成膜方法
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近の半導体デバイスの技術分野においては、６４メガビットＤＲＡＭの開発研究が進み、０．３ミクロン以下の線幅の露光技術が必要になってきている。従って、露光技術で一般的に用いられているステップアンドスキャン露光装置（ステッパ）では、解像度向上の点から用いる光源をｇ線よりｉ線へと短波長化が進められている。また、スタックドキャパシタの採用や配線の多層化により、パターンの露光の際に設けられるレジスト面の凹凸が１ミクロンを超える場合も生じている。例えば、半導体デバイスの集積化（３次元構造化）に伴い、半導体ウエハの表面に設けられた導電層により構成されるアスペクト比（縦の長さ／横の長さ）の高いトレンチ構造の表面に対して絶縁膜（層間絶縁膜）を適正に埋め込むことが必要とされるが、埋め込んだ後の絶縁膜の表面の全体においては大きな段差が生じてしまう。この段差は、解像度が０．３ミクロン程度のデバイスでは、１ミクロンにも達することがある。
【０００３】例えば、この絶縁膜は、テトラエチルオルソシリケート（Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ；ＴＥＯＳ（テオス））とオゾン（Ｏ3 ）の混合ガス（ＴＥＯＳ／Ｏ3 ）を原料ガスとして用いたＣＶＤ法により形成することができ、このＴＥＯＳ／Ｏ3 を用いた反応によれば、シリコン膜の流動性が高いために、導電層により形成される段差被覆部をコンフォーマル（段差被覆部の堆積量が均一）に埋め込むことが可能である。しかし、段差被覆部をコンフォーマルに埋め込むことはできても、絶縁膜の表面全体は必ずしも平坦にはならない。従って、この絶縁膜の表面に露光のためのレジストを設けたときには、レジストの表面の全体においても大きな凹凸が生じてしまう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このようにレジストの表面に１ミクロンもの大きな凹凸が存在する場合には、露光装置における短波長化に伴うステッパレンズのＮＡ（開口率）の増大化から、焦点深度が浅くなるため、いわゆるボケが生じてレジストの表面全体を適正に露光することが困難である。
【０００５】そこで、本発明の目的は、凹凸のある表面に平坦な膜を形成することができる成膜方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するため、本発明の成膜方法は、それぞれ以下の特徴を有する。
（１）凹凸のある表面に平坦な膜を形成する成膜方法において、凹凸のある表面に膜を設けた後、この膜の表面に超微粒子を接触させて膜表面と超微粒子との相互作用により当該膜を原子オーダで平坦化することを特徴とする。
（２）膜の表面に超微粒子を接触させる際に、その接触面近傍に導電性ガスを介在させることを特徴とする。
（３）凹凸のある表面に平坦な膜を形成する成膜方法において、高流動性の親水性媒体に成膜材料を含有してなる塗布液を用いて凹凸のある表面に膜を設けた後、この膜の表面に超微粒子を接触させて膜表面と超微粒子との相互作用により当該膜を原子オーダで平坦化することを特徴とする。
【０００７】
【作用】凹凸のある表面に膜を設けた後、この膜の表面に超微粒子を接触させて膜表面と超微粒子との相互作用により当該膜を原子オーダで平坦化する成膜方法によれば、きわめて平坦な膜が形成される。また、膜の表面に超微粒子を接触させる際に、その接触面近傍に導電性ガスを介在させることにより、摩擦帯電による悪影響を十分に除去することができ、確実に平坦な膜を形成することができる。
【０００８】さらに、高流動性の親水性媒体に成膜材料を含有してなる塗布液を用いて凹凸のある表面に膜を設けた後、この膜の表面に超微粒子を接触させて膜表面と超微粒子との相互作用により当該膜を原子オーダで平坦化する成膜方法によれば、高い効率で平坦な膜を形成することができる。従って、例えば、アスペクト比の高いトレンチ構造の半導体ウエハ表面に形成された凹凸のある絶縁膜の表面に、段差のない平坦なレジスト面を形成することができ、焦点深度が浅くなるＮＡ（開口率）の大きなステッパレンズを用いた場合にも、レジストの表面全体をいわゆるボケを生じさせずに適正に露光することが可能となる。
