JP2889109B2 - Semiconductor device insulating film forming method and insulating film forming apparatus - Google Patents

Semiconductor device insulating film forming method and insulating film forming apparatus

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JP2889109B2
JP2889109B2 JP6171694A JP6171694A JP2889109B2 JP 2889109 B2 JP2889109 B2 JP 2889109B2 JP 6171694 A JP6171694 A JP 6171694A JP 6171694 A JP6171694 A JP 6171694A JP 2889109 B2 JP2889109 B2 JP 2889109B2
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  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置の層間絶
縁膜や表面保護膜となる絶縁膜の形成方法及び形成装置
に関し、特に、下地の凹凸に関係なく絶縁膜表面をより
平坦にできるようにしたものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for forming an insulating film to be an interlayer insulating film or a surface protective film of a semiconductor device, and more particularly to a method for forming a flat insulating film surface irrespective of unevenness of a base. It was made.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の層間絶縁膜や表面保護膜と
なる絶縁膜(例えば、SiO2 膜)の表面を、その下地
の凹凸の影響をなるべく受けないようにして平坦化を図
る従来の方法としては、所謂SOG(Spin-on-Glass )
がある。即ち、SOGとは、後に絶縁膜を形成する溶液
(Si(OH)4 )をウエハの略中心部に滴下し、その
状態でウエハを回転させることにより遠心力を発生させ
て溶液をウエハ表面に拡散させ、その後に400℃程度
に加熱し、Si(OH)4 →SiO2 +H2 Oという具
合に反応させてウエハ表面をSiO2 膜で被覆するもの
であり、流動性を有する溶液を回転塗布させると、ウエ
ハ表面の凹部には溶液が入り込む一方で、ウエハ表面の
凸部にはあまり溶液が付着しないから、下地の凹凸に関
係なく、絶縁膜表面の平坦化が図られるのである。これ
により、その絶縁膜上に例えば上層配線を形成する場合
に、断線等の確率を低減して製品歩留り等を向上するこ
とができたのである。
2. Description of the Related Art A conventional method for flattening the surface of an insulating film (for example, SiO 2 film) serving as an interlayer insulating film or a surface protective film of a semiconductor device so as not to be affected by irregularities of the underlying layer as much as possible. The so-called SOG (Spin-on-Glass)
There is. That is, SOG means that a solution (Si (OH) 4 ) for forming an insulating film later is dropped on a substantially central portion of the wafer, and the wafer is rotated in this state to generate a centrifugal force, so that the solution is deposited on the wafer surface. It is diffused and then heated to about 400 ° C., and is reacted in the order of Si (OH) 4 → SiO 2 + H 2 O to coat the wafer surface with an SiO 2 film. By doing so, the solution enters into the concave portions on the wafer surface while the solution does not adhere much to the convex portions on the wafer surface, so that the surface of the insulating film can be flattened regardless of the unevenness of the base. As a result, when, for example, an upper wiring is formed on the insulating film, the probability of disconnection and the like can be reduced, and the product yield and the like can be improved.

【0003】ここで、絶縁膜形成用の溶液としてSi
(OH)4 を用いる場合、かかる溶液は常温(23℃程
度)でも容易に反応してSiO2 が生成されその流動性
が失われてしまうことから、使用直前までその溶液は5
℃程度で冷蔵保存されていた。そして、この溶液は、温
度の上昇に伴って粘度が高くなる性質があるが、反応を
抑えるための冷蔵保存時の温度では極めて粘度が低く、
その粘度が極めて低い状態のまま回転塗布を行った場合
に薄膜を形成することが困難であることから、使用時に
は室温に戻し、ある程度の粘度を有するようになってか
ら回転塗布を行うようにしていた。
Here, Si is used as a solution for forming an insulating film.
When (OH) 4 is used, such a solution easily reacts even at normal temperature (about 23 ° C.) to form SiO 2 and lose its fluidity.
It was stored refrigerated at about ℃. And this solution has a property that the viscosity increases as the temperature rises, but the viscosity is extremely low at the temperature during refrigerated storage to suppress the reaction,
Since it is difficult to form a thin film when spin coating is performed while the viscosity is extremely low, the temperature is returned to room temperature when used, and spin coating is performed after having a certain viscosity. Was.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の方法であっても、絶縁膜表面を完全に平
坦にすることは不可能であり、特に微細化が進みアスペ
クト比が高くなるに従って、下地の凹部の埋め込みと、
絶縁膜表面の平坦化との両方を同時に満たすことが困難
になっている。
However, even with the conventional method as described above, it is impossible to completely flatten the surface of the insulating film. In particular, as the miniaturization progresses and the aspect ratio increases, the surface of the insulating film becomes higher. , Embedding recesses in the base,
It has become difficult to simultaneously satisfy both of the planarization of the insulating film surface.

