JP2012178432A - Water-repellent protective film forming solution - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a water-repellent protective film forming solution that contains a water-repellent protective film forming agent for forming a water-repellent protective film on at least one recessed surface of a wafer to clean the metal wafer.SOLUTION: A wafer has surfaces with an uneven pattern formed thereon, and at least one portion of recessed surfaces of the uneven pattern include at least one kind of substance selected from a group consisting of titanium, titanium nitride, tungsten, aluminum, copper, tin, tantalum nitride, and ruthenium. A water-repellent protective film forming solution contains a water-repellent protective film forming agent for forming a water-repellent protective film on the recessed surfaces of the wafer (metal wafer). Also provided is a method for cleaning the wafer for forming the protective film on the recessed surface using the solution to reduce interaction between liquid retained in the recess and the recessed surface, thereby improving cleaning process that tends to induce a pattern collapse.

Description

本発明は、半導体デバイス製造などにおける基板(ウェハ)の洗浄技術に関する。   The present invention relates to a substrate (wafer) cleaning technique in manufacturing a semiconductor device or the like.

半導体チップの製造では、成膜、リソグラフィやエッチングなどを経てシリコン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、水(純水)や有機溶媒を用いて洗浄がなされる。素子は集積度を上げるために、微細化される方向にあるため、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、水(純水)を用いて洗浄し、水をウェハ表面から乾燥させる際、気液界面がパターンを通過す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、例えばラインアンドスペース形状のパターンのウェハの場合、線幅(凹部の幅)が20nm台、10nm台世代の半導体チップにおいてより顕著になってきている。   In the production of semiconductor chips, a fine uneven pattern is formed on the silicon wafer surface through film formation, lithography, etching, etc., and then water (pure water) or an organic solvent is used to clean the wafer surface. Is washed. Since elements are in the direction of miniaturization in order to increase the degree of integration, the interval between the concave and convex patterns is becoming increasingly narrow. For this reason, when washing with water (pure water) and drying the water from the wafer surface, the problem that the concave-convex pattern collapses due to capillary action when the gas-liquid interface passes through the pattern is becoming more likely to occur. . This problem becomes more prominent in semiconductor chips having a line width (recessed portion width) of the order of 20 nm or 10 nm, particularly in the case of a wafer with a pattern of line and space, for example, in which the pattern spacing of the unevenness becomes narrower. ing.

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。   Patent Document 1 discloses a technique for replacing a cleaning liquid from water to 2-propanol before passing through a gas-liquid interface as a technique for suppressing pattern collapse. However, it is said that there is a limit such that the aspect ratio of the pattern that can be handled is 5 or less.

また、特許文献2には、パターン倒れを抑制する手法として、レジストパターンを対象とする技術が開示されている。この手法は毛細管力を極限まで下げることによって、パターン倒れを抑制する手法である。しかし、この開示された技術はレジストパターンを対象としており、レジスト自体を改質するものであり、本用途に適用できるものではない。さらに、最終的にレジストと共に除去が可能であるため、乾燥後の処理剤の除去方法を想定する必要がなく、本目的には適用できない。   Further, Patent Document 2 discloses a technique for a resist pattern as a technique for suppressing pattern collapse. This technique is a technique for suppressing pattern collapse by reducing the capillary force to the limit. However, the disclosed technique is intended for a resist pattern, and modifies the resist itself, and is not applicable to this application. Furthermore, since it can be finally removed together with the resist, it is not necessary to assume a method for removing the treatment agent after drying, and it cannot be applied to this purpose.

また、特許文献3には、シリコン系材料の凹凸形状パターンを形成したウェハ表面に、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。   In Patent Document 3, a water-repellent protective film is formed on a wafer surface on which a concavo-convex pattern of a silicon-based material is formed using a water-soluble surfactant or a silane coupling agent to reduce capillary force, A cleaning method for preventing the collapse of the battery is disclosed.

また、特許文献4、5には、N,N−ジメチルアミノトリメチルシランを始めとするシリル化剤及び溶剤を含む処理液を用いて疎水化処理を行うことにより、パターン倒れを防ぐ技術が開示されている。   Patent Documents 4 and 5 disclose techniques for preventing pattern collapse by performing a hydrophobic treatment using a treatment liquid containing a silylating agent such as N, N-dimethylaminotrimethylsilane and a solvent. ing.

特開2008−198958号公報JP 2008-198958 A 特開平5−299336号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-299336 特許第4403202号Patent No. 4403202 特開2010−129932JP2010-129932A 国際公開第10/47196号パンフレットInternational Publication No. 10/47196 Pamphlet

本発明は、半導体デバイス製造などにおいて、特に微細でアスペクト比の高い回路パターン化されたデバイスの製造歩留まりの向上を目的とした基板(ウェハ)の洗浄技術に関するものであり、また、表面に凹凸パターンを有するウェハの凹凸パターン倒れを誘発しやすい洗浄工程を改善することを目的とした撥水性薬液等に関するものである。これまで、前記ウェハとしては表面にシリコン元素を有するウェハが一般的に用いられてきたが、パターンの多様化に伴ってチタン、窒化チタン、タングステン、アルミニウム、銅、スズ、窒化タンタル、及びルテニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の物質を表面に有するウェハが用いられ始めている。凹凸パターンの表面を撥水化することでパターン倒れを防止しようとする場合において、凹凸パターン表面に撥水性保護膜を形成するためには、凹凸パターン表面やウェハ表面に存在する水酸基などの反応活性点と、保護膜を形成する化合物とを結合させる必要がある。凹凸パターンは、その材料の種類に応じて元々の水酸基量が異なることや、水などによる表面処理の条件により水酸基の形成されやすさが異なることから、単位面積あたりの水酸基量に違いが生じることがある。さらには、反応活性点である水酸基が結合する原子によっても、水酸基の反応性が異なってくる。前記物質のように、表面に水酸基を形成しにくい物質あるいは表面に存在する水酸基の反応性が低い物質を、凹凸パターンの少なくとも凹部表面の一部に含むウェハの場合、特許文献3乃至5に記載のいずれの処理液及び処理方法を用いてもパターンの倒壊を防止する撥水性保護膜を形成できないため、パターンの倒壊を防止できないという問題がある。   The present invention relates to a technique for cleaning a substrate (wafer) for the purpose of improving the manufacturing yield of a device having a circuit pattern that is fine and having a high aspect ratio, particularly in the manufacture of semiconductor devices. The present invention relates to a water-repellent chemical solution and the like intended to improve a cleaning process that easily induces a collapse of a concavo-convex pattern of a wafer having a surface. Until now, a wafer having a silicon element on the surface has been generally used as the wafer. However, with the diversification of patterns, titanium, titanium nitride, tungsten, aluminum, copper, tin, tantalum nitride, and ruthenium are used. Wafers having at least one substance selected from the group on the surface have begun to be used. In order to prevent pattern collapse by making the surface of the concavo-convex pattern water repellent, in order to form a water-repellent protective film on the surface of the concavo-convex pattern, reaction activity such as hydroxyl groups present on the surface of the concavo-convex pattern or the wafer surface It is necessary to bond the point and the compound forming the protective film. The concavo-convex pattern differs in the amount of hydroxyl groups per unit area because the amount of the original hydroxyl groups differs depending on the type of material, and the ease of formation of hydroxyl groups varies depending on the surface treatment conditions such as water. There is. Furthermore, the reactivity of the hydroxyl group varies depending on the atom to which the hydroxyl group, which is the reactive site, binds. In the case of a wafer including a substance that hardly forms a hydroxyl group on the surface or a substance that has a low reactivity of a hydroxyl group existing on the surface, such as the substance, in at least a part of the concave surface of the concave / convex pattern, Patent Documents 3 to 5 describe. Any of these treatment liquids and treatment methods cannot be used to form a water repellent protective film that prevents the pattern from collapsing.

本発明は、表面に凹凸パターンを形成されたウェハにおいて、該凹凸パターンの少なくとも凹部表面の一部が、チタン、窒化チタン、タングステン、アルミニウム、銅、スズ、窒化タンタル、及びルテニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の物質を含むウェハ(以降、「金属系ウェハ」または単に「ウェハ」と記載する場合がある)の凹部表面に撥水性保護膜(以降、単に「保護膜」と記載する場合がある)を形成する撥水性保護膜形成剤(以降、単に「保護膜形成剤」と記載する場合がある)を含有する撥水性保護膜形成薬液(以降、「保護膜形成薬液」または単に「薬液」と記載する場合がある)を提供することを課題とし、また、前記薬液を用いて凹部表面に保護膜を形成することで、該凹部に保持された液体と該凹部表面との相互作用を低減せしめることによって、パターン倒れを誘発しやすい洗浄工程を改善する前記ウェハの洗浄方法を提供することを課題とする。   The present invention provides a wafer having a concavo-convex pattern formed on the surface, wherein at least a part of the concavo-convex pattern is selected from the group consisting of titanium, titanium nitride, tungsten, aluminum, copper, tin, tantalum nitride, and ruthenium. In some cases, a water-repellent protective film (hereinafter simply referred to as “protective film”) is formed on the concave surface of a wafer (hereinafter, sometimes referred to as “metal wafer” or simply “wafer”) containing at least one kind of substance. A water-repellent protective film forming agent (hereinafter simply referred to as “protective film-forming agent”) that forms a water-repellent protective film-forming chemical solution (hereinafter referred to as “protective film-forming chemical solution”) or simply “chemical solution”. And a protective film is formed on the surface of the recess using the chemical solution, and the liquid held in the recess and the surface of the recess By capable of reducing the interaction, and to provide a method of cleaning the wafer to improve the induced easy cleaning step pattern collapse.

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。   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.

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。   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×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。)
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、上記課題を克服するために、凹凸パターン表面に形成される撥水性保護膜の材料に着目した。つまり、本発明は、チタン、窒化チタン、タングステン、アルミニウム、銅、スズ、窒化タンタル、ルテニウムといった、表面に水酸基を形成しにくい物質あるいは表面に存在する水酸基の反応性が低い物質を、凹凸パターンの少なくとも凹部表面の一部に含むウェハであっても、前記凹部表面に効果的に撥水性を付与するものである。   In the present invention, in order to overcome the above-described problems, attention was paid to the material of the water-repellent protective film formed on the surface of the concavo-convex pattern. That is, the present invention relates to a material having a concavo-convex pattern formed of a substance that hardly forms a hydroxyl group on the surface, such as titanium, titanium nitride, tungsten, aluminum, copper, tin, tantalum nitride, or ruthenium, or a substance that has a low hydroxyl reactivity on the surface. Even a wafer included in at least a part of the concave surface effectively imparts water repellency to the concave surface.

本発明者らは鋭意検討を行い、保護膜形成剤として、疎水性の強い疎水基を有するケイ素化合物を含有する撥水性保護膜形成薬液用いることで、ウェハの凹凸パターン表面の材質に依存しにくく良好な撥水性を生じせしめる保護膜を形成し、効率的に洗浄が行えることを見出した。   The present inventors have intensively studied, and by using a water-repellent protective film forming chemical containing a silicon compound having a hydrophobic group having a strong hydrophobicity as a protective film forming agent, it is difficult to depend on the material of the uneven pattern surface of the wafer. It has been found that a protective film capable of producing good water repellency can be formed and cleaning can be performed efficiently.

本発明における疎水基とは、無置換の炭化水素基、或いは炭化水素基中の水素元素の一部がハロゲン元素により置換された炭化水素基を示している。疎水基の疎水性は、前記炭化水素基中の炭素数が多いほど強くなる。さらには、炭化水素基中の水素元素の一部がハロゲン元素により置換された炭化水素基の場合、疎水基の疎水性が強くなる場合がある。特に、置換するハロゲン元素がフッ素元素であれば、疎水基の疎水性が強くなり、置換するフッ素元素数が多いほど、疎水基の疎水性が強くなる。   The hydrophobic group in the present invention refers to an unsubstituted hydrocarbon group or a hydrocarbon group in which a part of the hydrogen element in the hydrocarbon group is substituted with a halogen element. The hydrophobicity of the hydrophobic group increases as the number of carbon atoms in the hydrocarbon group increases. Furthermore, in the case of a hydrocarbon group in which a part of the hydrogen element in the hydrocarbon group is substituted with a halogen element, the hydrophobicity of the hydrophobic group may increase. In particular, if the halogen element to be substituted is a fluorine element, the hydrophobicity of the hydrophobic group becomes stronger. The greater the number of fluorine elements to be substituted, the stronger the hydrophobicity of the hydrophobic group.

本発明は、表面に凹凸パターンを形成されたウェハにおいて該凹凸パターンの少なくとも凹部表面の一部がチタン、窒化チタン、タングステン、アルミニウム、銅、スズ、窒化タンタル、及びルテニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の物質を含むウェハの洗浄において、前記ウェハの少なくとも凹部表面に撥水性保護膜を形成するための撥水性保護膜形成剤を含有する撥水性保護膜形成薬液であり、前記撥水性保護膜形成剤が下記一般式[1]で表されるケイ素化合物であることを特徴とする、撥水性保護膜形成薬液である。
a bSiX4−a−b [1]
[式[1]中、Rは、それぞれ互いに独立して、炭素数が1〜18の少なくとも1以上の水素元素がフッ素元素に置換された炭化水素基、Rは、それぞれ互いに独立して、水素基、又は炭素数が1〜18の炭化水素基であり、式[1]のR、及びR中に含まれる炭素数の合計が6以上であり、Xは、それぞれ互いに独立して、ケイ素元素と結合する元素が窒素である1価の官能基、ケイ素元素と結合する元素が酸素である1価の官能基、及び、ハロゲン基からなる群から選ばれる少なくとも1つの基である。また、aは1〜3の整数、bは0〜2の整数であり、aとbの合計は1〜3である。]
The present invention provides a wafer having a concavo-convex pattern formed on the surface, wherein at least a part of the concave surface of the concavo-convex pattern is selected from the group consisting of titanium, titanium nitride, tungsten, aluminum, copper, tin, tantalum nitride, and ruthenium. A water-repellent protective film-forming chemical solution containing a water-repellent protective film-forming agent for forming a water-repellent protective film on at least the concave surface of the wafer in the cleaning of a wafer containing one kind of substance, A water repellent protective film forming chemical, wherein the forming agent is a silicon compound represented by the following general formula [1].
R 1 a R 2 b SiX 4-a-b [1]
[In the formula [1], R 1 are each independently a hydrocarbon group in which at least one hydrogen element having 1 to 18 carbon atoms is substituted with a fluorine element, and R 2 are each independently , A hydrogen group, or a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, the total number of carbon atoms contained in R 1 and R 2 in the formula [1] is 6 or more, and X is independently of each other. And at least one group selected from the group consisting of a monovalent functional group in which the element bonded to the silicon element is nitrogen, a monovalent functional group in which the element bonded to the silicon element is oxygen, and a halogen group. . Moreover, a is an integer of 1-3, b is an integer of 0-2, and the sum total of a and b is 1-3. ]

