JP2023087948A - 金属レジスト用現像液、現像方法及び金属レジストパターン形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】金属除去性が向上し、安定性が良好な金属レジスト用現像液、該金属レジスト用現像液を用いた現像方法、及び該金属レジスト用現像液を用いた金属レジストパターン形成方法の提供。【解決手段】金属レジスト用現像液であって、溶剤と20℃で液体の強酸とを含有する現像液であって、前記現像液を純水で10倍に希釈した液の、pHメーターで測定したpH値が1.99以上である現像液。【選択図】なし
Description
本発明は、金属レジスト用現像液、現像方法及び金属レジストパターン形成方法に関する。
半導体回路およびデバイスの加工は、各世代にわたって限界寸法の継続的な縮小を伴ってきた。これらの寸法が縮小するにつれて、ますます微細な構造を処理しパターニングするという要求を満たすために新しい材料および方法が求められている。
パターン形成は、一般に、その後の層または機能性材料に転写されるパターンを形成するための放射線感受性材料(レジスト)の薄層の選択的露光を含む。同時に非常に高いエッチングコントラストを提供しながら、EUV(極端紫外線)や、EB(電子線)に対する良好な吸収を提供するのに適した金属レジストが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
パターン形成は、一般に、その後の層または機能性材料に転写されるパターンを形成するための放射線感受性材料(レジスト)の薄層の選択的露光を含む。同時に非常に高いエッチングコントラストを提供しながら、EUV(極端紫外線)や、EB(電子線)に対する良好な吸収を提供するのに適した金属レジストが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
かかる金属レジストを用いたパターニングでは、露光により金属レジスト中の金属過酸化物に配位している配位子が分解し、加水分解及び縮合が進行し、金属酸化物が形成され、レジストが現像液に不溶化する。次いで、レジストを現像することにより、エッチング耐性の高いパターンが形成される。
一般に、パターンは、放射線、反応性ガス、または液体溶液を用いて現像して、レジストの選択的に感応する部分を除去し、一方、レジストの他の部分は、保護エッチング耐性層として機能することができる。
例えば、特許文献2には、金属レジスト用現像液として、ハンセン溶解度パラメーターδH+δPの合計が低い第1の溶媒と、ハンセン溶解度パラメーターδH+δPの合計が第1の溶媒よりも高い第2の溶媒との混合物を採用することが提案されている。
例えば、特許文献2には、金属レジスト用現像液として、ハンセン溶解度パラメーターδH+δPの合計が低い第1の溶媒と、ハンセン溶解度パラメーターδH+δPの合計が第1の溶媒よりも高い第2の溶媒との混合物を採用することが提案されている。
本発明者らが検討した結果、特許文献1に記載されているような金属レジスト用現像液は、現像液の安定性及び金属除去性に改善の余地があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、金属除去性が向上し、安定性が良好な金属レジスト用現像液、該金属レジスト用現像液を用いた現像方法、及び該金属レジスト用現像液を用いた金属レジストパターン形成方法を提供することを課題とする。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、金属除去性が向上し、安定性が良好な金属レジスト用現像液、該金属レジスト用現像液を用いた現像方法、及び該金属レジスト用現像液を用いた金属レジストパターン形成方法を提供することを課題とする。
上記の課題を解決するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の第1の態様は、金属レジスト用現像液であって、溶剤と20℃で液体の強酸とを含有する現像液であって、前記現像液を純水で10倍に希釈した液の、pHメーターで測定したpH値が1.99以上である現像液である。
本発明の第2の態様は、前記第1の態様に係る現像液を用いて、金属レジストを現像する工程を有する、現像方法である。
本発明の第3の態様は、基板に金属レジストを塗布し、金属レジスト膜を形成する工程、金属レジスト膜に対し、放射線で露光する工程、及び前記第1の態様に係る現像液を用いて、放射線で露光された領域を含む金属レジスト膜を現像する工程、を含む金属レジストパターン形成方法である。
本発明によれば、金属除去性が向上し、安定性が良好な金属レジスト用現像液、該金属レジスト用現像液を用いた現像方法、及び該金属レジスト用現像液を用いた金属レジストパターン形成方法を提供することができる。
(現像液)
本発明の第1の態様にかかる現像液は、溶剤と、20℃で液体の強酸とを含有する。本態様にかかる現像液は、金属レジストを現像するために用いられる。
本発明の第1の態様にかかる現像液は、溶剤と、20℃で液体の強酸とを含有する。本態様にかかる現像液は、金属レジストを現像するために用いられる。
本実施形態の現像液は、現像液を純水で10倍に希釈した液の、pHメーターで測定したpH値が1.99以上であり、好ましくは2.00以上であり、より好ましくは2.01以上である。
現像液を純水で10倍に希釈した液の、pHメーターで測定したpH値が1.99以上であると、金属除去性を維持しつつ、現像時のパターン細りが十分に小さい範囲内に抑制しやすい。
現像液の上記pH値の上限値は特に限定されず、本実施形態の現像液を使用する対象となる金属レジストの種類に応じて適宜調整することが好ましく、例えば3.5以下が好ましく、3.3以下がより好ましく、3.12以下が更に好ましい。
現像液を純水で10倍に希釈した液の、pHメーターで測定したpH値が1.99以上であると、金属除去性を維持しつつ、現像時のパターン細りが十分に小さい範囲内に抑制しやすい。
現像液の上記pH値の上限値は特に限定されず、本実施形態の現像液を使用する対象となる金属レジストの種類に応じて適宜調整することが好ましく、例えば3.5以下が好ましく、3.3以下がより好ましく、3.12以下が更に好ましい。
