JP3521645B2 - Method for manufacturing dielectric film - Google Patents
Method for manufacturing dielectric filmInfo
- Publication number
- JP3521645B2 JP3521645B2 JP24755896A JP24755896A JP3521645B2 JP 3521645 B2 JP3521645 B2 JP 3521645B2 JP 24755896 A JP24755896 A JP 24755896A JP 24755896 A JP24755896 A JP 24755896A JP 3521645 B2 JP3521645 B2 JP 3521645B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solvent
- substrate
- raw material
- liquid raw
- dielectric film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体膜の製造方
法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a dielectric film.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体装置の微細化、低消費電力化、高
速化等の要求にともない、それらを実現するための手段
の一つとして層間絶縁膜の低誘電率化が検討されてい
る。現在開示されている一般の低誘電体材料は、炭素原
子やフッ素原子を含有することで誘電率を下げており、
誘電率が１．５〜２．５程度のものが実現されている。2. Description of the Related Art With the demand for miniaturization of semiconductor devices, low power consumption, high speed, etc., reduction of the dielectric constant of an interlayer insulating film has been studied as one of the means for realizing them. The general low dielectric material currently disclosed has a low dielectric constant by containing a carbon atom or a fluorine atom,
A material having a dielectric constant of about 1.5 to 2.5 has been realized.
【０００３】炭素原子を含む低誘電体材料は、有機ＳＯ
Ｇ（比誘電率＝３．０〜３．５程度）、ポリイミド（比
誘電率＝３．０〜３．５程度）、ポリパラキシリレン
（比誘電率＝２．４程度）などが有名である。これらの
材料は、炭素原子、いわゆるアルキル基を含むことで
材料の密度を下げること、および、分子自身の分極率
を低くすることで、低誘電率になっていると言われてい
る。また、これらの材料は、単に、誘電率が低いだけで
はなく、半導体装置の材料として不可欠な耐熱性を有し
ている。有機ＳＯＧはシロキサン構造を持つことで、ポ
リイミドはイミド結合を有することで、ポリパラキシリ
レンはベンゼン環のポリマーとなることで、それぞれ耐
熱性を有している。Low dielectric materials containing carbon atoms are organic SO
G (relative permittivity = about 3.0 to 3.5), polyimide (relative permittivity = about 3.0 to 3.5), polyparaxylylene (relative permittivity = about 2.4), etc. are famous. is there. It is said that these materials have a low dielectric constant by containing carbon atoms, so-called alkyl groups, to reduce the density of the material and to lower the polarizability of the molecule itself. Further, these materials not only have a low dielectric constant but also have heat resistance which is indispensable as a material for a semiconductor device. The organic SOG has a siloxane structure, the polyimide has an imide bond, and the polyparaxylylene is a polymer having a benzene ring, so that each has heat resistance.
【０００４】これらの材料を用いた成膜方法は、一般に
回転塗布法や真空蒸着法が用いられている。半導体装置
の製造には、最近の微細化および基板の大口径化にとも
ない、制御のし易い化学的気相成長（以下、ＣＶＤとい
う、ＣＶＤはChemical Vapour Depositionの略〕法が一
般に用いられている。ところが上記のような低誘電体材
料からなる低誘電率有機膜は、半導体装置の製造プロセ
スに使用するには耐熱性が低いため、複雑な環状構造な
どの耐熱構造を持たなくてはならない。そのため、構成
分子のモノマーだけを導入するＣＶＤ法でこの耐熱構造
を合成することは困難である。そこで、予め一般の化学
合成法によって耐熱構造を形成しておき、それを分解し
ないようにして、回転塗布法で形成するのが一般的にな
っている。As a film forming method using these materials, a spin coating method or a vacuum evaporation method is generally used. 2. Description of the Related Art In the manufacture of semiconductor devices, a chemical vapor deposition (hereinafter, CVD is an abbreviation of Chemical Vapor Deposition) method that is easy to control with the recent miniaturization and increase in the diameter of a substrate is generally used. However, since a low dielectric constant organic film made of a low dielectric material as described above has low heat resistance for use in the manufacturing process of a semiconductor device, it must have a heat resistant structure such as a complicated annular structure. Therefore, it is difficult to synthesize this heat-resistant structure by the CVD method in which only the monomers of the constituent molecules are introduced.Therefore, a heat-resistant structure is formed in advance by a general chemical synthesis method so as not to decompose it. It is generally formed by a spin coating method.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、回転塗
布法は、基板上に材料を一度に供給し、その基板を２０
００ｒｐｍ〜５０００ｒｐｍという高速回転によって均
一に基板面内に広げるという方法である。そのため、半
導体基板の大口径化によって、塗布膜厚の均一性の確保
が困難になってきている。また、微細なパターンへの埋
め込みに対しても、材料中の溶媒を蒸発させるときの放
出ガスによって、膜にいわゆるボイドが発生して、膜質
を悪化させるという問題が顕在化してきている。However, in the spin coating method, the material is supplied onto the substrate at one time, and the substrate is heated to 20 times.
This is a method of uniformly spreading the film on the substrate surface by high-speed rotation of 00 rpm to 5000 rpm. Therefore, it is becoming difficult to ensure the uniformity of the coating film thickness due to the increase in the diameter of the semiconductor substrate. Further, even in the case of embedding in a fine pattern, the problem that the so-called voids are generated in the film due to the released gas when the solvent in the material is evaporated and the film quality is deteriorated has become apparent.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされた誘電体膜の製造方法である。すな
わち、第１の方法は、誘電体材料を溶媒に溶かして液体
原料を生成し、その溶媒と同種の気化した溶媒とともに
上記液体原料を、溶媒の沸点以上誘電体材料の熱分解温
度よりも低い範囲の温度にした基板表面に導入して、こ
の基板表面に上記誘電体材料からなる誘電体膜を形成す
ることにより、課題の解決を図るという誘電体膜の製造
方法であって、溶媒に溶かした液体原料は、気化した状
態で基板表面に導入される、また溶媒にはフルオロカー
ボン系溶媒を用いる。The present invention is a method of manufacturing a dielectric film, which has been made to solve the above problems. That is, the first method is to dissolve a dielectric material in a solvent to produce a liquid raw material, and to evaporate the liquid raw material together with a vaporized solvent of the same kind as the solvent, the boiling point of the solvent being lower than the thermal decomposition temperature of the dielectric material. A method for producing a dielectric film , which is to introduce the above-mentioned substrate material at a temperature within a range to form a dielectric film made of the above-mentioned dielectric material on the surface of the substrate to solve the problem, and to dissolve in a solvent. The liquid raw material is vaporized
Is introduced into the surface of the substrate in the state of
A Bonn solvent is used .
【０００７】上記第１の方法では、誘電体材料を溶媒に
溶かして液体原料を生成し、その溶媒と同種の気化した
溶媒とともに上記液体原料を基板表面に供給することか
ら、基板表面に到達するまで気化した溶媒によって液体
原料は固化することはない。そして固化することなく基
板表面に供給された液体原料は、その基板が溶媒の沸点
以上誘電体材料の熱分解温度よりも低い温度に保たれて
いるため、基板表面に到達した気化した溶媒および液体
原料のうち、溶媒は蒸発する。その結果、溶媒が蒸発し
た液体原料、すなわち誘電体材料からなる誘電体膜が形
成される。In the first method, the dielectric material is dissolved in a solvent to produce a liquid raw material, and the liquid raw material is supplied to the substrate surface together with a vaporized solvent of the same kind as the solvent, so that the substrate surface is reached. The liquid raw material is not solidified by the solvent that is vaporized. And the liquid raw material supplied to the substrate surface without solidification, since the substrate is kept at a temperature lower than the boiling point of the solvent and lower than the thermal decomposition temperature of the dielectric material, the vaporized solvent and liquid reaching the substrate surface. Of the raw materials, the solvent evaporates. As a result, a liquid material in which the solvent is evaporated, that is, a dielectric film made of a dielectric material is formed.
【０００８】もし、基板温度が溶媒の沸点よりも低い温
度の場合には、基板表面に到達した溶媒は液体状態で存
在することになり、基板表面に到達した誘電体材料は溶
媒に溶けた液体原料状態で存在することになる。そのた
め、そのままでは誘電体材料からなる誘電体膜は形成さ
れない。また、基板温度が誘電体材料の熱分解温度以上
になると、基板の被成膜表面に到達した液体原料のう
ち、溶媒は蒸発し、誘電体材料は熱分解される。そのた
め、誘電体材料からなる誘電体膜は形成されない。If the substrate temperature is lower than the boiling point of the solvent, the solvent reaching the substrate surface exists in a liquid state, and the dielectric material reaching the substrate surface is a liquid dissolved in the solvent. It will exist in the raw material state. Therefore, the dielectric film made of the dielectric material is not formed as it is. When the substrate temperature is equal to or higher than the thermal decomposition temperature of the dielectric material, the solvent in the liquid raw material that has reached the film formation surface of the substrate is evaporated and the dielectric material is thermally decomposed. Therefore, the dielectric film made of the dielectric material is not formed.
