JP2006201809A - 半導体デバイス製造の際の欠陥低減方法及び処理溶液 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】1種以上の界面活性剤を含む処理溶液を使用して、半導体デバイス製造時の欠陥数を低減する。この処理溶液は、特定の好ましい態様において、パターニングしたホトレジスト層の現像の際又はその後でリンス液として使用すると、パターンのつぶれのような現像後の欠陥を低減することができる。
【選択図】なし
Description
Proc. SPIE−Int. Soc. Opt. Eng. 3999, 313−321, 2000には、現像液に界面活性剤を添加して、無水アクリル酸レジスト及びシクロオレフィン−無水マレイン酸レジストのパターンのつぶれの可能性を低下させることが記載されている。現像液に添加される「界面活性剤」は溶媒、イソプロピルアルコールであった。Domkeらの論文によれば、現像液に「界面活性剤」を添加するのはパターンのつぶれに一貫性のある効果を及ぼさなかった。
Eng. 3998, 738−741, 2000には、ホトレジスト残留物及び単一閉鎖コンタクトの欠陥をなくすのにリンス液中でオクチル及びノニルフェノールエトキシレートなどのような、例えばTRITON(商標) X−114、X−102、x−45、及びX−15等の界面活性剤を使用することが開示されている。Cheungらによれば、リンス液において界面活性剤を用いることはあまり多くの成功をもたらさなかった。
を有する少なくとも1種の界面活性剤を約10ppm〜約10,000ppm含む処理溶液と接触させる工程を含む。特定の好ましい態様では、処理溶液は分散剤を更に含む。
を有する少なくとも1種の界面活性剤を約10ppm〜約10,000ppm含む処理溶液と接触させる工程を含む。特定の好ましい態様では、界面活性剤の(p+q)の値は1〜10の範囲にある。
を有する少なくとも1種の界面活性剤を約10〜約10,000ppm有する処理溶液が提供される。
を有する界面活性剤を約10〜約10,000ppm含む処理溶液が提供される。
2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオール(例1〜3)又は2,5,8,11−テトラメチル−6−ドデシン−5,8−ジオール(例4、5)から得られたアセチレン列ジオール界面活性剤を含有している5つの処理溶液を、連続撹拌下で0.1質量%の界面活性剤を脱イオン水に加えて調製した。
2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオール(例6、7)又は2,5,8,11−テトラメチル−6−ドデシン−5,8−ジオール(例8)から得られたアセチレン列ジオール界面活性剤を含有している3つの処理溶液を、0.1質量%の各界面活性剤を連続撹拌下に脱イオン水に加えて調製した。
2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオール(例9a、9b)又は2,5,8,11−テトラメチル−6−ドデシン−5,8−ジオール(例10a、10b)から得られた界面活性剤を種々の量含有している処理溶液と、比較としての脱イオン水(比較例1)の湿潤特性を、Sessileドロップ法を使用し、米国ノースカロライナ州CharlotteのKruss USAにより供給されるG10/DSA10 Kruss液滴形状分析器(drop shape analyzer)により測定した。この方法では、ホトレジストをコーティングした基材の表面の局所領域の湿潤特性を、水性現像液の小滴のベースラインと小滴底面における接線とのなす接触角を測定することにより評価する。高速カメラにより1秒当たり2フレームの速度で小滴の広がるのを2分間撮影し、そして接触角を測定した。
