JP6016558B2 - Method for producing silica-based coating - Google Patents

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Description

本発明は、オルガノシラン系縮合反応物を用いる、シリカ系被膜の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a silica film using an organosilane condensation reaction product.

オルガノシランの縮合反応物を主体とするシリコン化合物の溶液(以下、半導体分野の慣用に従って有機SOGと呼ぶ)は、半導体装置用絶縁膜を形成するための材料としてよく知られており、実際多くのものが商業的に利用可能である。その代表的な用途は、半導体装置で古くから用いられているアルミニウム配線間に生じる空隙を充填するものである。有機SOGがこの用途に供されるのは、溶液を塗布後焼成することにより容易に絶縁膜を形成することができるとともに、溶液の形で使用されるため比較的狭い空隙を充填することが可能なためである。この材料は上に述べたように狭い空隙を充填するのに好適であるほか、吸水率が低い、誘電率が低いという利点も有しているため、空隙充填という補助的な役割だけにとどまらず、配線間の層間絶縁膜としても提案されている(例えば特許文献1)。このように有機SOGは製造上のいくつかの利点を有しており産業上使用されている。   A solution of a silicon compound mainly composed of an organosilane condensation product (hereinafter referred to as organic SOG in accordance with common usage in the semiconductor field) is well known as a material for forming an insulating film for a semiconductor device. Things are commercially available. A typical application is to fill a gap generated between aluminum wirings that have been used for a long time in semiconductor devices. Organic SOG is used for this purpose because an insulating film can be easily formed by baking after applying the solution, and it can be filled in a relatively narrow space because it is used in the form of a solution. This is because of this. As mentioned above, this material is suitable for filling narrow voids, and also has the advantage of low water absorption and low dielectric constant, so it does not only play an auxiliary role of void filling. Also proposed as an interlayer insulating film between wirings (for example, Patent Document 1). Thus, organic SOG has several manufacturing advantages and is used in industry.

特開2002−334873号公報JP 2002-334873 A

しかしながら、有機SOGはオルガノシランの縮合反応物を主体とするがゆえに経時により変質し、有機SOGを用いて形成される被膜の膜厚が該有機SOGの状態に左右されて変動するという問題を有し、これを抑える観点から改善の余地を有していた。
従って本発明は、有機SOGを用いて形成される被膜における、有機SOGの変質に起因する膜厚変動を低減することを目的とする。
However, since organic SOG is mainly composed of an organosilane condensation product, it deteriorates over time, and the film thickness of the film formed using organic SOG varies depending on the state of the organic SOG. However, there was room for improvement from the viewpoint of suppressing this.
Accordingly, an object of the present invention is to reduce film thickness variation caused by alteration of organic SOG in a film formed using organic SOG.

本発明者らは、上記目的を達成する方法を開発すべく鋭意検討を行った結果、以下に示すシリカ系被膜の製造方法が、上記課題を解決することを見出し、本発明を完成させた。即ち、本発明は以下の通りである。   As a result of intensive studies to develop a method for achieving the above-mentioned object, the present inventors have found that the following method for producing a silica-based coating solves the above-mentioned problems and completed the present invention. That is, the present invention is as follows.

[1] オルガノシランの縮合反応物を含む塗布液を基板上に塗布して塗布層を形成する塗布層形成工程と、
該塗布層を不活性雰囲気下で30℃以上100℃未満の温度で加熱することによって該塗布層内の縮合反応を更に進行させる予備硬化工程と、
該予備硬化工程の後、該塗布層を400℃以上800℃以下の温度で加熱することによって焼成シリカ系被膜を形成する焼成シリカ系被膜形成工程と、
を含む、シリカ系被膜の製造方法。
[2] 該オルガノシランが、テトラエトキシシランを含む、上記[1]に記載のシリカ系被膜の製造方法。
[3] 該塗布液が、シリカ粒子を含む、上記[1]又は[2]に記載のシリカ系被膜の製造方法。
[1] A coating layer forming step in which a coating solution containing an organosilane condensation reaction product is coated on a substrate to form a coating layer;
A pre-curing step in which the condensation reaction in the coating layer further proceeds by heating the coating layer at a temperature of 30 ° C. or more and less than 100 ° C. in an inert atmosphere;
After the preliminary curing step, a fired silica-based film forming step of forming a fired silica-based film by heating the coating layer at a temperature of 400 ° C. or higher and 800 ° C. or lower;
A method for producing a silica-based coating, comprising:
[2] The method for producing a silica-based film according to [1], wherein the organosilane contains tetraethoxysilane.
[3] The method for producing a silica-based coating according to the above [1] or [2], wherein the coating solution contains silica particles.

本発明によれば、有機SOGの経時変化による被膜の膜厚変動を抑制できるため、均一な膜厚のシリカ系被膜を形成できる。   According to the present invention, since the film thickness variation of the film due to the change of organic SOG with time can be suppressed, a silica-based film with a uniform film thickness can be formed.

以下、本発明を実施するための形態(以下、「実施の形態」と略記する。)について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。   Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter abbreviated as “embodiments”) will be described in detail. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, It can implement by changing variously within the range of the summary.

本実施の形態は、オルガノシランの縮合反応物を含む塗布液を基板上に塗布して塗布層を形成する塗布層形成工程と、該塗布層を不活性雰囲気下で30℃以上100℃未満の温度で加熱することによって該塗布層内の縮合反応を更に進行させる予備硬化工程と、該予備硬化工程の後、該塗布層を400℃以上800℃以下の温度で加熱することによって焼成シリカ系被膜を形成する焼成シリカ系被膜形成工程と、を含む、シリカ系被膜の製造方法を提供する。   In the present embodiment, a coating layer forming step of forming a coating layer by coating a coating solution containing a condensation reaction product of organosilane on a substrate, and the coating layer at 30 ° C. or more and less than 100 ° C. in an inert atmosphere A pre-curing step in which the condensation reaction in the coating layer further proceeds by heating at a temperature; and after the pre-curing step, the coating layer is heated at a temperature of 400 ° C. to 800 ° C. A method for producing a silica-based coating, comprising:

従来、このオルガノシランの縮合反応物の経時による品質の変化によって、使用目的である半導体装置に関する被膜の製造上で発生する課題の一つに、同一条件で被膜を製造したときに発生する膜厚の変化が挙げられる。特に半導体装置の量産時においては、塗布装置に有機SOGをセッティングした後は、変質が進行しやすい室温環境に塗布液が設置され続けるために、連続に同一条件で被膜を製造したとしても被膜の膜厚が短期間に大きく変化してしまい、結果として製造上の規格外となる可能性が発生する。本実施の形態では、オルガノシランの縮合反応物を含む塗布液を特定条件で加熱することにより前記課題が解決する。   Conventionally, due to the change in quality of this organosilane condensation product over time, one of the issues that arises in the production of coatings on semiconductor devices that are intended for use is the film thickness that occurs when coatings are manufactured under the same conditions. Change. Especially in the mass production of semiconductor devices, after setting the organic SOG in the coating device, the coating solution continues to be installed in a room temperature environment where transformation is likely to proceed. The film thickness changes greatly in a short period of time, and as a result, there is a possibility that it is out of production standards. In this Embodiment, the said subject is solved by heating the coating liquid containing the condensation reaction material of organosilane on specific conditions.

