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JP3399144B2 - Method of forming silicon-based coating - Google Patents
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JP3399144B2 - Method of forming silicon-based coating - Google Patents

Method of forming silicon-based coating

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JP3399144B2
JP3399144B2 JP08011095A JP8011095A JP3399144B2 JP 3399144 B2 JP3399144 B2 JP 3399144B2 JP 08011095 A JP08011095 A JP 08011095A JP 8011095 A JP8011095 A JP 8011095A JP 3399144 B2 JP3399144 B2 JP 3399144B2
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silicon
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  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、シリコン系被膜の形成
方法及び加熱処理装置に関し、特には半導体装置の製造
工程でウエハ表面にシリコン系被膜を形成する方法及び
それに用いる加熱処理装置に関する。 【0002】 【従来の技術】半導体装置の製造工程で、例えばアルミ
ニウム配線の形成によって凹凸形状を有するウエハの表
面にシリコン系被膜を形成する場合には、以下のように
している。先ず、上記ウエハの表面上に試料の表面にシ
リコン系被膜を形成するための溶液を回転塗布する。次
いで、必要に応じて加熱したホットプレート上にウエハ
を載置して上記溶液中の溶剤を気化させて除去し、その
後当該ウエハを真空炉内または常圧の窒素雰囲気に保た
れた炉内で加熱して上記溶液を固化させる。これによっ
て、ウエハの表面にシリコン系被膜すなわちSOG(Sp
in On Glass)膜が形成される。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】しかし、上記シリコン
系被膜の形成方法では、上記溶液の加熱処理を炉内で行
うため、当該溶液は輻射熱によってその表面側から加熱
される。このため、上記溶液の固化すなわちシラノール
化合物からなる当該溶液の脱水縮合反応が当該溶液の表
面側から進み、内部より先に表面が固化してしまう。こ
のように表面側から固化が進行すると、固化した表面下
から水分が抜け難くなるため、当該溶液の脱水縮合反応
が阻害さる。このため、内部に水分が残った状態で固化
が不完全なシリコン系被膜が形成される。そして、この
ようなシリコン系被膜が形成されたウエハでは、当該シ
リコン系被膜の下層のアルミニウム配線が腐食したり、
スルーホール内のアルミニウムが腐食するいわゆるポイ
ズンドビアが生じる。 【0004】そこで本発明は上記の課題を解決するシリ
コン系被膜の形成方法及び加熱処理装置を提供すること
を目的とする。 【0005】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明のシリコン系被膜の形成方法は、試料表面に
塗布したシリコン系被膜を形成するための溶液を固化さ
せる際に、この溶液を塗布した試料を裏面側から加熱し
た状態で、酸素を含まない雰囲気に上記溶液の表面をさ
らす。上記裏面側の加熱温度は上記溶液の脱水縮合反応
が完全に進む第1の温度にする。また、上記酸素を含ま
ない雰囲気は、上記第1の温度よりも低い第2の温度か
ら当該第1の温度にまで昇温させる。 【0006】また、シリコン系被膜の形成方法に用いる
加熱処理装置は、第1の加熱手段と第1の温度制御手段
とによって載置面が所定温度に加熱される試料台と、試
料台の載置面上にガスを供給するガス供給管とを有して
いる。ガス供給管には第2の温度制御手段が接続された
第2の加熱手段が設けられている。第2の温度制御手段
は、上記ガス供給管内のガスの温度を上記載置面より低
い温度から当該載置面と同じ温度にまで昇温させるもの
である。 【0007】 【作用】上記シリコン系被膜の形成方法では、シリコン
系被膜を形成するための溶液を塗布した試料をその裏面
側から第1の温度に加熱するため、上記溶液は深さ方向
の下面側から第1の温度に加熱される。また、当該溶液
の表面が接する雰囲気を第1の温度よりも低い第2の温
度から当該第1の温度にまで昇温させることから、当該
溶液の表面側は、第2の温度から第1の温度にまで昇温
加熱される。このため、溶液の内部は、溶液の表面が接
する雰囲気の昇温に伴ってその下面側から徐々に第1の
温度に達していく。この第1の温度は、脱水縮合反応が
完全に進む温度であることから、上記溶液内は上記雰囲
気の昇温に従ってその下面側から徐々に脱水縮合反応が
完了して固化していく。 【0008】また、上記加熱処理装置では、載置面が所
定温度に加熱される試料台を備えていることから、当該
試料台上に載置した試料はその下面側から所定温度に加
熱される。また、試料台の載置面上にガスを供給するガ
ス供給管には第2の加熱手段が設けられ、これに上記ガ
ス供給管内のガスの温度を試料台の載置面よりも低い温
度から当該載置面と同じ温度にまで昇温させる第2の温
度制御手段が接続されていることから、当該試料台に載
置した試料の表面は試料台の載置面と同じ温度にまで昇
温する。このため、試料の内部は、ガス供給管から供給
