JP6271775B2 - Semiconductor device manufacturing method and chemical solution - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、半導体装置の製造方法及びこれに用いられる薬液に関する。 FIELD Embodiments described herein relate generally to a method for manufacturing a semiconductor device and a chemical solution used therefor.
微細な構造体が形成された半導体装置の製造工程において、半導体基板(被処理物)が洗浄液等の液体で処理されることがある。この液体処理の後、半導体基板表面を乾燥させる際に、半導体基板の表面に付着した液体の表面張力により半導体基板上に形成されている微細な構造体が倒壊する場合がある。特に、パターンが微細化され、構造体のアスペクト比が高くなると、半導体基板の乾燥時にパターン倒壊が発生し易くなる。 In a manufacturing process of a semiconductor device in which a fine structure is formed, a semiconductor substrate (object to be processed) may be processed with a liquid such as a cleaning liquid. After the liquid treatment, when the surface of the semiconductor substrate is dried, a fine structure formed on the semiconductor substrate may collapse due to the surface tension of the liquid attached to the surface of the semiconductor substrate. In particular, when the pattern is miniaturized and the aspect ratio of the structure is increased, the pattern collapse tends to occur when the semiconductor substrate is dried.
液体処理後の半導体基板の乾燥時に、パターン倒壊を抑制することが可能な半導体装置の製造方法及びこれに用いられる薬液を提供する。 Provided are a method for manufacturing a semiconductor device capable of suppressing pattern collapse when a semiconductor substrate after liquid processing is dried, and a chemical solution used therefor.
本実施形態の半導体装置の製造方法は、半導体基板の表面に第1の液体を付着させる工程と、当該第1の液体を、第2の液体に析出物質を溶解した溶液に置換する工程とを有する。第2の液体を蒸発させて析出物質を前記半導体基板の表面に析出させる工程と、析出物質を減圧及び/または加熱することにより固体から気体に変化させ除去する工程とを備えている。 The method for manufacturing a semiconductor device of this embodiment includes a step of attaching a first liquid to the surface of a semiconductor substrate, and a step of replacing the first liquid with a solution in which a deposited substance is dissolved in a second liquid. Have. A step of evaporating the second liquid to deposit a deposited substance on the surface of the semiconductor substrate; and a step of changing the deposited substance from a solid to a gas by removing pressure and / or heating.
析出物質は以下に示す式A1〜A4、B1〜B5で示される物質から選択された少なくとも一つの物質を含み、
式A1、A4、B1、B3、及びB5で示される物質において、隣接する位置に結合した基の一方はカルボキシル基であり、他方はカルボキシル基、ヒドロキシ基、又はアミノ基のいずれかを含む。
The precipitated substance includes at least one substance selected from the substances represented by formulas A1 to A4 and B1 to B5 shown below,
In the substances represented by the formulas A1, A4, B1, B3, and B5, one of groups bonded to adjacent positions is a carboxyl group, and the other includes any of a carboxyl group, a hydroxy group, and an amino group.
以下に、実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは必ずしも一致しない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。また、上下左右の方向についても、後述する半導体基板における回路形成面側を上とした場合の相対的な方向を示し、必ずしも重力加速度方向を基準としたものとは一致しない。なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. The drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimensions, the ratio of the thickness of each layer, and the like do not necessarily match those of the actual one. Even in the case of representing the same part, the dimensions and ratios may be represented differently depending on the drawings. Also, the vertical and horizontal directions also indicate relative directions when the circuit formation surface side of the semiconductor substrate described later is up, and do not necessarily match the direction based on the gravitational acceleration direction. Note that, in the present specification and each drawing, the same elements as those described above with reference to the previous drawings are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted as appropriate.
(実施形態)
以下に、図1〜図4を参照して、実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示するフローチャート図である。図2(a)〜図2(c)は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示するための図であり、半導体装置の製造方法における各途中工程の構造を模式的に示した縦断面図である。図3は、本実施形態における半導体装置の製造方法において、特に乾燥工程の内容を詳細に例示するフローチャート図である。図4(a)〜図4(d)は本実施形態に係る半導体装置の製造方法における乾燥工程を詳細に示すための図であり、乾燥工程内の各途中状態の構造を模式的に示した縦断面図である。
(Embodiment)
Embodiments will be described below with reference to FIGS.
FIG. 1 is a flowchart illustrating the method for manufacturing a semiconductor device according to this embodiment. FIG. 2A to FIG. 2C are diagrams for illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment, and are longitudinal sections schematically showing the structure of each intermediate process in the method for manufacturing the semiconductor device. FIG. FIG. 3 is a flowchart illustrating in detail the content of the drying process in the method of manufacturing a semiconductor device according to this embodiment. FIG. 4A to FIG. 4D are diagrams for illustrating in detail the drying process in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, and schematically show the structure of each intermediate state in the drying process. It is a longitudinal cross-sectional view.
