JP2010016046A - Polysilazane-dissolving treatment liquid, and manufacturing method of semiconductor device using the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a semiconductor device which allows stable process treatment. <P>SOLUTION: This manufacturing method of a semiconductor device includes processes of: supplying an application liquid prepared by dissolving polysilazane in a solvent onto a semiconductor substrate; forming a coating film containing the polysilazane by rotating the semiconductor substrate; supplying a rinse liquid to the back face of the semiconductor substrate, to apply back rinse thereto to clean the back face; drying the semiconductor substrate after the back rinse, to remove the rinse liquid; and providing an insulation film containing silicon oxide by heat-treating the semiconductor substrate, to remove the solvent from the coating film. Each of the solvent and the rinse liquid contains terpenes, at least in a part and is such that the acid value is smaller than 0.036 mgKOH/g. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ポリシラザン溶解用処理液、およびこれを用いた半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a treatment liquid for dissolving polysilazane and a method for manufacturing a semiconductor device using the same.

半導体装置の塗布膜として用いられるシリコン含有化合物としては、シロキサン類およびシラザン類が知られている。いずれも、低誘電率絶縁膜(Low−k)材料や層間絶縁膜(ILD)材料、あるいは埋め込み材料としての価値が高い。ポリシラザン(PSZ)を、PMD(Pre−Metal Dielectric)やIMD(Inter−Metal Dielectric)に用いることも提案されている(例えば、特許文献1参照)。   Siloxanes and silazanes are known as silicon-containing compounds used as coating films for semiconductor devices. In any case, the value as a low dielectric constant insulating film (Low-k) material, an interlayer insulating film (ILD) material, or a buried material is high. It has also been proposed to use polysilazane (PSZ) for PMD (Pre-Metal Dielectric) and IMD (Inter-Metal Dielectric) (see, for example, Patent Document 1).

シロキサン類を溶解して塗布液を調製するための溶剤としては、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)等が用いられることが多い。ウェハのエッジカットや裏面洗浄(バックリンス)用のシンナー(リンス液)にも、同様のものが用いられている。   Propylene glycol monomethyl ether (PGME), propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) or the like is often used as a solvent for dissolving siloxanes to prepare a coating solution. The same is used for thinner (rinsing liquid) for wafer edge cutting and back surface cleaning (back rinsing).

リンス液は、シリコン含有化合物の種類に応じて選択され、例えば、シルセスキオキサンには、低分子のシロキサンが用いられる。ポリシラザン類には、キシレンやジ−n−ブチルエーテル、あるいはナフタレン系物質が用いられている(例えば、特許文献2,3,および4参照。)。   The rinse liquid is selected according to the type of the silicon-containing compound. For example, low molecular weight siloxane is used for silsesquioxane. As the polysilazanes, xylene, di-n-butyl ether, or naphthalene-based substances are used (for example, see Patent Documents 2, 3, and 4).

また、二酸化炭素の排出量を低減しつつ、塗布法により高いスループットで絶縁膜を形成するために、α−ピネン等のテルペン類を溶剤またはリンス液として使用する方法が提案されている。(特許文献5および6参照。)
ポリシラザンは、水分やアルコール等の物質と反応してゲル化し、最終的にはシリカの固化物となって析出される。ポリシラザンのゲル化は、リンス液中に含まれる水分や不純物、空気中の水分などによって、あるいはポリシラザン自体の自己分解によって引き起こされる。ゲル化に伴なって、アンモニア、シランおよび水素を含有する有毒で発火性のある危険なガスが発生する。
Further, a method of using a terpene such as α-pinene as a solvent or a rinsing liquid has been proposed in order to form an insulating film with high throughput by a coating method while reducing carbon dioxide emission. (See Patent Documents 5 and 6.)
Polysilazane reacts with substances such as moisture and alcohol to form a gel, and finally precipitates as a solidified product of silica. The gelation of polysilazane is caused by moisture or impurities contained in the rinse liquid, moisture in the air, or the like, or by self-decomposition of polysilazane itself. Along with gelation, a toxic and flammable dangerous gas containing ammonia, silane and hydrogen is generated.

塗布装置内においては、塗布後の塗布液はリンス液と混合されて廃液ラインを経由し、コーターカップの下方に設置された廃液貯蔵庫内に収容される。塗布液がポリシラザンの場合、こうした廃液ラインや廃液貯蔵庫の中では、リンス液中に含まれる水分や不純物とポリシラザンが反応して、ゲル化するおそれがある。廃液は空気と接触していることから、空気中の水分を吸収してポリシラザンのゲル化が生じる。   In the coating apparatus, the coating liquid after coating is mixed with the rinsing liquid and stored in a waste liquid storage unit installed under the coater cup via a waste liquid line. When the coating liquid is polysilazane, in such a waste liquid line or waste liquid storage, there is a possibility that the water or impurities contained in the rinse liquid react with the polysilazane to gel. Since the waste liquid is in contact with air, the water in the air is absorbed and gelation of polysilazane occurs.

廃液貯蔵庫に蓋を設ければ、空気との接触が避けられるのでゲル化のおそれは低減されるものの、蓋の密着性が高すぎると、ガスの発生によって貯蔵庫内の内圧が上昇して破裂する危険がある。一方、通気性のよい蓋や逆止弁付きの蓋では、発生した危険なガスが大気中に拡散して取扱者の健康を害するおそれがある。   If the waste liquid storage is provided with a lid, contact with air is avoided, so the possibility of gelation is reduced. However, if the lid is too close, the internal pressure in the storage rises due to gas generation and bursts. There is danger. On the other hand, in the case of a lid with good air permeability or a lid with a check valve, the generated dangerous gas may diffuse into the atmosphere and harm the health of the operator.

廃液ラインでのゲル化や固化は配管内での詰まりを引き起こし、漏液などの災害を招くおそれがある。固化物はダストの原因となって、半導体装置の製造歩留まりの低下を引き起こす。ゲル化や固化は進行性であるため、定期的な装置のメンテナンスが欠かせない。   Gelation and solidification in the waste liquid line may cause clogging in the piping and may cause a disaster such as leakage. The solidified matter causes dust and causes a decrease in the manufacturing yield of the semiconductor device. Since gelation and solidification are progressive, regular equipment maintenance is essential.

ポリシラザンのゲル化や固化を防ぐために、廃液ラインや廃液貯蔵庫内に定期的にリンス液を流して洗浄が行なわれる。過剰のリンス液を供給してポリシラザンの濃度を低減して、ゲル化の遅延を図ることが行なわれている。こうした処置のためには、過剰のリンス液を使用する必要が生じる。   In order to prevent polysilazane from gelling or solidifying, cleaning is performed by periodically flowing a rinse liquid into a waste liquid line or a waste liquid storage. An excessive rinsing solution is supplied to reduce the concentration of polysilazane to delay gelation. Such treatment requires the use of excess rinse solution.

これらの健康への影響・災害防止・塗布装置の維持管理等の理由から、ポリシラザンのゲル化を抑えることが求められている。
特開2004−179614号公報 特開2003−197611号公報 特開2005−236050号公報 特許3479648号公報 特開2007−242956号公報 特開2006−216704号公報
It is required to suppress the gelation of polysilazane for reasons such as health effects, disaster prevention, and maintenance of application equipment.
JP 2004-179614 A JP 2003-197611 A JP 2005-236050 A Japanese Patent No. 3479648 JP 2007-242958 A JP 2006-216704 A

本発明は、ゲル化が起こりにくく人体への影響の少ないポリシラザン溶解用処理液、および安定したプロセス処理が可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a polysilazane-dissolving treatment liquid that hardly causes gelation and has little influence on the human body, and a method for manufacturing a semiconductor device capable of stable process treatment.

本発明の一態様にかかるポリシラザン溶解用処理液は、少なくとも一部にテルペン類を含み、酸価が0.036mgKOH/g未満であることを特徴とする。   The treatment liquid for dissolving polysilazane according to one embodiment of the present invention is characterized in that it contains at least a part of terpenes and has an acid value of less than 0.036 mgKOH / g.

本発明の一態様にかかる半導体装置の製造方法は、半導体基板上に、ポリシラザンを溶剤に溶解してなる塗布液を供給し、前記ポリシラザンを含む塗布膜を形成する工程、
前記半導体基板の裏面にリンス液を供給してバックリンスを施し、裏面を洗浄する工程、
前記バックリンス後の前記半導体基板を乾燥して前記リンス液を除去する工程、および
前記半導体基板を熱処理して前記塗布膜から前記溶剤を除去し、シリコン酸化膜を含む絶縁膜を得る工程を具備し、
前記溶剤および前記リンス液は、その少なくとも一部が、前述のポリシラザン溶解用処理液からなることを特徴とする。
A method of manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention includes a step of supplying a coating liquid obtained by dissolving polysilazane in a solvent on a semiconductor substrate to form a coating film containing the polysilazane.
Supplying a rinsing liquid to the back surface of the semiconductor substrate to perform a back rinse, and cleaning the back surface;
Drying the semiconductor substrate after the back rinse to remove the rinse liquid; and heat treating the semiconductor substrate to remove the solvent from the coating film to obtain an insulating film including a silicon oxide film. And
The solvent and the rinsing liquid are characterized in that at least a part thereof is composed of the above-described polysilazane dissolution treatment liquid.

本発明の他の態様にかかる半導体装置の製造方法は、半導体基板上に、ポリシラザンを溶剤に溶解してなる塗布液を供給し、前記ポリシラザンを含む塗布膜を形成する工程、
前記半導体基板のエッジ部分にリンス液を供給して、エッジカットを施す工程、
前記エッジカット後の前記半導体基板を乾燥して前記リンス液を除去する工程、および
前記半導体基板を熱処理して前記塗布膜から前記溶剤を除去し、シリコン酸化膜を含む絶縁膜を得る工程を具備し、
前記溶剤および前記リンス液は、その少なくとも一部が、前述のポリシラザン溶解用処理液であることを特徴とする。
A method of manufacturing a semiconductor device according to another aspect of the present invention includes a step of supplying a coating liquid obtained by dissolving polysilazane in a solvent on a semiconductor substrate to form a coating film containing the polysilazane.
Supplying a rinsing liquid to the edge portion of the semiconductor substrate to perform edge cutting;
Drying the semiconductor substrate after the edge cutting to remove the rinse liquid; and heat treating the semiconductor substrate to remove the solvent from the coating film to obtain an insulating film including a silicon oxide film. And
At least a part of the solvent and the rinsing liquid is the aforementioned polysilazane dissolving treatment liquid.

