JPH0761853B2 - Method and apparatus for forming silicon oxide film - Google Patents

Method and apparatus for forming silicon oxide film

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JPH0761853B2
JPH0761853B2 JP8430287A JP8430287A JPH0761853B2 JP H0761853 B2 JPH0761853 B2 JP H0761853B2 JP 8430287 A JP8430287 A JP 8430287A JP 8430287 A JP8430287 A JP 8430287A JP H0761853 B2 JPH0761853 B2 JP H0761853B2
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silicon oxide
oxide film
chamber
opening
ozone
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光朗 湊
晃 植原
宗雄 中山
晃 橋本
俊博 西村
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は基板表面に塗布形成したオルガノシリコン膜を
シリコン酸化膜にする方法及び装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and apparatus for converting an organosilicon film formed by coating on the surface of a substrate into a silicon oxide film.

(従来の技術) 最近ではLSIの高集積化を進める上で、多層配線にも微
細化が要求され、このためには下地層を安定な材料で平
坦化しなければならない。
(Prior Art) In recent years, miniaturization of multi-layer wiring is also required for higher integration of LSI, and for this purpose, the underlying layer must be planarized with a stable material.

そこで従来から下地層を平坦化するために、液状のオル
ガノシリコンポリマーを基板上に均一に塗布し、これを
酸化して安定なシリコン酸化膜としている。
Therefore, conventionally, in order to flatten the underlayer, a liquid organosilicon polymer is uniformly applied on the substrate and is oxidized to form a stable silicon oxide film.

即ち、オルガノシリコンポリマーは、その一例を示せば
第4図(A)に示す構造式を有し、これを酸化して安定
なシリコン酸化膜とするようにしている。しかしながら
R基、すなわちアルキル基、アリール基等が完全に放出
されにくく、R基が残存した状態でシリコン酸化膜をエ
ッチングする際などにR基の炭素原子により、エッチン
グ特性にバラツキが生じたり、クラックが発生したりす
る。そこで、R基を除いて第4図(B)に示す安定なシ
リコン酸化膜(SiO2)とすべく、特開昭59−111333号公
報に開示されるように、オルガノシリコン(SiOR)に紫
外線を照射しシリコン酸化膜(SiO2)に変換する方法が
知られている。
That is, the organosilicon polymer has the structural formula shown in FIG. 4 (A), for example, and is oxidized to form a stable silicon oxide film. However, it is difficult to completely release the R group, that is, the alkyl group, the aryl group, etc., and when the silicon oxide film is etched with the R group remaining, the carbon atoms of the R group cause variations in the etching characteristics or cracks. May occur. Therefore, in order to obtain a stable silicon oxide film (SiO 2 ) shown in FIG. 4 (B) by removing the R group, as disclosed in JP-A-59-111333, organosilicon (SiOR) is irradiated with ultraviolet rays. There is known a method of irradiating a silicon oxide film to convert it into a silicon oxide film (SiO 2 ).

(発明が解決しようとする問題点) 上述した方法によると紫外線によって空気中の酸素
(O2)の一部が酸化力の強いオゾン(O3)に変化し、R
基が酸化され安定したSiO2となるのであるが、十分に安
定化するまでに長時間を要するという不利がある。
(Problems to be Solved by the Invention) According to the above-mentioned method, a part of oxygen (O 2 ) in the air is converted to ozone (O 3 ) having a strong oxidizing power by ultraviolet rays, and R
The group is oxidized to form stable SiO 2 , but it has a disadvantage that it takes a long time to be fully stabilized.

(問題点を解決するための手段) 上記問題点を解決すべく本発明は、オルガノシリコン膜
を形成した基板を収納する処理室内に、オゾンを供給す
る通路を開口するとともに、処理室内又は外に基板に対
し紫外線を照射する紫外線ランプを設けた。
(Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the present invention provides a process chamber that accommodates a substrate on which an organosilicon film is formed, and opens a passage for supplying ozone to the process chamber or outside the process chamber. An ultraviolet lamp for irradiating the substrate with ultraviolet rays was provided.

(作用) オルガノシリコン中のR基は紫外線エネルギー及び酸化
作用によってその結合が切断され、安定なシリコン酸化
膜(SiO2)に変化する。
(Function) The R group in the organosilicon is cut in its bond by the ultraviolet energy and the oxidation function, and changes into a stable silicon oxide film (SiO 2 ).