塗布液は、典型的には、オルガノシランの縮合反応物を適当な溶媒に溶解して得られる。   The coating solution is typically obtained by dissolving an organosilane condensation reaction product in an appropriate solvent.

オルガノシランとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等の4官能オルガノシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルトリメトキシシラン、ジメチルトリエトキシシラン等の3官能又は2官能のアルコキシシラン、及び、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン等の水素化アルコキシシランを、単独又は2種以上の混合物として用いることができる。なかでも、塗布層の均質性が良好という点で、オルガノシランが4官能オルガノシランを含むことが好ましく、その4官能オルガノシランとしてテトラエトキシシランを含むことがより好ましい。   Examples of the organosilane include tetrafunctional silanes such as tetramethoxysilane and tetraethoxysilane, trifunctional or bifunctional alkoxysilanes such as methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyltrimethoxysilane, and dimethyltriethoxysilane, and Hydrogenated alkoxysilanes such as trimethoxysilane and triethoxysilane can be used alone or as a mixture of two or more. Especially, it is preferable that organosilane contains tetrafunctional organosilane by the point that the homogeneity of a coating layer is favorable, and it is more preferable that tetraethoxysilane is included as the tetrafunctional organosilane.

オルガノシランの縮合反応物は、例えば上記したオルガノシランを水の存在下で重縮合させる方法により製造できる。このとき、酸性雰囲気下、オルガノシランの官能基の数に対して、好ましくは0.1当量以上10当量以下、より好ましくは0.4当量以上8当量以下の範囲で水を存在させて重縮合を行う。水の存在量が上記の範囲内である場合、縮合反応物のポットライフを長くし、成膜後のクラック耐性を向上させることができるため好ましい。   The organosilane condensation reaction product can be produced, for example, by a method of polycondensing the above-described organosilane in the presence of water. At this time, polycondensation is performed in the presence of water in an acid atmosphere in the range of preferably 0.1 equivalents or more and 10 equivalents or less, more preferably 0.4 equivalents or more and 8 equivalents or less with respect to the number of functional groups of the organosilane. I do. When the amount of water is within the above range, it is preferable because the pot life of the condensation reaction product can be increased and the crack resistance after film formation can be improved.

また、縮合の際には酸触媒を加えても良い。酸触媒としては、無機酸及び有機酸が挙げられる。上記無機酸としては、例えば塩酸、硝酸、硫酸、フッ酸、リン酸、ホウ酸等が挙げられる。上記有機酸としては、例えば酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、シュウ酸、マレイン酸、メチルマロン酸、安息香酸、p−アミノ安息香酸、p−トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、トリフルオロ酢酸、ギ酸、マロン酸、スルホン酸、フタル酸、フマル酸、クエン酸、酒石酸、シトラコン酸、リンゴ酸、グルタル酸等が挙げられる。   Further, an acid catalyst may be added during the condensation. Examples of the acid catalyst include inorganic acids and organic acids. Examples of the inorganic acid include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid, phosphoric acid, and boric acid. Examples of the organic acid include acetic acid, propionic acid, butanoic acid, pentanoic acid, hexanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, oxalic acid, maleic acid, methylmalonic acid, benzoic acid, and p-aminobenzoic acid. Examples include acid, p-toluenesulfonic acid, benzenesulfonic acid, trifluoroacetic acid, formic acid, malonic acid, sulfonic acid, phthalic acid, fumaric acid, citric acid, tartaric acid, citraconic acid, malic acid, glutaric acid and the like.

上記の無機酸及び有機酸は、1種又は2種以上を混合して用いることができる。また使用される酸触媒の量は、オルガノシランの縮合反応物を製造する際の反応系のpHを0.01〜7.0、好ましくは5.0〜7.0の範囲に調整する量であることが好ましい。この場合、オルガノシランの縮合反応物の重量平均分子量を良好に制御できる。   Said inorganic acid and organic acid can be used 1 type or in mixture of 2 or more types. The amount of the acid catalyst used is an amount that adjusts the pH of the reaction system in the production of the organosilane condensation product to a range of 0.01 to 7.0, preferably 5.0 to 7.0. Preferably there is. In this case, the weight average molecular weight of the organosilane condensation reaction product can be well controlled.

オルガノシランの縮合反応物は、有機溶媒中又は水と有機溶媒との混合溶媒中で製造することができる。上記有機溶媒としては、例えばアルコール類、エステル類、ケトン類、エーテル類、脂肪族炭化水素化合物類、芳香族炭化水素化合物類、アミド化合物類等が挙げられる。   The condensation product of organosilane can be produced in an organic solvent or a mixed solvent of water and an organic solvent. Examples of the organic solvent include alcohols, esters, ketones, ethers, aliphatic hydrocarbon compounds, aromatic hydrocarbon compounds, amide compounds, and the like.

上記アルコール類としては、例えば:メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール等の一価アルコール;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール等の多価アルコール;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル等の多価アルコールのモノエーテル類;等が挙げられる。   Examples of the alcohols include: monohydric alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol, and butyl alcohol; polyhydric alcohols such as ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, glycerin, trimethylolpropane, and hexanetriol; ethylene glycol monomethyl Ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene Glycol monopropyl ether, mono ethers of polyhydric alcohols such as propylene glycol monobutyl ether; and the like.

上記エステル類としては例えば酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等が挙げられる。 上記ケトン類としては例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソアミルケトン等が挙げられる。   Examples of the esters include methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate and the like. Examples of the ketones include acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isoamyl ketone.

上記エーテル類としては、上記の多価アルコールのモノエーテル類の他に、例えば:エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジプロピルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル等の多価アルコールの水酸基の全てをアルキルエーテル化した多価アルコールエーテル類;テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、アニソール等が挙げられる。   As the ethers, in addition to the monoethers of the above polyhydric alcohols, for example: ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dipropyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, Polyhydric alcohol ethers obtained by alkyl etherifying all hydroxyl groups of polyhydric alcohols such as propylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, and diethylene glycol diethyl ether; tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, anisole and the like.

上記脂肪族炭化水素化合物類としては例えばヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン等が挙げられる。   Examples of the aliphatic hydrocarbon compounds include hexane, heptane, octane, nonane and decane.

