JP6618613B2 - 処理液及び処理液収容体 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体デバイス用の処理液及び処理液収容体に関する。
CCD(Charge-Coupled Device)及びメモリーなどの半導体デバイスは、フォトリソグラフィー技術を用いて、基板上に微細な電子回路パターンを形成して製造されることが知られている。
このような電子回路パターンの製造において、例えば、基板上に形成された絶縁膜にコンタクトホール及びトレンチパターンが形成されることがある。具体的には、絶縁膜上にフォトレジスト膜を形成した後、フォトレジスト膜に対して、光を照射する露光処理、現像液を用いた現像処理、及びリンス液を用いたリンス処理などの各種処理を行うことにより、パターン状のフォトレジスト膜が得られる。このようにして得られたパターン状のフォトレジスト膜をマスクとして、絶縁膜にエッチング処理を施すことにより、コンタクトホール又はトレンチパターンが形成された基板が得られる。
このように半導体デバイスの製造において、現像液及びリンス液などの各種処理液が用いられており、例えば、特許文献1には、エーテル類及びケトン類などの各種有機溶剤を含有する現像液が開示されている(請求項21など)。
また、現像液及びリンス液以外の処理液としては、例えば、フォトレジスト膜の塗布性を向上するためのプリウェット液、及び、フォトレジスト膜を除去するための除去液などがある。
特開2013−045086号公報
近年、半導体デバイスの高集積化及び微細化が進行するにつれ、例えば、基板(例えば、絶縁膜など)に形成されるコンタクトホール及びトレンチパターンのさらなる微細化(例えば、30nmノード以下、さらには10nmノード以下)のニーズが高まっている。
ここで、本発明者らが、特許文献1に記載されているような有機溶剤を主成分とする処理液を半導体デバイスの製造に用いたところ、半導体デバイスの製造に使用する材料に不純物が付着して、欠陥が生じることを知見した。
この理由としては、処理液に含まれる金属成分などの不純物が核となって形成された粒子(パーティクル)が、パターン形成を阻害したり、パターンに残留したりするためと考えられる。このような不純物による問題は、半導体デバイスの高集積化及び微細化にともなってより顕著になる。上述したように30nmノード以下(さらには10nmノード以下)の半導体デバイスの製造も検討されており、この場合には上記問題がさらに顕著になる。
ところで、半導体デバイスの製造に用いられる処理液は、金属材料(例えば、金属配線など)に対する処理などに使用される。そのため、有機溶剤を主成分する処理液を用いると、金属材料の腐食を抑制できると考えられていたが、有機溶剤には微量な水分が含まれており、これが金属材料の腐食を引き起こすことがある。
そこで、本発明者らが、特許文献1に記載されているような有機溶剤から水を極力除去した処理液を半導体デバイスの製造に用いたところ、処理液の濡れ性が低下することを知見した。水を除去しすぎると、半導体デバイスの製造時に用いられる材料(例えば、基板、絶縁膜、及びレジスト膜など)に対する処理液の濡れ性が不十分となって、処理液としての性能が十分に発揮できなくなったためと考えられる。
このように、耐食性と濡れ性を両立することは困難であった。
そこで、本発明は、半導体デバイスの欠陥の発生を抑制でき、耐食性及び濡れ性に優れた処理液を提供することを目的とする。また、本発明は、処理液収容体を提供することも目的とする。
本発明者らは、上記課題について鋭意検討した結果、特定の有機溶剤を含有する処理液において、特定の金属成分の含有量を所定範囲内とし、かつ、水の含有量を所定範囲内にすることで、半導体デバイスの欠陥の発生を抑制でき、耐食性及び濡れ性にも優れることを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明者らは、以下の構成により上記課題が解決できることを見出した。
[1]
エーテル類、ケトン類及びラクトン類からなる群より選択される少なくとも1種の有機溶剤と、
水と、
Na、K、Ca、Fe、Cu、Mg、Mn、Li、Al、Cr、Ni、Ti及びZnからなる群より選択される少なくとも1種の金属元素を含む金属成分と、
を含有する半導体デバイス用の処理液であって、
上記処理液中の上記水の含有量が、100質量ppb〜100質量ppmであり、
上記処理液中の上記金属成分の含有量が、10質量ppq〜10質量ppbである、処理液。
[2]
上記金属成分が、粒子状の金属成分を含み、
上記処理液中の上記粒子状の金属成分の含有量が、1質量ppq〜1質量ppbである、上記[1]に記載の処理液。
[3]
リンス液及びプリウェット液の少なくとも一方に使用される、上記[1]又は[2]に記載の処理液。
[4]
上記エーテル類が、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、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エチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジ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及びプロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテートからなる群より選択される少なくとも1種である、上記[1]〜[3]のいずれか1つに記載の処理液。
[5]
上記ケトン類が、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、N−メチル−2−ピロリドン、メチルプロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン及びメチルイソブチルケトンからなる群より選択される少なくとも1種である、上記[1]〜[4]のいずれか1つに記載の処理液。
[6]
上記ラクトン類が、β−プロピオラクトン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン及びε−カプロラクトンからなる群より選択される少なくとも1種である、上記[1]〜[5]のいずれか1つに記載の処理液。
[7]
上記有機溶剤がエーテル類を含む場合には、さらにアルケン類を含有し、
上記処理液中の上記アルケン類の含有量が、0.1質量ppb〜100質量ppbである、上記[1]〜[6]のいずれか1つに記載の処理液。
[8]
上記有機溶剤がラクトン類を含む場合には、さらに無機酸及び有機酸から選択される少なくとも1種の酸成分を含有し、
上記処理液中の上記酸成分の含有量が、0.1質量ppb〜100質量ppbである、上記[1]〜[7]のいずれか1つに記載の処理液。
[9]
上記処理液中の上記水の含有量が、100質量ppb〜10質量ppmである、上記[1]〜[8]のいずれか1つに記載の処理液。
[10]
上記処理液中の上記水の含有量が、100質量ppb〜1質量ppmである、上記[1]〜[9]のいずれか1つに記載の処理液。
[11]
上記有機溶剤が少なくともエーテル類を含む、上記[1]〜[10]のいずれか1つに記載の処理液。
[12]
容器と、上記容器内に収容された上記[1]〜[11]のいずれか1つに記載の処理液と、を有する、処理液収容体。
[13]
上記容器の内壁が、フッ素系樹脂、石英及び電解研磨された金属材料の中から選択される少なくとも1種の材質で構成される、上記[12]に記載の処理液収容体。
以下に示すように、本発明によれば、半導体デバイスの欠陥の発生を抑制でき、耐食性及び濡れ性に優れた処理液を提供することができる。また、本発明によれば、処理液収容体を提供することができる。
特に、本発明によれば、近年の超微細パターン(例えば、30nmノード以下、さらには10nmノード以下)の半導体デバイス形成においても欠陥の発生を抑制でき、耐食性及び濡れ性に優れた処理液を提供すること及びその処理液を収容する収容体を提供できる。
本発明の実施形態に係る処理液の製造方法に用いることができる製造装置の一形態を表す概略図である。 本発明の実施形態に係る処理液の製造方法に用いることができる製造装置の他の形態を表す概略図である。
以下に、本発明について説明する。
なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
また、本明細書において「準備」というときには、特定の材料を合成ないし調合等して備えることのほか、購入等により所定の物を調達することを含む意味である。
また、本明細書において、「ppm」は「parts-per-million(10−6)」を意味し、「ppb」は「parts-per-billion(10−9)」を意味し、「ppt」は「parts-per-trillion(10−12)」を意味し、「ppq」は「parts-per-quadrillion(10−15)」を意味する。
[処理液]
本発明の処理液は、エーテル類、ケトン類及びラクトン類からなる群より選択される少なくとも1種の有機溶剤(以下、「特定有機溶剤」ともいう。)と、水と、Na、K、Ca、Fe、Cu、Mg、Mn、Li、Al、Cr、Ni、Ti及びZnからなる群より選択される少なくとも1種の金属元素を含む金属成分(以下、「特定金属成分」ともいう。)と、を含有する半導体デバイス用の処理液であって、上記処理液中の上記水の含有量が、100質量ppb〜100質量ppmであり、上記処理液中の上記金属成分の含有量が、10質量ppq〜10質量ppbである。
本発明の処理液によれば、半導体デバイスの欠陥の発生を抑制でき、耐食性及び濡れ性にも優れたものとなる。この理由の詳細は、未だ明らかになっていない部分もあるが、
以下の理由によるものと推測される。
処理液中における特定金属成分の含有量が多いと、処理液を半導体デバイスに適用した際に、特定金属成分を核とした形態(例えば、固体のパーティクル状態)になる場合があり、半導体デバイスの欠陥を引き起こしやすくなると推測される。
そのため、処理液中において特定金属成分を構成する金属元素の含有量が少なければ少ないほど、半導体デバイスの欠陥を抑制できると考えられていたが、本発明者らが検討したところ、特定金属成分の含有量が所定量未満になると、半導体デバイスの欠陥を抑制できないこと見出した。
この理由の詳細は明らかになっていないが、例えば、基板に付与した処理液を取り除く際に、特定金属成分がある程度の量でまとまった状態にあると除去されやすくなり、特定金属成分の含有量が少なすぎると、特定金属成分がまとまった状態になりにくく、特定金属成分が基板に付着したままになると考えられる。
このように理由により、処理液中の特定金属成分の含有量を所定範囲内にすることで、半導体デバイスの欠陥の発生を抑制できたと推測される。
また、有機溶剤を主成分とする処理液を用いる場合、金属配線などの金属材料に対する腐食を抑制する観点から、通常は、原料として使用される有機溶剤などに含まれる水を極力除去することが行われる。しかしながら、本発明者らが検討したところ、水を除去しすぎると、半導体デバイスの製造時に用いられる材料(例えば、基板、絶縁膜、及びレジスト膜など)に対する処理液の濡れ性が不十分となることが明らかになった。
また、水を除去しすぎると、半導体デバイスの製造時に用いられる材料に対する処理液の濡れ性が低下して、処理液の濡れムラが生じる傾向にある。この現象の一例としては、例えばSi基板に処理液を付与した場合に、処理液と、Si基板の表面に存在する超微量のシラノール基との相互作用が生じにくくなり、濡れムラが発生する現象が挙げられる。
これにより、半導体デバイスの製造時に用いられる材料の濡れにくい部分に付着したパーティクルの除去性が低下して、半導体デバイスの欠陥を引き起こしやすくなると考えられる。
そこで、処理液中の水の含有量を所定範囲内にすることで、処理液の耐食性及び濡れ性が優れたものになり、半導体デバイスの欠陥の発生も抑制できたと推測される。
以下において、本発明の処理液に含まれる成分及び含まれ得る成分について説明する。
<特定有機溶剤>
本発明の処理液は、特定有機溶剤を含有する。特定有機溶剤とは、上記のように、エーテル類、ケトン類及びラクトン類からなる群より選択される少なくとも1種の有機溶剤である。
特定有機溶剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
エーテル類とは、エーテル結合を有する有機溶剤の総称である。エーテル類としては、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、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エチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジ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及びプロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテートなどが好ましく用いられる。
上記のエーテル類の中でも、残渣改良という観点から、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メチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、及び、ジエチレングリコールモノブチルエーテルが好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート及びプロピレングリコールモノメチルエーテル、及び、ジエチレングリコールモノブチルエーテルがより好ましい。
エーテル類は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ケトン類とは、ケトン構造を有する有機溶剤の総称である。ケトン類としては、メチルエチルケトン(2−ブタノン)、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、N−メチル−2−ピロリドン、メチルプロピルケトン(2−ペンタノン)、メチル−n−ブチルケトン(2−ヘキサノン)及びメチルイソブチルケトン(4−メチル−2−ペンタノン)などが好ましく用いられる。
上記ケトン類の中でも、半導体デバイスの欠陥の発生をより改良できるという観点から、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン及びシクロヘキサノンが好ましく、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、及び、シクロヘキサノンがより好ましい。
ケトン類は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ラクトン類とは、炭素数3〜12の脂肪族環状エステルのこという。ラクトン類としては、例えば、β−プロピオラクトン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン及びε−カプロラクトンなどが好ましく用いられる。
上記ラクトン類の中でも、半導体デバイスの欠陥の発生をより改良できるという観点から、γ−ブチロラクトン、及び、γ−カプロラクトンが好ましく、γ−ブチロラクトンがより好ましい。
ラクトン類は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの有機溶剤の中でも、半導体デバイスの欠陥の発生をより低減できるという観点から、少なくとも1種のエーテル類を用いることが好ましく、2種以上のエーテル類を併用することがより好ましい。
2種以上のエーテル類を組み合わせる場合には、組み合わせるエーテル類としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、及び、ジエチレングリコールモノブチルエーテルが好ましい。
これらの中でも、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートと、プロピレングリコールモノメチルエーテルと、の組み合わせ(混合溶剤)が好ましい。この場合において、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートと、プロピレングリコールモノメチルエーテルと、の混合割合は、1:5〜5:1の範囲であることが好ましい。
<水>
本発明の処理液は、水を含有する。水は、処理液に含まれる各成分(原料)に不可避的に含まれる水分であってもよいし、処理液の製造時に不可避的に含まれる水分であってもよいし、意図的に添加したものであってもよい。
処理液中の水の含有量は、100質量ppb〜100質量ppmであり、100質量ppb〜10質量ppmが好ましく、100質量ppb〜1質量ppmがより好ましい。水の含有量が100質量ppb以上であることで、処理液の濡れ性が良好となり、半導体デバイスの欠陥の発生も抑制できる。また、水の含有量が100質量ppm以下であることで、処理液の耐食性が良好となる。
処理液中の水の含有量は、カールフィッシャー水分測定法(電量滴定法)を測定原理とする装置を用いて、後述する実施例欄に記載の方法で測定される。
処理液中の水の含有量を上記範囲内にする方法の一つとしては、窒素ガスで置換されたデシケータ内に処理液を載置し、デシケータ内を陽圧で保持しながら、処理液をデシケータ内で加温する方法が挙げられる。また、後述する精製工程で挙げる方法によっても、処理液中の水を所望の範囲に調整することができる。
<特定金属成分>
本発明の処理液は、特定金属成分を含有する。特定金属成分とは、上述したように、Na、K、Ca、Fe、Cu、Mg、Mn、Li、Al、Cr、Ni、Ti及びZnからなる群より選択される少なくとも1種の金属元素を含む金属成分である。
特定金属成分は、1種単独で含まれていてもよいし、2種以上含まれていてもよい。
ここで、特定金属成分は、イオン、錯化合物、金属塩及び合金など、いずれの形態であってもよい。また、特定金属成分は、粒子(パーティクル)状態であってもよい。
特定金属成分は、処理液に含まれる各成分(原料)に不可避的に含まれている金属成分であってもよいし、処理液の製造時に不可避的に含まれる金属成分であってもよいし、意図的に添加したものであってもよい。
処理液中の特定金属成分の含有量は、10質量ppq〜10質量ppbであり、10質量ppq〜300質量pptが好ましく、10質量ppq〜100質量pptがより好ましく、20質量ppt〜100質量pptがさらに好ましい。特定金属成分の含有量が上記範囲内にあることで、半導体デバイスの欠陥の発生を抑制できる。
なお、処理液中に2種以上の特定金属成分を含有する場合において、上記特定金属成分の含有量は、2種以上の特定金属成分の含有量の合計を意味する。
処理液中の特定金属成分の含有量は、ICP−MS法(誘導結合プラズマ質量分析法)によって測定される。ICP−MS法による特定金属成分の含有量の測定は、例えば、NexION350(製品名、PerkinElmer社製)に準じた装置を用いて行うことができる。
また、処理液中の特定金属成分の含有量は、上記装置の他に、アジレントテクノロジー社製、Agilent 8800 トリプル四重極ICP−MS(inductively coupled plasma mass spectrometry、半導体分析用、オプション#200)を用いて測定できる。また、処理液中の特定金属成分の含有量は、アジレントテクノロジー社製のAgilent 8900も用いて測定できる。
ここで、ICP−MS法では、処理液中の特定金属成分の総質量、すなわち、イオン性金属(金属イオン)と非イオン性金属(粒子状の特定金属成分。すなわち金属粒子。)との合計質量(「総メタル量」ともいう。)として定量される。したがって、本発明において、単に「処理液中の特定金属成分の含有量」という場合には、上述した特定金属成分の形態に関わらず、処理液中の上記特定金属成分の総含有量(総メタル量)を指す。
処理液中の特定金属成分は、粒子状の特定金属成分を含んでいてもよい。この場合、処理液中の粒子状の特定金属成分(金属粒子)の含有量は、1質量ppq〜1質量ppbが好ましく、1質量ppq〜30質量pptがより好ましく、1質量ppq〜10質量pptがさらに好ましく、2質量ppt〜10質量pptが特に好ましい。粒子状の特定金属成分の含有量が上記範囲内にあることで、半導体デバイスの欠陥の発生がより低減する。
ここで、最近開発されたSP−ICP−MS法(単一粒子誘導結合プラズマ質量分析法、Single Particle-Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry)による測定によれば、溶液中に存在する金属元素の量を、金属イオン(イオン性金属)と金属粒子(非イオン性金属)とに分けて測定することが可能である。金属粒子(非イオン性金属)とは、溶液(処理液)中で溶解せず固体として存在している成分である。
処理液中の粒子状の特定金属成分(金属粒子)の含有量は、上述したICP−MS法で挙げた装置を用いて、そのソフトウェアをSP−ICP−MS法によるものに変更することで測定される。すなわち、ICP−MS法とSP−ICP−MS法とでは、データ分析のみが異なり、同一の装置を用いて行われる。
また、上記装置によれば、特定金属成分の総含有量のみならず、特定金属成分を構成する金属元素の種類毎の含有量も測定できる。
処理液中の特定金属成分の含有量を上記範囲内にする方法については、後述する。
<アルケン類>
有機溶剤がエーテル類を含む場合には、処理液は、さらにアルケン類を含有してもよい。アルケン類は、上述した有機溶剤のうちエーテル類を製造する際の副生成物として、エーテル類に混入していることがある。そのため、有機溶剤としてエーテル類を使用した際に、エーテル類に混入したアルケン類が処理液に含まれる場合がある。
アルケン類としては、エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘプテン、オクテン、ノネン及びデセンなどが挙げられる。アルケン類は、1種単独で含まれていてもよいし、2種以上が含まれていてもよい。
処理液中にアルケン類が含有される場合には、処理液中のアルケン類の含有量は、0.1質量ppb〜100質量ppbが好ましく、0.1質量ppb〜10質量ppbがより好ましい。アルケン類の含有量が上記範囲内にあることで、金属成分とアルケン類との相互作用を抑制でき、処理液の性能がより良好に発揮される。
なお、処理液中に2種以上のアルケン類が含有される場合において、上記アルケン類の含有量は、2種以上のアルケン類の含有量の合計を意味する。
処理液中のアルケン類の含有量は、ガスクロマトグラフ質量分析計(GC−MS)によって測定できる。
なお、処理液中のアルケン類の含有量を上記範囲内にする方法については、後述する。
<酸成分>
有機溶剤がラクトン類を含む場合には、処理液は、さらに無機酸及び有機酸から選択される少なくとも1種の酸成分を含有してもよい。
酸成分は、上述した有機溶剤のうちラクトン類を製造する際の酸触媒として用いられるため、ラクトン類に混入していることがある。そのため、有機溶剤としてラクトン類を使用した際に、ラクトン類に混入した酸成分が処理液に含まれる場合がある。
酸成分としては、無機酸及び有機酸から選択される少なくとも1種が挙げられる。無機酸としては、これに限定されないが、例えば、塩酸、リン酸、硫酸及び過塩素酸などが挙げられる。有機酸としては、これに限定されないが、例えば、ギ酸、メタンスルホン酸、トリフルオロ酢酸及びp−トルエンスルホン酸などが挙げられる。
処理液中に酸成分が含有される場合には、処理液中の酸成分の含有量は、0.1質量ppb〜100質量ppbが好ましく、0.1質量ppb〜10質量ppbがより好ましく、0.1質量ppb〜1質量ppbがさらに好ましい。酸成分の含有量が上記範囲内にあることで、金属成分と酸成分との相互作用を抑制でき、処理液の性能がより良好に発揮される。
なお、処理液中に2種以上の酸成分が含有される場合において、上記酸成分の含有量は、2種以上の酸成分の含有量の合計を意味する。
処理液中の酸成分の含有量は、中和滴定法により測定される。中和滴定法による測定は、具体的には、電位差自動滴定装置(製品名「MKA−610」、京都電子工業社製)を用いて測定される。
なお、処理液中の酸成分の含有量を上記範囲内にする方法については、電気脱イオン、及び、後述する精製工程における蒸留処理を繰り返すことが挙げられる。
<他の成分>
本発明の処理液は、その用途に応じて、上記以外の成分(以下、「他の成分」ともいう。)を含有してもよい。他の添加剤としては、例えば、界面活性剤、消泡剤、及び、キレート剤などが挙げられる。
<粗大粒子>
本発明の処理液は、粗大粒子を実質的に含まないことが好ましい。
粗大粒子とは、例えば、粒子の形状を球体とみなした場合において、直径0.2μm以上の粒子を指す。また、粗大粒子を実質的に含まないとは、光散乱式液中粒子測定方式における市販の測定装置を用いた処理液の測定を行った際に、処理液1mL中の0.2μm以上の粒子が10個以下であることをいう。
なお、処理液に含まれる粗大粒子とは、原料に不純物として含まれる塵、埃、有機固形物、無機固形物などの粒子や、処理液の調製中に汚染物として持ち込まれる塵、埃、有機固形物、無機固形物などの粒子などであり、最終的に処理液中で溶解せずに粒子として存在するものが該当する。
処理液中に存在する粗大粒子の量は、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液相で測定することができる。
粗大粒子の除去方法としては、例えば、後述するフィルタリング等の処理が挙げられる。
<有機不純物>
本発明の処理液は、有機不純物を含有する場合があるが、半導体デバイスの欠陥の発生をより抑制できる観点等から、処理液中の有機不純物の含有量は、10質量ppb〜0.5質量%が好ましい。
