JP2005123599A - 半導体塗布膜用溶液の評価方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】平均孔径が0.01〜0.4μmのフィルターに対する半導体塗布膜用溶液を濾過したときの目詰まり度を測定し、その値から該溶液により形成される半導体塗布膜の品質を推定することを含む半導体塗布膜用溶液の評価方法。
【選択図】 なし
Description
本発明の評価方法は、平均孔径が0.01〜0.4μmのフィルターに対する半導体塗布膜用溶液を濾過したときの目詰まり度を測定し、その値から該溶液により形成される半導体塗布膜の品質を推定することを含む半導体塗布膜用溶液の評価方法である。
目詰まり度は、下記式により計算される値である。
目詰まり度=V2/V1
V1:温度及び圧力一定条件下で溶液を濾過した時の初期基準点における濾過液の線速度
V2:初期基準点から所定量濾過した時点における濾過液の線速度(フィルター1cm2当りの濾過速度(g/(cm2・min)))
初期基準点の線速度とは、濾過開始から一定時間内に現れる濾過液の最大線速度値である。具体的には、流出する濾過液を重量天秤上の受器に受けてその重量変化を1分毎に読み、濾過時間毎の累積流出量を測定する。一定時間としては、通常10分である。さらに、1分間隔の流出量を有効濾過面積で除して濾過液の線速度を求め、初期基準点及び該初期基準点から所定量濾過した時点における濾過液の線速度を用いて目詰まり度を算出することができる。
これらのうち半導体塗布膜用溶液に使用される溶剤に対して耐性があるものが好ましい。具体的に、該溶液がフォトレジスト組成物の場合、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリカーボネートが特に好ましい。
使用するフィルターを用いて塗布膜用溶液の目詰まり度の測定と、その塗布膜の評価を予め行っておけば、同一溶媒系でかつ類似した組成物であれば、この目詰まり度の値と塗布膜の評価が高い相関関係を示すので、同じ濾過条件で、かつ使用するフィルターを同じにすれば各塗布膜用溶液の目詰まり度の値から塗布膜の評価を容易に推定できる。これをもって塗布膜用溶液の評価を行うことができる。
本発明において使用されるフォトレジスト組成物として、具体的には以下のものが挙げられる。
また、上記フォトレジスト組成物と染料を組み合わせた、カラーレジスト組成物にも有効である。
これらのうちフォトレジスト組成物に使用される溶剤に対して耐性があるものが好ましい。具体例としては、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレンが特に好ましい。
一次濾過は、通常加圧濾過、自然濾過、減圧濾過等、いずれの方法でも行うことができるが、生産性の点から好ましくは加圧濾過である。
例えばフォトレジスト組成物を用いるフォトレジストパターン形成の場合、基体上に塗布され、乾燥されたレジスト膜には、パターニングのための露光処理が施され、次いで脱保護基反応を促進するための加熱処理を行った後、アルカリ現像液で現像される。ここで用いるアルカリ現像液は、この分野で用いられる各種のアルカリ性水溶液であることができるが、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドや(2−ヒドロキシエチル)トリメチルアンモニウムヒドロキシド(通称コリン)の水溶液が用いられることが多い。
窒素置換された四つ口フラスコに、メタクリル酸2−エチル−2−アダマンチル、メタクリル酸3−ヒドロキシ−1−アダマンチル、及び5−アクリロイルオキシ−2,6−ノルボルナンカルボラクトンを、5:2.5:2.5のモル比(20.0部:9.5部:7.3部)で仕込み、全モノマーに対して2重量倍のメチルイソブチルケトンを加えて、溶液とした。そこに、開始剤としてアゾイソブチロニトリルを全モノマーに対して3.0モル%添加し、80℃で約8時間加熱した。その後、反応液を大量のヘプタンに注いで沈殿させる操作を3回行い、乾燥した。その結果、重量平均分子量が約9000の共重合体を得た。この共重合体を粗樹脂(A)とする。
1−イソブトキシエチル化(29%)ポリp−ヒドロキシスチレンの合成:
ポリヒドロキシスチレン(リビングアニオン重合により製造、重量平均分子量(Mw)19000、分散(Mw/Mn)1.08)350gとp−トルエンスルホン酸1水和物0.053gをメチルイソブチルケトン2100gに溶解し、そこへ、室温で、イソブチルビニルエ−テル116.64gを30分かけて滴下した。21℃で90時間攪拌後、トリエチルアミン0.062gを加えて数分間攪拌し、メチルイソブチルケトン700g、及びイオン交換水525gを加えて水洗分液した。得られた有機層にイオン交換水525gを加えて、水洗分液する操作を4回繰り返した。この有機層から溶媒を2206g留去して濃縮した後、プロピレングリコ−ルモノメチルエ−テルアセテ−ト3266gを加えて、さらに溶媒を3233g留去することにより溶媒置換し、樹脂溶液1332g(固形分濃度:32.9%)を得た。
ポリヒドロキシスチレン(リビングアニオン重合により製造、重量平均分子量(Mw)19000、分散(Mw/Mn)1.08)100gとp−トルエンスルホン酸1水和物0.016gをメチルイソブチルケトン600gに溶解し、そこへ、室温で、エチルビニルエ−テル19.4gを30分かけて滴下した。21℃で3時間攪拌後、トリエチルアミン0.034gを加えて数分間攪拌し、メチルイソブチルケトン200g、及びイオン交換水150gを加えて水洗分液した。得られた有機層にイオン交換水150gを加えて、水洗分液する操作を4回繰り返した。この有機層から溶媒を581g留去して濃縮した後、プロピレングリコ−ルモノメチルエ−テルアセテ−ト944gを加えて、さらに溶媒を888g留去することにより溶媒置換し、樹脂溶液393g(固形分濃度:30.0%)を得た。
ポリヒドロキシスチレン(リビングアニオン重合により製造、重量平均分子量(Mw)19000、分散(Mw/Mn)1.08)100gとp−トルエンスルホン酸1水和物0.016gをメチルイソブチルケトン600gに溶解し、そこへ、室温で、エチルビニルエ−テル28.2gを30分かけて滴下した。21℃で3時間攪拌後、トリエチルアミン0.034gを加えて数分間攪拌し、メチルイソブチルケトン200g、及びイオン交換水150gを加えて水洗分液した。得られた有機層にイオン交換水150gを加えて、水洗分液する操作を4回繰り返した。この有機層から溶媒を576g留去して濃縮した後、プロピレングリコ−ルモノメチルエ−テルアセテ−ト983gを加えて、さらに溶媒を924g留去することにより溶媒置換し、樹脂溶液409g(固形分濃度:30.0%)を得た。
窒素置換された四つ口フラスコに、メタクリル酸2−メチル−2−アダマンチル、メタクリル酸3−ヒドロキシ−1−アダマンチル、及びα−メタクリロイルオキシ−γ−ブチロラクトンを、5:2.5:2.5のモル比(20.0部:10.1部:7.3部)で仕込み、全モノマーに対して2重量倍のメチルイソブチルケトンを加えて、溶液とした。そこに、開始剤としてアゾイソブチロニトリルを全モノマーに対して3.0モル%添加し、80℃で約8時間加熱した。その後、反応液を大量のヘプタンに注いで沈殿させる操作を3回行い、乾燥させた。得られた樹脂の重量平均分子量は約9000であった。この共重合体を粗樹脂(C)とする。
合成例1で合成した粗樹脂(A)25部を2−ヘプタノン75部に溶解した。この溶液に2.5部の活性炭:商品名カルボラフィン(武田薬品工業(株)製、細孔直径30Å、比表面積1500m2/g)を加えて4時間撹拌した。撹拌後、PTFE製の5μmフィルターで加圧濾過して樹脂(A)溶液を得た。
上記、レジスト組成物の一次濾過液を用いて、目詰まり度、微細粒子、基板欠陥の測定を行った。
23℃において、ニュークリポアー平均粒径0.05μmフィルター(直孔性メンブレンフィルター、47mm径、厚み:6μm、気孔密度:6×108気孔数/cm2、輸入元;野村マイクロ・サイエンス株式会社、ポリカーボネート製)を100ml容積のSUS製フィルターホルダー(日本マイクロリス株式会社製)にセットしたのち上記試料を注ぎ入れ、窒素で100kPaに加圧した。流出した濾過液を重量天秤上の受器に受けてその重量変化を1分毎に読み、濾過時間と累積流出量を測定した。さらに、1分間隔の流出量を有効濾過面積(10.8cm2)で除して線速度を求めた。流出開始後、10分間以内に現れる線速度の最大値をV1(初期基準点)とした。
累積流出量が100g(全固形分重量換算で15g)時点の線速度を測定し、同様にして計算して、V2を求めた。
