JPH06267937A - Forming method of silicate glass thin film - Google Patents
Forming method of silicate glass thin filmInfo
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- JPH06267937A JPH06267937A JP5273593A JP5273593A JPH06267937A JP H06267937 A JPH06267937 A JP H06267937A JP 5273593 A JP5273593 A JP 5273593A JP 5273593 A JP5273593 A JP 5273593A JP H06267937 A JPH06267937 A JP H06267937A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置及びその
製造に際して用いられるケイ酸ガラス薄膜の形成方法に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method for forming a silicate glass thin film used in manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、半導体装置及びその製造工程で
は、ケイ酸ガラス薄膜(シリコン酸化膜)が、層間絶縁
膜や保護膜として用いられている。また、ケイ酸ガラス
は、ポリシリコンとのエッチング選択比を大きく取るこ
とができるため、ポリシリコンを用いたゲート電極等の
構造の微細加工においてエッチングマスクとしても用い
られる。エッチングマスクとしてのケイ酸ガラスは、通
常、フォトレジストを用いてパタ−ニングされる。2. Description of the Related Art Conventionally, a silicate glass thin film (silicon oxide film) has been used as an interlayer insulating film or a protective film in a semiconductor device and its manufacturing process. Further, since silicate glass can have a large etching selection ratio with respect to polysilicon, it is also used as an etching mask in fine processing of a structure such as a gate electrode using polysilicon. Silicate glass as an etching mask is usually patterned using a photoresist.
【0003】また、将来の配線材料として検討されてい
るタングステン(W)や銅(Cu)等を用いた配線加工
にもケイ酸ガラスをエッチングマスクとして用いること
ができる。Silicate glass can also be used as an etching mask for wiring processing using tungsten (W), copper (Cu) or the like, which is being studied as a wiring material in the future.
【0004】従来、ケイ酸ガラス薄膜(SiO2 膜)を
初めとする絶縁膜の形成方法としては、例えば、塗布ガ
ラス(SOG)を用いる方法、CVD法、シリコ−ン樹
脂組成物を用いる方法がある。以下、上記各方法につい
て簡単に説明する。Conventionally, as a method of forming an insulating film such as a silicate glass thin film (SiO 2 film), there are, for example, a method using coated glass (SOG), a CVD method, and a method using a silicone resin composition. is there. Hereinafter, each of the above methods will be briefly described.
【0005】SOGを用いる方法では、下地にスピンコ
−ティング法によりSOGの薄膜を形成し、その後、こ
の薄膜を700〜900℃程度の温度で熱処理してSi
O2化する。CVD法では、シリコン系原料ガスを用い
てSiO2 膜を形成する。CVD法では、通常650℃
程度の温度下でSiO2 膜を形成するが、原料ガス等を
選べば、450℃程度の温度下でSiO2 膜を形成する
こともできる。シリコ−ン樹脂組成物を用いた方法で
は、SOGと同様にスピンコ−ティングにより下地上に
シリコ−ン樹脂組成物の薄膜を形成し、形成した薄膜を
硬化させて絶縁膜を形成する。In the method using SOG, a thin film of SOG is formed on the base by a spin coating method, and then this thin film is heat treated at a temperature of about 700 to 900 ° C. to form Si.
Convert to O 2 . In the CVD method, a SiO 2 film is formed using a silicon-based source gas. In the CVD method, usually 650 ° C
The SiO 2 film is formed at a temperature of about 450 ° C., but the SiO 2 film can be formed at a temperature of about 450 ° C. by selecting a source gas or the like. In the method using the silicone resin composition, a thin film of the silicone resin composition is formed on the base by spin coating similarly to SOG, and the formed thin film is cured to form an insulating film.
【0006】SOGを用いる方法およびCVD法では、
高温で処理する必要があるため、Al配線等がダメ−ジ
を受け易いという問題がある。一方、シリコ−ン樹脂組
成物を用いた方法は、SOGを用いる方法およびCVD
法と比べて低温で絶縁膜を形成することができ、また、
CVD法と比べてより厚い膜厚の絶縁膜を形成すること
ができる。In the method using SOG and the CVD method,
Since it is necessary to process at a high temperature, there is a problem that Al wiring or the like is easily damaged. On the other hand, the method using the silicone resin composition includes the method using SOG and the CVD method.
The insulating film can be formed at a lower temperature than the method.
An insulating film having a thicker film thickness can be formed as compared with the CVD method.
