JP3227163B2 - 基板上の膜を選択的に硬化させる方法 - Google Patents
基板上の膜を選択的に硬化させる方法Info
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- JP3227163B2 JP3227163B2 JP05878291A JP5878291A JP3227163B2 JP 3227163 B2 JP3227163 B2 JP 3227163B2 JP 05878291 A JP05878291 A JP 05878291A JP 5878291 A JP5878291 A JP 5878291A JP 3227163 B2 JP3227163 B2 JP 3227163B2
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- F27D99/0001—Heating elements or systems
- F27D99/0006—Electric heating elements or system
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- F27B17/0016—Chamber type furnaces
- F27B17/0025—Especially adapted for treating semiconductor wafers
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、選択的に加熱すること
により基板上の膜を急速に硬化（ｃｕｒｉｎｇ）させる
方法に関する。例えば、標準的な集積回路上にＳｉＯ2
のような絶縁層を形成する場合に用いて好適である。
尚、本出願は、本出願と同時に出願した「基板上の膜を
選択的に加熱する方法」という名称の出願と関連性を有
する。
により基板上の膜を急速に硬化（ｃｕｒｉｎｇ）させる
方法に関する。例えば、標準的な集積回路上にＳｉＯ2
のような絶縁層を形成する場合に用いて好適である。
尚、本出願は、本出願と同時に出願した「基板上の膜を
選択的に加熱する方法」という名称の出願と関連性を有
する。
【０００２】
【従来の技術】膜は液状の形態にて集積回路に形成され
る。形成後、膜を加熱して硬化させ、固体に変換するこ
とが必要である。この硬化方法は、一般に、揮発性分子
又は原子を追い出す段階を含んでいる。この工程は対流
により加熱する従来の炉を使用して、長時間に亘って比
較的低い温度にて行われ、硬化に伴って揮発性成分が拡
散し、膜から逃げるのを許容する。
る。形成後、膜を加熱して硬化させ、固体に変換するこ
とが必要である。この硬化方法は、一般に、揮発性分子
又は原子を追い出す段階を含んでいる。この工程は対流
により加熱する従来の炉を使用して、長時間に亘って比
較的低い温度にて行われ、硬化に伴って揮発性成分が拡
散し、膜から逃げるのを許容する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】かかる場合、材料は外
側からの熱によって対流により加熱されるため、膜の表
面が内側よりも速く硬化し始める。この硬化した層は、
その後、残りの未硬化の膜から揮発分が逃げ、又は拡大
するのを妨げる。極端な場合には、揮発成分は逃げるの
を妨げられて凝集し、膜の内部に凹所又は空隙を形成し
て、膜効果を低下させる。この作用は、高温を作用させ
ると、直ちに生ずる。従って、膜は低温度にて長い時間
をかけて処理し、膜の望ましい特性を劣化せずに硬形成
工程が完了されるようにすることが必要である。
側からの熱によって対流により加熱されるため、膜の表
面が内側よりも速く硬化し始める。この硬化した層は、
その後、残りの未硬化の膜から揮発分が逃げ、又は拡大
するのを妨げる。極端な場合には、揮発成分は逃げるの
を妨げられて凝集し、膜の内部に凹所又は空隙を形成し
て、膜効果を低下させる。この作用は、高温を作用させ
ると、直ちに生ずる。従って、膜は低温度にて長い時間
をかけて処理し、膜の望ましい特性を劣化せずに硬形成
工程が完了されるようにすることが必要である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、選択的に加熱
することにより基板上の膜を急速に硬化させしかも内側
から外側に硬化させる方法に関する。これは、上になる
膜は光透過性を備えるため、主としてその下の基板によ
り吸収されるピーク波長を有する光源によって試料を照
射することにより実現される。このため、基板は輻射熱
を直接吸収すことにより最初に選択的に加熱され、硬化
しようとする膜は、基板から対流により加熱される。こ
のようにして、膜は表面との内側境界面から、即ち、内
側から外側に硬化される。
することにより基板上の膜を急速に硬化させしかも内側
から外側に硬化させる方法に関する。これは、上になる
膜は光透過性を備えるため、主としてその下の基板によ
り吸収されるピーク波長を有する光源によって試料を照
射することにより実現される。このため、基板は輻射熱
を直接吸収すことにより最初に選択的に加熱され、硬化
しようとする膜は、基板から対流により加熱される。こ
のようにして、膜は表面との内側境界面から、即ち、内
側から外側に硬化される。
【０００５】一実施例において、基板はシリコンであ
り、膜はスピン−オン−ガラス（ＳＯＧ）のような最初
は液体の形態をしている絶縁体である。光源は、主とし
てキセノンが充填されたガス放電灯であり、シリコンに
