CN1475029A - 半导体装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种半导体装置的制造方法，对形成了具有台阶差的层的基板的表面供给具有流动性的物质，在形成了流动性膜后，利用具有平坦的按压面的按压构件将流动性膜按压到基板上，使流动性膜的表面平坦化。在该状态下，通过加热流动性膜使该流动性膜固化，形成具有平坦的表面的被固化了的膜。

Description

半导体装置的制造方法
技术领域
本发明涉及半导体装置的制造方法，特别是涉及一种在基板上形成具有平坦的表面的膜的方法。
背景技术
近年来，已经能够通过使用将波长大致为100nm以下的光定为曝光的光的光刻技术，加工成100nm附近或其以下的微细的尺寸来制造半导体装置。
在这样的短波长的光刻技术中，由于焦点深度非常浅，故使基板上形成的膜的表面始终保持平坦的状态是必要的、不可缺少的。因此，要制造下一代(100nm以下)的半导体装置，基板上的膜的平坦化技术正成为非常重要的技术。此外，在本说明书中，所谓基板，指的是半导体基板、液晶基板(LCD)或其它的形成有半导体装置的基板。
现在，在0.13μm～0.25μm的器件中，作为使膜平坦化的技术，化学机械研磨(CMP)法正在成为主流。此外，也提出了将预先形成的2片膜贴在一起以形成平坦的膜(平坦化膜)的方法。
由于前者的CMP法是大家已知的，故省略其说明，以下说明例如在特开平10-32198号公告中示出的将2片膜贴在一起以形成平坦的膜的方法。
首先，如图20(a)中所示，如果在基板101上进行微细加工以构成半导体器件，则形成具有台阶差的层102。以下，将形成了具有台阶差的层102的基板101称为台阶差基板(101、102)。
其次，将预先粘贴了以薄膜状形成的膜103的板104配置成使薄膜状的膜103与具有台阶差的层102对向设置。
其次，如图20(b)中所示，在使形成了薄膜状的膜103的板104与台阶差基板(101、102)互相接近后，一边施加热量，一边互相压接板104与台阶差基板(101、102)。
其次，如图20(c)中所示，只剥离板104，在台阶差基板(101、102)上留下薄膜状的膜103。
如果这样做，则如图20(d)中所示，在台阶差基板(101、102)上形成表面为平坦的薄膜状的膜103。此外，在图20(d)中，105是形成在布线图形相互间并具有高的纵横比的凹部因未被填埋而形成的缺口部。
但是，按照现有的半导体装置的制造方法，可吸收A点附近的较密的图形部中的台阶差，可实现膜103的平坦化，但存在发生整体的台阶差(距离较远的场所相互间的从基板面算起的高度的差)、例如图20(d)中的A点与B点的台阶差的问题。
此外，如果布线图形的间隔、即台阶差图形的间隔达到100nm以下时，由于台阶差图形相互间形成的凹部的纵横比增大，故存在不能稳定地填埋该凹部的问题。
如果使用CMP法，虽然不会发生不能填埋纵横比高的凹部的问题，但无法解决不能减少整体的台阶差的本质的问题。
发明内容
鉴于以上所述，本发明的目的在于能形成不发生整体的台阶差、在整个基板上表面是平坦的、可稳定地填埋纵横比高的凹部的膜。
为了达到上述的目的，本发明的第1半导体装置的制造方法具备：对基板的表面供给具有流动性的物质以形成具有流动性的膜的膜形成工序；利用按压构件的平坦的按压面将上述具有流动性的膜按压到上述基板上以使上述具有流动性的膜的表面平坦化的平坦化工序；以及对表面已被平坦化的上述具有流动性的膜进行固化的固化工序。
按照第1半导体装置的制造方法，由于在基板的表面上形成了具有流动性的膜(流动性膜)后，利用按压构件的平坦的按压面按压流动性膜，使流动性膜平坦化，其后对表面已被平坦化的流动性膜进行固化，故不发生整体台阶差，同时不形成不能完全地填埋纵横比高的凹部的缺口部。
在第1半导体装置的制造方法中，按压构件的按压面最好具有疏水性。
如果这样做，则由于容易使按压构件从已被固化的膜脱离，故可形成缺陷较少的平坦的膜。
在第1半导体装置的制造方法中，具有流动性的物质最好是绝缘性物质。
如果这样做，则可形成没有整体台阶差的绝缘膜。
在第1半导体装置的制造方法中，具有流动性的物质最好呈液状或凝胶状。
如果这样做，则能简易且可靠地形成具有流动性的膜。
在第1半导体装置的制造方法中，最好一边使基板旋转，一边进行膜形成工序。
如果这样做，则可将具有流动性的物质充填到纵横比高的凹部的内部。
在第1半导体装置的制造方法中，膜形成工序最好包含使被供给了具有流动性的物质的基板旋转的工序。
如果这样做，则可将具有流动性的物质充填到纵横比高的凹部的内部。
在第1半导体装置的制造方法中，最好通过一边使基板旋转、一边以簇射(shower)状或喷雾(spray)状供给具有流动性的物质来进行膜形成工序。
如果这样做，则可形成具有比较小的膜厚的具有流动性的膜。
在第1半导体装置的制造方法中，最好通过一边在平面方向上使具有微小的喷射口的喷嘴与基板相对地移动、一边从喷射口对基板的表面供给具有流动性的物质来进行膜形成工序。
如果这样做，则通过调整喷嘴与基板的相对移动速度，可将具有流动性的膜的厚度控制为所希望的大小。此外，通过调整具有流动性的物质的粘度，可使具有流动性的膜的流动性的程度变化。此外，通过调整喷嘴的数目，可控制处理速度。
在第1半导体装置的制造方法中，最好通过一边使辊旋转、一边对基板的表面供给附着于辊的表面上的具有流动性的物质来进行膜形成工序。
如果这样做，则通过调整辊与基板的间隔和将辊压到基板上的力，可控制具有流动性的膜的厚度。此外可采用粘性高的具有流动性的材料。