【0007】絶縁膜またはパッシベ−ション膜等の形成
に用いるシリコ−ン樹脂組成物として、例えば、文献
1:「特開昭60−108839号公報」には、オルガ
ノラダ−ポリシロキサンと不飽和基を有する感応性シラ
ンとの縮合物であるビスシリル化合物および光増感剤か
らなる感光性耐熱材料が開示されている。また、文献
2:「特開昭55−127023号公報」には、不飽和
基を有するオルガノシロキサンと有機過酸化物からなる
紫外線硬化性樹脂組成物が開示されている。また、文献
3:「特開昭62−215944号公報」には、アルキ
ルシルセスキオキサンと芳香族ビスアジドとの混合物か
らなる感光性耐熱組成物が開示されている。また、文献
4:「特開昭62−56956号公報」および文献5:
「特開昭60−96942号公報」には、耐熱性のシリ
コ−ン樹脂組成物が開示されている。[0007] As a silicone resin composition used for forming an insulating film or a passivation film, for example, Document 1: "JP-A-60-108839" discloses an organoladapolysiloxane and an unsaturated group. A photosensitive heat-resistant material comprising a bissilyl compound, which is a condensate with a sensitive silane, and a photosensitizer is disclosed. Further, Document 2: "JP-A-55-127023" discloses an ultraviolet-curable resin composition comprising an organosiloxane having an unsaturated group and an organic peroxide. Further, Document 3: "JP-A-62-215944" discloses a photosensitive heat-resistant composition comprising a mixture of alkylsilsesquioxane and aromatic bisazide. Further, Document 4: "JP-A-62-56956" and Document 5:
"JP-A-60-96942" discloses a heat-resistant silicone resin composition.
【0008】また、微細加工用レジストとして使用可能
な従来のシリコ−ン樹脂組成物として、例えば、文献
6:「特開昭61−144639号公報」には、シロキ
サンオリゴマ、キノンジアジド化合物およびフェノ−ル
樹脂からなる放射線感応性樹脂組成物が開示されてい
る。この放射線樹脂組成物は、凹凸のある被加工基板上
でのリソグラフィを微細かつ高精度に行うための多層レ
ジストプロセスに使用し得るものであった。また、文献
7:「特開昭63−16623号公報」および文献8:
「特開昭63−14432号公報」には、ポリラダ−オ
ルガノシロキサンを3層レジストの中間層とし、下層レ
ジストを酸素プラズマでエッチングする際のエッチング
マスクとして使用することが提案されている。Further, as a conventional silicone resin composition which can be used as a resist for fine processing, for example, Reference 6: "JP-A-61-144639" discloses a siloxane oligomer, a quinonediazide compound and a phenol. A radiation sensitive resin composition comprising a resin is disclosed. This radiation resin composition can be used in a multi-layer resist process for performing fine and highly accurate lithography on a substrate to be processed having irregularities. Further, Document 7: "Japanese Patent Laid-Open No. 63-16623" and Document 8:
In Japanese Patent Laid-Open No. 63-14432, it is proposed to use polylada-organosiloxane as an intermediate layer of a three-layer resist and to use the lower layer resist as an etching mask when etching with oxygen plasma.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た文献1〜5に記載のシリコ−ン樹脂組成物を硬化させ
て絶縁膜等を形成すると、硬化後のポリマの側鎖に有機
基が残存する。このため、この有機基が高温処理時に熱
分解して薄膜に損傷を与える可能性がある。However, when the silicone resin composition described in the above-mentioned references 1 to 5 is cured to form an insulating film or the like, an organic group remains in the side chain of the polymer after curing. . Therefore, this organic group may be thermally decomposed during high temperature treatment and may damage the thin film.
【0010】また、文献6〜8に開示のシリコ−ン樹脂
組成物を硬化させてレジストを形成すると、形成したレ
ジスト中に、シロキサンオリゴマ以外に、キノンジアジ
ド化合物やフェノ−ル樹脂を含んでしまうため、必然的
にケイ素(Si)含有率が低下する。このため、上述し
た各シリコ−ン樹脂組成物を硬化させた絶縁膜は、SO
GおよびCVD法を用いて形成した炭素成分を含まない
ケイ酸ガラス薄膜(SiO2 膜)に比べてプラズマ耐性
が劣る。When the silicone resin composition disclosed in Documents 6 to 8 is cured to form a resist, the formed resist contains a quinonediazide compound and a phenol resin in addition to the siloxane oligomer. Inevitably, the silicon (Si) content will decrease. Therefore, the insulating film obtained by curing each of the silicone resin compositions described above has an SO
Plasma resistance is inferior to that of a silicate glass thin film (SiO 2 film) containing no carbon component formed by the G and CVD methods.