より吸収される波長にてピーク放出値を有する。それ
は、ＳＯＧは該波長に対して透過性があるからである。
り、膜はスピン−オン−ガラス（ＳＯＧ）のような最初
は液体の形態をしている絶縁体である。光源は、主とし
てキセノンが充填されたガス放電灯であり、シリコンに
より吸収される波長にてピーク放出値を有する。それ
は、ＳＯＧは該波長に対して透過性があるからである。
【０００６】本発明による方法は、典型的に従来技術に
おけるように数時間ではなく数秒又は数分間で膜を完全
に硬化させることが出来る。更に、内側から外側に硬化
する性質のため、膜をより完全に硬化させることが可能
であり、かつ望ましくない揮発成分を除去することが可
能となる。
おけるように数時間ではなく数秒又は数分間で膜を完全
に硬化させることが出来る。更に、内側から外側に硬化
する性質のため、膜をより完全に硬化させることが可能
であり、かつ望ましくない揮発成分を除去することが可
能となる。
【０００７】
【実施例】本発明の性質及び利点を一層よく理解するた
め、本発明は添付図面に関して詳細に説明する。
め、本発明は添付図面に関して詳細に説明する。
【０００８】図１Ａには、膜１２及び基板１４を照射す
る光源１０が図示されている。膜１２内の不純物質１３
が硬形成工程中、表面に移行しつつある状態が図示され
ている。光源１０は、基板１４により吸収されるが、膜
１２によっては吸収されない波長を有する放射光を放出
させ得るものを選択してある。基板１４が加熱される
と、それによって膜１２は対流によって加熱され、膜１
２と基板１４との間の境界面から加熱が開始される。外
側から内側ではなく内側から外側に加熱することで、外
側が最初に加熱され又は凝固することによって生じる揮
発性原子の閉じ込めが阻止される。
る光源１０が図示されている。膜１２内の不純物質１３
が硬形成工程中、表面に移行しつつある状態が図示され
ている。光源１０は、基板１４により吸収されるが、膜
１２によっては吸収されない波長を有する放射光を放出
させ得るものを選択してある。基板１４が加熱される
と、それによって膜１２は対流によって加熱され、膜１
２と基板１４との間の境界面から加熱が開始される。外
側から内側ではなく内側から外側に加熱することで、外
側が最初に加熱され又は凝固することによって生じる揮
発性原子の閉じ込めが阻止される。
【０００９】光源の一例は引用して本明細書に含めた米
国特許第４，８２０，９０６号に記載されている。一例
において、該光源は主としてキセノンが充填されたアー
クの長いガス放電灯であり、基板１４はシリコンであ
る。キセノンのピーク放出波長におけるエネルギはシリ
コンのエネルギ帯域隙間より大きく、このため、シリコ
ン基板により吸収される。キセノンのエネルギは、例え
ば、スピン−オン−ガラスとすることの出来る膜１２の
エネルギ帯域隙間より小さいため、そのエネルギは吸収
されない。
国特許第４，８２０，９０６号に記載されている。一例
において、該光源は主としてキセノンが充填されたアー
クの長いガス放電灯であり、基板１４はシリコンであ
る。キセノンのピーク放出波長におけるエネルギはシリ
コンのエネルギ帯域隙間より大きく、このため、シリコ
ン基板により吸収される。キセノンのエネルギは、例え
ば、スピン−オン−ガラスとすることの出来る膜１２の
エネルギ帯域隙間より小さいため、そのエネルギは吸収
されない。
【００１０】試料を保持するのに使用し得るチャンバ
は、引用して本明細書に含めた米国特許第４，７５５，
６５４号に記載されている。一実施例において、イナー
トトレーを使用して多数の試料を保持する。
は、引用して本明細書に含めた米国特許第４，７５５，
６５４号に記載されている。一実施例において、イナー
トトレーを使用して多数の試料を保持する。
【００１１】図１Ｂは本発明を使用する典型的な工程の
線図である。試料は最初に典型的に５乃至３０秒間、第
１の比較的低い温度（典型的に４００乃至６００°Ｆ）
まで加熱される。この低温度の採用により、温度勾配は
基板から膜を通って増大することが可能となる。より高
温度にすれば膜全体が急速に加熱され、基板の境界面と
膜の外側との間の温度勾配は揮発性原子の取り込みを防
止するのに十分でなくなるであろう。
線図である。試料は最初に典型的に５乃至３０秒間、第
１の比較的低い温度（典型的に４００乃至６００°Ｆ）
まで加熱される。この低温度の採用により、温度勾配は
基板から膜を通って増大することが可能となる。より高
温度にすれば膜全体が急速に加熱され、基板の境界面と
膜の外側との間の温度勾配は揮発性原子の取り込みを防
止するのに十分でなくなるであろう。
【００１２】この第１の比較的低温度の段階後、温度は
典型的に９００乃至１０００°Ｆまで増大させ、揮発性
原子が逃げる機会を与えた後、硬化工程を終了させるこ
とが出来る。典型的に、この第２の段階は２乃至２０秒
間かかる。
典型的に９００乃至１０００°Ｆまで増大させ、揮発性
原子が逃げる機会を与えた後、硬化工程を終了させるこ
とが出来る。典型的に、この第２の段階は２乃至２０秒
間かかる。
【００１３】図２Ａ及び図２Ｂは、上記米国特許第４，
７５５，６５４号により詳細に記載された構成の正面図
及び側面図である。膜及び基板から成る試料１６は、光
源１８の下方に配置される。光源上方の反射鏡２０が光
を試料１６の上に集中させる。試料１６の下の高温計２
２が、加熱に伴って試料から放出される赤外線を検出
し、光源の制御装置にフィードバックする。
