JP5821844B2 - Chemical solution for protective film formation - Google Patents

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Description

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。特に、表面に微細な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保護膜形成用薬液等に関する。   The present invention relates to a substrate (wafer) cleaning technique for the purpose of improving the manufacturing yield of a device having a circuit pattern that is fine and has a high aspect ratio, particularly in the manufacture of semiconductor devices. In particular, the present invention relates to a water-repellent protective film-forming chemical solution and the like for the purpose of improving a cleaning process that easily induces a concavo-convex pattern collapse of a wafer having a fine concavo-convex pattern on the surface.

発明の背景Background of the Invention

ネットワークやデジタル家電用の半導体デバイスにおいて、さらなる高性能・高機能化や低消費電力化が要求されている。そのため回路パターンの微細化が進行しており、それに伴い製造歩留まりの低下を引き起こすパーティクルサイズも微小化している。その結果、微小化したパーティクル等の汚染物質の除去を目的とした洗浄工程が多用されており、その結果、半導体製造工程全体の3〜4割にまで洗浄工程が占めている。   In semiconductor devices for networks and digital home appliances, higher performance, higher functionality, and lower power consumption are required. For this reason, circuit patterns are being miniaturized, and accordingly, the particle size that causes a reduction in manufacturing yield is also miniaturized. As a result, a cleaning process intended to remove contaminants such as micronized particles is frequently used, and as a result, the cleaning process accounts for 30 to 40% of the entire semiconductor manufacturing process.

その一方で、従来行われていたアンモニアの混合洗浄剤による洗浄では、回路パターンの微細化に伴い、その塩基性によるウェハへのダメージが問題となっている。そのため、よりダメージの少ない例えば希フッ酸系洗浄剤への代替が進んでいる。   On the other hand, in the conventional cleaning with the mixed ammonia cleaning agent, the damage to the wafer due to the basicity becomes a problem as the circuit pattern is miniaturized. For this reason, replacement with, for example, a dilute hydrofluoric acid-based cleaning agent with less damage is in progress.

これにより、洗浄によるウェハへのダメージの問題は改善されたが、半導体デバイスの微細化に伴うパターンのアスペクト比が高くなることによる問題が顕在化している。すなわち洗浄またはリンス後、気液界面がパターンを通過する時にパターンが倒れる現象を引き起こし、歩留まりが大幅に低下することが大きな問題となっている。   Thus, although the problem of damage to the wafer due to cleaning has been improved, the problem due to the increase in the aspect ratio of the pattern accompanying the miniaturization of the semiconductor device has become apparent. That is, after cleaning or rinsing, a phenomenon that the pattern collapses when the gas-liquid interface passes through the pattern causes a significant decrease in yield.

このパターン倒れは、ウェハを洗浄液またはリンス液から引き上げるときに生じる。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。   This pattern collapse occurs when the wafer is pulled up from the cleaning liquid or the rinse liquid. 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
(γ:表面張力、θ:接触角、S:パターン寸法)
特許文献1には、γを小さくしてパターン倒れを抑制する手法として気液界面がパターン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、この手法では、パターン倒れ防止に有効である一方、γが小さい2−プロパノール等の溶媒は通常の接触角も小さくなり、その結果、cosθが大きくなる傾向にある。そのため、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。
P = 2 × γ × cos θ / S
(Γ: surface tension, θ: contact angle, S: pattern dimension)
Patent Document 1 discloses a technique for substituting the cleaning liquid from water to 2-propanol before the gas-liquid interface passes through the pattern as a technique for reducing γ and suppressing pattern collapse. However, while this method is effective for preventing pattern collapse, a solvent such as 2-propanol having a small γ tends to have a small normal contact angle and, as a result, tends to increase cos θ. Therefore, it is said that there is a limit, for example, the aspect ratio of the pattern that can be handled is 5 or less.

また、特許文献2には、cosθを小さくして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。この手法は接触角を90°付近とすることで、cosθを0に近づけ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、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。   Patent Document 2 discloses a technique for resist patterns as a technique for reducing cos θ to suppress pattern collapse. This method is a method of suppressing pattern collapse by setting cos θ close to 0 and reducing the capillary force to the limit by setting the contact angle near 90 °. However, since the disclosed technique is intended for a resist pattern, it modifies the resist itself, and can be finally removed together with the resist. Therefore, it is necessary to assume a method for removing the treatment agent after drying. Is not applicable to this purpose.

また、特許文献3には、シリコンを含む膜により凹凸形状パターンを形成したウェハ表面を酸化等により表面改質し、該表面に水溶性界面活性剤又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。しかし、上記で使用されている撥水剤は、撥水性付与効果が不十分である場合がある。   Further, Patent Document 3 discloses that a wafer surface on which a concavo-convex pattern is formed by a film containing silicon is surface-modified by oxidation or the like, and a water-repellent protective film is formed on the surface using a water-soluble surfactant or silane coupling agent. A cleaning method is disclosed that reduces the capillary force and prevents the pattern from collapsing. However, the water repellent used above may have an insufficient water repellency imparting effect.

また、半導体デバイスのパターン倒れを防止する手法として、臨界流体の利用や液体窒素の利用等が提案されている。しかし、いずれも一定の効果があるものの、従来の洗浄プロセスよりもスループットが悪いなど、量産工程への適用が難しい。   In addition, as a technique for preventing pattern collapse of a semiconductor device, use of a critical fluid, use of liquid nitrogen, or the like has been proposed. However, although all have a certain effect, it is difficult to apply to a mass production process because the throughput is worse than the conventional cleaning process.

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

半導体デバイスの製造時には、ウェハ表面は微細な凹凸パターンを有する面とされる。本発明は、表面に微細な凹凸パターンを有し該凹凸パターンの少なくとも一部がシリコン元素を含むウェハ(以降、「シリコンウェハ」または単に「ウェハ」と記載する)の製造方法において、スループットが損なわれることなく、パターン倒れを誘発しやすい洗浄工程を改善するための、ウェハの凹凸パターン表面に撥水性保護膜を形成する保護膜形成用薬液を提供することを課題とする。   At the time of manufacturing a semiconductor device, the wafer surface is a surface having a fine uneven pattern. According to the present invention, throughput is impaired in a method of manufacturing a wafer having a fine uneven pattern on the surface and at least a part of the uneven pattern containing silicon element (hereinafter referred to as “silicon wafer” or simply “wafer”). It is an object of the present invention to provide a protective film-forming chemical solution for forming a water-repellent protective film on the surface of a concavo-convex pattern of a wafer for improving a cleaning process that easily induces pattern collapse.

本発明のウェハの凹凸パターン表面に撥水性保護膜を形成する保護膜形成用薬液(以降「保護膜形成用薬液」または単に「薬液」と記載する)は、表面に微細な凹凸パターンを有し該凹凸パターンの少なくとも一部がシリコン元素を含むウェハの洗浄時に、該凹凸パターンの少なくとも凹部表面に撥水性保護膜(以降「撥水性保護膜」または単に「保護膜」と記載する)を形成するための薬液であり、下記一般式[1]で表されるケイ素化合物Aと酸Aとを含み、該酸Aはトリメチルシリルトリフルオロアセテート、トリメチルシリルトリフルオロメタンスルホネート、ジメチルシリルトリフルオロアセテート、ジメチルシリルトリフルオロメタンスルホネート、ブチルジメチルシリルトリフルオロアセテート、ブチルジメチルシリルトリフルオロメタンスルホネート、ヘキシルジメチルシリルトリフルオロアセテート、ヘキシルジメチルシリルトリフルオロメタンスルホネート、オクチルジメチルシリルトリフルオロアセテート、オクチルジメチルシリルトリフルオロメタンスルホネート、デシルジメチルシリルトリフルオロアセテート、及び、デシルジメチルシリルトリフルオロメタンスルホネートからなる群から選ばれる少なくとも1つであることを特徴とする。

Figure 0005821844
(式[1]中、R1は、それぞれ互いに独立して、炭素数が1〜18の炭化水素基を含む1価の有機基、および、炭素数が1〜8のフルオロアルキル鎖を含む1価の有機基から選ばれる少なくとも1つの基であり、Xは、それぞれ互いに独立して、Si元素に結合する元素が窒素である1価の有機基であり、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 chemical liquid for forming a protective film (hereinafter referred to as “chemical liquid for forming a protective film” or simply “chemical liquid”) for forming a water-repellent protective film on the surface of the uneven pattern of the wafer of the present invention has a fine uneven pattern on the surface. At the time of cleaning a wafer in which at least a part of the concavo-convex pattern contains silicon element, a water-repellent protective film (hereinafter referred to as “water-repellent protective film” or simply “protective film”) is formed on at least the concave surface of the concavo-convex pattern. A chemical solution for the above-described purpose, comprising a silicon compound A represented by the following general formula [1] and an acid A, wherein the acid A is trimethylsilyl trifluoroacetate, trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate, dimethylsilyl trifluoroacetate, dimethylsilyl trifluoromethane Sulfonate, butyldimethylsilyl trifluoroacetate, butyldimethylsilyl trif Group consisting of oromethanesulfonate, hexyldimethylsilyl trifluoroacetate, hexyldimethylsilyl trifluoromethanesulfonate, octyldimethylsilyl trifluoroacetate, octyldimethylsilyl trifluoromethanesulfonate, decyldimethylsilyl trifluoroacetate, and decyldimethylsilyl trifluoromethanesulfonate It is at least one selected from.
Figure 0005821844
(In the formula [1], R 1 s each independently contain a monovalent organic group containing a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms and a fluoroalkyl chain having 1 to 8 carbon atoms. X is at least one group selected from a valent organic group, X is each independently a monovalent organic group in which the element bonded to the Si element is nitrogen, a is an integer of 1 to 3, b Is an integer of 0-2, and the sum of a and b is 1-3.)

前記一般式[1]のR1は、物品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。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。これにより、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。 R1 in the general formula [1], by reducing the surface energy of the article, the interaction between (interface) with water or other liquid and the article surface, for example, hydrogen bonding, reduces the like intermolecular force . 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. Thereby, the contact angle of the liquid with respect to the article | item surface can be enlarged.

前記保護膜は、前記一般式[1]のXがシリコンウェハのSi元素と化学的に結合することによって形成される。従って、前記シリコンウェハの凹部から洗浄液が除去されるとき、すなわち、乾燥されるとき、前記凹部表面に前記保護膜が形成されているので、該凹部表面の毛細管力が小さくなり、パターン倒れが生じにくくなる。また、前記保護膜は、後工程で除去できる。   The protective film is formed by chemically bonding X in the general formula [1] with the Si element of the silicon wafer. Therefore, when the cleaning liquid is removed from the recess of the silicon wafer, that is, when it is dried, since the protective film is formed on the surface of the recess, the capillary force on the surface of the recess is reduced, and pattern collapse occurs. It becomes difficult. The protective film can be removed in a later step.

前記酸A、すなわちトリメチルシリルトリフルオロアセテート、トリメチルシリルトリフルオロメタンスルホネート、ジメチルシリルトリフルオロアセテート、ジメチルシリルトリフルオロメタンスルホネート、ブチルジメチルシリルトリフルオロアセテート、ブチルジメチルシリルトリフルオロメタンスルホネート、ヘキシルジメチルシリルトリフルオロアセテート、ヘキシルジメチルシリルトリフルオロメタンスルホネート、オクチルジメチルシリルトリフルオロアセテート、オクチルジメチルシリルトリフルオロメタンスルホネート、デシルジメチルシリルトリフルオロアセテート、及び、デシルジメチルシリルトリフルオロメタンスルホネートからなる群から選ばれる少なくとも1つは、前記ケイ素化合物AとシリコンウェハのSi元素との反応を促進することに奏功する。当該酸Aが前記薬液中に存在することにより、保護膜を短時間で形成することができる。なお、前記酸Aが、保護膜の一部を形成してもよい。   Acid A, namely trimethylsilyl trifluoroacetate, trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate, dimethylsilyl trifluoroacetate, dimethylsilyl trifluoromethanesulfonate, butyldimethylsilyl trifluoroacetate, butyldimethylsilyl trifluoromethanesulfonate, hexyldimethylsilyl trifluoroacetate, hexyldimethyl At least one selected from the group consisting of silyl trifluoromethanesulfonate, octyldimethylsilyl trifluoroacetate, octyldimethylsilyl trifluoromethanesulfonate, decyldimethylsilyl trifluoroacetate, and decyldimethylsilyl trifluoromethanesulfonate is the silicon compound A and Si of silicon wafer To successful to promote the reaction between the elements. When the acid A is present in the chemical solution, the protective film can be formed in a short time. The acid A may form part of the protective film.

なお、基材表面に保護膜を形成する速さ、すなわち、基材表面に撥水性を発現する速さは、前記ケイ素化合物A由来の成分が基材表面の反応サイトに結合する速さによって決まるものである。上記の酸Aが存在すると、前記ケイ素化合物A由来の成分はシリコンウェハの凹凸パターン表面の反応サイトであるシラノール基と速やかに反応できるため、表面処理中に基材表面に充分な撥水性を付与することができる。   The speed at which the protective film is formed on the substrate surface, that is, the speed at which the water repellency is developed on the substrate surface is determined by the speed at which the component derived from the silicon compound A binds to the reaction site on the substrate surface. Is. When the acid A is present, the component derived from the silicon compound A can quickly react with silanol groups, which are reaction sites on the surface of the concave / convex pattern of the silicon wafer, so that sufficient water repellency is imparted to the substrate surface during the surface treatment. can do.

前記薬液中の水の存在量が多くなると、前記ケイ素化合物Aが加水分解して反応性が低下しやすくなり、ひいては、前記保護膜が形成されにくくなる。このため、出発原料中の水分の総量が、該原料の総量に対し5000質量ppm以下であることが好ましい。水分量が5000質量ppm超の場合、前記保護膜を短時間で形成しにくくなる。このため、前記水分の総量は、少ないほど好ましく、特に1000質量ppm以下、さらには500質量ppm以下が好ましい。さらに、水の存在量が多いと、前記薬液の保管安定性が低下しやすいため、水分量は少ない方が好ましく、200質量ppm以下、さらには100質量ppm以下が好ましい。なお、前記薬液の原料中の水分量は0.1質量ppm以上であってもよい。   When the amount of water in the chemical solution increases, the silicon compound A is hydrolyzed and the reactivity is easily lowered, and as a result, the protective film is hardly formed. For this reason, it is preferable that the total amount of moisture in the starting material is 5000 ppm by mass or less based on the total amount of the starting material. When the water content exceeds 5000 mass ppm, it is difficult to form the protective film in a short time. For this reason, the smaller the total amount of water, the more preferable, particularly 1000 ppm by mass or less, and even more preferable 500 ppm by mass or less. Furthermore, since the storage stability of the said chemical | medical solution will fall easily when there are many amounts of water, the one where water content is small is preferable, 200 mass ppm or less, Furthermore, 100 mass ppm or less is preferable. In addition, 0.1 mass ppm or more may be sufficient as the moisture content in the raw material of the said chemical | medical solution.

なお、前記酸Aの代わりに、例えば、ブレンステッド酸を用いると、該ブレンステッド酸が前記ケイ素化合物Aと反応して、ケイ素化合物Aが減少、あるいは、ケイ素化合物Aの反応性を低下させることがある。このため、該酸Aが好ましい。   For example, when a Bronsted acid is used instead of the acid A, the Bronsted acid reacts with the silicon compound A to reduce the silicon compound A or to reduce the reactivity of the silicon compound A. There is. For this reason, the acid A is preferred.

また、本発明の保護膜形成用薬液中に含まれる酸Aは、反応によって得られたものであってもよい。例えば、下記一般式[2]で表されるケイ素化合物Bとトリフルオロ酢酸、無水トリフルオロ酢酸、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からなる群から選ばれる少なくとも1つ(以下、「酸B」と記載することがある)とを反応させて得られたものであってもよい。

Figure 0005821844
(式[2]中、R2 c(H)dSi−は、(CH33Si−、(CH32(H)Si−、(C49)(CH32Si−、(C613)(CH32Si−、(C817)(CH32Si−、または、(C1021)(CH32Si−である。また、Yは、それぞれ互いに独立して、Si元素と結合する元素が窒素の1価の有機基を示す。)Moreover, the acid A contained in the chemical solution for forming a protective film of the present invention may be obtained by a reaction. For example, at least one selected from the group consisting of silicon compound B represented by the following general formula [2] and trifluoroacetic acid, trifluoroacetic anhydride, trifluoromethanesulfonic acid, and trifluoromethanesulfonic anhydride (hereinafter referred to as “acid B”). May be obtained by reacting.
Figure 0005821844
(Wherein [2], R 2 c ( H) d Si- is, (CH 3) 3 Si - , (CH 3) 2 (H) Si -, (C 4 H 9) (CH 3) 2 Si- , (C 6 H 13 ) (CH 3 ) 2 Si—, (C 8 H 17 ) (CH 3 ) 2 Si—, or (C 10 H 21 ) (CH 3 ) 2 Si—. Each independently represents a monovalent organic group in which the element bonded to the Si element is nitrogen.)

本発明の保護膜形成用薬液は、前記酸Bに対し前記ケイ素化合物Bを過剰に添加し、前記反応で消費されなかったケイ素化合物Bが、前記反応により生成した酸Aを触媒として前記保護膜を形成するものであってもよい。すなわち、前記反応で消費されなかったケイ素化合物Bの余剰分はケイ素化合物Aとして前記保護膜形成に寄与するものであってもよい。なお、前記ケイ素化合物Bは、前記酸Bに対して、モル比で0.2〜100000モル倍とすることが好ましく、0.5〜50000モル倍、さらに1〜10000モル倍とすることが好ましい。   The chemical solution for forming a protective film of the present invention is obtained by adding the silicon compound B excessively to the acid B, and the silicon compound B that is not consumed in the reaction is converted to the protective film using the acid A generated by the reaction as a catalyst. May be formed. That is, the surplus of the silicon compound B that has not been consumed in the reaction may contribute to the formation of the protective film as the silicon compound A. The silicon compound B is preferably 0.2 to 100000 mol times, preferably 0.5 to 50000 mol times, and more preferably 1 to 10000 mol times with respect to the acid B. .

前記酸Aは、ケイ素化合物Aから電子を受容することで、ケイ素化合物Aとシリコンウェハ表面の反応サイトであるシラノール基との反応を促進し、ケイ素化合物Aをシロキサン結合を介してシリコンウェハのSi元素と化学的に結合させる触媒として作用する。酸Aは下図の上段の機構のように作用しているものと考えられる。なお、図中で酸Aを「L」と表記する。当該酸が前記薬液中に存在することにより、保護膜を短時間で形成することができる。前記薬液中の水の存在量が多くなると、前記ケイ素化合物Aが加水分解して反応性が低下しやすくなり、ひいては、前記保護膜が形成されにくくなる。このため、出発原料中の水分の総量が、該原料の総量に対し5000質量ppm以下であることが好ましい。水分量が5000質量ppm超の場合、前記保護膜を短時間で形成しにくくなる。このため、前記水分の総量は、少ないほど好ましく、特に1000質量ppm以下、さらには500質量ppm以下が好ましい。さらに、水の存在量が多いと、前記薬液の保管安定性が低下しやすいため、水分量は少ない方が好ましく、200質量ppm以下、さらには100質量ppm以下が好ましい。なお、前記薬液の原料中の水分量は0.1質量ppm以上であってもよい。前記酸Aの代わりにブレンステッド酸を用いた場合、ブレンステッド酸は下図の下段の機構のように作用し、基材表面の反応サイトであるシラノール基が部分的に反応し、ケイ素化合物Aをシロキサン結合を介してシリコンウェハのSi元素と化学的に結合させると考えられるが、薬液中のブレンステッド酸がケイ素化合物Aと反応して、ケイ素化合物Aが減少、あるいは、ケイ素化合物Aの反応性が低下されることから、基材表面に充分な撥水性を発現できない傾向がある。

Figure 0005821844
The acid A accepts electrons from the silicon compound A to promote a reaction between the silicon compound A and a silanol group which is a reaction site on the surface of the silicon wafer, and the silicon compound A is converted into Si of the silicon wafer through a siloxane bond. Acts as a catalyst to chemically bond with elements. The acid A is considered to act like the mechanism of the upper stage of the following figure. In the figure, acid A is expressed as “L”. When the acid is present in the chemical solution, the protective film can be formed in a short time. When the amount of water in the chemical solution increases, the silicon compound A is hydrolyzed and the reactivity is easily lowered, and as a result, the protective film is hardly formed. For this reason, it is preferable that the total amount of moisture in the starting material is 5000 ppm by mass or less based on the total amount of the starting material. When the water content exceeds 5000 mass ppm, it is difficult to form the protective film in a short time. For this reason, the smaller the total amount of water, the more preferable, particularly 1000 ppm by mass or less, and even more preferable 500 ppm by mass or less. Furthermore, since the storage stability of the said chemical | medical solution will fall easily when there are many amounts of water, the one where water content is small is preferable, 200 mass ppm or less, Furthermore, 100 mass ppm or less is preferable. In addition, 0.1 mass ppm or more may be sufficient as the moisture content in the raw material of the said chemical | medical solution. When a Bronsted acid is used instead of the acid A, the Bronsted acid acts like the lower mechanism in the figure below, and the silanol group which is a reaction site on the substrate surface partially reacts to form the silicon compound A. It is considered that the silicon element is chemically bonded to the Si element of the silicon wafer through the siloxane bond, but the Bronsted acid in the chemical solution reacts with the silicon compound A to reduce the silicon compound A or the reactivity of the silicon compound A. Therefore, there is a tendency that sufficient water repellency cannot be expressed on the substrate surface.
Figure 0005821844

また、前記薬液中の液相での光散乱式液中粒子検出器によるパーティクル測定における0.5μmより大きい粒子の数が該薬液1mL当たり100個以下であることが好ましい。前記0.5μmより大きい粒子の数が該薬液1mL当たり100個超であると、パーティクルによるパターンダメージを誘発する恐れがありデバイスの歩留まり低下及び信頼性の低下を引き起こす原因となるため好ましくない。また、0.5μmより大きい粒子の数が該薬液1mL当たり100個以下であれば、前記保護膜を形成した後の、溶媒や水による洗浄を省略または低減できるため好ましい。なお、前記0.5μmより大きい粒子の数は該薬液1mL当たり1個以上あってもよい。なお、本発明における薬液中の液相でのパーティクル測定は、レーザを光源とした光散乱式液中粒子測定方式における市販の測定装置を利用して測定するものであり、パーティクルの粒径とは、PSL(ポリスチレン製ラテックス)標準粒子基準の光散乱相当径を意味する。   Moreover, it is preferable that the number of particles larger than 0.5 μm in particle measurement by a light scattering type submerged particle detector in the liquid phase of the chemical solution is 100 or less per 1 mL of the chemical solution. If the number of particles larger than 0.5 μm exceeds 100 per 1 mL of the chemical solution, pattern damage due to the particles may be induced, which causes a decrease in device yield and reliability. Further, it is preferable that the number of particles larger than 0.5 μm is 100 or less per mL of the chemical solution because washing with a solvent or water after forming the protective film can be omitted or reduced. The number of particles larger than 0.5 μm may be 1 or more per 1 mL of the chemical solution. The particle measurement in the liquid phase in the chemical solution in the present invention is performed by using a commercially available measuring device in the light scattering liquid particle measurement method using a laser as a light source. , PSL (polystyrene latex) standard particle-based light scattering equivalent diameter.

また、前記薬液中の、Na、Mg、K、Ca、Mn、Fe及びCuの各元素の金属不純物含有量が、該薬液総量に対し各100質量ppb以下であることが好ましい。前記の各元素の金属不純物としては、金属微粒子、イオン、コロイド、錯体、酸化物や窒化物といった形で、溶解、未溶解に係らず薬液中に存在するもの全てが対象となる。前記金属不純物含有量が、該薬液総量に対し100質量ppb超であると、デバイスの接合リーク電流が増大する恐れがありデバイスの歩留まり低下及び信頼性の低下を引き起こす原因となるため好ましくない。また、前記金属不純物含有量が、該薬液総量に対し各100質量ppb以下であると、前記保護膜を形成した後の、溶媒や水による洗浄を省略または低減できるため好ましい。なお、前記金属不純物含有量は、該薬液総量に対し各0.01質量ppb以上であってもよい。   Moreover, it is preferable that the metal impurity content of each element of Na, Mg, K, Ca, Mn, Fe, and Cu in the said chemical | medical solution is 100 mass ppb or less with respect to this chemical | medical solution total amount. The metal impurities of each element described above are all those that exist in the chemical solution in the form of metal fine particles, ions, colloids, complexes, oxides and nitrides, whether dissolved or undissolved. If the metal impurity content is more than 100 mass ppb with respect to the total amount of the chemical solution, the junction leakage current of the device may increase, which causes a decrease in device yield and reliability, which is not preferable. Moreover, it is preferable that the metal impurity content is 100 mass ppb or less with respect to the total amount of the chemical solution because washing with a solvent or water after forming the protective film can be omitted or reduced. In addition, 0.01 mass ppb or more of each said metal impurity content may be sufficient with respect to this chemical | medical solution total amount.

