JPWO2019150967A1 - 分析方法、薬液、及び、薬液の製造方法 - Google Patents

分析方法、薬液、及び、薬液の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2019150967A1
JPWO2019150967A1 JP2019568988A JP2019568988A JPWO2019150967A1 JP WO2019150967 A1 JPWO2019150967 A1 JP WO2019150967A1 JP 2019568988 A JP2019568988 A JP 2019568988A JP 2019568988 A JP2019568988 A JP 2019568988A JP WO2019150967 A1 JPWO2019150967 A1 JP WO2019150967A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chemical solution
coated substrate
substrate
metal
solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2019568988A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6875561B2 (ja
Inventor
上村 哲也
上村  哲也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
Publication of JPWO2019150967A1 publication Critical patent/JPWO2019150967A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6875561B2 publication Critical patent/JP6875561B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/40Concentrating samples
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/20Metals
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/2813Producing thin layers of samples on a substrate, e.g. smearing, spinning-on
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/38Diluting, dispersing or mixing samples
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/2202Preparing specimens therefor
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/223Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material by irradiating the sample with X-rays or gamma-rays and by measuring X-ray fluorescence
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/0048Photosensitive materials characterised by the solvents or agents facilitating spreading, e.g. tensio-active agents
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/26Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • G03F7/30Imagewise removal using liquid means
    • G03F7/32Liquid compositions therefor, e.g. developers
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21KTECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/06Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diffraction, refraction or reflection, e.g. monochromators
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C231/00Preparation of carboxylic acid amides
    • C07C231/22Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C231/24Separation; Purification
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C67/00Preparation of carboxylic acid esters
    • C07C67/48Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
    • C07F9/02Phosphorus compounds
    • C07F9/06Phosphorus compounds without P—C bonds
    • C07F9/08Esters of oxyacids of phosphorus
    • C07F9/09Esters of phosphoric acids

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

本発明は、検体(特に、金属不純物の含有量が少ない検体)を基板上に塗布して、基板上の単位面積あたりの金属不純物の量を測定する際でも、簡便に正確な測定結果が得られる分析方法、薬液、及び、薬液の製造方法を提供することを課題とする。本発明の分析方法は、少なくとも1種の有機溶剤と、金属原子を含有する金属不純物とを含有する検体を所定の倍率で濃縮して濃縮液を得る工程Aと、濃縮液を基板上に塗布して塗布済み基板を得る、工程Bと、全反射蛍光エックス線分析法を用いて、塗布済み基板上の単位面積あたりの金属原子の数を測定し、測定値を得る工程Cと、を有する。

Description

本発明は、分析方法、薬液、及び、薬液の製造方法に関する。
半導体基板の製造工程では、基板上に金属原子を含有する金属不純物が付着することがある。基板上に付着した金属不純物は欠陥の原因となり、結果として半導体基板の製造歩留まりを低下させる要因の一つと考えられている。近年、配線幅及びピッチがより狭小化しており、この傾向はより顕著になってきている。特に、フォトレジスト技術を用いて配線形成する際に使用する薬液には、基板上において金属不純物の付着を発生させにくい、その結果として、欠陥を発生させにくい性能(以下、「欠陥抑制性能」ともいう。)が強く求められてきている。
基板上に存在する金属不純物の有無等を測定する方法としては、全反射蛍光エックス線分析法が知られており、上記分析法が実施可能な装置として、特許文献1には、「半導体単結晶体からなる測定試料の表面に全反射角度以下で励起X線を入射し、その励起により発生する該測定試料の表面金属不純物からの蛍光X線の光量を測定し、この測定結果に基づいて測定試料の表面金属不純物に関する分析を行う全反射蛍光X線分析装置」が記載されている。
特開平5−066204号公報
本発明者は、検体(例えば、半導体基板の製造に用いられる薬液)を基板上に塗布して、基板上の単位面積あたりの不純物の量を全反射蛍光X分析装置を用いて測定しようとしたところ、正確な測定結果が得られない場合があるという問題があることを知見した。
そこで、本発明は、検体(特に、金属不純物の含有量が少ない検体)を基板上に塗布して、基板上の単位面積あたりの金属不純物の量を測定する際でも、簡便に正確な測定結果が得られる分析方法を提供することを課題とする。
また、本発明は、薬液、及び、薬液の製造方法を提供することも課題とする。
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下の構成により上記課題を解決できることを見出した。
[1] 少なくとも1種の有機溶剤と、金属原子を含有する金属不純物とを含有する検体を所定の倍率で濃縮して濃縮液を得る工程Aと、濃縮液を基板上に塗布して塗布済み基板を得る、工程Bと、全反射蛍光エックス線分析法を用いて、塗布済み基板上の単位面積あたりの金属原子の数を測定し、測定値を得る工程Cと、を有する、分析方法。
[2] 金属原子が、Fe、Cr、Ti、Ni、及び、Alからなる群より選択される少なくとも1種の特定原子を含有し、工程Cにおいて、塗布済み基板上から1種の特定原子が検出される場合、塗布済み基板上の単位面積あたりの1種の特定原子の測定値が1.0×10〜1.0×1014atms/cmであり、工程Cにおいて、塗布済み基板上から2種以上の特定原子が検出される場合、塗布済み基板上の単位面積あたりの2種以上の特定原子の測定値がそれぞれ、1.0×10〜1.0×1014atms/cmである、[1]に記載の分析方法。
[3] 工程Bの後であって、工程Cの前に、フッ化水素ガスと塗布済み基板とを接触させる工程Eを更に有する、[1]又は[2]に記載の分析方法。
[4] 工程Bの後であって、工程Cの前に、塗布済み基板上をフッ化水素と過酸化水素を含有する溶液で走査し、塗布済み基板上の金属不純物を溶液に回収する工程Fを更に有する、[1]〜[3]のいずれかに記載の分析方法。
[5] 測定値を倍率で除した値が、1.0×10〜1.0×10atms/cmである、[1]〜[4]のいずれかに記載の分析方法。
[6] 少なくとも1種の有機溶剤と、金属原子を含有する金属不純物とを含有する薬液であって、金属原子が、Fe、Cr、Ti、Ni、及び、Alからなる群より選択される少なくとも1種の特定原子を含有し、以下の方法で得た計算値が以下の要件1又は2を満たす薬液。
方法:薬液を所定の倍率で濃縮して得た濃縮液を基板上に塗布して塗布済み基板を得て、塗布済み基板上の単位面積あたりの特定原子の数を全反射蛍光エックス線法を用いて測定して、測定値を得て、測定値を倍率で除して、計算値を得る。
要件1:塗布済み基板上から1種の特定原子が検出される場合、特定原子の計算値が1.0×10〜1.0×10atms/cmである。
要件2:塗布済み基板上から2種以上の特定原子が検出される場合、特定原子のそれぞれの計算値が1.0×10〜1.0×10atms/cmである。
[7] 3種以下の有機溶剤を含有する、[6]に記載の薬液。
[8] 有機溶剤が、シクロヘキサノン、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、イソプロピルアルコール、及び、炭酸プロピレンからなる群より選択される少なくとも1種である、[6]又は[7]に記載の薬液。
[9] 金属原子が、Fe、Cr、Ti、Ni、及び、Alを含有し、Crの計算値に対する、Feの計算値の比が0.8〜100であり、Tiの計算値に対する、Feの計算値の比が0.8〜100であり、Alの計算値に対する、Feの計算値の比が0.8〜100である、[6]〜[8]のいずれかに記載の薬液。
[10]後述する式(1)〜(7)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種の有機化合物を更に含有する、[6]〜[9]のいずれか一項に記載の薬液。
[11] 沸点が300℃以上の有機化合物を更に含有し、有機化合物の含有量が、薬液の全質量に対して0.01質量ppt〜10質量ppmである、[6]〜[10]のいずれかに記載の薬液。
[12] 少なくとも1種の有機溶剤と、金属原子を含有する金属不純物とを含有する被精製物を精製して薬液を得る、薬液の製造方法であって、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検体を得る、第2工程と、検体を所定の倍率で濃縮して濃縮液を得る第3A工程と、濃縮液を基板上に塗布して塗布済み基板を得る第3B工程と、全反射蛍光エックス線分析法を用いて、塗布済み基板上の単位面積あたりの金属原子の数を測定し、測定値を得る第3C工程と、測定値を倍率で除して計算値を得る第3D工程と、計算値と予め定めた基準値とを比較する第4工程と、計算値が基準値を超える場合、精製済み被精製物を不適合と判定し、精製済み被精製物を新たな被精製物として第1工程、第2工程、第3A工程、第3B工程、第3C工程、第3D工程、及び、第4工程をこの順に繰り返す第5工程と、計算値が基準値以下である場合、精製済み被精製物を適合と判定し、精製済み被精製物を薬液とする第6工程と、を有する薬液の製造方法。
