JP2012033883A - Cleaning method of wafer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、凹凸パターンが形成されたウェハ表面を、洗浄するときに、凹凸パターンの倒れを防止することに奏功する洗浄方法に関する。 The present invention relates to a cleaning method that is effective in preventing collapse of a concavo-convex pattern when cleaning a wafer surface on which a concavo-convex pattern is formed.
半導体チップの製造では、まず、成膜、リソグラフィやエッチングなどを経て、ウェハ表面に微細な凹凸パターンが形成され、その後、ウェハ表面を清浄なものとするために、洗浄液を用いて洗浄がなされる。 In the manufacture of semiconductor chips, first, a fine concavo-convex pattern is formed on the wafer surface through film formation, lithography, etching, and the like, and then cleaning is performed using a cleaning liquid to clean the wafer surface. .
近年、半導体素子は微細化される方向にあり、凹凸パターンの間隔は益々狭くなってきている。このため、洗浄液を用いて洗浄し、該洗浄液をウェハ表面から乾燥させるときに、毛細管現象により、凹凸パターンが倒れるという問題が生じやすくなってきている。この問題は、特に凹凸のパターン間隔がより狭くなった、例えば凹部の幅が20nm台、10nm台世代の半導体チップでより顕著になってきている。 In recent years, semiconductor elements are in the direction of miniaturization, and the intervals between the concave and convex patterns are becoming increasingly narrow. For this reason, when cleaning is performed using a cleaning liquid and the cleaning liquid is dried from the wafer surface, a problem that the concavo-convex pattern collapses due to a capillary phenomenon tends to occur. This problem has become more prominent particularly in semiconductor chips having a narrower pattern spacing, for example, a recess having a width of 20 nm or 10 nm.
特許文献1には、パターン倒れを抑制する手法として気液界面を通過する前に洗浄液を水から2−プロパノールへ置換する技術が開示されている。しかし、対応できるパターンのアスペクト比が5以下である等、限界があると言われている。
また、特許文献2には、シリコンを含む膜により凹凸形状パターンを形成したウェハ表面を酸化等により表面改質し、該表面に水溶性界面活性剤またはシランカップリング剤を用いて撥水性保護膜を形成し、毛細管力を低減し、パターンの倒壊を防止する洗浄方法が開示されている。
Further,
半導体チップの製造時には、ウェハ表面は、凹凸パターンを有する面とされる。表面に凹凸パターンを有し、該凹凸パターンの少なくとも一部がシリコン元素を含むウェハ(以降、単に「ウェハ」と記載する場合がある)の洗浄時において、ウェハの凹凸パターン部の毛細管力を低減させる撥水性の保護膜(以降、単に「保護膜」とも記載する)は、シランカップリング剤などのケイ素化合物が、ウェハ表面に導入された水酸基(OH基)などと反応することにより形成される。 At the time of manufacturing a semiconductor chip, the wafer surface is a surface having an uneven pattern. Reduces the capillary force of the concavo-convex pattern portion of the wafer when cleaning a wafer having a concavo-convex pattern on the surface and at least a part of the concavo-convex pattern containing silicon element (hereinafter, sometimes simply referred to as “wafer”). The water-repellent protective film (hereinafter also simply referred to as “protective film”) is formed by the reaction of a silicon compound such as a silane coupling agent with a hydroxyl group (OH group) or the like introduced on the wafer surface. .
このように、シリコン元素を含む凹凸パターンに保護膜を形成するためには、凹凸パターンの表面に水酸基などの反応活性点を形成し、保護膜を形成する化合物とその反応活性点とを反応させる必要がある。シリコン元素を含む凹凸パターンにおいては、凹凸パターンを構成する材料の種類に応じて水酸基などの形成しやすさが異なることや、水酸基などを形成する際に行う水などによる表面処理の条件により、単位面積あたりの水酸基などの量に違いが生じることがある。 Thus, in order to form a protective film on a concavo-convex pattern containing a silicon element, a reactive site such as a hydroxyl group is formed on the surface of the concavo-convex pattern, and the compound that forms the protective film reacts with the reactive site. There is a need. In the concavo-convex pattern containing silicon element, the unit varies depending on the ease of formation of hydroxyl groups, etc., depending on the type of material constituting the concavo-convex pattern, and the conditions of surface treatment with water, etc. performed when forming hydroxyl groups, etc. Differences may occur in the amount of hydroxyl groups per area.
本発明は、凹凸パターンの倒れを防止することに奏功するウェハの洗浄方法に関し、凹凸パターンの表面に水酸基などが導入されやすいウェハはもちろんのこと、凹凸パターンの表面に水酸基などが導入されにくいウェハであっても、経済的かつ効率的にウェハを洗浄することが可能な洗浄方法を提供することを課題とする。 The present invention relates to a method for cleaning a wafer that is effective in preventing collapse of a concavo-convex pattern, as well as a wafer in which hydroxyl groups and the like are easily introduced into the surface of the concavo-convex pattern, and a wafer in which hydroxyl groups and the like are not easily introduced into the surface of the concavo-convex pattern. Even so, it is an object to provide a cleaning method capable of cleaning a wafer economically and efficiently.
パターン倒れは、ウェハの乾燥時に気液界面がパターンを通過するときに生じる。これは、パターンのアスペクト比が高い部分と低い部分との間において、残液高さの差ができ、それによってパターンに作用する毛細管力に差が生じることが原因と言われている。尚、「倒れ」という表記は、以降「倒壊」ということがある。 Pattern collapse occurs when the gas-liquid interface passes through the pattern when the wafer is dried. This is said to be caused by a difference in residual liquid height between a portion where the aspect ratio of the pattern is high and a portion where the aspect ratio is low, thereby causing a difference in capillary force acting on the pattern. Note that the expression “falling” is sometimes referred to as “collapse”.
このため、毛細管力を小さくすれば、残液高さの違いによる毛細管力の差が低減し、パターン倒れが解消すると期待できる。毛細管力の大きさは、以下に示される式で求められるPの絶対値であり、この式からγ、もしくは、cosθを小さくすれば、毛細管力を低減できると期待される。
P=2×γ×cosθ/S
(式中、γは凹部に保持されている液体の表面張力、θは凹部表面と凹部に保持されている液体のなす接触角、Sは凹部の幅である。)
For this reason, if the capillary force is reduced, it can be expected that the difference in capillary force due to the difference in the residual liquid height will be reduced and the pattern collapse will be eliminated. The magnitude of the capillary force is the absolute value of P obtained by the following formula. From this formula, it is expected that the capillary force can be reduced by reducing γ or cos θ.
P = 2 × γ × cos θ / S
(Wherein γ is the surface tension of the liquid held in the recess, θ is the contact angle between the recess surface and the liquid held in the recess, and S is the width of the recess.)
本発明では、シリコン元素を含む凹凸パターンが形成されたウェハを洗浄する経済的かつ効率的な方法について検討を重ねた結果、凹凸パターン表面に適量の水酸基などを形成しやすい方法を検討するという着想に至った。なぜなら、凹凸パターン表面に適量の水酸基などを形成しやすい方法を提供することができれば、撥水性の保護膜を形成する化合物種は、凹凸パターン表面に結合されやすくなり、撥水性の保護膜を安定的に得やすくなるからである。 In the present invention, as a result of repeated studies on an economical and efficient method for cleaning a wafer on which a concavo-convex pattern containing silicon element is formed, the idea of examining a method that easily forms an appropriate amount of hydroxyl groups on the concavo-convex pattern surface. It came to. This is because, if a method capable of easily forming an appropriate amount of hydroxyl groups on the surface of the concavo-convex pattern can be provided, the compound species forming the water-repellent protective film can be easily bonded to the surface of the concavo-convex pattern, thereby stabilizing the water-repellent protective film. This is because it is easy to obtain.
本発明は、上記着想のもと鋭意検討してなしたものである。すなわち、本発明のウェハの洗浄方法は、
表面に凹凸パターンを有し、該凹凸パターンの少なくとも一部がシリコン元素を含むウェハの表面に前処理用薬液を供給することにより、凹凸パターンの表面を改質する、前処理工程、および、
改質された凹凸パターンの表面に保護膜形成用薬液を供給することにより、凹凸パターンの表面に撥水性の保護膜を形成する、保護膜形成工程
を少なくとも含むウェハの洗浄方法であって、
前記前処理工程では、酸をモル濃度で0.001〜5mol/L含み、pHが3以下である前処理用薬液を用いて、40℃以上、前処理用薬液の沸点未満の温度で凹凸パターンの表面を改質することを特徴とする。
The present invention has been made by intensive studies based on the above idea. That is, the method for cleaning a wafer according to the present invention includes:
A pretreatment step having a concavo-convex pattern on the surface, and modifying the surface of the concavo-convex pattern by supplying a chemical solution for pretreatment to the surface of the wafer in which at least a part of the concavo-convex pattern contains silicon element; and
A wafer cleaning method including at least a protective film forming step of forming a water-repellent protective film on the surface of the concavo-convex pattern by supplying a chemical solution for forming a protective film to the surface of the modified concavo-convex pattern,
In the pretreatment step, an uneven pattern is formed at a temperature of 40 ° C. or higher and lower than the boiling point of the pretreatment chemical solution using a pretreatment chemical solution containing 0.001 to 5 mol / L of acid in molar concentration and pH of 3 or less. It is characterized by modifying the surface.
本発明のウェハの洗浄方法においては、酸と該酸を溶解するための溶媒を含む液体である前処理用薬液中の前記酸によって、凹凸パターンの表面に水酸基などの反応活性点を形成することができる。凹凸パターンの表面に撥水性の保護膜を形成する際に用いる保護膜形成用薬液には、シランカップリング剤等の保護膜を形成する化合物と該化合物を溶解するための溶媒が含まれる。前記前処理により凹凸パターンの表面に水酸基などの反応活性点が多く存在するようになると、保護膜形成用薬液に含まれる保護膜を形成する化合物と、反応活性点とが反応しやすくなる。その結果、凹凸パターンの表面に撥水性の保護膜を安定的に形成することができる。 In the wafer cleaning method of the present invention, a reactive site such as a hydroxyl group is formed on the surface of the concavo-convex pattern by the acid in the pretreatment chemical that is a liquid containing an acid and a solvent for dissolving the acid. Can do. The chemical solution for forming a protective film used when forming a water-repellent protective film on the surface of the concavo-convex pattern includes a compound for forming the protective film such as a silane coupling agent and a solvent for dissolving the compound. When a large number of reactive sites such as hydroxyl groups are present on the surface of the concavo-convex pattern by the pretreatment, the compound that forms the protective film contained in the protective film forming chemical solution and the reactive sites easily react. As a result, a water-repellent protective film can be stably formed on the surface of the uneven pattern.
本発明のウェハの洗浄方法においては、前処理用薬液中の酸のモル濃度(以下、「酸濃度」とも記載する)は、0.001〜5mol/Lである。前処理用薬液中の酸のモル濃度が0.001mol/L未満であると、凹凸パターンの表面を改質する効果、すなわち、凹凸パターンの表面に水酸基などの反応活性点を形成する効果が充分に得られない。また、前処理用薬液中の酸のモル濃度が5mol/L超であると、酸の濃度が高くなりすぎるため、前処理工程を行う前に予め前処理用薬液から金属不純物等をイオン交換法により除去し、精製することが困難となる。 In the wafer cleaning method of the present invention, the molar concentration of acid in the pretreatment chemical solution (hereinafter also referred to as “acid concentration”) is 0.001 to 5 mol / L. When the molar concentration of the acid in the pretreatment chemical solution is less than 0.001 mol / L, the effect of modifying the surface of the uneven pattern, that is, the effect of forming reactive sites such as hydroxyl groups on the surface of the uneven pattern is sufficient. It is not obtained. In addition, when the molar concentration of the acid in the pretreatment chemical solution is more than 5 mol / L, the acid concentration becomes too high. Therefore, before the pretreatment step, the metal impurities and the like are ion-exchanged from the pretreatment chemical solution in advance. This makes it difficult to remove and purify.
本発明のウェハの洗浄方法において、前記前処理用薬液のpHは、3以下である。前処理用薬液のpHが3超であると、前処理用薬液の酸性が弱くなるため、凹凸パターンの表面を改質する効果、すなわち、凹凸パターンの表面に水酸基などの反応活性点を形成する効果が弱くなる。 In the wafer cleaning method of the present invention, the pH of the pretreatment chemical is 3 or less. If the pH of the pretreatment chemical solution is more than 3, the acidity of the pretreatment chemical solution is weakened, so that the effect of modifying the surface of the concavo-convex pattern, that is, the formation of reactive sites such as hydroxyl groups on the surface of the concavo-convex pattern The effect is weakened.
前処理用薬液は、温度を高くすると、より短時間で凹凸パターンの表面を改質しやすくなる。一方、前処理用薬液の沸点以上の温度で凹凸パターンの表面を改質すると、前処理用薬液の急激な蒸発に伴って気液界面がパターンを通過するのに近い状態となってパターンが倒壊するなどの悪影響が生じる可能性がある。以上より、本発明のウェハの洗浄方法においては、40℃以上、前処理用薬液の沸点未満の温度で凹凸パターンの表面を改質する。前記凹部表面により優れた撥水性を付与することができるので、前記前処理用薬液によるウェハの表面改質は、65℃以上、前処理用薬液の沸点未満の温度で行われることが好ましい。 When the temperature of the pretreatment chemical is increased, the surface of the concavo-convex pattern is easily modified in a shorter time. On the other hand, if the surface of the concavo-convex pattern is modified at a temperature equal to or higher than the boiling point of the pretreatment chemical, the pattern collapses because the gas-liquid interface is close to passing through the pattern due to rapid evaporation of the pretreatment chemical. Adverse effects such as As described above, in the wafer cleaning method of the present invention, the surface of the concavo-convex pattern is modified at a temperature of 40 ° C. or higher and lower than the boiling point of the pretreatment chemical. Since excellent water repellency can be imparted to the concave surface, the surface modification of the wafer by the pretreatment chemical is preferably performed at a temperature of 65 ° C. or higher and lower than the boiling point of the pretreatment chemical.
尚、本発明のウェハの洗浄方法において、凹凸パターンの表面に保護膜が形成されるまでは、凹凸パターンの少なくとも凹部表面に液体が保持された状態が維持されていることが好ましい。 In the wafer cleaning method of the present invention, it is preferable that the liquid is maintained at least on the concave surface of the concave / convex pattern until a protective film is formed on the surface of the concave / convex pattern.
本発明のウェハの洗浄方法において、前記前処理用薬液中に含まれる酸は、有機酸であることは好ましい。有機酸は、主に炭素元素、水素元素および酸素元素からなり、半導体の製造工程で嫌われる元素を含んでいないため好ましい。また、有機酸は、無機酸に比べて、有機溶媒に溶けやすい、金属と反応しにくいといった特性を有しているため好ましい。 In the wafer cleaning method of the present invention, the acid contained in the pretreatment chemical is preferably an organic acid. The organic acid is mainly composed of a carbon element, a hydrogen element, and an oxygen element, and is preferable because it does not contain an element that is hated in a semiconductor manufacturing process. In addition, an organic acid is preferable because it has characteristics such that it is easily dissolved in an organic solvent and hardly reacts with a metal as compared with an inorganic acid.