先ず、図1及び図2(a)に示すように、半導体基板50を準備する(S11)。半導体基板50としては、例えばシリコン基板、SOI (Silicon on Insulator)基板、SiC基板、シリコン元素を含む複数の成分から構成された基板、サファイア基板、化合物半導体基板、プラスチック基板、ガラス基板等の各種基板を用いることができる。また、表面に種々の絶縁膜、導体膜、又はそれらの積層膜等が形成された半導体基板50を用いても良い。また、表面に絶縁膜、導電膜、又はそれらの積層膜等で形成された構造物が形成されており、例えばそれら構造物の表面が絶縁膜で覆われた半導体基板50を用いても良い。
First, as shown in FIGS. 1 and 2A, a
半導体基板50上には、被エッチング膜52が形成されている。被エッチング膜52は、例えば絶縁膜により形成されている。絶縁膜としては、例えばシリコン酸化膜を用いることができる。被エッチング膜52としては、各種有機物、無機物、絶縁膜、導体膜等、あるいはそれらの積層膜等を用いることができる。
A film to be etched 52 is formed on the
被エッチング膜52としては、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、多結晶シリコン、単結晶シリコンなどのシリコン系材料、窒化チタン、タングステン、ルテニウム、窒化タンタル、スズなどメタル系材料、及びそれぞれを組み合わせた材料を用いることができる。
Examples of the
被エッチング膜52は、例えば、NAND型不揮発性半導体記憶装置のメモリゲートに用いられる膜構造であっても良い。例えば、ゲート絶縁膜(例えば、シリコン酸化膜)、第1のポリシリコン膜、シリコン酸窒化膜、第2のポリシリコン膜、バリアメタル膜(例えば、窒化タングステン等)、メタル膜(例えば、タングステン)、キャップ絶縁膜(例えば、シリコン窒化膜)等を積層した膜を被エッチング膜52として形成しても良い。
For example, the film to be etched 52 may have a film structure used for a memory gate of a NAND-type nonvolatile semiconductor memory device. For example, a gate insulating film (for example, silicon oxide film), a first polysilicon film, a silicon oxynitride film, a second polysilicon film, a barrier metal film (for example, tungsten nitride), a metal film (for example, tungsten) Alternatively, a film in which a cap insulating film (for example, a silicon nitride film) or the like is laminated may be formed as the
被エッチング膜52上にはエッチングマスク54が形成されている。エッチングマスク54としては、例えばリソグラフィ法によって形成されたレジスト膜パターンを用いることができる。また、エッチングマスク54は、レジスト膜に代えて、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、ポリシリコン、カーボン、その他の物質で形成されたハードマスクであっても良い。ハードマスクは、例えばリソグラフィ法及びRIE(Reactive Ion Etching、反応性イオンエッチング)法を用いてパターニングすることにより形成することができる。また、エッチングマスク54は、例えば芯材の側面に形成した側壁パターンを用いて微細なパターンを形成する側壁転写法によって形成しても良い。
An
エッチングマスク54は、被エッチング膜52に対してエッチング選択比を有した物質を用いて形成される。エッチングマスク54は、例えば、図2(a)中、手前−奥行き方向(第1方向)に延伸し、図中左右方向(第1方向に直交する第2方向)において所定の幅、所定の間隔を有して並列したラインアンドスペース形状に形成されている。また、エッチングマスク54は、例えばDRAM(Dynamic Random Access Memory)のシリンダ型キャパシタのパターンのように、ホール又はピラー型のパターンであっても良い。
The
次に、図1及び図2(b)に示すように、エッチングマスク54をマスクとして被エッチング膜52に対しエッチングを施す(S12)。エッチングは例えばRIE法によるドライエッチングを用いることができる。ドライエッチングに代えてウェットエッチングを用いることもできる。本実施形態ではRIE法によるドライエッチングを用いた一例を示す。RIE法によるドライエッチングでは、異方性条件を用いても、等方性条件を用いても良い。本実施形態では異方性条件を用いた一例を示す。
Next, as shown in FIGS. 1 and 2B, the
このエッチングにおいて、エッチングマスク54をマスクとして被エッチング膜52がエッチングされる。このエッチングにより、エッチングマスク54の形状が被エッチング膜52に転写され、構造体56が形成される。構造体56は、例えば、図2(b)中、手前−奥行き方向(第1方向)に延伸し、図中左右方向(第1方向に直交する第2方向)において所定の幅、所定の間隔を有して並列したラインアンドスペース形状に形成されている。
In this etching, the