上記芳香族炭化水素化合物類としては例えばベンゼン、トルエン、キシレン等が挙げられる。   Examples of the aromatic hydrocarbon compounds include benzene, toluene, xylene and the like.

上記アミド化合物類としては例えばジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等が挙げられる。   Examples of the amide compounds include dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone and the like.

以上の溶媒の中でも、アルコール類としてメタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール等;ケトン類としてアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等;エーテル類としてエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等;及びアミド化合物類としてジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等が、水と混合しやすく、シリカ粒子を分散させやすい点で好ましい。   Among these solvents, methanol, ethanol, isopropanol, butanol, etc. as alcohols; acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc. as ketones; ethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol mono as ethers Ethyl ether and the like; and amide compounds such as dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone and the like are preferable in terms of easy mixing with water and easy dispersion of silica particles.

好ましい態様において、オルガノシランの縮合反応物は、アルコール水溶液中、pH5以上7未満の弱酸性条件での加水分解縮合により製造できる。   In a preferred embodiment, the condensation product of organosilane can be produced by hydrolytic condensation in an aqueous alcohol solution under weakly acidic conditions of pH 5 or more and less than 7.

これらの溶媒は、単独で使用してもよいし、複数種の溶媒を組み合わせて使用しても構
わない。また上記溶媒を用いずにバルク中で反応を行ってもよい。
These solvents may be used alone or in combination of a plurality of solvents. Moreover, you may react in a bulk, without using the said solvent.

オルガノシランの縮合反応物を製造する際の反応温度は特に制限は無いが、好ましくは−50℃以上200℃以下、より好ましくは0℃以上150℃以下の範囲で行う。上記の温度範囲で反応を行うことにより、オルガノシランの縮合反応物の分子量を容易に制御することができる。   The reaction temperature for producing the organosilane condensation product is not particularly limited, but it is preferably -50 ° C or higher and 200 ° C or lower, more preferably 0 ° C or higher and 150 ° C or lower. By carrying out the reaction in the above temperature range, the molecular weight of the organosilane condensation reaction product can be easily controlled.

塗布液において、オルガノシランの縮合反応物の縮合換算量と後述のシリカ粒子との総質量100質量%に対する、オルガノシランの縮合反応物の縮合換算量の比率は、40質量%以上99質量%以下であることが好ましい。本明細書において、オルガノシランの縮合反応物の縮合換算量とは、オルガノシランの縮合反応物中に残存する官能基を、1/2個の酸素原子に置き換えて得られる量を意味する。該縮合換算量が40質量%以上であることは、成膜性が良好である点で好ましい。該縮合換算量はより好ましくは50質量%以上、更に好ましくは55質量%以上である。一方、該縮合換算量が99質量%以下であることは、低収縮率及び良好なクラック耐性が得られる点で好ましい。該縮合換算量はより好ましくは90質量%以下、更に好ましくは85質量%以下である。   In the coating solution, the ratio of the condensation conversion amount of the organosilane condensation reaction product to the total conversion amount of 100 mass% of the condensation reaction amount of the organosilane condensation reaction product and silica particles described later is 40% by mass or more and 99% by mass or less. It is preferable that In the present specification, the condensation conversion amount of the organosilane condensation reaction product means an amount obtained by replacing the functional group remaining in the organosilane condensation reaction product with 1/2 oxygen atom. The condensation conversion amount is preferably 40% by mass or more from the viewpoint of good film formability. The condensation conversion amount is more preferably 50% by mass or more, and still more preferably 55% by mass or more. On the other hand, it is preferable that the amount in terms of condensation is 99% by mass or less because a low shrinkage rate and good crack resistance can be obtained. The condensation conversion amount is more preferably 90% by mass or less, and still more preferably 85% by mass or less.

また、塗布液は、シリカ系被膜のクラック耐性が良好となる観点から、シリカ粒子を含有することが好ましい。シリカ粒子としては、例えば、ヒュームドシリカ、コロイダルシリカ等が挙げられる。シリカ粒子としては、商業的に入手可能な例えばLEVASILシリーズ(H.C.Starck(株)製)、メタノールシリカゾルIPA−ST 、同MEK−ST、同NBA−ST、同XBA−ST、同DMAC−ST、同ST−UP、同ST−OUP、同ST−20、同ST−40、同ST−C、同ST−N、同ST−O、同ST−50、同ST−OL(以上、日産化学工業(株)製) 、クオートロンP L シリーズ(扶桑化学(株)製)等;粉体状のシリカ粒子として、例えばアエロジル130、同300、同380、同TT600 、同OX50(以上、日本アエロジル(株)製)、シルデックスH31、同H32、同H51 、同H52 、同H121 、同H122(以上、旭硝子(株)製)、E220A、E220(以上、日本シリカ工業(株))、SYLYSIA470( 富士シリシア(株)製)、SGフレーク(日本板硝子(株)製)等を、挙げることができる。シリカ粒子は、オルガノシランの縮合反応物と混合され、若しくは縮合され、又はこれらの組合せであることができる。   Moreover, it is preferable that a coating liquid contains a silica particle from a viewpoint from which the crack tolerance of a silica type coating becomes favorable. Examples of the silica particles include fumed silica and colloidal silica. Examples of silica particles that are commercially available include LEVASIL series (manufactured by HC Starck Co., Ltd.), methanol silica sol IPA-ST, same MEK-ST, same NBA-ST, same XBA-ST, same DMAC- ST, ST-UP, ST-OUP, ST-20, ST-40, ST-C, ST-N, ST-O, ST-50, ST-OL (and above, Nissan) Chemical Industry Co., Ltd.), Quateron P L Series (manufactured by Fuso Chemical Co., Ltd.), etc .; As powdered silica particles, for example, Aerosil 130, 300, 380, TT600, OX50 (above, Nippon Aerosil) ), Sildex H31, H32, H51, H52, H121, H122 (above, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), E220A, E220 (above, Japan) This silica industry Co., Ltd.), SYLYSIA470 (made by Fuji Silysia Co., Ltd.), SG flake (made by Nippon Sheet Glass Co., Ltd.), etc. can be mentioned. The silica particles can be mixed with or condensed with organosilane condensation reactants, or a combination thereof.

シリカ粒子の平均一次粒子径は、1nm以上120nm以下であることが好ましく、より好ましくは40nm以下、更に好ましくは20nm以下、最も好ましくは15nm以下である。上記平均一次粒子径が1nm以上である場合、クラック耐性が良好であり好ましく、120nm以下である場合、塗布層の均質性が良好であり好ましい。   The average primary particle diameter of the silica particles is preferably 1 nm or more and 120 nm or less, more preferably 40 nm or less, still more preferably 20 nm or less, and most preferably 15 nm or less. When the average primary particle size is 1 nm or more, the crack resistance is good, and when it is 120 nm or less, the homogeneity of the coating layer is good.