<溶剤>
溶剤としては特に限定されないが、水、有機溶剤等が挙げられる。
有機溶剤としては、プロピレングリコールメチルエーテル(PGME)、プロピレングリコールメチルエチルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールブチルエーテル(PGBE)、エチレングリコールメチルエーテルなどのグリコールエーテルおよびそのエステル;エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコール、ヘキサノール、エチレングリコール、プロピレングリコールなどのアルコール;γ-ブチロラクトンなどの環状エステル;酢酸n-ブチル、酢酸エチルなどのエステル;2-ヘプタノンなどのケトン;プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネートなどの液体環状カーボネート;スルホラン等の環状スルホン等が挙げられる。
なかでも、溶剤としては、水酸基を有さない有機溶剤が好ましく、グリコールエーテルおよびそのエステル又はケトンがより好ましく、プロピレングリコールメチルエチルアセテート(PGMEA)又は2-ヘプタノンが更に好ましく、プロピレングリコールメチルエチルアセテート(PGMEA)が特に好ましい。
溶剤としては、水酸基を有さない有機溶剤を用いることにより、現像液中の酸(強酸)のエステル化反応を抑制しやすく、現像液の経時安定性を向上しやすい。
溶剤としては特に限定されないが、水、有機溶剤等が挙げられる。
有機溶剤としては、プロピレングリコールメチルエーテル(PGME)、プロピレングリコールメチルエチルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールブチルエーテル(PGBE)、エチレングリコールメチルエーテルなどのグリコールエーテルおよびそのエステル;エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコール、ヘキサノール、エチレングリコール、プロピレングリコールなどのアルコール;γ-ブチロラクトンなどの環状エステル;酢酸n-ブチル、酢酸エチルなどのエステル;2-ヘプタノンなどのケトン;プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネートなどの液体環状カーボネート;スルホラン等の環状スルホン等が挙げられる。
なかでも、溶剤としては、水酸基を有さない有機溶剤が好ましく、グリコールエーテルおよびそのエステル又はケトンがより好ましく、プロピレングリコールメチルエチルアセテート(PGMEA)又は2-ヘプタノンが更に好ましく、プロピレングリコールメチルエチルアセテート(PGMEA)が特に好ましい。
溶剤としては、水酸基を有さない有機溶剤を用いることにより、現像液中の酸(強酸)のエステル化反応を抑制しやすく、現像液の経時安定性を向上しやすい。
本実施形態において、溶剤は1種単独で用いてもよく、2種以上の混合溶剤として用いてもよい。
本実施形態に係る現像液において、溶剤の含有量は、現像液の全質量(100質量%)に対し、77~99.9質量%が好ましく、82.5~99.84質量%がより好ましく、88~99.43質量%が更に好ましく、93.5~98.92質量%が更に好ましく、96~98.41質量%が特に好ましい。
溶剤の含有量が上記の好ましい範囲内であると、金属除去性を維持しつつ、現像時のパターン細りが十分に小さい範囲内に抑制しやすい。
本実施形態に係る現像液において、溶剤の含有量は、現像液の全質量(100質量%)に対し、77~99.9質量%が好ましく、82.5~99.84質量%がより好ましく、88~99.43質量%が更に好ましく、93.5~98.92質量%が更に好ましく、96~98.41質量%が特に好ましい。
溶剤の含有量が上記の好ましい範囲内であると、金属除去性を維持しつつ、現像時のパターン細りが十分に小さい範囲内に抑制しやすい。
<20℃で液体の強酸>
本実施形態において、強酸は、20℃で液体であれば特に限定されない。
強酸としては、pKaが2以下である酸が好ましい。
本実施形態において、強酸のpKa値は、SPARC pKa calculation法による計算値である。
本実施形態において、強酸は、20℃で液体であれば特に限定されない。
強酸としては、pKaが2以下である酸が好ましい。
本実施形態において、強酸のpKa値は、SPARC pKa calculation法による計算値である。
強酸としては、硫酸(pKa:0.81)、リン酸(pKa:1.75)、メタンスルホン酸(pKa:0.42)、ホスホン酸(pka:1.76)、トリフルオロ酢酸(pka:1.14)、トリフルオロメタンスルホン酸(pka:0.98)からなる群より選ばれる少なくとも1種の有機酸が好ましく、硫酸、メタンスルホン酸、トリフルオロ酢酸、リン酸及びホスホン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種がより好ましく、硫酸が更に好ましい。
本実施形態に係る現像液において、強酸の含有量は、現像液の全質量(100質量%)に対し、0.05~3質量%が好ましく、0.06~2.5質量%がより好ましく、0.07~2質量%が更に好ましく、0.08~1.5質量%が更に好ましく、0.09~1質量%が特に好ましい。
強酸の含有量が上記の好ましい範囲内であると、金属除去性を維持しつつ、現像時のパターン細りが十分に小さい範囲内に抑制しやすい。
強酸の含有量が上記の好ましい範囲内であると、金属除去性を維持しつつ、現像時のパターン細りが十分に小さい範囲内に抑制しやすい。
<その他の成分>
本態様にかかる現像液は、本発明の効果を損なわない範囲で、上記成分に加えて他の成分(以下、「添加剤」ともいう)を含んでいてもよい。
添加剤としては、上記強酸以外の有機酸、無機フッ酸、テトラアルキルアンモニウム化合物、界面活性剤等が挙げられる。
