JP6944486B2 - フォトレジストストリッピング組成物及び方法 - Google Patents
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Description
本出願は、2018年5月22日に出願された米国仮特許出願第62/674,905号の優先権を主張し、その全内容を全ての許容可能な目的のために参照により本明細書に組み込む。
本発明は、特に集積回路の製造に有用なフォトレジスト及び残渣ストリッピング組成物ならびに方法に関する。より詳細には、本発明は、ポジ型及びネガ型フォトレジストの両方に有用であり、そして先行技術のフォトレジストストリッピング組成物及び方法において安全性及び環境問題を呈した化合物を含まない、かかるストリッピング組成物及び方法に関する。
本発明は、フォトレジスト及びエッチング後残渣ストリッピング組成物及び方法を提供する。フォトレジストストリッピング組成物は、アリールスルホン酸もしくはアルキルアリールスルホン酸又はそれらの混合物、1,3−ジヒドロキシベンゼン(レゾルシノール)もしくは1,4−ジヒドロキシベンゼン(ヒドロキノン)もしくはソルビトール又はそれらの混合物、及び、約65℃より高い引火点を有する炭化水素溶媒を含む。組成物はさらに水及び/又は硫酸を含んでもよい。組成物は、組成物の全質量を基準として約20〜約40質量%のアリールスルホン酸及び/又はアルキルアリールスルホン酸を含むことができる。組成物は、組成物の全質量を基準として約0.2〜約3.5質量%の1,3−ジヒドロキシベンゼン及び/又はソルビトールを含むことができ、そして組成物は組成物の層質量を基準として約60〜約85質量%の炭化水素溶媒を含むことができる。組成物は、0.5質量%未満の水(又は約0.5質量%未満までの正の量の水)及び約0.08質量%を超える硫酸をさらに含むことができる。
本発明の記載の関係における(特に以下の特許請求の範囲の関係における)用語「a」及び「an」及び「the」及び類似の指示対象の使用は、本明細書において別段の指示がない限り、又は文脈と明確に矛盾しない限り、単数形及び複数形の両方、すなわち、「1つ以上の」を網羅すると解釈されるべきである。用語「含む(comprising)」、「有する(having)」、「含む(including)」及び「含有する(containing)」及びそれらのそれぞれの複合語は、特に断りのない限り、無制限の用語(すなわち、「含むが、限定されない」を意味する)として解釈されるべきであるが、「から本質的になる(consisting essentially of)」及び「からなる(consisting of)」という部分的に限定的又は限定的な用語をも包含する。本明細書中の値の範囲の記載は、本明細書中に別段の指示がない限り、単にその範囲内に該当する各個別の値を個々に指す簡潔な方法として役立つことを意図しており、そして各個別の値はその各個別の値が本明細書に個別に記載されているかのように本明細書中に取り込まれ、本明細書に報告されているいずれの値も、それが記載されている態様の範囲の始まり又は終わりとして、いずれの組み合わせでも使用することができる。本明細書に記載のすべての方法は、本明細書に別段の指示がない限り又は文脈によって明らかに矛盾しない限り、いずれの適切な順序で実行してもよい。本明細書で提供されるありとあらゆる例、又は例示的な言語(例えば、「など」)の使用は、単に本発明をよりよく例示することが意図されており、特に特許請求されない限り本発明の範囲を制限するものではない。本明細書中のいかなる言語も、特許請求されていない要素を本発明の実施に必須であると示すものと解釈されるべきではない。すべての百分率は質量百分率であり、すべての質量百分率は(場合により行うその濃縮及び/又は希釈前の)組成物の全質量を基準とする。「1つ又は複数(1つ以上)(one or more)」の使用はすべて、それが現れるすべての場所で「1つ又は複数(one or more than one)」と意味され、それに置き換えることができる。さらに、「1つ以上」を「2つ以上」又は「3つ以上」又は「4つ以上」などと置き換えることもできる。
以下の配合物1〜17及び比較配合物1〜7は市販の成分を用いて製造した。芳香族溶媒ナフサは、Flint Hills Resourcesから市販されているSure Sol 150を指す。イソパラフィン溶媒は、ExxonMobil Chemicalから市販されているIsopar M Fluidを指す。有機スルホン酸は、Pilot ChemicalからCalsoft LAS−99の名称で市販されている。1,2−ジヒドロキシベンゼン、1,3−ジヒドロキシベンゼン、ソルビトール、4−tert−ブチルカテコールはSigma−Aldrichから入手した。組成物は、熱を加えずに室温で攪拌混合することによって調製した。得られた溶液はすべて暗コハク色であり、沈殿することなく透明(単相)であった。