本発明の保護膜形成用薬液は、凹凸パターンが形成されたウェハの洗浄工程において洗浄液を該薬液に置換して使用される。また、前記置換した薬液は他の洗浄液に置換されてもよい。   The chemical solution for forming a protective film of the present invention is used by replacing the cleaning solution with the chemical solution in the step of cleaning the wafer on which the uneven pattern is formed. Further, the replaced chemical liquid may be replaced with another cleaning liquid.

前記のように洗浄液を保護膜形成用薬液に置換し、凹凸パターンの少なくとも凹部表面に該薬液が保持されている間に、該凹凸パターンの少なくとも凹部表面に前記保護膜が形成される。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。   As described above, the cleaning liquid is replaced with the protective film forming chemical solution, and the protective film is formed on at least the concave surface of the concave / convex pattern while the chemical liquid is held on at least the concave surface of the concave / convex pattern. The protective film of the present invention does not necessarily have to be formed continuously, and does not necessarily have to be formed uniformly. However, since it can impart better water repellency, it can be applied continuously and uniformly. More preferably, it is formed.

本発明において、ウェハの撥水性保護膜とは、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 of a wafer refers to a film that is formed on the wafer surface to lower the wettability of the wafer surface, that is, a film that imparts water repellency. 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.

本発明では、洗浄液が凹部から除去されるとき、すなわち、乾燥されるとき、前記凹凸パターンの少なくとも凹部表面に前記保護膜が形成されているので、該凹部表面の毛細管力が小さくなり、パターン倒れが生じにくくなる。また、前記保護膜は、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、ウェハ表面にプラズマ照射することから選ばれる少なくとも1つの処理により除去できる。   In the present invention, when the cleaning liquid is removed from the recess, that is, when dried, the protective film is formed on at least the recess surface of the recess / protrusion pattern, so that the capillary force on the recess surface is reduced and the pattern collapses. Is less likely to occur. The protective film can be removed by at least one treatment selected from light irradiation of the wafer surface, heating of the wafer, exposure of the wafer to ozone, and irradiation of the wafer surface with plasma.

本発明の保護膜形成用薬液によって形成される保護膜は撥水性に優れることから、ウェハの凹凸パターン表面の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。該薬液を用いると、表面に微細な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、本発明の保護膜形成用薬液を用いて行われる表面に微細な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。   Since the protective film formed by the chemical solution for forming a protective film of the present invention is excellent in water repellency, it reduces the capillary force on the surface of the concave / convex pattern of the wafer, and thus exhibits an effect of preventing pattern collapse. When the chemical solution is used, the cleaning step in the method for producing a wafer having a fine uneven pattern on the surface can be improved without lowering the throughput. Therefore, the method for producing a wafer having a fine concavo-convex pattern on the surface, which is carried out using the chemical solution for forming a protective film of the present invention, has high productivity.

本発明の保護膜形成用薬液は、今後益々高くなると予想される例えば7以上のアスペクト比を有する凹凸パターンにも対応可能であり、より高密度化された半導体デバイス生産のコストダウンを可能とする。しかも従来の装置から大きな変更がなく対応でき、その結果、各種の半導体デバイスの製造に適用可能なものとなる。   The chemical solution for forming a protective film according to the present invention can cope with a concavo-convex pattern having an aspect ratio of, for example, 7 or more which is expected to become higher in the future, and can reduce the cost of production of higher-density semiconductor devices. . In addition, the conventional apparatus can be applied without significant change, and as a result, can be applied to the manufacture of various semiconductor devices.

表面が微細な凹凸パターン2を有する面とされたウェハ1の概略平面図である。1 is a schematic plan view of a wafer 1 whose surface is a surface having a fine concavo-convex pattern 2. 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. 洗浄工程にて凹部4が保護膜形成用薬液8を保持した状態の模式図を示している。The schematic diagram of the state in which the recessed part 4 hold | maintained the chemical | medical solution 8 for protective film formation in the washing | cleaning process is shown. 保護膜が形成された凹部4に水系洗浄液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 aqueous cleaning liquid was hold | maintained at the recessed part 4 in which the protective film was formed.

本発明の保護膜形成用薬液を用いる、表面に微細な凹凸パターンを有し該凹凸パターンの少なくとも一部がシリコン元素を含むウェハの好適な洗浄方法は、
(工程1)ウェハ表面を微細な凹凸パターンを有する面とした後、水系洗浄液を当該面に供し、凹凸パターンの少なくとも凹部表面に水系洗浄液を保持する工程、
(工程2)凹凸パターンの少なくとも凹部表面に保持された水系洗浄液を該水系洗浄液とは異なる洗浄液Aで置換する工程、
(工程3)前記洗浄液Aを保護膜形成用薬液で置換し、該薬液を凹凸パターンの少なくとも凹部表面に保持する工程、
(工程4)乾燥により凹凸パターン表面から液体を除去する工程、
(工程5)保護膜を除去する工程
を有する。
A suitable cleaning method for a wafer having a fine concavo-convex pattern on the surface and at least a part of the concavo-convex pattern containing silicon element, using the chemical solution for forming a protective film of the present invention,
(Step 1) A step of making the wafer surface a surface having a fine concavo-convex pattern, then subjecting the surface to an aqueous cleaning solution and holding the aqueous cleaning solution on at least the concave surface of the concavo-convex pattern;
(Step 2) A step of replacing the aqueous cleaning liquid held on at least the concave surface of the concavo-convex pattern with a cleaning liquid A different from the aqueous cleaning liquid,
(Step 3) Replacing the cleaning liquid A with a protective film-forming chemical solution, and holding the chemical solution on at least the concave surface of the concave-convex pattern;
(Step 4) A step of removing liquid from the surface of the concavo-convex pattern by drying,
(Step 5) A step of removing the protective film is included.

さらに、保護膜形成用薬液を凹凸パターンの少なくとも凹部表面に保持する工程(工程3)の後で、該凹凸パターンの少なくとも凹部表面に保持された前記薬液を該薬液とは異なる洗浄液Bに置換した後に、乾燥により凹凸パターン表面から液体を除去する工程(工程4)に移ってもよい。また、前記洗浄液Bへの置換を経て、該凹凸パターンの少なくとも凹部表面に水系溶液からなる水系洗浄液を保持した後に、乾燥により凹凸パターン表面から液体を除去する工程(工程4)に移ってもよい。また、前記保護膜形成用薬液が水系洗浄液と置換可能である場合は、前記洗浄液Bによる置換を省略しても構わない。   Further, after the step (Step 3) of holding the chemical solution for forming the protective film on at least the concave surface of the concavo-convex pattern, the chemical solution held on at least the concave surface of the concavo-convex pattern was replaced with a cleaning liquid B different from the chemical solution. Later, the process may be shifted to a step of removing the liquid from the surface of the concavo-convex pattern by drying (step 4). In addition, after the replacement with the cleaning liquid B, an aqueous cleaning liquid composed of an aqueous solution is held on at least the concave surface of the concave / convex pattern, and then the process may be shifted to a step of removing the liquid from the concave / convex pattern surface by drying (step 4). . In addition, when the protective film forming chemical can be replaced with an aqueous cleaning liquid, the replacement with the cleaning liquid B may be omitted.

本発明において、ウェハの凹凸パターンの少なくとも凹部表面に前記薬液や洗浄液を保持できるのであれば、該ウェハの洗浄方式は特に限定されない。ウェハの洗浄方式としては、ウェハをほぼ水平に保持して回転させながら回転中心付近に液体を供給してウェハを1枚ずつ洗浄するスピン洗浄に代表される枚葉方式や、洗浄槽内で複数枚のウェハを浸漬し洗浄するバッチ方式が挙げられる。なお、ウェハの凹凸パターンの少なくとも凹部表面に前記薬液や洗浄液を供給するときの該薬液や洗浄液の形態としては、該凹部表面に保持された時に液体になるものであれば特に限定されず、たとえば、液体、蒸気などがある。   In the present invention, the cleaning method of the wafer is not particularly limited as long as the chemical liquid or the cleaning liquid can be held on at least the concave surface of the concave / convex pattern of the wafer. As a wafer cleaning method, a wafer cleaning method represented by spin cleaning in which a wafer is cleaned one by one by supplying liquid to the vicinity of the rotation center while rotating the wafer while holding the wafer substantially horizontal, or a plurality of cleaning methods in the cleaning tank. One example is a batch system in which a single wafer is immersed and washed. The form of the chemical solution or cleaning liquid when supplying the chemical solution or cleaning liquid to at least the concave surface of the concave / convex pattern of the wafer is not particularly limited as long as it becomes liquid when held on the concave surface, for example, , Liquid, vapor, etc.

前記薬液中のケイ素化合物Aは、下記一般式[1]で表される化合物であることが好ましい。

Figure 0005821844
(式[1]中、R1は、それぞれ互いに独立して、炭素数が1〜18の炭化水素基を含む1価の有機基、および、炭素数が1〜8のフルオロアルキル鎖を含む1価の有機基から選ばれる少なくとも1つの基であり、Xは、それぞれ互いに独立して、Si元素に結合する元素が窒素である1価の有機基であり、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 silicon compound A in the chemical solution is preferably a compound represented by the following general formula [1].
Figure 0005821844
(In the formula [1], R 1 s each independently contain a monovalent organic group containing a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms and a fluoroalkyl chain having 1 to 8 carbon atoms. X is at least one group selected from a valent organic group, X is each independently a monovalent organic group in which the element bonded to the Si element is nitrogen, a is an integer of 1 to 3, b Is an integer of 0-2, and the sum of a and b is 1-3.)

前記一般式[1]において、XとしてのSi元素に結合する元素が窒素の1価の有機基には、水素、炭素、窒素、酸素元素だけでなく、ケイ素、硫黄、ハロゲン元素などが含まれていても良い。Si元素と結合する元素が窒素の1価の有機基の例としては、イソシアネート基、アミノ基、ジアルキルアミノ基、イソチオシアネート基、アジド基、アセトアミド基、−N(CH3)C(O)CH3、−N(CH3)C(O)CF3、−N=C(CH3)OSi(CH33、−N=C(CF3)OSi(CH33、−NHC(O)−OSi(CH33、−NHC(O)−NH−Si(CH33、イミダゾール環(下式[3])、オキサゾリジノン環(下式[4])、モルホリン環(下式[5])、−NH−C(O)−Si(CH33、−N(H)2-g(Si(H)h3 3-hg(R3は、一部または全ての水素元素がフッ素元素に置き換えられていても良い炭素数が1〜18の1価の炭化水素基、gは1または2、hは0〜2の整数)などがある。このようなケイ素化合物Aは、反応性部位であるXがシリコンウェハの凹凸パターン表面の反応サイトであるシラノール基と速やかに反応し、ケイ素化合物Aがシロキサン結合を介してシリコンウェハのSi元素と化学的に結合することによって、ウェハ表面を疎水性のR1基で覆うことができるため、短時間で該ウェハの凹部表面の毛細管力を小さくできる。

Figure 0005821844
In the general formula [1], the monovalent organic group in which the element bonded to the Si element as X is nitrogen includes not only hydrogen, carbon, nitrogen, and oxygen elements but also silicon, sulfur, halogen elements, and the like. May be. Examples of the monovalent organic group in which the element bonded to the Si element is nitrogen include isocyanate group, amino group, dialkylamino group, isothiocyanate group, azide group, acetamide group, —N (CH 3 ) C (O) CH 3, -N (CH 3) C (O) CF 3, -N = C (CH 3) OSi (CH 3) 3, -N = C (CF 3) OSi (CH 3) 3, -NHC (O) -OSi (CH 3) 3, -NHC (O) -NH-Si (CH 3) 3, imidazole ring (the following formulas [3]), oxazolidinone ring (the following formulas [4]), morpholine ring (the following formulas [5 ]), - NH-C ( O) -Si (CH 3) 3, -N (H) 2-g (Si (H) h R 3 3-h) g (R 3 , a part or all of the hydrogen A monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms in which the element may be replaced by a fluorine element, g is 1 or 2, and h is 0 to 2 Number), and the like. In such a silicon compound A, X, which is a reactive site, reacts quickly with silanol groups, which are reaction sites on the surface of the concave / convex pattern of the silicon wafer, and the silicon compound A reacts with the Si element of the silicon wafer via a siloxane bond. By bonding them together, the wafer surface can be covered with the hydrophobic R 1 group, so that the capillary force on the concave surface of the wafer can be reduced in a short time.
Figure 0005821844

また、前記一般式[1]において4−a−bで表されるケイ素化合物AのXの数が1であると、前記保護膜を均質に形成できるのでより好ましい。   Moreover, it is more preferable that the number of X of the silicon compound A represented by 4-ab in the general formula [1] is 1 because the protective film can be formed uniformly.

前記一般式[1]におけるR1は、それぞれ互いに独立して、Cm2m+1(m=1〜18)、および、Cn2n+1CH2CH2(n=1〜8)から選ばれる少なくとも1つの基であると、前記凹凸パターン表面に保護膜を形成した際に、該表面の濡れ性をより低くできる、すなわち、該表面により優れた撥水性を付与できるためより好ましい。また、mとnが1〜8であると、前記凹凸パターン表面に保護膜を短時間に形成できるためより好ましい。R 1 in the general formula [1] is independently of each other C m H 2m + 1 (m = 1 to 18) and C n F 2n + 1 CH 2 CH 2 (n = 1 to 8). When the protective film is formed on the surface of the concavo-convex pattern, at least one group selected from is more preferable because the wettability of the surface can be further reduced, that is, excellent water repellency can be imparted to the surface. Moreover, it is more preferable that m and n are 1 to 8 because a protective film can be formed on the surface of the concavo-convex pattern in a short time.

前記一般式[1]で表されるケイ素化合物Aとしては、例えば、CH3Si(NH23、C25Si(NH23、C37Si(NH23、C49Si(NH23、C511Si(NH23、C613Si(NH23、C715Si(NH23、C817Si(NH23、C919Si(NH23、C1021Si(NH23、C1123Si(NH23、C1225Si(NH23、C1327Si(NH23、C1429Si(NH23、C1531Si(NH23、C1633Si(NH23、C1735Si(NH23、C1837Si(NH23、(CH32Si(NH22、C25Si(CH3)(NH22、(C252Si(NH22、C37Si(CH3)(NH22、(C372Si(NH22、C49Si(CH3)(NH22、(C492Si(NH22、C511Si(CH3)(NH22、C613Si(CH3)(NH22、C715Si(CH3)(NH22、C817Si(CH3)(NH22、C919Si(CH3)(NH22、C1021Si(CH3)(NH22、C1123Si(CH3)(NH22、C1225Si(CH3)(NH22、C1327Si(CH3)(NH22、C1429Si(CH3)(NH22、C1531Si(CH3)(NH22、C1633Si(CH3)(NH22、C1735Si(CH3)(NH22、C1837Si(CH3)(NH22、(CH33SiNH2、C25Si(CH32NH2、(C252Si(CH3)NH2、(C253SiNH2、C37Si(CH32NH2、(C372Si(CH3)NH2、(C373SiNH2、C49Si(CH32NH2、(C493SiNH2、C511Si(CH32NH2、C613Si(CH32NH2、C715Si(CH32NH2、C817Si(CH32NH2、C919Si(CH32NH2、C1021Si(CH32NH2、C1123Si(CH32NH2、C1225Si(CH32NH2、C1327Si(CH32NH2、C1429Si(CH32NH2、C1531Si(CH32NH2、C1633Si(CH32NH2、C1735Si(CH32NH2、C1837Si(CH32NH2、(CH32Si(H)NH2、CH3Si(H)2NH2、(C252Si(H)NH2、C25Si(H)2NH2、C25Si(CH3)(H)NH2、(C372Si(H)NH2、C37Si(H)2NH2、CF3CH2CH2Si(NH23、C25CH2CH2Si(NH23、C37CH2CH2Si(NH23、C49CH2CH2Si(NH23、C511CH2CH2Si(NH23、C613CH2CH2Si(NH23、C715CH2CH2Si(NH23、C817CH2CH2Si(NH23、CF3CH2CH2Si(CH3)(NH22、C25CH2CH2Si(CH3)(NH22、C37CH2CH2Si(CH3)(NH22、C49CH2CH2Si(CH3)(NH22、C511CH2CH2Si(CH3)(NH22、C613CH2CH2Si(CH3)(NH22、C715CH2CH2Si(CH3)(NH22、C817CH2CH2Si(CH3)(NH22、CF3CH2CH2Si(CH32NH2、C25CH2CH2Si(CH32NH2、C37CH2CH2Si(CH32NH2、C49CH2CH2Si(CH32NH2、C511CH2CH2Si(CH32NH2、C613CH2CH2Si(CH32NH2、C715CH2CH2Si(CH32NH2、C817CH2CH2Si(CH32NH2、CF3CH2CH2Si(CH3)(H)NH2等のアミノシラン、あるいは、前記アミノシランのアミノ基(−NH2基)を、−N=C=O、−N(CH32、−N(C252、−N=C=S、−N3、−NHC(O)CH3、−N(CH3)C(O)CH3、−N(CH3)C(O)CF3、−N=C(CH3)OSi(CH33、−N=C(CF3)OSi(CH33、−NHC(O)−OSi(CH33、−NHC(O)−NH−Si(CH33、イミダゾール環、オキサゾリジノン環、モルホリン環、−NH−C(O)−Si(CH33、−N(H)2-g(Si(H)h3 3-hg(R3は、一部または全ての水素元素がフッ素元素に置き換えられていても良い炭素数が1〜18の1価の炭化水素基、gは1または2、hは0〜2の整数)に置き換えたものなどが挙げられる。Examples of the silicon compound A represented by the general formula [1] include CH 3 Si (NH 2 ) 3 , C 2 H 5 Si (NH 2 ) 3 , C 3 H 7 Si (NH 2 ) 3 , C 4 H 9 Si (NH 2 ) 3 , C 5 H 11 Si (NH 2 ) 3 , C 6 H 13 Si (NH 2 ) 3 , C 7 H 15 Si (NH 2 ) 3 , C 8 H 17 Si (NH 2 ) 3 , C 9 H 19 Si (NH 2 ) 3 , C 10 H 21 Si (NH 2 ) 3 , C 11 H 23 Si (NH 2 ) 3 , C 12 H 25 Si (NH 2 ) 3 , C 13 H 27 Si (NH 2) 3 , C 14 H 29 Si (NH 2) 3, C 15 H 31 Si (NH 2) 3, C 16 H 33 Si (NH 2) 3, C 17 H 35 Si (NH 2 ) 3 , C 18 H 37 Si (NH 2 ) 3 , (CH 3 ) 2 Si (NH 2 ) 2 , C 2 H 5 Si (CH 3 ) (NH 2 ) 2 , (C 2 H 5 ) 2 Si ( NH 2 ) 2 , C 3 H 7 Si (CH 3 ) (NH 2 ) 2 , (C 3 H 7 ) 2 Si (NH 2 ) 2 , C 4 H 9 Si (CH 3 ) (NH 2 ) 2 , (C 4 H 9 ) 2 Si (NH 2 ) 2 , C 5 H 11 Si (CH 3 ) (NH 2 ) 2 , C 6 H 13 Si (CH 3 ) (NH 2 ) 2 , C 7 H 15 Si (CH 3 ) (NH 2 ) 2 , C 8 H 17 Si (CH 3 ) (NH 2 ) 2 , C 9 H 19 Si (CH 3 ) (NH 2 ) 2 , C 10 H 21 Si (CH 3 ) (NH 2 ) 2 , C 11 H 23 Si (CH 3 ) (NH 2 ) 2 , C 12 H 25 Si (CH 3) (NH 2) 2, C 13 H 27 Si (CH 3) (NH 2) 2, C 14 H 29 Si (CH 3) (NH 2) 2, C 15 H 31 Si (CH 3 ) (NH 2 ) 2 , C 16 H 33 Si (CH 3 ) (NH 2 ) 2 , C 17 H 35 Si (CH 3 ) (NH 2 ) 2 , C 18 H 37 Si (CH 3 ) (NH 2) 2, (CH 3) 3 SiNH 2, C 2 H 5 Si (C 3) 2 NH 2, (C 2 H 5) 2 Si (CH 3) NH 2, (C 2 H 5) 3 SiNH 2, C 3 H 7 Si (CH 3) 2 NH 2, (C 3 H 7) 2 Si (CH 3 ) NH 2 , (C 3 H 7 ) 3 SiNH 2 , C 4 H 9 Si (CH 3 ) 2 NH 2 , (C 4 H 9 ) 3 SiNH 2 , C 5 H 11 Si (CH 3 ) 2 NH 2 , C 6 H 13 Si (CH 3 ) 2 NH 2 , C 7 H 15 Si (CH 3 ) 2 NH 2 , C 8 H 17 Si (CH 3 ) 2 NH 2 , C 9 H 19 Si ( CH 3 ) 2 NH 2 , C 10 H 21 Si (CH 3 ) 2 NH 2 , C 11 H 23 Si (CH 3 ) 2 NH 2 , C 12 H 25 Si (CH 3 ) 2 NH 2 , C 13 H 27 Si (CH 3 ) 2 NH 2 , C 14 H 29 Si (CH 3 ) 2 NH 2 , C 15 H 31 Si (CH 3 ) 2 NH 2 , C 16 H 33 Si (CH 3 ) 2 NH 2 , C 17 H 35 Si (CH 3 ) 2 NH 2 , C 18 H 37 Si (CH 3 ) 2 NH 2 , (CH 3 ) 2 Si (H) NH 2 , CH 3 Si (H) 2 NH 2 , (C 2 H 5 ) 2 Si (H) NH 2 , C 2 H 5 Si (H) 2 NH 2 , C 2 H 5 Si (CH 3 ) (H) NH 2 , (C 3 H 7 ) 2 Si (H) NH 2 , C 3 H 7 Si (H) 2 NH 2 , CF 3 CH 2 CH 2 Si (NH 2 ) 3 , C 2 F 5 CH 2 CH 2 Si (NH 2 ) 3 , C 3 F 7 CH 2 CH 2 Si (NH 2 ) 3 , C 4 F 9 CH 2 CH 2 Si (NH 2 ) 3 , C 5 F 11 CH 2 CH 2 Si (NH 2 ) 3 , C 6 F 13 CH 2 CH 2 Si (NH 2 ) 3 , C 7 F 15 CH 2 CH 2 Si (NH 2 ) 3 , C 8 F 17 CH 2 CH 2 Si (NH 2 ) 3 , CF 3 CH 2 CH 2 Si (CH 3 ) (NH 2 ) 2 , C 2 F 5 CH 2 CH 2 Si (CH 3 ) (NH 2 ) ) 2 , C 3 F 7 CH 2 CH 2 Si (CH 3) (NH 2) 2, C 4 F 9 CH 2 CH 2 Si (CH 3) (NH 2) 2, C 5 F 11 CH 2 CH 2 Si (CH 3) (NH 2) 2, C 6 F 13 CH 2 CH 2 Si (CH 3 ) (NH 2) 2, C 7 F 15 CH 2 CH 2 Si (CH 3) (NH 2) 2, C 8 F 17 CH 2 CH 2 Si (CH 3) (NH 2 ) 2, CF 3 CH 2 CH 2 Si (CH 3) 2 NH 2, C 2 F 5 CH 2 CH 2 Si (CH 3) 2 NH 2, C 3 F 7 CH 2 CH 2 Si (CH 3) 2 NH 2 , C 4 F 9 CH 2 CH 2 Si (CH 3 ) 2 NH 2 , C 5 F 11 CH 2 CH 2 Si (CH 3 ) 2 NH 2 , C 6 F 13 CH 2 CH 2 Si (CH 3 ) 2 NH 2, C 7 F 15 CH 2 CH 2 Si (CH 3) 2 NH 2, C 8 F 17 CH 2 CH 2 Si (CH 3) 2 NH 2, CF 3 CH 2 CH 2 Si (CH 3) (H ) Amino such as NH 2 Silane or the amino group (—NH 2 group) of the aminosilane is represented by —N═C═O, —N (CH 3 ) 2 , —N (C 2 H 5 ) 2 , —N═C═S, — N 3, -NHC (O) CH 3, -N (CH 3) C (O) CH 3, -N (CH 3) C (O) CF 3, -N = C (CH 3) OSi (CH 3) 3 , —N═C (CF 3 ) OSi (CH 3 ) 3 , —NHC (O) —OSi (CH 3 ) 3 , —NHC (O) —NH—Si (CH 3 ) 3 , imidazole ring, oxazolidinone ring , morpholine ring, -NH-C (O) -Si (CH 3) 3, -N (H) 2-g (Si (H) h R 3 3-h) g (R 3 are, of some or all And a monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms in which hydrogen element may be replaced by fluorine element, g is 1 or 2, and h is an integer of 0 to 2). .

