JP2002319582A - Coating liquid for forming silica based coating - Google Patents

Coating liquid for forming silica based coating

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JP2002319582A
JP2002319582A JP2002031182A JP2002031182A JP2002319582A JP 2002319582 A JP2002319582 A JP 2002319582A JP 2002031182 A JP2002031182 A JP 2002031182A JP 2002031182 A JP2002031182 A JP 2002031182A JP 2002319582 A JP2002319582 A JP 2002319582A
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coating
silica
forming
coating solution
based film
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JP2002031182A
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Yasushi Fujii
恭 藤井
Atsushi Matsushita
淳 松下
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Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
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Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coating liquid for forming a silica based coating of low permittivity. SOLUTION: A silica based coating having permittivity not higher than 3.2 can be formed on a substrate by adding one kind selected from (a) a condensate obtained by subjecting trialkoxy silane to hydrolysis in an organic solvent under an acid catalyst, and (b) polyalkylene glycol and its end alkylate and a low permittivity can be attained.

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】本発明は例えばダマシン法に
用いられる低誘電率のシリカ系被膜を形成するための塗
布液に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a coating liquid for forming a low dielectric constant silica-based coating used in, for example, a damascene method.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体デバイスの高集積化についての要
求は益々高まっており、ゲート長が0.13μm世代に
突入しつつある。この場合の配線材料として、従来のA
lに代り、Cuを用いた方が次のような点で半導体素子特
性の向上が図れることが分っている。
2. Description of the Related Art The demand for higher integration of semiconductor devices is increasing, and the gate length is approaching the 0.13 μm generation. As a wiring material in this case, a conventional A
It has been found that the use of Cu instead of l can improve the characteristics of the semiconductor element in the following points.

【0003】CuはAlに比べEM(エレクトロマイグレ
ーション)耐性に優れ、低抵抗のため配線抵抗による信
号遅延を低減でき、高電流密度の使用が可能、即ち、許
容電流密度を3倍以上も緩和でき、配線幅を微細化でき
る。
[0003] Cu is superior in resistance to EM (electromigration) compared to Al, and because of its low resistance, it can reduce signal delay due to wiring resistance and can use a high current density. That is, the allowable current density can be reduced by three times or more. In addition, the wiring width can be reduced.

【0004】しかしながら、CuはAlに比べエッチング
レートのコントロールが難しいことから、Cuをエッチ
ングしないでCuの多層配線を実現する方法として銅ダ
マシン(象眼)法が近年注目され多数の提案がされてい
る(特開2000-174,023号公報、特開200
0-174,121号公報など)。
However, since the control of the etching rate of Cu is more difficult than that of Al, the copper damascene (inlaid) method has recently attracted attention as a method of realizing a multilayer wiring of Cu without etching Cu, and many proposals have been made. (JP-A-2000-174,023, JP-A-200
0-174,121).

【0005】図3に基づいて銅ダマシン法を説明する。
先ず、図3(a)に示すように、基板上にCVD法によ
り形成されるSiO2やSOGなどからなる低誘電率材で
ある層間絶縁膜を形成し、この上にパターンを形成した
レジストマスクを設け、エッチングにて同図(b)に示
すように、配線溝を形成し、次いで同図(c)に示すよ
うに、バリヤメタルを堆積せしめ、同図(d)に示すよ
うに、配線溝へCuを電界メッキなどによって埋め込ん
で下層配線を形成し、CMP(化学研磨)によるバリヤ
メタルとCuの研磨を行った後、同図(e)に示すよう
に、この上に再び層間絶縁膜を形成する。以下同様にし
て、パターン形成したレジストマスクを介して層間絶縁
膜を選択的にエッチングして、同図(f)に示すよう
に、この層間絶縁膜にビアホールと上層配線用の溝を形
成(デユアルダマシン)し、同図(g)に示すように、
これらビアホールと上層配線用の溝にバリヤメタルを堆
積せしめ、同図(h)に示すように、ビアホールと上層
配線用の溝に電界メッキなどによってCuを埋め込んで
上層配線を形成するようにしている。
A copper damascene method will be described with reference to FIG.
First, as shown in FIG. 3A, an interlayer insulating film, which is a low dielectric constant material made of SiO2 or SOG, is formed on a substrate by a CVD method, and a resist mask having a pattern formed thereon is formed thereon. Then, a wiring groove is formed by etching as shown in FIG. 3 (b), and then a barrier metal is deposited as shown in FIG. 3 (c), and the wiring groove is formed as shown in FIG. 3 (d). Cu is buried by electroplating or the like to form a lower wiring, and after the barrier metal and Cu are polished by CMP (chemical polishing), an interlayer insulating film is formed thereon again as shown in FIG. . In the same manner, the interlayer insulating film is selectively etched through a patterned resist mask to form via holes and trenches for upper wiring in the interlayer insulating film as shown in FIG. Damascene), and as shown in FIG.
A barrier metal is deposited in the via hole and the upper wiring groove, and Cu is buried in the via hole and the upper wiring groove by electrolytic plating or the like to form an upper wiring as shown in FIG.