基材上の現像後欠陥数を、基材を脱イオン水のリンス液(比較例2)で処理後と本発明の処理溶液を含有するリンス液(例11)で処理後に比較した。この処理液は、2,5,8,11−テトラメチル−6−ドデシン−5,8−ジオールから得られた界面活性剤を50ppm、そしてElf Alfochem社により供給されるオリゴマー分散剤SMA(商標) 1440を170ppm含有していた。基材を次のようにして処理した。ホトレジストをコーティングした基材を365nmの光で露光し、およそ110℃の温度に約1分間加熱し、その後希釈TMAH溶液で現像してパターニングしたホトレジストを形成した。TMAH溶液は、基材上へ0.21NのTMAH溶液を100秒間動的に供給することにより適用した。
平衡表面張力(EST)及び動的表面張力(DST)を比べるために、2,5,8,11−テトラメチル−6−ドデシン−5,8−ジオールから得られた界面活性剤を0.1質量%含有する処理溶液と、米国ミズーリ州セントルイスの3M社により供給されるフルオロ界面活性剤のカリウムパーフルオロオクタンカルボキシレートを0.1質量%含有する処理溶液を調製した。両方の溶液についてESTを、米国ノースカロライナ州CharlotteのKruss, Inc.製のKruss BP2気泡圧力張力計によりWilhemyプレート法を使用して測定した。各処理溶液のDSTを、例1〜5で使用した最大気泡圧力法により測定した。EST及びDST試験の結果を表VIIに示す。
式I〜VIIIを有する界面活性剤を含有している10の処理溶液を、1質量%未満の界面活性剤を連続撹拌下に脱イオン水に加えることにより調製した。各処理溶液中の界面活性剤の濃度は表VIIIに示され、界面活性剤ごとに種々の濃度で計算された最小の付着張力値により決定される。例13は、3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール(式III)を含有していた。例14は、Aldrich社により供給される2,6−ジメチル−4−ヘプタノール(式IVa)を含有していた。例15は、N,N’−ビス(1,3−ジメチルブチル)エチレンジアミン(式V)を含有していた。例16は、酒石酸ジイソペンチル(式III)を含有していた。例17は、ドデシルトリメチルアンモニウムクロライド(式IVa)を含有していた。例18は、2,4,7,9−テトラメチル−4,7−デカンジオール(式V)を含有していた。例19は、2,5,8,11−テトラメチル−6−ドデシン−5,8−ジオールから得られた界面活性剤(式II)を含有していた。例20、21、22はそれぞれ、ジエチレントリアミン(x=2)とn−ブチルグリシジルエーテル(式VIII)の、それぞれ1:3付加物(濃度0.05wt%)、1:5付加物(濃度0.012wt%)、1:5付加物(濃度0.03wt%)を含有していた。
例13、15、18の処理溶液を、それぞれ、0.9質量%の3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール、0.095質量%のN,N’−ビス(1,3−ジメチルブチル)エチレンジアミン、0.05質量%の2,4,7,9−テトラメチル−4,7−デカンジオールを連続撹拌下で脱イオン水に加えて調製した。基材を、次のようにして処理した。Wafernet Inc.により供給され、反射防止コーティングを被覆したシリコンウエハにTOK 6063 193nmホトレジストを塗布し、ASML PAS 5500/1100スキャナを用いて193nmの光に露光し、およそ115℃の温度に約1分間加熱し、次いで希TMAH溶液で現像してパターニングしたホトレジストを形成した。TMAH現像液は、0.26NのTMAH溶液を基材上へ動的供給し45秒間静置して適用した。次に、処理溶液を基材表面へ動的供給しながら、ウエハ基材を500rpmでゆっくり回転させて溶液を基材表面に分配した。この供給処理を15秒間続けた。その後、基材を3,500rpmで回転して乾燥させた。
Claims (58)
- 半導体デバイスを製造する際の欠陥を低減するための方法であって、
基材を用意する工程、及び
当該基材を次の式(I)又は(II)
を有する少なくとも1種の界面活性剤を約10ppm〜約10,000ppm含む処理溶液と接触させる工程、