有機酸としては、酢酸、ギ酸、クエン酸、シュウ酸、2-ニトロフェニル酢酸、2-エチルヘキサン酸、ドデカン酸などのカルボン酸;アスコルビン酸、酒石酸、グルクロン酸等の糖酸;ベンゼンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸等のスルホン酸;ビス(2-エチルヘキシル)リン酸のようなリン酸エステル等が挙げられ、酢酸、ギ酸、2-エチルヘキサン酸、グルクロン酸、ビス(2-エチルヘキシル)リン酸等の、常温で液体である有機酸が好ましい。
無機フッ酸としては、ヘキサフルオロケイ酸、ヘキサフルオロリン酸、フルオロホウ酸等が挙げられる。
テトラアルキルアンモニウム化合物としては、テトラメチルアンモニウムフルオリド、テトラブチルアンモニウムフルオリド、テトラブチルアンモニウムフルオロシリケート等が挙げられる。
界面活性剤としては、ポリアルキレンオキサイドアルキルフェニルエーテル系界面活性剤、ポリアルキレンオキサイドアルキルエーテル系界面活性剤、ポリエチレンオキサイドとポリプロピレンオキサイドからなるブロックポリマー系界面活性剤、ポリオキシアルキレンジスチレン化フェニルエーテル系界面活性剤、ポリアルキレントリベンジルフェニルエーテル系界面活性剤、アセチレンポリアルキレンオキサイド系界面活性剤等が挙げられる。
なかでも、添加剤としては、酢酸が好ましい。
各添加剤は、いずれか1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本実施形態に係る現像液が添加剤を含む場合、添加剤の含有量は、現像液の全質量(100質量%)に対し、1~60質量%が好ましく、1~50質量%がより好ましく、1~45質量%が更に好ましい。
本態様にかかる現像液は、本発明の効果を損なわない範囲で、上記成分に加えて他の成分(以下、「添加剤」ともいう)を含んでいてもよい。
添加剤としては、上記強酸以外の有機酸、無機フッ酸、テトラアルキルアンモニウム化合物、界面活性剤等が挙げられる。
有機酸としては、酢酸、ギ酸、クエン酸、シュウ酸、2-ニトロフェニル酢酸、2-エチルヘキサン酸、ドデカン酸などのカルボン酸;アスコルビン酸、酒石酸、グルクロン酸等の糖酸;ベンゼンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸等のスルホン酸;ビス(2-エチルヘキシル)リン酸のようなリン酸エステル等が挙げられ、酢酸、ギ酸、2-エチルヘキサン酸、グルクロン酸、ビス(2-エチルヘキシル)リン酸等の、常温で液体である有機酸が好ましい。
無機フッ酸としては、ヘキサフルオロケイ酸、ヘキサフルオロリン酸、フルオロホウ酸等が挙げられる。
テトラアルキルアンモニウム化合物としては、テトラメチルアンモニウムフルオリド、テトラブチルアンモニウムフルオリド、テトラブチルアンモニウムフルオロシリケート等が挙げられる。
界面活性剤としては、ポリアルキレンオキサイドアルキルフェニルエーテル系界面活性剤、ポリアルキレンオキサイドアルキルエーテル系界面活性剤、ポリエチレンオキサイドとポリプロピレンオキサイドからなるブロックポリマー系界面活性剤、ポリオキシアルキレンジスチレン化フェニルエーテル系界面活性剤、ポリアルキレントリベンジルフェニルエーテル系界面活性剤、アセチレンポリアルキレンオキサイド系界面活性剤等が挙げられる。
なかでも、添加剤としては、酢酸が好ましい。
各添加剤は、いずれか1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本実施形態に係る現像液が添加剤を含む場合、添加剤の含有量は、現像液の全質量(100質量%)に対し、1~60質量%が好ましく、1~50質量%がより好ましく、1~45質量%が更に好ましい。
本実施形態の現像液が添加剤として酢酸を含む場合、酢酸の含有量は、現像液の全質量に対し、0.05~20質量%が好ましく、0.1~15質量%がより好ましく、0.5~10質量%が更に好ましく、1~5質量%が更に好ましく、1.5~3質量%が特に好ましい。
酢酸の含有量が上記の好ましい範囲内であると、金属除去性を維持しつつ、現像時のパターン細りが十分に小さい範囲内に抑制しやすい。
酢酸の含有量が上記の好ましい範囲内であると、金属除去性を維持しつつ、現像時のパターン細りが十分に小さい範囲内に抑制しやすい。
本実施形態の現像液は、溶剤と、強酸と、酢酸と、不可避不純物のみからなる現像液(以下、「現像液A」ともいう)であってもよい。
現像液Aにおいて、溶剤の含有量は、現像液Aの全質量(100質量%)に対し、77~99.9質量%が好ましく、82.5~99.84質量%がより好ましく、88~99.43質量%が更に好ましく、93.5~98.92質量%が更に好ましく、96~98.41質量%が特に好ましい。
また、現像液Aにおいて、強酸の含有量は、現像液Aの全質量(100質量%)に対し、0.05~3質量%が好ましく、0.06~2.5質量%がより好ましく、0.07~2質量%が更に好ましく、0.08~1.5質量%が更に好ましく、0.09~1質量%が特に好ましい。
また、現像液Aにおいて、酢酸の含有量は、現像液Aの全質量(100質量%)に対し、0.05~20質量%が好ましく、0.1~15質量%がより好ましく、0.5~10質量%が更に好ましく、1~5質量%が更に好ましく、1.5~3質量%が特に好ましい。
現像液Aにおいて、溶剤、強酸及び酢酸の含有量が上記の好ましい範囲内であると、金属除去性を維持しつつ、現像時のパターン細りが十分に小さい範囲内に抑制しやすい。
現像液Aにおいて、溶剤の含有量は、現像液Aの全質量(100質量%)に対し、77~99.9質量%が好ましく、82.5~99.84質量%がより好ましく、88~99.43質量%が更に好ましく、93.5~98.92質量%が更に好ましく、96~98.41質量%が特に好ましい。
また、現像液Aにおいて、強酸の含有量は、現像液Aの全質量(100質量%)に対し、0.05~3質量%が好ましく、0.06~2.5質量%がより好ましく、0.07~2質量%が更に好ましく、0.08~1.5質量%が更に好ましく、0.09~1質量%が特に好ましい。
また、現像液Aにおいて、酢酸の含有量は、現像液Aの全質量(100質量%)に対し、0.05~20質量%が好ましく、0.1~15質量%がより好ましく、0.5~10質量%が更に好ましく、1~5質量%が更に好ましく、1.5~3質量%が特に好ましい。