本発明の一態様によれば、ゲル化が起こりにくく人体への影響の少ないポリシラザン溶解用処理液、および安定したプロセス処理が可能な半導体装置の製造方法が提供される。   According to one embodiment of the present invention, a processing solution for dissolving polysilazane that hardly causes gelation and has little influence on the human body, and a method for manufacturing a semiconductor device capable of stable process processing are provided.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
本発明の実施形態にかかる処理液は、塗布法により絶縁膜を形成するためにシリコン含有化合物を溶解する溶剤として用いられる。また、塗布後には、ウェハのエッジカットやバックリンス用のリンス液として用いられる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The treatment liquid according to the embodiment of the present invention is used as a solvent for dissolving a silicon-containing compound in order to form an insulating film by a coating method. Moreover, after application | coating, it is used as the rinse liquid for edge cutting of a wafer, or a back rinse.

図1乃至図8を参照して、塗布工程のフローを説明する。   The flow of the coating process will be described with reference to FIGS.

図1には、用いるコーター装置の構成を示す。図示するように、コーターカップ1内には、半導体ウェハ(図示せず)を支持するスピンチャック2が配置され、エッジカットノズル3aおよびバックサイドリンスノズル3bが設けられている。これらのノズルから、半導体ウェハの所定の領域にリンス液が供給される。コーターカップ1の外側には、溶剤が収容されたソルベントバス4、および塗布液を廃棄するダミーディスペンスポート6が配置されている。薬液ノズル5は、半導体ウェハ上に塗布液(薬液)を供給するために用いられる。図1においては、薬液ノズル5は、先端の乾燥を防ぐためにソルベントバス4中の溶剤蒸気中に保持されている。   In FIG. 1, the structure of the coater apparatus to be used is shown. As shown in the figure, a spin chuck 2 for supporting a semiconductor wafer (not shown) is disposed in the coater cup 1, and an edge cut nozzle 3a and a backside rinse nozzle 3b are provided. A rinse solution is supplied from these nozzles to a predetermined region of the semiconductor wafer. Outside the coater cup 1, a solvent bath 4 containing a solvent and a dummy dispensing port 6 for discarding the coating liquid are arranged. The chemical nozzle 5 is used for supplying a coating liquid (chemical liquid) onto the semiconductor wafer. In FIG. 1, the chemical nozzle 5 is held in the solvent vapor in the solvent bath 4 in order to prevent the tip from being dried.

塗布に当たっては、まず、図2に示すように、半導体ウェハ7をスピンチャック2で支持し、真空吸着により固定する。ウェハは、冷却プレート(図示せず)に載置して一定温度となるように調節しておく。この際の条件は、例えば23℃で60秒間とすることができる。   In application, first, as shown in FIG. 2, the semiconductor wafer 7 is supported by the spin chuck 2 and fixed by vacuum suction. The wafer is placed on a cooling plate (not shown) and adjusted to have a constant temperature. The condition at this time can be set at, for example, 23 ° C. for 60 seconds.

薬液ノズル5の先端部分の塗布液は、空気中の水分と反応することによって濃度が変化する。溶剤が蒸発した場合も塗布液の濃度が変わる。これを避けるため、半導体ウェハ7に塗布液を吐出する前に、清浄な塗布液を供給できる状態にしておく必要がある。そこで、図3に示すように、薬液ノズル5をダミーディスペントポート6へ移動して、ノズルに含まれている塗布液を廃棄する(ダミーディスペンス)。   The concentration of the coating liquid at the tip of the chemical liquid nozzle 5 changes by reacting with moisture in the air. Even when the solvent evaporates, the concentration of the coating solution changes. In order to avoid this, it is necessary to supply a clean coating solution before discharging the coating solution onto the semiconductor wafer 7. Therefore, as shown in FIG. 3, the chemical nozzle 5 is moved to the dummy dispense port 6 to discard the coating liquid contained in the nozzle (dummy dispense).

ダミーディスペンスを行なう前に、ノズル先端を溶剤で洗浄する場合もある。連続してウェハを処理する場合は、この工程を省略してもよい。   In some cases, the tip of the nozzle is washed with a solvent before performing the dummy dispensing. This step may be omitted when processing wafers continuously.

続いて、図4に示すように薬液ノズル5を半導体ウェハ7上に移動して、塗布液を吐出して塗布膜8を形成する。吐出方式には、スタテッィク方式とダイナミック方式との2種類がある。スタティック方式は、静止しているウェハの中心部に塗布液を供給する方式をさす。一方、ダイナミック方式は、ウェハを回転させながら塗布液を供給する方式である。ダイナミックディスペンスは、少ない吐出量で膜厚均一性のよい膜を形成できるために広く用いられている。   Subsequently, as shown in FIG. 4, the chemical solution nozzle 5 is moved onto the semiconductor wafer 7, and a coating solution is discharged to form a coating film 8. There are two types of discharge methods, a static method and a dynamic method. The static method refers to a method of supplying a coating solution to the center of a stationary wafer. On the other hand, the dynamic method is a method of supplying a coating solution while rotating a wafer. Dynamic dispensing is widely used because a film with good film thickness uniformity can be formed with a small discharge amount.

塗布膜8の形成に用いられる塗布液には、シリコン含有化合物としてポリシラザンが含有される。無機および有機のいずれのポリシラザンを用いてもよく、無機ポリシラザンとしては、例えば下記一般式(I)で表わされる繰り返し単位を有する直鎖状化合物が挙げられる。

Figure 2010016046
The coating liquid used for forming the coating film 8 contains polysilazane as a silicon-containing compound. Either inorganic or organic polysilazane may be used, and examples of the inorganic polysilazane include linear compounds having a repeating unit represented by the following general formula (I).
Figure 2010016046

こうした無機ポリシラザンの重量平均分子量は、690〜2000であることが好ましい。特に、一分子中に3〜10個のSiH3基を有し、化学分析による元素比率がSi:59〜61、N:31〜34およびH:6.5〜7.5の各重量%であるペルヒドロポリシラザン、およびポリスチレン換算平均分子量が3,000〜20,000の範囲内のペルヒドロポリシラザンが挙げられる。 Such inorganic polysilazane preferably has a weight average molecular weight of 690 to 2,000. In particular, it has 3 to 10 SiH 3 groups in one molecule, and the elemental ratio by chemical analysis is Si: 59 to 61, N: 31 to 34, and H: 6.5 to 7.5, respectively. Specific perhydropolysilazanes and perhydropolysilazanes having a polystyrene-reduced average molecular weight in the range of 3,000 to 20,000 are mentioned.

ペルヒドロポリシラザンは、任意の方法により製造することができる。基本的には分子内に鎖状部分と環状部分とを含み、例えば下記化学式で表わされる。

Figure 2010016046
Perhydropolysilazane can be produced by any method. Basically, it contains a chain portion and a cyclic portion in the molecule, and is represented by the following chemical formula, for example.
Figure 2010016046

ペルヒドロポリシラザン構造の一例を、以下に示す。

Figure 2010016046
An example of the perhydropolysilazane structure is shown below.
Figure 2010016046

また、下記一般式(II)で表わされる化合物、あるいはその変性物を用いることができる。数平均分子量は、約100〜50,000の範囲内が好ましい。

Figure 2010016046
Further, a compound represented by the following general formula (II) or a modified product thereof can be used. The number average molecular weight is preferably within the range of about 100 to 50,000.
Figure 2010016046

上記一般式(II)中、R1、R2およびR3は、それぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、もしくはこれらの基以外でフルオロアルキル基等のケイ素に直結する基が炭素である基、アルキルシリル基、アルキルアミノ基またはアルコキシ基である。ただし、R1、R2およびR3の少なくとも1つは水素原子である。 In the general formula (II), R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or a silicon other than these groups, such as a fluoroalkyl group. A group in which the direct bond is carbon is an alkylsilyl group, an alkylamino group, or an alkoxy group. However, at least one of R 1 , R 2 and R 3 is a hydrogen atom.

具体的には、上記一般式(II)において、R1およびR2として水素原子が導入されるとともに、R3として有機基が導入されたポリオルガノ(ヒドロ)シラザンが挙げられる。また、−(R2SiHNH)−を繰り返し単位として、主として重合度が3〜5の環状構造を有するもの、(R3SiHNH)x[(R2SiH)1.5N]1-x(0.4<X<1)で表わされ、分子内に鎖状構造と環状構造とを同時に有するものを用いることもできる。 Specifically, in the above general formula (II), polyorgano (hydro) silazane in which a hydrogen atom is introduced as R 1 and R 2 and an organic group is introduced as R 3 can be mentioned. Further, those having a cyclic structure having a degree of polymerization of 3 to 5 with-(R 2 SiHNH)-as a repeating unit, (R 3 SiHNH) x [(R 2 SiH) 1.5 N] 1-x (0.4 A compound represented by <X <1) and having a chain structure and a cyclic structure in the molecule can also be used.

上記一般式(II)において、R1として水素原子が導入され、R2およびR3として有機基が導入されたポリシラザン、またR1およびR2として有機基が導入され、R3として水素原子が導入され、−(R12SiNR3)−を繰り返し単位として、主に重合度が3〜5の環状構造を有しているものもある。 In the general formula (II), a hydrogen atom is introduced as R 1 , an organic group is introduced as R 2 and R 3 , an organic group is introduced as R 1 and R 2 , and a hydrogen atom is introduced as R 3 Some of them have a cyclic structure mainly having a degree of polymerization of 3 to 5, using-(R 1 R 2 SiNR 3 )-as a repeating unit.

さらに、例えば一般式で表わされる架橋構造を分子内に有するポリオルガノ(ヒドロ)シラザンが挙げられる。

Figure 2010016046
Furthermore, for example, polyorgano (hydro) silazane having a crosslinked structure represented by the general formula in the molecule can be mentioned.
Figure 2010016046

1SiX3(X:ハロゲン)をアンモニア分解することによって、架橋構造を有するポリシラザンR1Si(NH)xが得られる。また、R1SiX3および(R22SiX2を共アンモニア分解することによってポリシラザンが得られる。こうした化合物を用いることもできる。具体的には、以下に示す構造を有するポリシラザンである。

Figure 2010016046
R 1 SiX 3 (X: halogen) is decomposed by ammonia to obtain polysilazane R 1 Si (NH) x having a crosslinked structure. Also, polysilazane can be obtained by co-ammonia decomposition of R 1 SiX 3 and (R 2 ) 2 SiX 2 . Such compounds can also be used. Specifically, it is polysilazane having the structure shown below.
Figure 2010016046

また、[(SiH2)n(NH)m]、または[(SiH2)rO]で表わされる繰り返し単位(n、m、rはそれぞれ1、2または3である)を有するポリシロキサザン、ペルヒドロポリシラザンにメタノール等のアルコールあるいはヘキサメチルジシラザンを末端N原子に付加して得られた変性ポリシラザン、アルミニウム等の金属を含有する金属含有ポリシラザンなどが挙げられる。 In addition, a polysiloxazan having a repeating unit represented by [(SiH 2 ) n (NH) m ] or [(SiH 2 ) r O] (n, m and r are 1, 2 or 3, respectively) Examples thereof include modified polysilazane obtained by adding alcohol such as methanol or hexamethyldisilazane to the terminal N atom to perhydropolysilazane, and metal-containing polysilazane containing a metal such as aluminum.