されるガスの昇温に従ってその下面側から順次載置面の
加熱温度に達していく。 【0009】 【実施例】以下、本発明のシリコン系被膜の形成方法に
用いる加熱処理装置の実施例を、図1に基づいて説明す
る。加熱処理装置1は、試料台11を有しており、試料
台11の内部には第1の加熱手段12が備えられてい
る。第1の加熱手段12には、第1の温度制御手段13
が接続されている。また、試料台11はチャンバ14内
に配置され、チャンバ14には排気管15とガス供給管
16が接続されている。そして、ガス供給管16には第
2の加熱手段17が設けられ、この第2の加熱手段17
には第2の温度制御手段18が接続されている。 【0010】上記試料台11は、例えばシリコン系被膜
を形成するウエハのような試料20を載置するものであ
る。そして、試料台11の内部、すなわち試料台11の
載置面11aに載置した試料20に対する反対側には、
例えばヒーターのような第1の加熱手段12が配置され
ている。また、この第1の加熱手段12に接続されてい
る第1の温度制御手段13は、試料台11の載置面11
aが例えば400℃の所定温度に加熱されるように第1
の加熱手段12を制御するものである。尚、上記試料台
11は、複数の試料台を多段式に配置しても良い。この
場合、複数の試料を一度に処理することができる。 【0011】また、上記チャンバ14は、内部に収納し
た試料台11の周囲の雰囲気を外気から隔離するもので
あり、試料台11の下方には排気管15が接続され上部
にガス供給管16が接続された構造になっている。これ
によって、試料台11に載置された試料20の表面が、
ガス供給管16から供給されるガス19雰囲気にさらさ
れるようにする。 【0012】そして、第2の加熱手段17は、例えばガ
ス供給管16の周囲に配置されたヒーターからなるもの
である。また、第2の加熱手段17に接続された第2の
温度制御手段18は、ガス供給管16から載置面11a
上に供給するするガス19の温度を、載置面11aの加
熱温度よりも低い温度から載置面11aの加熱温度にま
で昇温させるものであり、例えばガス供給管16から供
給されるガス19を20℃から20℃/minの速度で
400℃まで昇温させるように加熱部16aの加熱温度
を制御するものである。尚、上記第2の加熱手段17
は、チャンバ14に設けても良い。この場合には、チャ
ンバ14内に供給されたガス19が第2の加熱手段によ
って加熱される。 【0013】上記構成の加熱処理装置1では、試料台1
1に載置した試料20はその裏面側から400℃に加熱
される。また、上記試料20の表面側は、20℃から2
0℃/minの速度で400℃まで昇温させたガス19
にさらされる。このため、試料20の内部は、ガス供給
管16から供給されるガス19の昇温に従ってその下面
側から順次載置面11aの加熱温度に達していく。この
加熱温度の到達速度は、ガス19の昇温速度のよって調
節することができる。 【0014】次に、上記加熱処理装置1を用いたシリコ
ン系被膜の形成方法を、図2,図3及び図4を用いて説
明する。図2はシリコン系被膜の形成方法を示す工程
図,図3は加熱処理装置のチャンバ内への供給ガス温度
の経時変化を示すグラフ,図4は試料の深さ方向の温度
勾配を示すグラフである。図2(1)に示すように、表
面にシリコン系被膜を形成する試料20は、例えば基板
21上にアルミニウムからなる配線22がパターン形成
され、配線22を覆う状態で酸化膜23が成膜されたも
のであり、当該配線22の形成によって表面に凹凸形状
を有している。 【0015】上記試料20の表面上に、上記凹凸形状を
埋め込む状態でシリコン系被膜を成膜する場合には、先
ず、試料20の表面上にシリコン系被膜を形成するため
の溶液(以下、シリコン系被膜溶液と記す)24を回転
塗布する。このシリコン系被膜溶液24は、有機または
無機のシラノール化合物を含む溶液であることとする。 【0016】次に、図2(2)に示すように、試料20
を加熱処理することによって当該シリコン系被膜溶液2
4を固化させていく。この際先ず、上記加熱処理装置
(1)のチャンバ(14)内にガス供給管(16)か
ら、例えば窒素ガスやその他の酸素を含まないガス(1
9)を供給する。ここでは、酸素を含まないガス(1
9)として窒素ガスを用いることとし、当該チャンバ
(14)内を窒素ガス雰囲気にする。このガス(19)
の初期温度は、シリコン系被膜溶液24の脱水縮合反応
が完全に進む第1の温度T1 よりも低い第2の温度T2
に設定される。この第2の温度T2 は、シリコン系被膜
溶液24の脱水縮合反応が進み難い温度とする。ここで
は、例えば上記第1の温度がT1≧320℃であり、第
2の温度をT2 =20℃に設定することとする。 【0017】次に、シリコン系被膜溶液24を塗布した
試料20を、当該シリコン系被膜溶液24の塗布面を上
方に向けて上記加熱処理装置(1)の試料台(11)の
載置面(11a)上に載置し、試料20の加熱処理を開
始する。この際、載置面(11a)を予め上記第1の温
度T1 にまで加熱しておき、試料20を下面側から加熱
していく。ここでは、載置面(11a)の温度を400
℃に設定することとする。これによって、加熱処理を開
始する時点では、第2の温度T2 =20℃で供給され
た窒素ガスの雰囲気にシリコン系被膜溶液24の表面d
0 をさらし、当該表面d0 を20℃にする。一方、シリ
コン系被膜溶液24を、400℃に加熱した載置面(1
1a)からの熱によってその下面d1 側から400℃近
くまで加熱する。そして、シリコン系被膜溶液24の深
さ方向の温度勾配が、表面d0 側から下面d1 側に向か
って高温になるようにする。 【0018】その後、第2の温度制御手段(18)によ
って、ガス供給管(16)からチャンバ(14)内に供
給する窒素ガス(19)の温度を第2の温度T2 =20
℃から第1の温度T1 ≧320℃,ここでは載置面(1
1a)の加熱温度である400℃にまで昇温させてい