現像液Aにおいて、溶剤、強酸及び酢酸の含有量が上記の好ましい範囲内であると、金属除去性を維持しつつ、現像時のパターン細りが十分に小さい範囲内に抑制しやすい。
現像液Aが溶剤として水を含む場合、水の含有量は、現像液Aの全質量(100質量%)に対し、30質量%以下が好ましく、25質量%以下がより好ましく、20質量%以下が更に好ましい。水の含有量の下限値は特に限定されないが、例えば、現像液Aの全質量(100質量%)に対し、0.01質量%以上であってもよく、0.05質量%以上であってもよく、0.1質量%以上であってもよい。
現像液Aにおいて、水の含有量が上記の好ましい範囲内であると、現像液の金属除去性を向上しやすい。
現像液Aにおいて、水の含有量が上記の好ましい範囲内であると、現像液の金属除去性を向上しやすい。
本実施形態の現像液は、溶剤と、強酸と、不可避不純物のみからなる現像液(以下、「現像液B」ともいう)であってもよい。
現像液Bにおいて、溶剤の含有量は、現像液Bの全質量(100質量%)に対し、98~99.95質量%が好ましく、98.3~99.94質量%がより好ましく、98.5~99.93質量%が更に好ましく、98.7~99.92質量%が更に好ましく、99.2~99.91質量%が特に好ましい。
また、現像液Bにおいて、強酸の含有量は、現像液Bの全質量(100質量%)に対し、0.05~0.9質量%が好ましく、0.06~0.85質量%がより好ましく、0.07~0.83質量%が更に好ましく、0.08~0.81質量%が更に好ましく、0.09~0.80質量%が特に好ましい。
現像液Bにおいて、溶剤、強酸及び酢酸の含有量が上記の好ましい範囲内であると、金属除去性を維持しつつ、現像時のパターン細りが十分に小さい範囲内に抑制しやすい。
現像液Bにおいて、溶剤の含有量は、現像液Bの全質量(100質量%)に対し、98~99.95質量%が好ましく、98.3~99.94質量%がより好ましく、98.5~99.93質量%が更に好ましく、98.7~99.92質量%が更に好ましく、99.2~99.91質量%が特に好ましい。
また、現像液Bにおいて、強酸の含有量は、現像液Bの全質量(100質量%)に対し、0.05~0.9質量%が好ましく、0.06~0.85質量%がより好ましく、0.07~0.83質量%が更に好ましく、0.08~0.81質量%が更に好ましく、0.09~0.80質量%が特に好ましい。
現像液Bにおいて、溶剤、強酸及び酢酸の含有量が上記の好ましい範囲内であると、金属除去性を維持しつつ、現像時のパターン細りが十分に小さい範囲内に抑制しやすい。
本実施形態の現像液は、酢酸、ギ酸、クエン酸、シュウ酸、2-ニトロフェニル酢酸、2-エチルヘキサン酸、ドデカン酸などのカルボン酸;アスコルビン酸、酒石酸、グルクロン酸等の糖酸;ベンゼンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸等のスルホン酸;ビス(2-エチルヘキシル)リン酸のようなリン酸エステル;ヘキサフルオロケイ酸、ヘキサフルオロリン酸、フルオロホウ酸等の有機酸;テトラメチルアンモニウムフルオリド、テトラブチルアンモニウムフルオリド、テトラブチルアンモニウムフルオロシリケート等が挙テトラアルキルアンモニウム化合物;ポリアルキレンオキサイドアルキルフェニルエーテル系界面活性剤、ポリアルキレンオキサイドアルキルエーテル系界面活性剤、ポリエチレンオキサイドとポリプロピレンオキサイドからなるブロックポリマー系界面活性剤、ポリオキシアルキレンジスチレン化フェニルエーテル系界面活性剤、ポリアルキレントリベンジルフェニルエーテル系界面活性剤、アセチレンポリアルキレンオキサイド系界面活性剤等の界面活性剤からなる群より選ばれる少なくとも1種を含まなくてもよい。
<金属レジスト>
本実施形態にかかる現像液は、金属レジストを洗浄するために用いられる。
金属レジストとしては特に限定されず、Sn、Bi、Hf、Zr、In、Te、Sb、Ni、Co、Ti、W、Ta及びMoからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属を含むものが挙げられる。
本実施形態にかかる現像液は、金属レジストを洗浄するために用いられる。
金属レジストとしては特に限定されず、Sn、Bi、Hf、Zr、In、Te、Sb、Ni、Co、Ti、W、Ta及びMoからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属を含むものが挙げられる。
以上説明した本実施形態の現像液によれば、酸成分として20℃で液体の強酸を含むため、金属除去性が向上する。そのため、本実施形態の現像液を用いて金属レジストを現像する場合、得られる金属レジストパターンの現像欠陥(マイクロブリッジング等)を低減できる。
また、本実施形態の現像液は、酸の存在量が適切な範囲内において、溶剤の分解の進行が抑制されるため、安定性が良好である。そのため、本実施形態の現像液は、工業的にも有用性が高い。
また、本実施形態の現像液は、酸の存在量が適切な範囲内において、溶剤の分解の進行が抑制されるため、安定性が良好である。そのため、本実施形態の現像液は、工業的にも有用性が高い。
(現像方法)
本発明の第2の態様は、前記第1の態様に係る現像液を用いて、金属レジストを現像する工程を有する現像方法である。
本発明の第2の態様は、前記第1の態様に係る現像液を用いて、金属レジストを現像する工程を有する現像方法である。
本実施形態において、現像する対象物である金属レジストは、典型的には支持体上に形成された金属レジスト膜である。
支持体としては特に限定されず、従来公知のものを用いることができ、例えば、電子部品用の基板や、これに所定の配線パターンが形成されたもの等が挙げられる。より具体的には、シリコンウェハ、銅、クロム、鉄、アルミニウム等の金属製の基板や、ガラス基板等が挙げられる。
金属レジストとしては特に限定されず、Sn、Bi、Hf、Zr、In、Te、Sb、Ni、Co、Ti、W、Ta及びMoからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属を含むものが挙げられる。