【0006】なお、ダマシン法については配線を形成す
る金属として銅を中心に記述したが、銅以外にもアルミ
ニウムでダマシン法を行うことも進められている。本発
明は、銅ダマシン法に限ったものではなく、広く導電性
金属を用いたダマシン法に用いられる。
Although the damascene method has been described mainly on copper as a metal forming wiring, the damascene method is also being carried out using aluminum in addition to copper. The present invention is not limited to the copper damascene method, but is widely used in a damascene method using a conductive metal.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記したように、ダマ
シン法によって多層配線を形成する場合、ビアホールの
アスペクト比(高さ/幅)を高めることが微細化におい
て必須の要件となる。しかしながら、層間絶縁膜材とし
てCVDで形成されるSiO2を用いた場合には、アスペ
クト比は精々2であるし、またSiO2の誘電率はε=
4.1と比較的高いため、満足できるものではない。
As described above, when forming a multilayer wiring by the damascene method, it is an essential requirement for miniaturization to increase the aspect ratio (height / width) of the via hole. However, when SiO2 formed by CVD is used as the interlayer insulating film material, the aspect ratio is at most 2 and the dielectric constant of SiO2 is ε =
It is not satisfactory because it is relatively high at 4.1.

【0008】尚、層間絶縁膜の誘電率を下げるには、層
間絶縁膜をポーラスにすればよいことが現在では分かっ
ている。しかしながら、層間絶縁膜の誘電率が低いほ
ど、膜の緻密性が低下するため、後工程でレジスト膜を
プラズマアッシングする際に層間絶縁膜が損傷したりク
ラックが入り、信頼性の高い半導体素子を得ることがで
きにくくなる。
It is now known that the dielectric constant of an interlayer insulating film can be lowered by making the interlayer insulating film porous. However, the lower the dielectric constant of the interlayer insulating film, the lower the denseness of the film. Therefore, when the resist film is plasma-ashed in a later step, the interlayer insulating film is damaged or cracked, and a highly reliable semiconductor element is manufactured. It becomes difficult to obtain.

【0009】上記の層間絶縁膜の損傷は、層間絶縁膜の
Si-R基(Rは低級アルキル基または水素原子)がアッ
シングにより分解され(R基が離れる)、Si-OH結
合が生成することによって生じると推測される。例え
ば、有機SOGの場合には、Si−CH3結合(CH3は
一例)が切れてSi−OHとなり、無機SOGの場合に
は、Si−H結合が切れてSi−OHとなる。
The above-mentioned damage to the interlayer insulating film is caused by the fact that the Si-R group (R is a lower alkyl group or a hydrogen atom) of the interlayer insulating film is decomposed by the ashing (the R group is separated) and a Si-OH bond is generated. It is presumed to be caused by. For example, in the case of organic SOG, the Si-CH3 bond (CH3 is an example) is broken to form Si-OH, and in the case of inorganic SOG, the Si-H bond is broken to form Si-OH.