次いで、エッチングマスク54を除去する。半導体基板50及び構造体56表面には、図2(b)に示すように、種々の無機物、有機物、金属等を含んだ不純物、エッチング残渣、デポ物、パーティクル等の異物58が付着している場合がある。
Next, the
次に、図1及び図2(c)に示すように、上記エッチングを施した半導体基板50を洗浄する(S13)。洗浄においては種々の洗浄溶液を用いることができる。例えば、硫酸過酸化水素水洗浄(SPM洗浄;Sulfuric Acid Hydrogen Peroxide Mixture)、アンモニア過酸化水素水洗浄(APM洗浄;Ammonium Hydrogen Peroxide Mixture)、塩酸過酸化水素水洗浄(HPM洗浄;Hydrochloric Acid Hydrogen Peroxide Mixture)、希釈フッ酸溶液洗浄(DHF洗浄;Diluted Hydrofluoric Acid)等の各種洗浄溶液を用いることができる。これにより、有機物、金属、パーティクル等を含んだ異物58を除去することができる。
Next, as shown in FIGS. 1 and 2C, the
洗浄においては、例えば、洗浄溶液60を満たしたバスに半導体基板50を浸漬する方法、又は、スピナー装置上に半導体基板50を載置し、回転する半導体基板50表面に洗浄溶液60を供給するスピン洗浄法等を用いることができる。上記の洗浄処理後、半導体基板50表面には洗浄溶液60が付着する。
In the cleaning, for example, a method of immersing the
次いで、図1及び図2(d)に示すように、半導体基板50表面に対し、リンス液62によるリンス処理を施す。リンス液62としては、例えば脱イオン化水(DIW;Deionized water)を用いることができる。リンス処理により、半導体基板50上に付着する洗浄溶液60を、リンス液62によって置換することにより除去することができる。リンス液62による処理は、例えばリンス液62を満たしたバスに半導体基板50を浸漬する方法、又は、スピナー装置上に半導体基板50を載置し、回転する半導体基板50表面にリンス液62を供給する方法等を用いることができる。
Next, as shown in FIGS. 1 and 2D, the surface of the
上述の洗浄溶液60による処理からリンス処理に至るまで、半導体基板50表面の隣接する構造体56間は洗浄溶液60又はリンス液62によって満たされており、この状態から次に説明する乾燥工程を行う。
The space between the
次に、図1に示すように、半導体基板50に対して乾燥を施す(S14)。乾燥工程の詳細な手順を、図3及び図4に示す。以下、本実施形態に係る半導体装置の製造方法の乾燥工程の内容を、図3及び図4を参照して詳細に説明する。
Next, as shown in FIG. 1, the
先ず、図3及び図4(a)に示すように、その表面に構造体56が形成され、少なくとも構造体56間にリンス液62が満たされた半導体基板50上に、置換液70を供給する(S21)。置換液70としては、リンス液62と置換が可能な液体を用いることができる。置換液70としてはリンス液62(例えば純水)と親和性を有する液体、すなわち、分離等することなく混合可能な液体を用いることが可能である。
First, as shown in FIG. 3 and FIG. 4A, the
また、置換液70は、後述する溶液72と置換が可能な液体を用いることができる。置換液70は、後述する溶液72と親和性を有する液体、すなわち、分離することなく混合可能な液体を用いることができる。
Further, as the
置換液70と、後述する昇華性物質74を含む溶液72に使用される溶媒とは、相互に親和性を有することが望ましい。置換液70と、溶液72に使用される溶媒とは、同じ液体を用いてもよく、異なる液体を用いてもよい。なお、リンス液62と、溶液72に使用される溶媒とは、相互に親和性を有することが望ましい。リンス液62と、溶液72に使用される溶媒とは、同じ液体を用いてもよく、異なる液体を用いてもよい。
It is desirable that the
置換液70としては、例えば、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、エステル類、ケトン類、アルコール類及びエーテル類、多価アルコール類、ピロリドン系溶剤、並びに、これらの各混合物を用いることができる。置換液70としては、例えば、水、メタノール、エタノール、IPA(イソプロピルアルコール)、ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、NMP(N−メチル−2−ピロリドン)、DMF(N,N−ジメチルホルムアミド)、DMA(N,N−ジメチルアセトアミド)及びDMSO(ジメチルスルホキシド)、ヘキサン、トルエン、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)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、プロピレングリコールモノプロピルエーテル(PGPE)、プロピレングリコールモノエチルエーテル(PGEE)、ガンマブチルラクトン(GBL)、アセチルアセトン、3−ペンタノン、2−ヘプタノン、乳酸エチル、シクロヘキサノン、ジブチルエーテル、ハイドロフルオロエーテル(HFE)、エチルノナフルオロイソブチルエーテル、エチルノナフルオロブチルエーテル、m−キシレンヘキサフルオライド、シクロヘキサン及びこれらの混合液を含んだ溶剤などを用いることができる。
As the