７５５，６５４号により詳細に記載された構成の正面図
及び側面図である。膜及び基板から成る試料１６は、光
源１８の下方に配置される。光源上方の反射鏡２０が光
を試料１６の上に集中させる。試料１６の下の高温計２
２が、加熱に伴って試料から放出される赤外線を検出
し、光源の制御装置にフィードバックする。
【００１４】図３には、吸熱源を付加した同様の構造が
図示されている。貫通穴２６が吸熱源の中心部に形成さ
れ、高温計２２は試料１６を観察することが出来る。一
実施例において、吸熱源は金属でありかつ水冷式であ
る。基板１４が吸熱源と接触するため、このことは膜１
２の加熱を許容する一方、基板を低温状態に維持するの
に更に役立つ。
図示されている。貫通穴２６が吸熱源の中心部に形成さ
れ、高温計２２は試料１６を観察することが出来る。一
実施例において、吸熱源は金属でありかつ水冷式であ
る。基板１４が吸熱源と接触するため、このことは膜１
２の加熱を許容する一方、基板を低温状態に維持するの
に更に役立つ。
【００１５】図４Ａ及び図４Ｂは光源２８及び高温計３
０を試料１６に対して整合状態に動かした別の実施例の
正面図及び側面図である。光源２８及び高温計３０は固
定する一方、試料１６は光源とこの間の空隙を横切って
動かす。これとは別に、試料１６は、光源２８及び高温
計３０を動かす間、静止状態に維持する。線３２により
画成された走査線が任意の時点で試料１６の一部を照射
する。長手方向スロット３１は光が高温計３０に達する
のを許容する。
０を試料１６に対して整合状態に動かした別の実施例の
正面図及び側面図である。光源２８及び高温計３０は固
定する一方、試料１６は光源とこの間の空隙を横切って
動かす。これとは別に、試料１６は、光源２８及び高温
計３０を動かす間、静止状態に維持する。線３２により
画成された走査線が任意の時点で試料１６の一部を照射
する。長手方向スロット３１は光が高温計３０に達する
のを許容する。
【００１６】図５には、吸熱源３４を付加した図４Ａの
実施例が図示されている。吸熱源３４は、高温計３０が
上記の相対的動作中、常時、試料１６を観察するのを許
容するための長手方向スロットを備える。
実施例が図示されている。吸熱源３４は、高温計３０が
上記の相対的動作中、常時、試料１６を観察するのを許
容するための長手方向スロットを備える。
【００１７】当業者に理解され得るように、本発明はそ
の精神又は必須の特徴から逸脱せずにその他の特定の形
態にて実現し得るものである。例えば、単一の灯に代え
て、一列の灯を使用することもできる。したがって、本
発明の好適な実施例の開示は、特許請求の範囲に記載し
た本発明の範囲の一例に過ぎず、それを何ら限定するも
のではない。
の精神又は必須の特徴から逸脱せずにその他の特定の形
態にて実現し得るものである。例えば、単一の灯に代え
て、一列の灯を使用することもできる。したがって、本
発明の好適な実施例の開示は、特許請求の範囲に記載し
た本発明の範囲の一例に過ぎず、それを何ら限定するも
のではない。
【発明の効果】本発明の基板上の膜を選択的に硬化させ
る方法によれば、それぞれ異なる光吸収特性を備える基
板及び上記基板上の膜に対して、基板に吸収されるが膜
には吸収されないピーク波長を有する光源からの光を照
射して、まず基板を輻射熱によって加熱し、次いで基板
上の膜を基板からの熱伝導によって基板と膜との境界面
側から膜の外側に向けて加熱するので、通常は膜内部に
望ましくない気泡を生じさせる揮発性原子を内側から外
側に向かって揮散させることができる。これは、高温処
理時に気泡が発生しやすく、そのため低温度で長時間処
理する必要があった従来の方法の欠点を解決するもので
ある。すなわち、本発明によれば、基板を加熱し、加熱
された基板からの熱を基板と膜との境界面側から外側に
向けて膜に伝導させ、膜を硬化すると同時に、揮発性原
子を外側に逃がすので、気泡の発生を防止でき、基板上
の膜を短時間で急速に硬化させることができる、という
効果が得られるのである。
る方法によれば、それぞれ異なる光吸収特性を備える基
板及び上記基板上の膜に対して、基板に吸収されるが膜
には吸収されないピーク波長を有する光源からの光を照
射して、まず基板を輻射熱によって加熱し、次いで基板
上の膜を基板からの熱伝導によって基板と膜との境界面
側から膜の外側に向けて加熱するので、通常は膜内部に
望ましくない気泡を生じさせる揮発性原子を内側から外
側に向かって揮散させることができる。これは、高温処
理時に気泡が発生しやすく、そのため低温度で長時間処
理する必要があった従来の方法の欠点を解決するもので
ある。すなわち、本発明によれば、基板を加熱し、加熱
された基板からの熱を基板と膜との境界面側から外側に
向けて膜に伝導させ、膜を硬化すると同時に、揮発性原
子を外側に逃がすので、気泡の発生を防止でき、基板上
の膜を短時間で急速に硬化させることができる、という
効果が得られるのである。
【図１】図１Ａは本発明に従って硬化しつつある基板上
の膜の線図である。図１Ｂは本発明を使用する典型的な
２段階の工程を示す温度対時間のチャートである。
の膜の線図である。図１Ｂは本発明を使用する典型的な
２段階の工程を示す温度対時間のチャートである。
【図２】図２Ａは基板を全体的に照射する本発明の実施
例の正面図である。図２Ｂは基板を全体的に照射する本
発明の実施例の側面図である。
例の正面図である。図２Ｂは基板を全体的に照射する本
発明の実施例の側面図である。
【図３】吸熱源を有する図２Ａの実施例の線図である。
