涂膜形成方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种理想的涂膜形成方法，其特征在于：用含有烷氧基硅烷化合物的涂布液在基板上形成ＳＯＧ膜的时候，正确进行温度控制，从而抑制涂膜急剧收缩，并通过防止涂布液中的玻璃质形成材料的消失，来防止ＳＯＧ膜产生裂纹，并且不使形成回路的金属材料熔融、发生形变。所述涂膜形成方法设定至少３个阶段的被处理物表面温度范围，从低温开始使温度阶段性上升，干燥涂布有ＳＯＧ膜形成用涂布液的被处理物，接着使被处理物表面温度升至２５０～５００℃的范围，保持±３℃的范围进行上述被处理物的煅烧处理，使ＳＯＧ膜形成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在半导体单晶片、玻璃基板等表面应用SOG(Spin OnGlass)来形成氧化硅涂膜的方法。
技术介绍
随着基板回路的微细化、高集成化、多层化等，为了进行各层间的绝缘和平坦化，应用SOG(Spin On Glass)，在基板上形成SiO2被膜的方法被实施。在制造回路时，首先在基板上利用SOG等形成包含SiO2的层间绝缘膜(以下称为“SOG膜”)，在上面设有形成图案的抗蚀剂掩模，通过选择性地蚀刻和除去抗蚀剂掩模而形成配线沟。然后在这上面堆积屏蔽金属，在将铜等配线用金属材料通过电解镀等方法埋入到所述配线沟中，形成下层配线。然后，利用CMP(化学研磨)把屏蔽金属与金属材料研磨之后，在其上面再次形成SOG膜。接下来采用同样的方法，借助形成图案的抗蚀剂掩模来选择性地蚀刻SOG膜，在这些SOG膜上形成多个导通孔和电缆沟(上层配线用沟)。然后在导通孔和上层配线用的沟壁中堆积屏蔽金属，通过电解镀等将铜等配线用金属材料埋入到导通孔和上层配线用的沟中，从而形成下层配线。对于形成SOG膜的方法，例如有专利文献1中所公开的方法。这种方法通过在基板上涂布包含含有三烷氧基硅烷的酸水解产物的有机溶剂溶液的涂布液，干燥，形成涂膜，在氧化性气氛下对其涂膜表面照射紫外线后，进一步对涂布上述涂布液的操作重复1次或更多次，形成预期的膜厚，再将此涂膜在非活性气氛中、350～500℃的条件下进行加热处理，从而使之形成膜厚2000或更厚的二氧化硅系被膜。另外，专利文献2也公开了同样的SOG膜的形成方法。这种方法通过在基板上设置包含具有熔点为500℃或更高的材料的配线层，并且在其上涂布包含含有三烷氧基硅烷的酸水解产物的有机溶剂溶液的涂布液，干燥之后在550～800℃范围的温度下煅烧，直至不能观察到涂膜中的Si-H键，从而使之形成高裂纹极限的SiO2被膜。特開平10-310872号公报[专利文献2]特開平10-313002号公报
技术实现思路
基板上涂布的含有烷氧基硅烷化合物的涂布液含有有机溶剂，并且含有醇和水，所述醇是在加热处理时，涂膜中的烷氧基硅烷化合物通过水解形成硅烷醇时生成的；所述水是硅烷醇缩合形成SiO2网状键时生成的。所以，如果不进行适当的干燥、煅烧处理，就会成为SOG膜收缩、产生裂纹的原因。另外，在添加了用于改善裂纹极限的玻璃质形成材料的情况下，如果在500℃或更高的温度下进行煅烧，玻璃质就会消失。在上述专利文献1公开的技术中，首先只对经涂布的涂膜的表面部分照射紫外线，存在于涂膜表面的三烷氧基硅烷的Si-H基团变为Si-OH，由此，提高了与随后形成的涂膜的附着性，以防止产生针孔。可是在这种技术中，必需把紫外线照射装置安装在旋转涂布机上。另外，在专利文献2公开的技术中，如下工序是必须的在500℃或更高、优选550℃～800℃的温度下煅烧SiO2被膜，把三烷氧基硅烷的Si-H基团变为Si-OH。所以，无法添加上述玻璃质形成材料，并且当配线用材料是铝等低熔点金属时，会具有发生熔融、造成图案损坏的问题。本专利技术的目的在于提供一种理想的，其特征在于在用含有烷氧基硅烷化合物的涂布液在基板上形成SOG膜的时候，正确进行温度控制，抑制涂膜急剧收缩，通过防止涂布液中的玻璃质形成材料消失，来防止SOG膜产生裂纹，并且不使形成回路的金属材料熔融、发生形变。本专利技术的，其是在被处理物上涂布SOG膜形成用涂布液，经过加热处理工序，在被处理物上形成SOG膜的方法，其构成如下将该加热处理工序分为干燥工序和后续的煅烧工序，在所述的干燥工序中，设定至少3个阶段的被处理物表面温度范围，通过从低温开始的使温度阶段性上升的方式对所述被处理物进行加热，在后面的所述煅烧工序中，使被处理物表面温度进一步上升，在250～500℃的范围、并且保持±3℃的范围进行所述被处理物的加热处理，形成所述SOG膜。把所述干燥工序中的被处理物表面温度设定为3个阶段时，优选第1阶段设定为50～100℃，第2阶段设定为101～170℃，第3阶段设定为171～350℃。另外，所述干燥工序中的加热时间在各阶段中优选设定在1～3分钟的范围。另一方面，所述煅烧工序中的加热时间，当该煅烧工序是分批式处理时，优选设定在10～60分钟的范围。而应用枚叶式处理，对所述被处理物逐一煅烧时，可以将煅烧工序中的加热时间缩短至1～30分钟的范围。根据本专利技术的方法，因为在干燥工序中要在至少3个阶段的温度下进行干燥，所以可以抑制被处理物上的SOG膜急剧收缩。并且，对于煅烧工序而言，由于控制被处理物的表面温度在很窄的温度范围内，因而可以防止形成被处理物上的图案(回路)的金属材料的变形、熔融，还可以防止用于缓和裂纹极限(クラツク限界)的玻璃质形成剂的消失。其结果可以形成裂纹极限高、品质稳定的SOG膜。附图说明 表示SOG膜的收缩比例(％)与加热处理温度相关关系的例示图。具体实施例方式本专利技术的方法是把半导体基板、玻璃基板、金属板、陶瓷基板等作为被处理物，在这些被处理物上利用旋转器法使其形成SOG膜的方法。要在被处理物表面形成SOG膜，把SOG膜形成用涂布液在被处理物上涂布之后，进行加热处理。作为这样形成的SOG膜，优选介电常数为3.5或更小。作为形成这种膜的涂布液，可以举出后述的有机SOG形成用涂布液和无机SOG形成用涂布液。形成SOG膜要经过干燥工序和煅烧工序。对于干燥工序而言，将涂布有上述涂布液的被处理物放入到加热处理装置中而进行。被处理物的干燥方法没有限制，例如可以在热板上放置多枚被处理物来进行干燥处理。对于本专利技术而言，干燥工序要设定至少3个阶段的被处理物表面温度范围。例如设定3个阶段时，要准备低温板、中温板和高温板，把涂布了涂布液的被处理物先放到低温板上。接着，一定时间后向中温板转移，最后使之在高温板上干燥，从而结束工序。因为上述干燥工序是为了除去有机溶剂等可燃物的，因此优选在氮气氛围中进行。干燥工序的结束阶段，优选气体氛围中的氧浓度降至1％或更低。设定所述干燥工序中的被处理物表面温度为3个阶段时，优选第1阶段设定为50～100℃，第2阶段设定为101～170℃，第3阶段设定为171～350℃。对于各阶段的温度，虽然优选变动小，但是也不必那么严格，只要是大约4～6℃的变动范围即可。另外，虽然干燥时间优选根据涂布液中所含溶剂的量进行适当调整，但在第1～第3的各个阶段中，可以把1～3分钟的范围作为目标来设定。上述第1阶段是为了除去由烷氧基硅烷水解而生成的甲醇、乙醇等，或者除去涂布液中所含的低沸点溶剂的工序。第2阶段是为了完全除去低沸点物质，并且除去烷撑二醇二烷基醚等较高沸点的有机溶剂的工序。第3阶段是将上述有机溶剂基本完全除去的工序。图1是表示SOG膜的收缩比例(％)与加热处理温度相关关系的例示图。根据该图，显示出例如在100℃的温度下加热处理的话，就会发生2多百分点的收缩；在200℃的温度下加热处理的话，就会发生约10个百分点的收缩。即可以预测，如果开始就在约150℃或更高的温度下加热处理SOG膜，则膜就容易一下子收缩，形成裂纹等，膜的质量下降。所以，依据本专利技术方法，优选设定至少3个阶段的被处理物表面温度范围。对于上述干燥工序后续的煅烧工序而言，进一步使被处理物表面温度上升，在250～500℃、优选在400本文档来自技高网...

