JP7492049B2 - 薬液、薬液の製造方法、及び、被検液の分析方法 - Google Patents
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Description
近年、フォトリソグラフィ技術の進歩によりパターンの微細化が進んでいる。パターンの微細化の手法としては、露光光源を短波長化する手法が用いられ、露光光源として、従来用いられていた紫外線、KrFエキシマレーザー、及び、ArFエキシマレーザー等を用いたパターン形成が試みられている。
上記KrFエキシマレーザー、及び、ArFエキシマレーザー等によるパターン形成は、レジストパターンのライン及び/又はスペース幅として20~80nmを目標として開発が進められており、このプロセスに用いる上記の薬液には更なる欠陥抑制性能が求められている。なお、欠陥抑制性能とは、半導体デバイスの製造工程において、半導体基板を薬液により処理した際に、半導体基板に欠陥を生じさせにくい性能を意味する。
そこで、本発明は、KrFエキシマレーザー露光、及び、ArFエキシマレーザー露光によるレジストプロセスに適用した際にも欠陥が発生しにくい、言い換えれば、KrFエキシマレーザー露光、及び、ArFエキシマレーザー露光によるレジストプロセスに適用した際にも優れた欠陥抑制性能を有する薬液を提供することを課題とする。
また、本発明は、被検液の分析方法、及び、薬液の製造方法を提供することも課題とする。
[2] 半導体デバイスの製造に用いられる[2]に記載の薬液。
[3] 金属含有粒子は、金属原子の単体からなる粒子A、金属原子の酸化物からなる粒子B、及び、金属原子の単体及び金属原子の酸化物からなる粒子Cからなる群より選択される少なくとも1種からなる、[1]又は[2]に記載の薬液。
[4] 粒子Cが、金属原子の単体と、金属原子の単体の表面の少なくとも一部を覆うように配置された金属原子の酸化物とを有する、粒子Dである、[3]に記載の薬液。
[5] 薬液の単位体積あたりの、粒子Bの含有粒子数に対する、粒子Cの含有粒子数の含有粒子数比が1以上である、[3]又は[4]に記載の薬液。
[6] 薬液の単位体積あたりの、粒子Bの含有粒子数と、粒子Cの含有粒子数の合計に対する、粒子Aの含有粒子数の含有粒子数比が1.0未満である、[3]~[5]のいずれかに記載の薬液。
[7] 薬液の単位体積あたりの、粒子Bの含有粒子数、及び、粒子Cの含有粒子数の合計に対する、粒子Aの含有粒子数の含有粒子数比が1.0×10-1以下である、[3]~[6]のいずれかに記載の薬液。
[8] 粒子Aが、単一の金属原子からなる粒子E、及び、2種以上の金属原子からなる粒子Fからなり、薬液の単位体積あたりの、粒子Fの含有粒子数に対する、粒子Eの含有粒子数の含有粒子数比が1.0×10-2~1.0×102である、[3]~[7]のいずれかに記載の薬液。
[9] 更に、沸点が300℃以上の有機化合物を含有する、[1]~[8]のいずれかに記載の薬液。
[10] 金属含有粒子の少なくとも一部が、有機化合物を含有する粒子Uである、[9]に記載の薬液。
[11] 金属含有粒子の少なくとも一部が、有機化合物を含有する粒子U、及び、
有機化合物を含有しない粒子Vであり、薬液の単位体積あたりの、粒子Vの含有粒子数に対する、粒子Uの含有粒子数の含有粒子数比が1.0×101以上である、[9]又は[10]に記載の薬液。
[12] 薬液の単位体積あたりの、粒子Uの含有粒子数が、5.0×10-2~1.0×1011個/cm3である、[10]又は[11]に記載の薬液。
[13] 金属含有粒子の少なくとも一部が、Pb原子を含有するPb含有粒子、及び、Ti原子を含有するTi含有粒子からなる群より選択される少なくとも1種である、[1]~[12]のいずれかに記載の薬液。
[14] 金属含有粒子の少なくとも一部が、Pb原子を含有するPb含有粒子、及び、Ti原子を含有するTi含有粒子であり、薬液の単位体積あたりの、Ti含有粒子の含有粒子数に対する、Pb含有粒子の含有粒子数の含有粒子数比が1.0×10-5~1.0である、[1]~[13]のいずれかに記載の薬液。
[15] フィルタを用いて有機溶剤を含有する被精製物をろ過して薬液を得る、ろ過工程を有する、[1]~[14]のいずれかに記載の薬液を製造するための、薬液の製造方法。
[16] 被精製物が、沸点が300℃以上の有機化合物を含有し、ろ過工程の前に、被精製物を蒸留して、蒸留済み被精製物を得る蒸留工程を更に有し、蒸留済み被精製物中における有機化合物の含有量が1.0×10-3質量ppt~1.0×103質量ppmである、[15]に記載の薬液の製造方法。
[17] ろ過工程が、フィルタの材料、細孔径、及び、細孔構造からなる群より選択される少なくとも1種が異なる2種以上のフィルタに被精製物を通過させる、多段ろ過工程である[15]又は[16]に記載の薬液の製造方法。
[18] フィルタを1つ用いる場合、フィルタの細孔径が5nm以下であり、フィルタを2つ以上用いる場合、フィルタのうち最小の細孔径を有するフィルタの細孔径が5nm以下である、[15]~[17]のいずれかに記載の、薬液の製造方法。
[19] 有機溶剤と、金属原子を含有し、粒子径が10~100nmである金属含有粒子と、を含有する被検液を基板上に塗布して、基板上に被検液層を形成する工程Aと、基板上の単位面積あたりの金属含有粒子の個数を分析する工程と、をこの順に有する被検液の分析方法。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施形態に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。
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、本発明において、「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。
また、本発明における基(原子群)の表記において、置換及び無置換を記していない表記は、本発明の効果を損ねない範囲で、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば、「炭化水素基」とは、置換基を有さない炭化水素基(無置換炭化水素基)のみならず、置換基を有する炭化水素基(置換炭化水素基)をも包含するものである。このことは、各化合物についても同義である。
本発明の実施形態に係る薬液(以下「本薬液」ともいう。)は、有機溶剤と、金属原子を含有し、粒子径が10~100nmである金属含有粒子と、を含有する薬液であって、金属含有粒子の薬液の単位体積あたりの含有粒子数が1.0×10-2~1.0×1012個/cm3である、薬液である。
本薬液により上記課題が解決される機序は必ずしも明確ではないが、本発明者はその機序について以下のとおり推測する。なお、以下の機序は推測であり、異なる機序により本発明の効果が得られる場合であっても本発明の範囲に含まれる。