[13] 金属原子がFe、Cr、Ti、Ni、及び、Alからなる群より選択される少なくとも1種の特定原子を含有し、第3C工程において、塗布済み基板上から1種の特定原子が検出される場合、塗布済み基板上の単位面積あたりの1種の特定原子の測定値が1.0×10〜1.0×1014atms/cmであり、第3C工程において、塗布済み基板上から2種以上の特定原子が検出される場合、塗布済み基板上の単位面積あたりの2種以上の特定原子の測定値がそれぞれ、1.0×10〜1.0×1014atms/cmである、[12]に記載の薬液の製造方法。
[14] 第3B工程の後であって、第3C工程の前に、フッ化水素ガスと塗布済み基板とを接触させる第3E工程を更に有する、[12]又は[13]に記載の薬液の製造方法。
[15] 第3B工程の後であって、第3C工程の前に、塗布済み基板上をフッ化水素と過酸化水素を含有する溶液で走査し、塗布済み基板上の金属不純物を溶液に回収する第3F工程を更に有する、[12]〜[14]のいずれかに記載の薬液の製造方法。
[16] 測定値を、倍率で除した値が1.0×10〜1.0×10atms/cmである、[12]〜[15]のいずれかに記載の薬液の製造方法。
本発明によれば、検体を基板上に塗布して、基板上の単位面積あたりの金属不純物の量を測定する際でも、簡便に正確な測定結果が得られる分析方法を提供できる。
また、本発明は、薬液、及び、薬液の製造方法も提供できる。
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。
以下、本発明について詳細に説明する。
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「準備」というときには、特定の材料を合成又は調合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。
[分析方法]
本発明の実施形態に係る分析方法(以下、「本分析方法」ともいう。)は、少なくとも1種の有機溶剤と、金属原子を含有する金属不純物とを含有する検体を所定の倍率で濃縮して濃縮液を得る工程Aと、濃縮液を基板上に塗布して塗布済み基板を得る工程Bと、全反射蛍光エックス線分析法を用いて、塗布済み基板上の単位面積あたりの金属原子の数を測定し、測定値を得る工程Cと、を有する、分析方法である。
全反射蛍光X線分析(TXRF:Total Reflection X−ray Fluorescence)法は、試料の表面に、励起X線源から入射光に対して全反射が生じるようなごく浅い入射角度で励起X線(一次X線)を照射して、試料の表面で全反射したX線を、試料の側方に逃がす一方、試料の表面に存在している不純物によって励起されて生じた蛍光X線(二次X線)を、その不純物の特性X線として、試料表面に対向配置した蛍光X線検出器によって検出する方式である。
上記によれば、基板上に存在する金属不純物の量及び種類を簡便に測定することができるものの、昨今要求されるレベルの清浄度を有する薬液等を検体とした場合、特に、測定感度が必ずしも十分でないという問題があることを本発明者は知見している。すなわち、基板上に存在する金属不純物の量が少ない場合、正確な値が得られないという問題があることを知見している。
昨今、半導体基板の製造に用いられる薬液、具体的にはプリウェット液、現像液、及び、リンス液等には、優れた欠陥抑制性能が求められている。本発明者の検討によれば、薬液を半導体基板の製造に適用した際に欠陥が発生する原因一つは、薬液に含有される金属不純物の量にあることがわかってきている。従って、薬液中における金属不純物の含有量を制御して、優れた欠陥抑制性能を有する薬液を得ることが昨今の開発目標の一つとなっている。
このような薬液に含有される金属不純物の量は、従来のTXRF法にて測定可能な範囲を逸脱して少ないことが多く、このような薬液を検体とした場合、正確な分析ができない場合があった。
一方、薬液の欠陥抑制性能はこれまで、欠陥検査装置と呼ばれる装置を用いて測定されることが一般的であった。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。このような装置としては、KLA Tencor製の「SP−5」が挙げられるが、それ以外にも「SP−5」の分解能以上の分解能を有するウェハ上表面検査装置(典型的には「SP−5」の後継機等)であってもよい。
しかし、上記欠陥検査装置による検査には多くの時間が必要であるうえ、欠陥抑制装置が高価で多数を導入しにくいこと等から、結果として、薬液の欠陥抑制性能の評価に時間を要し、優れた欠陥抑制性能を有する薬液の開発の支障になるほか、薬液の品質検査に時間を要し、薬液の製造の効率が向上しにくい等の問題があった。
本分析方法は、上記事情に鑑みて発明されたものであり、優れた欠陥抑制性能を有する薬液を検体とした場合でも、金属不純物の含有量を簡便かつ正確に測定することができる方法であり、本分析方法を用いれば、薬液の欠陥抑制性能を間接的に、簡便かつ正確に評価することができるものである。
以下では、本分析方法が有する各工程について説明する。
〔工程A:濃縮工程〕
工程Aは、少なくとも1種の有機溶剤と、金属原子を含有する金属不純物とを含有する検体を所定の倍率で濃縮して濃縮液を得る工程である。
検体を濃縮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。濃縮方法としては、減圧濃縮、加熱濃縮、凍結濃縮、及び、固相抽出等の方法が挙げられ、なかでも、コンタミネーションがより発生しにくい点で、減圧濃縮、又は、加熱濃縮が好ましく、減圧濃縮がより好ましい。なお、減圧濃縮する際、同時に加熱してもよい。
なお、濃縮は、クリーン環境下にて実施することが好ましい。具体的には、濃縮は、クリーンルーム内で実施することが好ましい。クリーンルームとしては、国際標準化機構が定める国際標準ISO14644−1:2015で定めるクラス4以上の清浄度(クラス4〜クラス1)のクリーンルーム内で実施されることが好ましい。また、濃縮は、Arガス、Heガス、及び、Nガスからなる群より選択される少なくとも1種の不活性ガス下で行われるか、又は、減圧下で行われることが好ましい。
<濃縮の倍率>
本工程における濃縮の倍率としては特に制限されず、全反射蛍光エックス線回折装置の定量下限、ダイナミックレンジ等に応じて、任意に選択できる。なかでも、より優れた本発明の効果が得られる点で、濃縮倍率としては、10〜1010倍が好ましく、10〜10倍がより好ましい。濃縮倍率が10倍以下であると、濃縮に必要な時間がより短く、かつ、被検液中の成分の変化がより小さい。また、濃縮倍率が10倍以上だと、より優れた本発明の効果が得られる。
通常、全反射蛍光X線分析法による定量感度は10〜1014atms/cm程度であることが多く、濃縮倍率により、定量感度を10〜10atms/cmから10〜1013atms/cmに調整できる。
後述する測定値と倍率(濃縮倍率)との関係としては特に制限されないが、測定値を倍率で除した値(測定値/倍率)が、10〜1010atms/cmであることが好ましく、10〜10であることがより好ましい。測定値/倍率が、10〜10atms/cmだと、検体が薬液である場合に、その薬液を半導体基板の製造に適用した場合、金属不純物が欠陥の原因となることが、より抑制される。
<検体>
検体としては少なくとも1種の有機溶剤と、金属原子を含有する金属不純物とを含有すれば特に制限されないが、典型的には、
・半導体基板の製造に用いられる薬液
・上記薬液の製造に用いられる原料(被精製物)
・上記被精製物を精製して得られた精製済み被精製物
等が挙げられる。
すなわち、本発明の実施形態に係る分析方法により分析される検体は、半導体基板の製造用(例えば、プリウェット液、現像液、及び、リンス液等)の薬液、その原料、及び、半製品(中間製品)等であること好ましい。以下では、検体に含有される各成分について説明する。
(有機溶剤)
検体は有機溶剤を含有する。検体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、一般に検体の全質量に対して、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。
有機溶剤は単独で用いても、2種以上を併用してもよく、上限としては特に制限されないが5種以下が好ましく、3種以下がより好ましい。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、有機溶剤とは、上記検体の全質量に対して、1成分あたり10000質量ppmを超えた含有量で含有される液状の有機化合物を意図する。つまり、本明細書においては、上記検体の全質量に対して10000質量ppmを超えて含有される液状の有機化合物は、有機溶剤に該当するものとする。
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。
上記有機溶剤の種類としては特に制限されず、公知の有機溶剤を用いることができる。有機溶剤としては、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、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、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。
有機溶剤としては、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(PGME)、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メチルエーテルアセテート(PGMEA)、乳酸エチル(EL)、メトキシプロピオン酸メチル、シクロペンタノン、シクロヘキサノン(CHN)、γ−ブチロラクトン、ジイソアミルエーテル、酢酸ブチル(nBA)、酢酸イソアミル、イソプロピルアルコール、4−メチル−2−ペンタノール、ジメチルスルホキシド、n−メチル−2−ピロリドン、ジエチレングリコール、エチレングリコール、ジプロピレングリコール、プロピレングリコール、炭酸エチレン、炭酸プロピレン(PC)、スルホラン、シクロヘプタノン、1−ヘキサノール、デカン、及び、2−ヘプタノンからなる群から選択される少なくとも1種が好ましい。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、CHN、PGMEA、PGME、IPA、nBA、及び、PCからなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。
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。
なかでも、有機溶剤としては、シクロヘキサノン、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、イソプロピルアルコール、及び、炭酸プロピレンからなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。
(金属不純物)
検体は、金属原子を含有する金属不純物を含有する。
金属原子としては特に制限されないが、Fe、Cr、Ti、Ni、Al、Pb、及び、Zn等が挙げられる。
金属原子は、Fe、Cr、Ti、Ni、及び、Alからなる群より選択される少なくとも1種の特定原子を含むことが好ましい。なお、金属不純物は、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。
金属不純物は金属原子を含有していればよく、その形態は特に制限されない。例えば、金属原子の単体、金属原子を含有する化合物(以下「金属化合物」ともいう。)、並びに、これらの複合体等が挙げられる。また、金属不純物は複数の金属原子を含有してもよい。
金属不純物が複数の金属原子及び/又は特定原子を含有する場合、その形態としては特に制限されないが、金属原子の単体と、上記金属原子の単体の少なくとも一部を覆う金属化合物と、を有するいわゆるコア−シェル型の粒子、金属原子と他の原子とを含む固溶体粒子、金属原子と他の原子とを含む共晶体粒子、金属原子の単体と金属化合物との凝集体粒子、種類の異なる金属化合物の凝集体粒子、及び、粒子表面から中心に向かって連続的又は断続的に組成が変化する金属化合物等が挙げられる。
検体中における特定原子の含有量としては特に制限されないが、後述する方法で測定したとき、塗布済み基板上に1種の特定原子が存在する場合、塗布済み基板上の単位面積あたりに存在する特定原子の数(濃度)の測定値が1.0×10〜1.0×1014atms/cmであることが好ましく、塗布済み基板上に2種以上の特定原子が存在する場合、塗布済み基板上の単位面積あたりの特定原子の数(濃度)の測定値がそれぞれ、1.0×10〜1.0×1014atms/cmであることが好ましい。
金属不純物は金属原子以外の原子を含有してもよく、そのような原子としては、例えば、炭素原子、酸素原子、窒素原子、水素原子、硫黄原子、及び、リン原子等が挙げられ、中でも、酸素原子が好ましい。金属不純物が酸素原子を含有する形態としては特に制限されないが、金属原子の酸化物がより好ましい。
金属不純物の粒子径としては特に制限されないが、例えば、0.1〜100nm程度であることが多い。
(その他の成分)
検体は、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。
〔工程B:塗布工程〕
工程Bは濃縮液を基板上に塗布して塗布済み基板を得る工程である。言い換えれば、所定量の濃縮液を基板上に塗布して、基板上に濃縮液層を形成する工程である。