【０００９】第２の方法は、誘電体材料を溶媒に溶かし
て液体原料を生成し、その溶媒と同種の気化した溶媒と
ともに上記液体原料を、溶媒の凝固点よりも高く沸点よ
りも低い範囲の温度にした基板表面に導入して、この基
板表面に上記誘電体材料を溶媒に溶かして液体原料から
なる膜を形成するという誘電体膜の製造方法であって、
前記溶媒に溶かした液体原料は、気化した状態で前記基
板表面に導入される、また前記溶媒はフルオロカーボン
系溶媒を用いる。なお、この第２の方法では、上記膜を
形成した後、アニーリングによって上記膜から溶媒を蒸
発させて誘電体材料からなる誘電体膜を形成することに
なる。The second method is to dissolve a dielectric material in a solvent to produce a liquid raw material, and to vaporize the liquid raw material together with a vaporized solvent of the same kind as the solvent, to bring the liquid raw material to a temperature higher than the freezing point and lower than the boiling point of the solvent. A method for producing a dielectric film, which comprises introducing into the surface of a substrate, dissolving the dielectric material in a solvent on the surface of the substrate to form a film made of a liquid raw material ,
The liquid raw material dissolved in the solvent is the above-mentioned base in a vaporized state.
It is introduced on the plate surface, and the solvent is fluorocarbon.
A system solvent is used . In the second method, after forming the film, the solvent is evaporated from the film by annealing to form a dielectric film made of a dielectric material.
【００１０】上記第２の方法では、誘電体材料を溶媒に
溶かして液体原料を生成し、その溶媒と同種の気化した
溶媒とともに上記液体原料を基板表面に供給することか
ら、基板表面に到達するまで気化した溶媒によって液体
原料は固化することはない。そして固化することなく基
板表面に供給された液体原料は、その基板が溶媒の凝固
点よりも高く沸点よりも低い範囲の温度に保たれている
ため、基板表面に到達した気化した溶媒および液体原料
のうち、溶媒は上記第１の方法よりも結露し易くなる。
その結果、基板表面には溶媒に溶かした液体原料の膜が
短時間に形成される。In the second method, the dielectric material is dissolved in a solvent to produce a liquid raw material, and the liquid raw material is supplied to the substrate surface together with a vaporized solvent of the same kind as the solvent, so that the substrate surface is reached. The liquid raw material is not solidified by the solvent that is vaporized. And the liquid raw material supplied to the substrate surface without solidification, since the substrate is kept at a temperature in the range higher than the freezing point of the solvent and lower than the boiling point, the vaporized solvent and liquid raw material reaching the substrate surface Of these, the solvent is more likely to cause dew condensation than the first method.
As a result, a liquid raw material film dissolved in a solvent is formed on the surface of the substrate in a short time.
【００１１】もし、基板温度が溶媒の凝固点以下の場合
には、基板表面に到達した溶媒は凝固するため、均一な
成膜が困難になる。また、基板温度が沸点以上になる
と、溶媒が基板表面で結露しないため、成膜速度が遅く
なる。If the substrate temperature is lower than the freezing point of the solvent, the solvent reaching the surface of the substrate will be solidified and it will be difficult to form a uniform film. Further, when the substrate temperature is equal to or higher than the boiling point, the solvent does not condense on the surface of the substrate, so that the film formation rate becomes slow.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】本発明の誘電体膜の製造方法に用
いる成膜装置の一例を、図１の概略構成図によって説明
する。なお、図面中、矢印は液体および気体の流れる方
向を示している。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An example of a film forming apparatus used in the method for manufacturing a dielectric film of the present invention will be described with reference to the schematic configuration diagram of FIG. It should be noted that in the drawings, arrows indicate the directions in which liquid and gas flow.
【００１３】図１に示すように、成膜装置１は、以下の
ように構成されている。すなわち、成膜を行うチャンバ
２１が備えられている。このチャンバ２１の内部には、
基板１０を載置するためのステージ２２が備えられ、こ
のステージ２２の上方で対抗する位置には基板１０の表
面に気体（ミストを含む場合もある）を供給するための
シャワーヘッド２３が設けられている。このシャワーヘ
ッド２３にはチャンバ２１の外部から導入されている配
管２４，２５の一端側が接続されている。そして上記配
管２４の他端側にはミスト発生器２６が接続され、この
ミスト発生器２６には配管２７を介して溶媒気化器２８
が接続されている。また他方の配管２５の他端側には液
体原料以外の気体原料の供給部２９が接続されている。As shown in FIG. 1, the film forming apparatus 1 is constructed as follows. That is, the chamber 21 for forming a film is provided. Inside this chamber 21,
A stage 22 for mounting the substrate 10 is provided, and a shower head 23 for supplying a gas (which may include mist) to the surface of the substrate 10 is provided above the stage 22 at a position facing the stage 22. ing. To this shower head 23, one ends of pipes 24 and 25 introduced from the outside of the chamber 21 are connected. A mist generator 26 is connected to the other end of the pipe 24, and a solvent vaporizer 28 is connected to the mist generator 26 via a pipe 27.
Are connected. In addition, a supply unit 29 for a gas raw material other than the liquid raw material is connected to the other end of the other pipe 25.
【００１４】上記溶媒気化器２８には、第１流量計３１
を介して溶媒タンク３２が接続されている。この第１流
量計３１は例えば液体質量流量計からなる。そして上記
溶媒タンク３２にはその内部を加圧するための不活性な
ガスを導入するための第１ガス配管３３が接続されてい
る。上記ミスト発生器２６には、第２流量計３４を介し
て原料タンク３５が接続されている。この第２流量計３
４は例えば液体質量流量計からなる。そして上記原料タ
ンク３５にはその内部に貯蔵されている原料（図示省
略）（液体）を加圧するための不活性なガスを導入する
ための第２ガス配管３６が接続されている。そして、上
記配管２４，２７は気化されたものを通すために加熱さ
れていることが望ましい。そのため、配管２４，２７の
各周囲には、加熱器（図示省略）が設けられている。The solvent vaporizer 28 has a first flow meter 31.
The solvent tank 32 is connected via the. The first flow meter 31 is, for example, a liquid mass flow meter. A first gas pipe 33 for introducing an inert gas for pressurizing the inside of the solvent tank 32 is connected to the solvent tank 32. A raw material tank 35 is connected to the mist generator 26 via a second flow meter 34. This second flow meter 3
4 is, for example, a liquid mass flow meter. A second gas pipe 36 for introducing an inert gas for pressurizing a raw material (not shown) (liquid) stored therein is connected to the raw material tank 35. It is desirable that the pipes 24 and 27 are heated so as to pass the vaporized substances. Therefore, a heater (not shown) is provided around each of the pipes 24 and 27.
【００１５】また、上記チャンバ２１には、このチャン
バ２１内のガスを排出するための排気管４１の一端側が
接続され、その排気管４１の他端側にはトラップ４２が
設けられている。そのトラップ４２には排気ポンプ（図
示省略）に接続する排気管４３が接続されている。この
ように、成膜装置１は構成されている。Further, one end side of an exhaust pipe 41 for exhausting the gas in the chamber 21 is connected to the chamber 21, and a trap 42 is provided at the other end side of the exhaust pipe 41. An exhaust pipe 43 connected to an exhaust pump (not shown) is connected to the trap 42. The film forming apparatus 1 is configured in this way.
【００１６】上記ミスト発生器２６のように液体をミス
ト化する技術は、超音波を用いる方法が一般に知られて
いる。その代表例として加湿器がある。このとき使用さ
れる超音波は、０．３Ｗ／ｃｍ2 程度以上のもので、こ
れにより、空洞現象によっていわゆるミクロな気泡が発
生し、液体をミスト状にすることが可能になる。このよ
うに超音波によるミスト化は、液体に与えるエネルギー
が低いため、前述の有機膜の耐熱構造を破壊することが
ない。As a technique for forming a mist of a liquid like the mist generator 26, a method using ultrasonic waves is generally known. A typical example is a humidifier. The ultrasonic waves used at this time are those of about 0.3 W / cm 2 or more, which allows so-called micro bubbles to be generated due to the cavity phenomenon and to make the liquid mist-like. As described above, the mist formation by ultrasonic waves does not destroy the heat resistant structure of the organic film, because the energy applied to the liquid is low.
