CN103443710A - 光刻用清洗液以及使用了其的图案形成方法 - Google Patents

光刻用清洗液以及使用了其的图案形成方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供可改良图案倒塌、表面粗糙度以及表面缺陷的光刻用清洗液和使用了其的图案形成方法。一种光刻用清洗液、以及使用了其的图案形成方法，所述光刻用清洗液至少包含磺酸、具有亚烷基氧基的非离子性表面活性剂以及水。

Description

光刻用清洗液以及使用了其的图案形成方法
技术领域
本发明涉及光刻用清洗液。本发明更具体涉及优选在感光性树脂组合物的显影工序中使用的光刻用清洗液以及使用了该光刻用清洗液的图案形成方法，所述感光性树脂组合物是在半导体设备、液晶显示元件等的平板显示器(FPD)、滤色器等的制造中使用的感光性树脂组合物。
背景技术
在以LSI等半导体集成电路的制造、FPD的显示面的制造、滤色器、热敏头(thermal head)等的电路基板的制造等为代表的广泛领域，为了进行微细元件的形成或者微细加工，历来利用着光刻技术。在光刻法中，为了形成抗蚀图案，使用了正型或者负型的感光性树脂组合物。这些感光性树脂组合物之中，作为正型光致抗蚀剂，广泛利用着例如包含碱可溶性树脂和作为感光性物质的醌二叠氮化合物的感光性树脂组合物。
然而近年，对LSI的高集成化的需求在增高，要求实现抗蚀图案的微细化。为了应对于这样的需求，使用短波长的KrF准分子激光(248nm)、ArF准分子激光(193nm)、极端紫外线(極端紫外線)(EUV，13nm)、X射线、电子射线等的光刻工艺正在进行实用化。为了应对于这样的图案的微细化，也要求在微细加工之时用作光致抗蚀剂的感光性树脂组合物具有高分辨性。进一步，在感光性树脂组合物的分辨性之外，还同时要求提高感光度、图案形状、图像尺寸的准确性等性能。对此，作为对短波长辐射线具有感光性的高分辨率的感辐射线性树脂组合物，提出了“化学放大型感光性树脂组合物”。该化学放大型感光性树脂组合物包含通过照射辐射线而产生酸的化合物，通过照射辐射线由该酸产生化合物产生酸、利用所产生的酸进行催化性图像形成这样的工序从而可获得高的感光度，在这一方面等方面有利，因而正在取代以往的感光性树脂组合物，并且正在普及。
但是如上述那样推进微细化时，则存在引起图案倒塌、图案粗糙度恶化等问题的倾向。对于这样的问题，正在研究例如通过抗蚀组合物的成分变更等等而进行改良等方法。
另外，关于图案倒塌，可认为在显影后用纯水洗涤图案时，因纯水的表面张力而在图案间产生负压，由此引发。从这样的观点考虑，为了改良图案倒塌，提出了利用包含特定成分的清洗液来替代以往的纯水进行洗涤(参照专利文献1～4)。这些专利文献中提出了将包含特定非离子性表面活性剂的光刻用清洗液用于洗涤。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-184648号公报
专利文献2：日本特开平05-299336号公报
专利文献3：日本特开平07-140674号公报
专利文献4：日本特开2008-146099号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，这些引用文献中记载的方法确认有图案倒塌的改良效果，但期望有更进一步的改良，另外在显影处理后的抗蚀层表面的表面缺陷、表面粗糙度方面也留有改良的余地。由此，期望开发出可同时解决图案倒塌、表面缺陷、表面粗糙度的问题的光刻用清洗液或者抗蚀基板的处理方法。
用于解决问题的方案
本发明的光刻用清洗液的特征在于，至少包含磺酸、具有亚烷基氧基的非离子性表面活性剂以及水。
另外，本发明的图案形成方法的特征在于，其包含如下工序：
(1)在基板上涂布感光性树脂组合物而形成感光性树脂组合物层，
(2)将前述感光性树脂组合物层进行曝光，
(3)利用显影液将曝光完成的感光性树脂组合物层显影，
(4)用上述的光刻用清洗液进行处理。
发明的效果
通过使用本发明的光刻用清洗液，可实现消除所形成的抗蚀图案的缺陷、防止图案倒塌，并改良表面粗糙度。特别是在液浸抗蚀中，为了使接触角变大而大多使用含氟聚合物，已知在此情况下更容易产生缺陷，但使用本发明的清洗液可有效地实现去除缺陷。
具体实施方式
如以下那样详细地说明本发明的实施方式。
本发明的光刻用清洗液至少包含磺酸、具有亚烷基氧基的非离子性表面活性剂以及水。
关于本发明中使用的磺酸，如果是具有磺酸基(-SO3H)的化合物则没有特别限定，但是例如为下述通式(I)所示的磺酸。
R-SO3H  (I)
式中，R为碳原子数1～30的烃基，烃基可以为链状烃基、环状烃基中的任一个，也可具有支链，也可包含双键或者三键，另外烃基中所含的一部或者全部氢也可由卤素原子、羟基、磺酸基、羧基等取代。
这样的磺酸之中，优选的一个磺酸例子是下述通式(Ia)所示的磺酸。
CnH2n＋1-xFxSO3H  (Ia)
式中，n为1～30，优选为8～20，更优选为10～18，0≤x≤2n＋1。