く。昇温速度は、シリコン系被膜溶液24の下面d1
から脱水縮合反応が完了していく速度に合わせて、例え
ば20℃/minの早さに設定する。 【0019】これによって、上記窒素ガス(19)を昇
温させる過程では、当該窒素ガス(19)の昇温に従
ってシリコン系被膜溶液24の表面d0 を昇温させてい
く。一方、シリコン系被膜溶液24の下面d1 は、40
0℃に加熱した載置面(11a)からの熱によって40
0℃に加熱される。そして、シリコン系被膜溶液24の
下面d1 から深さd2 までの深さ範囲d1−d2 が第1
の温度T1 に達するようにし、この深さ範囲d1 −d2
でシリコン系被膜溶液24の脱水縮合反応を完全に進め
る。この深さ範囲d1 −d2 は、窒素ガス(19)の供
給温度の上昇と共に拡大されていく。これに対して、シ
リコン系被膜溶液24の表面d0 から深さd2 までの深
さ範囲d0 −d1 では、第1の温度T1 にまで内部温度
が達していないことによって、脱水縮合反応が完全には
進まない。この深さ範囲d0 −d1 は、窒素ガス(1
9)の供給温度の上昇と共に縮小されていく。 【0020】そして、さらに加熱処理が進んで窒素ガス
(19)の温度が400℃にまで達した時点以降で
は、シリコン系被膜溶液24の表面d0 での脱水縮合反
応が完了するまで400℃に加熱した窒素ガス(19)
をチャンバ(14)内に供給し続ける。これによって、
窒素ガス(19)の温度が400℃にまで達した時点
以降では、リコン系被膜溶液24の深さ方向の温度勾配
が0になるようにして、当該シリコン系被膜溶液の表面
0 での脱水縮合反応を完全に進める。 【0021】上記のようにシリコン系被膜溶液(24)
の脱水縮合反応を進めることによって、試料20の表面
上にシリコン系被膜25を形成する。ここで形成された
シリコン系被膜25は、試料20の表面上に塗布したシ
リコン系被膜溶液(24)の脱水縮合反応を下面側から
順次完了させて固化させたのもになる。また、最終的に
は、400℃に加熱した窒素ガス(19)にシリコン系
被膜溶液24の表面がさらされることから、シリコン系
被膜溶液24の表面の脱水縮合反応が十分に進み、シリ
コン系被膜溶液24を十分に固化させることが可能にな
る。さらに、シリコン系被膜溶液24の表面雰囲気を、
窒素ガスのような酸素を含まないガスにさらすことで、
シリコン系被膜溶液24の表面側が酸素によって脱水縮
合反応するとが防止できる。このため、当該シリコン系
被膜25内に水分が残ることによる、シリコン系被膜2
5下層のアルミニウムかなる配線22の腐食を防止する
ことができる。 【0022】 【発明の効果】以上説明したように、本発明のシリコン
系被膜の形成方法によれば、シリコン系被膜を形成する
ための溶液を塗布した試料の下面側を上記溶液の脱水縮
合反応が完全に進む第1の温度に加熱し、当該溶液の表
面に接する雰囲気を第2の温度から徐々に当該第1の温
度にまで昇温させることによって、溶液内部の下面側か
ら徐々に脱水縮合反応を完了させて当該溶液を固化させ
ることが可能になる。このため、上記溶液が表面側から
固化することによって内部に水分が残ることを防止で
き、完全に脱水縮合反応が完了したシリコン系被膜を形
成することが可能になる。また、上記加熱処理装置で
は、載置面が所定温度に加熱される試料台と、載置面上
にガスを供給するガス供給管に当該ガス供給管内のガス
の温度を載置面よりも低い温度から当該載置面と同じ温
度にまで昇温させる第2の加熱手段及び第2の温度制御
手段とを設けることで、当該試料台に載置した試料の内
部を、ガス供給管から供給されるガスの昇温に従ってそ
の下面側から順次載置面の温度に達するように加熱する
ことが可能になる。このため、試料の表面に塗布したシ
リコン系被膜を形成するための溶液の脱水縮合反応を、
加熱処理の進行に伴ってその下部側から徐々に完了させ
て固化させることができる。したがって、上記のシリコ
ン系被膜の形成方法を行うことが可能になる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a silicon-based film and a heat treatment apparatus, and more particularly to a method for forming a silicon-based film on a wafer surface in a semiconductor device manufacturing process. The present invention relates to a method and a heat treatment apparatus used for the method. 2. Description of the Related Art In a process of manufacturing a semiconductor device, when a silicon-based film is formed on a surface of a wafer having an uneven shape by forming aluminum wiring, the following process is performed. First, a solution for forming a silicon-based film on the surface of the sample is spin-coated on the surface of the wafer. Next, if necessary, the wafer is placed on a heated hot plate, and the solvent in the solution is vaporized and removed.Then, the wafer is placed in a vacuum furnace or a furnace kept in a nitrogen atmosphere at normal pressure. Heat to solidify the solution. As a result, a silicon-based coating, ie, SOG (Sp