【００１７】次に、上記成膜装置１を用いて誘電体膜を
製造する方法を、第１実施形態として以下に説明する。Next, a method for manufacturing a dielectric film using the film forming apparatus 1 will be described below as a first embodiment.
【００１８】原料タンク３５内には、誘電体膜となる誘
電体材料を溶媒に溶かした液体原料５１が貯蔵されてい
る。一方溶媒タンク３２には、上記誘電体材料を溶かす
のに用いたのと同様の溶媒５２が貯蔵されている。ま
ず、第２ガス配管３６を通して加圧したキャリアガス
〔ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ2 ）
等を用いるが、不活性なガスであればその種類は問わな
い〕を原料タンク３５内に導入し、この原料タンク３５
内の圧力を高めることによって、原料タンク３５内に貯
蔵されている液体原料５１を第２流量計３４を通してミ
スト発生器２６に供給する。ミスト発生器２６内では、
供給された液体原料５１を溶媒の沸点以上の温度に加熱
して直ちに気化させる。The raw material tank 35 stores a liquid raw material 51 in which a dielectric material to be a dielectric film is dissolved in a solvent. On the other hand, the solvent tank 32 stores the same solvent 52 as that used to dissolve the dielectric material. First, the carrier gas pressurized through the second gas pipe 36 [helium (He), argon (Ar), nitrogen (N 2 )
Etc., but any type of inert gas can be used] is introduced into the raw material tank 35.
By increasing the internal pressure, the liquid raw material 51 stored in the raw material tank 35 is supplied to the mist generator 26 through the second flow meter 34. In the mist generator 26,
The supplied liquid raw material 51 is heated to a temperature equal to or higher than the boiling point of the solvent and immediately vaporized.
【００１９】同時に、第１ガス配管３３を通して加圧し
たキャリアガス〔ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａ
ｒ）、窒素（Ｎ2 ）等を用いるが、不活性なガスであれ
ばその種類は問わない〕を溶媒タンク３２内に導入し、
この溶媒タンク３２内の圧力を高めることによって、溶
媒タンク３２内に貯蔵されている溶媒５２を第１流量計
３１を通して溶媒気化器２８に供給する。At the same time, the carrier gas pressurized through the first gas pipe 33 [helium (He), argon (A
r), nitrogen (N 2 ) or the like is used, but any kind of inert gas may be used] into the solvent tank 32.
By increasing the pressure in the solvent tank 32, the solvent 52 stored in the solvent tank 32 is supplied to the solvent vaporizer 28 through the first flow meter 31.
【００２０】そして溶媒気化器２８によって気化された
溶媒は配管２７を通ってミスト発生器２６に導入され、
ミスト発生器２６によってミスト化された液体原料とと
もに配管２４を通ってシャワーヘッド２３へと輸送され
る。この配管２７，２４は、溶媒の沸点以上の温度に加
熱されているため、溶媒を気化した状態でシャワーヘッ
ド２３に輸送することが可能となっている。The solvent vaporized by the solvent vaporizer 28 is introduced into the mist generator 26 through the pipe 27,
The liquid raw material that has been misted by the mist generator 26 is transported to the shower head 23 through the pipe 24. Since the pipes 27 and 24 are heated to a temperature equal to or higher than the boiling point of the solvent, the solvent can be transported to the shower head 23 in a vaporized state.
【００２１】そして、ミスト化した液体原料と気化した
溶媒とはシャワーヘッド２３に到達し、そこでほぼ均一
に分散されて基板１０の被成膜表面へほぼ均一に供給さ
れる。そのとき、基板１０の温度は、原料のガラス転移
温度よりも高く原料の熱分解温度よりも低くかつ溶媒の
沸点以上の範囲内に保たれている。そのため、基板１０
の表面に到達した溶媒（液体原料中の溶媒も含む）は蒸
発し、その表面に液体原料中の誘電体材料が堆積され
る。その結果、誘電体材料からなる薄膜が形成される。
これが誘電体膜となる。Then, the mistified liquid raw material and the vaporized solvent reach the shower head 23, where they are almost uniformly dispersed and supplied to the film-forming surface of the substrate 10 almost uniformly. At that time, the temperature of the substrate 10 is kept higher than the glass transition temperature of the raw material, lower than the thermal decomposition temperature of the raw material, and kept within the boiling point of the solvent or higher. Therefore, the substrate 10
The solvent (including the solvent in the liquid raw material) that has reached the surface of is evaporated, and the dielectric material in the liquid raw material is deposited on the surface thereof. As a result, a thin film made of a dielectric material is formed.
This becomes a dielectric film.
【００２２】一方、キャリアガスおよび未反応の液体原
料は、排気ポンプによってチャンバ２１の外部へ排出さ
れる。すなわち、チャンバ２１から排気管４１を通して
排出した気体（ミストを含む）はトラップ４２で液体成
分が取り除かれ、残された気体成分は排気管４３を通し
て排気ポンプにより排出される。On the other hand, the carrier gas and the unreacted liquid raw material are discharged to the outside of the chamber 21 by an exhaust pump. That is, the gas (including mist) discharged from the chamber 21 through the exhaust pipe 41 is removed of the liquid component by the trap 42, and the remaining gas component is discharged through the exhaust pipe 43 by the exhaust pump.
【００２３】上記第１実施形態では、誘電体膜となる誘
電体材料を溶媒に溶かして液体原料５１を生成し、上記
溶媒と同種の溶媒５２を気化させたガスとともにミスト
化した上記液体原料を基板１０の表面に供給することか
ら、気化させた溶媒によってミスト化した液体原料は輸
送の途中で固化することはない。そして固化することな
く基板１０の表面に供給された液体原料は、基板１０上
で広がりながら徐々に溶媒が蒸発し、硬化してゆく。In the first embodiment, the dielectric material to be the dielectric film is dissolved in a solvent to produce a liquid raw material 51, and the solvent 52 of the same kind as the solvent is vaporized to form a mist with the vaporized gas. Since it is supplied to the surface of the substrate 10, the liquid raw material that has been misted by the vaporized solvent does not solidify during transportation. The liquid raw material supplied to the surface of the substrate 10 without being solidified gradually spreads on the substrate 10 while the solvent gradually evaporates and is cured.
【００２４】そのときの基板１０の温度は、溶媒の沸点
以上の温度でしかも溶媒が十分に蒸発する原料のガラス
転移温度よりも高くその原料の熱分解温度よりも低い状
態に設定されていることから、基板１０の表面に溶媒と
ともに液体原料が到達すると、溶媒（液体原料中の溶媒
も含む）は到達した順に蒸発する。そのため、基板１０
上には液体原料のうちの誘電体材料が順次堆積されて硬
化しながら薄膜を形成してゆく。その薄膜が誘電体膜と
なる。したがって、膜の厚さに関係なく、基板１０上で
溶媒を十分に蒸発させることが可能になる。なお、基板
温度が熱分解温度を超えると、堆積した誘電体材料が分
解され、所望の誘電体膜を形成することができなくな
る。そのため、基板温度は原料の熱分解温度よりも低い
温度としている。また基板温度が溶媒の沸点より低い温
度であると溶媒が蒸発し難くなる。そのため、基板温度
は溶媒の沸点以上の温度としている。At that time, the temperature of the substrate 10 is set to a temperature higher than the boiling point of the solvent and higher than the glass transition temperature of the raw material at which the solvent is sufficiently evaporated and lower than the thermal decomposition temperature of the raw material. Therefore, when the liquid raw material reaches the surface of the substrate 10 together with the solvent, the solvent (including the solvent in the liquid raw material) evaporates in the order of arrival. Therefore, the substrate 10
The dielectric material of the liquid raw material is sequentially deposited on the upper surface and is cured to form a thin film. The thin film becomes a dielectric film. Therefore, the solvent can be sufficiently evaporated on the substrate 10 regardless of the film thickness. When the substrate temperature exceeds the thermal decomposition temperature, the deposited dielectric material is decomposed and it becomes impossible to form a desired dielectric film. Therefore, the substrate temperature is set to a temperature lower than the thermal decomposition temperature of the raw material. Further, when the substrate temperature is lower than the boiling point of the solvent, the solvent is hard to evaporate. Therefore, the substrate temperature is set to a temperature equal to or higher than the boiling point of the solvent.