置換液70による処理は、例えばスピナー装置上に半導体基板50を載置し、回転する半導体基板50表面に置換液70を供給する方法等を用いることができる。
なお、置換液70を供給する工程(S21)は省略することができる。この場合は、リンス液62が後述する溶液72に置換されることになる。リンス液62と、溶液72に使用される溶媒とは親和性を有することが望ましい。リンス液62と、溶液72に使用される溶媒とは、同じ液体を用いてもよく、異なる液体を用いても良い。
For example, a method of placing the
Note that the step of supplying the replacement liquid 70 (S21) can be omitted. In this case, the rinse
次に、図3及び図4(b)に示すように、半導体基板50に対して、溶液72を供給する(S22)。溶液72としては、置換液70と良好に置換が可能な液体を用いることができる。溶液72としては置換液70(例えばIPA)と親和性の良好な液体、すなわち、分離等することなく良好に混合可能な液体を用いることが可能である。
Next, as shown in FIGS. 3 and 4B, a
溶液72による処理は、例えば、スピナー装置上に半導体基板50を載置し、回転する半導体基板50表面に溶液72を供給する方法等を用いることができる。これにより、置換液70は溶液72に置換される。
For the treatment with the
置換液70と、溶液72に用いられる溶媒とは、親和性を有することが望ましい。置換液70と、溶液72に用いられる溶媒とは、同じ液体を用いてもよく、異なる液体を用いてもよい。
It is desirable that the
溶液72に用いられる溶媒としては、例えば、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、エステル類、ケトン類、アルコール類及びエーテル類、多価アルコール類、ピロリドン系溶剤、並びに、これらの各混合物を用いることができる。溶液72に用いられる溶媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール、IPA(イソプロピルアルコール)、ブタノール、プロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、NMP(N−メチル−2−ピロリドン)、DMF(N,N−ジメチルホルムアミド)、DMA(N,N−ジメチルアセトアミド)及びDMSO(ジメチルスルホキシド)、ヘキサン、トルエン、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)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、プロピレングリコールモノプロピルエーテル(PGPE)、プロピレングリコールモノエチルエーテル(PGEE)、ガンマブチルラクトン(GBL)、アセチルアセトン、3−ペンタノン、2−ヘプタノン、乳酸エチル、シクロヘキサノン、ジブチルエーテル、ハイドロフルオロエーテル(HFE)、エチルノナフルオロイソブチルエーテル、エチルノナフルオロブチルエーテル、m−キシレンヘキサフルオライド、シクロヘキサン、ギ酸、酢酸、ピリジン、ジエチルアミン、ジメチルアミン、エチレンジアミン、トリエチルアミン、ジメチルアセトアミド、ジエチルアセトアミド、ホルムアミド及びこれらの混合液を含んだ溶剤などを用いることができる。
Examples of the solvent used for the
溶液72としては、上述の液体から選択した溶媒として、例えばIPAを用いることができる。溶液72は、溶質として昇華性物質74を用い、例えば、0.01g/ml以上、0.4g/ml以下の濃度範囲で昇華性物質74を溶解して作製することができる。
As the
本実施形態で例示する昇華性物質とは、室温での蒸気圧が5Pa以下の有機物を意味し、減圧及び/又は加熱することで固体から気体に昇華する物質(減圧及び/又は加熱条件下で昇華性を有する物質)を意味する。昇華性物質74は、例えば、以下に示す一般式A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4、B5、C1、C2、D1及びD2で示される物質を含むことができる。昇華性物質74として、例えば、シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸、無水トリメリット酸等を用いることができる。
The sublimable substance exemplified in the present embodiment means an organic substance having a vapor pressure of 5 Pa or less at room temperature, and a substance that sublimates from a solid to a gas by reducing pressure and / or heating (under reduced pressure and / or heating conditions). Means a substance having a sublimation property). The
昇華性物質74は、また、下記表1、表2、表3、表4、表5、表6及び表7に示す物質を含むことができる。
The
表1に掲げる物質は、式A1〜A4に対応する物質を示したものである。 The substances listed in Table 1 are substances corresponding to the formulas A1 to A4.