KrFエキシマレーザー露光、及び、ArFエキシマレーザー露光を用いたプロセスでは、レジストのパターン間隔、パターン幅、及び、これらが周期的に並んだ一つのパターン幅とパターン間隔を合計したパターンのピッチ、並びに、製造される配線の間隔、配線の幅、及び、これらが周期的に並んだ一つの配線幅と配線間隔とを合計した配線のピッチの狭小化が求められている。
具体的には、パターン幅又はパターン間隔は、20~80nm程度(ピッチとしては40~160nm程度)であること多い。このような場合、従来のプロセスではあまり問題とならなかった、より微細な粒子をその個数単位で制御することが求められることを本発明者らは知見している。
一方で、上記粒子のうち、粒子径が100nm以上の粒子は、求められるパターン間隔、及び、レジストピッチと比較して十分に大きいため、上記と同様に、プロセス中に除去されることが多く、薬液の欠陥抑制性能への影響はあまり大きくないものと推測される。
本発明の薬液は、薬液の単位体積あたりの金属含有粒子の含有粒子数が、1.0×10-2個/cm3以上であり、金属含有粒子同士が凝集しやすく、プロセス中により除去されやすくなり、結果として薬液は優れた欠陥抑制性能を有するものと推測される。
一方で、本発明の薬液は、薬液の単位体積あたりの金属含有粒子の含有粒子数が、1.0×1012個/cm3以下であり、金属含有粒子自体が欠陥の原因となることが抑制され、結果として薬液は優れた欠陥抑制性能を有するものと推測される。
薬液は有機溶剤を含有する。薬液中における有機溶剤の含有量としては特に制限されないが、一般に薬液の全質量に対して、98.0質量%以上が好ましく、99.0質量%以上がより好ましく、99.9質量%以上が更に好ましく、99.99質量%以上が特に好ましい。上限は特に制限されないが、100質量%未満の場合が多い。
有機溶剤は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。2種以上の有機溶剤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。
なお、本明細書において液状とは、25℃、大気圧下において、液体であることを意味する。
また、有機溶剤としては、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。
なお、有機溶剤は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
なお、薬液中における有機溶剤の種類及び含有量は、ガスクロマトグラフ質量分析計を用いて測定できる。
本薬液は、金属原子を含有し、粒子径が10~100nmである金属含有粒子を含有する。
本薬液の製造方法の好適形態は後述するが、一般に本薬液は、既に説明した有機溶剤と、不純物とを含有する被精製物を精製して製造できる。金属含有粒子は、薬液の製造工程において意図的に添加されてもよいし、もともと被精製物に含有されていてもよいし、又は、薬液の製造過程において、薬液の製造装置等から移行(いわゆるコンタミネーション)したものであってもよい。
すなわち、金属原子としては、Fe原子、Al原子、Cr原子、Ni原子、Pb原子、Zn原子、及び、Ti原子等からなる群より選択される少なくとも1種が好ましく、Fe原子、Al原子、Pb原子、Zn原子、及び、Ti原子からなる群より選択される少なくとも1種がより好ましく、Pb原子、及び、Ti原子からなる群より選択される少なくとも1種が更に好ましく、薬液は、Pb原子を含有する金属含有粒子と、Ti原子を含有する金属含有粒子のいずれをも含有することが特に好ましい。
なお、金属含有粒子は、上記金属原子を1種を単独で含有しても、2種以上を併せて含有してもよい。
薬液の単位体積あたりの金属含有粒子の含有粒子数が、1.0~3.5×1010個/cm3であると、薬液はより優れた欠陥抑制性能を有する。
下限値としては、1.0×10-4以上が更に好ましく、1.0×10-3以上が特に好ましく、1.0×10-2以上が最も好ましく、1.0×10-1以上がより最も好ましい。
Pb/Tiが1.0×10-5~1.0であると、薬液はより優れた本発明の効果、特に、より優れたブリッジ欠陥抑制性能を有する。
Pbナノ粒子とTiナノ粒子は会合しやすく、レジスト膜の現像の際に欠陥の原因(特にブリッジ欠陥の原因)になりやすいことを、本発明者らは知見している。
Pb/Tiが1.0×10-5~1.0であると、驚くべきことに、欠陥の発生がより抑制されやすい。
なお、本明細書において、薬液の単位体積あたりの金属含有粒子の含有量(個数)は、実施例に記載した方法により測定され、その値は有効数字が2桁となるよう四捨五入される。
なかでも、より優れた本発明の効果を有する薬液が得られる点で、金属含有粒子としては、金属原子の単体からなる粒子A、金属原子の酸化物からなる粒子B、及び、金属原子の単体及び金属原子の酸化物からなる粒子Cからなる群より選択される少なくとも1種からなることが好ましくい。
粒子Cの形態としては、金属原子の単体と、金属原子の単体の表面の少なくとも一部を覆うように配置された金属原子の酸化物とを有する、粒子Dであることが好ましい。
また、より優れた本発明の効果を有する薬液が得られる点で、金属含有粒子としては、単一の金属原子からなる粒子E、及び、2種以上の金属原子からなる粒子Fを含有することが好ましい。
薬液の単位体積あたりの粒子Eの含有粒子数に対する、粒子Dの含有粒子数の含有粒子数比(E/F)としては特に制限されないが、1.0×10-3~1.0×103が好ましく、1.0×10-2~1.0×102がより好ましく、1.0×10-2~9.0×101が更に好ましい。E/Fが1.0×-2~1.0×102であると、薬液はより優れたブリッジ欠陥抑制性能を有する。
薬液は、上記以外のその他の成分を含有してもよい。その他の成分としては、例えば、有機溶剤以外の有機化合物(特に、沸点が300℃以上の有機化合物)、水、及び、樹脂等が挙げられる。
薬液は、有機溶剤以外の有機化合物(以下、「特定有機化合物」ともいう。)を含有してもよい。本明細書において、特定有機化合物とは、薬液に含有される有機溶剤とは異なる化合物であって、上記薬液の全質量に対して、10000質量ppm以下の含有量で含有される有機化合物を意味する。つまり、本明細書においては、上記薬液の全質量に対して10000質量ppm以下の含有量で含有される有機化合物は、特定有機化合物に該当し、有機溶剤には該当しないものとする。
なお、複数種の有機化合物が薬液に含有される場合であって、各有機化合物が上述した10000質量ppm以下の含有量で含有される場合には、それぞれが特定有機化合物に該当する。
上記副生成物等としては、例えば、下記の式I~Vで表される化合物等が挙げられる。
上記アルキル基は、鎖中にエーテル結合を有していてもよく、ヒドロキシ基等の置換基を有していてもよい。
なお、R8、R9及びLは、式Vで表される化合物の炭素数が8以上となる関係を満たす。
特に制限されないが、有機溶剤が、アミド化合物、イミド化合物及びスルホキシド化合物である場合は、一形態において、炭素数が6以上のアミド化合物、イミド化合物及びスルホキシド化合物が挙げられる。また、特定有機化合物としては、例えば、下記化合物も挙げられる。
