JPH0682650B2 - 酸化膜形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、酸化膜形成方法に関する。

（従来の技術） 半導体製造工程において、薄膜材料としての酸化膜例え
ばシリコン酸化膜（SiO₂）は、化学的に非常に安定した
物質であるので、デバイスを加工する過程やデバイスそ
のものとしても使用され、例えば選択拡散用マスク、素
子表面の保護膜、MOSデバイス用ゲート絶縁膜、多層配
線の層間絶縁膜などに使用される。

上記シリコン酸化膜の形成方法として、一般に熱酸化
法、CVD法、スパッタ法などが実用されている。また、
開示された技術として例えば、特開昭56-28636、特開昭
59-38373、特開昭59-53672、特開昭59-117220、特開昭6
1-172340、特開昭61-174726号公報などにより開示され
たものがある。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら従来技術においては、処理雰囲気として高
温度が必要のため、下地膜を傷つけたり、また配線メタ
ルを溶解したりするので、多層配線技術に対応できな
い。

さらに、高真空のための高価な設備を必要としたり、バ
ッチ処理のために装置全体が大型になるなどの問題があ
る。

本発明は上述の従来の事情に対処してなされたもので、
低温度、常圧、枚葉処理を可能にする酸化膜形成方法を
提供しようとするものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） すなわち本発明は、被処理基板上に液状オルガノシリコ
ンポリマーを塗布する工程と、この工程により塗布され
たオルガノシリコンポリマーに、上記被処理基板と所定
の間隔を設けて設置されたガス流出部から上記被処理基
板に向かって、オゾンを含むガスを流出させる工程とを
具備してなることを特徴とする。

なお、上記所定の間隔は、0.5〜20mmの範囲が好適であ
り、被処理基板の被着膜表面近傍の気体圧力は、700〜2
00Torrの範囲とすることが好ましい。

（作用） 本発明の酸化膜形成方法によれば、被処理基板上に塗布
された被着膜をオゾンにより酸化する構成のため、低
温、常圧状態下で高速に酸化膜を形成することができ
る。

（実施例） 以下、本発明の酸化膜形成方法の一実施例を図面を参照
して説明する。

なお、被処理基板を回転しながらこの被処理基板上に液
状オルガノシリコンポリマーを滴下して塗布する塗布方
法は、例えばスピンナー式塗布方法として公知であるの
で、ここでは説明を省略する。

次に第１図に示すように、反応室（11）内には、例えば
真空チャック等により被処理基板例えばシリコンの半導
体ウエハ（12）を吸着保持する載置台（13）が配置され
ている。この載置台（13）は温度制御装置（14）によっ
て制御されるヒータ（15）を内蔵し、昇降装置（16）に
よって上下に移動可能に構成されている。

載置台（13）の上方には、例えば円錘形状のコーン部
（17）と、このコーン部（17）の開口部に配置され、第
１図に示すように多数の小孔（18）を備え金属あるいは
セラミック等の焼結体からなる拡散板（19）とから構成
されるガス流出部（20）が配置されている。そして、こ
のガス流出部（20）は冷却装置（21）から冷却管（22）
を循環される冷却水等により必要に応じて冷却される。

また、ガス流出部（20）は酸素供給源（23）に接がるオ
ゾン発生器（24）に接続されたガス流量調節器（25）に
接続されている。

そして、反応室（11）の下部には、載置台（13）の周囲
を囲んで配置され例えば10〜15mm程度の直径を有する複
数の排気口（26）と、これらの排気口（26）を集合させ
て排気装置（27）に接続する均圧管（28）とから構成さ
れる排気部（29）が設けられている。

次に、酸化膜形成の動作について説明する。

先ず、半導体ウエハ（12）表面上に、スピンコーティン
グ等により被着膜、例えば液状オルガノシリコンポリマ
ーの膜を均一に塗布しておく。

そして、昇降装置（16）によって載置台（13）を降下さ
せ、ガス流出部（20）との間に基板搬送装置（図示せ
ず）等が導入される間隔を設け、半導体ウエハ（12）を
この基板搬送装置等により自動的に載置台（13）上に載
置し吸着保持する。

この後、昇降装置（16）によって載置台（13）を上昇さ
せ、ガス流出部（20）の拡散板（19）と半導体ウエハ
（12）との間隔を例えば0.5〜20mm程度の範囲の所定間
隔に設定する。なお、この場合ガス流出部（20）を昇降
装置によって上下動させてもよい。