in On Glass) film is formed. However, in the above-described method for forming a silicon-based film, since the heat treatment of the solution is performed in a furnace, the solution is heated from the surface side by radiant heat. Therefore, the solidification of the solution, that is, the dehydration-condensation reaction of the solution comprising the silanol compound proceeds from the surface side of the solution, and the surface solidifies before the inside. When the solidification proceeds from the surface side in this manner, it becomes difficult for moisture to escape from under the solidified surface, and thus the dehydration / condensation reaction of the solution is inhibited. For this reason, a silicon-based film that is incompletely solidified with moisture remaining therein is formed. Then, in a wafer on which such a silicon-based coating is formed, the aluminum wiring under the silicon-based coating is corroded,
A so-called poisoned via in which the aluminum in the through hole corrodes occurs. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of forming a silicon-based film and a heat treatment apparatus which solve the above-mentioned problems. In order to achieve the above object, a method for forming a silicon-based film according to the present invention is intended for use in solidifying a solution for forming a silicon-based film applied to a sample surface. Then, the surface of the solution is exposed to an oxygen-free atmosphere while the sample coated with the solution is heated from the back side. The heating temperature on the back side is the first temperature at which the dehydration condensation reaction of the solution proceeds completely. The atmosphere containing no oxygen is heated from a second temperature lower than the first temperature to the first temperature. A heat treatment apparatus used for the method of forming a silicon-based coating comprises a sample table whose mounting surface is heated to a predetermined temperature by a first heating means and a first temperature control means, A gas supply pipe for supplying gas on the mounting surface. The gas supply pipe is provided with second heating means connected to second temperature control means. The second temperature control means raises the temperature of the gas in the gas supply pipe from a temperature lower than the mounting surface to the same temperature as the mounting surface. In the method of forming a silicon-based