【0005】また、下地の表面状態により、その上に塗
布された絶縁膜と下地膜との密着性が低下し、後工程に
おける熱処理時等に層間絶縁膜が剥離してしまい、製品
歩留りの悪化を招く一要因ともなっていた。本発明は、
これら種々の問題点に着目してなされたものであって、
絶縁膜表面をより平坦にすることができ、しかも下地表
面の改質効果をも期待できる半導体装置の絶縁膜形成方
法及び絶縁膜形成装置を提供することを目的としてい
る。
[0005] In addition, due to the surface condition of the base, the adhesion between the insulating film applied thereon and the base film is reduced, and the interlayer insulating film is peeled off at the time of heat treatment or the like in a later step, thereby deteriorating the product yield. Was one of the causes. The present invention
It was made focusing on these various problems,
It is an object of the present invention to provide an insulating film forming method and an insulating film forming apparatus for a semiconductor device in which the surface of the insulating film can be made flatter and the effect of modifying the underlying surface can be expected.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に係る半導体装置の絶縁膜形成方法は、絶
縁膜形成用溶液を回転塗布する直前のウエハ表面に、液
状冷却剤を回転塗布することとした。また、請求項2に
係る発明は、上記請求項1に係る発明における前記液状
冷却剤として、液体窒素を適用した。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of forming an insulating film for a semiconductor device, comprising: applying a liquid coolant to a wafer surface immediately before spin-coating an insulating film forming solution. Spin coating was performed. In the invention according to claim 2, liquid nitrogen is applied as the liquid coolant in the invention according to claim 1.

【0007】一方、上記目的を達成するために、請求項
3に係る半導体装置の絶縁膜形成装置は、ウエハをその
水平面内で回転させる回転駆動手段と、この回転駆動手
段に保持された状態の前記ウエハ表面に液状冷却剤を滴
下する液状冷却剤滴下手段と、前記回転駆動手段に保持
された状態の前記ウエハ表面に絶縁膜形成用溶液を滴下
する絶縁膜形成用溶液滴下手段と、を備えた。
On the other hand, in order to achieve the above object, an apparatus for forming an insulating film of a semiconductor device according to a third aspect of the present invention comprises a rotation driving means for rotating a wafer in a horizontal plane, and a state in which the wafer is held by the rotation driving means. A liquid coolant dropping unit for dropping a liquid coolant on the wafer surface; and an insulating film forming solution dropping unit for dropping an insulating film forming solution on the wafer surface held by the rotation driving unit. Was.

【0008】そして、請求項4に係る発明は、上記請求
項3に係る発明において、液状冷却剤滴下手段がウエハ
表面に滴下する液状冷却剤として、液体窒素を適用し
た。
According to a fourth aspect of the invention, in the third aspect of the invention, liquid nitrogen is applied as the liquid coolant dropped by the liquid coolant dropping means onto the wafer surface.

【0009】[0009]

【作用】請求項1に係る発明にあっては、液状冷却剤が
回転塗布されると、ウエハ表面の凹部には比較的多量の
液状冷却剤が入り込む一方、ウエハ表面の凸部にはそれ
ほど液状冷却剤が残らないし、凸部はウエハの回転に伴
う空気との摩擦により凹部に比べて加熱されることにな
るから、ウエハ表面の温度は、凹部で低く凸部で高くな
る。
According to the first aspect of the present invention, when the liquid coolant is spin-coated, a relatively large amount of the liquid coolant enters into the concave portion on the wafer surface, while the liquid coolant enters the convex portion on the wafer surface so much. No coolant remains, and the protrusions are heated by friction with air due to the rotation of the wafer as compared with the recesses. Therefore, the temperature of the wafer surface is low in the recesses and high in the protrusions.

