JP2002217190A - Thin film and manufacturing method thereof - Google Patents

Thin film and manufacturing method thereof

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JP2002217190A
JP2002217190A JP2001006493A JP2001006493A JP2002217190A JP 2002217190 A JP2002217190 A JP 2002217190A JP 2001006493 A JP2001006493 A JP 2001006493A JP 2001006493 A JP2001006493 A JP 2001006493A JP 2002217190 A JP2002217190 A JP 2002217190A
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JP
Japan
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thin film
acid
producing
film according
precursor
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JP2001006493A
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Japanese (ja)
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Kenzo Susa
憲三 須佐
Hanako Rai
華子 頼
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Showa Denko Materials Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin film which has periodic structure with low dielec tric constant and reduces residual high impurity concentration to a level fit in an application of semiconductor, and its manufacturing method. SOLUTION: An insulating film includes the periodic structure in which a cycle is 0.5 nm or more but not more than 50 nm, and has chlorine impurity concentration and sodium impurity concentration being not more than 10 ppm respectively. The manufacturing method of the thin film includes a manufacturing process of precursor including components of the insulating film, a process of applying precursor and a process of hardening a coating film, and converting it into the thin film.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ナノメートルオー
ダの周期構造を有する薄膜およびその製造方法に関す
る。本発明の薄膜を用いて、半導体用低誘電率層間絶縁
膜、光導波路、グレッツエル型太陽電池、光触媒、触媒
担体などに適用することができる。
The present invention relates to a thin film having a periodic structure on the order of nanometers and a method for manufacturing the same. The thin film of the present invention can be applied to low dielectric constant interlayer insulating films for semiconductors, optical waveguides, Gretzell-type solar cells, photocatalysts, catalyst carriers, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】ナノメーターオーダーの周期構造を有す
るシリカを主成分とする薄膜は低誘電率の絶縁材料とし
て期待されている。例えばJ.Am.Chem.Soc.,122,
pp5258-6261(2000)にその製造方法が開示されてい
る。上記構造を有する薄膜はシリカ成分の他に界面活性
剤、触媒、水、溶媒を含むゾル液を前駆体とし、それを
所望の基板上にスピンコーティング法やディップコーテ
ィング法により薄膜形成される。しかし、使用される界
面活性剤や触媒にはハロゲン元素やナトリウムが含まれ
るため生成する膜中にはこれら元素に基く不純物が残留
しやすく、半導体用途には不都合が生じる。
2. Description of the Related Art A thin film containing silica as a main component and having a periodic structure on the order of nanometers is expected as an insulating material having a low dielectric constant. For example, Am. Chem. Soc. , 122,
pp 5258-6261 (2000) discloses a method for producing the same. The thin film having the above structure is formed by using a sol solution containing a surfactant, a catalyst, water and a solvent in addition to a silica component as a precursor, and forming the thin film on a desired substrate by spin coating or dip coating. However, since a surfactant and a catalyst used contain a halogen element and sodium, impurities based on these elements tend to remain in a film to be formed, which is disadvantageous for semiconductor applications.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記周期構
造を有する低誘電率薄膜で、上記残留不純物濃度を半導
体用途に適合したレベルに低減した薄膜及びその製造方
法を提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a low dielectric constant thin film having the above-mentioned periodic structure, wherein the residual impurity concentration is reduced to a level suitable for semiconductor use, and a method of manufacturing the same.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は、〔1〕周期が
0.5nm以上、50nm以下である周期構造を含む絶
縁膜であってハロゲン不純物及びナトリウム不純物が夫
々10ppm以下であることを特徴とする薄膜である。
好ましくは、ハロゲン不純物及びナトリウム不純物が夫
々1ppm以下である。 〔2〕上記周期構造が1nm以上、50nm以下の空洞
が規則的に配列されてなる上記〔1〕に記載の薄膜であ
る。 〔3〕上記薄膜のX線回折から求められる対称性が立方
晶または六方晶である上記〔1〕又は上記〔2〕に記載