濃縮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、所定量の濃縮液を基板上に均一に塗布できる点で、回転する基板上に濃縮液を滴下する方法、又は、基板上に濃縮液を滴下した後、基板を回転させることが好ましい。
濃縮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、濃縮液層を乾燥させて有機溶剤の一部又は全部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。この場合、濃縮液層は、すでに有機溶剤を含有しない形態であってもよい。
基板の種類及び大きさとしては特に制限されず、半導体基板の製造に用いられる公知の基板を用いればよい。基板としては、例えば、ガラス基板、シリコン基板、及び、サファイア基板等が挙げられる。また、基板の大きさとしては、例えば、直径約300mmのもの等が挙げられるがこれに制限されない。
〔工程C:分析工程〕
工程Cは、全反射蛍光エックス線分析法を用いて、塗布済み基板上の単位面積あたりの金属原子の数を測定し、測定値(単位はatms/cmである。)を得る工程である。分析方法としては特に制限されず、公知の方法が使用できる。具体的には、実施例に記載した方法が使用できる。
〔その他の工程〕
本発明の実施形態に係る分析方法は、既に説明した工程A〜工程Cを有していればよく、本発明の効果を奏する範囲内において、更に他の工程を有していてもよい。他の工程としては、例えば、測定値を濃縮の倍率で除して計算値を得る工程(工程D)、フッ化水素ガスと塗布済み基板とを接触させる工程(工程E)、及び、塗布済み基板上をフッ化水素と過酸化水素を含有する溶液で走査し、塗布済み基板上の金属不純物を上記溶液に回収する工程(工程F)等が挙げられる。以下、その他の工程について説明する。
<工程D>
工程Dは、測定値を濃縮の倍率で除して計算値を得る工程である。測定値を濃縮の倍率で除すことにより、濃縮前の検体を用いて測定していたのであれば得られただろう値を計算することができる。なお、計算値の単位はatms/cmである。
工程Dは、更に、上記計算値と予め定めた基準値とを比較する工程を有していてもよい。基準値は、上記計算値との比較で、検体が満たすべき値(atms/cm)として定められることが好ましい。
基準値を定める方法としては特に制限されないが、例えば、既知の欠陥抑制性能を有する試験液を検体として、既に説明した方法により計算値を求め、これをもとに基準値を定める方法が挙げられる。
具体的には、まず、試験液を基板上に塗布し、欠陥検査装置(KLA−Tencor社製の「SP−5」及びその後継機等)によって、欠陥抑制性能を評価する。試験液の組成としては特に制限されないが、既に説明した有機溶剤と既に説明した金属不純物とを含有することが好ましく、検体と同一の有機溶剤を含有することがより好ましく、検体と同一の有機溶剤からなることが更に好ましく、有機溶剤の組成が検体と同一であることが特に好ましい。
このような試験液は、既に説明した有機溶剤と、金属不純物とを含有する溶液(被精製物)を後述する方法により精製して得られる。より優れた本発明の効果が得られる点で、試験液は、純度が異なる複数の水準で準備することが好ましい。このようにすることで、各試験液の欠陥抑制性能と、上記分析方法により求めた各試験液の計算値とを用いて定められた基準値の信頼性がより向上する。純度の異なる複数の水準の試験液を得る方法としては特に制限されないが、有機溶剤と、金属不純物とを含有する溶液をそれぞれ別の方法を用いて精製する(具体的には、使用するカートリッジフィルタの種類、及び、ろ過の実施回数等にとり純度、すなわち、金属不純物の含有量は調整できる。)。
本発明者は、ある検体について、欠陥検査装置によって測定される欠陥数と、本発明の実施形態に係る分析方法により得られる測定値、及び、計算値との間には、正の相関関係が成り立つことを知見している。言い換えれば、欠陥抑制性能(欠陥数が少ないほど優れると判断する)と計算値(測定値)との間には負の相関関係が成り立つことを知見している。
従って、試験液の欠陥抑制性能を測定し、その上で所望の欠陥抑制性能が得られた試験液についての計算値(atms/cm)を得れば、欠陥抑制性能に対する計算値をプロットして検量線を作成できるので、所望の欠陥抑制性能に対応する値が求められる。この所望の欠陥抑制性能に対応する値を基準値とすればよい。
基準値は、予め定められていればよく、特に制限されないが、金属原子又は特定原子の1種のみについて定められていてもよいし、金属原子又は特定原子の2種以上についてそれぞれについて定められていてもよいし、2種以上の金属原子又は特定原子の含有量の合計について定められていてもよい。
<工程E>
工程Eはフッ素ガスと塗布済み基板とを接触させる工程である。本分析方法は工程Eを工程Bの後であって、工程Cの前に有することが好ましい。
本分析方法が工程Eを有する場合、塗布済み基板上に存在する金属不純物の形態が均一化され、かつ、塗布済み基板上の酸化被膜等が除去されるため、TXRF法による測定感度がより向上する。
一般に、塗布済み基板に存在する金属不純物は、粒子状、又は、フィルム状で基板上に付着した形態、及び、基板を構成する原子と結合した形態(例えば、シリコン基板であればシリサイド状)等が挙げられる。
本分析方法が工程Eを有する場合、工程Eによって、金属不純物の形態が均一化されやすく、かつ、塗布済み基板表面に生じた酸化被膜(SiO)等も除去される。
フッ素ガスと基板とを接触させる方法としては特に制限されないが、例えば、フッ化水素ガス雰囲気中に基板を保持する方法が挙げられる。より具体的には、特開2001−153768号公報の0013〜0015段落に記載された方法が適用できる。
<工程F>
工程Fは、塗布済み基板上をフッ化水素と過酸化水素とを含有する溶液で走査し、塗布済み基板上の金属不純物を上記溶液に回収する工程である。塗布済み基板上を上記溶液で走査すると、塗布済み基板上の酸化被膜等が除去され、かつ、塗布済み基板上の金属不純物を塗布済み基板から離脱させて、溶液中に取り込むことができる。溶液中に金属不純物が取り込まれる形態としては特に制限されないが、例えば、溶解、分散、及び、沈殿等が挙げられる。
溶液を走査することで塗布済み基板上の酸化被膜が除去されると、疎水性の基板表面が露出し、上記溶液は塗布済み基板上を移動しやすくなる。これにより、金属不純物を含有する溶液をより回収しやすくなる。回収する方法としては特に制限されないが、塗布済み基板上の1箇所以上に上記溶液を集合させる方法、及び、塗布済み基板上から上記溶液を取得する方法等が挙げられる。なお、集合した上記溶液を乾燥させると、上記溶液に取り込まれていた金属不純物が塗布済み基板上に析出する。この析出した金属不純物の含有量を上記の全反射蛍光エックス線法により分析すれば、塗布済み基板上の金属不純物の量及び種類を分析できる。塗布済み基板上から溶液を取得した場合でも、新たな基板に上記と同様の方法で塗布して、上記の方法により新たな基板上の金属不純物の量及び種類を分析すればよい。
[薬液]
本発明の実施形態に係る薬液(以下「本薬液」ともいう。)は、少なくとも1種の有機溶剤と、金属原子を含有する金属不純物とを含有する薬液であって、金属原子が、Fe、Cr、Ti、Ni、及び、Alからなる群より選択される少なくとも1種の特定原子を含有し、以下の方法で得た計算値が以下の要件1又は2を満たす薬液である。
方法:薬液を所定の倍率で濃縮して得た濃縮液を基板上に塗布して塗布済み基板を得て、塗布済み基板上の単位面積あたりの特定原子の数を全反射蛍光エックス線法で測定して、測定値を得て、測定値を倍率で除して、計算値を得る。
要件1:塗布済み基板上から1種の特定原子が検出される場合、特定原子の計算値が1.0×10〜1.0×10atms/cmである。
要件2:塗布済み基板上から2種以上の特定原子が検出される場合、特定原子のそれぞれの計算値が1.0×10〜1.0×10atms/cmである。
〔有機溶剤〕
本薬液は、少なくとも1種の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。
有機溶剤は単独で用いても、2種以上を併用してもよい。併用する場合の有機溶剤の種類の上限は特に制限されないが、5種以下が好ましく、3種以下がより好ましい。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、有機溶剤としては特に制限されないが、工程Aの検体が含有する有機溶剤として既に説明した有機溶剤が使用できる。
なかでも、より優れた欠陥抑制性能を有する薬液が得られる点で、有機溶剤としては、シクロヘキサノン、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、イソプロピルアルコール、及び、炭酸プロピレンからなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。
〔金属不純物〕
本薬液は、特定原子を含有する金属不純物を含有する。本薬液は、以下の方法により測定した場合に、塗布済み基板上から1種の特定原子が検出される場合、計算値が1.0×102〜1.0×10atms/cmであり、塗布済み基板上から2種以上の特定原子が検出される場合、特定原子のそれぞれの計算値が1.0×10〜1.0×10atms/cmである。
上記計算値は、本薬液中における特定原子の真の数を反映する値であり、計算値は、薬液を所定の倍率(例えば、10〜1012倍)で濃縮して得た濃縮液を基板上に塗布し、塗布済み基板上の単位面積あたりの特定原子の数を全反射蛍光エックス線法で測定し、得られた測定値を倍率で除して求められる。
薬液を濃縮して濃縮液を得る方法としては、本発明の実施形態に係る分析方法において、工程Aとして説明した方法が使用できる。また、得られた濃縮液を基板上に塗布する方法としては、工程Bとして説明した方法が使用できる。また、基板上の単位面積あたりの特定原子の数を全反射蛍光エックス線法で測定する方法としては、工程Cとして説明した方法が使用できる。また、計算値を求める方法は、工程Dとして説明したとおりである。
〔その他の成分〕
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。
<有機溶剤以外の有機化合物>
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。
特定有機化合物は、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混合される場合としては例えば、特定有機化合物が、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。
なお、上記薬液中における特定有機化合物は、GCMS(ガスクロマトグラフ質量分析装置;gas chromatography mass spectrometry)を用いて測定することができる。
特定有機化合物の炭素数としては特に制限されないが、薬液がより優れた本発明の効果を有する点で、8以上が好ましく、12以上がより好ましい。なお、炭素数の上限として特に制限されないが、一般に30以下が好ましい。
特定有機化合物としては、例えば、有機溶剤の合成に伴い生成する副生成物、及び/又は、未反応の原料(以下、「副生成物等」ともいう。)等であってもよい。
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。
式I中、R及びRは、それぞれ独立に、アルキル基、若しくは、シクロアルキル基を表すか、又は、互いに結合し、環を形成している。
及びRにより表されるアルキル基、又は、シクロアルキル基としては、炭素数1〜12のアルキル基、又は、炭素数6〜12のシクロアルキル基が好ましく、炭素数1〜8のアルキル基、又は、炭素数6〜8のシクロアルキル基がより好ましい。
及びRが互いに結合して形成する環は、ラクトン環であり、4〜9員環のラクトン環が好ましく、4〜6員環のラクトン環がより好ましい。
なお、R及びRは、式I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ことが好ましい。
式II中、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、若しくは、シクロアルケニル基を表すか、又は、互いに結合して環を形成している。但し、R及びRの双方が水素原子であることはない。
及びRにより表されるアルキル基としては、例えば、炭素数1〜12のアルキル基が好ましく、炭素数1〜8のアルキル基がより好ましい。
及びRにより表されるアルケニル基としては、例えば、炭素数2〜12のアルケニル基が好ましく、炭素数2〜8のアルケニル基がより好ましい。
及びRにより表されるシクロアルキル基としては、炭素数6〜12のシクロアルキル基が好ましく、炭素数6〜8のシクロアルキル基がより好ましい。
及びRにより表されるシクロアルケニル基としては、例えば、炭素数3〜12のシクロアルケニル基が好ましく、炭素数6〜8のシクロアルケニル基がより好ましい。
及びRが互いに結合して形成する環は、環状ケトン構造であり、飽和環状ケトンであってもよく、不飽和環状ケトンであってもよい。この環状ケトンは、6〜10員環が好ましく、6〜8員環がより好ましい。
なお、R及びRは、式II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ことが好ましい。
