JPH0456221A - 回転塗布方法および回転塗布装置 - Google Patents

回転塗布方法および回転塗布装置

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JPH0456221A
JPH0456221A JP16715590A JP16715590A JPH0456221A JP H0456221 A JPH0456221 A JP H0456221A JP 16715590 A JP16715590 A JP 16715590A JP 16715590 A JP16715590 A JP 16715590A JP H0456221 A JPH0456221 A JP H0456221A
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JP
Japan
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solution
silicon substrate
semiconductor substrate
sog
pressure
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JP16715590A
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English (en)
Inventor
Takamasa Fujiwara
藤原 琢正
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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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 本発明は、半導体装置の製造に用いる回転塗布方法およ
び回転塗布装置に関する。
従来の技術 近年、2層以上の配線を有する半導体装置か多くなって
きているが、第1層の配線の段差を平坦化するためにS
OG膜が使用される。SOGとは、S pin−On−
G 1assの略称で、シリコン化合物を有機溶剤に溶
解した溶液またはこの溶液を塗布焼成することにより形
成される酸化シリコン膜の総称である。以下に説明する
従来例および本発明の実施例においては、シリコン化合
物を溶解した液をSOG液、これを塗布した膜をSOG
膜と称する。
以下に従来の回転塗布方法および回転塗布装置について
説明する。
第4図(a)〜(dlは従来の回転塗布方法を説明する
ための工程断面図であり、シリコン基板上に形成された
アルミニウム系金属薄膜またはシリサイド等からなる配
線の段差を平坦化するためのSOG液の回転塗布方法の
例を示している。第4図+alはシリコン基板1上にト
ランジスタ等の素子(図では省略した)を形成した後、
層間絶縁膜として常圧CVD法等により第一のシリコン
酸化膜2を形成し、その上に1μm厚の第一のアルミニ
ウム配線3を形成したものである。第4図(blは第一
のアルミニウム配線3の上にプラズマCVD法により第
二のシリコン酸化膜4を4000人の厚さに形成したも
のである。このシリコン基板1上にSOGOsO4成す
るのであるが、まずシリコン基板1を毎分20回転で回
転させなからSOG液を5秒間で4 ccシリコン基板
1の中心に滴下し、その後シリコン基板1を毎分500
0回転で8秒間回転させてSOG液を全面に広げて溶剤
を蒸発させた後、窒素雰囲気中で470℃−20分の熱
処理を行う。この状態を第4図(C1に示したが、シリ
コン基板1の表面の凹部かSOGOsO4められている
。このSOGOsO4にプラズマCVD法によって第三
のシリコン酸化膜4aを3000人堆積した状態を第4
図(diに示した。このようにしてSOGOsO4成し
てアルミニウム配線3の段差ヲ平坦化し、第二のアルミ
ニウム配線(図では省略した)の段切れや配線抵抗の増
大を抑える。
第5図は従来の回転塗布装置を示す要部断面図である。
シリコン基板1は真空チャック6に吸着されており、こ
の真空チャック6はモーター7の回転軸8に連結されて
いる。SOG液はSOG液導入管9によりシリコン基板
1上に導かれ、ソレノイドバルブ10の開閉により一定
量が滴下されるようになっている。
発明が解決しようとする課題 しかしながら上記従来の構成では、シリコン基板内での
SOG膜にばらつきが多く、部分的に平坦度の悪い場所
が生し、アルミニウム配線の段切れや配線抵抗の増大が
発生するという課題を有していた。
またSOG液はシリコン基板の中心部に滴下されると時
間とともに溶媒であるエチルアルコールが蒸発し、粘度
が高くなりながらシリコン基板の回転によって中心部か