の薄膜である。これは薄膜の熱処理後の安定性や、機械
的強度を向上させる効果をもたらす。 〔4〕上記薄膜の成分にシリカを含む上記〔1〕ないし
上記〔3〕のいずれかに記載の薄膜である。半導体プロ
セス適合性を勘案すると、シリカを含有する絶縁材料が
好ましく、さらに実質的にシリカのみから成ることが好
ましい。 〔5〕上記薄膜の誘電率が2.5以下である上記〔1〕
ないし上記〔4〕のいずれかに記載の薄膜である。薄膜
の構成材料は基本的に低誘電率の絶縁物であれば如何な
るものも使用できるが、誘電率は2.5以下が好まし
い。低誘電率は材料中に空洞を導入することで達成され
るが、本発明の周期構造を持った空洞がその役割を果た
す。 〔6〕上記薄膜はシリカを主成分とする上記〔1〕ない
し上記〔5〕のいずれかに記載の薄膜である。また、本
発明は、〔7〕絶縁膜成分を含む前駆体を製造する工
程、前駆体を塗布する工程、及び塗布膜を硬化し薄膜と
する工程を含む上記〔1〕ないし上記〔6〕のいずれか
に記載の薄膜の製造方法である。 〔8〕上記前駆体中のナトリウム不純物が0.1ppm
以下である上記[7]に記載の薄膜の製造方法である。 [9]上記前駆体中のハロゲン不純物が1000ppm
以下である上記[7]又は上記[8]に記載の薄膜の製
造方法である。 〔10〕上記前駆体を製造する工程でイオン捕捉剤で処
理した後、前駆体を塗布することを特徴とする上記
[7]ないし上記[9]のいずれかに記載の薄膜の製造
方法である。 〔11〕前記硬化し薄膜とする工程においてハロゲン不
純物及びナトリウム不純物を低減する工程を付加するこ
とを特徴とする上記[7]ないし上記[10]のいずれ
かに記載の薄膜の製造方法である。 〔12〕前記ハロゲン不純物およびナトリウム不純物を
低減する工程が、80℃から150℃の熱水又は熱アル
コールで1分以上処理する工程である上記[11]に記
載の薄膜の製造方法である。 [13]前記熱水又は熱アルコール中にイオン捕捉剤を
含有せしめることを特徴とする上記[12]に記載の薄
膜の製造方法である。
According to the present invention, [1] an insulating film including a periodic structure having a period of 0.5 nm or more and 50 nm or less, wherein a halogen impurity and a sodium impurity are each 10 ppm or less. It is a thin film.
Preferably, each of the halogen impurity and the sodium impurity is 1 ppm or less. [2] The thin film according to [1], wherein cavities having a periodic structure of 1 nm or more and 50 nm or less are regularly arranged. [3] The thin film according to the above [1] or [2], wherein the symmetry determined from X-ray diffraction of the thin film is cubic or hexagonal. This has the effect of improving the stability of the thin film after heat treatment and the mechanical strength. [4] The thin film according to any one of the above [1] to [3], wherein the thin film contains silica. In consideration of semiconductor process compatibility, an insulating material containing silica is preferable, and it is more preferable that the insulating material contains substantially only silica. [5] The above [1], wherein the dielectric constant of the thin film is 2.5 or less.
Or a thin film according to any one of the above [4]. As the constituent material of the thin film, any material can be basically used as long as it is an insulator having a low dielectric constant, but the dielectric constant is preferably 2.5 or less. The low dielectric constant is achieved by introducing a cavity into the material, and the cavity having the periodic structure of the present invention plays a role. [6] The thin film according to any one of [1] to [5], wherein silica is a main component. Further, the present invention provides the above [1] to [6], which includes [7] a step of producing a precursor containing an insulating film component, a step of applying the precursor, and a step of curing the applied film to form a thin film. A method for producing a thin film according to any one of the above. [8] 0.1 ppm of sodium impurities in the precursor
The following is a method for producing a thin film according to the above [7]. [9] 1000 ppm of halogen impurities in the precursor
A method for producing a thin film according to the above [7] or [8], which is as follows. [10] The method for producing a thin film according to any one of [7] to [9], wherein the precursor is applied after being treated with an ion scavenger in the step of producing the precursor. . [11] The method for producing a thin film according to any one of [7] to [10], wherein a step of reducing halogen impurities and sodium impurities is added in the step of curing to form a thin film. [12] The method for producing a thin film according to the above [11], wherein the step of reducing the halogen impurities and the sodium impurities is a step of performing treatment with hot water or hot alcohol at 80 ° C to 150 ° C for 1 minute or more. [13] The method for producing a thin film according to the above [12], wherein the hot water or the hot alcohol contains an ion scavenger.