式III中、Rは、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
により表されるアルキル基は、炭素数6以上のアルキル基が好ましく、炭素数6〜12のアルキル基がより好ましく、炭素数6〜10のアルキル基が更に好ましい。
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。
により表されるシクロアルキル基は、炭素数6以上のシクロアルキル基が好ましく、炭素数6〜12のシクロアルキル基がより好ましく、炭素数6〜10のシクロアルキル基が更に好ましい。
式IV中、R及びRは、それぞれ独立に、アルキル基若しくはシクロアルキル基を表すか、又は、互いに結合し、環を形成している。
及びRにより表されるアルキル基としては、炭素数1〜12のアルキル基が好ましく、炭素数1〜8のアルキル基がより好ましい。
及びRにより表されるシクロアルキル基としては、炭素数6〜12のシクロアルキル基が好ましく、炭素数6〜8のシクロアルキル基がより好ましい。
及びRが互いに結合して形成する環は、環状エーテル構造である。この環状エーテル構造は、4〜8員環であることが好ましく、5〜7員環であることがより好ましい。
なお、R及びRは、式IV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ことが好ましい。
式V中、R及びRは、それぞれ独立に、アルキル基、若しくは、シクロアルキル基を表すか、又は、互いに結合し、環を形成している。Lは、単結合又はアルキレン基を表す。
及びRにより表されるアルキル基としては、例えば、炭素数6〜12のアルキル基が好ましく、炭素数6〜10のアルキル基がより好ましい。
及びRにより表されるシクロアルキル基としては、炭素数6〜12のシクロアルキル基が好ましく、炭素数6〜10のシクロアルキル基がより好ましい。
及びRが互いに結合して形成する環は、環状ジケトン構造である。この環状ジケトン構造は、6〜12員環であることが好ましく、6〜10員環であることがより好ましい。
Lにより表されるアルキレン基としては、例えば、炭素数1〜12のアルキレン基が好ましく、炭素数1〜10のアルキレン基がより好ましい。
なお、R、R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、有機不純物としては、例えば、下記化合物も挙げられる。
また、特定有機化合物としては、ジブチルヒドロキシトルエン(BHT)、ジステアリルチオジプロピオネート(DSTP)、4,4’−ブチリデンビス−(6−t−ブチル−3−メチルフェノール)、2,2’−メチレンビス−(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)、及び、特開2015−200775号公報に記載されている酸化防止剤等の酸化防止剤;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;有機溶剤の製造装置を構成する部材等からの溶出物(例えば、Oリングなどのゴム部材から溶出した可塑剤);等も挙げられる。
また、特定有機化合物としては、フタル酸ジオクチル(DOP)、フタル酸ビス(2−エチルヘキシル)(DEHP)、フタル酸ビス(2−プロピルヘプチル)(DPHP)、フタル酸ジブチル(DBP)、フタル酸ベンジルブチル(BBzP)、フタル酸ジイソデシル(DIDP)、フタル酸ジイソオクチル(DIOP)、フタル酸ジエチル(DEP)、フタル酸ジイソブチル(DIBP)、フタル酸ジヘキシル、フタル酸ジイソノニル(DINP)、トリメリット酸トリス(2−エチルヘキシル)(TEHTM)、トリメリット酸トリス(n−オクチル−n−デシル)(ATM)、アジピン酸ビス(2−エチルヘキシル)(DEHA)、アジピン酸モノメチル(MMAD)、アジピン酸ジオクチル(DOA)、セバシン酸ジブチル(DBS)、マレイン酸ジブチル(DBM)、マレイン酸ジイソブチル(DIBM)、アゼライン酸エステル、安息香酸エステル、テレフタレート(例:ジオクチルテレフタレート(DEHT))、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジイソノニルエステル(DINCH)、エポキシ化植物油、スルホンアミド(例:N−(2−ヒドロキシプロピル)ベンゼンスルホンアミド(HP BSA)、N−(n−ブチル)ベンゼンスルホンアミド(BBSA−NBBS))、有機リン酸エステル(例:リン酸トリクレジル(TCP)、リン酸トリブチル(TBP))、アセチル化モノグリセリド、クエン酸トリエチル(TEC)、アセチルクエン酸トリエチル(ATEC)、クエン酸トリブチル(TBC)、アセチルクエン酸トリブチル(ATBC)、クエン酸トリオクチル(TOC)、アセチルクエン酸トリオクチル(ATOC)、クエン酸トリへキシル(THC)、アセチルクエン酸トリへキシル(ATHC)エポキシ化大豆油、エチレンプロピレンゴム、ポリブテン、5−エチリデン−2−ノルボルネンの付加重合体、及び、以下に例示される高分子可塑剤も挙げられる。
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。
薬液は、下記式(1)〜(7)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種の特定有機化合物を含有することが好ましい。薬液が、下記特定有機化合物を含有すると、より優れた本発明の効果が得られる。
(沸点が300℃以上の有機化合物)
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300℃以上の有機化合物を薬液は沸点が高いため、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。
薬液中における高沸点有機化合物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、0.001質量ppt〜100質量ppmが好ましく、0.01質量ppt〜10質量ppmがより好ましい。高沸点有機化合物は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。2種以上の高沸点有機化合物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。
高沸点有機化合物が薬液中に含有される場合、様々な形態があることを本発明者は見出している。高沸点有機化合物の薬液中における存在形態としては、金属原子又は金属化合物からなる粒子と、高沸点有機化合物粒子とが凝集した粒子;金属原子又は金属化合物からなる粒子と、上記粒子の少なくとも一部を被覆するように配置された高沸点有機化合物とを有する粒子;金属原子と高沸点有機化合物とが配位結合して形成された粒子;等が挙げられる。
[薬液の製造方法]
本発明の実施形態に係る薬液の製造方法は、少なくとも1種の有機溶剤と、金属原子とを含有する金属不純物とを含有する被精製物を精製して薬液を得る、薬液の製造方法であって、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検体を得る、第2工程と、検体を所定の倍率で濃縮して、濃縮液を得る第3A工程と、濃縮液を基板上に塗布する第3B工程と、基板上の単位面積あたりの金属原子の数を全反射蛍光エックス線分析法を用いて測定し、測定値を得る第3C工程と、測定値を倍率で除して計算値を得る第3D工程と、計算値と予め定めた基準値とを比較する第4工程と、計算値が基準値を超える場合、精製済み被精製物を不適合と判定し、精製済み被精製物を新たな被精製物として第1工程、第2工程、第3A工程、第3B工程、第3C工程、第3D工程、及び、第4工程をこの順に繰り返す第5工程と、計算値が基準値以下である場合、精製済み被精製物を適合と判定し、薬液とする第6工程と、を有する薬液の製造方法である。
上記薬液の製造方法によれば、優れた欠陥抑制性能を有する薬液を、より簡便に製造できる。上記薬液の製造方法について工程ごとにその形態を説明する。
〔第1工程〕
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。被精製物を精製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。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、本工程は、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精製済み被精製物を得る、ろ過工程を有することが好ましい。
ろ過工程において使用する被精製物としては、購入等により調達する、及び、原料を反応させることにより得られる。被精製物としては、すでに説明した金属不純物の含有量が少ないものを使用するのが好ましい。そのような被精製物の市販品としては、例えば、「高純度グレード品」と呼ばれるものが挙げられる。
また、分析方法の工程Aにおいて使用する検体として説明した内容は、本工程において使用する被精製物についても同様である。
被精製物は購入等により調達する以外にも、一又は複数の原料を反応させて得ることもできる。原料を反応させて被精製物(典型的には、有機溶剤を含有する被精製物)を得る方法として特に制限されず、公知の方法を用いることができる。例えば、触媒の存在下において、一又は複数の原料を反応させて、有機溶剤を得る方法が挙げられる。
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(C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。
<ろ過工程>
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
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、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、COC)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。
フィルタの細孔径は、5.0nm以下が好ましい。以下、細孔径が5.0nm以下のフィルタを「微小孔径フィルタ」ともいう。
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。
細孔径の異なる2種以上のフィルタを順次使用する形態としては特に制限されないが、被精製物が移送される管路に沿って、既に説明したフィルタユニットを順に配置する方法が挙げられる。このとき、管路全体として被精製物の単位時間当たりの流量を一定にしようとすると、細孔径のより小さいフィルタユニットには、細孔径のより大きいフィルタユニットと比較してより大きな圧力がかかる場合がある。この場合、フィルタユニットの間に圧力調整弁、及び、ダンパ等を配置して、小さい細孔径を有するフィルタユニットにかかる圧力を一定し、また、同一のフィルタが収納されたフィルタユニットを管路に沿って並列に配置して、ろ過面積を大きくすることが好ましい。
・フィルタの材料
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。
また、フィルタは表面処理されたものであってもよい。表面処理の方法としては特に制限されず、公知の方法が使用できる。表面処理の方法としては、例えば、化学修飾処理、プラズマ処理、疎水処理、コーティング、ガス処理、及び、焼結等が挙げられる。
プラズマ処理は、フィルタの表面が親水化されるために好ましい。プラズマ処理して親水化されたろ過材の表面における水接触角としては特に制限されないが、接触角計で測定した25℃における静的接触角が、60°以下が好ましく、50°以下がより好ましく、30°以下が更に好ましい。
化学修飾処理としては、基材にイオン交換基を導入する方法が好ましい。
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、上記基材の表面にイオン交換基を有する基材を含む層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。
イオン交換基としては、カチオン交換基として、スルホン酸基、カルボキシ基、及び、リン酸基等が挙げられ、アニオン交換基として、4級アンモニウム基等が挙げられる。イオン交換基を重合体に導入する方法としては特に制限されないが、イオン交換基と重合性基とを有する化合物を重合体と反応させ典型的にはグラフト化する方法が挙げられる。
イオン交換基の導入方法としては特に制限されないが、上記の樹脂の繊維に電離放射線(α線、β線、γ線、X線、及び、電子線等)を照射して樹脂中に活性部分(ラジカル)を生成させる。この照射後の樹脂をモノマー含有溶液に浸漬してモノマーを基材にグラフト重合させる。その結果、このモノマーが樹脂繊維にグラフト重合側鎖として結合したものが生成する。この生成されたモノマーを側鎖として有する樹脂をアニオン交換基又はカチオン交換基を有する化合物と接触反応させることにより、グラフト重合された側鎖のポリマーにイオン交換基が導入されて最終生成物が得られる。
また、フィルタは、放射線グラフト重合法によりイオン交換基を形成した織布、又は、不織布と、従来のガラスウール、織布、又は、不織布のろ過材とを組み合わせた構成でもよい。