これらの特定有機化合物は、精製工程で触れるフィルタ、配管、タンク、O-ring、及び、容器等から被精製物又は薬液へと混入するものと推定される。特に、アルキルオレフィン以外の化合物は、ブリッジ欠陥の発生に関連する。
薬液は、沸点が300℃以上の有機化合物(高沸点有機化合物)を含有してもよい。沸点が300℃以上の有機化合物を薬液が含有する場合、沸点が高く、フォトリソグラフィのプロセス中には揮発し難い。そのため、優れた欠陥抑制性能を有する薬液を得るためには、高沸点有機化合物の薬液中における含有量、及び、存在形態等を厳密に管理する必要がある。
そのような高沸点有機化合物としては、例えば、フタル酸ジオクチル(沸点385℃)、フタル酸ジイソノニル(沸点403℃)、アジピン酸ジオクチル(沸点335℃)、フタル酸ジブチル(沸点340℃)、及びエチレンプロピレンゴム(沸点300~450℃)等が確認されている。
また、より優れた本発明の効果を有する薬液が得られる点で、金属含有粒子の少なくとも一部が有機化合物(好ましくは、高沸点有機化合物)を含有する粒子U、及び、有機化合物(好ましくは、高沸点有機化合物)を含有しない粒子Vである形態も好ましい。
このとき、薬液の単位体積あたりの、粒子Vの含有粒子数に対する、粒子Uの含有粒子数の含有粒子数比(U/V)としては特に制限されないが、より優れた本発明の効果を有する薬液が得られる点で、1.0以上が好ましく、1.0×101以上がより好ましい。上限値としては特に制限されないが、一般に50以下が好ましい。
U/Vが上記範囲内にあると、薬液はより優れた欠陥抑制性能を有する。その理由は必ずしも明らかではないが、特に、薬液を現像液として用いた場合、粒子Uは、粒子Vと比較して、より除去されやすい為、レジスト膜上により残りにくいためと推測される。
上記薬液は、水を含有してもよい。水としては特に制限されず、例えば、蒸留水、イオン交換水、及び、純水等を用いることができる。なお、水は、上記有機不純物には含まれない。
水は、薬液中に添加されてもよいし、薬液の製造工程において意図せずに薬液中に混合されるものであってもよい。薬液の製造工程において意図せずに混合される場合としては、例えば、水が、薬液の製造に用いる原料(例えば、有機溶剤)に含有されている場合、及び、薬液の製造工程で混合する(例えば、コンタミネーション)等が挙げられるが、上記に制限されない。
上記薬液は更に樹脂を含有してもよい。樹脂としては、酸の作用により分解して極性基を生じる基を有する樹脂Pがより好ましい。上記樹脂としては、酸の作用により有機溶剤を主成分とする現像液に対する溶解性が減少する樹脂である、後述する式(AI)で表される繰り返し単位を有する樹脂がより好ましい。後述する式(AI)で表される繰り返し単位を有する樹脂は、酸の作用により分解してアルカリ可溶性基を生じる基(以下、「酸分解性基」ともいう)を有する。
極性基としては、アルカリ可溶性基が挙げられる。アルカリ可溶性基としては、例えば、カルボキシ基、フッ素化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール基)、フェノール性水酸基、及びスルホ基が挙げられる。
樹脂Pは、式(AI)で表される繰り返し単位を含有することが好ましい。
Xa1は、水素原子又は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。
Ra1~Ra3は、それぞれ独立に、アルキル基(直鎖状又は分岐鎖状)又はシクロアルキル基(単環又は多環)を表す。
Ra1~Ra3の2つが結合して、シクロアルキル基(単環又は多環)を形成してもよい。
Xa1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が好ましい。
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、-CH2-基、-(CH2)2-基、又は、-(CH2)3-基がより好ましい。
Ra1~Ra3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、若しくはシクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基、又は、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、若しくはアダマンチル基等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より好ましい。
また、樹脂Pは、ラクトン構造を有する繰り返し単位Qを含有することが好ましい。
ラクトン構造を有する繰り返し単位Qは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用していてもよいが、1種単独で用いることが好ましい。
ラクトン構造を有する繰り返し単位Qの含有量は、樹脂P中の全繰り返し単位に対して、3~80モル%が好ましく、3~60モル%がより好ましい。
ラクトン構造としては、下記式(LC1-1)~(LC1-17)のいずれかで表されるラクトン構造を有する繰り返し単位を有することが好ましい。ラクトン構造としては式(LC1-1)、式(LC1-4)、式(LC1-5)、又は式(LC1-8)で表されるラクトン構造が好ましく、式(LC1-4)で表されるラクトン構造がより好ましい。
また、樹脂Pは、フェノール性水酸基を有する繰り返し単位を含有していてもよい。
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。
R41、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Ar4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。
L4は、単結合又はアルキレン基を表す。
Ar4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。
(n+1)価の芳香環基は、更に置換基を有していてもよい。
樹脂P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含有していてもよい。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、ジアマンチル基又はノルボルナン基が好ましい。極性基としては、水酸基又はシアノ基が好ましい。
樹脂Pは、下記一般式(VI)で表される繰り返し単位を含有していてもよい。
R61、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Ar6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。
X6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。
L6は、単結合又はアルキレン基を表す。
Ar6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。