【0010】すると、そのような状態で絶縁膜形成用の
溶液が回転塗布されると、例えば上述したSi(OH)
4 のような溶液であれば、温度の上昇に伴って粘度が高
くなることから、温度の低い凹部の方が流動性が高く、
温度の高い凸部の方が粘度が高くなるため、溶液は、凸
部表面から凹部内に入り込むように流動する。その結
果、後に生成される絶縁膜の表面がより平坦になる。
Then, when the solution for forming an insulating film is spin-coated in such a state, for example, the above-mentioned Si (OH)
In the case of a solution such as 4 , since the viscosity increases as the temperature increases, the concave portion having a lower temperature has higher fluidity,
The solution flows so as to enter from the surface of the convex portion into the concave portion since the convex portion having the higher temperature has a higher viscosity. As a result, the surface of the insulating film formed later becomes flatter.

【0011】そして、ウエハ表面を冷却すると、例えば
ウエハ表面がカーボン等によって汚染されて表面状態が
親水性から疎水性に変化していても、その疎水性の表層
部分が氷結除去され、ウエハの表面状態が親水性に戻
る。特に、請求項2に係る発明のように、液状冷却剤と
して液体窒素が適用されると、安定性の高い冷却剤であ
ることから、絶縁膜形成用の溶液に対して悪影響を与え
ないし、液体窒素によってウエハ表面が充分に冷却され
れば、上述したようなウエハの表層部分が氷結除去さ
れ、ウエハの表面状態が復元する。
When the surface of the wafer is cooled, for example, even if the surface of the wafer is contaminated with carbon or the like and the surface state changes from hydrophilic to hydrophobic, the hydrophobic surface layer is removed by freezing and the surface of the wafer is removed. The state returns to hydrophilic. In particular, when liquid nitrogen is used as the liquid coolant as in the invention according to claim 2, since the coolant is highly stable, it does not adversely affect the solution for forming the insulating film, If the wafer surface is sufficiently cooled by nitrogen, the surface layer of the wafer is deiced and the surface state of the wafer is restored.

【0012】ここで、請求項3及び請求項4に係る発明
は、上記請求項1,請求項2に係る製造方法に係る発明
を実現するのに好適な製造装置に関する発明である。従
って、請求項3,請求項4に係る発明のそれぞれの作用
は、上記請求項1,請求項2に係る発明の作用と実質的
に同じである。即ち、請求項3に係る発明にあっては、
液状冷却剤滴下手段と、絶縁膜形成用溶液滴下手段とい
う二種類の滴下手段を有している。そして、この請求項
3に係る製造装置の作動手順は、先ず液状冷却剤滴下手
段によって液状冷却剤をウエハ表面に滴下し、回転駆動
手段によってウエハを回転させて液状冷却剤をウエハ全
面に拡散させる。次いで、絶縁膜形成用溶液滴下手段に
よって絶縁膜形成用溶液を上表面に滴下し、回転駆動手
段によってウエハを回転させて絶縁膜形成用溶液をウエ
ハ全面に拡散させる。この結果、上記請求項1に係る発
明と同様の作用が得られる。また、請求項4に係る発明
であれば、上記請求項2に係る発明と同様の作用が得ら
れる。
Here, the invention according to claim 3 and claim 4 is an invention relating to a manufacturing apparatus suitable for realizing the invention according to the manufacturing method according to claim 1 or 2. Therefore, the respective operations of the third and fourth aspects of the invention are substantially the same as those of the first and second aspects of the invention. That is, in the invention according to claim 3,
It has two types of dropping means, a liquid coolant dropping means and an insulating film forming solution dropping means. In the operation procedure of the manufacturing apparatus according to the third aspect, first, the liquid coolant is dropped on the wafer surface by the liquid coolant dropping means, and the wafer is rotated by the rotation driving means to diffuse the liquid coolant over the entire surface of the wafer. . Next, the insulating film forming solution is dropped on the upper surface by the insulating film forming solution dropping means, and the wafer is rotated by the rotation driving means to diffuse the insulating film forming solution over the entire surface of the wafer. As a result, the same operation as that of the first aspect is obtained. Further, according to the fourth aspect, the same operation as the second aspect can be obtained.