【０００９】
【実施例】〔実施例１〕
本実施例では、請求項１に対応する実施例を説明する。本実施例の成膜方法は、凹凸のある表面に平坦な膜を形成する成膜方法において、凹凸のある表面に膜を設けた後、この膜の表面に超微粒子を接触させて膜表面と超微粒子との相互作用により当該膜を原子オーダで平坦化することを特徴とする。この平坦化手段は、いわゆるＥＥＭ（Ｅｌａｓｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）法と呼ばれている。このＥＥＭ法は、２種類の固体を接触させた場合、形成された界面において結合力が生じ、これらを分離するときに一方の表面原子がもう一方の固体表面原子を除去する場合があり、この現象を平坦化加工に応用した技術である。すなわち、例えばサブミクロン以下の超微粒子を膜表面に供給し、それを運動、分離させることによって、膜表面と超微粒子との相互作用により当該膜を原子オーダで平坦化することができる。
【００１０】膜表面と超微粒子との界面における電子状態が、膜表面原子と第２層原子間の結合力を低下させるように働いた場合に効率的な平坦化が達成される。このＥＥＭ法によれば、原子単位で平坦化できると同時に、原子の除去に際してその原子の結合力の低下を伴うものであり、超微粒子が膜表面上で相対運動する際に膜表面原子の自発的な振る舞いとして平坦化が進行するものであり、幾何学的にみても、物性的にみてもきわめて理想的な平坦化精度を得ることが可能である。
【００１１】超微粒子としては、例えば酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2 ）等からなり、粒径が０．１μｍ以下の超微粒子を用いることができる。
【００１２】膜の表面に超微粒子を接触させる際に、その接触面近傍に導電性ガスを介在させることが好ましい。この導電性ガスにより静電気の発生が防止され、静電気が生じたときの絶縁破壊を十分に防止することができる。導電性ガスとしては、例えば炭酸ガス（ＣＯ2 ）、一酸化炭素ガス（ＣＯ）等を用いることができるが、これに限定されるものではない。
【００１３】図１は、本実施例で使用することができる成膜装置の概略を示し、この成膜装置は、アスペクト比の高いトレンチ構造の表面に絶縁膜が設けられた凹凸のある半導体ウエハの当該絶縁膜の表面を平坦化するためのものである。１は処理室であり、この処理室１に、超微粒子供給手段７と、炭酸ガス等の導電性ガスの導入口８と、排液口３と、基板ホルダー４とが設けられている。基板ホルダー４には、凹凸のある絶縁膜が設けられた半導体ウエハ５が固定されている。超微粒子供給手段７は、例えば多数の噴出口７２を有するポリウレタン板７１の内部に例えば酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2 ）等の超微粒子が充填されて構成され、この超微粒子が噴出されるようになっている。超微粒子は、例えば懸濁液中に分散された状態であってもよい。この超微粒子としては、膜表面の表面結合（解離に必要な活性化）エネルギーを低下させ、超微粒子表面との相互作用によって、解離を促進できるようなものを選択する。
【００１４】炭酸ガス（ＣＯ2 ）等の導電性ガスは、超微粒子を膜表面に接触させる際の静電気の発生を抑制するために導入するものである。
【００１５】基板ホルダー４により半導体ウエハ５を回転させた状態で、超微粒子供給手段７の噴出口７２から超微粒子またはその懸濁液を噴出させながら、当該超微粒子供給手段７のポリウレタン板７１を半導体ウエハ５の絶縁膜表面に接近させ、当該絶縁膜表面に超微粒子を接触させる。このときの半導体ウエハ５の回転速度、接近距離、超微粒子の種類とその量は、被研磨表面の膜の種類によって適宜選択される。超微粒子を絶縁膜表面に接触させる際には、半導体ウエハ５を冷却または加熱してもよい。