シリカ粒子の平均二次粒子径は、2nm以上250nm以下であることが好ましく、より好ましくは80nm以下、更に好ましくは40nm以下、最も好ましくは30nm以下である。上記平均二次粒子径が2nm以上である場合、クラック耐性が良好であり好ましく、250nm以下である場合、塗布層の均質性が良好であり好ましい。   The average secondary particle diameter of the silica particles is preferably 2 nm or more and 250 nm or less, more preferably 80 nm or less, still more preferably 40 nm or less, and most preferably 30 nm or less. When the average secondary particle diameter is 2 nm or more, the crack resistance is good, and when it is 250 nm or less, the homogeneity of the coating layer is good.

上記平均一次粒子径は、BETの比表面積から計算で求められる値であり、上記平均二次粒子径は、動的光散乱光度計で測定される値である。   The average primary particle diameter is a value obtained by calculation from the specific surface area of BET, and the average secondary particle diameter is a value measured with a dynamic light scattering photometer.

オルガノシランの縮合反応物の縮合換算量とシリカ粒子との合計100質量%に対するシリカ粒子の含有量は、1質量%以上60質量%以下であることが好ましく、より好ましくは、10質量%以上50質量%以下、更に好ましくは、15質量%以下以上45質量%以下である。含有量が1質量%以上である場合、シリカ系被膜のクラック耐性が良好であり、含有量が60質量%以下である場合、塗布層の形成性が良好である。   The content of silica particles is preferably 1% by mass or more and 60% by mass or less, more preferably 10% by mass or more and 50% by mass or less with respect to 100% by mass in total of the condensation conversion amount of the condensation reaction product of organosilane and the silica particles. It is 15 mass% or less, More preferably, it is 15 mass% or less and 45 mass% or less. When the content is 1% by mass or more, the crack resistance of the silica-based film is good, and when the content is 60% by mass or less, the formability of the coating layer is good.

塗布液は通常溶媒を含む。溶媒としてはオルガノシランの縮合反応物が溶解する種々の溶媒を使用できる。溶媒は1種でも2種以上の組合せでもよい。溶媒は、典型的には、予備硬化時の溶媒揮発の抑制の観点から沸点が80℃以上のものである。ここで沸点は、2種以上の組合せ溶媒においてもそれぞれの単独の沸点を意味する。沸点は、予備硬化工程における縮合反応を良好に進行させる観点から、好ましくは80℃以上、より好ましくは90℃以上、更に好ましくは100℃以上である。また沸点は、予備硬化工程において溶媒をある程度揮発させる必要がある観点から、好ましくは220℃以下、より好ましくは210℃以下、更に好ましくは200℃以下である。好ましい溶媒としては、例えばブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、メトキシエタノール、エトキシエタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール系溶媒、メチルイソブチルケトン、イソアミルメチルケトン、エチルヘキシルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、酢酸ブチル、酢酸ペンチル、酢酸ヘキシル、プロピルプロピオネート、ブチルプロピオネート、ペンチルプロピオネート、ヘキシルプロピオネート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸エチル等のエステル系溶媒、ジブチルエーテル、アニソール、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル等のエーテル系溶媒、トルエン、キシレン等の炭化水素系溶媒等を例示できる。溶媒の量は、オルガノシランの縮合反応物と、シリカ粒子(含む場合)との合計100質量部に対し、塗布液のポットライフが良好という観点から、好ましくは100質量部以上、より好ましくは125質量部以上、更に好ましくは150質量部以上であることができ、塗布層の均質性が良好という観点から、好ましくは1900質量部以下、より好ましくは1400質量部以下、更に好ましくは900質量部以下であることができる。   The coating solution usually contains a solvent. As the solvent, various solvents capable of dissolving the organosilane condensation reaction product can be used. The solvent may be one type or a combination of two or more types. The solvent typically has a boiling point of 80 ° C. or higher from the viewpoint of suppressing solvent volatilization during preliminary curing. Here, the boiling point means the single boiling point of each of the two or more combined solvents. The boiling point is preferably 80 ° C. or higher, more preferably 90 ° C. or higher, and still more preferably 100 ° C. or higher, from the viewpoint of favorably progressing the condensation reaction in the preliminary curing step. The boiling point is preferably 220 ° C. or lower, more preferably 210 ° C. or lower, and further preferably 200 ° C. or lower, from the viewpoint that the solvent needs to be volatilized to some extent in the preliminary curing step. Preferred solvents include alcohol solvents such as butanol, pentanol, hexanol, methoxyethanol, ethoxyethanol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, methyl isobutyl ketone, isoamyl methyl ketone, ethyl hexyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone. Ketone solvents such as butyl acetate, pentyl acetate, hexyl acetate, propyl propionate, butyl propionate, pentyl propionate, hexyl propionate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl lactate, etc. Butyl ether, anisole, ethylene glycol diethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol Monomethyl ether, ether solvents such as propylene glycol diethyl ether, toluene, a hydrocarbon solvent such as xylene and the like. The amount of the solvent is preferably 100 parts by mass or more, more preferably 125 parts from the viewpoint that the pot life of the coating solution is good with respect to 100 parts by mass in total of the condensation product of organosilane and silica particles (when included). From the viewpoint that the uniformity of the coating layer is good, it is preferably 1900 parts by weight or less, more preferably 1400 parts by weight or less, and further preferably 900 parts by weight or less. Can be.

塗布液は、上述した成分以外の追加の成分を含んでもよい。追加の成分としては、例えば上記オルガノシランのようなシラン化合物等が挙げられる。シラン化合物の含有量は、クラック耐性が良好である観点から、オルガノシランの縮合反応物の縮合換算量100質量部に対して、縮合換算量で、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは20質量%以下である。本開示で、シラン化合物の縮合換算量とは、シラン化合物中の官能基を1/2個の酸素原子に置き換えて得られる量を意味する。   The coating liquid may contain additional components other than the components described above. Examples of the additional component include a silane compound such as the above organosilane. From the viewpoint of good crack resistance, the content of the silane compound is preferably 40% by mass or less, more preferably 30% by mass, with respect to 100 parts by mass of the condensation conversion amount of the condensation reaction product of organosilane. % Or less, more preferably 20% by mass or less. In the present disclosure, the condensation conversion amount of the silane compound means an amount obtained by replacing the functional group in the silane compound with 1/2 oxygen atom.

シリカ系被膜の製造方法の具体的な工程について説明する。   The specific process of the manufacturing method of a silica-type film is demonstrated.