Y2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、Y2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。
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、L1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。
Ar3は、芳香環基を表す。
R3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。
M3は、単結合又は2価の連結基を表す。
Q3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。
Q3、M3及びR3の少なくとも二つが結合して環を形成してもよい。
樹脂Pは、更に、側鎖に珪素原子を有する繰り返し単位を含有していてもよい。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、及び、珪素原子を有するビニル系繰り返し単位等が挙げられる。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、及び、下記のような環状若しくは直鎖状ポリシロキサン、又はカゴ型若しくははしご型若しくはランダム型のシルセスキオキサン構造等が挙げられる。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。
上記実施形態に係る薬液は、半導体デバイス製造用に好ましく用いられる。特に、KrFエキシマレーザー、及び、ArFエキシマレーザーを用いたパターン形成を含む工程により好ましく用いられる。
上記実施形態に係る薬液は、パターンの幅、及び/又は、パターンの間隔が20~80nmであるレジストプロセスに使用される薬液として好ましく使用できる。また、上記実施形態に係る薬液は、得られる配線の幅、及び/又は、配線の間隔が20~80nmであるレジストプロセスに使用される薬液として好ましく使用できる。より具体的には、上記レジストプロセスに使用される、プリウェット液、現像液、リンス液、レジスト液そのもの、レジスト液の溶剤、及び、剥離液等として好ましい。言いかえれば、パターンの幅、及び/又は、パターンの間隔が20~80nmであるレジスト膜を用いて製造される半導体デバイスの製造用として、更に好ましく用いられる。
具体的には、リソグラフィー工程、エッチング工程、イオン注入工程、及び、剥離工程等を含有する半導体デバイスの製造工程において、各工程の終了後、又は、次の工程に移る前に、有機物を処理するために使用され、具体的には、プリウェット液、現像液、リンス液、及び、剥離液等として好適に用いられる。例えば、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できる。
また、上記薬液は、レジスト液に含有される樹脂の希釈液、レジスト液に含有される溶剤としても用いることができる。また、他の有機溶剤、及び/又は、水等により希釈してもよい。また、他の有機溶剤、及び/又は、水等により希釈してもよい。
また、上記薬液は、医療用途又は洗浄用途の溶剤としても用いることができる。特に、容器、配管、及び、基板(例えば、ウェハ、及び、ガラス等)等の洗浄に好適に用いることができる。
本発明の実施形態に係る被検液の分析方法は、有機溶剤と、金属原子を含有する金属含有粒子と、を含有する被検液を基板上に塗布して、基板上に被検液層を形成する工程Aと、基板上の単位面積あたりの金属含有粒子の個数を分析する工程とをこの順に有する被検液の分析方法である。
工程Aは、被検液を基板上に塗布して、基板上に被検液層を形成する工程である。
被検液としては特に制限されないが、既に説明した薬液、及び、後述する薬液の製造に使用する被精製物等を適宜使用できる。
被検液を基板上に塗布する方法としては特に制限されないが、所定量の被検液を基板上に均一に塗布できる点で、回転する基板上に被検液を滴下する方法、又は、基板上に濃縮液を滴下した後、基板を回転させる方法が好ましい。
被検液の滴下量としては特に制限されないが、一般に10~1000μL程度が好ましい。
塗布工程は、被検液層を乾燥させて有機溶剤を除去する工程を更に有していてもよい。 この場合、加熱の方法としては特に制限されないが、被検液中の成分変化が少なく、かつ、短時間で実施できる点で、光線を照射する方法が好ましい。光線としては特に制限されないが、赤外線が好ましい。
工程Bは、基板上の単位面積あたりの金属含有粒子の個数(個/cm2)を測定する工程である。基板上の単位面積あたりの金属含有粒子の個数を評価する方法としては特に制限されないが、例えば、欠陥検査装置、及び、エネルギー分散型X線分析装置の組み合わせにより評価できる。
欠陥検査装置とは、ウェハ上に塗布された薬液にレーザー光線を照射し、ウェハ上に存在する欠陥によって散乱されたレーザー光線を検出して、ウェハ上に存在する欠陥を検知する装置である。レーザー光線の照射の際に、ウェハを回転させながら測定することにより、ウェハの回転角度と、レーザー光線の半径位置から、異物及び欠陥の座標位置を割り出すことができるものである。特定した欠陥の位置においてエネルギー分散型X線分析法を用いて元素分析すると、当該欠陥の組成を評価できる。このとき、金属原子を含有する欠陥を金属含有粒子と判断することができる。
また、上記とアプライドマテリアル社の全自動欠陥レビュー分類装置「SEMVision G6」を組み合わせて使用すると、基板の単位面積当たりの金属含有粒子の個数を評価できる。なお、具体的な手順は実施例に記載したとおりである。
上記薬液の製造方法としては特に制限されず、公知の製造方法が使用できる。なかでも、より優れた本発明の効果を有する薬液が得られる点で、薬液の製造方法は、フィルタを用いて有機溶剤を含有する被精製物をろ過して薬液を得る、ろ過工程を有することが好ましい。
より具体的には、例えば、酢酸とn-ブタノールとを硫酸の存在下で反応させ、酢酸ブチルを得る方法;エチレン、酸素、及び、水をAl(C2H5)3の存在下で反応させ、1-ヘキサノールを得る方法;シス-4-メチル-2-ペンテンをIpc2BH(Diisopinocampheylborane)の存在下で反応させ、4-メチル-2-ペンタノールを得る方法;プロピレンオキシド、メタノール、及び、酢酸を硫酸の存在下で反応させ、PGMEA(プロピレングリコール1-モノメチルエーテル2-アセタート)を得る方法;アセトン、及び、水素を酸化銅-酸化亜鉛-酸化アルミニウムの存在下で反応させて、IPA(isopropyl alcohol)を得る方法;乳酸、及び、エタノールを反応させて、乳酸エチルを得る方法;等が挙げられる。
本発明の実施形態に係る薬液の製造方法は、フィルタを用いて上記被精製物をろ過して薬液を得るろ過工程を有する。フィルタを用いて被精製物をろ過する方法としては特に制限されないが、ハウジングと、ハウジングに収納されたカートリッジフィルタと、を有するフィルタユニットに、被精製物を加圧又は無加圧で通過させる(通液する)のが好ましい。