这样的磺酸之中，作为特别优选的磺酸的具体例子，列举出叔丁基磺酸、正己基磺酸、环己基磺酸、辛基磺酸、壬基磺酸、癸基磺酸、十二烷基磺酸、十四烷基磺酸、十六烷基磺酸、二十烷基磺酸、1-羟基-正辛基磺酸、1,8-二磺基辛烷、全氟癸基磺酸等。它们之中，从水溶性、获取容易性的观点考虑特别优选辛基磺酸、癸基磺酸、十二烷基磺酸、以及十六烷基磺酸。
另外，另一优选的磺酸的例子是下述通式(Ib)所示的磺酸。
(R1)y-Ph-SO3H  (Ib)
式中，Ph为亚苯基，R1为氢、前述烃基，烃基可以为链状烃基、环状烃基中的任一个，也可具有支链，也可包含双键或者三键，另外烃基中所含的一部或者全部氢也可由卤素原子、羟基、磺酸基、羧基等取代，0≤y≤5，在y为2以上的情况下，各个R1可以相同也可不同，式中所含的碳原子的总数为30以下，优选为20以下。
作为这样的磺酸之中，特别优选的磺酸的具体例子，列举出甲苯磺酸、枯烯磺酸、对辛基苯磺酸、对癸基苯磺酸、对十二烷基苯磺酸、4-辛基2-苯氧基苯磺酸、磺基水杨酸、4-羧基苯磺酸、等。它们之中，从水溶性、获取容易性的观点考虑特别优选对辛基苯磺酸、对癸基苯磺酸。
进一步另一优选的磺酸的例子是下述通式(Ic)所示的磺酸。
[化学式1]
Figure BDA0000382499730000051
式中，R2为氢、烃基，前述烃基可以为链状烃基、环状烃基中的任一个，也可具有支链，也可包含双键或者三键，另外烃基中所含的氢的一部或者全部也可由卤素原子、羟基、磺酸基、羧基等取代，另外R2也可以为介由双键而键合于构成环的碳上的氧，0≤z≤5，在z为2以上的情况下，各个R2可以相同也可不同，式中所含的碳原子的总数为30以下，优选为20以下。
这样的磺酸之中，作为特别优选的磺酸的具体例子，列举出樟脑磺酸、3-溴-10-樟脑磺酸、1-磺乙基降莰烷等。它们之中，从水溶性、获取容易性的观点考虑特别优选樟脑磺酸。
这些磺酸也可根据需要组合两种以上而使用。特别是在组合两种以上的由通式(Ia)表示的磺酸而使用时，则存在有较强显示本发明的效果的倾向而优选。
在本发明的清洗液中，一般磺酸的含有率越高则表面缺陷越减少，另外存在改良粗糙度的倾向，因而优选。另一方面，关于图案倒塌，磺酸含有率变高时则改良效果变大，但是过高时则相反地有时会劣化。实际上根据它们的平衡、清洗液的成分而选择适当的含有率。具体而言，关于磺酸含有率，以清洗液的总重量为基准，优选为0.005～10%，更优选为0.01～5%，最优选为0.02～2%。另外，在任一种情况下，水、磺酸、以及表面活性剂都成为主要成分，除此以外的成分的含有率以清洗液的总重量为基准优选为1%以下，更优选为0.5%以下。
本发明的光刻用清洗液中进一步包含非离子性表面活性剂。在本发明中，表面活性剂改良基于清洗液而得到的抗蚀层表面的润湿性，另外具有通过调整表面张力而改良图案倒塌、图案剥离的作用。
作为非离子表面活性剂，特别优选为具有亚烷基氧基的非离子性表面活性剂。该表面活性剂具体可由下述通式(IIa)或者(IIb)表示。
[化学式2]
此处，EO表示-(CH2)2-O-，PO表示-CH2-CH(CH3)-O-，EO以及PO的单元分别可以无规地结合，也可形成嵌段。
L为碳原子数1～30的烃链，也可包含不饱和键。L优选为由下述式表示的烃链。
[化学式3]
式中，各个Ra独立地为碳原子数3～10的直链或者支链状的饱和或者不饱和的烃链，结合于构成前述烃链的碳原子的氢也可由-OH取代。
另外，Rb为碳原子数5～30的饱和或者不饱和的烃链。
另外，r1～r3以及s1～s3是表示EO或者PO的重复数的20以下的整数。此处，r1＋s1、以及r2＋s2各自独立地为0～20的整数，其中，r1＋s1＋r2＋s2为1以上的整数。r1＋s1、以及r2＋s2优选为2～10的整数。另外，r3＋s3为1～20的整数，优选为2～10的整数。
作为这样的非离子性表面活性剂的例子，优选为具有羟基特别是具有二个羟基的化合物与聚亚烷基二醇的缩合物。作为具有羟基的化合物，优选为饱和或者不饱和的脂肪族醇、脂肪族二醇，特别优选为不饱和脂肪族二醇。特别优选的是具有炔键的不饱和脂肪族二醇，具体为炔二醇(アセチレングリコール)。将以这样的炔二醇为原料的表面活性剂用于本发明的清洗液时，则不易引起图案倒塌，另外溶化(melting)也减少，因而优选。
这样的表面活性剂之中，亲水性比较高的EO基或者PO基少、L或者Rb中所含的碳原子数多、疏水性高的表面活性剂的溶化防止效果倾向为强，因而优选。
这些表面活性剂，也可根据需要组合两种以上而使用。
本发明的清洗液中，关于表面活性剂的含有率，为了最大地发挥图案倒塌、图案剥离等的改良效果，以光刻用清洗液的总重量为基准，优选设为0.005～10%，更优选为0.01～5%，最优选为0.02～2%。
另外，本发明的光刻用清洗液中，除了前述的磺酸以及表面活性剂之外还包含水作为溶剂。作为所使用的水，优选为通过蒸馏、离子交换处理、过滤处理、各种吸附处理等而去除了有机杂质、金属离子等的水，特别优选为纯水。