本実施形態において、金属レジストは、メタルオキソ(metal-oxo)化合物及びメタルヒドロキソ(metal-hydroxo)化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。
メタルオキソ(metal-oxo)化合物及びメタルヒドロキソ(metal-hydroxo)化合物(以下、まとめて「メタルオキソ/ヒドロキソ化合物」ともいう)としては、Sn、Bi、Hf、Zr、In、Te、Sb、Ni、Co、Ti、W、Ta及びMoからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属を含む化合物であれば特に限定されないが、Snを含む化合物(以下、「スズオキソ/ヒドロキソ化合物」ともいう)が好ましい。
本実施形態において、メタルオキソ/ヒドロキソ化合物は特に限定されず、例えば、米国特許第5,059,059号、米国特許出願第9,310,684B2号、米国特許出願第2016/0116839A1号、米国特許第10,228,618B2号、米国特許出願第2002/0076495号、米国特許第5,419,096号、米国特許第9,372,402B2号、米国特許出願第2015/0234272A1等に記載されている化合物が挙げられる。
スズオキソ/ヒドロキソ化合物としては、一般に、式RzSnO(2-(z/2)-(x/2))(OH)xで表される放射線感受性の化合物が用いられる。ここで、0<z≦2および0<(z+x)≦4である。ここで、Rは、N個の異なる組成の場合、1~31個の炭素原子を持つヒドロカルビル基または異なるR基を持つそれらのブレンドであり、RNと記載できる。
本実施形態において、メタルオキソ/ヒドロキソ化合物の形態は特に限定されず、典型的には錯体であるが、クラスターを形成してもよい。あるいは、メタルオキソ/ヒドロキソ化合物は、オキソ/ヒドロキソネットワークを形成していてもよい。
現像処理は、公知の現像方法により実施することが可能であり、例えば現像液中に支持体を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、支持体表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止する方法(パドル法)、支持体表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、一定速度で回転している支持体上に一定速度で現像液塗出ノズルをスキャンしながら現像液を塗出し続ける方法(ダイナミックディスペンス法)等が挙げられる。
現像時間は特に限定されないが、例えば2秒~30分であってもよく、3秒~15分であってもよく、4秒~10分であってもよく、5秒~5分であってもよい。
本実施形態において、金属レジストは、放射線で露光された領域を含むことが好ましい。放射線で露光された領域は、後述する金属レジストパターン形成方法における、金属レジスト膜に対し、放射線で露光する工程と同様にして形成できる。
金属レジストが放射線で露光された領域を含むことにより、ポジ型パターンの場合は当該領域を現像液で除去することによりパターンが形成でき、ネガ型パターンの場合は当該領域を残し、放射線で露光されていない領域を現像液げ除去することによりパターンを形成できる。
金属レジストが放射線で露光された領域を含むことにより、ポジ型パターンの場合は当該領域を現像液で除去することによりパターンが形成でき、ネガ型パターンの場合は当該領域を残し、放射線で露光されていない領域を現像液げ除去することによりパターンを形成できる。
本実施形態の現像方法によれば、前記第1の態様に係る現像液を用いて金属レジストを現像する。そのため、本実施形態によれば、得られる金属レジストパターンの現像欠陥(マイクロブリッジング等)を低減できる。
(金属レジストパターン形成方法)
本実施形態の金属レジストパターン形成方法は、基板に金属レジストを塗布し、金属レジスト膜を形成する工程(以下、「金属レジスト膜形成工程」ともいう)、金属レジスト膜に対し、放射線で露光する工程(以下、「露光工程」ともいう)、及び前記第1の態様に係る現像液を用いて、放射線で露光された領域を含む金属レジスト膜を現像する工程(以下、「現像工程」ともいう)を含む。
本実施形態の金属レジストパターン形成方法は、基板に金属レジストを塗布し、金属レジスト膜を形成する工程(以下、「金属レジスト膜形成工程」ともいう)、金属レジスト膜に対し、放射線で露光する工程(以下、「露光工程」ともいう)、及び前記第1の態様に係る現像液を用いて、放射線で露光された領域を含む金属レジスト膜を現像する工程(以下、「現像工程」ともいう)を含む。
<金属レジスト膜形成工程>
金属レジスト膜の形成方法は特に限定されないが、例えば、米国特許第9,176,377B2号明細書、米国特許出願公開第2013/0224652号明細書、米国特許第9,310,684号明細書、米国特許出願公開第2016/0116839号明細書、Jiang, Jing; Chakrabarty, Souvik; Yu, Mufei; et al., “Metal Oxide Nanoparticle Photoresists for EUV Patterning”, Journal Of Photopolymer Science And Technology 27(5), 663-6662014、A Platinum- Fullerene Complex for Patterning Metal Containing Nanostructures, D.X. Yang, A. Frommhold, D.S. He, Z.Y.Li, R.E. Palmer, M.A. Lebedeva, T.W. Chamberlain, A.N. Khlobystov, A.P.G. Robinson, Proc SPIEAdvanced Lithography, 2014、米国特許出願公開第2009/0155546号明細書、米国特許出願公開第6,566,276号明細書等に記載された金属レジスト及びパターニング方法を用いることができる。
