(57)【要約】【課題】  塗布むらを抑制しつつ、ＳＯＧ膜を厚膜化する。【解決手段】  シラノール系溶剤７をウェハＷ上に吐出した後、ウェハＷ上に吐出されたシラノール系溶剤７に紫外線を照射し、回転軸３を介してウェハＷを水平面内で回転させることにより、シラノール系溶剤７のスピン振り切りを行う。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜形成用材料を基材上に吐出するノズルと、
前記基材上に吐出された薄膜形成用材料の粘性を上昇させる粘性上昇手段と、
前記基材上で粘性が上昇させられた薄膜形成用材料のスピン振り切りを行うスピン手段とを備えることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２】
薄膜形成用材料を貯留する貯留部と、
前記貯留部に貯留されている薄膜形成用材料の粘性を上昇させる粘性上昇手段と、
前記粘性が上昇させられた薄膜形成用材料を基材上に吐出するノズルと、
前記基材上で吐出された薄膜形成用材料のスピン振り切りを行うスピン手段とを備えることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項３】
薄前記膜形成用材料はシラノール系溶剤であることを特徴とする請求項１または２記載の薄膜形成装置。
【請求項４】
前記粘性上昇手段は紫外線照射手段または加熱手段であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の薄膜形成装置。
【請求項５】
ウェハ上にシラノール系溶剤を吐出させる工程と、
前記ウェハ上に吐出されたシラノール系溶剤に紫外線を照射する工程と、
前記ウェハを水平面内で回転させることにより、前記紫外線が照射されたシラノール系溶剤のスピン振り切りを行う工程と、
前記スピン振り切りが行われたシラノール系溶剤のベーク処理を行うことにより、前記ウェハ上にＳＯＧ膜を形成する工程とを備えることを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項６】
ウェハ上にシラノール系溶剤を吐出させる工程と、
前記ウェハ上に吐出されたシラノール系溶剤を加熱する工程と、
前記ウェハを水平面内で回転させることにより、前記加熱されたシラノール系溶剤のスピン振り切りを行う工程と、
前記スピン振り切りが行われたシラノール系溶剤のベーク処理を行うことにより、前記ウェハ上にＳＯＧ膜を形成する工程とを備えることを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項７】
貯留部に貯留されているシラノール系溶剤に紫外線を照射する工程と、
前記紫外線が照射されたシラノール系溶剤をウェハ上に吐出させる工程と、
前記シラノール系溶剤が吐出されたウェハを水平面内で回転させることにより、前記シラノール系溶剤のスピン振り切りを行う工程と、
前記スピン振り切りが行われたシラノール系溶剤のベーク処理を行うことにより、前記ウェハ上にＳＯＧ膜を形成する工程とを備えることを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項８】
貯留部に貯留されているシラノール系溶剤の加熱処理またはバブリング処理を行う工程と、
前記加熱処理またはバブリング処理が行われたシラノール系溶剤をウェハ上に吐出させる工程と、
前記シラノール系溶剤が吐出されたウェハを水平面内で回転させることにより、前記シラノール系溶剤のスピン振り切りを行う工程と、
前記スピン振り切りが行われたシラノール系溶剤のベーク処理を行うことにより、前記ウェハ上にＳＯＧ膜を形成する工程とを備えることを特徴とする薄膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は薄膜形成装置および薄膜形成方法に関し、特に、ＳＯＧ（スピンオングラス）の形成方法に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のＳＯＧ膜の形成方法では、シラノール（Ｓｉ（ＯＨ）4）系溶剤をウェハ上へ吐出させた後、メインスピンを開始し、スピン振り切りによりシラノール系溶剤をウェハ全面に行き渡らせる。そして、シラノール系溶剤が全面に塗布されたウェハのベーク処理を行うことにより、ウェハ上にＳＯＧ膜が形成される。