この中でも、前記式[1]のケイ素化合物AのXは、−N(CH32、−NH2、−N(C252、−N(CH3)C(O)CH3、−N(CH3)C(O)CF3、−NHC(O)−NH−Si(CH33、イミダゾール環、−N=C=O、−NH−C(O)−Si(CH33、−N(H)2-i(Si(H)j4 3-ji(R4は、一部または全ての水素元素がフッ素元素に置き換えられていても良い炭素数が1〜8の1価の炭化水素基、iは1または2、jは0〜2の整数)が好ましい。Among these, X of the silicon compound A of the formula [1] is —N (CH 3 ) 2 , —NH 2 , —N (C 2 H 5 ) 2 , —N (CH 3 ) C (O) CH 3. , —N (CH 3 ) C (O) CF 3 , —NHC (O) —NH—Si (CH 3 ) 3 , imidazole ring, —N═C═O, —NH—C (O) —Si (CH 3) 3, -N (H) 2-i (Si (H) j R 4 3-j) i (R 4 , a part or all of the hydrogen element is carbon atoms, which may have been replaced by fluorine element A monovalent hydrocarbon group of 1 to 8, i is 1 or 2, and j is an integer of 0 to 2).

前記薬液において、酸Aの濃度は、前記ケイ素化合物Aの総量100質量%に対して0.01〜50質量%であることが好ましい。添加量が少ないと酸の効果が低下するので好ましくなく、過剰に多くしても触媒としての酸の効果は向上せず、逆に、ウェハ表面を浸食したり、不純物としてウェハに残留する懸念もある。このため、前記酸Aの濃度は、前記ケイ素化合物Aの総量100質量%に対して0.05〜25質量%であることが特に好ましい。   In the chemical solution, the concentration of acid A is preferably 0.01 to 50% by mass with respect to 100% by mass of the total amount of silicon compound A. If the addition amount is small, the effect of the acid is lowered, which is not preferable. Even if the amount is excessively large, the effect of the acid as a catalyst is not improved. is there. For this reason, the concentration of the acid A is particularly preferably 0.05 to 25% by mass with respect to 100% by mass of the total amount of the silicon compound A.

また、前記薬液において、前記のケイ素化合物A及び酸Aは、溶媒によって希釈されてもよい。前記薬液の総量100質量%に対して、ケイ素化合物Aと酸Aの添加量の総和を、0.01〜100質量%とすると、前記凹凸パターンの少なくとも凹部表面に均一に保護膜を形成しやすくなるため好ましい。0.01質量%未満では、凹凸パターンの保護効果が不十分となる傾向がある。また、ケイ素化合物Aと酸Aの添加量の総和が多いとコストが高くなる。さらに、ケイ素化合物Aと酸Aは、水やアルコールなどのプロトン性溶媒と触れる、あるいは、ケイ素化合物Aと酸Aが反応することによって固形物を副生する場合があり、該総和が多いと生成する固形物の量も多くなる。該固形物は前記薬液に溶解できることが多いが、乾燥後にパーティクルとしてウェハ上に残留する危険性が増加するため、前記薬液の取り扱いが難しくなる。このような観点から、総和はさらに好ましくは0.05〜50質量%、より好ましくは0.1〜30質量%である。さらに、ケイ素化合物Aと酸Aの添加量の総和が多いと、前記薬液の保管安定性を高くしやすい。このため、0.5〜30質量%、さらには1〜30質量%が好ましい。   In the chemical solution, the silicon compound A and the acid A may be diluted with a solvent. When the total amount of silicon compound A and acid A added is 0.01 to 100% by mass with respect to 100% by mass of the total amount of the chemical solution, it is easy to form a protective film uniformly on at least the concave surface of the irregular pattern. Therefore, it is preferable. If it is less than 0.01% by mass, the protective effect of the uneven pattern tends to be insufficient. In addition, if the total amount of silicon compound A and acid A added is large, the cost increases. Further, the silicon compound A and the acid A may come into contact with a protic solvent such as water or alcohol, or the silicon compound A and the acid A may react as a by-product, which is generated when the sum is large. The amount of solid matter to be increased also increases. In many cases, the solid matter can be dissolved in the chemical solution, but the risk of remaining on the wafer as particles after drying increases, so that the chemical solution becomes difficult to handle. From such a viewpoint, the total is more preferably 0.05 to 50% by mass, and more preferably 0.1 to 30% by mass. Further, if the total amount of silicon compound A and acid A added is large, the storage stability of the chemical solution is easily increased. For this reason, 0.5-30 mass%, Furthermore, 1-30 mass% is preferable.

前記薬液において希釈に用いられることのある溶媒としては、例えば、炭化水素類、エステル類、エーテル類、ケトン類、ハロゲン元素含有溶媒、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、窒素元素含有溶媒などの有機溶媒が好適に使用される。この中でも、炭化水素類、エステル類、エーテル類、ハロゲン元素含有溶媒、スルホキシド系溶媒、多価アルコールの誘導体のうちOH基を持たないものを用いると、前記凹凸パターン表面に保護膜を短時間に形成できるためより好ましい。   Examples of the solvent that may be used for dilution in the chemical solution include hydrocarbons, esters, ethers, ketones, halogen element-containing solvents, sulfoxide solvents, alcohols, polyhydric alcohol derivatives, and nitrogen element-containing solvents. An organic solvent such as a solvent is preferably used. Of these, hydrocarbons, esters, ethers, halogen element-containing solvents, sulfoxide solvents, polyhydric alcohol derivatives having no OH group can be used to form a protective film on the surface of the concavo-convex pattern in a short time. Since it can form, it is more preferable.

前記炭化水素類の例としては、トルエン、ベンゼン、キシレン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどがあり、前記エステル類の例としては、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、アセト酢酸エチルなどがあり、前記エーテル類の例としては、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどがあり、前記ケトン類の例としては、アセトン、アセチルアセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルブチルケトン、シクロヘキサンノン、イソホロンなどがあり、前記ハロゲン元素含有溶媒の例としては、パーフルオロオクタン、パーフルオロノナン、パーフルオロシクロペンタン、パーフルオロシクロヘキサン、ヘキサフルオロベンゼンなどのパーフルオロカーボン、1、1、1、3、3−ペンタフルオロブタン、オクタフルオロシクロペンタン、2,3−ジハイドロデカフルオロペンタン、ゼオローラH(日本ゼオン製)などのハイドロフルオロカーボン、メチルパーフルオロイソブチルエーテル、メチルパーフルオロブチルエーテル、エチルパーフルオロブチルエーテル、エチルパーフルオロイソブチルエーテル、アサヒクリンAE−3000(旭硝子製)、Novec HFE−7100、Novec HFE−7200、Novec7300、Novec7600(いずれも3M製)などのハイドロフルオロエーテル、テトラクロロメタンなどのクロロカーボン、クロロホルムなどのハイドロクロロカーボン、ジクロロジフルオロメタンなどのクロロフルオロカーボン、1,1−ジクロロ−2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロパン、1,3−ジクロロ−1,1,2,2,3−ペンタフルオロプロパン、1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペン、1,2−ジクロロ−3,3,3−トリフルオロプロペンなどのハイドロクロロフルオロカーボン、パーフルオロエーテル、パーフルオロポリエーテルなどがあり、前記スルホキシド系溶媒の例としては、ジメチルスルホキシドなどがあり、前記多価アルコールの誘導体でOH基を持たないものの例としては、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジアセテート、トリエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジアセテート、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテルなどがある。 Examples of the hydrocarbons include toluene, benzene, xylene, hexane, heptane, and octane. Examples of the esters include ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, and ethyl acetoacetate, and the ether. Examples of such classes include diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran, dioxane and the like, and examples of the ketones include acetone, acetylacetone, methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone, methyl butyl ketone, cyclohexane non, isophorone, and the like. There are, as examples of the halogen-containing solvent, perfluorooctane, perfluoro nonane, perfluoro cyclopentane, perfluorocyclohexane, perfluorocarbons such as hexafluorobenzene, 1, Hydrofluorocarbons such as 1,3,3-pentafluorobutane, octafluorocyclopentane, 2,3-dihydrodecafluoropentane, Zeorora H (manufactured by Nippon Zeon), methyl perfluoroisobutyl ether, methyl perfluorobutyl ether, ethyl Hydrofluoroethers such as perfluorobutyl ether, ethyl perfluoroisobutyl ether, Asahi Clin AE-3000 (manufactured by Asahi Glass), Novec HFE-7100, Novec HFE-7200, Novec 7300, and Novec 7600 (all from 3M), tetrachloromethane, etc. Chlorocarbons, hydrochlorocarbons such as chloroform, chlorofluorocarbons such as dichlorodifluoromethane, 1,1-dichloro-2,2,3,3 3-pentafluoropropane, 1,3-dichloro-1,1,2,2,3-pentafluoropropane, 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene, 1,2-dichloro-3,3 There are hydrochlorofluorocarbons such as 3-trifluoropropene, perfluoroethers, perfluoropolyethers, etc. Examples of the sulfoxide solvents include dimethyl sulfoxide, which is a derivative of the polyhydric alcohol and has no OH group. Examples of such materials include diethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, polyethylene Glycol dimethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol diacetate, triethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diacetate, ethylene glycol diethyl ether, and the like ethylene glycol dimethyl ether.

また、前記有機溶媒に不燃性のものを使うと、保護膜形成用薬液が不燃性になる、あるいは、引火点が高くなって、該薬液の危険性が低下するので好ましい。ハロゲン元素含有溶媒は不燃性のものが多く、不燃性ハロゲン元素含有溶媒は不燃性有機溶媒として好適に使用できる。   Further, it is preferable to use a nonflammable organic solvent because the chemical liquid for forming the protective film becomes nonflammable, or the flash point becomes high and the risk of the chemical liquid decreases. Many halogen element-containing solvents are nonflammable, and the nonflammable halogen element-containing solvent can be suitably used as a nonflammable organic solvent.

また、ウェハを回転させながら前記薬液をウェハに供する場合、前記有機溶媒の沸点が低すぎると、前記薬液がウェハ全面に濡れ広がる前に該薬液が乾燥しやすくなり好ましくない。また、沸点が高すぎると前記薬液の粘性が高くなりすぎる傾向があり好ましくない。このため、前記有機溶媒は沸点が70〜220℃のものを用いるのが好ましい。このような溶媒としては、コストや他の洗浄液との溶解性(置換のしやすさ)を考慮すると、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジアセテート、トリエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジアセテート、エチレングリコールジメチルエーテルが好ましい。   In addition, when the chemical solution is supplied to the wafer while rotating the wafer, if the boiling point of the organic solvent is too low, the chemical solution is liable to dry before the chemical solution wets and spreads over the entire surface of the wafer. Moreover, when the boiling point is too high, the viscosity of the chemical solution tends to be too high, which is not preferable. For this reason, it is preferable to use the organic solvent having a boiling point of 70 to 220 ° C. As such a solvent, in consideration of cost and solubility with other cleaning liquids (ease of replacement), diethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol ethyl Methyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol diacetate, triethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diacetate, and ethylene glycol dimethyl ether are preferred.

また、前記保護膜形成用薬液の出発原料中の水分量の総量は、該原料の総量に対し5000質量ppm以下であることが好ましい。水分量の総量が5000質量ppm超の場合、前記一般式[1]で表されるケイ素化合物A及び酸Aの効果が低下し、前記保護膜を短時間で形成しにくくなる。このため、前記水分量の総量は少ないほど好ましく、特に1000質量ppm以下、さらには500質量ppm以下が好ましい。従って、前記薬液に含まれるケイ素化合物A、酸Aや、前記薬液に含まれることのある溶媒は水を多く含まないものであることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the total amount of water in the starting material of the chemical solution for forming a protective film is 5000 ppm by mass or less with respect to the total amount of the material. When the total amount of moisture exceeds 5000 mass ppm, the effects of the silicon compound A and acid A represented by the general formula [1] are reduced, and it is difficult to form the protective film in a short time. For this reason, the total amount of the water content is preferably as small as possible, particularly 1000 ppm by mass or less, and more preferably 500 ppm by mass or less. Therefore, it is preferable that the silicon compound A and acid A contained in the chemical solution and the solvent that may be contained in the chemical solution do not contain much water.

また、前記薬液中の液相での光散乱式液中粒子検出器によるパーティクル測定における0.5μmより大きい粒子の数が該薬液1mL当たり100個以下であることが好ましい。前記0.5μmより大きい粒子の数が該薬液1mL当たり100個超であると、パーティクルによるパターンダメージを誘発する恐れがありデバイスの歩留まり低下及び信頼性の低下を引き起こす原因となるため好ましくない。また、0.5μmより大きい粒子の数が該薬液1mL当たり100個以下であれば、前記保護膜を形成した後の、溶媒や水による洗浄を省略または低減できるため好ましい。このため、前記薬液中の0.5μmより大きい粒子の該薬液1mL当たりの個数は少ないほど好ましく、特に10個以下、さらに2個以下が好ましい。また、前記0.5μmより大きい粒子の数は該薬液1mL当たり1個以上あってもよい。   Moreover, it is preferable that the number of particles larger than 0.5 μm in particle measurement by a light scattering type submerged particle detector in the liquid phase of the chemical solution is 100 or less per 1 mL of the chemical solution. If the number of particles larger than 0.5 μm exceeds 100 per 1 mL of the chemical solution, pattern damage due to the particles may be induced, which causes a decrease in device yield and reliability. Further, it is preferable that the number of particles larger than 0.5 μm is 100 or less per mL of the chemical solution because washing with a solvent or water after forming the protective film can be omitted or reduced. For this reason, the number of particles larger than 0.5 μm in the chemical solution per 1 mL of the chemical solution is preferably as small as possible, particularly 10 or less, and more preferably 2 or less. The number of particles larger than 0.5 μm may be 1 or more per 1 mL of the chemical solution.

また、前記薬液中のNa、Mg、K、Ca、Mn、Fe及びCuの各元素の金属不純物含有量が、該薬液総量に対し各100質量ppb以下であることが好ましい。前記金属不純物含有量が、該薬液総量に対し100質量ppb超であると、デバイスの接合リーク電流が増大する恐れがありデバイスの歩留まりの低下及び信頼性の低下を引き起こす原因となるため好ましくない。また、前記金属不純物含有量が、該薬液総量に対し各100質量ppb以下であると、前記保護膜を形成した後の、溶媒や水による洗浄を省略または低減できるため好ましい。このため、前記金属不純物含有量は少ないほど好ましく、特に各1質量ppb以下、さらには各0.1質量ppb以下が好ましい。また、前記金属不純物含有量は、該薬液総量に対し各0.01質量ppb以上であってもよい。   Moreover, it is preferable that the metal impurity content of each element of Na, Mg, K, Ca, Mn, Fe, and Cu in the chemical solution is 100 mass ppb or less with respect to the total amount of the chemical solution. If the metal impurity content is more than 100 mass ppb with respect to the total amount of the chemical solution, the junction leakage current of the device may be increased, which causes a decrease in device yield and reliability. Moreover, it is preferable that the metal impurity content is 100 mass ppb or less with respect to the total amount of the chemical solution because washing with a solvent or water after forming the protective film can be omitted or reduced. For this reason, the content of the metal impurities is preferably as small as possible, and particularly preferably 1 mass ppb or less, and further preferably 0.1 mass ppb or less. Moreover, 0.01 mass ppb or more of each said metal impurity content may be sufficient with respect to this chemical | medical solution total amount.

前記一般式[1]で表されるケイ素化合物Aと酸Aを混合して含有させる保護膜形成用薬液の調製方法において、混合前のケイ素化合物A、酸A、及び、混合後の混合液のうち少なくとも1つを精製することが好ましい。また、保護膜形成用薬液が溶媒を含有する場合は、前記の混合前のケイ素化合物A及び酸Aは、溶媒を含んだ溶液状態であってもよく、この場合前記精製は、混合前のケイ素化合物Aまたはその溶液、酸Aまたはその溶液、及び、混合後の混合液のうち少なくとも1つを対象とするものであってもよい。   In the method for preparing a chemical solution for forming a protective film in which the silicon compound A represented by the general formula [1] and the acid A are mixed and contained, the silicon compound A before mixing, the acid A, and the mixed solution after mixing It is preferable to purify at least one of them. When the protective film-forming chemical solution contains a solvent, the silicon compound A and the acid A before mixing may be in a solution state containing a solvent. In this case, the purification is performed before the silicon before mixing. The target may be at least one of compound A or a solution thereof, acid A or a solution thereof, and a mixed solution after mixing.

前記精製は、モレキュラーシーブ等の吸着剤や蒸留等による水分の除去、イオン交換樹脂や蒸留等によるNa、Mg、K、Ca、Mn、Fe及びCuの各元素の金属不純物の除去、及び、フィルターろ過によるパーティクル等の汚染物質の除去のうち少なくとも1つの除去手段を用いて行われるものである。保護膜形成用薬液の反応性やウェハの清浄度を考慮して、水分を除去し、かつ、金属不純物を除去し、かつ、汚染物質を除去することが好ましく、除去する順番は問わない。   The purification includes removal of moisture by adsorbents such as molecular sieves and distillation, removal of metal impurities of each element of Na, Mg, K, Ca, Mn, Fe and Cu by ion exchange resin or distillation, and filter. This is performed using at least one removing means among removing contaminants such as particles by filtration. In consideration of the reactivity of the chemical solution for forming the protective film and the cleanliness of the wafer, it is preferable to remove moisture, remove metal impurities, and remove contaminants, and the removal order is not limited.

本発明の保護膜形成用薬液中に含まれる酸Aは、反応によって得られたものであってもよい。例えば、下記一般式[2]で表されるケイ素化合物Bと酸Bとを反応させて得られたものであってもよい。

Figure 0005821844
(式[2]中、R2 c(H)dSi−は、(CH33Si−、(CH32(H)Si−、(C49)(CH32Si−、(C613)(CH32Si−、(C817)(CH32Si−、または、(C1021)(CH32Si−である。また、Yは、それぞれ互いに独立して、Si元素と結合する元素が窒素の1価の有機基を示す。)The acid A contained in the protective film-forming chemical solution of the present invention may be obtained by a reaction. For example, it may be obtained by reacting the silicon compound B represented by the following general formula [2] with the acid B.
Figure 0005821844
(Wherein [2], R 2 c ( H) d Si- is, (CH 3) 3 Si - , (CH 3) 2 (H) Si -, (C 4 H 9) (CH 3) 2 Si- , (C 6 H 13 ) (CH 3 ) 2 Si—, (C 8 H 17 ) (CH 3 ) 2 Si—, or (C 10 H 21 ) (CH 3 ) 2 Si—. Each independently represents a monovalent organic group in which the element bonded to the Si element is nitrogen.)

なお、酸Bに無水トリフルオロ酢酸、及び、無水トリフルオロメタンスルホン酸から選ばれる少なくとも1つを用い、前記ケイ素化合物Bと反応させて酸Aを得ることで調製した薬液、または、前記ケイ素化合物Aと酸Aを出発原料として用いて調製した薬液は、安定性が優れるため、より好ましい。   In addition, the chemical | medical solution prepared by making it react with the said silicon compound B and using the at least 1 chosen from the trifluoroacetic anhydride and the trifluoromethanesulfonic anhydride for the acid B, or the said silicon compound A And a chemical prepared using acid A as a starting material are more preferable because of their excellent stability.

本発明の保護膜形成用薬液は、前記酸Bに対し前記ケイ素化合物Bを過剰に添加し、前記反応で消費されなかったケイ素化合物Bの余剰分はケイ素化合物Aとして前記保護膜形成に寄与するものであってもよい。なお、前記ケイ素化合物Bは、前記酸Bに対して、モル比で0.2〜100000モル倍とすることが好ましく、0.5〜50000モル倍、さらに1〜10000モル倍とすることが好ましい。   In the chemical solution for forming a protective film of the present invention, the silicon compound B is excessively added to the acid B, and the surplus of the silicon compound B not consumed in the reaction contributes to the formation of the protective film as the silicon compound A. It may be a thing. The silicon compound B is preferably 0.2 to 100000 mol times, preferably 0.5 to 50000 mol times, and more preferably 1 to 10000 mol times with respect to the acid B. .

なお、酸Aが得られるのであれば、前記のケイ素化合物Bと酸Bとの反応以外の反応を利用してもよい。   In addition, as long as the acid A is obtained, reactions other than the reaction of the silicon compound B and the acid B may be used.

前記一般式[2]のケイ素化合物BのYとしてのSi元素に結合する元素が窒素の1価の有機基には、水素、炭素、窒素、酸素元素だけでなく、ケイ素、硫黄、ハロゲン元素などが含まれていても良い。Si元素と結合する元素が窒素の1価の有機基の例としては、イソシアネート基、アミノ基、ジアルキルアミノ基、イソチオシアネート基、アジド基、アセトアミド基、−N(CH3)C(O)CH3、−N(CH3)C(O)CF3、−N=C(CH3)OSi(CH33、−N=C(CF3)OSi(CH33、−NHC(O)−OSi(CH33、−NHC(O)−NH−Si(CH33、イミダゾール環、オキサゾリジノン環、モルホリン環、−NH−C(O)−Si(CH33、−N(H)2-p(Si(H)q5 3-qp(R5は、一部または全ての水素元素がフッ素元素に置き換えられていても良い炭素数が1〜18の1価の炭化水素基、pは1または2、qは0〜2の整数)などがある。The monovalent organic group in which the element bonded to the Si element as Y of the silicon compound B of the general formula [2] is nitrogen includes not only hydrogen, carbon, nitrogen, and oxygen elements but also silicon, sulfur, halogen elements, and the like May be included. Examples of the monovalent organic group in which the element bonded to the Si element is nitrogen include isocyanate group, amino group, dialkylamino group, isothiocyanate group, azide group, acetamide group, —N (CH 3 ) C (O) CH 3, -N (CH 3) C (O) CF 3, -N = C (CH 3) OSi (CH 3) 3, -N = C (CF 3) OSi (CH 3) 3, -NHC (O) -OSi (CH 3) 3, -NHC (O) -NH-Si (CH 3) 3, an imidazole ring, an oxazolidinone ring, morpholine ring, -NH-C (O) -Si (CH 3) 3, -N ( H) 2-p (Si (H) q R 5 3-q ) p (R 5 is a monovalent valence having 1 to 18 carbon atoms in which some or all of the hydrogen elements may be replaced by fluorine elements. Hydrocarbon group, p is 1 or 2, and q is an integer of 0 to 2.