【0011】ところで、この出願に係る発明者は、文献
9:「特願平4−017588号」において、ポリシロ
キサンのSiの側鎖にアルコキシ基を結合させたシリコ
−ン樹脂と酸発生剤を含む放射線感応性樹脂組成物を提
案している。この樹脂組成物においては、下記の(3)
式に示すように、Siにt−ブトキシ基等のC−O結合
を有する官能基が結合している場合、このC−O結合が
酸によりこの結合が切断されて、ポリマから炭素成分が
除かれる。そこで、この出願に係る発明者は、試験、研
究を続けたところ、酸によりC−O結合が切断される反
応を利用して炭素成分を含まないケイ酸ガラス薄膜を形
成することができることを突き止めた。In the meantime, the inventor of the present application discloses in Reference 9: "Japanese Patent Application No. 4-017588" a silicone resin having an alkoxy group bonded to the side chain of Si of polysiloxane and an acid generator. A radiation-sensitive resin composition containing the same is proposed. In this resin composition, the following (3)
As shown in the formula, when Si has a functional group having a C—O bond such as a t-butoxy group bonded thereto, the C—O bond is cleaved by an acid to remove the carbon component from the polymer. Get burned. Then, the inventor of this application continued to conduct tests and studies and found out that a silicate glass thin film containing no carbon component could be formed by utilizing a reaction in which a C—O bond is cleaved by an acid. It was
【0012】従って、この発明の目的は、ケイ酸ガラス
薄膜またはパタ−ンニングされたケイ酸ガラス薄膜を容
易に形成する方法を提供することにある。Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for easily forming a silicate glass thin film or a patterned silicate glass thin film.
【0013】[0013]
【化2】 [Chemical 2]
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、この発明のケイ酸ガラス薄膜の形成方法によれば、
単量体単位毎にC−O−Si結合を有する、線状または
ラダ−状のポリ(シロキサン)からなるシリコ−ン樹脂
の薄膜を下地上に形成する工程と、薄膜の全面または選
択された一部分に対して陽イオンを照射する工程と、陽
イオンを照射した前記薄膜を加熱する工程とを含むこと
を特徴とする。In order to achieve this object, according to the method for forming a silicate glass thin film of the present invention,
A step of forming a thin film of a silicone resin of linear or ladder-like poly (siloxane) having a C--O--Si bond for each monomer unit on a base, and the entire surface of the thin film or selected It is characterized by including a step of irradiating a part of the film with cations and a step of heating the thin film irradiated with the cations.
【0015】また、単量体単位毎にC−O−Si結合を
有する、線状またはラダ−状のポリ(シロキサン)から
なるシリコ−ン樹脂の薄膜を下地上に形成する工程と、
前記薄膜を加熱しながら、前記薄膜の全面または選択さ
れた一部分に対して、陽イオンを照射する工程とを含む
ことを特徴とする。Further, a step of forming a thin film of a silicone resin composed of a linear or ladder-shaped poly (siloxane) having a C--O--Si bond for each monomer unit on a base,
Irradiating the entire surface or a selected portion of the thin film with cations while heating the thin film.
【0016】また、好ましくは、線状のポリ(シロキサ
ン)は、下記の(1)式で表され、ラダ−状のポリ(シ
ロキサン)は、下記の(2)式で表され、(1)および
(2)式中の官能基Rは、水素、第3ブチル、1−フェ
ネチル、1−メチル−1−フェネチル、シクロヘキセン
−2−イルおよびt−ブトキシカルボニルの官能基群の
内から選ばれた少なくとも1種類以上の官能基であると
良い。Preferably, the linear poly (siloxane) is represented by the following formula (1), and the ladder poly (siloxane) is represented by the following formula (2): And the functional group R in the formula (2) is selected from the group consisting of hydrogen, tert-butyl, 1-phenethyl, 1-methyl-1-phenethyl, cyclohexen-2-yl and t-butoxycarbonyl. At least one kind of functional group is preferable.
【0017】[0017]
【化1】 [Chemical 1]
【0018】尚、加熱温度は、60℃以上の温度が望ま
しい。加熱時間を短くすることができるからである。The heating temperature is preferably 60 ° C. or higher. This is because the heating time can be shortened.