本发明的光刻用清洗液，可根据需要包含更进一步的添加剂。作为这样的添加剂，例如列举出酸、碱、或者有机溶剂等。
酸或者碱用于调整处理液的pH或改良各成分的溶解性。所使用的酸或者碱可在不损害本发明的效果的范围任意选择，但是例如列举出羧酸、胺类、铵盐。它们之中，包括脂肪酸、芳香族羧酸、伯胺、仲胺、叔胺、铵化合物类，它们也可由任意的取代基取代。更具体列举出甲酸、乙酸、丙酸、苯甲酸、苯二甲酸、水杨酸、乳酸、苹果酸、柠檬酸、乙二酸、丙二酸、琥珀酸、富马酸、马来酸、乌头酸、戊二酸、己二酸、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺、四甲基铵等。
另外，也可将除了水以外的有机溶剂用作共溶剂。有机溶剂具有调整清洗液的表面张力的作用，另外存在有可改良对抗蚀层表面的润湿性的情况。可在这样的情况下使用的有机溶剂选自可溶于水的有机溶剂。具体列举出甲醇、乙醇、异丙醇、以及叔丁醇等醇类，乙二醇以及二乙二醇等二醇类，丙酮、甲乙酮等酮类，乙酸甲酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯等酯类，二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、甲基溶纤剂、溶纤剂(cellosolve)、丁基溶纤剂、溶纤剂乙酸酯、烷基溶纤剂乙酸酯、丙二醇烷基醚、丙二醇烷基醚乙酸酯、丁基卡必醇、卡必醇乙酸酯、四氢呋喃等溶剂。
但是，这些有机溶剂有时会将构成图案的抗蚀剂溶解或改性，因而在使用的情况下限定为少量。具体而言，有机溶剂的含量以清洗液的总重量为基准是通常为50%以下，优选为5%以下，更优选为0.1%以下。但是，为了实现防止抗蚀剂的溶解或者改性的目的，优选完全不使用有机溶剂。
本发明的光刻用清洗液中也可进一步包含灭菌剂、抗菌剂、防腐剂、及/或防霉剂。这些化学试剂用于防止细菌或者菌类在经过一段时间的清洗液中繁殖。它们的例子中包括苯氧基乙醇、异噻唑酮等醇。由日本曹达株式会社市售的Bestcide(商品名)是特别有效的防腐剂、防霉剂、以及灭菌剂。典型地，这些化学试剂对光刻用清洗液的性能不造成影响，以清洗液的总重量为基准，通常为1%以下的含量，优选为0.1%以下的含量，另外优选为0.001%以下的含量。
下面，对本发明的图案的形成方法进行说明。本发明的图案形成方法中的光刻工序也可以为：作为通过使用公知的正型的感光性树脂组合物、负型的感光性树脂组合物而形成抗蚀图案的方法而公知的任一种方法。列举出适用本发明的光刻用清洗液的代表性的图案形成方法时，则列举出以下那样的方法。
首先，在根据需要进行了前处理的硅基板、玻璃基板等基板的表面，利用旋涂法等历来公知的涂布法涂布感光性树脂组合物，从而形成感光性树脂组合物层。在涂布感光性树脂组合物之前，也可在感光性树脂组合物层的下层涂布形成抗反射膜。可通过这样的抗反射膜而改善剖面形状以及曝光宽容度。这样的抗反射膜也可在形成感光性树脂组合物层后设置在其上层。
本发明的图案形成方法中，也可使用以往所知的任一种感光性树脂组合物。例示本发明的图案形成方法中可使用的感光性树脂组合物的代表物时，则在正型中，例如列举出：包含醌二叠氮化物系感光剂和碱可溶性树脂的感光性树脂组合物、化学放大型感光性树脂组合物等；在负型中，例如列举出：包含聚肉桂酸乙烯酯等具有感光性基团的高分子化合物的感光性树脂组合物、含有芳香族叠氮化合物的感光性树脂组合物或者含有环化橡胶和由双叠氮化合物形成的那样的叠氮化合物的感光性树脂组合物、包含重氮基树脂的感光性树脂组合物、包含加聚性不饱和化合物的光聚合性组合物、化学放大型负型感光性树脂组合物等。
此处，作为在包含醌二叠氮化物系感光剂和碱可溶性树脂的正型感光性树脂组合物中使用的醌二叠氮化物系感光剂的例子，列举出1,2-苯并醌二叠氮化物-4-磺酸、1,2-萘并醌二叠氮化物-4-磺酸、1,2-萘并醌二叠氮化物-5-磺酸、这些磺酸的酯或者酰胺等，另外，作为碱可溶性树脂的例子，列举出酚醛清漆树脂、聚乙烯基酚、聚乙烯醇、丙烯酸或者甲基丙烯酸的共聚物等。作为酚醛清漆树脂，作为优选者而列举出由苯酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚、二甲苯酚等酚类的一种或两种以上与甲醛、多聚甲醛等醛类的一种以上制造的酚醛清漆树脂。
另外，关于化学放大型的感光性树脂组合物，正型以及负型中的任一个都可用于本发明的图案形成方法。化学放大型抗蚀剂是通过辐射线照射而产生酸，利用由该酸的催化剂作用导致的化学变化而使辐射线照射部分在显影液中的溶解性发生变化从而形成图案的抗蚀剂，例如列举出：包含通过辐射线照射而产生酸的酸产生化合物、在酸的存在下分解并且生成酚羟基或者羧基这样的碱可溶性基团的含酸感应性基团树脂的化学放大型抗蚀剂，包含碱可溶树脂和交联剂、酸产生剂的化学放大型抗蚀剂。
