JPH0761853B2 - シリコン酸化膜の形成方法及び装置 - Google Patents

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。

（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。

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。

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。

（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。

（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。

（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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

【図面の簡単な説明】

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。

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。