在第1半导体装置的制造方法中，在膜形成工序之后最好还具备有选择地除去具有流动性的膜的边缘部的工序。
如果这样做，则在半导体装置的制造工艺中容易以机械的方式保持基板的边缘部。
此时，最好通过一边使基板旋转、一边对具有流动性的膜的边缘部供给使具有流动性的物质溶解的溶液来进行除去具有流动性的膜的边缘部的工序。
如果这样做，则能可靠地除去具有圆形或角数多的多角形的平面形状的基板的边缘部。
此外，此时，最好通过对具有流动性的膜的边缘部照射光而对边缘部进行了改性后除去已被改性的边缘部来进行除去具有流动性的膜的边缘部的工序。
如果这样做，则不仅能可靠地除去具有圆形或角数多的多角形的平面形状的基板的边缘部，而且能可靠地除去三角形或四角形等那样具有角数少的多角形的平面形状的基板的边缘部。
在第1半导体装置的制造方法中，平坦化工序最好包含在测定基板的表面与按压面之间的多个距离的同时利用按压面按压具有流动性的膜以使多个距离相等的工序。
如果这样做，则由于能常时地使具有流动性的膜的表面的从基板表面算起的距离相等，故可省略在每个规定期间内使基板的表面与按压构件的按压面的距离变得均匀的作业。
在第1半导体装置的制造方法中，平坦化工序最好包含在测定放置了基板的台的表面与按压面之间的多个距离的同时利用按压面按压具有流动性的膜以使多个距离相等的工序。
如果这样做，则由于能常时地使具有流动性的膜的表面的从基板表面算起的距离相等，故可省略在每个规定期间内使基板的表面与按压构件的按压面的距离变得均匀的作业。
在这些情况下，最好通过检测测定部位中的每单位面积的静电电容来进行测定多个距离的工序。
如果这样做，则能简易地且可靠地测定多个距离。
在第1半导体装置的制造方法中，最好通过在平坦化工序中利用按压面按压了具有流动性的膜的状态下加热具有流动性的膜来进行固化工序。
如果这样做，则可利用热化学反应容易地使具有流动性的膜固化。
在第1半导体装置的制造方法中，最好通过在平坦化工序中利用按压面按压了具有流动性的膜的状态下对具有流动性的膜照射光来进行固化工序。
如果这样做，则可利用光化学反应或热化学反应容易地使具有流动性的膜固化。
此时，最好一边冷却具有流动性的膜、一边进行对具有流动性的膜照射光的工序，或在利用冷却暂时地使具有流动性的膜固化后进行对具有流动性的膜照射光的工序。
如果这样做，则即使在具有流动性的膜的流动性高的情况下，也能可靠地使具有流动性的膜固化而不损害平坦性。
在第1半导体装置的制造方法中，最好通过在平坦化工序中利用按压面按压了具有流动性的膜的状态下在对具有流动性的膜照射光的同时加热具有流动性的膜来进行固化工序。
如果这样做，则可利用光化学反应和热化学反应快速地使具有流动性的膜固化。
在第1半导体装置的制造方法中，在固化工序后还具备对整个具有流动性的膜进行薄膜化处理的工序。
如果这样做，则由于可在形成具有比所希望的厚度厚的厚度的具有流动性的膜之后利用薄膜化处理形成具有所希望的厚度的膜，故可实现稳定的且工艺窗口宽的工艺。
此时，最好利用等离子蚀刻法来进行对具有流动性的膜进行薄膜化处理的工序。
如果这样做，则可提高已被薄膜化的膜的厚度的精度。
此外，此时，最好利用化学机械研磨法来进行对具有流动性的膜进行薄膜化处理的工序。
如果这样做，则对膜进行薄膜化处理的工序变得容易。
本发明的第2半导体装置的制造方法具备：对基板的表面供给具有流动性的绝缘物质以形成具有流动性的绝缘膜的工序；利用按压构件的平坦的按压面将具有流动性的绝缘膜按压到基板上以使具有流动性的绝缘膜的表面平坦化的工序；对表面已被平坦化的具有流动性的绝缘膜进行固化的工序；对已固化的绝缘膜进行有选择的蚀刻、在已固化的绝缘膜上形成凹部的工序；以及在凹部中埋入金属材料以形成埋入布线或针形接点(plug)的工序。
按照本发明的第2半导体装置的制造方法，由于可形成没有整体台阶差的绝缘膜，故在利用光刻技术在绝缘膜上形成掩摸图形的工序中，可抑制起因于台阶差的焦点深度容限的下降。因此，与以往相比，由于可较大地增大加工容限(工艺窗口)，故可制造高精度的半导体装置。
在第2半导体装置的制造方法中，绝缘膜最好是有机膜、无机膜、有机无机混合膜、光造型膜、感光性树脂膜或多孔质膜。
如果这样做，则可形成致密且在平坦性方面良好的绝缘膜。
在第2半导体装置的制造方法中，绝缘膜的相对介电常数最好大致为4以下。
如果这样做，则由于可减少布线间电容，故可提高半导体装置的性能。
附图说明
图1是说明第1实施方案的半导体装置的制造方法的各工序的剖面图。
图2是说明第1实施方案的半导体装置的制造方法的各工序的剖面图。
图3(a)示出了利用现有的半导体装置的制造方法得到的薄膜状的膜的剖面图，图3(b)示出了利用第1实施方案的半导体装置的制造方法得到的固化膜的剖面图。
图4(a)～(d)是示出第1实施方案的第1实施例的各工序的剖面图。
图5(a)～(c)是示出第1实施方案的第2实施例的各工序的剖面图。
图6(a)～(c)是示出第1实施方案的第3实施例的各工序的剖面图。
图7(a)～(c)是示出第1实施方案的第4实施例的各工序的剖面图。
图8(a)～(c)是示出第2实施方案的半导体装置的制造方法的各工序的剖面图。
图9(a)～(c)是示出第2实施方案的半导体装置的制造方法的各工序的剖面图。
图10(a)、(b)是示出第3实施方案的半导体装置的制造方法的各工序的剖面图。
图11(a)、(b)是示出第3实施方案的半导体装置的制造方法的各工序的剖面图。
图12(a)、(b)是示出第4实施方案的半导体装置的制造方法的各工序的剖面图。
