JPS6324628A - 半導体装置の製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は半導体装置の製造方法および製′ｌａ装置に
関し、特にＳｏ　Ｇ　（ＳｏｌｎＯｎ　Ｇｌａｓｓ）を
形成する際における熱処理の方法およびその熱処理を行
なうＶＪ造装置に関する。

［従来の技術〕 最近では、デバイス構造を平坦化するために利用される
技術としてＳｏＧがある。ＳｏＧとは、シラノール（Ｓ
ｔ　　（ＯＨ）、）などのシリコン化合物を有機溶剤に
溶かした溶液（Ｓｏ　Ｇ液）を乾燥および熱処理を行な
うことにより、得られるシリコン酸化膜のことである。

このＳＯＧ液をスピンコータを用いてウェハ上に薄く塗
布して熱処理を行なうことにより、厚さが数１００人な
いし数μｍの酸化膜を形成することができる。熱処理は
、通常、乾燥空気、窒素、ｌｌ素、真空中などで、ヒー
タによる加熱装置を用いて行なわれる。

この熱処理は、通常数段階に分れており、塗装後に１０
０ないし１５０℃でベークを行なった後、２５０ないし
４００℃で中間ベークを行ない、次に４００ないし１０
００℃でシンクを行なうという使用法をとることが多い
。塗装後のベークは膜中に残存する溶剤や水分の除去が
主目的であり、中間ベークでシリコン化合物の脱水縮合
反応を進めてガラス化を行ない、最後にシンクによって
膜の稠密化を行なう。このような熱処理を行なうことに
より、安定な特性を備えた模を得ることができる。

一方、熱処理装置は、ヒータによって４Ａ置内を加熱し
、熱電対などの温度モニタによって温度をリアルタイム
で制御するか、あるいは予め温度特性を測定しておき、
そのときの制御データに従って温度を管理するなどによ
り、装置内温度を所望の値とし、乾燥蘭気、酸素、窒素
、真空等の雰囲気中でウェハを熱処理している。

［発明が解決しようとする問題点ｊ 従来の半導体装置の平坦化膜としてのＳｏ　Ｇｌｌは、
上述の手法により形成されるため、工程数が多く、また
ウェハ周辺雰囲気からの熱伝達により加熱されるため、
ウェハ内部と表面付近とで熱の受は方が異なる。このた
め、ＳｏＧ膜への応力集中の原因となり、クラックが発
生しやすいという欠点があった。また、従来の半導体装
置の製造装置では、いくつもの８１を用いて処理を行な
うか、温度を処理ごとに大きく変化させなければならな
いため、スルーブッ！−が恕いという問題点があった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、工程を簡略化で
きるとともに、ウェハ内部と表面付近とで熱の受１プ方
を１ｄｊじようにして、熱歪の発生を極力抑えることが
できるような半導体装置の製造方法を提供することであ
る。

この発明の他の目的は、処理中に大きく処理８度を上昇
させることができ、また次のパッチを処理するまでの冷
却時間を短くすることができて、スルーブツトの良好な
半導体装置の製造装置を提供することである。

［問題点を解決するための手段］ この発明にかかる半導体装置の製造方法では、ウェハ上
に流体状のモノマを塗布した後、加熱によってモノマの
重合を行なう際に高周波加熱するようにしたものである
。

また、この発明にかかる半導体装置の製造装置は、１対
の電極間に試料室を設け、この試料室には供給装置によ
って雰囲気ガスを供給し、その圧力を調整し、高周波発
振器から１対の電極間に高周波電圧を印加し、高周波電
源装置により高周波発振器に供給する電力を１ｌｄｌｔ
Ｘｌするように構成したものである。

［作用］ この発明における半導体装置の製造方法は、熱処理工程
において、高周波加熱を採用することにより、工程を簡
略化でき、また塗布膜全体を均一に加熱できるので、内
部応力の小さい良好な膜を術ることかできる。