【0013】[0013]

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図1は、本発明の一実施例における半導体装置
の絶縁膜形成装置としてのSOG膜形成装置1の概略構
成を示す断面図である。即ち、このSOG膜形成装置1
は、シリコン基板であるウエハ2の裏面を真空吸着して
これを水平に保持するウエハ保持台3と、このウエハ保
持台3の裏面中心に連結され下方に伸びる回転自在の回
転軸4と、この回転軸4に回転駆動力を付与する動力源
5と、底面に排液管6aが接続されウエハ保持台3の周
囲を包囲するカップ6と、ウエハ保持台3に保持された
状態のウエハ2の表面中心部に上方から対向する二つの
ノズル7,8と、から構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of an SOG film forming apparatus 1 as an insulating film forming apparatus of a semiconductor device according to one embodiment of the present invention. That is, this SOG film forming apparatus 1
A wafer holder 3 for vacuum-sucking the back surface of a wafer 2 as a silicon substrate and holding the wafer horizontally, a rotatable rotating shaft 4 connected to the center of the back surface of the wafer holder 3 and extending downward, A power source 5 for applying a rotational driving force to the rotating shaft 4, a drain 6 connected to the bottom surface, a cup 6 surrounding the wafer holder 3, and a wafer 2 held on the wafer holder 3. And two nozzles 7 and 8 facing the center of the surface from above.

【0014】ここで、二つのノズル7,8のうち、一方
のノズル7は、SOG膜を形成するための絶縁膜形成用
溶液として、シリコン化合物を主成分とした溶液(例え
ば、Si(OH)4 )をウエハ2上に滴下するためのノ
ズルであり、その図示しない他端側は、室温状態の溶液
Si(OH)4 を所定量供給する供給源に接続されてい
る。また、他方のノズル8は、液状冷却剤としての液体
窒素N2 をウエハ2上に滴下するためのノズルであっ
て、その図示しない他端側は、液体窒素を所定量供給す
る他の供給源に接続されている。
Here, one of the two nozzles 7, 8 is used as a solution for forming an insulating film for forming an SOG film as a solution containing a silicon compound as a main component (for example, Si (OH) The other end (not shown) is connected to a supply source for supplying a predetermined amount of a solution Si (OH) 4 at room temperature. The other nozzle 8 is a nozzle for dropping liquid nitrogen N 2 as a liquid coolant onto the wafer 2, and the other end (not shown) is another supply source for supplying a predetermined amount of liquid nitrogen. It is connected to the.

【0015】そして、このSOG膜形成装置1は、以下
のように使用される。即ち、図2(a)に示すように、
表面に薄いシリコン酸化膜10が形成され、そのシリコ
ン酸化膜10上に多層配線構造の下層配線となる例えば
アルミニウム系合金からなる配線パターン11が形成さ
れ、さらにその上に薄いプラズマ酸化膜12が形成され
たウエハ2を、SOG膜形成装置1のウエハ保持台3に
保持する。
The SOG film forming apparatus 1 is used as follows. That is, as shown in FIG.
A thin silicon oxide film 10 is formed on the surface, and a wiring pattern 11 made of, for example, an aluminum-based alloy, which is a lower layer wiring of a multilayer wiring structure, is formed on the silicon oxide film 10, and a thin plasma oxide film 12 is further formed thereon. The wafer 2 thus held is held on a wafer holding table 3 of the SOG film forming apparatus 1.

【0016】次いで、ノズル8から液体窒素N2 をウエ
ハ2表面に滴下し、その滴下の後に動力源5を駆動させ
てウエハ保持台3を回転状態とし、それに保持されたウ
エハ2を水平面内で回転させて、ウエハ2の中心部分に
滴下されている液体窒素を、ウエハ2の回転による遠心
力によって中心部分から外側に拡散させる。つまり、S
OG膜形成装置1内では、先ず液体窒素をウエハ2表面
に回転塗布させる。
Next, liquid nitrogen N 2 is dropped on the surface of the wafer 2 from the nozzle 8, and after the drop, the power source 5 is driven to rotate the wafer holding table 3, and the wafer 2 held on the wafer is held in a horizontal plane. By rotating, the liquid nitrogen dropped on the central portion of the wafer 2 is diffused outward from the central portion by the centrifugal force generated by the rotation of the wafer 2. That is, S
In the OG film forming apparatus 1, first, liquid nitrogen is spin-coated on the surface of the wafer 2.