film, the sample coated with the solution for forming the silicon-based film is heated to the first temperature from the back surface side. Heated to the first temperature from the side. Further, since the temperature of the atmosphere in contact with the surface of the solution is raised from the second temperature lower than the first temperature to the first temperature, the surface side of the solution is raised from the second temperature to the first temperature. It is heated up to the temperature. For this reason, the inside of the solution gradually reaches the first temperature from the lower surface side as the temperature of the atmosphere in contact with the surface of the solution increases. Since the first temperature is a temperature at which the dehydration / condensation reaction proceeds completely, the dehydration / condensation reaction is gradually completed and solidified from the lower surface side of the solution as the temperature of the atmosphere increases. Further, in the above-mentioned heat treatment apparatus, since the mounting surface is provided with a sample stage heated to a predetermined temperature, the sample mounted on the sample stage is heated to a predetermined temperature from the lower surface side. . Further, a second heating means is provided in the gas supply pipe for supplying gas onto the mounting surface of the sample stage, and the temperature of the gas in the gas supply tube is increased from a temperature lower than the mounting surface of the sample stage. Since the second temperature control means for raising the temperature to the same temperature as the mounting surface is connected, the surface of the sample mounted on the sample stage is heated to the same temperature as the mounting surface of the sample stage. I do. For this reason, the inside of the sample sequentially reaches the heating temperature of the mounting surface from the lower surface side as the temperature of the gas supplied from the gas supply pipe rises. An embodiment of a heat treatment apparatus used in the method of forming a silicon-based film according to the present invention will be described below with reference to FIG. The heat treatment apparatus 1 has a sample stage 11, and a first heating unit 12 is provided inside the sample stage 11. The first heating means 12 includes a first temperature control means 13
Is connected. The sample stage 11 is disposed in a chamber 14, and an exhaust pipe 15 and a gas supply pipe 16 are connected to the chamber 14. The gas supply pipe 16 is provided with a second heating means 17.