【0019】[0019]
【作用】ポリ(シロキサン)にアルコキシ基のような官
能基が結合している場合には、官能基とポリ(シロキサ
ン)とを結合するC−O結合を酸によって切断すること
ができる。C−O結合を切断する酸は、所謂ルイス酸に
属するものであれば良いと考えられる。上述した文献9
において発明者が提案した技術においては、ルイス酸と
して、酸発生剤から発生する水素イオンの配位が引き金
となってC−O結合の切断が起こる。この様な切断を起
こす化学種としては、水素イオンを初めとする陽イオン
を用いることができる。When a functional group such as an alkoxy group is bonded to poly (siloxane), the C--O bond connecting the functional group and poly (siloxane) can be cleaved with an acid. It is considered that the acid that cleaves the C—O bond may be any acid that belongs to the so-called Lewis acid. Document 9 mentioned above
In the technique proposed by the inventor of the present invention, the C—O bond is cleaved as a Lewis acid triggered by the coordination of hydrogen ions generated from the acid generator. As the chemical species causing such cleavage, cations including hydrogen ions can be used.
【0020】そこで、この発明では、下地上に形成した
シリコ−ン樹脂の薄膜(以下、樹脂膜とも称す)に陽イ
オンの直接打ち込みと、加熱処理とを行っているので、
C−O結合を切断する脱離反応が引き起こされる。酸発
生剤を使用せず陽イオンを直接樹脂膜に打ち込むので、
酸発生剤の分解物が炭素成分として薄膜中に残存しない
という利点がある。Therefore, in the present invention, since a thin film of silicone resin (hereinafter also referred to as a resin film) formed on the base is directly implanted with cations and heat treatment,
An elimination reaction that cleaves the C—O bond is triggered. Since cations are directly driven into the resin film without using an acid generator,
There is an advantage that the decomposed product of the acid generator does not remain in the thin film as a carbon component.
【0021】さらに、加熱処理を行いながら、樹脂膜に
陽イオンを打ち込めば、樹脂膜形成後1工程でケイ酸ガ
ラス薄膜を形成することができる。Furthermore, by implanting cations into the resin film while performing the heat treatment, the silicate glass thin film can be formed in one step after forming the resin film.
【0022】従って、シリコ−ン樹脂組成物の薄膜(樹
脂膜)全面に陽イオンを照射すれば、下地全面上にケイ
酸ガラス薄膜を形成することができ、また、樹脂膜に対
して選択的に陽イオンを照射すれば、パタ−ニングされ
たケイ酸ガラス薄膜を形成することができる。Therefore, by irradiating the entire surface of the thin film (resin film) of the silicone resin composition with cations, it is possible to form a silicate glass thin film on the entire surface of the underlayer, and it is possible to selectively form the resin film. By irradiating with cations, a patterned silicate glass thin film can be formed.
【0023】[0023]
【実施例】以下、この発明のケイ酸ガラス薄膜の形成方
法の実施例について説明する。以下の説明中で挙げる使
用材料およびその量、処理時間、処理温度、膜厚等の数
値的条件は、この発明の範囲内の好適例にすぎない。従
って、この発明は以下の実施例にのみ限定されるもので
はないことは明らかである。EXAMPLES Examples of the method for forming a silicate glass thin film of the present invention will be described below. Numerical conditions such as the materials used and the amounts thereof, the processing time, the processing temperature, and the film thickness mentioned in the following description are only suitable examples within the scope of the present invention. Therefore, it is obvious that the present invention is not limited to the following examples.
【0024】第1実施例 単量体単位毎にC−O−Si結合を有する、線状状のポ
リ(シロキサン)として、下記に示す(3)式に示すポ
リ(シロキサン)からなるシリコ−ン樹脂1.0gをメ
チルイソブチルケトン9.0mlに溶解し、これを0.
2μmのフィルタで濾過して樹脂溶液を調整した。この
樹脂溶液を下地としての3インチSi板に回転塗布し、
80℃の温度下で1分間加熱(ベ−ク)を行って薄膜を
形成する。但し、1インチは約2.54cmである。First Example As a linear poly (siloxane) having a C--O--Si bond for each monomer unit, a silicone made of poly (siloxane) represented by the following formula (3): 1.0 g of the resin was dissolved in 9.0 ml of methyl isobutyl ketone, which was dissolved in
The resin solution was prepared by filtering with a 2 μm filter. This resin solution is spin coated on a 3 inch Si plate as a base,
A thin film is formed by heating (baking) at a temperature of 80 ° C. for 1 minute. However, one inch is about 2.54 cm.