【0005】上記周期構造の空洞を有する薄膜の製造方
法は、界面活性剤で形成されたミセルの自己組織化効果
を利用することができる。上記構造を安定して形成する
目的からは界面活性剤としてカチオン性界面活性剤が好
ましい。その場合、対イオンとして塩素や臭素などのハ
ロゲン陰イオンが好ましいが、半導体用途には好ましく
ない。やむを得ず使用する場合や特に高純度薄膜を求め
る場合、薄膜形成後の工程で不純物イオンを低減する処
理工程、例えば80℃から150℃の熱水または熱アル
コール中で溶出処理を施すことが好ましい。更に、溶出
処理液中にイオン捕捉剤を存在せしめることにより純化
効果が高まる。いずれにしても、前駆体中に含まれるハ
ロゲン不純物は少ないほど好ましく、1000ppm以
下が好ましい。また、ナトリウム不純物は薄膜化の工程
で濃縮されるため、0.1ppm以下が好ましい。
The method for producing a thin film having a cavity having a periodic structure can utilize the self-organizing effect of micelles formed with a surfactant. For the purpose of stably forming the above structure, a cationic surfactant is preferable as the surfactant. In this case, a halogen anion such as chlorine or bromine is preferable as a counter ion, but is not preferable for semiconductor applications. In the case of unavoidable use or particularly in the case of obtaining a high-purity thin film, it is preferable to perform a treatment step for reducing impurity ions in a step after forming the thin film, for example, elution treatment in hot water or hot alcohol at 80 ° C. to 150 ° C. Furthermore, the purifying effect is enhanced by allowing the ion-trapping agent to be present in the elution solution. In any case, it is preferable that the amount of halogen impurities contained in the precursor is as small as possible, and is preferably 1000 ppm or less. Further, since sodium impurities are concentrated in the step of thinning, the content is preferably 0.1 ppm or less.

【0006】前駆体中のハロゲンイオンやナトリウムイ
オン不純物を低減する目的からは、界面活性剤として、
ノニオン性の活性剤が好ましい。また、カチオン性活性
剤を使用しても、対イオンとして水酸基や有機陰イオン
を用いることが好ましい。また、触媒としては硝酸、燐
酸、硫酸の他、各種有機酸が好ましい。規則配列した空
洞のサイズや構造を制御する目的で前駆体中に添加剤を
加えることができるが、本発明の目的からは可能な限り
前記不純物を含有する添加剤は避けるべきである。
For the purpose of reducing halogen ion and sodium ion impurities in the precursor, as a surfactant,
Nonionic activators are preferred. Even when a cationic activator is used, it is preferable to use a hydroxyl group or an organic anion as a counter ion. As the catalyst, various organic acids are preferable in addition to nitric acid, phosphoric acid and sulfuric acid. Additives can be added to the precursor for the purpose of controlling the size and structure of the regularly arranged cavities, but for the purpose of the present invention additives containing these impurities should be avoided as far as possible.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】周期が0.5nm以上、50nm
以下である周期構造を有するシリカを主成分とする絶縁
膜はシリカ原料、界面活性剤、触媒、水、溶媒を含む液
状前駆体(ゾル液)をスピンコート法やディップコート
法にて塗布・成膜し、乾燥、熱処理などの硬化処理工程
をへて製造される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The period is 0.5 nm or more and 50 nm
The following insulating film mainly composed of silica having a periodic structure is formed by applying a liquid precursor (sol liquid) containing a silica raw material, a surfactant, a catalyst, water and a solvent by a spin coating method or a dip coating method. The film is manufactured through a curing process such as drying and heat treatment.