ここで、有機不純物とは、有機溶剤以外の有機物のことをいう。具体的には、有機不純物としては、有機溶剤の製造時に使用する安定化剤及び未反応の原料、有機溶剤の製造時に生じる構造異性体及び副生成物、ならびに、有機溶剤の製造時に使用する製造装置を構成する部材などからの溶出物(例えば、Oリングなどのゴム部材から溶出した可塑剤)などが挙げられる。このように、有機不純物の定義には、上述したアルケン類が含まれる。
なお、有機不純物の含有量の測定には、ガスクロマトグラフ質量分析計(製品名「GCMS−2020」、島津製作所社製)を用いることができる。また、有機不純物が高分子量化合物の場合には、これに制限されないが、Py−QTOF/MS(パイロライザー四重極飛行時間型質量分析)、Py−IT/MS(パイロライザーイオントラップ型質量分析)、Py−Sector/MS(パイロライザー磁場型質量分析)、Py−FTICR/MS(パイロライザーフーリエ変換イオンサイクロトロン型質量分析)、Py−Q/MS(パイロライザー四重極型質量分析)、及び、Py−IT−TOF/MS(パイロライザーイオントラップ飛行時間型質量分析)等の手法で、分解物から構造の同定及び濃度の定量をしてもよい。例えば、Py−QTOF/MSには、島津製作所社製等の装置を用いることができる。
有機不純物の除去方法としては、例えば、後述する有機不純物吸着フィルタを用いた処理が挙げられる。
[処理液の製造方法]
本発明の処理液は、金属成分及び水の含有量を所望の範囲内にするために、以下の精製工程を実施することにより得られる。
<精製工程>
精製工程とは、各成分の製造時及び各成分の混合時に混入する成分(例えば、上記金属成分、水、アルケン類及び酸成分など)が、上述した所望の含有量になるように精製する工程である。
精製工程は、いずれのタイミングで実施されてもよい。精製工程としては、例えば、以下の精製処理I〜IVが挙げられる。
すなわち、精製処理Iは、処理液の製造に使用する成分(例えば、特定有機溶剤など)の製造前において、原材料(例えば、特定有機溶剤の製造に使用される原材料)に対して精製を行う処理である。
また、精製処理IIは、処理液の製造に使用する成分(例えば、特定有機溶剤など)の製造時及び/又は製造後に、これの精製を行う処理である。
また、精製処理IIIは、処理液の製造時において、2種以上の成分(例えば、2種以上の特定有機溶剤)を混合する前に、成分毎に精製を行う処理である。
また、精製処理IVは、処理液の製造時において、2種以上の成分(例えば、2種以上の特定有機溶剤)を混合した後に、混合物の精製を行う処理である。
処理液の製造時に2種以上の成分を用いる場合には、上記精製処理I〜IVのうち、少なくとも精製処理III及び精製処理IVの両方を行うことが好ましく、少なくとも精製処理I、精製処理III及び精製処理IVの全てを行うことがより好ましく、精製処理I〜精製処理IVの全てを行うことがさらに好ましい。
精製処理I〜IVは、それぞれ、1回のみ実施されてもよいし、2回以上実施されてもよい。
処理液の製造時に使用する成分(例えば、特定有機溶剤)、及び、処理液の製造時に使用する成分(例えば、特定有機溶剤)の原材料として、高純度グレード品(特に、特定金属成分、水、アルケン類及び酸成分などの含有量が少ないもの)を購入し、さらに、それらに対して上述した精製処理を行って使用することができる。
以下において、精製工程の一例を示す。以下の説明においては、精製工程における精製対象(すなわち、処理液の製造に使用する各成分、処理液の製造に使用される各成分を混合して得られる混合液など)を、単に「被精製液」と総称する。
精製工程の一例として、被精製液のイオン交換処理を行う第1イオン交換処理、第1イオン交換処理後の被精製液の脱水を行う脱水処理、脱水処理後の被精製液の蒸留を行う蒸留処理、及び、蒸留処理後の被精製液のイオン交換処理を行う第2イオン交換処理、をこの順に実施する態様が挙げられる。
第1イオン交換処理によれば、被精製液中のイオン成分(例えば、金属成分など)を除去することができる。
第1イオン交換処理では、イオン交換樹脂などの第1イオン交換手段が用いられる。イオン交換樹脂としては、カチオン交換樹脂もしくはアニオン交換樹脂を単床で設けたもの、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とを複床で設けたもの、又は、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とを混床で設けたものいずれであってもよい。イオン交換樹脂としては、三菱ケミカル株式会社製のダイヤイオン(商品名)シリーズなどが挙げられる。
また、イオン交換樹脂としては、イオン交換樹脂からの水分溶出を低減させるために、極力水分を含まない乾燥樹脂を使用することが好ましい。このような乾燥樹脂としては、市販品を用いることができ、オルガノ社製の15JS−HG・DRY(商品名、乾燥カチオン交換樹脂、水分2%以下)、及び、MSPS2−1・DRY(商品名、混床樹脂、水分10%以下)などが挙げられる。
脱水処理によれば、被精製液中の水を除去できる。また、脱水処理において後述するゼオライト(特に、ユニオン昭和社製のモレキュラーシーブ(商品名)など)を使用した場合には、オレフィン類も除去可能である。
脱水処理に使用される脱水手段としては、脱水膜、被精製液に不溶である水吸着剤、乾燥した不活性ガスを用いたばっ気置換装置、及び、加熱又は真空加熱装置などが挙げられる。
脱水膜を用いる場合には、浸透気化(PV)あるいは蒸気透過(VP)による膜脱水を行う。脱水膜は、例えば、透水性膜モジュールとして構成されるものである。脱水膜としては、ポリイミド系、セルロース系及びポリビニルアルコール系等の高分子系又はゼオライト等の無機系の素材からなる膜を用いることができる。
水吸着剤は、被精製液に添加して用いられる。水吸着剤としては、ゼオライト、5酸化2リン、シリカゲル、塩化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、無水塩化亜鉛、発煙硫酸及びソーダ石灰などが挙げられる。
蒸留処理によれば、脱水膜から溶出した不純物、第1イオン交換処理では除去しにくい被精製液中の金属成分、微粒子(金属成分が微粒子である場合には、これも含む)、及び、被精製液中の水を除去できる。
蒸留手段は、例えば、単段の蒸留装置によって構成される。蒸留処理によって蒸留装置内などで不純物が濃縮するが、この濃縮された不純物の一部が流出することを防ぐために、蒸留手段には、不純物が濃縮されている液の一部を定期的に、又は、定常的に外部に排出する手段を設けることが好ましい。
第2イオン交換処理によれば、蒸留装置内で蓄積した不純物が流出した場合にこれを除去できたり、送液ラインとして利用されるステンレス鋼(SUS)などの配管からの溶出物を除去できる。
第2イオン交換手段としては、塔状の容器内にイオン交換樹脂を充填したもの、及び、イオン吸着膜が挙げられ、高流速での処理が可能である点からイオン吸着膜が好ましい。イオン吸着膜としては、ネオセプタ(商品名、アストム社製)が挙げられる。
上述した各処理は、密閉状態でかつ、被精製液に水の混入する可能性が低い不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。
また、各処理は、水分の混入を極力抑えるために、露点温度が−70℃以下の不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。−70℃以下の不活性ガス雰囲気下では、気相中の水分濃度が2質量ppm以下であるため、処理液(被精製液)中に水分が混入する可能性が低くなるためである。
精製工程としては、上記の処理の他に、国際公開第WO2012/043496号に記載されている、炭化ケイ素を用いた金属成分の吸着精製処理などが挙げられる。
このような各処理を得て得られた被精製液を、本発明の処理液の製造に使用したり、本発明の処理液そのものとして使用できる。
なお、上述した精製工程の一例として、各処理が全て行われる場合を示したが、これに限定されず、上記各処理を単独で行ってもよいし、上記処理を複数組み合わせて行ってもよい。また、上記各処理は、1回行われてもよいし、複数回行われてもよい。
上記精製工程以外に、処理液に含まれる金属成分及び水の含有量を所望の範囲内にする方法としては、処理液の製造に使用する原料を収容する「容器」として、後述する本発明の処理液を収容する収容容器に関して説明するような、不純物の溶出が少ない容器を用いることが挙げられる。また、処理液の製造時の「配管」などからメタル分が溶出しないように、配管内壁にフッ素系樹脂のライニングを施すなどの方法も挙げられる。
<製造装置>
図1は、本発明の処理液の製造方法に用いることができる製造装置の一形態を表す概略図である。製造装置100は、タンク101を備え、タンク101は後述する洗浄液、及び/又は、有機溶剤を供給するための供給口102を備える。製造装置100は、ろ過装置105を備え、タンク101とろ過装置105とは、供給管路109で連結され、タンク101とろ過装置105との間で流体(洗浄液、有機溶剤、及び、処理液等)を移送できる。供給管路109には、弁103、及び、ポンプ104が配置されている。
図1において、製造装置100は、タンク101と、ろ過装置105とを備えるが、本発明の処理液の製造方法に用いられる製造装置としては、これに制限されない。例えば、製造装置は、ろ過装置105に加えて、さらにろ過装置を1つ以上備えていてもよい。この場合、ろ過装置105以外のろ過装置の設置位置は、特に限定されない。
製造装置100において、供給口102から供給された流体は、弁103、及び、ポンプ104を経てろ過装置105に流入する。ろ過装置105から排出された流体は、循環管路110を経て、タンク101に収容される。
製造装置100は、循環管路110に処理液を排出する排出部111を備える。排出部1111は、弁107と、容器108を備え、循環管路に設けられた弁106と、上記弁107の切り替えによって、製造された処理液を容器108に収容できる。また、弁107には切り替え可能な管路113が接続されており、この管路113を経て循環洗浄後の洗浄液を製造装置100外へと排出できる。循環洗浄後の洗浄液には、不純物等が含有されている場合があり、洗浄液を装置外へ排出する管路113を備える製造装置100によれば、容器108の充填部分等を汚染することがなく、より優れた欠陥抑制性能を有する処理液を得ることができる。
さらに、製造装置100は、循環管路110に、洗浄液モニタリング部112を備える。図1において、製造装置100は、循環管路110に洗浄液モニタリング部112を備えるが、本発明の処理液の製造方法に用いることができる製造装置としてはこれに制限されない。洗浄液モニタリング部112は、供給管路109に備えられていてもよいし、供給管路109と循環管路110に備えられていてもよい。なお、製造装置100において、洗浄液モニタリング部112は、循環管路110中に直接備えられているが、本発明の処理液の製造方法に用いることができる製造装置としてはこれに制限されない。洗浄液モニタリング部112は、管路中に備えられた図示しない流体の一時収容タンク(タンク101とは異なる。)に備えられていてもよい。
図2は、本発明の処理液の製造方法に用いることができる製造装置の他の形態を表す概略図である。製造装置200は、タンク101と、ろ過装置105とを備え、更に、タンク101と管路202、管路204、及び、管路203で接続され、上記各管路を通じてタンク101との間で流体を移送できるように配置された蒸留塔201を備える。また、一方で、本発明の処理液の製造方法に用いることができる製造装置としては、ろ過装置105、及び/又は、蒸留塔201を必ずしも備えていなくてもよいし、一方で、更に、管路203で蒸留塔201と接続された反応容器等を備えていてもよい。
製造装置200において、管路203を経て蒸留塔201に供給された流体は、蒸留塔201で蒸留される。蒸留された流体は管路202を経て、タンク101に収容される。供給管路109には、弁103、及び、弁206が備えられ、管路204に備えられた弁205との切り替えによって、タンク101から排出された流体を、ろ過装置105に流入できるようになっている。
また、製造装置200においては、タンク101から排出された流体を再び蒸留塔201に流入することもできる。その場合、上記の弁103、弁206、及び、弁205の切り替えによって、管路204から、弁207、及び、管路203を経て流体が蒸留塔201に流入する。
製造装置200は、ろ過装置105に加えて、さらに1つ以上のろ過装置(図示せず)を備えていてもよい。この場合、ろ過装置105以外のろ過装置の設置位置は、特に限定されないが、例えば管路203の上流側に設置できる。
製造装置200が管路203の上流側に2つのろ過装置を有する場合について詳述する。
まず、流体は、管路203の上流側に配置された第1ろ過装置(例えば、第1イオン交換手段。図示せず。)に供給される。次に、第1ろ過装置から流出した流体は、管路203の上流側であって、第1ろ過装置の下流側に設置された第2ろ過装置(例えば、脱水手段。図示せず。)に供給される。次に、第2ろ過装置から流出した流体は、管路203を経て蒸留塔201に供給される。蒸留塔201で蒸留された流体は、上述したように、タンク101を経て、ろ過装置105(例えば、第2イオン交換手段)に供給される。このようにして、本発明の処理液を得ることができる。
なお、ろ過装置105に供給された流体は、タンク101、管路204及び図示しない管路を経て、第1ろ過装置の上流側に供給されてもよいし、第1ろ過装置の下流側であって、第2ろ過装置の上流側に供給されてもよい。
また、第1ろ過装置から流出した流体が、第2ろ過装置に供給される例を示したが、これに限定されない。例えば、第1ろ過装置から流出した流体は、図示しない管路及び弁等を利用して、第1ろ過装置に再度供給されてもよい。同様に、第2ろ過装置から流出した流体が、蒸留塔201に供給される例を示したが、第2ろ過装置から流出した流体が、図示しない管路及び弁等を利用して、第2ろ過装置に再度供給されてもよい。
製造装置の接液部(接液部の定義については後述する。)の材料としては特に制限されないが、より優れた欠陥抑制性能を有する処理液が得られる点で、非金属材料、及び、電解研磨された金属材料からなる群から選択される少なくとも1種から形成されることが好ましい。なお、本明細書において、「接液部」とは、流体が接する可能性がある部位(例えば、タンク内面、及び、管路内面等)で、かつ、その表面から厚み100nmの領域を意図する。
上記非金属材料としては、特に限定されないが、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、及び、ポリエチレン−ポリプロピレン樹脂、及びパーフルオロ樹脂などのフッ素含有樹脂材料であることが好ましく、金属原子の溶出が少ない観点からフッ素含有樹脂であることが好ましい。
フッ素含有樹脂としては、パーフルオロ樹脂などが挙げられ、四フッ化エチレン樹脂(PTFE)、四フッ化エチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合樹脂(FEP)、四フッ化エチレン−エチレン共重合体樹脂(ETFE)、三フッ化塩化エチレン−エチレン共重合樹脂(ECTFE)、フッ化ビニリデン樹脂(PVDF)、三フッ化塩化エチレン共重合樹脂(PCTFE)、フッ化ビニル樹脂(PVF)等を挙げることができる。
特に好ましいフッ素含有樹脂としては、四フッ化エチレン樹脂、四フッ化エチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合樹脂を挙げることができる。
上記金属材料としては、特に制限されず、公知の材料を用いることができる。
金属材料としては、例えば、クロム及びニッケルの含有量の合計が金属材料全質量に対して25質量%超である金属材料が挙げられ、なかでも、30質量%以上がより好ましい。金属材料におけるクロム及びニッケルの含有量の合計の上限値としては特に制限されないが、一般に90質量%以下が好ましい。
金属材料としては例えば、ステンレス鋼、炭素鋼、合金鋼、ニッケルクロムモリブデン鋼、クロム鋼、クロムモリブデン鋼、マンガン鋼、及びニッケル−クロム合金等が挙げられる。
ステンレス鋼としては、特に制限されず、公知のステンレス鋼を用いることができる。なかでも、ニッケルを8質量%以上含有する合金が好ましく、ニッケルを8質量%以上含有するオーステナイト系ステンレス鋼がより好ましい。オーステナイト系ステンレス鋼としては、例えばSUS(Steel Use Stainless)304(Ni含有量8質量%、Cr含有量18質量%)、SUS304L(Ni含有量9質量%、Cr含有量18質量%)、SUS316(Ni含有量10質量%、Cr含有量16質量%)、及びSUS316L(Ni含有量12質量%、Cr含有量16質量%)等が挙げられる。
ニッケル−クロム合金としては、特に制限されず、公知のニッケル−クロム合金を用いることができる。なかでも、ニッケル含有量が40〜75質量%、クロム含有量が1〜30質量%のニッケル−クロム合金が好ましい。
ニッケル−クロム合金としては、例えば、ハステロイ(商品名、以下同じ。)、モネル(商品名、以下同じ)、及びインコネル(商品名、以下同じ)等が挙げられる。より具体的には、ハステロイC−276(Ni含有量63質量%、Cr含有量16質量%)、ハステロイ−C(Ni含有量60質量%、Cr含有量17質量%)、ハステロイC−22(Ni含有量61質量%、Cr含有量22質量%)等が挙げられる。
また、ニッケル−クロム合金は、必要に応じて、上記した合金の他に、更に、ホウ素、ケイ素、タングステン、モリブデン、銅、及びコバルト等を含有していてもよい。
金属材料を電解研磨する方法としては特に制限されず、公知の方法を用いることができる。例えば、特開2015−227501号公報の0011〜0014段落、及び、特開2008−264929号公報の0036〜0042段落等に記載された方法を用いることができる。
金属材料は、電解研磨されることにより表面の不動態層におけるクロムの含有量が、母相のクロムの含有量よりも多くなっているものと推測される。そのため、接液部が電解研磨された金属材料から形成された蒸留塔からは、有機溶剤中に金属原子を含有する金属不純物が流出しにくいため、不純物含有量が低減された蒸留済みの有機溶剤を得ることができるものと推測される。
なお、金属材料はバフ研磨されていてもよい。バフ研磨の方法は特に制限されず、公知の方法を用いることができる。バフ研磨の仕上げに用いられる研磨砥粒のサイズは特に制限されないが、金属材料の表面の凹凸がより小さくなりやすい点で、#400以下が好ましい。なお、バフ研磨は、電解研磨の前に行われることが好ましい。
より優れた欠陥抑制性能を有する処理液が得られる点で、接液部は電解研磨されたステンレス鋼から形成されることが好ましい。特に、製造装置がタンクを備える場合、タンクの接液部が電解研磨されたステンレス鋼から形成されることがより好ましい。接液部におけるFeの含有量に対するCrの含有量の含有質量比(以下、「Cr/Fe」ともいう。)としては特に制限されないが、一般に、0.5〜4が好ましく、なかでも、処理液中に金属不純物、及び/又は、有機不純物がより溶出しにくい点で、0.5を超え、3.5未満がより好ましく、0.7以上、3.0以下がより好ましい。Cr/Feが0.5を超えると、タンク内からの金属溶出を抑えることができ、Cr/Feが3.5未満だとパーティクルの原因となる接液部のはがれ等が起きにくい。
上記金属材料中のCr/Feを調整する方法としては特に制限されず、金属材料中のCr原子の含有量を調整する方法、及び、電解研磨により、研磨表面の不動態層におけるクロムの含有量が、母相のクロムの含有量よりも多くする方法等が挙げられる。
金属材料は皮膜技術を適用されていてもよい。
皮膜技術には、金属被覆(各種メッキ)、無機被覆(各種化成処理、ガラス、コンクリート、又は、セラミックスなど)及び有機被覆(さび止め油、塗料、ゴム、又は、プラスチックス)の3種に大別されている。
好ましい皮膜技術としては、錆止め油、錆止め剤、腐食抑制剤、キレート化合物、可剥性プラスチック及びライニング剤による表面処理等が挙げられる。
中でも、各種のクロム酸塩、亜硝酸塩、ケイ酸塩、燐酸塩、オレイン酸、ダイマー酸、ナフテン酸等のカルボン酸、カルボン酸金属石鹸、スルホン酸塩、アミン塩、エステル(高級脂肪酸のグリセリンエステルや燐酸エステル)などの腐食抑制剤、エチレンジアンテトラ酢酸、グルコン酸、ニトリロトリ酢酸、ヒドロキシエチルエチオレンジアミン三酢酸及びジエチレントリアミン五酢酸などのキレート化合物、ならびに、フッ素樹脂ライニングが好ましい。特に好ましいのは、燐酸塩処理とフッ素樹脂ライニングである。
上記製造装置のろ過装置が有するろ過部材としては、特に制限されないが、上述した第1イオン交換手段(例えば、イオン交換樹脂)、上述した脱水手段(例えば、脱水膜及び水吸着材)、及び、上述した第2イオン交換手段(例えば、イオン交換樹脂及びイオン吸着膜)が挙げられ、これらを2種以上組み合わせたものであってもよい。また、ろ過部材には、除粒子径が20nm以下のフィルタ、及び、金属イオン吸着部材からなる群から選択される少なくとも1種を用いてもよい。
なお、金属イオン吸着部材は、第1イオン交換手段及び第2イオン交換手段として用いてもよい。
(除粒子径が20nm以下のフィルタ)
除粒子径が20nm以下のフィルタは、処理液の原料となる有機溶剤等から、直径20nm以上の粒子を効率的に除去する機能を有する。
なお、フィルタの除粒子径としては、1〜15nmが好ましく、1〜12nmがより好ましい。除粒子径が15nm以下だと、より微細な粒子を除去でき、除粒子径が1nm以上だと、ろ過効率が向上する。
ここで、除粒子径とは、フィルタが除去可能な粒子の最小サイズを意味する。例えば、フィルタの除粒子径が20nmである場合には、直径20nm以上の粒子を除去可能である。
フィルタの材質としては、例えば、6−ナイロン、及び6、6−ナイロンなどのナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリイミド、ポリアミドイミド、並びに、フッ素樹脂等が挙げられる。ポリイミド、及び/又は、ポリアミドイミドは、カルボキシ基、塩型カルボキシ基及びNH−結合からなる群より選択される少なくとも1つを有するものであってもよい。耐溶剤性については、フッ素樹脂、ポリイミド及び/又はポリアミドイミドが優れる。また、金属イオンを吸着する観点からは、6−ナイロン、及び6、6−ナイロンなどのナイロンが特に好ましい。
ろ過装置は、上記フィルタを複数含有してもよい。ろ過装置がフィルタを複数含有する場合、更に、他方のフィルタとしては、特に制限されないが、除粒子径が50nm以上のフィルタ(例えば、孔径が50nm以上の微粒子除去用の精密ろ過膜)が好ましい。被精製物中に、コロイド化した不純物、特に鉄又はアルミニウムのような金属原子を含有するコロイド化した不純物以外にも微粒子が存在する場合には、除粒子径が20nm以下であるフィルタ(例えば、孔径が20nm以下の精密ろ過膜)を用いてろ過する前に、除粒子径が50nm以上のフィルタ(例えば、孔径が50nm以上の微粒子除去用の精密ろ過膜)を用いて被精製物のろ過を実施することで、除粒子径が20nm以下であるフィルタ(例えば、孔径が20nm以下の精密ろ過膜)のろ過効率が向上し、粒子の除去性能がより向上する。
また、ろ過装置は、後述の「フィルタリング」の項で説明するフィルタを有していてもよく、上記「除粒子径が20nm以下のフィルタ」が後述する「フィルタリング」の項で説明するフィルタを兼ねてもよい。
(金属イオン吸着フィルタ)
金属イオン吸着フィルタとしては、特に制限されず、公知の金属イオン吸着フィルタが挙げられる。
なかでも、金属イオン吸着フィルタとしては、イオン交換可能なフィルタが好ましい。ここで、吸着対象となる金属イオンは、半導体デバイスの欠陥の原因になりやすいという点から、上記特定金属成分が好ましい。
金属イオン吸着フィルタは、金属イオンの吸着性能が向上するという観点から、表面に酸基を含有することが好ましい。酸基としては、スルホ基、及び、カルボキシ基等が挙げられる。
金属イオン吸着フィルタを構成する基材(材質)としては、セルロース、ケイソウ土、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、及び、フッ素樹脂等が挙げられる。金属イオンを吸着する効率の観点からは、ナイロンが特に好ましい。
また、金属イオン吸着フィルタは、ポリイミド及び/又はポリアミドイミドを含有する材質で構成されていてもよい。上記金属イオン吸着フィルタとしては、例えば、特開2016−155121号公報(JP 2016−155121)に記載されているポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜が挙げられる。
上記ポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜は、カルボキシ基、塩型カルボキシ基、及び、−NH−結合からなる群より選択される少なくとも1つを含有するものであってもよい。金属イオン吸着フィルタが、フッ素樹脂、ポリイミド、及び/又は、ポリアミドイミドからなると、より優れた耐溶剤性を有する。
(有機不純物吸着フィルタ)
ろ過装置は、有機不純物吸着フィルタを更に有してもよい。
有機不純物吸着フィルタとしては特に制限されず、公知の有機不純物吸着フィルタが挙げられる。
なかでも、有機不純物吸着フィルタとしては、有機不純物の吸着性能が向上する点で、有機不純物と相互作用可能な有機物骨格を表面に有すること(言い換えれば、有機不純物と相互作用可能な有機物骨格によって表面が修飾されていること)が好ましい。有機不純物と相互作用可能な有機物骨格としては、例えば、有機不純物と反応して有機不純物を有機不純物吸着フィルタに捕捉できるような化学構造が挙げられる。より具体的には、有機不純物としてn−長鎖アルキルアルコール(有機溶剤として1−長鎖アルキルアルコールを用いた場合の構造異性体)を含む場合には、有機物骨格としては、アルキル基が挙げられる。また、有機不純物としてジブチルヒドロキシトルエン(BHT)を含む場合には、有機物骨格としてはフェニル基が挙げられる。