前記撥水性保護膜形成剤は、下記一般式[2]で表されるケイ素化合物をであることが好ましい。
a bSiX [2]
[式[2]中、Rは、それぞれ互いに独立して、炭素数が1〜18の少なくとも1以上の水素元素がフッ素元素に置換された炭化水素基、Rは、それぞれ互いに独立して、水素基、又は炭素数が1〜18の炭化水素基であり、式[2]のR、及びR中に含まれる炭素数の合計が6以上であり、Xは、ケイ素元素と結合する元素が窒素である1価の官能基、ケイ素元素と結合する元素が酸素である1価の官能基、または、ハロゲン基である。また、aは1〜3の整数、bは0〜2の整数であり、aとbの合計は3である。]
The water repellent protective film forming agent is preferably a silicon compound represented by the following general formula [2].
R 1 a R 2 b SiX [2]
[In the formula [2], R 1 are each independently a hydrocarbon group in which at least one hydrogen element having 1 to 18 carbon atoms is substituted with a fluorine element, and R 2 are each independently , A hydrogen group, or a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, the total number of carbon atoms contained in R 1 and R 2 in the formula [2] is 6 or more, and X is bonded to a silicon element. A monovalent functional group in which the element to be bonded is nitrogen, a monovalent functional group in which the element bonded to the silicon element is oxygen, or a halogen group. A is an integer of 1 to 3, b is an integer of 0 to 2, and the sum of a and b is 3. ]

また、前記撥水性保護膜形成剤は、下記一般式[3]で表されるケイ素化合物であることが好ましい。
(CHSiX [3]
[式[3]中、Rは炭素数が4〜18の少なくとも1以上の水素元素がフッ素元素に置換された炭化水素基であり、Xはケイ素元素と結合する元素が窒素である1価の官能基、ケイ素元素と結合する元素が酸素である1価の官能基、または、ハロゲン基である。]
In addition, the water repellent protective film forming agent is preferably a silicon compound represented by the following general formula [3].
R 3 (CH 3 ) 2 SiX [3]
[In the formula [3], R 3 is a hydrocarbon group in which at least one hydrogen element having 4 to 18 carbon atoms is substituted with a fluorine element, and X is a monovalent element in which the element bonded to the silicon element is nitrogen. A monovalent functional group in which the element bonded to the silicon element is oxygen, or a halogen group. ]

また、前記ケイ素化合物中のRまたはRが、5以上のフッ素原子を含有していることが好ましい。前記のような、5以上の水素元素がフッ素元素により置換した炭化水素基は、特に優れた疎水性を有する基であるため、その結果、得られる保護膜により優れた撥水性を付与できる。 Moreover, it is preferable that R < 1 > or R < 3 > in the said silicon compound contains a 5 or more fluorine atom. Since the hydrocarbon group in which five or more hydrogen elements are substituted with a fluorine element as described above is a group having particularly excellent hydrophobicity, as a result, excellent water repellency can be imparted to the resulting protective film.

また、前記撥水性保護膜形成薬液は、溶媒を含有することが好ましい。   Moreover, it is preferable that the said water repellent protective film forming chemical | medical solution contains a solvent.

また、前記撥水性保護膜形成薬液は、酸を含有することが好ましい。   Moreover, it is preferable that the said water repellent protective film forming chemical | medical solution contains an acid.

また、前記撥水性保護膜形成剤が、前記撥水性保護膜形成薬液の総量100質量%に対して0.1〜50質量%となるように混合されてなることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the said water-repellent protective film forming agent is mixed so that it may become 0.1-50 mass% with respect to 100 mass% of total amounts of the said water-repellent protective film forming chemical | medical solution.

また、本発明は、凹凸パターンを形成されたウェハにおいて該凹凸パターンの少なくとも凹部表面の一部がチタン、窒化チタン、タングステン、アルミニウム、銅、スズ、窒化タンタル、及びルテニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の物質を含むウェハの洗浄であって、
前記ウェハ表面を水系洗浄液で洗浄する、水系洗浄液洗浄工程
前記ウェハ表面に撥水性保護膜を形成するための撥水性保護膜形成剤を含有する撥水性保護膜形成薬液を、前記ウェハの少なくとも凹部に保持し、該凹部表面に撥水性保護膜を形成する、撥水性保護膜形成工程
ウェハ表面の液体を除去する、液体除去工程
前記凹部表面から撥水性保護膜を除去する、撥水性保護膜除去工程
を含み、撥水性保護膜形成工程において前記の撥水性保護膜形成薬液を用いることを特徴とする、ウェハの洗浄方法である。
Further, in the present invention, at least a part of the concave surface of the concavo-convex pattern is selected from the group consisting of titanium, titanium nitride, tungsten, aluminum, copper, tin, tantalum nitride, and ruthenium. Cleaning a wafer containing one substance,
A water-based cleaning liquid cleaning step for cleaning the wafer surface with a water-based cleaning liquid. A water-repellent protective film-forming chemical solution containing a water-repellent protective film-forming agent for forming a water-repellent protective film on the wafer surface is formed in at least a recess of the wafer. Holding and forming a water-repellent protective film on the surface of the recess, forming a water-repellent protective film, removing the liquid on the wafer surface, removing the water-repellent protective film, removing the water-repellent protective film from the surface of the recess And a method for cleaning a wafer, wherein the water repellent protective film forming chemical solution is used in the water repellent protective film forming step.

また、前記撥水性保護膜除去工程において、撥水性保護膜が、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、及びウェハをプラズマ照射することからなる群から選ばれる少なくとも1つの処理方法で行われることを特徴とする洗浄方法であることが好ましい。   In the water repellent protective film removing step, the water repellent protective film is selected from the group consisting of irradiating the wafer surface with light, heating the wafer, exposing the wafer to ozone, and irradiating the wafer with plasma. The cleaning method is preferably performed by at least one treatment method.

本発明において、撥水性保護膜とは、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である。本発明において撥水性とは、物品表面の表面エネルギーを低減させて、水やその他の液体と該物品表面との間(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意味である。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。該相互作用の低減により、物品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 the present invention, the water-repellent protective film is 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. In the present invention, the water repellency means that the surface energy of the article surface is reduced and the interaction (for example, hydrogen bond, intermolecular force) between water or other liquid and the article surface is reduced. It is. In particular, the effect of reducing the interaction with water is great, but it has the effect of reducing the interaction with a mixed liquid of water and a liquid other than water or a liquid other than water. By reducing the interaction, the contact angle of the liquid with the article surface can be increased.

本発明の薬液を用いることで、表面に凹凸パターンを形成されたウェハにおいて該凹凸パターンの少なくとも凹部表面の一部がチタン、窒化チタン、タングステン、アルミニウム、銅、スズ、窒化タンタル、及びルテニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の物質を含むウェハの洗浄過程において、凹凸パターンに働く毛細管力を低下させ、ひいてはパターン倒れ防止効果を示す。該洗浄方法を用いると、表面に凹凸パターンを有するウェハの製造方法中の洗浄工程が、スループットが低下することなく改善される。従って、本発明の洗浄方法、及び、薬液を用いて行われる表面に凹凸パターンを有するウェハの製造方法は、生産性が高いものとなる。また、表面の材質が異なる多品種のウェハの洗浄にも対応できるため、ウェハの種類に応じた洗浄条件の変更を軽減することに奏功する。   By using the chemical solution of the present invention, at least a part of the concave surface of the concavo-convex pattern is made of titanium, titanium nitride, tungsten, aluminum, copper, tin, tantalum nitride, and ruthenium in the wafer having the concavo-convex pattern formed on the surface. In the process of cleaning a wafer containing at least one substance selected from the group, the capillary force acting on the concavo-convex pattern is reduced, and the pattern collapse preventing effect is exhibited. When this cleaning method is used, the cleaning step in the method for manufacturing a wafer having a concavo-convex pattern on the surface can be improved without lowering the throughput. Therefore, the cleaning method of the present invention and the method of manufacturing a wafer having a concavo-convex pattern on the surface performed using a chemical solution are highly productive. In addition, since it is possible to cope with the cleaning of various types of wafers having different surface materials, it is possible to reduce the change of the cleaning condition according to the type of the wafer.

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す図である。It is a figure which shows a schematic diagram when the wafer 1 by which the surface was made into the surface which has the uneven | corrugated pattern 2 is seen. 図1中のa−a’断面の一部を示したものである。FIG. 2 shows a part of the a-a ′ cross section in FIG. 1. 凹部4が保護膜形成薬液8を保持した状態の模式図を示している。The recessed part 4 has shown the schematic diagram of the state holding the protective film formation chemical | medical solution 8. FIG. 保護膜が形成された凹部4に液体が保持された状態の模式図を示す図である。It is a figure which shows the schematic diagram of the state by which the liquid was hold | maintained at the recessed part 4 in which the protective film was formed.

以下、本発明につきさらに詳しく説明する。本発明の撥水性保護膜形成薬液は、表面に凹凸パターンを形成されたウェハにおいて該凹凸パターンの少なくとも凹部表面の一部がチタン、窒化チタン、タングステン、アルミニウム、銅、スズ、窒化タンタル、及びルテニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の物質を含むウェハの洗浄において、前記ウェハの少なくとも凹部表面に撥水性保護膜を形成するための撥水性保護膜形成剤を含有する撥水性保護膜形成薬液であり、前記撥水性保護膜形成剤が下記一般式[1]で表されるケイ素化合物であることを特徴とする薬液である。
a bSiX4−a−b [1]
[式[1]中、Rは、それぞれ互いに独立して、炭素数が1〜18の少なくとも1以上の水素元素がフッ素元素に置換された炭化水素基、Rは、それぞれ互いに独立して、水素基、又は炭素数が1〜18の炭化水素基であり、式[1]のR、及びR中に含まれる炭素数の合計が6以上であり、Xは、それぞれ互いに独立して、ケイ素元素と結合する元素が窒素である1価の官能基、ケイ素元素と結合する元素が酸素である1価の官能基、及び、ハロゲン基からなる群から選ばれる少なくとも1つの基である。また、aは1〜3の整数、bは0〜2の整数であり、aとbの合計は1〜3である。]
Hereinafter, the present invention will be described in more detail. The water-repellent protective film-forming chemical solution of the present invention comprises a wafer having a concavo-convex pattern formed on a surface thereof, wherein at least a part of the concavo-convex pattern has titanium, titanium nitride, tungsten, aluminum, copper, tin, tantalum nitride, and ruthenium In cleaning a wafer containing at least one substance selected from the group consisting of: a water repellent protective film forming chemical solution containing a water repellent protective film forming agent for forming a water repellent protective film on at least the concave surface of the wafer. And the water repellent protective film forming agent is a silicon compound represented by the following general formula [1].
R 1 a R 2 b SiX 4-a-b [1]
[In the formula [1], R 1 are each independently a hydrocarbon group in which at least one hydrogen element having 1 to 18 carbon atoms is substituted with a fluorine element, and R 2 are each independently , A hydrogen group, or a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, the total number of carbon atoms contained in R 1 and R 2 in the formula [1] is 6 or more, and X is independently of each other. And at least one group selected from the group consisting of a monovalent functional group in which the element bonded to the silicon element is nitrogen, a monovalent functional group in which the element bonded to the silicon element is oxygen, and a halogen group. . Moreover, a is an integer of 1-3, b is an integer of 0-2, and the sum total of a and b is 1-3. ]

例えば、ケイ素表面や酸化ケイ素表面には、反応活性点である水酸基(シラノール基)が豊富に存在するが、一般的に、チタン、窒化チタン、タングステン、アルミニウム、銅、スズ、窒化タンタル、及びルテニウム表面には、水酸基が形成しにくく、また、存在する水酸基の反応性が低い。このように量が少ない、あるいは反応性が低い水酸基に対して、従来のシランカップリング剤を反応させても表面に充分な撥水性を付与することは困難である。しかし、疎水性基が、強い疎水性を有する基であれば、優れた撥水性を付与することが可能である。R、及びRで表される炭化水素基は疎水性基であり、R、及びR中に含まれる炭素数の合計が多いほど、また、Rの水素元素がフッ素元素に置換されている炭化水素基である場合、置換されているフッ素元素数が多いほど、疎水性が強い疎水性基であることを意味している。このような疎水性基を有する撥水性保護膜形成剤であれば、前記ウェハ表面に存在する水酸基が少ない、あるいは反応性が低い場合でも、優れた撥水性能を発現する保護膜を形成することができる。なお、式[1]のR、及びR中に含まれる炭素数の合計が6以上とは、式[1]にR、及びRとして1個〜3個含まれる疎水性基の全ての炭素の数の合計が6以上であるということを示している。 For example, a silicon surface or a silicon oxide surface is rich in hydroxyl groups (silanol groups) that are reactive sites, but in general, titanium, titanium nitride, tungsten, aluminum, copper, tin, tantalum nitride, and ruthenium. Hydroxyl groups are difficult to form on the surface, and the reactivity of existing hydroxyl groups is low. It is difficult to impart sufficient water repellency to the surface even if a conventional silane coupling agent is reacted with such a small amount or low reactivity of a hydroxyl group. However, if the hydrophobic group is a group having strong hydrophobicity, excellent water repellency can be imparted. The hydrocarbon group represented by R 1 and R 2 is a hydrophobic group, and as the total number of carbon atoms contained in R 1 and R 2 increases, the hydrogen element of R 1 is replaced with a fluorine element. In the case of a hydrocarbon group, the larger the number of substituted fluorine elements, the stronger the hydrophobic group. With such a water-repellent protective film-forming agent having a hydrophobic group, a protective film exhibiting excellent water-repellent performance can be formed even when the hydroxyl group present on the wafer surface is low or the reactivity is low. Can do. The total number of carbon atoms contained in R 1 and R 2 in the formula [1] is 6 or more because the hydrophobic group contained in the formula [1] as 1 to 3 R 1 and R 2 It shows that the total number of all carbons is 6 or more.

また、一般式[1]のXで表される、ケイ素元素と結合する元素が窒素である1価の官能基は、炭素、水素、ホウ素、窒素、リン、酸素、硫黄、ケイ素、ゲルマニウム、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などから、構成される官能基であれば良く、例えば、−NSi(CH基、−NSi(CH基、−NSi(CH17基、−N(CH基、−N(C基、−N(C基、−N(CH)(C)基、−NH(C)基、−NCO基、イミダゾール基、アセトアミド基などが挙げられる。 In addition, the monovalent functional group represented by X in the general formula [1] whose element bonded to the silicon element is nitrogen is carbon, hydrogen, boron, nitrogen, phosphorus, oxygen, sulfur, silicon, germanium, fluorine , Chlorine, bromine, iodine, etc., any functional group may be used, for example, —NSi (CH 3 ) 3 group, —NSi (CH 3 ) 2 C 4 H 9 group, —NSi (CH 3 ) 2 C 8 H 17 group, —N (CH 3 ) 2 group, —N (C 2 H 5 ) 2 group, —N (C 3 H 7 ) 2 group, —N (CH 3 ) (C 2 H 5 ) group , —NH (C 2 H 5 ) group, —NCO group, imidazole group, acetamide group and the like.