【0017】この時、液体窒素の粘性は極めて小さいこ
とから、配線パターン11によって形成された凹凸の凹
部内に液体窒素が入り込み(図2(b)参照)、凹部内
は急速に冷却されるのに対し、配線パターン11によっ
て形成された凸部表面に付着した液体窒素は雰囲気との
摩擦によって吹き飛ばされるので、凹部内のように急速
に冷却されることはなく、むしろ凸部表面は、雰囲気と
の間の摩擦による摩擦熱によって加熱される。
At this time, since the viscosity of the liquid nitrogen is extremely small, the liquid nitrogen enters into the concave and convex portions formed by the wiring pattern 11 (see FIG. 2B), and the concave portion is rapidly cooled. On the other hand, the liquid nitrogen adhering to the surface of the convex portion formed by the wiring pattern 11 is blown off by friction with the atmosphere, so that the liquid nitrogen is not cooled rapidly as in the concave portion. Heated by frictional heat due to friction between

【0018】この結果、配線パターン11によって形成
された凹部及び凸部間には、凹部の方が低温となる温度
差が生じることになる。その後、ウエハ保持台3の回転
を一旦停止しノズル7から溶液Si(OH)4をウエハ
2表面に滴下し、その滴下の後に再び動力源5を駆動さ
せてウエハ保持台3を回転状態とし、それに保持された
ウエハ2を水平面内で回転させて、ウエハ2の中心部分
に滴下されている溶液Si(OH)4 を、ウエハ2の回
転による遠心力によって中心部分から外側に拡散させ
る。つまり、本実施例のSOG膜形成装置1内では、液
体窒素の回転塗布に続いて、溶液Si(OH)4 の回転
塗布が行われる。
As a result, a temperature difference occurs between the concave portion and the convex portion formed by the wiring pattern 11 such that the concave portion has a lower temperature. Thereafter, the rotation of the wafer holder 3 is temporarily stopped, and the solution Si (OH) 4 is dropped from the nozzle 7 onto the surface of the wafer 2. After the drop, the power source 5 is driven again to bring the wafer holder 3 into a rotating state. The wafer 2 held by the wafer 2 is rotated in a horizontal plane, and the solution Si (OH) 4 dropped on the central portion of the wafer 2 is diffused outward from the central portion by the centrifugal force generated by the rotation of the wafer 2. That is, in the SOG film forming apparatus 1 of the present embodiment, the spin coating of the solution Si (OH) 4 is performed after the spin coating of the liquid nitrogen.

【0019】ここで、ウエハ2の表面温度と、溶液Si
(OH)4 の粘度との関係は、図3に示すように、表面
温度の上昇に伴って粘度が高くなる(つまり流動性が小
さくなる)関係にある。また、溶液Si(OH)4 の粘
度と、ボイド(気泡)発生率との関係は、図4(a)に
示すように、粘度が高いほど、ボイド発生率が高くなる
関係にある。なお、ボイド発生率V(%)とは、図4
(b)に示すように、配線パターン11の凸部分の膜厚
をa、凹部分の膜厚をbとした場合に、 V=(1−b/a)×100 として求められる。ただし、図4(a)に示す結果は、
配線パターン11の凸部の高さhが1.0μm、凹部の幅
が0.5μmであり、絶縁膜形成用溶液として、東京応化
工業社製、OCD−Type7 12000−T(商品
名)を使用した場合のものである。
Here, the surface temperature of the wafer 2 and the solution Si
As shown in FIG. 3, the viscosity of (OH) 4 is such that the viscosity increases (that is, the fluidity decreases) as the surface temperature increases. Further, the relationship between the viscosity of the solution Si (OH) 4 and the void (bubble) generation rate is such that the higher the viscosity, the higher the void generation rate, as shown in FIG. The void generation rate V (%) is shown in FIG.
As shown in (b), when the film thickness of the convex portion of the wiring pattern 11 is a and the film thickness of the concave portion is b, V = (1−b / a) × 100. However, the result shown in FIG.
The height h of the convex portion of the wiring pattern 11 is 1.0 μm, the width of the concave portion is 0.5 μm, and OCD-Type7 12000-T (trade name, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) is used as a solution for forming an insulating film. It is the case when doing.