イオン交換基を有するフィルタを用いると、金属原子を含有する粒子の薬液中における含有量を所望の範囲により制御しやすい。イオン交換基を有するフィルタの材料としては特に制限されないが、ポリフルオロカーボン、及び、ポリオレフィンにイオン交換基を導入したもの等が挙げられ、ポリフルオロカーボンにイオン交換基を導入したものがより好ましい。
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。
また、フィルタの材料がポリアミド(特にナイロン)であると、高沸点有機化合物、及び、有機化合物と金属原子とが会合した粒子の薬液中における含有量をより容易に制御でき、特に、有機化合物と金属原子とが会合した粒子の薬液中における含有量を更に容易に制御できる。
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
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。
「多孔質膜」とは、ゲル、粒子、コロイド、細胞、及び、ポリオリゴマー等の被精製物中の成分を保持するが、細孔よりも実質的に小さい成分は、細孔を通過する膜を意味する。多孔質膜による被精製物中の成分の保持は、動作条件、例えば、面速度、界面活性剤の使用、pH、及び、これらの組み合わせに依存することがあり、かつ、多孔質膜の孔径、構造、除去されるべき粒子のサイズ、及び、構造(硬質粒子か、又は、ゲルか等)に依存し得る。
多孔質膜(例えば、超高分子量ポリエチレン(UPE)、及び、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等を含む多孔質膜)の細孔構造としては特に制限されないが、細孔の形状としては例えば、レース状、ストリング状、及び、ノード状等が挙げられる。
多孔質膜における細孔の大きさの分布とその膜中における位置の分布は、特に制限されない。大きさの分布がより小さく、かつ、その膜中における分布位置が対称であってもよい。また、大きさの分布がより大きく、かつ、その膜中における分布位置が非対称であってもよい(上記の膜を「非対称多孔質膜」ともいう。)。非対称多孔質膜では、孔の大きさは膜中で変化し、典型的には、膜一方の表面から膜の他方の表面に向かって孔径が大きくなる。このとき、孔径の大きい細孔が多い側の表面を「オープン側」といい、孔径が小さい細孔が多い側の表面を「タイト側」ともいう。
また、非対称多孔質膜としては、例えば、細孔の大きさが膜の厚さ内のある位置においてで最小となるもの(これを「砂時計形状」ともいう。)が挙げられる。
非対称多孔質膜を用いて、一次側をより大きいサイズの孔とすると、言い換えれば、一次側をオープン側とすると、前ろ過効果を生じさせることができる。
多孔質膜は、PESU(ポリエーテルスルホン)、PFA(パーフルオロアルコキシアルカン、ポリテトラフルオロエチレンとパーフルオロアルコキシアルカンとの共重合体)、ポリアミド、及び、ポリオレフィン等の熱可塑性ポリマーを含んでもよいし、ポリテトラフルオロエチレン等を含んでもよい。
なかでも、多孔質膜の材料としては、超高分子量ポリエチレンが好ましい。超高分子量ポリエチレンは、極めて長い鎖を有する熱可塑性ポリエチレンを意味し、分子量が百万以上、典型的には、200〜600万が好ましい。
被精製物に不純物として高沸点有機化合物を含有する粒子(ゲル状であってもよい)が含有されている場合、高沸点有機化合物を含有する粒子は負に帯電している場合が多く、そのような粒子の除去には、ポリアミド製のフィルタが非ふるい膜の機能を果たす。典型的な非ふるい膜には、ナイロン−6膜及びナイロン−6,6膜等のナイロン膜が含まれるが、これらに制限されない。
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、拡散及び吸着などの機構によって生じる保持を指す。
非ふるい保持は、フィルタの圧力降下又はフィルタの細孔径に関係なく、被精製物中の除去対象粒子を除去する、妨害、拡散及び吸着等の保持機構を含む。フィルタ表面への粒子の吸着は、例えば、分子間のファンデルワールス力及び静電力等によって媒介され得る。蛇行状のパスを有する非ふるい膜層中を移動する粒子が、非ふるい膜と接触しないように十分に速く方向を変えることができない場合に、妨害効果が生じる。拡散による粒子輸送は、粒子がろ過材と衝突する一定の確率を作り出す、主に、小さな粒子のランダム運動またはブラウン運動から生じる。粒子とフィルタの間に反発力が存在しない場合、非ふるい保持機構は活発になり得る。
UPE(超高分子量ポリエチレン)フィルタは、典型的には、ふるい膜である。ふるい膜は、主にふるい保持機構を介して粒子を捕捉する膜、又は、ふるい保持機構を介して粒子を捕捉するために最適化された膜を意味する。
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。
繊維膜の材質は、繊維膜を形成可能なポリマーであれば特に制限されない。ポリマーとしては、例えば、ポリアミド等が挙げられる。ポリアミドとしては、例えば、ナイロン6、及び、ナイロン6,6等が挙げられる。繊維膜を形成するポリマーとしては、ポリ(エーテルスルホン)であってもよい。繊維膜が多孔質膜の一次側にある場合、繊維膜の表面エネルギは、二次側にある多孔質膜の材質であるポリマーより高いことが好ましい。そのような組合せとしては、例えば、繊維膜の材料がナイロンで、多孔質膜がポリエチレン(UPE)である場合が挙げられる。
繊維膜の製造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。繊維膜の製造方法としては、例えば、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が挙げられる。
ろ過工程で使用されるフィルタとしては、細孔構造の異なる2種以上のフィルタを使用することが好ましく、多孔質膜、及び、繊維膜のフィルタを使用することがより好ましい。具体的には、ナイロン繊維膜のフィルタと、UPE多孔質膜のフィルタとを併用することが好ましい。
上記のとおり、本発明の実施形態に係るろ過工程は、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ことが好ましい。
(多段ろ過工程)
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。
なお、図1では、フィルタユニットの数が2つの場合について説明するが、フィルタユニットは1つでもよいし、3つ以上でもよい。
図1において、被精製物は、製造タンク11に貯留される。次に、管路14中に配置された図示しないポンプが稼動し、製造タンク11から管路14を経由して、被精製物が、ろ過装置16へと送られる。精製装置10中における被精製物の移送方向は、図1中のFで示した。
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)からなり、上記2つのフィルタユニットのそれぞれには、細孔径、材料、及び、細孔構造からなる群より選択される少なくとも1種が異なるフィルタを有するフィルタカートリッジが収納されている。ろ過装置16は、管路を通じて供給される被精製物をフィルタでろ過する機能を有する。
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。
ポンプが稼動することにより、被精製物は、フィルタユニット12(a)に供給され、ろ過される。フィルタユニット12(a)でろ過された被精製物は、調整弁15(a)で必要に応じて減圧され、フィルタユニット12(b)に供給され、ろ過される。
なお、精製装置は、調整弁15(a)を有していなくてもよい。また、調整弁15(a)を有している場合であっても、その位置は、フィルタユニット12(b)の一次側でなくてもよく、フィルタユニット12(a)であってもよい。
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。
また、ろ過装置16においては、各フィルタはフィルタカートリッジを形成しているが、本実施形態に係る精製方法に使用できるフィルタは上記の形態に制限されない。例えば、平板状に形成されたフィルタに被精製物を通液する形態であってもよい。
また、上記精製装置10においては、フィルタユニット12(b)を経たろ過後の被精製物を充填装置13に移送し、容器に収容する構成となっているが、上記精製方法を実施する精製装置としては上記に制限されず、フィルタユニット12(b)を経てろ過された被精製物を、製造タンク11に返送し、再度フィルタユニット12(a)及びフィルタユニット12(b)を通液させるよう構成されていてもよい。上記のようなろ過の方法を循環ろ過という。循環ろ過による被精製物の精製では、2種以上のフィルタの少なくとも1つが2回以上用いられることになる。なお、本明細書において、各フィルタユニットによりろ過されたろ過済み被精製物を製造タンクに返送する操作を循環回数1回と数える。
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。
上記精製装置の接液部(被精製物、及び、薬液が接触する可能性のある内壁面等を意味する)の材料としては特に制限されないが、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(以下、これらをあわせて「耐腐食材料」ともいう。)から形成されることが好ましい。例えば、製造タンクの接液部が耐腐食材料から形成される、とは、製造タンク自体が耐腐食材料からなるか、又は、製造タンクの内壁面等が耐腐食材料で被覆されている場合が挙げられる。
上記非金属材料としては、特に制限されず、公知の材料が使用できる。
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。
上記金属材料としては、特に制限されず、公知の材料が使用できる。
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、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が使用できる。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−クロム合金が使用できる。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%)、及び、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、公知の方法が使用できる。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が使用できる。
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精製装置を用いると、被精製物中に金属含有粒子が流出しにくいものと推測される。
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。
<その他の工程>
第1工程は、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)
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。
(反応工程)
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)
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。
薬液の精製は、それに付随する、容器の開封、容器及び装置の洗浄、溶液の収容、並びに、分析等は、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、及び、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を満たすことが更に好ましい。
薬液の保管温度としては特に制限されないが、薬液が微量に含有する不純物等がより溶出しにくく、結果としてより優れた本発明の効果が得られる点で、保管温度としては4℃以上が好ましい。
〔第2工程〕
第2工程は、精製済み被精製物の一部を取り出して検体を得る工程である。精製済み被精製物の一部を取り出す方法としては特に制限されないが、既に説明した製造タンクから、精製済み被精製物の一部を取得して、検体とする方法等が挙げられる。
〔第3A工程〕
第3A工程は、検体を所定の倍率で濃縮して濃縮液を得る工程である。検体を濃縮する方法としては、分析方法の工程Aにおいて既に説明したのと同様の方法が使用できる。また、濃縮の倍率についても同様である。
〔第3B工程〕
第3B工程は、濃縮液を基板上に塗布して塗布済み基板を得る工程である。濃縮液を基板上に塗布する方法としては、分析方法の工程Bにおいて既に説明したのと同様の方法が使用できる。
〔第3C工程〕
第3C工程は、全反射蛍光エックス線分析法を用いて、塗布済み基板上の単位面積あたりの金属原子の数を測定し、測定値を得る工程である。
塗布済み基板上の単位面積あたりの金属原子の数を全反射蛍光エックス線分析法を用いて測定する方法としては、分析方法の工程Cにおいてすでに説明したのと同様の方法が使用できる。
〔第3D工程〕
第3D工程は、測定値を濃縮の倍率で除して計算値を得る工程である。測定値を濃縮の倍率で除することで、精製済み被精製物を濃縮せずに測定していたのであれば得られただろう値(atms/cm)が計算できる。
〔第4工程〕
