および硬化促進処理を連続的に行う処理装置の構成例である。図８（ａ）に示すように、この処理装置１０００は処理チャンバ１１００を備えており、その内部に、それぞれ略鉛直軸周りに回転自在の支軸１１０２，１１０７，１１０８が設けられている。支軸１１０２には上面にシートフィルムＦを載置可能なステージ１１０１が取り付けられている。また、支軸１１０７には先端に塗布ノズル１１０３が取り付けられた揺動アームが、また支軸１１０８には先端にエッジリンスノズル１１０４が取り付けられた揺動アームがそれぞれ取り付けられている。
【００８９】
また、処理チャンバ１０００内でステージ１１０１の上方には、上下動自在の支軸１１０６、１つまたは複数のランプ１１１１およびランプカバー１１１２を備えるランプユニット１１１０が配置されている。各ランプ１１１１はその輻射熱により塗布液（ポリシラザン膜）を加熱する熱源として使用されるものであり、例えばハロゲンランプを用いることができる。ランプカバー１１１２は、ランプ１１１１から放射される熱および光の放射方向をステージ１１０１側に制限する。これらは支軸１１０６の上下動により一体的にステージ１１０１に対して接近・離間移動する。図示を省略しているが、上記各部の動作を制御する制御ユニットが別途設けられる。
【００９０】
図９は図８の処理装置の動作を示すフローチャートである。初期状態では、塗布ノズル１１０３、エッジリンスノズル１１０４およびランプユニット１１１０はそれぞれステージ１１０１から離間した位置に位置決めされている。最初に、リング体ＲＦを構成する下部リングＲlwおよびシートフィルムＦを処理チャンバ１１００内に搬入し、ステージ１１０１に載置する（ステップＳ３０１）。次いで、ステージ１１０１を回転開始するとともに（ステップＳ３０２）、塗布ノズル１１０３およびエッジリンスノズル１１０４を図８（ａ）に示す所定の塗布位置に配置する（ステップＳ３０３）。すなわち、それぞれ支軸の回動により、塗布ノズル１１０３についてはステージ１１０１の回転中心の上方に、またエッジリンスノズル１１０４についてはノズル先端をステージ１１０１の周縁部上方に位置決めする。
【００９１】
そして、塗布ノズル１１０３からポリシラザン膜の材料物質を含む塗布液を吐出しシートフィルムＦに塗布するとともに、エッジリンスノズル１１０４からリンス液を吐出してエッジリンスを行う（ステップＳ３０４）。ステージ１１０１の周囲にはスプラッシュガード１１０５が設置されており、ステージ１１０１の回転によりその周縁から振り切られた液体の飛散を防止する。
【００９２】
こうして塗布が終了すると塗布ノズル１１０３およびエッジリンスノズル１１０４をステージ１１０１上から退避させ（ステップＳ３０５）、代わってランプユニット１１１０を下降させ、図８（ｂ）に示すようにステージ１１０１の直上に位置決めする（ステップＳ３０６）。
【００９３】
続いてランプ１１１１を点灯させて、シートフィルムＦ上の塗布液Ｐに対してランプ加熱を行う（ステップＳ３０７）。このとき、先の実施形態と同様に処理チャンバ１１００内の雰囲気を適宜に調整して、ポリシラザン膜の硬化を促進させる。硬化後のポリシラザン膜の粘度については、ランプ照射温度、照射時間、ステージ回転数および処理チャンバ内の雰囲気等によって制御することが可能である。ランプ１１１１として点灯時の立ち上がりの早いハロゲンランプを用いれば、照射時間を正確に管理することが可能である。
【００９４】
所定時間ランプ加熱を行った後、ランプ１１１１を消灯させるとともにランプユニット１１１０を上方へ退避させ（ステップＳ３０８）、硬化の促進を停止させる。上記実施形態と同様に、チャンバ内の排気を組み合わせてもよい。その後、上部リングＲupを搬入し下部リングＲlwと係合させてリング体ＲＦを形成し、ポリシラザン膜が形成されたシートフィルムＦをリング体ＲＦとともに転写装置へ移送する（ステップＳ３０９）。転写装置としては図４に示した転写装置を用いることが可能であるが、硬化促進処理は既に施されているため、転写装置では硬化促進ガス雰囲気中での薄膜の加熱を省略することができる。