本発明のウェハの洗浄方法において、前記凹凸パターンの少なくとも一部は、窒化ケイ素および/またはシリコンから形成されていることが好ましい。凹凸パターンが窒化ケイ素やシリコンから形成されている場合、凹凸パターンの表面が改質されていないと、凹凸パターンの表面に水酸基などの反応活性点が少ない。そのため、窒化ケイ素やシリコンから形成された凹凸パターンに保護膜形成用薬液を供給しても、凹凸パターンの表面に撥水性の保護膜が形成されにくくなる。しかし、酸を含む前処理用薬液によって凹凸パターンの表面を改質することにより、凹凸パターンが窒化ケイ素やシリコンから形成されている場合であっても、充分な撥水性を有する保護膜を凹凸パターンの表面に形成することができる。 In the wafer cleaning method of the present invention, it is preferable that at least a part of the uneven pattern is formed of silicon nitride and / or silicon. When the concavo-convex pattern is formed from silicon nitride or silicon, if the surface of the concavo-convex pattern is not modified, the surface of the concavo-convex pattern has few reactive sites such as hydroxyl groups. Therefore, even if the protective film forming chemical is supplied to the concavo-convex pattern formed from silicon nitride or silicon, it is difficult to form a water-repellent protective film on the surface of the concavo-convex pattern. However, by modifying the surface of the concavo-convex pattern with a pretreatment chemical containing acid, even if the concavo-convex pattern is formed from silicon nitride or silicon, a protective film having sufficient water repellency is formed. Can be formed on the surface.
本発明のウェハの洗浄方法では、洗浄過程において凹凸パターンの表面に形成される保護膜が、安定して撥水性を示すことができる。そのため、凹凸パターンの倒れを防止しながら、ウェハを安定的に洗浄することができる。 In the wafer cleaning method of the present invention, the protective film formed on the surface of the uneven pattern in the cleaning process can stably exhibit water repellency. Therefore, the wafer can be stably cleaned while preventing the concave / convex pattern from falling.
また、工業的にウェハを洗浄する場合、生産ロット毎にウェハ種が異なる場合がある。この場合、生産ロットに応じた洗浄条件、すなわち、凹凸パターン表面に適量の水酸基などを形成し、撥水性の保護膜を形成する条件を適用させる必要が生じる。しかし、本発明を適用することにより、ウェハ種毎での洗浄条件の変更を少なくすることに奏功する。 In addition, when industrially cleaning a wafer, the wafer type may be different for each production lot. In this case, it is necessary to apply cleaning conditions according to the production lot, that is, conditions for forming an appropriate amount of hydroxyl groups on the surface of the concavo-convex pattern and forming a water-repellent protective film. However, by applying the present invention, it is possible to reduce changes in cleaning conditions for each wafer type.
本発明の実施形態に係るウェハの好適な洗浄方法は、
(工程1)表面に凹凸パターンを有し、該凹凸パターンの少なくとも一部がシリコン元素を含むウェハの表面(以下、「凹凸パターンの表面」とも記載する)に液体を供し、凹凸パターンの少なくとも凹部表面に液体を保持する工程、
(工程2)前記液体を保護膜形成用薬液で置換し、該薬液を凹凸パターンの少なくとも凹部表面に保持する工程、
(工程3)凹凸パターンの表面から液体を除去する工程、および、
(工程4)保護膜を除去する工程、
を有する。
A preferred method for cleaning a wafer according to an embodiment of the present invention is as follows:
(Step 1) A concavo-convex pattern is provided on the surface, and at least a part of the concavo-convex pattern is provided with a liquid on the surface of a wafer containing silicon element (hereinafter also referred to as “surface of the concavo-convex pattern”), and Holding the liquid on the surface;
(Step 2) A step of replacing the liquid with a chemical solution for forming a protective film and holding the chemical solution on at least the concave surface of the concavo-convex pattern;
(Step 3) A step of removing liquid from the surface of the concavo-convex pattern, and
(Step 4) Step of removing the protective film,
Have
(工程1)における液体としては、少なくとも前処理用薬液を用いる。前処理用薬液の他に、水系溶液からなる水系洗浄液、ならびに、前処理用薬液および水系洗浄液とは異なる洗浄液Aの少なくとも1つを用いてもよい。複数の液体を用いる場合、前処理用薬液と、水系洗浄液および洗浄液Aの少なくとも1つとを組み合わせて用いてもよいし、前処理用薬液と、水系洗浄液および洗浄液Aの少なくとも1つとを含む混合液を用いてもよい。(工程1)では、例えば、ウェハ表面の洗浄と凹凸パターン表面の改質を兼ねて、前処理用薬液のみを用いてもよい。また、凹凸パターンの少なくとも凹部表面に水系洗浄液を保持した後に、水系洗浄液を洗浄液Aで置換し、さらに、洗浄液Aを前処理用薬液で置換してもよい。また、前処理用薬液が水系洗浄液と置換可能である場合には、凹凸パターンの少なくとも凹部表面に水系洗浄液を保持した後に、水系洗浄液を前処理用薬液で置換してもよい。 As the liquid in (Step 1), at least a pretreatment chemical solution is used. In addition to the pretreatment chemical liquid, at least one of an aqueous cleaning liquid composed of an aqueous solution and a cleaning liquid A different from the pretreatment chemical liquid and the aqueous cleaning liquid may be used. When a plurality of liquids are used, the pretreatment chemical solution may be used in combination with at least one of the aqueous cleaning solution and the cleaning solution A, or a mixed solution containing the pretreatment chemical solution and at least one of the aqueous cleaning solution and the cleaning solution A. May be used. In (Step 1), for example, only the pretreatment chemical solution may be used for cleaning the wafer surface and modifying the uneven pattern surface. Further, after holding the aqueous cleaning liquid on at least the concave surface of the concavo-convex pattern, the aqueous cleaning liquid may be replaced with the cleaning liquid A, and the cleaning liquid A may be further replaced with the pretreatment chemical. When the pretreatment chemical solution can be replaced with an aqueous cleaning solution, the aqueous cleaning solution may be replaced with the preprocessing chemical solution after the aqueous cleaning solution is held on at least the concave surface of the concavo-convex pattern.
さらに、(工程2)の後で、凹凸パターンの少なくとも凹部表面に保持された保護膜形成用薬液を該保護膜形成用薬液とは異なる洗浄液Bに置換した後に、(工程3)に移ってもよい。また、前記洗浄液Bへの置換を経て、該凹凸パターンの少なくとも凹部表面に水系溶液からなる水系洗浄液を保持した後に、(工程3)に移ってもよい。また、前記保護膜形成用薬液が水系洗浄液と置換可能である場合には、前記洗浄液Bによる置換を省略しても構わない。 Further, after (Step 2), the protective film forming chemical liquid held on at least the concave surface of the concavo-convex pattern is replaced with a cleaning liquid B different from the protective film forming chemical liquid, and then the process proceeds to (Step 3). Good. In addition, after the replacement with the cleaning liquid B, an aqueous cleaning liquid composed of an aqueous solution is held on at least the concave surface of the concave / convex pattern, and then the process may proceed to (Step 3). In addition, when the protective film forming chemical can be replaced with an aqueous cleaning liquid, the replacement with the cleaning liquid B may be omitted.
本発明において、ウェハの凹凸パターンの少なくとも凹部表面に前記薬液(前処理用薬液または保護膜形成用薬液)や洗浄液を供給するときの該薬液や洗浄液の形態としては、該凹部表面に保持された時に液体になるものであれば特に限定されず、例えば、液体、蒸気などがある。なお、後述するように、前処理工程では、前処理用薬液を用いて、沸点未満の温度で凹凸パターンの表面を改質する。そのため、前処理工程において、ウェハの凹凸パターンの少なくとも凹部表面に前処理用薬液を供給するときの該薬液の形態は、液体である。 In the present invention, the form of the chemical liquid or cleaning liquid when the chemical liquid (pretreatment chemical liquid or protective film forming chemical liquid) or cleaning liquid is supplied to at least the concave surface of the concavo-convex pattern of the wafer is held on the concave surface. There is no particular limitation as long as it sometimes becomes liquid, and examples thereof include liquid and vapor. As will be described later, in the pretreatment step, the surface of the concavo-convex pattern is modified at a temperature lower than the boiling point using a pretreatment chemical solution. Therefore, in the pretreatment step, the form of the chemical liquid when supplying the chemical liquid for pretreatment to at least the concave surface of the concave / convex pattern of the wafer is a liquid.
本発明において、ウェハの凹凸パターンの少なくとも凹部表面に前記薬液(前処理用薬液または保護膜形成用薬液)や洗浄液を保持できるのであれば、該ウェハの洗浄方式は特に限定されない。ウェハの洗浄方式としては、ウェハをほぼ水平に保持して回転させながら回転中心付近に液体を供給してウェハを1枚ずつ洗浄するスピン洗浄に代表される枚葉方式や、洗浄槽内で複数枚のウェハを浸漬し洗浄するバッチ方式が挙げられる。 In the present invention, the cleaning method of the wafer is not particularly limited as long as the chemical liquid (pretreatment chemical liquid or protective film forming chemical liquid) or cleaning liquid can be held on at least the concave surface of the concave / convex pattern of the wafer. As a wafer cleaning method, a wafer cleaning method represented by spin cleaning in which a wafer is cleaned one by one by supplying liquid to the vicinity of the rotation center while rotating the wafer while holding the wafer substantially horizontal, or a plurality of cleaning methods in the cleaning tank. One example is a batch system in which a single wafer is immersed and washed.
工業的にウェハを洗浄する場合、生産ロット毎にウェハ種が同じである場合もあるし、生産ロット毎にウェハ種が異なる場合もあるが、本発明は、いずれの場合にも適用することができる。 When cleaning wafers industrially, the wafer type may be the same for each production lot, or the wafer type may be different for each production lot, but the present invention can be applied to either case. it can.
ウェハ表面に形成される凹凸パターンは、図1及び図2に記すように定義される。図1は、表面が凹凸パターン2を有する面とされたウェハ1を斜視したときの模式図を示し、図2は図1中のa−a’断面の一部を示したものである。凹部の幅5は、図2に示すように凸部3と凸部3の間隔で示され、「線幅」や「スペース寸法」ともいう。凸部のアスペクト比は、凸部の高さ6を凸部の幅7で割ったもので表される。ウェハの凹部表面に撥水性の保護膜が形成されていない場合、洗浄工程でのパターン倒れは、凹部の幅が70nm以下、特には45nm以下、アスペクト比が4以上、特には6以上のときに生じやすくなる。
The uneven pattern formed on the wafer surface is defined as shown in FIGS. FIG. 1 is a schematic view of a
ウェハ表面に凹凸パターンを形成する方法の一例を以下に示す。まず、ウェハ表面にレジストを塗布したのち、レジストマスクを介してレジストに露光し、露光されたレジスト、または、露光されなかったレジストをエッチング除去することによって所望の凹凸パターンを有するレジストを作製する。また、レジストにパターンを有するモールドを押し当てることでも、凹凸パターンを有するレジストを得ることができる。次に、ウェハをエッチングする。このとき、レジストパターンの凹の部分が選択的にエッチングされる。最後に、レジストを剥離すると、表面に凹凸パターンを有するウェハが得られる。 An example of a method for forming an uneven pattern on the wafer surface is shown below. First, after applying a resist to the wafer surface, the resist is exposed through a resist mask, and the exposed resist or the resist that has not been exposed is removed by etching to produce a resist having a desired concavo-convex pattern. Moreover, the resist which has an uneven | corrugated pattern can be obtained also by pressing the mold which has a pattern to a resist. Next, the wafer is etched. At this time, the concave portion of the resist pattern is selectively etched. Finally, when the resist is removed, a wafer having a concavo-convex pattern on the surface is obtained.
表面に凹凸パターンを有し、該凹凸パターンの少なくとも一部がシリコン元素を含むウェハとしては、ウェハ表面にシリコン、または、酸化ケイ素、窒化ケイ素などシリコン元素を含む膜が形成されたもの、あるいは、上記凹凸パターンを形成したときに、該凹凸パターンの表面の少なくとも一部がシリコン、または、酸化ケイ素、窒化ケイ素などシリコン元素を含むものが含まれる。なお、シリコンとしては、ポリシリコン、アモルファスシリコンが含まれる。また、シリコン元素を含む複数の成分から構成されたウェハ、シリコンカーバイドウェハ、及び、当該ウェハ上にシリコン元素を含む各種膜が形成されたものもウェハとして用いることができる。さらには、サファイアウェハ、各種化合物半導体ウェハ、プラスチックウェハなどシリコン元素を含まないウェハ上に、シリコン元素を含む各種膜が形成されたものであっても良い。 As the wafer having a concavo-convex pattern on the surface and at least a part of the concavo-convex pattern containing silicon element, silicon or a film containing a silicon element such as silicon oxide or silicon nitride is formed on the wafer surface, or When the concavo-convex pattern is formed, those in which at least a part of the surface of the concavo-convex pattern contains silicon, or silicon element such as silicon oxide or silicon nitride are included. Silicon includes polysilicon and amorphous silicon. In addition, a wafer composed of a plurality of components containing a silicon element, a silicon carbide wafer, and a wafer in which various films containing a silicon element are formed on the wafer can be used as the wafer. Further, various films containing silicon elements may be formed on a wafer not containing silicon elements such as sapphire wafers, various compound semiconductor wafers, and plastic wafers.
また、表面に凹凸パターンを有し、該凹凸パターンの少なくとも一部がシリコン元素を含むウェハは、シリコン、酸化ケイ素、および、窒化ケイ素から選ばれる少なくとも1つを含む複数の成分から構成されたウェハであってもよい。該複数の成分から構成されたウェハとしては、シリコン、酸化ケイ素、および、窒化ケイ素から選ばれる少なくとも1つがウェハ表面に形成したもの、あるいは、凹凸パターンを形成したときに、該凹凸パターンの少なくとも一部がシリコン、酸化ケイ素、および、窒化ケイ素から選ばれる少なくとも1つとなるものも含まれる。 Further, the wafer having a concavo-convex pattern on the surface and at least a part of the concavo-convex pattern containing silicon element is a wafer composed of a plurality of components including at least one selected from silicon, silicon oxide, and silicon nitride. It may be. As the wafer composed of the plurality of components, at least one selected from silicon, silicon oxide, and silicon nitride is formed on the wafer surface, or when a concavo-convex pattern is formed, at least one of the concavo-convex pattern is formed. A part whose part is at least one selected from silicon, silicon oxide, and silicon nitride is also included.
以下、各工程について説明する。まず、凹凸パターンを有するウェハ表面(凹凸パターンの表面)に液体を供し、凹凸パターンの少なくとも凹部表面に液体を保持する工程(工程1)を行う。 Hereinafter, each step will be described. First, a step (Step 1) is performed in which a liquid is provided on the surface of the wafer having the concavo-convex pattern (surface of the concavo-convex pattern), and the liquid is held on at least the concave surface of the concavo-convex pattern.
ここでは、液体として前処理用薬液を用いる場合を説明する。この場合、(工程1)では、凹凸パターンの表面に前処理用薬液を供給することにより、凹凸パターンの表面を改質する工程(以下、「前処理工程」と記載する)を行う。前処理工程では、酸をモル濃度で0.001〜5mol/L含み、pHが3以下である前処理用薬液を用いて、40℃以上、前処理用薬液の沸点未満の温度で凹凸パターンの表面を改質する。 Here, a case where a pretreatment chemical is used as the liquid will be described. In this case, in (Step 1), a step of modifying the surface of the concavo-convex pattern by supplying a pretreatment chemical to the surface of the concavo-convex pattern (hereinafter referred to as “pretreatment step”) is performed. In the pretreatment step, the concavo-convex pattern is formed at a temperature of 40 ° C. or higher and less than the boiling point of the pretreatment chemical solution using a pretreatment chemical solution containing 0.001 to 5 mol / L of acid in molar concentration and pH of 3 or less. Modify the surface.
凹凸パターンの表面に前処理用薬液を供給すると、前処理用薬液中の酸によって、凹凸パターンの表面に水酸基などの反応活性点が形成される。凹凸パターンの表面に水酸基などの反応活性点が多く存在すると、後述する(工程2)において、保護膜形成用薬液に含まれる保護膜を形成する化合物と、反応活性点とが反応しやすくなる。その結果、凹凸パターンの表面に撥水性の保護膜が形成されやすくなる。 When a pretreatment chemical is supplied to the surface of the concavo-convex pattern, a reactive site such as a hydroxyl group is formed on the surface of the concavo-convex pattern by the acid in the pretreatment chemical. If there are many reactive sites such as hydroxyl groups on the surface of the concavo-convex pattern, in the later-described (Step 2), the compound that forms the protective film contained in the protective film-forming chemical solution and the reactive sites easily react. As a result, a water-repellent protective film is easily formed on the surface of the uneven pattern.