有機不純物吸着フィルタを構成する基材(材質)としては、活性炭を担持したセルロース、ケイソウ土、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、及び、フッ素樹脂等が挙げられる。
また、有機不純物吸着フィルタには、特開2002−273123号公報及び特開2013−150979号公報に記載の活性炭を不織布に固着したフィルタも使用できる。
有機不純物吸着フィルタとしては、上記で示した化学吸着(有機不純物と相互作用可能な有機物骨格を表面に有する有機不純物吸着フィルタを用いた吸着)以外に、物理的な吸着方法も適用できる。
例えば、有機不純物としてBHTを含む場合、BHTの構造は10オングストローム(=1nm)よりも大きい。そのため、孔径が1nmの有機不純物吸着フィルタを用いることで、BHTはフィルタの孔を通過できない。つまり、BHTは、フィルタによって物理的に捕捉されるので、被精製物中から除去される。このように、有機不純物の除去は、化学的な相互作用だけでなく物理的な除去方法を適用することでも可能である。
本発明の処理液は、洗浄液を用いて製造装置を洗浄する工程を経て得られたものであってもよい。図1の例において、製造装置を洗浄する工程は、洗浄液をタンク101の供給口102から供給することで実施される。洗浄液の供給量としては特に制限されないが、タンク101の接液部を十分に洗浄できる程度の量が好ましく、供給する洗浄液の容量としては、タンク101の容量に対して30体積%以上が好ましい。洗浄液を供給口102から供給する際、弁103は閉じていても開いていてもいいが、タンク101をより洗浄しやすい点で、洗浄液を供給口102から供給する際には、弁103を閉じることが好ましい。
タンク101に供給された洗浄液は、直ちに製造装置内を移送してもよいし、タンク101内を洗浄してから、製造装置内を(例えば、供給管路109を通じて)移送してもよい。洗浄液を用いてタンク101内を洗浄する方法としては特に制限されないが、例えば、タンク101が備える、図示しない撹拌翼を回転させて洗浄する方法が挙げられる。洗浄液を用いてタンクを洗浄する時間としては特に制限されず、タンク101の接液部の材料、製造する処理液の種類、及び、コンタミネーションの可能性等に応じて適宜選択すればよい。一般に、0.1秒〜48時間程度が好ましい。なお、タンク101のみを洗浄する場合、例えば、タンク底部に設けられた図示しない排出口から、洗浄後の洗浄液を排出してもよい。
洗浄液を用いて製造装置100の供給管路109等を洗浄する方法としては、特に制限されないが、弁103、及び、弁106を開き、弁107を閉じたうえで、ポンプ104を稼動し、洗浄液を供給管路109、及び、循環管路110を通じて製造装置内で循環させる方法(以下、「循環洗浄」ともいう。)が好ましい。上記のようにすることで、洗浄液を移送しながら、タンク101、ろ過装置105、及び、供給管路109等の接液部に付着した異物等を洗浄液により効率的に分散させ、及び/又は、より効率的に溶解させることができる。
特に、製造装置がろ過装置を備える場合、洗浄方法としては、循環洗浄がより好ましい。循環洗浄の例を図1を用いて説明する。まず、タンク101から弁103を経て製造装置内へ供給された洗浄液は、供給管路109を通って(ろ過装置105、循環管路110、及び、弁106を経て)再びタンク101へ戻る(循環する)。このとき、洗浄液は、ろ過装置105でろ過され、洗浄液に溶解、及び、分散する粒子等が除去され、より洗浄効果を高めることができる。
洗浄方法の他の形態としては、例えば、弁103、及び、弁107を開き、弁106を閉じたうえで、ポンプ104を稼動し、タンク101の供給口102から製造装置内に供給した洗浄液を、弁103、及び、ポンプ104を通じて、ろ過装置105に流入させ、その後、洗浄液を循環させずに弁107を経て製造装置外へと排出する方法(本明細書において、以下この方法を「バッチ洗浄」ともいう。)を用いてもよい。この場合、洗浄液は、上記のように、一定量を断続的に製造装置内に供給してもよいし、連続的に製造装置内に供給してもよい。
(洗浄液)
製造装置を洗浄する場合に用いられる洗浄液としては、特に制限されず、公知の洗浄液を用いることができる。
洗浄液としては、例えば、水、アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸アルキルエステル、アルコキシプロピオン酸アルキル、環状ラクトン(好ましくは炭素数4〜10)、環を有してもよいモノケトン化合物(好ましくは炭素数4〜10)、アルキレンカーボネート、アルコキシ酢酸アルキル、及び、ピルビン酸アルキル等が挙げられる。
また、洗浄液としては、例えば、特開2016−57614号公報、特開2014−219664号公報、特開2016−138219号公報、及び、特開2015−135379号公報に記載のものを用いてもよい。
洗浄液としては、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、シクロペンタン(CyPe)、シクロペンタノン(CyPn)、酢酸ブチル(nBA)、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)、シクロヘキサノン(CyHe)、乳酸エチル(EL)、2−ヒドロキシイソ酪酸メチル(HBM)、シクロペンタノンジメチルアセタール(DBCPN)、γ−ブチロラクトン(γBL)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、1−メチル−2−ピロリドン(NMP)、酢酸イソアミル(iAA)、2−プロパノール(IPA)、メチルエチルケトン(MEK)、及び、4−メチル−2−ペンタノール(MIBC)からなる群から選択される少なくとも1種を含有することが好ましく、PGMEA、NMP、PGME、nBA、PC、CyHe、γBL、MIBC、EL、DMSO、iAA、MEK、PC、及び、CyPeからなる群から選択される少なくとも1種を含有することがより好ましく、PGMEA、NMP、PGME、nBA、PC、CyHe、γBL、MIBC、EL、DMSO、iAA、MEK、PC、及び、CyPeからなる群から選択される少なくとも1種からなることが更に好ましい。
なお、洗浄液は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
上記以外にも、洗浄液としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、メトキシエタノール、ブトキシエタノール、メトキシプロパノール、及び、エトキシプロパノール等のアルコール類;アセトン等のケトン系;テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、及び、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル系;酢酸エチル、及び、エチルセロソルブアセテート等のエステル系;ベンゼン、トルエン、及び、キシレン等芳香族化合物;ジクロロメタン、ジクロロエタン、ジクロロエチレン、及び、トリクロロエチレン等の塩素化炭化水素;等が挙げられる。
[キット]
本発明の処理液は、他の原料を別途添加するキットとしてもよい。この場合、使用の際に別途添加する他の原料として、有機溶剤、及び、用途に応じて他の化合物を混合して使用することができる。本発明の効果が顕著に得られる観点から、この際に使用され得る有機溶剤は、これに含まれる金属成分及び水の各含有量が、上述した本発明の特定の値の範囲であると、本発明所望の効果が顕著に得られる。
[容器(収容容器)]
本発明の処理液は、(キットであるか否かに関わらず)腐食性等が問題とならない限り、任意の容器に充填して保管、運搬、そして使用することができる。容器としては、半導体用途向けに、容器内のクリーン度が高く、不純物の溶出が少ないものが好ましい。
使用可能な容器としては、アイセロ化学(株)製の「クリーンボトル」シリーズ、及び、コダマ樹脂工業製の「ピュアボトル」などが挙げられるが、これらに限定されない。
容器の内壁(すなわち、処理液と接触する接液部)は、非金属材料(例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂及びポリエチレン−ポリプロピレン樹脂からなる群より選択される1種以上の樹脂、ならびに、これとは異なる樹脂)、又は、ステンレス、ハステロイ、インコネル及びモネルなど、防錆及び金属溶出防止処理が施された金属材料から形成されるのが好ましい。
上記の異なる樹脂としては、フッ素系樹脂(パーフルオロ樹脂)を好ましく用いることができる。このように、内壁がフッ素系樹脂である容器を用いることで、内壁が、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、又は、ポリエチレン−ポリプロピレン樹脂である容器を用いる場合と比べて、エチレン又はプロピレンのオリゴマーの溶出という不具合の発生を抑制できる。
フッ素系樹脂の具体例としては、上述した製造装置の接液部で述べた「フッ素含有樹脂」が挙げられる。
このような内壁がフッ素系樹脂である容器の具体例としては、例えば、Entegris社製 FluoroPurePFA複合ドラム等が挙げられる。また、特表平3−502677号公報の第4頁等、国際公開第2004/016526号パンフレットの第3頁等、及び、国際公開第99/46309号パンフレットの第9頁及び16頁等に記載の容器も用いることができる。なお、非金属材料の内壁とする場合、処理液中への非金属材料の溶出が抑制されているのが好ましい。
また、容器の内壁には、上述したフッ素系樹脂の他に、石英及び電解研磨された金属材料(すなわち、電解研磨済みの金属材料)も好ましく用いられる。このような内壁の容器を用いた場合、特定金属成分及び/又は有機不純物が、容器内で保管される処理液中により溶出しにくい。
上記電解研磨された金属材料の製造に用いられる金属材料は、クロム及びニッケルからなる群から選択される少なくとも1種を含有し、クロム及びニッケルの含有量の合計が金属材料全質量に対して25質量%超である金属材料であることが好ましく、例えばステンレス鋼、及びニッケル−クロム合金等が挙げられる。
金属材料におけるクロム及びニッケルの含有量の合計は、金属材料全質量に対して25質量%以上が好ましく、30質量%以上がより好ましい。
なお、金属材料におけるクロム及びニッケルの含有量の合計の上限値としては特に制限されないが、一般的に90質量%以下が好ましい。
ステンレス鋼としては、特に制限されず、公知のステンレス鋼を用いることができる。なかでも、ニッケルを8質量%以上含有する合金が好ましく、ニッケルを8質量%以上含有するオーステナイト系ステンレス鋼がより好ましい。オーステナイト系ステンレス鋼としては、例えばSUS(Steel Use Stainless)304(Ni含有量8質量%、Cr含有量18質量%)、SUS304L(Ni含有量9質量%、Cr含有量18質量%)、SUS316(Ni含有量10質量%、Cr含有量16質量%)、及びSUS316L(Ni含有量12質量%、Cr含有量16質量%)等が挙げられる。
ニッケル−クロム合金としては、特に制限されず、公知のニッケル−クロム合金を用いることができる。なかでも、ニッケル含有量が40〜75質量%、クロム含有量が1〜30質量%のニッケル−クロム合金が好ましい。
ニッケル−クロム合金としては、例えば、例えば、ハステロイ(商品名、以下同じ。)、モネル(商品名、以下同じ)、及びインコネル(商品名、以下同じ)等が挙げられる。より具体的には、ハステロイC−276(Ni含有量63質量%、Cr含有量16質量%)、ハステロイ−C(Ni含有量60質量%、Cr含有量17質量%)、ハステロイC−22(Ni含有量61質量%、Cr含有量22質量%)等が挙げられる。
また、ニッケル−クロム合金は、必要に応じて、上記した合金の他に、更に、ホウ素、ケイ素、タングステン、モリブデン、銅、及びコバルト等を含有していてもよい。
金属材料を電解研磨する方法としては特に制限されず、公知の方法を用いることができる。例えば、特開2015−227501号公報の段落[0011]−[0014]、及び特開2008−264929号公報の段落[0036]−[0042]等に記載された方法を用いることができる。
金属材料は、電解研磨されることにより表面の不動態層におけるクロムの含有量が、母相のクロムの含有量よりも多くなっているものと推測される。そのため、電解研磨された金属材料で被覆された内壁からは、処理液中に金属成分が流出しにくいため、特定金属成分が低減された半導体用処理液を得ることができるものと推測される。
なお、金属材料はバフ研磨されていることが好ましい。バフ研磨の方法は特に制限されず、公知の方法を用いることができる。バフ研磨の仕上げに用いられる研磨砥粒のサイズは特に制限されないが、金属材料の表面の凹凸がより小さくなりやすい点で、#400以下が好ましい。
なお、バフ研磨は、電解研磨の前に行われることが好ましい。
また、金属材料は、研磨砥粒のサイズなどの番手を変えて行われる複数段階のバフ研磨、酸洗浄、及び磁性流体研磨などを、1又は2以上組み合わせて処理されたものであってもよい。
本発明においては、上記容器と、この容器内に収容された上記処理液と、を有するものを、処理液収容体という場合がある。
これらの容器は、充填前に容器内部を洗浄することが好ましい。洗浄に使用される液体に含まれる金属成分は、上記処理液における金属成分の含有量の範囲内であることが好ましい。液体は、用途に応じて適宜選択すればよいが、他の有機溶剤を精製して金属成分の含有量を上記処理液と同様の範囲内にしたもの、本発明の処理液そのもの、本発明の処理液を希釈したもの、又は、本発明の処理液に添加している成分の少なくとも1種を含む液体であると、本発明の効果が顕著に得られる。
容器は、処理液を収容前にその内部が洗浄されることが好ましい。洗浄に用いる液体としては、上記洗浄液、上記処理液そのもの、又は、上記処理液を希釈したものが好ましい。
また、容器を洗浄する前に各種容器のふたを酸や有機溶剤で洗浄するなどして、ふたに付着している異物の除去をすれば、ふたからの異物混入を防げるので好ましい。
本発明の処理液は、製造後にガロン瓶やコート瓶などの容器にボトリングし、輸送、保管されてもよい。ガロン瓶はガラス材料を使用したものであってもそれ以外であってもよい。
保管における処理液中の成分の変化を防ぐ目的で、容器内を純度99.99995体積%以上の不活性ガス(チッソ、又はアルゴンなど)で置換しておいてもよい。特に、含水率が少ないガスが好ましい。また、輸送、保管に際しては、常温でもよいが、変質を防ぐため、−20℃から20℃の範囲に温度制御してもよい。
[クリーンルーム]
本発明の処理液の製造、収容容器の開封及び/又は洗浄、処理液の充填などを含めた取り扱い、処理分析、及び、測定は、全てクリーンルームで行うことが好ましい。クリーンルームは、14644−1クリーンルーム基準を満たすことが好ましい。ISO(国際標準化機構)クラス1、ISOクラス2、ISOクラス3、ISOクラス4のいずれかを満たすことが好ましく、ISOクラス1又はISOクラス2を満たすことがより好ましく、ISOクラス1を満たすことがさらに好ましい。
<フィルタリング>
本発明の処理液は、金属成分及び水の含有量を所望の範囲内にしたり、異物及び粗大粒子などを除去したりするために、フィルタリングされたものであることが好ましい。
フィルタリングに使用されるフィルタは、従来からろ過用途等に用いられているものであれば特に限定されることなく用いることができる。フィルタを構成する材料としては、例えば、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のフッ素樹脂、ナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリエチレン、及び、ポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン樹脂(高密度、超高分子量を含む)等が挙げられる。これらの中でも、ポリアミド系樹脂、PTFE、及び、ポリプロピレン(高密度ポリプロピレンを含む)が好ましく、これらの素材により形成されたフィルタを使用することで、残渣欠陥やパーティクル欠陥の原因となり易い極性の高い異物をより効果的に除去できる他、本願発明の特定金属成分の量をより効率的に減らすことができる。
フィルタの臨界表面張力として、下限値としては70mN/m以上が好ましく。上限値としては、95mN/m以下が好ましい。特に、フィルタの臨界表面張力は、75mN/m以上85mN/m以下が好ましい。
なお、臨界表面張力の値は、製造メーカーの公称値である。臨界表面張力が上記範囲のフィルタを使用することで、残渣欠陥やパーティクル欠陥の原因となり易い極性の高い異物をより効果的に除去できる他、本願発明の特定金属成分の量をより効率的に減らすことができる。
フィルタの孔径は、0.001〜1.0μm程度が好ましく、0.02〜0.5μm程度がより好ましく、0.01〜0.1μm程度がさらに好ましいで。フィルタの孔径を上記範囲とすることで、ろ過詰まりを抑えつつ、処理液に含まれる微細な異物を確実に除去することが可能となる。
さらに、本願発明の特定金属成分の量を低減する観点からは、フィルタの孔径を0.05μm以下とすることが好ましい。特定金属成分の量を調整する場合のフィルタの孔径としては、0.005μm以上0.04μm以下がより好ましく、0.01μm以上0.02μm以下がさらに好ましい。上記の範囲内であると、ろ過に必要な圧力が低く維持ができ、効率良くろ過することができ、本願所望の効果を顕著に得ることができる。
フィルタを使用する際、異なるフィルタを組み合わせてもよい。その際、第1のフィルタでのフィルタリングは、1回のみでもよいし、2回以上行ってもよい。異なるフィルタを組み合わせて2回以上フィルタリングを行う場合には、各フィルタは、互いに同じ種類のものであってもよいし、互いに種類の異なるものであってもよいが、互いに種類の異なるものであることが好ましい。典型的には、第1のフィルタと第2フィルタとは、孔径及び構成素材のうちの少なくとも一方が異なっていることが好ましい。
1回目のフィルタリングの孔径より2回目以降の孔径が同じ、又は、小さい方が好ましい。また、上述した範囲内で異なる孔径の第1のフィルタを組み合わせてもよい。ここでの孔径は、フィルタメーカーの公称値を参照できる。市販のフィルタとしては、例えば、日本ポール株式会社、アドバンテック東洋株式会社、日本インテグリス株式会社(旧日本マイクロリス株式会社)又は株式会社キッツマイクロフィルタ等が提供する各種フィルタの中から選択できる。また、ポリアミド製の「P−ナイロンフィルター(孔径0.02μm、臨界表面張力77mN/m)」;(日本ポール株式会社製)、高密度ポリエチレン製の「PE・クリーンフィルタ(孔径0.02μm)」;(日本ポール株式会社製)、及び高密度ポリエチレン製の「PE・クリーンフィルタ(孔径0.01μm)」;
(日本ポール株式会社製)も使用することができる。
第2のフィルタは、上述した第1のフィルタと同様の材料で形成されたフィルタを使用できる。上述した第1のフィルタと同様の孔径のものが使用できる。第2のフィルタの孔径が第1のフィルタより小さいものを用いる場合には、第2のフィルタの孔径と第1のフィルタの孔径との比(第2のフィルタの孔径/第1のフィルタの孔径)が0.01〜0.99が好ましく、0.1〜0.9より好ましく、0.3〜0.9がさらに好ましい。第2フィルタの孔径を上記範囲とすることにより、処理液に混入している微細な異物がより確実に除去される。
例えば、第1のフィルタでのフィルタリングは、処理液の一部の成分が含まれる混合液で行い、これに残りの成分を混合して処理液を調製した後で、第2のフィルタリングを行ってもよい。
また、使用されるフィルタは、処理液をろ過する前に処理することが好ましい。この処理に使用される液体は、特に限定されないが、有機溶剤を精製して金属成分の含有量を上記処理液と同様の範囲内にしたもの、本発明の処理液そのもの、本発明の処理液を希釈したもの、又は、処理液に含まれる成分を含有する液体であると、本願所望の効果が顕著に得られる。
フィルタリングを行う場合には、フィルタリング時の温度の上限値は、室温(25℃)以下が好ましく、23℃以下がより好ましく、20℃以下がさらに好ましい。また、フィルタリング時の温度の下限値は、0℃以上が好ましく、5℃以上がより好ましく、10℃以上がさらに好ましい。
フィルタリングでは、粒子性の異物や不純物が除去できるが、上記温度で行われると、処理液中に溶解している粒子性の異物や不純物の量が少なくなるため、フィルタリングがより効率的に行われる。
特に、超微量の特定金属成分を含む本発明の処理液においては、上記の温度でろ過することが好ましい。メカニズムは定かではないが、特定金属成分その多くは粒子性のコロイド状態で存在していることが考えられる。上記の温度でフィルタリングすると、コロイド状に浮遊している特定金属成分の一部が凝集するため、この凝集しているものが、フィルタリングにより効率的に除去されるので、特定金属成分の含有量を本願所望の量に調整しやすくなることが考えられる。
また、使用されるフィルタは、処理液をろ過する前に処理することが好ましい。この処理に使用される液体は、特に限定されないが、上述した特定金属成分の含有量が0.001質量ppt未満であることが好ましく、上述した特定有機溶剤の他、他の有機溶剤を精製して、上述した特定金属成分の含有量を上記の範囲にしたもの、又は、本発明の処理液そのもの、若しくは、処理液を希釈したもの、さらに精製して、特定金属成分、不純物及び粗大粒子などを低減させた液体であると、本発明の所望の効果が顕著に得られる。
<用途>
本発明の処理液は、半導体デバイス用の処理液である。本発明においては、「半導体デバイス用」とは、半導体デバイスの製造の際に用いられるという意味である。本発明の処理液は、半導体デバイスを製造するためのいずれの工程(例えば、リソグラフィ工程、エッチング工程、イオン注入工程及び剥離工程等)にも用いることができ、例えば、基板上に存在する絶縁膜、レジスト膜、エッチング残渣物、反射防止膜、及び、アッシング残渣物などの処理に用いることができる。
処理液は、感活性光線性又は感放射線性組成物を用いてレジスト膜を形成する工程の前に、組成物の塗布性を改良するために基板上に塗布されるプリウェット液、金属膜又は絶縁膜上に付着したエッチング残渣物等の残渣物の除去などに用いられる洗浄液(例えば、リンス液など)、パターン形成用の各種レジスト膜の除去に用いられる溶液(例えば、除去液及び剥離液など)、及び、永久膜(例えば、カラーフィルタ、透明絶縁膜、樹脂製のレンズ)等を半導体基板から除去するために用いられる溶液(例えば、除去液及び剥離液など)、などとして用いられる。また、パターン形成用の各種レジストの現像液としても使用できる。また、処理液は、レジスト塗布前後の半導体基板のエッジエラインのリンスにも使用することができる。また、処理液は、レジスト液(後述する)に含有される樹脂の希釈液としても用いることができる。すなわち、感活性光線性又は感放射線性組成物に含有される溶剤としても用いることができる。
なお、永久膜の除去後の半導体基板は、再び半導体デバイスの使用に用いられることがあるため、永久膜の除去は、半導体デバイスの製造工程に含むものとする。
ここで、リンス液及びプリウェット液に不純物が多く含まれていると、他の液(例えば、現像液など)と比較して、不純物及び不純物に由来する成分が最終的に得られる半導体デバイスに残留し、欠陥が発生しやすくなる。このような問題に対して、本発明の処理液は不純物の含有量が少ないため、リンス液及びプリウェット液に使用した場合、本発明の効果がより一層顕著に奏される。このような観点から、本発明の処理液は、リンス液及びプリウェット液の少なくとも一方に使用されることが好ましい。
なお、本発明の処理液は、半導体用途以外の他の用途でも好適に用いることができ、ポリイミド、センサー用レジスト、レンズ用レジスト等の現像液又はリンス液などとしても使用できる。
また、本発明の処理液は、医療用途又は洗浄用途の溶媒としても使用できる。特に、容器、配管、及び、基板(例えば、ウェハ、及び、ガラス等)等の洗浄に好適に使用できる。
<パターン形成方法>
本発明の処理液は、半導体デバイスの製造方法において、現像液、リンス液、プリウェット液及び剥離液などに用いられ、その一態様において、半導体デバイスの製造方法に含まれるパターン形成方法において、現像液、リンス液又はプリウェット液として用いるのが好ましく、リンス液又はプリウェット液として用いるのがより好ましい。
本発明の処理液を使用したパターン形成方法は、感活性光線又は感放射線性組成物(以下「レジスト組成物」ともいう。)を基板に塗布して感活性光線性又は感放射線性膜(以下、「レジスト膜」ともいう。)を形成するレジスト膜形成工程と、上記レジスト膜を露光する露光工程と、上記レジスト組成物を塗布する前の基板又は露光された上記レジスト膜を本発明の処理液によって処理する処理工程と、を含む。
本発明の処理液を使用したパターン形成方法において、本発明の処理液は、現像液、リンス液及びプリウェット液のいずれかとして用いればよい。
以下、本発明の処理液を使用したパターン形成方法が含む各工程について説明する。また、本発明の処理液を用いた処理工程の一例として、プリウェット工程、現像工程及びリンス工程のそれぞれについて説明する。
<プリウェット工程>
本発明の処理液を使用したパターン形成方法は、感活性光線性又は感放射線性組成物を用いてレジスト膜を形成する工程の前に、塗布性を改良する為に、基板上にプリウェット液を予め塗布するプリウェット工程を含んでいてもよい。例えば、プリウェット工程については特開2014−220301号公報に記載があり、これらが援用される。