金属レジスト膜の形成方法は特に限定されないが、例えば、米国特許第9,176,377B2号明細書、米国特許出願公開第2013/0224652号明細書、米国特許第9,310,684号明細書、米国特許出願公開第2016/0116839号明細書、Jiang, Jing; Chakrabarty, Souvik; Yu, Mufei; et al., “Metal Oxide Nanoparticle Photoresists for EUV Patterning”, Journal Of Photopolymer Science And Technology 27(5), 663-6662014、A Platinum- Fullerene Complex for Patterning Metal Containing Nanostructures, D.X. Yang, A. Frommhold, D.S. He, Z.Y.Li, R.E. Palmer, M.A. Lebedeva, T.W. Chamberlain, A.N. Khlobystov, A.P.G. Robinson, Proc SPIEAdvanced Lithography, 2014、米国特許出願公開第2009/0155546号明細書、米国特許出願公開第6,566,276号明細書等に記載された金属レジスト及びパターニング方法を用いることができる。
また、金属レジスト膜の形成方法として、例えば、特開2015-201622、特開2020-84330等に記載された、気相成長等により支持体上に金属酸化物含有膜を堆積して成膜する方法を用いてもよい。
金属レジスト膜の膜厚は、一般に、前駆体溶液の濃度、粘度、およびスピン速度により調整できる。
気相成長等などの他のコーティングプロセスの場合、一般に、コーティングパラメータを選択することで厚さを調整することもできる。
本実施形態においては、高解像度のパターン形成を容易にするために、薄い膜厚を採用することが望ましい場合がある。
本実施形態においては、金属レジスト膜は、1μm以下であってもよく、250nm以下であってもよく、1~50nmであってもよく、1~40nmであってもよい。
気相成長等などの他のコーティングプロセスの場合、一般に、コーティングパラメータを選択することで厚さを調整することもできる。
本実施形態においては、高解像度のパターン形成を容易にするために、薄い膜厚を採用することが望ましい場合がある。
本実施形態においては、金属レジスト膜は、1μm以下であってもよく、250nm以下であってもよく、1~50nmであってもよく、1~40nmであってもよい。
金属レジスト膜形成工程における基板は、前記第1の態様において説明した支持体と同様である。また、金属レジスト膜形成工程における金属レジストは、前記第1の態様及び前記第2の態様における金属レジストと同様である。
<エッジリンス工程>
本実施形態の金属レジストパターン形成方法は、金属レジスト膜形成工程の後に、基板の周縁部に沿って洗浄液を塗布し、金属レジストを備えた基板上のエッジビードを除去する工程(以下、「エッジリンス工程」ともいう)を含んでもよい。
エッジリンスの方法は従来公知のプロセスであれば特に限定されず、例えば国際公開第2018/031896号に記載された方法等が挙げられる。
本実施形態の金属レジストパターン形成方法は、金属レジスト膜形成工程の後に、基板の周縁部に沿って洗浄液を塗布し、金属レジストを備えた基板上のエッジビードを除去する工程(以下、「エッジリンス工程」ともいう)を含んでもよい。
エッジリンスの方法は従来公知のプロセスであれば特に限定されず、例えば国際公開第2018/031896号に記載された方法等が挙げられる。
エッジリンスの回数は特に限定されず、1~20回実施することができる。さらに、エッジリンス中に2種以上の洗浄液を適用することができる。
エッジリンスにおいて、洗浄液を好ましくは0.05~50mL、より好ましくは0.075~40mL、更に好ましくは0.1~25mLの量で滴下することができる。
他の実施形態としては、エッジリンスにおいて、洗浄液を好ましくは5mL/分~50mL/分の流速で、好ましくは1秒~5分、より好ましくは5秒~2分噴霧してもよい。
洗浄液としては、前記第1の態様において説明した溶剤を用いることができる。
エッジリンスにおいて、洗浄液を好ましくは0.05~50mL、より好ましくは0.075~40mL、更に好ましくは0.1~25mLの量で滴下することができる。
他の実施形態としては、エッジリンスにおいて、洗浄液を好ましくは5mL/分~50mL/分の流速で、好ましくは1秒~5分、より好ましくは5秒~2分噴霧してもよい。
洗浄液としては、前記第1の態様において説明した溶剤を用いることができる。
<プレベーク(PAB)工程>
また、本実施形態の金属レジストパターン形成方法は、金属レジスト膜形成工程の後に、金属レジストを備えた基板に対してプレベーク(PAB)処理を行う工程(プレベーク(PAB)工程)を含んでもよい。
プレベーク(PAB)処理の処理温度は特に限定されないが、25℃~250℃であってもよく、50℃~200℃であってもよく、80℃~250℃であってもよい。
プレベーク(PAB)処理の処理時間は特に限定されないが、少なくとも0.1分間であってもよく、0.5分~30分であってもよく、0.75分~10分であってもよい。
また、本実施形態の金属レジストパターン形成方法は、金属レジスト膜形成工程の後に、金属レジストを備えた基板に対してプレベーク(PAB)処理を行う工程(プレベーク(PAB)工程)を含んでもよい。
プレベーク(PAB)処理の処理温度は特に限定されないが、25℃~250℃であってもよく、50℃~200℃であってもよく、80℃~250℃であってもよい。
プレベーク(PAB)処理の処理時間は特に限定されないが、少なくとも0.1分間であってもよく、0.5分~30分であってもよく、0.75分~10分であってもよい。
<露光工程>
露光工程で用いる放射線源としては、極端紫外線(EUV)、紫外線(UV)、電子線(EB)等が挙げられる。
放射線は、一般に、マスクを介して金属レジスト膜に向けることができ、または放射線ビームを金属レジスト膜全体に制御可能に走査して、金属レジスト膜内に潜像を形成することができる。
露光工程で用いる放射線源としては、極端紫外線(EUV)、紫外線(UV)、電子線(EB)等が挙げられる。