对于形成在基板上的感光性树脂组合物层，例如在热板上进行预烘焙而去除感光性树脂组合物中的溶剂，形成厚度通常为0.05～2.5微米左右的光致抗蚀膜。预烘焙温度因所使用的溶剂或者感光性树脂组合物而不同，但通常在20～200℃的温度进行，优选在50～150℃左右的温度进行。
对于光致抗蚀膜，其后，使用高压水银灯、金属卤化物灯、超高压水银灯、KrF准分子激光、ArF准分子激光、软X射线照射装置、电子射线描绘装置等公知的照射装置，根据需要介由掩模进行曝光。
曝光后，根据需要进行烘焙，然后通过例如水坑(旋覆浸没)式显影等方法进行显影，形成抗蚀图案。抗蚀剂的显影通常通过使用碱性显影液而进行。作为碱性显影液，例如可使用氢氧化钠、四甲基氢氧化铵(TMAH)等的水溶液或者水性溶液。显影处理后，使用清洗液进行抗蚀图案的清洗(洗涤)。另外，所形成的抗蚀图案用作蚀刻、镀敷、离子扩散、染色处理等的抗蚀层，其后根据需要进行剥离。
本发明的图案形成方法特别是对于微细且深宽比高的抗蚀图案也可有效地改善图案倒塌以及溶化。此处，深宽比是指抗蚀图案的高度相对于宽度之比。因此，本发明的图案形成方法中，优选组合有形成这样微细的抗蚀图案的光刻工序、即、包含使用KrF准分子激光、ArF准分子激光并且进一步使用X射线、电子射线等作为曝光光源的在250nm以下的曝光波长下的曝光的光刻工序。进一步，考虑抗蚀图案的图案尺寸时，则优选为包含形成如下抗蚀图案的光刻工序的图案形成方法，所述抗蚀图案是线宽-和-线距图案中的线宽或者接触孔-图案中的孔径为300nm以下，特别是为50nm以下的抗蚀图案。
在本发明的图案形成方法中，在将抗蚀图案进行显影后，用前述的光刻用清洗液进行处理。将光刻用清洗液接触于抗蚀基板的时间(即处理时间)没有特别限制，但一般通过使处理时间为1秒以上而显现本发明的效果。将清洗液接触于抗蚀剂的方法也为任意，例如可通过如下来进行：将抗蚀基板浸没于清洗液，或者利用滴加、喷雾或者吹喷将清洗液供给于旋转着的抗蚀基板表面。
本发明的图案形成方法中，显影后，在利用本发明的特定的清洗液进行处理之前、及/或在进行基于本发明的清洗液的处理之后，可利用纯水进行洗涤处理。前一洗涤处理是为了洗涤附着于抗蚀图案的显影液而进行的洗涤处理，后一洗涤处理是为了洗涤清洗液而进行的洗涤处理。基于纯水进行洗涤处理的方法可通过任意的方法来进行，例如可通过如下来进行：将抗蚀基板浸没于纯水，或者利用滴加、喷雾或者吹喷将纯水供给于旋转着的抗蚀基板表面。这些基于纯水的洗涤处理可仅进行任一者或者进行两者。在显影处理之后，通过洗涤处理将显影后残存的抗蚀剂残渣、显影液去除，从而可更强地显现本发明的效果因而优选。另外，在本发明中，后一洗涤处理可为了去除清洗液而进行。特别是在使用了超过1%那样的浓度的清洗液的情况下，通过在用清洗液进行处理之后利用纯水进行洗涤处理，有时会使溶化改良效果变强，可最大限度发挥本发明的效果。
如以下那样使用诸例说明本发明。另外，本发明的实施方式不受限于这些例子。
比较例101
在硅基板上涂布对应于ArF曝光的底面抗反射膜用组合物(AZ ELECTRONIC MATERIALS株式会社制ArF1C5D(商品名))，通过在200℃加热60秒，以37nm的膜厚制膜出抗反射膜。在其上按照膜厚为90nm的方式涂布ArF抗蚀剂组合物(AZELECTRONIC MATERIALS株式会社制AX2110P(商品名))，在100℃/60秒的条件下进行烘焙处理而准备了具有抗蚀膜的基板。利用ArF曝光装置(Nikon Corporation制NSR-S306C(商品名))将所获得的基板曝光，在110℃/60秒的条件下加热，然后使用四甲基氢氧化铵水溶液进行显影，接着利用纯水进行清洗，从而制作出具有线图案的显影完成的抗蚀基板。另外，在曝光时改变曝光条件而使线宽变化，从而形成了深宽比不同的多个图案。
利用CD-SEM(S-9200型(商品名)、日立制作所株式会社制)观察所形成的图案，对没有引起图案倒塌的最大的深宽比是多少进行了评价。在比较例101中，没有引起图案倒塌的深宽比为3.0。
另外，利用缺陷检查装置KLA2115(KLA-Tencor公司制)观察所获得的图案，对线宽粗度(以下称为LWR)和再附着于图案表面的异物进行了评价。在比较例101中LWR为5.5nm，表面异物数超过10000。
接着，调制本发明的清洗液，关于使用了该清洗液的情况同样地对性能进行了评价。此时，所使用的表面活性剂使用了下述式(S-1)、(S-2)、或者(S-3)所示的表面活性剂。
[化学式4]
Figure BDA0000382499730000131
式中，Ra1为甲基，Ra2为异丁基，r11、s11、r21、以及s21是分别满足r11＋r21=5、s11＋s21=2的整数，
Rb2为C18H37，r12=15，
Rb3为C18H37，r13=10、s13=5。
实施例101～107
相对于比较例101，在显影后追加用包含各种磺酸的清洗液进行处理的工序，从而进行了评价。清洗处理通过如下进行：对于显影后的抗蚀图案，将表1中记载的包含磺酸的清洗液滴加于图案表面，在1000rpm/20秒、1500rpm/10秒的条件下进行旋转干燥。所获得的结果如表1所示。