凹凸パターンの表面に前処理用薬液を供給することは、特に、凹凸パターンの少なくとも一部が、窒化ケイ素および/またはシリコンから形成されている場合に適している。凹凸パターンが窒化ケイ素やシリコンから形成されている場合、前処理用薬液により凹凸パターンの表面が改質されていないと、凹凸パターンの表面に水酸基などの反応活性点が少ない。そのため、窒化ケイ素やシリコンから形成された凹凸パターンに保護膜形成用薬液を供給しても、凹凸パターンの表面に撥水性の保護膜が形成されにくくなる。しかし、酸を含む前処理用薬液によって凹凸パターンの表面を改質することにより、凹凸パターンが窒化ケイ素やシリコンから形成されている場合であっても、充分な撥水性を有する保護膜を凹凸パターンの表面に形成することができる。 Supplying the pretreatment chemical to the surface of the concavo-convex pattern is particularly suitable when at least a part of the concavo-convex pattern is formed of silicon nitride and / or silicon. When the concavo-convex pattern is formed from silicon nitride or silicon, if the surface of the concavo-convex pattern is not modified by the pretreatment chemical solution, the surface of the concavo-convex pattern has few reactive sites such as hydroxyl groups. Therefore, even if the protective film forming chemical is supplied to the concavo-convex pattern formed from silicon nitride or silicon, it is difficult to form a water-repellent protective film on the surface of the concavo-convex pattern. However, by modifying the surface of the concavo-convex pattern with a pretreatment chemical containing acid, even if the concavo-convex pattern is formed from silicon nitride or silicon, a protective film having sufficient water repellency is formed. Can be formed on the surface.
なお、窒化ケイ素またはシリコンから形成される凹凸パターンは、たとえば、ウェハ表面に窒化ケイ素またはシリコンの膜を成膜した後、該窒化ケイ素またはシリコンの膜をエッチングすることにより形成することができる。また、窒化ケイ素またはシリコンから形成される凹凸パターンは、ウェハ表面に凹凸パターンを形成した後、該凹凸パターンに窒化ケイ素またはシリコンの膜を成膜することによっても形成することができる。 The concavo-convex pattern formed from silicon nitride or silicon can be formed, for example, by forming a silicon nitride or silicon film on the wafer surface and then etching the silicon nitride or silicon film. Further, the concavo-convex pattern formed from silicon nitride or silicon can also be formed by forming a concavo-convex pattern on the wafer surface and then forming a silicon nitride or silicon film on the concavo-convex pattern.
前処理工程では、40℃以上、前処理用薬液の沸点未満の温度で凹凸パターンの表面を改質するが、凹凸パターンの表面を改質する温度を調節する方法としては、前処理用薬液を加熱する方法、ウェハを加熱する方法などが挙げられる。 In the pretreatment step, the surface of the concavo-convex pattern is modified at a temperature of 40 ° C. or higher and less than the boiling point of the pretreatment chemical solution. As a method for adjusting the temperature for modifying the surface of the concavo-convex pattern, a pretreatment chemical solution is used. Examples thereof include a method for heating and a method for heating a wafer.
前処理用薬液に含まれる酸としては、有機酸や無機酸がある。無機酸の例としては、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸などが挙げられる。有機酸の例としては、酢酸およびプロピオン酸などの脂肪族モノカルボン酸、マレイン酸およびフマル酸などの脂肪族ポリカルボン酸、安息香酸などの芳香族モノカルボン酸、フタル酸およびテレフタル酸などの芳香族ポリカルボン酸、メタンスルホン酸およびベンゼンスルホン酸などの有機スルホン酸などが挙げられる。 Examples of the acid contained in the pretreatment chemical solution include organic acids and inorganic acids. Examples of inorganic acids include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, phosphoric acid and the like. Examples of organic acids include aliphatic monocarboxylic acids such as acetic acid and propionic acid, aliphatic polycarboxylic acids such as maleic acid and fumaric acid, aromatic monocarboxylic acids such as benzoic acid, aromatics such as phthalic acid and terephthalic acid. Organic sulfonic acids such as aromatic polycarboxylic acid, methanesulfonic acid and benzenesulfonic acid.
凹凸パターンの表面を改質する効果(凹凸パターンの表面に水酸基などの反応活性点を形成する効果)を奏するために、前処理用薬液中の酸のモル濃度は、0.001〜5mol/Lであることが必要であるが、0.005〜2mol/Lであることが好ましい。 In order to achieve the effect of modifying the surface of the concavo-convex pattern (the effect of forming a reactive site such as a hydroxyl group on the surface of the concavo-convex pattern), the molar concentration of the acid in the pretreatment chemical solution is 0.001 to 5 mol / L. It is necessary to be 0.005 to 2 mol / L.
凹凸パターンの表面を改質する効果(凹凸パターンの表面に水酸基などの反応活性点を形成する効果)を奏するために、前処理用薬液のpHは、3以下である。また、前処理用薬液のpHは、0.1以上であることが好ましい。前処理用薬液のpHが0.1未満であると、前処理工程を行う前に予め前処理用薬液をイオン交換法により精製しにくくなり、精製コストが上昇する恐れが生じる。 In order to achieve the effect of modifying the surface of the concavo-convex pattern (effect of forming a reactive site such as a hydroxyl group on the surface of the concavo-convex pattern), the pH of the pretreatment chemical solution is 3 or less. The pH of the pretreatment chemical solution is preferably 0.1 or more. If the pH of the pretreatment chemical solution is less than 0.1, it becomes difficult to purify the pretreatment chemical solution in advance by the ion exchange method before performing the pretreatment step, which may increase the purification cost.
前処理用薬液のpHは、前処理用薬液中のプロトン濃度を用いて、以下の式から求められる。
pH=−Log10[H+]
式中、Log10は10を底とする対数、[H+]は25℃の前処理用薬液中のプロトン濃度を表しており、プロトン濃度の単位はmol/Lである。なお、前処理用薬液は、水溶液に限定されず、前処理用薬液の溶媒として有機溶媒のみが用いられている場合や、水と有機溶媒とが併用されている場合であっても、上記式によって求められる値を前処理用薬液のpHとする。特に、本明細書においては、前処理用薬液の溶媒が水のみの場合、または、水と有機溶媒とが混合されてなる場合、前処理用薬液のpHとは、25℃にした前処理用薬液をpHメーターにより測定した値をいうこととする。
The pH of the pretreatment chemical solution is obtained from the following equation using the proton concentration in the pretreatment chemical solution.
pH = −Log 10 [H + ]
In the formula, Log 10 is a logarithm with 10 as the base, [H + ] represents the proton concentration in the pretreatment chemical solution at 25 ° C., and the unit of the proton concentration is mol / L. The pretreatment chemical solution is not limited to an aqueous solution, and even when only an organic solvent is used as a solvent for the pretreatment chemical solution or when water and an organic solvent are used in combination, the above formula Is the pH of the pretreatment chemical solution. In particular, in the present specification, when the solvent of the pretreatment chemical solution is only water, or when water and an organic solvent are mixed, the pH of the pretreatment chemical solution is for pretreatment at 25 ° C. The value obtained by measuring the chemical solution with a pH meter is used.
前処理用薬液は、酸と該酸を溶解するための溶媒を含む液体であることが好ましい。溶媒としては、水および有機溶媒などが挙げられる。有機溶媒の種類は特に限定されないが、炭化水素類、エステル類、エーテル類、ケトン類、含ハロゲン溶媒、スルホキシド系溶媒、アルコール類、多価アルコール類、多価アルコールの誘導体、含窒素化合物溶媒等が挙げられる。また、水および有機溶媒などの溶媒は、単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。例えば、水と有機溶媒とを組み合わせて用いてもよいし、複数の有機溶媒を組み合わせて用いてもよい。 The pretreatment chemical solution is preferably a liquid containing an acid and a solvent for dissolving the acid. Examples of the solvent include water and organic solvents. The type of organic solvent is not particularly limited, but hydrocarbons, esters, ethers, ketones, halogen-containing solvents, sulfoxide solvents, alcohols, polyhydric alcohols, polyhydric alcohol derivatives, nitrogen-containing compound solvents, etc. Is mentioned. Moreover, solvents, such as water and an organic solvent, may be used independently and may use 2 or more types together. For example, water and an organic solvent may be used in combination, or a plurality of organic solvents may be used in combination.
前記炭化水素類の例としては、トルエン、ベンゼン、キシレン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどがあり、前記エステル類の例としては、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、アセト酢酸エチルなどがあり、前記エーテル類の例としては、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどがあり、前記ケトン類の例としては、アセトン、アセチルアセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロンなどがあり、前記含ハロゲン溶媒の例としては、パーフルオロオクタン、パーフルオロノナン、パーフルオロシクロペンタン、パーフルオロシクロヘキサン、ヘキサフルオロベンゼンなどのパーフルオロカーボン、1,1,1,3,3−ペンタフルオロブタン、オクタフルオロシクロペンタン、2,3−ジハイドロデカフルオロペンタン、ゼオローラH(日本ゼオン製)などのハイドロフルオロカーボン、メチルパーフルオロイソブチルエーテル、メチルパーフルオロブチルエーテル、エチルパーフルオロブチルエーテル、エチルパーフルオロイソブチルエーテル、アサヒクリンAE−3000(旭硝子製)、Novec HFE−7100、Novec HFE−7200、Novec7300、Novec7600(いずれも3M製)などのハイドロフルオロエーテル、テトラクロロメタンなどのクロロカーボン、クロロホルムなどのハイドロクロロカーボン、ジクロロジフルオロメタンなどのクロロフルオロカーボン、1,1−ジクロロ−2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロパン、1,3−ジクロロ−1,1,2,2,3−ペンタフルオロプロパン、1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペン、1,2−ジクロロ−3,3,3−トリフルオロプロペンなどのハイドロクロロフルオロカーボン、パーフルオロエーテル、パーフルオロポリエーテルなどがあり、前記スルホキシド系溶媒の例としては、ジメチルスルホキシドなどがあり、アルコール類の例としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどがあり、多価アルコール類の例としては、エチレングリコール、1,3−プロパンジオールなどがあり、前記多価アルコールの誘導体の例としては、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジアセテート、トリエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジアセテート、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテルなどがあり、含窒素化合物溶媒の例としては、ホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ピリジンなどがある。 Examples of the hydrocarbons include toluene, benzene, xylene, hexane, heptane, and octane. Examples of the esters include ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, and ethyl acetoacetate, and the ether. Examples of such classes include diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran, dioxane and the like, and examples of the ketones include acetone, acetylacetone, methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone, methyl butyl ketone, cyclohexanone, and isophorone. Examples of the halogen-containing solvent include perfluorocarbons such as perfluorooctane, perfluorononane, perfluorocyclopentane, perfluorocyclohexane, hexafluorobenzene, 1,1,1, , 3-pentafluorobutane, octafluorocyclopentane, 2,3-dihydrodecafluoropentane, hydrofluorocarbons such as Zeolora H (manufactured by Nippon Zeon), methyl perfluoroisobutyl ether, methyl perfluorobutyl ether, ethyl perfluorobutyl ether, Hydrofluoroethers such as ethyl perfluoroisobutyl ether, Asahiklin AE-3000 (manufactured by Asahi Glass), Novec HFE-7100, Novec HFE-7200, Novec 7300, and Novec 7600 (all from 3M), chlorocarbons such as tetrachloromethane, chloroform Hydrochlorocarbons such as chlorofluorocarbons such as dichlorodifluoromethane, 1,1-dichloro-2,2,3,3,3-pe Tafluoropropane, 1,3-dichloro-1,1,2,2,3-pentafluoropropane, 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene, 1,2-dichloro-3,3,3- There are hydrochlorofluorocarbons such as trifluoropropene, perfluoroethers, perfluoropolyethers, etc. Examples of the sulfoxide solvents include dimethyl sulfoxide, and examples of alcohols include methanol, ethanol, propanol, butanol. Examples of polyhydric alcohols include ethylene glycol and 1,3-propanediol, and examples of the polyhydric alcohol derivatives include diethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol mono Butyl A , Propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl There are ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol diacetate, triethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diacetate, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, etc. Examples include formamide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, diethylamine, triethylamine, and pyridine.
前処理用薬液による改質効果を考慮すると、前処理工程の温度は高い方が好ましい。そのため、溶媒の沸点は高い方が好ましく、前処理用薬液の溶媒として水と有機溶媒の混合溶媒を用いる場合、或いは、有機溶媒を用いる場合、有機溶媒の沸点は100℃を超えるものを用いることが好ましい。これらを考慮すると、溶媒として多価アルコール類や多価アルコール類の誘導体を用いることが好ましい。 Considering the modification effect by the pretreatment chemical, the temperature of the pretreatment step is preferably higher. Therefore, it is preferable that the solvent has a high boiling point. When a mixed solvent of water and an organic solvent is used as the solvent for the pretreatment chemical solution, or when an organic solvent is used, the organic solvent should have a boiling point exceeding 100 ° C. Is preferred. Considering these, it is preferable to use a polyhydric alcohol or a derivative of a polyhydric alcohol as a solvent.
前処理用薬液では、該前処理用薬液の沸点未満の温度において、気泡が発生しないことが好ましい。前処理用薬液に気泡が発生すると、前処理用薬液の取り扱い性が困難になるという問題が生じる。これらを考慮すると、前処理用薬液は、溶媒として、オゾン(O3)、過酸化水素(H2O2)などの酸化剤を含まないことが好ましい。前処理用薬液に酸化剤が含まれている場合、前処理用薬液の温度が高くなると、酸化剤が分解して酸素が発生するからである。 In the pretreatment chemical solution, it is preferable that bubbles do not occur at a temperature lower than the boiling point of the pretreatment chemical solution. When bubbles are generated in the pretreatment chemical solution, there arises a problem that it becomes difficult to handle the pretreatment chemical solution. Considering these, it is preferable that the pretreatment chemical solution does not contain an oxidizing agent such as ozone (O 3 ) or hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) as a solvent. This is because, when the pretreatment chemical liquid contains an oxidizing agent, the oxidizing agent is decomposed and oxygen is generated when the temperature of the pretreatment chemical liquid becomes high.
以上を考慮すると、前処理用薬液の溶媒は、酸化剤を含まず、水のみ、有機溶媒のみ、または、水と有機溶媒のみからなることが好ましい。また、前処理用薬液の溶媒が、水と有機溶媒のみからなる場合、水と有機溶媒との比(水/有機溶媒)は、質量比で、水/有機溶媒=10/90〜90/10であることが好ましく、20/80〜60/40であることがより好ましい。 Considering the above, it is preferable that the solvent of the pretreatment chemical solution does not contain an oxidant and consists of only water, only an organic solvent, or only water and an organic solvent. Moreover, when the solvent of the chemical solution for pretreatment consists only of water and an organic solvent, ratio (water / organic solvent) of water and an organic solvent is a mass ratio, and water / organic solvent = 10 / 90-90 / 10. It is preferable that it is, and it is more preferable that it is 20 / 80-60 / 40.
前処理用薬液の調製方法において、酸およびその溶液のうち少なくとも1つを精製することが好ましい。 In the method for preparing the pretreatment chemical solution, it is preferable to purify at least one of the acid and its solution.
前記精製は、モレキュラーシーブ等の吸着剤や蒸留等による水分濃度の調整、イオン交換樹脂や蒸留等によるNa、Mg、K、Ca、Mn、Fe及びCuの各元素の金属不純物の除去、及び、フィルターろ過によるパーティクル等の汚染物質の除去のうち少なくとも1つの除去手段を用いて行われるものである。前処理用薬液の活性やウェハの清浄度を考慮して、水分濃度を調整し、かつ、金属不純物を除去し、かつ、汚染物質を除去することが好ましく、除去する順番は問わない。 The purification includes adjustment of moisture concentration by adsorbent such as molecular sieve or distillation, removal of metal impurities of each element of Na, Mg, K, Ca, Mn, Fe and Cu by ion exchange resin or distillation, and This is performed using at least one removing means among removing contaminants such as particles by filter filtration. In consideration of the activity of the pretreatment chemical and the cleanliness of the wafer, it is preferable to adjust the water concentration, remove the metal impurities, and remove the contaminants, and the order of removal is not limited.