【００１６】本実施例の成膜方法によれば、アスペクト比の高いトレンチ構造の半導体ウエハ表面に設けられた凹凸のある絶縁膜の表面をきわめて平坦なものとすることができる。従って、この絶縁膜の表面に通常の方法によりレジスト膜を形成することにより、平坦なレジスト膜を形成することができ、焦点深度が浅くなるＮＡ（開口率）の大きなステッパレンズを用いた場合にも、レジスト膜の表面全体をいわゆるボケを生じさせずに適正に露光することが可能となる。なお、本実施例に基づいて、アスペクト比が３のトレンチ構造の半導体ウエハ表面に設けられた最大１μｍの凹凸のある絶縁膜の表面に、超微粒子を接触させて絶縁膜表面と超微粒子との相互作用により当該絶縁膜を原子オーダで平坦化した後、その表面粗さを測定したところ、３０Å以内であった。
【００１７】〔実施例２〕図２に示すように、超微粒子供給手段７として、多数の噴出口を有するポリウレタンロール７３の内部に例えば酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2 ）等の超微粒子が充填されて構成されたものを用いて、このポリウレタンロール７３を半導体ウエハ５の膜表面に対して相対運動させながら超微粒子を噴出させるようにした成膜装置を用いて、実施例１と同様にして成膜方法を実施してもよい。本実施例によれば、実施例１と同様に平坦な膜を形成することができる。
【００１８】〔実施例３〕本実施例では、請求項３に対応する実施例を説明する。本実施例の成膜方法は、凹凸のある表面に平坦な膜を形成する成膜方法において、高流動性の親水性媒体に成膜材料を含有してなる塗布液を用いて凹凸のある表面に膜を設けた後、この膜の表面に超微粒子を接触させて膜表面と超微粒子との相互作用により当該膜を原子オーダで平坦化することを特徴とする。
【００１９】高流動性の親水性媒体としては、水、アルコールから選択されるものが好ましく、特に、超純水を好ましく用いることができる。超純水とは、抵抗率が１８ＭΩ・ｃｍ以上の水をいい、不純物がほとんど含まれていないものである。従って、半導体デバイスにおける成膜には好適な材料である。また、アルコールとしては、例えばメチルアルコール、エチルアルコール等を用いることができる。
【００２０】成膜材料としては、レジストからなるものが好ましく用いられる。この成膜材料は、形成する膜の種類によって適宜選択される。レジストとしては、例えば「ＣＥＬ」（コントラスト エンハンスト マテリアル（Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ））等を用いることができる。塗布液において、高流動性の親水性媒体と、成膜材料の混合比は、形成する膜の種類に応じて適宜選択される。
【００２１】図３は、本実施例で使用することができる成膜装置の概略を示す。１は処理室であり、この処理室１に、高流動性の親水性媒体に成膜材料を含有してなる塗布液の導入口２と、排液口３と、基板ホルダー４とが設けられている。すなわち、図３に示す成膜装置は、処理室１、導入口２、排液口３および基本ホルダー４が設けられている成膜装置と、図２に示した成膜装置とをゲートバルブ９を介して連結して、連続処理を可能にしたものである。
【００２２】基板ホルダー４には、例えば静電チャック等により半導体ウエハ５が固定されている。この基板ホルダー４は、冷却または加熱できるようになっており、さらに回転できるようになっている。
【００２３】塗布液の導入口２は、高流動性の親水性媒体と成膜材料があらかじめ混合されて調製された塗布液を基板ホルダー４上の半導体ウエハ５に向かって噴射させるものである。この導入口２は、半導体ウエハ５の対面に設けられている。塗布液を構成する高流動性の親水性媒体としては、例えば超純水が用いられ、成膜材料としては例えばレジストが用いられる。超純水とレジストの混合比は適宜選択される。
【００２４】この成膜装置を用いて例えば次のようにして本実施例の成膜方法を実施することができる。処理室１内において、半導体ウエハ５が固定された基板ホルダー４を適宜の速度で回転させながら、導入口２から塗布液を噴出させる。また、塗布液を噴出させながら、塗布液の種類に応じて半導体ウエハ５を冷却または加熱してもよい。冷却または加熱により塗膜が固化して成膜される。このような成膜方法によれば、超純水の高流動性によって、半導体ウエハ表面の絶縁膜における段差被覆部が十分に埋め込まれ、かつ絶縁膜の全体においてもきわめて平坦なレジスト膜が形成される。このレジスト膜の厚さは、例えば０．５〜１μｍ程度と通常より厚めが好ましい。