フィルタの細孔径としては特に制限されず、被精製物のろ過用として通常使用される細孔径のフィルタが使用できる。なかでも、フィルタの細孔径は、粒子径が10~100nmの粒子の薬液中における含有粒子数を所望の範囲により制御しやすい点で、200nm以下が好ましく、20nm以下がより好ましく、10nm以下が更に好ましく、5nm以下が特に好ましく、3nm以下が最も好ましい。下限値としては特に制限されないが、一般に1nm以上が、生産性の観点から好ましい。
なお、本明細書において、フィルタの細孔径、および、細孔径分布とは、イソプロパノール(IPA)又は、HFE-7200(「ノベック7200」、3M社製、ハイドロフロオロエーテル、C4F9OC2H5)のバブルポイントによって決定される細孔径及び細孔径分布を意味する。
なお、微小孔径フィルタは単独で用いてもよいし、他の細孔径を有するフィルタと併用してもよい。なかでも、生産性により優れる観点から、より大きな細孔径を有するフィルタと併用することが好ましい。この場合、予めより大きな細孔径を有するフィルタによってろ過した被精製物を、微小孔径フィルタに通液させることで、微小孔径フィルタの目詰まりを防ぐことができる。
すなわち、フィルタの細孔径としては、フィルタを1つ用いる場合には、細孔径は5.0nm以下が好ましく、フィルタを2つ以上用いる場合、最小の細孔径を有するフィルタの細孔径が5.0nm以下が好ましい。
フィルタの材料としては特に制限されず、フィルタの材料として公知のものが使用できる。具体的には、樹脂である場合、6-ナイロン、及び、6,6-ナイロン等のポリアミド;ポリエチレン、及び、ポリプロピレン等のポリオレフィン;ポリスチレン;ポリイミド;ポリアミドイミド;ポリ(メタ)アクリレート;ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロアルコキシアルカン、パーフルオロエチレンプロペンコポリマー、エチレン・テトラフルオロエチレンコポリマー、エチレン-クロロトリフロオロエチレンコポリマー、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、及び、ポリフッ化ビニル等のポリフルオロカーボン;ポリビニルアルコール;ポリエステル;セルロース;セルロースアセテート等が挙げられる。なかでも、より優れた耐溶剤性を有し、得られる薬液がより優れた欠陥抑制性能を有する点で、ナイロン(なかでも、6,6-ナイロンが好ましい)、ポリオレフィン(なかでも、ポリエチレンが好ましい)、ポリ(メタ)アクリレート、及び、ポリフルオロカーボン(なかでも、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、パーフルオロアルコキシアルカン(PFA)が好ましい。)からなる群から選択される少なくとも1種が好ましい。これらの重合体は単独で又は二種以上を組み合わせて使用できる。
また、樹脂以外にも、ケイソウ土、及び、ガラス等であってもよい。
すなわち、フィルタとしては、上記で挙げた各材料を基材として、上記基材にイオン交換基を導入したものが好ましい。典型的には、表面にイオン交換基を有する基材を含むフィルタが好ましい。表面修飾された基材としては特に制限されず、製造がより容易な点で、上記重合体にイオン交換基を導入したものが好ましい。
イオン交換基を有するフィルタの細孔径としては特に制限されないが、1~30nmが好ましく、5~20nmがより好ましい。イオン交換基を有するフィルタは、既に説明した最小の細孔径を有するフィルタを兼ねてもよいし、最小の細孔径を有するフィルタとは別に使用してもよい。なかでもより優れた本発明の効果を有する薬液が得られる点で、ろ過工程は、イオン交換基を有するフィルタと、イオン交換基を有さず、最小の細孔径を有するフィルタとを併用する形態が好ましい。
既に説明した最小の細孔径を有するフィルタの材料としては特に制限されないが、耐溶剤性等の観点から、一般に、ポリフルオロカーボン、及び、ポリオレフィンからなる群より選択される少なくとも1種が好ましく、ポリオレフィンがより好ましい。
従って、ろ過工程で使用されるフィルタとしては、材料の異なる2種以上のフィルタを使用することが好ましく、ポリオレフィン、ポリフルオロカーボン、ポリアミド、及び、これらにイオン交換基を導入したものからなる群より選択される2種以上を使用することがより好ましい。
フィルタの細孔構造としては特に制限されず、被精製物中の成分に応じて適宜選択すればよい。本明細書において、フィルタの細孔構造とは、細孔径分布、フィルタ中の細孔の位置的な分布、及び、細孔の形状等を意味し、典型的には、フィルタの製造方法により制御可能である。
例えば、樹脂等の粉末を焼結して形成すれば多孔質膜が得られ、及び、エレクトロスピニング、エレクトロブローイング、及び、メルトブローイング等の方法により形成すれば繊維膜が得られる。これらは、それぞれ細孔構造が異なる。
なお、本明細書で使用される「非ふるい」による保持機構は、フィルタの圧力降下、又は、細孔径に関連しない、妨害、拡散及び吸着等の機構によって生じる保持を指す。
ふるい膜の典型的な例としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)膜とUPE膜が含まれるが、これらに制限されない。
なお、「ふるい保持機構」とは、除去対象粒子が多孔質膜の細孔径よりも大きいことによる結果の保持を指す。ふるい保持力は、フィルタケーキ(膜の表面での除去対象となる粒子の凝集)を形成することによって向上させることができる。フィルタケーキは、2次フィルタの機能を効果的に果たす。
多段ろ過工程は公知の精製装置を用いて実施可能である。図1は、多段ろ過工程を実施可能な精製装置の典型例を表す模式図である。精製装置10は、製造タンク11と、ろ過装置16と、充填装置13とを有しており、上記それぞれのユニットは、管路14で接続されている。
ろ過装置16は、管路14で接続されたフィルタユニット12(a)及び12(b)を有している。上記フィルタユニット12(a)及び12(b)の間の管路には、調整弁15(a)が配置されている。
各フィルタユニットに収納されるフィルタとしては特に制限されないが、最小の細孔径を有するフィルタは、12(b)のフィルタユニットに収納されることが好ましい。
また、被精製物の供給圧力を調整できる装置としては、調整弁以外を使用してもよい。そのような部材としては、例えば、ダンパ等が挙げられる。
循環回数は、被精製物中の成分等に応じて適宜選択すればよい。
非金属材料としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン-ポリプロピレン樹脂、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、四フッ化エチレン-エチレン共重合体樹脂、三フッ化塩化エチレン-エチレン共重合樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、三フッ化塩化エチレン共重合樹脂、及び、フッ化ビニル樹脂からなる群から選択される少なくとも1種が挙げられるが、これに制限されない。