<レジスト膜形成工程>
レジスト膜形成工程は、感活性光線性又は感放射線性組成物を用いてレジスト膜を形成する工程であり、例えば次の方法により行うことができる。
感活性光線性又は感放射線性組成物を用いて基板上にレジスト膜(感活性光線性又は感放射線性組成物膜)を形成するためには、後述する各成分を溶剤に溶解して感活性光線性又は感放射線性組成物を調製し、必要に応じてフィルタろ過した後、基板上に塗布する。フィルタとしては、ポアサイズ0.1μm以下、より好ましくは0.05μm以下、更に好ましくは0.03μm以下のポリテトラフロロエチレン製、ポリエチレン製、ナイロン製のものが好ましい。
感活性光線性又は感放射線性組成物は、集積回路素子の製造に使用されるような基板(例:シリコン、二酸化シリコン被覆)上に、スピナー等の適当な塗布方法により塗布される。その後、乾燥し、レジスト膜を形成する。必要により、レジスト膜の下層に、各種下地膜(無機膜、有機膜、反射防止膜)を形成してもよい。
乾燥方法としては、加熱して乾燥する方法が一般的に用いられる。加熱は通常の露光機及び現像機に備わっている手段で行うことができ、ホットプレート等を用いて行ってもよい。
加熱温度は80〜180℃で行うことが好ましく、80〜150℃で行うことがより好ましく、80〜140℃で行うことが更に好ましく、80〜130℃で行うことが特に好ましい。加熱時間は30〜1000秒が好ましく、60〜800秒がより好ましく、60〜600秒が更に好ましい。
レジスト膜の膜厚は、一般的には200nm以下であり、好ましくは100nm以下である。
例えば30nm以下のサイズの1:1ラインアンドスペースパターンを解像させるためには、形成されるレジスト膜の膜厚が50nm以下であることが好ましい。膜厚が50nm以下であれば、後述する現像工程を適用した際に、パターン倒れがより起こりにくくなり、より優れた解像性能が得られる。
膜厚の範囲としてより好ましくは、15nmから45nmの範囲である。膜厚が15nm以上であれば、十分なエッチング耐性が得られる。膜厚の範囲として更に好ましくは、15nmから40nmである。膜厚がこの範囲にあると、エッチング耐性とより優れた解像性能とを同時に満足させることができる。
なお、本発明の処理液を使用したパターン形成方法においては、レジスト膜の上層に上層膜(トップコート膜)を形成してもよい。上層膜は、例えば、疎水性樹脂、酸発生剤、塩基性化合物を含有する上層膜形成用組成物を用いて形成することができる。上層膜及び上層膜形成用組成物については、後述のとおりである。
<露光工程>
露光工程は、上記レジスト膜を露光する工程であり、例えば次の方法により行うことができる。
上記のようにして形成したレジスト膜に、所定のマスクを通して活性光線又は放射線を照射する。なお、電子ビームの照射では、マスクを介さない描画(直描)が一般的である。
活性光線又は放射線としては特に限定されないが、例えばKrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、EUV光(Extreme Ultra Violet)、電子線(EB、Electron Beam)等である。露光は液浸露光であってもよい。
<ベーク>
本発明の処理液を使用したパターン形成方法においては、露光後、現像を行う前にベーク(加熱)を行うことが好ましい。ベークにより露光部の反応が促進され、感度やパターン形状がより良好となる。
加熱温度は80〜150℃が好ましく、80〜140℃がより好ましく、80〜130℃が更に好ましい。
加熱時間は30〜1000秒が好ましく、60〜800秒がより好ましく、60〜600秒が更に好ましい。
加熱は通常の露光機及び現像機に備わっている手段で行うことができ、ホットプレート等を用いて行ってもよい。
<現像工程>
現像工程は、露光された上記レジスト膜を現像液によって現像する工程である。
現像方法としては、たとえば、現像液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止することで現像する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、及び、一定速度で回転している基板上に一定速度で現像液吐出ノズルをスキャンしながら現像液を吐出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)などを適用することができる。
また、現像を行う工程の後に、他の溶媒に置換しながら、現像を停止する工程を実施してもよい。
現像時間は未露光部の樹脂が十分に溶解する時間であれば特に制限はなく、通常は10〜300秒であり、好ましくは20〜120秒である。
現像液の温度は0〜50℃が好ましく、15〜35℃がより好ましい。
現像工程で用いられる現像液としては、上述した処理液を用いることが好ましい。現像液については、上述した通りである。処理液を用いた現像に加えて、アルカリ現像液による現像を行ってもよい(いわゆる二重現像)。
<リンス工程>
リンス工程は、上記現像工程の後にリンス液によって洗浄(リンス)する工程である。
リンス工程においては、現像を行ったウエハを上記のリンス液を用いて洗浄処理する。
洗浄処理の方法は特に限定されないが、たとえば、一定速度で回転している基板上にリンス液を吐出しつづける方法(回転吐出法)、リンス液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、及び、基板表面にリンス液を噴霧する方法(スプレー法)、などを適用することができ、この中でも回転吐出方法で洗浄処理を行い、洗浄後に基板を2000rpm〜4000rpmの回転数で回転させ、リンス液を基板上から除去することが好ましい。
リンス時間には特に制限はないが、通常は10秒〜300秒であり。好ましくは10秒〜180秒であり、最も好ましくは20秒〜120秒である。
リンス液の温度は0〜50℃が好ましく、15〜35℃が更に好ましい。
また、現像処理又はリンス処理の後に、パターン上に付着している現像液又はリンス液を超臨界流体により除去する処理を行うことができる。
さらに、現像処理又はリンス処理又は超臨界流体による処理の後、パターン中に残存する溶剤を除去するために加熱処理を行うことができる。加熱温度は、良好なレジストパターンが得られる限り特に限定されるものではなく、通常40〜160℃である。加熱温度は50〜150℃が好ましく、50〜110℃が最も好ましい。加熱時間に関しては良好なレジストパターンが得られる限り特に限定されないが、通常15〜300秒であり、好ましくは、15〜180秒である。
リンス液としては、上述した処理液を用いることが好ましい。リンス液の説明については、上述した通りである。
本発明の処理液を使用したパターン形成方法は、上述した通り、現像液、リンス液及びプリウェット液のいずれか1つが上述した本発明の処理液であればよいが、現像液、リンス液及びプリウェット液のいずれか2つが本発明の処理液であってもよく、現像液、リンス液及びプリウェット液の3つが本発明の処理液であってもよい。
本発明の処理液を使用したパターン形成方法において用いられる処理液と感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物とは、一形態において、以下の関係を満たすものが好ましい。
すなわち、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて形成された感活性光線性又は感放射線性膜の、本発明の処理液に対する溶解速度が、0.0016〜0.33nm/秒である関係を満たす感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物と本発明の処理液を使用することが好ましい。
ここで、感活性光線性又は感放射線性膜の本発明の処理液に対する溶解速度とは、感活性光線性又は感放射線性膜を成膜した後に本発明の処理液に浸漬させた際の膜厚の減少速度であり、本発明では23℃における溶解速度とする。この溶解速度は、0.0016〜0.16nm/秒であることがより好ましく、0.0016〜0.08nm/秒であることが更に好ましい。
<感活性光線又は感放射線性組成物(レジスト組成物)>
次に、本発明の処理液を組み合わせて用いることが好ましい感活性光線性又は感放射線性組成物について詳細に説明する。
(A)樹脂
本発明の処理液と組み合わせて用いることが好ましい感活性光線性又は感放射線性組成物としては、樹脂(A)を含有することが好ましい。樹脂(A)は、少なくとも(i)酸の作用により分解してカルボキシル基を生じる基を有する繰り返し単位(更に、フェノール性水酸基を有する繰り返し単位を有してもよい)、又は、少なくとも(ii)フェノール系水酸基を有する繰り返し単位を有する。
なお、酸の作用により分解してカルボキシル基を有する繰り返し単位を有すると、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大し、有機溶剤に対する溶解度が減少する。
樹脂(A)が有するフェノール性水酸基を有する繰り返し単位としては、例えば、下記一般式(I)で表される繰り返し単位が挙げられる。
式中、
41、R42及びR43は、各々独立に、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子、シアノ基又はアルコキシカルボニル基を表す。但し、R42はArと結合して環を形成していてもよく、その場合のR42は単結合又はアルキレン基を表す。
は、単結合、−COO−、又は−CONR64−を表し、R64は、水素原子又はアルキル基を表す。
は、単結合又はアルキレン基を表す。
Arは、(n+1)価の芳香環基を表し、R42と結合して環を形成する場合には(n+2)価の芳香環基を表す。
nは、1〜5の整数を表す。
一般式(I)におけるR41、R42、R43のアルキル基としては、好ましくは置換基を有していてもよいメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、オクチル基、ドデシル基など炭素数20以下のアルキル基が挙げられ、より好ましくは炭素数8以下のアルキル基、特に好ましくは炭素数3以下のアルキル基が挙げられる。
一般式(I)におけるR41、R42、R43のシクロアルキル基としては、単環型でも、多環型でもよい。好ましくは置換基を有していてもよいシクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの炭素数3〜8個で単環型のシクロアルキル基が挙げられる。
一般式(I)におけるR41、R42、R43のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられ、フッ素原子が特に好ましい。
一般式(I)におけるR41、R42、R43のアルコキシカルボニル基に含まれるアルキル基としては、上記R41、R42、R43におけるアルキル基と同様のものが好ましい。
上記各基における好ましい置換基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アミノ基、アミド基、ウレイド基、ウレタン基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、チオエーテル基、アシル基、アシロキシ基、アルコキシカルボニル基、シアノ基、ニトロ基等を挙げることができ、置換基の炭素数は8以下が好ましい。
Arは、(n+1)価の芳香環基を表す。nが1である場合における2価の芳香環基は、置換基を有していてもよく、例えば、フェニレン基、トリレン基、ナフチレン基、アントラセニレン基などの炭素数6〜18のアリーレン基、あるいは、例えば、チオフェン、フラン、ピロール、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、ベンゾピロール、トリアジン、イミダゾール、ベンゾイミダゾール、トリアゾール、チアジアゾール、チアゾール等のヘテロ環を含む芳香環基を好ましい例として挙げることができる。
nが2以上の整数である場合における(n+1)価の芳香環基の具体例としては、2価の芳香環基の上記した具体例から、(n−1)個の任意の水素原子を除してなる基を好適に挙げることができる。
(n+1)価の芳香環基は、更に置換基を有していてもよい。
上述したアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシカルボニル基、アルキレン基及び(n+1)価の芳香環基が有し得る置換基としては、例えば、一般式(I)におけるR41、R42、R43で挙げたアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、ヒドロキシエトキシ基、プロポキシ基、ヒドロキシプロポキシ基、ブトキシ基などのアルコキシ基;フェニル基などのアリール基;等が挙げられる。
により表わされる−CONR64−(R64は、水素原子、アルキル基を表す)におけるR64のアルキル基としては、好ましくは置換基を有していてもよいメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、オクチル基、ドデシル基など炭素数20以下のアルキル基が挙げられ、より好ましくは炭素数8以下のアルキル基が挙げられる。
としては、単結合、−COO−、−CONH−が好ましく、単結合、−COO−がより好ましい。
におけるアルキレン基としては、好ましくは置換基を有していてもよいメチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基、オクチレン基等の炭素数1〜8個のものが挙げられる。
Arとしては、置換基を有していてもよい炭素数6〜18の芳香環基がより好ましく、ベンゼン環基、ナフタレン環基、ビフェニレン環基が特に好ましい。
一般式(I)で表される繰り返し単位は、ヒドロキシスチレン構造を備えていることが好ましい。即ち、Arは、ベンゼン環基であることが好ましい。
樹脂(A)が有するフェノール性水酸基を有する繰り返し単位としては、好ましくは、下記一般式(p1)で表される繰り返し単位が挙げられる。
一般式(p1)におけるRは、水素原子、ハロゲン原子又は1〜4個の炭素原子を有する直鎖もしくは分岐のアルキル基を表す。複数のRは、各々同じでも異なっていてもよい。一般式(p1)中のRとしては水素原子が特に好ましい。
一般式(p1)におけるArは芳香族環を表し、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フルオレン環、フェナントレン環などの炭素数6〜18の置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環、又は、例えば、チオフェン環、フラン環、ピロール環、ベンゾチオフェン環、ベンゾフラン環、ベンゾピロール環、トリアジン環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、トリアゾール環、チアジアゾール環、チアゾール環等のヘテロ環を含む芳香環ヘテロ環を挙げることができる。中でも、ベンゼン環が最も好ましい。
一般式(p1)におけるmは、1〜5の整数を表し、好ましくは1である。
以下、樹脂(A)が有するフェノール性水酸基を有する繰り返し単位の具体例を示すが、本発明は、これに限定されるものではない。式中、aは1又は2を表す。
フェノール性水酸基を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対し、0〜50モル%が好ましく、より好ましくは0〜45モル%、更に好ましくは0〜40モル%である。
樹脂(A)が有する酸の作用により分解してカルボキシル基を生じる基を有する繰り返し単位は、カルボキシル基の水素原子が酸の作用により分解して脱離する基で置換された基を有する繰り返し単位である。
酸で脱離する基としては、例えば、−C(R36)(R37)(R38)、−C(R36)(R37)(OR39)、−C(R01)(R02)(OR39)等を挙げることができる。
式中、R36〜R39は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基を表す。R36とR37とは、互いに結合して環を形成してもよい。
01及びR02は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基を表す。
樹脂(A)が有する、酸の作用により分解してカルボキシル基を生じる基を有する繰り返し単位としては、下記一般式(AI)で表される繰り返し単位が好ましい。
一般式(AI)において、
Xaは、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基を表す。
Tは、単結合又は2価の連結基を表す。
Rx〜Rxは、各々独立に、アルキル基(直鎖若しくは分岐)又はシクロアルキル基(単環若しくは多環)を表す。ただし、Rx〜Rxの全てがアルキル基(直鎖若しくは分岐)である場合、Rx〜Rxのうち少なくとも2つはメチル基であることが好ましい。
Rx〜Rxの2つが結合して、シクロアルキル基(単環若しくは多環)を形成してもよい。
Xaにより表される、置換基を有していてもよいアルキル基としては、例えば、メチル基又は−CH−R11で表される基が挙げられる。R11は、ハロゲン原子(フッ素原子など)、ヒドロキシル基又は1価の有機基を表し、例えば、炭素数5以下のアルキル基、炭素数5以下のアシル基が挙げられ、好ましくは炭素数3以下のアルキル基であり、更に好ましくはメチル基である。Xaは、一態様において、好ましくは水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はヒドロキシメチル基等である。
Tの2価の連結基としては、アルキレン基、−COO−Rt−基、−O−Rt−基等が挙げられる。式中、Rtは、アルキレン基又はシクロアルキレン基を表す。
Tは、単結合又は−COO−Rt−基が好ましい。Rtは、炭素数1〜5のアルキレン基が好ましく、−CH−基、−(CH−基、−(CH−基がより好ましい。
Rx〜Rxのアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基などの炭素数1〜4のものが好ましい。
Rx〜Rxのシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの単環のシクロアルキル基、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。
Rx〜Rxの2つが結合して形成されるシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの単環のシクロアルキル基、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。炭素数5〜6の単環のシクロアルキル基が特に好ましい。
Rx〜Rxの2つが結合して形成されるシクロアルキル基は、例えば、環を構成するメチレン基の1つが、酸素原子等のヘテロ原子、又は、カルボニル基等のヘテロ原子を有する基で置き換わっていてもよい。
一般式(AI)で表される繰り返し単位は、例えば、Rxがメチル基又はエチル基であり、RxとRxとが結合して上述のシクロアルキル基を形成している態様が好ましい。
上記各基は置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、アルキル基(炭素数1〜4)、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基(炭素数1〜4)、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基(炭素数2〜6)などが挙げられ、炭素数8以下が好ましい。
一般式(AI)で表される繰り返し単位としては、好ましくは、酸分解性(メタ)アクリル酸3級アルキルエステル系繰り返し単位(Xaが水素原子又はメチル基を表し、かつ、Tが単結合を表す繰り返し単位)である。より好ましくは、Rx〜Rxが各々独立に、直鎖又は分岐のアルキル基を表す繰り返し単位であり、更に好ましくは、Rx〜Rxが各々独立に、直鎖のアルキル基を表す繰り返し単位である。
樹脂(A)が有する、酸の作用により分解してカルボキシル基を生じる基を有する繰り返し単位の具体例を以下に示すが、本発明は、これに限定されるものではない。
具体例中、Rx、Xaは、水素原子、CH、CF、又はCHOHを表す。Rxa、Rxbは各々炭素数1〜4のアルキル基を表す。Zは、極性基を含む置換基を表し、複数存在する場合は各々独立である。pは0又は正の整数を表す。Zにより表される極性基を含む置換基としては、例えば、水酸基、シアノ基、アミノ基、アルキルアミド基又はスルホンアミド基を有する、直鎖又は分岐のアルキル基、シクロアルキル基が挙げられ、好ましくは、水酸基を有するアルキル基である。分岐状アルキル基としてはイソプロピル基が特に好ましい。
酸の作用により分解してカルボキシル基を生じる基を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対し、15〜90モル%が好ましく、20〜90モル%がより好ましく、25〜80モル%が更に好ましく、30〜70モル%が更により好ましい。
樹脂(A)は、更にラクトン基を有する繰り返し単位を含有することが好ましい。
ラクトン基としては、ラクトン構造を含有していればいずれの基でも用いることができるが、好ましくは5〜7員環ラクトン構造を含有する基であり、5〜7員環ラクトン構造にビシクロ構造、スピロ構造を形成する形で他の環構造が縮環しているものが好ましい。
下記一般式(LC1−1)〜(LC1−16)のいずれかで表されるラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位を有することがより好ましい。また、ラクトン構造を有する基が主鎖に直接結合していてもよい。好ましいラクトン構造としては一般式(LC1−1)、(LC1−4)、(LC1−5)、(LC1−6)、(LC1−13)、(LC1−14)で表される基である。
ラクトン構造部分は、置換基(Rb2)を有していても有していなくてもよい。好ましい置換基(Rb2)としては、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数4〜7のシクロアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数1〜8のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、酸分解性基などが挙げられる。n2は、0〜4の整数を表す。n2が2以上の時、複数存在するRb2は、同一でも異なっていてもよく、また、複数存在するRb2同士が結合して環を形成してもよい。
一般式(LC1−1)〜(LC1−16)のいずれかで表されるラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位としては、例えば、下記一般式(AI)で表される繰り返し単位等を挙げることができる。
一般式(AI)中、Rb0は、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
Rb0のアルキル基が有していてもよい好ましい置換基としては、水酸基、ハロゲン原子が挙げられる。
Rb0のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子を挙げることができる。Rb0は、水素原子又はメチル基が好ましい。
Abは、単結合、アルキレン基、単環又は多環の脂環炭化水素構造を有する2価の連結基、エーテル基、エステル基、カルボニル基、カルボキシル基、又はこれらを組み合わせた2価の基を表す。好ましくは、単結合、−Ab1−CO2−で表される連結基である。Ab1は、直鎖、分岐アルキレン基、単環又は多環のシクロアルキレン基であり、好ましくは、メチレン基、エチレン基、シクロヘキシレン基、アダマンチレン基、ノルボルニレン基である。
Vは、一般式(LC1−1)〜(LC1−16)のうちのいずれかで示される基を表す。
ラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位は、通常、光学異性体が存在するが、いずれの光学異性体を用いてもよい。また、1種の光学異性体を単独で用いても、複数の光学異性体を混合して用いてもよい。1種の光学異性体を主に用いる場合、その光学純度(ee)が90以上のものが好ましく、より好ましくは95以上である。
ラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
ラクトン基を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対し、1〜65モル%が好ましく、1〜30モル%がより好ましく、5〜25モル%が更に好ましく、5〜20モル%が更により好ましい。
樹脂(A)は、極性基を有する有機基を含有する繰り返し単位、特に、極性基で置換された脂環炭化水素構造を有する繰り返し単位を更に有することができる。
これにより基板密着性、現像液親和性が向上する。極性基で置換された脂環炭化水素構造の脂環炭化水素構造としてはアダマンチル基、ジアマンチル基、ノルボルナン基が好ましい。極性基としては水酸基、シアノ基が好ましい。
極性基を有する繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
樹脂(A)が、極性基を有する有機基を含有する繰り返し単位を有する場合、その含有量は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対し、1〜50モル%が好ましく、1〜30モル%がより好ましく、5〜25モル%が更に好ましくは、5〜20モル%が更により好ましい。
