JP2781299B2 - 薄膜製造方法及び薄膜製造装置 - Google Patents
薄膜製造方法及び薄膜製造装置Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】 本発明は半導体装置における薄
膜の製造方法に関し、たとえば、3次元構造となってい
る高集積DRAMの層間絶縁膜等、凹凸の著しい基板上
に平坦な膜を形成する方法に関する。
膜の製造方法に関し、たとえば、3次元構造となってい
る高集積DRAMの層間絶縁膜等、凹凸の著しい基板上
に平坦な膜を形成する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】 薄膜形成には、たとえば、CVD法や
SOG法が用いられている。CVD法では、たとえば、
基板を400℃に保った状態で、(1)式に示す、Si
H4 とO2 ガスを化学反応させることにより、SiO2
膜を形成するものである。
SOG法が用いられている。CVD法では、たとえば、
基板を400℃に保った状態で、(1)式に示す、Si
H4 とO2 ガスを化学反応させることにより、SiO2
膜を形成するものである。
【0003】 SiH4 +O2 →SiO2 +2H2 ・・・・(1) 一方、SOG法では、たとえば、ゾル状Si-Oポリマを含
む液体をスピン法により基板上に塗布し、その基板を4
00℃でベーキングを行い、SiO2 膜を形成するもの
である。
む液体をスピン法により基板上に塗布し、その基板を4
00℃でベーキングを行い、SiO2 膜を形成するもの
である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】 ところが、CVD法
により形成された薄膜は図6に示すように、下地とコン
フォーマルな膜が得られ、下地の凹凸が残るという問題
があった。
により形成された薄膜は図6に示すように、下地とコン
フォーマルな膜が得られ、下地の凹凸が残るという問題
があった。
【0005】一方、SOG法により形成された薄膜は図
7に示すように、凹部に塗布した液体が多く残るため、
下地の平坦化が進むものの、膜質が良くない。すなわ
ち、ベーキングによる液体中の溶剤蒸発は膜上部から進
み、重合によるSiO2 化が上部表面から進む。このた
め、膜内部は未反応基が多量に残り、ベーキングを進め
ると、応力の増大により、クラックが発生するという問
題があった。
7に示すように、凹部に塗布した液体が多く残るため、
下地の平坦化が進むものの、膜質が良くない。すなわ
ち、ベーキングによる液体中の溶剤蒸発は膜上部から進
み、重合によるSiO2 化が上部表面から進む。このた
め、膜内部は未反応基が多量に残り、ベーキングを進め
ると、応力の増大により、クラックが発生するという問
題があった。
【0006】本発明はこれらの問題を解決すべくなされ
たもので、層間絶縁膜の平坦化を実現し、かつ、その膜
の高品質化を実現する薄膜製造方法を提供することを目
的とする。
たもので、層間絶縁膜の平坦化を実現し、かつ、その膜
の高品質化を実現する薄膜製造方法を提供することを目
的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】 上述の問題を解決する
ために、本発明の薄膜製造方法は、基板上に霧状液を用
いて膜構成元素を含む液体微粒子を、堆積することによ
り、50〜500Åの膜厚の薄膜を形成する第1の工程
と、その第1の工程後、上記薄膜をオゾンあるいはプラ
ズマあるいは活性な酸素原子中にさらすことにより、上
記薄膜の酸化を促進させる第2の工程とを所望の膜厚が
得られるまで繰り返し行うことによって特徴付けられ
る。また、本発明の薄膜製造装置は、上記薄膜製造方法
に用いる薄膜製造装置であって、上記霧状液を供給する
液体ソースを備え、上記第1の工程を行う第1の反応室
と、上記第2の工程を行う第2の反応室と、上記第1の
反応室と上記第2の反応室とを仕切る、上記基板が通過
可能な大きさの空間を有する隔壁と、上記基板を上記第
1の反応室と上記第2の反応室との間で上記空間を介し
て自在に移動させるための移動手段とを有することによ
って特徴付けられる。なお、基板上に堆積する膜の厚さ
は、好ましくは約100Åである。
ために、本発明の薄膜製造方法は、基板上に霧状液を用
いて膜構成元素を含む液体微粒子を、堆積することによ
り、50〜500Åの膜厚の薄膜を形成する第1の工程
と、その第1の工程後、上記薄膜をオゾンあるいはプラ
ズマあるいは活性な酸素原子中にさらすことにより、上
記薄膜の酸化を促進させる第2の工程とを所望の膜厚が
