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
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05166807A (ja) | 1993-07-02 |
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