ら周辺部へと広がって行く。したがってSOG液は粘度
が高くならない状態でシリコン基板の回転による遠心力
で周辺部へ流れて行くためにシリコン基板の中心部では
凹部に溜りにくく膜厚が薄くなる。一方シリコン基板の
周辺部ではSOG液の粘度が高いため凹部に溜りやすく
膜厚が厚くなる。
また回転数を下げてSOG液か周辺部に流れる速度を遅
くしてシリコン基板の中心部でのSOG液の粘度を高め
た場合、シリコン基板の中心部ではSOG液が凹部に溜
りやすくなり膜厚も厚くなるが、シリコン基板の周辺部
ではSOG液の粘度が高くなりすぎて塗布むらが発生す
る。SOG液がシリコン基板の中心部から周辺部へ流れ
る速度はシリコン基板の回転数によっても制御できるが
、単位時間あたりのSOG液の粘度の上昇程度は分散さ
せた物質と溶媒固有のものである。
第6図(al〜fclは従来の塗布方法でシリコン基板
1上にSOG液5aを塗布する過程を説明するためのシ
リコン基板の断面図である。第6図(alはSOG液5
aをシリコン基板1上に滴下したところである。第6図
tb+はシリコン基板1を5000回転で回転させ始め
たところでSOG液5aの粘度が増大しながら周辺に広
がって行くところを示している。第6図(C1は回転を
終えたところで、SOGOsO4リコン基板1の中心部
で薄く、周辺部で厚くなっている。この段階でSOGO
sO4厚はシリコン基板1の中心部で1500人、周辺
部で1800人である。
第7図(al、 (blに上記の方法でSOG液5aを
回転塗布した後のシリコン基板1の中心部および周辺部
の断面図を示す。第7図fa)はシリコン基板1の中心
部での断面図、第7図(blはシリコン基板1の周辺部
での断面図である。シリコン基板1の中心部では周辺部
に比べSOG液5aが溜りにくく、中心部の凹部でのS
OGOsO4厚は周辺部の凹部での膜厚の50%しかな
い。
本発明は上記従来の課題を解決するもので、シリコン基
板上の凹部にSOG液が溜りゃすく、膜厚の均一性およ
び平坦化に優れたSOG膜を形成できる回転塗布方法お
よび回転塗布装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 この目的を達成するために本発明の回転塗布方法は、溶
液を陽圧下で半導体基板上へ滴下し、その直後に回転塗
布するものであり、また本発明の回転塗布装置は圧力容
器中に半導体基板を吸着して回転する真空チャックと、
半導体基板へ溶液を滴下する滴下装置を備えた構成を有
している。
作用 この構成によって圧力容器内の圧力制御ができ、溶液中
の溶媒の蒸発速度で決定される粘度を制御して半導体基
板上の凹部へ溶液が溜りやすくすることで、溶媒蒸発後
の膜厚の均一性を向上させることができる。
実施例 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。
第1図(a)、 fblは本発明の一実施例における回
転塗布方法を説明するためのシリコン基板の断面図であ
る。シリコン基板1を窒素ガス雰囲気1.5〜1.8気
圧の加圧状態で毎分20回転で回転させなから、エチル
アルコールを溶媒としたSOG液5aを5秒間−4cc
たけシリコン基板1上の中心に滴下したものが第1図(
alである。その後シリコン基板1を毎分2000回転
で8秒間回転させ、SOGOsO4リコン基板1の全面
に形成したものが第1図fblである。このときシリコ
ン基板1の中心部での膜厚は2100〜2150人、シ
リコン基板1の周辺部では2050〜2100人であっ
た。
以上のようにSOG液5aを陽圧下で回転塗布すること
によりSOG液5aの溶媒であるエチルアルコールの蒸
発を制御してその粘度を一定に保ちながら低速回転を行
い、SOG液5aのシリコン基板1の周辺部への流れ速
度を低下させ、従来常圧下での回転塗布方法ではSOG
液5aが溜りにくかったシリコン基板1の中心部の凹部
も含め膜厚均一性に優れたSOGOsO4成することか
できる。なおSOG溶液5aを塗布後に回転数を下げな
がら徐々に圧力を下げることにより、発泡などによるS
OGOsO4くれが防止できる。
第2図は本発明の一実施例における回転塗布装置の構成
図である。第2図において、圧力容器11はシリコン基
板の回転装置系(図面では省略した)を内部に備えてお
り、SOG液の滴下はSOG液導入管9、ソレノイドバ
ルブ10を通して行われる。
圧力容器11内を1.5〜1.8気圧に加圧するために
、150kg/at/で充填された窒素ガスホンへ12
のガスを減圧弁13で5 kg/adに減圧し、第一の
マスフローコントローラ14によって流量コントロール
しながら圧力容器11内に導入する。また圧力容器11
内のガスは可変オリフィス15、第二のマスフローコン
トローラ16を通して外部へ排出される。圧力容器11
内の圧力は圧力検出装置17で検出されて電気信号とし