上述したように、(工程1)においては、凹凸パターン表面に水系洗浄液を供し、凹凸パターンの少なくとも凹部表面に水系洗浄液を保持した後に、水系洗浄液を洗浄液Aで置換し、さらに、洗浄液Aを前処理用薬液で置換してもよい。また、前処理用薬液が水系洗浄液と置換可能である場合には、凹凸パターンの少なくとも凹部表面に水系洗浄液を保持した後に、水系洗浄液を前処理用薬液で置換してもよい。 As described above, in (Step 1), the aqueous cleaning liquid is provided on the surface of the concave / convex pattern, the aqueous cleaning liquid is retained on at least the concave surface of the concave / convex pattern, and then the aqueous cleaning liquid is replaced with the cleaning liquid A. You may substitute with the chemical | medical solution for a process. When the pretreatment chemical solution can be replaced with an aqueous cleaning solution, the aqueous cleaning solution may be replaced with the preprocessing chemical solution after the aqueous cleaning solution is held on at least the concave surface of the concavo-convex pattern.
水系洗浄液または洗浄液Aを前処理用薬液に置換する場合、凹凸パターンの少なくとも凹部表面に水系洗浄液または洗浄液Aが保持された状態で、該洗浄液を該前処理用薬液に置換していくことが好ましい。 When replacing the aqueous cleaning liquid or the cleaning liquid A with the pretreatment chemical liquid, it is preferable to replace the cleaning liquid with the preprocessing chemical liquid in a state where the aqueous cleaning liquid or the cleaning liquid A is held on at least the concave surface of the concavo-convex pattern. .
また、(工程1)の後、(工程2)の前に、前処理用薬液とは異なる洗浄液を凹凸パターン表面に供してもよい。前処理用薬液とは異なる洗浄液としては水系洗浄液や洗浄液Aが挙げられる。この場合、凹凸パターンの表面に保護膜が形成されるまでは、凹凸パターンの少なくとも凹部表面に液体が保持された状態が維持されていることが好ましい。 In addition, after (Step 1) and before (Step 2), a cleaning solution different from the pretreatment chemical solution may be provided on the surface of the concavo-convex pattern. Examples of the cleaning liquid different from the pretreatment chemical liquid include an aqueous cleaning liquid and a cleaning liquid A. In this case, until the protective film is formed on the surface of the concavo-convex pattern, it is preferable that the liquid is maintained in at least the surface of the concavo-convex pattern.
水系洗浄液の例としては、水、あるいは、水に有機溶媒、酸、アルカリのうち少なくとも1種が混合された水を主成分(例えば、水の含有率が50質量%以上)とするものが挙げられる。これらの中では、水が好ましい。 Examples of the aqueous cleaning liquid include water or water mainly containing water mixed with at least one organic solvent, acid or alkali in water (for example, the water content is 50% by mass or more). It is done. Of these, water is preferred.
洗浄液Aの好ましい例としては、後述する保護膜形成用薬液、水、有機溶媒、あるいは、それらの混合物、あるいは、それらに酸、アルカリ、界面活性剤、酸化剤のうち少なくとも1種が混合されたもの等が挙げられる。 As a preferred example of the cleaning liquid A, a protective film forming chemical solution, water, an organic solvent, or a mixture thereof described later, or at least one of an acid, an alkali, a surfactant, and an oxidizing agent is mixed therein. And the like.
また、該洗浄液Aの好ましい例の一つである有機溶媒の例としては、炭化水素類、エステル類、エーテル類、ケトン類、含ハロゲン溶媒、スルホキシド系溶媒、アルコール類、多価アルコールの誘導体、含窒素化合物溶媒等が挙げられる。 Examples of the organic solvent which is one of the preferred examples of the cleaning liquid A include hydrocarbons, esters, ethers, ketones, halogen-containing solvents, sulfoxide solvents, alcohols, polyhydric alcohol derivatives, And nitrogen-containing compound solvents.
前記炭化水素類の例としては、トルエン、ベンゼン、キシレン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどがあり、前記エステル類の例としては、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、アセト酢酸エチルなどがあり、前記エーテル類の例としては、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどがあり、前記ケトン類の例としては、アセトン、アセチルアセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロンなどがあり、前記含ハロゲン溶媒の例としては、パーフルオロオクタン、パーフルオロノナン、パーフルオロシクロペンタン、パーフルオロシクロヘキサン、ヘキサフルオロベンゼンなどのパーフルオロカーボン、1,1,1,3,3−ペンタフルオロブタン、オクタフルオロシクロペンタン、2,3−ジハイドロデカフルオロペンタン、ゼオローラH(日本ゼオン製)などのハイドロフルオロカーボン、メチルパーフルオロイソブチルエーテル、メチルパーフルオロブチルエーテル、エチルパーフルオロブチルエーテル、エチルパーフルオロイソブチルエーテル、アサヒクリンAE−3000(旭硝子製)、Novec HFE−7100、Novec HFE−7200、Novec7300、Novec7600(いずれも3M製)などのハイドロフルオロエーテル、テトラクロロメタンなどのクロロカーボン、クロロホルムなどのハイドロクロロカーボン、ジクロロジフルオロメタンなどのクロロフルオロカーボン、1,1−ジクロロ−2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロパン、1,3−ジクロロ−1,1,2,2,3−ペンタフルオロプロパン、1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペン、1,2−ジクロロ−3,3,3−トリフルオロプロペンなどのハイドロクロロフルオロカーボン、パーフルオロエーテル、パーフルオロポリエーテルなどがあり、前記スルホキシド系溶媒の例としては、ジメチルスルホキシドなどがあり、アルコール類の例としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、エチレングリコール、1,3−プロパンジオールなどがあり、前記多価アルコールの誘導体の例としては、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジアセテート、トリエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジアセテート、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテルなどがあり、含窒素化合物溶媒の例としては、ホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ピリジンなどがある。 Examples of the hydrocarbons include toluene, benzene, xylene, hexane, heptane, and octane. Examples of the esters include ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, and ethyl acetoacetate, and the ether. Examples of such classes include diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran, dioxane and the like, and examples of the ketones include acetone, acetylacetone, methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone, methyl butyl ketone, cyclohexanone, and isophorone. Examples of the halogen-containing solvent include perfluorocarbons such as perfluorooctane, perfluorononane, perfluorocyclopentane, perfluorocyclohexane, hexafluorobenzene, 1,1,1, , 3-pentafluorobutane, octafluorocyclopentane, 2,3-dihydrodecafluoropentane, hydrofluorocarbons such as Zeolora H (manufactured by Nippon Zeon), methyl perfluoroisobutyl ether, methyl perfluorobutyl ether, ethyl perfluorobutyl ether, Hydrofluoroethers such as ethyl perfluoroisobutyl ether, Asahiklin AE-3000 (manufactured by Asahi Glass), Novec HFE-7100, Novec HFE-7200, Novec 7300, and Novec 7600 (all from 3M), chlorocarbons such as tetrachloromethane, chloroform Hydrochlorocarbons such as chlorofluorocarbons such as dichlorodifluoromethane, 1,1-dichloro-2,2,3,3,3-pe Tafluoropropane, 1,3-dichloro-1,1,2,2,3-pentafluoropropane, 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene, 1,2-dichloro-3,3,3- There are hydrochlorofluorocarbons such as trifluoropropene, perfluoroethers, perfluoropolyethers, etc. Examples of the sulfoxide solvents include dimethyl sulfoxide, and examples of alcohols include methanol, ethanol, propanol, butanol. Ethylene glycol, 1,3-propanediol, etc. Examples of the derivative of the polyhydric alcohol include diethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether. , Propylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, diethylene glycol diethyl ether , Diethylene glycol diacetate, triethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diacetate, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, etc. Examples of nitrogen-containing compound solvents include formamide, N, N-dimethylformamide And N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, diethylamine, triethylamine, pyridine and the like.
また、該洗浄液Aに混合されることのある酸としては、無機酸や有機酸がある。無機酸の例としては、フッ酸、バッファードフッ酸、硫酸、硝酸、塩酸、リン酸など、有機酸の例としては、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、ペンタフルオロプロピオン酸などが挙げられる。該洗浄液Aに混合されることのあるアルカリとしては、アンモニア、コリンなどが挙げられる。該洗浄液Aに混合されることのある酸化剤としては、オゾン、過酸化水素などが挙げられる。 Examples of acids that can be mixed with the cleaning liquid A include inorganic acids and organic acids. Examples of inorganic acids include hydrofluoric acid, buffered hydrofluoric acid, sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, etc. Examples of organic acids include methanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid , Acetic acid, trifluoroacetic acid, pentafluoropropionic acid and the like. Examples of the alkali that may be mixed in the cleaning liquid A include ammonia and choline. Examples of the oxidizing agent that may be mixed with the cleaning liquid A include ozone and hydrogen peroxide.
なお、該洗浄液Aが有機溶媒であれば、前記保護膜形成用薬液を水と接触させることなく凹部に供すことができるので好ましい。また、該洗浄液Aが酸水溶液を含んでいれば、後述する(工程2)において保護膜が短時間で形成できるので好ましい。 In addition, it is preferable that the cleaning liquid A is an organic solvent because the chemical liquid for forming a protective film can be provided to the recess without being brought into contact with water. In addition, it is preferable that the cleaning liquid A contains an acid aqueous solution because a protective film can be formed in a short time in (Step 2) described later.
また、前記洗浄液Aとして、複数の洗浄液を用いても良い。例えば、前記酸水溶液を含む洗浄液と前記有機溶媒の洗浄液の2種類を用いることができる。 A plurality of cleaning liquids may be used as the cleaning liquid A. For example, two types of cleaning liquid containing the acid aqueous solution and the organic solvent cleaning liquid can be used.
次に、前記液体を保護膜形成用薬液で置換し、該薬液を凹凸パターンの少なくとも凹部表面に保持する工程(工程2)を行う。具体的には、改質された凹凸パターンの表面に保護膜形成用薬液を供給することにより、凹凸パターンの表面に撥水性の保護膜を形成する工程(以下、「保護膜形成工程」と記載する)を行う。 Next, a step of replacing the liquid with a protective film-forming chemical solution and holding the chemical solution on at least the concave surface of the concave-convex pattern (step 2) is performed. Specifically, a process of forming a water-repellent protective film on the surface of the concavo-convex pattern by supplying a chemical solution for forming a protective film onto the surface of the modified concavo-convex pattern (hereinafter referred to as “protective film formation process”) To do).
本明細書において、保護膜とは、ウェハ表面に形成されることにより、該ウェハ表面の濡れ性を低くする膜、すなわち、撥水性を付与する膜のことをいう。また、撥水性とは、保護膜の表面エネルギーを低減させて、水やその他の液体と該保護膜表面との間(界面)で相互作用、例えば、水素結合、分子間力などを低減させる性質を意味する。保護膜においては、特に、水に対して相互作用を低減させる効果が大きいが、水と水以外の液体の混合液や、水以外の液体に対しても相互作用を低減させる効果を有する。該相互作用を低減させることにより、保護膜表面に対する液体の接触角を大きくすることができる。 In this specification, the protective film refers to a film that is formed on the wafer surface to lower the wettability of the wafer surface, that is, a film that imparts water repellency. Also, water repellency is a property that reduces the surface energy of the protective film and reduces interactions (for example, hydrogen bonds, intermolecular forces) between water and other liquids and the surface of the protective film (interface). Means. The protective film is particularly effective in reducing the interaction with water, but also has an effect of reducing the interaction with a liquid mixture other than water and water or a liquid other than water. By reducing the interaction, the contact angle of the liquid with respect to the surface of the protective film can be increased.
保護膜形成工程において、保護膜は、保護膜形成用薬液に含まれる保護膜を形成する化合物と、凹凸パターンの表面に形成された水酸基などの反応活性点とが反応することにより、保護膜を形成する化合物がウェハのSi元素と化学的に結合することによって形成される。保護膜形成工程において、ウェハの凹部表面に撥水性の保護膜が形成されるので、後述する(工程3)において、ウェハの凹部から液体が除去されるとき、すなわち、ウェハが乾燥されるとき、該凹部表面の毛細管力が小さくなり、パターン倒れが生じにくくなる。 In the protective film forming step, the protective film is formed by reacting a compound that forms the protective film contained in the chemical liquid for forming the protective film with a reactive site such as a hydroxyl group formed on the surface of the concavo-convex pattern. The compound to be formed is formed by chemically bonding with the Si element of the wafer. In the protective film forming step, since a water-repellent protective film is formed on the concave surface of the wafer, when the liquid is removed from the concave portion of the wafer in (Step 3) described later, that is, when the wafer is dried, The capillary force on the surface of the recess is reduced, and pattern collapse is less likely to occur.
保護膜形成工程では、該工程(工程2)の前に凹部に保持されている液体を保護膜形成用薬液に置換し、凹凸パターンの少なくとも凹部表面に該保護膜形成用薬液が保持されている間に、該凹凸パターンの少なくとも凹部表面に前記保護膜が形成される。保護膜形成工程において、保護膜は、必ずしも連続的に形成されていなくてもよく、また、必ずしも均一に形成されていなくてもよいが、より優れた撥水性を付与できるため、連続的に、また、均一に形成されていることがより好ましい。 In the protective film forming step, the liquid held in the concave portion before the step (step 2) is replaced with a protective film forming chemical solution, and the protective film forming chemical solution is held on at least the concave surface of the concave / convex pattern. In the meantime, the protective film is formed on at least the concave surface of the concave / convex pattern. In the protective film forming step, the protective film does not necessarily have to be formed continuously, and does not necessarily have to be formed uniformly, but because it can impart better water repellency, continuously, Further, it is more preferably formed uniformly.
図3は、洗浄工程にて凹部4が保護膜形成用薬液8を保持した状態の模式図を示している。図3の模式図のウェハは、図1のa−a’断面の一部を示すものである。保護膜形成工程の際に、保護膜形成用薬液が、凹凸パターン2が形成されたウェハ1に供される。この際、保護膜形成用薬液は図3に示したように凹部4に保持された状態となり、凹部4の表面に保護膜が形成されることにより該表面が撥水化される。
FIG. 3 is a schematic view showing a state in which the
保護膜形成用薬液は、温度を高くすると、より短時間で撥水性の保護膜を形成しやすくなる。均質な保護膜を形成しやすい温度は、10℃〜保護膜形成用薬液の沸点未満であり、特には15℃〜保護膜形成用薬液の沸点より10℃低い温度で保持されることが好ましい。保護膜形成用薬液の温度は、凹凸パターンの少なくとも凹部表面に保持されているときも当該温度に保持されることが好ましい。 When the temperature of the protective film-forming chemical is increased, it becomes easier to form a water-repellent protective film in a shorter time. The temperature at which a homogeneous protective film is easily formed is preferably 10 ° C. to less than the boiling point of the protective film forming chemical solution, and is preferably maintained at a temperature that is 15 ° C. to 10 ° C. lower than the boiling point of the protective film forming chemical solution. It is preferable that the temperature of the protective film-forming chemical is maintained at the temperature even when the temperature is held on at least the concave surface of the concave-convex pattern.
なお、他の洗浄液についても、10℃以上、洗浄液の沸点未満の温度で保持しても良い。例えば、洗浄液Aが酸水溶液を含む、特に好ましくは酸水溶液と沸点が100℃以上の有機溶媒を含む溶液を用いる場合、洗浄液の温度を該洗浄液の沸点付近に高くすると、前記保護膜が短時間で形成しやすくなるので好ましい。 Other cleaning liquids may also be held at a temperature of 10 ° C. or higher and lower than the boiling point of the cleaning liquid. For example, when the cleaning liquid A contains an acid aqueous solution, particularly preferably a solution containing an acid aqueous solution and an organic solvent having a boiling point of 100 ° C. or higher, the protective film can be shortened for a short time if the temperature of the cleaning liquid is raised near the boiling point of the cleaning liquid. It is preferable because it is easy to form.