Is connected to a second temperature control means 18. The sample stage 11 mounts a sample 20 such as a wafer on which a silicon-based film is formed. Then, inside the sample stage 11, that is, on the opposite side to the sample 20 placed on the placement surface 11a of the sample stage 11,
For example, a first heating means 12 such as a heater is provided. The first temperature control means 13 connected to the first heating means 12 is provided on the mounting surface 11 of the sample table 11.
a is heated to a predetermined temperature of, for example, 400 ° C.
The heating means 12 is controlled. In the sample stage 11, a plurality of sample stages may be arranged in a multi-stage manner. In this case, a plurality of samples can be processed at one time. The chamber 14 isolates the atmosphere around the sample table 11 housed therein from the outside air. An exhaust pipe 15 is connected below the sample table 11 and a gas supply pipe 16 is formed above the sample table 11. It has a connected structure. Thereby, the surface of the sample 20 placed on the sample stage 11 becomes
The gas 19 supplied from the gas supply pipe 16 is exposed to the atmosphere. The second heating means 17 comprises, for example, a heater arranged around the gas supply pipe 16. Further, the second temperature control means 18 connected to the second heating means 17 connects the gas supply pipe 16 to the mounting surface 11a.
The temperature of the gas 19 supplied above is raised from a temperature lower than the heating temperature of the mounting surface 11a to the heating temperature of the mounting surface 11a. For example, the gas 19 supplied from the gas supply pipe 16 is supplied. The heating temperature of the heating unit 16a is controlled so that the temperature is increased from 20 ° C. to 400 ° C. at a rate of 20 ° C./min. The second heating means 17
May be provided in the chamber 14. In this case, the gas 19 supplied into the chamber 14 is heated by the second heating means. In the heat treatment apparatus 1 having the above configuration, the sample table 1
The sample 20 placed on 1 is heated to 400 ° C. from the back side. The surface side of the sample 20 is 2 ° C. to 2 ° C.
Gas 19 heated to 400 ° C. at a rate of 0 ° C./min
Exposed to Therefore, the inside of the sample 20 sequentially reaches the heating temperature of the mounting surface 11a from the lower surface side as the temperature of the gas 19 supplied from the gas supply pipe 16 increases. The reaching speed of the heating temperature can be adjusted by the heating speed of the gas 19. Next, a method for forming a silicon-based film using the heat treatment apparatus 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a process diagram showing a method of forming a silicon-based film, FIG. 3 is a graph showing a change over time of a temperature of a gas supplied into a chamber of a heat treatment apparatus, and FIG. is there. As shown in FIG. 2A, in a sample 20 on which a silicon-based film is formed on the surface, for example, a wiring 22 made of aluminum is patterned on a substrate 21, and an oxide film 23 is formed so as to cover the wiring 22. The surface of the wiring 22 has an uneven shape due to the formation of the wiring 22. When a silicon-based coating is formed on the surface of the sample 20 in a state where the irregularities are buried, first, a solution for forming a silicon-based coating on the surface of the sample 20 (hereinafter referred to as silicon 24) is spin-coated. This silicon-based coating solution 24 is a solution containing an organic or inorganic silanol compound. Next, as shown in FIG.
Is heated to obtain the silicon-based coating solution 2
4 is solidified. At this time, first, for example, nitrogen gas or other oxygen-free gas (1) is supplied from the gas supply pipe (16) into the chamber (14) of the heat treatment apparatus (1).
9) is supplied. Here, oxygen-free gas (1
Nitrogen gas is used as 9), and the inside of the chamber (14) is set to a nitrogen gas atmosphere. This gas (19)
The initial temperature of the temperature T 2 a dehydration condensation reaction is a second lower than the first temperature T 1 of proceeding entirely silicon based film solution 24
Is set to The second temperature T 2 is a temperature at which the dehydration-condensation reaction of the silicon-based coating solution 24 does not easily proceed. Here, for example, the first temperature is set to T 1 ≧ 320 ° C., and the second temperature is set to T 2 = 20 ° C. Next, the sample 20 coated with the silicon-based coating solution 24 is placed on the mounting surface (11) of the sample stage (11) of the heat treatment apparatus (1) with the coated surface of the silicon-based coating solution 24 facing upward. 11a) placed on the sample, and the heat treatment of the sample 20 is started. At this time, it kept heated to a temperature T 1 of advance the first placement surface (11a), gradually heating the sample 20 from the lower surface side. Here, the temperature of the mounting surface (11a) is set to 400
Set to ° C. Thus, at the time when the heat treatment is started, the surface d of the silicon-based coating solution 24 is placed in an atmosphere of the nitrogen gas supplied at the second temperature T 2 = 20 ° C.