前記式[2]のケイ素化合物Bとしては、例えば、(CH33SiNH2、C49Si(CH32NH2、C613Si(CH32NH2、C817Si(CH32NH2、C1021Si(CH32NH2、(CH32Si(H)NH2のアミノシラン、あるいは、前記アミノシランのアミノ基(−NH2基)を、−N=C=O、−N(CH32、−N(C252、−N=C=S、−N3、−NHC(O)CH3、−N(CH3)C(O)CH3、−N(CH3)C(O)CF3、−N=C(CH3)OSi(CH33、−N=C(CF3)OSi(CH33、−NHC(O)−OSi(CH33、−NHC(O)−NH−Si(CH33、イミダゾール環、オキサゾリジノン環、モルホリン環、−NH−C(O)−Si(CH33、−NH−Si(CH33、−NH−Si(H)(CH32、−NH−Si(CH32(C49)、−NH−Si(CH32(C613)、−NH−Si(CH32(C817)、−NH−Si(CH32(C1021)、−N−{Si(CH332に置き換えたものなどが挙げられる。Examples of the silicon compound B of the formula [2] include (CH 3 ) 3 SiNH 2 , C 4 H 9 Si (CH 3 ) 2 NH 2 , C 6 H 13 Si (CH 3 ) 2 NH 2 , C 8. H 17 Si (CH 3 ) 2 NH 2 , C 10 H 21 Si (CH 3 ) 2 NH 2 , (CH 3 ) 2 Si (H) NH 2 aminosilane or the aminosilane amino group (—NH 2 group) ) and, -N = C = O, -N (CH 3) 2, -N (C 2 H 5) 2, -N = C = S, -N 3, -NHC (O) CH 3, -N ( CH 3) C (O) CH 3, -N (CH 3) C (O) CF 3, -N = C (CH 3) OSi (CH 3) 3, -N = C (CF 3) OSi (CH 3 ) 3, -NHC (O) -OSi (CH 3) 3, -NHC (O) -NH-Si (CH 3) 3, an imidazole ring, an oxazolidinone ring, morpholine ring, -NH-C O) -Si (CH 3) 3 , -NH-Si (CH 3) 3, -NH-Si (H) (CH 3) 2, -NH-Si (CH 3) 2 (C 4 H 9), - NH—Si (CH 3 ) 2 (C 6 H 13 ), —NH—Si (CH 3 ) 2 (C 8 H 17 ), —NH—Si (CH 3 ) 2 (C 10 H 21 ), —N— And the like replaced with {Si (CH 3 ) 3 } 2 .

この中でも、前記式[2]のケイ素化合物BのYは、−N(CH32、−NH2、−N(C252、−N(CH3)C(O)CH3、−N(CH3)C(O)CF3、−NHC(O)−NH−Si(CH33、イミダゾール環、−NH−C(O)−Si(CH33、−NH−Si(CH33、−NH−Si(H)(CH32、−NH−Si(CH32(C49)、−NH−Si(CH32(C613)、−NH−Si(CH32(C817)、−NH−Si(CH32(C1021)が好ましい。Among these, Y of the silicon compound B of the formula [2] represents —N (CH 3 ) 2 , —NH 2 , —N (C 2 H 5 ) 2 , —N (CH 3 ) C (O) CH 3. , —N (CH 3 ) C (O) CF 3 , —NHC (O) —NH—Si (CH 3 ) 3 , imidazole ring, —NH—C (O) —Si (CH 3 ) 3 , —NH— Si (CH 3) 3, -NH -Si (H) (CH 3) 2, -NH-Si (CH 3) 2 (C 4 H 9), - NH-Si (CH 3) 2 (C 6 H 13 ), —NH—Si (CH 3 ) 2 (C 8 H 17 ), —NH—Si (CH 3 ) 2 (C 10 H 21 ) are preferred.

例えば、ケイ素化合物Bとしてヘキサメチルジシラザンと、酸Bとして無水トリフルオロ酢酸を混合すると、無水トリフルオロ酢酸は、即座に反応して、酸Aとしてのトリメチルシリルトリフルオロアセテートが得られる。   For example, when hexamethyldisilazane is mixed as the silicon compound B and trifluoroacetic anhydride is mixed as the acid B, the trifluoroacetic anhydride reacts immediately to obtain trimethylsilyl trifluoroacetate as the acid A.

また、例えば、ケイ素化合物Bとしてヘキサメチルジシラザンと、酸Bとして無水トリフルオロメタンスルホン酸を混合すると、無水トリフルオロメタンスルホン酸は、即座に反応して、酸Aとしてのトリメチルシリルトリフルオロメタンスルホネートが得られる。   For example, when hexamethyldisilazane is mixed as the silicon compound B and trifluoromethanesulfonic anhydride is mixed as the acid B, the trifluoromethanesulfonic anhydride immediately reacts to obtain trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate as the acid A. .

また、例えば、ケイ素化合物Bとしてテトラメチルジシラザンと、酸Bとして無水トリフルオロ酢酸を混合すると、無水トリフルオロ酢酸は、即座に反応して、酸Aとしてのジメチルシリルトリフルオロアセテートが得られる。   For example, when tetramethyldisilazane is mixed as the silicon compound B and trifluoroacetic anhydride is mixed as the acid B, the trifluoroacetic anhydride reacts immediately to obtain dimethylsilyl trifluoroacetate as the acid A.

また、例えば、ケイ素化合物Bとしてテトラメチルジシラザンと、酸Bとして無水トリフルオロメタンスルホン酸を混合すると、無水トリフルオロメタンスルホン酸は、即座に反応して、酸Aとしてのジメチルシリルトリフルオロメタンスルホネートが得られる。   For example, when tetramethyldisilazane is mixed as the silicon compound B and trifluoromethanesulfonic anhydride is mixed as the acid B, the trifluoromethanesulfonic anhydride reacts immediately to obtain dimethylsilyl trifluoromethanesulfonate as the acid A. It is done.

また、例えば、ケイ素化合物Bとして1,3−ジブチルテトラメチルジシラザンと、酸Bとして無水トリフルオロ酢酸を混合すると、無水トリフルオロ酢酸は、即座に反応して、酸Aとしてのブチルジメチルシリルトリフルオロアセテートが得られる。   In addition, for example, when 1,3-dibutyltetramethyldisilazane is mixed as the silicon compound B and trifluoroacetic anhydride is mixed as the acid B, the trifluoroacetic anhydride reacts immediately and butyldimethylsilyl trimethyl as the acid A is reacted. Fluoroacetate is obtained.

また、例えば、ケイ素化合物Bとして1,3−ジブチルテトラメチルジシラザンと、酸Bとして無水トリフルオロメタンスルホン酸を混合すると、無水トリフルオロメタンスルホン酸は、即座に反応して、酸Aとしてのブチルジメチルシリルトリフルオロメタンスルホネートが得られる。   Further, for example, when 1,3-dibutyltetramethyldisilazane is mixed as the silicon compound B and trifluoromethanesulfonic anhydride is mixed as the acid B, the trifluoromethanesulfonic anhydride reacts immediately and butyldimethyl as the acid A is reacted. Silyl trifluoromethanesulfonate is obtained.

また、例えば、ケイ素化合物Bとして1,3−ジヘキシルテトラメチルジシラザンと、酸Bとして無水トリフルオロ酢酸を混合すると、無水トリフルオロ酢酸は、即座に反応して、酸Aとしてのヘキシルジメチルシリルトリフルオロアセテートが得られる。   In addition, for example, when 1,3-dihexyltetramethyldisilazane is mixed as the silicon compound B and trifluoroacetic anhydride is mixed as the acid B, the trifluoroacetic anhydride reacts immediately and hexyldimethylsilyltrimethyl as the acid A is reacted. Fluoroacetate is obtained.

また、例えば、ケイ素化合物Bとして1,3−ジヘキシルテトラメチルジシラザンと、酸Bとして無水トリフルオロメタンスルホン酸を混合すると、無水トリフルオロメタンスルホン酸は、即座に反応して、酸Aとしてのヘキシルジメチルシリルトリフルオロメタンスルホネートが得られる。   Further, for example, when 1,3-dihexyltetramethyldisilazane is mixed as the silicon compound B and trifluoromethanesulfonic anhydride is mixed as the acid B, the trifluoromethanesulfonic anhydride reacts immediately to form hexyldimethyl as the acid A. Silyl trifluoromethanesulfonate is obtained.

また、例えば、ケイ素化合物Bとして1,3−ジオクチルテトラメチルジシラザンと、酸Bとして無水トリフルオロ酢酸を混合すると、無水トリフルオロ酢酸は、即座に反応して、酸Aとしてのオクチルジメチルシリルトリフルオロアセテートが得られる。   Further, for example, when 1,3-dioctyltetramethyldisilazane is mixed as the silicon compound B and trifluoroacetic anhydride is mixed as the acid B, the trifluoroacetic anhydride reacts immediately and octyldimethylsilyltrimethyl as the acid A is reacted. Fluoroacetate is obtained.

また、例えば、ケイ素化合物Bとして1,3−ジオクチルテトラメチルジシラザンと、酸Bとして無水トリフルオロメタンスルホン酸を混合すると、無水トリフルオロメタンスルホン酸は、即座に反応して、酸Aとしてのオクチルジメチルシリルトリフルオロメタンスルホネートが得られる。   Further, for example, when 1,3-dioctyltetramethyldisilazane is mixed as the silicon compound B and trifluoromethanesulfonic anhydride is mixed as the acid B, the trifluoromethanesulfonic anhydride reacts immediately and octyldimethyl as the acid A is reacted. Silyl trifluoromethanesulfonate is obtained.

また、例えば、ケイ素化合物Bとしてオクチルジメチル(ジメチルアミノ)シランと、酸Bとして無水トリフルオロ酢酸を混合すると、無水トリフルオロ酢酸は、即座に反応して、酸Aとしてのオクチルジメチルシリルトリフルオロアセテートが得られる。   Further, for example, when octyldimethyl (dimethylamino) silane as the silicon compound B and trifluoroacetic anhydride as the acid B are mixed, the trifluoroacetic anhydride reacts immediately and octyldimethylsilyl trifluoroacetate as the acid A Is obtained.

また、例えば、ケイ素化合物Bとしてオクチルジメチル(ジメチルアミノ)シランと、酸Bとして無水トリフルオロメタンスルホン酸を混合すると、無水トリフルオロメタンスルホン酸は、即座に反応して、酸Aとしてのオクチルジメチルシリルトリフルオロメタンスルホネートが得られる。   Further, for example, when octyldimethyl (dimethylamino) silane is mixed as the silicon compound B and trifluoromethanesulfonic anhydride is mixed as the acid B, the trifluoromethanesulfonic anhydride reacts immediately, and octyldimethylsilyltrifluoromethane as the acid A is reacted. Lomethanesulfonate is obtained.

また、例えば、ケイ素化合物Bとして1,3−ジデシルテトラメチルジシラザンと、酸Bとして無水トリフルオロ酢酸を混合すると、無水トリフルオロ酢酸は、即座に反応して、酸Aとしてのデシルジメチルシリルトリフルオロアセテートが得られる。   Further, for example, when 1,3-didecyltetramethyldisilazane is mixed as the silicon compound B and trifluoroacetic anhydride is mixed as the acid B, the trifluoroacetic anhydride reacts immediately to form decyldimethylsilyl as the acid A. Trifluoroacetate is obtained.

また、例えば、ケイ素化合物Bとして1,3−ジデシルテトラメチルジシラザンと、酸Bとして無水トリフルオロメタンスルホン酸を混合すると、無水トリフルオロメタンスルホン酸は、即座に反応して、酸Aとしてのデシルジメチルシリルトリフルオロメタンスルホネートが得られる。   Further, for example, when 1,3-didecyltetramethyldisilazane is mixed as the silicon compound B and trifluoromethanesulfonic anhydride is mixed as the acid B, the trifluoromethanesulfonic anhydride reacts immediately and decyl as the acid A Dimethylsilyl trifluoromethanesulfonate is obtained.

また、前記のように反応によって酸Aを得る場合も、保護膜形成用薬液の出発原料中の水分量の総量は、該原料の総量に対し5000質量ppm以下であることが好ましい。この場合も、前記原料中の水分量は少ないほど好ましく、特に1000質量ppm以下が好ましく、さらには500質量ppm以下が好ましい。さらに、水の存在量が多いと、前記薬液の保管安定性が低下しやすいため、水分量は少ない方が好ましく、200質量ppm以下、さらには100質量ppm以下が好ましい。なお、前記原料中の水分量の総量は0.1質量ppm以上であってもよい。   Moreover, also when obtaining acid A by reaction as mentioned above, it is preferable that the total amount of the water content in the starting raw material of the chemical | medical solution for protective film formation is 5000 mass ppm or less with respect to the total amount of this raw material. Also in this case, the amount of water in the raw material is preferably as small as possible, particularly preferably 1000 ppm by mass or less, and more preferably 500 ppm by mass or less. Furthermore, since the storage stability of the said chemical | medical solution will fall easily when there are many amounts of water, the one where water content is small is preferable, 200 mass ppm or less, Furthermore, 100 mass ppm or less is preferable. The total amount of water in the raw material may be 0.1 mass ppm or more.

また、前記のように酸Aが反応によって得られた場合も、保護膜形成用薬液中の液相での光散乱式液中粒子検出器によるパーティクル測定における0.5μmより大きい粒子の数が該薬液1mL当たり100個以下であることが好ましい。前記0.5μmより大きい粒子の数が該薬液1mL当たり100個超であると、パーティクルによるパターンダメージを誘発する恐れがありデバイスの歩留まりの低下及び信頼性の低下を引き起こす原因となるため好ましくない。また、0.5μmより大きい粒子の数が該薬液1mL当たり100個以下であれば、前記保護膜を形成した後の、溶媒や水による洗浄を省略または低減できるため好ましい。このため、前記薬液中の0.5μmより大きい粒子の該薬液1mL当たりの個数は少ないほど好ましく、特に10個以下、さらに2個以下が好ましい。また、前記0.5μmより大きい粒子の数は該薬液1mL当たり1個以上あってもよい。   In addition, even when the acid A is obtained by reaction as described above, the number of particles larger than 0.5 μm in the particle measurement by the light scattering liquid particle detector in the liquid phase in the protective film forming chemical solution is The number is preferably 100 or less per 1 mL of the chemical solution. If the number of particles larger than 0.5 μm exceeds 100 per 1 mL of the chemical solution, pattern damage due to the particles may be induced, which causes a decrease in device yield and reliability. Further, it is preferable that the number of particles larger than 0.5 μm is 100 or less per mL of the chemical solution because washing with a solvent or water after forming the protective film can be omitted or reduced. For this reason, the number of particles larger than 0.5 μm in the chemical solution per 1 mL of the chemical solution is preferably as small as possible, particularly 10 or less, and more preferably 2 or less. The number of particles larger than 0.5 μm may be 1 or more per 1 mL of the chemical solution.

また、前記のように酸Aが反応によって得られた場合も、保護膜形成用薬液中のNa、Mg、K、Ca、Mn、Fe及びCuの各元素の金属不純物含有量が、該薬液総量に対し各100質量ppb以下であることが好ましい。前記金属不純物含有量が、該薬液総量に対し100質量ppb超であると、デバイスの接合リーク電流が増大する恐れがあり、デバイスの歩留まりの低下及び信頼性の低下を引き起こす原因となるため好ましくない。また、前記金属不純物含有量が、該薬液総量に対し各100質量ppb以下であると、前記保護膜を形成した後の、溶媒や水による洗浄を省略または低減できるため好ましい。このため、前記金属不純物含有量は少ないほど好ましく、特に各1質量ppb以下、さらには各0.1質量ppb以下が好ましい。また、前記金属不純物含有量は、該薬液総量に対し各0.01質量ppb以上であってもよい。   Further, even when the acid A is obtained by reaction as described above, the metal impurity content of each element of Na, Mg, K, Ca, Mn, Fe, and Cu in the protective film forming chemical solution is the total amount of the chemical solution. It is preferable that each is 100 mass ppb or less. If the metal impurity content is more than 100 mass ppb with respect to the total amount of the chemical solution, the junction leakage current of the device may be increased, which causes a decrease in device yield and reliability, which is not preferable. . Moreover, it is preferable that the metal impurity content is 100 mass ppb or less with respect to the total amount of the chemical solution because washing with a solvent or water after forming the protective film can be omitted or reduced. For this reason, the content of the metal impurities is preferably as small as possible, and particularly preferably 1 mass ppb or less, and further preferably 0.1 mass ppb or less. Moreover, 0.01 mass ppb or more of each said metal impurity content may be sufficient with respect to this chemical | medical solution total amount.

前記ケイ素化合物Bと前記酸Bを混合し、反応させて含有させる保護膜形成用薬液の調製方法において、混合前のケイ素化合物B、前記酸B、及び、混合後の混合液のうち少なくとも1つを精製することが好ましい。また、保護膜形成用薬液が溶媒を含有する場合は、前記の混合前のケイ素化合物B及び前記酸Bは、溶媒を含んだ溶液状態であってもよく、この場合前記精製は、混合前のケイ素化合物Bまたはその溶液、前記酸Bまたはその溶液、及び、混合後の混合液のうち少なくとも1つを対象とするものであってもよい。また、前記反応により得られた酸Aに、前記ケイ素化合物Aまたはその溶液を混合して保護膜形成用薬液を調製する場合、混合前のケイ素化合物Aまたはその溶液、反応により得られた酸Aまたはその溶液、及び、混合後の混合液のうち少なくとも1つを対象とするものであってもよい。   In the method for preparing a chemical solution for forming a protective film in which the silicon compound B and the acid B are mixed and reacted to be contained, at least one of the silicon compound B before mixing, the acid B, and the mixed solution after mixing Is preferably purified. When the protective film forming chemical solution contains a solvent, the silicon compound B and the acid B before mixing may be in a solution state containing a solvent. In this case, the purification is performed before mixing. The target may be at least one of silicon compound B or a solution thereof, acid B or a solution thereof, and a mixed solution after mixing. Moreover, when preparing the chemical | medical solution for protective film formation by mixing the said silicon compound A or its solution with the acid A obtained by the said reaction, the silicon compound A before mixing or its solution, the acid A obtained by reaction Alternatively, the target solution may be at least one of the solution and the mixed solution after mixing.

前記精製は、モレキュラーシーブ等の吸着剤や蒸留等による水分の除去、イオン交換樹脂や蒸留等によるNa、Mg、K、Ca、Mn、Fe及びCuの各元素の金属不純物の除去、及び、フィルターろ過によるパーティクル等の汚染物質の除去のうち少なくとも1つの除去手段を用いて行われるものである。保護膜形成用薬液の活性や清浄度を考慮して、水分を除去し、かつ、金属不純物を除去し、かつ、汚染物質を除去することが好ましく、除去する順番は問わない。   The purification includes removal of moisture by adsorbents such as molecular sieves and distillation, removal of metal impurities of each element of Na, Mg, K, Ca, Mn, Fe and Cu by ion exchange resin or distillation, and filter. This is performed using at least one removing means among removing contaminants such as particles by filtration. In consideration of the activity and cleanliness of the chemical solution for forming the protective film, it is preferable to remove moisture, remove metal impurities, and remove contaminants, and the removal order is not limited.

また、本発明の保護膜形成用薬液は、前記一般式[1]で表されるケイ素化合物A、酸Aや、溶媒の他に、本発明の目的を阻害しない範囲で、他の添加剤等を含有してもよい。該添加剤としては、過酸化水素、オゾンなどの酸化剤、界面活性剤等が挙げられる。また、ウェハの凹凸パターンの一部に、前記ケイ素化合物Aでは保護膜が形成しない材質がある場合は、該材質に保護膜を形成できるものを添加しても良い。また、触媒以外の目的で他の酸を添加しても良い。   The protective film-forming chemical solution of the present invention includes, in addition to the silicon compound A, acid A, and solvent represented by the general formula [1], other additives and the like as long as the object of the present invention is not impaired. It may contain. Examples of the additive include oxidizing agents such as hydrogen peroxide and ozone, and surfactants. In addition, when there is a material that cannot form a protective film with the silicon compound A in a part of the uneven pattern of the wafer, a material that can form a protective film may be added to the material. Further, other acids may be added for purposes other than the catalyst.

また、本発明の保護膜形成用薬液は、原料を2つ以上に分けた状態で保管し、使用前に混合して使うこともできる。例えば、前記保護膜形成用薬液の原料の一部としてケイ素化合物A、酸Aを用いる場合、ケイ素化合物Aと酸Aを個別に保管し、使用前に混合することもできる。ケイ素化合物B、及び酸Bを用いる場合、ケイ素化合物Bと酸Bを個別に保管して使用前に混合することもできる。なお、混合前のケイ素化合物と酸はそれぞれ溶液状態であっても良い。また、上記のケイ素化合物と酸を同じ溶液で保管して使用前に別の原料と混合することもできる。   Moreover, the chemical | medical solution for protective film formation of this invention can be stored in the state which divided the raw material into two or more, and can also be mixed and used before use. For example, when silicon compound A and acid A are used as a part of the raw material of the protective film forming chemical solution, silicon compound A and acid A can be stored separately and mixed before use. When using the silicon compound B and the acid B, the silicon compound B and the acid B can be stored separately and mixed before use. The silicon compound and the acid before mixing may be in a solution state. In addition, the above silicon compound and acid can be stored in the same solution and mixed with another raw material before use.

また、本発明の保護膜形成用薬液として、例えば、ハイドロフルオロエーテル、ハイドロクロロフルオロカーボン、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールジメチルエーテルからなる群より選ばれた少なくとも1種以上の有機溶媒が76〜99.8999質量%、ヘキサメチルジシラザン、テトラメチルジシラザン、1,3−ジオクチルテトラメチルジシラザン、オクチルジメチル(ジメチルアミノ)シランからなる群より選ばれた少なくとも1種以上の化合物が0.1〜20質量%、トリフルオロ酢酸、無水トリフルオロ酢酸、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、トリメチルシリルトリフルオロアセテート、トリメチルシリルトリフルオロメタンスルホネート、ジメチルシリルトリフルオロアセテートからなる群より選ばれた少なくとも1種以上の酸が0.0001〜4質量%からなる混合物を含むもの、又は当該混合物だけからなるものを使用してもよい。   The protective film-forming chemical solution of the present invention includes, for example, hydrofluoroether, hydrochlorofluorocarbon, ethylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether acetate, triethylene glycol dimethyl ether. At least one organic solvent selected from the group consisting of 76-99.8999 mass%, hexamethyldisilazane, tetramethyldisilazane, 1,3-dioctyltetramethyldisilazane, octyldimethyl (dimethylamino) silane 0.1 to 20% by mass of at least one compound selected from the group, trifluoroacetic acid, trifluoroacetic anhydride, trifluoromethane A mixture comprising at least one acid selected from the group consisting of sulfonic acid, anhydrous trifluoromethanesulfonic acid, trimethylsilyl trifluoroacetate, trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate, and dimethylsilyl trifluoroacetate, comprising 0.0001 to 4% by mass. You may use what consists only of the thing or the said mixture.

ウェハ表面を微細な凹凸パターンを有する面とするパターン形成工程では、まず、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 pattern forming process in which the wafer surface is a surface having a fine concavo-convex pattern, first, after applying a resist to the wafer surface, the resist is exposed through a resist mask, and the exposed resist is not exposed. A resist having a desired concavo-convex pattern is produced by etching away the resist. 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.

表面に微細な凹凸パターンを有し該凹凸パターンの少なくとも一部がシリコン元素を含むウェハとしては、ウェハ表面にシリコン、酸化ケイ素、または窒化ケイ素などシリコン元素を含む膜が形成されたもの、あるいは、上記凹凸パターンを形成したときに、該凹凸パターンの表面の少なくとも一部がシリコン、酸化ケイ素、または窒化ケイ素などシリコン元素を含むものが含まれる。   As a wafer having a fine concavo-convex pattern on the surface and at least a part of the concavo-convex pattern containing silicon element, a wafer containing a film containing silicon element such as silicon, silicon oxide, or silicon nitride, or When the concavo-convex pattern is formed, those in which at least a part of the surface of the concavo-convex pattern contains a silicon element such as silicon, silicon oxide, or silicon nitride are included.

また、シリコン、酸化ケイ素、および、窒化ケイ素から選ばれる少なくとも1つを含む複数の成分から構成されたウェハに対しても、シリコン、酸化ケイ素、および、窒化ケイ素から選ばれる少なくとも1つの表面に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、シリコン、酸化ケイ素、および、窒化ケイ素から選ばれる少なくとも1つがウェハ表面に形成したもの、あるいは、凹凸パターンを形成したときに、該凹凸パターンの少なくとも一部がシリコン、酸化ケイ素、および、窒化ケイ素から選ばれる少なくとも1つとなるものも含まれる。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シリコン元素を含む部分の表面である。   In addition, a wafer composed of a plurality of components including at least one selected from silicon, silicon oxide, and silicon nitride is also protected on at least one surface selected from silicon, silicon oxide, and silicon nitride. A film can be formed. As the wafer composed of the plurality of components, at least one selected from silicon, silicon oxide, and silicon nitride is formed on the wafer surface, or when a concavo-convex pattern is formed, at least one of the concavo-convex pattern is formed. A part whose part is at least one selected from silicon, silicon oxide, and silicon nitride is also included. In addition, it is the surface of the part containing the silicon element in the said uneven | corrugated pattern that can form a protective film with the chemical | medical solution of this invention.