表1
Figure BDA0000382499730000141
表中，烷基磺酸混合物是指碳原子数12～18的饱和脂肪族磺酸的混合物，烷基苯磺酸混合物是指碳原子数12～18的烷基苯磺酸的混合物。
表中的图案倒塌的评价基准如以下那样。
A：引起图案倒塌的深宽比超过5.0，图案倒塌改良效果显著
B：引起图案倒塌的深宽比为4.0以上5.0以下，确认出图案倒塌改良效果
C：引起图案倒塌的深宽比不足4.0，基本上没有图案倒塌改良效果，或者完全没有确认出
另外，表中的表面缺陷的评价基准如以下那样。
A：异物附着数为250以下
B：异物附着数为250～1,000
C：异物附着数超过1,000
比较例201以及实施例201～208、211～216
使用包含辛基磺酸作为磺酸并且包含S-1作为表面活性剂的清洗液，进行了与比较例101同样的评价。此时，使辛基磺酸以及S-1的浓度如表2所示那样变化。所获得的结果如表2所示。
表2
Figure BDA0000382499730000151
表中，图案倒塌以及表面缺陷的评价基准如前所述。
比较例301～302以及实施例301～305
使用包含磺酸及/或表面活性剂的清洗液，进行了与比较例101同样的评价。此时作为表面活性剂，使用了式(S-1)、(S-2)、或者(S-3)所示的表面活性剂。所获得的结果如表3所示。
表3
Figure BDA0000382499730000161
比较例401～402以及实施例401
作为抗蚀剂组合物，使用KrF用抗蚀剂组合物，此外与比较例101同样地操作，使用纯水作为清洗液而进行了评价(比较例401)。如以下那样制成涂布了抗蚀层的基板。在硅基板上，使用对应于KrF曝光的底面抗反射膜用组合物(AZ ELECTRONICMATERIALS株式会社制KrF-17B(商品名))以80nm的膜厚而制膜出抗反射膜。在其上按照膜厚为620nm的方式涂布KrF抗蚀剂组合物(AZ ELECTRONIC MATERIALS株式会社制DX6270(商品名))，在130℃/90秒的条件下进行烘焙处理从而准备了具有抗蚀膜的基板。利用KrF曝光装置(Canon Inc.制FPA-EX5(商品名))将所获得的基板进行曝光、显影，从而制作出具有线图案的显影完成的抗蚀基板。
另外，对于仅包含表面活性剂的清洗液(比较例402)、包含表面活性剂和磺酸的清洗液(实施例401)也同样地进行了评价。所获得的结果如表4所示。
比较例501～502以及实施例501
使用ArF用抗蚀剂组合物作为抗蚀剂组合物，使用纯水作为清洗液而进行了评价(比较例501)。具体而言，反复进行了比较例101。
另外，对于仅包含表面活性剂的清洗液(比较例502)、包含表面活性剂和磺酸的清洗液(实施例501)也同样地进行了评价。所获得的结果如表4所示。
比较例601～602以及实施例601
使用浸没曝光用抗蚀剂组合物作为抗蚀剂组合物，与比较例101同样地操作，使用纯水作为清洗液而进行了评价(比较例601)。涂布了抗蚀层的基板如以下那样制成。
在硅基板上，涂布对应于液浸曝光的底面抗反射膜用组合物(ARC29SR(商品名)、Brewer Science公司制)，在205℃加热60秒以95nm的膜厚而制膜出抗反射膜。在其上涂布液浸曝光用抗蚀剂组合物(住友化学株式会社制AY-2666(商品名)，在105℃/90℃加热60秒，形成了膜厚110nm的抗蚀膜。进一步在其上涂布面涂用组合物(JSR CORPORATION株式会社制NFC TCX-041(商品名))，在90℃加热60秒，从而形成厚度90nm的面涂层，准备了涂布完成的基板。
使用液浸曝光装置(ASML Holding NV公司制TWINSCAN XT1900i(商品名))将所获得的基板进行曝光，使用TMAH水溶液(2.38%)作为显影液，利用CLEAN TRACK ACT12型显影装置(东京电子株式会社制)进行了显影。评价通过利用CD-SEM(CG4000型(商品名)、日立制作所株式会社制)来进行。
另外，对于仅包含表面活性剂的清洗液(比较例602)、包含表面活性剂和磺酸的清洗液(实施例601)也同样地进行了评价。所获得的结果如表4所示。
表4
Figure BDA0000382499730000181
N/A：未测定

Claims (9)

1.一种光刻用清洗液，其特征在于，其至少包含磺酸、具有亚烷基氧基的非离子性表面活性剂以及水。
2.根据权利要求1所述的光刻用清洗液，其中，所述磺酸为由下述通式(I)表示的磺酸，
R-SO3H  (I)
式中，R为碳原子数1～30的烃基，烃基可以为链状、环状中的任一个，也可具有支链，也可包含双键或者三键，另外烃基中所含的一部分或者全部氢也可由卤素原子、羟基、磺酸基、羧基等取代。
3.根据权利要求2所述的光刻用清洗液，其中，所述磺酸为由下述通式(Ia)表示的磺酸，
CnH2n+1-xFxSO3H  (Ia)
式中，n为1～30，0≤x≤2n＋1。