次に、図3及び図4(d)に示すように、析出物76(昇華性物質74)を昇華させる(S24)。析出物76は、所定の温度、所定の圧力に設定すると昇華性を示し、固体状態(固相)から、液体状態(液相)を経ることなく、気体状態(気相)に変化する。気体状態となった析出物76(昇華性物質74)を排気することにより、半導体基板50上から析出物76を除去することができる。例えば、昇華性物質74を昇華させる条件として、温度は昇華性物質74の融点より低い温度とし、圧力は10kPa以下となるように設定することが望ましい。
Next, as shown in FIGS. 3 and 4D, the precipitate 76 (sublimable substance 74) is sublimated (S24). The precipitate 76 exhibits sublimation when set to a predetermined temperature and a predetermined pressure, and changes from a solid state (solid phase) to a gas state (gas phase) without passing through a liquid state (liquid phase). The precipitate 76 can be removed from the
上記のように、析出物76は、これを昇華させることにより除去することができるため、乾燥工程において液体状態を経ることがない。従って、析出物76が除去される過程において、すなわち乾燥工程において、構造体56が、液体の表面張力によって引っ張られることがない。また、析出物76は構造体56間に埋設され、固体として構造体56を支持している。析出物76が昇華によって除去される途中においても、完全に除去されるまでは構造体56を支持している。すなわち、析出物76は除去されるまで構造体56を支え続けている。従って、構造体56の倒壊を抑制することができる。析出物76(昇華性物質74)の昇華による除去が完了すると、本実施形態の乾燥工程が完了する(S14)。上述の昇華による除去の後に、プラズマ照射、オゾン暴露、エキシマUV照射等の処理を施しても良い。
As described above, since the precipitate 76 can be removed by sublimating it, it does not go through a liquid state in the drying step. Therefore, in the process in which the precipitate 76 is removed, that is, in the drying process, the
以上の工程により、液体処理を経た半導体基板50表面に付着した液体を、昇華性物質を含む溶液に置換し、次いで析出物76(昇華性物質74)を析出させ、続いてこれを昇華させる。これにより、液体状態を経ることがなく乾燥工程、すなわち、析出物76を除去する工程を行うことが可能となる。これにより、構造体56の倒壊を回避しつつ、液体処理を経た半導体基板50を乾燥することが可能となる。すなわち、微細パターンが形成された半導体基板について、液体処理後の半導体基板の乾燥時に、パターン倒壊を抑制することが可能な半導体装置の製造方法を提供することが可能となる。
(昇華性物質の選定)
発明者らは、昇華性物質74の選定において、以下の検討及び実験を行った。
Through the above steps, the liquid adhering to the surface of the
(Selection of sublimable substances)
The inventors conducted the following examinations and experiments in selecting the
まず、以下の観点から昇華性物質74の候補となりうる物質を選定した。すなわち、融点が15〜200℃であること、沸点が80〜300℃であること、分子量が10〜300であること、ハロゲン元素を含まないこと、毒劇物ではないことを観点として、昇華性物質74の候補となりうる物質を選定した。
First, a substance that can be a candidate for the
なお、上述のように、本実施形態で例示する昇華性物質とは、室温での蒸気圧が5Pa以下の有機物を意味し、減圧及び/又は加熱することで固体から気体に昇華する物質を意味する。 As described above, the sublimable substance exemplified in the present embodiment means an organic substance having a vapor pressure of 5 Pa or less at room temperature, and means a substance that sublimates from a solid to a gas by reducing pressure and / or heating. To do.
次に、上記観点から選定した物質を、IPAに溶解させた溶液を作製した。ラインアンドスペース形状の構造体を形成した半導体基板上にこの溶液を塗布し、成膜性を評価した。次いで、昇華性物質を析出させ、これを昇華させて除去し、構造体のパターン倒壊率を評価した。 Next, a solution was prepared by dissolving the substance selected from the above viewpoint in IPA. This solution was applied onto a semiconductor substrate on which a line-and-space structure was formed, and the film forming property was evaluated. Next, a sublimable substance was deposited and removed by sublimation, and the pattern collapse rate of the structure was evaluated.
この実験の結果、上述した表1〜表7に挙げる物質について、良好な結果を得た。すなわち、上述した表1〜表7に挙げる物質について、成膜性が良好であり、パターン倒壊性において改善が認められた(パターン倒壊率が減少した)。 As a result of this experiment, good results were obtained for the substances listed in Tables 1 to 7 above. That is, for the substances listed in Tables 1 to 7, the film formability was good, and the pattern collapseability was improved (the pattern collapse rate was reduced).
また、上記実験の結果から、発明者らは以下の知見を得た。
すなわち、表1に記載したシクロヘキサン環基本骨格の場合、1,2位置、1,3位置、又は1,4位置にカルボキシル基(−COOH)が結合した物質(シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸、シクロヘキサン−1,3−ジカルボン酸、シクロヘキサン−1,4−ジカルボン酸)において、良好な成膜性、パターン倒壊性の改善が認められた。すなわち、シクロヘキサン環にカルボキシル基が二つ結合した物質において、良好な成膜性、パターン倒壊性の改善が認められた。また、表1に記載したシクロヘキサン環の1,2,4位置にカルボキシル基が結合した物質(シクロヘキサン−1,2,4−トリカルボン酸)において、良好な成膜性、パターン倒壊性の改善が認められた。すなわち、シクロヘキサン環を基本骨格とする物質の場合、カルボキシル基を1,2位置、1,3位置、1,4位置、又は1,2,4位置に有する物質において、良好な成膜性、パターン倒壊性の改善が認められた。
In addition, from the results of the above experiments, the inventors obtained the following knowledge.