【図４】図４Ａは光走査線が基板を横断して動く本発明
の実施例の正面図である。図４Ｂは光走査線が基板を横
断して動く本発明の実施例の側面図である。
の実施例の正面図である。図４Ｂは光走査線が基板を横
断して動く本発明の実施例の側面図である。
【図５】吸熱源を有する図４Ａの実施例の線図である。
１０ 光源 １２ 膜 １３ 不純物質 １４ 基板 １６ 試料 １８ 光源 ２０ 反射鏡 ２２ 高温計 ２６ 貫通穴 ２８ 光源 ３０ 高温計 ３１ スロット ３２ 線 ３４ 吸熱源
フロントページの続き (73)特許権者 595004458 3550 Ｂａｓｓｅｔｔ Ｓｔｒｅｅｔ, Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ，Ｃａｌｉｆｏ ｒｎｉａ 95054，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔ ａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ (56)参考文献 特開 平１−199435（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−24239（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−39516（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−120426（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−43471（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/312 H01L 21/316
Claims (5)
- 【請求項１】 基板上の膜を選択的に硬化させる方法で
あって、 上記基板及び上記膜をそれぞれ異なる光吸収特性を備え
るように選択する段階と、 上記基板上には実質的に吸収されるが、上記膜には実質
的に吸収されないピーク波長を有する光源からの光を上
記膜及び上記基板に照射する段階と、 上記光を吸収することによって加熱された上記基板から
の、上記基板と接触する膜の内側面から外側面に向かう
熱伝導によって、上記膜が第１の温度まで加熱される段
階と、 上記基板には実質的に吸収されるが、上記膜には実質的
に吸収されないピーク波長を有する光源からの光で、上
記膜及び基板を走査して、走査された領域を上記第１の
温度よりも高温である第２の温度まで上昇させる段階
と、 を備えることを特徴とする方法。 - 【請求項２】 請求項１の方法にして、前記基板がシリ
コンであり、前記膜が液状の絶縁体であることを特徴と
する方法。 - 【請求項３】 請求項２の方法にして、前記絶縁体がガ
ラスであることを特徴とする方法。 - 【請求項４】 請求項２の方法にして、 前記光を膜及び基板に照射する段階は、第１の強度の光
を第１の期間、前記シリコン及び液状の絶縁体に照射す
ることによって行われ、 前記膜を第１の温度まで熱伝導によって加熱する段階に
よって、前記液状の絶縁体から揮発性原子を逃がすため
に適するような前記基板から前記膜に至る温度勾配を与
え、 前記膜及び基板を走査する段階は、第２の期間、前記第
１の強度より強い第２の強度の光を用いて行われ、前記
液状の絶縁体の硬化工程を終了させる、 ことを特徴とする方法。 - 【請求項５】 請求項１に方法により製造されることを
特徴とする製品。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US499913 | 1990-03-23 | ||
| US07/499,913 US5047611A (en) | 1990-03-23 | 1990-03-23 | Method for selectively curing a film on a substrate |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05109700A JPH05109700A (ja) | 1993-04-30 |
| JP3227163B2 true JP3227163B2 (ja) | 2001-11-12 |
Family
ID=23987253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05878291A Expired - Fee Related JP3227163B2 (ja) | 1990-03-23 | 1991-03-22 | 基板上の膜を選択的に硬化させる方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5047611A (ja) |
| JP (1) | JP3227163B2 (ja) |
| DE (1) | DE4109156A1 (ja) |
| IT (1) | IT1246118B (ja) |
| NL (1) | NL9100517A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5336641A (en) * | 1992-03-17 | 1994-08-09 | Aktis Corporation | Rapid thermal annealing using thermally conductive overcoat |