更に、上記以外の繰り返し単位として、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する基(光酸発生基)を有する繰り返し単位を含むこともできる。この場合、この光酸発生基を有する繰り返し単位が、後述する活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(B)にあたると考えることができる。
このような繰り返し単位としては、例えば、下記一般式(4)で表される繰り返し単位が挙げられる。
41は、水素原子又はメチル基を表す。L41は、単結合又は2価の連結基を表す。L42は、2価の連結基を表す。Wは、活性光線又は放射線の照射により分解して側鎖に酸を発生させる構造部位を表す。
以下に、一般式(4)で表される繰り返し単位の具体例を示すが、本発明がこれに限定されるものではない。
そのほか、一般式(4)で表される繰り返し単位としては、例えば、特開2014−041327号公報の段落[0094]〜[0105]に記載された繰り返し単位が挙げられる。
樹脂(A)が光酸発生基を有する繰り返し単位を含有する場合、光酸発生基を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対し、1〜40モル%が好ましく、より好ましくは5〜35モル%、更に好ましくは5〜30モル%である。
樹脂(A)は、常法に従って(例えばラジカル重合)合成することができる。例えば、一般的合成方法としては、モノマー種及び開始剤を溶剤に溶解させ、加熱することにより重合を行う一括重合法、加熱溶剤にモノマー種と開始剤の溶液を1〜10時間かけて滴下して加える滴下重合法などが挙げられ、滴下重合法が好ましい。
反応溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ジイソプロピルエーテルなどのエーテル類;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類;酢酸エチルなどのエステル溶媒;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド溶剤;後述の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メチルエーテル、シクロヘキサノンなどの感活性光線性又は感放射線性組成物を溶解する溶媒;等が挙げられる。より好ましくは感活性光線性又は感放射線性組成物に用いられる溶剤と同一の溶剤を用いて重合することが好ましい。これにより保存時のパーティクルの発生が抑制できる。
重合反応は窒素やアルゴンなど不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。重合開始剤としては市販のラジカル開始剤(アゾ系開始剤、パーオキサイドなど)を用いて重合を開始させる。ラジカル開始剤としてはアゾ系開始剤が好ましく、エステル基、シアノ基、カルボキシル基を有するアゾ系開始剤が好ましい。好ましい開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル、ジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)などが挙げられる。所望により開始剤を追加、あるいは分割で添加し、反応終了後、溶剤に投入して粉体あるいは固形回収等の方法で所望のポリマーを回収する。反応の濃度は5〜50質量%であり、好ましくは10〜30質量%である。
反応温度は、通常10℃〜150℃であり、好ましくは30℃〜120℃、更に好ましくは60〜100℃である。
精製は、水洗や適切な溶媒を組み合わせることにより残留単量体やオリゴマー成分を除去する液液抽出法、特定の分子量以下のもののみを抽出除去する限外ろ過等の溶液状態での精製方法や、樹脂溶液を貧溶媒へ滴下することで樹脂を貧溶媒中に凝固させることにより残留単量体等を除去する再沈殿法や、濾別した樹脂スラリーを貧溶媒で洗浄する等の固体状態での精製方法等の通常の方法を適用できる。
樹脂(A)の重量平均分子量は、GPC法によりポリスチレン換算値として、好ましくは1,000〜200,000であり、更に好ましくは3,000〜20,000、最も好ましくは5,000〜15,000である。重量平均分子量を、1,000〜200,000とすることにより、耐熱性やドライエッチング耐性の劣化を防ぐことができ、且つ現像性が劣化したり、粘度が高くなって製膜性が劣化したりすることを防ぐことができる。
樹脂(A)の重量平均分子量の特に好ましい別の形態は、GPC法によるポリスチレン換算値で3,000〜9,500である。重量平均分子量を3,000〜9,500にすることにより、特にレジスト残渣(以降、「スカム」ともいう)が抑制され、より良好なパターンを形成することができる。
分散度(分子量分布)は、通常1〜5であり、好ましくは1〜3、更に好ましくは1.2〜3.0、特に好ましくは1.2〜2.0の範囲のものが使用される。分散度の小さいものほど、解像度、レジスト形状が優れ、且つレジストパターンの側壁がスムーズであり、ラフネス性に優れる。
感活性光線性又は感放射線性組成物において、樹脂(A)の含有量は、全固形分中50〜99.9質量%が好ましく、より好ましくは60〜99.0質量%である。
また、感活性光線性又は感放射線性組成物において、樹脂(A)は、1種で使用してもよいし、複数併用してもよい。
また、樹脂(A)は、下記一般式(VI)で表される繰り返し単位を含んでいてもよい。
一般式(VI)中、
61、R62及びR63は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又はアルコキシカルボニル基を表す。但し、R62はArと結合して環を形成していてもよく、その場合のR62は単結合又はアルキレン基を表す。
は、単結合、−COO−、又は−CONR64−を表す。R64は、水素原子又はアルキル基を表す。
は、単結合又はアルキレン基を表す。
Arは、(n+1)価の芳香環基を表し、R62と結合して環を形成する場合には(n+2)価の芳香環基を表す。
は、n≧2の場合には各々独立に、水素原子又は酸の作用により脱離する基を表す。但し、Yの少なくとも1つは、酸の作用により脱離する基を表す。
nは、1〜4の整数を表す。
酸の作用により脱離する基Yとしては、下記一般式(VI−A)で表される構造がより好ましい。
ここで、L及びLは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、又はアルキレン基とアリール基とを組み合わせた基を表す。
Mは、単結合又は2価の連結基を表す。
Qは、アルキル基、ヘテロ原子を含んでいてもよいシクロアルキル基、ヘテロ原子を含んでいてもよいアリール基、アミノ基、アンモニウム基、メルカプト基、シアノ基又はアルデヒド基を表す。
Q、M、Lの少なくとも2つが結合して環(好ましくは、5員若しくは6員環)を形成してもよい。
上記一般式(VI)で表される繰り返し単位は、下記一般式(3)で表される繰り返し単位であることが好ましい。
一般式(3)において、
Arは、芳香環基を表す。
は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、アシル基又はヘテロ環基を表す。
は、単結合又は2価の連結基を表す。
は、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はヘテロ環基を表す。
、M及びRの少なくとも二つが結合して環を形成してもよい。
Arが表す芳香環基は、上記一般式(VI)におけるnが1である場合の、上記一般式(VI)におけるArと同様であり、より好ましくはフェニレン基、ナフチレン基であり、更に好ましくはフェニレン基である。
以下に一般式(VI)で表される繰り返し単位の具体例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
樹脂(A)は、下記一般式(4)で表される繰り返し単位を含むことも好ましい。
一般式(4)中、
41、R42及びR43は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基又はアルコキシカルボニル基を表す。R42はLと結合して環を形成していてもよく、その場合のR42はアルキレン基を表す。
は、単結合又は2価の連結基を表し、R42と環を形成する場合には3価の連結基を表す。
44及びR45は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、アシル基又はヘテロ環基を表す。
は、単結合又は2価の連結基を表す。
は、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はヘテロ環基を表す。
、M及びR44の少なくとも二つが結合して環を形成してもよい。
41、R42及びR43は、前述の一般式(V)中のR51、R52、R53と同義であり、また好ましい範囲も同様である。
は、前述の一般式(V)中のLと同義であり、また好ましい範囲も同様である。
44及びR45は、前述の一般式(3)中のRと同義であり、また好ましい範囲も同様である。
は、前述の一般式(3)中のMと同義であり、また好ましい範囲も同様である。
は、前述の一般式(3)中のQと同義であり、また好ましい範囲も同様である。
、M及びR44の少なくとも二つが結合して形成される環としては、Q、M及びRの少なくとも二つが結合して形成される環があげられ、また好ましい範囲も同様である。
以下に一般式(4)で表される繰り返し単位の具体例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
また、樹脂(A)は、下記一般式(BZ)で表される繰り返し単位を含んでいてもよい。
一般式(BZ)中、ARは、アリール基を表す。Rnは、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表す。RnとARとは互いに結合して非芳香族環を形成してもよい。
は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基又はアルキルオキシカルボニル基を表す。
以下に、一般式(BZ)により表される繰り返し単位の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。
上記酸分解性基を有する繰り返し単位は、1種類であってもよいし、2種以上を併用してもよい。
樹脂(A)における酸分解性基を有する繰り返し単位の含有量(複数種類含有する場合はその合計)は、上記樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して5モル%以上80モル%以下であることが好ましく、5モル%以上75モル%以下であることがより好ましく、10モル%以上65モル%以下であることが更に好ましい。
樹脂(A)は、下記一般式(V)又は下記一般式(VI)で表される繰り返し単位を含有してもよい。
式中、
及びR7は、それぞれ独立に、水素原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、アルコキシ基又はアシロキシ基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、ハロゲン原子、エステル基(−OCOR又は−COOR:Rは炭素数1〜6のアルキル基又はフッ素化アルキル基)、又はカルボキシル基を表す。
は0〜6の整数を表す。
は0〜4の整数を表す。
はメチレン基、酸素原子又は硫黄原子である
一般式(V)又は一般式(VI)で表される繰り返し単位の具体例を下記に示すが、これらに限定されない。
樹脂(A)は、更に、側鎖に珪素原子を有する繰り返し単位を更に有していても良い。側鎖に珪素原子を有する繰り返し単位としては、例えば、珪素原子を有する(メタ)アクリレート系繰り返し単位、珪素原子を有するビニル系繰り返し単位などが挙げられる。側鎖に珪素原子を有する繰り返し単位は、典型的には、側鎖に珪素原子を有する基を有する繰り返し単位であり、珪素原子を有する基としては、例えば、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリフェニルシリル基、トリシクロヘキシルシリル基、トリストリメチルシロキシシリル基、トリストリメチルシリルシリル基、メチルビストリメチルシリルシリル基、メチルビストリメチルシロキシシリル基、ジメチルトリメチルシリルシリル基、ジメチルトリメチルシロキシシリル基、又は下記のような環状もしくは直鎖状ポリシロキサン、又はカゴ型あるいははしご型もしくはランダム型シルセスキオキサン構造などが挙げられる。式中、R、及び、R1は各々独立に、1価の置換基を表す。*は、結合手を表す。
上記の基を有する繰り返し単位は、例えば、上記の基を有するアクリレート又はメタクリレート化合物に由来する繰り返し単位や、上記の基とビニル基とを有する化合物に由来する繰り返し単位を好適に挙げることができる。
珪素原子を有する繰り返し単位は、シルセスキオキサン構造を有する繰り返し単位であることが好ましく、これにより、超微細(例えば、線幅50nm以下)であり、かつ、断面形状が高アスペクト比(例えば、膜厚/線幅が3以上)のパターンの形成において、非常に優れた倒れ性能を発現することができる。
シルセスキオキサン構造としては、例えば、カゴ型シルセスキオキサン構造、はしご型シルセスキオキサン構造(ラダー型シルセスキオキサン構造)、ランダム型シルセスキオキサン構造などが挙げられる。なかでも、カゴ型シルセスキオキサン構造が好ましい。
ここで、カゴ型シルセスキオキサン構造とは、カゴ状骨格を有するシルセスキオキサン構造である。カゴ型シルセスキオキサン構造は、完全カゴ型シルセスキオキサン構造であっても、不完全カゴ型シルセスキオキサン構造であってもよいが、完全カゴ型シルセスキオキサン構造であることが好ましい。
また、はしご型シルセスキオキサン構造とは、はしご状骨格を有するシルセスキオキサン構造である。
また、ランダム型シルセスキオキサン構造とは、骨格がランダムのシルセスキオキサン構造である。
上記カゴ型シルセスキオキサン構造は、下記式(S)で表されるシロキサン構造であることが好ましい。
上記式(S)中、Rは、1価の有機基を表す。複数あるRは、同一であっても、異なってもよい。
上記有機基は特に制限されないが、具体例としては、 ヒドロキシ基、ニトロ基、カルボキシ基、アルコキシ基、アミノ基、メルカプト基、ブロック化メルカプト基(例えば、アシル基でブロック(保護)されたメルカプト基)、アシル基、イミド基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、シリル基、ビニル基、ヘテロ原子を有していてもよい炭化水素基、(メタ)アクリル基含有基及びエポキシ基含有基などが挙げられる。
上記ヘテロ原子を有していてもよい炭化水素基のヘテロ原子としては、例えば、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、リン原子などが挙げられる。
上記ヘテロ原子を有していてもよい炭化水素基の炭化水素基としては、例えば、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、又はこれらを組み合わせた基などが挙げられる。
上記脂肪族炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよい。上記脂肪族炭化水素基の具体例としては、直鎖状又は分岐状のアルキル基(特に、炭素数1〜30)、直鎖状又は分岐状のアルケニル基(特に、炭素数2〜30)、直鎖状又は分岐状のアルキニル基(特に、炭素数2〜30)などが挙げられる。
上記芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基などの炭素数6〜18の芳香族炭化水素基などが挙げられる。
樹脂(A)が、上記側鎖に珪素原子を有する繰り返し単位を有する場合、その含有量は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対し、1〜30モル%が好ましく、5〜25モル%が更に好ましくは、5〜20モル%が更により好ましい。
(B)活性光線又は放射線により酸を発生する化合物(光酸発生剤)
感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、活性光線又は放射線により酸を発生する化合物(以下、「光酸発生剤《PAG:Photo Acid Generator》」ともいう)を含有することが好ましい。
光酸発生剤は、低分子化合物の形態であっても良く、重合体の一部に組み込まれた形態であってもよい。また、低分子化合物の形態と重合体の一部に組み込まれた形態を併用してもよい。
光酸発生剤が、低分子化合物の形態である場合、分子量が3000以下であることが好ましく、2000以下であることがより好ましく、1000以下であることが更に好ましい。
光酸発生剤が、重合体の一部に組み込まれた形態である場合、樹脂(A)の一部に組み込まれても良く、樹脂(A)とは異なる樹脂に組み込まれてもよい。
本発明において、光酸発生剤が、低分子化合物の形態であることが好ましい。
光酸発生剤としては、公知のものであれば特に限定されないが、活性光線又は放射線、好ましくは電子線又は極紫外線の照射により、有機酸、例えば、スルホン酸、ビス(アルキルスルホニル)イミド、又はトリス(アルキルスルホニル)メチドの少なくともいずれかを発生する化合物が好ましい。
より好ましくは下記一般式(ZI)、(ZII)、(ZIII)で表される化合物を挙げることができる。
上記一般式(ZI)において、
201、R202及びR203は、各々独立に、有機基を表す。
201、R202及びR203としての有機基の炭素数は、一般的に1〜30、好ましくは1〜20である。
また、R201〜R203のうち2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合、カルボニル基を含んでいてもよい。R201〜R203の内の2つが結合して形成する基としては、アルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基)を挙げることができる。
は、非求核性アニオン(求核反応を起こす能力が著しく低いアニオン)を表す。
非求核性アニオンとしては、例えば、スルホン酸アニオン(脂肪族スルホン酸アニオン、芳香族スルホン酸アニオン、カンファースルホン酸アニオンなど)、カルボン酸アニオン(脂肪族カルボン酸アニオン、芳香族カルボン酸アニオン、アラルキルカルボン酸アニオンなど)、スルホニルイミドアニオン、ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチドアニオン等を挙げられる。
脂肪族スルホン酸アニオン及び脂肪族カルボン酸アニオンにおける脂肪族部位は、アルキル基であってもシクロアルキル基であってもよく、好ましくは炭素数1〜30の直鎖又は分岐のアルキル基及び炭素数3〜30のシクロアルキル基が挙げられる。
芳香族スルホン酸アニオン及び芳香族カルボン酸アニオンにおける芳香族基としては、好ましくは炭素数6〜14のアリール基、例えば、フェニル基、トリル基、ナフチル基等を挙げることができる。
上記で挙げたアルキル基、シクロアルキル基及びアリール基は、置換基を有していてもよい。この具体例としては、ニトロ基、フッ素原子などのハロゲン原子、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、シアノ基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜15)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜15)、アリール基(好ましくは炭素数6〜14)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜7)、アシル基(好ましくは炭素数2〜12)、アルコキシカルボニルオキシ基(好ましくは炭素数2〜7)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1〜15)、アルキルスルホニル基(好ましくは炭素数1〜15)、アルキルイミノスルホニル基(好ましくは炭素数1〜15)、アリールオキシスルホニル基(好ましくは炭素数6〜20)、アルキルアリールオキシスルホニル基(好ましくは炭素数7〜20)、シクロアルキルアリールオキシスルホニル基(好ましくは炭素数10〜20)、アルキルオキシアルキルオキシ基(好ましくは炭素数5〜20)、シクロアルキルアルキルオキシアルキルオキシ基(好ましくは炭素数8〜20)等を挙げることができる。
各基が有するアリール基及び環構造については、置換基として更にアルキル基(好ましくは炭素数1〜15)を挙げることができる。
アラルキルカルボン酸アニオンにおけるアラルキル基としては、好ましくは炭素数7〜12のアラルキル基、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基、ナフチルブチル基等を挙げることができる。
スルホニルイミドアニオンとしては、例えば、サッカリンアニオンを挙げることができる。
ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンにおけるアルキル基は、炭素数1〜5のアルキル基が好ましい。これらのアルキル基の置換基としてはハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されたアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルオキシスルホニル基、アリールオキシスルホニル基、シクロアルキルアリールオキシスルホニル基等を挙げることができ、フッ素原子又はフッ素原子で置換されたアルキル基が好ましい。
また、ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオンにおけるアルキル基は、互いに結合して環構造を形成してもよい。これにより、酸強度が増加する。
その他の非求核性アニオンとしては、例えば、弗素化燐(例えば、PF )、弗素化硼素(例えば、BF )、弗素化アンチモン(例えば、SbF )等を挙げることができる。
非求核性アニオンとしては、スルホン酸の少なくともα位がフッ素原子で置換された脂肪族スルホン酸アニオン、フッ素原子又はフッ素原子を有する基で置換された芳香族スルホン酸アニオン、アルキル基がフッ素原子で置換されたビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、アルキル基がフッ素原子で置換されたトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンが好ましい。非求核性アニオンとして、より好ましくはパーフロロ脂肪族スルホン酸アニオン(更に好ましくは炭素数4〜8)、フッ素原子を有するベンゼンスルホン酸アニオン、更により好ましくはノナフロロブタンスルホン酸アニオン、パーフロロオクタンスルホン酸アニオン、ペンタフロロベンゼンスルホン酸アニオン、3,5−ビス(トリフロロメチル)ベンゼンスルホン酸アニオンである。
酸強度の観点からは、発生酸のpKaが−1以下であることが、感度向上のために好ましい。
また、非求核性アニオンとしては、以下の一般式(AN1)で表されるアニオンも好ましい態様として挙げられる。
式中、
Xfは、それぞれ独立に、フッ素原子、又は少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。
、Rは、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、又は、アルキル基を表し、複数存在する場合のR、Rは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
Lは、二価の連結基を表し、複数存在する場合のLは同一でも異なっていてもよい。
Aは、環状の有機基を表す。
xは1〜20の整数を表し、yは0〜10の整数を表し、zは0〜10の整数を表す。
一般式(AN1)について、更に詳細に説明する。
Xfのフッ素原子で置換されたアルキル基におけるアルキル基としては、好ましくは炭素数1〜10であり、より好ましくは炭素数1〜4である。また、Xfのフッ素原子で置換されたアルキル基は、パーフルオロアルキル基であることが好ましい。
Xfとして好ましくは、フッ素原子又は炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基である。Xfの具体的としては、フッ素原子、CF、C、C、C、CHCF、CHCHCF、CH、CHCH、CH、CHCH、CH、CHCHが挙げられ、中でもフッ素原子、CFが好ましい。
特に、双方のXfがフッ素原子であることが好ましい。
、Rのアルキル基は、置換基(好ましくはフッ素原子)を有していてもよく、炭素数1〜4のものが好ましい。更に好ましくは炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基である。R、Rの置換基を有するアルキル基の具体例としては、CF、C、C、C、C11、C13、C15、C17、CHCF、CHCHCF、CH、CHCH、CH、CHCH、CH、CHCHが挙げられ、中でもCFが好ましい。
、Rとしては、好ましくはフッ素原子又はCFである。
xは1〜10が好ましく、1〜5がより好ましい。
yは0〜4が好ましく、0がより好ましい。
zは0〜5が好ましく、0〜3がより好ましい。
Lの2価の連結基としては特に限定されず、―COO−、−OCO−、−CO−、−O−、−S―、−SO―、―SO−、アルキレン基、シクロアルキレン基、アルケニレン基又はこれらの複数が連結した連結基などを挙げることができ、総炭素数12以下の連結基が好ましい。このなかでも―COO−、−OCO−、−CO−、−O−が好ましく、―COO−、−OCO−がより好ましい。