さらに、ポリボロシラザン、無機シラザン高重合体や改質ポリシラザン、共重合シラザン、触媒的化合物を付加または添加してセラミックス化を促進した低温セラミックス化ポリシラザン、ケイ素アルコキシド付加ポリシラザン、グリシドール付加ポリシラザン、アセチルアセトナト錯体付加ポリシラザン、金属カルボン酸塩付加ポリシラザンのようなポリシラザンが挙げられる。   Furthermore, polyborosilazane, inorganic silazane high polymer, modified polysilazane, copolymerized silazane, low temperature ceramicized polysilazane, silicon alkoxide-added polysilazane, glycidol-added polysilazane, acetylacetate added or added with catalytic compounds Examples thereof include polysilazanes such as nato complex-added polysilazane and metal carboxylate-added polysilazane.

上述したポリシラザンまたは変性物に、アミン類および/または酸類を添加してなる調製されたポリシラザン組成物を用いることもできる。   A polysilazane composition prepared by adding amines and / or acids to the above-described polysilazane or modified product can also be used.

ポリシラザンに加えて、シラン系化合物が含有されていてもよい。シラン系化合物は、例えば下記一般式で表わされる。

Figure 2010016046
In addition to polysilazane, a silane compound may be contained. A silane compound is represented by the following general formula, for example.
Figure 2010016046

上記一般式(1)中、R11およびR12は、同一でも異なっていてもよく、それぞれ水素原子または置換基である。置換基としては、例えば、アルキル基やアルコキシ基、アルケニル基、水酸基、アミノ基などが挙げられる。R11およびR12の両方に水素原子が導入された場合はシラン化合物である。 In the general formula (1), R 11 and R 12 may be the same or different and each represents a hydrogen atom or a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group, an alkoxy group, an alkenyl group, a hydroxyl group, and an amino group. When a hydrogen atom is introduced into both R 11 and R 12 , it is a silane compound.

さらに、ポリシロキサンやシルセスキオキサン、ポリシラシラザン等が含有されてもよい。また、上記化合物群の混合物や共重合体でもかまわない。   Furthermore, polysiloxane, silsesquioxane, polysilazane, etc. may be contained. A mixture or copolymer of the above compound group may also be used.

上述したようなポリシラザン、および必要に応じて他のシリコン含有化合物を溶剤に溶解することによって、塗布液が調製される。溶剤は、エッジカットノズル3aやバックサイドリンスノズル3bから供給されるリンス液としても用いられる。一般的には、キシレンやジ−n−ブチルエーテルが溶剤として使用されるが、本発明の一実施形態においては、溶剤の少なくとも一部は特定の処理液によって構成される。具体的には、少なくとも一部にテルペン類を含み、酸価が0.036mgKOH/g未満の処理液であり、これについては後述する。   A coating liquid is prepared by dissolving the polysilazane as described above and, if necessary, other silicon-containing compounds in a solvent. The solvent is also used as a rinse liquid supplied from the edge cut nozzle 3a or the backside rinse nozzle 3b. In general, xylene or di-n-butyl ether is used as a solvent. However, in one embodiment of the present invention, at least a part of the solvent is constituted by a specific processing liquid. Specifically, it is a treatment liquid containing at least a part of terpenes and having an acid value of less than 0.036 mgKOH / g, which will be described later.

塗布液の吐出が終了したら、図5に示すようにウェハ7を所定の回転数で回転させて、塗布膜8の膜厚を調整する。膜厚は、塗布液の粘度(濃度)および回転数によって決まる。このとき、薬液ノズル5はソルベントバス4へ戻って、そこで待機する。   When the discharge of the coating liquid is completed, the thickness of the coating film 8 is adjusted by rotating the wafer 7 at a predetermined number of revolutions as shown in FIG. The film thickness is determined by the viscosity (concentration) of the coating solution and the rotational speed. At this time, the chemical nozzle 5 returns to the solvent bath 4 and waits there.

塗布膜8の膜厚が安定した後、エッジビードリムーブ(EBR)/バックリンスを行なう。具体的には、図6に示されるように、エッジカットノズル3aからリンス液9を供給して、ウェハエッジ部分の塗布膜を除去することにより、エッジカットが行なわれる。このとき、リンス液9と接触した塗布膜の端部が盛り上がったり、だれたりしないよう留意する。また、EBRと同時に、バックリンスノズル3bからリンス液9をウェハ裏面に供給して、ウェハ裏面に回り込んだ塗布液を洗い流すことによりバックリンスが行なわれる。   After the film thickness of the coating film 8 is stabilized, edge bead remove (EBR) / back rinse is performed. Specifically, as shown in FIG. 6, the edge cutting is performed by supplying the rinsing liquid 9 from the edge cutting nozzle 3a and removing the coating film on the wafer edge portion. At this time, attention should be paid so that the end portion of the coating film in contact with the rinsing liquid 9 does not swell or droop. At the same time as the EBR, the back rinse is performed by supplying the rinse liquid 9 from the back rinse nozzle 3b to the back surface of the wafer and washing away the coating solution that has entered the back surface of the wafer.

リンス液の少なくとも一部は、溶剤の場合と同様の特定の処理液で構成される。すなわち、少なくとも一部にテルペン類を含み、酸価が0.036mgKOH/g未満の処理液である。   At least a part of the rinsing liquid is composed of a specific processing liquid similar to the case of the solvent. That is, it is a treatment liquid containing at least a part of terpenes and having an acid value of less than 0.036 mgKOH / g.

EBR/バックリンス後には、図7に示されるようにリンス液の供給を停止し、ウェハ7を回転させて、エッジ部および裏面を乾燥させる。   After the EBR / back rinse, the supply of the rinse liquid is stopped as shown in FIG. 7, the wafer 7 is rotated, and the edge portion and the back surface are dried.

乾燥後には、図8に示されるようにウェハ7はコーター装置から除去されて、ホットプレート(図示せず)へ移される。ホットプレート上では、適切な温度でベークして塗布膜を乾燥させる。例えば150℃で180秒間ベークを行なって、塗布膜中から溶剤を除去して、塗布絶縁膜が形成される。   After drying, the wafer 7 is removed from the coater as shown in FIG. 8 and transferred to a hot plate (not shown). On the hot plate, the coating film is dried by baking at an appropriate temperature. For example, baking is performed at 150 ° C. for 180 seconds, the solvent is removed from the coating film, and a coating insulating film is formed.

その後、例えば冷却プレートによってウェハを冷却して、一連の塗布プロセスが終了する。冷却条件は、例えば23℃で60秒間とすることができる。   Thereafter, the wafer is cooled, for example, by a cooling plate, and a series of coating processes is completed. The cooling condition can be 60 seconds at 23 ° C., for example.

リンス液は、塗布液と混合されて廃液ラインを流れ、最終的にコーターカップの下方に設置された廃液貯蔵庫(図示せず)に収容される。廃液ラインや貯蔵庫内では、ポリシラザンのゲル化や固化といった現象が生じる。これを防ぐため、従来は、定期的にリンス液を流して洗浄したり、ポリシラザンの濃度を薄めるため過剰のリンス液を供給することが行なわれてきた。   The rinsing liquid is mixed with the coating liquid and flows through the waste liquid line, and is finally stored in a waste liquid storage (not shown) installed below the coater cup. In the waste liquid line or storage, a phenomenon such as gelation or solidification of polysilazane occurs. In order to prevent this, conventionally, a rinsing solution is periodically flowed for cleaning, or an excessive rinsing solution is supplied to reduce the concentration of polysilazane.

鋭意検討した結果、本発明者らは、塗布液の溶剤およびリンス液には、ポリシラザンのゲル化を抑制し得る組成が存在することを見出して、本発明をなすにいたったものである。塗布液の溶剤およびリンス液は、その少なくとも一部が本発明の一実施形態にかかるポリシラザン溶解用処理液によって構成される。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that a composition capable of suppressing the gelation of polysilazane exists in the solvent and the rinsing liquid of the coating liquid, and have made the present invention. At least a part of the solvent and the rinsing liquid of the coating liquid is constituted by the polysilazane dissolution treatment liquid according to an embodiment of the present invention.

本発明の一実施形態にかかるポリシラザン溶解用処理液は、少なくとも一部にテルペン類を含む。一般に、テルペン類は、自然界に広く存在する物質であり、天然の植物精油中に多く含まれ、安全性に優れた化合物である。工業的には、植物の幹、葉、実から抽出され、なかでも松ヤニやオレンジの果皮から得られる化合物が多く利用されている。   The treatment liquid for dissolving polysilazane according to an embodiment of the present invention contains terpenes at least partially. In general, terpenes are substances that exist widely in nature, and are abundant in natural plant essential oils and are excellent in safety. Industrially, many compounds extracted from plant trunks, leaves, and fruits, and obtained from pine crabs and orange peels, are often used.

テルペンとは、(C58)nの分子式で表わされるイソプレン則に基づく一連の化合物の総称であり、モノテルペン(n=2)およびセスキテルペン(n=3)などを含む。一般にテルペン系化合物としては、α−ピネン、β−ピネン、ジペンテン、リモネン、ミルセン、アロオシメン、カンフェンα−フェランドレン、α−テルピネン、γ−テルピネン、テルピノレン、パラメンタン、およびパラサイメン等のテルペン系炭化水素化合物;シネオール、ターピネオール、カルボン、メントール、ペリルアルコール、およびペリルアルデヒド等のテルペン系含酸素化合物が挙げられる。 The terpene is a generic name for a series of compounds based on the isoprene rule represented by the molecular formula of (C 5 H 8 ) n , and includes monoterpenes (n = 2), sesquiterpenes (n = 3), and the like. In general, the terpene compounds include terpene hydrocarbon compounds such as α-pinene, β-pinene, dipentene, limonene, myrcene, allocymene, camphene α-ferrandrene, α-terpinene, γ-terpinene, terpinolene, paramentane, and paracymene. Terpene-based oxygen-containing compounds such as cineol, terpineol, carvone, menthol, peryl alcohol, and perylaldehyde.