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、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、及びニッケル-クロム合金等が挙げられる。
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。
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。
本発明の実施形態に係る薬液の製造方法としてはろ過工程を有していれば特に制限されず、ろ過工程以外の工程を更に有していてもよい。ろ過工程以外の工程としては、例えば、蒸留工程、反応工程、及び、除電工程等が挙げられる。
蒸留工程は、有機溶剤を含有する被精製物を蒸留して、蒸留済み被精製物を得る工程である。被精製物を蒸留する方法としては特に制限されず、公知の方法が使用できる。典型的には、既に説明した精製装置の一次側に、蒸留塔を配置し、蒸留された被精製物を製造タンクに導入する方法が挙げられる。
このとき、蒸留塔の接液部としては特に制限されないが、既に説明した耐腐食材料で形成されることが好ましい。
蒸留済み被精製物中における有機化合物の含有量としては、1.0質量ppt~1.0×103質量ppmがより好ましく、1.0質量ppb~1.0×102質量ppmがより好ましい。
反応工程は、原料を反応させて、反応物である有機溶剤を含有する被精製物を生成する工程である。被精製物を生成する方法としては特に制限されず、公知の方法が使用できる。典型的には、既に説明した精製装置の製造タンク(又は、蒸留塔)の一次側に反応槽を配置し、反応物を製造タンク(又は蒸留塔)に導入する方法が挙げられる。
このとき、反応槽の接液部としては特に制限されないが、既に説明した耐腐食材料で形成されることが好ましい。
除電工程は、被精製物を除電することで、被精製物の帯電電位を低減させる工程である。
除電方法としては特に制限されず、公知の除電方法を用いることができる。除電方法としては、例えば、被精製物を導電性材料に接触させる方法が挙げられる。
被精製物を導電性材料に接触させる接触時間は、0.001~60秒が好ましく、0.001~1秒がより好ましく、0.01~0.1秒が更に好ましい。導電性材料としては、ステンレス鋼、金、白金、ダイヤモンド、及び、グラッシーカーボン等が挙げられる。
被精製物を導電性材料に接触させる方法としては、例えば、導電性材料からなる接地されたメッシュを管路内部に配置し、ここに被精製物を通す方法等が挙げられる。
本発明の薬液の製造方法の他の実施形態としては、金属原子を含有し、粒子径が10~100nmである金属含有粒子を含有する被精製物を精製して、精製済み被精製物を得る、第1工程と、精製済み被精製物の一部を取り出して被検液を得る、第2工程と、被検液を基板上に塗布し、塗布後の基板上の単位面積あたりの金属含有粒子の個数を測定し、その測定値が予め定めた値以下になるまで、第1工程、及び、第2工程を繰り返して実施して薬液を得る、第3工程と、を有する、薬液の製造方法である。
上記の薬液の製造方法によれば、より優れた本発明の効果を有する薬液を容易に製造できる。
第1工程は被精製物を精製して精製済み被精製物を得る工程である。被精製物、及び、被精製物を精製する方法としては、既に説明したとおりである。
第2工程は精製済み被精製物の一部を取り出して被検液を得る、工程である。精製済み被精製物から取り出す被検液の量としては特に制限されないが、既に説明した分析方法の実施に十分な量であればよい。
また、精製済み被精製物から被検液を取り出す方法としては特に制限されず、薬液の製造装置におけるタンク、及び、管路等から取り出してもよいし、容器に収納された精製済み被精製物の一部を使用してもよい。
第3工程は、被検液を基板上に塗布し、塗布後の基板上の単位面積あたりの金属含有粒子の個数を測定し、その測定値が予め定めた基準値以下になるまで第1工程及び第2工程を繰り返して実施する工程である。
基板上の単位面積当たりの金属含有粒子の個数を測定する方法としては特に制限されないが、既に説明した分析方法を使用するのが好ましい。また、基準値は予め定められていればよく、その値、及び、決定方法は特に制限されない。薬液に求められる欠陥抑制性能等に基づいて、例えば欠陥数を基準値とすることができる。
上記精製方法により製造された薬液は、容器に収容されて使用時まで保管してもよい。
このような容器と、容器に収容された薬液(又はレジスト組成物)とをあわせて薬液収容体という。保管された薬液収容体からは、薬液が取り出され使用される。
使用可能な容器としては、具体的には、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」等が挙げられるが、これらに制限されない。
有機溶剤としてシクロヘキサノン(CHN)を含有する被精製物(市販品)を準備し、フィルタユニットが管路に沿って4つ直列に配置され、調整弁を有さないろ過装置を有すること、及び、最も下流側のフィルタユニットでろ過された後、ろ過済み被精製物を製造タンクに返送できる管路を有している点以外は図1に記載したのと同様の精製装置を用いてろ過して、薬液を製造した。各フィルタユニットには、一次側から、以下のフィルタが配置されていた。(表1中には、それぞれ、第1~第4フィルタとして記載した。)
・ポリプロピレン製フィルタ(細孔径:200nm、多孔質膜、表中では「PP」と記載した)
・イオン交換基を有するポリフルオロカーボン製フィルタ(細孔径:10nm、PTFEとPES(ポリエチレンスルホン酸)の重合体の繊維膜、表中では「IEX」と記載した。)
・ナイロン製フィルタ(細孔径:5nm、繊維膜、表中では「Nylon」と記載した。)
・UPE製フィルタ(細孔径:1nm、多孔質膜、表中では「UPE」と記載した。)
上記4つのフィルタユニットに通液した被精製物を製造タンクに返送し、これを5回繰り返して(表1の「循環回数」に記載した)、薬液を得た。
薬液2~33は、表1に記載した条件で、表1に記載した有機溶剤を含有する被精製物を精製して得た。なお、各薬液は被精製物を表1に記載した各フィルタに第1フィルタから順に第5フィルタまで通液し(なお、フィルタ欄が空欄の薬液は、そのフィルタを用いなかったことを表す。例えば、薬液2であれば、第1フィルタ~第4フィルタまで通液した)、これを「循環回数」に記載した回数繰り返して得た。
なお、表1中に記載された被精製物は、それぞれロットの異なるものを調達したものである。従って、各被精製物に当初含有されている有機溶剤以外の成分は異なる場合がある。なお、表1は表1(その1)と表1(その2)に分割されている。
・PGMEA/PGME (7:3):PGMEAとPGMEの7:3(v/v)混合液
・nBA:n-酢酸ブチル
・PC/PGMEA (1:9):PCとPGMEAの1:9(v/v)混合液
・EL:乳酸エチル
・iAA:酢酸イソアミル
・MIBC:メチルイソブチルカルビノール
・IPA:イソプロパノール
・PTFE:ポリテトラフルオロエチレン製フィルタ(多孔質膜である)