【0020】つまり、溶液Si(OH)4 は低温である
ほどその流動性が高くなり、溶液の流動性が高いほどボ
イドの発生率は低くなるのである。このボイドの発生率
が低くなる理由をさらに詳述すると、溶液Si(OH)
4の回転塗布の際には、配線パターン11の凹凸間には
上述したような温度差が生じているため、凹部内に流れ
込んだSi(OH)4 が凸部よりも先に固体に変化する
ことがないので、溶液Si(OH)4 は、図5に示すよ
うに、温度の高い凸部表面から、温度の低い凹部内部に
入り込むように流動することになる。そして、その後に
アニール炉で適宜加熱されてSi(OH)4 →SiO2
+H2 Oという反応が生じてSiO2 膜が形成されるた
め、下地の配線パターン11の凹凸に関係なく、図2
(c)に示すように、表面が極めて平坦なSOG膜13
が形成されるのである。これに対し、凹部内が常温のま
まであると、最初に滴下された溶液から凹部内に入り込
むことから、凹部内が完全に埋まる前に上記反応が生じ
てSiO2 膜が形成されてしまうので、SOG膜表面を
充分に平坦にすることができないのである。
That is, the fluidity of the solution Si (OH) 4 increases as the temperature decreases, and the void generation rate decreases as the fluidity of the solution increases. The reason why the rate of generation of voids is low will be described in more detail.
At the time of spin coating 4 , since the above-described temperature difference occurs between the irregularities of the wiring pattern 11, the Si (OH) 4 flowing into the concave portion changes to a solid before the convex portion. Therefore, as shown in FIG. 5, the solution Si (OH) 4 flows from the surface of the convex portion having a higher temperature into the concave portion having a lower temperature. Then, after that, it is appropriately heated in an annealing furnace to obtain Si (OH) 4 → SiO 2
+ H 2 O occurs to form the SiO 2 film, and therefore, regardless of the unevenness of the underlying wiring pattern 11, FIG.
As shown in (c), the SOG film 13 having an extremely flat surface
Is formed. On the other hand, if the inside of the recess is kept at room temperature, since the solution first dropped into the recess, the above-mentioned reaction occurs before the inside of the recess is completely filled, and a SiO 2 film is formed. In addition, the surface of the SOG film cannot be made sufficiently flat.

【0021】このように、本実施例にあっては、下地の
配線パターン11の凹凸と、SOG膜13の表面の形状
とを略完全に無関係にすることができ、特に配線パター
ン11のアスペクト比が大きい場合であっても、SOG
膜13表面を平坦にすることができる。ちなみに、本発
明者の所見によれば、0.20μm以下のスペースの埋め
込みも可能となる。
As described above, in the present embodiment, the irregularities of the underlying wiring pattern 11 and the shape of the surface of the SOG film 13 can be made almost completely unrelated. Even if is large, SOG
The surface of the film 13 can be made flat. Incidentally, according to the findings of the present inventor, it is possible to embed a space of 0.20 μm or less.

【0022】すると、図2(a)に示すように段差被覆
性が充分でないプラズマ酸化膜12の膜厚を厚くして、
配線パターン11のアスペクト比を小さくしてしまって
も構わないことになる。そして、プラズマ酸化膜12の
膜厚を厚くできるということは、後に行われるエッチバ
ックのプロセスマージンをより広くすることができると
いう利点を生むことになる。
Then, as shown in FIG. 2A, the thickness of the plasma oxide film 12 having insufficient step coverage is increased,
The aspect ratio of the wiring pattern 11 may be reduced. Further, the fact that the film thickness of the plasma oxide film 12 can be increased brings about an advantage that a process margin of an etch back performed later can be further widened.