さらに、一般式[1]のXで表される、ケイ素元素と結合する元素が酸素である1価の官能基は、炭素、水素、ホウ素、窒素、リン、酸素、硫黄、ケイ素、ゲルマニウム、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などから、構成される官能基であれば良く、例えば、−OCH基、−OC基、−OC基、−OCOCH基、−OCOCF基などが挙げられる。 Furthermore, the monovalent functional group represented by X in the general formula [1] whose element bonded to the silicon element is oxygen is carbon, hydrogen, boron, nitrogen, phosphorus, oxygen, sulfur, silicon, germanium, fluorine , Chlorine, bromine, iodine, etc., as long as it is a functional group composed of, for example, —OCH 3 group, —OC 2 H 5 group, —OC 3 H 7 group, —OCOCH 3 group, —OCOCF 3 group, etc. Is mentioned.

また、一般式[1]のXで表される、ハロゲン基としては−F基、−Cl基、−Br基、−I基などが挙げられる。   Examples of the halogen group represented by X in the general formula [1] include -F group, -Cl group, -Br group, and -I group.

前記一般式[1]のXで表される基は、前記ウェハ表面の水酸基と反応して、該ケイ素化合物中のケイ素元素と該ウェハ表面との間に結合を形成することにより、保護膜を形成することができる。   The group represented by X in the general formula [1] reacts with a hydroxyl group on the wafer surface to form a bond between the silicon element in the silicon compound and the wafer surface, thereby forming a protective film. Can be formed.

特に、前記のチタン、窒化チタン、タングステン、アルミニウム、銅、スズ、窒化タンタル、ルテニウムといった物質の表面に存在する水酸基は、前記ケイ素化合物との反応性が低いため、該水酸基を完全に反応させることができない場合がある。そのような場合でも、R、及びRで表される疎水性基が嵩高いものであり、また、Rが優れた疎水性を有する基であれば、結果として優れた撥水性の保護膜を得ることが可能である。 In particular, the hydroxyl groups present on the surface of the materials such as titanium, titanium nitride, tungsten, aluminum, copper, tin, tantalum nitride, and ruthenium have low reactivity with the silicon compound, so that the hydroxyl groups are completely reacted. May not be possible. Even in such a case, if the hydrophobic groups represented by R 1 and R 2 are bulky, and R 1 is a group having excellent hydrophobicity, excellent water repellency protection results. It is possible to obtain a membrane.

また、前記のチタン、窒化チタン、タングステン、アルミニウム、銅、スズ、窒化タンタル、ルテニウムといった物質が金属単体や窒化物の場合、酸化物の場合に比べて、該物質表面に存在する水酸基の量が少ないことがある。そのような場合でも、R、及びRで表される疎水性基が嵩高いものであり、また、Rが優れた疎水性を有する基であれば、結果として優れた撥水性の保護膜を得ることが可能である。 Further, when the substance such as titanium, titanium nitride, tungsten, aluminum, copper, tin, tantalum nitride, and ruthenium is a simple metal or a nitride, the amount of hydroxyl groups present on the surface of the substance is smaller than that of an oxide. There are few. Even in such a case, if the hydrophobic groups represented by R 1 and R 2 are bulky, and R 1 is a group having excellent hydrophobicity, excellent water repellency protection results. It is possible to obtain a membrane.

一般式[1]で示されるケイ素化合物としては、例えば、C(CHSiCl、C11(CHSiCl、C13(CHSiCl、C15(CHSiCl、C17(CHSiCl、C11(CH)HSiCl、C13(CH)HSiCl、C15(CH)HSiCl、C17(CH)HSiCl、C(CHSiCl、C(CHSiCl、C(CHSiCl、C11(CHSiCl、C13(CHSiCl、C15(CHSiCl、C17(CHSiCl、CF(CSiCl、C(CSiCl、C(CSiCl、C(CSiCl、C11(CSiCl、C13(CSiCl、C15(CSiCl、C17(CSiCl、CF(CSiCl、C(CSiCl、C(CSiCl、C(CSiCl、C11(CSiCl、C13(CSiCl、C15(CSiCl、C17(CSiCl、[CFSiCl、[CSiCl、[CSiCl、[CSiCl、[C11SiCl、[C13SiCl、[C15SiCl、[C17SiCl、C(CH)SiCl、C(CH)SiCl、C11(CH)SiCl、C13(CH)SiCl、C15(CH)SiCl、C17(CH)SiCl、CSiCl、C11SiCl、C13SiCl、C15SiCl、C17SiClなどのクロロシラン系化合物が挙げられる。 Examples of the silicon compound represented by the general formula [1] include C 4 F 9 (CH 3 ) 2 SiCl, C 5 F 11 (CH 3 ) 2 SiCl, C 6 F 13 (CH 3 ) 2 SiCl, and C 7. F 15 (CH 3) 2 SiCl , C 8 F 17 (CH 3) 2 SiCl, C 5 F 11 (CH 3) HSiCl, C 6 F 13 (CH 3) HSiCl, C 7 F 15 (CH 3) HSiCl, C 8 F 17 (CH 3) HSiCl, C 2 F 5 C 2 H 4 (CH 3) 2 SiCl, C 3 F 7 C 2 H 4 (CH 3) 2 SiCl, C 4 F 9 C 2 H 4 (CH 3 ) 2 SiCl, C 5 F 11 C 2 H 4 (CH 3 ) 2 SiCl, C 6 F 13 C 2 H 4 (CH 3 ) 2 SiCl, C 7 F 15 C 2 H 4 (CH 3 ) 2 SiCl, C F 17 C 2 H 4 (CH 3) 2 SiCl, CF 3 C 2 H 4 (C 2 H 5) 2 SiCl, C 2 F 5 C 2 H 4 (C 2 H 5) 2 SiCl, C 3 F 7 C 2 H 4 (C 2 H 5 ) 2 SiCl, C 4 F 9 C 2 H 4 (C 2 H 5) 2 SiCl, C 5 F 11 C 2 H 4 (C 2 H 5) 2 SiCl, C 6 F 13 C 2 H 4 (C 2 H 5) 2 SiCl, C 7 F 15 C 2 H 4 (C 2 H 5) 2 SiCl, C 8 F 17 C 2 H 4 (C 2 H 5) 2 SiCl, CF 3 C 2 H 4 (C 4 H 9 ) 2 SiCl, C 2 F 5 C 2 H 4 (C 4 H 9) 2 SiCl, C 3 F 7 C 2 H 4 (C 4 H 9) 2 SiCl, C 4 F 9 C 2 H 4 (C 4 H 9) 2 SiCl, C 5 F 11 C 2 H 4 (C H 9) 2 SiCl, C 6 F 13 C 2 H 4 (C 4 H 9) 2 SiCl, C 7 F 15 C 2 H 4 (C 4 H 9) 2 SiCl, C 8 F 17 C 2 H 4 (C 4 H 9) 2 SiCl, [ CF 3 C 2 H 4] 3 SiCl, [C 2 F 5 C 2 H 4] 3 SiCl, [C 3 F 7 C 2 H 4] 3 SiCl, [C 4 F 9 C 2 H 4] 3 SiCl, [ C 5 F 11 C 2 H 4] 3 SiCl, [C 6 F 13 C 2 H 4] 3 SiCl, [C 7 F 15 C 2 H 4] 3 SiCl, [C 8 F 17 C 2 H 4 ] 3 SiCl, C 3 F 7 C 2 H 4 (CH 3 ) SiCl 2 , C 4 F 9 C 2 H 4 (CH 3 ) SiCl 2 , C 5 F 11 C 2 H 4 (CH 3 ) SiCl 2 , C 6 F 13 C 2 H 4 (CH 3 ) S iCl 2, C 7 F 15 C 2 H 4 (CH 3) SiCl 2, C 8 F 17 C 2 H 4 (CH 3) SiCl 2, C 4 F 9 C 2 H 4 SiCl 3, C 5 F 11 C 2 Examples thereof include chlorosilane compounds such as H 4 SiCl 3 , C 6 F 13 C 2 H 4 SiCl 3 , C 7 F 15 C 2 H 4 SiCl 3 , and C 8 F 17 C 2 H 4 SiCl 3 .

また、例えば、C(CHSiOCH、C11(CHSiOCH、C13(CHSiOCH、C15(CHSiOCH、C17(CHSiOCH、C19(CHSiOCH、C1021(CHSiOCH、C1123(CHSiOCH、C1225(CHSiOCH、C1327(CHSiOCH、C1429(CHSiOCH、C1531(CHSiOCH、C1633(CHSiOCH、C1735(CHSiOCH、C1837(CHSiOCH、C(CH)HSiOCH、C(CH)HSiOCH、C11(CH)HSiOCH、C13(CH)HSiOCH、C15(CH)HSiOCH、C17(CH)HSiOCH、C(CHSiOCH、C(CHSiOCH、C(CHSiOCH、C11(CHSiOCH、C13(CHSiOCH、C15(CHSiOCH、C17(CHSiOCH、CF(CSiOCH、C(CSiOCH、C(CSiOCH、C(CSiOCH、C11(CSiOCH、C13(CSiOCH、C15(CSiOCH、C17(CSiOCH、[CFSiOCH、[CSiOCH、[CSiOCH、[CSiOCH、[C11SiOCH、[C13SiOCH、[C15SiOCH、[C17SiOCH、C(CH)Si(OCH、C(CH)Si(OCH、C11(CH)Si(OCH、C13(CH)Si(OCH、C15(CH)Si(OCH、C17(CH)Si(OCH、CSi(OCH、C11Si(OCH、C13Si(OCH、C15Si(OCH、C17Si(OCH、C(CHSiOC、C(CHSiOC、C(CHSiOC、C11(CHSiOC、C13(CHSiOC、C15(CHSiOC、C17(CHSiOC、C(CH)Si(OC、C(CH)Si(OC、C11(CH)Si(OC、C13(CH)Si(OC、C15(CH)Si(OC、C17(CH)Si(OC、CSi(OC、C11Si(OC、C13Si(OC、C15Si(OC、C17Si(OCなどのアルコキシシラン系化合物が挙げられる。 Also, for example, C 4 F 9 (CH 3 ) 2 SiOCH 3 , C 5 F 11 (CH 3 ) 2 SiOCH 3 , C 6 F 13 (CH 3 ) 2 SiOCH 3 , C 7 F 15 (CH 3 ) 2 SiOCH 3 , C 8 F 17 (CH 3 ) 2 SiOCH 3 , C 9 F 19 (CH 3 ) 2 SiOCH 3 , C 10 F 21 (CH 3 ) 2 SiOCH 3 , C 11 F 23 (CH 3 ) 2 SiOCH 3 , C 12 F 25 (CH 3) 2 SiOCH 3, C 13 F 27 (CH 3) 2 SiOCH 3, C 14 F 29 (CH 3) 2 SiOCH 3, C 15 F 31 (CH 3) 2 SiOCH 3, C 16 F 33 (CH 3) 2 SiOCH 3, C 17 F 35 (CH 3) 2 SiOCH 3, C 18 F 37 (CH 3) 2 SiOCH , C 3 F 7 C 2 H 4 (CH 3) HSiOCH 3, C 4 F 9 C 2 H 4 (CH 3) HSiOCH 3, C 5 F 11 C 2 H 4 (CH 3) HSiOCH 3, C 6 F 13 C 2 H 4 (CH 3) HSiOCH 3, C 7 F 15 C 2 H 4 (CH 3) HSiOCH 3, C 8 F 17 C 2 H 4 (CH 3) HSiOCH 3, C 2 F 5 C 2 H 4 ( CH 3 ) 2 SiOCH 3 , C 3 F 7 C 2 H 4 (CH 3 ) 2 SiOCH 3 , C 4 F 9 C 2 H 4 (CH 3 ) 2 SiOCH 3 , C 5 F 11 C 2 H 4 (CH 3 ) 2 SiOCH 3 , C 6 F 13 C 2 H 4 (CH 3 ) 2 SiOCH 3 , C 7 F 15 C 2 H 4 (CH 3 ) 2 SiOCH 3 , C 8 F 17 C 2 H 4 (CH 3 ) 2 S OCH 3, CF 3 C 2 H 4 (C 2 H 5) 2 SiOCH 3, C 2 F 5 C 2 H 4 (C 2 H 5) 2 SiOCH 3, C 3 F 7 C 2 H 4 (C 2 H 5 ) 2 SiOCH 3 , C 4 F 9 C 2 H 4 (C 2 H 5 ) 2 SiOCH 3 , C 5 F 11 C 2 H 4 (C 2 H 5 ) 2 SiOCH 3 , C 6 F 13 C 2 H 4 ( C 2 H 5) 2 SiOCH 3 , C 7 F 15 C 2 H 4 (C 2 H 5) 2 SiOCH 3, C 8 F 17 C 2 H 4 (C 2 H 5) 2 SiOCH 3, [CF 3 C 2 H 4] 3 SiOCH 3, [ C 2 F 5 C 2 H 4] 3 SiOCH 3, [C 3 F 7 C 2 H 4] 3 SiOCH 3, [C 4 F 9 C 2 H 4] 3 SiOCH 3, [ C 5 F 11 C 2 H 4 ] 3 SiOC 3, [C 6 F 13 C 2 H 4] 3 SiOCH 3, [C 7 F 15 C 2 H 4] 3 SiOCH 3, [C 8 F 17 C 2 H 4] 3 SiOCH 3, C 3 F 7 C 2 H 4 (CH 3) Si ( OCH 3) 2, C 4 F 9 C 2 H 4 (CH 3) Si (OCH 3) 2, C 5 F 11 C 2 H 4 (CH 3) Si (OCH 3) 2 , C 6 F 13 C 2 H 4 (CH 3) Si (OCH 3) 2, C 7 F 15 C 2 H 4 (CH 3) Si (OCH 3) 2, C 8 F 17 C 2 H 4 (CH 3 ) Si (OCH 3) 2, C 4 F 9 C 2 H 4 Si (OCH 3) 3, C 5 F 11 C 2 H 4 Si (OCH 3) 3, C 6 F 13 C 2 H 4 Si (OCH 3 ) 3, C 7 F 15 C 2 H 4 Si (OCH 3) 3, 8 F 17 C 2 H 4 Si (OCH 3) 3, C 2 F 5 C 2 H 4 (CH 3) 2 SiOC 2 H 5, C 3 F 7 C 2 H 4 (CH 3) 2 SiOC 2 H 5, C 4 F 9 C 2 H 4 (CH 3) 2 SiOC 2 H 5, C 5 F 11 C 2 H 4 (CH 3) 2 SiOC 2 H 5, C 6 F 13 C 2 H 4 (CH 3) 2 SiOC 2 H 5, C 7 F 15 C 2 H 4 (CH 3) 2 SiOC 2 H 5, C 8 F 17 C 2 H 4 (CH 3) 2 SiOC 2 H 5, C 3 F 7 C 2 H 4 (CH 3) Si (OC 2 H 5 ) 2, C 4 F 9 C 2 H 4 (CH 3) Si (OC 2 H 5) 2, C 5 F 11 C 2 H 4 (CH 3) Si (OC 2 H 5 ) 2 , C 6 F 13 C 2 H 4 (CH 3 ) Si (OC 2 H 5 ) 2 , C 7 F 15 C 2 H 4 (CH 3 ) Si (OC 2 H 5 ) 2 , C 8 F 17 C 2 H 4 (CH 3 ) Si (OC 2 H 5 ) 2 , C 4 F 9 C 2 H 4 Si (OC 2 H 5) 3, C 5 F 11 C 2 H 4 Si (OC 2 H 5) 3, C 6 F 13 C 2 H 4 Si (OC 2 H 5) 3, C 7 F 15 Examples thereof include alkoxysilane compounds such as C 2 H 4 Si (OC 2 H 5 ) 3 and C 8 F 17 C 2 H 4 Si (OC 2 H 5 ) 3 .