放射線は、一般に、マスクを介して金属レジスト膜に向けることができ、または放射線ビームを金属レジスト膜全体に制御可能に走査して、金属レジスト膜内に潜像を形成することができる。
<露光後加熱(PEB)工程>
本実施形態の金属レジストパターン形成方法は、露光工程の後に、露光後加熱(PEB)処理を行う工程(露光後加熱(PEB)工程)を含んでもよい。
露光後加熱(PEB)処理の処理温度は特に限定されないが、45℃~250℃であってもよく、50℃~190℃であってもよく、60℃~175℃であってもよい。
露光後加熱(PEB)処理の処理時間は特に限定されないが、少なくとも0.1分であってもよく、0.5分~30分であってもよく、0.75分~10分であってもよい。
本実施形態の金属レジストパターン形成方法は、露光工程の後に、露光後加熱(PEB)処理を行う工程(露光後加熱(PEB)工程)を含んでもよい。
露光後加熱(PEB)処理の処理温度は特に限定されないが、45℃~250℃であってもよく、50℃~190℃であってもよく、60℃~175℃であってもよい。
露光後加熱(PEB)処理の処理時間は特に限定されないが、少なくとも0.1分であってもよく、0.5分~30分であってもよく、0.75分~10分であってもよい。
<現像工程>
現像工程は、前記第2の態様に係る現像方法と同様である。
現像工程は、前記第2の態様に係る現像方法と同様である。
<リンス工程>
本実施形態の金属レジストパターン形成方法は、現像工程の後、前記第1の態様に係る現像液を含むリンス用組成物で金属レジスト膜をリンスする工程(リンス工程)を含んでもよい。
リンス工程は、典型的には、現像された金属レジストを前記第1の態様に係る現像液を含むリンス用組成物と接触させることを含む。
本実施形態の金属レジストパターン形成方法がリンス工程を含むことにより、得られる金属レジストパターンの現像欠陥(マイクロブリッジング等)をより一層低減しやすい。
本実施形態の金属レジストパターン形成方法は、現像工程の後、前記第1の態様に係る現像液を含むリンス用組成物で金属レジスト膜をリンスする工程(リンス工程)を含んでもよい。
リンス工程は、典型的には、現像された金属レジストを前記第1の態様に係る現像液を含むリンス用組成物と接触させることを含む。
本実施形態の金属レジストパターン形成方法がリンス工程を含むことにより、得られる金属レジストパターンの現像欠陥(マイクロブリッジング等)をより一層低減しやすい。
リンス工程の処理時間は特に限定されないが、1秒~20分であってもよく、2秒~12分であってもよく、4秒~6分であってもよい。
<ポストベーク工程>
本実施形態の金属レジストパターン形成方法は、現像工程又はリンス工程の後、金属レジスト膜にポストベーク処理する工程(ポストベーク工程)を行うことを含んでもよい。
ポストベーク処理の処理時間は特に限定されないが、45℃~250℃であってもよく、50℃~190℃であってもよく、60℃~175℃であってもよい。
ポストベーク処理の処理時間は特に限定されないが、少なくとも0.1分であってもよく、0.5分~30分であってもよく、0.75分~10分であってもよい。
本実施形態の金属レジストパターン形成方法は、現像工程又はリンス工程の後、金属レジスト膜にポストベーク処理する工程(ポストベーク工程)を行うことを含んでもよい。
ポストベーク処理の処理時間は特に限定されないが、45℃~250℃であってもよく、50℃~190℃であってもよく、60℃~175℃であってもよい。
ポストベーク処理の処理時間は特に限定されないが、少なくとも0.1分であってもよく、0.5分~30分であってもよく、0.75分~10分であってもよい。
本実施形態の金属レジストパターン形成方法によれば、前記第1の態様に係る現像液を用いて金属レジストを現像する。そのため、本実施形態によれば、得られる金属レジストパターンの現像欠陥(マイクロブリッジング等)を低減できる。
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
<現像液の調製>
(実施例1~3、比較例1~3)
表1に示す各成分を混合し、各例の現像液を調製した。
(実施例1~3、比較例1~3)
表1に示す各成分を混合し、各例の現像液を調製した。
表1中、各略号はそれぞれ以下の意味を有する。また、数値は配合量(質量%)である。
各例の現像液のpHは、各現像液を純水で10倍に希釈した液の、pHメーターで測定したpH値である。
PGMEA:プロピレングリコールメチルエチルアセテート。
各例の現像液のpHは、各現像液を純水で10倍に希釈した液の、pHメーターで測定したpH値である。
PGMEA:プロピレングリコールメチルエチルアセテート。
<現像液の安定性の評価>
各例の現像液100mLを60℃で12時間加熱し、加熱前後の組成変化を観察した。
下記の基準にしたがって、現像液の安定性を評価した。結果を表2に示す。
○:加熱前後で現像液の組成に変化が見られなかった。
×:加熱前後で現像液の組成に変化が見られた。
各例の現像液100mLを60℃で12時間加熱し、加熱前後の組成変化を観察した。
下記の基準にしたがって、現像液の安定性を評価した。結果を表2に示す。
○:加熱前後で現像液の組成に変化が見られなかった。
×:加熱前後で現像液の組成に変化が見られた。
<Sn低減率の評価>
Siウェハ上に、有機金属スズオキシヒドロキシドレジスト(インプリア製)1.5mLを塗布し、2000rpm、60秒の塗布条件でスピンコーティングによりSnレジスト膜を形成した。
次いで、比較例2~3及び実施例1~3の各例の現像液25mLをSnレジスト膜が形成されたSiウェハ上に塗布し、乾燥するまでウェハを500rpmで25秒間回転させた。この後、プロピレングリコールメチルエーテル(PGME)とプロピレングリコールメチルエチルアセテート(PGMEA)との質量比7/3の混合溶液5mLを塗布し、乾燥するまでウェハを500rpmで60秒間回転させてポストリンスを行った。
次いで、気相分解-誘導結合プラズマ-質量分析(VPD-ICP-MS)を用いて、ChemTrace(登録商標)により残存Sn量(×1010原子/cm2)を測定した。比較例3の現像液の残存Sn量を基準値100とし、相対値を残存Sn量の評価とした。結果を表2に示す。