【００２５】なお、半導体ウエハ表面の絶縁膜は、例えばテトラエチルオルソシリケート（Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ；ＴＥＯＳ（テオス））とオゾン（Ｏ3 ）の混合ガス（ＴＥＯＳ／Ｏ3 ）を原料ガスとして用いたＣＶＤ法により形成することができる。このＴＥＯＳ／Ｏ3 を用いたＣＶＤ法によれば、シリコン膜の流動性が高いために、段差被覆部をコンフォーマルに埋め込むことができる。
【００２６】本実施例の成膜方法によれば、さらに平坦化された膜を効率的に形成することができる。なお、本実施例に基づいて、アスペクト比が３のトレンチ構造の半導体ウエハ表面に形成された最大１μｍの凹凸のある絶縁膜の表面に、厚さ５０μｍのレジスト膜を形成し、このレジスト膜の表面に超微粒子を接触させてレジスト膜表面と超微粒子との相互作用により当該レジスト膜を原子オーダで平坦化した後、その表面粗さを測定したところ、±５Å以内であった。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以下の効果が得られる。（１）凹凸のある表面に膜を設けた後、この膜の表面に超微粒子を接触させて膜表面と超微粒子との相互作用により当該膜を原子オーダで平坦化することにより、きわめて平坦な膜を形成することができる。（２）膜の表面に超微粒子を接触させる際に、その接触面近傍に導電性ガスを介在させることにより、摩擦帯電による悪影響を十分に除去することができ、確実に平坦な膜を形成することができる。（３）高流動性の親水性媒体に成膜材料を含有してなる塗布液を用いて凹凸のある表面に膜を設けた後、この膜の表面に超微粒子を接触させて膜表面と超微粒子との相互作用により当該膜を原子オーダで平坦化することにより、きわめて平坦な膜を効率的に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１で使用した成膜装置の概略図である。
【図２】実施例２で使用した成膜装置の概略図である。
【図３】実施例３で使用した成膜装置の概略図である。
【符号の説明】
１ 処理室 ２ 塗布液の導入口
３ 排液口 ４ 基板ホルダー
５ 半導体ウエハ ６ 多孔ノズル
７ 超微粒子供給手段 ７１ ポリウレタン板
７２ 噴出口 ７３ ポリウレタンロール
８ 導電性ガスの導入口 ９ ゲートバルブ
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近の半導体デバイスの技術分野においては、６４メガビットＤＲＡＭの開発研究が進み、０．３ミクロン以下の線幅の露光技術が必要になってきている。従って、露光技術で一般的に用いられているステップアンドスキャン露光装置（ステッパ）では、解像度向上の点から用いる光源をｇ線よりｉ線へと短波長化が進められている。また、スタックドキャパシタの採用や配線の多層化により、パターンの露光の際に設けられるレジスト面の凹凸が１ミクロンを超える場合も生じている。例えば、半導体デバイスの集積化（３次元構造化）に伴い、半導体ウエハの表面に設けられた導電層により構成されるアスペクト比（縦の長さ／横の長さ）の高いトレンチ構造の表面に対して絶縁膜（層間絶縁膜）を適正に埋め込むことが必要とされるが、埋め込んだ後の絶縁膜の表面の全体においては大きな段差が生じてしまう。この段差は、解像度が０．３ミクロン程度のデバイスでは、１ミクロンにも達することがある。
【０００３】例えば、この絶縁膜は、テトラエチルオルソシリケート（Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ；ＴＥＯＳ（テオス））とオゾン（Ｏ3 ）の混合ガス（ＴＥＯＳ／Ｏ3 ）を原料ガスとして用いたＣＶＤ法により形成することができ、このＴＥＯＳ／Ｏ3 を用いた反応によれば、シリコン膜の流動性が高いために、導電層により形成される段差被覆部をコンフォーマル（段差被覆部の堆積量が均一）に埋め込むことが可能である。しかし、段差被覆部をコンフォーマルに埋め込むことはできても、絶縁膜の表面全体は必ずしも平坦にはならない。従って、この絶縁膜の表面に露光のためのレジストを設けたときには、レジストの表面の全体においても大きな凹凸が生じてしまう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このようにレジストの表面に１ミクロンもの大きな凹凸が存在する場合には、露光装置における短波長化に伴うステッパレンズのＮＡ（開口率）の増大化から、焦点深度が浅くなるため、いわゆるボケが生じてレジストの表面全体を適正に露光することが困難である。