【0008】シリカ原料としては各種金属アルコキシ
ド、特にシリコーンアルコキシド及びその誘導体が好ま
しい。シリコーンモノメチルトリアルコキシドのような
シリコーンモノアルキルトリアルコキシド、シリコーン
ジメチルジアルコキシドのようなシリコーンジアルキル
ジアルコキシドのほか架橋型のシルセスキオキサンモノ
マーなどが有効である。また、ポリシロキサンなども用
いることが出きる。
As the silica raw material, various metal alkoxides, particularly silicone alkoxides and derivatives thereof are preferable. Silicone monoalkyl trialkoxides such as silicone monomethyl trialkoxide, silicone dialkyl dialkoxides such as silicone dimethyl dialkoxide, as well as crosslinked silsesquioxane monomers are effective. Alternatively, polysiloxane or the like can be used.

【0009】界面活性剤としてハロゲンイオンやナトリ
ウムイオン不純物を含有しない材料として非イオン性界
面活性剤を用いることが好ましい。たとえば、各種脂肪
酸グリセリンエステル、各種脂肪酸グリコールエステ
ル、特にそのポリエチレンオキサイド付加体、各種脂肪
酸蔗糖エステル、各種アルコールとエチレンオキサイド
の縮合物、各種高級脂肪酸とエチレンオキサイドの縮合
物、各種脂肪酸アミドエチレンオキサイド縮合物、アル
キルフェノールポリエチレンオキサイド縮合物、プルロ
ニックスなどで効果が認められる。カチオン性界面活性
剤を用いる場合、対イオンとして水酸イオンが好まし
い。
It is preferable to use a nonionic surfactant as a material containing no halogen ion or sodium ion impurities. For example, various fatty acid glycerin esters, various fatty acid glycol esters, in particular, polyethylene oxide adducts thereof, various fatty acid sucrose esters, various alcohol and ethylene oxide condensates, various higher fatty acids and ethylene oxide condensates, various fatty acid amide ethylene oxide condensates , Alkylphenol polyethylene oxide condensate, pluronics, etc., have an effect. When a cationic surfactant is used, a hydroxyl ion is preferred as a counter ion.

【0010】触媒としては硝酸、燐酸、硫酸のほか各種
有機酸が有効である。
As the catalyst, various organic acids are effective in addition to nitric acid, phosphoric acid and sulfuric acid.

【0011】本発明に用いられる有機酸は、酸性を示す
官能基を有する化合物である。酸性を示す官能基として
は、カルボキシル基、ホスホン基、スルホン基、スルフ
ィン基、フェノール基、エノール基、チオフェノール
基、イミド基、オキシム基、芳香族スルホアミド基、第
一級及び第二級ニトロ基等が挙げられる。
The organic acid used in the present invention is a compound having an acidic functional group. Examples of the acidic functional group include a carboxyl group, a phosphone group, a sulfone group, a sulfine group, a phenol group, an enol group, a thiophenol group, an imide group, an oxime group, an aromatic sulfamide group, a primary and secondary nitro group. And the like.