【0025】次に、得られたシリコ−ン樹脂の薄膜に対
して陽イオンを照射する。この実施例では、この薄膜が
形成されたSi基板を試料として水素イオンシャワ−装
置((株)ELIONIX製)内に装着し、加速電圧
0.3kV、イオン電流3.3mAの条件下で8分間こ
の薄膜に対して水素イオンを照射する。水素イオン照射
量は3.5×1016個/cm2 である。Next, the thin film of the obtained silicone resin is irradiated with cations. In this example, a Si substrate on which this thin film was formed was mounted as a sample in a hydrogen ion shower device (manufactured by ELIONIX Co., Ltd.), and the acceleration voltage was 0.3 kV and the ion current was 3.3 mA for 8 minutes. This thin film is irradiated with hydrogen ions. The amount of hydrogen ion irradiation is 3.5 × 10 16 ions / cm 2 .
【0026】次に、水素イオン照射後、試料を水素イオ
ンシャワ−装置から取り出し、ホットプレ−トで140
℃で5分間べ−クを行ってケイ酸ガラス薄膜を形成す
る。Next, after the irradiation with hydrogen ions, the sample was taken out from the hydrogen ion shower device and heated at 140 ° C. with a hot plate.
The silicate glass thin film is formed by baking at 5 ° C. for 5 minutes.
【0027】第1実施例で形成したケイ酸ガラス薄膜を
IR分光で分析したところ、水素イオン照射前に有った
2960cm-1のC−H伸縮、1395、1965cm
-1のt−ブチルのC−C伸縮等の有機基由来の吸収が消
失していることが確認できた。このことから、この実施
例で形成したケイ酸ガラス薄膜は、完全な無機膜に変換
されていると考えられる。この様に、通常の半導体製造
工程で用いられる装置を使用して容易にケイ酸ガラス薄
膜を形成することができる。When the silicate glass thin film formed in the first example was analyzed by IR spectroscopy, C-H expansion and contraction of 2960 cm -1 before hydrogen ion irradiation, 1395 and 1965 cm were observed.
It was confirmed that the absorption derived from the organic group such as C-C stretch of t-butyl of -1 disappeared. From this, it is considered that the silicate glass thin film formed in this example is converted into a complete inorganic film. Thus, the silicate glass thin film can be easily formed by using the apparatus used in the usual semiconductor manufacturing process.
【0028】[0028]
【化3】 [Chemical 3]
【0029】第2実施例 第1実施例で調整した樹脂溶液と同じ樹脂溶液を3イン
チSi基板に回転塗布し、80℃の温度下で1分間べ−
クを行って薄膜を形成する。Second Example The same resin solution as the resin solution prepared in the first example was spin-coated on a 3-inch Si substrate, and the temperature was kept at 80 ° C. for 1 minute.
And a thin film is formed.
【0030】次に、このべ−クした試料を水素イオンシ
ャワ−装置内に装着し、加速電圧3.0kV、イオン電
流12mAの条件下で4分間、形成した薄膜に対して水
素イオンを照射する。水素イオン照射量は2.8×10
17個/cm2 である。Next, the baked sample is mounted in a hydrogen ion shower apparatus, and the formed thin film is irradiated with hydrogen ions for 4 minutes under the conditions of an accelerating voltage of 3.0 kV and an ion current of 12 mA. . Hydrogen ion irradiation dose is 2.8 × 10
17 pieces / cm 2 .
【0031】次に、水素イオン照射後、試料を水素イオ
ンシャワ−装置から取り出し、ホットプレ−トで140
℃で5分間べ−クを行ってケイ酸ガラス薄膜を形成す
る。Next, after the irradiation of hydrogen ions, the sample was taken out from the hydrogen ion shower apparatus and heated at 140 ° C. with a hot plate.
The silicate glass thin film is formed by baking at 5 ° C. for 5 minutes.
【0032】第2実施例で形成したケイ酸ガラス薄膜を
IR分光で分析したところ、水素イオン照射前にあった
2960cm-1のC−H伸縮、1395、1365cm
-1のt−ブチルのC−C伸縮等の有機基由来の吸収が消
失していることが確認できた。このことから、この実施
例で形成したケイ酸ガラス薄膜は、完全な無機膜に変換
されていると考えられる。When the silicate glass thin film formed in the second embodiment was analyzed by IR spectroscopy, C-H expansion and contraction of 2960 cm -1 before irradiation with hydrogen ions, 1395, 1365 cm.
It was confirmed that the absorption derived from the organic group such as C-C stretch of t-butyl of -1 disappeared. From this, it is considered that the silicate glass thin film formed in this example is converted into a complete inorganic film.