得られるまで繰り返し行うことによって特徴付けられ
る。また、本発明の薄膜製造装置は、上記薄膜製造方法
に用いる薄膜製造装置であって、上記霧状液を供給する
液体ソースを備え、上記第1の工程を行う第1の反応室
と、上記第2の工程を行う第2の反応室と、上記第1の
反応室と上記第2の反応室とを仕切る、上記基板が通過
可能な大きさの空間を有する隔壁と、上記基板を上記第
1の反応室と上記第2の反応室との間で上記空間を介し
て自在に移動させるための移動手段とを有することによ
って特徴付けられる。なお、基板上に堆積する膜の厚さ
は、好ましくは約100Åである。
【0008】
【作用】 霧状液を用いることにより、膜厚を50〜5
00Åにすることができる。このような膜厚にすること
によって、酸化を均一にでき、かつ、クラックを生じさ
せずに表面を平坦化することができる。また、膜厚の少
ない塗布量毎にオゾンあるいはプラズマあるいは活性な
酸素原子中にさらすので、液体中に含まれている溶剤の
蒸発および重合に伴う副生成物の蒸発は完全に行われ、
塗布した膜のSiO2 膜化が促進される。
00Åにすることができる。このような膜厚にすること
によって、酸化を均一にでき、かつ、クラックを生じさ
せずに表面を平坦化することができる。また、膜厚の少
ない塗布量毎にオゾンあるいはプラズマあるいは活性な
酸素原子中にさらすので、液体中に含まれている溶剤の
蒸発および重合に伴う副生成物の蒸発は完全に行われ、
塗布した膜のSiO2 膜化が促進される。
【0009】
【実施例】 図1は本発明実施例に用いられる装置の概
略図、図2は装置の構成図である。以下、図面を参照し
つつ、本発明実施例を説明する。本発明実施例に用いら
れる装置は、図1に示すように、膜構成元素を含む液体
微粒子すなわち、液体ソースをウェハ4上に付着させる
工程が行われる塗布室1が設けられている。また、その
塗布室1において所定の膜厚となった状態のウェハ4を
酸素プラズマ中にさらすことによって膜のSiO2 化を
進める工程が行われる膜改善室2が設けられている。こ
の膜改善室2には酸素プラズマを発生させるための平行
平板電極6が設けられ、RF電源によりこの平行平板電
極6に電圧が印加され、放電が行われる構成となってい
る。装置全体はシリンダ状になっており、その中央には
上記した各室を仕切る隔壁5が形成されている。この隔
壁5を設けることにより、これらの2室間でガスの混合
が生じるのを回避、たとえば、塗布室1に酸素プラズマ
が侵入すると、霧状液のSiO2 化によるダストの発生
の原因を排除することができる。
略図、図2は装置の構成図である。以下、図面を参照し
つつ、本発明実施例を説明する。本発明実施例に用いら
れる装置は、図1に示すように、膜構成元素を含む液体
微粒子すなわち、液体ソースをウェハ4上に付着させる
工程が行われる塗布室1が設けられている。また、その
塗布室1において所定の膜厚となった状態のウェハ4を
酸素プラズマ中にさらすことによって膜のSiO2 化を
進める工程が行われる膜改善室2が設けられている。こ
の膜改善室2には酸素プラズマを発生させるための平行
平板電極6が設けられ、RF電源によりこの平行平板電
極6に電圧が印加され、放電が行われる構成となってい
る。装置全体はシリンダ状になっており、その中央には
上記した各室を仕切る隔壁5が形成されている。この隔
壁5を設けることにより、これらの2室間でガスの混合
が生じるのを回避、たとえば、塗布室1に酸素プラズマ
が侵入すると、霧状液のSiO2 化によるダストの発生
の原因を排除することができる。
【0010】さらに、用いられる反応ガスの導入部(図
示せず)が周辺に設けられ、また、反応によって生じた
排気ガスを排気する排気機構11が中央部分に設けられ
ている。上記の各工程が行われるウェハ4は、回転自在
のサセプタ3上に載置されている。なお、このサセプタ
3には、サセプタ3を加熱するためのヒータ(図示せ
ず)、および冷却用媒体により冷却を行う冷却機構(図
示せず)が備えられている。
示せず)が周辺に設けられ、また、反応によって生じた
排気ガスを排気する排気機構11が中央部分に設けられ
ている。上記の各工程が行われるウェハ4は、回転自在
のサセプタ3上に載置されている。なお、このサセプタ
3には、サセプタ3を加熱するためのヒータ(図示せ
ず)、および冷却用媒体により冷却を行う冷却機構(図
示せず)が備えられている。
【0011】次に、以上の構成よりなる装置を用いて行
われる本発明実施例について、説明する。まず、塗布室
1において、一般的にSOG法に用いられているSOG
液あるいはTEOSを霧化することにより霧状となった