【０００５】そこで、本発明の目的は、凹凸のある表面に平坦な膜を形成することができる成膜方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するため、本発明の成膜方法は、それぞれ以下の特徴を有する。
（１）凹凸のある表面に平坦な膜を形成する成膜方法において、凹凸のある表面に膜を設けた後、この膜の表面に超微粒子を接触させて膜表面と超微粒子との相互作用により当該膜を原子オーダで平坦化することを特徴とする。
（２）膜の表面に超微粒子を接触させる際に、その接触面近傍に導電性ガスを介在させることを特徴とする。
（３）凹凸のある表面に平坦な膜を形成する成膜方法において、高流動性の親水性媒体に成膜材料を含有してなる塗布液を用いて凹凸のある表面に膜を設けた後、この膜の表面に超微粒子を接触させて膜表面と超微粒子との相互作用により当該膜を原子オーダで平坦化することを特徴とする。
【０００７】
【作用】凹凸のある表面に膜を設けた後、この膜の表面に超微粒子を接触させて膜表面と超微粒子との相互作用により当該膜を原子オーダで平坦化する成膜方法によれば、きわめて平坦な膜が形成される。また、膜の表面に超微粒子を接触させる際に、その接触面近傍に導電性ガスを介在させることにより、摩擦帯電による悪影響を十分に除去することができ、確実に平坦な膜を形成することができる。
【０００８】さらに、高流動性の親水性媒体に成膜材料を含有してなる塗布液を用いて凹凸のある表面に膜を設けた後、この膜の表面に超微粒子を接触させて膜表面と超微粒子との相互作用により当該膜を原子オーダで平坦化する成膜方法によれば、高い効率で平坦な膜を形成することができる。従って、例えば、アスペクト比の高いトレンチ構造の半導体ウエハ表面に形成された凹凸のある絶縁膜の表面に、段差のない平坦なレジスト面を形成することができ、焦点深度が浅くなるＮＡ（開口率）の大きなステッパレンズを用いた場合にも、レジストの表面全体をいわゆるボケを生じさせずに適正に露光することが可能となる。
【０００９】
【実施例】〔実施例１〕
本実施例では、請求項１に対応する実施例を説明する。本実施例の成膜方法は、凹凸のある表面に平坦な膜を形成する成膜方法において、凹凸のある表面に膜を設けた後、この膜の表面に超微粒子を接触させて膜表面と超微粒子との相互作用により当該膜を原子オーダで平坦化することを特徴とする。この平坦化手段は、いわゆるＥＥＭ（Ｅｌａｓｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）法と呼ばれている。このＥＥＭ法は、２種類の固体を接触させた場合、形成された界面において結合力が生じ、これらを分離するときに一方の表面原子がもう一方の固体表面原子を除去する場合があり、この現象を平坦化加工に応用した技術である。すなわち、例えばサブミクロン以下の超微粒子を膜表面に供給し、それを運動、分離させることによって、膜表面と超微粒子との相互作用により当該膜を原子オーダで平坦化することができる。
【００１０】膜表面と超微粒子との界面における電子状態が、膜表面原子と第２層原子間の結合力を低下させるように働いた場合に効率的な平坦化が達成される。このＥＥＭ法によれば、原子単位で平坦化できると同時に、原子の除去に際してその原子の結合力の低下を伴うものであり、超微粒子が膜表面上で相対運動する際に膜表面原子の自発的な振る舞いとして平坦化が進行するものであり、幾何学的にみても、物性的にみてもきわめて理想的な平坦化精度を得ることが可能である。
【００１１】超微粒子としては、例えば酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2 ）等からなり、粒径が０．１μｍ以下の超微粒子を用いることができる。