【００９５】
＜第２の変形例＞
図１０は硬化促進処理を実行する他の構成例を示す図である。上記実施形態の硬化促進処理では、第２プレート５４を加熱することによってその表面５４２に当接するシートフィルムＦを介して薄膜Ｒを加熱し、処理チャンバ１内に硬化促進ガスを導入することで、ポリシラザン膜の硬化促進を行っている。これに代えて、次に説明するように、温度調整された硬化促進ガスを薄膜Ｒに供給することによっても、硬化促進処理を制御性よく行うことが可能である。なお、以下では上記実施形態と共通の構成には同一符号を付してその説明を省略する。
【００９６】
図１０（ａ）に示す例では、第２のプレート５４に載置したシートフィルムＦの上方に、温度調整された硬化促進ガスをシートフィルムＦ上の薄膜Ｒに向けて吐出するガス吐出ヘッド１２００が近接配置可能に構成されている。すなわち、ガス吐出ヘッド１２００がチャンバ内で図示しない移動手段に連結されており、必要に応じてガス吐出ヘッド１２００を第２のプレート５４に近接・離間移動させることができる。ガス吐出ヘッド１２００は内部が空洞１２０９になっており、該空洞１２０９に連通するガス導入口１２０１を介して、外部のガス供給源から硬化促進ガスとして酸素、空気、水蒸気のいずれかを少なくとも含むガスが空洞１２０９に導入される。
【００９７】
空洞１２０９には複数のガス供給路１２０２が連通しており、各ガス供給路１２０２の他方端はガス吐出ヘッド１２００の下面に開口してガス吐出口１２０４を形成している。ガス吐出口１２０４はガス吐出ヘッド１２００の下面に略一定の密度に分散配置されている。また、各ガス供給路１２０２をそれぞれ取り巻くように、加熱ヒータ１２０３が設けられている。また、ガス供給路１２０２自体を発熱体により構成してもよい。
【００９８】
このような構成では、ガス供給源から供給される硬化促進ガスがガス供給路１２０２を通過する間に加熱ヒータ１２０３によって熱せられ、高温のガスとして薄膜Ｒに供給される。これによって薄膜Ｒの硬化を促進することができる。したがって、第２プレート５４を昇温させておく必要は必ずしもない。また、ガス供給を停止することにより、硬化の進行を抑制することが可能である。
【００９９】
一方、図１０（ｂ）に示す他の例では、ガス吐出ヘッド１３００の空洞１３０９は下方に向けて大きく開口しており、その内部に、平板状で多数の貫通孔が設けられた例えばセラミックヒータからなる加熱ヒータ１３０３と、気体を通過させることのできる多孔質材料により形成された先端部材１３０４とが装着されている。
【０１００】
このような構成では、空洞１３０９に案内された硬化促進ガスが加熱ヒータ１３０３により熱せられ、高温のガスとなって先端部材１３０４を通過して薄膜Ｒに向けて供給される。これにより薄膜Ｒの硬化が促進される。このような多孔質の先端部材１３０４を介してガスを吐出させることにより、処理チャンバ内が減圧された環境下でも空洞１３０９内の硬化促進ガスを適切にかつ効率よく昇温させて、温度および供給量の安定した硬化促進ガスを薄膜Ｒに対して供給することができ、薄膜Ｒの硬化度合いを適切に制御することができる。
【０１０１】
これらの変形例においては、ガス吐出ヘッド１２００，１３００がそれぞれ本発明の「硬化促進手段」として機能する。なお、これらのように熱した硬化促進ガスを供給することで薄膜の硬化を促進させる方法は、いずれも図８に示した装置におけるランプ加熱の代わりとしても適用することが可能である。
【０１０２】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、樹脂製のシートフィルムＦにポリシラザン膜を形成し、該シートフィルムを本発明の「担持体」として機能させているが、担持体はこのようなフィルム状のものに限定されない。またその材料も上記実施形態に限定されない。例えば、円盤状の樹脂板、石英板などを本発明の担持体として機能させることが可能である。