图13(a)、(b)是示出第5实施方案的半导体装置的制造方法的各工序的剖面图。
图14(a)、(b)是示出第6实施方案的第1实施例的半导体装置的制造方法的各工序的剖面图。
图15(a)、(b)是示出第6实施方案的第2实施例的半导体装置的制造方法的各工序的剖面图。
图16(a)、(b)是示出第7实施方案的半导体装置的制造方法的各工序的剖面图。
图17(a)～(c)是示出第8实施方案的半导体装置的制造方法的各工序的剖面图。
图18(a)～(d)是示出第8实施方案的半导体装置的制造方法的各工序的剖面图。
图19(a)～(d)是示出第8实施方案的半导体装置的制造方法的各工序的剖面图。
图20(a)～(d)是示出现有的半导体装置的制造方法的各工序的剖面图。
具体实施方式
(第1实施方案)
以下，参照图1(a)～(c)和图2(a)～(c)，说明第1实施方案的半导体装置的制造方法。
首先，如图1(a)中所示，在由用半导体晶片构成的基板1和具有台阶差的层2构成的台阶差基板(1、2)的表面上供给具有流动性的物质、例如液状或凝胶状的物质，形成具有流动性的膜(以下，单单称为流动性膜)3。
作为流动性膜，可举出有机膜、无机膜、有机无机混合膜、一照射光就硬化的光造型膜、抗蚀剂膜等的感光性树脂膜以及在膜中具有直径约为几nm～10nm的多个孔(pore)的多孔质膜等。
作为流动性膜3的形成方法，可举出旋转涂敷法、微观的喷涂法、旋转辊法等，流动性膜3的厚度的调整根据各自的方法而不同，但通过选择流动性膜3的形成方法可进行膜厚的调整。此外，在第1～第4实施例中详细地说明流动性膜3的形成方法的细节。
作为基板1的平面形状，不作特别限定，可以是圆形或多角形等的任一种形状。
在将流动性膜3作为多层布线的层间膜使用的情况下，最好使用绝缘性物质作为具有流动性的物质。
其次，如图1(b)中所示，在使具有平坦的按压面的按压构件4的按压面与流动性膜3的表面对向后，如图1(c)中所示，通过对按压构件4施加基板方向的压力，将流动性膜3按压到基板1上，使流动性膜3的表面平坦化。
此时，只通过利用按压构件4的按压面进行按压，就在基板1的整个面上使流动性膜3的表面平坦化。可是，如果中断由按压构件4进行的按压，则由于流动性膜3所具有的表面张力的缘故，流动性膜3变为在能量方面稳定的形状。
因此，如图2(a)中所示，在利用按压构件4对于基板1按压了流动性膜3的状态下加热流动性膜3，通过在流动性膜3的内部产生化学反应使流动性膜3固化，形成具有平坦的表面的被固化了的膜(以下，单单称为固化膜)5。
其次，在结束了加热后，将固化膜5的温度下降到室温，其后，如图2(b)中所示，如果使按压构件4从固化膜5脱离，则如图2(c)中所示，在台阶差基板(1、2)的表面上可形成具有平坦的表面的固化膜5。
此外，最好对按压面进行聚四氟乙烯涂敷处理或进行硅粘合材料的表面处理，以使按压构件4的平坦的按压面具有疏水性。如果这样做，则由于可容易地使按压构件4从固化膜5脱离，故可形成缺陷较少的平坦的固化膜5。
图3(a)中示出了利用现有的半导体装置的制造方法得到的、表面为平坦的薄膜状的膜103的剖面形状，图3(b)中示出了利用第1实施方案的半导体装置的制造方法得到的、表面为平坦的薄膜状的固化膜5的剖面形状。
在利用现有的方法得到的薄膜状的膜103中，A点的膜厚h1与B点的膜厚h2之间存在h1＞h2的关系。这是因为，在现有的方法中，在一边加热、一边将被粘贴到板104上的膜103压接到台阶差基板(101、102)上后，由于将板104剥离，故不仅发生整体台阶差(h1-h2)，而且在不能填埋纵横比高的凹部的情况下发生了缺口部105。
与此不同，在利用第1实施方案得到的固化膜5中，A点的膜厚h3与B点的膜厚h3之间存在h3＝h4的关系。这是因为，在第1实施方案中，在对台阶差基板(1、2)的表面供给具有流动性的物质形成了流动性膜3后，由于其后使流动性膜3固化来得到固化膜5，故不发生整体台阶差，同时由于可完全填埋纵横比高的凹部，故不会形成缺口部。
以下，说明具有流动性的材料。
作为形成有机膜用的具有流动性的物质，可举出以烯丙醚为主骨架的芳香剂聚合物，具体地说，可举出FLARE(Honeywell公司制)和SiLK(Dow Chemical公司制)。
作为形成无机膜用的具有流动性的物质，可举出HSQ(Hydrogensilsquioxane)或有机SOG、例如烷基硅氧烷聚合物，作为HSQ的具体例，可举出Fox(Dow Corning公司制)，作为有机SOG的具体例，可举出HSG-RZ25(日立化成公司制)。
作为形成有机无机混合膜用的具有流动性的物质，可举出在硅氧烷骨架中包含甲基等的有机基的有机硅氧烷，具体地说，可举出HOSP(混合有机硅氧烷聚合物：Honeywell公司制)。
作为形成光造型膜用的具有流动性的物质，可举出PDGI(聚二甲基戊二亚胺)，具体地说，可举出SAL101(Shipley Far East公司制)。
作为形成感光性树脂膜用的具有流动性的物质，可使用在光刻技术中使用的通常的抗蚀剂材料。
作为形成多孔膜用的具有流动性的物质，可举出具有孔的有机材料、无机材料和有机无机混合材料，作为具有孔的有机材料的具体例，可举出Porous FLARE(Honeywell公司制)，作为具有孔的无机材料的具体例，可举出在HSQ(Hydrogen silsquioxane)中具有孔的XLK(Dow Corning公司制)，作为具有孔的有机无机混合材料的具体例，可举出Nanoglass(Honeywell公司制)。