第4工程は、上記計算値と予め定めた基準値とを比較する工程である。基準値は、精製済み被精製物が満たすべき金属不純物の含有量(atms/cm)として定められる。
基準値を定める方法としては特に制限されないが、例えば、既知の欠陥抑制性能を有する試験液を検体として、既に説明した方法により計算値を求め、これをもとに基準値を定める方法が挙げられる。
具体的には、まず、試験液を基板上に塗布し、欠陥検査装置(KLA−Tencor社製の「SP−5」及びその後継機等)によって、欠陥抑制性能を評価する。試験液の組成としては特に制限されないが、既に説明した有機溶剤と既に説明した金属不純物とを含有することが好ましく、検体と同一の有機溶剤を含有することがより好ましく、検体と同一の有機溶剤からなることが更に好ましく、有機溶剤の組成が検体と同一であることが特に好ましい。
このような試験液は、既に説明した有機溶剤と、金属不純物とを含有する溶液を後述する方法により精製して得られる。より優れた本発明の効果が得られる点で、試験液は、純度が異なる複数の水準で準備することが好ましい。このようにすることで、各試験液の欠陥抑制性能と、上記分析方法により求めた各試験液の計算値とを用いて定められた基準値の信頼性がより向上する。純度の異なる複数の水準の試験液を得る方法としては特に制限されないが、有機溶剤と、金属不純物とを含有する溶液をそれぞれ別の方法を用いて精製する(具体的には、使用するカートリッジフィルタの種類、及び、ろ過の実施回数等にとり純度、すなわち、金属不純物の含有量は調整できる。)。
本発明者は、ある検体について、欠陥検査装置によって測定される欠陥数と、本発明の実施形態に係る分析方法により得られる測定値、及び、計算値との間には、正の相関関係が成り立つことを知見している。言い換えれば、欠陥抑制性能(欠陥数が少ないほど優れると判断する)と計算値(測定値)との間には負の相関関係が成り立つことを知見している。
従って試験液の欠陥抑制性能を測定し、その上で所望の欠陥抑制性能が得られた試験液についての、上記分析方法から得られた計算値(atms/cm)を得れば、欠陥抑制性能に対する計算値をプロットし、検量線を作成でき、所望の欠陥抑制性能に対応する計算値が求められる。この所望の欠陥抑制性能に対応する計算値を基準値とすればよい。
基準値は、予め定められていればよく、特に制限されないが、金属原子又は特定原子の1種のみについて定められていてもよいし、金属原子又は特定原子の2種以上についてそれぞれについて定められていてもよいし、2種以上の金属原子又は特定原子の含有量の合計として定められていてもよい。
〔第5工程、及び、第6工程〕
第5工程は、計算値が基準値を超える場合、精製済み被精製物を不適合と判定し、精製済み被精製物を新たな被精製物として第1工程、第2工程、第3A工程、第3B工程、第3C工程、第3D工程、及び、第4工程をこの順に繰り返す工程である。
また、第6工程は、計算結果が基準値以下である場合、精製済み被精製物を適合と判定し、精製済み被精製物を薬液とする工程である。
第4工程の比較の結果、計算値すなわち精製済み被精製物中における金属不純物の含有量(atms/cm)が基準値を超える場合、このような精製済み被精製物は所望の欠陥抑制性能を有さないため、薬液としては不適合となる。従ってこのような精製済み被精製物は、これ自体を新たな被精製物とし、上記各工程を再度実施する。
一方で、第4工程の比較の結果、計算値が基準値以下である場合、このような精製済み被精製物は所望の欠陥抑制性能を有するため、薬液として適合と判定する。すなわち、このような精製済み被精製物は薬液(所望の性能を有する薬液)とすることができる。
〔他の工程〕
なお、本発明の実施形態に係る薬液の製造方法は、上記の各工程を有していれば特に制限されないが、本発明の効果を奏する範囲内において、他の工程を更に有していてもよい。他の工程としては、フッ化水素ガスと塗布済み基板とを接触させる第3E工程、及び、塗布済み基板上をフッ化水素と過酸化水素を含有する溶液で走査し、塗布済み基板上の金属不純物を溶液に回収する第3F工程等が挙げられる。
(第3E工程)
本薬液の製造方法は、フッ化水素ガスと塗布済み基板とを接触させる工程を更に有していることが好ましい。本薬液の製造方法は、既に説明した第3B工程の後であって、第3C工程の前に、上記工程を有することが好ましい。なお、フッ化水素ガスと塗布済み基板とを接触させる方法としては特に制限されず、既に説明した本発明の実施形態に係る分析方法における工程Eとして説明したのと同様の方法が使用できる。
(第3F工程)
本薬液の製造方法は、塗布済み基板上をフッ化水素と過酸化水素を含有する溶液で走査し、塗布済み基板上の金属不純物を溶液に回収する工程を更に有していることが好ましい。本薬液の製造方法は、既に説明した第3B工程の後であって、第3C工程の前に、上記工程を有することが好ましい。なお、塗布済み基板上をフッ化水素と過酸化水素を含有する溶液で走査し、塗布済み基板上の金属不純物を溶液に回収する方法としては、本分析方法における工程Fとして説明したのと同様の方法が使用できる。
[薬液収容体]
本発明の実施形態に係る薬液、及び、本発明の実施形態に係る薬液の製造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。
上記薬液を保管する容器としては、半導体基板の製造用に、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、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。
容器としては、薬液への不純物混入(コンタミ)防止を目的として、容器内壁を6種の樹脂による6層構造とした多層ボトル、又は、6種の樹脂による7層構造とした多層ボトルを使用することも好ましい。これらの容器としては例えば特開2015−123351号公報に記載の容器が挙げられる。
この容器の接液部は、既に説明した耐腐食材料又はガラスからなることが好ましい。より優れた本発明の効果が得られる点で、接液部の面積の90%以上が上記材料からなることが好ましく、接液部の全部が上記材料からなることがより好ましい。
[薬液の用途]
本薬液及び本薬液の製造方法により製造された薬液は、半導体基板の製造に用いられることが好ましい。具体的には、リソグラフィ工程、エッチング工程、イオン注入工程、及び、剥離工程等を有する半導体基板の製造工程(特に、10nmノード以下の半導体の製造工程)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することができる。なかでも、上記薬液は、プリウェット液、現像液、及び、リンス液からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。
また、上記薬液は、レジスト組成物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、レジスト組成物に含有される溶剤としても用いることができる。
また、上記薬液は、半導体基板の製造用以外の他の用途にも用いることができ、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、及び、リンス液等としても使用できる。
また、上記薬液は、医療用途又は洗浄用途の溶媒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。
以下に実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、及び、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す実施例により限定的に解釈されるべきものではない。
また、実施例及び比較例の薬液収容体の製造に際し、容器の取り扱い、薬液の調製、充填、保管及び分析測定は、国際標準化機構が定める国際標準ISO14644−1:2015で定めるクラス2以上の清浄度を満たすクリーンルームで行った。
実施例で使用した容器は、使用前に以下の超純水及び/又は保管する溶剤で十分に洗浄して用いた。
[試験例1]
本発明の分析方法を用いると、金属不純物の含有量が少ない検体を基板上に塗布して、基板上の単位面積当たりの金属不純物の量を測定する際でも、簡便に正確な測定結果が得られることを確認するために、以下の試験を実施した。
〔検体の調製〕
(検体1)
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(純度99質量%以上の高純度グレード、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点、及び、最も下流側のフィルタユニットでろ過した後の被精製物を製造タンクに返送できる管路を有する点以外は図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、表1に記載したフィルタが配置されていた。
なお、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、検体1を得た。
(検体31及び検体32)
一次側から表1に記載したフィルタが配置された精製装置を用い、表1に記載した循環回数とした以外は、検体1と同様にして、検体31及び検体32を得た。
なお、以下の各表中における略号は、以下の内容を表すものとする。
・「PP」:ポリプロピレン製フィルタ(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(PTFEとポリエチレンスルホン酸の重合体の繊維膜である。)
・「Nylon」:ナイロン製フィルタ(繊維膜である。)
・「UPE」:超高分子量ポリエチレン製フィルタ(多孔質膜である。)
・「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)
・「HDPE」:高密度ポリエチレン製フィルタ(多孔質膜である。)
〔分析〕
(全反射蛍光X線分析法による基板上の金属原子の数の測定(I))
東京エレクトロン社製「CLEAN TRACK LITHIUS(商品名)」を用いて、直径300mmのシリコンウェハ(以下、「基板」ともいう。)に、検体1の測定試料4mlを、回転数1500rpmで回転塗布し、更に、回転乾燥して、検体1の塗布済み基板を得た。上記塗布済み基板について、全反射蛍光X分析装置(分析条件は下記のとおり)を用いて、基板上の金属原子の数を求めた。その結果、検体1を塗布して得た分析用基板から得られる信号は小さく、基板上の金属原子の数を定量することはできなかった。言い換えれば、定量下限値未満だった。次に、検体31について、上記と同様の方法により、塗布済み基板を得て、全反射蛍光X線分析装置を用いて、基板上の金属原子の数を求めた。その結果、検体1の結果と同様に定量下限値未満だった。次に、検体32について、上記と同様の方法により、塗布済み基板を得て、全反射蛍光X線分析装置を用いて、基板上の金属原子の数を求めた。結果を表2に示した。
・分析条件:
(全反射蛍光X線分析法による基板上の金属原子の数の測定(II))
上記検体1をクリーンルーム(ISO 149644−1:2015のクラス1の清浄度を有するクリーンルーム)内で、室温下で、ソクスレー抽出器を用いて10倍に濃縮し、窒素雰囲気下で回収し、検体1の濃縮液を得た。
次に、既に説明した「全反射蛍光X線分析法による基板上の金属原子の数の測定(I)」において、検体1に代えて、検体1の濃縮液を用いたこと以外は同様として、基板上の金属原子の数を測定したところ、Fe、Cr、Ti、Ni、及び、Alが検出された。次に上記測定値を濃縮倍率で除して計算値を求めた。上記計算値を表2に示した。なお、濃縮の倍率は、10倍とした。
また、検体1に代えて検検31を用い、上記手順で濃縮、測定、及び、計算した結果をあわせて表2に示した。なお、濃縮の倍率は、10倍とした。
表2の結果から、本発明の分析方法によれば、検体1及び検体31の塗布済み基板上の単位面積当たりの金属原子の数を測定し、測定値を得ることができた。
なお表2中において「合計」とは、Fe、Cr、Ti、Ni、及び、Alの計算値の合計を表す。
(欠陥抑制性能の評価)
上記検体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〕
レジスト組成物は、各成分を以下の組成で混合して得た。
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、0.1:0.3:0.3:0.2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(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
(残渣欠陥抑制性能、ブリッジ欠陥抑制性能、及び、シミ状欠陥抑制性能)
以下の方法により、薬液の残渣欠陥抑制性能、ブリッジ欠陥抑制性能、及び、シミ状欠陥抑制性能を評価した。なお、試験には、SOKUDO社製コータデベロッパ「RF3S」を用いた。
まず、シリコンウェハ上にAL412(Brewer Science社製)を塗布し、200℃で60秒間ベークを行い、膜厚20nmのレジスト下層膜を形成した。その上にプリウェット液(検体1)を塗布し、その上からレジスト組成物を塗布し、100℃で60秒間ベーク(PB:Prebake)を行い、膜厚30nmのレジスト膜を形成した。