前記ウェハ表面を微細な凹凸パターンを有する面とした後、水系洗浄液で表面の洗浄を行い、乾燥等により水系洗浄液を除去すると、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、表面が微細な凹凸パターン2を有する面とされたウェハ1の概略平面図を示し、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。   After making the wafer surface a surface having a fine uneven pattern, cleaning the surface with an aqueous cleaning liquid and removing the aqueous cleaning liquid by drying or the like, the pattern collapses when the width of the concave portion is small and the aspect ratio of the convex portion is large. Is likely to occur. The concavo-convex pattern is defined as shown in FIGS. FIG. 1 is a schematic plan view of a wafer 1 whose surface is a surface having a fine concavo-convex pattern 2, and FIG. 2 shows a part of an 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.

本発明の好ましい態様では、前記(工程1)に記したように、ウェハ表面を微細な凹凸パターンを有する面とした後、水系洗浄液を当該面に供し、凹凸パターンの少なくとも凹部表面に水系洗浄液を保持する。そして、前記(工程2)に記したように、凹凸パターンの少なくとも凹部表面に保持された水系洗浄液を該水系洗浄液とは異なる洗浄液Aで置換する。該洗浄液Aの好ましい例としては、本発明で特定する保護膜形成用薬液、水、有機溶媒、あるいは、それらの混合物、あるいは、それらに酸、アルカリ、界面活性剤、酸化剤のうち少なくとも1種が混合されたもの等が挙げられる。また、洗浄液Aとして前記薬液以外を使用したときは、凹凸パターンの少なくとも凹部表面に洗浄液Aが保持された状態で、該洗浄液Aを該保護膜形成用薬液に置換していくことが好ましい。   In a preferred embodiment of the present invention, as described in the above (Step 1), after making the wafer surface a surface having a fine concavo-convex pattern, an aqueous cleaning solution is applied to the surface, and the aqueous cleaning solution is applied to at least the concave surface of the concavo-convex pattern. Hold. Then, as described in the above (Step 2), the aqueous cleaning liquid held on at least the concave surface of the concavo-convex pattern is replaced with a cleaning liquid A different from the aqueous cleaning liquid. Preferred examples of the cleaning liquid A include at least one of a chemical solution for forming a protective film specified in the present invention, water, an organic solvent, or a mixture thereof, or an acid, an alkali, a surfactant, and an oxidizing agent. Are mixed. Further, when a liquid other than the chemical liquid is used as the cleaning liquid A, it is preferable to replace the cleaning liquid A with the protective film-forming chemical liquid in a state where the cleaning liquid A is held on at least the concave surface of the concavo-convex pattern.

また、該洗浄液Aの好ましい例の一つである有機溶媒の例としては、炭化水素類、エステル類、エーテル類、ケトン類、ハロゲン元素含有溶媒、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、窒素元素含有溶媒等が挙げられる。   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, and polyhydric alcohol derivatives. And nitrogen element-containing solvents.

前記炭化水素類の例としては、トルエン、ベンゼン、キシレン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどがあり、前記エステル類の例としては、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、アセト酢酸エチルなどがあり、前記エーテル類の例としては、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどがあり、前記ケトン類の例としては、アセトン、アセチルアセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロンなどがあり、前記ハロゲン元素含有溶媒の例としては、パーフルオロオクタン、パーフルオロノナン、パーフルオロシクロペンタン、パーフルオロシクロヘキサン、ヘキサフルオロベンゼンなどのパーフルオロカーボン、1、1、1、3、3−ペンタフルオロブタン、オクタフルオロシクロペンタン、2,3−ジハイドロデカフルオロペンタン、ゼオローラH(日本ゼオン製)などのハイドロフルオロカーボン、メチルパーフルオロイソブチルエーテル、メチルパーフルオロブチルエーテル、エチルパーフルオロブチルエーテル、エチルパーフルオロイソブチルエーテル、アサヒクリンAE−3000(旭硝子製)、Novec HFE−7100、Novec HFE−7200、Novec7300、Novec7600(いずれも3M製)などのハイドロフルオロエーテル、テトラクロロメタンなどのクロロカーボン、クロロホルムなどのハイドロクロロカーボン、ジクロロジフルオロメタンなどのクロロフルオロカーボン、1,1−ジクロロ−2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロパン、1,3−ジクロロ−1,1,2,2,3−ペンタフルオロプロパン、1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペン、1,2−ジクロロ−3,3,3−トリフルオロプロペンなどのハイドロクロロフルオロカーボン、パーフルオロエーテル、パーフルオロポリエーテルなどがあり、前記スルホキシド系溶媒の例としては、ジメチルスルホキシドなどがあり、アルコール類の例としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、エチレングリコール、1,3−プロパンジオールなどがあり、前記多価アルコールの誘導体の例としては、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジアセテート、トリエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジアセテート、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテルなどがあり、窒素元素含有溶媒の例としては、ホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ピリジンなどがある。   Examples of the hydrocarbons include toluene, benzene, xylene, hexane, heptane, and octane. Examples of the esters include ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, and ethyl acetoacetate, and the ether. Examples of such classes include diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran, dioxane and the like, and examples of the ketones include acetone, acetylacetone, methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone, methyl butyl ketone, cyclohexanone, isophorone, and the like. Examples of the halogen element-containing solvent include perfluorocarbons such as perfluorooctane, perfluorononane, perfluorocyclopentane, perfluorocyclohexane, hexafluorobenzene, and the like. Hydrofluorocarbons such as 1,3,3-pentafluorobutane, octafluorocyclopentane, 2,3-dihydrodecafluoropentane, Zeolora H (manufactured by Nippon Zeon), methyl perfluoroisobutyl ether, methyl perfluorobutyl ether, ethyl perfluoro Hydrofluoroethers such as fluorobutyl ether, ethyl perfluoroisobutyl ether, Asahi Clin AE-3000 (manufactured by Asahi Glass), Novec HFE-7100, Novec HFE-7200, Novec 7300, and Novec 7600 (all from 3M), chloro such as tetrachloromethane Carbon, hydrochlorocarbon such as chloroform, chlorofluorocarbon such as dichlorodifluoromethane, 1,1-dichloro-2,2,3,3 -Pentafluoropropane, 1,3-dichloro-1,1,2,2,3-pentafluoropropane, 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene, 1,2-dichloro-3,3,3 -Hydrochlorofluorocarbons such as trifluoropropene, perfluoroethers, perfluoropolyethers, etc., examples of the sulfoxide solvents include dimethyl sulfoxide, and examples of alcohols include methanol, ethanol, propanol, Examples of the derivatives of the polyhydric alcohol include diethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl, and the like. Ether, propylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, diethylene glycol diethyl ether , Diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol diacetate, triethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diacetate, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, etc. Examples of the medium include formamide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, diethylamine, triethylamine, pyridine and the like.

また、該洗浄液Aに混合されることのある酸としては、無機酸や有機酸がある。無機酸の例としては、フッ酸、バッファードフッ酸、硫酸、硝酸、塩酸、リン酸など、有機酸の例としては、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、ペンタフルオロプロピオン酸などが挙げられる。該洗浄液Aに混合されることのあるアルカリとしては、アンモニア、コリンなどが挙げられる。該洗浄液Aに混合されることのある酸化剤としては、オゾン、過酸化水素などが挙げられる。   Examples of acids that can be mixed with the cleaning liquid A include inorganic acids and organic acids. Examples of inorganic acids include hydrofluoric acid, buffered hydrofluoric acid, sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, etc. Examples of organic acids include methanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid , Acetic acid, trifluoroacetic acid, pentafluoropropionic acid and the like. Examples of the alkali that may be mixed in the cleaning liquid A include ammonia and choline. Examples of the oxidizing agent that may be mixed with the cleaning liquid A include ozone and hydrogen peroxide.

なお、該洗浄液Aが有機溶媒であれば、前記保護膜形成用薬液を水と接触させることなく凹部に供すことができるので好ましい。この中でも、該有機溶媒が水溶性有機溶媒(水100質量部に対する溶解度が5質量部以上)を含むと、水系洗浄液から洗浄液Aの置換が容易に行えるので好ましい。また、該洗浄液Aが酸水溶液を含んでいれば、前記保護膜が短時間で形成できるので好ましい。   In addition, it is preferable that the cleaning liquid A is an organic solvent because the chemical liquid for forming a protective film can be provided to the recess without being brought into contact with water. Among these, it is preferable that the organic solvent contains a water-soluble organic solvent (a solubility of 5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of water) because the cleaning liquid A can be easily replaced from the aqueous cleaning liquid. Further, it is preferable that the cleaning liquid A contains an acid aqueous solution because the protective film can be formed in a short time.

また、前記洗浄液Aとして、複数の洗浄液を用いても良い。例えば、酸水溶液あるいはアルカリ水溶液を含む洗浄液と前記有機溶媒(好ましくは水溶性有機溶媒を含む)の2種類を洗浄液Aに用い、酸水溶液あるいはアルカリ水溶液を含む洗浄液→前記有機溶媒の順で洗浄することができる。また、さらに水系洗浄液を追加し、酸水溶液あるいはアルカリ水溶液を含む洗浄液→水系洗浄液→前記有機溶媒の順で洗浄することもできる。   A plurality of cleaning liquids may be used as the cleaning liquid A. For example, a cleaning solution containing an acid aqueous solution or an alkaline aqueous solution and the organic solvent (preferably containing a water-soluble organic solvent) are used as the cleaning solution A, and the cleaning is performed in the order of the cleaning solution containing the acid aqueous solution or the alkaline aqueous solution → the organic solvent. be able to. Further, an aqueous cleaning solution may be further added, and cleaning may be performed in the order of a cleaning solution containing an aqueous acid solution or an aqueous alkaline solution → an aqueous cleaning solution → the organic solvent.

図3は、洗浄工程にて凹部4が保護膜形成用薬液8を保持した状態の模式図を示している。図3の模式図のウェハは、図1のa−a’断面の一部を示すものである。洗浄工程の際に、保護膜形成用薬液が、凹凸パターン2が形成されたウェハ1に供される。この際、前記薬液は図3に示したように凹部4に保持された状態となり、凹部4の表面に保護膜が形成されることにより該表面が撥水化される。   FIG. 3 is a schematic view showing a state in which the recess 4 holds the protective film forming chemical 8 in the cleaning process. The wafer in the schematic diagram of FIG. 3 shows a part of the a-a ′ cross section of FIG. 1. In the cleaning process, the protective film forming chemical is supplied to the wafer 1 on which the concave / convex pattern 2 is formed. At this time, the chemical solution is held in the recess 4 as shown in FIG. 3, and a protective film is formed on the surface of the recess 4 to make the surface water repellent.

保護膜形成用薬液は、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くなる。均質な保護膜を形成しやすい温度は、10℃以上、該薬液の沸点未満であり、特には15℃以上、該薬液の沸点よりも10℃低い温度未満で保持されることが好ましい。前記薬液の温度は、凹凸パターンの少なくとも凹部表面に保持されているときも当該温度に保持されることが好ましい。   When the temperature of the protective film-forming chemical is increased, the protective film can be easily formed in a shorter time. The temperature at which a homogeneous protective film is easily formed is preferably 10 ° C. or higher and lower than the boiling point of the chemical solution, and more preferably 15 ° C. or higher and lower than 10 ° C. lower than the boiling point of the chemical solution. The temperature of the chemical solution is preferably maintained at the temperature even when held on at least the concave surface of the concave / convex pattern.

なお、他の洗浄液についても、10℃以上、洗浄液の沸点未満の温度で保持しても良い。例えば、洗浄液Aが酸水溶液を含む、特に好ましくは酸水溶液と沸点が100℃以上の有機溶媒を含む溶液を用いる場合、洗浄液の温度を該洗浄液の沸点付近に高くすると、前記保護膜が短時間で形成しやすくなるので好ましい。   Other cleaning liquids may also be held at a temperature of 10 ° C. or higher and lower than the boiling point of the cleaning liquid. For example, when the cleaning liquid A contains an acid aqueous solution, particularly preferably a solution containing an acid aqueous solution and an organic solvent having a boiling point of 100 ° C. or higher, the protective film can be shortened for a short time if the temperature of the cleaning liquid is raised near the boiling point of the cleaning liquid It is preferable because it is easy to form.

前記凹凸パターンの少なくとも凹部表面に保護膜形成用薬液を保持する工程(工程3)の後で、該凹凸パターンの少なくとも凹部表面に保持された前記薬液を該薬液とは異なる洗浄液Bに置換した後に、乾燥により凹凸パターン表面から液体を除去する工程(工程4)に移ってもよく、この洗浄液Bの例としては、水系溶液からなる水系洗浄液、または、有機溶媒、または、前記水系洗浄液と有機溶媒の混合物、それらに酸、アルカリ、界面活性剤のうち少なくとも1種が混合されたもの、またはそれらに保護膜形成用薬液に含まれるケイ素化合物A、及び酸Aが該薬液よりも低濃度になるように添加されたもの等が挙げられる。   After the step (Step 3) of holding the protective film-forming chemical solution on at least the concave surface of the concave / convex pattern, after replacing the chemical solution held on at least the concave surface of the concave / convex pattern with a cleaning liquid B different from the chemical solution The step of removing the liquid from the surface of the concavo-convex pattern by drying (step 4) may be performed. Examples of the cleaning liquid B include an aqueous cleaning liquid composed of an aqueous solution, an organic solvent, or the aqueous cleaning liquid and the organic solvent. A mixture of at least one of acid, alkali, and surfactant, or silicon compound A and acid A contained in the chemical solution for forming a protective film, and the acid A at a lower concentration than the chemical solution. And so on.

また、該洗浄液Bの好ましい例の一つである有機溶媒の例としては、炭化水素類、エステル類、エーテル類、ケトン類、ハロゲン元素含有溶媒、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、窒素元素含有溶媒等が挙げられる。   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, and derivatives of polyhydric alcohols. And nitrogen element-containing solvents.

前記炭化水素類の例としては、トルエン、ベンゼン、キシレン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどがあり、前記エステル類の例としては、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、アセト酢酸エチルなどがあり、前記エーテル類の例としては、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどがあり、前記ケトン類の例としては、アセトン、アセチルアセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロンなどがあり、前記ハロゲン元素含有溶媒の例としては、パーフルオロオクタン、パーフルオロノナン、パーフルオロシクロペンタン、パーフルオロシクロヘキサン、ヘキサフルオロベンゼンなどのパーフルオロカーボン、1、1、1、3、3−ペンタフルオロブタン、オクタフルオロシクロペンタン、2,3−ジハイドロデカフルオロペンタン、ゼオローラH(日本ゼオン製)などのハイドロフルオロカーボン、メチルパーフルオロイソブチルエーテル、メチルパーフルオロブチルエーテル、エチルパーフルオロブチルエーテル、エチルパーフルオロイソブチルエーテル、アサヒクリンAE−3000(旭硝子製)、Novec HFE−7100、Novec HFE−7200、Novec7300、Novec7600(いずれも3M製)などのハイドロフルオロエーテル、テトラクロロメタンなどのクロロカーボン、クロロホルムなどのハイドロクロロカーボン、ジクロロジフルオロメタンなどのクロロフルオロカーボン、1,1−ジクロロ−2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロパン、1,3−ジクロロ−1,1,2,2,3−ペンタフルオロプロパン、1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペン、1,2−ジクロロ−3,3,3−トリフルオロプロペンなどのハイドロクロロフルオロカーボン、パーフルオロエーテル、パーフルオロポリエーテルなどがあり、前記スルホキシド系溶媒の例としては、ジメチルスルホキシドなどがあり、アルコール類の例としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、エチレングリコール、1,3−プロパンジオールなどがあり、前記多価アルコールの誘導体の例としては、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジアセテート、トリエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジアセテート、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテルなどがあり、窒素元素含有溶媒の例としては、ホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ピリジンなどがある。   Examples of the hydrocarbons include toluene, benzene, xylene, hexane, heptane, and octane. Examples of the esters include ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, and ethyl acetoacetate, and the ether. Examples of such classes include diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran, dioxane and the like, and examples of the ketones include acetone, acetylacetone, methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone, methyl butyl ketone, cyclohexanone, isophorone, and the like. Examples of the halogen element-containing solvent include perfluorocarbons such as perfluorooctane, perfluorononane, perfluorocyclopentane, perfluorocyclohexane, hexafluorobenzene, and the like. Hydrofluorocarbons such as 1,3,3-pentafluorobutane, octafluorocyclopentane, 2,3-dihydrodecafluoropentane, Zeolora H (manufactured by Nippon Zeon), methyl perfluoroisobutyl ether, methyl perfluorobutyl ether, ethyl perfluoro Hydrofluoroethers such as fluorobutyl ether, ethyl perfluoroisobutyl ether, Asahi Clin AE-3000 (manufactured by Asahi Glass), Novec HFE-7100, Novec HFE-7200, Novec 7300, and Novec 7600 (all from 3M), chloro such as tetrachloromethane Carbon, hydrochlorocarbon such as chloroform, chlorofluorocarbon such as dichlorodifluoromethane, 1,1-dichloro-2,2,3,3 -Pentafluoropropane, 1,3-dichloro-1,1,2,2,3-pentafluoropropane, 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene, 1,2-dichloro-3,3,3 -Hydrochlorofluorocarbons such as trifluoropropene, perfluoroethers, perfluoropolyethers, etc., examples of the sulfoxide solvents include dimethyl sulfoxide, and examples of alcohols include methanol, ethanol, propanol, Examples of the derivatives of the polyhydric alcohol include diethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl, and the like. Ether, propylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, diethylene glycol diethyl ether , Diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol diacetate, triethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diacetate, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, etc. Examples of the medium include formamide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, diethylamine, triethylamine, pyridine and the like.

また、前記洗浄液Bへの置換を経て、該凹凸パターンの少なくとも凹部表面に水系溶液からなる水系洗浄液を保持した後に、乾燥により凹凸パターン表面から液体を除去する工程(工程4)に移ってもよい。   In addition, after the replacement with the cleaning liquid B, an aqueous cleaning liquid composed of an aqueous solution is held on at least the concave surface of the concave / convex pattern, and then the process may be shifted to a step of removing the liquid from the concave / convex pattern surface by drying (step 4). .

また、前記洗浄液Bとして、複数の洗浄液を用いても良い。例えば、有機溶媒(好ましくは水溶性有機溶媒を含む)と水系洗浄液の2種類を用いることができる。   A plurality of cleaning liquids may be used as the cleaning liquid B. For example, an organic solvent (preferably containing a water-soluble organic solvent) and an aqueous cleaning solution can be used.

水系洗浄液の例としては、水、あるいは、水に有機溶媒、酸、アルカリのうち少なくとも1種が混合された水を主成分(例えば、水の含有率が50質量%以上)とするものが挙げられる。特に、水系洗浄液に水を用いると、前記薬液によって撥水化された凹凸パターンの少なくとも凹部表面の該液との接触角θが大きくなって該凹部表面の毛細管力Pが小さくなり、さらに乾燥後にウェハ表面に汚れが残りにくくなるので好ましい。   Examples of the aqueous cleaning liquid include water or water mainly containing water mixed with at least one organic solvent, acid or alkali in water (for example, the water content is 50% by mass or more). It is done. In particular, when water is used as the aqueous cleaning liquid, the contact angle θ with the liquid on at least the concave surface of the concave / convex pattern made water repellent by the chemical solution increases, and the capillary force P on the concave surface decreases, and further after drying. This is preferable because dirt on the wafer surface is less likely to remain.

保護膜形成用薬液により撥水化された凹部4に水系洗浄液が保持された場合の模式図を図4に示す。図4の模式図のウェハは、図1のa−a’断面の一部を示すものである。凹凸パターン表面は前記薬液により保護膜10が形成され撥水化されている。そして、該保護膜10は、水系洗浄液9が凹凸パターン表面から除去されるときもウェハ表面に保持される。   FIG. 4 shows a schematic diagram when the aqueous cleaning liquid is held in the recess 4 made water repellent by the protective film forming chemical. The wafer in the schematic diagram of FIG. 4 shows a part of the a-a ′ cross section of FIG. 1. The surface of the concavo-convex pattern is water repellent by forming a protective film 10 with the chemical solution. The protective film 10 is held on the wafer surface even when the aqueous cleaning liquid 9 is removed from the uneven pattern surface.

ウェハの凹凸パターンの少なくとも凹部表面に、保護膜形成用薬液により前記保護膜10が形成されたとき、該表面に水が保持されたと仮定したときの接触角は70〜110°であると、パターン倒れが発生し難いため好ましい。また、接触角は90°に近いほど該凹部表面の毛細管力が小さくなり、パターン倒れが更に発生し難くなるため、75〜105°がさらに好ましい。また、毛細管力は1.1MN/m2以下であることが好ましい。該毛細管力が1.1MN/m2以下であれば、パターン倒れが発生し難いため好ましい。また、該毛細管力が小さくなると、パターン倒れは更に発生し難くなるため、該毛細管力は0.8MN/m2以下がさらに好ましい。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/m2に近づけることが理想的である。When the protective film 10 is formed on at least the concave surface of the concave / convex pattern of the wafer with the chemical solution for forming the protective film, the contact angle is 70 to 110 ° when it is assumed that water is retained on the surface. It is preferable because it does not easily fall over. Further, the closer the contact angle is to 90 °, the smaller the capillary force on the surface of the recess and the more difficult the pattern collapse occurs, so 75 to 105 ° is more preferable. The capillary force is preferably 1.1 MN / m 2 or less. A capillary force of 1.1 MN / m 2 or less is preferable because pattern collapse hardly occurs. Further, when the capillary force is reduced, pattern collapse is less likely to occur. Therefore, the capillary force is more preferably 0.8 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 as possible to 0.0 MN / m 2 .

次に、前記(工程4)に記したように、乾燥により凹凸パターン表面から液体を除去する工程が行われる。該工程では、凹凸パターン表面に保持された液体が乾燥により除去される。当該乾燥は、スピン乾燥法、IPA(2−プロパノール)蒸気乾燥、マランゴニ乾燥、加熱乾燥、温風乾燥、真空乾燥などの周知の乾燥方法によって行うことが好ましい。   Next, as described in the above (Step 4), a step of removing the liquid from the surface of the concavo-convex pattern by drying is performed. In this step, the liquid held on the uneven pattern surface is removed by drying. The drying is preferably performed by a known drying method such as spin drying, IPA (2-propanol) vapor drying, Marangoni drying, heat drying, hot air drying, or vacuum drying.

前記凹凸パターン表面から液体が除去されるときに、該表面に保持されている液体は、前記薬液、洗浄液B、水系洗浄液、及びそれらの混合液でもよい。なお、前記薬液を含む混合液は、前記薬液を洗浄液Bに置換する途中の状態の液でもよいし、あらかじめ前記薬液を該薬液とは異なる洗浄液に混合して得た混合液でもよい。また、前記凹凸パターン表面から液体が一旦除去された後で、前記凹凸パターン表面に、洗浄液B、水系洗浄液、および、それらの混合液から選ばれる少なくとも1つを保持させて、その後、乾燥しても良い。   When the liquid is removed from the surface of the concavo-convex pattern, the liquid held on the surface may be the chemical liquid, the cleaning liquid B, the aqueous cleaning liquid, and a mixture thereof. The liquid mixture containing the chemical liquid may be a liquid in the middle of replacing the chemical liquid with the cleaning liquid B, or may be a liquid mixture obtained by previously mixing the chemical liquid with a cleaning liquid different from the chemical liquid. Further, after the liquid is once removed from the uneven pattern surface, the uneven pattern surface is held with at least one selected from the cleaning liquid B, the aqueous cleaning liquid, and a mixture thereof, and then dried. Also good.

次に、前記(工程5)に記したように、保護膜10を除去する工程が行われる。前記保護膜を除去する場合、該保護膜中のC−C結合、C−F結合を切断することが有効である。その方法としては、前記結合を切断できるものであれば特に限定されないが、例えば、ウェハ表面を光照射すること、ウェハを加熱すること、ウェハをオゾン曝露すること、ウェハ表面にプラズマ照射すること、ウェハ表面にコロナ放電すること等が挙げられる。   Next, as described in the above (Step 5), a step of removing the protective film 10 is performed. When removing the protective film, it is effective to cut the C—C bond and C—F bond in the protective film. The method is not particularly limited as long as it can cut the bond, for example, irradiating the wafer surface with light, heating the wafer, exposing the wafer to ozone, irradiating the wafer surface with plasma, For example, corona discharge on the wafer surface may be mentioned.