また、例えば、特許文献１には、ＳＯＧ塗布前処理として、ウェハ表面の有機系汚染を除去し、ＳＯＧ塗布プロセスにおけるＳＯＧ膜の剥がれを防止するため、ＳＯＧ塗布前に、ウェハを加熱しながら、オゾンガス雰囲気中でＵＶ照射をウェハに行う方法が開示されている。
【特許文献１】特開平５−２２６４８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のＳＯＧ膜の形成方法では、ＳＯＧの塗れ性、埋め込み性およびグローバル平坦性はＳＯＧの組成に依存し、アスペクト比の大きな凹部へのＳＯＧの入り込み量が少ない上に、細い配線上でのＳＯＧ膜の残り量が少ないため、十分な平坦性が得られないという問題があった。
一方、十分な平坦性を確保するために、ＳＯＧ膜を厚膜化する場合、スピン振り切り時の回転数を低下させる必要があり、塗布むらを引き起こすという問題があった。
【０００４】
また、特許文献１に開示された方法では、ＳＯＧ塗布前にウェハのＵＶ照射が行われる。このため、スピン振り切り時のＳＯＧの粘性には影響を及ぼすことがなく、ＳＯＧの厚膜化には適用できないという問題があった。
そこで、本発明の目的は、塗布むらを抑制しつつ、ＳＯＧ膜を厚膜化することが可能な薄膜形成装置および薄膜形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る薄膜形成装置によれば、薄膜形成用材料を基材上に吐出するノズルと、前記基材上に吐出された薄膜形成用材料の粘性を上昇させる粘性上昇手段と、前記基材上で粘性が上昇させられた薄膜形成用材料のスピン振り切りを行うスピン手段とを備えることを特徴とする。
これにより、基材上に吐出された薄膜形成用材料の粘性を上昇させてから、スピン振り切りを行うことが可能となる。このため、スピン振り切り時の薄膜形成用材料の引き伸ばし量を調整することが可能となり、スピン振り切り時の回転数を上昇させた場合においても、薄膜形成用材料の残り厚を増加させることが可能となる。この結果、塗布むらを抑制しつつ、基材上に形成される薄膜を厚膜化することが可能となり、配線のアスペクト比が大きい場合においても、基材上に形成される薄膜の平坦性を向上させることができる。
【０００６】
また、本発明の一態様に係る薄膜形成装置によれば、薄膜形成用材料を貯留する貯留部と、前記貯留部に貯留されている薄膜形成用材料の粘性を上昇させる粘性上昇手段と、前記粘性が上昇させられた薄膜形成用材料を基材上に吐出するノズルと、前記基材上で吐出された薄膜形成用材料のスピン振り切りを行うスピン手段とを備えることを特徴とする。
これにより、薄膜形成用材料の粘性を上昇させてから、薄膜形成用材料を基材上に吐出させることが可能となる。このため、スピン振り切り時の薄膜形成用材料の引き伸ばし量を調整することが可能となり、スピン振り切り時の回転数を上昇させた場合においても、薄膜形成用材料の残り厚を増加させることが可能となる。この結果、塗布むらを抑制しつつ、基材上に形成される薄膜を厚膜化することが可能となり、配線のアスペクト比が大きい場合においても、基材上に形成される薄膜の平坦性を向上させることができる。
【０００７】
また、本発明の一態様に係る薄膜形成装置によれば、薄前記膜形成用材料はシラノール系溶剤であることを特徴とする。
これにより、ＳＯＧ膜を基材上に形成することが可能となり、基材に形成された配線のアスペクト比が大きい場合においても、基材の平坦化を図ることができる。
また、本発明の一態様に係る薄膜形成装置によれば、前記粘性上昇手段は紫外線照射手段または加熱手段であることを特徴とする。
【０００８】
これにより、薄膜形成用材料の粘性を上昇させることが可能となり、スピン振り切り時の薄膜形成用材料の残り厚を増加させることを可能として、ＳＯＧ膜を厚膜化することができる。
また、本発明の一態様に係る薄膜形成方法によれば、ウェハ上にシラノール系溶剤を吐出させる工程と、前記ウェハ上に吐出されたシラノール系溶剤に紫外線を照射する工程と、前記ウェハを水平面内で回転させることにより、前記紫外線が照射されたシラノール系溶剤のスピン振り切りを行う工程と、前記スピン振り切りが行われたシラノール系溶剤のベーク処理を行うことにより、前記ウェハ上にＳＯＧ膜を形成する工程とを備えることを特徴とする。
【０００９】
これにより、基材上に吐出されたシラノール系溶剤の粘性を上昇させてから、スピン振り切りを行うことが可能となる。このため、スピン振り切り時のシラノール系溶剤の引き伸ばし量を調整することが可能となり、スピン振り切り時の回転数を上昇させた場合においても、シラノール系溶剤の残り厚を増加させることが可能となる。この結果、塗布むらを抑制しつつ、ＳＯＧ膜を厚膜化することが可能となり、配線のアスペクト比が大きい場合においても、ＳＯＧ膜の平坦性を向上させることができる。
【００１０】
また、本発明の一態様に係る薄膜形成方法によれば、ウェハ上にシラノール系溶剤を吐出させる工程と、前記ウェハ上に吐出されたシラノール系溶剤を加熱する工程と、前記ウェハを水平面内で回転させることにより、前記加熱されたシラノール系溶剤のスピン振り切りを行う工程と、前記スピン振り切りが行われたシラノール系溶剤のベーク処理を行うことにより、前記ウェハ上にＳＯＧ膜を形成する工程とを備えることを特徴とする。
【００１１】
これにより、シラノール系溶剤のスピン振り切りを行う前に、シラノール系溶剤に含まれる溶媒を蒸発させることが可能となる。このため、シラノール系溶剤の粘性を上昇させてから、シラノール系溶剤のスピン振り切りを行うことが可能となり、スピン振り切り時の回転数を上昇させた場合においても、シラノール系溶剤の残り厚を増加させることが可能となる。この結果、塗布むらを抑制しつつ、ＳＯＧ膜を厚膜化することが可能となり、配線のアスペクト比が大きい場合においても、ＳＯＧ膜の平坦性を向上させることができる。
【００１２】
また、本発明の一態様に係る薄膜形成方法によれば、貯留部に貯留されているシラノール系溶剤に紫外線を照射する工程と、前記紫外線が照射されたシラノール系溶剤をウェハ上に吐出させる工程と、前記シラノール系溶剤が吐出されたウェハを水平面内で回転させることにより、前記シラノール系溶剤のスピン振り切りを行う工程と、前記スピン振り切りが行われたシラノール系溶剤のベーク処理を行うことにより、前記ウェハ上にＳＯＧ膜を形成する工程とを備えることを特徴とする。
【００１３】
これにより、シラノール系溶剤の粘性を上昇させてから、シラノール系溶剤を基材上に吐出させることが可能となり、スピン振り切り時の回転数を上昇させた場合においても、シラノール系溶剤の残り厚を増加させることが可能となる。このため、塗布むらを抑制しつつ、ＳＯＧ膜を厚膜化することが可能となり、配線のアスペクト比が大きい場合においても、ＳＯＧ膜の平坦性を向上させることができる。
【００１４】
また、本発明の一態様に係る薄膜形成方法によれば、貯留部に貯留されているシラノール系溶剤の加熱処理またはバブリング処理を行う工程と、前記加熱処理またはバブリング処理が行われたシラノール系溶剤をウェハ上に吐出させる工程と、前記シラノール系溶剤が吐出されたウェハを水平面内で回転させることにより、前記シラノール系溶剤のスピン振り切りを行う工程と、前記スピン振り切りが行われたシラノール系溶剤のベーク処理を行うことにより、前記ウェハ上にＳＯＧ膜を形成する工程とを備えることを特徴とする。
【００１５】
これにより、シラノール系溶剤を基材上に吐出させる前に、シラノール系溶剤に含まれる溶媒を蒸発させることが可能となる。このため、シラノール系溶剤の粘性を上昇させてから、シラノール系溶剤を基材上に吐出させることが可能となり、スピン振り切り時の回転数を上昇させた場合においても、シラノール系溶剤の残り厚を増加させることが可能となる。この結果、塗布むらを抑制しつつ、ＳＯＧ膜を厚膜化することが可能となり、配線のアスペクト比が大きい場合においても、ＳＯＧ膜の平坦性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態に係る薄膜形成装置および薄膜形成方法について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る薄膜形成装置の概略構成を示す断面図である。
図１において、カップ１内には、ウェハＷを吸着保持するスピンチャック２が設けられ、スピンチャック２は、ウェハＷを水平面内で回転させる回転軸３に接続されている。また、ウェハＷの上方には、シラノール系溶剤７をウェハＷ上に吐出させるノズル４が配置されている。さらに、ウェハＷの上方には、ウェハＷ上に吐出されたシラノール系溶剤７に紫外線を照射させる紫外線ランプ５が配置され、紫外線ランプ５の下方には、紫外線ランプ５から出射された紫外線を拡散させる拡散板６が設けられている。なお、シラノール系溶剤７としては、例えば、シラノールをアルコールに溶かしたものを用いることができる。
【００１７】
そして、ウェハＷ上にＳＯＧ膜を形成する場合、図１（ａ）に示すように、スピンチャック２上にウェハＷを吸着保持させ、ノズル４を介してシラノール系溶剤７をウェハＷ上に吐出させる。ここで、シラノール系溶剤７をウェハＷ上に吐出させる場合、ウェハＷ上でノズル４を移動させながら、シラノール系溶剤７を吐出させることにより、シラノール系溶剤７をウェハＷの全面に行き渡らせることができる。あるいは、シラノール系溶剤７をウェハＷの全面に行き渡らせるため、シラノール系溶剤７をウェハＷ上に吐出させた後、ウェハＷを低速回転させてもよい。
【００１８】
そして、シラノール系溶剤７がウェハＷ上に吐出されると、ウェハＷ上からノズル４を退避させる。そして、紫外線ランプ５を点灯し、ウェハＷ上に吐出されたシラノール系溶剤７に紫外線を照射する。なお、紫外線照射の条件としては、波長が３００〜６００ｎｍの範囲内、パワーが１０〜１０００の範囲内、時間が１〜６００秒の範囲内から適宜選択することができる。
【００１９】
そして、ウェハＷ上に吐出されたシラノール系溶剤７に紫外線が照射されると、図１（ｂ）に示すように、回転軸３を介してウェハＷを水平面内で回転させることにより、シラノール系溶剤７のスピン振り切りを行う。
そして、シラノール系溶剤７のスピン振り切りが行われると、ウェハＷ上に塗布されたシラノール系溶剤７のベーク処理を行うことにより、ウェハＷ上にＳＯＧ膜を形成する。
【００２０】
ここで、スピン振り切りを行う前に、ウェハＷ上に吐出されたシラノール系溶剤７に紫外線を照射することにより、ウェハＷ上に吐出されたシラノール系溶剤７の粘性を上昇させてから、スピン振り切りを行うことが可能となる。このため、スピン振り切り時のシラノール系溶剤７の引き伸ばし量を調整することが可能となり、スピン振り切り時の回転数を上昇させた場合においても、シラノール系溶剤７の残り厚を増加させることが可能となる。この結果、塗布むらを抑制しつつ、ＳＯＧ膜を厚膜化することが可能となり、配線のアスペクト比が大きい場合においても、埋め込み性を向上させることが可能となるとともに、ベーク処理におけるシュリンク率を軽減させることが可能となり、ＳＯＧ膜のグローバル平坦性を向上させることができる。
【００２１】
なお、上述した実施形態では、ウェハＷ上に吐出されたシラノール系溶剤７の粘性を上昇させるために、スピン振り切りを行う前に、ウェハＷ上に吐出されたシラノール系溶剤７に紫外線を照射する方法について説明したが、ウェハＷ上に吐出されたシラノール系溶剤７の加熱処理を行うようにしてもよい。なお、加熱処理の温度は、例えば、２５〜１００℃の範囲内に設定することができる。また、ウェハＷ上に吐出されたシラノール系溶剤７の加熱処理を行う方法としては、例えば、ハロゲンランプまたは赤外線ランプをウェハＷ上に設置する方法などを用いることができる。
【００２２】
図２は、本発明の第２実施形態に係る薄膜形成装置の概略構成を示す断面図である。
図２において、薄膜形成装置には、シラノール系溶剤１２を貯留するボトル１１が設けられるとともに、ボトル１１から排出されたシラノール系溶剤１２を一時的に貯留するサブタンク１５が設けられている。また、スピンチャック２０で吸着保持されたウェハＷ上には、シラノール系溶剤１２をウェハＷ上に吐出させるノズル１９が配置されている。
【００２３】
そして、ボトル１１とサブタンク１５とは配管１３を介して接続され、サブタンク１５とノズル１９とは配管１７を介して接続されている。また、配管１３には、ボトル１１に貯留されているシラノール系溶剤１２をサブタンク１５に送り出すポンプ１４が設けられ、配管１７には、サブタンク１５に貯留されているシラノール系溶剤１２をノズル１９に送り出すポンプ１８が設けられている。
【００２４】
また、サブタンク１５に上方には、サブタンク１５に貯留されているシラノール系溶剤１２に紫外線を照射する紫外線ランプ１６が配置されている。なお、サブタンク１５に貯留されているシラノール系溶剤１２に紫外線を均一に照射させるために、サブタンク１５の形状を扁平状または皿状にし、シラノール系溶剤１２の深さが１ｍｍ程度以内となるようにすることができる。あるいは、サブタンク１５に貯留されているシラノール系溶剤１２に紫外線を照射しながら、サブタンク１５を回転させるようしてもよい。
【００２５】
そして、ウェハＷ上にＳＯＧ膜を形成する場合、スピンチャック２０上にウェハＷを吸着保持させる。そして、ボトル１１に貯留されているシラノール系溶剤１２をポンプ１４にて吸い出し、ボトル１１に貯留されているシラノール系溶剤１２をサブタンク１５に送出する。ここで、サブタンク１５に送出するシラノール系溶剤１２の量は、シラノール系溶剤１２をウェハＷ上に塗布するために必要な量に設定することができる。
【００２６】
そして、シラノール系溶剤１２がサブタンク１５に送出されると、紫外線ランプ１６を点灯し、サブタンク１５に送出されたシラノール系溶剤１２に紫外線を照射する。なお、紫外線照射の条件としては、波長が３００〜６００ｎｍの範囲内、パワーが１０〜１０００の範囲内、時間が１〜６００秒の範囲内から適宜選択することができる。
そして、サブタンク１５に送出されたシラノール系溶剤１２に紫外線が照射されると、サブタンク１５に貯留されているシラノール系溶剤１２をポンプ１８にて吸い出し、サブタンク１５に貯留されているシラノール系溶剤１２をノズル１９に送出することにより、シラノール系溶剤１２をウェハＷ上に吐出させる。ここで、シラノール系溶剤１２をウェハＷ上に吐出させる場合、ウェハＷ上でノズル１９を移動させながら、シラノール系溶剤７を吐出させることにより、シラノール系溶剤１２をウェハＷの全面に行き渡らせることができる。
【００２７】
そして、シラノール系溶剤１２がウェハＷ上に吐出されると、スピンチャック２０を介してウェハＷを水平面内で回転させることにより、シラノール系溶剤１２のスピン振り切りを行う。
そして、シラノール系溶剤１２のスピン振り切りが行われると、ウェハＷ上に塗布されたシラノール系溶剤１２のベーク処理を行うことにより、ウェハＷ上にＳＯＧ膜を形成する。
【００２８】
ここで、サブタンク１５に貯留されているシラノール系溶剤１２に紫外線を照射してから、シラノール系溶剤１２をウェハＷ上に吐出させることにより、ウェハＷ上に吐出されたシラノール系溶剤１２の粘性を上昇させることが可能となる。このため、スピン振り切り時のシラノール系溶剤１２の引き伸ばし量を調整することが可能となり、スピン振り切り時の回転数を上昇させた場合においても、シラノール系溶剤１２の残り厚を増加させることが可能となる。この結果、塗布むらを抑制しつつ、ＳＯＧ膜を厚膜化することが可能となり、配線のアスペクト比が大きい場合においても、埋め込み性を向上させることが可能となるとともに、ベーク処理におけるシュリンク率を軽減させることが可能となり、ＳＯＧ膜のグローバル平坦性を向上させることができる。
【００２９】
また、シラノール系溶剤１２を一時的に貯留するサブタンク１５が設けることにより、シラノール系溶剤１２をウェハＷ上に塗布するために必要な量だけ紫外線を照射することが可能となり、必要以上のシラノール系溶剤１２に紫外線が照射されることを防止して、シラノール系溶剤１２の劣化を防止することが可能となる。
なお、上述した実施形態では、ウェハＷ上に吐出されたシラノール系溶剤１２の粘性を上昇させるために、サブタンク１５に貯留されているシラノール系溶剤１２に紫外線を照射する方法について説明したが、サブタンク１５に貯留されているシラノール系溶剤１２の加熱処理を行うようにしてもよい。なお、加熱処理の温度は、例えば、２５〜１００℃の範囲内に設定することができる。
【００３０】
あるいは、ウェハＷ上に吐出されたシラノール系溶剤１２の粘性を上昇させるために、サブタンク１５に貯留されているシラノール系溶剤１２の高温Ｎ2バブリング処理を行うようにしてもよい。
さらに、上述した実施形態では、サブタンク１５に貯留されているシラノール系溶剤１２に紫外線照射または加熱処理を行う方法について説明したが、サブタンク１５は必ずしも設ける必要はなく、ボトル１１に貯留されているシラノール系溶剤１２に紫外線照射または加熱処理を行うようにしてもよい。
【００３１】
また、上述した実施形態では、ＳＯＧ膜を厚膜化する方法を例にとって説明したが、ＳＯＧ膜を厚膜化する方法以外にも、例えば、レジストなどのその他の薄膜を厚膜化する方法に適用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る薄膜形成装置の概略構成を示す断面図。
【図２】本発明の第２実施形態に係る薄膜形成装置の概略構成を示す断面図。
【符号の説明】
【００３３】
Ｗ  ウェハ、１  カップ、２、２０  スピンチャック、３  回転軸、４、１９  ノズル、５、１６  紫外線ランプ、６  拡散板、７、１２  シラノール系溶剤、１１  ボトル、１３、１７  配管、１４、１８  ポンプ、１５  サブタンク
【図１】
2005183629.tif 000003
【図２】
2005183629.tif 000004