また、例えば、C(CHSiNCO、C(CHSiNCO、C(CHSiNCO、C11(CHSiNCO、C13(CHSiNCO、C15(CHSiNCO、C17(CHSiNCO、C(CH)Si(NCO)、C(CH)Si(NCO)、C11(CH)Si(NCO)、C13(CH)Si(NCO)、C15(CH)Si(NCO)、C17(CH)Si(NCO)、CSi(NCO)、C11Si(NCO)、C13Si(NCO)、C15Si(NCO)、C17Si(NCO)などのイソシアネートシラン系化合物が挙げられる。 Also, for example, C 2 F 5 C 2 H 4 (CH 3 ) 2 SiNCO, C 3 F 7 C 2 H 4 (CH 3 ) 2 SiNCO, C 4 F 9 C 2 H 4 (CH 3 ) 2 SiNCO, C 5 F 11 C 2 H 4 ( CH 3) 2 SiNCO, C 6 F 13 C 2 H 4 (CH 3) 2 SiNCO, C 7 F 15 C 2 H 4 (CH 3) 2 SiNCO, C 8 F 17 C 2 H 4 (CH 3) 2 SiNCO , C 3 F 7 C 2 H 4 (CH 3) Si (NCO) 2, C 4 F 9 C 2 H 4 (CH 3) Si (NCO) 2, C 5 F 11 C 2 H 4 (CH 3) Si (NCO) 2, C 6 F 13 C 2 H 4 (CH 3) Si (NCO) 2, C 7 F 15 C 2 H 4 (CH 3) Si (NCO) 2, C 8 F 17 C 2 H 4 (CH 3 ) Si (N CO) 2, C 4 F 9 C 2 H 4 Si (NCO) 3, C 5 F 11 C 2 H 4 Si (NCO) 3, C 6 F 13 C 2 H 4 Si (NCO) 3, C 7 F 15 Examples thereof include isocyanate silane compounds such as C 2 H 4 Si (NCO) 3 and C 8 F 17 C 2 H 4 Si (NCO) 3 .

また、例えば、C(CHSiNH、C(CHSiNH、C(CHSiNH、C11(CHSiNH、C13(CHSiNH、C15(CHSiNH、C17(CHSiNH、[C(CHSi]NH、[C(CHSi]NH、[C(CHSi]NH、[C11(CHSi]NH、[C13(CHSi]NH、[C15(CHSi]NH、[C17(CHSi]NH、[CF(CSi]NH、[C(CSi]NH、[C(CSi]NH、[C(CSi]NH、[C11(CSi]NH、[C13(CSi]NH、[C15(CSi]NH、[C17(CSi]NH、{[CFSi}NH、{[CSi}NH、{[CSi}NH、{[CSi}NH、{[C11Si}NH、{[C13Si}NH、{[C15Si}NH、{[C17Si}NH、[C(CHSi]N、[C(CHSi]N、[C(CHSi]N、[C11(CHSi]N、[C13(CHSi]N、[C15(CHSi]N、[C17(CHSi]N、C(CHSiN(CH、C11(CHSiN(CH、C13(CHSiN(CH、C15(CHSiN(CH、C17(CHSiN(CH、C19(CHSiN(CH、C1021(CHSiN(CH、C11(CH)HSiN(CH、C13(CH)HSiN(CH、C15(CH)HSiN(CH、C17(CH)HSiN(CH、C19(CH)HSiN(CH、C1021(CH)HSiN(CH、C(CHSiN(CH、C(CHSiN(CH、C(CHSiN(CH、C11(CHSiN(CH、C13(CHSiN(CH、C15(CHSiN(CH、C17(CHSiN(CH、CF(CSiN(CH、C(CSiN(CH、C(CSiN(CH、C(CSiN(CH、C11(CSiN(CH、C13(CSiN(CH、C15(CSiN(CH、C17(CSiN(CH、[CFSiN(CH、[CSiN(CH、[CSiN(CH、[CSiN(CH、[C11SiN(CH、[C13SiN(CH、[C15SiN(CH、[C17SiN(CH、C(CH)Si[N(CH、C(CH)Si[N(CH、C11(CH)Si[N(CH、C13(CH)Si[N(CH、C15(CH)Si[N(CH、C17(CH)Si[N(CH、CSi[N(CH、C11Si[N(CH、C13Si[N(CH、C15Si[N(CH、C17
Si[N(CH、C(CHSiN(C、C11(CHSiN(C、C13(CHSiN(C、C15(CHSiN(C、C17(CHSiN(C、C19(CHSiN(C、C1021(CHSiN(C、C(CHSiN(C、C(CHSiN(C、C(CHSiN(C、C11(CHSiN(C、C13(CHSiN(C、C15(CHSiN(C、C17(CHSiN(C、CF(CSiN(C、C(CSiN(C、C(CSiN(C、C(CSiN(C、C11(CSiN(C、C13(CSiN(C、C15(CSiN(C、C17(CSiN(C、[CFSiN(C、[CSiN(C、[CSiN(C、[CSiN(C、[C11SiN(C、[C13SiN(C、[C15SiN(C、[C17SiN(Cなどのアミノシラン系化合物が挙げられる。
Also, for example, C 2 F 5 C 2 H 4 (CH 3 ) 2 SiNH 2 , C 3 F 7 C 2 H 4 (CH 3 ) 2 SiNH 2 , C 4 F 9 C 2 H 4 (CH 3 ) 2 SiNH 2 , C 5 F 11 C 2 H 4 (CH 3 ) 2 SiNH 2 , C 6 F 13 C 2 H 4 (CH 3 ) 2 SiNH 2 , C 7 F 15 C 2 H 4 (CH 3 ) 2 SiNH 2 , C 8 F 17 C 2 H 4 (CH 3) 2 SiNH 2, [C 2 F 5 C 2 H 4 (CH 3) 2 Si] 2 NH, [C 3 F 7 C 2 H 4 (CH 3) 2 Si ] 2 NH, [C 4 F 9 C 2 H 4 (CH 3) 2 Si] 2 NH, [C 5 F 11 C 2 H 4 (CH 3) 2 Si] 2 NH, [C 6 F 13 C 2 H 4 (CH 3) 2 Si] 2 NH, [C 7 F 15 C 2 H 4 ( H 3) 2 Si] 2 NH , [C 8 F 17 C 2 H 4 (CH 3) 2 Si] 2 NH, [CF 3 C 2 H 2 (C 2 H 5) 2 Si] 2 NH, [C 2 F 5 C 2 H 4 (C 2 H 5) 2 Si] 2 NH, [C 3 F 7 C 2 H 4 (C 2 H 5) 2 Si] 2 NH, [C 4 F 9 C 2 H 4 (C 2 H 5) 2 Si] 2 NH, [C 5 F 11 C 2 H 4 (C 2 H 5) 2 Si] 2 NH, [C 6 F 13 C 2 H 4 (C 2 H 5) 2 Si] 2 NH, [C 7 F 15 C 2 H 4 (C 2 H 5) 2 Si] 2 NH, [C 8 F 17 C 2 H 4 (C 2 H 5) 2 Si] 2 NH, {[CF 3 C 2 H 4] 3 Si} 2 NH , {[C 2 F 5 C 2 H 4] 3 Si} 2 NH, {[C 3 F 7 C 2 H 4] 3 Si} NH, {[C 4 F 9 C 2 H 4] 3 Si} 2 NH, {[C 5 F 11 C 2 H 4] 3 Si} 2 NH, {[C 6 F 13 C 2 H 4] 3 Si} 2 NH, {[C 7 F 15 C 2 H 4 ] 3 Si} 2 NH, {[C 8 F 17 C 2 H 4 ] 3 Si} 2 NH, [C 2 F 5 C 2 H 4 (CH 3 ) 2 Si] 3 N, [C 3 F 7 C 2 H 4 (CH 3 ) 2 Si] 3 N, [C 4 F 9 C 2 H 4 (CH 3 ) 2 Si] 3 N, [C 5 F 11 C 2 H 4 (CH 3 ) 2 Si] 3 N, [C 6 F 13 C 2 H 4 (CH 3 ) 2 Si] 3 N, [C 7 F 15 C 2 H 4 (CH 3 ) 2 Si] 3 N , [C 8 F 17 C 2 H 4 (CH 3 ) 2 Si] 3 N, C 4 F 9 (CH 3 ) 2 SiN (CH 3 ) 2 , C 5 F 11 (CH 3) 2 SiN (CH 3) 2, C 6 F 13 (CH 3) 2 SiN (CH 3) 2, C 7 F 15 (CH 3) 2 SiN (CH 3) 2, C 8 F 17 (CH 3 ) 2 SiN (CH 3 ) 2 , C 9 F 19 (CH 3 ) 2 SiN (CH 3 ) 2 , C 10 F 21 (CH 3 ) 2 SiN (CH 3 ) 2 , C 5 F 11 (CH 3) HSiN (CH 3) 2 , C 6 F 13 (CH 3) HSiN (CH 3) 2, C 7 F 15 (CH 3) HSiN (CH 3) 2, C 8 F 17 (CH 3) HSiN (CH 3) 2, C 9 F 19 (CH 3) HSiN (CH 3) 2, C 10 F 21 (CH 3) HSiN (CH 3) 2, C 2 F 5 C 2 H 4 (CH 3) 2 SiN (CH 3) 2, C 3 F 7 C 2 4 (CH 3) 2 SiN ( CH 3) 2, C 4 F 9 C 2 H 4 (CH 3) 2 SiN (CH 3) 2, C 5 F 11 C 2 H 4 (CH 3) 2 SiN (CH 3 ) 2 , C 6 F 13 C 2 H 4 (CH 3 ) 2 SiN (CH 3 ) 2 , C 7 F 15 C 2 H 4 (CH 3 ) 2 SiN (CH 3 ) 2 , C 8 F 17 C 2 H 4 (CH 3 ) 2 SiN (CH 3 ) 2 , CF 3 C 2 H 4 (C 2 H 5 ) 2 SiN (CH 3 ) 2 , C 2 F 5 C 2 H 4 (C 2 H 5 ) 2 SiN ( CH 3) 2, C 3 F 7 C 2 H 4 (C 2 H 5) 2 SiN (CH 3) 2, C 4 F 9 C 2 H 4 (C 2 H 5) 2 SiN (CH 3) 2, C 5 F 11 C 2 H 4 (C 2 H 5 ) 2 SiN (CH 3 ) 2 , C 6 F 13 C 2 H 4 (C 2 H 5 ) 2 SiN (CH 3 ) 2 , C 7 F 15 C 2 H 4 (C 2 H 5 ) 2 SiN (CH 3 ) 2 , C 8 F 17 C 2 H 4 (C 2 H 5) 2 SiN (CH 3 ) 2, [CF 3 C 2 H 4] 3 SiN (CH 3) 2, [C 2 F 5 C 2 H 4] 3 SiN (CH 3) 2, [C 3 F 7 C 2 H 4] 3 SiN ( CH 3) 2, [C 4 F 9 C 2 H 4] 3 SiN (CH 3) 2, [C 5 F 11 C 2 H 4] 3 SiN (CH 3) 2, [ C 6 F 13 C 2 H 4 ] 3 SiN (CH 3) 2, [C 7 F 15 C 2 H 4] 3 SiN (CH 3) 2, [C 8 F 17 C 2 H 4] 3 SiN (CH 3 ) 2, C 3 F 7 C 2 H 4 (CH 3) Si [N (CH 3) 2] 2, C 4 F 9 2 H 4 (CH 3) Si [N (CH 3) 2] 2, C 5 F 11 C 2 H 4 (CH 3) Si [N (CH 3) 2] 2, C 6 F 13 C 2 H 4 ( CH 3) Si [N (CH 3) 2] 2, C 7 F 15 C 2 H 4 (CH 3) Si [N (CH 3) 2] 2, C 8 F 17 C 2 H 4 (CH 3) Si [N (CH 3 ) 2 ] 2 , C 4 F 9 C 2 H 4 Si [N (CH 3 ) 2 ] 3 , C 5 F 11 C 2 H 4 Si [N (CH 3 ) 2 ] 3 , C 6 F 13 C 2 H 4 Si [ N (CH 3) 2] 3, C 7 F 15 C 2 H 4 Si [N (CH 3) 2] 3, C 8 F 17 C 2
H 4 Si [N (CH 3 ) 2 ] 3 , C 4 F 9 (CH 3 ) 2 SiN (C 2 H 5 ) 2 , C 5 F 11 (CH 3 ) 2 SiN (C 2 H 5 ) 2 , C 6 F 13 (CH 3 ) 2 SiN (C 2 H 5 ) 2 , C 7 F 15 (CH 3 ) 2 SiN (C 2 H 5 ) 2 , C 8 F 17 (CH 3 ) 2 SiN (C 2 H 5 ) 2, C 9 F 19 ( CH 3) 2 SiN (C 2 H 5) 2, C 10 F 21 (CH 3) 2 SiN (C 2 H 5) 2, C 2 F 5 C 2 H 4 (CH 3 ) 2 SiN (C 2 H 5 ) 2 , C 3 F 7 C 2 H 4 (CH 3 ) 2 SiN (C 2 H 5 ) 2 , C 4 F 9 C 2 H 4 (CH 3 ) 2 SiN (C 2 ) H 5 ) 2 , C 5 F 11 C 2 H 4 (CH 3 ) 2 SiN (C 2 H 5 ) 2 , C 6 F 13 C 2 H 4 (CH 3 ) 2 SiN (C 2 H 5 ) 2 , C 7 F 15 C 2 H 4 (CH 3 ) 2 SiN (C 2 H 5 ) 2 , C 8 F 17 C 2 H 4 ( CH 3) 2 SiN (C 2 H 5) 2, CF 3 C 2 H 4 (C 2 H 5) 2 SiN (C 2 H 5) 2, C 2 F 5 C 2 H 4 (C 2 H 5) 2 SiN (C 2 H 5) 2 , C 3 F 7 C 2 H 4 (C 2 H 5) 2 SiN (C 2 H 5) 2, C 4 F 9 C 2 H 4 (C 2 H 5) 2 SiN ( C 2 H 5) 2, C 5 F 11 C 2 H 4 (C 2 H 5) 2 SiN (C 2 H 5) 2, C 6 F 13 C 2 H 4 (C 2 H 5) 2 SiN (C 2 H 5) 2, C 7 F 15 C 2 H 4 (C 2 H 5) 2 SiN (C 2 H 5) 2, C 8 F 17 C 2 H 4 (C 2 H 5) 2 SiN (C 2 H 5) 2, [CF 3 C 2 H 4] 3 SiN (C 2 H 5) 2, [C 2 F 5 C 2 H 4] 3 SiN (C 2 H 5) 2, [C 3 F 7 C 2 H 4] 3 SiN (C 2 H 5) 2, [C 4 F 9 C 2 H 4] 3 SiN (C 2 H 5) 2, [C 5 F 11 C 2 H 4] 3 SiN (C 2 H 5) 2, [C 6 F 13 C 2 H 4] 3 SiN (C 2 H 5) 2, [C 7 F 15 C 2 H 4] 3 SiN (C 2 H 5 ) 2 , and aminosilane compounds such as [C 8 F 17 C 2 H 4 ] 3 SiN (C 2 H 5 ) 2 .