塗布層形成工程において、前述した塗布液は、通常の方法で基板上に塗布することができる。基板としては、例えばシリコン基板等を例示できる。また、上記基板はトレンチ構造などのような加工構造を有することが出来る。塗布方法としては、例えば、スピンコート、スプレーコート、ロールコートのような公知な任意の塗布方法を用いることができる。なかでも、半導体装置用の場合は塗布層の膜厚均一性が良好となる点からスピンコートが好ましい。塗布の条件は本発明によって製造されるシリカ系被膜に所望される膜厚に従って適宜選択すればよい。   In the coating layer forming step, the coating liquid described above can be coated on the substrate by a usual method. Examples of the substrate include a silicon substrate. The substrate may have a processed structure such as a trench structure. As a coating method, for example, any known coating method such as spin coating, spray coating, or roll coating can be used. In particular, in the case of a semiconductor device, spin coating is preferable from the viewpoint of good film thickness uniformity of the coating layer. The coating conditions may be appropriately selected according to the desired film thickness for the silica-based film produced according to the present invention.

次に、塗布液を基板上に塗布したのちに実施する予備硬化工程について説明する。この工程における予備硬化は例えばホットプレート、オーブン、ファーネス等により実施される。本発明においては、特定温度での予備硬化を行うことにより、有機SOGの変質による被膜の膜厚変動を抑制するという効果が得られる。有機SOGが経時で変質する原因の一つには、塗布液中でオルガノシランの縮合反応が完全に停止されないことが挙げられる。一般に予備硬化は塗布液中の溶媒を揮発させることを目的として溶媒の沸点付近の温度で加熱する。しかし、不活性雰囲気下で、塗布層中に残る溶媒を急激に揮発させない温度領域で予備硬化した場合は、熱によるオルガノシランの縮合反応が、溶媒が揮発した場合と比べて急速に塗布層中で進行する。この現象を意図的に発生させる予備硬化条件によって、塗布液の経時環境差による変質度合を打ち消すように塗布層中の縮合状態を同質化でき、従って塗布液の経時変化に起因する塗布層の焼成後の厚みの変動を抑えられることを見出した。不活性雰囲気下である理由は、大気中のような酸素存在下よりも各種成分の揮発速度が抑えられ、塗布液の経時変化による焼成膜厚変化量が小さくなり本発明の効果が大きくなるためである。   Next, a pre-curing process that is performed after the coating liquid is applied on the substrate will be described. Pre-curing in this step is performed, for example, with a hot plate, oven, furnace, or the like. In the present invention, by pre-curing at a specific temperature, the effect of suppressing the film thickness variation of the coating due to the alteration of the organic SOG can be obtained. One of the causes of organic SOG deterioration over time is that the condensation reaction of organosilane is not completely stopped in the coating solution. In general, preliminary curing is performed at a temperature near the boiling point of the solvent for the purpose of volatilizing the solvent in the coating solution. However, when pre-cured in a temperature range where the solvent remaining in the coating layer does not volatilize rapidly under an inert atmosphere, the condensation reaction of organosilane by heat is more rapid in the coating layer than when the solvent is volatilized. Proceed with By pre-curing conditions that intentionally generate this phenomenon, it is possible to homogenize the condensation state in the coating layer so as to cancel out the degree of deterioration due to the environmental difference of the coating solution, and thus firing the coating layer due to the aging of the coating solution. It has been found that later variations in thickness can be suppressed. The reason for the inert atmosphere is that the volatilization rate of various components is suppressed as compared to the presence of oxygen as in the air, and the amount of change in the fired film thickness due to the aging of the coating solution is reduced, thereby increasing the effect of the present invention. It is.

上記観点から、予備硬化温度は30℃以上100℃未満である。上記予備硬化温度は、溶媒の揮発乾燥時間が適度となり被膜の膜厚均一性が向上する観点から、30℃以上であり、好ましくは40℃以上、より好ましくは50℃以上である。また、溶媒の急激な揮発を抑制し本実施形態における効果が十分に発揮される観点から、上記予備硬化温度は100℃未満であり、好ましくは90℃以下であり、より好ましくは80℃以下である。   From the above viewpoint, the preliminary curing temperature is 30 ° C. or higher and lower than 100 ° C. The pre-curing temperature is 30 ° C. or higher, preferably 40 ° C. or higher, more preferably 50 ° C. or higher, from the viewpoint that the volatile drying time of the solvent becomes appropriate and the film thickness uniformity of the coating is improved. Further, from the viewpoint of suppressing the rapid volatilization of the solvent and sufficiently exerting the effect in the present embodiment, the preliminary curing temperature is less than 100 ° C, preferably 90 ° C or less, more preferably 80 ° C or less. is there.

本実施形態において、予備硬化工程は、上記の加熱により、基板搬送上で問題が発生しなくなる程度に塗布層の表面タック性が低減された時点で終了させる。具体的には、塗布層の表面に物体が物理的に接触したとしても、その跡が付かない程度であればよい。予備硬化時間は、上記の表面タック性が無くなり、基板搬送上で問題が発生しなくなる時間であれば特に制限しないが、予備硬化を良好に進行させる観点から、好ましくは60秒以上、より好ましくは90秒以上、更に好ましくは120秒以上であり、工程全体の時間短縮の観点から、好ましくは800秒以下、より好ましくは700秒以下、更に好ましくは600秒以下である。   In the present embodiment, the pre-curing step is terminated when the surface tackiness of the coating layer is reduced to such an extent that the above-described heating does not cause a problem in substrate transportation. Specifically, even if an object physically contacts the surface of the coating layer, it is sufficient that the object does not leave a mark. The pre-curing time is not particularly limited as long as the above-described surface tackiness is eliminated and no problem occurs on the substrate transport, but from the viewpoint of favorably proceeding the pre-curing, preferably 60 seconds or more, more preferably 90 seconds or more, more preferably 120 seconds or more, and from the viewpoint of shortening the time of the entire process, it is preferably 800 seconds or less, more preferably 700 seconds or less, and even more preferably 600 seconds or less.

本実施形態において、予備硬化は不活性雰囲気下で行う必要がある。本開示で、不活性雰囲気下とは酸素濃度200ppm以下を意味する。酸素濃度が200ppm超であると、揮発成分の揮発速度が大きいために本実施形態における効果が十分に発揮されない。酸素濃度は低い程好ましく、好ましくは150ppm以下、より好ましくは100ppm以下である。   In the present embodiment, the preliminary curing needs to be performed in an inert atmosphere. In this disclosure, under an inert atmosphere means an oxygen concentration of 200 ppm or less. When the oxygen concentration is more than 200 ppm, the volatilization rate of the volatile component is high, and thus the effect in the present embodiment is not sufficiently exhibited. The oxygen concentration is preferably as low as possible, preferably 150 ppm or less, more preferably 100 ppm or less.