That is, in the case of the cyclohexane ring basic skeleton described in Table 1, a substance having a carboxyl group (—COOH) bonded to the 1,2-position, 1,3-position, or 1,4-position (cyclohexane-1,2-dicarboxylic acid, In cyclohexane-1,3-dicarboxylic acid, cyclohexane-1,4-dicarboxylic acid), good film formability and improvement in pattern collapse were observed. That is, in the substance in which two carboxyl groups are bonded to the cyclohexane ring, good film formability and improvement in pattern collapse were observed. In addition, in the substance (cyclohexane-1,2,4-tricarboxylic acid) in which a carboxyl group is bonded to the 1,2,4 position of the cyclohexane ring described in Table 1, good film formability and improvement of pattern collapse property are recognized. It was. That is, in the case of a substance having a cyclohexane ring as a basic skeleton, good film formability and pattern in a substance having a carboxyl group at 1, 2, 1, 3, 1, 4, or 1, 2, 4 position. Improvement in collapsibility was observed.
表2に記載したベンゼンの二置換物質については、オルト位置、又はメタ位置にカルボキシル基又はアミノ基(−NH2)が結合した物質(フタル酸、アミノアセトフェノン)において、良好な成膜性、パターン倒壊性の改善が認められた。 With respect to the benzene disubstituted substances listed in Table 2, good film formability and pattern in a substance (phthalic acid, aminoacetophenone) in which a carboxyl group or an amino group (—NH 2 ) is bonded to the ortho position or the meta position. Improvement in collapsibility was observed.
表3に記載したベンゼンの三置換物質については、1,2,4位置にカルボキシル基、ヒドロキシ基(−OH)、又はメトキシ基(−O−CH3)が結合した物質(バニリン、4−ヒドロキシフタル酸、トリメリット酸、ジメトキシアセトフェノン)において、良好な成膜性、パターン倒壊性の改善が認められた。また、ベンゼンの三置換物質のうち、1,2,4位置にカルボキシル基が結合した物質(トリメリット酸)の、1,2位置のカルボキシル基が脱水した無水物(無水トリメリット酸)においても、良好な成膜性、パターン倒壊性の改善が認められた。 For the benzene trisubstituted substances listed in Table 3, substances having a carboxyl group, hydroxy group (—OH), or methoxy group (—O—CH 3 ) bonded to the 1, 2, 4 positions (vanillin, 4-hydroxy) In phthalic acid, trimellitic acid, dimethoxyacetophenone), good film formability and improvement in pattern collapse were observed. Also, among the benzene tri-substituted substances, the substances in which carboxyl groups are bonded to the 1, 2, 4 positions (trimellitic acid) and the anhydrides (trimellitic anhydride) in which the carboxyl groups in the 1, 2 positions are dehydrated are also used. Good film formability and improved pattern collapse were confirmed.
表4に記載したベンゼンの三置換物質については、1,3,5位置にカルボキシル基、又はヒドロキシ基が結合した物質(5−ヒドロキシイソフタル酸)において、良好な成膜性、パターン倒壊性の改善が認められた。 For the benzene tri-substituted substances listed in Table 4, good film formability and improved pattern collapsibility in the substance (5-hydroxyisophthalic acid) in which carboxyl groups or hydroxy groups are bonded at the 1, 3, and 5 positions. Was recognized.
表5に記載したベンゼンの四置換物質については、1,3,4,5位置にカルボキシル基、ヒドロキシ基、又はメチルエステル基(−COO−CH3)が結合した物質において、良好な成膜性、パターン倒壊性の改善が認められた。特に、3,4,5位置にヒドロキシ基が結合し、1−位置にカルボキシル基、又はメチルエステル基が結合した物質(没食子酸、没食子酸メチル)において、良好な成膜性、パターン倒壊性の改善が認められた。 With respect to the benzene tetra-substituted substances listed in Table 5, good film-forming properties can be obtained for substances having carboxyl groups, hydroxy groups, or methyl ester groups (—COO—CH 3 ) bonded to the 1, 3, 4, and 5 positions. Improved pattern collapse was observed. In particular, in a substance (gallic acid, methyl gallate) having a hydroxy group bonded to the 3, 4, 5 position and a carboxyl group or methyl ester group bonded to the 1-position, good film formability and pattern collapsibility Improvement was observed.