如果将使用以上的材料形成的流动性膜3固化得到的固化膜5用作多层布线的层间绝缘膜，则由于可得到致密且具有比通常的氧化硅膜(相对介电常数大致约为4)低的介电常数的层间绝缘膜，故可实现适合于被进行了100nm以下的微细加工的半导体装置的膜，特别是，如果使用多孔膜，则可实现具有2以下的极低的介电常数的层间绝缘膜。
此外，以上的材料是形成绝缘膜用的材料，但本发明不限于绝缘膜，也可用作具有导电性的聚合物膜或金属膜的形成方法。
<第1实施例>
以下，参照图4(a)～(d)，说明第1实施例的形成方法、即第1旋转涂敷法。
首先，如图4(a)中所示，在以能旋转的方式设置的台20上利用真空吸附保持了台阶差基板21后，在台阶差基板21上适量地滴下具有流动性的物质23，其后，使台20旋转、或如图4(b)中所示，在以能旋转的方式设置的台20上利用真空吸附保持了台阶差基板21后，一边使台20进而使台阶差基板21旋转，一边从滴下喷嘴24在台阶差基板21上供给具有流动性的物质。
如果这样做，则图4(c)中所示，在台阶差基板21上形成具有平坦的表面的流动性膜22。图4(d)示出了图4(c)中的一点划线的部分，在基板1上形成的具有台阶差的层2上形成具有平坦的表面的流动性膜3。
在图4(a)中示出的方法和图4(b)中示出的方法的任一种情况下，通过使具有流动性的物质23的粘性和台20的旋转速度最佳化，可得到具有适合于利用上述的按压构件4使流动性膜22(3)的表面平坦化的工序的硬度的流动性膜22(3)。
第1实施例适合于形成具有比较厚的厚度的流动性膜22(3)的情况。
<第2实施例>
以下，参照图5(a)～(c)，说明第2实施例的形成方法、即第2旋转涂敷法。
首先，如图5(a)中所示，在以能旋转的方式设置的台20上利用真空吸附保持了台阶差基板21后，一边使台20进而使台阶差基板21旋转，一边从喷射喷嘴25在台阶差基板21上以簇射状或喷雾状供给具有流动性的物质26。
在供给了规定量的具有流动性的物质26后，如果在规定时间内使台20继续旋转，则如图5(b)中所示，在台阶差基板21上形成具有平坦的表面的流动性膜22。图5(c)示出了图5(b)中的一点划线的部分，在基板1上形成的具有台阶差的层2上形成具有平坦的表面的流动性膜3。
第2实施例适合于形成具有比较薄的厚度的流动性膜22(3)的情况。
<第3实施例>
以下，参照图6(a)～(c)，说明第3实施例的形成方法、即微观的喷涂法。
首先，如图6(a)中所示，一边在2维的正交坐标系的正交的2个方向中的一个方向上、例如在图6(a)中的左右方向上使台阶差基板21移动，同时在正交的2个方向中的另一个方向上、例如在图6(a)中的上下方向上使滴下喷嘴27移动，一边从滴下喷嘴27以规定量在台阶差基板21上供给具有流动性的物质28。即，在图6(a)中的左方向上以规定量移动了台阶差基板21后，重复进行使其停止的工作，同时在台阶差基板21停止了的期间内，一边在图6(a)中的上方向或下方向上使滴下喷嘴27移动，一边从滴下喷嘴27以规定量在台阶差基板21上供给具有流动性的物质。
如果这样做，则如图6(b)中所示，在台阶差基板21上形成具有平坦的表面的流动性膜22。图6(c)示出了图6(b)中的一点划线的部分，在基板1上形成的具有台阶差的层2上形成具有平坦的表面的流动性膜3。
按照第3实施例，通过调整从滴下喷嘴27供给的具有流动性的物质的量和滴下喷嘴27的移动速度，可将流动性膜22(3)的厚度从小的膜厚控制到大的膜厚。
此外，通过调整从滴下喷嘴27供给的具有流动性的物质的粘度，可使流动性膜22(3)的流动性的程度变化。
此外，通过调整滴下喷嘴27的数目，可控制处理速度。
<第4实施例>
以下，参照图7(a)～(c)，说明第4实施例的形成方法、即旋转辊法。
首先，如图7(a)、(b)中所示，在使具有流动性的物质30附着于旋转辊29的周面上的状态下，沿台阶差基板21的表面使旋转辊29以旋转的方式移动。
如果这样做，则由于在台阶差基板21的表面上旋转地附着具有流动性的物质30，故如图7(b)中所示，在台阶差基板21上形成具有平坦的表面的流动性膜22。图7(c)示出了图7(b)中的一点划线的部分，在基板1上形成的具有台阶差的层2上形成具有平坦的表面的流动性膜3。
按照第4实施例，通过调整旋转辊29与台阶差基板21的间隔和将旋转辊29压到台阶差基板21上的压力，可控制流动性膜22(3)的厚度。
此外，第4实施例适合于具有流动性的物质30呈粘性高的液状或凝胶状的情况。
(第2实施方案)
以下，参照图8(a)～(c)和图9(a)～(c)，说明第2实施方案的半导体装置的制造方法。
第2实施方案是有选择地除去由第1实施方案得到的流动性膜的边缘部的方法，第1方法是一边使形成了流动性膜的基板旋转、一边对流动性膜的边缘部供给使流动性膜溶解的溶液以除去边缘部的方法，第2方法是对流动性膜的边缘部照射光、对该边缘部进行了改性后除去已被改性的边缘部的方法。
按照第1实施方案，在基板1的整个面上、即直至基板的边缘部都形成流动性膜3。
但是，有时必须以机械的方式保持基板1的边缘部。
第2实施方案是为了解决这样的问题而进行的，按照第2实施方案，由于有选择地除去流动性膜3的边缘部，故容易以机械的方式保持基板1的边缘部。
以下，参照图8(a)～(c)，说明有选择地除去流动性膜22的边缘部的第1方法。
首先，如图8(a)中所示，在以能旋转的方式设置的台20上利用真空吸附保持了形成流动性膜22的台阶差基板21后，使台20旋转并使流动性膜22旋转，同时从第1喷嘴31对流动性膜22的边缘部供给剥离液33，同时从第2喷嘴32对台阶差基板21的边缘部的背面供给剥离液34。