【0010】そこで、より誘電率の低い有機又は無機S
OGの使用が検討されている。更にこのような有機又は
無機SOGの一層の低誘電率化が望まれている。特に、
ダマシン法に用いられる層間絶縁膜に必要とされる誘電
率は3.2以下である。
Therefore, organic or inorganic S having a lower dielectric constant is used.
The use of OG is being considered. Further, further reduction in the dielectric constant of such organic or inorganic SOG is desired. In particular,
The dielectric constant required for the interlayer insulating film used in the damascene method is 3.2 or less.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係るシリカ系被膜形成用の塗布液は、誘電
率3.2以下(好ましくは2.7以下)のシリカ系被膜
を形成する塗布液であって、(a)トリアルコキシシラ
ンを有機溶媒中、酸触媒下で加水分解して得られる縮合
物、及び(b)ポリアルキレングリコール及びその末端
アルキル化物から選択される1種を含む構成とした。
In order to solve the above-mentioned problems, a coating solution for forming a silica-based film according to the present invention forms a silica-based film having a dielectric constant of 3.2 or less (preferably 2.7 or less). A (a) condensate obtained by hydrolyzing a trialkoxysilane in an organic solvent under an acid catalyst, and (b) one selected from a polyalkylene glycol and a terminal alkylated product thereof. Including the configuration.

【0012】前記塗布液の(a)成分としては、特にト
リアルコキシシランをSiO2換算で1〜5重量%の濃度
でアルキレングリコールジアルキルエーテル中に溶解
し、この溶液にトリアルコキシシラン1モル当り2.5
〜3.0モルの水を加え、酸触媒の存在下で加水分解縮
合した後、反応混合物中の反応により生成したアルコー
ル含有量を15重量%以下に調整したものが好ましい。
As the component (a) of the coating solution, in particular, trialkoxysilane is dissolved in an alkylene glycol dialkyl ether at a concentration of 1 to 5% by weight in terms of SiO2. 5
After adding 3.0 mol of water and carrying out hydrolytic condensation in the presence of an acid catalyst, it is preferable to adjust the content of alcohol produced by the reaction in the reaction mixture to 15% by weight or less.

【0013】上記において、トリアルコキシシランの濃
度をSiO2換算で1〜5重量%としたのは、ラダー構造
の層間絶縁膜が得られることによる。有機であるか無機
であるかに拘らず、ラダー構造とすることで、前記した
ように緻密な膜が形成され誘電率は低いので好ましい。
In the above description, the reason why the concentration of trialkoxysilane is set to 1 to 5% by weight in terms of SiO2 is that an interlayer insulating film having a ladder structure is obtained. Regardless of whether it is organic or inorganic, a ladder structure is preferable because a dense film is formed and the dielectric constant is low as described above.

【0014】上記トリアルコキシシランとしては、例え
ばトリメトキシシラン、トリエトキシシラン、トリプロ
ポキシシラン、トリブトキシシラン、ジエトキシモノメ
トキシシラン、モノメトキシジプロポキシシラン、ジブ
トキシモノメトキシシラン、エトキシメトキシプロポキ
シシラン、モノエトキシジメトキシシラン、モノエトキ
シジプロポキシシラン、ブトキシエトキシプロポキシシ
ラン、ジメトキシモノプロポキシシラン、ジエトキシモ
ノプロポキシシラン、モノブトキシジメトキシシランな
どを挙げることができる。これらの中で実用上好ましい
化合物は、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、
トリプロポキシシラン、トリブトキシシランであり、中
でも特にトリメトキシシラン、トリエトキシシランが好
ましい。
Examples of the trialkoxysilane include trimethoxysilane, triethoxysilane, tripropoxysilane, tributoxysilane, diethoxymonomethoxysilane, monomethoxydipropoxysilane, dibutoxymonomethoxysilane, ethoxymethoxypropoxysilane, Monoethoxydimethoxysilane, monoethoxydipropoxysilane, butoxyethoxypropoxysilane, dimethoxymonopropoxysilane, diethoxymonopropoxysilane, monobutoxydimethoxysilane and the like can be mentioned. Among these, practically preferred compounds are trimethoxysilane, triethoxysilane,
Tripropoxysilane and tributoxysilane are preferred, and among them, trimethoxysilane and triethoxysilane are particularly preferred.