【００１２】膜の表面に超微粒子を接触させる際に、その接触面近傍に導電性ガスを介在させることが好ましい。この導電性ガスにより静電気の発生が防止され、静電気が生じたときの絶縁破壊を十分に防止することができる。導電性ガスとしては、例えば炭酸ガス（ＣＯ2 ）、一酸化炭素ガス（ＣＯ）等を用いることができるが、これに限定されるものではない。
【００１３】図１は、本実施例で使用することができる成膜装置の概略を示し、この成膜装置は、アスペクト比の高いトレンチ構造の表面に絶縁膜が設けられた凹凸のある半導体ウエハの当該絶縁膜の表面を平坦化するためのものである。１は処理室であり、この処理室１に、超微粒子供給手段７と、炭酸ガス等の導電性ガスの導入口８と、排液口３と、基板ホルダー４とが設けられている。基板ホルダー４には、凹凸のある絶縁膜が設けられた半導体ウエハ５が固定されている。超微粒子供給手段７は、例えば多数の噴出口７２を有するポリウレタン板７１の内部に例えば酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2 ）等の超微粒子が充填されて構成され、この超微粒子が噴出されるようになっている。超微粒子は、例えば懸濁液中に分散された状態であってもよい。この超微粒子としては、膜表面の表面結合（解離に必要な活性化）エネルギーを低下させ、超微粒子表面との相互作用によって、解離を促進できるようなものを選択する。
【００１４】炭酸ガス（ＣＯ2 ）等の導電性ガスは、超微粒子を膜表面に接触させる際の静電気の発生を抑制するために導入するものである。
【００１５】基板ホルダー４により半導体ウエハ５を回転させた状態で、超微粒子供給手段７の噴出口７２から超微粒子またはその懸濁液を噴出させながら、当該超微粒子供給手段７のポリウレタン板７１を半導体ウエハ５の絶縁膜表面に接近させ、当該絶縁膜表面に超微粒子を接触させる。このときの半導体ウエハ５の回転速度、接近距離、超微粒子の種類とその量は、被研磨表面の膜の種類によって適宜選択される。超微粒子を絶縁膜表面に接触させる際には、半導体ウエハ５を冷却または加熱してもよい。
【００１６】本実施例の成膜方法によれば、アスペクト比の高いトレンチ構造の半導体ウエハ表面に設けられた凹凸のある絶縁膜の表面をきわめて平坦なものとすることができる。従って、この絶縁膜の表面に通常の方法によりレジスト膜を形成することにより、平坦なレジスト膜を形成することができ、焦点深度が浅くなるＮＡ（開口率）の大きなステッパレンズを用いた場合にも、レジスト膜の表面全体をいわゆるボケを生じさせずに適正に露光することが可能となる。なお、本実施例に基づいて、アスペクト比が３のトレンチ構造の半導体ウエハ表面に設けられた最大１μｍの凹凸のある絶縁膜の表面に、超微粒子を接触させて絶縁膜表面と超微粒子との相互作用により当該絶縁膜を原子オーダで平坦化した後、その表面粗さを測定したところ、３０Å以内であった。
【００１７】〔実施例２〕図２に示すように、超微粒子供給手段７として、多数の噴出口を有するポリウレタンロール７３の内部に例えば酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2 ）等の超微粒子が充填されて構成されたものを用いて、このポリウレタンロール７３を半導体ウエハ５の膜表面に対して相対運動させながら超微粒子を噴出させるようにした成膜装置を用いて、実施例１と同様にして成膜方法を実施してもよい。本実施例によれば、実施例１と同様に平坦な膜を形成することができる。
【００１８】〔実施例３〕本実施例では、請求項３に対応する実施例を説明する。本実施例の成膜方法は、凹凸のある表面に平坦な膜を形成する成膜方法において、高流動性の親水性媒体に成膜材料を含有してなる塗布液を用いて凹凸のある表面に膜を設けた後、この膜の表面に超微粒子を接触させて膜表面と超微粒子との相互作用により当該膜を原子オーダで平坦化することを特徴とする。
【００１９】高流動性の親水性媒体としては、水、アルコールから選択されるものが好ましく、特に、超純水を好ましく用いることができる。超純水とは、抵抗率が１８ＭΩ・ｃｍ以上の水をいい、不純物がほとんど含まれていないものである。従って、半導体デバイスにおける成膜には好適な材料である。また、アルコールとしては、例えばメチルアルコール、エチルアルコール等を用いることができる。