Siウェハ上に、有機金属スズオキシヒドロキシドレジスト(インプリア製)1.5mLを塗布し、2000rpm、60秒の塗布条件でスピンコーティングによりSnレジスト膜を形成した。
次いで、比較例2~3及び実施例1~3の各例の現像液25mLをSnレジスト膜が形成されたSiウェハ上に塗布し、乾燥するまでウェハを500rpmで25秒間回転させた。この後、プロピレングリコールメチルエーテル(PGME)とプロピレングリコールメチルエチルアセテート(PGMEA)との質量比7/3の混合溶液5mLを塗布し、乾燥するまでウェハを500rpmで60秒間回転させてポストリンスを行った。
次いで、気相分解-誘導結合プラズマ-質量分析(VPD-ICP-MS)を用いて、ChemTrace(登録商標)により残存Sn量(×1010原子/cm2)を測定した。比較例3の現像液の残存Sn量を基準値100とし、相対値を残存Sn量の評価とした。結果を表2に示す。
<メタルレジストの調製>
特開2019-113855号公報の実施例1の記載に従い、Snのメタルレジスト1を調製した。
特開2019-113855号公報の実施例1の記載に従い、Snのメタルレジスト1を調製した。
<レジストパターンの形成>
ヘキサメチルジシラザン(HMDS)処理を施した8インチシリコン基板上に、上記メタルレジスト1をスピン塗布し、ホットプレート上で、温度100℃で120秒間のプレベーク(PAB)処理を行い、乾燥することにより、膜厚25nmのメタルレジスト膜を形成した。
次に、前記メタルレジスト膜に対し、電子線描画装置JEOL-JBX-9300FS(日本電子株式会社製)を用い、加速電圧100kVにて、パターニング描画(露光)を行った。その後、160℃で120秒間の露光後加熱(PEB)処理を行った。次いで、23℃にて、比較例2~3及び実施例1~3の各例の現像液に30秒間浸漬して、ネガティブトーン画像を形成した。
現像後、150℃5分間のポストベークを行い、メタルレジストパターンを得た。
また、ポストベーク前に各例の現像液で10秒間リンスする工程を追加した場合のメタルレジストパターンもそれぞれ得ることができた。
ヘキサメチルジシラザン(HMDS)処理を施した8インチシリコン基板上に、上記メタルレジスト1をスピン塗布し、ホットプレート上で、温度100℃で120秒間のプレベーク(PAB)処理を行い、乾燥することにより、膜厚25nmのメタルレジスト膜を形成した。
次に、前記メタルレジスト膜に対し、電子線描画装置JEOL-JBX-9300FS(日本電子株式会社製)を用い、加速電圧100kVにて、パターニング描画(露光)を行った。その後、160℃で120秒間の露光後加熱(PEB)処理を行った。次いで、23℃にて、比較例2~3及び実施例1~3の各例の現像液に30秒間浸漬して、ネガティブトーン画像を形成した。
現像後、150℃5分間のポストベークを行い、メタルレジストパターンを得た。
また、ポストベーク前に各例の現像液で10秒間リンスする工程を追加した場合のメタルレジストパターンもそれぞれ得ることができた。
表2に示す結果から、実施例1~3の現像液は、比較例1~3の現像液よりも安定性が高く、金属除去性が良好で、メタルレジストを用いて形成したレジストパターンにおける現像欠陥を低減出来ることが確認された。
Claims (12)
- 金属レジスト用現像液であって、
溶剤と20℃で液体の強酸とを含有する現像液であって、
前記現像液を純水で10倍に希釈した液の、pHメーターで測定したpH値が1.99以上である現像液。 - 前記強酸のpKaが2以下である、請求項1に記載の現像液。
- 前記強酸の含有量が、現像液の全質量に対し、0.05~3質量%である、請求項1又は2に記載の現像液。
- 更に酢酸を含有する、請求項1~3のいずれか一項に記載の現像液。
- 前記酢酸の含有量が、現像液の全質量に対し、0.05~20質量%である、請求項4に記載の現像液。
- 前記強酸が、硫酸、メタンスルホン酸、トリフルオロ酢酸、リン酸及びホスホン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の現像液。
- 前記強酸が、硫酸を含む、請求項1~6のいずれか一項に記載の現像液。
- 請求項1~7のいずれか一項に記載の現像液を用いて、金属レジストを現像する工程を有する、現像方法。
- 前記金属レジストは、メタルオキソ(metal-oxo)化合物及びメタルヒドロキソ(metal-hydroxo)化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、請求項8に記載の現像方法。
- 前記金属レジストは、放射線で露光された領域を含む、請求項8又は9に記載の現像方法。
- 基板に金属レジストを塗布し、金属レジスト膜を形成する工程、
金属レジスト膜に対し、放射線で露光する工程、及び
請求項1~7のいずれか一項に記載の現像液を用いて、放射線で露光された領域を含む金属レジスト膜を現像する工程、を含む金属レジストパターン形成方法。 - 前記現像する工程の後に、請求項1~7のいずれか一項に記載の現像液を含むリンス用組成物でで金属レジスト膜をリンスする工程をさらに含む、金属レジストパターン形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021202517A JP2023087948A (ja) | 2021-12-14 | 2021-12-14 | 金属レジスト用現像液、現像方法及び金属レジストパターン形成方法 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7483096B2 (ja) | 2022-07-05 | 2024-05-14 | 三星エスディアイ株式会社 | 金属含有フォトレジスト現像液組成物、およびこれを用いた現像工程を含むパターン形成方法 |
-
2021
- 2021-12-14 JP JP2021202517A patent/JP2023087948A/ja active Pending
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