特に、テルペン類としては、α−ピネン、β−ピネン、ジペンテン、d−リモネン、および1,8−シネオールが好ましく、単独または2種以上を併用して使用することができる。   In particular, α-pinene, β-pinene, dipentene, d-limonene, and 1,8-cineole are preferable as terpenes, and these can be used alone or in combination of two or more.

本発明者らは、こうしたテルペン類の酸価に着目し、酸価が低減されたテルペン類がポリシラザンのゲル化を抑制するのに有効であることを見出した。酸価は、脂肪酸1gを中和するために要する水酸化カリウムの量を、ミリグラム単位で表わした数値である。テルペン類の酸価は、テルペンカルボン酸等の酸性成分の含有量に依存して決定され、含有量が多ければ高い値を示すものと推測される。市販されている通常のテルペン類の酸価は、0.08mgKOH/g以上である。   The present inventors paid attention to the acid value of such terpenes and found that terpenes having a reduced acid value are effective in suppressing gelation of polysilazane. The acid value is a numerical value representing the amount of potassium hydroxide required to neutralize 1 g of fatty acid in milligram units. The acid value of terpenes is determined depending on the content of acidic components such as terpene carboxylic acid, and it is presumed that the higher the content, the higher the value. The acid value of commercially available normal terpenes is 0.08 mgKOH / g or more.

本発明の実施形態においては、処理液の酸価は、0.036mgKOH/g未満に規定される。すなわち、塗布液を調製するための溶剤として用いる場合のみならず、リンス液として用いる場合も、処理液の酸価は、0.036mgKOH/g未満に規定される。溶剤およびリンス液といった処理液の酸価が0.036mgKOH/g以上となると、ポリシラザンのゲル化を抑制することができない。こうした知見は、本発明者らによって得られたものである。本発明の実施形態にかかる処理液の酸価は、0.03mgKOH/g以下が好ましく、0.02mgKOH/g以下がより好ましい。   In the embodiment of the present invention, the acid value of the treatment liquid is defined to be less than 0.036 mgKOH / g. That is, not only when using it as a solvent for preparing a coating solution, but also when using it as a rinsing solution, the acid value of the treatment solution is defined to be less than 0.036 mgKOH / g. When the acid value of the treatment liquid such as the solvent and the rinse liquid is 0.036 mgKOH / g or more, the gelation of polysilazane cannot be suppressed. Such knowledge is obtained by the present inventors. The acid value of the treatment liquid according to the embodiment of the present invention is preferably 0.03 mgKOH / g or less, and more preferably 0.02 mgKOH / g or less.

除去処理または吸着処理といった処理を施すことによって、処理液の酸価を0.036mgKOH/g未満に低減することができる。具体的には、精密蒸留処理、分子蒸留処理、薄膜蒸留処理、アルカリ処理、水洗処理、イオン交換樹脂処理、および活性炭素処理などの処理が挙げられる。こうした処理は、単独で行なっても複数を組み合わせて行なってもよい。   By performing a treatment such as a removal treatment or an adsorption treatment, the acid value of the treatment liquid can be reduced to less than 0.036 mgKOH / g. Specific examples include precision distillation treatment, molecular distillation treatment, thin film distillation treatment, alkali treatment, water washing treatment, ion exchange resin treatment, and activated carbon treatment. Such processing may be performed alone or in combination.

例えば、アルカリ処理は、水酸化ナトリウムやアンモニア等の水溶液を用いて行なうことができる。大過剰のアルカリ水溶液を未処理のテルペン類に加えて、所定時間攪拌する。静置後、油水分離を行なって酸価が低減されたテルペン類が得られる。   For example, the alkali treatment can be performed using an aqueous solution such as sodium hydroxide or ammonia. A large excess of aqueous alkaline solution is added to the untreated terpenes and stirred for a predetermined time. After standing, oil-water separation is performed to obtain terpenes having a reduced acid value.

本発明の実施形態にかかる処理液は、含有水分量が250ppm以下であることが好ましい。250ppmを越えると、ポリシラザンのゲル化が発生しやすくなる。含有水分量は、200ppm以下であることがより好ましい。含有水分量が100ppm以下と低い場合であっても、酸価が0.036mgKOH/g以上となるとポリシラザンのゲル化の進行速度が速くなる。すなわち、ポリシラザンのゲル化に及ぼす影響は、含有水分量よりも酸価のほうが大きいことが、本発明者らによって見出された。   The treatment liquid according to the embodiment of the present invention preferably has a moisture content of 250 ppm or less. If it exceeds 250 ppm, gelation of polysilazane tends to occur. The water content is more preferably 200 ppm or less. Even when the water content is as low as 100 ppm or less, when the acid value is 0.036 mgKOH / g or more, the progress of gelation of polysilazane is accelerated. That is, the present inventors have found that the acid value of the polysilazane on the gelation is greater than the water content.

ただし、テルペン類の極性が高くなると、水分が含有されやすくなるので、ポリシラザンのゲル化を引き起こし易い。一方、テルペン類の極性が低すぎると、ポリシラザンの溶解性が悪くなり、EBR特性が低下するおそれがある。   However, if the polarity of the terpenes is increased, moisture is likely to be contained, so that polysilazane is easily gelled. On the other hand, if the polarity of the terpenes is too low, the solubility of polysilazane is deteriorated and the EBR characteristics may be deteriorated.

処理液中には、直径0.5μm以上の微粒子が不可避的に混入する場合がある。こうした微粒子が溶剤中に存在した場合には、ウェハ表面に微粒子が付着し、パターンに欠陥を形成してしまうなどの不都合が生じる。また、リンス液中に存在した場合には、ウェハ裏面へ微粒子が付着し、製造装置の汚染を引き起こす等の悪影響が生じる。したがって、本発明の実施形態にかかる処理液においては、1ml中に含まれる直径0.5μm以上の微粒子は50個以下であることが好ましい。処理液中の微粒子の個数は、例えば、パーティクルカウンター等によって測定することができる。かかる微粒子の含有量は、10個以下であることがより好ましい。   In the treatment liquid, fine particles having a diameter of 0.5 μm or more may be inevitably mixed. When such fine particles are present in the solvent, the fine particles adhere to the surface of the wafer, resulting in problems such as forming defects in the pattern. In addition, if it is present in the rinse liquid, fine particles adhere to the back surface of the wafer, which causes adverse effects such as causing contamination of the manufacturing apparatus. Therefore, in the treatment liquid according to the embodiment of the present invention, it is preferable that the number of fine particles having a diameter of 0.5 μm or more contained in 1 ml is 50 or less. The number of fine particles in the treatment liquid can be measured by, for example, a particle counter. The content of such fine particles is more preferably 10 or less.

上述したようなテルペン類からなる処理液は、溶剤またはリンス液の少なくとも80重量%の量で含有されていれば、その効果が得られる。90重量%以上で含有されていれば、ポリシラザンのゲル化の進行を大幅に抑制することができる。   If the treatment liquid composed of the terpenes as described above is contained in an amount of at least 80% by weight of the solvent or the rinse liquid, the effect can be obtained. If the content is 90% by weight or more, the progress of gelation of polysilazane can be significantly suppressed.

溶剤の残部は、一般的な炭化水素溶媒等とすることができる。また、リンス液の残部も、一般的な炭化水素溶媒等とすることができる。   The balance of the solvent can be a general hydrocarbon solvent or the like. The remainder of the rinsing liquid can also be a general hydrocarbon solvent or the like.

(実施形態1)
下記表1に示すような、数種類の処理液を用意した。テルペン類(α−ピネン、d−リモネン、およびβ−ピネン)の酸価は、未処理品に大過剰の水酸化ナトリウムを添加してアルカリ処理を施すことにより低減した。未処理品の酸価は、0.08mgKOH/g以上である。
(Embodiment 1)
Several types of treatment liquids as shown in Table 1 below were prepared. The acid value of terpenes (α-pinene, d-limonene, and β-pinene) was reduced by adding a large excess of sodium hydroxide to the untreated product and subjecting it to an alkali treatment. The acid value of the untreated product is 0.08 mgKOH / g or more.

未処理品の処理に当たっては、まず、酸価が0.08mgKOH/g以上の各テルペン類に対して、等量の20%水酸化ナトリウム水溶液を添加後、20分撹拌した。静置後、油水分離を行なって、目的のテルペン類を得た。テルペン類の酸価は、三菱化学製自動滴定装置GT−06を使用して測定した。   In the treatment of the untreated product, first, an equal amount of 20% aqueous sodium hydroxide solution was added to each terpene having an acid value of 0.08 mgKOH / g or more, followed by stirring for 20 minutes. After standing, oil-water separation was performed to obtain the desired terpenes. The acid value of terpenes was measured using Mitsubishi Chemical's automatic titrator GT-06.

また、各テルペン類の含有水分量を、平沼製作所製AQ−2000を使用して、カールフィッシャー法により求めた。油水分離後のテルペン類の含有水分量は、いずれも100ppm以下であったため、水を添加して含有水分量を150ppmに調整したテルペン類もあわせて用意した。   Further, the water content of each terpene was determined by the Karl Fischer method using AQ-2000 manufactured by Hiranuma Seisakusho. Since the water content of the terpenes after oil-water separation was 100 ppm or less, terpenes whose water content was adjusted to 150 ppm by adding water were also prepared.

比較のために、リンス液として従来用いられているナフタレン系処理液も用意した。   For comparison, a naphthalene-based treatment liquid conventionally used as a rinse liquid was also prepared.

各処理液の酸価および含有水分量を、純度とともに下記表1にまとめる。

Figure 2010016046
The acid value and water content of each treatment solution are summarized in Table 1 below together with the purity.
Figure 2010016046

No.1〜10の処理液をリンス液として用いて、ポリシラザンを含む塗布液とそれぞれ混合し、溶解性およびゲル化について調べる。
AZエレクトロニックマテリアルズ社製のポリシラザン塗布液(Spinfil65001(ジブチルエーテル溶媒))を塗布液原料として用意した。
No. Using the treatment liquids 1 to 10 as rinsing liquids, the liquids are each mixed with a coating liquid containing polysilazane and examined for solubility and gelation.
A polysilazane coating solution (Spinfil 65001 (dibutyl ether solvent)) manufactured by AZ Electronic Materials was prepared as a coating solution raw material.