上記一般式(ANI)において、A以外の部分構造の組み合わせとして、SO3−−CF−CH−OCO−、SO3−−CF−CHF−CH−OCO−、SO3−−CF−COO−、SO3−−CF−CF−CH−、SO3−−CF−CH(CF)−OCO−が好ましいものとして挙げられる。
Aの環状の有機基としては、環状構造を有するものであれば特に限定されず、脂環基、アリール基、複素環基(芳香族性を有するものだけでなく、芳香族性を有さないものも含む)等が挙げられる。
脂環基としては、単環でも多環でもよく、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基などの単環のシクロアルキル基、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。中でも、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基等の炭素数7以上のかさ高い構造を有する脂環基が、露光後加熱工程での膜中拡散性を抑制でき、MEEF(mask error enhancement factor)向上の観点から好ましい。
アリール基としては、ベンゼン環、ナフタレン環、フェナンスレン環、アントラセン環が挙げられる。
複素環基としては、フラン環、チオフェン環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、ピリジン環由来のものが挙げられる。中でもフラン環、チオフェン環、ピリジン環由来のものが好ましい。
また、環状の有機基としては、ラクトン構造も挙げることができ、具体例としては、下記一般式(LC1−1)〜(LC1−17)で表されるラクトン構造を挙げることができる。
上記環状の有機基は、置換基を有していてもよく、上記置換基としては、アルキル基(直鎖、分岐、環状のいずれであっても良く、炭素数1〜12が好ましい)、シクロアルキル基(単環、多環、スピロ環のいずれであっても良く、炭素数3〜20が好ましい)、アリール基(炭素数6〜14が好ましい)、ヒドロキシ基、アルコキシ基、エステル基、アミド基、ウレタン基、ウレイド基、チオエーテル基、スルホンアミド基、スルホン酸エステル基等が挙げられる。なお、環状の有機基を構成する炭素(環形成に寄与する炭素)はカルボニル炭素であってもよい。
なお、上記置換基は、上記(LC1−1)〜(LC1−17)においてはRb2に相当する。また、上記(LC1−1)〜(LC1−17)において、n2は0〜4の整数を表す。n2が2以上の時、複数存在するRb2は、同一でも異なっていてもよく、また、複数存在するRb2同士が結合して環を形成してもよい。
一般式(ZI)において、R201、R202及びR203の有機基としては、アリール基、アルキル基、シクロアルキル基などが挙げられる。
201、R202及びR203のうち、少なくとも1つがアリール基であることが好ましく、三つ全てがアリール基であることがより好ましい。アリール基としては、フェニル基、ナフチル基などの他に、インドール残基、ピロール残基などのヘテロアリール基も可能である。R201〜R203のアルキル基及びシクロアルキル基としては、好ましくは、炭素数1〜10の直鎖又は分岐アルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基を挙げることができる。アルキル基として、より好ましくはメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基等を挙げることができる。シクロアルキル基として、より好ましくは、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロへプチル基等を挙げることができる。これらの基は更に置換基を有していてもよい。その置換基としては、ニトロ基、フッ素原子などのハロゲン原子、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、シアノ基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜15)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜15)、アリール基(好ましくは炭素数6〜14)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜7)、アシル基(好ましくは炭素数2〜12)、アルコキシカルボニルオキシ基(好ましくは炭素数2〜7)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
次に、一般式(ZII)、(ZIII)について説明する。
一般式(ZII)、(ZIII)中、R204〜R207は、各々独立に、アリール基、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
204〜R207のアリール基としてはフェニル基、ナフチル基が好ましく、更に好ましくはフェニル基である。R204〜R207のアリール基は、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等を有する複素環構造を有するアリール基であってもよい。複素環構造を有するアリール基の骨格としては、例えば、ピロール、フラン、チオフェン、インドール、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン等を挙げることができる。
204〜R207におけるアルキル基及びシクロアルキル基としては、好ましくは、炭素数1〜10の直鎖又は分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基)、炭素数3〜10のシクロアルキル基(シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボニル基)を挙げることができる。
204〜R207のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基は、置換基を有していてもよい。R204〜R207のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基(例えば炭素数1〜15)、シクロアルキル基(例えば炭素数3〜15)、アリール基(例えば炭素数6〜15)、アルコキシ基(例えば炭素数1〜15)、ハロゲン原子、水酸基、フェニルチオ基等を挙げることができる。
また、一般式(ZII)において、Zは非求核性アニオンを表す。具体的には、一般式(ZI)においてZとして説明したものと同じであり、好ましい形態も同じである。
以下、一般式(ZI)〜(ZIII)の具体例を示すが、これに限定されない。
本発明においては、上記光酸発生剤は、露光で発生した酸の非露光部への拡散を抑制し解像性を良好にする観点から、電子線又は極紫外線の照射により、体積130Å以上の大きさの酸(より好ましくはスルホン酸)を発生する化合物であってもよく、体積190Å以上の大きさの酸(より好ましくはスルホン酸)を発生する化合物であることがより好ましく、体積270Å以上の大きさの酸(より好ましくはスルホン酸)を発生する化合物であることが更に好ましく、体積400Å以上の大きさの酸(より好ましくはスルホン酸)を発生する化合物であることが特に好ましい。ただし、感度や塗布溶剤溶解性の観点から、上記体積は、2000Å以下であることが好ましく、1500Å以下であることが更に好ましい。上記体積の値は、富士通株式会社製の「WinMOPAC」を用いて求めた。すなわち、まず、各例に係る酸の化学構造を入力し、次に、この構造を初期構造としてMM3法を用いた分子力場計算により、各酸の最安定立体配座を決定し、その後、これら最安定立体配座についてPM3法を用いた分子軌道計算を行うことにより、各酸の「accessible volume」を計算することができる。
本発明においては、活性光線又は放射線の照射により以下に例示する酸を発生する光酸発生剤が好ましい。なお、例の一部には、体積の計算値を付記している(単位Å)。なお、ここで求めた計算値は、アニオン部にプロトンが結合した酸の体積値である。
光酸発生剤としては、特開2014−41328号公報段落[0368]〜[0377]、特開2013−228681号公報段落[0240]〜[0262](対応する米国特許出願公開第2015/004533号明細書の[0339])が援用でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。また、好ましい具体例として以下の化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
光酸発生剤は、1種類単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
光酸発生剤の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物中の含有量は、組成物の全固形分を基準として、0.1〜50質量%が好ましく、より好ましくは5〜50質量%、更に好ましくは8〜40質量%である。特に、電子線や極紫外線露光の際に高感度化、高解像性を両立するには光酸発生剤の含有率は高いほうが好ましく、更に好ましくは10〜40質量%、最も好ましくは10〜35質量%である。
(C)溶剤
上述した各成分を溶解させて感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を調製する際には、溶剤を使用できる。使用できる溶剤としては、例えば、アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸アルキルエステル、アルコキシプロピオン酸アルキル、炭素数4〜10の環状ラクトン、炭素数4〜10の、環を含有してもよいモノケトン化合物、アルキレンカーボネート、アルコキシ酢酸アルキル、ピルビン酸アルキル等の有機溶剤を挙げることができる。
アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレートとしては、例えば、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、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピ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プロピオネート、プロピレングリコールモノエチルエーテルプロピオネート、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エチルエーテルアセテートが好ましく挙げられる。
アルキレングリコールモノアルキルエーテルとしては、例えば、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、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、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エチルエーテルを好ましく挙げられる。
乳酸アルキルエステルとしては、例えば、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチルを好ましく挙げられる。
アルコキシプロピオン酸アルキルとしては、例えば、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチルを好ましく挙げられる。
炭素数4〜10の環状ラクトンとしては、例えば、β−プロピオラクトン、β−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン、α−メチル−γ−ブチロラクトン、β−メチル−γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、γ−オクタノイックラクトン、α−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンが好ましく挙げられる。
炭素数4〜10の、環を含有してもよいモノケトン化合物としては、例えば、2−ブタノン、3−メチルブタノン、ピナコロン、2−ペンタノン、3−ペンタノン、3−メチル−2−ペンタノン、4−メチル−2−ペンタノン、2−メチル−3−ペンタノン、4,4−ジメチル−2−ペンタノン、2,4−ジメチル−3−ペンタノン、2,2,4,4−テトラメチル−3−ペンタノン、2−ヘキサノン、3−ヘキサノン、5−メチル−3−ヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、2−メチル−3−ヘプタノン、5−メチル−3−ヘプタノン、2,6−ジメチル−4−ヘプタノン、2−オクタノン、3−オクタノン、2−ノナノン、3−ノナノン、5−ノナノン、2−デカノン、3−デカノン、4−デカノン、5−ヘキセン−2−オン、3−ペンテン−2−オン、シクロペンタノン、2−メチルシクロペンタノン、3−メチルシクロペンタノン、2,2−ジメチルシクロペンタノン、2,4,4−トリメチルシクロペンタノン、シクロヘキサノン、3−メチルシクロヘキサノン、4−メチルシクロヘキサノン、4−エチルシクロヘキサノン、2,2−ジメチルシクロヘキサノン、2,6−ジメチルシクロヘキサノン、2,2,6−トリメチルシクロヘキサノン、シクロヘプタノン、2−メチルシクロヘプタノン、3−メチルシクロヘプタノンが好ましく挙げられる。
アルキレンカーボネートとしては、例えば、プロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネートが好ましく挙げられる。
アルコキシ酢酸アルキルとしては、例えば、酢酸−2−メトキシエチル、酢酸−2−エトキシエチル、酢酸−2−(2−エトキシエトキシ)エチル、酢酸−3−メトキシ−3−メチルブチル、酢酸−1−メトキシ−2−プロピルが好ましく挙げられる。
ピルビン酸アルキルとしては、例えば、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピルが好ましく挙げられる。
好ましく使用できる溶剤としては、常温常圧下で、沸点130℃以上の溶剤が挙げられる。具体的には、シクロペンタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、乳酸エチル、エチレングリコールモノエ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、3−エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸−2−エトキシエチル、酢酸−2−(2−エトキシエトキシ)エチル、プロピレンカーボネートが挙げられる。
本発明においては、上記溶剤を単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。
本発明においては、有機溶剤として構造中に水酸基を含有する溶剤と、水酸基を含有しない溶剤とを混合した混合溶剤を使用してもよい。
水酸基を含有する溶剤としては、例えば、エチレングリコール、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エチルエーテル、プロピレングリコール、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、乳酸エチル等を挙げることができ、これらの内でプロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチルが特に好ましい。
水酸基を含有しない溶剤としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、酢酸ブチル、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド等を挙げることができ、これらの内で、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、酢酸ブチルが特に好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノンが最も好ましい。
水酸基を含有する溶剤と水酸基を含有しない溶剤との混合比(質量)は、好ましくは1/99〜99/1、より好ましくは10/90〜90/10、更に好ましくは20/80〜60/40である。水酸基を含有しない溶剤を50質量%以上含有する混合溶剤が塗布均一性の点で特に好ましい。
溶剤は、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含有する2種類以上の混合溶剤であることが好ましい。
溶剤としては、例えば特開2014−219664号公報の段落0013〜0029に記載の溶媒も使用できる。
(D)塩基性化合物
感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、露光から加熱までの経時による性能変化を低減するために、塩基性化合物(D)を含有することが好ましい。
塩基性化合物(D)としては、好ましくは、下記式(A)〜(E)で示される構造を有する化合物を挙げることができる。
一般式(A)及び(E)中、R200、R201及びR202は、同一でも異なってもよく、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1〜20)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)又はアリール基(好ましくは炭素数6〜20)を表し、ここで、R201とR202は、互いに結合して環を形成してもよい。
上記アルキル基について、置換基を有するアルキル基としては、炭素数1〜20のアミノアルキル基、炭素数1〜20のヒドロキシアルキル基、又は炭素数1〜20のシアノアルキル基が好ましい。
203、R204、R205及びR206は、同一でも異なってもよく、炭素数1〜20個のアルキル基を表す。
これら一般式(A)及び(E)中のアルキル基は、無置換であることがより好ましい。
好ましい化合物として、グアニジン、アミノピロリジン、ピラゾール、ピラゾリン、ピペラジン、アミノモルホリン、アミノアルキルモルフォリン、ピペリジン等を挙げることができ、更に好ましい化合物として、イミダゾール構造、ジアザビシクロ構造、オニウムヒドロキシド構造、オニウムカルボキシレート構造、トリアルキルアミン構造、アニリン構造又はピリジン構造を有する化合物、水酸基及び/又はエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体、水酸基及び/又はエーテル結合を有するアニリン誘導体等を挙げることができる。
イミダゾール構造を有する化合物としてはイミダゾール、2、4、5−トリフェニルイミダゾール、ベンズイミダゾール等が挙げられる。ジアザビシクロ構造を有する化合物としては1、4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン、1、5−ジアザビシクロ[4,3,0]ノナ−5−エン、1、8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデカ−7−エン等が挙げられる。オニウムヒドロキシド構造を有する化合物としてはトリアリールスルホニウムヒドロキシド、フェナシルスルホニウムヒドロキシド、2−オキソアルキル基を有するスルホニウムヒドロキシド、具体的にはトリフェニルスルホニウムヒドロキシド、トリス(t−ブチルフェニル)スルホニウムヒドロキシド、ビス(t−ブチルフェニル)ヨードニウムヒドロキシド、フェナシルチオフェニウムヒドロキシド、2−オキソプロピルチオフェニウムヒドロキシド等が挙げられる。オニウムカルボキシレート構造を有する化合物としてはオニウムヒドロキシド構造を有する化合物のアニオン部がカルボキシレートになったものであり、例えばアセテート、アダマンタン−1−カルボキシレート、パーフロロアルキルカルボキシレート等が挙げられる。トリアルキルアミン構造を有する化合物としては、トリ(n−ブチル)アミン、トリ(n−オクチル)アミン等を挙げることができる。アニリン化合物としては、2,6−ジイソプロピルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジブチルアニリン、N,N−ジヘキシルアニリン等を挙げることができる。水酸基及び/又はエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体としては、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリス(メトキシエトキシエチル)
アミン等を挙げることができる。水酸基及び/又はエーテル結合を有するアニリン誘導体としては、N,N−ビス(ヒドロキシエチル)アニリン等を挙げることができる。
好ましい塩基性化合物として、更に、フェノキシ基を有するアミン化合物、フェノキシ基を有するアンモニウム塩化合物を挙げることができる。
アミン化合物は、1級、2級、3級のアミン化合物を使用することができ、少なくとも1つのアルキル基が窒素原子に結合しているアミン化合物が好ましい。アミン化合物は、3級アミン化合物であることがより好ましい。アミン化合物は、少なくとも1つのアルキル基(好ましくは炭素数1〜20)が窒素原子に結合していれば、アルキル基の他に、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)又はアリール基(好ましくは炭素数6〜12)が窒素原子に結合していてもよい。
また、アミン化合物は、アルキル鎖中に、酸素原子を有し、オキシアルキレン基が形成されていることが好ましい。オキシアルキレン基の数は、分子内に1つ以上、好ましくは3〜9個、更に好ましくは4〜6個である。オキシアルキレン基の中でもオキシエチレン基(−CH2CH2O−)もしくはオキシプロピレン基(−CH(CH3)CH2O−もしくは−CH2CH2CH2O−)が好ましく、更に好ましくはオキシエチレン基である。
アンモニウム塩化合物は、1級、2級、3級、4級のアンモニウム塩化合物を使用することができ、少なくとも1つのアルキル基が窒素原子に結合しているアンモニウム塩化合物が好ましい。アンモニウム塩化合物は、少なくとも1つのアルキル基(好ましくは炭素数1〜20)が窒素原子に結合していれば、アルキル基の他に、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)又はアリール基(好ましくは炭素数6〜12)が窒素原子に結合していてもよい。
アンモニウム塩化合物は、アルキル鎖中に、酸素原子を有し、オキシアルキレン基が形成されていることが好ましい。オキシアルキレン基の数は、分子内に1つ以上、好ましくは3〜9個、更に好ましくは4〜6個である。オキシアルキレン基の中でもオキシエチレン基(−CH2CH2O−)もしくはオキシプロピレン基(−CH(CH3)CH2O−もしくは−CH2CH2CH2O−)が好ましく、更に好ましくはオキシエチレン基である。
アンモニウム塩化合物のアニオンとしては、ハロゲン原子、スルホネート、ボレート、フォスフェート等が挙げられるが、中でもハロゲン原子、スルホネートが好ましい。ハロゲン原子としてはクロライド、ブロマイド、アイオダイドが特に好ましく、スルホネートとしては、炭素数1〜20の有機スルホネートが特に好ましい。有機スルホネートとしては、炭素数1〜20のアルキルスルホネート、アリールスルホネートが挙げられる。アルキルスルホネートのアルキル基は置換基を有していてもよく、置換基としては例えばフッ素、塩素、臭素、アルコキシ基、アシル基、アリール基等が挙げられる。アルキルスルホネートとして、具体的にはメタンスルホネート、エタンスルホネート、ブタンスルホネート、ヘキサンスルホネート、オクタンスルホネート、ベンジルスルホネート、トリフルオロメタンスルホネート、ペンタフルオロエタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート等が挙げられる。アリールスルホネートのアリール基としてはベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環が挙げられる。ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環は置換基を有していてもよく、置換基としては炭素数1〜6の直鎖若しくは分岐アルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基が好ましい。直鎖若しくは分岐アルキル基、シクロアルキル基として、具体的には、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、i−ブチル、t−ブチル、n−ヘキシル、シクロヘキシル等が挙げられる。他の置換基としては炭素数1〜6のアルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ、ニトロ、アシル基、アシルオキシ基等が挙げられる。
フェノキシ基を有するアミン化合物、フェノキシ基を有するアンモニウム塩化合物とは、アミン化合物又はアンモニウム塩化合物のアルキル基の窒素原子と反対側の末端にフェノキシ基を有するものである。フェノキシ基は、置換基を有していてもよい。フェノキシ基の置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、カルボキシル基、カルボン酸エステル基、スルホン酸エステル基、アリール基、アラルキル基、アシルオキシ基、アリールオキシ基等が挙げられる。置換基の置換位は、2〜6位のいずれであってもよい。置換基の数は、1〜5の範囲で何れであってもよい。