如果这样做，则如图8(b)中所示，可除去流动性膜22的边缘部，同时可除去附着于台阶差基板21的背面边缘部的具有流动性的物质。
其次，继续进行台20的旋转，另一方面，停止剥离液33、34的供给，使流动性膜22干燥。
此外，第1方法可在对流动性膜22的表面进行平坦化处理之前进行，也可在进行了平坦化处理之后进行，但最好在流动性膜22固化之前进行。
由于在第1方法中一边使台20旋转进而使流动性膜22旋转、一边除去其边缘部，故适合于平面形状为圆形或角数多的多角形的台阶差基板21。
以下，参照图9(a)～(c)，说明有选择地除去流动性膜22的边缘部的第2方法。
首先，如图9(a)中所示，在以能旋转的方式设置的台20上利用真空吸附保持了形成流动性膜22的台阶差基板21后，使台20旋转并使流动性膜22旋转，同时从光照射装置35对流动性膜22的边缘部照射光36，在流动性膜22的边缘部(光照射部)中引起光化学反应，使该边缘部改性。作为此时的光36，最好是紫外光或波长比紫外光的波长短的光。
其次，如图9(b)中所示，在使台20旋转进而使流动性膜22旋转停止后，在流动性膜22的整个面上供给显影液等的溶液37。如果这样做，则由于流动性膜22的已改性的边缘部溶解在溶液37中，故可有选择地除去流动性膜22的边缘部。
其次，如图9(c)中所示，再次使台20旋转进而使流动性膜22旋转，利用离心力将残存在流动性膜22上的溶液37除去到外部。此时，最好一边除去溶液37或在除去了溶液37后、一边在流动性膜22上供给漂洗液以除去残存的溶液37。如果这样做，则可得到有选择地除去了边缘部的流动性膜22。
此外，第2方法可在对流动性膜22的表面进行平坦化处理之前进行，也可在进行了平坦化处理之后进行，但最好在流动性膜22固化之前进行。
由于在第2方法中有选择地对流动性膜22的边缘部照射光36，故不仅可应用于平面形状为圆形或角数多的多角形的台阶差基板21，而且可应用于三角形或四角形等那样角数少的多角形的台阶差基板21。
(第3实施方案)
以下，参照图10(a)、(b)和图11(a)、(b)，说明第3实施方案的半导体装置的制造方法。
第3实施方案是为了使由第1实施方案得到的流动性膜的表面平坦化的较为理想的方法，在该方法中，测定基板的表面或台的表面与按压构件的按压面之间的多个距离，同时按压流动性膜以使该多个距离相等。
首先，如图10(a)中所示，在利用第1实施方案的方法在基板51上形成了流动性膜52后，使用在按压面上具有多个距离传感器54的按压构件53使流动性膜52平坦化。此时，利用多个距离传感器54测定基板51的表面或放置基板51的台20(参照图4(c)或图5(b)，但是，在第3实施方案中，最好使台20的外形尺寸比基板51的外形尺寸大)的表面与按压构件53的按压面之间的多个距离，同时利用按压构件53以多个距离相等的方式按压流动性膜52使流动性膜52平坦化。即，将利用多个多个距离传感器54测定的多个距离的信息反馈给按压按压构件53的按压装置，以多个距离相等的方式按压流动性膜52。此外，利用计算机进行反馈控制即可。
以下，参照图10(b)，说明测定基板51的表面与按压构件53的按压面之间的多个距离的方法。
在图10(b)中，a、b、c、……、q表示配置距离传感器54的位置。最好根据按压构件53的机构使距离传感器54的位置a～q最佳化，将位置a～q设定为能高效率地检测基板51的表面或放置基板51的台的表面与流动性膜52的表面的距离的位置即可。例如，传感器位置a～i适合于测定基板51的表面与流动性膜52的表面的距离，传感器位置j～q适合于测定放置基板51的台的表面与流动性膜52的表面的距离。
因而，可只使用传感器位置a～i的距离传感器54只测定基板51的表面与流动性膜52的表面的距离，也可只使用传感器位置j～q的距离传感器54只测定放置基板51的台的表面与流动性膜52的表面的距离，也可只使用传感器位置a～q的距离传感器54测定基板51的表面与流动性膜52的表面的距离以及放置基板51的台的表面与流动性膜52的表面的距离。
此外，在能对按压构件54的按压面的凹凸进行微调整的情况下，也可在使用传感器位置a～i的距离传感器54调整了基板51的表面与流动性膜52的表面之间的距离后，再使用传感器位置j～q的距离传感器54调整基板51的表面与流动性膜52的表面之间的距离。如果这样做，则可实现更高精度的平坦化。此外，根据所要求的平坦性的程度使距离传感器54的数目和位置最佳化即可。
按照第1实施方案，使流动性膜3的表面的离基板表面的距离相等这一点虽然是重要的，但不是容易的。即，按照第1实施方案，通过预先将基板1的表面与按压构件4的按压面的距离设定为均匀，可使流动性膜3的表面的离基板表面的距离变得均匀，但按照该方法，必须在每规定期间内、即对每规定数的流动性膜3的表面进行平坦化的期间内将基板1的表面与按压构件4的按压面的距离设定为均匀。
但是，按照第3实施方案，由于能常时地使流动性膜3的表面的离基板表面的距离相等，故可省略在每规定期间内使基板1的表面与按压构件4的按压面的距离变得均匀的作业。
此外，可在利用按压构件4按压流动性膜3的处理之前、中途或之后的任一时候进行将基板1的表面与按压构件4的按压面的距离调整为均匀的工序。
图11(a)示出了按压构件4的按压面与基板1的表面的距离为不均匀的情况的流动性膜3的剖面状态，图11(b)示出了按压构件4的按压面与基板1的表面的距离保持为均匀的情况的流动性膜3的剖面状态。