| DE4306398A1 (de) * | 1993-03-02 | 1994-09-08 | Leybold Ag | Vorrichtung zum Erwärmen eines Substrates |
| US5960158A (en) | 1997-07-11 | 1999-09-28 | Ag Associates | Apparatus and method for filtering light in a thermal processing chamber |
| US5930456A (en) | 1998-05-14 | 1999-07-27 | Ag Associates | Heating device for semiconductor wafers |
| US5970214A (en) | 1998-05-14 | 1999-10-19 | Ag Associates | Heating device for semiconductor wafers |
| US6210484B1 (en) | 1998-09-09 | 2001-04-03 | Steag Rtp Systems, Inc. | Heating device containing a multi-lamp cone for heating semiconductor wafers |
| US6771895B2 (en) * | 1999-01-06 | 2004-08-03 | Mattson Technology, Inc. | Heating device for heating semiconductor wafers in thermal processing chambers |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2824943A (en) * | 1954-06-28 | 1958-02-25 | Myron P Laughlin | Bakery product heater |
| US3249741A (en) * | 1963-05-20 | 1966-05-03 | Reflectotherm Inc | Apparatus for baking by differential wave lengths |
| SE8200685L (sv) * | 1982-02-05 | 1983-08-06 | Electrolux Ab | Med infrarod stralning arbetande hushallsugn |
| US4665306A (en) * | 1985-04-04 | 1987-05-12 | Kimberly-Clark Corporation | Apparatus for activating heat shrinkable ribbon on disposable garments and other articles |
| US4680450A (en) * | 1985-07-30 | 1987-07-14 | Kimberly-Clark Corporation | Apparatus for controlling the heating of composite materials |
| US4820906A (en) * | 1987-03-13 | 1989-04-11 | Peak Systems, Inc. | Long arc lamp for semiconductor heating |
| US4755654A (en) * | 1987-03-26 | 1988-07-05 | Crowley John L | Semiconductor wafer heating chamber |
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1990
- 1990-03-23 US US07/499,913 patent/US5047611A/en not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-03-20 DE DE4109156A patent/DE4109156A1/de not_active Withdrawn
- 1991-03-21 IT ITRM910187A patent/IT1246118B/it active IP Right Grant
- 1991-03-22 JP JP05878291A patent/JP3227163B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1991-03-22 NL NL9100517A patent/NL9100517A/nl not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05109700A (ja) | 1993-04-30 |
| ITRM910187A0 (it) | 1991-03-21 |
| NL9100517A (nl) | 1991-10-16 |
| IT1246118B (it) | 1994-11-15 |
| DE4109156A1 (de) | 1991-09-26 |
| US5047611A (en) | 1991-09-10 |
| ITRM910187A1 (it) | 1992-09-21 |
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