SOG液あるいはTEOSを充満させる。このガスが充
満した塗布室1内で、サセプタ3上にウェハ4を載置
し、このウェハ4上に霧状液を付着させる。そして、そ
の付着量が50〜500Åの膜厚になった時、付着を中
断し、サセプタ3を回転して霧状液が付着したウェハ4
を膜改善室2に移動させる。さらに、このウェハ4を平
行平板電極6を放電することにより発生する酸素プラズ
マ中にさらすことにより、膜のSiO2 化を促進する。
この酸素プラズマを発生するには、10Torr以下の減圧
が必要である。
われる本発明実施例について、説明する。まず、塗布室
1において、一般的にSOG法に用いられているSOG
液あるいはTEOSを霧化することにより霧状となった
SOG液あるいはTEOSを充満させる。このガスが充
満した塗布室1内で、サセプタ3上にウェハ4を載置
し、このウェハ4上に霧状液を付着させる。そして、そ
の付着量が50〜500Åの膜厚になった時、付着を中
断し、サセプタ3を回転して霧状液が付着したウェハ4
を膜改善室2に移動させる。さらに、このウェハ4を平
行平板電極6を放電することにより発生する酸素プラズ
マ中にさらすことにより、膜のSiO2 化を促進する。
この酸素プラズマを発生するには、10Torr以下の減圧
が必要である。
【0012】その後、これらの工程を繰り返し行うこと
により、所望の膜厚の薄膜が形成できる。図3は本発明
の他の実施例を実施する装置の構成図である。
により、所望の膜厚の薄膜が形成できる。図3は本発明
の他の実施例を実施する装置の構成図である。
【0013】ここでは、先に述べた実施例では、膜のS
iO2 化は酸素プラズマにより行うのに対し、他の実施
例ではオゾンを用いる点に特徴がある。膜厚50〜50
0Åの霧状液の膜が形成されたウェハ4は、サセプタ3
上に載置された状態で、膜改善室2に移動する。膜改善
室2は、導入口12より導入されたオゾンが充満した状
態となっている。そして、ウェハ4をそのオゾン中にさ
らすことにより膜のSiO2 化を促進する。この方法で
は、大気圧もしくは大気圧付近において、膜の形成がで
きる利点があり、排気する工程は必要としない。
iO2 化は酸素プラズマにより行うのに対し、他の実施
例ではオゾンを用いる点に特徴がある。膜厚50〜50
0Åの霧状液の膜が形成されたウェハ4は、サセプタ3
上に載置された状態で、膜改善室2に移動する。膜改善
室2は、導入口12より導入されたオゾンが充満した状
態となっている。そして、ウェハ4をそのオゾン中にさ
らすことにより膜のSiO2 化を促進する。この方法で
は、大気圧もしくは大気圧付近において、膜の形成がで
きる利点があり、排気する工程は必要としない。
【0014】以上の工程を、先の実施例と同様に繰り返
し行うことにより、所望の膜厚の薄膜ができる。また、
図4は本発明のもう一つの他の実施例を実施する装置の
構成図である。
し行うことにより、所望の膜厚の薄膜ができる。また、
図4は本発明のもう一つの他の実施例を実施する装置の
構成図である。
【0015】ここでは、膜のSiO2 化を活性な酸素原
子を用いる点に特徴がある。すなわち、この活性な酸素
原子は、オゾンガスもしくは酸素ガスを膜改善室2に導
入し、石英窓6を介してUVランプ7により導入された
ガスにUV照射を行うことにより、活性な酸素原子を生
成し、膜のSiO2 化を促進する構成となっている。こ
の実施例においても、膜厚50〜500Åの霧状液の膜
が形成されたウェハ4は、サセプタ3上に載置された状
態で、膜改善室2に移動する。膜改善室2は、UV照射
された酸素原子が充満した状態となっている。そして、
ウェハ4をその酸素原子中にさらすことにより膜のSi
O2 化を促進する。
子を用いる点に特徴がある。すなわち、この活性な酸素
原子は、オゾンガスもしくは酸素ガスを膜改善室2に導
入し、石英窓6を介してUVランプ7により導入された
ガスにUV照射を行うことにより、活性な酸素原子を生
成し、膜のSiO2 化を促進する構成となっている。こ
の実施例においても、膜厚50〜500Åの霧状液の膜
が形成されたウェハ4は、サセプタ3上に載置された状
態で、膜改善室2に移動する。膜改善室2は、UV照射
された酸素原子が充満した状態となっている。そして、
ウェハ4をその酸素原子中にさらすことにより膜のSi
O2 化を促進する。
【0016】以上の工程を、先の実施例と同様に繰り返
し行うことにより、所望の膜厚の薄膜が形成できる。以
上述べた実施例による方法で形成された膜の模式断面図
を図5に示す。
し行うことにより、所望の膜厚の薄膜が形成できる。以
上述べた実施例による方法で形成された膜の模式断面図