光照射で前記保護膜10を除去する場合、該保護膜10中のC−C結合、C−F結合を切断することが有効であり、このためには、それらの結合エネルギーである83kcal/mol、116kcal/molに相当するエネルギーである340nm、240nmよりも短い波長を含む紫外線を照射することが好ましい。この光源としては、メタルハライドランプ、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、エキシマランプ、カーボンアークなどが用いられる。紫外線照射強度は、メタルハライドランプであれば、例えば、照度計(コニカミノルタセンシング製照射強度計UM−10、受光部UM−360〔ピーク感度波長:365nm、測定波長範囲:310〜400nm〕)の測定値で100mW/cm2以上が好ましく、200mW/cm2以上が特に好ましい。なお、照射強度が100mW/cm2未満では前記保護膜10を除去するのに長時間要するようになる。また、低圧水銀ランプであれば、より短波長の紫外線を照射することになるので、照射強度が低くても短時間で前記保護膜10を除去できるので好ましい。When the protective film 10 is removed by light irradiation, it is effective to cut the C—C bond and the C—F bond in the protective film 10, and for this purpose, their binding energy is 83 kcal / mol. It is preferable to irradiate ultraviolet rays including wavelengths shorter than 340 nm and 240 nm, which are energy corresponding to 116 kcal / mol. As this light source, a metal halide lamp, a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, an excimer lamp, a carbon arc, or the like is used. If the ultraviolet irradiation intensity is a metal halide lamp, for example, measurement with an illuminometer (irradiance intensity meter UM-10 manufactured by Konica Minolta Sensing, light receiving unit UM-360 [peak sensitivity wavelength: 365 nm, measurement wavelength range: 310 to 400 nm]) 100 mW / cm 2 or more is preferable in value, 200 mW / cm 2 or more is particularly preferable. When the irradiation intensity is less than 100 mW / cm 2 , it takes a long time to remove the protective film 10. In addition, a low-pressure mercury lamp is preferable because ultraviolet rays having a shorter wavelength are irradiated, and thus the protective film 10 can be removed in a short time even if the irradiation intensity is low.

また、光照射で前記保護膜10を除去する場合、紫外線で前記保護膜10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10の構成成分を酸化揮発させると、処理時間が短くなるので特に好ましい。この光源としては、低圧水銀ランプやエキシマランプが用いられる。また、光照射しながらウェハを加熱してもよい。   Further, when the protective film 10 is removed by light irradiation, ozone is generated at the same time as the constituent components of the protective film 10 are decomposed by ultraviolet rays, and the constituent components of the protective film 10 are oxidized and volatilized by the ozone. Is particularly preferable. As this light source, a low-pressure mercury lamp or an excimer lamp is used. Further, the wafer may be heated while irradiating light.

ウェハを加熱する場合、400〜700℃、好ましくは、500〜700℃でウェハの加熱を行う。この加熱時間は、0.5〜60分、好ましくは1〜30分の保持で行うことが好ましい。また、当該工程では、オゾン曝露、プラズマ照射、コロナ放電などを併用してもよい。また、ウェハを加熱しながら光照射を行ってもよい。   When the wafer is heated, the wafer is heated at 400 to 700 ° C, preferably 500 to 700 ° C. This heating time is preferably 0.5 to 60 minutes, preferably 1 to 30 minutes. In this process, ozone exposure, plasma irradiation, corona discharge, etc. may be used in combination. Further, light irradiation may be performed while heating the wafer.

ウェハをオゾン曝露する場合、低圧水銀灯などによる紫外線照射や高電圧による低温放電等で発生させたオゾンをウェハ表面に供することが好ましい。ウェハをオゾン曝露しながら光照射してもよいし、加熱してもよい。   When the wafer is exposed to ozone, it is preferable that ozone generated by ultraviolet irradiation with a low-pressure mercury lamp or the like or low-temperature discharge with a high voltage is provided on the wafer surface. The wafer may be irradiated with light while being exposed to ozone, or may be heated.

前記のウェハ表面の保護膜を除去する工程では、光照射処理、加熱処理、オゾン曝露処理、プラズマ照射処理、コロナ放電処理などを組み合わせることによって、効率的にウェハ表面の保護膜を除去することができる。   In the step of removing the protective film on the wafer surface, the protective film on the wafer surface can be efficiently removed by combining light irradiation treatment, heat treatment, ozone exposure treatment, plasma irradiation treatment, corona discharge treatment, and the like. it can.

本発明の薬液は、前記ケイ素化合物Aと前記酸Aが最初から混合されて含まれる1液タイプでもよいし、前記ケイ素化合物Aを含む液と前記酸Aを含む液の2液タイプとして、使用する際に混合するものであってもよい。また、前記ケイ素化合物Bを含む液と前記酸Bを含む液の2液タイプとしてもよい。   The chemical solution of the present invention may be a one-component type in which the silicon compound A and the acid A are mixed from the beginning, or used as a two-component type of a solution containing the silicon compound A and a solution containing the acid A. When mixing, you may mix. Moreover, it is good also as a 2 liquid type of the liquid containing the said silicon compound B, and the liquid containing the said acid B.

ウェハの表面を微細な凹凸パターンを有する面とすること、凹凸パターンの少なくとも凹部表面に保持された洗浄液を他の洗浄液で置換することは、他の文献等にて種々の検討がなされ、既に確立された技術であるので、本発明では、前記保護膜形成用薬液の評価を中心に行った。また、発明の背景等で述べた式
P=2×γ×cosθ/S
(γ:表面張力、θ:接触角、S:パターン寸法)
から明らかなようにパターン倒れは、洗浄液のウェハ表面への接触角、すなわち液滴の接触角と、洗浄液の表面張力に大きく依存する。凹凸パターン2の凹部4に保持された洗浄液の場合、液滴の接触角と、パターン倒れと等価なものとして考えてよい該凹部表面の毛細管力とは相関性があるので、前記式と保護膜10の液滴の接触角の評価から毛細管力を導き出してもよい。なお、実施例において、前記洗浄液として、水系洗浄液の代表的なものである水を用いた。
Making the surface of the wafer a surface having a fine concavo-convex pattern and replacing the cleaning liquid held on at least the concave surface of the concavo-convex pattern with other cleaning liquids have already been established through various studies in other literature. Therefore, in the present invention, the evaluation of the chemical solution for forming a protective film was mainly performed. In addition, the formula P = 2 × γ × cos θ / S described in the background of the invention
(Γ: surface tension, θ: contact angle, S: pattern dimension)
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 4 of the concave-convex pattern 2, the contact angle of the droplet and the capillary force on the concave surface, which can be considered as equivalent to the pattern collapse, have a correlation. Capillary force may be derived from the evaluation of the contact angle of ten droplets. In the examples, water, which is a typical aqueous cleaning solution, was used as the cleaning solution.

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、パターンは非常に微細なため、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 concavo-convex pattern on the surface, since the pattern is very fine, the contact angle of the protective film 10 formed on the concavo-convex pattern surface cannot be accurately evaluated.

水滴の接触角の評価は、JIS R 3257「基板ガラス表面のぬれ性試験方法」にもあるように、サンプル(基材)表面に数μlの水滴を滴下し、水滴と基材表面のなす角度の測定によりなされる。しかし、パターンを有するウェハの場合、接触角が非常に大きくなる。これは、Wenzel効果やCassie効果が生じるからで、接触角が基材の表面形状(ラフネス)に影響され、見かけ上の水滴の接触角が増大するためである。   The contact angle of water droplets is evaluated by dropping several μl of water droplets on the sample (base material) surface as in JIS R 3257 “Test method for wettability of substrate glass surface”, and the angle between the water droplet and the substrate surface. It is made by measuring. However, in the case of a wafer having a pattern, the contact angle becomes very large. This is because a Wenzel effect and a Cassie effect occur, and the contact angle is affected by the surface shape (roughness) of the substrate, and the apparent contact angle of water droplets increases.

そこで、本発明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、該保護膜を表面に微細な凹凸パターン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、本発明では、表面が平滑なウェハとして、表面に熱酸化膜層または窒化ケイ素層またはシリコン層を有し表面が平滑なシリコンウェハを用いた。   Therefore, in the present invention, 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 fine uneven pattern 2 is formed. Various evaluations were made considering the protective film 10. In the present invention, as a wafer having a smooth surface, a silicon wafer having a surface having a thermal oxide film layer, a silicon nitride layer or a silicon layer and having a smooth surface is used.

詳細を下記に述べる。以下では、保護膜形成用薬液が供されたウェハの評価方法、該保護膜形成用薬液の調製、そして、ウェハに該保護膜形成用薬液を供した後の評価結果が述べられる。   Details are described below. In the following, a method for evaluating a wafer provided with a chemical solution for forming a protective film, preparation of the chemical solution for forming the protective film, and an evaluation result after providing the chemical solution for forming a protective film on the wafer are described.

〔保護膜形成用薬液が供されたウェハの評価方法〕
保護膜形成用薬液が供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 of wafer provided with chemical solution for forming protective film]
The following evaluations (1) to (4) were performed as methods for evaluating a wafer provided with a chemical solution for forming a protective film.

(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。
(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).

(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。
(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×cosθ/S
ここで、γは表面張力、θは接触角、Sはパターン寸法を示す。
本実施例では、パターン形状の一例として、パターン寸法に相当する線幅(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:45nmのパターンでは、気液界面がウェハを通過するときの洗浄液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。パターン寸法:45nm、ウェハ表面:酸化ケイ素の場合、洗浄液が、2−プロパノール(表面張力:22mN/m、酸化ケイ素との接触角:1°)では毛細管力は0.98MN/m2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、酸化ケイ素との接触角:2.5°)では毛細管力は3.2MN/m2となる。該毛細管力は1.1MN/m2以下が好ましく、0.8MN/m2以下が特に好ましい。
P = 2 × γ × cos θ / S
Here, γ is the surface tension, θ is the contact angle, and S is the pattern dimension.
In this example, as an example of the pattern shape, a line-and-space pattern wafer having a line width (recess width) corresponding to the pattern dimension of 45 nm was assumed. In the pattern with a line width of 45 nm, the pattern tends to collapse when the cleaning liquid when the gas-liquid interface passes through the wafer is water, and the pattern does not easily collapse when 2-propanol is used. When the pattern size is 45 nm and the wafer surface is silicon oxide, the capillary force is 0.98 MN / m 2 when the cleaning liquid is 2-propanol (surface tension: 22 mN / m, contact angle with silicon oxide: 1 °). On the other hand, the capillary force is 3.2 MN / m 2 in water (surface tension: 72 mN / m, contact angle with silicon oxide: 2.5 °) having the largest surface tension among liquids excluding mercury. Capillary force is preferably 1.1 MN / m 2 or less, particularly preferably 0.8Mn / m 2 or less.

(3)保護膜の除去性
以下の条件でメタルハライドランプのUV光をサンプルに2時間照射した。照射後に水滴の接触角が30°以下となったものを合格(表中で○と表記)とした。
・ランプ:アイグラフィックス製M015−L312
(強度:1.5kW)
・照度:下記条件における測定値が128mW/cm2
・測定装置:紫外線強度計
(コニカミノルタセンシング製、UM−10)
・受光部:UM−360
(受光波長:310〜400nm、ピーク波長:365nm)
・測定モード:放射照度測定
(3) Removability of protective film The sample was irradiated with UV light from a metal halide lamp for 2 hours under the following conditions. A sample having a water droplet contact angle of 30 ° or less after irradiation was regarded as acceptable (denoted as “◯” in the table).
・ Lamp: M0155-L312 made by Eye Graphics
(Strength: 1.5 kW)
Illuminance: The measured value under the following conditions is 128 mW / cm 2
・ Measurement device: UV intensity meter (Konica Minolta Sensing, UM-10)
-Light receiving part: UM-360
(Receiving wavelength: 310 to 400 nm, peak wavelength: 365 nm)
・ Measurement mode: Irradiance measurement

(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(セイコー電子製:SPI3700、2.5μm四方スキャン)によって表面観察し、中心線平均面粗さ:Ra(nm)を求めた。なお、Raは、JIS B 0601で定義されている中心線平均粗さを測定面に対し適用して三次元に拡張したものであり、「基準面から指定面までのの絶対値を平均した値」として次式で算出した。保護膜を除去した後のウェハのRa値が1nm以下であれば、洗浄によってウェハ表面が浸食されていない、および、前記保護膜の残渣がウェハ表面にないとし、合格(表中で○と表記)とした。
(4) Evaluation of surface smoothness of wafer after removal of protective film Surface observation is performed with an atomic force electron microscope (Seiko Electronics: SPI3700, 2.5 μm square scan) to obtain centerline average surface roughness: Ra (nm). It was. Ra is a three-dimensional extension of the centerline average roughness defined in JIS B 0601 applied to the measurement surface. “The absolute value of the difference from the reference surface to the specified surface is averaged. The value was calculated by the following formula. If the Ra value of the wafer after removal of the protective film is 1 nm or less, the wafer surface is not eroded by cleaning, and the residue of the protective film is not present on the wafer surface. ).

Figure 0005821844
ここで、XL、XR、YB、YTは、それぞれ、X座標、Y座標の測定範囲を示す。S0は、測定面が理想的にフラットであるとした時の面積であり、(XR−XL)×(YB−YT)の値とした。また、F(X,Y)は、測定点(X,Y)における高さ、Z0は、測定面内の平均高さを表す。
Figure 0005821844
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 ). F (X, Y) represents the height at the measurement point (X, Y), and Z 0 represents the average height in the measurement plane.

[実施例1]
(1)保護膜形成用薬液の調製
ケイ素化合物Aとしてヘキサメチルジシラザン〔(H3C)3Si−NH−Si(CH3)3〕;1g、酸Aとしてトリメチルシリルトリフルオロアセテート〔(CH3)3Si−OC(O)CF3〕;0.1gと有機溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA);98.9gを混合し、保護膜形成用薬液を得た。なお、前記薬液の出発原料中の水分の総量が、該原料の総量に対し5000質量ppm以下であることを確認した。モレキュラーシーブ4A(ユニオン昭和製)により該薬液から水分を除去し、次いで、イオン交換樹脂(日本ポール製イオンクリーンSL)により該薬液から金属不純物を除去し、次いで、フィルターろ過(日本インテグリス製オプチマイザー)により該薬液からパーティクルを除去し精製を行った。精製後の該薬液中の水分量をカールフィッシャー式水分計(京都電子製、ADP−511型)により測定を行ったところ、精製後の該薬液中の水分量は、該薬液総量に対し6質量ppmであった。また、精製後の該薬液中の金属不純物含有量を誘導結合プラズマ質量分析装置(横河アナリティカルシステムズ製、Agilent 7500cs型)により測定したところ、精製後の該薬液中のNa、Mg、K、Ca、Mn、Fe及びCuの各元素の金属不純物含有量は、該薬液総量に対しそれぞれ、Na=2質量ppb、Mg=0.04質量ppb、K=0.2質量ppb、Ca=1質量ppb、Mn=0.005質量ppb、Fe=0.08質量ppb、Cu=0.06質量ppbであった。また、液相での光散乱式液中粒子検出器によるパーティクル測定における0.5μmより大きい粒子の数を光散乱式液中粒子測定装置(リオン社製、KS−42AF型)により測定したところ、0.5μmより大きい粒子の数は該薬液1mL当たり2個であった。なお、本実施例以降の実施例においても同様の精製を行い、水分量が薬液総量に対し5000質量ppm以下であり、Na、Mg、K、Ca、Mn、Fe及びCuの各元素の金属不純物含有量は、該薬液総量に対しそれぞれ100質量ppb以下であり、0.5μmより大きい粒子の数は該薬液1mL当たり100個以下であることを確認した薬液を用いた。
[Example 1]
(1) Preparation of chemical solution for forming protective film Hexamethyldisilazane [(H3C) 3Si-NH-Si (CH3) 3] as silicon compound A; 1 g, trimethylsilyl trifluoroacetate [(CH3) 3Si-OC ( O) CF3]; 0.1 g and propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA); 98.9 g as an organic solvent were mixed to obtain a chemical solution for forming a protective film. In addition, it confirmed that the total amount of the water | moisture content in the starting raw material of the said chemical | medical solution was 5000 mass ppm or less with respect to the total amount of this raw material. Moisture is removed from the chemical solution using molecular sieve 4A (made by Union Showa), then metal impurities are removed from the chemical solution using ion exchange resin (Nippon Pole's Ion Clean SL), and then filtered (Nippon Integris Optimizer) ) To remove particles from the chemical solution for purification. When the water content in the chemical solution after purification was measured with a Karl Fischer moisture meter (ADP-511, manufactured by Kyoto Electronics Co., Ltd.), the water content in the chemical solution after purification was 6 mass relative to the total amount of the chemical solution. ppm. Further, when the metal impurity content in the chemical solution after purification was measured by an inductively coupled plasma mass spectrometer (Yokogawa Analytical Systems, Agilent 7500cs type), Na, Mg, K, The metal impurity content of each element of Ca, Mn, Fe, and Cu is Na = 2 mass ppb, Mg = 0.04 mass ppb, K = 0.2 mass ppb, Ca = 1 mass with respect to the total amount of the chemical solution, respectively. It was ppb, Mn = 0.005 mass ppb, Fe = 0.08 mass ppb, Cu = 0.06 mass ppb. Further, when the number of particles larger than 0.5 μm in the particle measurement by the light scattering liquid particle detector in the liquid phase was measured with a light scattering liquid particle measuring device (Lion Co., Ltd., KS-42AF type), The number of particles larger than 0.5 μm was 2 per 1 mL of the drug solution. In addition, also in the examples after this example, the same purification was performed, the water content was 5000 ppm by mass or less with respect to the total amount of the chemical solution, and the metal of each element of Na, Mg, K, Ca, Mn, Fe and Cu Impurity content was 100 mass ppb or less with respect to the total amount of the chemical solution, and a chemical solution was confirmed that the number of particles larger than 0.5 μm was 100 or less per mL of the chemical solution.

(2)シリコンウェハの洗浄
平滑な熱酸化膜付きシリコンウェハ(表面に厚さ1μmの熱酸化膜層を有するSiウェハ)を室温で1質量%のフッ酸水溶液に2分浸漬し、次いで純水に1分、2−プロパノール(iPA)に1分浸漬した。
(2) Cleaning of silicon wafer A silicon wafer with a smooth thermal oxide film (Si wafer having a 1 μm thick thermal oxide film layer on the surface) is immersed in a 1% by mass hydrofluoric acid aqueous solution for 2 minutes at room temperature, and then pure water For 1 minute and then immersed in 2-propanol (iPA) for 1 minute.

(3)シリコンウェハ表面への保護膜形成用薬液による表面処理
シリコンウェハを、上記「(1)保護膜形成用薬液の調製」で調製した保護膜形成用薬液に20℃で10分浸漬させた。その後、シリコンウェハをiPAに1分浸漬し、次いで、水系洗浄液としての純水に1分浸漬した。最後に、シリコンウェハを純水から取出し、エアーを吹き付けて、表面の純水を除去した。
(3) Surface treatment of silicon wafer surface with chemical solution for forming protective film A silicon wafer was immersed in the chemical solution for forming a protective film prepared in “(1) Preparation of chemical solution for forming protective film” at 20 ° C. for 10 minutes. . Thereafter, the silicon wafer was immersed in iPA for 1 minute, and then immersed in pure water as an aqueous cleaning solution for 1 minute. Finally, the silicon wafer was taken out from the pure water and air was blown to remove the pure water on the surface.

得られたウェハを上記「保護膜形成用薬液が供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に示すとおり、表面処理前の初期接触角が10°未満であったものが、表面処理後の接触角は84°となり、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0.3MN/m2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照射後のウェハのRa値は0.5nm未満であり、洗浄時にウェハは浸食されず、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。本実施例で用いた薬液は、45℃で1週間保管後でも、外観上変化なく、表面処理後の接触角が84°であり、性能低下は見られなかった。When the obtained wafer was evaluated in the manner described in “Method for evaluating wafer provided with protective film forming chemical solution”, as shown in Table 1, the initial contact angle before the surface treatment was less than 10 °. However, the contact angle after the surface treatment was 84 °, which showed the effect of imparting water repellency. Further, when the capillary force when water was held was calculated using the formula described in the above “Evaluation of Capillary Force”, the capillary force was 0.3 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. Furthermore, the Ra value of the wafer after UV irradiation was less than 0.5 nm, and it was confirmed that the wafer was not eroded during cleaning, and that no protective film residue remained after UV irradiation. The chemical solution used in this example had no change in appearance even after storage at 45 ° C. for 1 week, the contact angle after the surface treatment was 84 °, and no performance degradation was observed.

Figure 0005821844
Figure 0005821844

[実施例2〜56]
実施例1で用いたケイ素化合物A、ケイ素化合物Aの濃度、酸A、有機溶媒、保護膜形成用薬液の表面処理後の処理手順などの条件を適宜変更して、ウェハの表面処理を行い、さらにその評価を行った。結果を表1〜表2に示す。
[Examples 2 to 56]
The silicon compound A used in Example 1, the concentration of the silicon compound A, the acid A, the organic solvent, the conditions such as the treatment procedure after the surface treatment of the protective film forming chemical solution are appropriately changed, and the wafer surface treatment is performed. Furthermore, the evaluation was performed. The results are shown in Tables 1 and 2.

Figure 0005821844
Figure 0005821844

なお、表中で、「(H3C)2Si(H)−NH−Si(H)(CH32」はテトラメチルジシラザンを意味し、「C65Si(CH32−NH−Si(CH3265」はジフェニルテトラメチルジシラザンを意味し、「CF324Si(CH32−NH−Si(CH3224CF3」は1,3−ビス(トリフルオロプロピル)テトラメチルジシラザンを意味し、「(CH33Si−N(CH32」はトリメチルシリルジメチルアミンを意味し、「(CH33Si−N(C252」はトリメチルシリルジエチルアミンを意味し、「(CH33Si−NCO」はトリメチルシリルイソシアネートを意味し、「C49Si(CH32−N(CH32」はブチルジメチル(ジメチルアミノ)シランを意味し、「C817Si(CH32−N(CH32」はオクチルジメチル(ジメチルアミノ)シランを意味する。In the table, “(H 3 C) 2 Si (H) —NH—Si (H) (CH 3 ) 2 ” means tetramethyldisilazane, and “C 6 H 5 Si (CH 3 ) 2”. “—NH—Si (CH 3 ) 2 C 6 H 5 ” means diphenyltetramethyldisilazane, “CF 3 C 2 H 4 Si (CH 3 ) 2 —NH—Si (CH 3 ) 2 C 2 H 4. “CF 3 ” means 1,3-bis (trifluoropropyl) tetramethyldisilazane, “(CH 3 ) 3 Si—N (CH 3 ) 2 ” means trimethylsilyldimethylamine, “(CH 3 ) “3 Si—N (C 2 H 5 ) 2 ” means trimethylsilyldiethylamine, “(CH 3 ) 3 Si—NCO” means trimethylsilyl isocyanate, and “C 4 H 9 Si (CH 3 ) 2 —N ( CH 3) 2 "is meaning butyl (dimethylamino) silane And "C 8 H 17 Si (CH 3 ) 2 -N (CH 3) 2 " means octyl dimethyl (dimethylamino) silane.

また、実施例45〜46では、保護膜形成用薬液中のケイ素化合物Aとして、下式に示すトリメチルシリルイミダゾールを用いた。

Figure 0005821844
In Examples 45 to 46, trimethylsilylimidazole represented by the following formula was used as silicon compound A in the protective film forming chemical.
Figure 0005821844

また、表中で、「(CH33Si−OS(O2)CF3」はトリメチルシリルトリフルオロメタンスルホネートを意味する。In the table, “(CH 3 ) 3 Si—OS (O 2 ) CF 3 ” means trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate.

