JP2715485B2 - ポリイミドベーク装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体基板に塗布されたポリイミド層を熱硬
化するポリイミドベーク装置に関する。

〔従来の技術〕 通常、集積回路半導体装置の層間絶縁膜として、例え
ば、シリコン酸化膜のような無機絶縁膜を形成してい
た。しかしながら半導体装置の集積度に伴ない層間絶縁
膜の段差部が急峻になり、この段差部に形成された金属
配線の配線切れが問題になってきている。

このため、最近は、ポリイミドのような高分子材料が
層間絶縁膜に用いられるようになった。この一つの理由
として、塗布時に、ポリイミドの流動性があるので、段
差が急峻であっても、表面の平滑化する性質があるから
である。

また、このポリイミド塗布後のポリイミド層の熱硬化
について、ポリイミド層と下地との密着性及び緻密な層
の形成の課題に関して、種々の改善が図られてきた。

従来、半導体基板上に塗布されたポリイミド膜の熱硬
化に際しては、半導体基板をホットプレートに乗せるか
あるいは循環式オーブン等に入れてポリイミド膜を熱硬
化していた。また、このときの加熱温度の測定及び制御
には、通常の熱電対が使用されていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来のポリイミド膜の熱硬化方法では、半導
体基板のポリイミド膜上のベーク温度の測定に、熱電対
により、ホットプレート上の温度あるいは循環式オーブ
ンではその雰囲気の温度を間接的に測定してその測定値
をベーク温度として代行しているので、実際のポリイミ
ド膜の温度と異なる。従って、再現性のあるベーク温度
及びポリイミド膜上の均一な温度分布を得ることができ
ないという欠点がある。

このベーク温度及び温度分布が正確に把握できない
と、ポリイミド膜の高いイミド化率が得られず、また、
ポリイミド膜に一様なイミド化率が得られない。このた
め、下地の接着力を得ることができないばかりか、層間
絶縁膜として使用した場合、未反応のアミド酸基により
残留電流を誘起させリーク電流が増大するという問題が
ある。

本発明の目的は、下地との接着力のあるとともにピー
ク電流の発生の少ないポリイミド膜を形成できるポリイ
ミドベーク装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のポリイミドベーク装置は、半導体基板上に塗
布されたポリイミド膜上を走査しポリイミド膜の温度及
び温度分布を測定する赤外線による温度測定器と、前記
温度を制御する加熱台に内蔵された複数個のヒータ及び
これらヒータを制御するヒータ制御装置と、前記ポリイ
ミド膜上に赤外光を照射しその反射光量を測定すること
によってイミド化率を測定するイミド化率測定装置とを
備えるとともに前記イミド化率を測定しながら前記ポリ
イミド膜をイミド化することを備え構成される。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すポリイミドベーク装
置の正面図である。このポリイミドベーク装置は、半導
体基板４を乗せ固定する複数個のヒータ７が内蔵された
加熱台５と、この半導体基板４上のポリイミド膜上に赤
外線検知器１を走査しながら温度及び温度分布を測定す
る赤外線検知器とこれに接続された温度計測装置（図示
せず）と、赤外線投光器２でポリイミド膜に赤外線６を
所定の傾斜角度で投光してその反射光を検知する赤外線
受光器３とを有するイミド化率測定装置とを備えてい
る。

第２図は本発明の実施例に使用した加熱台の上面図で
ある。この加熱台は、半導体基板４を乗せ固定するウェ
ーハチャック部９と、このウェーハチャック部９が表面
に形成されたヒータブロック10と、このヒータブロック
10に内蔵された複数個、ここでは、３個のヒータ７とを
有している。また、絶縁部材11は各ヒータを熱絶縁して
いる。更に、穴12の一方は真空排気装置の排気管と通
じ、穴12の出口は、ウェーハチャック部９の溝13a、13b
及び13cにそれぞれ通じている。

次に、この装置の動作を説明すると、まず、スピンコ
ータによりポリイミドを塗布された半導体基板４を、あ
らかじめヒータ７により熱せられた加熱台５に乗せる。
次に、穴12から溝13a、13b及び13cと半導体基板４とで
形成する空間の空気を排気して真空にすることによって
半導体基板４を固定保持する。

次に、赤外線検知器１を矢印に示す方向に走査するこ
とともに加熱台５を矢印８と直交する方向に移動させ、
ポリイミド膜から発生する赤外線の波長により全域の温
度分布を測定するとともに温度の測定をする。ここで、
測定した温度の分布が、例えば、ポリイミド膜の全域
で、温度の低い部分があれば、その部分の下に位置する
ヒータ７に電流を増加させ流し、温度を上げる。また、
他の領域より低い部分があれば、その部分の下にあるヒ
ータ７に流す電流を減じて、ポリイミド膜の全域の温度
分布を一様にする。次に、このポリイミド膜の温度が、
例えば、感光性ポリイミドの場合は、100〜150℃程度、
他のポリイミドの場合は、250〜300℃程度に達したら、
この温度を保持するように、ヒータ温度制御装置（図示
せず）により制御する。

次に、赤外線投光器２によりポリイミド膜上に照射
し、そのイミド化率により反射光量が変るので、この反
射光量を赤外線受光器３で測定し、その測定値によりイ
ミド化率に変換する。通常、このイミド化率が高くなる
と、反射光量が減少する。このイミド化率が所定の値に
達したら、加熱台のヒータを切り、ベーキングを終了す
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明のポリイミドベーク装置
は、まず、第一に、半導体基板上のポリイミド膜の温度
分布を赤外線検知器を走査することにより記録し、ポリ
イミド膜全域の温度分布を測定し、この測定結果により
加熱台にある複数個のヒータを制御してポリイミド膜の
全域の温度分布を一様にさせたことである。

また、第２に、ポリイミド膜のイミド化率を赤外線の
反射光量を測定することによって、イミド化率を測定し
ながらベーキングすることにより、ポリイミド膜の全域
が一様により高いイミド化率が得られるようにさせたこ
とである。

従って、半導体基板上に接着力の高い、リーク電流の
少ないポリイミド膜を形成できるポリイミドベーク装置
が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すポリイミドベーク装置
の正面図、第２図は本発明の実施例に使用した加熱台の
上面図である。 １……赤外線検知器、２……赤外線投光器、３……赤外
線受光器、４……半導体基板、５……加熱台、６……赤
外線、７……ヒータ、８……矢印、９……ウェーハチャ
ック部、10……ヒータブロック、11……絶縁部材、12…
…穴、13a、13b、13c……溝。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体基板上に塗布されたポリイミド膜上
   を走査しポリイミド膜の温度及び温度分布を測定する赤
   外線による温度測定器と、前記温度を制御する加熱台に
   内蔵された複数個のヒータ及びこれらヒータを制御する
   ヒータ制御装置と、前記ポリイミド膜上に赤外光を照射
   しその反射光量を測定することによってイミド化率を測
   定するイミド化率測定装置とを備えるとともに前記イミ
   ド化率を測定しながら前記ポリイミド膜をイミド化する
   ポリイミドベーク装置。