表6に記載したナフタレンの二置換物質については、ヒドロキシ基が二つ結合した物質において、良好な成膜性、パターン倒壊性の改善が認められた。特に、1,7−位置にヒドロキシ基が結合した物質(1,7−ジヒドロナフタレン)において、良好な成膜性、パターン倒壊性の改善が認められた。 As for the disubstituted substances of naphthalene listed in Table 6, good film formability and improvement of pattern collapse were observed in the substance having two hydroxy groups bonded thereto. In particular, in a substance (1,7-dihydronaphthalene) having a hydroxy group bonded to the 1,7-position, good film formability and improvement in pattern collapse were observed.
表7に記載したベンゾフェノンの二置換物質については、4,4’−位置にヒドロキシ基が結合した物質(4,4’−ジヒドロキシベンゾフェノン)において、良好な成膜性、パターン倒壊性の改善が認められた。また、ベンゾフェノンの四置換物質については2,2’,4,4’−位置にヒドロキシ基が結合した物質(2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン)において、良好な成膜性、パターン倒壊性の改善が認められた。 Regarding the benzophenone disubstituted substances listed in Table 7, good film formability and improved pattern collapse were observed in the substance having a hydroxy group bonded to the 4,4′-position (4,4′-dihydroxybenzophenone). It was. As for the benzophenone tetra-substituted substance, a substance having a hydroxy group bonded to the 2,2 ′, 4,4′-position (2,2 ′, 4,4′-tetrahydroxybenzophenone) has good film-forming properties, Improvement of pattern collapse was observed.
以上の実験結果による知見から、発明者らは、置換基として、極性を有した置換基が有効であるとの着想に達した。例えばシリコン系の膜は表面に自然酸化膜が形成されており、自然酸化膜表面にはOH基がある。OH基と相互作用可能な官能基(置換基)を持つ材料は良好に成膜可能と考えられる。そこで、置換基として、ヒドロキシ基(−OH)、カルボキシル基(−COOH)、アミノ基(−NH2)、アミド基(−CONH2)、ニトロ基(−NO2)、メチルエステル基(−COO−CH3)、メトキシ基(−OCH3)、エトキシ基(−OCH2CH3)、プロポキシ基(−OCH2CH2CH3)の何れか有する物質を用いることが望ましいとの着想に達した。また、置換基として、特に、ヒドロキシ基、又はカルボキシル基を用いることがより望ましいとの着想に達した。 From the knowledge based on the above experimental results, the inventors have arrived at the idea that polar substituents are effective as substituents. For example, a silicon-based film has a natural oxide film formed on the surface, and there are OH groups on the surface of the natural oxide film. It is considered that a material having a functional group (substituent) capable of interacting with an OH group can be satisfactorily formed into a film. Therefore, as a substituent, a hydroxy group (—OH), a carboxyl group (—COOH), an amino group (—NH 2 ), an amide group (—CONH 2 ), a nitro group (—NO 2 ), a methyl ester group (—COO) It came to the idea that it is desirable to use a substance having any one of —CH 3 ), methoxy group (—OCH 3 ), ethoxy group (—OCH 2 CH 3 ), and propoxy group (—OCH 2 CH 2 CH 3 ). . Further, the present inventors have arrived at the idea that it is more preferable to use a hydroxy group or a carboxyl group as a substituent.
また、ベンゾフェノンにおいて、二つのベンゼン環を結合する部位には、カルボニル基(−CO−)、アミド基(−CONH−)、エステル結合(−COO−)、(−NHNHO−)結合、エーテル結合(−O−)、−COCOO−結合、−CHCH−結合の何れかを有する物質を用いることが望ましいとの着想に達した。 Further, in benzophenone, a site where two benzene rings are bonded includes a carbonyl group (—CO—), an amide group (—CONH—), an ester bond (—COO—), a (—NHNHO—) bond, an ether bond ( The idea has been reached that it is desirable to use a substance having any one of —O—), —COCOO— bond and —CHCH— bond.
以上の知見及び着想から、上述した一般式A1〜A4、B1〜B5、C1、C2、D1、D2を導き出した。
(他の実施形態)
上記に説明した実施形態は、NAND型又はNOR型のフラッシュメモリ、EPROM、あるいはDRAM、SRAM、その他の半導体記憶装置、あるいは種々のロジックデバイス、その他の半導体装置の製造方法に適用しても良い。
From the above knowledge and idea, the general formulas A1 to A4, B1 to B5, C1, C2, D1, and D2 described above were derived.
(Other embodiments)
The embodiment described above may be applied to a manufacturing method of a NAND type or NOR type flash memory, EPROM, DRAM, SRAM, other semiconductor memory devices, various logic devices, or other semiconductor devices.