を含む、半導体デバイス製造の際の欠陥低減方法。 - 前記処理溶液が約10〜約10,000ppmの少なくとも1種の分散剤を更に含む、請求項1記載の方法。
- 前記少なくとも1種の分散剤が非イオン性化合物を含む、請求項2記載の方法。
- 前記少なくとも1種の分散剤がイオン性化合物を含む、請求項2記載の方法。
- 前記少なくとも1種の分散剤が界面活性剤を含む、請求項4記載の方法。
- (n+m)の値の範囲が0〜30である、請求項1記載の方法。
- (n+m)の値の範囲が1.3〜15である、請求項6記載の方法。
- (p+q)の値の範囲が0〜30である、請求項1記載の方法。
- (p+q)の値の範囲が1〜10である、請求項8記載の方法。
- 接触角が30秒で約60°以下である、請求項1記載の方法。
- 接触角が30秒で約50°以下である、請求項10記載の方法。
- 接触角が30秒で約40°以下である、請求項11記載の方法。
- 前記接触工程が動的なリンスを含む、請求項1記載の方法。
- 前記処理溶液が、23℃及び最大気泡圧力法による1気泡/秒において約45dyn/cmの動的表面張力を示す、請求項13記載の方法。
- 前記処理溶液が60秒を超える時点において実質的のゼロの発泡を示す、請求項13記載の方法。
- 半導体デバイスを製造する際の欠陥を低減するための方法であって、
基材を用意する工程、及び
当該基材を下式
を有する少なくとも1種の界面活性剤を約10ppm〜約10,000ppm含む処理溶液と接触させる工程、
を含む、半導体デバイス製造の際の欠陥低減方法。 - 次の式(I)又は(II)
を有する少なくとも1種の界面活性剤を約10〜約10,000ppm含む処理溶液。 - 約10〜約10,000ppmの少なくとも1種の分散剤を更に含む、請求項17記載の処理溶液。
- 前記少なくとも1種の分散剤が非イオン化合物を含む、請求項18記載の処理溶液。
- 前記少なくとも1種の分散剤がイオン性化合物を含む、請求項18記載の処理溶液。
- (n+m)の値の範囲が0〜30である、請求項17記載の処理溶液。
- (n+m)の値の範囲が1.3〜15である、請求項21記載の処理溶液。
- (p+q)の値の範囲が0〜30である、請求項17記載の処理溶液。
- (p+q)の値の範囲が1〜10である、請求項23記載の処理溶液。
- 光活性化合物を更に含む、請求項17記載の処理溶液。
- 溶媒を更に含む、請求項17記載の処理溶液。
- ポリマーを更に含む、請求項17記載の処理溶液。
- 塩基を更に含む、請求項17記載の処理溶液。
- 酸を更に含む、請求項17記載の処理溶液。
- 下式
を有する少なくとも1種の界面活性剤を約10〜約10,000ppm含む処理溶液。 - 半導体デバイス製造の際のパターンつぶれの欠陥数を低減するための方法であって、
ホトレジストコーティングを含む基材を用意する工程、
当該基材を放射線源に暴露してホトレジストコーティングにパターンを形成する工程、
当該基材に現像液を適用してパターン化したホトレジストコーティングを形成する工程、
随意に当該基材を脱イオン水でリンスする工程、及び
当該基材を、少なくとも1種の溶媒と、次の式(III)、(IVa)、(IVb)、(V)、(VI)、(VII)、又は(VIII)
を有する少なくとも1種の界面活性剤10ppm〜約10,000ppmとを含む処理溶液と接触させる工程、
を含む、半導体デバイス製造の際のパターンつぶれ欠陥数の低減方法。 - 前記接触工程が動的なリンスを含む、請求項31記載の方法。
- 前記接触工程が静的なリンスを含む、請求項31記載の方法。
- 前記接触工程において前記基材の表面が前記現像液に濡れる、請求項31記載の方法。
- 前記接触工程において前記基材の表面が前記脱イオン水のリンス液に濡れる、請求項31記載の方法。
- 前記溶媒が水性溶媒を含む、請求項31記載の方法。
- 前記溶媒が非水性溶媒を含み、当該非水性溶媒が前記水性溶媒と混和性である、請求項36記載の方法。