【００２５】したがって、上記製造方法では、液体原料
が基板１０の表面に堆積するとともに、液体原料中のも
のを含む溶媒が基板１０に到達すると同時に基板１０上
より蒸発するため、基板１０上には液体原料中の誘電体
材料が順次堆積されて誘電体膜を形成することになる。
そのため、従来の回転塗布後のアニーリング時に生じて
いたボイドやストレス変化による膜のクラックなどは、
原理的に生じない。また従来の回転塗布法では、液体原
料を基板の中心から回転によって外側に広げるため、基
板上に形成されたパターンの疎密依存性、形状依存性に
よる平坦化特性への悪影響があったが、上記第１実施形
態の製造方法では、基板１０上に均一に液体原料が供給
されるため、パターンの疎密依存性、形状依存性による
膜の平坦化特性への悪影響は原理的になくなる。Therefore, in the above manufacturing method, the liquid raw material is deposited on the surface of the substrate 10, and the solvent including the liquid raw material reaches the substrate 10 and is evaporated from the substrate 10 at the same time. The dielectric material in the liquid raw material is sequentially deposited to form the dielectric film.
Therefore, cracks in the film due to voids and stress changes that occurred during annealing after conventional spin coating,
It does not occur in principle. Further, in the conventional spin coating method, since the liquid raw material is spread from the center of the substrate to the outside by rotation, there is an adverse effect on the flattening characteristics due to the sparse / dense dependence and shape dependence of the pattern formed on the substrate. In the manufacturing method of the first embodiment, since the liquid raw material is uniformly supplied onto the substrate 10, adverse effects on the flattening characteristics of the film due to the pattern sparse / dense dependency and shape dependency are basically eliminated.
【００２６】次に、前記図１によって説明した成膜装置
１において、液体原料５１を気化させてシャワーヘッド
２３へ供給する場合を以下に説明する。この場合には、
上記成膜装置１のミスト発生器２６を、液体原料５１を
気化させる液体原料気化器（図示省略）に代えればよ
い。Next, in the film forming apparatus 1 described with reference to FIG. 1, the case where the liquid raw material 51 is vaporized and supplied to the shower head 23 will be described below. In this case,
The mist generator 26 of the film forming apparatus 1 may be replaced with a liquid source vaporizer (not shown) that vaporizes the liquid source 51.
【００２７】次に、液体原料気化器を備えた成膜装置を
用いて、基板１０上に誘電体膜を成膜する方法を、第２
実施形態として以下に説明する。なお、以下の説明で
は、液体原料気化器を除く成膜装置１の構成部品には、
図１で示した符号を付すことにする。Next, a second method of forming a dielectric film on the substrate 10 using a film forming apparatus equipped with a liquid source vaporizer is described below.
An embodiment will be described below. In the following description, the components of the film forming apparatus 1 excluding the liquid source vaporizer are
The reference numerals shown in FIG. 1 are attached.
【００２８】まず、前記第１実施形態と同様にして、原
料タンク３５から液体原料５１が第２流量計３４へ送出
され、さらに第２流量計３４から液体原料気化器に液体
原料は導入され、そこで気化される。そして、気化され
た液体原料は、溶媒気化器２８から配管２７を通って導
入される気化された溶媒をキャリアガスとして、配管２
４を通って上記シャワーヘッド２３に供給される。First, similarly to the first embodiment, the liquid raw material 51 is sent from the raw material tank 35 to the second flow meter 34, and the liquid raw material is introduced from the second flow meter 34 into the liquid raw material vaporizer. It is vaporized there. Then, the vaporized liquid raw material uses the vaporized solvent introduced from the solvent vaporizer 28 through the pipe 27 as a carrier gas, and the pipe 2
It is supplied to the shower head 23 through No. 4.
【００２９】そして気化した液体原料と溶媒とはシャワ
ーヘッド２３に到達し、そこでほぼ均一に分散され、基
板１０の表面へほぼ均一に供給される。そのとき、基板
１０の温度は、原料のガラス転移温度よりも高く原料の
熱分解温度よりも低い温度でかつ溶媒の沸点以上の範囲
内に保たれている。そのため、基板１０の表面に到達し
た溶媒（液体原料中の溶媒も含む）は蒸発し、その表面
には液体原料中の誘電体材料が堆積される。その結果、
誘電体材料からなる薄膜が形成される。これが誘電体膜
となる。Then, the vaporized liquid raw material and the solvent reach the shower head 23, are dispersed therein almost uniformly, and are supplied to the surface of the substrate 10 almost uniformly. At that time, the temperature of the substrate 10 is maintained at a temperature higher than the glass transition temperature of the raw material and lower than the thermal decomposition temperature of the raw material and within the range of the boiling point of the solvent or higher. Therefore, the solvent (including the solvent in the liquid raw material) reaching the surface of the substrate 10 is evaporated, and the dielectric material in the liquid raw material is deposited on the surface. as a result,
A thin film made of a dielectric material is formed. This becomes a dielectric film.
【００３０】一方、キャリアガスおよび未反応の原料
は、排気ポンプによってチャンバ２１の外部へ排出され
る。すなわち、チャンバ２１から排気管４１を通して排
出した気体はトラップ４２で液体成分が取り除かれ、他
の気体成分は排気管４３を通して排気ポンプにより排出
される。On the other hand, the carrier gas and the unreacted raw material are discharged to the outside of the chamber 21 by the exhaust pump. That is, the liquid component of the gas discharged from the chamber 21 through the exhaust pipe 41 is removed by the trap 42, and the other gas components are discharged through the exhaust pipe 43 by the exhaust pump.
【００３１】上記第２実施形態の製造方法でも、前記第
１実施形態と同様に、液体原料が基板１０の表面に堆積
するとともに、液体原料中のものを含む溶媒が基板１０
に到達すると同時に基板１０上より蒸発するため、基板
１０上には液体原料中の誘電体材料が順次堆積されて誘
電体膜を形成することになる。そのため、従来の回転塗
布後のアニーリング時に生じていたボイドやストレス変
化による膜のクラックなどは、原理的に生じない。また
従来の回転塗布法では、液体原料を基板の中心から回転
によって外側に広げるため、基板上に形成されたパター
ンの疎密依存性、形状依存性による平坦化特性への悪影
響があったが、上記第２実施形態の製造方法では、基板
１０上に均一に液体原料が供給されるため、パターンの
疎密依存性、形状依存性による膜の平坦化特性への悪影
響は原理的になくなる。Also in the manufacturing method of the second embodiment, as in the first embodiment, the liquid raw material is deposited on the surface of the substrate 10, and the solvent containing the liquid raw material is added to the substrate 10.
At the same time, the vaporized material is evaporated from the substrate 10 at the same time, so that the dielectric material in the liquid raw material is sequentially deposited on the substrate 10 to form a dielectric film. Therefore, in principle, voids or cracks in the film due to stress change that occur during annealing after spin coating in the related art do not occur. Further, in the conventional spin coating method, since the liquid raw material is spread from the center of the substrate to the outside by rotation, there is an adverse effect on the flattening characteristics due to the sparse / dense dependence and shape dependence of the pattern formed on the substrate. In the manufacturing method of the second embodiment, since the liquid raw material is uniformly supplied onto the substrate 10, adverse effects on the flattening characteristics of the film due to the pattern sparse / dense dependence and shape dependence are theoretically eliminated.
【００３２】また、上記第１実施形態および第２実施形
態で説明したように、ミスト発生器２６あるいは液体原
料気化器からチャンバ２１の内部へ、気化した溶媒とと
もに液体原料を輸送するため、その輸送路となる配管２
４はできる限り短く太いほうが望ましい。またシャワー
ヘッド２３内の配管は溶媒の沸点以上に保たれているこ
とが好ましい。このように、液体原料とともに溶媒が通
る各配管の温度はその溶媒の沸点以上に保つことにより
配管内に液体原料が付着して固化し、堆積しないように
なる。As described in the first and second embodiments, the liquid raw material is transported from the mist generator 26 or the liquid raw material vaporizer into the chamber 21 together with the vaporized solvent. Piping 2 that serves as a road
4 is preferably as short and thick as possible. Further, it is preferable that the pipe in the shower head 23 is kept at the boiling point of the solvent or higher. Thus, the temperature of the pipes through which the solvent with the liquid raw material liquid material is solidified to adhere to the pipe by keeping above the boiling point of the solvent, so that no deposit.