また、表中で、「PGMEA」はプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを意味し、「HFE−7100」はハイドロフルオロエーテル(3M製HFE−7100)を意味し、「HFE−7100/PGMEA」は質量比でHFE−7100:PGMEA=95:5である混合溶液を意味する。「CTFP」は1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペンを意味し、「CTFP/PGMEA」は質量比でCTFP:PGMEA=95:5である混合溶液を意味する。「DCTFP」はcis−1,2−ジクロロ−3,3,3−トリフルオロプロペンを意味し、「DCTFP/PGMEA」は質量比でDCTFP:PGMEA=95:5である混合溶液を意味する。   In the table, “PGMEA” means propylene glycol monomethyl ether acetate, “HFE-7100” means hydrofluoroether (3M HFE-7100), and “HFE-7100 / PGMEA” is a mass ratio. It means a mixed solution with HFE-7100: PGMEA = 95: 5. “CTFP” means 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene, and “CTFP / PGMEA” means a mixed solution having a mass ratio of CTFP: PGMEA = 95: 5. “DCTFP” means cis-1,2-dichloro-3,3,3-trifluoropropene, and “DCTFP / PGMEA” means a mixed solution having a mass ratio of DCTFP: PGMEA = 95: 5.

また、実施例56において、酸Aとして、トリメチルシリルトリフルオロアセテートとトリメチルシリルトリフルオロメタンスルホネートを0.05gずつ用いた。   In Example 56, 0.05 g each of trimethylsilyl trifluoroacetate and trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate was used as the acid A.

実施例17〜20において、上記「(3)シリコンウェハ表面への保護膜形成用薬液による表面処理」でシリコンウェハを保護膜形成用薬液に浸漬した後、純水に1分浸漬し、最後にシリコンウェハを純水から取出し、エアーを吹き付けて、表面の純水を除去した。   In Examples 17 to 20, after immersing the silicon wafer in the protective film forming chemical solution in “(3) Surface treatment with the protective film forming chemical solution on the surface of the silicon wafer”, the silicon wafer was immersed in pure water for 1 minute. The silicon wafer was taken out from the pure water and air was blown to remove the pure water on the surface.

実施例21〜24において、上記「(3)シリコンウェハ表面への保護膜形成用薬液による表面処理」でシリコンウェハを保護膜形成用薬液に浸漬した後、iPAに1分浸漬し、最後に、シリコンウェハをiPAから取出し、エアーを吹き付けて表面のiPAを除去した。   In Examples 21 to 24, after immersing the silicon wafer in the protective film forming chemical solution in the above “(3) Surface treatment with the protective film forming chemical solution on the silicon wafer surface”, the silicon wafer was immersed in iPA for 1 minute, and finally, The silicon wafer was taken out from the iPA and air was blown to remove the surface iPA.

実施例25〜28において、上記「(3)シリコンウェハ表面への保護膜形成用薬液による表面処理」でシリコンウェハを保護膜形成用薬液から取出した後、エアーを吹き付けて、表面の保護膜形成用薬液を除去した。   In Examples 25 to 28, after the silicon wafer was taken out from the chemical solution for forming the protective film in “(3) Surface treatment with the chemical solution for forming the protective film on the surface of the silicon wafer”, air was blown to form the protective film on the surface. The medical solution was removed.

実施例29〜30において、上記「(3)シリコンウェハ表面への保護膜形成用薬液による表面処理」でシリコンウェハを保護膜形成用薬液に浸漬した後、エアーを吹き付けて、表面の保護膜形成用薬液を除去した。次いで、純水に1分浸漬し、最後に、シリコンウェハを純水から取出し、エアーを吹き付けて表面の純水を除去した。   In Examples 29 to 30, after the silicon wafer was immersed in the chemical solution for forming the protective film in “(3) Surface treatment with the chemical solution for forming the protective film on the surface of the silicon wafer”, air was blown to form the protective film on the surface. The medical solution was removed. Subsequently, it was immersed in pure water for 1 minute. Finally, the silicon wafer was taken out from the pure water and air was blown to remove the pure water on the surface.

実施例31〜32において、上記「(3)シリコンウェハ表面への保護膜形成用薬液による表面処理」でシリコンウェハを保護膜形成用薬液に浸漬した後、エアーを吹き付けて、表面の保護膜形成用薬液を除去した。次いで、iPAに1分浸漬し、最後に、シリコンウェハをiPAから取出し、エアーを吹き付けて表面のiPAを除去した。   In Examples 31 to 32, after the silicon wafer was immersed in the protective film forming chemical solution in the above “(3) Surface treatment with the protective film forming chemical solution on the silicon wafer surface”, air was blown to form the protective film on the surface. The medical solution was removed. Subsequently, it was immersed in iPA for 1 minute. Finally, the silicon wafer was taken out from iPA and air was blown to remove iPA on the surface.

実施例33〜34において、上記「(3)シリコンウェハ表面への保護膜形成用薬液による表面処理」でシリコンウェハを保護膜形成用薬液に浸漬した後、エアーを吹き付けて、表面の保護膜形成用薬液を除去した。次いで、iPAに1分浸漬し、純水に1分浸漬し、最後に、シリコンウェハを純水から取出し、エアーを吹き付けて表面の純水を除去した。   In Examples 33 to 34, after immersing a silicon wafer in a protective film forming chemical solution in the above “(3) Surface treatment with a chemical solution for forming a protective film on the silicon wafer surface”, air was blown to form a protective film on the surface. The medical solution was removed. Next, it was immersed in iPA for 1 minute, and immersed in pure water for 1 minute. Finally, the silicon wafer was taken out from the pure water, and air was blown to remove the pure water on the surface.

実施例51において、上記「(2)シリコンウェハの洗浄」で、平滑な熱酸化膜付きシリコンウェハ(表面に厚さ1μmの熱酸化膜層を有するSiウェハ)を1質量%のフッ酸水溶液に室温で2分浸漬し、純水に1分浸漬した。さらに、0.3質量%の塩酸水溶液に98℃で1分浸漬し、次いで室温で純水に1分浸漬したのち、2−プロパノール(iPA)に1分浸漬した。また、実施例52、実施例54では、平滑な窒化ケイ素膜付きシリコンウェハ(表面に厚さ0.3μmの窒化ケイ素層を有するSiウェハ)を用いて、上記と同様の処理を行った。   In Example 51, in the above “(2) Cleaning of silicon wafer”, a smooth silicon wafer with a thermal oxide film (Si wafer having a thermal oxide film layer having a thickness of 1 μm on the surface) was changed to a 1 mass% hydrofluoric acid aqueous solution. It was immersed for 2 minutes at room temperature and then immersed in pure water for 1 minute. Further, it was immersed in a 0.3 mass% hydrochloric acid aqueous solution at 98 ° C. for 1 minute, then immersed in pure water at room temperature for 1 minute, and then immersed in 2-propanol (iPA) for 1 minute. In Examples 52 and 54, the same treatment as described above was performed using a smooth silicon nitride-coated silicon wafer (Si wafer having a 0.3 μm thick silicon nitride layer on the surface).

実施例53、実施例55において、上記「(2)シリコンウェハの洗浄」で、平滑な窒化ケイ素膜付きシリコンウェハ(表面に厚さ0.3μmの窒化ケイ素層を有するSiウェハ)を1質量%のフッ酸水溶液に室温で2分浸漬し、純水に1分浸漬した。さらに、0.6質量%の塩酸水溶液とエチレングリコールの質量比が50:50の混合液に98℃で1分浸漬し、次いで室温で純水に1分浸漬したのち、2−プロパノール(iPA)に1分浸漬した。   In Example 53 and Example 55, 1% by mass of the silicon wafer with a smooth silicon nitride film (Si wafer having a silicon nitride layer with a thickness of 0.3 μm on the surface) was obtained in the above “(2) Cleaning of silicon wafer”. Was immersed in a hydrofluoric acid aqueous solution at room temperature for 2 minutes and then immersed in pure water for 1 minute. Further, after immersing in a mixture of 0.6 mass% hydrochloric acid aqueous solution and ethylene glycol in a mass ratio of 50:50 at 98 ° C. for 1 minute, and then immersed in pure water for 1 minute at room temperature, 2-propanol (iPA) For 1 minute.

[実施例57]
ケイ素化合物Bとして、ヘキサメチルジシラザン〔(H3C)3Si−NH−Si(CH33〕;1g、酸Bとして無水トリフルオロ酢酸〔{CF3C(O)}2O〕;0.1gと有機溶媒としてPGMEA;98.9gを混合し、反応させることにより、酸Aとしてトリメチルシリルトリフルオロアセテート、ケイ素化合物Aとしてヘキサメチルジシラザン、有機溶媒としてPGMEAを含む保護膜形成用薬液を得た以外は実施例1と同じとした。本実施例の薬液に含まれるヘキサメチルジシラザンは、前記の酸Aを得るための反応で消費されなかったケイ素化合物Bであり、該成分はケイ素化合物Aとして機能するものである。評価結果は表3に示すとおり、表面処理後の接触角は82°となり、撥水性付与効果を示した。また、水が保持されたときの毛細管力は0.4MN/m2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照射後のウェハのRa値は0.5nm未満であり、洗浄時にウェハは浸食されず、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。
[Example 57]
As silicon compound B, hexamethyldisilazane [(H 3 C) 3 Si—NH—Si (CH 3 ) 3 ]; 1 g, acid B as trifluoroacetic anhydride [{CF 3 C (O)} 2 O]; 0.1 g and 98.9 g of PGMEA as an organic solvent were mixed and reacted to give a protective film forming chemical solution containing trimethylsilyl trifluoroacetate as acid A, hexamethyldisilazane as silicon compound A, and PGMEA as organic solvent. It was the same as Example 1 except that it was obtained. Hexamethyldisilazane contained in the chemical solution of this example is silicon compound B that was not consumed in the reaction for obtaining acid A, and the component functions as silicon compound A. As shown in Table 3, the evaluation result showed that the contact angle after the surface treatment was 82 °, indicating the effect of imparting water repellency. Further, the capillary force when water was held was 0.4 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. Furthermore, the Ra value of the wafer after UV irradiation was less than 0.5 nm, and it was confirmed that the wafer was not eroded during cleaning, and that no protective film residue remained after UV irradiation.

Figure 0005821844
Figure 0005821844

[実施例58〜71]
実施例57で用いたケイ素化合物B、酸B、有機溶媒などの条件を適宜変更して、ウェハの表面処理を行い、さらにその評価を行った。結果を表3に示す。
[Examples 58 to 71]
The conditions of the silicon compound B, acid B, organic solvent, and the like used in Example 57 were changed as appropriate, and the wafer was subjected to a surface treatment and further evaluated. The results are shown in Table 3.

なお、表中で、「C49Si(CH32−NH−Si(CH3249」は1,3−ジブチルテトラメチルジシラザンを意味し、「C817Si(CH32−NH−Si(CH32817」は1,3−ジオクチルテトラメチルジシラザンを意味する。In the table, “C 4 H 9 Si (CH 3 ) 2 —NH—Si (CH 3 ) 2 C 4 H 9 ” means 1,3-dibutyltetramethyldisilazane, and “C 8 H 17 “Si (CH 3 ) 2 —NH—Si (CH 3 ) 2 C 8 H 17 ” means 1,3-dioctyltetramethyldisilazane.

また、表中で、「{CF3S(O2)}2O」は無水トリフルオロメタンスルホン酸を意味する。In the table, “{CF 3 S (O 2 )} 2 O” means trifluoromethanesulfonic anhydride.

なお、実施例58〜59において、酸Bとして用いている無水トリフルオロ酢酸は、ケイ素化合物Bであるヘキサメチルジシラザンと混合すると、即座に反応して、トリメチルシリルトリフルオロアセテートに変化するため、当該実施例は、酸Aとしてトリメチルシリルトリフルオロアセテートを用いた場合と同じ意味をなす。   In Examples 58 to 59, when trifluoroacetic anhydride used as acid B is mixed with hexamethyldisilazane which is silicon compound B, it immediately reacts and changes to trimethylsilyl trifluoroacetate. The examples have the same meaning as when trimethylsilyl trifluoroacetate is used as acid A.

また、実施例60〜62において、酸Bとして用いている無水トリフルオロメタンスルホン酸は、ケイ素化合物Bであるヘキサメチルジシラザンと混合すると、即座に反応して、トリメチルシリルトリフルオロメタンスルホネートに変化するため、当該実施例は、酸Aとしてトリメチルシリルトリフルオロメタンスルホネートを用いた場合と同じ意味をなす。   In Examples 60 to 62, when trifluoromethanesulfonic anhydride used as acid B is mixed with hexamethyldisilazane which is silicon compound B, it immediately reacts and changes to trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate. This example has the same meaning as when trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate is used as acid A.

なお、実施例63〜65において、酸Bとして用いている無水トリフルオロ酢酸は、ケイ素化合物Bであるテトラメチルジシラザンと混合すると、即座に反応して、ジメチルシリルトリフルオロアセテートに変化するため、当該実施例は、酸Aとしてジメチルシリルトリフルオロアセテートを用いた場合と同じ意味をなす。   In Examples 63 to 65, when trifluoroacetic anhydride used as acid B is mixed with tetramethyldisilazane which is silicon compound B, it immediately reacts and changes to dimethylsilyl trifluoroacetate. This example has the same meaning as when dimethylsilyl trifluoroacetate is used as acid A.

また、実施例66〜67において、酸Bとして用いている無水トリフルオロメタンスルホン酸は、ケイ素化合物Bであるテトラメチルジシラザンと混合すると、即座に反応して、ジメチルシリルトリフルオロメタンスルホネートに変化するため、当該実施例は、酸Aとしてジメチルシリルトリフルオロメタンスルホネートを用いた場合と同じ意味をなす。   In Examples 66 to 67, when trifluoromethanesulfonic anhydride used as acid B is mixed with tetramethyldisilazane which is silicon compound B, it reacts immediately and changes to dimethylsilyltrifluoromethanesulfonate. The examples have the same meaning as when dimethylsilyl trifluoromethanesulfonate is used as the acid A.

また、実施例68において、酸Bとして用いている無水トリフルオロ酢酸は、ケイ素化合物Bである1,3−ジブチルテトラメチルジシラザンと混合すると、即座に反応して、ブチルジメチルシリルトリフルオロアセテートに変化するため、当該実施例は、酸Aとしてブチルジメチルシリルトリフルオロアセテートを用いた場合と同じ意味をなす。   In Example 68, when trifluoroacetic anhydride used as acid B is mixed with 1,3-dibutyltetramethyldisilazane which is silicon compound B, it immediately reacts to form butyldimethylsilyl trifluoroacetate. Since this varies, this example has the same meaning as when butyldimethylsilyl trifluoroacetate is used as acid A.

また、実施例69において、酸Bとして用いている無水トリフルオロメタンスルホン酸は、ケイ素化合物Bである1,3−ジブチルテトラメチルジシラザンと混合すると、即座に反応して、ブチルジメチルシリルトリフルオロメタンスルホネートに変化するため、当該実施例は、酸Aとしてブチルジメチルシリルトリフルオロメタンスルホネートを用いた場合と同じ意味をなす。   In Example 69, when trifluoromethanesulfonic anhydride used as acid B is mixed with 1,3-dibutyltetramethyldisilazane which is silicon compound B, it reacts immediately and butyldimethylsilyl trifluoromethanesulfonate. Therefore, this example has the same meaning as that when butyldimethylsilyl trifluoromethanesulfonate is used as the acid A.

また、実施例70において、酸Bとして用いている無水トリフルオロ酢酸は、ケイ素化合物Bである1,3−ジオクチルテトラメチルジシラザンと混合すると、即座に反応して、オクチルジメチルシリルトリフルオロアセテートに変化するため、当該実施例は、酸Aとしてオクチルジメチルシリルトリフルオロアセテートを用いた場合と同じ意味をなす。   In Example 70, when trifluoroacetic anhydride used as acid B was mixed with 1,3-dioctyltetramethyldisilazane which is silicon compound B, it immediately reacted to form octyldimethylsilyl trifluoroacetate. This example has the same meaning as when octyldimethylsilyl trifluoroacetate is used as acid A.

また、実施例71において、酸Bとして用いている無水トリフルオロメタンスルホン酸は、ケイ素化合物Bである1,3−ジオクチルテトラメチルジシラザンと混合すると、即座に反応して、オクチルジメチルシリルトリフルオロメタンスルホネートに変化するため、当該実施例は、酸Aとしてオクチルジメチルシリルトリフルオロメタンスルホネートを用いた場合と同じ意味をなす。   In Example 71, when trifluoromethanesulfonic anhydride used as acid B is mixed with 1,3-dioctyltetramethyldisilazane which is silicon compound B, it reacts immediately and octyldimethylsilyl trifluoromethanesulfonate. Therefore, this example has the same meaning as the case where octyldimethylsilyl trifluoromethanesulfonate is used as the acid A.

[実施例72]
ケイ素化合物Bとして、ヘキサメチルジシラザン〔(H3C)3Si−NH−Si(CH33〕;1g、酸Bとしてトリフルオロ酢酸〔CF3C(O)−OH〕;0.1gと有機溶媒としてPGMEA;98.9gを混合し、下式のように反応させることにより、酸Aとしてトリメチルシリルトリフルオロアセテート、ケイ素化合物Aとしてヘキサメチルジシラザン、有機溶媒としてPGMEAを含む保護膜形成用薬液を得た以外は実施例1と同じとした。本実施例の薬液に含まれるヘキサメチルジシラザンは、前記の酸Aを得るための反応で消費されなかったケイ素化合物Bであり、該成分はケイ素化合物Aとして機能するものである。評価結果は表4に示すとおり、表面処理後の接触角は84°となり、撥水性付与効果を示した。また、水が保持されたときの毛細管力は0.3MN/m2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照射後のウェハのRa値は0.5nm未満であり、洗浄時にウェハは浸食されず、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。

Figure 0005821844
[Example 72]
As the silicon compound B, hexamethyldisilazane [(H 3 C) 3 Si—NH—Si (CH 3 ) 3 ]; 1 g, as the acid B, trifluoroacetic acid [CF 3 C (O) —OH]; 0.1 g And 98.9 g of PGMEA as an organic solvent are mixed and reacted as shown in the following formula to form a protective film containing trimethylsilyl trifluoroacetate as acid A, hexamethyldisilazane as silicon compound A, and PGMEA as organic solvent The procedure was the same as Example 1 except that the chemical solution was obtained. Hexamethyldisilazane contained in the chemical solution of this example is silicon compound B that was not consumed in the reaction for obtaining acid A, and the component functions as silicon compound A. As shown in Table 4, the evaluation results showed that the contact angle after the surface treatment was 84 °, indicating the effect of imparting water repellency. Further, the capillary force when water was held was 0.3 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. Furthermore, the Ra value of the wafer after UV irradiation was less than 0.5 nm, and it was confirmed that the wafer was not eroded during cleaning, and that no protective film residue remained after UV irradiation.
Figure 0005821844

Figure 0005821844
Figure 0005821844

[実施例73〜103]
実施例72で用いたケイ素化合物B、ケイ素化合物Bの濃度、酸B、有機溶媒などの条件を適宜変更して、ウェハの表面処理を行い、さらにその評価を行った。結果を表4に示す。
[Examples 73 to 103]
The conditions of the silicon compound B, the concentration of the silicon compound B used in Example 72, the acid B, the organic solvent, and the like were appropriately changed, and the wafer was subjected to surface treatment and further evaluated. The results are shown in Table 4.

また、表中で、「CF3C(O)−OH」はトリフルオロ酢酸を意味し、「CF3S(O2)−OH」はトリフルオロメタンスルホン酸を意味する。In the table, “CF 3 C (O) —OH” means trifluoroacetic acid, and “CF 3 S (O 2 ) —OH” means trifluoromethanesulfonic acid.

実施例78では、下式の反応により、酸Aとしてジメチルシリルトリフルオロアセテート、ケイ素化合物Aとしてテトラメチルジシラザンを含む保護膜形成用薬液を得た。本実施例の薬液に含まれるテトラメチルジシラザンは、前記の酸Aを得るための反応で消費されなかったケイ素化合物Bであり、該成分はケイ素化合物Aとして機能するものである。

Figure 0005821844
In Example 78, a chemical solution for forming a protective film containing dimethylsilyl trifluoroacetate as acid A and tetramethyldisilazane as silicon compound A was obtained by the reaction of the following formula. Tetramethyldisilazane contained in the chemical solution of this example is silicon compound B that was not consumed in the reaction for obtaining acid A, and the component functions as silicon compound A.
Figure 0005821844

実施例86では、下式の反応により、酸Aとしてトリメチルシリルトリフルオロアセテート、ケイ素化合物Aとしてトリメチルシリルジメチルアミンを含む保護膜形成用薬液を得た。本実施例の薬液に含まれるトリメチルシリルジメチルアミンは、前記の酸Aを得るための反応で消費されなかったケイ素化合物Bであり、該成分はケイ素化合物Aとして機能するものである。

Figure 0005821844
In Example 86, a chemical solution for forming a protective film containing trimethylsilyl trifluoroacetate as acid A and trimethylsilyldimethylamine as silicon compound A was obtained by the reaction of the following formula. Trimethylsilyldimethylamine contained in the chemical solution of this example is silicon compound B that was not consumed in the reaction for obtaining the acid A, and the component functions as silicon compound A.
Figure 0005821844

実施例88では、下式の反応により、酸Aとしてトリメチルシリルトリフルオロアセテート、ケイ素化合物Aとしてトリメチルシリルジエチルアミンを含む保護膜形成用薬液を得た。本実施例の薬液に含まれるトリメチルシリルジエチルアミンは、前記の酸Aを得るための反応で消費されなかったケイ素化合物Bであり、該成分はケイ素化合物Aとして機能するものである。

Figure 0005821844
In Example 88, a chemical solution for forming a protective film containing trimethylsilyl trifluoroacetate as acid A and trimethylsilyldiethylamine as silicon compound A was obtained by the reaction of the following formula. Trimethylsilyldiethylamine contained in the chemical solution of this example is silicon compound B that was not consumed in the reaction for obtaining the acid A, and the component functions as silicon compound A.
Figure 0005821844

実施例90では、下式の反応により、酸Aとしてブチルジメチルシリルトリフルオロアセテート、ケイ素化合物Aとしてブチルジメチル(ジメチルアミノ)シランを含む保護膜形成用薬液を得た。本実施例の薬液に含まれるブチルジメチル(ジメチルアミノ)シランは、前記の酸Aを得るための反応で消費されなかったケイ素化合物Bであり、該成分はケイ素化合物Aとして機能するものである。

Figure 0005821844
In Example 90, a chemical solution for forming a protective film containing butyldimethylsilyl trifluoroacetate as acid A and butyldimethyl (dimethylamino) silane as silicon compound A was obtained by the reaction of the following formula. Butyldimethyl (dimethylamino) silane contained in the chemical solution of this example is silicon compound B that was not consumed in the reaction for obtaining acid A, and the component functions as silicon compound A.
Figure 0005821844

実施例92では、下式の反応により、酸Aとしてオクチルジメチルシリルトリフルオロアセテート、ケイ素化合物Aとしてオクチルジメチル(ジメチルアミノ)シランを含む保護膜形成用薬液を得た。本実施例の薬液に含まれるオクチルジメチル(ジメチルアミノ)シランは、前記の酸Aを得るための反応で消費されなかったケイ素化合物Bであり、該成分はケイ素化合物Aとして機能するものである。

Figure 0005821844
In Example 92, a chemical solution for forming a protective film containing octyldimethylsilyl trifluoroacetate as acid A and octyldimethyl (dimethylamino) silane as silicon compound A was obtained by the reaction of the following formula. Octyldimethyl (dimethylamino) silane contained in the chemical solution of this example is silicon compound B that was not consumed in the reaction for obtaining acid A, and the component functions as silicon compound A.
Figure 0005821844

実施例97において、上記「(2)シリコンウェハの洗浄」で、平滑な熱酸化膜付きシリコンウェハ(表面に厚さ1μmの熱酸化膜層を有するSiウェハ)を1質量%のフッ酸水溶液に室温で2分浸漬し、純水に1分浸漬した。さらに、0.3質量%の塩酸水溶液に98℃で1分浸漬し、次いで室温で純水に1分浸漬したのち、2−プロパノール(iPA)に1分浸漬した。また、実施例98、実施例100では、平滑な窒化ケイ素膜付きシリコンウェハ(表面に厚さ0.3μmの窒化ケイ素層を有するSiウェハ)を用いて、上記と同様の処理を行った。また、実施例102では、平滑なポリシリコン膜付きシリコンウェハ(表面に厚さ0.3μmのポリシリコン層を有するSiウェハ)を用いて、上記と同様の処理を行った。   In Example 97, in the above “(2) Cleaning of silicon wafer”, a smooth silicon wafer with a thermal oxide film (Si wafer having a 1 μm thick thermal oxide film layer on the surface) was changed to a 1 mass% hydrofluoric acid aqueous solution. It was immersed for 2 minutes at room temperature and then immersed in pure water for 1 minute. Further, it was immersed in a 0.3 mass% hydrochloric acid aqueous solution at 98 ° C. for 1 minute, then immersed in pure water at room temperature for 1 minute, and then immersed in 2-propanol (iPA) for 1 minute. In Examples 98 and 100, the same treatment as described above was performed using a smooth silicon nitride-coated silicon wafer (Si wafer having a silicon nitride layer having a thickness of 0.3 μm on the surface). In Example 102, the same treatment as described above was performed using a smooth silicon wafer with a polysilicon film (Si wafer having a polysilicon layer with a thickness of 0.3 μm on the surface).