(実施例) 以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。(Example) Below, the Example of this invention is described based on an accompanying drawing.

第1図は本発明に係るシリコン酸化膜の形成装置の全体
図であり、形成装置は基台1にキャスター2を設けて移
動可能とし、この基台1上に支柱3aを介して支持板4を
設け、この支持板4上に支柱3bを介してテーブル5を設
けている。
FIG. 1 is an overall view of the apparatus for forming a silicon oxide film according to the present invention. The forming apparatus is provided with casters 2 on a base 1 so as to be movable, and a support plate 4 is mounted on the base 1 via columns 3a. The table 5 is provided on the support plate 4 via the columns 3b.

前記支持板4上には上下方向のブラケット6が固定さ
れ、このブラケット6上部に設けた昇降部材7によって
テーブル9が昇降動をなすようにしている。
A vertical bracket 6 is fixed on the support plate 4, and a table 9 is moved up and down by an elevating member 7 provided above the bracket 6.

ステージ9はその上面を基板Wの載置面とし、この基板
Wはその上面にスピンナー装置によって液状のオルガノ
シリコンポリマーの塗布膜が形成されている。また基板
Wの載置面の下方にはホットプレート等の温度コントロ
ール可能な加熱部材10を埋設し、この加熱部材10よりも
下方位置においてステージ9には外側に延びるフランジ
部9aを形成し、ステージ9が上昇して前記テーブル5に
形成した開口部11に下方から進入した際にフランジ部9a
上面がテーブル5下面に設けたシール部材5aに当接し、
開口部11下部を気密に閉塞するようにしている。
An upper surface of the stage 9 serves as a mounting surface of the substrate W, and a coating film of liquid organosilicon polymer is formed on the upper surface of the substrate W by a spinner device. Further, below the mounting surface of the substrate W, a heating member 10 such as a hot plate capable of controlling the temperature is embedded, and a flange portion 9a extending outward is formed on the stage 9 at a position lower than the heating member 10. The flange portion 9a when 9 rises and enters the opening 11 formed in the table 5 from below.
The upper surface abuts the seal member 5a provided on the lower surface of the table 5,
The lower part of the opening 11 is airtightly closed.

また、開口部11上部は石英板等の透明板12によって気密
に閉塞されており、透明板12とステージ9との間に処理
室Sを形成する。この処理室Sはテーブル5に形成した
排気用通路13及び蛇腹状可撓性チューブ14を介して外気
に開放されており、更に処理室Sにはテーブル5に形成
したオゾン供給通路16が開口し、この供給通路16にはオ
ゾン発生装置17が接続されている。
The upper part of the opening 11 is hermetically closed by a transparent plate 12 such as a quartz plate, and a processing chamber S is formed between the transparent plate 12 and the stage 9. The processing chamber S is open to the outside air through the exhaust passage 13 and the bellows-shaped flexible tube 14 formed in the table 5, and the ozone supply passage 16 formed in the table 5 is opened in the processing chamber S. An ozone generator 17 is connected to the supply passage 16.

また、テーブル5上には支持ブロック18を介して前記透
明板12上方に位置する紫外線ランプ19を取り付けてい
る。この紫外線ランプ19としては例えば低圧水銀灯、高
圧水銀灯、超高圧水銀灯或いはキセノンランプ等を用い
るものとし、その形状としては直線状又は湾曲したもの
等任意である。また紫外線ランプ19はカバー内に収納さ
れており、このカバー内には基台1上に載置した循環ポ
ンプを組込んだ冷却装置20からの冷却水を図示しないパ
イプを介して供給するようにし、冷却装置20の隣りには
紫外線ランプ19を点灯及び加熱部材10への通電等を行う
電源21を配置し、更に紫外線ランプ19の上方には下面を
鏡面としたハウジング22と照度モニター23を配設してい
る。
An ultraviolet lamp 19 located above the transparent plate 12 is mounted on the table 5 via a support block 18. As the ultraviolet lamp 19, for example, a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, an ultra-high-pressure mercury lamp, a xenon lamp or the like is used, and its shape is arbitrary such as a linear shape or a curved shape. Further, the ultraviolet lamp 19 is housed in a cover, and cooling water from a cooling device 20 incorporating a circulation pump mounted on the base 1 is supplied into the cover through a pipe (not shown). A power supply 21 for lighting the ultraviolet lamp 19 and energizing the heating member 10 is arranged next to the cooling device 20, and a housing 22 and an illuminance monitor 23 whose lower surface is a mirror surface are arranged above the ultraviolet lamp 19. I have set up.