【００３３】さらに、不活性なガスにより原料を輸送す
る強誘電率膜の成膜の場合とは異なり、誘電体膜として
低誘電率有機膜の成膜においては、搬送気体として用い
ている溶媒の沸点が一般に原料の分解温度よりも低いの
で、有機膜の耐熱構造を破壊することがないという利点
がある。ただし、強誘電体膜の成膜装置をそのまま流用
すると、ミスト発生器（または液体原料気化器）内や配
管内で成膜現象が起きる。要するに、キャリアガスに不
活性なガスを用いると、ミスト発生器（または液体原料
気化器）内や配管内で液体原料が重合反応を起こすため
に不活性なガスを用いることはできない。そこで、キャ
リアガスとして溶媒の蒸気を用いている。このことによ
り、ミスト発生器（または液体原料気化器）内や配管内
で起きる成膜現象を抑制することが可能になる。すなわ
ち、ミスト発生器、配管等の内部を常に、溶媒を気化さ
せた状態、言い換えれば飽和蒸気圧以上の状態にしてお
き、ミスト発生器、配管等の側壁などに析出した原料
を、結露した溶媒により溶解させながら気化させること
により、ミスト発生器、配管等の内部での成膜を防いで
いる。Further, unlike the case of forming a ferroelectric film for transporting a raw material by an inert gas, in forming a low dielectric constant organic film as a dielectric film, a solvent used as a carrier gas is used. Since the boiling point is generally lower than the decomposition temperature of the raw material, there is an advantage that the heat resistant structure of the organic film is not destroyed. However, if the ferroelectric film forming apparatus is used as it is, a film forming phenomenon occurs in the mist generator (or liquid raw material vaporizer) or in the pipe. In short, if an inert gas is used as the carrier gas, the liquid raw material causes a polymerization reaction in the mist generator (or the liquid raw material vaporizer) or in the pipe, so that the inert gas cannot be used. Therefore, solvent vapor is used as the carrier gas. This makes it possible to suppress the film formation phenomenon that occurs in the mist generator (or the liquid source vaporizer) and the pipe. That is, the inside of the mist generator, the pipe, etc., is always in a state where the solvent is vaporized, in other words, the saturated vapor pressure or more, and the raw material deposited on the side wall of the mist generator, the pipe, etc. is condensed solvent. By vaporizing while melting, film formation inside the mist generator, piping, etc. is prevented.
【００３４】次に、上記第１実施形態で説明した製造方
法を用いて、誘電体膜として低誘電率有機膜を形成する
具体的な方法を、実施例として以下に説明する。ここで
は一例として、ミスト化装置２６を備えた成膜装置１を
用いた。なお、以下の説明で用いる成膜装置１の構成部
品には、前記図１で示した符号を付記した。Next, a specific method for forming a low dielectric constant organic film as a dielectric film using the manufacturing method described in the first embodiment will be described below as an example. Here, as an example, the film forming apparatus 1 including the mist forming device 26 was used. The components shown in FIG. 1 are added to the components of the film forming apparatus 1 used in the following description.
【００３５】液体原料５１には、化学式〔１〕に示す構
造を有するポリテトラフルオロエチレン系樹脂〔デュポ
ン社製：テフロンＡＦ（商品名）（ガラス転移温度＝１
６０℃、熱分解温度＝４００℃）〕をフルオロカーボン
系の溶媒５２〔３Ｍ社製：フロリナート（商品名）〕に
溶解したものを用いた。なお、フロリナートに沸点は、
分子量によるが一般的には１２０℃程度である。The liquid raw material 51 includes a polytetrafluoroethylene resin having a structure represented by the chemical formula [1] [Teflon AF (trade name) manufactured by DuPont (glass transition temperature = 1
60 ° C., thermal decomposition temperature = 400 ° C.)] was dissolved in a fluorocarbon-based solvent 52 [3M: Fluorinert (trade name)]. The boiling point of Fluorinert is
Although it depends on the molecular weight, it is generally about 120 ° C.
【００３６】[0036]
【化１】 [Chemical 1]
【００３７】ミスト化装置２６は、１００℃に保たれ、
１Ｗ／ｃｍ2 程度のエネルギー密度の１００ｋＨｚ超音
波を用いて、溶媒に溶かしたテフロンＡＦをミスト化し
た。ミスト発生器２６内の側壁は、配管２４，２７と同
様の温度である２００℃程度に保たれている。キャリア
ガスには溶媒気化器２８で気化させた溶媒としてフロリ
ナートの蒸気を用い、それを液体原料の輸送に用いた。
ミスト発生器２６からシャワーヘッド２３への輸送に
は、毎分１ｄｍ3 の溶媒の蒸気を流し、基板１０上に供
給して、低誘電率有機膜を形成した。このとき、基板１
０付近の雰囲気は排気装置（排気ポンプ）により５００
Ｐａ程度に減圧した。また基板１０の温度は１７０℃と
した。さらに液体原料および溶媒の経路でかつトラップ
４２を除く溶媒気化器２８およびミスト発生器２６以降
の部分、例えばチャンバ２１の外壁、シャワーヘッド、
排気管４１，４３等は２００℃程度に保った。The mist forming device 26 is kept at 100 ° C.,
The Teflon AF dissolved in the solvent was made into a mist by using a 100 kHz ultrasonic wave having an energy density of about 1 W / cm 2 . The side wall inside the mist generator 26 is maintained at about 200 ° C., which is the same temperature as the pipes 24 and 27. Fluorinert vapor was used as the carrier gas as the solvent vaporized by the solvent vaporizer 28, and was used for transporting the liquid raw material.
For transporting from the mist generator 26 to the shower head 23, 1 dm 3 of solvent vapor per minute was flowed and supplied onto the substrate 10 to form a low dielectric constant organic film. At this time, the substrate 1
The atmosphere around 0 is 500 by the exhaust device (exhaust pump).
The pressure was reduced to about Pa. The temperature of the substrate 10 was 170 ° C. Further, in the path of the liquid raw material and the solvent, and the portion after the solvent vaporizer 28 and the mist generator 26 excluding the trap 42, for example, the outer wall of the chamber 21, the shower head,
The exhaust pipes 41, 43, etc. were kept at about 200 ° C.
【００３８】その後、成膜した基板１０をアニーリング
した。このアニーリングは、４００℃の窒素ガス雰囲気
（または大気中）で行われ、アニーリング時間は３０分
とした。After that, the film-formed substrate 10 was annealed. This annealing was performed in a nitrogen gas atmosphere (or air) at 400 ° C., and the annealing time was 30 minutes.
【００３９】上記実施例では、テフロンＡＦを用いた
が、その外の原料としては、化学式〔２〕に示す構造を
有するシクロポリマライズドフロリネーテッドポリマー
系樹脂〔例えばサイトップ（商品名）〕、無機ＳＯＧ
（Spin on glass ）、有機ＳＯＧ、ポリイミド、化学式
〔３〕に示す構造を有するフッ化ポリアリルエーテル系
樹脂〔例えばＦＬＡＲＥ（商品名）〕などの材料も使用
することができる。Although Teflon AF was used in the above-mentioned examples, the raw material other than Teflon AF is a cyclopolymerized fluorinated polymer resin having a structure represented by the chemical formula [2] [eg Cytop (trade name)]. , Inorganic SOG
Materials such as (Spin on glass), organic SOG, polyimide, and a fluorinated polyallyl ether resin having a structure represented by the chemical formula [3] [for example, FLARE (trade name)] can also be used.
【００４０】[0040]
【化２】 [Chemical 2]
【００４１】[0041]
【化３】 [Chemical 3]
【００４２】次に上記説明した実施例を用いて形成され
る低誘電率有機膜を備えた半導体装置の製造方法を、図
２の製造工程図によって説明する。なお、以下の説明で
は、図１に示した成膜装置の構成部品には、図示した符
号を合わせて記すことにした。Next, a method of manufacturing a semiconductor device having a low dielectric constant organic film formed by using the above-described embodiment will be described with reference to the manufacturing process chart of FIG. In addition, in the following description, the components shown in FIG. 1 will be denoted by the same reference numerals.
【００４３】図２の（１）に示すように、シリコン基板
１１上に第１酸化シリコン膜１２を例えば５００ｎｍの
厚さに形成する。この第１酸化シリコン膜１２は、モノ
シラン（ＳｉＨ4 ）と酸素（Ｏ2 ）とを原料ガスに用い
た化学的気相成長（以下、ＣＶＤという）法によって形
成される。あるいは、テトラエトキシシラン（ＴＥＯ
Ｓ）と酸素とを原料ガスに用いたプラズマＣＶＤ法によ
って形成される。As shown in FIG. 2A, the first silicon oxide film 12 is formed on the silicon substrate 11 to have a thickness of 500 nm, for example. The first silicon oxide film 12 is formed by a chemical vapor deposition (hereinafter referred to as CVD) method using monosilane (SiH 4 ) and oxygen (O 2 ) as source gases. Alternatively, tetraethoxysilane (TEO
It is formed by a plasma CVD method using S) and oxygen as source gases.