【0023】さらに、本実施例にあっては、安定性に優
れた液体窒素N2 を利用しているため、特に悪影響を生
じることもない。むしろ、プラズマ酸化膜12の表面
に、図6に示すような汚染層14(例えば、ウエハ2の
搬送時等に生じ得るカーボン系の汚染層)が生じたため
に、その表面状態が親水性から疎水性に変化した場合で
も、O2 プラズマ照射や紫外線照射等の特殊な表面処理
を行うことなく、表面状態を親水性に復元することがで
きるという利点がある。
Further, in this embodiment, since liquid nitrogen N 2 having excellent stability is used, there is no particular adverse effect. Rather, the surface state of the plasma oxide film 12 is changed from hydrophilic to hydrophobic because a contaminant layer 14 (for example, a carbon-based contaminant layer that can be generated when the wafer 2 is transferred) is formed as shown in FIG. Even when the surface state is changed, there is an advantage that the surface state can be restored to the hydrophilic state without performing a special surface treatment such as O 2 plasma irradiation or ultraviolet irradiation.

【0024】即ち、汚染層14が極めて低温(−196
℃)の液体窒素N2 に浸漬されると、汚染層14の下側
の親水成分が氷結するため、液体窒素N2 の回転塗布時
にその氷結した部分から汚染層14が剥離するから、親
水性に優れたプラズマ酸化膜12の表層がSOG膜13
成膜直前に表出するのである。これにより、SOG膜1
3とプラズマ酸化膜12との界面における接着力が高ま
り、それら膜間の剥離を防止することができるのであ
る。
That is, the contaminant layer 14 has an extremely low temperature (-196
C.), the hydrophilic component below the contaminant layer 14 freezes when immersed in liquid nitrogen N 2 , and the contaminant layer 14 is separated from the iced portion when the liquid nitrogen N 2 is spin-coated. The excellent surface layer of the plasma oxide film 12 is the SOG film 13
It appears just before film formation. Thereby, the SOG film 1
The adhesive force at the interface between the film 3 and the plasma oxide film 12 is increased, and separation between these films can be prevented.

【0025】ここで、本実施例では、ウエハ保持台3,
回転軸4及び動力源5によって回転駆動手段が構成さ
れ、ノズル8及び図示しない他の供給源によって液状冷
却剤滴下手段が構成され、ノズル7及び図示しない供給
源によって絶縁膜形成用溶液滴下手段が構成される。な
お、上記実施例では、層間絶縁膜としてのSOG膜13
を形成するプロセスに本発明を適用した場合について説
明したが、これに限定されるものではなく、表面保護膜
としての絶縁膜を形成するプロセスであっても構わな
い。
Here, in this embodiment, the wafer holder 3,
The rotating shaft 4 and the power source 5 constitute a rotation driving unit, the nozzle 8 and another supply source (not shown) constitute a liquid coolant dropping unit, and the nozzle 7 and a supply source (not shown) constitute a solution dropping unit for forming an insulating film. Be composed. In the above embodiment, the SOG film 13 as an interlayer insulating film is used.
Although the case where the present invention is applied to the process of forming the above is described, the present invention is not limited to this, and may be a process of forming an insulating film as a surface protective film.

【0026】また、上記実施例では、液状冷却剤として
液体窒素N2 を用いた場合について説明したが、これに
限定されるものではなく、例えば液体ヘリウムHeを適
用してもよいし、液体窒素N2 及び液体ヘリウムHeを
併用しても構わない。さらに、上記実施例では、SOG
膜13を形成する直前の加熱にアニール炉を用いるとし
ているが、これに限らず、ランプ加熱,ヒータ加熱,マ
イクロ波加熱等を適用,併用しても構わない。
In the above embodiment, the case where liquid nitrogen N 2 is used as the liquid coolant has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, liquid helium He may be applied, or liquid nitrogen may be used. N 2 and liquid helium He may be used in combination. Further, in the above embodiment, SOG
Although an annealing furnace is used for heating immediately before the film 13 is formed, the present invention is not limited to this, and lamp heating, heater heating, microwave heating, or the like may be applied or used in combination.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1に係る発
明によれば、絶縁膜形成用溶液を回転塗布する直前のウ
エハ表面に、液状冷却剤を回転塗布することとしたた
め、絶縁膜の表面を極めて平坦にすることができるとと
もに、特殊な表面処理を行うことなく汚染層を除去する
ことができるという効果がある。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the liquid coolant is spin-coated on the wafer surface immediately before the spin-coating of the insulating film forming solution. There is an effect that the surface can be made extremely flat and the contaminated layer can be removed without performing special surface treatment.