なお、予備硬化工程における30℃以上100℃未満の温度での加熱の後、後述の焼成シリカ系被膜形成工程の前に、100℃以上400℃未満の温度で追加の予備硬化を行ってもよい。この場合、被膜の膜厚均一性が特に良好であるという利点が得られる。追加の予備硬化は、前述の不活性雰囲気の他、大気中、酸素中又は水蒸気酸化雰囲気等で行うことができ、好ましくは不活性雰囲気又は大気雰囲気下で行う。追加の予備硬化の温度は、十分に溶媒を揮発させる観点から、好ましくは100℃以上、より好ましくは140℃以上であることができ、被膜の膜厚均一性が良好となる観点から、好ましくは400℃未満、より好ましくは300℃以下であることができる。また追加の予備硬化の時間は、十分に溶媒を揮発させる観点から、好ましくは60秒以上、より好ましくは90秒以上、更に好ましくは120秒以上であり、被膜の膜厚均一性が良好となる観点から、好ましくは800秒以下、より好ましくは700秒以下、更に好ましくは600秒以下である。   In addition, after the heating at a temperature of 30 ° C. or more and less than 100 ° C. in the pre-curing step, additional pre-curing may be performed at a temperature of 100 ° C. or more and less than 400 ° C. before the fired silica-based film forming step described later. . In this case, the advantage that the film thickness uniformity of the coating is particularly good is obtained. The additional precuring can be performed in the air, oxygen, or steam oxidation atmosphere in addition to the inert atmosphere described above, and is preferably performed in an inert atmosphere or an air atmosphere. The temperature of the additional pre-curing can be preferably 100 ° C. or higher, more preferably 140 ° C. or higher from the viewpoint of sufficiently volatilizing the solvent, and preferably from the viewpoint of good film thickness uniformity. It can be below 400 ° C, more preferably below 300 ° C. Further, the additional precuring time is preferably 60 seconds or more, more preferably 90 seconds or more, and still more preferably 120 seconds or more, from the viewpoint of sufficiently volatilizing the solvent, and the film thickness uniformity of the coating becomes good. From the viewpoint, it is preferably 800 seconds or shorter, more preferably 700 seconds or shorter, and further preferably 600 seconds or shorter.

次に、焼成シリカ系被膜形成工程において、上記の予備硬化工程、及び任意の追加の予備硬化を経た塗布層を加熱して、塗布層を焼成する。加熱方法としては、ホットプレート、オーブン、ファーネス等による加熱適用が挙げられる。加熱焼成時の雰囲気としてはシリカ系被膜の所望とする機能性が得られるならば種類を問わないが、装置内で燃焼が発生せずに安全性が良いという観点から不活性雰囲気下で行うのが好ましい。焼成温度は400℃以上800℃以下の範囲である。温度が400℃以上であることにより、被膜にとって不要な成分が揮発するのに十分な加熱焼成が行われる。また800℃以下の温度は、オルガノシランが熱分解する温度以下であるために、被膜としての機能性を確保できる。加熱温度は、好ましくは400℃以上、より好ましくは500℃以上であり、好ましくは800℃以下、より好ましくは750℃以下である。加熱時間は、被膜にとって不要な成分が揮発するのに十分な加熱焼成が行われる観点から、好ましくは1分以上、より好ましく10分以上、更に好ましくは30分以上であり、工程の時間は短いほうが良いという観点から、好ましくは24時間以下、より好ましくは4時間以下、更に好ましくは2時間以下である。   Next, in the fired silica-based film forming step, the coating layer that has undergone the above-described pre-curing step and any additional pre-curing is heated to fire the coating layer. Examples of the heating method include heating application using a hot plate, an oven, a furnace, and the like. The atmosphere at the time of heating and firing is not limited as long as the desired functionality of the silica-based coating can be obtained, but it is performed in an inert atmosphere from the viewpoint of safety without causing combustion in the apparatus. Is preferred. The firing temperature is in the range of 400 ° C to 800 ° C. When the temperature is 400 ° C. or higher, sufficient baking is performed so that components unnecessary for the coating volatilize. Moreover, since the temperature of 800 degrees C or less is below the temperature which organosilane thermally decomposes, the functionality as a film can be ensured. The heating temperature is preferably 400 ° C. or higher, more preferably 500 ° C. or higher, preferably 800 ° C. or lower, more preferably 750 ° C. or lower. The heating time is preferably 1 minute or more, more preferably 10 minutes or more, and further preferably 30 minutes or more, from the viewpoint of sufficient baking for the components unnecessary for the coating to volatilize, and the process time is short. From the viewpoint of better, it is preferably 24 hours or less, more preferably 4 hours or less, and still more preferably 2 hours or less.

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。   Hereinafter, although an example and a comparative example are given and the present invention is further explained, the present invention is not limited to this.

(塗布液の製造)
製造例−1
200mLのナス型フラスコに、テトラエトキシシラン10.40g、エタノール20.63gを投入し攪拌した。ついで、0.7質量%濃度の硝酸水溶液1.53g、水2.08gを、滴下ロートを用いてナスフラスコ内の溶液を攪拌しながら室温で滴下した。滴下終了後、冷却管をセットし、オイルバスを用いて50℃で2時間加熱攪拌した。加熱攪拌後、ナスフラスコ内にプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME:沸点120℃)を60g投入し、エバポレーターを用いてSiO2換算で15質量%濃度になるまで溶媒を加熱減圧留去した。さらにナスフラスコ内にPGMEを30g投入し、エバポレーターを用いて溶媒を留去し、SiO2換算で15質量%濃度の縮合反応物溶液を得た。
(Manufacture of coating solution)
Production Example-1
In a 200 mL eggplant-shaped flask, 10.40 g of tetraethoxysilane and 20.63 g of ethanol were added and stirred. Subsequently, 1.53 g of 0.7 mass% nitric acid aqueous solution and 2.08 g of water were added dropwise at room temperature while stirring the solution in the eggplant flask using a dropping funnel. After completion of dropping, a cooling tube was set, and the mixture was heated and stirred at 50 ° C. for 2 hours using an oil bath. After heating and stirring, 60 g of propylene glycol monomethyl ether (PGME: boiling point 120 ° C.) was charged into the eggplant flask, and the solvent was distilled off under reduced pressure using an evaporator until the concentration reached 15% by mass in terms of SiO 2 . Further, 30 g of PGME was charged into the eggplant flask and the solvent was distilled off using an evaporator to obtain a condensation reaction product solution having a concentration of 15% by mass in terms of SiO 2 .