【０１０３】
また、上記実施形態は、トレンチを形成された基板の表面にポリシラザン膜を転写してエアギャップ構造を実現する製造方法および装置であるが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、例えばエアギャップ形成を目的としない薄膜形成においても、本発明の製造方法を適用することが可能である。
【０１０４】
また、上記実施形態では、枚葉状のシートフィルムＦを上下リングＲup，Ｒlwで挟み込むことでシートフィルムＦを緊張させた状態に保持しているが、これに限定されず、例えば長尺状のシートフィルムをローラー等に張架することでシートに張力を与えるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板などを含む基板全般を処理対象とし、これらの基板にポリシラザン膜を転写する技術に好適に適用することができる。特に、エアギャップ構造を有する半導体装置を膜転写により製造する技術に好適なものである。
【符号の説明】
【０１０６】
１ 処理チャンバ（チャンバ）
３４ 第１のプレート（転写手段）
３５ 上クランプ（担持体保持手段）
５４ 第２のプレート（転写手段）
５５ 下クランプ（担持体保持手段）
８１ 制御ユニット（制御手段）
８５ 真空ポンプ（硬化促進手段、除去手段）
８７ 酸素ガス供給源（硬化促進手段）
５４１ 加熱ヒータ（硬化促進手段）
Ｆ…シートフィルム（担持体）
Ｒ…薄膜
Ｒup…上部リング（担持体保持手段）
Ｒlw…下部リング（担持体保持手段）
Ｗ…基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリシラザンまたはその原料物質を含む塗布液が膜状に塗布されたシート状の担持体を、酸素および水蒸気の少なくとも一方を含む硬化促進ガス雰囲気中で加熱して、前記塗布液の膜表面における硬化を促進させる硬化促進工程と、
前記膜の周囲雰囲気から前記硬化促進ガスを除去する、または前記膜の温度を低下させることによって、前記膜表面の硬化を抑制する硬化抑制工程と、
前記硬化抑制工程後に、前記膜の表面を基板の表面に密着させて前記膜を前記基板に転写する転写工程と
を備えることを特徴とする膜形成方法。
【請求項２】
前記硬化促進工程では、前記塗布液を塗布された前記担持体をチャンバに収容して該チャンバ内を減圧した後、前記チャンバ内に前記硬化促進ガスを導入する一方、前記硬化抑制工程では、前記チャンバ内を再び減圧して前記硬化促進ガスを排気する請求項１に記載の膜形成方法。
【請求項３】
前記硬化促進工程では、前記硬化促進ガスの組成および圧力の少なくとも一方を調整することで前記膜の硬化を制御する請求項１または２に記載の膜形成方法。
【請求項４】
前記硬化促進工程では、前記担持体の加熱温度を１８０℃以下とする請求項１ないし３のいずれかに記載の膜形成方法。
【請求項５】
前記膜の硬化促進を開始してから前記膜の表面を前記基板の表面に密着させるまでの間、前記担持体に一定の張力を付与する請求項１ないし４のいずれかに記載の膜形成方法。
【請求項６】
前記転写工程では、前記基板の下面に前記膜の表面に密着させて転写する請求項１ないし５のいずれかに記載の膜形成方法。
【請求項７】
前記担持体への前記塗布液の塗布と、前記硬化促進工程とを同一のチャンバ内で行う請求項１ないし６のいずれかに記載の膜形成方法。
【請求項８】
ポリシラザンまたはその原料物質を含む塗布液が膜状に塗布されたシート状の担持体を、前記塗布液が塗布された面を上向きに略水平状態に保持する担持体保持手段と、
前記担持体保持手段に保持された前記担持体を加熱するとともに、該担持体表面に塗布された前記塗布液の膜に対して、酸素および水蒸気の少なくとも一方を含む硬化促進ガスを供給して、前記塗布液の膜表面における硬化を促進させる硬化促進手段と、