凹凸パターンの表面に撥水性の保護膜を形成することができるものであれば、保護膜形成用薬液に含まれる保護膜を形成する化合物(以下、「化合物A」とも記載する)の種類は特に限定されない。化合物Aの例としては、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)、トリメチルシリルジエチルアミン(TMSDEA)、テトラメチルジシラザン、トリメチルシリルジメチルアミン、オクチルジメチルシリルジメチルアミン、トリメチルシリルイミダゾール、トリメチルクロロシラン、プロピルジメチルクロロシラン、オクチルジメチルクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、メチルトリクロロシラン、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシランなどのシランカップリング剤が挙げられる。 As long as a water-repellent protective film can be formed on the surface of the concavo-convex pattern, the type of compound (hereinafter also referred to as “compound A”) that forms the protective film included in the protective film-forming chemical solution is particularly It is not limited. Examples of compound A include hexamethyldisilazane (HMDS), trimethylsilyldiethylamine (TMSDEA), tetramethyldisilazane, trimethylsilyldimethylamine, octyldimethylsilyldimethylamine, trimethylsilylimidazole, trimethylchlorosilane, propyldimethylchlorosilane, octyldimethylchlorosilane, Examples include silane coupling agents such as dimethyldichlorosilane, methyltrichlorosilane, trimethylmethoxysilane, and trimethylethoxysilane.
保護膜形成用薬液は、触媒として酸Aを含んでもよい。保護膜形成用薬液中の酸Aは、前記化合物AとウェハのSi元素との反応を促進することに奏功する。該酸Aは、水を含有するものであると、保護膜形成用薬液中に含まれる水の増加につながり、前記保護膜が形成されにくくなる。このため、該酸Aは、水の含有量が少ないものほど好ましく、好ましい水の含有率は、35質量%以下であり、特に好ましくは10質量%以下、さらに好ましくは5質量%以下であり、限りなく0質量%に近いことが理想的である。 The protective film forming chemical may contain acid A as a catalyst. The acid A in the protective film forming chemical is effective in promoting the reaction between the compound A and the Si element of the wafer. When the acid A contains water, it leads to an increase in the water contained in the protective film-forming chemical solution, making it difficult to form the protective film. Therefore, the acid A is preferably as the water content is low, and the preferable water content is 35% by mass or less, particularly preferably 10% by mass or less, and more preferably 5% by mass or less. Ideally, it is close to 0% by mass.
保護膜形成用薬液において、酸Aの濃度は、前記化合物Aの総量100質量%に対して0.01〜20質量%であることが好ましい。添加量が少ないと酸の触媒効果が低下するので好ましくなく、過剰に多くしても触媒効果は向上せず、逆に、ウェハ表面を浸食したり、不純物としてウェハに残留する懸念もある。このため、前記酸Aの濃度は、前記化合物Aの総量100質量%に対して0.05〜10質量%であることが特に好ましい。 In the chemical solution for forming a protective film, the concentration of acid A is preferably 0.01 to 20% by mass with respect to 100% by mass of the total amount of compound A. If the addition amount is small, the catalytic effect of the acid is lowered, which is not preferable. Even if it is excessively added, the catalytic effect is not improved. On the contrary, there is a concern that the wafer surface may be eroded or remain as impurities on the wafer. For this reason, the concentration of the acid A is particularly preferably 0.05 to 10% by mass with respect to 100% by mass of the total amount of the compound A.
前記酸Aとしては、無機酸や有機酸がある。水の含有量が少ない無機酸の例としては、ハロゲン化水素、硫酸、過塩素酸、リン酸などがあり、有機酸の例としては、一部または全ての水素元素がフッ素元素等で置換されていても良いアルカンスルホン酸やカルボン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸などがある。 Examples of the acid A include inorganic acids and organic acids. Examples of inorganic acids with a low water content include hydrogen halides, sulfuric acid, perchloric acid, phosphoric acid, etc., and examples of organic acids include some or all of the hydrogen elements substituted with fluorine elements, etc. There may be alkanesulfonic acid, carboxylic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, etc.
また、酸Aとしてはルイス酸も用いることができる。ルイス酸の定義については、例えば「理化学辞典(第五版)」に記載されている。ルイス酸としては、酸無水物、ホウ素化合物、ケイ素化合物がある。酸無水物の例としては、無水トリフルオロメタンスルホン酸などの無水アルカンスルホン酸、ならびに、無水酢酸、無水トリフルオロ酢酸、および、無水ペンタフルオロプロピオン酸などの無水カルボン酸などが挙げられる。酸無水物においては、一部または全ての水素元素がフッ素元素等で置換されていても良い。ホウ素化合物の例としては、アルキルホウ酸エステル、アリールホウ酸エステル、トリス(トリフルオロアセトキシ)ホウ素、トリアルコキシボロキシン、トリフルオロホウ素などが挙げられる。ケイ素化合物の例としては、クロロシラン、一部または全ての水素元素がフッ素元素等で置換されていても良いアルキルシリルアルキルスルホネート、一部または全ての水素元素がフッ素元素等で置換されていても良いアルキルシリルエステルなどが挙げられる。なお、前記ケイ素化合物が用いられた場合、該ケイ素化合物で前記保護膜の少なくとも一部が形成されても良い。 As the acid A, a Lewis acid can also be used. The definition of Lewis acid is described in, for example, “Physical and Chemical Dictionary (Fifth Edition)”. Examples of Lewis acids include acid anhydrides, boron compounds, and silicon compounds. Examples of acid anhydrides include alkanesulfonic anhydrides such as trifluoromethanesulfonic anhydride, and carboxylic anhydrides such as acetic anhydride, trifluoroacetic anhydride, and pentafluoropropionic anhydride. In the acid anhydride, some or all of the hydrogen elements may be substituted with fluorine elements or the like. Examples of the boron compound include alkyl borate ester, aryl borate ester, tris (trifluoroacetoxy) boron, trialkoxyboroxine, trifluoroboron and the like. Examples of silicon compounds include chlorosilane, alkylsilylalkylsulfonates in which some or all of the hydrogen elements may be substituted with fluorine elements, etc., and some or all of the hydrogen elements may be substituted with fluorine elements, etc. Examples thereof include alkyl silyl esters. In addition, when the said silicon compound is used, at least one part of the said protective film may be formed with this silicon compound.
また、保護膜形成用薬液において、前記化合物A及び酸Aは、溶媒によって希釈されてもよい。保護膜形成用薬液の総量100質量%に対して、化合物Aと酸Aの添加量の総和を、0.01〜100質量%とすると、前記凹凸パターンの少なくとも凹部表面に均一に保護膜を形成しやすくなるため好ましい。0.01質量%未満では、凹凸パターンの倒れ防止効果が不十分となる傾向がある。さらに好ましくは0.05〜50質量%である。 In the protective film forming chemical, the compound A and the acid A may be diluted with a solvent. When the total amount of compound A and acid A added is 0.01 to 100% by mass with respect to 100% by mass of the total amount of the chemical solution for forming the protective film, a protective film is uniformly formed on at least the concave surface of the concave / convex pattern. Since it becomes easy to do, it is preferable. If it is less than 0.01% by mass, the effect of preventing the uneven pattern from falling tends to be insufficient. More preferably, it is 0.05-50 mass%.
保護膜形成用薬液において希釈に用いられることのある溶媒としては、例えば、炭化水素類、エステル類、エーテル類、ケトン類、含ハロゲン溶媒、スルホキシド系溶媒、アルコール類、多価アルコールの誘導体、含窒素化合物溶媒などの有機溶媒が好適に使用される。この中でも、炭化水素類、エステル類、エーテル類、ケトン類、含ハロゲン溶媒、スルホキシド系溶媒、多価アルコールの誘導体のうちOH基を持たないものを用いると、前記凹凸パターン表面に保護膜を短時間に形成できるためより好ましい。 Examples of the solvent that may be used for dilution in the chemical solution for forming a protective film include, for example, hydrocarbons, esters, ethers, ketones, halogen-containing solvents, sulfoxide solvents, alcohols, polyhydric alcohol derivatives, and the like. An organic solvent such as a nitrogen compound solvent is preferably used. Of these, hydrocarbons, esters, ethers, ketones, halogen-containing solvents, sulfoxide solvents, and polyhydric alcohol derivatives that do not have an OH group can be used to shorten the protective film on the surface of the concavo-convex pattern. It is more preferable because it can be formed in time.
前記炭化水素類の例としては、トルエン、ベンゼン、キシレン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどがあり、前記エステル類の例としては、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、アセト酢酸エチルなどがあり、前記エーテル類の例としては、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどがあり、前記ケトン類の例としては、アセトン、アセチルアセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロンなどがあり、前記含ハロゲン溶媒の例としては、パーフルオロオクタン、パーフルオロノナン、パーフルオロシクロペンタン、パーフルオロシクロヘキサン、ヘキサフルオロベンゼンなどのパーフルオロカーボン、1,1,1,3,3−ペンタフルオロブタン、オクタフルオロシクロペンタン、2,3−ジハイドロデカフルオロペンタン、ゼオローラH(日本ゼオン製)などのハイドロフルオロカーボン、メチルパーフルオロイソブチルエーテル、メチルパーフルオロブチルエーテル、エチルパーフルオロブチルエーテル、エチルパーフルオロイソブチルエーテル、アサヒクリンAE−3000(旭硝子製)、Novec HFE−7100、Novec HFE−7200、Novec7300、Novec7600(いずれも3M製)などのハイドロフルオロエーテル、テトラクロロメタンなどのクロロカーボン、クロロホルムなどのハイドロクロロカーボン、ジクロロジフルオロメタンなどのクロロフルオロカーボン、1,1−ジクロロ−2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロパン、1,3−ジクロロ−1,1,2,2,3−ペンタフルオロプロパン、1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペン、1,2−ジクロロ−3,3,3−トリフルオロプロペンなどのハイドロクロロフルオロカーボン、パーフルオロエーテル、パーフルオロポリエーテルなどがあり、前記スルホキシド系溶媒の例としては、ジメチルスルホキシドなどがあり、前記多価アルコールの誘導体でOH基を持たないものの例としては、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールジアセテート、トリエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジアセテート、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテルなどがある。 Examples of the hydrocarbons include toluene, benzene, xylene, hexane, heptane, and octane. Examples of the esters include ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, and ethyl acetoacetate, and the ether. Examples of such classes include diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran, dioxane and the like, and examples of the ketones include acetone, acetylacetone, methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone, methyl butyl ketone, cyclohexanone, and isophorone. Examples of the halogen-containing solvent include perfluorocarbons such as perfluorooctane, perfluorononane, perfluorocyclopentane, perfluorocyclohexane, hexafluorobenzene, 1,1,1, , 3-pentafluorobutane, octafluorocyclopentane, 2,3-dihydrodecafluoropentane, hydrofluorocarbons such as Zeolora H (manufactured by Nippon Zeon), methyl perfluoroisobutyl ether, methyl perfluorobutyl ether, ethyl perfluorobutyl ether, Hydrofluoroethers such as ethyl perfluoroisobutyl ether, Asahiklin AE-3000 (manufactured by Asahi Glass), Novec HFE-7100, Novec HFE-7200, Novec 7300, and Novec 7600 (all from 3M), chlorocarbons such as tetrachloromethane, chloroform Hydrochlorocarbons such as chlorofluorocarbons such as dichlorodifluoromethane, 1,1-dichloro-2,2,3,3,3-pe Tafluoropropane, 1,3-dichloro-1,1,2,2,3-pentafluoropropane, 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene, 1,2-dichloro-3,3,3- There are hydrochlorofluorocarbons such as trifluoropropene, perfluoroethers, perfluoropolyethers, etc. Examples of the sulfoxide solvents include dimethyl sulfoxide and the like, examples of derivatives of the polyhydric alcohols that do not have an OH group Diethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol Lumpur dimethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol diacetate, diethylene glycol diacetate, triethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diacetate, ethylene glycol diethyl ether, and the like ethylene glycol dimethyl ether.
また、前記有機溶媒に不燃性のものを使うと、保護膜形成用薬液が不燃性になる、あるいは、引火点が高くなって、該薬液の危険性が低下するので好ましい。含ハロゲン溶媒は不燃性のものが多く、不燃性含ハロゲン溶媒は不燃性有機溶媒として好適に使用できる。 Further, it is preferable to use a nonflammable organic solvent because the chemical liquid for forming the protective film becomes nonflammable, or the flash point becomes high and the risk of the chemical liquid decreases. Many halogen-containing solvents are nonflammable, and the nonflammable halogen-containing solvent can be suitably used as a nonflammable organic solvent.
また、ウェハを回転させながら保護膜形成用薬液をウェハに供する場合、前記有機溶媒の沸点が低すぎると、前記保護膜形成用薬液がウェハ全面に濡れ広がる前に該薬液が乾燥しやすくなり好ましくない。また、沸点が高すぎると、前記薬液の粘性が高くなりすぎる傾向があり好ましくない。このため、前記有機溶媒は沸点が70〜220℃のものを用いるのが好ましい。このような溶媒としては、コストや他の洗浄液との溶解性(置換のしやすさ)を考慮すると、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジアセテート、エチレングリコールジアセテート、シクロヘキサノンなどが好ましい。 In addition, when the protective film forming chemical solution is supplied to the wafer while rotating the wafer, if the boiling point of the organic solvent is too low, the chemical solution tends to dry before the protective film forming chemical solution wets and spreads over the entire surface of the wafer. Absent. Moreover, when the boiling point is too high, the viscosity of the chemical solution tends to be too high, which is not preferable. For this reason, it is preferable to use the organic solvent having a boiling point of 70 to 220 ° C. As such a solvent, in consideration of cost and solubility with other cleaning liquids (ease of replacement), diethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol ethyl Methyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diacetate, ethylene glycol diacetate, cyclohexanone and the like are preferable.
また、保護膜形成用薬液中の水分量は、該薬液総量に対し5000質量ppm以下であることが好ましい。水分量が5000質量ppm超の場合、前記化合物A及び酸Aの活性が低下し、前記保護膜を短時間で形成しにくくなる。従って、保護膜形成用薬液に含まれる化合物A、酸Aや、保護膜形成用薬液に含まれることのある溶媒は水を多く含まないものであることが好ましい。なお、保護膜形成用薬液中の水分量は、10ppm以上であってもよい。 Moreover, it is preferable that the moisture content in the chemical | medical solution for protective film formation is 5000 mass ppm or less with respect to this chemical | medical solution total amount. When the amount of water exceeds 5000 ppm by mass, the activities of the compound A and the acid A are reduced, and it is difficult to form the protective film in a short time. Therefore, it is preferable that the compound A, the acid A contained in the protective film-forming chemical solution, and the solvent that may be contained in the protective film-forming chemical solution do not contain much water. The water content in the protective film forming chemical may be 10 ppm or more.