ポリシラザン塗布液と各処理液とを9:1の容量比で混合して、溶解性を調べた。溶解性は、混合直後の混合液の状態を目視により確認して、濁りの有無によって評価した。全く濁りが生じなければ“○”であり、濁りが認められれば“×”である。   The polysilazane coating solution and each treatment solution were mixed at a volume ratio of 9: 1, and the solubility was examined. The solubility was evaluated based on the presence or absence of turbidity by visually checking the state of the mixed solution immediately after mixing. “O” if no turbidity occurs, “X” if turbidity is observed.

さらに、それぞれの処理液と塗布液とを含有する各混合液を室温で放置して、ゲル化が開始するまでの日数を測定した。各処理液について得られた結果を、溶解性の評価とともに下記表2にまとめる。

Figure 2010016046
Furthermore, each liquid mixture containing each processing liquid and coating liquid was allowed to stand at room temperature, and the number of days until gelation started was measured. The results obtained for each treatment solution are summarized in Table 2 below together with the solubility evaluation.
Figure 2010016046

上記表2に示されるように、酸価が0.08mgKOH/g以上の未処理のテルペン類(処理液No.3,6,9)は、いずれも溶解性が“×”であり、4日以内でゲル化が開始している。ナフタレン系リンス液(No.10)は、溶解性は良好であるものの、同様に4日でゲル化が生じた。   As shown in Table 2 above, the untreated terpenes (treatment liquids Nos. 3, 6, and 9) having an acid value of 0.08 mg KOH / g or more are all “x” in solubility, and are 4 days old. Gelation has started within. The naphthalene rinse solution (No. 10) had good solubility, but gelation occurred in 4 days.

これに対して、処理を施して酸価を低減した処理液(No.1,2,4,5,7,8)では、溶解性が良好であるのに加えて、ゲル化開始までの日数が8日と長い。含有水分量が150ppmの処理液(No.2,5,8)であっても酸価が低減されていれば、ゲル化抑制の効果は、何等損なわれない。   On the other hand, in the treatment liquids (No. 1, 2, 4, 5, 7, 8) that have been treated to reduce the acid value, in addition to good solubility, the number of days until the start of gelation Is 8 days long. Even if it is a processing liquid (No. 2, 5, 8) whose water content is 150 ppm, if the acid value is reduced, the effect of gelation suppression is not impaired at all.

次に、酸価が異なる複数のα−ピネンを用意し、前述と同様のポリシラザン塗布液と混合してゲル化の開始日数を調べた。酸価は、0.014〜0.08mgKOH/gの9種類とした。   Next, a plurality of α-pinenes having different acid values were prepared, mixed with the same polysilazane coating solution as described above, and the gelation start days were examined. The acid value was made into nine types of 0.014-0.08 mgKOH / g.

酸価とゲル化日数との関係を、図9のグラフに示す。酸価が0.08mgKOH/gの場合には4日でゲル化が開始しており、酸価が低減されても0.036mgKOH/gまでは、ゲル化開始日数は一定である。酸価が0.036mgKOH/g未満に低減された場合には、ゲル化開始日数が長くなることが示されている。   The relationship between the acid value and the number of days for gelation is shown in the graph of FIG. When the acid value is 0.08 mgKOH / g, gelation starts in 4 days. Even if the acid value is reduced, the gelation start days are constant until 0.036 mgKOH / g. It has been shown that when the acid value is reduced to less than 0.036 mg KOH / g, the gelation start days are lengthened.

このように、テルペン類の酸価が0.036mgKOH/g未満であれば、ゲル化が抑制されることが確認された。こうした結果に基づいて、本発明の実施形態にかかるポリシラザン溶解用処理液においては、テルペン類の酸価を0.036mgKOH/g未満に規定した。   Thus, it was confirmed that gelation is suppressed if the acid value of terpenes is less than 0.036 mgKOH / g. Based on these results, in the polysilazane dissolution treatment liquid according to the embodiment of the present invention, the acid value of the terpenes was defined to be less than 0.036 mgKOH / g.

(実施形態2)
本実施形態においては、No.2の処理液をリンス液として用いて、ポリシラザン塗布膜を形成した。塗布液としては、実施形態1と同様のポリシラザン塗布液を用いた。
(Embodiment 2)
In this embodiment, no. A polysilazane coating film was formed using the treatment liquid 2 as a rinsing liquid. As the coating solution, the same polysilazane coating solution as in Embodiment 1 was used.

塗布のプロセスレシピおよび各工程に要した時間を、下記表3に示す。まず、図2に示したようにコーターカップ1内のスピンチャック2上にウェハ7を載置する。図3に示すように薬液ノズル5をソルベントバス4から出し、短時間ダミーディスペンス(吐出)を行なって、ノズル先端の塗布液を新しい液にする。塗布液は薬液チューブ内を高圧ガスで加圧するか、あるいは送液ポンプで送り込むことで吐出される。(表3では、これらの詳細を省略している。)
次に、図4に示すようにウェハ7を1200rpmで回転させつつ、1ml/sの流量で2秒間塗布液をウェハ7上に吐出する。さらに、100rpmで短時間回転させて、図5に示すようにウェハ7の全面に塗布膜8を形成する。塗布液の吐出量は2mlである。所望の膜厚で塗布膜8が得られるように、任意の回転数で13秒間、ウェハ7を回転させる。塗布膜8は、溶剤を蒸発させながら乾燥し、最後に一定の膜厚に落ち着く。そのため、ある程度の回転時間が必要とされ、膜厚はこの回転数を変えることによって調節することができる。300mmウェハの場合、回転数は500〜2500rpmの間である。
Table 3 below shows the application process recipe and the time required for each process. First, as shown in FIG. 2, the wafer 7 is placed on the spin chuck 2 in the coater cup 1. As shown in FIG. 3, the chemical solution nozzle 5 is taken out from the solvent bath 4, and dummy dispensing (discharging) is performed for a short time to make the coating solution at the tip of the nozzle a new solution. The coating liquid is discharged by pressurizing the inside of the chemical liquid tube with a high-pressure gas or feeding it with a liquid feed pump. (In Table 3, these details are omitted.)
Next, as shown in FIG. 4, while rotating the wafer 7 at 1200 rpm, the coating liquid is discharged onto the wafer 7 at a flow rate of 1 ml / s for 2 seconds. Further, the coating film 8 is formed on the entire surface of the wafer 7 as shown in FIG. The discharge amount of the coating liquid is 2 ml. The wafer 7 is rotated at an arbitrary number of rotations for 13 seconds so that the coating film 8 can be obtained with a desired film thickness. The coating film 8 is dried while the solvent is evaporated, and finally settles to a certain film thickness. Therefore, a certain amount of rotation time is required, and the film thickness can be adjusted by changing the number of rotations. In the case of a 300 mm wafer, the rotation speed is between 500 and 2500 rpm.

ウェハ7のエッジ部および裏面に回りこんだ塗布液を除去するために、図6に示すように、EBRおよびバックリンスを施す。これはウェハ7を中回転で回転させながら、このウェハ7の端部および裏面に、エッジカットノズル3aおよびバックサイドリンスノズル3bからリンス液9をそれぞれ供給することによって行なわれる。リンス液9の流量は、約10〜100ml/minである。最後に、図7に示すようにウェハ7を回転させることによって、ウェハ7の端部および裏面に供給されたリンス液9を乾燥させる。回転数は、例えば3000rpmとすることができる。回転時間は5秒で十分である。   In order to remove the coating solution that has wrapped around the edge portion and the back surface of the wafer 7, as shown in FIG. 6, EBR and back rinse are performed. This is performed by supplying the rinsing liquid 9 from the edge cut nozzle 3a and the backside rinse nozzle 3b to the end and back surface of the wafer 7 while rotating the wafer 7 at medium rotation. The flow rate of the rinsing liquid 9 is about 10 to 100 ml / min. Finally, as shown in FIG. 7, the rinse liquid 9 supplied to the end and back surface of the wafer 7 is dried by rotating the wafer 7. The number of rotations can be set to 3000 rpm, for example. A rotation time of 5 seconds is sufficient.

塗布工程における全体の処理時間はウェハ一枚当たり45秒であり、1分を切っている。

Figure 2010016046
The total processing time in the coating process is 45 seconds per wafer, which is less than 1 minute.
Figure 2010016046

なお、リンス液としてナフタレン系溶剤を用いるプロセスでは、乾燥の工程に25秒以上の時間が必要であることが確認された。塗布工程における全体の処理時間はウェハ一枚当たり65秒であり、1分を越えている。これに加えて、上述したようにポリシラザンのゲル化が発生する。   In addition, in the process using a naphthalene-type solvent as a rinse liquid, it was confirmed that the time of 25 seconds or more is required for a drying process. The total processing time in the coating process is 65 seconds per wafer, which exceeds 1 minute. In addition to this, gelation of polysilazane occurs as described above.

一方、酸価が低減されたα−ピネンをリンス液9として用いることによって、現状のプロセスに比べてウェハ一枚当り20秒の処理時間の短時間化を果たすことができる。全体の処理時間もウェハ一枚当り1分以内にすることが可能であり、しかも、ポリシラザンのゲル化は抑制される。   On the other hand, by using α-pinene having a reduced acid value as the rinsing liquid 9, it is possible to shorten the processing time of 20 seconds per wafer as compared with the current process. The overall processing time can be set to within 1 minute per wafer, and the gelation of polysilazane is suppressed.

(実施形態3)
以下、STI(Shallow Trench Isolation)埋め込み方法の実施形態を説明する。まず図10乃至図13を参照して、CMOS構造のメモリセルを製造する手順を説明する。
(Embodiment 3)
Hereinafter, an embodiment of an STI (Shallow Trench Isolation) embedding method will be described. First, referring to FIGS. 10 to 13, a procedure for manufacturing a memory cell having a CMOS structure will be described.

まず、シリコン基板10の表面に、熱酸化法により二酸化シリコン膜(厚さ10nm程度)11を形成し、その上に減圧CVD法によりCMPストッパー膜12としての窒化シリコン膜(厚さ200nm程度)12を形成する。基板上に形成される膜の膜厚は、適宜変更することができる。例えば、CMPストッパー膜12の膜厚は、100〜300nm程度でもよい。   First, a silicon dioxide film (thickness of about 10 nm) 11 is formed on the surface of the silicon substrate 10 by thermal oxidation, and a silicon nitride film (thickness of about 200 nm) 12 as a CMP stopper film 12 is formed thereon by low pressure CVD. Form. The film thickness of the film formed on the substrate can be changed as appropriate. For example, the film thickness of the CMP stopper film 12 may be about 100 to 300 nm.