前記担持体表面の前記膜に基板を密着させて、前記膜を前記基板に転写する転写手段と、
前記硬化促進手段により前記担持体の加熱および前記膜への前記硬化促進ガスの供給を行わせた後、該加熱および前記硬化促進ガスの供給の少なくとも一方を停止させ、その後に、前記転写手段により前記膜を前記基板に転写させる制御手段と
を備えることを特徴とする膜形成装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記硬化促進ガスの組成および圧力の少なくとも一方を調整することで前記膜の硬化を制御する請求項８に記載の膜形成装置。
【請求項１０】
ポリシラザンまたはその原料物質を含む塗布液が膜状に塗布されたシート状の担持体を、前記塗布液が塗布された面を上向きに略水平状態に保持する担持体保持手段と、
前記担持体保持手段に保持された前記担持体を加熱するとともに、該担持体表面に塗布された前記塗布液の膜に対して、酸素および水蒸気の少なくとも一方を含む硬化促進ガスを供給して、前記塗布液の膜表面における硬化を促進させる硬化促進手段と、
前記硬化促進手段からの前記硬化促進ガスの供給停止後、前記膜表面の周囲雰囲気から前記硬化促進ガスを除去する除去手段と、
前記担持体表面の前記膜に基板を密着させて、前記膜を前記基板に転写する転写手段と
を備えることを特徴とする膜形成装置。
【請求項１１】
前記担持体保持手段に保持された前記担持体および前記基板を収容する処理空間を有するチャンバを備え、
前記硬化促進手段は前記処理空間内に前記硬化促進ガスを供給する一方、前記除去手段は前記処理空間から前記硬化促進ガスを排気する請求項１０に記載の膜形成装置。
【請求項１２】
前記転写手段は、前記処理空間内で前記膜を前記基板に転写する請求項１１に記載の膜形成装置。
【請求項１３】
前記硬化促進手段は、加熱された前記硬化促進ガスを前記膜に供給する請求項８ないし１２のいずれかに記載の膜形成装置。
【請求項１４】
前記硬化促進手段は、前記担持体を加熱するためのランプを備える請求項８ないし１３のいずれかに記載の膜形成装置。
【請求項１５】
前記担持体保持手段は、前記膜の硬化促進を開始してから前記膜の表面を前記基板の表面に密着させるまでの間、前記担持体に一定の張力を付与した状態で保持する請求項８ないし１４のいずれかに記載の膜形成装置。
【請求項１６】
前記担持体保持手段は前記膜を上向きにして前記担持体を保持する一方、前記転写手段は、前記基板の下面を前記膜の表面に密着させる請求項８ないし１５のいずれかに記載の膜形成装置。
【請求項１】
ポリシラザンまたはその原料物質を含む塗布液が膜状に塗布されたシート状の担持体を、酸素および水蒸気の少なくとも一方を含む硬化促進ガス雰囲気中で加熱して、前記塗布液の膜表面における硬化を促進させる硬化促進工程と、
前記膜の周囲雰囲気から前記硬化促進ガスを除去する、または前記膜の温度を低下させることによって、前記膜表面の硬化を抑制する硬化抑制工程と、
前記硬化抑制工程後に、前記膜の表面を基板の表面に密着させて前記膜を前記基板に転写する転写工程と
を備えることを特徴とする膜形成方法。
【請求項２】
前記硬化促進工程では、前記塗布液を塗布された前記担持体をチャンバに収容して該チャンバ内を減圧した後、前記チャンバ内に前記硬化促進ガスを導入する一方、前記硬化抑制工程では、前記チャンバ内を再び減圧して前記硬化促進ガスを排気する請求項１に記載の膜形成方法。
【請求項３】
前記硬化促進工程では、前記硬化促進ガスの組成および圧力の少なくとも一方を調整することで前記膜の硬化を制御する請求項１または２に記載の膜形成方法。
【請求項４】
前記硬化促進工程では、前記担持体の加熱温度を１８０℃以下とする請求項１ないし３のいずれかに記載の膜形成方法。
【請求項５】
前記膜の硬化促進を開始してから前記膜の表面を前記基板の表面に密着させるまでの間、前記担持体に一定の張力を付与する請求項１ないし４のいずれかに記載の膜形成方法。