表3は、浸漬プロセス及び2種類のネガ型ポリイソプレン系フォトレジストを有する半導体ウエハ:厚さ7μmのFujifilm SC−450及び厚さ1μmのFujifilm IC−59を用いて例1について試験したストリッピング組成物を列挙する。浸漬プロセスのために、半導体ウエハのクーポンサイズのサンプルをビーカー中で処理した。ビーカーを100mLのストリッピング組成物で満たし、85℃の目標温度に加熱した。ストリッピング組成物が目標温度になったときに、クーポンをビーカー内のホルダーに入れ、撹拌棒によってわずかに撹拌した。プロセス全体を通して温度を85℃の目標温度に維持した。20分の合計処理時間の後に、クーポンをビーカーから取り出し、イソプロピルアルコールですすぎ、そして空気流で乾燥させた。表3中の全ての組成物についての処理温度は85℃であった。
表4及び表5は、種々の金属のエッチング速度を測定するために浸漬プロセスを用いて例2について試験されたストリッピング組成物を列挙する。ブランケット金属フィルムで被覆された半導体ウエハを用いて試験を実施した。浸漬プロセスのために、半導体ウエハのクーポンサイズのサンプルをビーカー中で処理した。ビーカーを100mLのストリッピング組成物で満たし、85℃の目標温度に加熱した。ストリッピング組成物が目標温度になったとき、クーポンをビーカー内のホルダーに入れ、撹拌棒によってわずかに撹拌した。プロセス全体を通して温度を85℃の目標温度に維持した。 30分の合計処理時間の後に、クーポンをビーカーから取り出し、IPAですすぎ、そして空気流で乾燥させた。
アルミニウムエッチング速度に対する湿分レベルの影響を配合物5について試験した。表6は配合物5の複数のバッチについて測定された湿分及びアルミニウムエッチング速度を列挙する。試験された組成物の湿分レベルはカールフィッシャー滴定を用いて測定した。
表8及び9は、種々の配合物におけるカテコール及びレゾルシノールの溶解度限界をそれぞれ列挙している。 比較配合物4及び比較配合物7を使用して、カテコール及びレゾルシノールの溶解限度を決定した。溶解限度は、対応する溶液に完全に溶解する添加剤の最大量として決定された。
腐食速度の特性化は、電気化学においてよく知られているターフェル分析法を用いて行った。三電極電気化学システムを用いて、配合物5及び比較配合物1のターフェルプロットを室温で測定した。1000Åのアルミニウム(0.5wt%の銅を含む)で被覆された1.5cm2のクーポンを作用電極として使用した。参照電極としてAg/AgCl電極を用い、対極として白金線を用いた。
本開示は以下の態様も包含する。
[1] 有機フォトレジスト及び/又は他の材料を基材から除去するための組成物であって、
アリールスルホン酸もしくはアルキルアリールスルホン酸又はそれらの混合物、
1,3−ジヒドロキシベンゼン(レゾルシノール)もしくはソルビトール又はそれらの混合物、及び、
約65℃より高い引火点を有する1種以上の炭化水素溶媒、
を含む、組成物。
[2] 前記組成物の全質量を基準として約3質量%未満の水をさらに含む、上記態様1記載の組成物。
[3] 約0.08質量%を超える硫酸を含む、上記態様1記載の組成物。
[4] 前記組成物は前記アリールスルホン酸もしくは前記アルキルアリールスルホン酸又は前記それらの混合物を、組成物の全質量を基準として約20〜約40質量%の量で含む、上記態様1記載の組成物。
[5] 前記組成物は前記1,3−ジヒドロキシベンゼンもしくは前記ソルビトール又は前記それらの混合物を、組成物の全質量を基準として約0.2〜約3.5質量%で含む、上記態様1記載の組成物。
[6] 前記組成物は前記1種以上の炭化水素溶媒を組成物の全質量を基準として約60〜約85質量%の量で含む、上記態様1記載の組成物。
[7] 前記組成物は約0.5重量%以下までの正の量で前記水を含む、上記態様2記載の組成物。
[8] 前記組成物は組成物の全質量を基準として約0.08質量%から1質量%未満の量の硫酸を含む、上記態様3記載の組成物。
[9] 前記組成物は前記1,3−ジヒドロキシベンゼンもしくは前記ソルビトール又は前記それらの混合物を、組成物の全質量を基準として約0.5〜約3.5質量%の量で含む、上記態様5記載の組成物。
[10] 前記組成物は前記アリールスルホン酸もしくは前記アルキルアリールスルホン酸又は前記それらの混合物を、組成物の全質量を基準として約22〜約38質量%の量で含む、上記態様9記載の組成物。
[11] 前記組成物は組成物の全質量を基準として約0.5質量%以下までの正の量で前記水を含む、上記態様10記載の組成物。
[12] 前記1種以上の炭化水素溶媒は約65℃〜85℃、又は約90℃〜100℃の引火点を有する、上記態様1記載の組成物。