また、一般式[1]のaとbの合計は1〜3の整数であればよいが、aとbの合計が1又は2である場合、前記薬液を長期保存すると、水分の混入などにより、前記ケイ素化合物同士の重合反応が起こりやすく、前記ウェハ表面に撥水性保護膜を安定的に形成し難い傾向がある。これを考慮すると、一般式[1]のaとbの合計が3のもの、すなわち、下記一般式[2]で表されるケイ素化合物が好ましい。
a bSiX [2]
[式[2]中、Rは、それぞれ互いに独立して、炭素数が1〜18の少なくとも1以上の水素元素がフッ素元素に置換された炭化水素基、Rは、それぞれ互いに独立して、水素基、又は炭素数が1〜18の炭化水素基であり、式[2]のR、及びR中に含まれる炭素数の合計が6以上であり、Xは、ケイ素元素と結合する元素が窒素である1価の官能基、ケイ素元素と結合する元素が酸素である1価の官能基、または、ハロゲン基である。また、aは1〜3の整数、bは0〜2の整数であり、aとbの合計は3である。]
In addition, the sum of a and b in the general formula [1] may be an integer of 1 to 3, but when the sum of a and b is 1 or 2, if the chemical solution is stored for a long time, it may be mixed with moisture. The polymerization reaction between the silicon compounds tends to occur, and it tends to be difficult to stably form a water repellent protective film on the wafer surface. Considering this, a compound in which the sum of a and b in the general formula [1] is 3, that is, a silicon compound represented by the following general formula [2] is preferable.
R 1 a R 2 b SiX [2]
[In the formula [2], R 1 are each independently a hydrocarbon group in which at least one hydrogen element having 1 to 18 carbon atoms is substituted with a fluorine element, and R 2 are each independently , A hydrogen group, or a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, the total number of carbon atoms contained in R 1 and R 2 in the formula [2] is 6 or more, and X is bonded to a silicon element. A monovalent functional group in which the element to be bonded is nitrogen, a monovalent functional group in which the element bonded to the silicon element is oxygen, or a halogen group. A is an integer of 1 to 3, b is an integer of 0 to 2, and the sum of a and b is 3. ]

さらに、前記の一般式[1]のaとbの合計が3のケイ素化合物のうち、bが2であり、Rがいずれもメチル基であるもの、すなわち、下記一般式[3]で表されるケイ素化合物は、ウェハ表面の水酸基との反応性が高いので好ましい。これは、ウェハ表面の水酸基と前記ケイ素化合物のXで表される基との反応において、疎水性基による立体障害が反応性に大きな影響を与えるためであり、ケイ素元素に結合するアルキル鎖は最も長い一つを除く残り二つは短い方が好ましいからである。
(CHSiX [3]
[式[3]中、Rは炭素数が4〜18の少なくとも1以上の水素元素がフッ素元素に置換された炭化水素基であり、Xはケイ素元素と結合する元素が窒素である1価の官能基、ケイ素元素と結合する元素が酸素である1価の官能基、または、ハロゲン基である。]
Further, among the silicon compounds in which the sum of a and b in the general formula [1] is 3, b is 2, and both R 2 are methyl groups, that is, the following general formula [3] The silicon compound to be used is preferable because of its high reactivity with the hydroxyl group on the wafer surface. This is because the steric hindrance by the hydrophobic group greatly affects the reactivity in the reaction between the hydroxyl group on the wafer surface and the group represented by X of the silicon compound, and the alkyl chain bonded to the silicon element is the most. This is because the remaining two except the long one are preferably shorter.
R 3 (CH 3 ) 2 SiX [3]
[In the formula [3], R 3 is a hydrocarbon group in which at least one hydrogen element having 4 to 18 carbon atoms is substituted with a fluorine element, and X is a monovalent element in which the element bonded to the silicon element is nitrogen. A monovalent functional group in which the element bonded to the silicon element is oxygen, or a halogen group. ]

撥水性保護膜形成剤は、撥水性保護膜形成薬液に少なくとも含有されていればよく、各種有機溶媒などを用いて希釈することができる。該有機溶媒は、前記撥水性保護膜形成剤を溶解するものであれば良く、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が好適に使用される。希釈する溶媒として水を用いた場合、水により前記ケイ素化合物のXで表される基が加水分解してシラノール基(Si−OH)となり、発生したシラノール基同士が縮合反応することにより、前記ケイ素化合物同士が結合して2量体が生成する。この2量体は、ウェハ表面の水酸基との反応性が低いため、ウェハ表面を十分に撥水化できない、または撥水化に要する時間が長くなることから、水を溶媒として使用することは好ましくない。   The water-repellent protective film forming agent may be contained at least in the water-repellent protective film-forming chemical solution, and can be diluted using various organic solvents. The organic solvent only needs to dissolve the water-repellent protective film forming agent. For example, hydrocarbons, esters, ethers, ketones, halogen-containing solvents, sulfoxide solvents, alcohols, polyhydric alcohols. And derivatives thereof, nitrogen-containing compound solvents and the like are preferably used. When water is used as the solvent to be diluted, the group represented by X of the silicon compound is hydrolyzed with water to form a silanol group (Si—OH), and the generated silanol groups undergo a condensation reaction to form the silicon. The compounds combine to form a dimer. Since this dimer has low reactivity with the hydroxyl group on the wafer surface, the wafer surface cannot be made sufficiently water-repellent or the time required for water-repelling becomes longer, so it is preferable to use water as a solvent. Absent.

さらに、前記ケイ素化合物は、プロトン性溶媒と反応しやすいため、前記有機溶媒として、非プロトン性溶媒を用いると、短時間でウェハ表面に撥水性を発現しやすくなるので特に好ましい。なお、非プロトン性溶媒は、非プロトン性極性溶媒と非プロトン性非極性溶媒の両方のことである。このような非プロトン性溶媒としては、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、水酸基を持たない多価アルコールの誘導体、N−H結合を持たない含窒素化合物溶媒が挙げられる。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、前記水酸基を持たない多価アルコール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などがあり、N−H結合を持たない含窒素化合物溶媒の例としては、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、トリエチルアミン、ピリジンなどがある。   Furthermore, since the silicon compound easily reacts with a protic solvent, it is particularly preferable to use an aprotic solvent as the organic solvent because water repellency is easily developed on the wafer surface in a short time. The aprotic solvent is both an aprotic polar solvent and an aprotic apolar solvent. Examples of such aprotic solvents include hydrocarbons, esters, ethers, ketones, halogen-containing solvents, sulfoxide solvents, polyhydric alcohol derivatives having no hydroxyl group, and nitrogen-containing compounds having no N—H bond. Compound solvents are mentioned. 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, and dioxane.Examples of the ketones include acetone, acetylacetone, methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone, and methyl butyl ketone. Examples of halogen solvents include perfluorocarbons such as perfluorooctane, perfluorononane, perfluorocyclopentane, perfluorocyclohexane, hexafluorobenzene, 1, 1, 1, 3, 3-pentafluorobutane, Hydrofluorocarbons such as Kutafluorocyclopentane, 2,3-dihydrodecafluoropentane, Zeolora H (manufactured by Nippon Zeon), methyl perfluoroisobutyl ether, methyl perfluorobutyl ether, ethyl perfluorobutyl ether, ethyl perfluoroisobutyl ether, Asahi Hydrofluoroethers such as Clin AE-3000 (manufactured by Asahi Glass), Novec HFE-7100, Novec HFE-7200, Novec7300, and Novec7600 (all manufactured by 3M), chlorocarbons such as tetrachloromethane, hydrochlorocarbons such as chloroform, dichloro Chlorofluorocarbons such as difluoromethane, 1,1-dichloro-2,2,3,3,3-pentafluoropropane, 1,3- Hydrochlorofluorocarbons such as chloro-1,1,2,2,3-pentafluoropropane, 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene, 1,2-dichloro-3,3,3-trifluoropropene Examples of the sulfoxide solvent include dimethyl sulfoxide, and examples of the polyhydric alcohol derivative having no hydroxyl group include diethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol, and the like. Examples of nitrogen-containing compound solvents having no N—H bond include monomethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, and the like. Te is, N, N- dimethylformamide, N, N- dimethylacetamide, N- methyl-2-pyrrolidone, triethylamine, pyridine and the like.

さらにまた、前記有機溶媒に不燃性のものを使うと、撥水性保護膜形成薬液が不燃性になる、あるいは、引火点が高くなるので好ましい。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。   Furthermore, it is preferable to use a nonflammable organic solvent because the water repellent protective film-forming chemical solution becomes nonflammable or has a high flash point. Many halogen-containing solvents are nonflammable, and the nonflammable halogen-containing solvent can be suitably used as a nonflammable organic solvent.

また、前記有機溶媒に極性溶媒を用いると、前記保護膜形成剤であるケイ素化合物と、ウェハ表面の水酸基との反応が進行し易いので好ましい。   Further, it is preferable to use a polar solvent as the organic solvent because the reaction between the silicon compound as the protective film forming agent and the hydroxyl group on the wafer surface is likely to proceed.

また、有機溶媒には、微量の水分であれば存在してもよい。ただし、この水分が溶媒に大量に含まれると、ケイ素化合物は該水分によって加水分解して反応性が低下することがある。このため、溶媒中の水分量は低くすることが好ましく、該水分量は、前記ケイ素化合物と混合したときに、該ケイ素化合物に対して、モル比で1モル倍未満とすることが好ましく、0.5モル倍未満にすることが特に好ましい。   The organic solvent may be present as long as it is a trace amount of water. However, when this moisture is contained in a large amount in the solvent, the silicon compound may be hydrolyzed by the moisture to reduce the reactivity. For this reason, it is preferable to reduce the amount of water in the solvent, and the amount of water is preferably less than 1 mole in terms of molar ratio to the silicon compound when mixed with the silicon compound. It is particularly preferable to make it less than 5 mole times.

前記撥水性保護膜形成薬液は、該薬液の総量100質量%中に、前記撥水性保護膜形成剤が0.1〜50質量%含有されていれば好ましく、より好適な撥水性保護膜形成剤の含有量は前記薬液の総量100質量%に対して0.3〜20質量%である。撥水性保護膜形成剤が0.1質量%未満では撥水性付与効果が不十分となる傾向があり、50質量%より多い場合、洗浄後に撥水性保護膜形成剤由来の成分がウェハ表面に不純物として残留する懸念があることから好ましくない。また、撥水性保護膜形成剤の使用量が増すため、コスト的な観点から見ても好ましくない。   The water-repellent protective film forming chemical is preferably contained in an amount of 0.1 to 50% by mass of the water-repellent protective film-forming agent in a total amount of 100% by mass of the chemical. Is 0.3 to 20% by mass with respect to 100% by mass of the total amount of the chemical solution. If the water-repellent protective film forming agent is less than 0.1% by mass, the effect of imparting water repellency tends to be insufficient, and if it exceeds 50% by mass, components derived from the water-repellent protective film forming agent are impurities on the wafer surface after cleaning. As such, there is a concern that it remains as such. Moreover, since the usage-amount of a water repellent protective film formation agent increases, it is unpreferable also from a cost viewpoint.

また、前記薬液には、前記ケイ素化合物と、ウェハ表面の水酸基との反応を促進させるために、触媒が添加されても良い。このような触媒として、トリフルオロ酢酸、無水トリフルオロ酢酸、ペンタフルオロプロキオン酸、無水ペンタフルオロプロキオン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、無水トリフルオロメタンスルホン酸、硫酸、塩化水素などの水を含まない酸、アンモニア、アルキルアミンなどの塩基、ピリジン、ジメチルホルムアミドなどの非プロトン性含窒素溶媒、硫化アンモニウム、酢酸カリウム、メチルヒドロキシアミン塩酸塩などの塩、および、スズ、アルミニウム、チタンなどの金属錯体や金属塩が好適に用いられる。特に、触媒効果を考慮すると、トリフルオロ酢酸、トリフルオロ酢酸無水物、トリフルオロメタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸無水物、硫酸、塩化水素などの酸が好ましく、当該の酸は水分を含んでいないことが好ましい。また、上記触媒は反応により撥水性保護膜の一部を形成するものであってもよい。   Further, a catalyst may be added to the chemical solution in order to promote the reaction between the silicon compound and the hydroxyl group on the wafer surface. Examples of such catalysts include trifluoroacetic acid, trifluoroacetic anhydride, pentafluoropropionic acid, pentafluoropropionic anhydride, trifluoromethanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic anhydride, sulfuric acid, hydrogen chloride-free acid, ammonia, and the like. Bases such as alkylamines, aprotic nitrogen-containing solvents such as pyridine and dimethylformamide, salts such as ammonium sulfide, potassium acetate and methylhydroxyamine hydrochloride, and metal complexes and metal salts such as tin, aluminum and titanium Preferably used. In particular, considering the catalytic effect, acids such as trifluoroacetic acid, trifluoroacetic anhydride, trifluoromethanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic anhydride, sulfuric acid, and hydrogen chloride are preferable, and the acid does not contain moisture. Is preferred. The catalyst may form a part of the water-repellent protective film by reaction.