【００４４】次いで、上記第１酸化シリコン膜１２上に
金属配線層を形成する。この金属配線層は、例えばスパ
ッタリングによって、例えばシリコンを含むアルミニウ
ム系金属を堆積することにより形成される。続いてリソ
グラフィー技術によって、上記金属配線層上の配線を形
成する領域上にレジストパターンを形成した後、そのレ
ジストパターンをマスクに用いたエッチングによって、
上記金属配線層を加工し、配線１３を形成する。Next, a metal wiring layer is formed on the first silicon oxide film 12. The metal wiring layer is formed by depositing an aluminum-based metal containing silicon, for example, by sputtering. Then, by a lithography technique, after forming a resist pattern on the region for forming the wiring on the metal wiring layer, by etching using the resist pattern as a mask,
The metal wiring layer is processed to form the wiring 13.
【００４５】次に上記第１酸化シリコン膜１２上に上記
配線１３を覆う第２酸化シリコン膜１４を例えば１００
ｎｍの厚さに形成する。この第２酸化シリコン膜１４
は、上記第１酸化シリコン膜１２と同様の方法によって
形成される。なお、上記第２酸化シリコン膜１４の膜厚
は、シリコン基板１１上の膜厚であって、配線１３間、
特に配線１３の側壁の膜厚は上記膜厚よりも薄くなって
いる。このようにして基板１０を形成する。Next, a second silicon oxide film 14 covering the wiring 13 is formed on the first silicon oxide film 12 by, for example, 100.
It is formed to a thickness of nm. This second silicon oxide film 14
Is formed by the same method as the first silicon oxide film 12. The film thickness of the second silicon oxide film 14 is the film thickness on the silicon substrate 11, between the wirings 13,
In particular, the film thickness of the side wall of the wiring 13 is thinner than the above film thickness. In this way, the substrate 10 is formed.
【００４６】次いで図２の（２）に示すように、上記第
２酸化シリコン膜１４上に低誘電率有機膜１５を、例え
ば５００ｎｍの厚さに形成する。この低誘電率有機膜１
５は、例えば前記第１実施形態で説明した方法と同様に
して形成される。すなわち、液体原料としては、前記説
明したテフロンＡＦをフロリナートに溶解したものを用
いた。Next, as shown in FIG. 2B, a low dielectric constant organic film 15 is formed on the second silicon oxide film 14 to have a thickness of 500 nm, for example. This low dielectric constant organic film 1
5 is formed in the same manner as the method described in the first embodiment, for example. That is, as the liquid raw material, the above-mentioned Teflon AF dissolved in Fluorinate was used.
【００４７】ミスト発生器２６は、１００℃に保たれ、
１Ｗ／ｃｍ2 程度のエネルギー密度の１００ｋＨｚ超音
波を用いて、溶媒に溶かしたテフロンＡＦをミスト化し
た。ミスト発生器２６内の側壁は、配管と同様の温度の
２００℃程度に保たれている。キャリアガスには溶媒の
蒸気を用い、液体原料の輸送に用いた。ミスト発生器２
６からシャワーヘッド２３への輸送には、毎分１ｄｍ3
の溶媒の蒸気を流し、シリコン基板１１の第２酸化シリ
コン膜１４上に供給して、低誘電率有機膜１５を形成し
た。また、シリコン基板１１付近は排気ポンプにより５
００Ｐａ程度に減圧し、シリコン基板１１の温度は１７
０℃に設定した。また、液体原料および溶媒の経路でか
つトラップ４２を除く溶媒気化器２８およびミスト発生
器２６以降の部分、例えばチャンバ２１の外壁、シャワ
ーヘッド、排気管４１，４３等は２００℃程度に保っ
た。The mist generator 26 is kept at 100 ° C.,
The Teflon AF dissolved in the solvent was made into a mist by using a 100 kHz ultrasonic wave having an energy density of about 1 W / cm 2 . The side wall inside the mist generator 26 is maintained at about 200 ° C., which is the same temperature as the piping. A solvent vapor was used as the carrier gas and was used for transporting the liquid raw material. Mist generator 2
6 to showerhead 23 1 dm 3 per minute
The solvent vapor was flowed and supplied onto the second silicon oxide film 14 of the silicon substrate 11 to form the low dielectric constant organic film 15. In addition, the vicinity of the silicon substrate 11 is 5 by an exhaust pump.
The pressure is reduced to about 00 Pa, and the temperature of the silicon substrate 11 is 17
It was set to 0 ° C. Further, the solvent vaporizer 28 except the trap 42 and the portion after the mist generator 26, for example, the outer wall of the chamber 21, the shower head, the exhaust pipes 41, 43, etc. were kept at about 200 ° C. in the path of the liquid raw material and the solvent.
【００４８】その後、低誘電率有機膜１５を成膜した基
板１０をアニーリングした。このアニーリングは、４０
０℃の窒素ガス雰囲気（または大気中）で行われ、アニ
ーリング時間は３０分とした。After that, the substrate 10 having the low dielectric constant organic film 15 formed thereon was annealed. This annealing is 40
The annealing was performed in a nitrogen gas atmosphere (or in the air) at 0 ° C. for 30 minutes.
【００４９】上記製造方法では、テフロンＡＦを用いた
が、その他の原料としては、前記化学式〔２〕に示した
構造を有するシクロポリマライズドフロリネーテッドポ
リマー系樹脂〔例えばサイトップ（商品名）〕、無機Ｓ
ＯＧ（Spin on glass ）、有機ＳＯＧ、ポリイミド、前
記化学式〔３〕に示した構造を有するフッ化ポリアリル
エーテル系樹脂〔例えばＦＬＡＲＥ（商品名）〕などの
材料も使用することができる。In the above manufacturing method, Teflon AF was used, but as other raw materials, a cyclopolymerized fluorinated polymer resin having a structure represented by the above chemical formula [2] [eg Cytop (trade name)] is used. ], Inorganic S
Materials such as OG (Spin on glass), organic SOG, polyimide, and a fluorinated polyallyl ether resin having a structure represented by the chemical formula [3] [for example, FLARE (trade name)] can also be used.
【００５０】次に図２の（３）に示すように、上記低誘
電率有機膜１５上に第３酸化シリコン膜１６を例えば５
００ｎｍの厚さに形成する。この第３酸化シリコン膜１
６の形成方法は、上記第１酸化シリコン膜１２の形成方
法と同様である。Next, as shown in FIG. 2C, a third silicon oxide film 16 is formed on the low dielectric constant organic film 15 by, for example, 5.
It is formed to a thickness of 00 nm. This third silicon oxide film 1
The method of forming 6 is the same as the method of forming the first silicon oxide film 12.
【００５１】次に前記第２実施形態の一実施例を以下に
説明する。この説明では、上記成膜装置、液体原料気化
器、気化条件等は、前記説明したのと同様であるので、
ここでの詳細な説明は省略し、前記の説明を参照してい
ただきたい。An example of the second embodiment will be described below. In this description, since the film forming apparatus, the liquid source vaporizer, the vaporization conditions, etc. are the same as those described above,
The detailed description is omitted here, and the above description is referred to.
【００５２】溶媒に誘電体材料を溶かして生成した液体
原料５１を気化する液体原料気化器２６は、２００℃に
保たれている。キャリアガスには溶媒気化器２８で気化
した溶媒を用い、それを気化した液体原料の輸送に用い
る。液体原料気化器２６からシャワーヘッド２３までの
輸送には、毎分１ｄｍ3 の溶媒蒸気を流し、基板１０上
に供給して、低誘電率有機膜を形成した。このとき、基
板１０付近の圧力雰囲気は排気ポンプにより１００Ｐａ
程度の減圧状態に保った。また基板１０の温度は１７０
℃とした。さらに、液体原料および溶媒の経路でかつト
ラップ４２を除く溶媒気化器２８およびミスト発生器２
６以降の部分、例えばチャンバ２１の外壁、シャワーヘ
ッド、排気管４１，４３等は２００℃程度に保った。The liquid raw material vaporizer 26 for vaporizing the liquid raw material 51 produced by dissolving the dielectric material in the solvent is kept at 200.degree. As the carrier gas, the solvent vaporized by the solvent vaporizer 28 is used, and it is used for transporting the vaporized liquid raw material. For transporting from the liquid source vaporizer 26 to the shower head 23, a solvent vapor of 1 dm 3 was flowed per minute and supplied onto the substrate 10 to form a low dielectric constant organic film. At this time, the pressure atmosphere near the substrate 10 is 100 Pa by the exhaust pump.
It was kept under a reduced pressure. The temperature of the substrate 10 is 170
℃ was made. Further, the solvent vaporizer 28 and the mist generator 2 in the path of the liquid raw material and the solvent and excluding the trap 42.