【0033】第3実施例 第1実施例で調整した樹脂溶液と同じ樹脂溶液を3イン
チSi基板に回転塗布し、80℃の温度下で1分間べ−
クを行って薄膜を形成する。Third Embodiment The same resin solution as the resin solution prepared in the first embodiment is spin-coated on a 3-inch Si substrate, and is applied at a temperature of 80 ° C. for 1 minute.
And a thin film is formed.
【0034】次に、このべ−クした試料を水素イオンシ
ャワ−装置内に装着し、加速電圧3.0kV、イオン電
流12mAの条件下で4分間、形成した薄膜に対して水
素イオンを照射する。水素イオン照射量は2.8×10
17個/cm2 である。Next, this baked sample is mounted in a hydrogen ion shower apparatus, and the formed thin film is irradiated with hydrogen ions for 4 minutes under the conditions of an acceleration voltage of 3.0 kV and an ion current of 12 mA. . Hydrogen ion irradiation dose is 2.8 × 10
17 pieces / cm 2 .
【0035】次に、水素イオン照射後、試料を水素イオ
ンシャワ−装置から取り出し、ホットプレ−トで60℃
で30分間べ−クを行ってケイ酸ガラス薄膜を形成す
る。Next, after the irradiation with hydrogen ions, the sample was taken out from the hydrogen ion shower apparatus and heated at 60 ° C. in a hot plate.
And baked for 30 minutes to form a silicate glass thin film.
【0036】第3実施例で形成したガラス薄膜をIR分
光で分析したところ、水素イオン照射前にあった296
0cm-1のC−H伸縮、1395、1365cm-1のt
−ブチルのC−C伸縮等の有機基由来の吸収が消失して
いることが確認できた。このことから、この実施例で形
成したケイ酸ガラス薄膜は、完全な無機膜に変換されて
いると考えられる。When the glass thin film formed in the third embodiment was analyzed by IR spectroscopy, it was found to be 296 before hydrogen ion irradiation.
C-H stretch of 0 cm -1, t of 1395,1365Cm -1
It was confirmed that absorption derived from an organic group such as C-C expansion and contraction of -butyl disappeared. From this, it is considered that the silicate glass thin film formed in this example is converted into a complete inorganic film.
【0037】第4実施例 第1実施例で調整した樹脂溶液と同じ樹脂溶液を3イン
チSi基板に回転塗布し、80℃の温度下で1分間べ−
クを行って薄膜を形成する。Fourth Embodiment The same resin solution as the resin solution prepared in the first embodiment is spin-coated on a 3-inch Si substrate, and is applied at a temperature of 80 ° C. for 1 minute.
And a thin film is formed.
【0038】次に、このべ−クした試料を水素イオンシ
ャワ−装置内に装着し、加速電圧3.0kV、イオン電
流12mA、さらに、第4実施例では120℃の温度に
試料を加熱しながら、形成した薄膜に対して水素イオン
を4分間照射してケイ酸ガラス薄膜を形成する。水素イ
オン照射量は2.8×1017個/cm2 である。Next, this baked sample was mounted in a hydrogen ion shower apparatus, and the sample was heated to an accelerating voltage of 3.0 kV, an ion current of 12 mA, and in the fourth embodiment at a temperature of 120 ° C. The formed thin film is irradiated with hydrogen ions for 4 minutes to form a silicate glass thin film. The amount of hydrogen ion irradiation is 2.8 × 10 17 ions / cm 2 .
【0039】第4実施例で形成したガラス薄膜をIR分
光で分析したところ、水素イオン照射前にあった296
0cm-1のC−H伸縮、1395、1365cm-1のt
−ブチルのC−C伸縮等の有機基由来の吸収が消失して
いることが確認できた。このことから、この実施例で形
成したケイ酸ガラス薄膜は、完全な無機膜に変換されて
いると考えられる。When the glass thin film formed in the fourth embodiment was analyzed by IR spectroscopy, it was found to be 296 before hydrogen ion irradiation.
C-H stretch of 0 cm -1, t of 1395,1365Cm -1
It was confirmed that absorption derived from an organic group such as C-C expansion and contraction of -butyl disappeared. From this, it is considered that the silicate glass thin film formed in this example is converted into a complete inorganic film.