特に、一般式[1]表されるケイ素化合物の疎水性基RやRの炭素数が多くなると、立体障害のためにウェハ表面の水酸基に対する該ケイ素化合物の反応性が低下する場合がある。この場合は、水を含まない酸を触媒として添加することで、ウェハ表面の水酸基と前記ケイ素化合物との反応が促進され、前記のような疎水性基の立体障害による反応性の低下を補ってくれる場合がある。 In particular, when the number of carbon atoms of the hydrophobic group R 1 or R 2 of the silicon compound represented by the general formula [1] increases, the reactivity of the silicon compound with respect to the hydroxyl group on the wafer surface may decrease due to steric hindrance. . In this case, by adding an acid not containing water as a catalyst, the reaction between the hydroxyl group on the wafer surface and the silicon compound is promoted to compensate for the decrease in reactivity due to the steric hindrance of the hydrophobic group as described above. There is a case.

前記触媒の添加量は、前記ケイ素化合物の総量100質量%に対して、0.01〜100質量%が好ましい。添加量が少なくなると触媒効果が低下するので好ましくない。また、過剰に添加しても触媒効果は向上せず、ケイ素化合物よりも多くすると、逆に触媒効果が低下する場合もある。さらに、不純物としてウェハ表面に残留する懸念もある。このため、前記触媒添加量は、0.01〜100質量%が好ましく、より好ましくは0.1〜50質量%、さらに好ましくは0.2〜20質量%である。   The addition amount of the catalyst is preferably 0.01 to 100% by mass with respect to 100% by mass of the total amount of the silicon compound. If the amount added is small, the catalytic effect is lowered, which is not preferable. Moreover, even if it adds excessively, a catalyst effect will not improve, but when it increases more than a silicon compound, a catalyst effect may fall conversely. Furthermore, there is a concern that the impurities may remain on the wafer surface as impurities. For this reason, 0.01-100 mass% of the said catalyst addition amount is preferable, More preferably, it is 0.1-50 mass%, More preferably, it is 0.2-20 mass%.

続いて、本発明のウェハの洗浄方法について説明する。   Next, the wafer cleaning method of the present invention will be described.

本発明の薬液を用いて洗浄するウェハは、一般的には、ウェハ表面を微細な凹凸パターンを有する面とする前処理工程を経たものを用いることが多い。   In general, a wafer that is cleaned using the chemical solution of the present invention is generally one that has undergone a pretreatment step in which the wafer surface is a surface having a fine uneven pattern.

前記前処理工程において、ウェハ表面に微細なパターンを形成できるのであればその方法は限定されないが、一般的方法としては、該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、微細な凹凸パターンを有するウェハが得られる。   In the pretreatment step, the method is not limited as long as a fine pattern can be formed on the wafer surface. As a general method, after applying a resist to the wafer surface, the resist is exposed through a resist mask. Then, a resist having a desired concavo-convex pattern is produced by etching away the exposed resist or the resist that has not been exposed. 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 fine uneven pattern is obtained.

なお、前記ウェハとしては、シリコンウェハ、シリコンおよび/またはシリカ(SiO)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、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の表面をチタン、窒化チタン、タングステン、アルミニウム、銅、スズ、窒化タンタル、及びルテニウムの金属系の物質の層で被覆したもの、またはウェハ上に多層膜を形成し、そのうちの少なくとも1層が前記金属系の物質の層であるもの等が挙げられ、上記の凹凸パターン形成工程は、該金属系の物質の層を含む層において行われる。また、上記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該金属系の物質となるものも含まれる。さらには、ウェハ上に凹凸パターンを形成し、その凹凸パターンの表面に前記金属系の物質の層を形成したものも含む。 In addition, as the wafer, the surface of a silicon wafer, a wafer composed of a plurality of components including silicon and / or silica (SiO 2 ), a silicon carbide wafer, a sapphire wafer, various compound semiconductor wafers, a plastic wafer, etc. is made of titanium, A multilayer film is formed on a wafer coated with a metal material layer of titanium nitride, tungsten, aluminum, copper, tin, tantalum nitride, and ruthenium, and at least one of the layers is formed of the metal material. The above-mentioned concavo-convex pattern forming step is performed in a layer including a layer of the metal-based substance. Moreover, when the said uneven | corrugated pattern is formed, the thing in which at least one part of this uneven | corrugated pattern becomes this metal-type substance is also contained. Furthermore, the thing which formed the uneven | corrugated pattern on the wafer and formed the layer of the said metal-type substance on the surface of the uneven | corrugated pattern is also included.

また、前記金属系の物質を含む複数の成分から構成されたウェハに対しても、該金属系の物質の表面に前記保護膜を形成することができる。該複数の成分から構成されたウェハとしては、前記金属系の物質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該金属系の物質となるものも含まれる。なお、本発明の薬液で保護膜を形成できるのは前記凹凸パターン中の少なくとも前記金属系の物質部分の表面である。   In addition, the protective film can be formed on the surface of the metal-based material even on a wafer composed of a plurality of components including the metal-based material. As a wafer composed of the plurality of components, the metal-based material is formed on the wafer surface, or when a concavo-convex pattern is formed, at least a part of the concavo-convex pattern becomes the metal-based material. Also included. In addition, it is at least the surface of the said metal-type substance part in the said uneven | corrugated pattern that can form a protective film with the chemical | medical solution of this invention.

本発明は、表面に凹凸パターンを形成されたウェハにおいて該凹凸パターンの少なくとも凹部表面の一部がチタン、窒化チタン、タングステン、アルミニウム、銅、スズ、窒化タンタル、及びルテニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の物質を含むウェハの洗浄であって、
前記ウェハ表面を水系洗浄液で洗浄する、水系洗浄液洗浄工程
前記ウェハ表面に撥水性保護膜を形成するための撥水性保護膜形成剤を含有する撥水性保護膜形成薬液を、前記ウェハの少なくとも凹部に保持し、該凹部表面に撥水性保護膜を形成する、撥水性保護膜形成工程
ウェハ表面の液体を除去する、液体除去工程
前記凹部表面から撥水性保護膜を除去する、撥水性保護膜除去工程
を有する。
The present invention provides a wafer having a concavo-convex pattern formed on the surface, wherein at least a part of the concave surface of the concavo-convex pattern is selected from the group consisting of titanium, titanium nitride, tungsten, aluminum, copper, tin, tantalum nitride, and ruthenium. Cleaning a wafer containing one substance,
A water-based cleaning liquid cleaning step for cleaning the wafer surface with a water-based cleaning liquid. A water-repellent protective film-forming chemical solution containing a water-repellent protective film-forming agent for forming a water-repellent protective film on the wafer surface is formed in at least a recess of the wafer. Holding and forming a water-repellent protective film on the surface of the recess, forming a water-repellent protective film, removing the liquid on the wafer surface, removing the water-repellent protective film, removing the water-repellent protective film from the surface of the recess Have

前記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種以上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。   Examples of the aqueous cleaning liquid include water or water in which at least one of organic solvents, acids, and alkalis is mixed in water as a main component (for example, the water content is 50% by mass or more). Is mentioned.

前記水系洗浄において、レジストを除去し、ウェハ表面のパーティクル等を除去した後に、乾燥等により水系洗浄液を除去する際に、凹部の幅が小さく、凸部のアスペクト比が大きいと、パターン倒れが生じやすくなる。該凹凸パターンは、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、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。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。   In the aqueous cleaning, after removing the resist, removing particles on the wafer surface, etc., when removing the aqueous cleaning liquid by drying or the like, if the width of the concave portion is small and the aspect ratio of the convex portion is large, pattern collapse occurs. It becomes easy. The concavo-convex pattern is defined as shown in FIGS. FIG. 1 is a schematic view of a wafer 1 whose surface has a concavo-convex pattern 2 as viewed from the perspective, and FIG. 2 shows a part of the a-a ′ cross section in FIG. 1. As shown in FIG. 2, the width 5 of the concave portion is indicated by the interval between the convex portion 3 and the convex portion 3, and the aspect ratio of the convex portion is expressed by dividing the height 6 of the convex portion by the width 7 of the convex portion. Is done. Pattern collapse in the cleaning process tends to occur when the width of the recess is 70 nm or less, particularly 45 nm or less, and the aspect ratio is 4 or more, particularly 6 or more.

さらに、水系洗浄液洗浄工程において、水系洗浄液が保持されて接触する、チタン、窒化チタン、タングステン、アルミニウム、銅、スズ、窒化タンタル、及びルテニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の物質からなる部位では、水系洗浄液との接触により、表面の一部が酸化され、水酸基が形成される。この酸化はわずかではあるが、本発明で供する撥水性保護膜形成剤は強い疎水性をもつため、酸化されて形成された一部の水酸基と反応して、優れた撥水性保護膜を形成することが可能である。   Further, in the aqueous cleaning liquid cleaning step, in the portion made of at least one substance selected from the group consisting of titanium, titanium nitride, tungsten, aluminum, copper, tin, tantalum nitride, and ruthenium, in which the aqueous cleaning liquid is held and is in contact By contact with the aqueous cleaning solution, a part of the surface is oxidized to form a hydroxyl group. Although this oxidation is slight, the water-repellent protective film forming agent provided in the present invention has strong hydrophobicity, and thus reacts with a part of hydroxyl groups formed by oxidation to form an excellent water-repellent protective film. It is possible.

このウェハ表面の酸化は、水系洗浄液が純水であっても進行するが、水系洗浄液の酸性が強かったり、水系洗浄液の温度が高かったりすると、より進行しやすいため、酸化を促進させる目的で水系洗浄液に酸を添加したり、水系洗浄液の温度を高くしても良い。さらには、酸化を促進させる目的で、過酸化水素やオゾンなどを添加しても良い。   This oxidation of the wafer surface proceeds even if the aqueous cleaning liquid is pure water, but it tends to proceed more easily if the aqueous cleaning liquid is strongly acidic or the temperature of the aqueous cleaning liquid is high. An acid may be added to the cleaning liquid, or the temperature of the aqueous cleaning liquid may be increased. Furthermore, hydrogen peroxide or ozone may be added for the purpose of promoting oxidation.

本発明のウェハの洗浄方法において、パターン倒れを発生させずに効率的に洗浄するためには、前記水系洗浄液洗浄工程から撥水性保護膜形成工程を、ウェハの少なくとも凹部に常に液体が保持された状態で行うことが好ましい。また、撥水性保護膜形成工程の後で、ウェハの凹部に保持された撥水性保護膜形成薬液をその他の液体に置換する場合も、上記と同様にウェハの少なくとも凹部に常に液体が保持された状態で行うことが好ましい。なお、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に前記水系洗浄液、前記薬液やその他の液体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。なお、ウェハの凹凸パターンの少なくとも凹部に前記水系洗浄液、前記薬液やその他の液体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、たとえば、液体、蒸気などがある。   In the wafer cleaning method of the present invention, in order to perform efficient cleaning without causing pattern collapse, the water-repellent protective film forming step from the water-based cleaning solution cleaning step is always held in at least the concave portion of the wafer. It is preferable to carry out in the state. In addition, when the water-repellent protective film forming chemical liquid held in the concave portion of the wafer is replaced with another liquid after the water-repellent protective film forming step, the liquid is always held in at least the concave portion of the wafer as described above. It is preferable to carry out in the state. In the present invention, the cleaning method of the wafer is not particularly limited as long as the aqueous cleaning liquid, the chemical liquid, and other liquids can be held in at least the concave portions 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. The form of the chemical liquid or cleaning liquid when supplying the aqueous cleaning liquid, the chemical liquid or other liquid to at least the concave portion of the concave / convex pattern of the wafer is particularly limited as long as it becomes a liquid when held in the concave portion. For example, there are liquid, vapor and the like.

次に、撥水性保護膜形成工程について説明する。前記水系洗浄工程から撥水性保護膜形成工程への移行は、水系洗浄工程においてウェハの凹凸パターンの少なくとも凹部に保持されていた水系洗浄液から、撥水性保護膜形成薬液に置換されることで行われる。この水系洗浄液から撥水性保護膜形成薬液への置換においては、直接置換されても良いし、異なる洗浄液A(以降、単に「洗浄液A」と記載する場合がある)に一度以上置換された後に、撥水性保護膜形成薬液に置換されても良い。前記洗浄液Aの好ましい例としては、水、有機溶媒、水と有機溶媒の混合物、または、それらに酸、アルカリ、界面活性剤のうち少なくとも1種以上が混合されたもの等が挙げられる。また、前記洗浄液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。   Next, the water repellent protective film forming step will be described. The transition from the water-based cleaning step to the water-repellent protective film forming step is performed by replacing the water-based cleaning solution held in at least the concave portion of the concave-convex pattern of the wafer in the water-based cleaning step with a water-repellent protective film-forming chemical solution. . In the replacement of the water-based cleaning liquid with the water-repellent protective film-forming chemical liquid, it may be replaced directly or after being replaced one or more times with a different cleaning liquid A (hereinafter simply referred to as “cleaning liquid A”). It may be replaced with a water repellent protective film forming chemical. Preferable examples of the cleaning liquid A include water, an organic solvent, a mixture of water and an organic solvent, or a mixture of at least one of acid, alkali, and surfactant. Examples of the organic solvent that 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.

前記撥水性保護膜形成工程における撥水性保護膜の形成は、ウェハの凹凸パターンの少なくとも凹部に撥水性保護膜形成薬液を保持することにより行われる。図3は、凹部4が撥水性保護膜形成薬液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。この撥水性保護膜形成工程の際に、撥水性保護膜形成薬液が、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、撥水性保護膜形成薬液は図3に示したように少なくとも凹部4に保持された状態となり、凹部4の表面が撥水化される。なお、本発明の保護膜は、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。   The formation of the water-repellent protective film in the water-repellent protective film forming step is performed by holding a water-repellent protective film-forming chemical at least in the concave portions of the concave / convex pattern of the wafer. FIG. 3 is a schematic view showing a state in which the concave portion 4 holds the water repellent protective film forming chemical 8. The wafer in the schematic diagram of FIG. 3 shows a part of the a-a ′ cross section of FIG. 1. In the water repellent protective film forming step, the water repellent protective film forming chemical is supplied to the wafer 1 on which the concave / convex pattern 2 is formed. At this time, the water-repellent protective film forming chemical solution is held at least in the concave portion 4 as shown in FIG. 3, and the surface of the concave portion 4 is water-repellent. Note that the protective film of the present invention 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, More preferably, it is uniformly formed.