・UPE:超高分子量ポリエチレン製フィルタ(多孔質膜である。)
・IEX:イオン交換基を有するポリフルオロカーボン製フィルタ
・Nylon:ナイロン製フィルタ(繊維膜である。)
薬液中における粒子径10~100nmの粒子の含有粒子数は、以下の方法により測定した。まず、シリコン基板上に一定量の薬液を塗布して薬液層付き基板を形成し、薬液層付き基板の表面をレーザー光により走査し、散乱光を検出した。これにより、薬液層付き基板の表面に存在する欠陥の位置及び粒子径を特定した。次に、その欠陥の位置を基準にEDX(エネルギー分散型X線)分析法により元素分析し、欠陥の組成を調べた。この方法により、金属含有粒子の基板上における粒子数を求め、それを薬液の単位体積あたりの含有粒子数(個/cm3)に換算した。
また同様にして、金属含有粒子の組成、及び、高沸点有機化合物との会合状態等も同定した。
なお、分析には、KLA-Tencor社製のウェハ検査装置「SP-5」と、アプライドマテリアル社の全自動欠陥レビュー分類装置「SEMVision G6」を組み合わせて使用した。また、高沸点有機化合物の含有の有無については、ガスクロマトグラフ質量分析法で測定した。
各薬液に係る測定結果、及び、測定結果をもとに計算した含有粒子数比等を表2に示した。
例えば、薬液1であれば、有機溶剤としてシクロヘキサノン(CHN)を含有し、薬液の単位体積あたりの金属含有粒子の個数(含有粒子数)が5.0×108個/cm3である。金属含有粒子を分類すると(「金属含有粒子の構成1」に対応する。)、金属含有粒子の100個数%中、粒子Aが3個数%含有され、粒子Bと粒子Cがそれぞれ23個数%と、77個数%含有される。またこのうち、粒子Aを100個数%としたときには、そのうち、10個数%が粒子Eであり、90個数%が粒子Fだった。なおB/Cは3.3×100、A/(B+C)は3.1×10-2、E/Fは、1.1×10-1であった。また、薬液1は高沸点有機化合物を含有していた。また、金属含有粒子を別の形態で分類すると(「金属含有粒子の構成2」に対応する。)、金属含有粒子の100個数%中、粒子Uが95個数%(粒子数としては4.8×108個)含有され、粒子Vが5個数%含有され、U/Vは1.9×101だった。また、薬液1中におけるPb含有粒子の粒子数は5.0×106個/cm3、Ti含有粒子の粒子数は6.0×106個/cm3、Pb/Tiは8.3×10-1だった。
他の薬液についても上記と同様の要領で測定した。
上記で調製した薬液1をプリウェット液として用いて、欠陥抑制性能を評価した。なお、使用したレジスト組成物は以下のとおりである。
レジスト組成物は、各成分を以下の組成で混合して得た。
PGMEA(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質量部
シクロヘキサノン:600質量部
γ-BL(γ-ブチロラクトン):100質量部
以下の方法により、薬液の残渣欠陥抑制性能、及び、ブリッジ欠陥抑制性能を評価した。東京エレクトロン製スピンコーター「ACT-8」を用いて、ヘキサメチルジシラザン処理を施した8インチのSi基板(Advanced Materials Technology社製(以下、「基板」ともいう。))上に、反射防止層を設けることなく、薬液1でプリウェットし、次いで、レジスト組成物を基板が静止した状態で滴下した。滴下した後、基板を回転し、その回転数を、3秒間500rpmで維持し、その後2秒間100rpmで維持し、更に3秒間500rpmで維持し、再び2秒間100rpmで維持した後、回転数を上げて60秒間維持した。その後、ホットプレート上で150℃にて90秒間加熱乾燥を行い、9μmの厚みのレジスト膜を形成した。
このレジスト膜に対し、縮小投影露光及び現像後に形成されるパターンのライン幅が60nm、スペース幅が60nmとなるような、ラインアンドスペースパターンを有するマスクを介して、KrFエキシマレーザースキャナー(ASML製、PAS5500/850C波長248nm)を用いて、NA=0.60、σ=0.75の露光条件でパターン露光した。照射後に120℃にて60秒間ベークして、その後、現像、及び、リンスし、110℃にて60秒ベークして、ライン幅が60nm、スペース幅が60nmのレジストパターンを形成した。
・A:欠陥数が30個以上、60個未満だった。
・B:欠陥数が60個以上、90個未満だった。
・C:欠陥数が90個以上、120個未満だった。
・D:欠陥数が120個以上、150個未満だった。
・E:欠陥数が150個以上、180個未満だった。
・F:欠陥数が180個以上だった。
上記パターンを、測長走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope(日立ハイテクノロジー社製 CG-4100))を用いて観察し、LWR(Line Width Roughness)を求めた。すなわち、パターン上部から観察する際、パターンの中心からエッジまでの距離を任意のポイントで観測し、その測定ばらつきを3σで評価した。結果は以下の基準により評価し、パターン幅の均一性能の評価とした。結果を表4に示した。
A:3σが、1nm以上、3nm未満だった。
B:3σが、3nm以上、5nm未満だった。
C:3σが、5nm以上、8nm未満だった。
D:3σが、8nm以上、10nm未満だった。
E:3σが、10nm以上、12nm未満だった。
F:3σが、12nm以上だった。
薬液1に代えて、薬液2~23、薬液25~31を用いたことを除いては、上記と同様にして、各薬液の残渣欠陥抑制性能、ブリッジ欠陥抑制性能、及び、パターン幅の均一性能を評価した。結果を表4に示した。
薬液1に代えて、薬液32、33を用いたことを除いては、上記と同様にして、薬液32、33の残渣欠陥抑制性能、ブリッジ欠陥抑制性能、及び、パターン幅の均一性能を評価した。結果を表4に示した。
プリウェット液を用いなかったこと、及び、現像液として、薬液24を用いたことを除いては、上記と同様にして薬液24の残渣欠陥抑制性能、ブリッジ欠陥抑制性能、及び、パターン幅の均一性能を評価した。結果を表4に示した。
レジスト組成物1におけるPGMEA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)の3質量部、シクロヘキサノンの600質量部、γ-BL(γ-ブチロラクトン)の100質量部に代えて、実施例1に記載した薬液1の精製方法により精製したPGMEAの3質量部、実施例1に記載した薬液1の精製方法により精製したシクロヘキサノンの600質量部、実施例1に記載した薬液1の精製方法により精製したγ-BL(γ-ブチロラクトン)の100質量部を用いたことを除いてはレジスト組成物1と同様の方法、及び、成分を用いて、薬液であるレジスト組成物2を得た。
また、レジスト組成物2を用い、プリウェット液を用いなかったことを除いては実施例1と同様の方法によりパターン形成し、残渣欠陥抑制性能、ブリッジ欠陥抑制性能、及び、パターン幅の均一性能を調べたところ、実施例1と同様の結果だった。
また、C/Bが1.0以上の薬液1は、薬液6と比較して、より優れた欠陥抑制性能(特に、ブリッジ欠陥抑制性能)を有していることがわかった。