フェノキシ基と窒素原子との間に、少なくとも1つのオキシアルキレン基を有することが好ましい。オキシアルキレン基の数は、分子内に1つ以上、好ましくは3〜9個、更に好ましくは4〜6個である。オキシアルキレン基の中でもオキシエチレン基(−CH2CH2O−)もしくはオキシプロピレン基(−CH(CH3)CH2O−もしくは−CH2CH2CH2O−)が好ましく、更に好ましくはオキシエチレン基である。
フェノキシ基を有するアミン化合物は、フェノキシ基を有する1又は2級アミンとハロアルキルエーテルを加熱して反応させた後、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、テトラアルキルアンモニウム等の強塩基の水溶液を添加した後、酢酸エチル、クロロホルム等の有機溶剤で抽出することにより得ることができる。又は、1又は2級アミンと末端にフェノキシ基を有するハロアルキルエーテルを加熱して反応させた後、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、テトラアルキルアンモニウム等の強塩基の水溶液を添加した後、酢酸エチル、クロロホルム等の有機溶剤で抽出することにより得ることができる。
(プロトンアクセプター性官能基を有し、かつ、活性光線又は放射線の照射により分解してプロトンアクセプター性が低下、消失、又はプロトンアクセプター性から酸性に変化した化合物を発生する化合物(PA))
本発明に係る組成物は、塩基性化合物として、プロトンアクセプター性官能基を有し、かつ、活性光線又は放射線の照射により分解してプロトンアクセプター性が低下、消失、又はプロトンアクセプター性から酸性に変化した化合物を発生する化合物〔以下、化合物(PA)ともいう〕を更に含んでいてもよい。
プロトンアクセプター性官能基とは、プロトンと静電的に相互作用し得る基或いは電子を有する官能基であって、例えば、環状ポリエーテル等のマクロサイクリック構造を有する官能基や、π共役に寄与しない非共有電子対をもった窒素原子を有する官能基を意味する。π共役に寄与しない非共有電子対を有する窒素原子とは、例えば、下記一般式に示す部分構造を有する窒素原子である。
プロトンアクセプター性官能基の好ましい部分構造として、例えば、クラウンエーテル、アザクラウンエーテル、1〜3級アミン、ピリジン、イミダゾール、ピラジン構造などを挙げることができる。
化合物(PA)は、活性光線又は放射線の照射により分解してプロトンアクセプター性が低下、消失、又はプロトンアクセプター性から酸性に変化した化合物を発生する。ここで、プロトンアクセプター性の低下、消失、又はプロトンアクセプター性から酸性への変化とは、プロトンアクセプター性官能基にプロトンが付加することに起因するプロトンアクセプター性の変化であり、具体的には、プロトンアクセプター性官能基を有する化合物(PA)とプロトンからプロトン付加体が生成する時、その化学平衡に於ける平衡定数が減少することを意味する。
化合物(PA)の具体例としては、例えば、下記化合物を挙げることができる。更に、化合物(PA)の具体例としては、例えば、特開2014−41328号公報の段落0421〜0428、特開2014−134686号公報の段落0108〜0116に記載されたものを援用することができ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
これらの塩基性化合物は、単独であるいは2種以上一緒に用いられる。
塩基性化合物の使用量は、感活性光線性又は感放射線性組成物の固形分を基準として、通常、0.001〜10質量%、好ましくは0.01〜5質量%である。
光酸発生剤と塩基性化合物の組成物中の使用割合は、光酸発生剤/塩基性化合物(モル比)=2.5〜300であることが好ましい。即ち、感度、解像度の点からモル比が2.5以上が好ましく、露光後加熱処理までの経時でのレジストパターンの太りによる解像度の低下抑制の点から300以下が好ましい。光酸発生剤/塩基性化合物(モル比)は、より好ましくは5.0〜200、更に好ましくは7.0〜150である。
塩基性化合物としては、例えば、特開2013−11833号公報の段落0140〜0144に記載の化合物(アミン化合物、アミド基含有化合物、ウレア化合物、含窒素複素環化合物等)を用いることができる。
(A’)疎水性樹脂
感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、上記樹脂(A)とは別に疎水性樹脂(A’)を有していてもよい。
疎水性樹脂はレジスト膜の表面に偏在するように設計されることが好ましいが、界面活性剤とは異なり、必ずしも分子内に親水基を有する必要はなく、極性/非極性物質を均一に混合することに寄与しなくてもよい。
疎水性樹脂を添加することの効果として、水に対するレジスト膜表面の静的/動的な接触角の制御、アウトガスの抑制などを挙げることができる。
疎水性樹脂は、膜表層への偏在化の観点から、“フッ素原子”、“珪素原子”、及び、“樹脂の側鎖部分に含有されたCH部分構造”のいずれか1種以上を有することが好ましく、2種以上を有することが更に好ましい。また、上記疎水性樹脂は、炭素数5以上の炭化水素基を含有することが好ましい。これらの基は樹脂の主鎖中に有していても、側鎖に置換していてもよい。
疎水性樹脂が、フッ素原子及び/又は珪素原子を含む場合、疎水性樹脂に於ける上記フッ素原子及び/又は珪素原子は、樹脂の主鎖中に含まれていてもよく、側鎖中に含まれていてもよい。
疎水性樹脂がフッ素原子を含んでいる場合、フッ素原子を有する部分構造として、フッ素原子を有するアルキル基、フッ素原子を有するシクロアルキル基、又は、フッ素原子を有するアリール基を有する樹脂であることが好ましい。
フッ素原子を有するアルキル基(好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜4)は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖又は分岐アルキル基であり、更にフッ素原子以外の置換基を有していてもよい。
フッ素原子を有するシクロアルキル基は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された単環又は多環のシクロアルキル基であり、更にフッ素原子以外の置換基を有していてもよい。
フッ素原子を有するアリール基としては、フェニル基、ナフチル基などのアリール基の少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたものが挙げられ、更にフッ素原子以外の置換基を有していてもよい。
フッ素原子又は珪素原子を有する繰り返し単位の例としては、US2012/0251948A1の段落0519に例示されたものを挙げることが出来る。
また、上記したように、疎水性樹脂は、側鎖部分にCH部分構造を含むことも好ましい。
ここで、疎水性樹脂中の側鎖部分が有するCH部分構造には、エチル基、プロピル基等が有するCH部分構造を包含するものである。
一方、疎水性樹脂の主鎖に直接結合しているメチル基(例えば、メタクリル酸構造を有する繰り返し単位のα−メチル基)は、主鎖の影響により疎水性樹脂の表面偏在化への寄与が小さいため、本発明におけるCH部分構造に包含されないものとする。
疎水性樹脂に関しては、特開2014−010245号公報の[0348]〜[0415]の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
なお、疎水性樹脂としてはこの他にも特開2011−248019号公報、特開2010−175859号公報、特開2012−032544号公報記載のものも好ましく用いることができる。
(E)界面活性剤
感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、界面活性剤(E)を更に含んでいてもよい。界面活性剤を含有することにより、波長が250nm以下、特には220nm以下の露光光源を使用した場合に、良好な感度及び解像度で、密着性及び現像欠陥のより少ないパターンを形成することが可能となる。
界面活性剤としては、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤を用いることが特に好ましい。
フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤としては、例えば、米国特許出願公開第2008/0248425号明細書の[0276]に記載の界面活性剤が挙げられる。また、エフトップEF301若しくはEF303(新秋田化成(株)製);フロラードFC430、431若しくは4430(住友スリーエム(株)製);メガファックF171、F173、F176、F189、F113、F110、F177、F120若しくはR08(DIC(株)製);サーフロンS−382、SC101、102、103、104、105若しくは106(旭硝子(株)製);トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製);GF−300若しくはGF−150(東亜合成化学(株)製)、サーフロンS−39
3(セイミケミカル(株)製);エフトップEF121、EF122A、EF122B、RF122C、EF125M、EF135M、EF351、EF352、EF801、EF802若しくはEF601((株)ジェムコ製);PF636、PF656、PF6320若しくはPF6520(OMNOVA社製);又は、FTX−204G、208G、218G、230G、204D、208D、212D、218D若しくは222D((株)ネオス製)を用いてもよい。なお、ポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)も、シリコン系界面活性剤として用いることができる。
また、界面活性剤は、上記に示すような公知のものの他に、テロメリゼーション法(テロマー法ともいわれる)又はオリゴメリゼーション法(オリゴマー法ともいわれる)により製造されたフルオロ脂肪族化合物を用いて合成してもよい。具体的には、このフルオロ脂肪族化合物から導かれたフルオロ脂肪族基を備えた重合体を、界面活性剤として用いてもよい。このフルオロ脂肪族化合物は、例えば、特開2002−90991号公報に記載された方法によって合成することができる。
また、米国特許出願公開第2008/0248425号明細書の[0280]に記載されているフッ素系及び/又はシリコン系以外の界面活性剤を使用してもよい。
これら界面活性剤は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が界面活性剤を含んでいる場合、その含有量は、組成物の全固形分を基準として、好ましくは0〜2質量%、より好ましくは0.0001〜2質量%、更に好ましくは0.0005〜1質量%である。
(F)その他の添加剤
感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、溶解阻止化合物、染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤、及び/又は現像液に対する溶解性を促進させる化合物(例えば、分子量1000以下のフェノール化合物、又はカルボキシ基を含んだ脂環族若しくは脂肪族化合物)を更に含んでいてもよい。
感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、溶解阻止化合物を更に含んでいてもよい。
ここで「溶解阻止化合物」とは、酸の作用により分解して有機系現像液中での溶解度が減少する、分子量3000以下の化合物である。
感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、クエンチャーを含有してもよい。クエンチャーとしては特に制限されず、公知のクエンチャーを用いることができる。
クエンチャーとは、塩基性化合物であって、未露光領域において、露光領域から拡散した酸によって、酸分解性樹脂が意図せず分解するのを抑制する機能を有する。
感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物中におけるクエンチャーの含有量としては特に制限されないが、一般に、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の全固形分に対して、0.1〜15質量%が好ましく、0.5〜8質量%がより好ましい。クエンチャーは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。2種以上のクエンチャーを併用する場合には、合計含有量が上記範囲内であることが好ましい。
クエンチャーとしては、例えば、特開2016−57614号公報、特開2014−219664号公報、特開2016−138219号公報、及び、特開2015−135379号公報に記載のものが挙げられる。
[上層膜(トップコート膜)]
本発明の処理液を使用したパターン形成方法においては、レジスト膜の上層に上層膜(トップコート膜)を形成してもよい。
上層膜は、レジスト膜と混合せず、更にレジスト膜上層に均一に塗布できることが好ましい。
上層膜については、特に限定されず、従来公知の上層膜を、従来公知の方法によって形成でき、例えば、特開2014−059543号公報の段落0072〜0082の記載に基づいて上層膜を形成できる。上層膜の形成材料は、特開2014−059543号公報の段落0072に記載されるポリマーの他に、疎水性樹脂等も用いることができる。疎水性樹脂は、例えば、上述する疎水性樹脂(A’)を用いることができる。
現像工程において、有機溶剤を含有する現像液を使用する場合は、例えば、特開201
3−61648号公報に記載されたような塩基性化合物を含有する上層膜をレジスト膜上に形成することが好ましい。上層膜が含み得る塩基性化合物の具体的な例は、塩基性化合物(E)が挙げられる。
また、上層膜は、エーテル結合、チオエーテル結合、ヒドロキシル基、チオール基、カルボニル結合及びエステル結合からなる群より選択される基又は結合を少なくとも一つ含む化合物を含むことが好ましい。
更に、上層膜は、光酸発生剤を含んでいてもよい。光酸発生剤としては、感活性光線性又は感放射線性組成物に含まれ得る光酸発生剤(例えば、上述した光酸発生剤(B))と同様のものを使用することができる。
以下、上層膜(トップコート膜)に使用されることが好ましい樹脂について説明する。
(樹脂)
上層膜形成用組成物は樹脂を含有することが好ましい。上層膜形成用組成物が含有することができる樹脂としては、特に限定されないが、感活性光線性又は感放射線性組成物に含まれ得る疎水性樹脂(例えば、上述した疎水性樹脂(A’))と同様のものを使用することができる。
疎水性樹脂に関しては、特開2013−61647号公報の[0017]〜[0023](対応する米国公開特許公報2013/244438号の[0017]〜[0023])、及び特開2014−56194号公報の[0016]〜[0165]の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
本発明において、上層膜形成用組成物は、芳香環を有する繰り返し単位を含有する樹脂を含むことが好ましい。芳香環を有する繰り返し単位を含有することで、特に電子線又はEUV露光の際に、二次電子の発生効率、及び活性光線又は放射線により酸を発生する化合物からの酸発生効率が高くなり、パターン形成時に高感度化、高解像化の効果が期待できる
樹脂の重量平均分子量は好ましくは3000〜100000であり、更に好ましくは3000〜30000であり、最も好ましくは5000〜20000である。上層膜形成用組成物中の樹脂の配合量は、全固形分中、50〜99.9質量%が好ましく、60〜99.0質量%がより好ましく、70〜99.7質量%が更に好ましく、80〜99.5質量%が更により好ましい。
上層膜形成用組成物(トップコート組成物)が複数の樹脂を含む場合、フッ素原子及び/又は珪素原子を有する樹脂(XA)を少なくとも1種含むことが好ましい。
樹脂(XA)に含有されるフッ素原子及び珪素原子の含有量の好ましい範囲は、フッ素原子及び又はケイ素原子を含む繰り返し単位が、樹脂(XA)中10〜100質量%であることが好ましく、10〜99モル%であることが好ましく、20〜80モル%であることがより好ましい。
また、フッ素原子及び/又は珪素原子を有する樹脂(XA)を少なくとも1種、及び、フッ素原子及び/又は珪素原子の含有率が樹脂(XA)より小さい樹脂(XB)を上層膜形成用組成物が含むことがより好ましい。これにより、上層膜を形成した際に、樹脂(XA)が上層膜の表面に偏在するため、現像特性や液浸液追随性などの性能を改良させることができる。
樹脂(XA)の含有量は、上層膜形成用組成物に含まれる全固形分を基準として、0.01〜30質量%が好ましく、0.1〜10質量%がより好ましく、0.1〜8質量%が更に好ましく、0.1〜5質量%が特に好ましい。樹脂(XB)の含有量は、上層膜形成用組成物に含まれる全固形分を基準として、50.0〜99.9質量%が好ましく、60〜99.9質量%がより好ましく、70〜99.9質量%が更に好ましく、80〜99.9質量%が特に好ましい。
樹脂(XB)としては、フッ素原子及び珪素原子を実質的に含有しない形態が好ましく、この場合、具体的には、フッ素原子を有する繰り返し単位及び珪素原子を有する繰り返し単位の合計の含有量が、樹脂(XB)中の全繰り返し単位に対して0〜20モル%が好ましく、0〜10モル%がより好ましく、0〜5モル%が更に好ましく、0〜3モル%が特に好ましく、理想的には0モル%、すなわち、フッ素原子及び珪素原子を含有しない。
<上層膜形成用組成物(トップコート組成物)の調製方法>
上層膜形成用組成物は、各成分を溶剤に溶解し、フィルタろ過することが好ましい。フィルタとしては、ポアサイズ0.1μm以下、より好ましくは0.05μm以下、更に好ましくは0.03μm以下のポリテトラフロロエチレン製、ポリエチレン製、ナイロン製のものが好ましい。なお、フィルタは、複数種類を直列又は並列に接続して用いてもよい。また、組成物を複数回ろ過してもよく、複数回ろ過する工程が循環ろ過工程であっても良い。さらに、フィルタろ過の前後で、組成物に対して脱気処理などを行ってもよい。上層膜形成用組成物は、金属等の不純物を含まないことが好ましい。これら材料に含まれる金属成分の含有量としては、10ppm以下が好ましく、5ppm以下がより好ましく、1ppm以下が更に好ましく、実質的に含まないこと(測定装置の検出限界以下であること)が特に好ましい。
上述の<露光工程>において、露光を液浸露光とする場合、上層膜は、感活性光線性又は感放射線性膜と液浸液との間に配置され、感活性光線性又は感放射線性膜を直接、液浸液に接触させない層としても機能する。この場合、上層膜(上層膜形成用組成物)が有することが好ましい特性としては、感活性光線性又は感放射線性膜への塗布適性、放射線、特に193nmに対する透明性、液浸液(好ましくは水)に対する難溶性である。また、上層膜は、感活性光線性又は感放射線性膜と混合せず、さらに感活性光線性又は感放射線性膜の表面に均一に塗布できることが好ましい。
なお、上層膜形成用組成物を、感活性光線性又は感放射線性膜の表面に、感活性光線性又は感放射線性膜を溶解せずに均一に塗布するために、上層膜形成用組成物は、感活性光線性又は感放射線性膜を溶解しない溶剤を含有することが好ましい。感活性光線性又は感放射線性膜を溶解しない溶剤としては、有機溶剤を含有する現像液(有機系現像液)とは異なる成分の溶剤を用いることがさらに好ましい。
上層膜形成用組成物の塗布方法は、特に限定されず、従来公知のスピンコート法、スプレー法、ローラーコート法、浸漬法などを用いることができる。
上層膜の膜厚は特に制限されないが、露光光源に対する透明性の観点から、通常5nm〜300nm、好ましくは10nm〜300nm、より好ましくは20nm〜200nm、更に好ましくは30nm〜100nmの厚みで形成される。
上層膜を形成後、必要に応じて基板を加熱(PB)する。
上層膜の屈折率は、解像性の観点から、感活性光線性又は感放射線性膜の屈折率に近いことが好ましい。
上層膜は液浸液に不溶であることが好ましく、水に不溶であることがより好ましい。
上層膜の後退接触角は、液浸液追随性の観点から、上層膜に対する液浸液の後退接触角(23℃)が50〜100度であることが好ましく、80〜100度であることがより好ましい。
液浸露光においては、露光ヘッドが高速でウエハ上をスキャンし露光パターンを形成していく動きに追随して、液浸液がウエハ上を動く必要があることから、動的な状態における感活性光線性又は感放射線性膜に対する液浸液の接触角が重要になり、より良好なレジスト性能を得るためには、上記範囲の後退接触角を有することが好ましい。
上層膜を剥離する際は、有機系現像液を使用してもよいし、別途剥離液を使用してもよい。剥離液としては、感活性光線性又は感放射線性膜への浸透が小さい溶剤が好ましい。上層膜の剥離が感活性光線性又は感放射線性膜の現像と同時にできるという点では、上層膜は、有機系現像液により剥離できることが好ましい。剥離に用いる有機系現像液としては、感活性光線性又は感放射線性膜の低露光部を溶解除去できるものであれば特に制限されない。
有機系現像液で剥離するという観点からは、上層膜は有機系現像液に対する溶解速度が1〜300nm/secが好ましく、10〜100nm/secがより好ましい。
ここで、上層膜の有機系現像液に対する溶解速度とは、上層膜を成膜した後に現像液に暴露した際の膜厚減少速度であり、本発明においては23℃の酢酸ブチルに浸漬させた際の速度とする。
上層膜の有機系現像液に対する溶解速度を1/sec秒以上、好ましくは10nm/sec以上とすることによって、感活性光線性又は感放射線性膜を現像した後の現像欠陥発生が低減する効果がある。また、300nm/sec以下、好ましくは100nm/secとすることによって、おそらくは、液浸露光時の露光ムラが低減した影響で、感活性光線性又は感放射線性膜を現像した後のパターンのラインエッジラフネスがより良好になるという効果がある。
上層膜はその他の公知の現像液、例えば、アルカリ水溶液などを用いて除去してもよい。使用できるアルカリ水溶液として具体的には、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの水溶液が挙げられる。
また、本発明の処理液は、上記した本発明の処理液を使用したパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法にも使用できる。
上記電子デバイスの製造方法により製造される電子デバイスは、電気電子機器(家電、OA(Office Automation)、メディア関連機器、光学用機器及び通信機器等)に、好適に搭載されるものである。
以下、実施例を用いて、本発明について詳細に説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「%」、「ppm」、「ppb」、「ppt」及び「ppq」は質量基準である。
[処理液の製造]
実施例及び比較例の処理液の製造にあたって、以下の有機溶剤を準備した。各有機溶剤は、これを製造する際に使用される原材料として、純度99質量%以上の高純度グレードを用い、さらに事前に、原材料を蒸留、イオン交換及びろ過等によって精製した。このようにして得られた原材料を用いて、公知の方法にしたがって各有機溶剤を製造し、得られた各有機溶剤を以下の精製工程に用いた。
・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)
・メチルエチルケトン(MEK)
・メチルプロピルケトン(MPK)
・γ−ブチロラクトン(γBL)
次に、準備した有機溶剤の精製工程を実施した。精製工程においては、有機溶剤のイオン交換処理を行う第1イオン交換処理、第1イオン交換処理後の有機溶剤の脱水を行う脱水処理、脱水処理後の有機溶剤の蒸留を行う蒸留処理、及び、蒸留処理後の有機溶剤のイオン交換処理を行う第2イオン交換処理、をこの順に実施した。
ここで、第1イオン交換処理は、イオン交換樹脂としてダイヤイオン(三菱化学株式会社製)を用いた。また、脱水処理は、水吸着剤としてのモレキュラーシーブ3A、4A、5A及び13X(いずれもユニオン昭和社製)を単独又は組み合わせて用い、露点温度−70℃の不活性ガス雰囲気下で行った。また、蒸留処理は、単段の蒸留装置を用いて行った。また、第2イオン交換処理は、イオン吸着膜(商品名「ネオセプタ」、アストム社製)を用いた。
その後、必要に応じて有機溶剤を混合することにより、実施例及び比較例の処理液を得た。なお、混合は密閉容器内で行った。
また、実施例及び比較例における処理液中の金属成分及び水の含有量の調製は、各処理の回数を適宜変えることにより行った。
[含有量の測定及び評価試験]
実施例及び比較例の処理液を用いて、各成分の含有量の測定及び各種評価試験を実施した。ここで、以下の測定及び評価試験は、全てISOクラス2以下を満たすレベルのクリーンルームで行った。測定精度向上のため、金属成分の含有量の測定、水の含有量の測定、アルケン類の含有量の測定、及び、酸成分の含有量の測定において、通常の測定で検出限界以下である場合は、体積換算で100分の1に濃縮して測定を行い、濃縮前の処理液の濃度に換算して含有量の算出を行なった。
<金属成分の含有量(総メタル含有量)の測定>
実施例及び比較例の処理液を用いて、処理液中の金属成分(Na、K、Ca、Fe、Cu、Mg、Mn、Li、Al、Cr、Ni、Ti及びZn)の含有量を測定した。具体的には、実施例及び比較例の各処理液を用いて、NexION350(商品名、PerkinElmer社製)を用いて、ICP−MS法により行った。測定結果を第1表に示す。