【0040】第5実施例 第1実施例で調整した樹脂溶液と同じ樹脂溶液を3イン
チSi基板に回転塗布し、80℃の温度下で1分間べ−
クを行って薄膜を形成する。Fifth Embodiment The same resin solution as the resin solution prepared in the first embodiment is spin-coated on a 3-inch Si substrate, and the temperature is kept at 80 ° C. for 1 minute.
And a thin film is formed.
【0041】次に、第5実施例では、このべ−クを行っ
た試料を収束イオンビ−ム露光装置(セイコ−電子
(株)製)内に装着し、加速電圧50kV、イオン電流
2mA、ビ−ム径0.063μmので条件下で、形成し
た薄膜に対して、陽イオンとしてガリウムイオンを照射
してテストパタ−ンを描画した。Next, in the fifth embodiment, the sample subjected to this baking is mounted in a focused ion beam exposure apparatus (manufactured by Seiko Denshi Co., Ltd.), an acceleration voltage of 50 kV, an ion current of 2 mA, and a beam current of 2 mA. A test pattern was drawn by irradiating the formed thin film with gallium ions as cations under the condition that the diameter of the film was 0.063 μm.
【0042】次に、テストパタ−ンを描画した試料を収
束イオンビ−ム露光装置内から取り出し、ホットプレ−
トで140℃で5分間べ−クを行う。次に、べ−クを行
った試料を酢酸イソアミルで30秒間現像した後、14
0℃で5分間べ−クを行ってケイ酸ガラス薄膜のパタ−
ンを形成する。Next, the sample on which the test pattern was drawn was taken out from the focused ion beam exposure apparatus, and was hot-pressed.
Baking at 140 ° C for 5 minutes. Next, the baked sample was developed with isoamyl acetate for 30 seconds, and
The pattern of the silicate glass thin film was obtained by baking at 0 ° C for 5 minutes.
Form
【0043】第5実施例で形成したケイ酸ガラス薄膜の
パタ−ンの10μm角のパッド状の部分を顕微IR分光
で分析したところ、水素イオン照射前にあった2960
cm-1のC−H伸縮、1395、1365cm-1のt−
ブチルのC−C伸縮等の有機基由来の吸収が消失してい
ることが確認できた。このことから、この実施例で形成
したケイ酸ガラス薄膜は、完全な無機膜に変換されてい
ると考えられる。When a 10 μm square pad-shaped portion of the pattern of the silicate glass thin film formed in the fifth embodiment was analyzed by microscopic IR spectroscopy, it was found to be 2960 before hydrogen ion irradiation.
C-H stretching of cm -1, the 1395,1365cm -1 t-
It was confirmed that absorption derived from an organic group such as C-C expansion and contraction of butyl disappeared. From this, it is considered that the silicate glass thin film formed in this example is converted into a complete inorganic film.
【0044】また、パタ−ンの解像性をSEM測長装置
(日立製作所製S6100(商品名))を用いて調べた
ところ、120nm周期の60nmのラインアンドスペ
−スを解像していることが分かった。Further, when the resolution of the pattern was examined by using an SEM measuring device (S6100 (trade name) manufactured by Hitachi Ltd.), a line and space of 60 nm having a cycle of 120 nm was resolved. I found out.
【0045】上述した実施例では、陽イオンとして、水
素イオンおよびガリウムイオンを例に挙げて説明した
が、この発明では、他の陽イオンを用いても同様な効果
が期待できる。In the above-mentioned embodiments, hydrogen ions and gallium ions have been described as examples of cations, but in the present invention, the same effect can be expected even if other cations are used.
【0046】[0046]
【発明の効果】この発明のケイ酸ガラス薄膜の形成方法
によれば、シリコ−ン樹脂の薄膜から炭素成分を含まな
いケイ酸ガラス薄膜を容易に形成することができる。こ
のため、SOGおよびCVD法を用いる方法と比べて低
温でケイ酸ガラス薄膜を容易に形成することができる。According to the method of forming a silicate glass thin film of the present invention, a silicate glass thin film containing no carbon component can be easily formed from a silicon resin thin film. Therefore, the silicate glass thin film can be easily formed at a lower temperature than the method using the SOG and CVD methods.
【0047】また、シリコ−ン樹脂の薄膜を形成後、加
熱処理を行いながら薄膜に陽イオンを打ち込めば、1工
程でケイ酸ガラス薄膜を形成することができる。After forming a thin film of silicone resin, a silicate glass thin film can be formed in one step by implanting cations into the thin film while performing heat treatment.