を図5に示す。
【0017】基板S上にメタル配線9が形成されてお
り、そのメタル配線9および基板S上には、本発明実施
例による方法で形成されたSiO2 膜8が形成されてい
る。このSiO2 膜8はメタル配線9の凹凸が平坦化さ
れた形状となっている。
り、そのメタル配線9および基板S上には、本発明実施
例による方法で形成されたSiO2 膜8が形成されてい
る。このSiO2 膜8はメタル配線9の凹凸が平坦化さ
れた形状となっている。
【0018】なお、いずれの実施例においても、サセプ
タは回転により、ウェハの移動を行う例をあげたが、往
復運動により移動させてもよい。
タは回転により、ウェハの移動を行う例をあげたが、往
復運動により移動させてもよい。
【0019】
【発明の効果】 以上説明したように、本発明の薄膜製
造方法によれば、基板上に霧状液を用いて膜構成元素を
含む液体微粒子を、堆積することにより、50〜500
Åの膜厚の薄膜を形成する第1の工程と、その第1の工
程後、その薄膜の酸化を促進させる第2の工程とを所望
の膜厚が得られるまで繰り返し行うようにしたので、1
回毎に形成する膜厚を小さくすることができる。このよ
うな膜厚にすることによって、酸化を均一にでき、か
つ、クラックを生じさせずに表面を平坦化することがで
きる。また、膜厚の少ない塗布量毎にオゾンあるいはプ
ラズマあるいは活性な酸素原子中にさらすので、液体中
に含まれている溶剤の蒸発および重合に伴う副生成物の
蒸発を完全に行うことができ、また、第2の工程である
膜改善工程では、熱エネルギを使用しない低温プロセス
を実現することができる。この結果、膜の平坦化を再現
性よく実現でき、しかも、高品質かつ信頼性の高い膜を
提供できる。 また、本発明の薄膜製造装置によれば、霧
状液を供給する液体ソースを備えた第1の反応室と、第
2の反応室と、第1の反応室と第2の反応室とを仕切
り、基板が通過可能な大きさの空間を有する隔壁と、基
板を第1の反応室と第2の反応室との間でその空間を介
して自在に移動させるための移動手段を設けた構成とし
たので、第1の反応室では液体ソースからの霧状液を基
板上に50〜500Åの小さい膜厚に付着させることが
でき、第2の反応室で行われる膜改善工程では低温プロ
セスを実現することができる。この結果、上記したよう
に、膜の平坦化を実現でき、しかも高品質化を実現でき
る。
造方法によれば、基板上に霧状液を用いて膜構成元素を
含む液体微粒子を、堆積することにより、50〜500
Åの膜厚の薄膜を形成する第1の工程と、その第1の工
程後、その薄膜の酸化を促進させる第2の工程とを所望
の膜厚が得られるまで繰り返し行うようにしたので、1
回毎に形成する膜厚を小さくすることができる。このよ
うな膜厚にすることによって、酸化を均一にでき、か
つ、クラックを生じさせずに表面を平坦化することがで
きる。また、膜厚の少ない塗布量毎にオゾンあるいはプ
ラズマあるいは活性な酸素原子中にさらすので、液体中
に含まれている溶剤の蒸発および重合に伴う副生成物の
蒸発を完全に行うことができ、また、第2の工程である
膜改善工程では、熱エネルギを使用しない低温プロセス
を実現することができる。この結果、膜の平坦化を再現
性よく実現でき、しかも、高品質かつ信頼性の高い膜を
提供できる。 また、本発明の薄膜製造装置によれば、霧
状液を供給する液体ソースを備えた第1の反応室と、第
2の反応室と、第1の反応室と第2の反応室とを仕切
り、基板が通過可能な大きさの空間を有する隔壁と、基
板を第1の反応室と第2の反応室との間でその空間を介
して自在に移動させるための移動手段を設けた構成とし
たので、第1の反応室では液体ソースからの霧状液を基
板上に50〜500Åの小さい膜厚に付着させることが
でき、第2の反応室で行われる膜改善工程では低温プロ
セスを実現することができる。この結果、上記したよう
に、膜の平坦化を実現でき、しかも高品質化を実現でき
る。
【0020】この結果、膜の平坦化を再現性よく実現で
き、しかも、高品質かつ信頼性の高い膜を提供できる。
き、しかも、高品質かつ信頼性の高い膜を提供できる。
【図1】 本発明実施例に用いられる装置の概略図
【図2】 本発明実施例に用いられる装置の構成図
【図3】 本発明の他の実施例に用いられる装置の構成
図
図
【図4】 本発明のもう一つの他の実施例に用いられる
装置の構成図
装置の構成図
【図5】 本発明実施例により形成された膜の模式断面
図
図
【図6】 従来の方法により形成された膜の模式断面図
【図7】 従来の方法により形成された膜の模式断面図