実施例99、実施例101において、上記「(2)シリコンウェハの洗浄」で、平滑な窒化ケイ素膜付きシリコンウェハ(表面に厚さ0.3μmの窒化ケイ素層を有するSiウェハ)を1質量%のフッ酸水溶液に室温で2分浸漬し、純水に1分浸漬した。さらに、0.6質量%の塩酸水溶液とエチレングリコールの質量比が50:50の混合液に98℃で1分浸漬し、次いで室温で純水に1分浸漬したのち、2−プロパノール(iPA)に1分浸漬した。また、実施例103では、平滑なポリシリコン膜付きシリコンウェハ(表面に厚さ0.3μmのポリシリコン層を有するSiウェハ)を用いて、上記と同様の処理を行った。   In Example 99 and Example 101, 1% by mass of the silicon wafer with a smooth silicon nitride film (Si wafer having a silicon nitride layer with a thickness of 0.3 μm on the surface) was obtained in the above “(2) Cleaning of silicon wafer”. Was immersed in a hydrofluoric acid aqueous solution at room temperature for 2 minutes and then immersed in pure water for 1 minute. Further, after immersing in a mixture of 0.6 mass% hydrochloric acid aqueous solution and ethylene glycol in a mass ratio of 50:50 at 98 ° C. for 1 minute, and then immersed in pure water for 1 minute at room temperature, 2-propanol (iPA) For 1 minute. In Example 103, the same treatment as described above was performed using a smooth silicon wafer with a polysilicon film (Si wafer having a polysilicon layer with a thickness of 0.3 μm on the surface).

[実施例104]
ヘキサメチルジシラザン〔(H3C)3Si−NH−Si(CH33〕;1g、酸Bとしてトリフルオロ酢酸〔CF3C(O)OH〕;1gと有機溶媒としてPGMEA;98gを混合して保護膜形成用薬液を得た以外は実施例1と同じとした。評価結果は、表面処理後の接触角は84°となり、撥水性付与効果を示した。また、水が保持されたときの毛細管力は0.3MN/m2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照射後のウェハのRa値は0.5nm未満であり、洗浄時にウェハは浸食されず、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。
[Example 104]
1 g of hexamethyldisilazane [(H 3 C) 3 Si—NH—Si (CH 3 ) 3 ]; 1 g of trifluoroacetic acid [CF 3 C (O) OH] as acid B; PGMEA as an organic solvent; 98 g The same procedure as in Example 1 was conducted except that a chemical solution for forming a protective film was obtained by mixing. As a result of the evaluation, the contact angle after the surface treatment was 84 °, indicating a water repellency imparting effect. Further, the capillary force when water was held was 0.3 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. Furthermore, the Ra value of the wafer after UV irradiation was less than 0.5 nm, and it was confirmed that the wafer was not eroded during cleaning, and that no protective film residue remained after UV irradiation.

ただし、45℃で1週間保管後の薬液を用いると、表面処理後の接触角は10°であった。これは、トリフルオロ酢酸がヘキサメチルジシラザンと反応して、ヘキサメチルジシラザンが消費されたためと考えられる。なお、出発原料として酸Aを用いた実施例1の薬液は、45℃で1週間保管後でも、表面処理後の接触角が84°であり、性能低下は見られなかった。従って、ケイ素化合物Aと酸Aを出発原料として用いて調製した薬液のほうが、薬液の安定性が優れるため、より好ましい。   However, when a chemical solution stored at 45 ° C. for 1 week was used, the contact angle after the surface treatment was 10 °. This is thought to be because hexamethyldisilazane was consumed by the reaction of trifluoroacetic acid with hexamethyldisilazane. The chemical solution of Example 1 using acid A as a starting material had a contact angle of 84 ° after the surface treatment even after storage at 45 ° C. for 1 week, and no performance degradation was observed. Therefore, a chemical solution prepared using silicon compound A and acid A as starting materials is more preferable because the chemical solution is excellent in stability.

[実施例105]
実施例1において、上記「(2)シリコンウェハの洗浄」で、平滑な熱酸化膜付きシリコンウェハ(表面に厚さ1μmの熱酸化膜層を有するSiウェハ)を1質量%のフッ酸水溶液に室温で2分浸漬し、純水に1分浸漬した。さらに、上記「(3)シリコンウェハ表面への保護膜形成用薬液による表面処理」で、水に濡れたシリコンウェハをスピンコーターに設置し、1000rpmの速度で回転させながら、該ウェハ表面に2−プロパノール(iPA)を1分、次いで保護膜形成用薬液を10分、次いでiPAを1分、次いで純水を1分給液し、最後に何も給液しないまま1分間回転を継続し、表面の純水を除去した。得られたウェハの評価結果は、表面処理後の接触角は82°となり、撥水性付与効果を示した。また、水が保持されたときの毛細管力は0.4MN/m2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照射後のウェハのRa値は0.5nm未満であり、洗浄時にウェハは浸食されず、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。
[Example 105]
In Example 1, in the above “(2) Cleaning of silicon wafer”, a smooth silicon wafer with a thermal oxide film (Si wafer having a thermal oxide film layer having a thickness of 1 μm on the surface) was changed to a 1 mass% hydrofluoric acid aqueous solution. It was immersed for 2 minutes at room temperature and then immersed in pure water for 1 minute. Further, in the above “(3) Surface treatment with a chemical solution for forming a protective film on the silicon wafer surface”, a silicon wafer wetted with water is placed on a spin coater and rotated on the wafer surface while rotating at a speed of 1000 rpm. Propanol (iPA) for 1 minute, then protective film-forming chemical solution for 10 minutes, then iPA for 1 minute, then pure water for 1 minute, and finally rotating for 1 minute without supplying anything, Of pure water was removed. As a result of evaluation of the obtained wafer, the contact angle after the surface treatment was 82 °, which showed the effect of imparting water repellency. Further, the capillary force when water was held was 0.4 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. Furthermore, the Ra value of the wafer after UV irradiation was less than 0.5 nm, and it was confirmed that the wafer was not eroded during cleaning, and that no protective film residue remained after UV irradiation.

[実施例106]
出発原料中の水分の総量が、該原料の総量に対し5500質量ppmである原料を用いた以外は実施例2と同じとした。評価結果は、表面処理後の接触角は70°となり、撥水性付与効果を示した。また、水が保持されたときの毛細管力は1.1MN/m2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照射後のウェハのRa値は0.5nm未満であり、洗浄時にウェハは浸食されず、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。
[Example 106]
Example 2 was the same as Example 2 except that the starting material used had a total amount of moisture of 5500 ppm by mass with respect to the total amount of the starting material. As a result of the evaluation, the contact angle after the surface treatment was 70 °, which showed the effect of imparting water repellency. Further, the capillary force when water was held was 1.1 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. Furthermore, the Ra value of the wafer after UV irradiation was less than 0.5 nm, and it was confirmed that the wafer was not eroded during cleaning, and that no protective film residue remained after UV irradiation.

比較例1
シリコンウェハに保護膜形成用薬液を供さなかった以外は、実施例1と同じとした。すなわち、本比較例では、撥水化されていない表面状態のウェハを評価した。評価結果は表5に示すとおり、ウェハの接触角は3°と低く、水が保持されたときの毛細管力は3.2MN/m2と大きかった。
Comparative Example 1
The same procedure as in Example 1 was performed except that the silicon wafer was not supplied with the chemical solution for forming the protective film. That is, in this comparative example, a wafer having a surface state that is not water-repellent was evaluated. As shown in Table 5, the contact angle of the wafer was as low as 3 °, and the capillary force when water was held was as large as 3.2 MN / m 2 .

Figure 0005821844
Figure 0005821844

比較例2
ヘキサメチルジシラザン;1.0g、PGMEA;99.0gを混合し保護膜形成用薬液を得た以外は実施例1と同じとした。すなわち、本比較例では、酸を含まない保護膜形成用薬液を用いた。評価結果は表5に示すとおり、表面処理後の接触角は28°と低く、水が保持されたときの毛細管力は2.8MN/m2と大きかった。
Comparative Example 2
Hexamethyldisilazane; 1.0 g, PGMEA; 99.0 g were mixed to obtain a protective film-forming chemical solution, which was the same as Example 1. That is, in this comparative example, a chemical solution for forming a protective film containing no acid was used. As shown in Table 5, the contact angle after the surface treatment was as low as 28 °, and the capillary force when water was retained was as large as 2.8 MN / m 2 .

[比較例3〜8]
実施例1で用いた酸Aを変更して、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5に示す。
[Comparative Examples 3 to 8]
The acid A used in Example 1 was changed, and the wafer was surface-treated and further evaluated. The results are shown in Table 5.

表中で、「CH3S(O2)−OH」はメタンスルホン酸を意味し、「CH3COOH」は酢酸を意味し、「H2SO4」は硫酸(水の含有量が2質量%)を意味し、「H3PO4」はリン酸(水の含有量が15質量%)を意味し、「HCl」は塩酸(水の含有量が65質量%)を意味し、「HNO3」は硝酸(水の含有量が31質量%)を意味する。In the table, “CH 3 S (O 2 ) —OH” means methanesulfonic acid, “CH 3 COOH” means acetic acid, and “H 2 SO 4 ” means sulfuric acid (water content is 2 mass). “H 3 PO 4 ” means phosphoric acid (water content is 15 mass%), “HCl” means hydrochloric acid (water content is 65 mass%), “HNO” “ 3 ” means nitric acid (water content is 31 mass%).

実施例1では酸Aを用い、比較例3〜8では酸A以外の酸を用いており、それ以外は同一条件で表面処理を行ったものである。酸Aであるトリメチルシリルトリフルオロアセテートを用いた実施例1のみがウェハ表面に優れた撥水性を付与できることが確認された。一方、比較例3〜8は、シリコンウェハに充分な撥水性を付与できないことが確認された。シリコンウェハ表面に充分な撥水性を付与することができる薬液は、すなわち、シリコンウェハ表面の反応サイトであるシラノール基とケイ素化合物Aを速やかに反応させて、ケイ素化合物Aをシロキサン結合を介してシリコンウェハのSi元素と化学的に結合させることができる薬液であるため、酸Aであるトリメチルシリルトリフルオロアセテートが薬液の反応速度を顕著に増大させることが示唆される。   In Example 1, acid A was used, and in Comparative Examples 3 to 8, an acid other than acid A was used. Otherwise, the surface treatment was performed under the same conditions. It was confirmed that only Example 1 using trimethylsilyl trifluoroacetate which is acid A can impart excellent water repellency to the wafer surface. On the other hand, it was confirmed that Comparative Examples 3 to 8 could not give sufficient water repellency to the silicon wafer. The chemical solution capable of imparting sufficient water repellency to the surface of the silicon wafer means that the silanol group, which is a reaction site on the surface of the silicon wafer, and the silicon compound A are reacted rapidly to convert the silicon compound A to silicon via a siloxane bond. It is suggested that trimethylsilyl trifluoroacetate, which is acid A, significantly increases the reaction rate of the chemical because it is a chemical that can be chemically bonded to the Si element of the wafer.

実施例35〜38、47〜50、68〜71、90〜93、及び95〜96は、前記一般式[1]のR1として、比較的嵩高い炭化水素基を有するケイ素化合物Aを用いたものであり、このようなケイ素化合物Aはシリコンウェハ表面の反応サイトであるシラノール基と反応し、シロキサン結合を介してシリコンウェハのSi元素を嵩高い炭化水素基で覆うことができるため、効率よくウェハ表面を撥水化させることができる。当然ながら、このような比較的嵩高い炭化水素基を有するケイ素化合物Aと、薬液の反応速度を顕著に増大させることができる酸Aとを組み合わせて、さらに効率よくウェハ表面を撥水化させることができる。In Examples 35 to 38, 47 to 50, 68 to 71, 90 to 93, and 95 to 96, silicon compound A having a relatively bulky hydrocarbon group was used as R 1 of the general formula [1]. Since such silicon compound A reacts with silanol groups, which are reaction sites on the surface of the silicon wafer, and the Si element of the silicon wafer can be covered with bulky hydrocarbon groups via siloxane bonds, it is efficient. The wafer surface can be made water repellent. Naturally, the silicon surface A having such a relatively bulky hydrocarbon group and the acid A that can remarkably increase the reaction rate of the chemical solution are combined to repel the wafer surface more efficiently. Can do.

[参考例1〜4]
実施例1で用いたケイ素化合物A、有機溶媒を適宜変更し、さらに酸A以外の酸としてトリメチルクロロシラン〔(CH33SiCl〕を用いて、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6に示す。本参考例で用いた薬液は、調合時に、白濁した外観となり、析出成分が見られたが、該薬液を精製し表面処理すると、接触角が78〜84°であり、ほとんど変化がなく、本発明の実施例の薬液と同等の効果が得られた。
[Reference Examples 1 to 4]
The silicon compound A and the organic solvent used in Example 1 were appropriately changed, and the wafer was surface-treated using trimethylchlorosilane [(CH 3 ) 3 SiCl] as an acid other than the acid A, and further evaluated. It was. The results are shown in Table 6. The chemical solution used in this reference example had a cloudy appearance at the time of preparation, and a deposited component was observed. However, when the chemical solution was purified and surface-treated, the contact angle was 78 to 84 °, and there was almost no change. The same effects as those of the chemical solutions of the inventive examples were obtained.

Figure 0005821844
Figure 0005821844

1 ウェハ
2 ウェハ表面の微細な凹凸パターン
3 パターンの凸部
4 パターンの凹部
5 凹部の幅
6 凸部の高さ
7 凸部の幅
8 凹部4に保持された保護膜形成用薬液
9 凹部4に保持された水系洗浄液
10 保護膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wafer 2 Fine uneven | corrugated pattern on the wafer surface 3 Pattern convex part 4 Pattern concave part 5 Concave width 6 Convex height 7 Convex width 8 The protective film forming chemical 9 held in the concave part 4 In the concave part 4 Retained aqueous cleaning solution 10 Protective film

Claims (12)

表面に微細な凹凸パターンを有し該凹凸パターンの少なくとも一部がシリコン元素を含むウェハの洗浄時に、該凹凸パターン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薬液であり、
下記一般式[1]で表されるケイ素化合物Aと酸Aとを含み、
該酸Aはトリメチルシリルトリフルオロアセテート、トリメチルシリルトリフルオロメタンスルホネート、ジメチルシリルトリフルオロアセテート、ジメチルシリルトリフルオロメタンスルホネート、ブチルジメチルシリルトリフルオロアセテート、ブチルジメチルシリルトリフルオロメタンスルホネート、ヘキシルジメチルシリルトリフルオロアセテート、ヘキシルジメチルシリルトリフルオロメタンスルホネート、オクチルジメチルシリルトリフルオロアセテート、オクチルジメチルシリルトリフルオロメタンスルホネート、デシルジメチルシリルトリフルオロアセテート、及び、デシルジメチルシリルトリフルオロメタンスルホネートからなる群から選ばれる少なくとも1つであり、
前記薬液の出発原料中の水分の総量が、該原料の総量に対し100質量ppm以下であることを特徴とする、保護膜形成用薬液。
Figure 0005821844
(式[1]中、R1は、それぞれ互いに独立して、炭素数が1〜18の炭化水素基を含む1価の有機基、および、炭素数が1〜8のフルオロアルキル鎖を含む1価の有機基から選ばれる少なくとも1つの基であり、Xは、それぞれ互いに独立して、Si元素に結合する元素が窒素である1価の有機基であり、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。)
A chemical solution for forming a water-repellent protective film on at least the concave surface of the concavo-convex pattern when cleaning a wafer having a fine concavo-convex pattern on the surface and at least a part of the concavo-convex pattern containing silicon element,
A silicon compound A represented by the following general formula [1] and an acid A,
The acid A is trimethylsilyl trifluoroacetate, trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate, dimethylsilyl trifluoroacetate, dimethylsilyl trifluoromethanesulfonate, butyldimethylsilyl trifluoroacetate, butyldimethylsilyl trifluoromethanesulfonate, hexyldimethylsilyl trifluoroacetate, hexyldimethylsilyl. trifluoromethanesulfonate, octyldimethylsilyl trifluoroacetate, octyl butyldimethylsilyl trifluoromethanesulfonate, decyldimethylsilyl trifluoroacetate, and, Ri least 1 Tsudea selected from the group consisting of decyl dimethyl silyl trifluoromethane sulfonate,
The total amount of water starting in the raw material of the chemical, characterized in der Rukoto below 100 ppm by weight relative to the total amount of the raw material, liquid chemical for forming a protective film.
Figure 0005821844
(In the formula [1], R 1 s each independently contain a monovalent organic group containing a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms and a fluoroalkyl chain having 1 to 8 carbon atoms. X is at least one group selected from a valent organic group, X is each independently a monovalent organic group in which the element bonded to the Si element is nitrogen, a is an integer of 1 to 3, b Is an integer of 0-2, and the sum of a and b is 1-3.)
前記薬液の出発原料中に実質的に水分が含まれないことを特徴とする、請求項に記載の保護膜形成用薬液。 The protective film-forming chemical solution according to claim 1 , wherein the starting material of the chemical solution is substantially free of moisture . 前記薬液中の液相での光散乱式液中粒子検出器によるパーティクル測定における0.5μmより大きい粒子の数が、該薬液1mL当たり100個以下であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の保護膜形成用薬液。 3. The number of particles larger than 0.5 μm in particle measurement by a light scattering type submerged particle detector in the liquid phase of the chemical liquid is 100 or less per 1 mL of the chemical liquid. The chemical | medical solution for protective film formation of description. 前記薬液中のNa、Mg、K、Ca、Mn、Fe及びCuの各元素の金属不純物含有量が、該薬液総量に対し各100質量ppb以下であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の保護膜形成用薬液。 Na of the liquid chemical, Mg, K, Ca, Mn , metal impurity content of each element of Fe and Cu, characterized in that to the liquid chemical amount or less each 100 mass ppb, claims 1 to 3 The chemical | medical solution for protective film formation in any one of. 請求項乃至請求項のいずれかに記載の保護膜形成用薬液の調製方法であって、当該保護膜形成用薬液の原料である混合前のケイ素化合物A及び酸A、並びに、混合後の混合液のうち少なくとも1つを精製することを特徴とする、前記調製方法。 A process for the preparation of liquid chemical for forming a protective film according to any one of claims 1 to 4, prior to mixing a raw material for chemicals such protective film forming silicon compound A and the acid A, and, after mixing The said preparation method characterized by refine | purifying at least 1 among liquid mixtures. 下記一般式[1]で表されるケイ素化合物Aと酸Aとを含み、  A silicon compound A represented by the following general formula [1] and an acid A,
該酸Aはトリメチルシリルトリフルオロアセテート、トリメチルシリルトリフルオロメタンスルホネート、ジメチルシリルトリフルオロアセテート、ジメチルシリルトリフルオロメタンスルホネート、ブチルジメチルシリルトリフルオロアセテート、ブチルジメチルシリルトリフルオロメタンスルホネート、ヘキシルジメチルシリルトリフルオロアセテート、ヘキシルジメチルシリルトリフルオロメタンスルホネート、オクチルジメチルシリルトリフルオロアセテート、オクチルジメチルシリルトリフルオロメタンスルホネート、デシルジメチルシリルトリフルオロアセテート、及び、デシルジメチルシリルトリフルオロメタンスルホネートからなる群から選ばれる少なくとも1つであるThe acid A is trimethylsilyl trifluoroacetate, trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate, dimethylsilyl trifluoroacetate, dimethylsilyl trifluoromethanesulfonate, butyldimethylsilyl trifluoroacetate, butyldimethylsilyl trifluoromethanesulfonate, hexyldimethylsilyl trifluoroacetate, hexyldimethylsilyl. It is at least one selected from the group consisting of trifluoromethanesulfonate, octyldimethylsilyl trifluoroacetate, octyldimethylsilyl trifluoromethanesulfonate, decyldimethylsilyl trifluoroacetate, and decyldimethylsilyl trifluoromethanesulfonate
保護膜形成用薬液を、Protective film forming chemical
表面に微細な凹凸パターンを有し該凹凸パターンの少なくとも一部がシリコン元素を含むウェハの少なくとも凹部表面に保持して、該凹凸パターンの少なくとも凹部表面に撥水性保護膜を形成することを特徴とする、ウェハ表面の洗浄方法。A fine concavo-convex pattern is formed on the surface, and at least a part of the concavo-convex pattern is held on at least a concave surface of a wafer containing silicon element, and a water-repellent protective film is formed on at least the concave surface of the concavo-convex pattern. A method for cleaning a wafer surface.
Figure 0005821844
Figure 0005821844
(式[1]中、R(In the formula [1], R 11 は、それぞれ互いに独立して、炭素数が1〜18の炭化水素基を含む1価の有機基、および、炭素数が1〜8のフルオロアルキル鎖を含む1価の有機基から選ばれる少なくとも1つの基であり、Xは、それぞれ互いに独立して、Si元素に結合する元素が窒素である1価の有機基であり、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。)Are each independently selected from a monovalent organic group containing a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms and a monovalent organic group containing a fluoroalkyl chain having 1 to 8 carbon atoms. X is a monovalent organic group in which the element bonded to the Si element is nitrogen independently of each other, a is an integer of 1 to 3, b is an integer of 0 to 2, The sum of a and b is 1 to 3. )
前記薬液の出発原料中の水分の総量が、該原料の総量に対し5000質量ppm以下であることを特徴とする、請求項6に記載のウェハ表面の洗浄方法。  The wafer surface cleaning method according to claim 6, wherein the total amount of moisture in the starting material of the chemical solution is 5000 ppm by mass or less based on the total amount of the material. 前記薬液中の液相での光散乱式液中粒子検出器によるパーティクル測定における0.5μmより大きい粒子の数が、該薬液1mL当たり100個以下であることを特徴とする、請求項6又は7に記載のウェハ表面の洗浄方法。  The number of particles larger than 0.5 μm in particle measurement by a light scattering type submerged particle detector in the liquid phase of the chemical liquid is 100 or less per mL of the chemical liquid, according to claim 6 or 7. 2. A method for cleaning a wafer surface according to 1. 前記薬液中のNa、Mg、K、Ca、Mn、Fe及びCuの各元素の金属不純物含有量が、該薬液総量に対し各100質量ppb以下であることを特徴とする、請求項6〜8のいずれかに記載のウェハ表面の洗浄方法。  The metal impurity content of each element of Na, Mg, K, Ca, Mn, Fe and Cu in the chemical solution is 100 mass ppb or less for each total amount of the chemical solution. The method for cleaning a wafer surface according to any one of the above. 前記保護膜形成用薬液の原料である混合前のケイ素化合物A及び酸A、並びに、混合後の混合液のうち少なくとも1つを精製することを特徴とする、請求項6〜9のいずれかに記載のウェハ表面の洗浄方法。  The silicon compound A and the acid A before mixing, which are raw materials of the protective film forming chemical solution, and at least one of the mixed solution after mixing are purified, according to any one of claims 6 to 9, The wafer surface cleaning method as described. 洗浄液をウェハ表面から取り除いた後に該ウェハ表面から保護膜を除去する工程を有することを特徴とする、請求項6〜10のいずれかに記載のウェハ表面の洗浄方法。  The method for cleaning a wafer surface according to any one of claims 6 to 10, further comprising a step of removing the protective film from the wafer surface after removing the cleaning liquid from the wafer surface. 前記ウェハ表面から保護膜を除去する工程が、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、ウェハ表面にプラズマ照射することから選ばれる少なくとも1つの処理であることを特徴とする、請求項11に記載のウェハ表面の洗浄方法。  The step of removing the protective film from the wafer surface is at least one treatment selected from irradiating the wafer surface with light, heating the wafer, exposing the wafer to ozone, and irradiating the wafer surface with plasma. The wafer surface cleaning method according to claim 11, wherein the wafer surface is cleaned.
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