【0015】次に溶媒としては、保存安定性を高めるた
めにアルキレングリコールジアルキルエーテルを用いる
ことが必要である。このものを用いることにより、低級
アルコールを溶媒として用いた従来方法におけるトリア
ルコキシンランのH−Si基の分解反応や中間に生成す
るシラノールの水酸基がアルコキシ基に置換する反応を
抑制することができ、ゲル化を防止することができる。
Next, it is necessary to use an alkylene glycol dialkyl ether as a solvent in order to enhance storage stability. By using this, it is possible to suppress the decomposition reaction of the H-Si group of the trialkoxylan and the reaction in which the hydroxyl group of the silanol generated in the middle is replaced with the alkoxy group in the conventional method using the lower alcohol as the solvent, Gelling can be prevented.

【0016】このアルキレングリコールジアルキルエー
テルとしては、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、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ジエチルエーテル、ジエチレ
ングリコールジプロピルエーテル、ジエチレングリコー
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プロピルエーテル、プロピレングリ
コールジブチルエーテルなどのアルキレングリコールの
ジアルキルエーテル類を挙げることができる。これらの
中で好ましいのはエチレングリコール又はプロピレング
リコールのジアルキルエーテル、特にジメチルエーテル
である。これらの有機溶媒は、単独で用いてもよいし2
種以上組み合わせて用いてもよい。その使用量について
は、アルコキシシランの1モルに対し、10〜30モル
倍量の割合で用いられる。
Examples of the alkylene glycol dialkyl ether include ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dipropyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dipropyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, and propylene glycol. Examples thereof include dialkyl ethers of alkylene glycol such as dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, propylene glycol dipropyl ether, and propylene glycol dibutyl ether. Preferred among these are dialkyl ethers of ethylene glycol or propylene glycol, especially dimethyl ether. These organic solvents may be used alone or 2
It may be used in combination of more than one kind. With respect to the amount of use, it is used in a ratio of 10 to 30 mole times with respect to 1 mole of alkoxysilane.

【0017】トリアルコキシシランの加水分解を行うた
めの水は、トリアルコキシシラン1モルに対し2.5〜
3.0モル、好ましくは2.8〜3.0モルの範囲内の
量で用いることが加水分解度を高めるために必要であ
る。この範囲より少なすぎると保存安定性は高くなるも
のの、加水分解度が低くなり加水分解物中の有機基の含
有量が多くなり、被膜形成時にガスの発生が起こるし、
また、多すぎると保存安定性が悪くなる。
Water for hydrolyzing trialkoxysilane is used in an amount of 2.5 to 1.5 mol per mol of trialkoxysilane.
It is necessary to use an amount in the range of 3.0 moles, preferably 2.8 to 3.0 moles, in order to increase the degree of hydrolysis. If the amount is less than this range, the storage stability increases, but the degree of hydrolysis decreases, the content of organic groups in the hydrolyzate increases, and gas is generated during film formation,
On the other hand, if the amount is too large, the storage stability deteriorates.

【0018】溶媒にアルコールを用いずアルキレングリ
コ−ルジアルキルエーテルの中から選ばれる少なくとも
1種を用いたとしてもアルコキシシランの加水分解にお
いてはアルコキシ基に相当するアルコールが必ず生成し
てくるので、反応系からこの生成してくるアルコールを
除去しなければならない。具体的には、アルコールを塗
布液中15重量%以下、好ましくは8重量%以下まで除
去しておくことが必要である。アルコール分が15重量
%を超えて残存していると、H−Si基と生成したアル
コールが反応し、RO−Si基が生成し、クラック限界
が低下するし、被膜形成時にガスが発生し、前記したト
ラブルの原因となる。
Even if at least one selected from alkylene glycol dialkyl ethers is used without using an alcohol as a solvent, the alcohol corresponding to the alkoxy group is inevitably generated in the hydrolysis of alkoxysilane. The resulting alcohol must be removed from the system. Specifically, it is necessary to remove the alcohol to 15% by weight or less, preferably 8% by weight or less in the coating solution. If the alcohol content remains in excess of 15% by weight, the H-Si group reacts with the generated alcohol to generate an RO-Si group, which lowers the crack limit and generates gas during film formation, This may cause the trouble described above.