この発明における半導体装置の製造装置は、高周波発振
器を備えることにより、荻野自体を５瀉にすることなく
、試料濃度を速やかに上昇できるので、処１！！Ｆ了優
も装２の冷却期間を短縮できる。

［発明の実施例］ 第１図はこの発明によって製造される半導体装置の各工
程別の断面図である。

まず、第１図を参照して、半導体装置の製造方法につい
て説明する。まず、第１図（ａ　）に示すように、つＪ
ハ１上に配置１２を形成する。そして、後述の第２図に
示すスピンコータによってＳｏＧ液をウェハ１上に塗布
し、第１図（ｂ）に示すようにＳｏ　Ｇ＃ＩＩＷ３を形
成する。この際、スピンコータにホットプレートなどの
加熱装置が装着されている場合に、これで−時処理を行
なってもよい。

次に、瞬述の第３図に示すような高周波加熱装置により
熱処理を行なう。すなわち、ヒータ加熱による熱処理の
場合に対応して、ウェハ１の温度が１００〜１５０℃、
　２５０〜４００℃、４００〜１０００℃となるように
、高周波加熱Ｈｕの出力を順次上昇させ、急激な温度変
化でウェハ１に熱衝撃を与えないようにする。このよう
にして、所望の温度で一定時間の間にＳｏ　Ｇ１１１１
３の蛋白化。

稠密化を行なうことにより、３ｏＧｔｔ１８１３に対す
る熱処理を完了する。その後、第１図（ｌに示すように
、Ｓｏ　Ｇ１１１３の上に絶縁膜４を形成する。

第２図はこの発明の製造方法にＪ３いて用いられるＳＱ
Ｇスピンコータの断面図である。ＳＯＧスピンコータは
断面口字状に形成された筺体５を含む。この筐体５内に
は、モータ８によって回転可能に溝成されたウェハチャ
ック９が設けられていて、このウェハチャック９によっ
てウコニハ１が保持される。また、筐体５の底面にはＳ
ＯＧ液を排出するための廃液口６が形成される。ざらに
、ウェハチャック９によって保持されたウェハ′１の上
にＳＯＧ液を滴下するＳｏＧ液滴液滴下ノズル段けられ
る。

「ウェハ１上にＳＯＧ液を塗布する場合には、そ−！１
８によってウェハチャック９を回転さ（＋　、それに伴
なつ−（回転するウェハ１上にＳｏＧ液滴液滴下ノズル
段ＳｏＧ液を滴下させる。ウェハ１上に滴下されたＳｏ
Ｇ液は遠心力によりウェハ１上全体に拡がり、第１図で
説明したＳＯＧ簿幅３が形成される。

第３圀はこの発明の一実１Ｍ例の高周波加熱装置の一例
を示ｆ図である。、高周波加熱装置には、前述のＳｏＧ
スピンコータによってＳｏ　ＧＩ膜３が形成されたウェ
ハ１が収納される試料室１０が設置プられ、この試料室
１０には雰囲気ガス供給装置１３と真空ポンプ１４がｙ
ｌ、拮されている。真空ポンプ１４は試Ｐ４至１ｏ内を
減圧又は真空圧にするためのものぐあり、雰囲気ガス供
給装置１３は処理中における試料室１０内を乾燥空気、
酸素、窒素のいずれかの雰囲気に保つもので市る。さら
に、試Ｄ　Ｚ　’Ｉ　Ｏの上下面にそれぞれ対向するよ
うに電極１１．１２が設Ｇプられる。一方の電極１２は
接地され、他方の電極１１には高周波発振器１５から高
周波が与えられる。この高周波発振器１５には高周波電
源１６から電源が供給される。そして、高周波電′ａ１
６はシーケンサやコンピュータなどの！ＩＩ　Ｉ装Ｗ１
１７によって高周波発振器１５への出力が制御される。