从图11(a)与图11(b)的对比可明白，如果在将按压构件4的按压面与基板1的表面的距离保持为均匀的状态下按压流动性膜3，则可在流动性膜3的离基板1的表面的距离为均匀的状态下使流动性膜3的表面平坦化。
(第4实施方案)
以下，参照图12(a)、(b)，说明第4实施方案的半导体装置的制造方法。
在第1实施方案中，如图2(a)中所示，通过加热流动性膜3使流动性膜3固化，得到了具有平坦的表面的固化膜5，第4实施方案是通过对流动性膜3照射光使流动性膜3固化来得到具有平坦的表面的固化膜5的方法。
如图12(a)中所示，在利用由透过光的材料、例如石英构成的按压构件4将流动性膜3按压到基板1上使流动性膜3的表面平坦化的状态下，在对流动性膜3施加压力的同时照射光。此时，作为所照射的光，在利用光化学反应来固化流动性膜3的情况下，最好使用紫外光或波长比紫外光的波长短的光，在利用热化学反应来固化流动性膜3的情况下，最好使用红外光。关于这些光，可使用连续光或脉冲光。特别是，在只作用于流动性膜3而减少对基板1的作用的情况下，脉冲光是合适的。
如果这样做，则利用光化学反应或热化学反应来固化流动性膜3，如图12(b)中所示，可得到固化膜5。
利用光化学反应来固化流动性膜3的方法适合于光造型膜、例如在光刻技术中使用的光致抗蚀剂那样的感光性树脂膜，利用热化学反应来固化流动性膜3的方法适合于有机膜、无机膜、有机无机混合膜等。
(第5实施方案)
以下，参照图13(a)、(b)，说明第5实施方案的半导体装置的制造方法。
在第4实施方案中，对流动性膜3照射光使流动性膜3固化，但第5实施方案是在对流动性膜3照射光的同时加热流动性膜3来固化流动性膜3的方法。
如图13(a)中所示，在利用由透过光的材料、例如石英构成的按压构件4将流动性膜3按压到基板1上使流动性膜3的表面平坦化的状态下，在对流动性膜3施加压力且照射光的同时，加热流动性膜3。此时，作为所照射的光，在利用光化学反应来固化流动性膜3的情况下，也最好使用紫外光或波长比紫外光的波长短的光，在利用热化学反应来固化流动性膜3的情况下，也最好使用红外光。
如果这样做，则利用光化学反应或热化学反应来固化流动性膜3，如图13(b)中所示，可得到固化膜5。
利用光化学反应来固化流动性膜3的方法适合于光造型膜、例如在光刻技术中使用的光致抗蚀剂那样的感光性树脂膜，利用热化学反应来固化流动性膜3的方法适合于有机膜、无机膜、有机无机混合膜等。
此外，关于对流动性膜3照射光的工序和加热流动性膜3的工序的哪一个工序在前面进行，最好根据构成流动性膜3的具有流动性的材料的特性来决定。
(第6实施方案)
以下，参照图14(a)、(b)，说明第6实施方案的第1实施例的半导体装置的制造方法。
在第4实施方案中，对流动性膜3照射光使流动性膜3固化，但第6实施方案的第1实施例是一边从基板一侧冷却流动性膜3、一边照射光的方法。
如图14(a)中所示，在利用由透过光的材料、例如石英构成的按压构件4将流动性膜3按压到基板1上使流动性膜3的表面平坦化的状态下，一边在对流动性膜3施加压力的同时从基板一侧冷却流动性膜3，一边对流动性膜3的表面照射光。此时，作为所照射的光，在利用光化学反应来固化流动性膜3的情况下，也最好使用紫外光或波长比紫外光的波长短的光，在利用热化学反应来固化流动性膜3的情况下，也最好使用红外光。
如果这样做，则虽然从基板一侧冷却了流动性膜3，但利用光化学反应或热化学反应来固化流动性膜3，如图14(b)中所示，可得到固化膜5。
第6实施方案的第1实施例适合于流动性膜3容易因压力而流动的情况，通过在从基板一侧冷却了流动性膜3的状态下照射光，既可抑制流动性膜3发生流动，又可使流动性膜3固化。
以下，参照图15(a)、(b)，说明第6实施方案的第2实施例的半导体装置的制造方法。
在第1实施例中，一边从基板一侧冷却流动性膜3、一边照射光来使流动性膜3固化，但第2实施例是冷却流动性膜3并暂时地使其固化之后照射光的方法。
首先，如图15(a)中所示，在利用由透过光的材料、例如石英构成的按压构件4将流动性膜3按压到基板1上使流动性膜3的表面平坦化的状态下，一边在对流动性膜3施加压力的同时从基板一侧冷却流动性膜3，暂时地使流动性膜3固化。
其次，如图15(b)中所示，继续对流动性膜3施加压力，另一方面，在停止了对流动性膜3的冷却的状态下，对流动性膜3照射光。此时，作为所照射的光，在利用光化学反应来固化流动性膜3的情况下，也最好使用紫外光或波长比紫外光的波长短的光，在利用热化学反应来固化流动性膜3的情况下，也最好使用红外光。在使用热化学反应的情况下，最好进行对流动性膜3快速地施加热的快速热处理(RTA)。
如果这样做，则利用光化学反应或热化学反应来固化流动性膜3，如图15(b)中所示，可得到固化膜5。
第2实施例适合于流动性膜3即使在小的压力下也流动的情况，通过从基板一侧冷却流动性膜3、暂时地使流动性膜3固化之后照射光，既可抑制流动性膜3发生流动，又可使流动性膜3固化。
此外，因为在第2实施例中在暂时地使流动性膜3固化之后照射光来使其固化，由于可在除去了按压构件4之后照射光，故按压构件4也可以是不透明的。
此外，当然可以象第6实施方案的第2实施例那样利用快速热处理来进行第1、第4和第5实施例以及第6实施方案的第1实施例中的加热。
(第7实施方案)
以下，参照图16(a)、(b)，说明第7实施方案的半导体装置的制造方法。
第7实施方案是对由第1实施方案得到的固化膜进行薄膜化处理的方法。