このレジスト膜をEUV露光機(ASML社製;NXE3350、NA0.33、Dipole 90°、アウターシグマ0.87、インナーシグマ0.35)を用い、ピッチが20nm且つパターン幅が15nmの反射型マスクを介して露光した。その後、85℃にて60秒間加熱(PEB:Post Exposure Bake)した。次いで、有機溶剤系の現像液で30秒間現像し、20秒間リンスした。続いて、2000rpmの回転数で40秒間ウェハを回転させることにより、ピッチが20nm、且つパターン幅が15nmのラインアンドスペースのパターンを形成した。
KLA Tencor製の「SP−5」を用いて上記のパターンの画像を取得し、得られた画像をアプライドマテリアルズ社製全自動欠陥レビュー装置「SEMVisionG6」を用いて解析し、単位面積あたりの未露光部における残渣数(表3中で「残渣欠陥抑制性能」と記載した。)、及び、パターン同士の架橋様の不良数(ブリッジ欠陥数、表3中で「ブリッジ欠陥抑制性能」と記載した。)を計測した。また、欠陥が検出された座標においてEDX(エネルギー分散型X線分析)した結果、金属原子が検出されなかった欠陥をシミ状欠陥と定義して、これを計測した(表3中で、「シミ状欠陥抑制性能」と記載した。)。結果は以下の基準により評価し、表3に示した。なお、下記の評価基準において「欠陥数」とあるのは、それぞれ、残渣欠陥数、ブリッジ欠陥数、及び、シミ状欠陥数を表す。
AA:欠陥数が30個以下だった。
A:欠陥数が30個を超え、60個以下だった。
B:欠陥数が60個を超え、90個以下だった。
C:欠陥数が90個を超え、120個以下だった。
D:欠陥数が120個を超え、150個以下だった。
E:欠陥数が150個を超え、180個以下だった。
F:欠陥数が180個を超えた。
検体1に代えて、検体31、及び、検体32を用いたこと以外は同様にして、欠陥数を測定した。結果を表3に示した。
また、本発明の分析方法による計算値が、それぞれ1.0×10〜1.0×10atms/cmの範囲内である検体1は、基板に塗布した際の欠陥の発生がより抑制されており、優れた欠陥抑制性能を有することがわかった。一方で、本発明の分析方法による計算値が表2に記載したとおりだった検体31は基板に塗布した際の欠陥の発生数に改善の余地があり、欠陥抑制性能に改善の余地があることがわかった。言い換えれば、本発明の分析方法によれば、検体の欠陥抑制性能を簡易的に評価できることがわかった。
一方、工程Aを有さない分析方法(分析方法(I))によれば、優れた欠陥抑制性能を有する検体1、及び、欠陥抑制性能に改善の余地がある検体31ともに、塗布済み基板上の単位面積あたりの金属原子の数を定量できなかった。言い換えれば、工程Aを有さない分析方法によれば、検体の欠陥抑制性能を簡易的に評価することはできなかった。
上記の結果をまとめたものを表3−2に示した。なお、表3−2中の分析方法(II)は、工程Aを有する本発明の方法を意味する。
なお、上記表3−2中、Aは、優れた欠陥抑制性能(残渣欠陥抑制性能、ブリッジ欠陥抑制性能、及び、シミ状欠陥抑制性能)を有することを表し、Bは、欠陥抑制性能に改善の余地があることを表している。
[試験例2]
工程E、又は、工程Fを有する本発明の分析方法のより優れた効果を確認するために以下の試験を実施した。
〔検体の調製〕
(検体1)
試験例1に記載したのと同様の方法により検体1を調製した。
(検体5、8、及び、12)
一次側から表4に記載したフィルタが配置された精製装置を用い、表4に記載した循環回数とした以外は、検体1と同様にして、検体5、8、12を得た。
(欠陥抑制性能の測定)
次に、上記検体1、5、8、12について、試験例1と同様の方法により欠陥抑制性能を評価した。結果を表5に示した。
(全反射蛍光X線分析法による基板上の金属原子の数の測定(a))
上記検体1をクリーンルーム(ISO 149644−1:2015のクラス1の清浄度を有するクリーンルーム)内で、室温下で、ソクスレー抽出器を用いて10倍に濃縮し、窒素雰囲気下で回収し、検体1の濃縮液を得た。
次に、既に説明した「全反射蛍光X線分析法による基板上の金属原子の数の測定(I)」において、検体1に代えて検体1の濃縮液を用いたこと以外は同様として、基板上の金属原子の数を測定したところ、Fe、Cr、Ti、Ni、及び、Alが検出され、得られた測定値を濃縮倍率で除した計算値は、表6に記載したとおりだった。
次に、検体5、8、12についても、上記(a)と同様の方法にて、測定し、測定値を得て、更に、計算値を得た。結果を表6に示した。なお、検体5、8については濃縮の倍率を10倍、検体12については、濃縮の倍率を10倍とした。
(全反射蛍光X線分析法による基板上の金属原子の数の測定(b))
上記検体1をクリーンルーム(ISO 149644−1:2015のクラス1の清浄度を有するクリーンルーム)内で、室温下で、ソクスレー抽出器を用いて10倍に濃縮し、窒素雰囲気下で回収し、検体1の濃縮液を得た。
次に、東京エレクトロン社製「CLEAN TRACK LITHIUS(商品名)」を用いて、直径300mmのシリコンウェハ(以下、「基板」ともいう。)に、検体1の濃縮液を、回転数1500rpmで回転塗布し、更に、回転乾燥して、塗布済み基板を得た。次に上記塗布済み基板を密閉容器に収納し、同容器に、50質量%のフッ化水素酸水溶液が入ったビーカーを収納した。この状態で、室温で3分間保持することにより、塗布済み基板にフッ化水素ガスを接触させた。この接触後の塗布済み基板について、上記と同様にして全反射蛍光X線分析法により基板上の金属原子の数を測定し、測定値を得た。更に上記測定値を濃縮倍率で除して、計算値を得た。
次に、検体5、8、12についても、上記(b)と同様に方法にて、測定し、測定値を得て、更に、計算値を得た。なお、検体5〜8については濃縮の倍率を10倍、検体12については濃縮の倍率を10倍とした。
(全反射蛍光X線分析法による基板上の金属原子の数の測定(c))
上記検体1をクリーンルーム(ISO 149644−1:2015のクラス1の清浄度を有するクリーンルーム)内で、室温下で、ソクスレー抽出器を用いて10倍に濃縮し、窒素雰囲気下で回収し、検体1の濃縮液を得た。
次に、東京エレクトロン社製「CLEAN TRACK LITHIUS(商品名)」を用いて、直径300mmのシリコンウェハ(以下、「基板」ともいう。)に、検体1の測定試料4mlを、回転数1500rpmで回転塗布し、更に、回転乾燥して、塗布済み基板を得た。次に、上記塗布済み基板上に、2質量%の過酸化水素、及び、2質量%のフッ化水素を含有する水溶液を滴下し、基板上を走査させながら基板の中央付近に凝集させた後、蒸発乾燥させた。この基板について、上記と同様にして全反射蛍光X線分析法により基板上の金属原子の数を測定し、測定値を得た。更に上記測定値を濃縮倍率で除して、計算値を得た。
次に、検体5、8、12についても、上記(c)と同様に方法にて、測定し、測定値を得て、更に、計算値を得た。なお、検体5、8については濃縮の倍率を10倍、検体12については、濃縮の倍率を10倍とした。
次に、上記(a)の方法で得られた、各検体を塗布した塗布済み基板上の特定金属原子の数の合計に対して、その検体を用いて得られた残渣欠陥数をプロットし、検量線(回帰式)を作成した。同様にして、上記(b)及び(c)の方法で得られた特定原子の数の合計に対する、上記(b)及び(c)の方法で得られた残渣欠陥数をプロットして検量線を作成した。表7には(a)〜(c)のそれぞれの方法により得られた値を用いて作成した検量線について、寄与率(決定係数)を示した。この寄与率が1に近いほど回帰式への当てはまりがよく、基板上の特定金属原子の数と残渣欠陥数との相関性がより高いことがわかる。
表7に示した結果から、(b)又は(c)言い換えれば、工程E又は工程Fを有する分析方法によれば、基板上の金属原子の数と、欠陥抑制性能がより優れた相関性を有し、結果として、検体の欠陥抑制性能をより簡便に、かつ、より正確に評価できることがわかった。
[試験例3]
<基準値の決定>
試験例2の「全反射蛍光X線分析法による基板上の金属原子の数の測定(a)」により得られた計算値と、欠陥抑制性能(残渣欠陥数)と、から得られた回帰曲線から、所望の欠陥数に対応する基板の単位面積あたりの金属原子の数(具体的には、欠陥抑制性能がEの評価となる場合の、基板の単位面積あたりの特定原子の数の合計の最大値)を基準値に決定した。
<薬液の製造>
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点、及び、最も下流側のフィルタユニットでろ過した後の被精製物を製造タンクに返送できる管路を有する点以外は図1に記載したのと同様の精製装置を用いてろ過して精製済み被精製物1を得た。なお、各フィルタユニットには、一次側から、表8に記載したフィルタが配置されていた。
次に、精製済み被精製物1をクリーンルーム(ISO 149644−1:2015のクラス1の清浄度を有するクリーンルーム)内で、室温下で、ソクスレー抽出器を用いて10倍に濃縮し、窒素雰囲気下で回収し、精製済み被精製物1の濃縮液を得た。
次に、精製済み被精製物1の濃縮液について、全反射蛍光X線分析法による基板上の金属原子の数の測定(II)の測定と同様の方法によって基板上の金属原子の数を測定した。得られた測定値を倍率で除して、計算値を得た。結果を表9に示した。
次に、上記精製済み被精製物1について、上記と同様の方法で欠陥抑制性能を測定し、上記と同様の基準により評価したところ、評価結果は、表10に記載したとおりだった。
次に、精製済み被精製物1を新たな被精製物とし、表8の精製装置及び循環回数で、精製済み被精製物2を得た。次に、精製済み被精製物2について、全反射蛍光X線分析法による基板上の金属原子の数の測定(II)の測定と同様の方法によって基板上の金属原子の数を測定したところ、表9に記載したとおりだった。このとき、特定原子の合計数と基準値を比較し、精製済み被精製物2における特定原子の合計数が基準値以下であることを確認した。
次に、上記精製済み被精製物2について、上記と同様の方法で欠陥抑制性能を測定し、上記と同様の基準により評価したところ、評価結果は表10に記載したとおりだった。
上記薬液の製造方法によれば、直接的に欠陥抑制性能を測定しなくても、本発明の測定方法により得られた計算値が、予め定めた基準値以下であることを確認すれば、薬液の欠陥抑制性能を間接的に評価できることがわかった。すなわち、本発明の薬液の製造方法によれば、優れた欠陥抑制性能を有する薬液が簡便に得られることがわかった。
[試験例4]
試験例2の方法(c)において、「2質量%の過酸化水素、及び、2質量%のフッ化水素を含有する水溶液」に代えて「2質量%のフッ化水素を含有する水溶液」を用いたこと以外は同様にして試験したところ、寄与率は、0.992だった。
[試験例5]
試験例4において、塗布済み基板上に、2質量%のフッ化水素を含有する水溶液を滴下する前に、塗布済み基板を密閉容器に収納し、同容器に、50質量%のフッ化水素酸水溶液が入ったビーカーを収納し、この状態で、室温で3分間保持することにより、塗布済み基板にフッ化水素ガスを接触させたことを除いては、試験例4と同様にしたところ、寄与率は0.994だった。
[試験例6]
試験例5において「2質量%のフッ化水素を含有する水溶液」に代えて「2質量%塩酸」を用いたことを除いては同様にして試験したところ、寄与率は、0.983だった。
[試験例7]
試験例5において「2質量%のフッ化水素を含有する水溶液」に代えて「蒸留水」を用いたことを除いては同様にして試験したところ、寄与率は、0.982だった。
[試験例8]
試験例5において「2質量%のフッ化水素を含有する水溶液」に代えて「2質量%の過酸化水素、及び、2質量%のフッ化水素を含有する水溶液」を用いた以外は同様にして試験したところ、寄与率は0.999だった。
[試験例9]
〔薬液の調製〕
(薬液1)
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(純度99質量%以上の高純度グレード、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点、及び、最も下流側のフィルタユニットでろ過した後の被精製物を製造タンクに返送できる管路を有する点以外は図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、表11に記載したフィルタが配置されていた。
なお、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、薬液1を得た。
(薬液2〜32)
薬液1の精製において使用した各フィルタに代えて、表11に記載した各フィルタを用いたこと以外は同様にして、薬液2〜32を得た。
上記表中、「PGMEA/PGME」とあるのはPGMEAとPGMEを混合した薬液であることを表す。
得られた各薬液について、試験例1と同様の方法により、基板上に塗布し、塗布済み基板を得て、塗布済み基板上の金属原子の数を測定した。また、ガスクロマトグラフ質量分析法を用いて、薬液中の特定有機化合物の質量基準の含有量を測定した。
結果を表12に示した。
表12は、その1とその2に分割されており各薬液に係る金属原子の濃度等は、各表の対応する行にわたって記載されている。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を含有し、上記分析方法により測定した後、計算により求めた各金属の含有量に係る計算値が、Fe:2.0×10、Cr:5.0×10、Ti:2.0×10、Ni:6.0×10、Al:1.0×10(単位はそれぞれatms/cm)であり、上記で得られた値の比Fe/Crが4.0、Fe/Tiが10、Fe/Niが3.3、Fe/Alが2.0であり、特定有機化合物としてDOPが10質量ppb含有されていた。