【技术保护点】
涂膜形成方法，其是在被处理物上涂布ＳＯＧ膜形成用涂布液，经过加热处理工序在被处理物上形成ＳＯＧ膜的方法，其特征在于：将该加热处理工序分为干燥工序和后续的煅烧工序，在所述干燥工序中，设定至少３个阶段的被处理物表面温度范围，通过从低温开始使温度阶段性上升的方式加热所述被处理物，在接着的煅烧工序中，使被处理物表面温度进一步上升，在２５０～５００℃的范围、并且保持±３℃的范围进行所述被处理物的加热处理，形成ＳＯＧ膜。

【技术特征摘要】
JP 2005-4-20 2005-1217881.涂膜形成方法，其是在被处理物上涂布SOG膜形成用涂布液，经过加热处理工序在被处理物上形成SOG膜的方法，其特征在于将该加热处理工序分为干燥工序和后续的煅烧工序，在所述干燥工序中，设定至少3个阶段的被处理物表面温度范围，通过从低温开始使温度阶段性上升的方式加热所述被处理物，在接着的煅烧工序中，使被处理物表面温度进一步上升，在250～500℃的范围、并且保持±3℃的范围进行所述被处理物的加热处理，形成SOG膜。2.根据权利要求1的所述涂...

【专利技术属性】
技术研发人员：中村彰彦，
申请(专利权)人：东京应化工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]