また、保護膜形成用薬液中の液相での光散乱式液中粒子検出器によるパーティクル測定における0.5μmより大きい粒子の数が該薬液1mL当たり100個以下であることが好ましい。前記0.5μmより大きい粒子の数が該薬液1mL当たり100個超であると、パーティクルによるパターンダメージを誘発する恐れがありデバイスの歩留まり低下及び信頼性の低下を引き起こす原因となるため好ましくない。また、0.5μmより大きい粒子の数が該薬液1mL当たり100個以下であれば、前記保護膜を形成した後の、溶媒や水による洗浄を省略または低減できるため好ましい。このため、保護膜形成用薬液中の0.5μmより大きい粒子の該薬液1mL当たりの個数は少ないほど好ましいが、前記0.5μmより大きい粒子の数は、該薬液1mL当たり1個以上であってもよい。なお、保護膜形成用薬液中の液相でのパーティクル測定は、レーザを光源とした光散乱式液中粒子測定方式における市販の測定装置を利用して測定するものであり、パーティクルの粒径とは、PSL(ポリスチレン製ラテックス)標準粒子基準の光散乱相当径を意味する。 Further, it is preferable that the number of particles larger than 0.5 μm is 100 or less per 1 mL of the chemical solution in the particle measurement by the light scattering type submerged particle detector in the liquid phase in the protective film forming chemical solution. If the number of particles larger than 0.5 μm exceeds 100 per 1 mL of the chemical solution, pattern damage due to the particles may be induced, which causes a decrease in device yield and reliability. Further, it is preferable that the number of particles larger than 0.5 μm is 100 or less per mL of the chemical solution because washing with a solvent or water after forming the protective film can be omitted or reduced. For this reason, it is preferable that the number of particles larger than 0.5 μm in the protective film forming chemical solution per 1 mL of the chemical solution is smaller, but the number of particles larger than 0.5 μm is 1 or more per 1 mL of the chemical solution. Also good. The particle measurement in the liquid phase in the protective film forming chemical solution is performed using a commercially available measuring device in a light scattering liquid particle measurement method using a laser as a light source. Means a light scattering equivalent diameter based on PSL (polystyrene latex) standard particles.
また、保護膜形成用薬液中のNa、Mg、K、Ca、Mn、Fe及びCuの各元素の金属不純物含有量が、該薬液総量に対し各100質量ppb以下であることが好ましい。前記の各元素の金属不純物としては、金属微粒子、イオン、コロイド、錯体、酸化物や窒化物といった形で、溶解、未溶解に係らず薬液中に存在するもの全てが対象となる。前記金属不純物含有量が、該薬液総量に対し100質量ppb超であると、デバイスの接合リーク電流が増大する恐れがありデバイスの歩留まりの低下及び信頼性の低下を引き起こす原因となるため好ましくない。また、前記金属不純物含有量が、該薬液総量に対し各100質量ppb以下であると、前記保護膜を形成した後の、溶媒や水による洗浄を省略または低減できるため好ましい。なお、前記金属不純物含有量は、該薬液総量に対し各0.01質量ppb以上であってもよい。 Moreover, it is preferable that the metal impurity content of each element of Na, Mg, K, Ca, Mn, Fe, and Cu in the chemical solution for forming a protective film is 100 mass ppb or less with respect to the total amount of the chemical solution. The metal impurities of each element described above are all those that exist in the chemical solution in the form of metal fine particles, ions, colloids, complexes, oxides and nitrides, whether dissolved or undissolved. If the metal impurity content is more than 100 mass ppb with respect to the total amount of the chemical solution, the junction leakage current of the device may be increased, which causes a decrease in device yield and reliability. Moreover, it is preferable that the metal impurity content is 100 mass ppb or less with respect to the total amount of the chemical solution because washing with a solvent or water after forming the protective film can be omitted or reduced. In addition, 0.01 mass ppb or more of each said metal impurity content may be sufficient with respect to this chemical | medical solution total amount.
前記化合物Aと酸Aを混合して含有させる保護膜形成用薬液の調製方法において、混合前の化合物A、酸A、及び、混合後の混合液のうち少なくとも1つを精製することが好ましい。また、保護膜形成用薬液が溶媒を含有する場合は、前記の混合前の化合物A及び酸Aは、溶媒を含んだ溶液状態であってもよく、この場合、前記精製は、混合前の化合物Aまたはその溶液、酸Aまたはその溶液、及び、混合後の混合液のうち少なくとも1つを対象とするものであってもよい。 In the method for preparing a protective film-forming chemical solution containing the compound A and the acid A mixed, it is preferable to purify at least one of the compound A before mixing, the acid A, and the mixed solution after mixing. When the protective film-forming chemical solution contains a solvent, the compound A and the acid A before mixing may be in a solution state containing a solvent. In this case, the purification is performed before the compound is mixed. The target may be at least one of A or a solution thereof, acid A or a solution thereof, and a mixed solution after mixing.
前記精製は、モレキュラーシーブ等の吸着剤や蒸留等による水分子の除去、イオン交換樹脂や蒸留等によるNa、Mg、K、Ca、Mn、Fe及びCuの各元素の金属不純物の除去、及び、フィルターろ過によるパーティクル等の汚染物質の除去のうち少なくとも1つの除去手段を用いて行われるものである。保護膜形成用薬液の活性やウェハの清浄度を考慮して、水分子を除去し、かつ、金属不純物を除去し、かつ、汚染物質を除去することが好ましく、除去する順番は問わない。 The purification includes removal of water molecules by adsorbent such as molecular sieve or distillation, removal of metal impurities of each element of Na, Mg, K, Ca, Mn, Fe and Cu by ion exchange resin or distillation, and This is performed using at least one removing means among removing contaminants such as particles by filter filtration. In consideration of the activity of the chemical solution for forming the protective film and the cleanliness of the wafer, it is preferable to remove water molecules, remove metal impurities, and remove contaminants, and the removal order is not limited.
上述したように、(工程2)の後で、凹凸パターンの少なくとも凹部表面に保持された保護膜形成用薬液を該薬液とは異なる洗浄液Bに置換した後に、(工程3)に移ってもよい。洗浄液Bの例としては、水系溶液からなる水系洗浄液、または、有機溶媒、または、前記水系洗浄液と有機溶媒の混合物、それらに酸、アルカリ、界面活性剤のうち少なくとも1種が混合されたもの、またはそれらに保護膜形成用薬液に含まれる化合物A、及び、酸Aが該薬液よりも低濃度になるように添加されたもの等が挙げられる。 As described above, after (Step 2), the protective film-forming chemical liquid held on at least the concave surface of the concavo-convex pattern may be replaced with a cleaning liquid B different from the chemical liquid, and then transferred to (Step 3). . Examples of the cleaning liquid B include an aqueous cleaning liquid composed of an aqueous solution, or an organic solvent, or a mixture of the aqueous cleaning liquid and an organic solvent, a mixture of at least one of an acid, an alkali, and a surfactant. Alternatively, the compound A contained in the chemical solution for forming a protective film and the acid A added so that the concentration thereof is lower than that of the chemical solution may be used.
また、該洗浄液Bの好ましい例の一つである有機溶媒の例としては、炭化水素類、エステル類、エーテル類、ケトン類、含ハロゲン溶媒、スルホキシド系溶媒、アルコール類、多価アルコールの誘導体、含窒素化合物溶媒等が挙げられる。 Examples of the organic solvent which is one of the preferable examples of the cleaning liquid B include hydrocarbons, esters, ethers, ketones, halogen-containing solvents, sulfoxide solvents, alcohols, polyhydric alcohol derivatives, And nitrogen-containing compound solvents.
前記炭化水素類の例としては、トルエン、ベンゼン、キシレン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどがあり、前記エステル類の例としては、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、アセト酢酸エチルなどがあり、前記エーテル類の例としては、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどがあり、前記ケトン類の例としては、アセトン、アセチルアセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロンなどがあり、前記含ハロゲン溶媒の例としては、パーフルオロオクタン、パーフルオロノナン、パーフルオロシクロペンタン、パーフルオロシクロヘキサン、ヘキサフルオロベンゼンなどのパーフルオロカーボン、1,1,1,3,3−ペンタフルオロブタン、オクタフルオロシクロペンタン、2,3−ジハイドロデカフルオロペンタン、ゼオローラH(日本ゼオン製)などのハイドロフルオロカーボン、メチルパーフルオロイソブチルエーテル、メチルパーフルオロブチルエーテル、エチルパーフルオロブチルエーテル、エチルパーフルオロイソブチルエーテル、アサヒクリンAE−3000(旭硝子製)、Novec HFE−7100、Novec HFE−7200、Novec7300、Novec7600(いずれも3M製)などのハイドロフルオロエーテル、テトラクロロメタンなどのクロロカーボン、クロロホルムなどのハイドロクロロカーボン、ジクロロジフルオロメタンなどのクロロフルオロカーボン、1,1−ジクロロ−2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロパン、1,3−ジクロロ−1,1,2,2,3−ペンタフルオロプロパン、1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペン、1,2−ジクロロ−3,3,3−トリフルオロプロペンなどのハイドロクロロフルオロカーボン、パーフルオロエーテル、パーフルオロポリエーテルなどがあり、前記スルホキシド系溶媒の例としては、ジメチルスルホキシドなどがあり、アルコール類の例としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、エチレングリコール、1,3−プロパンジオールなどがあり、前記多価アルコールの誘導体の例としては、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジアセテート、トリエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジアセテート、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテルなどがあり、含窒素化合物溶媒の例としては、ホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ピリジンなどがある。 Examples of the hydrocarbons include toluene, benzene, xylene, hexane, heptane, and octane. Examples of the esters include ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, and ethyl acetoacetate, and the ether. Examples of such classes include diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran, dioxane and the like, and examples of the ketones include acetone, acetylacetone, methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone, methyl butyl ketone, cyclohexanone, and isophorone. Examples of the halogen-containing solvent include perfluorocarbons such as perfluorooctane, perfluorononane, perfluorocyclopentane, perfluorocyclohexane, hexafluorobenzene, 1,1,1, , 3-pentafluorobutane, octafluorocyclopentane, 2,3-dihydrodecafluoropentane, hydrofluorocarbons such as Zeolora H (manufactured by Nippon Zeon), methyl perfluoroisobutyl ether, methyl perfluorobutyl ether, ethyl perfluorobutyl ether, Hydrofluoroethers such as ethyl perfluoroisobutyl ether, Asahiklin AE-3000 (manufactured by Asahi Glass), Novec HFE-7100, Novec HFE-7200, Novec 7300, and Novec 7600 (all from 3M), chlorocarbons such as tetrachloromethane, chloroform Hydrochlorocarbons such as chlorofluorocarbons such as dichlorodifluoromethane, 1,1-dichloro-2,2,3,3,3-pe Tafluoropropane, 1,3-dichloro-1,1,2,2,3-pentafluoropropane, 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene, 1,2-dichloro-3,3,3- There are hydrochlorofluorocarbons such as trifluoropropene, perfluoroethers, perfluoropolyethers, etc. Examples of the sulfoxide solvents include dimethyl sulfoxide, and examples of alcohols include methanol, ethanol, propanol, butanol. Ethylene glycol, 1,3-propanediol, etc. Examples of the derivative of the polyhydric alcohol include diethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether. , Propylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, diethylene glycol diethyl ether , Diethylene glycol diacetate, triethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diacetate, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, etc. Examples of nitrogen-containing compound solvents include formamide, N, N-dimethylformamide And N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, diethylamine, triethylamine, pyridine and the like.
また、前記洗浄液Bへの置換を経て、該凹凸パターンの少なくとも凹部表面に水系溶液からなる水系洗浄液を保持した後に、(工程3)に移ってもよい。 In addition, after the replacement with the cleaning liquid B, an aqueous cleaning liquid composed of an aqueous solution is held on at least the concave surface of the concave / convex pattern, and then the process may proceed to (Step 3).
また、前記洗浄液Bとして、複数の洗浄液を用いても良い。 A plurality of cleaning liquids may be used as the cleaning liquid B.
水系洗浄液の例としては、水、あるいは、水に有機溶媒、酸、アルカリのうち少なくとも1種が混合された水を主成分(例えば、水の含有率が50質量%以上)とするものが挙げられる。特に、水系洗浄液に水を用いると、保護膜形成用薬液によって撥水化された凹凸パターンの少なくとも凹部表面の該液との接触角θが大きくなって該凹部表面の毛細管力Pが小さくなり、さらに乾燥後にウェハ表面に汚れが残りにくくなるので好ましい。 Examples of the aqueous cleaning liquid include water or water mainly containing water mixed with at least one organic solvent, acid or alkali in water (for example, the water content is 50% by mass or more). It is done. In particular, when water is used as the aqueous cleaning liquid, the contact angle θ with the liquid on at least the concave surface of the concave / convex pattern made water-repellent by the chemical solution for forming a protective film increases, and the capillary force P on the concave surface decreases. Further, it is preferable because dirt is hardly left on the wafer surface after drying.
保護膜形成用薬液により撥水性の保護膜が形成された凹部4に液体が保持された場合の模式図を図4に示す。図4の模式図のウェハは、図1のa−a’断面の一部を示すものである。凹凸パターン表面は、前記保護膜形成用薬液により保護膜10が形成され撥水化されている。そして、該保護膜10は、液体9が凹凸パターン表面から除去されるときもウェハ表面に保持される。
FIG. 4 shows a schematic diagram when the liquid is held in the
前記凹凸パターン表面から液体が除去されるときに、該表面に保持されている液体は、保護膜形成用薬液、洗浄液B、水系洗浄液、及びそれらの混合液でもよい。なお、前記薬液を含む混合液は、前記薬液を洗浄液Bに置換する途中の状態の液でもよいし、あらかじめ前記薬液を該薬液とは異なる洗浄液に混合して得た混合液でもよい。また、前記凹凸パターン表面から液体が一旦除去された後で、前記凹凸パターン表面に、洗浄液B、水系洗浄液、および、それらの混合液から選ばれる少なくとも1つを保持させて、その後、乾燥しても良い。 When the liquid is removed from the surface of the concavo-convex pattern, the liquid held on the surface may be a protective film forming chemical solution, a cleaning solution B, an aqueous cleaning solution, and a mixture thereof. The liquid mixture containing the chemical liquid may be a liquid in the middle of replacing the chemical liquid with the cleaning liquid B, or may be a liquid mixture obtained by previously mixing the chemical liquid with a cleaning liquid different from the chemical liquid. Further, after the liquid is once removed from the uneven pattern surface, the uneven pattern surface is held with at least one selected from the cleaning liquid B, the aqueous cleaning liquid, and a mixture thereof, and then dried. Also good.
ウェハの凹凸パターンの少なくとも凹部表面に、保護膜形成用薬液により前記保護膜10が形成されたとき、該表面に水が保持されたと仮定したときの接触角は60〜120°であると、パターン倒れが発生し難いため好ましい。また、接触角は90°に近いほど該凹部表面の毛細管力が小さくなり、パターン倒れが更に発生し難くなるため、70〜110°が特に好ましい。また、毛細管力は2.1MN/m2以下であることが好ましい。該毛細管力が2.1MN/m2以下であれば、パターン倒れが発生し難いため好ましい。また、該毛細管力が小さくなると、パターン倒れは更に発生し難くなるため、該毛細管力は1.6MN/m2以下が特に好ましく、1.1MN/m2以下がさらに好ましい。さらに、液体との接触角を90°付近に調整して毛細管力を限りなく0.0MN/m2に近づけることが理想的である。
When the
凹凸パターン表面から液体を除去する工程(工程3)では、例えば、凹凸パターン表面に保持された液体を乾燥により除去する。当該乾燥は、スピン乾燥法、IPA(2−プロパノール)蒸気乾燥、マランゴニ乾燥、加熱乾燥、温風乾燥、真空乾燥などの周知の乾燥方法によって行うことが好ましい。 In the step of removing the liquid from the concavo-convex pattern surface (step 3), for example, the liquid held on the concavo-convex pattern surface is removed by drying. The drying is preferably performed by a known drying method such as spin drying, IPA (2-propanol) vapor drying, Marangoni drying, heat drying, hot air drying, or vacuum drying.
次に、保護膜を除去する工程(工程4)を行う。前記保護膜を除去する場合、該保護膜中のC−C結合、C−F結合を切断することが有効である。その方法としては、前記結合を切断できるものであれば特に限定されないが、例えば、ウェハ表面を光照射すること、ウェハを加熱すること、ウェハをオゾン曝露すること、ウェハ表面にプラズマ照射すること、ウェハ表面にコロナ放電すること等が挙げられる。 Next, a step of removing the protective film (step 4) is performed. When removing the protective film, it is effective to cut the C—C bond and C—F bond in the protective film. The method is not particularly limited as long as it can cut the bond, for example, irradiating the wafer surface with light, heating the wafer, exposing the wafer to ozone, irradiating the wafer surface with plasma, For example, corona discharge on the wafer surface may be mentioned.