4.根据权利要求2所述的光刻用清洗液，其中，所述磺酸为由下述通式(Ib)表示的磺酸，
(R1)y-Ph-SO3H  (Ib)
式中，Ph为亚苯基，R1为氢、所述烃基，烃基可以为链状、环状中的任一个，也可具有支链，也可包含双键或者三键，另外烃基中所含的氢的一部分或者全部也可由卤素原子、羟基、磺酸基、羧基等取代，0≤y≤5，y为2以上的情况下，各个R1可以相同也可不同，式中所含的碳原子的总数为30以下。
5.根据权利要求2所述的光刻用清洗液，其中，所述磺酸为由下述通式(Ic)表示的磺酸，
[化学式1]
Figure FDA0000382499720000021
式中，R2为氢、烃基，所述烃基可以为链状、环状中的任一个，也可具有支链，也可包含双键或者三键，另外烃基中所含的一部分或者全部氢也可由卤素原子、羟基、磺酸基、羧基等取代，另外R2也可以为介由双键而键合于构成环的碳上的氧，0≤z≤5，z为2以上的情况下，各个R2可以相同也可不同，式中所含的碳原子的总数为30以下。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的光刻用清洗液，其中，磺酸的含有率以光刻用清洗液的总重量为基准是0.005～10%。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的光刻用清洗液，其中，所述表面活性剂由下述通式(IIa)或者(IIb)表示，
[化学式2]
Figure FDA0000382499720000022
式中，EO表示-(CH2)2-O-，PO表示-CH2-CH(CH3)-O-，EO以及PO的单元分别可以无规地结合，也可形成嵌段，
L为碳原子数1～30的烃链，也可包含不饱和键，
Rb为碳原子数5～30的饱和或者不饱和的烃链，
r1～r3以及s1～s3是表示EO或者PO的重复数的20以下的整数，r1＋s1、以及r2＋s2各自独立地为0～20的整数，其中，r1＋s1＋r2＋s2为1以上的整数，
r3＋s3为1～20的整数。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的光刻用清洗液，其中，所述表面活性剂的含有率以光刻用清洗液的总重量为基准是0.005～10%。
9.一种图案形成方法，其特征在于，其包含如下工序：
(1)在基板上涂布感光性树脂组合物而形成感光性树脂组合物层，
(2)将所述感光性树脂组合物层进行曝光，
(3)利用显影液将曝光完成的基板显影，
(4)用权利要求1～8中任一项所述的光刻用清洗液进行处理。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106909032A (zh) * 2015-12-23 2017-06-30 三星电子株式会社 清洗液和通过使用其制造集成电路器件的方法
CN109074002A (zh) * 2016-03-30 2018-12-21 日产化学株式会社 抗蚀剂图案被覆用水溶液以及使用了该水溶液的图案形成方法
CN109313398A (zh) * 2016-06-20 2019-02-05 Az电子材料（卢森堡）有限公司 冲洗组合物、形成抗蚀剂图案的方法以及半导体器件的制备方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6240404B2 (ja) * 2013-05-09 2017-11-29 アーゼッド・エレクトロニック・マテリアルズ（ルクセンブルグ）ソシエテ・ア・レスポンサビリテ・リミテ リソグラフィー用リンス液およびそれを用いたパターン形成方法
JP6264900B2 (ja) * 2014-01-24 2018-01-24 日立化成株式会社 レジストパターンの製造方法、配線パターンの製造方法及び配線基板
JP2021081545A (ja) * 2019-11-18 2021-05-27 メルク、パテント、ゲゼルシャフト、ミット、ベシュレンクテル、ハフツングＭｅｒｃｋ Ｐａｔｅｎｔ ＧｍｂＨ レジストパターン間置換液、およびそれを用いたレジストパターンの製造方法
WO2024141355A1 (en) 2022-12-26 2024-07-04 Merck Patent Gmbh Electronic device manufacturing aqueous solution, method for manufacturing resist pattern and method for manufacturing device
WO2024149777A1 (en) 2023-01-13 2024-07-18 Merck Patent Gmbh Electronic device manufacturing aqueous solution, method for manufacturing resist pattern and method for manufacturing device