The portions after 6 such as the outer wall of the chamber 21, the shower head, and the exhaust pipes 41 and 43 were kept at about 200 ° C.
【００５３】その後のプロセスは、前記第１実施形態の
実施例で説明したのと同様に、低誘電率有機膜１５を成
膜した基板１０をアニーリングした。このアニーリング
は、４００℃の窒素ガス雰囲気（または大気中）で行わ
れ、アニーリング時間は３０分とした。In the subsequent process, the substrate 10 having the low dielectric constant organic film 15 formed thereon was annealed in the same manner as described in the example of the first embodiment. This annealing was performed in a nitrogen gas atmosphere (or air) at 400 ° C., and the annealing time was 30 minutes.
【００５４】次に第２の発明の実施形態を以下に説明す
る。ここで説明する実施形態は、上記図２によって説明
した低誘電率有機膜１５の成膜速度を速めた一例であ
る。この説明では、上記成膜装置、ミスト発生器、ミス
ト化条件等に関しては、前記説明したのと同様であるの
でここでの説明は省略する。したがって、前述の説明を
参照していただきたい。Next, an embodiment of the second invention will be described below. The embodiment described here is an example in which the film formation rate of the low dielectric constant organic film 15 described with reference to FIG. 2 is increased. In this description, the film forming apparatus, the mist generator, the mist forming conditions, and the like are the same as those described above, and thus the description thereof is omitted here. Therefore, please refer to the above description.
【００５５】成膜装置１内は２００℃に保ち、基板温度
は、溶媒の凝固点よりも高く沸点よりも低い範囲の温度
として、室温程度（例えば２５℃程度）に保つ。上記基
板温度での成膜により、有機からなる低誘電率有機膜１
５を例えば５００ｎｍの厚さに形成する。そしてミスト
発生器２６からの液体原料の供給を停止しする。引き続
き、基板１０をチャンバ２１の外部に搬出することな
く、低誘電率有機膜１５の表面に窒素ガスのプラズマを
照射する。このときの条件は、基板温度は、室温（例え
ば２５℃）、雰囲気の圧力は５０Ｐａ、窒素（Ｎ2 ）ガ
スの供給流量は５００ｓｃｃｍ〔ｓｃｃｍは標準状態に
おける体積流量（ｃｍ3 ／分）を表す〕である。電極と
しては、シャワーヘッド２３とステージ２２に設けられ
ているサセプター（図示省略）とを用い、いわゆる平行
平板型の放電を行う。その時の条件は、ＲＦ出力２００
Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）である。The inside of the film forming apparatus 1 is kept at 200 ° C., and the substrate temperature is kept at about room temperature (for example, about 25 ° C.) as a temperature in the range higher than the freezing point of the solvent and lower than the boiling point. A low dielectric constant organic film 1 made of an organic material by film formation at the above substrate temperature
5 is formed to a thickness of 500 nm, for example. Then, the supply of the liquid raw material from the mist generator 26 is stopped. Subsequently, the surface of the low dielectric constant organic film 15 is irradiated with plasma of nitrogen gas without carrying the substrate 10 out of the chamber 21. The conditions at this time are as follows: substrate temperature is room temperature (for example, 25 ° C.), atmosphere pressure is 50 Pa, and nitrogen (N 2 ) gas supply flow rate is 500 sccm (sccm is volume flow rate (cm 3 / min) in a standard state). ]. As the electrodes, a shower head 23 and a susceptor (not shown) provided on the stage 22 are used to perform so-called parallel plate type discharge. The condition at that time is RF output 200
W (13.56 MHz).
【００５６】窒素ガスのプラズマを照射した後、基板温
度を５分間かけて２００℃まで加熱し、アニーリングを
行う。その後、さらに４００℃の窒素（または大気）雰
囲気で３０分間のアニーリングを行う。上記アニーリン
グによって、低誘電率有機膜１５中に存在する溶媒が蒸
発されて、テフロンＡＦからなる低誘電率有機膜１５が
形成される。After irradiating the plasma of nitrogen gas, the substrate temperature is heated to 200 ° C. for 5 minutes to perform annealing. Then, annealing is further performed in a nitrogen (or air) atmosphere at 400 ° C. for 30 minutes. By the above-mentioned annealing, the solvent existing in the low dielectric constant organic film 15 is evaporated and the low dielectric constant organic film 15 made of Teflon AF is formed.
【００５７】上記第２の発明の実施形態では、基板１０
の温度を溶媒の沸点よりも低い温度としたため、溶媒を
蒸発させるためにはアニーリング処理を行わなければな
らないので工程数は増加する。しかしながら、基板１０
の温度が溶媒の沸点よりも十分に低いので、溶媒は結露
し易くなる。よって、基板１０の表面上での成膜速度
は、基板温度を１７０℃に設定した前記製造方法の１０
倍以上に増大するという利点がある。In the embodiment of the second invention, the substrate 10
Since the temperature is set to a temperature lower than the boiling point of the solvent, an annealing process must be performed to evaporate the solvent, so the number of steps increases. However, the substrate 10
Since the temperature of is sufficiently lower than the boiling point of the solvent, the solvent is likely to be condensed. Therefore, the film formation rate on the surface of the substrate 10 is the same as that of the above-described manufacturing method in which the substrate temperature is set to 170 ° C.
There is an advantage that it is more than doubled.
【００５８】[0058]
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
誘電体材料を溶媒に溶かしてなる液体原料を、その溶媒
と同種の気化した溶媒とともに基板表面に供給するの
で、液体原料は固化することなく基板表面に供給され
る。そのため、基板上に形成されたパターンに依存する
ことなく、基板表面に液体原料は均一に堆積される。そ
して基板温度は溶媒の沸点以上で誘電体材料の熱分解温
度よりも低くなっているので、液体原料の堆積と同時に
基板表面に到達した溶媒は蒸発する。そのため、液体原
料中の誘電体材料が基板表面に順次堆積されて誘電体膜
を形成するので、その誘電体膜にはボイドを生じること
はない。したがって、膜質に優れかつパターン依存性の
ない誘電体膜を形成することが可能になる。また、基板
温度を溶媒の凝固点よりも高く沸点よりも低い温度にし
た成膜によれば、基板表面で溶媒が結露し易くなる。そ
のため、基板表面での成膜速度の大幅なる向上を図るこ
とが可能になる。As described above, according to the present invention,
Since the liquid raw material prepared by dissolving the dielectric material in the solvent is supplied to the substrate surface together with the vaporized solvent of the same kind as the solvent, the liquid raw material is supplied to the substrate surface without solidifying. Therefore, the liquid raw material is uniformly deposited on the substrate surface without depending on the pattern formed on the substrate. Since the substrate temperature is higher than the boiling point of the solvent and lower than the thermal decomposition temperature of the dielectric material, the solvent that reaches the surface of the substrate evaporates at the same time when the liquid material is deposited. Therefore, since the dielectric material in the liquid raw material is sequentially deposited on the surface of the substrate to form the dielectric film, no void is generated in the dielectric film. Therefore, it becomes possible to form a dielectric film having excellent film quality and having no pattern dependence. Further, by forming the substrate at a temperature higher than the freezing point of the solvent and lower than the boiling point, the solvent is likely to be condensed on the surface of the substrate. Therefore, it is possible to significantly improve the film formation rate on the substrate surface.
【図１】本発明の誘電体膜の製造方法に用いる成膜装置
の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a film forming apparatus used in a method for manufacturing a dielectric film of the present invention.
【図２】低誘電率有機膜を備えた半導体装置の製造工程
図である。FIG. 2 is a manufacturing process diagram of a semiconductor device including a low dielectric constant organic film.
【符号の説明】 １０ 基板 ５１ 液体原料 ５２ 溶媒[Explanation of symbols] 10 Substrate 51 Liquid Raw Material 52 Solvent
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/312 H01L 21/314 H01L 21/316 H01L 21/318 H01L 21/768 Front page continuation (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/312 H01L 21/314 H01L 21/316 H01L 21/318 H01L 21/768
Claims (12)
料を、該溶媒と同種の気化した溶媒とともに、該溶媒の
沸点以上該誘電体材料の熱分解温度よりも低い範囲の温
度にした基板表面に導入して、該基板表面に前記誘電体
材料からなる誘電体膜を形成する誘電体膜の製造方法で
あって、 前記溶媒に溶かした液体原料は、気化した状態で前記基
板表面に導入されることを特徴とする誘電体膜の製造方
法。1. A substrate in which a liquid raw material obtained by dissolving a dielectric material in a solvent is brought to a temperature within a range not lower than a boiling point of the solvent and lower than a thermal decomposition temperature of the dielectric material together with a vaporized solvent of the same kind as the solvent. A method for producing a dielectric film, which comprises introducing a dielectric film made of the dielectric material on a surface of a substrate, the liquid raw material dissolved in the solvent being introduced into the substrate surface in a vaporized state. A method of manufacturing a dielectric film, comprising:
いて、 前記溶媒に溶かした液体原料を気化した後、その状態を
保って該溶媒に溶かした液体原料を前記基板表面に導入
することを特徴とする誘電体膜の製造方法。2. The method for producing a dielectric film according to claim 1, wherein after the liquid raw material dissolved in the solvent is vaporized, the liquid raw material dissolved in the solvent is introduced to the surface of the substrate while maintaining the state. A method of manufacturing a dielectric film, comprising:
いて、 前記溶媒はフルオロカーボン系溶媒であることを特徴と
する誘電体膜の製造方法。3. The method for producing a dielectric film according to claim 1, wherein the solvent is a fluorocarbon-based solvent.