フォトリソグラフィーおよびドライエッチング法により、図10に示すように、CMPストッパー膜12および二酸化シリコン膜11を貫通してシリコン基板10に達するように、素子分離溝(STI溝)13を形成する。STI溝13の幅や深さはデバイス構造や世代によって変わり、代表的には幅30nm〜10μm程度、深さは200〜500nm程度であるが、これに限定されるものではない。   As shown in FIG. 10, an element isolation trench (STI trench) 13 is formed by photolithography and dry etching so as to penetrate the CMP stopper film 12 and the silicon dioxide film 11 and reach the silicon substrate 10. The width and depth of the STI groove 13 vary depending on the device structure and generation. Typically, the width is about 30 nm to 10 μm and the depth is about 200 to 500 nm, but the present invention is not limited to this.

次に、実施形態1と同様の塗布液を絶縁膜原料として用いて、スピンコーティング法によりSi基板10の全面に塗布して塗布膜を形成する。この際、No.1乃至2の処理液を用いて、シリコン基板10の裏面のバックリンスやエッジカットを行なう。上述したように、No.1乃至2の処理液を用いてバックリンスを行なうことによって、ポリシラザンのゲル化が抑制される。しかも、乾燥時間が短くなり処理速度が短縮されるという効果も得られる。   Next, using the same coating liquid as that of the first embodiment as an insulating film material, a coating film is formed by coating the entire surface of the Si substrate 10 by spin coating. At this time, no. Back rinse and edge cutting of the back surface of the silicon substrate 10 are performed using the processing liquids 1 and 2. As described above, no. By performing the back rinse using the treatment liquids 1 and 2, the gelation of the polysilazane is suppressed. In addition, the drying time is shortened and the processing speed is shortened.

なお、塗布膜の形成に先立って、二酸化シリコン膜等の他の膜を、窒化シリコン膜12の上に形成してもよい。塗布後、ホットプレート上で150℃3分のベーキングを行なって塗布膜中から溶剤を揮発除去して、図11に示すようなPHPS膜15を全面に形成する。   Note that another film such as a silicon dioxide film may be formed on the silicon nitride film 12 prior to the formation of the coating film. After coating, baking is performed on a hot plate at 150 ° C. for 3 minutes to volatilize and remove the solvent from the coating film to form a PHPS film 15 as shown in FIG.

次に、水蒸気を含む雰囲気中での酸化処理を施して、PHPS膜15を図12に示すように二酸化シリコン膜16に変化させる。酸化処理は、例えば、230℃以上900℃以下の温度で行なうことができる。温度が230℃未満の場合には、PHPS膜を酸化処理して得られる二酸化シリコン膜は、非常にポーラスとなる。このため、フッ酸を含む溶液で容易にエッチング除去されてしまい、任意の高さの素子分離絶縁膜を形成することが困難となる。一方、水蒸気を含む雰囲気で900℃を越える温度で酸化が行なわれると、STI溝13の側面が厚く酸化されてしまう。最悪の場合には、Si基板10に転位が生じることがあり、100nmクラスのデザインルールのデバイスのSTI形成方法として適切ではない。   Next, an oxidation treatment is performed in an atmosphere containing water vapor to change the PHPS film 15 into the silicon dioxide film 16 as shown in FIG. The oxidation treatment can be performed at a temperature of 230 ° C. or higher and 900 ° C. or lower, for example. When the temperature is lower than 230 ° C., the silicon dioxide film obtained by oxidizing the PHPS film is very porous. For this reason, it is easily removed by etching with a solution containing hydrofluoric acid, and it becomes difficult to form an element isolation insulating film having an arbitrary height. On the other hand, if the oxidation is performed at a temperature exceeding 900 ° C. in an atmosphere containing water vapor, the side surface of the STI groove 13 is oxidized thickly. In the worst case, dislocation may occur in the Si substrate 10 and is not suitable as an STI formation method for a device having a 100 nm class design rule.

また、炉内の雰囲気および温度を安定にするために、酸化時間は5分以上であることが好ましい。ただし、過剰に長時間の酸化が行なわれると、STI溝13の側面が厚く酸化されてしまうおそれがある。したがって、酸化時間の上限は、60分程度にとどめることが望まれる。   In order to stabilize the atmosphere and temperature in the furnace, the oxidation time is preferably 5 minutes or longer. However, if the oxidation is performed excessively for a long time, the side surface of the STI groove 13 may be oxidized thickly. Therefore, it is desirable that the upper limit of the oxidation time be limited to about 60 minutes.

続いて、CMPなどの手法により二酸化シリコン膜16を選択的に除去して、図13に示すようにCMPストッパー膜12の表面を露出し、STI溝13内に二酸化シリコン膜16を残置する。以上の工程により、素子分離絶縁膜がSTI溝13内に埋め込み形成される。   Subsequently, the silicon dioxide film 16 is selectively removed by a technique such as CMP to expose the surface of the CMP stopper film 12 as shown in FIG. 13 and leave the silicon dioxide film 16 in the STI trench 13. Through the above steps, an element isolation insulating film is embedded in the STI trench 13.

二酸化シリコン膜16は、不活性ガス雰囲気中で700℃以上1,100℃以下の熱処理により緻密化することができる。700℃未満では、二酸化シリコン膜16を十分に緻密化することが困難となる。一方、1,100℃を越えると、デバイスによっては先にイオン注入によって形成したチャネル層の拡散深さを深くしてしまうおそれがある。熱処理の時間は、1秒〜120分の範囲内で適宜選択すればよい。こうした条件で熱処理を施すことによって、二酸化シリコン膜16中から水分が除去されて、緻密化が達成され、結果としてデバイスの電気特性を向上させることができる。   The silicon dioxide film 16 can be densified by heat treatment at 700 ° C. or higher and 1,100 ° C. or lower in an inert gas atmosphere. If it is less than 700 degreeC, it will become difficult to fully densify the silicon dioxide film 16. FIG. On the other hand, if it exceeds 1,100 ° C., the diffusion depth of the channel layer previously formed by ion implantation may be increased depending on the device. What is necessary is just to select the time of heat processing suitably in the range for 1 second-120 minutes. By performing the heat treatment under such conditions, moisture is removed from the silicon dioxide film 16 to achieve densification, and as a result, the electrical characteristics of the device can be improved.

この緻密化はCMPを行なう前に施してもよい。   This densification may be performed before CMP.

本実施形態においては、STI溝内に素子分離絶縁膜を埋め込み形成する際、絶縁膜原料に含有されるポリシラザンのゲル化が抑制されるので、安定したプロセス処理が可能となる。   In the present embodiment, when the element isolation insulating film is embedded in the STI trench, gelation of polysilazane contained in the insulating film raw material is suppressed, so that stable process processing is possible.

(実施形態4)
図14乃至図18を参照して、NAND構造のメモリセルを製造する手順を説明する。
(Embodiment 4)
A procedure for manufacturing a NAND-structured memory cell will be described with reference to FIGS.

まず、シリコン基板10の表面に、熱酸化法によりゲート絶縁膜(厚さ8nm以下)18を形成し、この上に第1のゲート(浮遊ゲート)電極膜19として、膜厚100nmの多結晶シリコン膜を形成する。第1のゲート電極膜19は、多結晶シリコン膜以外にWSi,CoSi等を用いて形成することもでき、その膜厚は100〜200nmの範囲内で適宜選択することができる。第1のゲート電極膜19の上には、CMPストッパー膜12として窒化シリコン膜(厚さ200nm程度)を減圧CVD法により形成する。CMPストッパー膜12としては、窒化シリコン膜の代わりに、100〜200nm程度の膜厚の多結晶シリコン膜を形成してもよい。   First, a gate insulating film (thickness 8 nm or less) 18 is formed on the surface of the silicon substrate 10 by thermal oxidation, and a polycrystalline silicon having a thickness of 100 nm is formed thereon as a first gate (floating gate) electrode film 19. A film is formed. The first gate electrode film 19 can also be formed using WSi, CoSi or the like other than the polycrystalline silicon film, and the film thickness can be appropriately selected within the range of 100 to 200 nm. On the first gate electrode film 19, a silicon nitride film (thickness of about 200 nm) is formed as a CMP stopper film 12 by a low pressure CVD method. As the CMP stopper film 12, a polycrystalline silicon film having a thickness of about 100 to 200 nm may be formed instead of the silicon nitride film.

フォトリソグラフィーおよびドライエッチング法により、図14に示すように、CMPストッパー膜12、第1のゲート電極膜19およびゲート絶縁膜18を貫通してSi基板10に達するように、STI溝13を形成する。STI溝13の幅や深さはデバイス構造や世代によって変わり、代表的には幅30nm〜10μm程度、深さは200〜500nm程度であるが、これに限定されるものではない。   As shown in FIG. 14, the STI trench 13 is formed by photolithography and dry etching so as to penetrate the CMP stopper film 12, the first gate electrode film 19 and the gate insulating film 18 and reach the Si substrate 10. . The width and depth of the STI groove 13 vary depending on the device structure and generation. Typically, the width is about 30 nm to 10 μm and the depth is about 200 to 500 nm, but the present invention is not limited to this.

次に、実施形態1と同様の塗布液を絶縁膜原料として用いて、スピンコーティング法によりSi基板10の全面に塗布して塗布膜を形成する。この際、No.1乃至2の処理液を用いて、シリコン基板10の裏面のバックリンスやエッジカットを行なう。すでに説明したように、No.1乃至2の処理液を用いてバックリンスを行なうことによって、ポリシラザンのゲル化が抑制される。しかも、乾燥時間が短くなり処理速度が短縮されるという効果も得られる。こうして図15に示すようなPHPS膜15を形成し、実施形態3と同様に、水蒸気を含む雰囲気中で酸化処理を施して、図16に示すように二酸化シリコン膜16を形成する。   Next, using the same coating liquid as that of the first embodiment as an insulating film material, a coating film is formed by coating the entire surface of the Si substrate 10 by spin coating. At this time, no. Back rinse and edge cutting of the back surface of the silicon substrate 10 are performed using the processing liquids 1 and 2. As already explained, no. By performing the back rinse using the treatment liquids 1 and 2, the gelation of the polysilazane is suppressed. In addition, the drying time is shortened and the processing speed is shortened. In this way, a PHPS film 15 as shown in FIG. 15 is formed, and oxidation treatment is performed in an atmosphere containing water vapor as in the third embodiment to form a silicon dioxide film 16 as shown in FIG.