CN116120998B (zh) * 2023-04-17 2023-06-16 甘肃华隆芯材料科技有限公司 一种冲洗组合物及其光刻胶图案形成方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6313078B1 (en) * 1998-10-06 2001-11-06 International Business Machines Corporation Cleaning composition for removing resist and method of removing resist
US20040029395A1 (en) * 2002-08-12 2004-02-12 Peng Zhang Process solutions containing acetylenic diol surfactants
EP1389746A2 (en) * 2002-08-12 2004-02-18 Air Products And Chemicals, Inc. Process solutions containing surfactants
US20050284502A1 (en) * 2004-06-25 2005-12-29 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Rinse and resist patterning process using the same
CN1717632A (zh) * 2002-12-03 2006-01-04 Az电子材料（日本）株式会社 平版印刷用冲洗液以及用其形成抗蚀图案的方法
TW200845203A (en) * 2006-12-06 2008-11-16 Fujifilm Electronic Materials Device manufacturing process utilizing a double patterning process

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3515649A (en) * 1967-05-02 1970-06-02 Ivan C Hepfer Pre-plating conditioning process
GB2036993B (en) * 1978-02-06 1983-03-09 Napp Systems Inc Desensitizing solution and process for treating a diazo photosensitive printing plate
JPH04318853A (ja) 1991-04-18 1992-11-10 Konica Corp 湿し水不要感光性平版印刷版の処理方法
JPH06105683B2 (ja) 1992-04-23 1994-12-21 株式会社ソルテック レジストパターン形成方法
JPH07140674A (ja) 1993-06-17 1995-06-02 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> レジストリンス液、及びレジスト現像処理法
JPH08272083A (ja) * 1995-03-31 1996-10-18 Konica Corp 平版印刷版の製版方法
US5977041A (en) * 1997-09-23 1999-11-02 Olin Microelectronic Chemicals Aqueous rinsing composition
US6455228B1 (en) * 1999-08-25 2002-09-24 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Multilayered body for photolithographic patterning
US6451510B1 (en) 2001-02-21 2002-09-17 International Business Machines Corporation Developer/rinse formulation to prevent image collapse in resist
JP2004226883A (ja) * 2003-01-27 2004-08-12 Minolta Co Ltd 画像形成方法および画像形成装置
JP2005146171A (ja) * 2003-11-18 2005-06-09 Fuji Photo Film Co Ltd 洗浄処理液並びにそれを用いた着色画像の形成方法、カラーフィルターの製造方法、及び、カラーフィルター付きアレイ基板の製造方法