そして、載置台（13）に内蔵されたヒータ（15）を温度
制御装置（14）により制御し半導体ウエハ（12）を例え
ば200℃程度に加熱する。

次に、酸素供給源（23）及びオゾン発生器（24）から供
給されるオゾンを含有する酸素ガスをガス流量調節器
（25）によって流量が例えば３〜15Sl/min（Sl/minは常
温常圧換算での流量）程度となるように調節し、ガス流
出部（20）から半導体ウエハ（12）に向けて流出され
る。

また、排気装置（27）の排気量を調節し処理室（11）内
の半導体ウエハ（12）被着膜表面近傍の気体圧力が例え
ば700〜200Torr程度の範囲になるように排気する。

この時、ガス流出部（20）と半導体ウエハ（12）との間
には、第３図に矢印で示すように拡散板（19）の小孔
（18）から流出し、半導体ウエハ（12）の外周に向い排
気口（26）から排気されるガスの流れが形成される。

そして、オゾンは加熱された半導体ウエハ（12）および
周囲の雰囲気により加熱され分解されて酸素原子ラジカ
ルが発生する。

ここで、半導体ウエハ（12）に塗布された被着膜、例え
ばオルガノシリコンポリマー（LP103信越化学製）の化
学構造式は、 で表わされる。

そして、上記構造式の未端のフェニル基もしくはアルキ
ル基Ｒが、酸素原子ラジカルの酸化によって酸化除去さ
れ、オルガノシリコンポリマーは、 シリコン酸化膜SiO₂に膜質が変化する。

したがって、200℃程度の低温雰囲気中でシリコン酸化
膜を形成することができる。また、塗布した被着膜を化
学変化させる方法であるため厚膜化も容易に実現でき
る。

さらに、上記フェニル基もしくはアルキル基を除去する
ことによってシリコン酸化膜のみを残存させればよいの
で、オルガノシリコンとしては 上記フェニル基に限らず、他の各種フェニル基、アルキ
ル基等を有するオルガノシリコンにも対応できる。

なお、オゾン発生器（24）で生成されたオゾンの寿命は
温度に依存し、一般に温度が高くなるとオゾンの分解が
促進され寿命が急に短くなる。そこで、ガス流出部（2
0）は冷却装置（21）および配管（22）により温度が例
えば25℃程度以下となるように冷却する。

この実施例ではガス流出部（20）の拡散板（19）は、第
２図に示すように多数の小孔（18）を備えたものについ
て説明したが、本発明はかかる実施例に限定されるもの
ではなく、例えば拡散板（19）は金属あるいはセラミッ
ク等の焼結体からなる拡散板（図示せず）等を使用して
もよい。

次に、第４図の他の一実施例について説明する。

第５図に示すように、ガス流出部（40）の拡散板（41）
として、細長いスリット状の流出口（42）〜（46）と、
排気口（47）〜（51）を備えたものを使用し、流出口
（42）〜（46）からオゾンを含む酸素ガスを半導体ウエ
ハ（12）に向けて流出し、排気口（47）〜（51）から反
応によって生成した排ガスを排出する。

なお、第１図と同一部分は同一番号を付してあり、詳細
な説明は省略する。

〔発明の効果〕

本発明の酸化膜形成方法および装置によれば、低温、常
圧状態下で高速に酸化膜を形成できるので、多層配線に
も対応でき、またローコスト、高効率の酸化膜形成が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明酸化膜形成方法および装置を説明する構
成図、第２図は第１図の要部の下面図、第３図は第１図
の要部説明図、第４図は第１図の他の一実施例の構成
図、第５図は第４図の要部の下面図、第６図は第４図の
要部説明図である。 11……処理室、12……半導体ウエハ、 13……載置台、15……ヒータ、20 ……ガス流出部、24……オゾン発生器、29 ……排気部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被処理基板上に液状オルガノシリコンポリ
   マーを塗布する工程と、この工程により塗布されたオル
   ガノシリコンポリマーに、上記被処理基板と所定の間隔
   を設けて設置されたガス流出部から上記被処理基板に向
   かって、オゾンを含むガスを流出させる工程とを具備し
   てなることを特徴とする酸化膜形成方法。
2. 【請求項２】所定の間隔は、0.5〜20mmの範囲であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の酸化膜形成
   方法。
3. 【請求項３】被処理基板の被着膜表面近傍の気体圧力が
   700〜200Torrの範囲であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の酸化膜形成方法。