さらに、CMPなどの手法により、CMPストッパー膜12上の二酸化シリコン膜16を選択的に除去して、図17に示すようにCMPストッパー膜12の表面を露出し、STI溝13内に二酸化シリコン膜16を残置する。以上の工程により、素子分離絶縁膜として二酸化シリコン膜16がSTI溝13内に埋め込み形成される。   Further, the silicon dioxide film 16 on the CMP stopper film 12 is selectively removed by a technique such as CMP to expose the surface of the CMP stopper film 12 as shown in FIG. 16 is left. Through the above steps, the silicon dioxide film 16 is embedded in the STI trench 13 as an element isolation insulating film.

二酸化シリコン膜16は、CMP前またはCMP後の工程において、不活性ガス雰囲気中で700℃以上1,100℃以下の熱処理により緻密化することができる。700℃未満では、二酸化シリコン膜16を十分に緻密化することが困難となる。一方、1,100℃を越えると、デバイスによっては先にイオン注入によって形成したチャネル層の拡散深さを深くしてしまうおそれがある。熱処理の時間は、1秒〜120分の範囲内で適宜選択すればよい。こうした条件で熱処理を施すことによって、二酸化シリコン膜16中から水分が除去されて、緻密化が達成され、結果としてデバイスの電気特性を向上させることができる。   The silicon dioxide film 16 can be densified by heat treatment at 700 ° C. or higher and 1,100 ° C. or lower in an inert gas atmosphere in a process before or after CMP. If it is less than 700 degreeC, it will become difficult to fully densify the silicon dioxide film 16. FIG. On the other hand, if it exceeds 1,100 ° C., the diffusion depth of the channel layer previously formed by ion implantation may be increased depending on the device. What is necessary is just to select the time of heat processing suitably in the range for 1 second-120 minutes. By performing the heat treatment under such conditions, moisture is removed from the silicon dioxide film 16 to achieve densification, and as a result, the electrical characteristics of the device can be improved.

引き続いて、リン酸溶液を用いたエッチングによりCMPストッパー膜12を除去し、希フッ酸溶液を用いたウェットエッチングにより二酸化シリコン酸化膜16の上部を除去する。これによって、第1のゲート電極膜19の側面の上部の一部が100nm程度露出する。さらに、常法により電極間絶縁膜20を堆積し、その上に第2のゲート(制御ゲート)電極膜21を形成して、図18に示すようなNAND構造のメモリセルを得る。電極間絶縁膜20には、CVD法によるシリコン酸化膜/シリコン窒化膜/シリコン酸化膜(総膜厚20nm程度)などが用いられ、第2のゲート電極膜21には、CVD法による多結晶シリコン膜/タングステン膜(総膜厚50nm程度)が用いられる。   Subsequently, the CMP stopper film 12 is removed by etching using a phosphoric acid solution, and the upper portion of the silicon dioxide oxide film 16 is removed by wet etching using a dilute hydrofluoric acid solution. As a result, a part of the upper part of the side surface of the first gate electrode film 19 is exposed to about 100 nm. Further, an interelectrode insulating film 20 is deposited by a conventional method, and a second gate (control gate) electrode film 21 is formed thereon to obtain a NAND structure memory cell as shown in FIG. As the interelectrode insulating film 20, a silicon oxide film / silicon nitride film / silicon oxide film (total film thickness of about 20 nm) by CVD is used, and the second gate electrode film 21 is formed by polycrystalline silicon by CVD. A film / tungsten film (total film thickness of about 50 nm) is used.

本実施形態においては、NAND構造のメモリセルにおける素子分離絶縁膜として二酸化シリコン膜を埋め込み形成する際、絶縁膜原料に含有されるポリシラザンのゲル化が抑制されるので、安定したプロセス処理が可能となる。   In this embodiment, when a silicon dioxide film is embedded and formed as an element isolation insulating film in a NAND-structured memory cell, gelation of polysilazane contained in the insulating film material is suppressed, so that stable process processing is possible. Become.

(実施形態5)
塗布液を半導体基板上に供給する前に、半導体基板に不純物領域およびゲート電極を含む半導体素子を形成する工程、絶縁膜に貫通孔を設けて不純物領域を露出する工程、および、貫通孔に導電材料を埋め込む工程を設けて、PMD(Pre−Metal Dielectric)を形成することができる。
(Embodiment 5)
Before supplying the coating liquid onto the semiconductor substrate, forming a semiconductor element including an impurity region and a gate electrode on the semiconductor substrate, providing a through hole in the insulating film to expose the impurity region, and conducting the through hole A PMD (Pre-Metal Dielectric) can be formed by embedding a material.

図19乃至図23を参照して、こうした方法について説明する。   Such a method will be described with reference to FIGS.

不純物領域25a,25bおよびゲート電極26を含むトランジスターが形成されたシリコン基板24の全面に、図19に示すように層間絶縁膜27を形成する。図示していないが、ゲート電極26はゲート絶縁膜を介して、シリコン基板24上に設けられている。   As shown in FIG. 19, an interlayer insulating film 27 is formed on the entire surface of the silicon substrate 24 on which transistors including the impurity regions 25a and 25b and the gate electrode 26 are formed. Although not shown, the gate electrode 26 is provided on the silicon substrate 24 via a gate insulating film.

実施形態1と同様の塗布液を絶縁膜原料として用いて、スピンコーティング法により基板全面に塗布して塗布膜を形成する。この際、No.1乃至2の処理液を用いて、シリコン基板24の裏面のバックリンスやエッジカットを行なう。すでに説明したように、No.1乃至2の処理液を用いてバックリンスを行なうことによって、ポリシラザンのゲル化が抑制される。しかも、乾燥時間が短くなり処理速度が短縮されるという効果も得られる。塗布後、ホットプレート上でベーキングを行なって、塗布膜中から溶剤を揮発除去する。こうして、図20に示すようにPSZ膜28が形成される。   A coating film is formed by applying the same coating liquid as that of Embodiment 1 as an insulating film raw material to the entire surface of the substrate by spin coating. At this time, no. Back rinse and edge cutting of the back surface of the silicon substrate 24 are performed using the processing liquids 1 and 2. As already explained, no. By performing the back rinse using the treatment liquids 1 and 2, the gelation of the polysilazane is suppressed. In addition, the drying time is shortened and the processing speed is shortened. After coating, baking is performed on a hot plate to volatilize and remove the solvent from the coating film. Thus, the PSZ film 28 is formed as shown in FIG.

なるべく平坦性が得られるような塗布液を調製しておくと、平坦化プロセスCMPを省略することができる。次に、水蒸気を含む雰囲気中で酸化処理を施して、PSZ膜28を二酸化シリコン膜40に変化させる。酸化処理は、ゲート電極を酸化させない温度で行ない、600℃以下が望ましい。この後、さらに酸化を進めるために不活性ガス雰囲気下でアニールを行なってもよい。平坦化するために、二酸化シリコン膜40にCMPを施すこともできる。   If a coating solution capable of obtaining flatness as much as possible is prepared, the flattening process CMP can be omitted. Next, an oxidation process is performed in an atmosphere containing water vapor to change the PSZ film 28 into the silicon dioxide film 40. The oxidation treatment is performed at a temperature that does not oxidize the gate electrode, and is preferably 600 ° C. or lower. Thereafter, annealing may be performed in an inert gas atmosphere to further oxidize. In order to planarize, the silicon dioxide film 40 may be subjected to CMP.

二酸化シリコン膜40上には、図21に示すようにSiN膜29を形成する。このSiN膜29は、エッチングストッパーとして作用し、例えばCVDにより200nm程度の膜厚で堆積することができる。   On the silicon dioxide film 40, an SiN film 29 is formed as shown in FIG. This SiN film 29 acts as an etching stopper and can be deposited with a film thickness of about 200 nm by CVD, for example.

続いて、常法によりリソグラフィーおよびRIEエッチングを行なって、図22に示すようにSiN膜29、二酸化シリコン膜40および層間絶縁膜27にコンタクトホール30を設ける。   Subsequently, lithography and RIE etching are performed by a conventional method to provide contact holes 30 in the SiN film 29, the silicon dioxide film 40, and the interlayer insulating film 27 as shown in FIG.

得られたコンタクトホール30内には、常法により導電材料を埋め込んで、図23に示すようにメタル配線31を形成する。さらに、全面に層間絶縁膜32を形成する。   A conductive material is embedded in the obtained contact hole 30 by a conventional method to form a metal wiring 31 as shown in FIG. Further, an interlayer insulating film 32 is formed on the entire surface.

本実施形態においては、ポリシラザンを用いてPMDを形成するにあたって、絶縁膜原料に含有されるポリシラザンのゲル化が抑制されるので、安定したプロセス処理が可能となる。   In the present embodiment, when forming PMD using polysilazane, gelation of polysilazane contained in the insulating film raw material is suppressed, so that stable process processing is possible.

(実施形態6)
塗布液を半導体基板上に供給する前に、半導体基板に第一の配線を設ける工程、絶縁膜に貫通孔を設けて前記第一の配線を露出する工程、および貫通孔に導電材料を埋め込んで第二の配線を形成する工程をさらに設けて、IMD(Inter−Metal Dielectric)を形成することができる。
(Embodiment 6)
Before supplying the coating liquid onto the semiconductor substrate, a step of providing a first wiring on the semiconductor substrate, a step of providing a through hole in the insulating film to expose the first wiring, and a conductive material embedded in the through hole An IMD (Inter-Metal Dielectric) can be formed by further providing a step of forming the second wiring.

図24乃至図26を参照して、こうした方法について説明する。   Such a method will be described with reference to FIGS.