US7767382B2 (en) * 2004-05-19 2010-08-03 Agfa Graphics Nv Method of making a photopolymer printing plate
JP5203575B2 (ja) * 2005-05-04 2013-06-05 ローム・アンド・ハース・エレクトロニック・マテリアルズ，エル．エル．シー． コーティング組成物
JP2007254510A (ja) 2006-03-20 2007-10-04 Fujifilm Corp 洗浄処理液
JP4680944B2 (ja) * 2007-01-24 2011-05-11 信越化学工業株式会社 パターン形成方法
JP5228338B2 (ja) * 2007-02-27 2013-07-03 ライオン株式会社 毛髪洗浄剤
JP2009139799A (ja) * 2007-12-10 2009-06-25 Konica Minolta Business Technologies Inc 表示部材
JP5624753B2 (ja) * 2009-03-31 2014-11-12 東京応化工業株式会社 リソグラフィー用洗浄液及びこれを用いたレジストパターンの形成方法
US8382270B2 (en) * 2010-06-14 2013-02-26 Xerox Corporation Contact leveling using low surface tension aqueous solutions
JP5591623B2 (ja) * 2010-08-13 2014-09-17 ＡｚエレクトロニックマテリアルズＩｐ株式会社 リソグラフィー用リンス液およびそれを用いたパターン形成方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6313078B1 (en) * 1998-10-06 2001-11-06 International Business Machines Corporation Cleaning composition for removing resist and method of removing resist
US20040029395A1 (en) * 2002-08-12 2004-02-12 Peng Zhang Process solutions containing acetylenic diol surfactants
EP1389746A2 (en) * 2002-08-12 2004-02-18 Air Products And Chemicals, Inc. Process solutions containing surfactants
CN1717632A (zh) * 2002-12-03 2006-01-04 Az电子材料（日本）株式会社 平版印刷用冲洗液以及用其形成抗蚀图案的方法
US20050284502A1 (en) * 2004-06-25 2005-12-29 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Rinse and resist patterning process using the same
TW200604761A (en) * 2004-06-25 2006-02-01 Shinetsu Chemical Co Rinse and resist patterning process using the same
TW200845203A (en) * 2006-12-06 2008-11-16 Fujifilm Electronic Materials Device manufacturing process utilizing a double patterning process

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106909032A (zh) * 2015-12-23 2017-06-30 三星电子株式会社 清洗液和通过使用其制造集成电路器件的方法
CN106909032B (zh) * 2015-12-23 2021-12-21 三星电子株式会社 清洗液和通过使用其制造集成电路器件的方法
CN109074002A (zh) * 2016-03-30 2018-12-21 日产化学株式会社 抗蚀剂图案被覆用水溶液以及使用了该水溶液的图案形成方法
CN109313398A (zh) * 2016-06-20 2019-02-05 Az电子材料（卢森堡）有限公司 冲洗组合物、形成抗蚀剂图案的方法以及半导体器件的制备方法
TWI717526B (zh) * 2016-06-20 2021-02-01 盧森堡商Ａｚ電子材料盧森堡有限公司 清洗組成物、形成光阻圖案之方法及製造半導體裝置之方法

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