また、保護膜形成工程では、薬液の温度を高くすると、より短時間で前記保護膜を形成しやすいが、撥水性保護膜形成薬液の沸騰や蒸発などにより該薬液の安定性が損なわれる恐れがあるため、前記薬液は10〜160℃で保持されることが好ましく、特には15〜120℃が好ましい。   In the protective film forming step, when the temperature of the chemical solution is increased, the protective film is easily formed in a shorter time, but the stability of the chemical solution may be impaired due to boiling or evaporation of the water repellent protective film forming chemical solution. Therefore, the chemical solution is preferably maintained at 10 to 160 ° C., particularly preferably 15 to 120 ° C.

撥水性保護膜形成剤により撥水化された凹部4に液体9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。凹部4の表面には撥水性保護膜形成剤により撥水性保護膜10が形成されている。このとき凹部4に保持されている液体9は、前記薬液、該薬液から異なる洗浄液B(以降、単に「洗浄液B」と記載する場合がある)に置換した後の液体(洗浄液B)でもよいし、置換途中の液体(薬液と洗浄液の混合液)であってもよい。前記撥水性保護膜10は、液体9が凹部4から除去されるときもウェハ表面に保持されている。   FIG. 4 shows a schematic diagram in the case where the liquid 9 is held in the recess 4 that has been made water-repellent by the water-repellent protective film forming agent. The wafer in the schematic diagram of FIG. 4 shows a part of the a-a ′ cross section of FIG. 1. A water repellent protective film 10 is formed on the surface of the recess 4 by a water repellent protective film forming agent. At this time, the liquid 9 held in the recess 4 may be the above-described chemical liquid or a liquid (cleaning liquid B) after the chemical liquid is replaced with a different cleaning liquid B (hereinafter sometimes simply referred to as “cleaning liquid B”). , A liquid in the middle of substitution (a mixed solution of a chemical solution and a cleaning solution) may be used. The water repellent protective film 10 is held on the wafer surface even when the liquid 9 is removed from the recess 4.

前記洗浄液Bの好ましい例としては、水、有機溶媒、水と有機溶媒の混合物、または、それらに酸、アルカリ、界面活性剤のうち少なくとも1種以上が混合されたもの等が挙げられる。また、前記洗浄液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、多価アルコール類、多価アルコール類の誘導体、含窒素化合物溶媒等が挙げられる。   Preferable examples of the cleaning liquid B include water, an organic solvent, a mixture of water and an organic solvent, or a mixture of at least one of acid, alkali, and surfactant. Examples of the organic solvent that is one of the preferred examples of the cleaning liquid B include hydrocarbons, esters, ethers, ketones, halogen-containing solvents, sulfoxide solvents, alcohols, polyhydric alcohols, many And derivatives of polyhydric alcohols, nitrogen-containing compound solvents, and the like.

前記凹凸パターンを有するウェハの凹部に液体が保持されると、該凹部に毛細管力が働く。この毛細管力の大きさは、前述したように以下に示される式で求められるPの絶対値である。
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。)
図4の凹部4のように凹部表面に撥水性保護膜が存在すると、θが増大され、Pの絶対値が低減される。パターン倒れの抑制の観点から、Pの絶対値は小さいほど好ましく、除去される液体との接触角を90°付近に調整して毛細管力を限りなく0.0MN/mに近づけることが理想的である。
When the liquid is held in the concave portion of the wafer having the concave / convex pattern, a capillary force acts on the concave portion. The magnitude of this capillary force is the absolute value of P obtained by the following formula as described above.
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.)
When a water-repellent protective film exists on the surface of the recess as in the recess 4 of FIG. 4, θ is increased and the absolute value of P is decreased. From the viewpoint of suppressing pattern collapse, the smaller the absolute value of P, the better. It is ideal to adjust the contact angle with the liquid to be removed to around 90 ° to bring the capillary force as close as possible to 0.0 MN / m 2. It is.

図4のように、凹部表面に保護膜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50〜130°であると、パターン倒れが発生し難いため好ましい。接触角は90°に近いほど該凹部に働く毛細管力が小さくなり、パターン倒れが更に発生し難くなるため、70〜110°が特に好ましい。また、例えば、線幅(凹部の幅)が45nmのラインアンドスペース形状のパターンのウェハの場合、毛細管力は2.1MN/m以下であることが好ましい。該毛細管力が2.1MN/m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1.1MN/m以下が特に好ましい。さらに、洗浄液との接触角を90°付近に調整して毛細管力を限りなく0.0MN/mに近づけることが理想的である。 As shown in FIG. 4, when the protective film 10 is formed on the surface of the recess, the contact angle when assuming that water is held on the surface is preferably 50 to 130 ° because pattern collapse hardly occurs. The closer the contact angle is to 90 °, the smaller the capillary force acting on the recess and the more difficult the pattern collapse occurs, so 70 to 110 ° is particularly preferable. For example, in the case of a line-and-space pattern wafer with a line width (width of recess) of 45 nm, the capillary force is preferably 2.1 MN / m 2 or less. It is preferable that the capillary force is 2.1 MN / m 2 or less because pattern collapse hardly occurs. Further, when the capillary force becomes small, pattern collapse hardly occurs. Therefore, the capillary force is particularly preferably 1.1 MN / m 2 or less. Furthermore, it is ideal to adjust the contact angle with the cleaning liquid to around 90 ° so that the capillary force is as close to 0.0 MN / m 2 as possible.

続いて、前記液体除去工程について説明する。なお、凹部に保持されている液体は、前記薬液、洗浄液B、または、薬液と洗浄液の混合液である。前記液体を除去する方法として、自然乾燥、エアー乾燥、Nガス乾燥、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。前記液体を効率よく除去するために、保持された液体を排液して除去した後に、残った液体を乾燥させても良い。 Next, the liquid removal process will be described. The liquid held in the recess is the chemical liquid, the cleaning liquid B, or a mixed liquid of the chemical liquid and the cleaning liquid. As a method for removing the liquid, known drying methods such as natural drying, air drying, N 2 gas drying, spin drying method, IPA (2-propanol) vapor drying, Marangoni drying, heat drying, hot air drying, vacuum drying, etc. It is preferable to carry out by. In order to efficiently remove the liquid, the retained liquid may be drained and removed, and then the remaining liquid may be dried.

最後に、撥水性保護膜除去工程について説明する。前記撥水性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。   Finally, the water repellent protective film removing step will be described. When removing the water-repellent 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, wavelengths shorter than 340 nm and 240 nm, which are energy equivalent to 83 kcal / mol and 116 kcal / mol, which are binding energies of C—C bonds and C—F bonds in the protective film. It is preferable to irradiate ultraviolet rays containing. 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、低圧水銀ランプやエキシマランプなどを用いてもよい。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, an excimer lamp, or the like may be 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、1〜60分間、好ましくは10〜30分間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. The heating time is preferably 1 to 60 minutes, preferably 10 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.

加熱により前記保護膜を除去する方法は、ウェハを熱源に接触させる方法、熱処理炉などの加熱された雰囲気にウェハを置く方法などがある。なお、加熱された雰囲気にウェハを置く方法は、複数枚のウェハを処理する場合であっても、ウェハ表面に前記保護膜を除去するためのエネルギーを均質に付与しやすいことから、操作が簡便で処理が短時間で済み処理能力が高いという工業的に有利な方法である。   Methods for removing the protective film by heating include a method of bringing a wafer into contact with a heat source and a method of placing the wafer in a heated atmosphere such as a heat treatment furnace. The method of placing the wafer in a heated atmosphere is easy to operate because it is easy to uniformly apply energy for removing the protective film to the wafer surface even when processing a plurality of wafers. This is an industrially advantageous method that requires a short processing time and a high processing capacity.

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しても良い。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, ozone generated by ultraviolet irradiation with a low-pressure mercury lamp or the like or low-temperature discharge with a high voltage may be provided to the wafer surface. The wafer may be irradiated with light while being exposed to ozone, or may be heated.

前記の光照射、加熱、オゾン曝露、プラズマ照射、コロナ放電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。   By combining the light irradiation, heating, ozone exposure, plasma irradiation, and corona discharge, the protective film on the wafer surface can be efficiently removed.

ウェハの表面に凹凸パターンを形成すること、凹凸パターンの少なくとも凹部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、前記保護膜形成薬液の評価を中心に行った。また、下記の式
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。凹凸パターンの凹部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を用いた。
Forming a concavo-convex pattern on the surface of a wafer and replacing the cleaning liquid held in at least the concave part of the concavo-convex pattern with other cleaning liquids are techniques already established through various studies in other literature. Therefore, in the present invention, the evaluation was mainly performed on the protective film forming chemical solution. Also, the following formula
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.)
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 concave portion of the concave / convex pattern, the contact angle of the droplet and the capillary force acting on the concave portion, which may be considered equivalent to the pattern collapse, have a correlation. Capillary force may be derived from the evaluation of the contact angle of the drop. In the examples, water was used as the cleaning liquid.

しかしながら、表面に微細な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。   However, in the case of a wafer having a fine uneven pattern on the surface, the contact angle of the protective film 10 itself formed on the surface of the uneven pattern cannot be accurately evaluated.

水滴の接触角評価は、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。   As described in JIS R 3257 “Test method for wettability of substrate glass surface”, water droplet contact angle is evaluated by dropping several μl of water droplets on the surface of the sample (substrate) and measuring the angle between the water droplet and the substrate surface. Made by measurement. 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.

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、表面が平滑なシリコンウェハ上に窒化チタン層を有する窒化チタン膜付きウェハ(以降、「TiNウェハ」と記載することがある)を用いた。   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 wafer 1 on which the uneven pattern 2 is formed. The film 10 was considered and various evaluations were performed. In this example, a wafer with a titanium nitride film having a titanium nitride layer on a silicon wafer with a smooth surface (hereinafter sometimes referred to as “TiN wafer”) was used as the wafer with a smooth surface.

詳細を下記に述べる。以下では、本発明の撥水性保護膜形成薬液を用いて洗浄されたウェハの評価方法、保護膜形成薬液の調製、そして、本発明の撥水性保護膜形成薬液を用いて洗浄されたウェハの評価結果が述べられる。   Details are described below. In the following, a method for evaluating a wafer cleaned using the water-repellent protective film-forming chemical solution of the present invention, preparation of the protective film-forming chemical solution, and evaluation of a wafer cleaned using the water-repellent protective film-forming chemical solution of the present invention Results are stated.

〔本発明の撥水性保護膜形成薬液を用いて洗浄されたウェハの評価方法〕
本発明の撥水性保護膜形成薬液を用いて洗浄されたウェハの評価方法として、以下の(1)〜(4)の評価を行った。
[Evaluation Method for Wafer Washed Using Water Repellent Protective Film Forming Chemical Solution of the Present Invention]
The following evaluations (1) to (4) were performed as evaluation methods for wafers cleaned using the water-repellent protective film-forming chemical solution of the present invention.

(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50〜130°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 50 to 130 ° was regarded as acceptable.

(2)毛細管力の評価
下式を用いてPを算出し、毛細管力(Pの絶対値)を求めた。
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。)
なお、本実施例では、パターン形状の一例として、線幅(凹部の幅)が45nmのラインアンドスペース形状のパターンのウェハを想定した。なお、線幅が45nmのパターンでは、気液界面がウェハ表面のパターンを通過するとき、液体が水の場合はパターンが倒れやすく、2−プロパノールの場合はパターンが倒れ難い傾向がある。ウェハ表面が例えば、窒化チタンである場合、該表面に対する2−プロパノールの接触角は0.5°であり、同様に水の接触角は2°である。また、他の金属系の物質(チタン、タングステン、アルミニウム、銅、スズ、窒化タンタル、ルテニウム等)においても同程度である。上記の条件の場合、洗浄液が、2−プロパノール(表面張力:22mN/m)では毛細管力は0.98MN/mとなる。一方、水銀を除く液体の中で表面張力が最も大きい水(表面張力:72mN/m)では毛細管力は3.2MN/mとなる。そこで中間の2.1MN/mを目標とし、水が保持されたときの毛細管力が2.1MN/m以下になれば合格とした。
(2) Evaluation of capillary force P was calculated using the following equation, and the capillary force (absolute value of P) was determined.
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.)
In the present embodiment, as an example of the pattern shape, a line-and-space pattern wafer having a line width (recessed portion width) of 45 nm is assumed. In the pattern with a line width of 45 nm, when the gas-liquid interface passes through the pattern on the wafer surface, the pattern tends to collapse when the liquid is water, and the pattern does not easily collapse when the liquid is 2-propanol. When the wafer surface is, for example, titanium nitride, the contact angle of 2-propanol with the surface is 0.5 °, and the contact angle of water is 2 °. The same applies to other metal substances (titanium, tungsten, aluminum, copper, tin, tantalum nitride, ruthenium, etc.). In the case of the above conditions, when the cleaning liquid is 2-propanol (surface tension: 22 mN / m), the capillary force is 0.98 MN / m 2 . On the other hand, the capillary force is 3.2 MN / m 2 in water (surface tension: 72 mN / m) having the largest surface tension among liquids excluding mercury. Therefore, the target was 2.1 MN / m 2 in the middle, and the test was accepted if the capillary force when water was retained was 2.1 MN / m 2 or less.

(3)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、前記保護膜が除去されたと判断して、合格とした。
・ランプ:セン特殊光源製PL2003N−10
・照度:15mW/cm(光源からサンプルまでの距離は10mm)
(3) Removability of protective film The sample was irradiated with UV light from a low-pressure mercury lamp for 1 minute under the following conditions. When the contact angle of water droplets was 10 ° or less after irradiation, it was judged that the protective film was removed, and the result was accepted.
・ Lamp: Sen Special Light Source PL2003N-10
Illuminance: 15 mW / cm 2 (distance from light source to sample is 10 mm)

(4)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、ウェハ洗浄前後の表面中心線平均面粗さ:Ra(nm)の差ΔRa(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。

Figure 2012178432
ここで、X、X、Y、Yは、それぞれ、X座標、Y座標の測定範囲を示す。S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、(X−X)×(Y−Y)の値とした。また、F(X,Y)は、測定点(X,Y)における高さ、Zは、測定面内の平均高さを表す。 (4) Evaluation of surface smoothness of wafer after removal of protective film Surface observation with an atomic force electron microscope (Seiko-Electronics: SPI3700, 2.5 μm square scan) and surface centerline average surface roughness before and after wafer cleaning: The difference ΔRa (nm) of Ra (nm) was determined. 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.
Figure 2012178432
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.

保護膜形成前のウェハ表面のRa値、及び保護膜を除去した後のウェハ表面のRa値を測定し、両者の差(ΔRa)が±1nm以内であれば、洗浄によってウェハ表面が浸食されていない、および、前記薬液の残渣がウェハ表面にないとし、合格とした。   The Ra value of the wafer surface before forming the protective film and the Ra value of the wafer surface after removing the protective film are measured. If the difference (ΔRa) is within ± 1 nm, the wafer surface is eroded by cleaning. It was determined that there was no residue of the chemical solution on the wafer surface, and the test was accepted.