【0019】アルコールの除去方法としては、真空度3
0〜300mmHg、好ましくは、50〜200mmH
g、温度20〜50℃で2〜6時間減圧蒸留する方法が
好適である。このようにして得られた塗布液は、溶媒除
去後の被膜形成成分が熱重量測定(TG)に際し、重量
増加を示すこと、及び赤外吸収スペクトルにおいて30
00cm-1にピークを有しないという点で特徴づけられ
る。従来の塗布液例えば特開平4−216827号公報記載の
塗布液の場合は熱重量測定に際し、重量減少を示すし、
赤外吸収スペクトルにおいて、3000cm-1付近にピ
ークを有し、残存アルコキシ基が存在していることを示
している。
As a method for removing the alcohol, a degree of vacuum of 3
0 to 300 mmHg, preferably 50 to 200 mmH
g, a method of performing distillation under reduced pressure at a temperature of 20 to 50 ° C. for 2 to 6 hours is preferable. The coating liquid thus obtained shows that the film-forming component after solvent removal shows an increase in weight when measured by thermogravimetry (TG), and that the film-forming component has an infrared absorption spectrum of 30%.
It is characterized by having no peak at 00 cm-1. In the case of a conventional coating solution such as the coating solution described in JP-A-4-216827, upon thermogravimetry, the weight loss is indicated,
In the infrared absorption spectrum, it has a peak near 3000 cm -1, indicating that a residual alkoxy group is present.

【0020】一方、前記塗布液に、(b)成分として、
ポリアルキレングリコール及びその末端アルキル化物か
ら選択される1種を含有せしめることが必要である。こ
れらを含有せしめることで、層間絶縁膜はポーラス化さ
れ、誘電率が低下する。
On the other hand, in the coating solution,
It is necessary to include one selected from polyalkylene glycol and its terminal alkylated product. By including these, the interlayer insulating film is made porous and the dielectric constant is lowered.

【0021】ポリアルキレングリコールとしては、ポリ
エチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどの
ポリ低級ポリアルキレングリコールが挙げられ、末端ア
ルキル化物とは、前記ポリ低級アルキレングリコールの
片端末あるいは両端末の水酸基がメチル基、エチル基、
プロピル基などの低級アルキル基によりアルコキシル化
されたものである。
Examples of the polyalkylene glycol include poly-lower polyalkylene glycols such as polyethylene glycol and polypropylene glycol. The term "alkylated at the terminal" means that the hydroxyl group at one or both terminals of the poly-lower alkylene glycol is a methyl group or an ethyl group. ,
It has been alkoxylated with a lower alkyl group such as a propyl group.

【0022】ここで、ポリアルキレングリコール及びそ
の末端アルキル化物から選択される1種の添加量は、塗
布液の固形分に対して、10重量%〜500重量%、好
ましくは、50重量%〜200重量%とする。また、ポ
リアルキレングリコール及びその末端アルキル化物の重
量平均分子量は、100〜10,000、好ましくは2
00〜5,000とする。この範囲にすることで、塗布
液における相容性を損なうことなく、低誘電率化を達成
しやすくなる。
Here, the addition amount of one kind selected from polyalkylene glycol and its terminal alkylated product is from 10% by weight to 500% by weight, preferably from 50% by weight to 200% by weight, based on the solid content of the coating solution. % By weight. The weight average molecular weight of the polyalkylene glycol and its terminal alkylated product is 100 to 10,000, preferably 2
00 to 5,000. Within this range, a low dielectric constant can be easily achieved without impairing the compatibility of the coating solution.