メタル配線(例えばW)35が設けられたシリコン基板34上に、図24に示すようにSiN膜36およびPSZ膜37を順次形成する。PSZ膜37は、次のような手法により形成することができる。すなわち、前述の実施形態1と同様の塗布液を絶縁膜原料として用いて、スピンコーティング法により基板全面に塗布して塗布膜を形成する。この際、No.1乃至2の処理液を用いて、シリコン基板24の裏面のバックリンスやエッジカットを行なう。すでに説明したように、No.1乃至2の処理液と用いてバックリンスを行なうことによって、リシラザンのゲル化が抑制される。しかも、乾燥時間が短くなり処理速度が短縮されるという効果も得られる。   As shown in FIG. 24, a SiN film 36 and a PSZ film 37 are sequentially formed on a silicon substrate 34 provided with a metal wiring (for example, W) 35. The PSZ film 37 can be formed by the following method. That is, a coating film is formed by coating the entire surface of the substrate by spin coating using the same coating liquid as that of the first embodiment described above as an insulating film material. At this time, no. Back rinse and edge cutting of the back surface of the silicon substrate 24 are performed using the processing liquids 1 and 2. As already explained, no. By performing the back rinse using the treatment liquids 1 and 2, the gelation of lysilazane is suppressed. In addition, the drying time is shortened and the processing speed is shortened.

塗布後、ホットプレート上でベーキングを行なって塗布膜中から溶剤を揮発除去する。次に、水蒸気を含む雰囲気中での酸化処理を施して、PSZ膜37を二酸化シリコン膜41に変化させる。この酸化処理は、配線に影響を及ぼさないよう低温で行なうことが望まれる。   After coating, baking is performed on a hot plate to volatilize and remove the solvent from the coating film. Next, an oxidation process is performed in an atmosphere containing water vapor to change the PSZ film 37 into the silicon dioxide film 41. This oxidation treatment is desirably performed at a low temperature so as not to affect the wiring.

二酸化シリコン膜41には、常法によりリソグラフィーおよびRIEエッチングを行なって、図25に示すようにコンタクトホール38を形成する。さらに、下層のSiN膜36をエッチング除去して、メタル配線35を露出する。   The silicon dioxide film 41 is subjected to lithography and RIE etching by a conventional method to form a contact hole 38 as shown in FIG. Further, the underlying SiN film 36 is removed by etching to expose the metal wiring 35.

次に、常法によりコンタクトホール38内に金属(例えばAl)を埋め込んで、図26に示すように、メタル配線39が形成される。   Next, a metal (for example, Al) is buried in the contact hole 38 by a conventional method, and a metal wiring 39 is formed as shown in FIG.

本実施形態においては、ポリシラザンを用いてIMDを形成するにあたって、絶縁膜原料に含有されるポリシラザンのゲル化が抑制されるので、安定したプロセス処理が可能となる。   In this embodiment, when forming an IMD using polysilazane, gelation of polysilazane contained in the insulating film raw material is suppressed, so that stable process processing is possible.

本発明の一実施形態における半導体装置の製造方法を表わす工程断面図。Process sectional drawing showing the manufacturing method of the semiconductor device in one Embodiment of this invention. 図1に続く工程を表わす断面図。Sectional drawing showing the process of following FIG. 図2に続く工程を表わす断面図。Sectional drawing showing the process of following FIG. 図3に続く工程を表わす断面図。Sectional drawing showing the process of following FIG. 図4に続く工程を表わす断面図。Sectional drawing showing the process of following FIG. 図5に続く工程を表わす断面図。Sectional drawing showing the process of following FIG. 図6に続く工程を表わす断面図。Sectional drawing showing the process of following FIG. 図7に続く工程を表わす断面図。Sectional drawing showing the process of following FIG. 処理液の酸価とポリシラザンのゲル化開始日数との関係を表わすグラフ図。The graph showing the relationship between the acid value of a process liquid and the gelation start days of polysilazane. 本発明の一実施形態における半導体装置の製造方法を表わす工程断面図。Process sectional drawing showing the manufacturing method of the semiconductor device in one Embodiment of this invention. 図10に続く工程を表わす断面図。FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 10. 図11に続く工程を表わす断面図。FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 11. 図12に続く工程を表わす断面図。Sectional drawing showing the process of following FIG. 本発明の他の実施形態における半導体装置の製造方法を表わす工程断面図。Process sectional drawing showing the manufacturing method of the semiconductor device in other embodiment of this invention. 図14に続く工程を表わす断面図。FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 14. 図15に続く工程を表わす断面図。FIG. 16 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 15. 図16に続く工程を表わす断面図。FIG. 17 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 16. 図17に続く工程を表わす断面図。FIG. 18 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 17. 本発明の他の実施形態における半導体装置の製造方法を表わす工程断面図。Process sectional drawing showing the manufacturing method of the semiconductor device in other embodiment of this invention. 図19に続く工程を表わす断面図。FIG. 20 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 19. 図20に続く工程を表わす断面図。FIG. 21 is a cross-sectional view illustrating a process following the process in FIG. 20. 図21に続く工程を表わす断面図。FIG. 22 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 21. 図22に続く工程を表わす断面図。FIG. 23 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 22. 本発明の他の実施形態における半導体装置の製造方法を表わす工程断面図。Process sectional drawing showing the manufacturing method of the semiconductor device in other embodiment of this invention. 図24に続く工程を表わす断面図。FIG. 25 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 24. 図25に続く工程を表わす断面図。FIG. 26 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…コーターカップ; 2…スピンチャック; 3a…エッジカットノズル
3b…バックサイドリンスノズル; 4…ソルベントバス; 5…薬液ノズル
6…ダミーディスペンスポート; 7…半導体ウェハ; 8…塗布膜; 9…リンス液
S…塗布液; 10…シリコン基板; 11…SiO2
12…CMPストッパー膜; 13…STI溝
15…ペルヒドロポリシラザン(PHPS)膜; 16…SiO2
18…ゲート絶縁膜; 19…第1のゲート(浮遊ゲート)電極膜
20…電極間絶縁膜; 21…第2のゲート(制御ゲート)電極膜
24…シリコン基板; 25a,25b…不純物領域; 26…ゲート電極
27…層間絶縁膜; 28…ポリシラザン(PSZ)膜; 29…SiN膜
30…コンタクトホール; 31…配線; 32…層間絶縁膜; 34…シリコン基板
35…メタル配線; 36…SiN膜; 37…PSZ膜; 38…コンタクトホール
39…メタル配線; 40…SiO2膜; 41…SiO2膜。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Coater cup; 2 ... Spin chuck; 3a ... Edge cut nozzle 3b ... Back side rinse nozzle; 4 ... Solvent bath; 5 ... Chemical solution nozzle 6 ... Dummy dispensing port; 7 ... Semiconductor wafer; 8 ... Coating film; liquid S ... coating solution; 10 ... silicon substrate; 11 ... SiO 2 film 12 ... CMP stopper film; 13 ... STI trench 15 ... perhydropolysilazane (PHPS) film; 16 ... SiO 2 film 18 ... gate insulating film; 19 ... first DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gate (floating gate) electrode film 20 ... Interelectrode insulating film; 21 ... Second gate (control gate) electrode film 24 ... Silicon substrate; 25a, 25b ... Impurity region; 26 ... Gate electrode 27 ... Interlayer insulating film; 28 ... Polysilazane (PSZ) film; 29 ... SiN film 30 ... Contact hole; 31 ... Wiring; 32 ... Interlayer insulating film; 34 ... silicon substrate 35 ... metal wiring; 36 ... SiN film; 37 ... PSZ films; 38 ... contact hole 39 ... metal wiring; 40 ... SiO 2 film; 41 ... SiO 2 film.

Claims (5)

少なくとも一部にテルペン類を含み、酸価が0.036mgKOH/g未満であることを特徴とするポリシラザン溶解用処理液。   A treatment liquid for dissolving polysilazane, characterized in that it contains terpenes at least in part and has an acid value of less than 0.036 mg KOH / g. 前記テルペン類は、α−ピネン、β−ピネンおよびd−リモネンからなる群から選択されることを特徴とする請求項1に記載のポリシラザン溶解用処理液。   The treatment liquid for dissolving polysilazane according to claim 1, wherein the terpenes are selected from the group consisting of α-pinene, β-pinene and d-limonene. 半導体基板上に、ポリシラザンを溶剤に溶解してなる塗布液を供給し、前記ポリシラザンを含む塗布膜を形成する工程、
前記半導体基板の裏面にリンス液を供給してバックリンスを施し、裏面を洗浄する工程、
前記バックリンス後の前記半導体基板を乾燥して前記リンス液を除去する工程、および
前記半導体基板を熱処理して前記塗布膜から前記溶剤を除去し、シリコン酸化膜を含む絶縁膜を得る工程を具備し、
前記溶剤および前記リンス液は、その少なくとも一部が、請求項1または2に記載のポリシラザン溶解用処理液からなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
Supplying a coating liquid obtained by dissolving polysilazane in a solvent on a semiconductor substrate, and forming a coating film containing the polysilazane;
Supplying a rinsing liquid to the back surface of the semiconductor substrate to perform a back rinse, and cleaning the back surface;
Drying the semiconductor substrate after the back rinse to remove the rinse liquid; and heat treating the semiconductor substrate to remove the solvent from the coating film to obtain an insulating film including a silicon oxide film. And
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein at least a part of the solvent and the rinsing liquid are made of the polysilazane dissolving treatment liquid according to claim 1.
半導体基板上に、ポリシラザンを溶剤に溶解してなる塗布液を供給し、前記ポリシラザンを含む塗布膜を形成する工程、
前記半導体基板のエッジ部分にリンス液を供給して、エッジカットを施す工程、
前記エッジカット後の前記半導体基板を乾燥して前記リンス液を除去する工程、および
前記半導体基板を熱処理して前記塗布膜から前記溶剤を除去し、シリコン酸化膜を含む絶縁膜を得る工程を具備し、
前記溶剤および前記リンス液は、その少なくとも一部が、請求項1または2に記載のポリシラザン溶解用処理液であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
Supplying a coating liquid obtained by dissolving polysilazane in a solvent on a semiconductor substrate, and forming a coating film containing the polysilazane;
Supplying a rinsing liquid to the edge portion of the semiconductor substrate to perform edge cutting;
Drying the semiconductor substrate after the edge cutting to remove the rinse liquid; and heat treating the semiconductor substrate to remove the solvent from the coating film to obtain an insulating film including a silicon oxide film. And
3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein at least a part of the solvent and the rinsing liquid is the polysilazane dissolution treatment liquid according to claim 1.
前記塗布液を前記半導体基板上に供給する前に、前記半導体基板に溝を設ける工程をさらに具備し、前記絶縁膜は、前記溝内に埋め込まれることを特徴とする請求項3または4に記載の半導体装置の製造方法。   5. The method according to claim 3, further comprising a step of providing a groove in the semiconductor substrate before supplying the coating liquid onto the semiconductor substrate, wherein the insulating film is embedded in the groove. Semiconductor device manufacturing method.
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