[13] 前記1種以上の炭化水素溶媒は好ましくは石油から精製され、前記炭化水素は前記組成物中の前記炭化水素溶媒の全質量の約50%を超える量のC8−C18炭化水素を含む、上記態様1記載の組成物。
[14] 前記1種以上の炭化水素溶媒は前記組成物中の炭化水素溶媒の全質量の50質量%を超える脂肪族含有炭化水素を含む、上記態様1記載の組成物。
[15] 前記1種以上の炭化水素溶媒は前記組成物中の炭化水素溶媒の全質量の50質量%を超える芳香族含有炭化水素を含む、上記態様1記載の組成物。
[16] 前記炭化水素溶媒は50質量%を超えるキシレンを含む、上記態様1記載の組成物。
[17] 前記組成物は約0.5質量%以下までの正の量で水を含む、上記態様16記載の組成物。
[18] フォトレジスト及び/又は他の材料を基材からストリッピングするための方法であって、
上記態様1記載の組成物を提供すること、及び、前記フォトレジストを前記組成物と約60〜約100℃の温度で約5〜約120分間接触させることの工程を含む方法。
[19] 前記基材はアルミニウム、チタン、チタンタングステン、銀、ニッケル、ニッケルバナジウム及び銅から選ばれる1種以上の金属で金属化された二酸化ケイ素絶縁層を有するシリコンウエハである、上記態様18記載の方法。
[20] 前記方法は2Å/分以下のAlエッチング速度、1Å/分以下のNiエッチング速度又は3Å/分以下のNiVエッチング速度を提供する、上記態様19記載の方法。
Claims (17)
- 有機フォトレジストを基材から除去するための組成物であって、
アリールスルホン酸もしくはアルキルアリールスルホン酸又はそれらの混合物、
1,3−ジヒドロキシベンゼン(レゾルシノール)もしくはソルビトール又はそれらの混合物、及び、
1種以上の炭化水素溶媒、
を含み、前記1種以上の炭化水素溶媒が180℃以上の沸点を有する、組成物。 - 前記組成物の全質量を基準として3質量%未満の水をさらに含む、請求項1記載の組成物。
- 0.08質量%を超える硫酸を含む、請求項1又は2記載の組成物。
- 前記組成物は前記アリールスルホン酸もしくは前記アルキルアリールスルホン酸又は前記それらの混合物を、組成物の全質量を基準として20〜40質量%の量で含む、請求項1〜3のいずれか一項記載の組成物。
- 前記組成物は前記1,3−ジヒドロキシベンゼンもしくは前記ソルビトール又は前記それらの混合物を、組成物の全質量を基準として0.2〜3.5質量%で含む、請求項1〜4のいずれか一項記載の組成物。
- 前記組成物は前記1種以上の炭化水素溶媒を組成物の全質量を基準として60〜85質量%の量で含む、請求項1〜5のいずれか一項記載の組成物。
- 前記組成物は0.5質量%以下までの正の量で前記水を含む、請求項2記載の組成物。
- 前記組成物は組成物の全質量を基準として0.08質量%から1質量%未満の量の硫酸を含む、請求項3記載の組成物。
- 前記組成物は前記1,3−ジヒドロキシベンゼンもしくは前記ソルビトール又は前記それらの混合物を、組成物の全質量を基準として0.5〜3.5質量%の量で含む、請求項5記載の組成物。
- 前記組成物は前記アリールスルホン酸もしくは前記アルキルアリールスルホン酸又は前記それらの混合物を、組成物の全質量を基準として22〜38質量%の量で含む、請求項9記載の組成物。
- 前記1種以上の炭化水素溶媒は石油から精製され、前記炭化水素は前記組成物中の前記炭化水素溶媒の全質量の50%を超える量のC8−C18炭化水素を含む、請求項1〜10のいずれか一項記載の組成物。
- 前記1種以上の炭化水素溶媒は前記組成物中の炭化水素溶媒の全質量の50質量%を超える脂肪族含有炭化水素を含む、請求項1〜11のいずれか一項記載の組成物。
- 前記1種以上の炭化水素溶媒は前記組成物中の炭化水素溶媒の全質量の50質量%を超える芳香族含有炭化水素を含む、請求項1〜11のいずれか一項記載の組成物。
- 前記炭化水素溶媒は50質量%を超えるキシレンを含む、請求項13記載の組成物。
- フォトレジストを基材からストリッピングするための方法であって、
請求項1〜14のいずれか一項記載の組成物を提供すること、及び、前記フォトレジストを前記組成物と60〜100℃の温度で5〜120分間接触させることの工程を含む方法。 - 前記基材はアルミニウム、チタン、チタンタングステン、銀、ニッケル、ニッケルバナジウム及び銅から選ばれる1種以上の金属で金属化された二酸化ケイ素絶縁層を有するシリコンウエハである、請求項15記載の方法。
- 前記方法は2Å/分以下のAlエッチング速度、1Å/分以下のNiエッチング速度又は3Å/分以下のNiVエッチング速度を提供する、請求項16記載の方法。
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