- 10〜10,000ppmの前記少なくとも1種の界面活性剤を前記溶媒中へ注入することにより処理流を作る、請求項31記載の方法。
- 10〜10,000ppmの前記少なくとも1種の界面活性剤を前記基材の表面へ適用しそして前記溶媒を当該基材表面へ適用することにより処理流を作る、請求項31記載の方法。
- 前記溶媒を前記少なくとも1種の界面活性剤を含むカートリッジを通過させることにより処理流を作る、請求項31記載の方法。
- 前記接触工程の時間が1〜200秒の範囲である、請求項31記載の方法。
- 前記接触工程の時間が1〜150秒の範囲である、請求項41記載の方法。
- 前記接触工程の時間が1〜40秒の範囲である、請求項41記載の方法。
- 前記接触工程の少なくとも一つの温度が10〜100℃の範囲である、請求項31記載の方法。
- 複数の基材の表面の現像したパターンのつぶれを回避するための方法であって、
表面に現像したホトレジストパターンを含む第一の基材を用意する工程、
次の式(I)、(II)、(III)、(IVa)、(IVb)、(V)、(VI)、(VII)、又は(VIII)
を有する少なくとも1種の界面活性剤を10ppm〜約10,000ppm含む処理溶液を調製する工程、
第一の基材をこの処理溶液と接触させる工程、
当該処理溶液の表面張力と第一の基材上での接触角を測定する工程、
当該表面張力に当該接触角のコサインをかけ算して当該処理溶液の付着張力の値を得る工程、
おのおのが表面に現像したホトレジストパターンを含む複数の基材を用意する工程、そして
これらの複数の基材を、上記処理溶液の付着張力の値が30以下である場合に、当該処理溶液と接触させる工程、
を含む方法。 - 前記調製工程、前記第一の基材の接触工程、前記測定工程、及び前記かけ算工程を、前記付着張力の値が30以下になるまで繰り返す、請求項45記載の方法。
- 2番目の前記接触工程において前記複数の基材の表面が脱イオン水のリンス液に濡れる、請求項45記載の方法。
- 前記複数の基材の表面が現像液に濡れる、請求項45記載の方法。
- パターニングし現像した基材表面のパターンつぶれの欠陥を低減するためのリンス処理溶液であって、水性溶媒又は非水性溶媒からなる群から選ばれる少なくとも1種のキャリア媒体と、次の式(III)、(IVa)、(IVb)、(V)、(VI)、(VII)、又は(VIII)
を有する界面活性剤の群から選ばれる少なくとも1種の界面活性剤とを含むリンス処理溶液。 - 前記少なくとも1種のキャリア媒体が水性溶媒を含む、請求項49記載の処理溶液。
- 前記少なくとも1種のキャリア媒体が非水性溶媒を含み、当該非水性溶媒が前記水性溶媒に混和性である、請求項50記載の処理溶液。
- 前記少なくとも1種のキャリア媒体が水性溶媒であり、且つ、前記少なくとも1種の界面活性剤が下式(III)
を有する界面活性剤である、請求項49記載の処理溶液。 - 前記少なくとも1種のキャリア媒体が水性溶媒であり、且つ、前記少なくとも1種の界面活性剤が下式(IVa)
を有する界面活性剤である、請求項49記載の処理溶液。 - 前記少なくとも1種のキャリア媒体が水性溶媒であり、且つ、前記少なくとも1種の界面活性剤が下式(IVb)
を有する界面活性剤である、請求項49記載の処理溶液。 - 前記少なくとも1種のキャリア媒体が水性溶媒であり、且つ、前記少なくとも1種の界面活性剤が下式(V)
を有する界面活性剤である、請求項49記載の処理溶液。 - 前記少なくとも1種のキャリア媒体が水性溶媒であり、且つ、前記少なくとも1種の界面活性剤が下式(VI)
を有する界面活性剤である、請求項49記載の処理溶液。 - 前記少なくとも1種のキャリア媒体が水性溶媒であり、且つ、前記少なくとも1種の界面活性剤が下式(VII)
を有する界面活性剤である、請求項49記載の処理溶液。 - 前記少なくとも1種のキャリア媒体が水性溶媒であり、且つ、前記少なくとも1種の界面活性剤が下式(VIII)
を有する界面活性剤である、請求項49記載の処理溶液。
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