[実施例1]
(1)撥水性保護膜形成薬液の調製
撥水性保護膜形成剤としてノナフルオロヘキシルジメチルクロロシラン〔C(CH(CHSiCl〕;10g、有機溶媒としてハイドロフルオロエーテル(3M製HFE−7100);90gを混合し、約5分間撹拌して、保護膜形成薬液の総量に対する保護膜形成剤の濃度(以降「保護膜形成剤濃度」と記載する)が10質量%の保護膜形成薬液を得た。
[Example 1]
(1) Preparation of water repellent protective film-forming chemical solution Nonafluorohexyldimethylchlorosilane [C 4 F 9 (CH 2 ) 2 (CH 3 ) 2 SiCl] as a water repellent protective film forming agent; 10 g, hydrofluoroether ( 3M HFE-7100); 90 g was mixed and stirred for about 5 minutes, and the concentration of the protective film forming agent relative to the total amount of the protective film forming chemical (hereinafter referred to as “protective film forming agent concentration”) was 10% by mass. A protective film forming chemical was obtained.

(2)TiNウェハの洗浄
平滑なTiNウェハ(表面に厚さ50nmの窒化チタン層を有するシリコンウェハ)を1質量%のフッ酸水溶液に1分間浸漬し、次いで水系洗浄液洗浄工程として純水に1分間浸漬した。その後、該ウェハを2−プロパノール(以降、「iPA」と記載することがある)に1分間浸漬した後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(以降、「PGMEA」と記載することがある)に1分間浸漬した。
(2) Cleaning of TiN wafer A smooth TiN wafer (a silicon wafer having a titanium nitride layer with a thickness of 50 nm on the surface) is immersed in a 1% by mass hydrofluoric acid aqueous solution for 1 minute, and then washed with pure water as an aqueous cleaning solution cleaning step. Immerse for a minute. Thereafter, the wafer was immersed in 2-propanol (hereinafter sometimes referred to as “iPA”) for 1 minute, and then immersed in propylene glycol monomethyl ether acetate (hereinafter sometimes referred to as “PGMEA”) for 1 minute. did.

(3)ウェハ表面への撥水性洗浄液による表面処理
「(2)TiNウェハの洗浄」後のTiNウェハを、上記「(1)保護膜形成薬液の調製」で調製した保護膜形成薬液に20℃で1分間浸漬させた。その後、該TiNウェハをiPAに10秒間浸漬した。最後に、該TiNウェハをiPAから取出し、エアーを吹き付けて、表面のiPAを除去した。
(3) Surface treatment of wafer surface with water-repellent cleaning solution The TiN wafer after “(2) Cleaning of TiN wafer” is applied to the protective film forming chemical solution prepared in the above “(1) Preparation of protective film forming chemical solution” at 20 ° C. Soaked for 1 minute. Thereafter, the TiN wafer was immersed in iPA for 10 seconds. Finally, the TiN wafer was taken out from the iPA and air was blown to remove the surface iPA.

得られたTiNウェハを上記「本発明の撥水性保護膜形成薬液を用いて洗浄されたウェハの評価方法」に記載した要領で評価したところ、表1に示す通り、撥水性保護膜形成前の初期接触角が10°未満であったものが、保護膜形成後の接触角は91°となり、優れた撥水性付与効果を示した。また、上記「毛細管力の評価」に記載した式を使って水が保持されたときの毛細管力を計算したところ、毛細管力は0.06MN/mとなり、毛細管力は小さかった。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照射によるウェハのΔRa値は±0.5nm以内であり、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。 When the obtained TiN wafer was evaluated in the manner described in the above-mentioned “Evaluation Method of Wafer Washed Using Water-Repellent Protective Film Forming Chemical Solution of the Present Invention”, as shown in Table 1, before forming the water-repellent protective film. Although the initial contact angle was less than 10 °, the contact angle after forming the protective film was 91 °, indicating an excellent water repellency imparting effect. Further, when the capillary force when water was retained was calculated using the formula described in the above “Evaluation of Capillary Force”, the capillary force was 0.06 MN / m 2 and the capillary force was small. Moreover, the contact angle after UV irradiation was less than 10 °, and the protective film could be removed. Further, the ΔRa value of the wafer by UV irradiation was within ± 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.

Figure 2012178432
Figure 2012178432

[実施例2〜4]
実施例1で用いた保護膜形成剤、有機溶媒、保護膜形成剤濃度、触媒、保護膜形成工程の時間を適宜変更して、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。なお、触媒濃度は、保護膜形成剤の総量100質量%に対する質量%濃度である。
[Examples 2 to 4]
The protective film forming agent, the organic solvent, the protective film forming agent concentration, the catalyst, and the protective film forming process time used in Example 1 were appropriately changed to perform surface treatment of the wafer, and further evaluated. The results are shown in Table 1. The catalyst concentration is a concentration by mass relative to 100% by mass of the total amount of the protective film forming agent.

[比較例1]
保護膜形成薬液として、N,N−ジメチルアミノトリメチルシラン〔(CHSiN(CH〕;10g、PGMEA;90gを混合したものを用いた以外は、実施例1と同じである。結果、表1に示す通りTiNウェハの接触角は18°となり、撥水性付与効果は得られなかった。また、上記「毛細管力の評価」に記載した式を使って水が保持されたときの毛細管力を計算したところ、毛細管力は3.0MN/mとなり、毛細管力は大きかった。
[Comparative Example 1]
The same as Example 1 except that the protective film forming chemical solution was a mixture of N, N-dimethylaminotrimethylsilane [(CH 3 ) 3 SiN (CH 3 ) 2 ]; 10 g, PGMEA; 90 g. . As a result, as shown in Table 1, the contact angle of the TiN wafer was 18 °, and the effect of imparting water repellency was not obtained. Further, when the capillary force when water was retained was calculated using the formula described in the above “Evaluation of Capillary Force”, the capillary force was 3.0 MN / m 2 and the capillary force was large.

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に保持された撥水性保護膜形成薬液
9 凹部4に保持された液体
10 撥水性保護膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wafer 2 Convex / concave pattern on wafer surface 3 Convex part 4 Pattern concave part 5 Concave width 6 Convex height 7 Convex width 8 Water repellent protective film forming chemical 9 held in concave part 4 Retained in concave part 4 Liquid 10 water repellent protective film

Claims (9)

表面に凹凸パターンを形成されたウェハにおいて該凹凸パターンの少なくとも凹部表面の一部がチタン、窒化チタン、タングステン、アルミニウム、銅、スズ、窒化タンタル、及びルテニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の物質を含むウェハの洗浄において、前記ウェハの少なくとも凹部表面に撥水性保護膜を形成するための撥水性保護膜形成剤を含有する撥水性保護膜形成薬液であり、前記撥水性保護膜形成剤が下記一般式[1]で表されるケイ素化合物であることを特徴とする、撥水性保護膜形成薬液。
a bSiX4−a−b [1]
[式[1]中、Rは、それぞれ互いに独立して、炭素数が1〜18の1以上の水素元素がフッ素元素に置換された炭化水素基、Rは、それぞれ互いに独立して、水素基、又は炭素数が1〜18の炭化水素基であり、式[1]のR、及びR中に含まれる炭素数の合計が6以上であり、Xは、それぞれ互いに独立して、ケイ素元素と結合する元素が窒素である1価の官能基、ケイ素元素と結合する元素が酸素である1価の官能基、及び、ハロゲン基からなる群から選ばれる少なくとも1つの基である。また、aは1〜3の整数、bは0〜2の整数であり、aとbの合計は1〜3である。]
At least one substance selected from the group consisting of titanium, titanium nitride, tungsten, aluminum, copper, tin, tantalum nitride, and ruthenium, in which at least a part of the concave surface of the concave / convex pattern is a wafer having a concave / convex pattern formed on the surface Is a water-repellent protective film-forming chemical solution containing a water-repellent protective film-forming agent for forming a water-repellent protective film on at least the concave surface of the wafer, and the water-repellent protective film-forming agent is A water repellent protective film-forming chemical, which is a silicon compound represented by the general formula [1].
R 1 a R 2 b SiX 4-a-b [1]
[In the formula [1], R 1 s are each independently a hydrocarbon group in which one or more hydrogen elements having 1 to 18 carbon atoms are substituted with fluorine elements, and R 2 are each independently A hydrogen group or a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, the total number of carbon atoms contained in R 1 and R 2 in the formula [1] is 6 or more, and X is independently of each other. And at least one group selected from the group consisting of a monovalent functional group in which the element bonded to the silicon element is nitrogen, a monovalent functional group in which the element bonded to the silicon element is oxygen, and a halogen group. Moreover, a is an integer of 1-3, b is an integer of 0-2, and the sum total of a and b is 1-3. ]
前記撥水性保護膜形成剤が、下記一般式[2]で表されるケイ素化合物であることを特徴とする、請求項1に記載の撥水性保護膜形成薬液。
a bSiX [2]
[式[2]中、Rは、それぞれ互いに独立して、炭素数が1〜18の少なくとも1以上の水素元素がフッ素元素に置換された炭化水素基、Rは、それぞれ互いに独立して、水素基、又は炭素数が1〜18の炭化水素基であり、式[2]のR、及びR中に含まれる炭素数の合計が6以上であり、Xは、ケイ素元素と結合する元素が窒素である1価の官能基、ケイ素元素と結合する元素が酸素である1価の官能基、または、ハロゲン基である。また、aは1〜3の整数、bは0〜2の整数であり、aとbの合計は3である。]
The water-repellent protective film-forming chemical solution according to claim 1, wherein the water-repellent protective film-forming agent is a silicon compound represented by the following general formula [2].
R 1 a R 2 b SiX [2]
[In the formula [2], R 1 are each independently a hydrocarbon group in which at least one hydrogen element having 1 to 18 carbon atoms is substituted with a fluorine element, and R 2 are each independently , A hydrogen group, or a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, the total number of carbon atoms contained in R 1 and R 2 in the formula [2] is 6 or more, and X is bonded to a silicon element. A monovalent functional group in which the element to be bonded is nitrogen, a monovalent functional group in which the element bonded to the silicon element is oxygen, or a halogen group. A is an integer of 1 to 3, b is an integer of 0 to 2, and the sum of a and b is 3. ]
前記撥水性保護膜形成剤が、下記一般式[3]で表されるケイ素化合物であることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の撥水性保護膜形成薬液。
(CHSiX [3]
[式[3]中、Rは炭素数が4〜18の1以上の水素元素がフッ素元素に置換された炭化水素基であり、Xはケイ素元素と結合する元素が窒素である1価の官能基、ケイ素元素と結合する元素が酸素である1価の官能基、または、ハロゲン基である。]
The water-repellent protective film-forming chemical solution according to claim 1 or 2, wherein the water-repellent protective film-forming agent is a silicon compound represented by the following general formula [3].
R 3 (CH 3 ) 2 SiX [3]
[In the formula [3], R 3 is a hydrocarbon group in which one or more hydrogen elements having 4 to 18 carbon atoms are substituted with fluorine elements, and X is a monovalent element in which the element bonded to the silicon element is nitrogen. A functional group, a monovalent functional group in which the element bonded to the silicon element is oxygen, or a halogen group. ]
前記ケイ素化合物中のRまたはRが、5以上のフッ素原子を含有していることを特徴とする、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の撥水性保護膜形成薬液。 The water repellent protective film-forming chemical solution according to any one of claims 1 to 3, wherein R 1 or R 3 in the silicon compound contains 5 or more fluorine atoms. 溶媒を含有することを特徴とする、請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の撥水性保護膜形成薬液。 5. The water-repellent protective film-forming chemical solution according to claim 1, further comprising a solvent. 酸を含有することを特徴とする、請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の撥水性保護膜形成薬液。 6. The water-repellent protective film-forming chemical solution according to any one of claims 1 to 5, comprising an acid. 前記撥水性保護膜形成剤が、前記撥水性保護膜形成薬液の総量100質量%に対して0.1〜50質量%となるように混合されてなることを特徴とする、請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の撥水性保護膜形成薬液。 The water-repellent protective film forming agent is mixed so as to be 0.1 to 50% by mass with respect to 100% by mass of the total amount of the water-repellent protective film-forming chemical solution. Item 7. The water-repellent protective film-forming chemical solution according to any one of Items 6. 表面に凹凸パターンを形成されたウェハにおいて該凹凸パターンの少なくとも凹部表面の一部がチタン、窒化チタン、タングステン、アルミニウム、銅、スズ、窒化タンタル、及びルテニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の物質を含むウェハの洗浄方法であって、
前記ウェハ表面を水系洗浄液で洗浄する、水系洗浄液洗浄工程
前記ウェハ表面に撥水性保護膜を形成するための撥水性保護膜形成剤を含有する撥水性保護膜形成薬液を、前記ウェハの少なくとも凹部に保持し、該凹部表面に撥水性保護膜を形成する、撥水性保護膜形成工程
ウェハ表面の液体を除去する、液体除去工程
前記凹部表面から撥水性保護膜を除去する、撥水性保護膜除去工程
を含み、撥水性保護膜形成工程において請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の撥水性保護膜形成薬液を用いることを特徴とする、ウェハの洗浄方法。
At least one substance selected from the group consisting of titanium, titanium nitride, tungsten, aluminum, copper, tin, tantalum nitride, and ruthenium, in which at least a part of the concave surface of the concave / convex pattern is a wafer having a concave / convex pattern formed on the surface A method for cleaning a wafer including
A water-based cleaning liquid cleaning step for cleaning the wafer surface with a water-based cleaning liquid. A water-repellent protective film-forming chemical solution containing a water-repellent protective film-forming agent for forming a water-repellent protective film on the wafer surface is formed in at least the recesses of the wafer. Holding and forming a water repellent protective film on the surface of the recess, removing the liquid on the wafer surface, removing the liquid on the wafer surface, removing the water repellent protective film from the surface of the recess, and removing the water repellent protective film A method for cleaning a wafer, comprising using the chemical solution for forming a water-repellent protective film according to claim 1 in the step of forming a water-repellent protective film.
前記撥水性保護膜除去工程において、撥水性保護膜が、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、及びウェハをプラズマ照射することからなる群から選ばれる少なくとも1つの処理方法で行われることを特徴とする請求項8に記載の洗浄方法。 In the water repellent protective film removing step, the water repellent protective film is at least selected from the group consisting of irradiating the wafer surface with light, heating the wafer, exposing the wafer to ozone, and irradiating the wafer with plasma. The cleaning method according to claim 8, wherein the cleaning method is performed by one processing method.
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