いて、 前記溶媒はフルオロカーボン系溶媒であることを特徴と
する誘電体膜の製造方法。4. The method for producing a dielectric film according to claim 2, wherein the solvent is a fluorocarbon-based solvent.
料を、該溶媒と同種の気化した溶媒とともに、該溶媒の
沸点以上該誘電体材料の熱分解温度よりも低い範囲の温
度にした基板表面に導入して、該基板表面に前記誘電体
材料からなる誘電体膜を形成する誘電体膜の製造方法で
あって、 前記溶媒はフルオロカーボン系溶媒であることを特徴と
する誘電体膜の製造方法。5. A substrate in which a liquid raw material prepared by dissolving a dielectric material in a solvent, together with a vaporized solvent of the same kind as the solvent, is kept at a temperature in a range higher than the boiling point of the solvent and lower than the thermal decomposition temperature of the dielectric material. A method for producing a dielectric film, comprising: introducing a film onto a surface to form a dielectric film comprising the dielectric material on a surface of the substrate, wherein the solvent is a fluorocarbon solvent. Method.
いて、 前記溶媒に溶かした液体原料は、ミスト状にした状態で
前記基板表面に導入されることを特徴とする誘電体膜の
製造方法。6. The method for producing a dielectric film according to claim 5, wherein the liquid raw material dissolved in the solvent is introduced into the surface of the substrate in a mist state. Method.
いて、 前記溶媒に溶かした液体原料をミスト状にした後、その
状態を保って該溶媒に溶かした液体原料を前記基板表面
に導入することを特徴とする誘電体膜の製造方法。7. The method for producing a dielectric film according to claim 6, wherein the liquid raw material dissolved in the solvent is made into a mist state, and then the liquid raw material dissolved in the solvent is introduced to the surface of the substrate while maintaining the state. A method of manufacturing a dielectric film, comprising:
料を、該溶媒と同種の気化した溶媒とともに、該溶媒の
凝固点よりも高く該溶媒の沸点よりも低い範囲の温度に
した基板表面に導入して、該基板表面に前記誘電体材料
からなる誘電体膜を形成する誘電体膜の製造方法であっ
て、 前記溶媒に溶かした液体原料は、気化した状態で前記基
板表面に導入され、 前記溶媒はフルオロカーボン系溶媒であることを特徴と
する誘電体膜の製造方法。8. A liquid source prepared by dissolving a dielectric material in a solvent.
Of the solvent together with a vaporized solvent of the same kind as the solvent.
To a temperature in the range above the freezing point and below the boiling point of the solvent
And the dielectric material is applied to the surface of the substrate.
Is a method of manufacturing a dielectric film.
The liquid raw material dissolved in the solvent is vaporized in the above-mentioned group.
A method for producing a dielectric film , wherein the solvent introduced on the surface of the plate is a fluorocarbon solvent.
いて、前記溶媒に溶かした液体原料を気化した後、その状態を
保って該溶媒に溶かした液体原料を前記基板表面に導入
する ことを特徴とする誘電体膜の製造方法。9. The method for producing a dielectric film according to claim 8 , wherein after the liquid raw material dissolved in the solvent is vaporized, the state is changed.
Liquid material dissolved in the solvent is introduced to the substrate surface
A method for manufacturing a dielectric film, comprising:
原料を、該溶媒と同種の気化した溶媒とともに、該溶媒
の凝固点よりも高く該溶媒の沸点よりも低い範囲の温度
にした基板表面に導入して、該基板表面に前記誘電体材
料からなる誘電体膜を形成する誘電体膜の製造方法であ
って、 前記溶媒はフルオロカーボン系溶媒であることを特徴と
する誘電体膜の製造方法。10. A liquid raw material obtained by dissolving a dielectric material in a solvent, together with a vaporized solvent of the same type as the solvent, is applied to a substrate surface which is kept at a temperature higher than the freezing point of the solvent and lower than the boiling point of the solvent. A method of manufacturing a dielectric film, comprising: introducing a dielectric film made of the dielectric material on a surface of the substrate, wherein the solvent is a fluorocarbon-based solvent.
において、 前記溶媒に溶かした液体原料は、ミスト状にした状態で
前記基板表面に導入されることを特徴とする誘電体膜の
製造方法。11. The method for producing a dielectric film according to claim 10 , wherein the liquid raw material dissolved in the solvent is introduced into the surface of the substrate in a mist state. Method.
において、 前記溶媒に溶かした液体原料をミスト状にした後、その
状態を保って該溶媒に溶かした液体原料を前記基板表面
に導入することを特徴とする誘電体膜の製造方法。12. The method for producing a dielectric film according to claim 11 , wherein the liquid raw material dissolved in the solvent is made into a mist, and then the liquid raw material dissolved in the solvent is introduced to the surface of the substrate while maintaining the state. A method of manufacturing a dielectric film, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24755896A JP3521645B2 (en) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | Method for manufacturing dielectric film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24755896A JP3521645B2 (en) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | Method for manufacturing dielectric film |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1092802A JPH1092802A (en) | 1998-04-10 |
| JP3521645B2 true JP3521645B2 (en) | 2004-04-19 |
Family
ID=17165288
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24755896A Expired - Fee Related JP3521645B2 (en) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | Method for manufacturing dielectric film |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3521645B2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5132781B2 (en) | 2008-11-05 | 2013-01-30 | 株式会社東芝 | Film forming apparatus and film forming method |
| US8871637B2 (en) | 2010-11-02 | 2014-10-28 | Empire Technology Development Llc | Semiconductor structure with insulated through silicon via |
| JP2015156460A (en) * | 2014-02-21 | 2015-08-27 | 東京エレクトロン株式会社 | Method for polymerized film formation, and film formation apparatus |
-
1996
- 1996-09-19 JP JP24755896A patent/JP3521645B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1092802A (en) | 1998-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6770573B2 (en) | Method for fabricating an ultralow dielectric constant material | |
| US6756323B2 (en) | Method for fabricating an ultralow dielectric constant material as an intralevel or interlevel dielectric in a semiconductor device | |
| US7101591B2 (en) | Production method for copolymer film, copolymer film produced by the forming method and semiconductor device using copolymer film | |
| US5820942A (en) | Process for depositing a material on a substrate using light energy | |
| US5980637A (en) | System for depositing a material on a substrate using light energy | |
| JP3190886B2 (en) | Polymer film growth method | |
| JP2005517784A (en) | Organosiloxane | |
| JP2003530481A (en) | Systems and methods for depositing inorganic / organic dielectric films | |
| JPH1117006A (en) | Semiconductor device manufacturing method | |
| JP3153190B2 (en) | Apparatus for producing polymer film and film forming method using this apparatus | |
| JP3521645B2 (en) | Method for manufacturing dielectric film | |
| US9177789B2 (en) | Semiconductor process | |
| JPH11330069A (en) | Method and device for forming porous film | |
| JPH08213386A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
| KR20200027703A (en) | Plasma polymerized thin film having low dielectric constant and preparing method thereof | |
| JP3384487B2 (en) | Method of forming insulating film and multilayer wiring | |
| JP2000106364A (en) | Formation of insulating film | |
| JP4117768B2 (en) | Siloxane polymer film on semiconductor substrate and method for producing the same | |
| JP3228251B2 (en) | CVD apparatus and semiconductor device manufacturing method using the same | |
| JP3197008B2 (en) | Silicon polymer insulating film on semiconductor substrate and method for forming the film | |
| JP4506953B2 (en) | Copolymer film and method for producing the same | |
| JP3491439B2 (en) | Method of forming insulating film | |
| JP2002289616A (en) | Method and apparatus for forming film | |
| JP2004111688A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP4019258B2 (en) | Method for producing copolymerized polymer film |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20040105 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040120 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040202 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080220 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090220 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100220 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |