处理聚硅氮烷膜的方法技术

本发明专利技术涉及一种处理聚硅氮烷膜的方法，在将收纳表面配设有聚硅氮烷的涂布膜的被处理基板的反应容器的处理区域设定在包含氧、并且具有６．７ｋＰａ的第一压力的第一气氛的状态下，进行使上述处理区域从预热温度变化至规定温度的升温。接着，在将上述处理区域设定为包含氧化气体，并且具有比上述第一压力高的第二压力的第二气氛的状态下，进行用于在上述规定温度以上的第一处理温度烧制所述涂布膜、得到含有硅和氧的绝缘膜的第一热处理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对配设在硅晶片等被处理基板上的聚硅氮烷膜进行处 理的方法，特别是涉及可以适合在半导体处理中使用的方法。这里，所谓半导体处理是指通过按照规定的图形，在晶片或LCD (液晶显示 器Liquid Crystal Display)那样的FPD (平板显示器Flat Panel Display)用的玻璃基板等的被处理基板上形成半导体层，绝缘层，导电层等， 在该被处理基板上制造半导体器件或包含半导体器件连接的线路，电 极等结构物而进行的各种处理。
技术介绍
在半导体器件中，作为STI (浅槽绝缘结构Shallow Trench Isolation)结构的元件分离膜或PMD(金属沉积前的介电质层Pre-Metal Dielectric)结构的层间绝缘膜等绝缘膜， 一般使用硅氧化膜(SiOj莫)。 作为这种硅氧化膜的形成方法一般为利用CVD (化学气相沉积 Chemical Vapor Deposition)形成BPSG (硼磷硅玻璃Boro-phospho Silicate Glass )法或臭氧TEOS (四乙基原硅酸盐tetraethyl ortho-silicate)法等的绝缘膜的过程。近年来，伴随着半导体器件的高集成化，微细化不断发展(例如， 线宽比0.13pm狭窄的新一代的半导体装置)、STI用的槽、部件间形成 的间隙等的凹部纵横尺寸比非常高。当埋入这种纵横尺寸比高的凹部 时，用上述的BPSG法或臭氧TEOS法等方法形成的Si02膜存在凹部 的埋入性(阶梯覆盖率step coverage)非常不好的问题。为了提高向纵横尺寸比高的凹部的埋入性，已知使用聚硅氮垸(-(SiRl-NR2) n-: Rl， R2为烷基)膜作为元件分离膜或层间绝缘膜等 的技术。聚硅氮烷膜可通过在被处理基板上涂布聚硅氮烷涂布液，接着，进行热处理，烧制成包含硅和氧的绝缘膜(典型地为硅氧化膜(Si02膜))。这种涂布型的硅氧化膜具有覆盖性能好、通过在水蒸气气氛下进行热处理可提高密度、形成没有宽隙或接缝的膜的优点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种处理聚硅氮垸膜的方法，其能够在对 表面配设有聚硅氮烷的涂布膜的被处理基板进行处理时，高效抑制颗 粒的产生。本专利技术的第一观点为一种，包括 将表面配设有聚硅氮垸的涂布膜的被处理基板搬入反应容器的处 理区域的工序；在将所述处理区域设定为包含氧、并且具有6.7kPa 26.7kPa的第一压力的第一气氛的状态下，进行使所述处理区域从预热温度变化至 规定温度的升温的工序；和在将所述处理区域设定为包含氧化气体、并且具有高于所述第一 压力的第二压力的第二气氛的状态下，进行用于在所述规定温度以上 的第一处理温度烧制所述涂布膜、得到含有硅和氧的绝缘膜的第一热 处理的工序。本专利技术的第二观点为一种，包括 将表面配设有聚硅氮烷的涂布膜的被处理基板搬入反应容器的处 理区域的工序；在将所述处理区域设定为包含氧、并且具有第一压力的第一气氛的状态下，进行以rc/分钟 io。c/分钟的平均升温速度使所述处理区域从预热温度变化至规定温度的升温的工序；和在将所述处理区域设定为包含氧化气体、并且具有高于所述第一 压力的第二压力的第二气氛的状态下，进行用于在所述规定温度以上 的第一处理温度烧制所述涂布膜、得到含有硅和氧的绝缘膜的第一热 处理的工序。本专利技术的第三观点为一种处理聚硅氮垸膜的方法，包括 将表面配设有聚硅氮烷的涂布膜的被处理基板搬入反应容器的处 理区域的工序；在将所述处理区域设定为包含氧、并且具有0.1 kPa 1.3 kPa的预 备压力的预备气氛的状态下，对所述反应容器内进行排气的工序；在将所述处理区域设定为包含氧、并且具有第一压力的第一气氛 的状态下，进行使所述处理区域从预热温度变化至规定温度的升温的 工序；和在将所述处理区域设定为包含氧化气体、并且具有高于所述第一 压力的第二压力的第二气氛的状态下，进行用于在所述规定温度以上 的第一处理温度烧制所述涂布膜、得到含有硅和氧的绝缘膜的第一热 处理的工序。附图说明图1为表示具有聚硅氮垸膜的半导体器件的结构例子的截面图。 图2为表示本专利技术的实施方式的立式热处理装置的结构图。 图3为说明本专利技术的实施方式的聚硅氮烷膜的处理方法的工序图。图4为表示图3所示的处理方法的各工序的温度和反应管(反应 容器)内的状态的图。图5为表示升温时的反应管的压力条件和颗粒在晶片上的附着量 的关系的特性图。图6为表示升温速度和颗粒在晶片上的附着量的关系的特性图。图7为表示晶片搬入后的减压、循环清洗和颗粒附着量的关系的 特性图。具体实施例方式本专利技术者等在本专利技术开发过程中研究了在聚硅氮垸膜的热处理中 发生的问题。结果，本专利技术者等得到以下所述的认识。艮P:对涂布的聚硅氮垸膜进行烧制，变化为硅氧化膜等的处理在 作为例如立式热处理装置的所谓间歇炉中进行。这里，将搭载有多块 晶片的保持件搬入反应管(反应容器)内，依次将反应管内的气氛切 换为水蒸气气氛、氮气氛，并根据规定的升温工序，对晶片进行热处 理。通过这种热处理除去涂布的聚硅氮烷中的氮、碳、氢等杂质，将 涂布膜的基本骨架结构变化为Si02，由此得到绝缘膜。在对聚硅氮烷膜进行烧制的一系列热处理中，将反应管内预热至比烧制时的处理温度低的例如200°C，可缩短至处理温度的升温时间，提高生产率。另一方面，在晶片上的涂布膜的形成是通过将在溶剂中 溶解的聚硅氮垸溶液涂布晶片上，其次，利用烘焙处理使该溶剂挥发 进行的。但是，由于在涂布膜中残留有微量的溶剂，当将涂布膜暴露 在高温气氛时，在涂布膜内残留的溶剂在反应管内挥发。此外，聚硅氮垸有分7量分布，当将涂布膜暴露在高温气氛中时，分子量低的聚 硅氮烷部分升华，变成气体。因此，当将聚硅氮烷的涂布膜暴露在预热温度气氛，进行从预热 温度至处理温度的升温时，溶剂的挥发气体或低分子量的聚硅氮烷气体(以下将这些气体归纳称为输出气体(outgas))从涂布膜释放。在 这种输出气体中具体包含硅烷、氢、氨等。这些输出气体在反应管内 互相反应，成为颗粒，附着在晶片表面上，污染晶片。从这个观点出发，包含本专利技术者的研究小组开发了预先将被预热 的反应管设为氧气氛，将涂布有聚硅氮烷的晶片搬入其中的技术(曰 本特开2005-116706号公报(权利要求8，第0091 0094段，图15)(专利文献1))。通过在氧气氛中进行使低分子量的聚硅氮垸的骨架结 构向Si02变化的反应，可以抑制聚硅氮烷的升华，抑制输出气体的释 放或颗粒的产生。根据实验，在对涂布于200mm的100块晶片上的涂布膜进行烧制 的热处理中，利用专利文献1所示的技术，附着在晶片上的颗粒(0.16pm 以上)的数目为20个以下/块。但是，为了提高处理效率，现在必需处 理100块300mm的晶片，或处理200块200mm的晶片。这种处理量 的增加，使涂布在晶片上的聚硅氮垸的量也增加，输出气体的总发生 量也增加。由于这样，即使使用专利文献1所述的技术，颗粒的附着 量增加，会成为成品率降低的重要原因。以下，参照附图说明根据这种认识构成的本明的实施方式。在以 下的说明中，对于具有大致相同的功能和结构的构成元件，用相同的 符号表示，只在必要的情况下进行重复说明。图1为表示具有聚硅氮垸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理聚硅氮烷膜的方法，其特征在于，包括：将表面配设有聚硅氮烷的涂布膜的被处理基板搬入反应容器的处理区域的工序；在将所述处理区域设定为包含氧、并且具有６．７ｋＰａ～２６．７ｋＰａ的第一压力的第一气氛的状态下，进行使所述处理区域从预热温度变化至规定温度的升温的工序；和在将所述处理区域设定为包含氧化气体、并且具有高于所述第一压力的第二压力的第二气氛的状态下，进行用于在所述规定温度以上的第一处理温度烧制所述涂布膜、得到含有硅和氧的绝缘膜的第一热处理的工序。

【技术特征摘要】
JP 2006-11-30 2006-3243251.一种处理聚硅氮烷膜的方法，其特征在于，包括将表面配设有聚硅氮烷的涂布膜的被处理基板搬入反应容器的处理区域的工序；在将所述处理区域设定为包含氧、并且具有6.7kPa～26.7kPa的第一压力的第一气氛的状态下，进行使所述处理区域从预热温度变化至规定温度的升温的工序；和在将所述处理区域设定为包含氧化气体、并且具有高于所述第一压力的第二压力的第二气氛的状态下，进行用于在所述规定温度以上的第一处理温度烧制所述涂布膜、得到含有硅和氧的绝缘膜的第一热处理的工序。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一气氛通过一 边对所述反应容器内进行排气 一边向所述反应容器内供给氧而形成。3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述升温以rc/分钟 1(TC/分钟的平均升温速度进行。4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预热温度为100 200°C，所述规定温度为200 500°C。5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在所述搬入 和所述升温之间还包括在将所述处理区域设定为包含氧、并且具有 0.1kPa 1.3 kPa的预备压力的预备气氛的状态下，对所述反应容器内 进行排气的工序。6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述预备气氛使所述 反应容器内的压力在0.1kPa 1.3kPa的范围内变动。7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预备气氛通过向 所述反应容器内供给氧而形成，并且使氧的供给量变化。8. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法在所述搬入和所述升温之间还包括在将所述处理区域设定为包含氧、并且具有0.1 kPa 1.3 kPa的预备压力的预备气氛的状态下，对所述反应容器内 进行排气的工序。9. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二压力为101 kPa以下。10. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化气体包括水 蒸气气体。11. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，为了对所述涂布膜进 行烧制，所述方法还包括在所述第一热处理后，依次进行高于所述第 一处理温度的第二处理温度的第二热处理，和高于所述第二处理温度 的第三处理温度的第三热处理的工序。12. 如权利要求11所述的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡边将久，柴田哲弥，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]