如图16(a)中所示，与第1实施方案同样，在形成了具有平坦的表面的固化膜5后，通过对该固化膜5进行等离子蚀刻或化学机械研磨(CMP)法，如图16(b)中所示，除去固化膜5的表面部，对固化膜5进行薄膜化处理。
在使用等离子蚀刻的情况下，作为蚀刻气体，可使用CF4气体或CHF3那样包含卤化碳的气体、包含卤化碳的气体与氧气的混合气体或氨气等，可进行在均匀性方面良好的膜厚调整。
按照第7实施方案，由于在形成了固化膜5之后可利用薄膜化处理将固化膜5调整为规定的膜厚，故可提供更稳定的且工艺窗口宽的工艺。
(第8实施方案)
以下，参照图17(a)～(c)、图18(a)～(d)和图19(a)～(d)，说明第8实施方案的半导体装置的制造方法。
首先，如图17(a)中所示，在半导体衬底61上形成了下层的层间绝缘膜62后，虽然省略了图示，但在下层的层间绝缘膜62中形成针形接点，其后，在下层的层间绝缘膜上形成金属布线60。
其次，如图17(b)中所示，与第1实施方案同样，利用旋转涂敷法、微观的喷涂法或旋转辊法等，在半导体衬底61的整个面上供给液状或凝胶状的具有流动性的绝缘性物质以形成流动性绝缘膜63。作为流动性绝缘膜63的厚度，可适当地设定。
作为流动性绝缘膜63，可使用在第1实施方案中已说明那样的绝缘膜、即有机膜、无机膜、有机无机混合膜或多孔膜等，由于可得到致密且具有比通常的氧化硅膜低的介电常数的绝缘膜，故可实现适合于被进行了100nm以下的微细加工的半导体装置的膜，特别是，如果使用多孔膜，则可实现具有2以下的极低的介电常数的绝缘膜。
其次，如图17(c)中所示，在使具有平坦的按压面的按压构件64与流动性膜63的表面相接后，如图18(a)中所示，对按压构件64施加压力，使流动性绝缘膜63的表面平坦化。即，使流动性绝缘膜63的离半导体衬底61的表面的高度在整体上变得均匀。
其次，如图18(b)中所示，加热半导体衬底61进而加热流动性绝缘膜63，通过在绝缘性物质中引起热化学反应，使流动性绝缘膜63固化，形成被平坦化了的上层的层间绝缘膜65。
其次，在停止加热并使半导体衬底61的温度下降到室温后，如图18(c)中所示，使按压构件64从上层的层间绝缘膜65脱离，如图18(d)中所示，使被平坦化了的上层的层间绝缘膜65露出。
其次，如图19(a)中所示，使用已知的光刻技术，在上层的层间绝缘膜65上形成了由光致抗蚀剂或硬掩摸构成的、具有开口部的掩摸图形66后，对上层的层间绝缘膜65以掩摸图形66为掩摸进行干法蚀刻，如图19(b)中所示，在上层的层间绝缘膜65中形成针形接点用开口部67。
其次，在除去了掩摸图形66后，如图19(c)中所示，在上层的层间绝缘膜65的整个面上淀积了金属膜68使其充填针形接点用开口部67后，利用CMP法除去金属膜68中的在上层的层间绝缘膜65上存在的不需要的部分，形成由金属膜68构成的连接针形接点69。
此外，也可在上层的层间绝缘膜65上形成布线用的槽以代替针形接点用开口部67。如果这样做，则在上层的层间绝缘膜65上形成埋入布线以代替连接针形接点69。
虽然省略了图示，但如果重复进行上述的感光性，则可形成在各层中具有平坦的上层的层间绝缘膜65的多层布线结构。
按照第8实施方案，由于能形成没有整体台阶差的上层的层间绝缘膜65，故在利用光刻技术在上层的层间绝缘膜65上形成掩摸图形66的工序中，可抑制起因于台阶差的焦点深度容限的下降。因此，与以往相比，由于可较大地增大加工容限(工艺窗口)，故可制造高精度的半导体装置。
此外，本发明当然也可适用于同时形成连接针形接点和埋入布线的双镶嵌法。
按照第1半导体装置的制造方法，可实现在不发生整体台阶差的同时不形成不能完全地填埋纵横比高的凹部的缺口部的膜。
按照第2半导体装置的制造方法，由于能形成没有整体台阶差的绝缘膜，故在利用光刻技术在绝缘膜上形成掩摸图形的工序中，可抑制起因于台阶差的焦点深度容限的下降。因此，与以往相比，由于可较大地增大加工容限(工艺窗口)，故可制造高精度的半导体装置。

Claims (25)

1.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，具备：
对基板的表面供给具有流动性的物质以形成具有流动性的膜的膜形成工序；
利用按压构件的平坦的按压面将所述具有流动性的膜按压到所述基板上以使所述具有流动性的膜的表面平坦化的平坦化工序；以及
对表面已被平坦化的所述具有流动性的膜进行固化的固化工序。
2.如权利要求1中所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
所述按压构件的按压面具有疏水性。
3.如权利要求1中所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
所述具有流动性的物质是绝缘性物质。
4.如权利要求1中所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
所述具有流动性的物质呈液状或凝胶状。
5.如权利要求1中所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
一边使所述基板旋转，一边进行所述膜形成工序。
6.如权利要求1中所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
所述膜形成工序包含使被供给了所述具有流动性的物质的所述基板旋转的工序。
7.如权利要求1中所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