0 to expose the surface d 0 to 20 ° C. On the other hand, the silicon-based coating solution 24 was heated to 400 ° C.
By heat from 1a) is heated from its lower surface d 1 side to 400 ° C. nearby. Then, the temperature gradient in the depth direction of the silicon-based coating solution 24 from the surface d 0 side toward the lower surface d 1 side so that a high temperature. Thereafter, the temperature of the nitrogen gas (19) supplied from the gas supply pipe (16) into the chamber (14) is increased by the second temperature control means (18) to the second temperature T 2 = 20.
° C to the first temperature T 1 ≧ 320 ° C, where the mounting surface (1
The temperature is raised to 400 ° C., which is the heating temperature of 1a). The heating rate is set to, for example, 20 ° C./min in accordance with the rate at which the dehydration condensation reaction is completed from the lower surface d 1 side of the silicon-based coating solution 24. Thus, in the process of increasing the temperature of the nitrogen gas (19), the surface d 0 of the silicon-based coating solution 24 is increased in accordance with the temperature of the nitrogen gas (19). On the other hand, the lower surface d 1 of the silicon-based coating solution 24 is 40
40 ° C. by the heat from the mounting surface (11a) heated to 0 ° C.
Heat to 0 ° C. The depth range d 1 -d 2 from the lower surface d 1 to the depth d 2 of the silicon-based coating solution 24 is the first.
To reach the temperature T 1 , and the depth range d 1 -d 2
Completes the dehydration-condensation reaction of the silicon-based coating solution 24. This depth range d 1 -d 2 increases as the supply temperature of the nitrogen gas (19) increases. On the other hand, in the depth range d 0 -d 1 from the surface d 0 to the depth d 2 of the silicon-based coating solution 24, dehydration condensation occurs because the internal temperature has not reached the first temperature T 1. The reaction does not proceed completely. This depth range d 0 -d 1 corresponds to the nitrogen gas (1
It is reduced as the supply temperature increases in 9). After the heat treatment further proceeds and the temperature of the nitrogen gas (19) reaches 400 ° C., the temperature is raised to 400 ° C. until the dehydration condensation reaction on the surface d 0 of the silicon-based coating solution 24 is completed. Heated nitrogen gas (19)
Continue to be supplied into the chamber (14). by this,
After the temperature of the nitrogen gas (19) reaches 400 ° C., the temperature gradient in the depth direction of the recon-based coating solution 24 is reduced to 0, and the silicon-based coating solution is dehydrated on the surface d 0. Allow the condensation reaction to proceed completely. As described above, the silicon-based coating solution (24)
The silicon-based coating 25 is formed on the surface of the sample 20 by advancing the dehydration condensation reaction. The silicon-based coating film 25 formed here is solidified by sequentially completing the dehydration-condensation reaction of the silicon-based coating solution (24) applied on the surface of the sample 20 from the lower surface side. Finally, since the surface of the silicon-based coating solution 24 is exposed to the nitrogen gas (19) heated to 400 ° C., the dehydration-condensation reaction on the surface of the silicon-based coating solution 24 sufficiently proceeds, and the silicon-based coating solution 24 The solution 24 can be sufficiently solidified. Further, the surface atmosphere of the silicon-based coating solution 24 is
By exposing to a gas that does not contain oxygen, such as nitrogen gas,
It is possible to prevent the surface side of the silicon-based coating solution 24 from undergoing a dehydration condensation reaction with oxygen. For this reason, the silicon-based coating 2 due to the moisture remaining in the silicon-based coating 25