【0023】また、本発明に係る塗布液を用いた半導体
素子の製造方法の一例は、以下の工程からなる。 (1)基板に誘電率3.2以下(好ましくは2.7以
下)のシリカ系被膜を形成する工程。 (2)前記シリカ系被膜上にレジストパターンを設ける
工程。 (3)前記レジストパターンをマスクとしてシリカ系被
膜をエッチング処理する工程。 (4)ヘリウムガスなどの不活性ガスから誘導されるプ
ラズマによりシリカ系被膜を処理する工程。 (5)前記レジストパターンを酸素ガスから誘導される
プラズマによりアッシング処理する工程。
An example of a method for manufacturing a semiconductor device using the coating liquid according to the present invention comprises the following steps. (1) A step of forming a silica-based coating having a dielectric constant of 3.2 or less (preferably 2.7 or less) on a substrate. (2) A step of providing a resist pattern on the silica-based coating. (3) A step of etching the silica-based coating using the resist pattern as a mask. (4) A step of treating the silica-based coating with plasma derived from an inert gas such as helium gas. (5) a step of subjecting the resist pattern to an ashing process using plasma induced from oxygen gas.

【0024】シリカ系被膜の形成方法は、例えば、塗布
液を半導体基板、ガラス基板、金属板、セラミック基板
などの基板上に、スピンナー法、ロールコーター法、浸
漬引き上げ法、スプレー法、スクリーン印刷法、刷毛塗
り法などで塗布し、溶媒を飛散させるために乾燥させ塗
膜を形成する。次いで、250〜500℃の温度で焼成
することにより形成される。(2)、(3)及び(5)
の工程は、従来行われている慣用的な手段でよい。
The silica-based coating is formed by, for example, applying a coating solution onto a substrate such as a semiconductor substrate, a glass substrate, a metal plate, or a ceramic substrate by a spinner method, a roll coater method, an immersion pulling method, a spray method, or a screen printing method. Then, it is applied by a brush coating method or the like, and dried to disperse the solvent to form a coating film. Next, it is formed by firing at a temperature of 250 to 500C. (2), (3) and (5)
May be a conventional means conventionally performed.

【0025】ヘリウムガスなどの不活性ガスから誘導さ
れるプラズマによりシリカ系被膜を処理する条件として
は、このガスからプラズマガスが発生可能なプラズマ処
理装置(例えば、東京応化工業株式会社製:TCA-7
822)を用い、圧力10〜600mTorr(ミリトー
ル)、好ましくは100〜500mTorrで、30〜30
0秒間、好ましくは30〜120秒間プラズマ処理す
る。
Conditions for treating the silica-based coating with plasma derived from an inert gas such as helium gas include a plasma processing apparatus capable of generating a plasma gas from the gas (for example, TCA- manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.). 7
822) at a pressure of 10 to 600 mTorr (millitorr), preferably 100 to 500 mTorr, and 30 to 30 mTorr.
Plasma treatment is performed for 0 second, preferably 30 to 120 seconds.

【0026】なお、プラズマ処理装置はTCA-782
2を例示したが、この装置に限定されるものではない。
また、不活性ガスとしてはヘリウム以外に、ネオン、ア
ルゴンなども好ましいガスとして挙げられる。
The plasma processing apparatus is TCA-782
2, but is not limited to this device.
As the inert gas, in addition to helium, neon, argon, and the like are also preferable.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。 (塗布液の調製) 参考例1(塗布液1) SiO2換算濃度濃度3重量%のトリエトキシシラン7
3.9g(0.45モル)をエチレングリコールジメチ
ルエーテル799.0g(8.87モル)に溶解し、か
き混ぜた。次いで、純水24.2g(1.34モル)と
濃硝酸5ppmを混合したものをゆっくりかき混ぜなが
ら、滴下した後、約3時間かき混ぜ、その後室温で6日
間静置させて溶液を得た。この溶液を120〜140m
mHg、40℃において1時間減圧蒸留し、固形分濃度
8重量%、エタノール濃度3重量%の塗布液を調整し
た。この溶液を塗布液1とした。なお、この塗布液1か
ら形成される被膜の誘電率は3.1であった。
Embodiments of the present invention will be described below. (Preparation of Coating Solution) Reference Example 1 (Coating Solution 1) Triethoxysilane 7 having a concentration of 3% by weight in terms of SiO2
3.9 g (0.45 mol) was dissolved in 799.0 g (8.87 mol) of ethylene glycol dimethyl ether and stirred. Next, a mixture of 24.2 g (1.34 mol) of pure water and 5 ppm of concentrated nitric acid was added dropwise while slowly stirring, followed by stirring for about 3 hours, and then allowed to stand at room temperature for 6 days to obtain a solution. 120-140m of this solution
Vacuum distillation was performed at mHg and 40 ° C. for 1 hour to prepare a coating solution having a solid content of 8 wt% and an ethanol concentration of 3 wt%. This solution was used as coating solution 1. The dielectric constant of the coating formed from this coating liquid 1 was 3.1.