【００２０】成膜材料としては、レジストからなるものが好ましく用いられる。この成膜材料は、形成する膜の種類によって適宜選択される。レジストとしては、例えば「ＣＥＬ」（コントラスト エンハンスト マテリアル（Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ））等を用いることができる。塗布液において、高流動性の親水性媒体と、成膜材料の混合比は、形成する膜の種類に応じて適宜選択される。
【００２１】図３は、本実施例で使用することができる成膜装置の概略を示す。１は処理室であり、この処理室１に、高流動性の親水性媒体に成膜材料を含有してなる塗布液の導入口２と、排液口３と、基板ホルダー４とが設けられている。すなわち、図３に示す成膜装置は、処理室１、導入口２、排液口３および基本ホルダー４が設けられている成膜装置と、図２に示した成膜装置とをゲートバルブ９を介して連結して、連続処理を可能にしたものである。
【００２２】基板ホルダー４には、例えば静電チャック等により半導体ウエハ５が固定されている。この基板ホルダー４は、冷却または加熱できるようになっており、さらに回転できるようになっている。
【００２３】塗布液の導入口２は、高流動性の親水性媒体と成膜材料があらかじめ混合されて調製された塗布液を基板ホルダー４上の半導体ウエハ５に向かって噴射させるものである。この導入口２は、半導体ウエハ５の対面に設けられている。塗布液を構成する高流動性の親水性媒体としては、例えば超純水が用いられ、成膜材料としては例えばレジストが用いられる。超純水とレジストの混合比は適宜選択される。
【００２４】この成膜装置を用いて例えば次のようにして本実施例の成膜方法を実施することができる。処理室１内において、半導体ウエハ５が固定された基板ホルダー４を適宜の速度で回転させながら、導入口２から塗布液を噴出させる。また、塗布液を噴出させながら、塗布液の種類に応じて半導体ウエハ５を冷却または加熱してもよい。冷却または加熱により塗膜が固化して成膜される。このような成膜方法によれば、超純水の高流動性によって、半導体ウエハ表面の絶縁膜における段差被覆部が十分に埋め込まれ、かつ絶縁膜の全体においてもきわめて平坦なレジスト膜が形成される。このレジスト膜の厚さは、例えば０．５〜１μｍ程度と通常より厚めが好ましい。
【００２５】なお、半導体ウエハ表面の絶縁膜は、例えばテトラエチルオルソシリケート（Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ；ＴＥＯＳ（テオス））とオゾン（Ｏ3 ）の混合ガス（ＴＥＯＳ／Ｏ3 ）を原料ガスとして用いたＣＶＤ法により形成することができる。このＴＥＯＳ／Ｏ3 を用いたＣＶＤ法によれば、シリコン膜の流動性が高いために、段差被覆部をコンフォーマルに埋め込むことができる。
【００２６】本実施例の成膜方法によれば、さらに平坦化された膜を効率的に形成することができる。なお、本実施例に基づいて、アスペクト比が３のトレンチ構造の半導体ウエハ表面に形成された最大１μｍの凹凸のある絶縁膜の表面に、厚さ５０μｍのレジスト膜を形成し、このレジスト膜の表面に超微粒子を接触させてレジスト膜表面と超微粒子との相互作用により当該レジスト膜を原子オーダで平坦化した後、その表面粗さを測定したところ、±５Å以内であった。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以下の効果が得られる。（１）凹凸のある表面に膜を設けた後、この膜の表面に超微粒子を接触させて膜表面と超微粒子との相互作用により当該膜を原子オーダで平坦化することにより、きわめて平坦な膜を形成することができる。（２）膜の表面に超微粒子を接触させる際に、その接触面近傍に導電性ガスを介在させることにより、摩擦帯電による悪影響を十分に除去することができ、確実に平坦な膜を形成することができる。（３）高流動性の親水性媒体に成膜材料を含有してなる塗布液を用いて凹凸のある表面に膜を設けた後、この膜の表面に超微粒子を接触させて膜表面と超微粒子との相互作用により当該膜を原子オーダで平坦化することにより、きわめて平坦な膜を効率的に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１で使用した成膜装置の概略図である。