【0048】また、シリコ−ン樹脂の薄膜に照射する陽
イオンとして、例えば、水素イオンやガリウムイオンを
用いれば、通常の半導体製造工程で用いられる装置を使
用して容易にケイ酸ガラス薄膜を形成することができ
る。また、この発明の方法を、例えばLSI製造におい
て絶縁膜形成工程やパッシベ−ション膜形成工程に用い
れば、CVD法等を用いる場合に比べて低温下で配線パ
タ−ンを形成することができる。このため、配線に高温
によるダメ−ジを与える虞がないので、配線のマイグレ
−ションを防止できる。その結果、デバイスの信頼性を
向上させることができる。また、この発明の方法には、
収束イオンビ−ムを用いた極微細リソグラフィ技術を適
用できるため、量子効果デバイスの製作に用いて好適で
ある。If hydrogen ions or gallium ions are used as the cations for irradiating the silicon resin thin film, a silicate glass thin film can be easily formed by using an apparatus used in a usual semiconductor manufacturing process. can do. Further, when the method of the present invention is used in an insulating film forming step or a passivation film forming step in, for example, LSI manufacturing, a wiring pattern can be formed at a lower temperature than when using a CVD method or the like. For this reason, there is no risk of damaging the wiring due to high temperature, and therefore migration of the wiring can be prevented. As a result, the reliability of the device can be improved. The method of the present invention also includes
Since an ultrafine lithography technique using a focused ion beam can be applied, it is suitable for use in manufacturing a quantum effect device.
Claims (4)
る、線状またはラダ−状のポリ(シロキサン)からなる
シリコ−ン樹脂の薄膜を下地上に形成する工程と、 前記薄膜の全面または選択された一部分に対して陽イオ
ンを照射する工程と、 前記陽イオンを照射した前記薄膜を加熱する工程とを含
むことを特徴とするケイ酸ガラス薄膜の形成方法。1. A step of forming a thin film of a silicone resin composed of a linear or ladder-shaped poly (siloxane) having a C—O—Si bond for each monomer unit on a base, and the thin film. A method of forming a silicate glass thin film, comprising: a step of irradiating the entire surface or a selected part of the cation with cations; and a step of heating the thin film irradiated with the cations.
る、線状またはラダ−状のポリ(シロキサン)からなる
シリコ−ン樹脂の薄膜を下地上に形成する工程と、 前記薄膜を加熱しながら、前記薄膜の全面または選択さ
れた一部分に対して、陽イオンを照射する工程とを含む
ことを特徴とするケイ酸ガラス薄膜の形成方法。2. A step of forming a thin film of a silicone resin composed of linear or ladder-shaped poly (siloxane) having a C—O—Si bond for each monomer unit on a base, and the thin film. Irradiating cations to the entire surface or a selected part of the thin film while heating the thin film, the method for forming a silicate glass thin film.
薄膜の形成方法において、 前記線状のポリ(シロキサン)は、下記の(1)式で表
され、 前記ラダ−状のポリ(シロキサン)は、下記の(2)式
で表され、(1)および(2)式中の官能基Rは、水
素、第3ブチル、1−フェネチル、1−メチル−1−フ
ェネチル、シクロヘキセン−2−イルおよびt−ブトキ
シカルボニルの官能基群の内から選ばれた少なくとも1
種類以上の官能基であることを特徴とするケイ酸ガラス
薄膜の形成方法。 【化1】 3. The method for forming a silicate glass thin film according to claim 1, wherein the linear poly (siloxane) is represented by the following formula (1), and the ladder-shaped poly (siloxane) is used. ) Is represented by the following formula (2), and the functional group R in the formulas (1) and (2) is hydrogen, tert-butyl, 1-phenethyl, 1-methyl-1-phenethyl, cyclohexene-2-. At least one selected from the group of functional groups of yl and t-butoxycarbonyl.
A method for forming a silicate glass thin film, which comprises more than one kind of functional group. [Chemical 1]
薄膜の形成方法において、 前記陽イオンを水素イオンまたはガリウムイオンとする
ことを特徴とするケイ酸ガラス薄膜の形成方法。4. The method for forming a silicate glass thin film according to claim 1 or 2, wherein the cations are hydrogen ions or gallium ions.
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---|---|---|---|
JP05273593A JP3217528B2 (en) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | Method for forming silicate glass thin film |
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JPH06267937A true JPH06267937A (en) | 1994-09-22 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5976626A (en) * | 1995-08-23 | 1999-11-02 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device and method of manufacturing thereof |
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1993
- 1993-03-12 JP JP05273593A patent/JP3217528B2/en not_active Expired - Fee Related
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