【0028】実施例(塗布液2) 塗布液1に重量平均分子量200のポリエチレングリコ
ールの両端末メチル化物を固形分に対して100重量%
添加し、十分攪拌することにより均一な溶液を得た。こ
の溶液を塗布液2とした。なお、この塗布液2から形成
される被膜の誘電率は2.6であった。
Example (Coating solution 2) Coating solution 1 was prepared by adding both terminal methylated products of polyethylene glycol having a weight average molecular weight of 200 to 100% by weight based on the solid content.
The mixture was added and sufficiently stirred to obtain a uniform solution. This solution was used as coating solution 2. The dielectric constant of the film formed from this coating solution 2 was 2.6.

【0029】参考例2(塗布液1+He処理) 基板上に塗布液1を回転塗布し、膜厚4500Åの被膜
を形成した。なお、この被膜の屈折率は1.40であっ
た。次いで、上記被膜上にレジストパターンを形成し、
このレジストパターンをマスクとしてエッチングして配
線溝を形成した。次いで、ヘリウムガス濃度700sc
cm、圧力500mTorrにて30秒間プラズマ処理し
た。この後、バッチ式のプラズマアッシング装置(東京
応化工業株式会社製:OPM-EM1000)により、酸素プラズ
マにより圧力1000mTorrにて300秒間アッシング
処理した。このアッシング処理後の被膜の赤外線吸収ス
ペクトルを図1に示す。この図1にはSi-R(Rは水素原
子)を示すピークが明確に現れており、被膜が損傷を受
けていないことが分かる。
Reference Example 2 (Coating solution 1 + He treatment) The coating solution 1 was spin-coated on a substrate to form a film having a thickness of 4500 °. The refractive index of this film was 1.40. Next, a resist pattern is formed on the film,
Etching was performed using this resist pattern as a mask to form a wiring groove. Next, a helium gas concentration of 700 sc
Plasma treatment was performed at a pressure of 500 mTorr for 30 seconds. Thereafter, ashing was performed by oxygen plasma at a pressure of 1000 mTorr for 300 seconds using a batch type plasma ashing apparatus (OPM-EM1000, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.). FIG. 1 shows an infrared absorption spectrum of the coating after the ashing. In FIG. 1, a peak indicating Si-R (R is a hydrogen atom) clearly appears, which indicates that the coating film is not damaged.

【0030】参考例3(塗布液2+He処理) 参考例2において、塗布液を1から2に代えた以外は、
参考例2と同様にしてアッシングまで行った。このアッ
シング処理後の被膜の赤外線吸収スペクトルを図2に示
す。この図2にはSi-R(Rは水素原子)を示すピーク
が明確に現れており、被膜が損傷を受けていないことが
分かる。
Reference Example 3 (coating solution 2 + He treatment) In Reference Example 2, except that the coating solution was changed from 1 to 2,
Ashing was performed in the same manner as in Reference Example 2. FIG. 2 shows an infrared absorption spectrum of the coating after the ashing. In FIG. 2, a peak indicating Si-R (R is a hydrogen atom) clearly appears, indicating that the coating film is not damaged.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上に説明したように本発明の塗布液に
よれば、塗布液に、(a)トリアルコキシシランを有機
溶媒中、酸触媒下で加水分解して得られる縮合物、及び
(b)ポリアルキレングリコール及びその末端アルキル
化物から選択される1種を含有せしめることで、基板上
に誘電率3.2以下のシリカ系被膜を形成することがで
き、当該塗布液から形成されるシリカ系被膜の誘電率を
下げ、微細化に有利になる。
As described above, according to the coating liquid of the present invention, (a) a condensate obtained by hydrolyzing a trialkoxysilane in an organic solvent in the presence of an acid catalyst; b) A silica-based coating having a dielectric constant of 3.2 or less can be formed on a substrate by including one selected from a polyalkylene glycol and a terminal alkylated product thereof. The dielectric constant of the system coating is reduced, which is advantageous for miniaturization.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】参考例2で形成した被膜上のレジストをアッシ
ング処理した後の当該被膜の赤外線吸収スペクトル。
FIG. 1 is an infrared absorption spectrum of a coating formed in Reference Example 2 after the resist on the coating is subjected to ashing.