製造例−2
200mLのナス型フラスコに、テトラエトキシシラン4.4g、メチルトリメトキシシラン11.6g、エタノール20gを投入し攪拌した。ここへ水11.5gとpH調整のため適切量の濃硝酸との混合水溶液を滴下ロートを用いてナスフラスコ内の溶液を攪拌しながら室温で滴下しpH6〜7に調整した。滴下終了後、30分攪拌した後24時間静置してポリシロキサン化合物を得た。このポリシロキサン化合物を、蒸留塔及び滴下ロートを有する4つ口の500mLフラスコにPL−06(扶桑化学工業製の平均一次粒子径6nm、6.3質量%濃度の水分散シリカ粒子)47.6g及びエタノール80gを投入し5分間攪拌したものに室温で滴下し、滴下終了後30分間攪拌した後4時間還流した。還流後、プロピレングリコールメチルエチルアセテート(PGMEA:沸点145℃)を150g添加し、オイルバスを昇温させて蒸留ラインよりメタノール、エタノール、水、及び硝酸を留去し、縮合反応物のPGMEA溶液を得た。該縮合反応物のPGMEA溶液を濃縮することにより、SiO2換算で20質量%濃度の縮合反応物溶液を得た。
Production Example-2
In a 200 mL eggplant-shaped flask, 4.4 g of tetraethoxysilane, 11.6 g of methyltrimethoxysilane, and 20 g of ethanol were added and stirred. A mixed aqueous solution of 11.5 g of water and an appropriate amount of concentrated nitric acid for pH adjustment was added dropwise at room temperature while stirring the solution in the eggplant flask using a dropping funnel to adjust the pH to 6-7. After completion of dropping, the mixture was stirred for 30 minutes and allowed to stand for 24 hours to obtain a polysiloxane compound. 47.6 g of this polysiloxane compound was placed in a four-necked 500 mL flask having a distillation tower and a dropping funnel (PL-06 (water-dispersed silica particles having an average primary particle diameter of 6 nm and a concentration of 6.3% by mass, manufactured by Fuso Chemical Industries)). Then, 80 g of ethanol was added and the mixture was added dropwise to the mixture stirred for 5 minutes at room temperature. After completion of the addition, the mixture was stirred for 30 minutes and refluxed for 4 hours. After refluxing, 150 g of propylene glycol methyl ethyl acetate (PGMEA: boiling point 145 ° C.) was added, the temperature of the oil bath was raised, methanol, ethanol, water and nitric acid were distilled off from the distillation line, and the PGMEA solution of the condensation reaction product was removed. Obtained. By concentrating the PGMEA solution of the condensation reaction product, a condensation reaction product solution having a concentration of 20% by mass in terms of SiO 2 was obtained.

(膜厚変化による、塗布液の経時安定性の評価)
上記縮合反応物の半量を−20℃で1週間冷凍保管し、残り半量を23℃で1週間室温保管した後、それぞれを8インチシリコンウェハー上にスピンコーター(東京エレクトロン製、クリーントラックMk−8)を用いて1600rpmで30秒回転塗布した。この塗布膜を下記実施例及び比較例の各条件で予備硬化した後、縦型焼成炉(光洋リンドバーグ製、VF−2000S)を用いて炉内に窒素を25L/minで流し、23℃から昇温速度5℃/minで600℃まで昇温し600℃で30分間保持することで焼成工程を行い、シリカ系被膜を得た。シリカ系被膜の膜厚を分光エリプソメーター(HORIBA JOBINYVON製 、UVISEL)を用いることで測定し、膜厚変化率より経時安定性を評価した。経時安定性の判断基準として、膜厚変化率が5%未満の場合を経時安定性が良好、5%以上の場合を経時安定性が不良と設定した。さらに、膜厚変化率が3%未満の場合を特に良好とした。
膜厚変化率(%)=((23℃保管縮合反応液で作製したシリカ系被膜の膜厚)/(−20℃保管縮合反応液で作製したシリカ系被膜の膜厚)−1)×100
(Evaluation of aging stability of coating solution by film thickness change)
Half of the condensation reaction product was stored frozen at −20 ° C. for 1 week, and the remaining half was stored at 23 ° C. for 1 week at room temperature, and then each spin coater (manufactured by Tokyo Electron, Clean Track Mk-8, 8 inch silicon wafer). ) For 30 seconds at 1600 rpm. After this coating film was pre-cured under the conditions of the following examples and comparative examples, nitrogen was passed through the furnace at a rate of 25 L / min using a vertical firing furnace (manufactured by Koyo Lindberg, VF-2000S), and the temperature rose from 23 ° C. The temperature was raised to 600 ° C. at a temperature rate of 5 ° C./min, and the firing step was performed by holding at 600 ° C. for 30 minutes to obtain a silica-based coating. The film thickness of the silica-based film was measured by using a spectroscopic ellipsometer (manufactured by HORIBA JOBINYVON, UVISEL), and the temporal stability was evaluated from the rate of film thickness change. As a criterion for determining the stability over time, the stability over time was set to be good when the film thickness change rate was less than 5%, and the stability over time was set to be poor when the change rate was 5% or more. Furthermore, the case where the rate of change in film thickness was less than 3% was considered particularly good.
Film thickness change rate (%) = ((film thickness of silica-based film prepared with 23 ° C. storage condensation reaction solution) / (film thickness of silica-based film prepared with −20 ° C. storage condensation reaction solution) −1) × 100

実施例1
製造例−1で合成した縮合反応液について、上記膜厚変化による経時安定性の評価手法に基づき評価を実施した。ここで予備硬化条件は酸素濃度200ppm、ホットプレート上で80℃300秒である。その結果、縮合反応液を冷凍保管及び室温保管した場合の膜厚変化率が5%未満であり、経時安定性は良好であった。
Example 1
About the condensation reaction liquid synthesize | combined in manufacture example-1, evaluation was implemented based on the evaluation method of the temporal stability by the said film thickness change. Here, the pre-curing conditions are an oxygen concentration of 200 ppm and a hot plate at 80 ° C. for 300 seconds. As a result, the film thickness change rate when the condensation reaction solution was stored frozen and stored at room temperature was less than 5%, and the stability over time was good.

実施例2
製造例−1で合成した縮合反応液について、上記膜厚変化による経時安定性の評価手法に基づき評価を実施した。ここで予備硬化条件は酸素濃度200ppm、ホットプレート上で50℃600秒である。その結果、縮合反応液を冷凍保管及び室温保管した場合の膜厚変化率が5%未満であり、経時安定性は良好であった。
Example 2
About the condensation reaction liquid synthesize | combined in manufacture example-1, evaluation was implemented based on the evaluation method of the temporal stability by the said film thickness change. Here, pre-curing conditions are an oxygen concentration of 200 ppm and a hot plate at 50 ° C. for 600 seconds. As a result, the film thickness change rate when the condensation reaction solution was stored frozen and stored at room temperature was less than 5%, and the stability over time was good.