上述のように、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
図面中、50は半導体基板、52は被エッチング膜、54はエッチングマスク、56は構造体、58は異物、60は洗浄溶液、62はリンス液、70は置換液、72は溶液、74は昇華性物質(析出物質)、76は析出物(析出物質)である。 In the drawings, 50 is a semiconductor substrate, 52 is a film to be etched, 54 is an etching mask, 56 is a structure, 58 is a foreign body, 60 is a cleaning solution, 62 is a rinsing solution, 70 is a replacement solution, 72 is a solution, and 74 is a sublimation. , A precipitate (precipitate) 76.
Claims (6)
前記半導体基板の表面に付着した第1の液体を、第2の液体に析出物質を溶解した溶液に置換する工程と、
前記第2の液体を蒸発させて前記析出物質を前記半導体基板の表面に析出させる工程と、
前記析出物質を減圧及び/または加熱することにより固体から気体に変化させ除去する工程と、を備え、
前記析出物質は、
で示される物質から選択された少なくとも一つの物質を含み、
式A1、A4、B1、B3、及びB5で示される物質において、隣接する位置に結合した基の一方はカルボキシル基であり、他方はカルボキシル基、ヒドロキシ基、又はアミノ基のいずれかを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Applying a liquid treatment to the surface of the semiconductor substrate on which a fine pattern is formed, and attaching a first liquid to the surface of the semiconductor substrate;
Replacing the first liquid adhering to the surface of the semiconductor substrate with a solution in which the deposited substance is dissolved in the second liquid;
Evaporating the second liquid to deposit the deposit on the surface of the semiconductor substrate;
A step of changing the deposited substance from a solid to a gas by reducing pressure and / or heating, and removing it.
The deposited substance is
Including at least one substance selected from the substances indicated by
In the substances represented by the formulas A1, A4, B1, B3, and B5, one of the groups bonded to the adjacent positions is a carboxyl group, and the other includes any of a carboxyl group, a hydroxy group, and an amino group. A method of manufacturing a semiconductor device.
前記半導体基板の表面に付着した第1の液体を、第3の液体に置換する工程と、
前記第3の液体を、第2の液体に析出物質を溶解した溶液に置換する工程と、
前記第2の液体を蒸発させて前記析出物質を前記半導体基板の表面に析出させる工程と、
前記析出物質を減圧及び/または加熱することにより固体から気体に変化させ除去する工程と、を備え、
前記第1の液体と前記第3の液体は親和性を有し、
前記第2の液体と前記第3の液体は親和性を有し、
前記析出物質は、
で示される物質から選択された少なくとも一つの物質を含み、
式A1、A4、B1、B3、及びB5で示される物質において、隣接する位置に結合した基の一方はカルボキシル基であり、他方はカルボキシル基、ヒドロキシ基、又はアミノ基のいずれかを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Applying a liquid treatment to the surface of the semiconductor substrate on which a fine pattern is formed, and attaching a first liquid to the surface of the semiconductor substrate;
Replacing the first liquid adhering to the surface of the semiconductor substrate with a third liquid;
Replacing the third liquid with a solution in which the deposited substance is dissolved in the second liquid;
Evaporating the second liquid to deposit the deposit on the surface of the semiconductor substrate;
A step of changing the deposited substance from a solid to a gas by reducing pressure and / or heating, and removing it.
The first liquid and the third liquid have affinity;
The second liquid and the third liquid have affinity;
The deposited substance is
Including at least one substance selected from the substances indicated by
In the substances represented by the formulas A1, A4, B1, B3, and B5, one of the groups bonded to the adjacent positions is a carboxyl group, and the other includes any of a carboxyl group, a hydroxy group, and an amino group. A method of manufacturing a semiconductor device.
脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、エステル類、ケトン類、アルコール類及びエーテル類、多価アルコール類、ピロリドン系溶剤から選択された少なくとも1つの物質を含む液体に析出物質を溶解したものであり、前記析出物質は、
で示される物質から選択された少なくとも一つの物質を含み、
式A1、A4、B1、B3、及びB5で示される物質において、隣接する位置に結合した基の一方はカルボキシル基であり、他方はカルボキシル基、ヒドロキシ基、又はアミノ基のいずれかを含む薬液。
A chemical used in a drying process in the manufacturing process of a semiconductor device,
A precipitate is dissolved in a liquid containing at least one substance selected from aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, esters, ketones, alcohols and ethers, polyhydric alcohols, and pyrrolidone solvents. The deposited material is
Including at least one substance selected from the substances indicated by
In the substances represented by the formulas A1, A4, B1, B3, and B5, one of the groups bonded to adjacent positions is a carboxyl group, and the other is a chemical solution containing any of a carboxyl group, a hydroxy group, and an amino group.
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