このような高周波加熱装置を用いて前述の第１図で説明
した熱処理を行なうことにより、従来は数段階に分けて
熱処理を行なっていたのを１工程で処理できるため、工
程を大きく簡略化できる。

また、ヒータなどによって外部から熱を与えることなく
、高周波によりウェハ１の内部から加熱を行なうように
したので、ウェハ１の内部と表面付近とで熱の受は方を
ほぼ等しくでき、熱歪の発生を抑えることができる。さ
らに、Ｓｏ　ＧＩＩＩｉ３全体に均一的に熱処理される
ため、シラノールの縮重合も均一にでき、一部に内部応
力が集中するという問題点も防止できる。

また、高周波加熱装置は装置自体を加熱するものではな
いので、処理中の熱応答性が良好であり、ウェハ１の温
度を所望の温度まで容易に上昇できる。さらに、処理終
了後の冷却時間も短くできるため、装置の稼動時間を長
くすることができる。

なお、上述の実施例では、Ｓｏ　Ｇ１１ｇ１３の熱処理
について説明したが、この熱処理方法は、レジスト、ポ
リイミドなどの熱処理やＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏ　　５
ｌｌｌｃａｔｅ　Ｇｌａｓｓ）　、　ＢＰＳＧ　（３ｏ
ｒｏ　ｐｈ。

５ｐｈｏ　　Ｓ　１ｌｌｃａｔｅ　Ｇ　１ａｓｓ）とい
うような絶縁膜を加熱、溶融して急峻な部分の形状をな
だらかにする際の熱処理の方法として採用することも可
能である。

ざらに、半導体基板や配線材料の加熱には、高周波発振
による加熱よりも、むしろ磁場による渦電流加熱が有効
である場合も考えられ、このような場合には磁気加熱の
採用あるいは＾周波加熱と磁気加熱を併用してもよい。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、流体状のモノマをウ
ェハ上に塗布して膜を形成し、このＩｌｌを＾周波加熱
により重合させるようにしたので、塗布膜全体を均一に
加熱でき、内部応力を減少さぜることができ、さらに工
程を簡略化できる。さらに、試料室を１対の電極板で挾
み、この電槽板間に高周波電圧を印加して高周波加熱す
るようにしたので、装置の温度をそれはと上昇しないよ
うにすることができ、冷却時間も短縮できて装置の稼動
時間を畏くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によって製造される半導体装との各工
程別の断面図である。第２図はこの発明の製造方法にお
いて用いられるＳｏＧスピンコータの断面図である。第
３図はこの発明の一実施例の九周波加熱装誼の一例を示
す図である。 図において、１はウェハ、２は配線、３はＳＯＧ薄膜、
４は絶縁膜、５は筐体、７はＳＯＧ波滴下ノズル、８は
モータ、９はウェハチャック、１０は試料室、１１．１
２は電極、１３は雰囲気ガス供給装置、１４は真空ポン
プ、１５は高量波発振器、１６は高周波Ｎ源、１７は制
御装置を示づ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）流体状のモノマをウェハ上に塗布し、膜を形成す
   る第１のステップと、 前記膜を高周波加熱により重合させる第２のステップと
   を含む、半導体装置の製造方法。
2. （２）前記流体状のモノマは、ＳｏＧ液、レジストおよ
   ポリイミドのいずれかであることを特徴とする、特許請
   求の範囲第１項記載の半導体装置の製造方法。
3. （３）１対の電極板と、 前記１対の電極板間に設けられた試料室と、前記１対の
   電極板間に高周波電圧を印加する高周波発振器と、 前記高周波発振器に所定の電力を供給する高周波電源装
   置と、 前記高周波電源装置の出力を制御する制御装置前記試料
   室への雰囲気ガスを供給する供給装置とを備えた、半導
   体装置の製造装置。
4. （４）前記雰囲気ガスは乾燥空気、酸素、窒素であるか
   あるいは真空であることを特徴とする、特許請求の範囲
   第３項記載の半導体装置の製造装置。