光照射で前記保護膜を除去する場合、該保護膜中のC−C結合、C−F結合を切断することが有効であり、このためには、それらの結合エネルギーである83kcal/mol、116kcal/molに相当するエネルギーである340nm、240nmよりも短い波長を含む紫外線を照射することが好ましい。この光源としては、メタルハライドランプ、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、エキシマランプ、カーボンアークなどが用いられる。 When the protective film is removed by light irradiation, it is effective to break the C—C bond and C—F bond in the protective film. For this purpose, their binding energies are 83 kcal / mol, 116 kcal. It is preferable to irradiate ultraviolet rays including wavelengths shorter than 340 nm and 240 nm, which are energy corresponding to / mol. As this light source, a metal halide lamp, a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, an excimer lamp, a carbon arc, or the like is used.
また、光照射で前記保護膜を除去する場合、紫外線で前記保護膜の構成成分を分解すると同時にオゾンを発生させ、該オゾンによって前記保護膜の構成成分を酸化揮発させると、処理時間が短くなるので特に好ましい。この光源としては、低圧水銀ランプやエキシマランプが用いられる。また、光照射しながらウェハを加熱してもよい。 Further, when the protective film is removed by light irradiation, if the constituent components of the protective film are decomposed by ultraviolet rays and ozone is generated at the same time, and the constituent components of the protective film are oxidized and volatilized by the ozone, the processing time is shortened. Therefore, it is particularly preferable. As this light source, a low-pressure mercury lamp or an excimer lamp is used. Further, the wafer may be heated while irradiating light.
ウェハを加熱する場合、400〜700℃、好ましくは、500〜700℃でウェハの加熱を行う。この加熱時間は、0.5〜60分、好ましくは1〜30分の保持で行うことが好ましい。また、当該工程では、オゾン曝露、プラズマ照射、コロナ放電などを併用してもよい。また、ウェハを加熱しながら光照射を行ってもよい。 When the wafer is heated, the wafer is heated at 400 to 700 ° C, preferably 500 to 700 ° C. This heating time is preferably 0.5 to 60 minutes, preferably 1 to 30 minutes. In this process, ozone exposure, plasma irradiation, corona discharge, etc. may be used in combination. Further, light irradiation may be performed while heating the wafer.
ウェハをオゾン曝露する場合、低圧水銀灯などによる紫外線照射や高電圧による低温放電等で発生させたオゾンをウェハ表面に供することが好ましい。ウェハをオゾン曝露しながら光照射してもよいし、加熱してもよい。 When the wafer is exposed to ozone, it is preferable that ozone generated by ultraviolet irradiation with a low-pressure mercury lamp or the like or low-temperature discharge with a high voltage is provided on the wafer surface. The wafer may be irradiated with light while being exposed to ozone, or may be heated.
前記のウェハ表面の保護膜を除去する工程では、光照射処理、加熱処理、オゾン曝露処理、プラズマ照射処理、コロナ放電処理などを組み合わせることによって、効率的にウェハ表面の保護膜を除去することができる。 In the step of removing the protective film on the wafer surface, the protective film on the wafer surface can be efficiently removed by combining light irradiation treatment, heat treatment, ozone exposure treatment, plasma irradiation treatment, corona discharge treatment, and the like. it can.
ウェハの表面を凹凸パターンを有する面とすること、凹凸パターンの少なくとも凹部表面に保持された洗浄液を他の洗浄液で置換することは、他の文献等にて種々の検討がなされ、既に確立された技術であるので、本発明では、前記保護膜形成用薬液の評価を中心に行った。また、背景技術等で述べた式
P=2×γ×cosθ/S
(式中、γは凹部に保持されている液体の表面張力、θは凹部表面と凹部に保持されている液体のなす接触角、Sは凹部の幅である。)
から明らかなように、パターン倒れは、洗浄液のウェハ表面への接触角、すなわち、液滴の接触角と、洗浄液の表面張力に大きく依存する。凹凸パターン2の凹部4に保持された洗浄液の場合、液滴の接触角と、パターン倒れと等価なものとして考えてよい該凹部に働く毛細管力とは相関性があるので、前記式と保護膜10の液滴の接触角の評価から毛細管力を導き出してもよい。なお、実施例において、前記洗浄液として、水系洗浄液の代表的なものである水を用いた。上記の式より、接触角が90°に近いほど該凹部に働く毛細管力が小さくなり、パターン倒れが発生し難くなるため、前記保護膜表面に水が保持されたと仮定したときの接触角は60〜120°が好ましく、70〜110°が特に好ましい。
Making the surface of the wafer a surface having a concavo-convex pattern and replacing the cleaning liquid held at least on the concave surface of the concavo-convex pattern with other cleaning liquids have already been established through various studies in other literature. Since it is a technique, the present invention has been mainly focused on the evaluation of the chemical solution for forming the protective film. In addition, the equation P = 2 × γ × cos θ / S described in the background art
(Wherein γ is the surface tension of the liquid held in the recess, θ is the contact angle between the recess surface and the liquid held in the recess, and S is the width of the recess.)
As can be seen from the above, the pattern collapse greatly depends on the contact angle of the cleaning liquid to the wafer surface, that is, the contact angle of the droplets and the surface tension of the cleaning liquid. In the case of the cleaning liquid held in the
水滴の接触角の評価は、JIS R 3257「基板ガラス表面のぬれ性試験方法」にもあるように、サンプル(基材)表面に数μlの水滴を滴下し、水滴と基材表面のなす角度の測定によりなされる。しかし、パターンを有するウェハの場合、接触角が非常に大きくなる。これは、Wenzel効果やCassie効果が生じるからで、接触角が基材の表面形状(ラフネス)に影響され、見かけ上の水滴の接触角が増大するためである。そのため、表面に凹凸パターンを有するウェハの場合、該凹凸パターン表面に形成された前記保護膜10自体の接触角を正確に評価できない。
The contact angle of water droplets is evaluated by dropping several μl of water droplets on the sample (base material) surface as in JIS R 3257 “Test method for wettability of substrate glass surface”, and the angle between the water droplet and the substrate surface. It is made by measuring. However, in the case of a wafer having a pattern, the contact angle becomes very large. This is because a Wenzel effect and a Cassie effect occur, and the contact angle is affected by the surface shape (roughness) of the substrate, and the apparent contact angle of water droplets increases. Therefore, in the case of a wafer having a concavo-convex pattern on the surface, the contact angle of the
そこで、本実施例では前記薬液を表面が平滑なウェハに供して、ウェハ表面に保護膜を形成して、該保護膜を表面に凹凸パターン2が形成されたウェハ1の表面に形成された保護膜10とみなし、種々評価を行った。なお、本実施例では、表面が平滑なウェハとして、表面に熱酸化膜(SiO2膜)層または窒化ケイ素膜(SiN膜)層を有する、表面が平滑なシリコンウェハを用いた。従って、本実施例では、表面が平滑なウェハに対する種々評価結果に基づき、下記工程を含む本発明に対する適用がなされた。
凹凸パターン表面に前処理用薬液を供給する工程(ここでは、本工程を「前処理」と表記する。)
凹凸パターン表面に保護膜形成薬液を供給して撥水性の保護膜を形成する工程
Therefore, in this embodiment, the chemical solution is applied to a wafer having a smooth surface, a protective film is formed on the wafer surface, and the protective film is formed on the surface of the
A step of supplying a pretreatment chemical to the uneven pattern surface (here, this step is referred to as “pretreatment”).
A process of forming a water-repellent protective film by supplying a protective film-forming chemical to the surface of the uneven pattern
〔ウェハの評価方法〕
本実施例では、前記両工程が施されたウェハの評価方法として、以下の(1)〜(3)の評価を行った。
[Wafer evaluation method]
In this example, the following evaluations (1) to (3) were performed as a method for evaluating a wafer subjected to both the steps.
(1)ウェハ表面に形成された保護膜の接触角評価
保護膜が形成されたウェハ表面上に純水約2μlを置き、水滴とウェハ表面とのなす角(接触角)を接触角計(協和界面科学製:CA−X型)で測定した。ここでは保護膜の接触角が60〜120°の範囲であったものを合格とした。
(1) Contact angle evaluation of the protective film formed on the wafer surface About 2 μl of pure water is placed on the surface of the wafer on which the protective film is formed, and the angle (contact angle) formed between the water droplet and the wafer surface is measured by a contact angle meter (Kyowa). It was measured by Interface Science: CA-X type). Here, the protective film having a contact angle in the range of 60 to 120 ° was regarded as acceptable.
(2)保護膜の除去性
以下の条件で低圧水銀灯のUV光をサンプルに1分間照射した。照射後に水滴の接触角が10°以下となったものを合格(表1中で○と表記)とした。
・ランプ:セン特殊光源製PL2003N−10
・照度:15mW/cm2(光源からサンプルまでの距離は10mm)
(2) Removability of protective film The sample was irradiated with UV light from a low-pressure mercury lamp for 1 minute under the following conditions. A sample having a water droplet contact angle of 10 ° or less after irradiation was regarded as acceptable (indicated as “◯” in Table 1).
・ Lamp: Sen Special Light Source PL2003N-10
Illuminance: 15 mW / cm 2 (distance from light source to sample is 10 mm)
(3)保護膜除去後のウェハの表面平滑性評価
原子間力電子顕微鏡(セイコ−電子製:SPI3700、2.5μm四方スキャン)によって表面観察し、中心線平均面粗さ:Ra(nm)を求めた。なお、Raは、JIS B 0601で定義されている中心線平均粗さを測定面に対し適用して三次元に拡張したものであり、「基準面から指定面までの偏差の絶対値を平均した値」として次式で算出した。保護膜を除去した後のウェハのRa値が1nm以下であれば、洗浄によってウェハ表面が浸食されていない、および、前記保護膜の残渣がウェハ表面にないとし、合格(表1中で○と表記)とした。
ここで、XL、XR、YB、YTは、それぞれ、X座標、Y座標の測定範囲を示す。S0は、測定面が理想的にフラットであるとした時の面積であり、(XR−XL)×(YB−YT)の値とした。また、F(X,Y)は、測定点(X,Y)における高さ、Z0は、測定面内の平均高さを表す。
(3) Evaluation of surface smoothness of wafer after removal of protective film Surface observation was performed with an atomic force electron microscope (Seiko-Electronics: SPI3700, 2.5 μm square scan), and centerline average surface roughness: Ra (nm) was determined. Asked. Ra is a three-dimensional extension of the centerline average roughness defined in JIS B 0601 to the measurement surface. “The absolute value of the deviation from the reference surface to the specified surface is averaged. The value was calculated by the following formula. If the Ra value of the wafer after removing the protective film is 1 nm or less, the wafer surface is not eroded by the cleaning, and the protective film residue is not present on the wafer surface. Notation).
Here, X L , X R , Y B , and Y T indicate measurement ranges of the X coordinate and the Y coordinate, respectively. S 0 is an area when the measurement surface is ideally flat, and is a value of (X R −X L ) × (Y B −Y T ). Moreover, F (X, Y) is, the measurement point (X, Y) in height, Z 0 represents the average height within the measurement surface.
[実施例1]
(1)保護膜形成用薬液の調製
化合物Aとしてヘキサメチルジシラザン(HMDS);3g、酸Aとしてトリフルオロ酢酸(TFA);0.1g、溶媒として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);96.9gを混合し、約5分撹拌して保護膜形成用薬液を得た。
[Example 1]
(1) Preparation of chemical solution for forming protective film Hexamethyldisilazane (HMDS) as compound A: 3 g, trifluoroacetic acid (TFA) as acid A: 0.1 g, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) as solvent: 96. 9 g was mixed and stirred for about 5 minutes to obtain a protective film-forming chemical.
(2)ウェハの洗浄
平滑なSiO2膜付きシリコンウェハ(表面に厚さ1μmの熱酸化膜層を有するシリコンウェハ、以下単に「SiO2膜」と記載する場合がある)を1質量%のフッ酸水溶液に2分浸漬し、次いで純水に1分、2−プロパノールに1分浸漬した。また、LP−CVDで作製した平滑なSiN膜付きシリコンウェハ(表面に厚さ50nmの窒化ケイ素膜を有するシリコンウェハ、以下単に「SiN膜」と記載する場合がある)を1質量%のフッ酸水溶液に2分浸漬し、次いで純水に1分、28質量%アンモニア水:30質量%過酸化水素水:水を1:1:5の体積比で混合した洗浄液に1分、純水に1分浸漬した。
(2) Cleaning of wafer A silicon wafer with a smooth SiO 2 film (a silicon wafer having a thermal oxide film layer having a thickness of 1 μm on the surface, which may be simply referred to as “SiO 2 film” hereinafter) is obtained with a 1% by mass It was immersed in an acid aqueous solution for 2 minutes, then immersed in pure water for 1 minute and in 2-propanol for 1 minute. Further, a silicon wafer with a smooth SiN film (a silicon wafer having a silicon nitride film with a thickness of 50 nm on the surface, which may be simply referred to as “SiN film” hereinafter) manufactured by LP-CVD is 1 mass% hydrofluoric acid. Immerse in an aqueous solution for 2 minutes, then in pure water for 1 minute, 1 minute in a cleaning solution in which 28% by mass ammonia water: 30% by mass hydrogen peroxide water: water is mixed at a volume ratio of 1: 1: 5, and 1% in pure water. Dipped for a minute.
(3)前処理
前処理用薬液として、1mol/L塩酸(表1中、HClと記載)水溶液(実測pHは、0.1)を、予めイオン交換法、及び、フィルターろ過で精製したものを用い、ホットプレートで液温が60℃となるように加熱した。その後、前記洗浄を行ったSiO2膜付きシリコンウェハおよびSiN膜付きシリコンウェハを、それぞれ前処理用薬液に1分浸漬して前処理を行った。その後、各ウェハを純水に1分浸漬した。なお、前処理用薬液のpHは、前処理用薬液を25℃恒温槽に1時間放置した後、pHメーター(アズワン社製、ラコムテスターpH計 pH1100)を用いて測定した。
(3) Pretreatment As a pretreatment chemical solution, a 1 mol / L hydrochloric acid (described as HCl in Table 1) aqueous solution (measured pH is 0.1) previously purified by an ion exchange method and filter filtration. It was used and heated with a hot plate so that the liquid temperature was 60 ° C. Thereafter, the cleaned silicon wafer with a SiO 2 film and the silicon wafer with a SiN film were each pre-treated by being immersed in a pretreatment chemical solution for 1 minute. Thereafter, each wafer was immersed in pure water for 1 minute. The pH of the pretreatment chemical solution was measured using a pH meter (manufactured by ASONE, Lacomtester pH meter pH1100) after leaving the pretreatment chemical solution in a thermostatic bath at 25 ° C. for 1 hour.
(4)ウェハ表面への保護膜形成用薬液による表面処理
前処理を行ったSiO2膜付きシリコンウェハおよびSiN膜付きシリコンウェハを、それぞれ2−プロパノールに1分浸漬した後、上記「(1)保護膜形成用薬液の調製」で調製した保護膜形成用薬液に20℃で1分浸漬させた。その後、各ウェハを2−プロパノールに1分浸漬し、次いで、純水に1分浸漬した。最後に、各ウェハを純水から取出し、エアーを吹き付けて、表面の純水を除去した。
(4) Surface treatment with a chemical solution for forming a protective film on the wafer surface Each pretreated silicon wafer with SiO 2 film and silicon wafer with SiN film was immersed in 2-propanol for 1 minute, and then the “(1) The film was immersed for 1 minute at 20 ° C. in the protective film forming chemical prepared in “Preparation of protective film forming chemical”. Thereafter, each wafer was immersed in 2-propanol for 1 minute, and then immersed in pure water for 1 minute. Finally, each wafer was taken out from the pure water and air was blown to remove the pure water on the surface.