以上の如き構成の装置を用いて基板W表面に形成したオ
ルガノシリコンポリマーの安定化を図る処理方法を説明
する。
A processing method for stabilizing the organosilicon polymer formed on the surface of the substrate W using the apparatus having the above-described structure will be described.

先ず、第1図に示す状態からステージ9を下降させた状
態とする。そして、この状態において電源21をオンと
し、スタートスイッチを入れる。すると、加熱部材10が
昇温し、紫外線ランプ19が点灯する。
First, the stage 9 is lowered from the state shown in FIG. Then, in this state, the power supply 21 is turned on and the start switch is turned on. Then, the heating member 10 rises in temperature and the ultraviolet lamp 19 is turned on.

この後、照度モニター23によって紫外線ランプの照度が
所定値(例えば253.7nmの波長で20mW/cm2)となったこ
と、加熱部材10の温度が所定値(例えば100〜1200℃)
となったこと及び冷却水の水圧が所定値であることを検
知したならば、下降状態にあるステージ9上に基板Wを
載置し、ステージ9を上昇せしめて処理室S内に基板W
を臨ませ、且つ処理室Sを気密に閉塞する。
After that, the illuminance monitor 23 indicates that the illuminance of the ultraviolet lamp has reached a predetermined value (for example, 20 mW / cm 2 at a wavelength of 253.7 nm), and the temperature of the heating member 10 has a predetermined value (for example, 100 to 1200 ° C.).
When it is detected that the cooling water has reached a predetermined value, the substrate W is placed on the stage 9 which is in a lowered state, and the stage 9 is raised to bring the substrate W into the processing chamber S.
And the processing chamber S is airtightly closed.

次いで、1vol%以上のオゾンガスを含むガスをオゾン供
給通路16を介して処理室Sに供給した後、基板W表面の
オルガノシリコンポリマに紫外線を照射する。この処理
時間は通常2分程度とする。
Then, a gas containing 1 vol% or more of ozone gas is supplied to the processing chamber S through the ozone supply passage 16, and then the organosilicon polymer on the surface of the substrate W is irradiated with ultraviolet rays. This processing time is usually about 2 minutes.

以上の処理が終了したならば、オゾン供給通路16を閉じ
ステージ9を下降させ、基板Wを取り出し、カセットに
収納する。
When the above process is completed, the ozone supply passage 16 is closed, the stage 9 is lowered, the substrate W is taken out, and it is stored in the cassette.

第2図は別実施例に係る装置の要部を示した断面図であ
り、前記実施例と同一の部材については同一の番号を付
している。
FIG. 2 is a sectional view showing a main part of an apparatus according to another embodiment, and the same members as those in the above embodiment are designated by the same reference numerals.

この実施例にあっては、前記実施例の透明板12の代わり
に、合成石英からなるチャンバー24にてテーブル5の開
口部11を覆うようにし、このチャンバー24内に紫外線ラ
ンプ19を配置するとともに、チャンバー24に照度モニタ
ー23及びオゾン導入管25を取付けている。
In this embodiment, instead of the transparent plate 12 of the above embodiment, a chamber 24 made of synthetic quartz covers the opening 11 of the table 5, and an ultraviolet lamp 19 is arranged in the chamber 24. An illuminance monitor 23 and an ozone introducing pipe 25 are attached to the chamber 24.

尚、図示例にあってはステージを昇降自在としたものを
示したが、ステージ9についてはテーブル5と一体的に
し、このステージ9上にコンベア等の搬送機構によって
側方から基板Wを搬入するようにしてもよい。
In the illustrated example, the stage can be moved up and down, but the stage 9 is integrated with the table 5, and the substrate W is loaded onto the stage 9 from the side by a transport mechanism such as a conveyor. You may do it.