目詰まり度は、V2/V1により計算される値である。
リオン(株)製自動微粒子測定器(KS−41型)にて0.2μm以上の粒子の個数(個/ml)の測定を行った。
ケーエルエー・テンコール社製のウエハー欠陥検査装置(KLA)にて、 塗布膜の欠陥数の測定を行った。欠陥数が10個未満のものを○、10〜100個を△、>100個を×とした。
これら測定の結果を表1に示す。
合成例2で合成した粗樹脂(B)159.4部をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート293部に溶解した。この溶液に2.5部の活性炭:商品名カルボラフィン(武田薬品工業(株)製、細孔直径30Å、比表面積1500m2/g)を加えて4時間撹拌した。撹拌後、PTFE製の5μmフィルターで加圧濾過して樹脂(B)溶液を得た。
樹脂(A)を粗樹脂(A)に変えた以外は、参考例1と同様にして、実験と評価を行った。結果を表1に示す。
樹脂(B)を粗樹脂(B)に変えた以外は、参考例2と同様にして、実験と評価を行った。結果を表1に示す。
合成例3で合成した粗樹脂(C)の20部をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート80部に溶解した。この溶液に2.5部の活性炭:商品名カルボラフィン(武田薬品工業(株)製、細孔直径30Å、比表面積1500m2/g)を加えて4時間撹拌した。撹拌後、PTFE製の5μmフィルターで加圧濾過して精製樹脂(C)液を得た。
(目詰まり度測定)
該レジスト組成物の一次濾過液の目詰まり度は、参考例1と同様にして測定した。目詰まり度の値は、1.0であった。
参考例1〜4の結果より(表1)、該組成物を用いることにより形成された塗布膜の品質は、塗布膜における欠陥数の評価によってなされた。欠陥数の評価は○(欠陥数10未満)であり、該組成物の品質の評価は、優であった。
該評価のあとで、組成物は実際に参考例1と同様にして、塗布膜を形成して評価された。該塗布膜における実際の欠陥数は、○(欠陥数10未満)であり、該組成物の実際の評価は、優であった。
樹脂(C)を粗樹脂(C)に変えた以外は、実施例1と同様にして、組成物の実験と測定を行った。
目詰まり度は、0.5であった。
参考例1〜5の結果により(表1)、該組成物を用いることにより形成された塗布膜の品質は、塗布膜における欠陥数の評価によってなされた。欠陥数の評価は△(欠陥数10〜100)〜×(欠陥数100以上)であり、該組成物の品質の評価は、可〜悪であった。
該評価のあとで、組成物は実際に参考例1と同様にして塗布膜を形成して評価された。塗布膜における実際の欠陥数は、×(100以上)であり、該組成物の実際の評価は、悪であった。
Claims (6)
- 平均孔径が0.01〜0.4μmのフィルターに対する半導体塗布膜用溶液を濾過したときの目詰まり度を測定し、その値から該溶液により形成される半導体塗布膜の品質を推定することを含む半導体塗布膜用溶液の評価方法。
- 半導体塗布膜用溶液がフォトレジスト組成物である請求項1に記載の方法。
- フィルターが直孔性メンブレンフィルターである請求項1に記載の方法。
- フィルターの平均孔径が0.01〜0.20μmである請求項1に記載の方法。
- 所定量の半導体塗布膜用溶液がフィルターに対して固形分で0.1〜10g/cm2である請求項1〜4のいずれかに記載の試験法。
- 目詰まり度が、以下の規定により計算されたものである請求項1に記載の方法。
レジスト組成物の目詰まり度の規定
ホルダーに直孔性メンブレンフィルタが装着された濾過装置中に、レジスト組成物を注入し、一定圧力で加圧濾過を開始する。ろ液は重量天秤上の受器中に集め、ろ液の重量変化を1分ごとにチェックする。濾過時間と排出ろ液の蓄積量を計測し、線速度を、1分間に排出されるろ液量を有効濾過面積で割ることにより算出する。濾過開始後10分内に到達する線速度の最大値はV1として規定する(初期基準点における線速度)。排出ろ液の蓄積量が、レジスト組成物の固形分量に換算して所定量に達した点における線速度を、同様に計測、算出してV2と規定する。目詰まり度はV2をV1で割ることにより算出される値である。
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