【請求項６】
前記転写工程では、前記基板の下面に前記膜の表面に密着させて転写する請求項１ないし５のいずれかに記載の膜形成方法。
【請求項７】
前記担持体への前記塗布液の塗布と、前記硬化促進工程とを同一のチャンバ内で行う請求項１ないし６のいずれかに記載の膜形成方法。
【請求項８】
ポリシラザンまたはその原料物質を含む塗布液が膜状に塗布されたシート状の担持体を、前記塗布液が塗布された面を上向きに略水平状態に保持する担持体保持手段と、
前記担持体保持手段に保持された前記担持体を加熱するとともに、該担持体表面に塗布された前記塗布液の膜に対して、酸素および水蒸気の少なくとも一方を含む硬化促進ガスを供給して、前記塗布液の膜表面における硬化を促進させる硬化促進手段と、
前記担持体表面の前記膜に基板を密着させて、前記膜を前記基板に転写する転写手段と、
前記硬化促進手段により前記担持体の加熱および前記膜への前記硬化促進ガスの供給を行わせた後、該加熱および前記硬化促進ガスの供給の少なくとも一方を停止させ、その後に、前記転写手段により前記膜を前記基板に転写させる制御手段と
を備えることを特徴とする膜形成装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記硬化促進ガスの組成および圧力の少なくとも一方を調整することで前記膜の硬化を制御する請求項８に記載の膜形成装置。
【請求項１０】
ポリシラザンまたはその原料物質を含む塗布液が膜状に塗布されたシート状の担持体を、前記塗布液が塗布された面を上向きに略水平状態に保持する担持体保持手段と、
前記担持体保持手段に保持された前記担持体を加熱するとともに、該担持体表面に塗布された前記塗布液の膜に対して、酸素および水蒸気の少なくとも一方を含む硬化促進ガスを供給して、前記塗布液の膜表面における硬化を促進させる硬化促進手段と、
前記硬化促進手段からの前記硬化促進ガスの供給停止後、前記膜表面の周囲雰囲気から前記硬化促進ガスを除去する除去手段と、
前記担持体表面の前記膜に基板を密着させて、前記膜を前記基板に転写する転写手段と
を備えることを特徴とする膜形成装置。
【請求項１１】
前記担持体保持手段に保持された前記担持体および前記基板を収容する処理空間を有するチャンバを備え、
前記硬化促進手段は前記処理空間内に前記硬化促進ガスを供給する一方、前記除去手段は前記処理空間から前記硬化促進ガスを排気する請求項１０に記載の膜形成装置。
【請求項１２】
前記転写手段は、前記処理空間内で前記膜を前記基板に転写する請求項１１に記載の膜形成装置。
【請求項１３】
前記硬化促進手段は、加熱された前記硬化促進ガスを前記膜に供給する請求項８ないし１２のいずれかに記載の膜形成装置。
【請求項１４】
前記硬化促進手段は、前記担持体を加熱するためのランプを備える請求項８ないし１３のいずれかに記載の膜形成装置。
【請求項１５】
前記担持体保持手段は、前記膜の硬化促進を開始してから前記膜の表面を前記基板の表面に密着させるまでの間、前記担持体に一定の張力を付与した状態で保持する請求項８ないし１４のいずれかに記載の膜形成装置。
【請求項１６】
前記担持体保持手段は前記膜を上向きにして前記担持体を保持する一方、前記転写手段は、前記基板の下面を前記膜の表面に密着させる請求項８ないし１５のいずれかに記載の膜形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−３０６１４（Ｐ２０１３−３０６１４Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６５５９８（Ｐ２０１１−１６５５９８）
【出願日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
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