ICP−MS法による具体的な測定条件は、次の通りである。なお、濃度既知の標準液に対するピーク強度にて検出量を測定して、金属成分の質量に換算し、測定に使用した処理液中の金属成分の含有量(総メタル含有量)を算出した。
金属成分の含有量は、後述するSP−ICP−MS法ではなく、通常のICP−MS法により測定した。具体的には、金属成分の分析に使用するソフトウェアとして、ICP−MS用のソフトウェアを用いた。
(ICP−MS法による測定条件)
((標準物質))
清浄なガラス容器内へ超純水を計量投入し、メディアン径50nmの測定対象金属粒子を10000個/mlの濃度となるように添加した後、超音波洗浄機で30分間処理した分散液を輸送効率測定用の標準物質として用いた。
((使用したICP−MS装置))
メーカー:PerkinElmer
型式:NexION350S
((ICP−MSの測定条件))
ICP−MSはPFA製同軸型ネブライザ、石英製サイクロン型スプレーチャンバ、石英製内径1mmトーチインジェクタを用い、測定対象液を約0.2mL/minで吸引した。酸素添加量は0.1L/min、プラズマ出力1600W、アンモニアガスによるセルパージを行った。時間分解能は50μsにて解析を行った。
((ソフトウェア))
金属成分の含有量は、メーカー付属の下記解析ソフトを用いて計測した。
Syngistix for ICP−MS ソフトウエア
<金属粒子の含有量の測定>
実施例及び比較例の処理液を用いて、処理液中の金属成分(Na、K、Ca、Fe、
Cu、Mg、Mn、Li、Al、Cr、Ni、Ti及びZn)のうち、粒子状の金属成分(金属粒子)の含有量を測定した。具体的には、上記「金属成分の含有量(総メタル含有量)の測定」における測定装置において、「ICP−MS」用のソフトウェアを「SP−ICP−MS」用のソフトウェア(ナノ粒子分析“SP−ICP−MS”専用Syngistix ナノアプリケーションモジュール)に代えた以外は同様にして、SP−ICP−MS法による測定を行った。
測定結果を第1表に示す。
<水の含有量の測定>
実施例及び比較例の処理液を用いて、各処理液中の水の含有量を測定した。測定には、カールフィッシャー水分計(製品名「MKC−710M」、京都電子工業社製、カールフィッシャー電量滴定式)を用いた。測定結果を第1表に示す。
<アルケン類の含有量の測定>
実施例及び比較例の処理液を用いて、処理液中のアルケン類の含有量を測定した。測定には、ガスクロマトグラフ質量分析計(GC−MS)を用いた。測定結果を第1表に示す。
<酸成分の含有量の測定>
実施例及び比較例の処理液を用いて、処理液中の酸成分の含有量を中和滴定法により測定した。具体的には、電位差自動滴定装置(製品名「MKA−610」、京都電子工業社製)を用いて測定した。測定結果を第1表に示す。
<欠陥の評価試験>
ウェハ上表面検査装置(SP−5、KLA−Tencor社製)により、直径300mmのシリコン基板表面に存在する直径32nm以上の異物数及び各異物のアドレスを計測した。
そして、スピン回転ウェハ処理装置(イーケーシーテクノロジーズ社製)に、シリコン基板表面に存在する異物数を計測したウェハをセットした。
次に、セットされたウェハの表面に、実施例及び比較例の各処理液を1.5L/minの流量で1分間吐出した。その後、ウェハのスピン乾燥を行った。
得られた乾燥後のウェハについて、ウェハ上表面検査装置を用いて、ウェハ上の異物数及びアドレスを計測した。
そして、上記処理液をスピン乾燥した後に新たに増加した異物に対して、欠陥解析装置(SEM VISION G6、APPLIED MATERIALS社製)を用いてEDX(Energy dispersive X-ray spectrometry:エネルギー分散型X線分析)による元素解析を行った。Na、K、Ca、Fe、Cu、Mg、Mn、Li、Al、Cr、Ni、Ti及びZnを対象金属元素として、対象金属元素を含む異物をパーティクルとしてカウントした。得られたパーティクルの数を以下の評価基準に従って評価した。結果を第1表に示す。
A:対象金属元素を含有した直径32nm以上のパーティクルの数が0個以上100個未満である。
B:対象金属元素を含有した直径32nm以上のパーティクルの数が100個以上500個未満である。
C:対象金属元素を含有した直径32nm以上のパーティクルの数が500個以上1000個未満である。
D:対象金属元素を含有した直径32nm以上のパーティクルの数が1000個以上である。
<濡れ性の評価試験>
スピン回転ウェハ処理装置(イーケーシーテクノロジーズ社製)に、シリコンウェハをセットした。次に、セットされたウェハの表面に、実施例1の処理液を1.5L/minの流量で1分間吐出した。
そして、実施例1の処理液で処理されたウェハについて、スピン乾燥における回転数を変更して、異なる回転数で乾燥させた2つのウェハを得た。乾燥後の2つのウェハについて、上記「欠陥の評価試験」で用いたウェハ上表面検査装置を用いて、ウェハ上の異物数及びアドレスを計測した。このとき、ウェハ間で異物数及びアドレスに差がなければ、処理液が均一に濡れやすい性質を持つといえる。
他の実施例及び比較例についても、実施例1と同様にして、異物数及びアドレスの比較を行った。
評価基準は以下の通りである。
A:ウェハ間で異物数及びアドレスの差が見られなかった。
B:ウェハ間で異物数及びアドレスの差が見られ、特にウェハの中央部及び/又はエッジ部で異物の増減が見られた。
<耐食性の評価試験>
シリコン基板を5%フッ化水素酸水溶液へ1分間浸漬した後、超純水リンス及び窒素ブロー乾燥をして、シリコン基板Aを準備した。
上記シリコン基板Aを、実施例及び比較例の各処理液中に、25℃で30日間浸漬させた。処理液に浸漬した後のシリコン基板Aの表面酸化膜の厚みの増加量を、エリプソメーターで測定した。
A:表面酸化膜の厚みの増加量が0.5nm以下
B:表面酸化膜の厚みの増加量が0.5nm超1nm以下
C:表面酸化膜の厚みの増加量が1nm超2nm以下
D:表面酸化膜の厚みの増加量が2nm超
[評価結果]
以上の評価の結果を第1表に示す。なお、第1表(その2)では、処理液中の金属元素毎の含有量、及び、処理液中の金属粒子毎の含有量を示した。
第1表に示すように、処理液中の水の含有量が100質量ppb〜100質量ppmの範囲内であり、かつ、処理液中の金属成分の含有量が10質量ppq〜10質量ppbであることで、半導体デバイスの欠陥の発生を抑制でき、処理液の耐食性及び濡れ性に優れることが示された(実施例)。
また、実施例の処理液を半導体デバイス用のリンス液及びプリウェット液として使用したところ、耐食性及び濡れ性に優れ、半導体デバイスの欠陥の発生を抑制できることがわかった。
一方、処理液中の水の含有量が100質量ppb未満であると、処理液の濡れ性が劣り、半導体デバイスの欠陥の発生も顕著になることが示された(比較例1)。
また、処理液中の水の含有量が100質量ppmを超えると、処理液の耐食性が劣ることが示された(比較例2)。
また、処理液中の金属成分の含有量が10質量ppq〜10質量ppbの範囲外であると、半導体デバイスの欠陥の発生が顕著になることが示された(比較例3〜5)。
次に、上述した第1表に記載の処理液の調製方法にしたがって、処理液Aを得た。処理液Aの組成は、第2表に示す通りである。
得られた処理液Aを第2表に記載の各容器内に収容して、各容器を密閉した。このようにして、処理液Aが各容器内に収容された実施例2−1〜2−6の処理液収容体を得た。
ここで、処理液Aの収容に用いた容器としては、容器内部の接液部(容器の内壁と処理液とが接触する領域)が、石英、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PFA(テトラフルオロエチレンとペルフルオロエーテルとの共重合体)、SUS316(ステンレス鋼材。表面が電解研磨されたものを用いた。)、又は、SUS316(ステンレス鋼材。表面をバフ研磨した後、さらに電解研磨したものを用いた。)であるものを用いた。
実施例2−2〜2−5の各処理液収容体については、室温(25℃)で30日間保存した後、上述した第1表に記載の処理液と同様の方法にて、処理液中の金属成分の含有量の測定、処理液中の水の含有量の測定及び各種評価試験を行った。一方、実施例2−1の処理液収容体については、保存せずに、直ちに実施例2−2〜2−6と同様の含有量の測定及び評価試験を行った。
以上の評価試験の結果を下記第2表に示す。
第2表に示すように、接液部が石英、フッ素樹脂(PFA及びPTFE)又はバフ研磨後に電解研磨処理が行われた金属材料を用いると(実施例2−2〜2−4、2−6)、研磨されずに電解研磨処理が行われた金属材料を用いた場合と比較して(実施例2−5)、処理液を長期保存した後に金属成分の含有量が増加することを抑制できることが示された。
[プリウェット性能]
処理液のレジスト組成物のプリウェット液としての適性について、処理液を塗布した後のレジスト組成物の省レジスト性によって評価した。レジスト膜が優れた省レジスト性を有する場合、処理液がプリウェット液として好適であることを示す。なお、本明細書において、優れた省レジスト性を有する、とは、優れた均一性と、優れた膜厚制御性とを有する状態を意図する。
<均一性>
まず、対照として、反射防止膜を備える直径約30cm(12インチ)のシリコンウェハ上に下記レジスト組成物1を直接塗布した。なお、塗布には、スピンコータ(商品名「LITHIUS」、東京エレクトロン社製)を用いた。得られたレジスト膜は90℃でベークした。ベーク後のレジスト膜について、大日本スクリーン社製膜厚測定装置Lambda Aceを用いて59ポイントmap測定して、塗布斑が発生していないことを確認した。なお、塗布斑とは、測定対象のレジスト膜から円状に59点の測定点を抽出し、各測定点におけるレジスト膜の厚みの測定結果を、測定点ごとに二次元的に配置して観察した場合に、レジスト膜の厚みにムラがない状態を意図する。
次に、反射防止膜を備える直径約30cm(12インチ)のシリコンウェハを別に準備し、上記実施例1〜3及び比較例1〜5の各処理液を滴下した。その後、対照と同量のレジスト組成物を塗布して90℃でベークした。得られたレジスト膜について、上記と同様の方法で観察し、塗布斑が発生していないことを確認した。次に、使用するレジスト組成物を対照の50質量%、及び、30質量%に減量して上記と同様の試験を行い、塗布斑が発生するかを調べた。
結果は以下の基準により評価し結果を第3表に示した。
A:レジスト組成物の使用量を対照の30質量%、及び、50質量%に減量しても、いずれも塗布斑が発生しなかった。
B:レジスト組成物の使用量を対照の50質量%に減量しても、塗布斑が発生しなかったが、対照の30質量%に減量すると、塗布斑が発生した。
C:レジスト組成物の使用量を対照の30質量%、及び、50質量%に減量すると、いずれも塗布斑が発生した。
(レジスト組成物1)
酸分解性樹脂(下記式で表される樹脂(重量平均分子量(Mw):7500):各繰り返し単位に記載される数値はモル%を意味する。):100質量部
下記に示す光酸発生剤:8質量部
下記に示すクエンチャー:5質量部(質量比は、左から順に、1:3:3:2とした。)
なお、下記のクエンチャーのうち、ポリマータイプのものは、重量平均分子量(Mw)が5000である。また、各繰り返し単位に記載される数値はモル比を意味する。
下記に示す疎水性樹脂:4質量部(質量比は、左から順に、0.5:0.5とした。)なお、下記の疎水性樹脂のうち、左側の疎水性樹脂は、重量平均分子量(Mw)は7000であり、右側の疎水性樹脂の重量平均分子量(Mw)は8000である。なお、各疎水性樹脂において、各繰り返し単位に記載される数値はモル比を意味する。
溶剤:
PGMEA:3質量部
CyHe:600質量部
γBL:100質量部
<膜厚制御性>
反射防止膜を備える直径約30cm(12インチ)のシリコンウェハ上に、上記実施例1〜3及び比較例1〜5の各処理液を滴下した。その後、得られるレジスト膜の厚みが8.5nmとなるよう、均一性の試験で用いた上記レジスト組成物1を直接塗布した。なお、塗布には、スピンコータ(商品名「LITHIUS」、東京エレクトロン社製)を用いた。得られたレジスト膜は90℃でベークした。ベーク後のレジスト膜について、大日本スクリーン社製膜厚測定装置Lambda Aceを用いて59ポイントmap測定し、レジスト膜の厚みの標準偏差(以下「σ」ともいう。)を求めた。次に、標準偏差から3σを求めた。
結果は以下の基準により評価し、第3表に示した。
A:3σが0.15nm未満だった。
B:3σが0.15nm以上、0.2nm未満だった。
C:3σが0.2nm以上だった。
第3表に示すように、実施例の処理液は、レジスト膜のプリウェット液として好適に使用できることが示された。
100、200 製造装置
101 タンク
102 供給口
103、106、107 弁
104 ポンプ
105 ろ過装置
108 容器
109 供給管路
110 循環管路
111 排出部
112 洗浄液モニタリング部
113 管路
201 蒸留塔
202、203、204 管路
205、206、207 弁

Claims (13)

  1. エーテル類、ケトン類及びラクトン類からなる群より選択される少なくとも1種の有機溶剤と、
    水と、
    Na、K、Ca、Fe、Cu、Mg、Mn、Li、Al、Cr、Ni、Ti及びZnからなる群より選択される少なくとも1種の金属元素を含む金属成分と、
    を含有する半導体デバイス用の処理液であって、
    前記処理液中の前記水の含有量が、100質量ppb〜100質量ppmであり、
    前記処理液中の前記金属成分の含有量が、10質量ppq〜10質量ppbである、処理液。
  2. 前記金属成分が、粒子状の金属成分を含み、
    前記処理液中の前記粒子状の金属成分の含有量が、1質量ppq〜1質量ppbである、請求項1に記載の処理液。
  3. リンス液及びプリウェット液の少なくとも一方に使用される、請求項1又は2に記載の処理液。
  4. 前記エーテル類が、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、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エチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジ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及びプロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテートからなる群より選択される少なくとも1種である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の処理液。
  5. 前記ケトン類が、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、N−メチル−2−ピロリドン、メチルプロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン及びメチルイソブチルケトンからなる群より選択される少なくとも1種である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の処理液。
  6. 前記ラクトン類が、β−プロピオラクトン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン及びε−カプロラクトンからなる群より選択される少なくとも1種である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の処理液。
  7. 前記有機溶剤がエーテル類を含む場合には、さらにアルケン類を含有し、
    前記処理液中の前記アルケン類の含有量が、0.1質量ppb〜100質量ppbである、請求項1〜6のいずれか1項に記載の処理液。
  8. 前記有機溶剤がラクトン類を含む場合には、さらに無機酸及び有機酸から選択される少なくとも1種の酸成分を含有し、
    前記処理液中の前記酸成分の含有量が、0.1質量ppb〜100質量ppbである、請求項1〜7のいずれか1項に記載の処理液。
  9. 前記処理液中の前記水の含有量が、100質量ppb〜10質量ppmである、請求項1〜8のいずれか1項に記載の処理液。
  10. 前記処理液中の前記水の含有量が、100質量ppb〜1質量ppmである、請求項1〜9のいずれか1項に記載の処理液。
  11. 前記有機溶剤が少なくともエーテル類を含む、請求項1〜10のいずれか1項に記載の処理液。
  12. 容器と、前記容器内に収容された請求項1〜11のいずれか1項に記載の処理液と、を有する、処理液収容体。
  13. 前記容器の内壁が、フッ素系樹脂、石英及び電解研磨された金属材料の中から選択される少なくとも1種の材質で構成される、請求項12に記載の処理液収容体。
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102088653B1 (ko) * 2016-04-28 2020-03-13 후지필름 가부시키가이샤 처리액 및 처리액 수용체
JP6876717B2 (ja) * 2016-11-18 2021-05-26 富士フイルム株式会社 薬液、パターン形成方法、及び、キット
TWI754080B (zh) * 2017-07-05 2022-02-01 日商富士軟片股份有限公司 構件、容器、藥液收容體、藥液的純化裝置、製造槽
JP2019053228A (ja) * 2017-09-15 2019-04-04 東芝メモリ株式会社 パターン形成方法及びパターン形成材料
TWI800623B (zh) * 2018-03-23 2023-05-01 日商東京威力科創股份有限公司 液處理裝置及液處理方法
JP2021519680A (ja) * 2018-03-30 2021-08-12 フジフイルム エレクトロニック マテリアルズ ユー.エス.エー., インコーポレイテッド 化学液体製造装置
CN112400139B (zh) * 2018-07-11 2024-04-23 富士胶片株式会社 药液、药液收容体
KR20230175315A (ko) * 2018-07-13 2023-12-29 후지필름 가부시키가이샤 약액, 키트, 패턴 형성 방법, 약액의 제조 방법 및 약액 수용체
JPWO2020040042A1 (ja) 2018-08-21 2021-08-10 富士フイルム株式会社 薬液、薬液収容体
KR102650361B1 (ko) * 2018-10-03 2024-03-22 후지필름 가부시키가이샤 약액 및 약액 수용체
JP2022507876A (ja) * 2018-11-20 2022-01-18 フジフイルム エレクトロニック マテリアルズ ユー.エス.エー., インコーポレイテッド 溶媒を精製するためのシステム及び方法
JP7162541B2 (ja) * 2019-01-22 2022-10-28 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置、及び基板処理方法、及び記憶媒体
CN114008417A (zh) 2019-06-21 2022-02-01 沃特洛电气制造公司 用于预测和控制气体管线性能的系统和方法
US11679375B2 (en) 2019-09-03 2023-06-20 Fujifilm Electronic Materials U.S.A., Inc. Methods for purifying solvents
US10569278B1 (en) * 2019-10-02 2020-02-25 Nanostar, Inc. System for reducing oxygen contamination of milled silicon
US11786841B2 (en) 2020-01-16 2023-10-17 Fujifilm Electronic Materials U.S.A., Inc. Systems and methods for purifying solvents
WO2022032478A1 (en) * 2020-08-11 2022-02-17 Showa Denko K.K. Solvent composition
KR20220129246A (ko) * 2021-03-16 2022-09-23 동우 화인켐 주식회사 고분자 처리용 공정액 조성물
CN112999694A (zh) * 2021-03-24 2021-06-22 沧州信联化工有限公司 一种四甲基氢氧化铵加工用原料精制装置及其使用方法

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69313132T2 (de) 1992-11-25 1997-12-11 Hoechst Celanese Corp Metallionenreduzierung in antireflexunterschichten für photoresist
JPH11133628A (ja) * 1997-10-30 1999-05-21 Tokuyama Corp フォトレジスト洗浄除去剤
JP4344855B2 (ja) * 1999-08-06 2009-10-14 野村マイクロ・サイエンス株式会社 電子デバイス用基板の有機汚染防止法及び有機汚染を防止した電子デバイス用基板
JP4582602B2 (ja) * 2000-03-24 2010-11-17 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア ヒドロキシルアミン水溶液およびその製造方法
WO2003065433A1 (fr) * 2002-01-28 2003-08-07 Mitsubishi Chemical Corporation Detergent liquide pour substrat de dispositif semi-conducteur et procede de nettoyage
US20060025320A1 (en) 2002-11-05 2006-02-02 Marc Borner Seminconductor surface treatment and mixture used therein
CN1875325B (zh) * 2003-10-29 2011-01-26 马林克罗特贝克公司 含有金属卤化物腐蚀抑制剂的碱性后等离子体蚀刻/灰化残余物去除剂和光致抗蚀剂剥离组合物
KR100593668B1 (ko) * 2004-01-20 2006-06-28 삼성전자주식회사 세정액 조성물 및 이를 이용한 반도체 장치의 세정방법
US20070099810A1 (en) * 2005-10-27 2007-05-03 Hiroshi Matsunaga Cleaning liquid and cleaning method
JP5428200B2 (ja) * 2007-05-18 2014-02-26 三菱化学株式会社 半導体デバイス用基板洗浄液、半導体デバイス用基板の洗浄方法及び半導体デバイス用基板の製造方法
JP2009014938A (ja) * 2007-07-03 2009-01-22 Toagosei Co Ltd レジスト剥離剤組成物
US8282842B2 (en) * 2007-11-29 2012-10-09 United Microelectronics Corp. Cleaning method following opening etch
JP5515588B2 (ja) * 2009-10-05 2014-06-11 栗田工業株式会社 ウエハ用洗浄水及びウエハの洗浄方法
JP5728883B2 (ja) * 2010-10-20 2015-06-03 Jsr株式会社 感放射線性樹脂組成物
JP2013045086A (ja) 2011-08-26 2013-03-04 Jsr Corp パターン形成方法
TW201404877A (zh) * 2012-05-18 2014-02-01 Advanced Tech Materials 用於改善有機殘餘物移除之具有低銅蝕刻速率之清潔水溶液
JP5764589B2 (ja) * 2012-10-31 2015-08-19 富士フイルム株式会社 化学増幅型レジスト膜のパターニング用有機系処理液の収容容器、並びに、これらを使用したパターン形成方法及び電子デバイスの製造方法
JP6060012B2 (ja) * 2013-03-15 2017-01-11 富士フイルム株式会社 パターン形成方法、及び、電子デバイスの製造方法
JP5728517B2 (ja) * 2013-04-02 2015-06-03 富士フイルム株式会社 化学増幅型レジスト膜のパターニング用有機系処理液の製造方法、パターン形成方法、及び、電子デバイスの製造方法
KR102256773B1 (ko) * 2013-11-08 2021-05-27 후지 필름 일렉트로닉 머트리얼즈 가부시키가이샤 반도체 기판용 세정제 및 반도체 기판 표면의 처리방법
JP2015118125A (ja) * 2013-11-18 2015-06-25 富士フイルム株式会社 変性レジストの剥離液、これを用いた変性レジストの剥離方法および半導体基板製品の製造方法
JP6296972B2 (ja) * 2014-02-17 2018-03-20 富士フイルム株式会社 パターン形成方法、エッチング方法、及び、電子デバイスの製造方法
KR102088653B1 (ko) * 2016-04-28 2020-03-13 후지필름 가부시키가이샤 처리액 및 처리액 수용체
KR102051346B1 (ko) * 2016-06-03 2019-12-03 후지필름 가부시키가이샤 처리액, 기판 세정 방법 및 레지스트의 제거 방법

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