通过一边使所述基板旋转、一边以簇射状或喷雾状供给所述具有流动性的物质来进行所述膜形成工序。
8.如权利要求1中所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
通过一边在平面方向上使具有微小的喷射口的喷嘴与所述基板相对地移动、一边从所述喷射口对所述基板的表面供给所述具有流动性的物质来进行所述膜形成工序。
9.如权利要求1中所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
通过一边使辊旋转、一边对所述基板的表面供给附着于所述辊的表面上的所述具有流动性的物质来进行所述膜形成工序。
10.如权利要求1中所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
在所述膜形成工序之后还具备有选择地除去所述具有流动性的膜的边缘部的工序。
11.如权利要求10中所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
通过一边使所述基板旋转、一边对所述具有流动性的膜的边缘部供给使所述具有流动性的物质溶解的溶液来进行除去所述具有流动性的膜的边缘部的工序。
12.如权利要求10中所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
通过对所述具有流动性的膜的边缘部照射光而使所述边缘部改性后、再除去已被改性的所述边缘部来进行除去所述具有流动性的膜的边缘部的工序。
13.如权利要求1中所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
所述平坦化工序包含在测定所述基板的表面与所述按压面之间的多个距离的同时，利用所述按压面按压所述具有流动性的膜以使所述多个距离相等的工序。
14.如权利要求1中所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
所述平坦化工序包含在测定放置了所述基板的台的表面与所述按压面之间的多个距离的同时，利用所述按压面按压所述具有流动性的膜以使所述多个距离相等的工序。
15.如权利要求13或14中所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
通过检测测定部位中的每单位面积的静电电容来进行测定所述多个距离的工序。
16.如权利要求1中所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
在所述平坦化工序中利用所述按压面按压所述具有流动性的膜的状态下，通过加热所述具有流动性的膜来进行所述固化工序。
17.如权利要求1中所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
在所述平坦化工序中利用所述按压面按压所述具有流动性的膜的状态下，通过对所述具有流动性的膜照射光来进行所述固化工序。
18.如权利要求17中所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
一边冷却所述具有流动性的膜、一边进行对所述具有流动性的膜照射光的工序，或在利用冷却暂时地使所述具有流动性的膜固化后进行对所述具有流动性的膜照射光的工序。
19.如权利要求1中所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
在所述平坦化工序中利用所述按压面按压所述具有流动性的膜的状态下，通过在对所述具有流动性的膜照射光的同时加热所述具有流动性的膜来进行所述固化工序。
20.如权利要求1中所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
在所述固化工序后还具备对整个所述具有流动性的膜进行薄膜化处理的工序。
21.如权利要求19中所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
利用等离子蚀刻法来进行对所述具有流动性的膜进行薄膜化处理的工序。
22.如权利要求19中所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
利用化学机械研磨法来进行对所述具有流动性的膜进行薄膜化处理的工序。
23.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，具备：
对基板的表面供给具有流动性的绝缘物质以形成具有流动性的绝缘膜的工序；
利用按压构件的平坦的按压面将所述具有流动性的绝缘膜按压到所述基板上以使所述具有流动性的绝缘膜的表面平坦化的工序；
对表面已被平坦化的所述具有流动性的绝缘膜进行固化的工序；
对已固化的所述绝缘膜进行有选择的蚀刻、在已固化的所述绝缘膜上形成凹部的工序；以及
在所述凹部中埋入金属材料以形成埋入布线或针形接点的工序。
24.如权利要求23中所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
所述绝缘膜是有机膜、无机膜、有机无机混合膜、光造型膜、感光性树脂膜或多孔质膜。
25.如权利要求23中所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
所述绝缘膜的相对介电常数大致为4以下。
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