【0012】カルボキシル基を有する有機酸としては、
モノカルボン酸、ジカルボン酸、ヒドロキシカルボン
酸、アミノカルボン酸等が挙げられ、具体的には、モノ
カルボン酸としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪
酸、バレリアン酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン
酸、ラウリル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステア
リン酸、ピルビン酸等が挙げられ、ジカルボン酸として
は、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジ
ピン酸、フタル酸等が挙げられ、ヒドロキシカルボン酸
としては、グルコン酸、酒石酸、グリコール酸、乳酸、
クエン酸、リンゴ酸等が挙げられ、アミノカルボン酸と
しては、エチレンジアミンテトラ酢酸、ニトリロトリ酢
酸等が挙げられる。ホスホン基を有する有機酸として
は、1−ヒドロキシエチリデン−1,1−ジホスホン酸
等、スルホン基を有する有機酸としては、メタンスルホ
ン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、
ナフタリンスルホン酸等が挙げられ、スルフィン基を有
する有機酸としては、ベンゼンスルフィン酸、p−トル
エンスルフィン酸等が挙げられる。これらの中でも、モ
ノカルボン酸、ジカルボン酸、ヒドロキシカルボン酸及
びアミノカルボン酸が好ましく、酢酸、シュウ酸、コハ
ク酸、グリコール酸、乳酸、クエン酸、リンゴ酸、酒石
酸、グルコン酸、エチレンジアミンテトラ酢酸、ニトリ
ロトリ酢酸がさらに好ましい。また、これらの有機酸
は、単独で又は2種以上を混合して用いてもよい。これ
らの有機酸の分子量は、500未満が好ましい。 特に
プロトン解離定数が2以下の有機酸が好ましい。
The organic acid having a carboxyl group includes
Monocarboxylic acids, dicarboxylic acids, hydroxycarboxylic acids, aminocarboxylic acids and the like, and specifically, monocarboxylic acids include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, caprylic acid, capric acid , Lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, pyruvic acid, etc., and dicarboxylic acids include oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, phthalic acid, etc., and hydroxycarboxylic acid. Gluconic acid, tartaric acid, glycolic acid, lactic acid,
Examples of citric acid and malic acid include aminocarboxylic acids such as ethylenediaminetetraacetic acid and nitrilotriacetic acid. Examples of the organic acid having a phosphon group include 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid, and examples of the organic acid having a sulfone group include methanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid,
Examples of the organic acid having a sulfin group include benzenesulfinic acid and p-toluenesulfinic acid. Among these, monocarboxylic acids, dicarboxylic acids, hydroxycarboxylic acids and aminocarboxylic acids are preferred, and acetic acid, oxalic acid, succinic acid, glycolic acid, lactic acid, citric acid, malic acid, tartaric acid, gluconic acid, ethylenediaminetetraacetic acid, nitrilotri Acetic acid is more preferred. These organic acids may be used alone or in combination of two or more. The molecular weight of these organic acids is preferably less than 500. Particularly, an organic acid having a proton dissociation constant of 2 or less is preferable.