また、A/(B+C)が1.0未満である薬液1は、薬液8と比較して、より優れた欠陥抑制性能(特に残渣欠陥抑制性能)を有していることがわかった。
また、A/(B+C)が0.1以下である薬液1は、薬液9と比較して、より優れた欠陥抑制性能(特に残渣欠陥抑制性能)を有していることがわかった。
また、E/Fが1.0×10-2以上である薬液1は、薬液11と比較して、より優れた欠陥抑制性能(特にブリッジ欠陥抑制性能)を有していることがわかった。
また、E/Fが1.0×102以下である、薬液1は、薬液13と比較して、より優れた欠陥抑制性能(特にブリッジ欠陥抑制性能)を有していることがわかった。
また、U/Vが10を超える薬液1は、薬液4と比較して、より優れた欠陥抑制性能を有していることがわかった。
また、粒子Uの含有粒子数が5.0×10-2個/cm3以上である薬液1は、薬液15と比較してより優れた欠陥抑制性能(特に、残渣欠陥抑制性能)を有していた。
また、粒子Uの含有粒子数が1.0×1011個/cm3以下である薬液1は、薬液16と比較してより優れた欠陥抑制性能(特に、パターン幅均一性能)を有していた。
また、Pb/Tiが1.0×10-5以上である薬液1は、薬液18と比較して、より優れた欠陥抑制性能(特にブリッジ欠陥抑制性能)を有していた。
また、Pb/Tiが1.0以下である薬液1は、薬液17と比較して、より優れた欠陥抑制性能(特にブリッジ欠陥抑制性能)を有していた。
11 製造タンク
12(a)、12(b) フィルタユニット
13 充填装置
14 管路
15(a) 調整弁
16 ろ過装置
Claims (17)
- 有機溶剤と、
金属原子を含有し、粒子径が10~100nmである金属含有粒子と、を含有する薬液であって、
前記金属含有粒子の含有粒子数が1.0×10-2~3.5×10 10 個/cm3であり、
更に、沸点が300℃以上の有機化合物を含有し、
前記金属含有粒子の少なくとも一部が、前記有機化合物を含有する粒子Uであり、
前記有機溶媒が、シクロヘキサノンであり、
プリウェット液、現像液、および、レジスト液の溶剤のいずれかとして用いられる、薬液。 - 前記金属含有粒子の少なくとも一部が、
前記有機化合物を含有する粒子U、及び、
前記有機化合物を含有しない粒子Vであり、
前記薬液の単位体積あたりの、前記粒子Vの含有粒子数に対する、前記粒子Uの含有粒子数の含有粒子数比が1.0×10 1 以上である、請求項1に記載の薬液。 - 前記薬液の単位体積あたりの、前記粒子Uの含有粒子数が、5.0×10 -2 ~1.0×10 11 個/cm 3 である、請求項1又は2に記載の薬液。
- 有機溶剤と、
金属原子を含有し、粒子径が10~100nmである金属含有粒子と、を含有する薬液であって、
前記金属含有粒子の含有粒子数が1.0×10 -2 ~3.5×10 10 個/cm 3 であり、
前記有機溶媒が、シクロヘキサノンであり、
前記金属含有粒子の少なくとも一部が、
Pb原子を含有するPb含有粒子、及び、Ti原子を含有するTi含有粒子からなる群より選択される少なくとも1種であり、
プリウェット液、現像液、および、レジスト液の溶剤のいずれかとして用いられる、薬液。 - 半導体デバイスの製造に用いられる請求項1~4のいずれか1項に記載の薬液。
- 前記金属含有粒子は、前記金属原子の単体からなる粒子A、前記金属原子の酸化物からなる粒子B、及び、前記金属原子の単体及び前記金属原子の酸化物からなる粒子Cからなる群より選択される少なくとも1種からなる、請求項1~5のいずれか1項に記載の薬液。
- 前記粒子Cが、前記金属原子の単体と、前記金属原子の単体の表面の少なくとも一部を覆うように配置された前記金属原子の酸化物とを有する、粒子である、請求項6に記載の薬液。
- 前記薬液の単位体積あたりの、前記粒子Bの含有粒子数に対する、前記粒子Cの含有粒子数の含有粒子数比が1.0以上である、請求項6又は7に記載の薬液。
- 前記薬液の単位体積あたりの、前記粒子Bの含有粒子数と、前記粒子Cの含有粒子数の合計に対する、前記粒子Aの含有粒子数の含有粒子数比が1.0未満である、請求項6~8のいずれか一項に記載の薬液。
- 前記薬液の単位体積あたりの、前記粒子Bの含有粒子数、及び、前記粒子Cの含有粒子数の合計に対する、前記粒子Aの含有粒子数の含有粒子数比が1.0×10-1以下である、請求項6~9のいずれか一項に記載の薬液。
- 前記粒子Aが、単一の前記金属原子からなる粒子E、及び、2種以上の前記金属原子からなる粒子Fからなり、
前記薬液の単位体積あたりの、前記粒子Fの含有粒子数に対する、前記粒子Eの含有粒子数の含有粒子数比が1.0×10-2~1.0×102である、請求項6~10のいずれか一項に記載の薬液。 - 前記金属含有粒子の少なくとも一部が、Pb原子を含有するPb含有粒子、及び、Ti原子を含有するTi含有粒子であり、
前記薬液の単位体積あたりの、前記Ti含有粒子の含有粒子数に対する、前記Pb含有粒子の含有粒子数の含有粒子数比が1.0×10-5~1.0である、請求項1~11のいずれか一項に記載の薬液。 - フィルタを用いて有機溶剤を含有する被精製物をろ過して薬液を得る、ろ過工程を有する、請求項1~12のいずれか一項に記載の薬液を製造するための、薬液の製造方法。
- 前記被精製物が、沸点が300℃以上の有機化合物を含有し、
前記ろ過工程の前に、被精製物を蒸留して、蒸留済み被精製物を得る蒸留工程を更に有し、
前記蒸留済み被精製物中における前記有機化合物の含有量が1.0×10-3質量ppt~1.0×103質量ppmである、請求項13に記載の薬液の製造方法。 - フィルタを用いて有機溶剤を含有する被精製物をろ過して薬液を得る、ろ過工程を有する、薬液を製造するための、薬液の製造方法であって、
前記薬液が、有機溶剤と、
金属原子を含有し、粒子径が10~100nmである金属含有粒子と、を含有し、プリウェット液、現像液、および、レジスト液の溶剤のいずれかとして用いられる薬液であって、
前記有機溶媒が、シクロヘキサノンであり、
前記金属含有粒子の含有粒子数が1.0×10 -2 ~3.5×10 10 個/cm 3 であり、
前記被精製物が、沸点が300℃以上の有機化合物を含有し、
前記ろ過工程の前に、被精製物を蒸留して、蒸留済み被精製物を得る蒸留工程を更に有し、
前記蒸留済み被精製物中における前記有機化合物の含有量が1.0×10 -3 質量ppt~1.0×10 3 質量ppmである、薬液の製造方法。 - 前記ろ過工程が、フィルタの材料、細孔径、及び、細孔構造からなる群より選択される少なくとも1種が異なる2種以上のフィルタに前記被精製物を通過させる、多段ろ過工程である請求項13~15のいずれか一項に記載の薬液の製造方法。
- 前記フィルタを1つ用いる場合、前記フィルタの細孔径が5nm以下であり、前記フィルタを2つ以上用いる場合、前記フィルタのうち最小の細孔径を有するフィルタの細孔径が5nm以下である、請求項13~16のいずれか一項に記載の薬液の製造方法。
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