【0028】特に請求項2に係る発明であれば、安定性
に優れた液体窒素を用いたため、特に悪影響を生じるこ
ともないし、極めて低温であるため確実に汚染層を除去
することができるという効果がある。そして、請求項
3,請求項4に係る発明であれば、先ず液状冷却剤を回
転塗布することにより、上記請求項1,請求項2に係る
発明を好適に実施することができるという効果がある。
In particular, according to the second aspect of the present invention, since liquid nitrogen having excellent stability is used, there is no particular adverse effect, and since the temperature is extremely low, the contamination layer can be surely removed. There is. According to the third and fourth aspects of the invention, there is an effect that the invention according to the first and second aspects can be suitably implemented by first applying a liquid coolant by spin coating. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の構成を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】実施例の作用を説明するための断面図である。FIG. 2 is a sectional view for explaining the operation of the embodiment.

【図3】ウエハの表面温度と溶液の粘度との関係を表す
グラフである。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a surface temperature of a wafer and a viscosity of a solution.

【図4】溶液の粘度とボイドの発生率との関係を説明す
る図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between the viscosity of a solution and the rate of occurrence of voids.

【図5】実施例の作用を詳述するための拡大断面図であ
る。
FIG. 5 is an enlarged sectional view for explaining the operation of the embodiment in detail.

【図6】実施例の他の作用を説明するための拡大断面図
である。
FIG. 6 is an enlarged sectional view for explaining another operation of the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 SOG膜形成装置(半導体の絶縁膜形成装置) 2 ウエハ 3 ウエハ保持台 4 回転軸 5 動力源 7,8 ノズル 10 薄い酸化膜 11 配線パターン 12 プラズマ酸化膜 13 SOG膜(絶縁膜) 14 汚染層 N2 液体窒素(液状冷却剤) Si(OH)4 絶縁膜形成用溶液DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 SOG film forming apparatus (semiconductor insulating film forming apparatus) 2 Wafer 3 Wafer holder 4 Rotating shaft 5 Power source 7, 8 Nozzle 10 Thin oxide film 11 Wiring pattern 12 Plasma oxide film 13 SOG film (insulating film) 14 Contamination layer N 2 liquid nitrogen (liquid coolant) Si (OH) 4 solution for forming insulating film

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 絶縁膜形成用溶液を回転塗布する直前の
ウエハ表面に、液状冷却剤を回転塗布することを特徴と
する半導体装置の絶縁膜形成方法。
1. A method for forming an insulating film in a semiconductor device, comprising: applying a liquid coolant to a wafer surface immediately before spin-coating an insulating-film forming solution.
【請求項2】 前記液状冷却剤が液体窒素である請求項
1記載の半導体装置の絶縁膜形成方法。
2. The method according to claim 1, wherein the liquid coolant is liquid nitrogen.
【請求項3】 ウエハをその水平面内で回転させる回転
駆動手段と、この回転駆動手段に保持された状態の前記
ウエハ表面に液状冷却剤を滴下する液状冷却剤滴下手段
と、前記回転駆動手段に保持された状態の前記ウエハ表
面に絶縁膜形成用溶液を滴下する絶縁膜形成用溶液滴下
手段と、を備えたことを特徴とする半導体装置の絶縁膜
形成装置。
3. A rotation driving means for rotating a wafer in the horizontal plane, a liquid coolant dropping means for dropping a liquid coolant on the wafer surface held by the rotation driving means, and a rotation driving means. An insulating film forming apparatus for a semiconductor device, comprising: an insulating film forming solution dropping unit that drops an insulating film forming solution onto the wafer surface in a held state.
【請求項4】 前記液状冷却剤が液体窒素である請求項
3記載の半導体装置の絶縁膜形成装置。
4. The apparatus according to claim 3, wherein said liquid coolant is liquid nitrogen.
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