【0013】溶媒としては、アルコール系、グリコール
系、エステル類が使用できる。アルコール系では特にメ
タノール、エタノール、プロパノール、ブタノールが好
ましい。本発明で使用するイオン捕捉剤は、無機イオン
交換体として、アルミノケイ酸縮合型ゼオライト、シリ
カゲル、アルミナ、活性白土のモンモリロナイト、アン
チモンビスマス系化合物であるIXE−600(東亜合
成化学工業株式会社製商品名)、マグネシウムアルミニ
ウム系化合物であるIXE−700(東亜合成化学工業
株式会社製商品名)、ジルコニウム化合物であるIXE
−100(東亜合成化学工業株式会社製、商品名)等を
使用することができ、ハイドロタルサイトとして、DH
T−4A(協和化学工業株式会社製商品名)等を使用す
ることができる。絶縁膜成分を含む前駆体にイオン捕捉
剤を添加してイオンを捕捉し、ろ過によりイオン捕捉剤
を分離して、ハロゲン不純物やナトリウム不純物が10
ppm以下の前駆体とする。また、各原材料にイオン捕
捉剤を用いてハロゲン不純物やナトリウム不純物を低減
させることもできる。さらに、熱水や熱アルコール中に
イオン捕捉剤を添加して薄膜を洗浄することもできる。
これらを組み合わせることもできる。以下に、本発明を
実施例により具体的に説明する。
As the solvent, alcohols, glycols and esters can be used. Among alcohols, methanol, ethanol, propanol and butanol are particularly preferred. The ion scavenger used in the present invention is, as an inorganic ion exchanger, aluminosilicate condensed zeolite, silica gel, alumina, montmorillonite of activated clay, IXE-600 which is an antimony bismuth-based compound (trade name of Toa Gosei Chemical Industry Co., Ltd.) IX), a magnesium aluminum-based compound, IXE-700 (trade name, manufactured by Toa Gosei Chemical Industry Co., Ltd.), and a zirconium compound, IXE
-100 (manufactured by Toa Gosei Chemical Industry Co., Ltd.) and DH as hydrotalcite
T-4A (trade name, manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd.) or the like can be used. An ion-trapping agent is added to the precursor containing the insulating film component to trap ions, and the ion-trapping agent is separated by filtration.
ppm or less of the precursor. Further, halogen impurities and sodium impurities can be reduced by using an ion scavenger for each raw material. Further, the thin film can be washed by adding an ion scavenger to hot water or hot alcohol.
These can also be combined. Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples.

【0014】[0014]

【実施例】<実施例1>シリコーン原料としてテトラエ
トキシシラン208g、非イオン性界面活性剤としてC
18H33(CH2CH2O)10OHを25g、触媒としてマレイン酸
0.83g、水72g、溶媒としてエタノール720g
を室温(20℃)で混合し、ゾル液を作製した。つい
で、ゾル液に、イオン捕捉剤として東亞合成株式会社製
のIXE600を5wt%含ませ8時間処理した後、ろ
過した。得られた炉液の1部を採ってイオンクロマト法
で分析したところ塩素及びナトリウム不純物は10pp
m以下であった。次に、残りの炉液を塗布液に用いてシ
リコンウエハ上にスピンコート法で塗布・成膜し、12
0℃で乾燥した。得られた乾燥膜を上記イオン捕捉剤を
5wt%含有する80℃の熱水で2分間処理し、120℃
で乾燥した。次いで400℃、12分間で熱処理して硬
化膜を得た。得られた膜をX線回折で調べたところ表1
に示すように3本の回折線が観測された。
<Example 1> 208 g of tetraethoxysilane as a silicone raw material and C as a nonionic surfactant
25 g of 18 H 33 (CH 2 CH 2 O) 10 OH, 0.83 g of maleic acid as a catalyst, 72 g of water, 720 g of ethanol as a solvent
Were mixed at room temperature (20 ° C.) to prepare a sol solution. Next, the sol solution was treated with IXE600 (manufactured by Toagosei Co., Ltd.) as an ion trapping agent at 5 wt% for 8 hours, followed by filtration. An aliquot of the obtained furnace liquid was analyzed by ion chromatography to find that chlorine and sodium impurities were 10 pp.
m or less. Next, using the remaining furnace liquid as a coating liquid, a silicon wafer is coated and formed on a silicon wafer by spin coating.
Dried at 0 ° C. The obtained dried membrane was treated with hot water of 80 ° C. containing 5% by weight of the above-mentioned ion scavenger for 2 minutes, and then dried at 120 ° C.
And dried. Subsequently, a heat treatment was performed at 400 ° C. for 12 minutes to obtain a cured film. The obtained film was examined by X-ray diffraction.
As shown in FIG. 3, three diffraction lines were observed.