【図2】参考例3で形成した被膜上のレジストをアッシ
ング処理した後の当該被膜の赤外線吸収スペクトル。
FIG. 2 is an infrared absorption spectrum of a coating formed in Reference Example 3 after the resist on the coating is subjected to an ashing process.

【図3】(a)〜(h)は、銅ダマシン法による多層配
線構造の形成工程を説明した図。
FIGS. 3A to 3H are diagrams illustrating a process of forming a multilayer wiring structure by a copper damascene method.

フロントページの続き Fターム(参考) 5F033 HH11 JJ11 MM02 MM12 MM13 NN06 NN07 QQ00 RR04 RR09 RR25 RR29 SS22 5F058 BA20 BC05 BF46 BF47 BH01Continued on the front page F term (reference) 5F033 HH11 JJ11 MM02 MM12 MM13 NN06 NN07 QQ00 RR04 RR09 RR25 RR29 SS22 5F058 BA20 BC05 BF46 BF47 BH01

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 誘電率3.2以下のシリカ系被膜を形成
する塗布液であって、(a)トリアルコキシシランを有
機溶媒中、酸触媒下で加水分解して得られる縮合物、及
び(b)ポリアルキレングリコール及びその末端アルキ
ル化物から選択される1種を含有することを特徴とする
シリカ系被膜形成用の塗布液。
1. A coating liquid for forming a silica-based coating having a dielectric constant of 3.2 or less, comprising: (a) a condensate obtained by hydrolyzing a trialkoxysilane in an organic solvent under an acid catalyst; b) A coating solution for forming a silica-based film, which comprises one selected from polyalkylene glycols and their terminal alkylated products.
【請求項2】 請求項1に記載のシリカ系被膜形成用の
塗布液において、前記ポリアルキレングリコール及びそ
の末端アルキル化物の含有量は、塗布液の固形分に対し
て、10〜500重量%であることを特徴とするシリカ
系被膜形成用の塗布液。
2. The coating solution for forming a silica-based film according to claim 1, wherein the content of the polyalkylene glycol and its terminal alkylated product is 10 to 500% by weight based on the solid content of the coating solution. A coating solution for forming a silica-based film, characterized in that:
【請求項3】 請求項1に記載のシリカ系被膜形成用の
塗布液において、前記ポリアルキレングリコール及びそ
の末端アルキル化物の重量平均分子量は100〜10,
000の範囲であることを特徴とするシリカ系被膜形成
用の塗布液。
3. The coating solution for forming a silica-based film according to claim 1, wherein the weight average molecular weight of the polyalkylene glycol and its terminal alkylated product is 100 to 10,
A coating solution for forming a silica-based film, which is in the range of 000.
【請求項4】 請求項1に記載のシリカ系被膜形成用の
塗布液において、前記有機溶媒はアルキレングリコール
ジアルキルエーテルであることを特徴とするシリカ系被
膜形成用の塗布液。
4. The coating solution for forming a silica-based film according to claim 1, wherein the organic solvent is an alkylene glycol dialkyl ether.
【請求項5】 請求項1に記載のシリカ系被膜形成用の
塗布液において、この塗布液のアルコール含有量は15
重量%以下であることを特徴とするシリカ系被膜形成用
の塗布液。
5. The coating solution for forming a silica-based film according to claim 1, wherein the coating solution has an alcohol content of 15%.
A coating liquid for forming a silica-based film, which is not more than 10% by weight.
【請求項6】 請求項1に記載のシリカ系被膜形成用の
塗布液において、得られるシリカ系被膜がラダー構造で
あることを特徴とするシリカ系被膜形成用の塗布液。
6. The coating liquid for forming a silica-based coating according to claim 1, wherein the obtained silica-based coating has a ladder structure.
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