得られた各ウェハを上記「ウェハの評価方法」に記載した要領で評価した。以下、SiO2膜付きシリコンウェハについて言及する場合は、単に「SiO2膜」と記載し、SiN膜付きシリコンウェハについて言及する場合は、単に「SiN膜」と記載する。評価結果は表1に示すとおり、SiO2膜では、表面処理前の初期接触角が10°未満であったものが、表面処理後の接触角は88°となり、撥水性付与効果を示した。また、UV照射後の接触角は10°未満であり保護膜は除去できた。さらに、UV照射後のウェハのRa値は0.5nm未満であり、洗浄時にウェハは侵食されず、さらにUV照射後に保護膜の残渣は残らないことが確認できた。 Each of the obtained wafers was evaluated in the manner described in “Wafer Evaluation Method” above. Hereinafter, when referring to a silicon wafer with a SiO 2 film, it is simply referred to as “SiO 2 film”, and when referring to a silicon wafer with a SiN film, it is simply referred to as “SiN film”. As shown in Table 1, the evaluation results showed that the SiO 2 film had an initial contact angle before the surface treatment of less than 10 °, but the contact angle after the surface treatment was 88 °, indicating the effect of imparting water repellency. Moreover, the contact angle after UV irradiation was less than 10 °, and the protective film could be removed. Furthermore, the Ra value of the wafer after UV irradiation was less than 0.5 nm, and it was confirmed that the wafer was not eroded during cleaning, and that no protective film residue remained after UV irradiation.
また、SiN膜では、表面処理前の初期接触角が10°未満であったものが、表面処理後の接触角は69°となり、撥水性付与効果を示した。また、UV照射後の接触角は10°未満であり保護膜は除去できた。さらに、UV照射後のウェハのRa値は0.5nm未満であり、洗浄時にウェハは侵食されず、さらにUV照射後に保護膜の残渣は残らないことが確認できた。 Further, in the SiN film, the initial contact angle before the surface treatment was less than 10 °, but the contact angle after the surface treatment was 69 °, which showed the effect of imparting water repellency. Moreover, the contact angle after UV irradiation was less than 10 °, and the protective film could be removed. Furthermore, the Ra value of the wafer after UV irradiation was less than 0.5 nm, and it was confirmed that the wafer was not eroded during cleaning, and that no protective film residue remained after UV irradiation.
このように、60℃に加熱した1mol/L塩酸水溶液により前処理を行うと、ウェハ表面に水酸基の多いSiO2膜付きシリコンウェハ、ウェハ表面に水酸基の少ないSiN膜付きシリコンウェハのどちらに対しても良好な撥水性付与効果が得られ、効率的に洗浄が行えることが確認できた。 As described above, when pretreatment is performed with a 1 mol / L hydrochloric acid aqueous solution heated to 60 ° C., either a silicon wafer with a SiO 2 film having a large hydroxyl group on the wafer surface or a silicon wafer with a SiN film having a few hydroxyl groups on the wafer surface. As a result, it was confirmed that a good water repellency imparting effect was obtained and cleaning could be performed efficiently.
[実施例2〜18]
実施例1で用いた前処理用薬液の酸、酸濃度、溶媒、pH、温度や、保護膜形成用薬液の表面処理の温度、時間などの条件を適宜変更して、ウェハの表面処理を行い、さらにその評価を行った。結果を表1に示す。
[Examples 2 to 18]
The surface treatment of the wafer is carried out by appropriately changing the conditions such as the acid, acid concentration, solvent, pH, temperature of the pretreatment chemical solution used in Example 1 and the temperature and time of the surface treatment of the chemical solution for forming the protective film. Further evaluation was performed. The results are shown in Table 1.
なお、表1中で、HNO3は硝酸、CH3COOHは酢酸、HOOCCHCHCOOHはマレイン酸を意味し、水/EG=60/40は水/エチレングリコールが60/40の質量比で混合された溶媒を意味し、水/EG=20/80は水/エチレングリコールが20/80の質量比で混合された溶媒を意味し、HMDS/TFA/PGMEAは実施例1と同様の組成比の保護膜形成用薬液を意味する。 In Table 1, HNO 3 means nitric acid, CH 3 COOH means acetic acid, HOOCCHCHCOOH means maleic acid, and water / EG = 60/40 is a solvent in which water / ethylene glycol is mixed at a mass ratio of 60/40. Water / EG = 20/80 means a solvent in which water / ethylene glycol is mixed at a mass ratio of 20/80, and HMDS / TFA / PGMEA forms a protective film having the same composition ratio as in Example 1. Means medical solution.
[比較例1]
前処理を行わなかった以外はすべて実施例1と同じとした。評価結果を表1に示す。SiO2膜では、表面処理前の初期接触角が10°未満であったものが、表面処理後の接触角は91°となり、撥水性付与効果を示した。また、UV照射後の接触角は10°未満であり保護膜は除去できた。さらに、UV照射後のウェハのRa値は0.5nm未満であり、洗浄時にウェハは侵食されず、さらにUV照射後に保護膜の残渣は残らないことが確認できた。
[Comparative Example 1]
All were the same as Example 1 except that no pretreatment was performed. The evaluation results are shown in Table 1. In the case of the SiO 2 film, the initial contact angle before the surface treatment was less than 10 °, but the contact angle after the surface treatment was 91 °, indicating a water repellency imparting effect. Moreover, the contact angle after UV irradiation was less than 10 °, and the protective film could be removed. Furthermore, the Ra value of the wafer after UV irradiation was less than 0.5 nm, and it was confirmed that the wafer was not eroded during cleaning, and that no protective film residue remained after UV irradiation.
一方、SiN膜では、表面処理前の初期接触角が10°未満であったものが、表面処理後の接触角は47°となり、撥水性付与効果が充分では無かった。 On the other hand, in the SiN film, the initial contact angle before the surface treatment was less than 10 °, but the contact angle after the surface treatment was 47 °, and the water repellency imparting effect was not sufficient.
比較例1の評価結果より、前処理を行わない場合、表面に存在する水酸基などの反応活性点の量がほとんど変化しないため、元来ウェハ表面に水酸基の少ないSiN膜付きシリコンウェハでは、撥水性の保護膜が充分に形成されないと考えられる。 From the evaluation result of Comparative Example 1, when no pretreatment is performed, the amount of reactive sites such as hydroxyl groups existing on the surface hardly changes. It is considered that the protective film is not sufficiently formed.
[比較例2]
前処理用薬液として、0.0005mol/L塩酸水溶液(実測pHは、3.5)を用いた以外はすべて実施例1と同じとした。評価結果を表1に示す。SiO2膜では、表面処理前の初期接触角が10°未満であったものが、表面処理後の接触角は88°となり、撥水性付与効果を示した。また、UV照射後の接触角は10°未満であり保護膜は除去できた。さらに、UV照射後のウェハのRa値は0.5nm未満であり、洗浄時にウェハは侵食されず、さらにUV照射後に保護膜の残渣は残らないことが確認できた。
[Comparative Example 2]
All were the same as Example 1 except that 0.0005 mol / L hydrochloric acid aqueous solution (measured pH was 3.5) was used as the pretreatment chemical solution. The evaluation results are shown in Table 1. In the case of the SiO 2 film, the initial contact angle before the surface treatment was less than 10 °, but the contact angle after the surface treatment was 88 °, indicating a water repellency imparting effect. Moreover, the contact angle after UV irradiation was less than 10 °, and the protective film could be removed. Furthermore, the Ra value of the wafer after UV irradiation was less than 0.5 nm, and it was confirmed that the wafer was not eroded during cleaning, and that no protective film residue remained after UV irradiation.
一方、SiN膜では、表面処理前の初期接触角が10°未満であったものが、表面処理後の接触角は59°となり、撥水性付与効果が充分では無かった。 On the other hand, in the SiN film, the initial contact angle before the surface treatment was less than 10 °, but the contact angle after the surface treatment was 59 °, and the water repellency imparting effect was not sufficient.
[比較例3]
前処理用薬液として、0.01mol/L酢酸水溶液(実測pHは、3.6)を用いた以外はすべて実施例1と同じとした。評価結果を表1に示す。SiO2膜では、表面処理前の初期接触角が10°未満であったものが、表面処理後の接触角は89°となり、撥水性付与効果を示した。また、UV照射後の接触角は10°未満であり保護膜は除去できた。さらに、UV照射後のウェハのRa値は0.5nm未満であり、洗浄時にウェハは侵食されず、さらにUV照射後に保護膜の残渣は残らないことが確認できた。
[Comparative Example 3]
All were the same as in Example 1 except that 0.01 mol / L acetic acid aqueous solution (measured pH was 3.6) was used as the pretreatment chemical solution. The evaluation results are shown in Table 1. In the case of the SiO 2 film, the initial contact angle before the surface treatment was less than 10 °, but the contact angle after the surface treatment was 89 °, indicating a water repellency imparting effect. Moreover, the contact angle after UV irradiation was less than 10 °, and the protective film could be removed. Furthermore, the Ra value of the wafer after UV irradiation was less than 0.5 nm, and it was confirmed that the wafer was not eroded during cleaning, and that no protective film residue remained after UV irradiation.
一方、SiN膜では、表面処理前の初期接触角が10°未満であったものが、表面処理後の接触角は58°となり、撥水性付与効果が充分では無かった。 On the other hand, in the SiN film, the initial contact angle before the surface treatment was less than 10 °, but the contact angle after the surface treatment was 58 °, and the water repellency imparting effect was not sufficient.
比較例2および3の評価結果より、前処理用薬液中の酸濃度が低すぎる場合、または、前処理用薬液のpHの値が大きすぎる場合、ウェハ表面を改質する効果が弱くなるため、元来ウェハ表面に水酸基の少ないSiN膜付きシリコンウェハでは、撥水性の保護膜が充分に形成されないと考えられる。 From the evaluation results of Comparative Examples 2 and 3, if the acid concentration in the pretreatment chemical solution is too low, or if the pH value of the pretreatment chemical solution is too large, the effect of modifying the wafer surface is weakened. Originally, it is considered that a water-repellent protective film is not sufficiently formed in a silicon wafer with a SiN film having few hydroxyl groups on the wafer surface.
[比較例4]
前処理用薬液として、7mol/L塩酸水溶液(実測pHは、0.0)を用いた。しかし、前処理用薬液の酸濃度が高過ぎるため、イオン交換法による該前処理用薬液の精製を行うことが出来なかった。
[Comparative Example 4]
A 7 mol / L hydrochloric acid aqueous solution (measured pH is 0.0) was used as a pretreatment chemical solution. However, since the acid concentration of the pretreatment chemical solution is too high, the pretreatment chemical solution could not be purified by the ion exchange method.
[比較例5]
1mol/L塩酸水溶液;90g、30%過酸化水素(以下、H2O2と記載)水溶液;10gを混合し、5分撹拌して、前処理用薬液(実測pHは、0.0)とした。前処理用薬液中の塩酸濃度は0.9mol/L、溶媒の組成は水/H2O2=97/3(質量比)である。前処理用薬液をホットプレートで液温が90℃となるように加熱したところ、気泡が発生した。これは、過酸化水素が分解して酸素が発生したものと考えられる。上記気泡の発生により、前処理を行うことができなかった。
[Comparative Example 5]
1 mol / L hydrochloric acid aqueous solution; 90 g, 30% hydrogen peroxide (hereinafter referred to as H 2 O 2 ) aqueous solution; 10 g were mixed and stirred for 5 minutes to prepare a pretreatment chemical solution (measured pH was 0.0). did. The concentration of hydrochloric acid in the pretreatment chemical solution is 0.9 mol / L, and the composition of the solvent is water / H 2 O 2 = 97/3 (mass ratio). When the pretreatment chemical was heated with a hot plate so that the liquid temperature became 90 ° C., bubbles were generated. This is considered that hydrogen peroxide decomposed and oxygen was generated. The pretreatment could not be performed due to the generation of the bubbles.
[比較例6]
前処理用薬液を、30℃で用いた以外はすべて実施例1と同じとした。評価結果を表1に示す。SiO2膜では、表面処理前の初期接触角が10°未満であったものが、表面処理後の接触角は87°となり、撥水性付与効果を示した。また、UV照射後の接触角は10°未満であり保護膜は除去できた。さらに、UV照射後のウェハのRa値は0.5nm未満であり、洗浄時にウェハは侵食されず、さらにUV照射後に保護膜の残渣は残らないことが確認できた。
[Comparative Example 6]
All the pretreatment chemicals were the same as in Example 1 except that they were used at 30 ° C. The evaluation results are shown in Table 1. In the case of the SiO 2 film, the initial contact angle before the surface treatment was less than 10 °, but the contact angle after the surface treatment was 87 °, indicating a water repellency imparting effect. Moreover, the contact angle after UV irradiation was less than 10 °, and the protective film could be removed. Furthermore, the Ra value of the wafer after UV irradiation was less than 0.5 nm, and it was confirmed that the wafer was not eroded during cleaning, and that no protective film residue remained after UV irradiation.
一方、SiN膜では、表面処理前の初期接触角が10°未満であったものが、表面処理後の接触角は51°となり、撥水性付与効果が充分では無かった。 On the other hand, in the SiN film, the initial contact angle before the surface treatment was less than 10 °, but the contact angle after the surface treatment was 51 °, and the water repellency imparting effect was not sufficient.
比較例2の評価結果より、前処理用薬液の温度が低すぎる場合、ウェハ表面を改質する効果が弱くなるため、元来ウェハ表面に水酸基の少ないSiN膜付きシリコンウェハでは、撥水性の保護膜が充分に形成されないと考えられる。 From the evaluation result of Comparative Example 2, if the temperature of the pretreatment chemical solution is too low, the effect of modifying the wafer surface is weakened. Therefore, in a silicon wafer with a SiN film having a small hydroxyl group on the wafer surface, water repellency protection It is considered that the film is not sufficiently formed.
本実施例では、ウェハ表面に水酸基の少ないウェハとして、SiN膜付きシリコンウェハを用いた。しかし、ポリシリコンなどのシリコン膜付きシリコンウェハを用いた場合においても、SiN膜付きシリコンウェハを用いた場合と同様の結果が得られると想定される。 In this example, a silicon wafer with a SiN film was used as a wafer with few hydroxyl groups on the wafer surface. However, even when a silicon wafer with a silicon film such as polysilicon is used, it is assumed that the same result as that when a silicon wafer with a SiN film is used is obtained.
1 ウェハ
2 ウェハ表面の凹凸パターン
3 パターンの凸部
4 パターンの凹部
5 凹部の幅
6 凸部の高さ
7 凸部の幅
8 凹部4に保持された保護膜形成用薬液
9 凹部4に保持された液体
10 保護膜(撥水性の保護膜)
DESCRIPTION OF
Claims (3)
改質された凹凸パターンの表面に保護膜形成用薬液を供給することにより、凹凸パターンの表面に撥水性の保護膜を形成する、保護膜形成工程
を少なくとも含むウェハの洗浄方法であって、
前記前処理工程では、酸をモル濃度で0.001〜5mol/L含み、pHが3以下である前処理用薬液を用いて、40℃以上、前処理用薬液の沸点未満の温度で凹凸パターンの表面を改質することを特徴とする、ウェハの洗浄方法。 A pretreatment step having a concavo-convex pattern on the surface, and modifying the surface of the concavo-convex pattern by supplying a chemical solution for pretreatment to the surface of the wafer in which at least a part of the concavo-convex pattern contains silicon element; and
A wafer cleaning method including at least a protective film forming step of forming a water-repellent protective film on the surface of the concavo-convex pattern by supplying a chemical solution for forming a protective film to the surface of the modified concavo-convex pattern,
In the pretreatment step, an uneven pattern is formed at a temperature of 40 ° C. or higher and lower than the boiling point of the pretreatment chemical solution using a pretreatment chemical solution containing 0.001 to 5 mol / L of acid in molar concentration and pH of 3 or less. A method for cleaning a wafer, comprising modifying the surface of the wafer.
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