Corrosion of the wiring 22 made of aluminum in the lower five layers can be prevented. As described above, according to the method for forming a silicon-based film of the present invention, the lower surface of a sample coated with a solution for forming a silicon-based film is subjected to a dehydration condensation reaction of the solution. Is heated to a first temperature at which the solution completely advances, and the temperature of the atmosphere in contact with the surface of the solution is gradually increased from the second temperature to the first temperature, whereby the dehydration condensation is gradually performed from the lower surface side inside the solution. The reaction can be completed to solidify the solution. For this reason, it is possible to prevent moisture from remaining inside by solidifying the solution from the surface side, and it is possible to form a silicon-based film in which the dehydration condensation reaction is completely completed. Further, in the heat treatment apparatus, the temperature of the gas in the gas supply pipe is lower than that of the mounting surface in the sample table in which the mounting surface is heated to a predetermined temperature and the gas supply pipe that supplies the gas on the mounting surface. By providing the second heating means and the second temperature control means for raising the temperature from the temperature to the same temperature as the mounting surface, the inside of the sample mounted on the sample stage is supplied from the gas supply pipe. As the temperature of the gas rises, heating can be performed so that the temperature of the mounting surface is sequentially reached from the lower surface side. Therefore, the dehydration condensation reaction of the solution for forming the silicon-based coating applied to the surface of the sample,
As the heat treatment proceeds, it can be gradually completed and solidified from the lower side. Therefore, it is possible to perform the above-described method for forming a silicon-based coating.

【図面の簡単な説明】 【図1】加熱処理装置の構成図である。 【図2】シリコン系被膜の形成方法を説明する図であ
る。 【図3】供給ガス温度の経時変化を示すグラフである。 【図4】試料の深さ方向の温度勾配の変化を示すグラフ
である。 【符号の説明】 1 加熱処理装置 11 試料台 12 第1の加熱手段 13 第1の温度制御手段 16 ガス供給管 17 第2の加熱手段 18 第2の温度制御手段 19 ガス 20 試料 24 シリコン系被膜溶液(溶液) 25 シリコン系被膜 T1 第1の温度 T2 第2の温度
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram of a heat treatment apparatus. FIG. 2 is a diagram illustrating a method for forming a silicon-based coating. FIG. 3 is a graph showing a change over time in a supply gas temperature. FIG. 4 is a graph showing a change in a temperature gradient in a depth direction of a sample. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat treatment apparatus 11 Sample table 12 First heating means 13 First temperature control means 16 Gas supply pipe 17 Second heating means 18 Second temperature control means 19 Gas 20 Sample 24 Silicon-based coating Solution (Solution) 25 Silicon-based film T 1 First temperature T 2 Second temperature

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/31 H01L 21/312 H01L 21/314 H01L 21/316 H01L 21/318 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/31 H01L 21/312 H01L 21/314 H01L 21/316 H01L 21/318

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 試料の表面上にシリコン系被膜を形成す
るための溶液を塗布した後、当該溶液の表面を酸素を含
まない雰囲気にさらしながら加熱処理することによって
当該溶液を固化させるシリコン系被膜の形成方法におい
て、 前記加熱処理の際には、前記試料をその裏面側から前記
溶液の脱水縮合反応が完全に進む第1の温度に加熱した
状態で、前記酸素を含まない雰囲気を当該第1の温度よ
りも低い第2の温度から当該第1の温度にまで昇温させ
ることを特徴とするシリコン系被膜の形成方法。
(57) [Claim 1] After applying a solution for forming a silicon-based film on the surface of a sample, performing heat treatment while exposing the surface of the solution to an atmosphere containing no oxygen. In the method for forming a silicon-based film that solidifies the solution, the heat treatment is performed by heating the sample from the back side to a first temperature at which the dehydration-condensation reaction of the solution completely proceeds. A method for forming a silicon-based film, wherein an atmosphere containing no oxygen is heated from a second temperature lower than the first temperature to the first temperature.
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