【図２】実施例２で使用した成膜装置の概略図である。
【図３】実施例３で使用した成膜装置の概略図である。
【符号の説明】
１ 処理室 ２ 塗布液の導入口
３ 排液口 ４ 基板ホルダー
５ 半導体ウエハ ６ 多孔ノズル
７ 超微粒子供給手段 ７１ ポリウレタン板
７２ 噴出口 ７３ ポリウレタンロール
８ 導電性ガスの導入口 ９ ゲートバルブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】 凹凸のある表面に平坦な膜を形成する成膜方法において、凹凸のある表面に膜を設けた後、この膜の表面に超微粒子を接触させて膜表面と超微粒子との相互作用により当該膜を原子オーダで平坦化することを特徴とする成膜方法。
【請求項２】 請求項１に記載の成膜方法において、膜の表面に超微粒子を接触させる際に、その接触面近傍に導電性ガスを介在させることを特徴とする成膜方法。
【請求項３】 凹凸のある表面に平坦な膜を形成する成膜方法において、高流動性の親水性媒体に成膜材料を含有してなる塗布液を用いて凹凸のある表面に膜を設けた後、この膜の表面に超微粒子を接触させて膜表面と超微粒子との相互作用により当該膜を原子オーダで平坦化することを特徴とする成膜方法。
【請求項１】 凹凸のある表面に平坦な膜を形成する成膜方法において、凹凸のある表面に膜を設けた後、この膜の表面に超微粒子を接触させて膜表面と超微粒子との相互作用により当該膜を原子オーダで平坦化することを特徴とする成膜方法。
【請求項２】 請求項１に記載の成膜方法において、膜の表面に超微粒子を接触させる際に、その接触面近傍に導電性ガスを介在させることを特徴とする成膜方法。
【請求項３】 凹凸のある表面に平坦な膜を形成する成膜方法において、高流動性の親水性媒体に成膜材料を含有してなる塗布液を用いて凹凸のある表面に膜を設けた後、この膜の表面に超微粒子を接触させて膜表面と超微粒子との相互作用により当該膜を原子オーダで平坦化することを特徴とする成膜方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【特許番号】特許第３１６２１５７号（Ｐ３１６２１５７）
【登録日】平成１３年２月２３日（２００１．２．２３）
【発行日】平成１３年４月２５日（２００１．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平４−７００６１
【出願日】平成４年２月２１日（１９９２．２．２１）
【公開番号】特開平５−２３４８７５
【公開日】平成５年９月１０日（１９９３．９．１０）
【審査請求日】平成９年１０月３０日（１９９７．１０．３０）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【出願人】（５９１０７７０７０）
【参考文献】
【文献】特開 昭６４−５０４２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６１−１２１４４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６２−２１９９２３（ＪＰ，Ａ）
【登録日】平成１３年２月２３日（２００１．２．２３）
【発行日】平成１３年４月２５日（２００１．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成４年２月２１日（１９９２．２．２１）
【公開番号】特開平５−２３４８７５
【公開日】平成５年９月１０日（１９９３．９．１０）
【審査請求日】平成９年１０月３０日（１９９７．１０．３０）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【出願人】（５９１０７７０７０）
【参考文献】
【文献】特開 昭６４−５０４２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６１−１２１４４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６２−２１９９２３（ＪＰ，Ａ）
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