【0015】[0015]

【表1】 [Table 1]

【0016】d値で40.1Åに対応する強いピークが
観測された。このことは得られた膜に垂直方向に4.0
nmの周期構造を有する薄膜が得られたことを示す。ま
た、インデックスはhklの内h00のみから成り、配
向性の強い膜であることが推定される。これらのインデ
ックスからこの膜の結晶対称性は立方晶もしくは六方晶
の何れかである。さらに、得られた膜を透過型電子顕微
鏡で観察したところ、4nmピッチの格子像が確認され
た。また、窒素ガス吸着法により細孔分布を測定したと
ころ、3nmを中心にしたメソポアが存在することがわ
かった。次ぎにこの薄膜を120℃の加圧熱水で処理し
て不純物を抽出し、イオンクロマト法で分析した結果、
ナトリウム不純物及び塩素不純物はいずれも1ppm以
下であり、半導体用途に適することが判明した。
A strong peak corresponding to a d value of 40.1 ° was observed. This is perpendicular to the resulting film of 4.0.
This shows that a thin film having a periodic structure of nm was obtained. Further, the index is composed of only h00 of hkl, and it is estimated that the film has a strong orientation. From these indices, the crystal symmetry of the film is either cubic or hexagonal. Further, when the obtained film was observed with a transmission electron microscope, a lattice image with a pitch of 4 nm was confirmed. Further, when the pore distribution was measured by a nitrogen gas adsorption method, it was found that a mesopore centered on 3 nm was present. Next, the thin film was treated with pressurized hot water at 120 ° C. to extract impurities and analyzed by ion chromatography,
Both sodium impurities and chlorine impurities were 1 ppm or less, which proved to be suitable for semiconductor applications.

【0017】<実施例2>実施例1と同様な条件で薄膜
を作製し、乾燥膜を得た。得られた乾燥膜のIRスペク
トルを測定したところ、1100cm-1にSiO2に由
来する吸収ピークの他に2900cm-1付近にCH3
由来する吸収ピークが観測された。次いで400℃で1
2分間熱処理し、得られた膜のIRスペクトルを測定し
たところSiO2由来の吸収ピークは観測されたが、C
3由来のピークは消滅していた。このことから、40
0℃焼成した膜はほぼシリカからなる薄膜であることが
分かった。さらに、エリプソメータを用いて薄膜の屈折
率を測定したところ1.12と通常のSiO2膜の1.
45に比べて低かった。このことは膜中に空洞が導入さ
れていることを示すものである。つぎに実施例1と同条
件で低抵抗Siウエハに成膜し、400℃硬化膜を得
た。AI電極を形成して誘電率を測定したところ、2.
0(測定周波数 100KHz)であった。
<Example 2> A thin film was prepared under the same conditions as in Example 1 to obtain a dried film. When the IR spectrum of the obtained dry film was measured, in addition to the absorption peak derived from CH 3 in the vicinity of 2900 cm -1 of the absorption peak derived from SiO 2 to 1100 cm -1 was observed. Then at 400 ° C for 1
The film was heat treated for 2 minutes, and the IR spectrum of the obtained film was measured. As a result, an absorption peak derived from SiO 2 was observed.
The peak derived from H 3 had disappeared. From this, 40
It was found that the film fired at 0 ° C. was a thin film substantially composed of silica. Further, when the refractive index of the thin film was measured using an ellipsometer, it was 1.12, which was 1.1 for a normal SiO 2 film.
It was lower than 45. This indicates that cavities have been introduced into the film. Next, a film was formed on a low-resistance Si wafer under the same conditions as in Example 1 to obtain a cured film at 400 ° C. When an AI electrode was formed and the dielectric constant was measured,
0 (measurement frequency 100 KHz).

【0018】[0018]

【発明の効果】本発明により、半導体用途に適した高純
度で低誘電率の膜が得られる。
According to the present invention, a high-purity and low-dielectric-constant film suitable for semiconductor use can be obtained.