実施例3
製造例−2で合成した縮合反応液について、上記膜厚変化による経時安定性の評価手法に基づき評価を実施した。ここで予備硬化条件は酸素濃度200ppm、ホットプレート上で80℃300秒である。その結果、縮合反応液を冷凍保管及び室温保管した場合の膜厚変化率が3%未満であり、経時安定性は特に良好であった。
Example 3
About the condensation reaction liquid synthesize | combined in manufacture example-2, evaluation was implemented based on the evaluation method of the temporal stability by the said film thickness change. Here, the pre-curing conditions are an oxygen concentration of 200 ppm and a hot plate at 80 ° C. for 300 seconds. As a result, the film thickness change rate when the condensation reaction solution was stored frozen and at room temperature was less than 3%, and the stability over time was particularly good.

実施例4
製造例−2で合成した縮合反応液について、上記膜厚変化による経時安定性の評価手法に基づき評価を実施した。ここで予備硬化条件は、酸素濃度200ppm、ホットプレート上で80℃300秒、及びその後の追加の予備硬化として、ホットプレート上において大気雰囲気下で110℃300秒である。その結果、縮合反応液を冷凍保管及び室温保管した場合の膜厚変化率が3%未満であり、経時安定性は特に良好であった。
Example 4
About the condensation reaction liquid synthesize | combined in manufacture example-2, evaluation was implemented based on the evaluation method of the temporal stability by the said film thickness change. Here, the pre-curing conditions are an oxygen concentration of 200 ppm, 80 ° C. for 300 seconds on a hot plate, and 110 ° C. for 300 seconds in an air atmosphere on the hot plate as a subsequent additional pre-curing. As a result, the film thickness change rate when the condensation reaction solution was stored frozen and at room temperature was less than 3%, and the stability over time was particularly good.

比較例1
製造例−1で合成した縮合反応液について、上記膜厚変化による経時安定性の評価手法に基づき評価を実施した。ここで予備硬化条件は大気雰囲気下、ホットプレート上で80℃300秒である。その結果、縮合反応液を冷凍保管及び室温保管した場合の膜厚変化率が5%以上であり、経時安定性は不良であった。
Comparative Example 1
About the condensation reaction liquid synthesize | combined in manufacture example-1, evaluation was implemented based on the evaluation method of the temporal stability by the said film thickness change. Here, the pre-curing conditions are 80 ° C. and 300 seconds on a hot plate in an air atmosphere. As a result, when the condensation reaction solution was stored frozen and stored at room temperature, the rate of change in film thickness was 5% or more, and the stability over time was poor.

比較例2
製造例−1で合成した縮合反応液について、上記膜厚変化による経時安定性の評価手法に基づき評価を実施した。ここで予備硬化条件は酸素濃度200ppm、ホットプレート上で110℃300秒である。その結果、縮合反応液を冷凍保管と室温保管した場合の膜厚差が5%以上であり、経時安定性は不良であった。
Comparative Example 2
About the condensation reaction liquid synthesize | combined in manufacture example-1, evaluation was implemented based on the evaluation method of the temporal stability by the said film thickness change. Here, the pre-curing conditions are an oxygen concentration of 200 ppm and 110 ° C. for 300 seconds on a hot plate. As a result, when the condensation reaction solution was stored frozen and stored at room temperature, the film thickness difference was 5% or more, and the temporal stability was poor.

比較例3
製造例−2で合成した縮合反応液について、上記膜厚変化による経時安定性の評価手法に基づき評価を実施した。ここで予備硬化条件は酸素濃度200ppm、ホットプレート上で110℃300秒である。その結果、縮合反応液を冷凍保管及び室温保管した場合の膜厚変化率が5%以上であり、経時安定性は不良であった。
Comparative Example 3
About the condensation reaction liquid synthesize | combined in manufacture example-2, evaluation was implemented based on the evaluation method of the temporal stability by the said film thickness change. Here, the pre-curing conditions are an oxygen concentration of 200 ppm and 110 ° C. for 300 seconds on a hot plate. As a result, when the condensation reaction solution was stored frozen and stored at room temperature, the rate of change in film thickness was 5% or more, and the stability over time was poor.

比較例4
製造例−2で合成した縮合反応液について、上記膜厚変化による経時安定性の評価手法に基づき評価を実施した。ここで予備硬化条件は酸素濃度200ppm、ホットプレート上で23℃600秒である。その結果、縮合反応液を冷凍保管及び室温保管した場合の膜厚変化率が5%以上であり、経時安定性は不良であった。
Comparative Example 4
About the condensation reaction liquid synthesize | combined in manufacture example-2, evaluation was implemented based on the evaluation method of the temporal stability by the said film thickness change. Here, the pre-curing conditions are an oxygen concentration of 200 ppm and a hot plate at 23 ° C. for 600 seconds. As a result, when the condensation reaction solution was stored frozen and stored at room temperature, the rate of change in film thickness was 5% or more, and the stability over time was poor.

本発明の方法は、例えば半導体装置用絶縁膜の形成において有用である。   The method of the present invention is useful, for example, in forming an insulating film for a semiconductor device.

Claims (3)

オルガノシランの縮合反応物を含む塗布液を基板上に塗布して塗布層を形成する塗布層形成工程と、
前記塗布層を酸素濃度200ppm以下の雰囲気下で50℃以上80以下の温度で加熱することによって前記塗布層内の縮合反応を更に進行させる予備硬化工程と、
前記予備硬化工程の後、前記塗布層を400℃以上800℃以下の温度で加熱することによって焼成シリカ系被膜を形成する焼成シリカ系被膜形成工程と、
を含む、シリカ系被膜の製造方法。
A coating layer forming step of forming a coating layer by coating a coating solution containing a condensation reaction product of organosilane on a substrate;
A preliminary curing step to further proceed the condensation reaction of the coating layer by heating the coating layer of oxygen concentration 200ppm or less at a temperature of 50 ° C. or higher 80 ° C. or less in an atmosphere,
After the preliminary curing step, a fired silica-based film forming step of forming a fired silica-based film by heating the coating layer at a temperature of 400 ° C. or higher and 800 ° C. or lower;
A method for producing a silica-based coating, comprising:
前記オルガノシランが、テトラエトキシシランを含む、請求項1に記載のシリカ系被膜の製造方法。   The method for producing a silica-based film according to claim 1, wherein the organosilane contains tetraethoxysilane. 前記塗布液が、シリカ粒子を含む、請求項1又は2に記載のシリカ系被膜の製造方法。   The manufacturing method of the silica type coating film of Claim 1 or 2 with which the said coating liquid contains a silica particle.
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