てマイクロコンピュータ18に送られ、マイクロコンピ
ュータ18は圧力容器11内が一定圧力になるように第
一および第二のマスフローコントローラ14.16およ
び可変オリフィス15を制御する。
第3図は圧力容器の断面図である。圧力容器11は下部
容器19と上蓋20の2つの部分に分かれていてOリン
グ21とクランプ22で密閉される。下部容器19には
内部を加圧するための不活性ガスを導入するためのガス
導入管23および排気管24が接続されている。また上
蓋20にはSOG液導入管9が接続されており、ソレノ
イドバルブ10の開閉によってSOG液を滴下する。
シリコン基板1は真空チャック6に吸着され、その真空
チャック6は回転軸8を通してモーター7で回転する。
以上のように本実施例の回転塗布装置は密閉できる圧力
容器11を有し、陽圧下でSOG液5aの回転塗布が可
能であり、この装置を用いてSOG液5aを陽圧下でシ
リコン基板1上に塗布することにより、シリコン基板1
上の凹部にSOG液5aが溜りやすくなり、最終的に膜
厚均一性に優れたSOGOsO4成できる。
なお、本実施例において圧力容器11内を窒素ガスで加
圧したが、アルゴン等の不活性ガスを用いてもよいこと
はいうまでもない。
また本実施例においては、SOG液5aの回転塗布を例
として説明したか、ポリイミド系樹脂の塗布に応用して
も同様の効果が得られる。
発明の効果 以上のように本発明は、陽圧下で無機または有機の物質
を分散または溶解した溶液を半導体基板上に滴下し、そ
の半導体基板を回転して溶液を半導体基板全面に塗布す
ることにより、半導体基板上の凹部へ溶液が溜りやすく
、最終的に膜厚均一性に優れた塗布膜が得られる優れた
回転塗布方法および回転塗布装置を実現できるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図(al、 (blは本発明の一実施例における回
転塗布方法を適用するためのシリコン基板の断面図、第
2図は本発明の一実施例における回転塗布装置の概略断
面図、第3図は本発明の回転塗布装置の圧力容器の断面
図、第4図(al〜(dlは従来の回転塗布方法を説明
するための工程断面図、第5図は従来の回転塗布装置を
示す要部断面図、第6図fat〜fclは従来の塗布方
法を適用するためのシリコン基板の断面図、第7図fa
l、 (blは従来の方法で回転塗布した後のシリコン
基板の中心部および周辺部の断面図である。 1・・・・・・シリコン基板(半導体基板)、5a・・
・・・・SOG溶液(溶液)。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ほか1名第1図 1  ・シリコン基M(99伯本幕不q)a・ SO@
渣(ダ寥珂★) 弔 図 弔 図 第 図 第 図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)陽圧下で無機または有機の物質を分散または溶解
    した溶液を半導体基板上に滴下し、前記半導体基板を回
    転して溶液を半導体基板全面に塗布する回転塗布方法。
  2. (2)半導体基板上に溶液を塗布した後、回転数を下げ
    ながら陽圧から常圧へ戻す請求項1記載の回転塗布方法
  3. (3)圧力検出手段、ガス導入手段、ガス排気手段およ
    び溶液供給手段を取り付けた圧力容器中に、半導体基板
    を吸着回転するための吸着回転手段と、前記溶液供給手
    段から供給される無機または有機の物質を分散または溶
    解した溶液を前記半導体基板上へ滴下するための溶液滴
    下手段とを備え、かつ前記各手段を制御する制御手段を
    備えた回転塗布装置。
JP16715590A 1990-06-25 1990-06-25 回転塗布方法および回転塗布装置 Pending JPH0456221A (ja)

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Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6319847B1 (en) 1997-03-31 2001-11-20 Nec Corporation Semiconductor device using a thermal treatment of the device in a pressurized steam ambient as a planarization technique
JP2007123460A (ja) * 2005-10-27 2007-05-17 Tokyo Electron Ltd 塗布膜の成膜方法及びその装置

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