1・・・・塗布室 2・・・・膜改善室 3・・・・サセプタ 4・・・・ウェハ 5・・・・隔壁 6・・・・平行平板電極 7・・・・UVランプ 8・・・・SiO2 膜 11・・・・排気機構 S・・・・基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/314 - 21/3213 H01L 21/768
Claims (2)
- 【請求項1】 基板上に霧状液を用いて膜構成元素を含
む液体微粒子を、堆積することにより、50〜500Å
の膜厚の薄膜を形成する第1の工程と、その第1の工程
後、上記薄膜をオゾンあるいはプラズマあるいは活性な
酸素原子中にさらすことにより、上記薄膜の酸化を促進
させる第2の工程とを所望の膜厚が得られるまで繰り返
し行うことを特徴とする薄膜製造方法。 - 【請求項2】 請求項1に記載の薄膜製造方法に用いる
薄膜製造装置であって、上記霧状液を供給する液体ソー
スを備え、上記第1の工程を行う第1の反応室と、上記
第2の工程を行う第2の反応室と、上記第1の反応室と
上記第2の反応室とを仕切る、上記基板が通過可能な大
きさの空間を有する隔壁と、上記基板を上記第1の反応
室と上記第2の反応室との間で上記空間を介して自在に
移動させるための移動手段とを有することを特徴とする
薄膜製造装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3330355A JP2781299B2 (ja) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | 薄膜製造方法及び薄膜製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3330355A JP2781299B2 (ja) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | 薄膜製造方法及び薄膜製造装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05166807A JPH05166807A (ja) | 1993-07-02 |
JP2781299B2 true JP2781299B2 (ja) | 1998-07-30 |
Family
ID=18231690
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3330355A Expired - Fee Related JP2781299B2 (ja) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | 薄膜製造方法及び薄膜製造装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2781299B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4573902B2 (ja) * | 2008-03-28 | 2010-11-04 | 三菱電機株式会社 | 薄膜形成方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6331137A (ja) * | 1986-07-25 | 1988-02-09 | Hitachi Ltd | 多層配線用層間絶縁膜の形成方法 |
JPS63164342A (ja) * | 1986-12-26 | 1988-07-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 絶縁膜形成方法 |
JPS6457626A (en) * | 1987-08-28 | 1989-03-03 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
JP2775648B2 (ja) * | 1989-08-10 | 1998-07-16 | アネルバ株式会社 | Cvd方法 |
JP2748612B2 (ja) * | 1989-11-14 | 1998-05-13 | 富士通株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
-
1991
- 1991-12-13 JP JP3330355A patent/JP2781299B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05166807A (ja) | 1993-07-02 |
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