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Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 周期が0.5nm以上、50nm以下で
ある周期構造を含む絶縁膜であってハロゲン不純物及び
ナトリウム不純物が夫々10ppm以下であることを特
徴とする薄膜。
1. An insulating film having a periodic structure with a period of 0.5 nm or more and 50 nm or less, wherein a halogen impurity and a sodium impurity are each 10 ppm or less.
【請求項2】 上記周期構造が1nm以上、50nm以
下の空洞が規則的に配列されてなる請求項1に記載の薄
膜。
2. The thin film according to claim 1, wherein cavities having a periodic structure of 1 nm or more and 50 nm or less are regularly arranged.
【請求項3】 上記薄膜のX線回折から求められる対称
性が立方晶または六方晶である請求項1又は請求項2に
記載の薄膜。
3. The thin film according to claim 1, wherein the symmetry of the thin film determined by X-ray diffraction is cubic or hexagonal.
【請求項4】 上記薄膜の成分にシリカを含む請求項1
ないし請求項3のいずれかに記載の薄膜。
4. The composition according to claim 1, wherein said thin film contains silica.
A thin film according to claim 3.
【請求項5】 上記薄膜の誘電率が2.5以下である請
求項1ないし請求項4のいずれかに記載の薄膜。
5. The thin film according to claim 1, wherein the dielectric constant of the thin film is 2.5 or less.
【請求項6】 上記薄膜はシリカを主成分とする請求項
1ないし請求項5のいずれかに記載の薄膜。
6. The thin film according to claim 1, wherein said thin film contains silica as a main component.
【請求項7】 絶縁膜成分を含む前駆体を製造する工
程、前駆体を塗布する工程、及び塗布膜を硬化し薄膜と
する工程を含む請求項1ないし請求項6のいずれかに記
載の薄膜の製造方法。
7. The thin film according to claim 1, comprising a step of producing a precursor containing an insulating film component, a step of applying the precursor, and a step of curing the applied film to form a thin film. Manufacturing method.
【請求項8】 上記前駆体中のナトリウム不純物が0.
1ppm以下である請求項7に記載の薄膜の製造方法。
8. The method according to claim 8, wherein the sodium impurity in the precursor is 0.1%.
The method for producing a thin film according to claim 7, wherein the content is 1 ppm or less.
【請求項9】 上記前駆体中のハロゲン不純物が100
0ppm以下である請求項7又は請求項8に記載の薄膜
の製造方法。
9. The method according to claim 1, wherein the precursor has a halogen impurity of 100.
9. The method for producing a thin film according to claim 7, wherein the content is 0 ppm or less.
【請求項10】 上記前駆体を製造する工程でイオン捕
捉剤で処理した後、前駆体を塗布することを特徴とする
請求項7ないし請求項9のいずれかに記載の薄膜の製造
方法。
10. The method for producing a thin film according to claim 7, wherein the precursor is applied after treating with an ion scavenger in the step of producing the precursor.
【請求項11】 前記硬化し薄膜とする工程においてハ
ロゲン不純物及びナトリウム不純物を低減する工程を付
加することを特徴とする請求項7ないし請求項10のい
ずれかに記載の薄膜の製造方法。
11. The method for producing a thin film according to claim 7, wherein a step of reducing halogen impurities and sodium impurities is added in the step of curing to form a thin film.
【請求項12】 前記ハロゲン不純物およびナトリウム
不純物を低減する工程が、80℃から150℃の熱水又
は熱アルコールで1分以上処理する工程である請求項1
1に記載の薄膜の製造方法。
12. The method according to claim 1, wherein the step of reducing halogen impurities and sodium impurities is a step of treating with hot water or hot alcohol at 80 ° C. to 150 ° C. for 1 minute or more.
2. The method for producing a thin film according to 1.
【請求項13】 前記熱水又は熱アルコール中にイオン
捕捉剤を含有せしめることを特徴とする請求項12に記
載の薄膜の製造方法。
13. The method for producing a thin film according to claim 12, wherein an ion scavenger is contained in the hot water or hot alcohol.
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