(発明の効果) 第3図は200℃に加熱部材を保持したときにオルガノラ
ジカルが放出されるに要するオゾンの量と処理時間との
関係を示すグラフであり、このグラフから明らかなよう
に本発明によれば安定化に要する時間がオゾン濃度に比
例して大幅に短縮される。したがってオゾン濃度はでき
るだけ高濃度であることが望ましいが、現実には市販の
オゾン発生装置によって発生するオゾンの濃度は15%程
度であるが、これでも十分な効果が得られている。また
処理温度を低くしても安定化させることができ、LSIの
多層配線の微細化が可能となる。
(Effects of the Invention) FIG. 3 is a graph showing the relationship between the amount of ozone required to release the organoradicals when the heating member is held at 200 ° C. and the treatment time. According to the invention, the time required for stabilization is greatly shortened in proportion to the ozone concentration. Therefore, it is desirable that the ozone concentration be as high as possible, but in reality, the concentration of ozone generated by a commercially available ozone generator is about 15%, but this is still sufficient. Further, it can be stabilized even if the processing temperature is lowered, and the multilayer wiring of LSI can be miniaturized.

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

第1図は本発明に係るシリコン酸化膜形成装置の全体
図、第2図は別実施例の要部断面図、第3図はオゾンの
量と処理時間との関係を示すグラフ、第4図(A)及び
(B)はオルガノシリコンポリマー及びシリコン酸化膜
の構造式である。 尚、図面中5はテーブル、9はステージ、10は加熱部
材、12は透明板、13は排気用通路、16,25はオゾン供給
通路、19は紫外線ランプ、24はチャンバーである。
FIG. 1 is an overall view of a silicon oxide film forming apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of an essential part of another embodiment, FIG. 3 is a graph showing the relationship between the amount of ozone and processing time, and FIG. (A) and (B) are structural formulas of the organosilicon polymer and the silicon oxide film. In the drawing, 5 is a table, 9 is a stage, 10 is a heating member, 12 is a transparent plate, 13 is an exhaust passage, 16 and 25 are ozone supply passages, 19 is an ultraviolet lamp, and 24 is a chamber.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 晃 神奈川県横浜市磯子区栗木町474−6 (72)発明者 西村 俊博 神奈川県川崎市川崎区小田5丁目19番4号 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Akira Hashimoto 474-6 Kuriki-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture (72) Toshihiro Nishimura 5-19-4 Oda, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】オルガノシリコン膜を形成した基板を処理
室内にセットし、処理室内に1vol%以上のオゾンを含む
ガスを導入し、オルガノシリコン膜を加熱しつつ紫外線
を照射してオルガノシリコン膜をシリコン酸化膜とする
ようにしたことを特徴とするシリコン酸化膜の形成方
法。
1. A substrate on which an organosilicon film is formed is set in a processing chamber, a gas containing 1 vol% or more of ozone is introduced into the processing chamber, and the organosilicon film is irradiated with ultraviolet rays while heating the organosilicon film. A method for forming a silicon oxide film, characterized in that a silicon oxide film is used.
【請求項2】開口部を形成したテーブルと、前記開口部
を密閉するとともに加熱部材を備えた基板載置用のステ
ージと、前記開口部の上部を密閉する透明板と、この透
明板の上方に配置される紫外線ランプと、真空排気用通
路及びオゾン供給用通路とを備えたシリコン酸化膜の形
成装置。
2. A table having an opening, a stage for mounting a substrate which seals the opening and is provided with a heating member, a transparent plate which seals the upper part of the opening, and an upper part of the transparent plate. Apparatus for forming a silicon oxide film, which is provided with an ultraviolet lamp disposed in the chamber, a vacuum exhaust passage, and an ozone supply passage.
【請求項3】開口部を形成したテーブルと、前記開口部
を密閉するとともに加熱部材を備えた基板載置用ステー
ジと、前記開口部を覆うようにテーブル上に固定される
チャンバーと、このチャンバー内に配設される紫外線ラ
ンプと、チャンバー内を排気用通路と、チャンバー内に
オゾンを導入するオゾン供給用通路とを備えたシリコン
酸化膜の形成装置。
3. A table having an opening, a substrate mounting stage that seals the opening and includes a heating member, a chamber fixed on the table so as to cover the opening, and the chamber. An apparatus for forming a silicon oxide film, comprising: an ultraviolet lamp disposed inside; an exhaust passage inside a chamber; and an ozone supply passage for introducing ozone into the chamber.
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