〔欠陥抑制性能の評価〕
(薬液1〜23、薬液24、薬液28〜29、薬液31〜32)
得られた各薬液について、試験例1と同様の方法により、欠陥抑制性能を評価した。結果を表13に示した。
(薬液27)
得られた各薬液について、試験例1において、プリウェットを行わず、現像液として薬液27を用いたことを除いては同様にして、欠陥抑制性能を評価した。結果を表13に示した。
(薬液25〜26、及び、薬液30)
得られた各薬液について、試験例1において、プリウェットを行わず、リンス液として薬液25〜26及び薬液30を用いたことを除いては同様にして、欠陥抑制性能を評価した。結果を表13に示した。
表中、薬液24+薬液29(9:1)とあるのは薬液24と薬液29とを体積基準で9:1となるように混合した薬液を表す。
10 精製装置
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 (16)

  1. 少なくとも1種の有機溶剤と、金属原子を含有する金属不純物とを含有する検体を所定の倍率で濃縮して濃縮液を得る工程Aと、
    前記濃縮液を基板上に塗布して塗布済み基板を得る、工程Bと、
    全反射蛍光エックス線分析法を用いて、前記塗布済み基板上の単位面積あたりの前記金属原子の数を測定し、測定値を得る工程Cと、を有する、分析方法。
  2. 前記金属原子が、Fe、Cr、Ti、Ni、及び、Alからなる群より選択される少なくとも1種の特定原子を含有し、
    前記工程Cにおいて、前記塗布済み基板上から1種の前記特定原子が検出される場合、前記塗布済み基板上の単位面積あたりの1種の前記特定原子の前記測定値が1.0×10〜1.0×1014atms/cmであり、
    前記工程Cにおいて、前記塗布済み基板上から2種以上の前記特定原子が検出される場合、前記塗布済み基板上の単位面積あたりの2種以上の前記特定原子の前記測定値がそれぞれ、1.0×10〜1.0×1014atms/cmである、請求項1に記載の分析方法。
  3. 前記工程Bの後であって、前記工程Cの前に、フッ化水素ガスと前記塗布済み基板とを接触させる工程Eを更に有する、請求項1又は2に記載の分析方法。
  4. 前記工程Bの後であって、前記工程Cの前に、前記塗布済み基板上をフッ化水素と過酸化水素を含有する溶液で走査し、前記塗布済み基板上の前記金属不純物を前記溶液に回収する工程Fを更に有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の分析方法。
  5. 前記測定値を前記倍率で除した値が、1.0×10〜1.0×10atms/cmである、請求項1〜4のいずれか一項に記載の分析方法。
  6. 少なくとも1種の有機溶剤と、金属原子を含有する金属不純物とを含有する薬液であって、前記金属原子が、Fe、Cr、Ti、Ni、及び、Alからなる群より選択される少なくとも1種の特定原子を含有し、以下の方法で得た計算値が以下の要件1又は2を満たす薬液。
    方法:前記薬液を所定の倍率で濃縮して得た濃縮液を基板上に塗布して塗布済み基板を得て、前記塗布済み基板上の単位面積あたりの前記特定原子の数を全反射蛍光エックス線法を用いて測定して、測定値を得て、前記測定値を前記倍率で除して、計算値を得る。
    要件1:前記塗布済み基板上から1種の前記特定原子が検出される場合、前記特定原子の前記計算値が1.0×10〜1.0×10atms/cmである。
    要件2:前記塗布済み基板上から2種以上の前記特定原子が検出される場合、前記特定原子のそれぞれの前記計算値が1.0×10〜1.0×10atms/cmである。
  7. 3種以下の前記有機溶剤を含有する、請求項6に記載の薬液。
  8. 前記有機溶剤が、シクロヘキサノン、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、イソプロピルアルコール、及び、炭酸プロピレ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6又は7に記載の薬液。
  9. 前記金属原子が、Fe、Cr、Ti、Ni、及び、Alを含有し、
    Crの前記計算値に対する、Feの前記計算値の比が0.8〜100であり、
    Tiの前記計算値に対する、Feの前記計算値の比が0.8〜100であり、
    Alの前記計算値に対する、Feの前記計算値の比が0.8〜100である、請求項6〜8のいずれか一項に記載の薬液。
  10. 下記式(1)〜(7)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種の有機化合物を含有する、請求項6〜9のいずれか一項に記載の薬液。
  11. 沸点が300℃以上の有機化合物を更に含有し、前記有機化合物の含有量が、前記薬液の全質量に対して0.01質量ppt〜10質量ppmである、請求項6〜10のいずれか一項に記載の薬液。
  12. 少なくとも1種の有機溶剤と、金属原子を含有する金属不純物とを含有する被精製物を精製して薬液を得る、薬液の製造方法であって、
    前記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、
    前記精製済み被精製物の一部を取り出して検体を得る、第2工程と、
    前記検体を所定の倍率で濃縮して濃縮液を得る第3A工程と、
    前記濃縮液を基板上に塗布して塗布済み基板を得る第3B工程と、
    全反射蛍光エックス線分析法を用いて、前記塗布済み基板上の単位面積あたりの前記金属原子の数を測定し、測定値を得る第3C工程と、
    前記測定値を前記倍率で除して計算値を得る第3D工程と、
    前記計算値と予め定めた基準値とを比較する第4工程と、
    前記計算値が前記基準値を超える場合、前記精製済み被精製物を不適合と判定し、前記精製済み被精製物を新たな被精製物として前記第1工程、前記第2工程、前記第3A工程、前記第3B工程、前記第3C工程、前記第3D工程、及び、前記第4工程をこの順に繰り返す第5工程と、
    前記計算値が前記基準値以下である場合、前記精製済み被精製物を適合と判定し、前記精製済み被精製物を薬液とする第6工程と、を有する薬液の製造方法。
  13. 前記金属原子がFe、Cr、Ti、Ni、及び、Alからなる群より選択される少なくとも1種の特定原子を含有し、
    前記第3C工程において、前記塗布済み基板上から1種の前記特定原子が検出される場合、前記塗布済み基板上の単位面積あたりの1種の前記特定原子の前記測定値が1.0×10〜1.0×1014atms/cmであり、
    前記第3C工程において、前記塗布済み基板上から2種以上の前記特定原子が検出される場合、前記塗布済み基板上の単位面積あたりの2種以上の前記特定原子の前記測定値がそれぞれ、1.0×10〜1.0×1014atms/cmである、請求項12に記載の薬液の製造方法。
  14. 前記第3B工程の後であって、前記第3C工程の前に、フッ化水素ガスと前記塗布済み基板とを接触させる第3E工程を更に有する、請求項12又は13に記載の薬液の製造方法。
  15. 前記第3B工程の後であって、前記第3C工程の前に、前記塗布済み基板上をフッ化水素と過酸化水素を含有する溶液で走査し、前記塗布済み基板上の前記金属不純物を前記溶液に回収する第3F工程を更に有する、請求項12〜14のいずれか一項に記載の薬液の製造方法。
  16. 前記測定値を、前記倍率で除した値が1.0×10〜1.0×10atms/cmである、請求項12〜15のいずれか一項に記載の薬液の製造方法。
JP2019568988A 2018-01-31 2019-01-17 分析方法、薬液、及び、薬液の製造方法 Active JP6875561B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018015091 2018-01-31
JP2018015091 2018-01-31
PCT/JP2019/001215 WO2019150967A1 (ja) 2018-01-31 2019-01-17 分析方法、薬液、及び、薬液の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2019150967A1 true JPWO2019150967A1 (ja) 2021-01-14
JP6875561B2 JP6875561B2 (ja) 2021-05-26

Family

ID=67478667

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019568988A Active JP6875561B2 (ja) 2018-01-31 2019-01-17 分析方法、薬液、及び、薬液の製造方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20200355584A1 (ja)
JP (1) JP6875561B2 (ja)
KR (1) KR102302383B1 (ja)
CN (1) CN111670359B (ja)
TW (1) TWI796425B (ja)
WO (1) WO2019150967A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023026145A1 (en) * 2021-08-22 2023-03-02 Syft Technologies Ltd Hydrogen fluoride detection using mass spectrometry
WO2023053838A1 (ja) * 2021-09-29 2023-04-06 富士フイルム株式会社 感光性組成物の分析方法、感光性組成物の製造方法、電子デバイスの製造方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1164180A (en) * 1915-03-27 1915-12-14 American Life Saving Garment Company Swimming appliance and life-preserver.
JPS5633040B2 (ja) * 1973-10-11 1981-07-31
JP2535675B2 (ja) * 1990-06-28 1996-09-18 株式会社東芝 全反射蛍光x線分析装置
JP3332439B2 (ja) * 1993-01-26 2002-10-07 株式会社東芝 分析試料作製装置及びその使用方法
JPH06283585A (ja) * 1993-03-26 1994-10-07 Toshiba Corp 半導体評価装置
JP2000035410A (ja) * 1998-07-17 2000-02-02 Memc Kk ウエハ上の金属付着量の測定方法
TW466558B (en) * 1999-09-30 2001-12-01 Purex Co Ltd Method of removing contamination adhered to surfaces and apparatus used therefor
TWI447224B (zh) * 2009-12-25 2014-08-01 Uwiz Technology Co Ltd 使用於半導體晶圓製造之清洗組成物
JP2013042093A (ja) * 2011-08-19 2013-02-28 Central Glass Co Ltd ウェハの洗浄方法
JP6427590B2 (ja) * 2014-09-30 2018-11-21 富士フイルム株式会社 レジスト膜のパターニング用有機系処理液の製造方法、及び、レジスト膜のパターニング用有機系処理液が収容された収容容器、並びに、これらを使用したレジスト膜のパターニング用有機系処理液の保管方法、パターン形成方法、及び、電子デバイスの製造方法
JPWO2016104565A1 (ja) * 2014-12-26 2017-09-21 富士フイルム株式会社 有機系処理液およびパターン形成方法
WO2016152368A1 (ja) * 2015-03-24 2016-09-29 富士フイルム株式会社 分散組成物、感光性組成物、カラーフィルタおよびその製造方法、ならびに、固体撮像素子
JP6556834B2 (ja) * 2015-04-10 2019-08-07 富士フイルム株式会社 レジスト除去液、レジスト除去方法、再生半導体基板の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP6875561B2 (ja) 2021-05-26
TWI796425B (zh) 2023-03-21
CN111670359A (zh) 2020-09-15
US20200355584A1 (en) 2020-11-12
WO2019150967A1 (ja) 2019-08-08
KR102302383B1 (ko) 2021-09-15
TW201934980A (zh) 2019-09-01
CN111670359B (zh) 2023-10-10
KR20200100179A (ko) 2020-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2023052469A (ja) 薬液、キット、パターン形成方法、薬液の製造方法及び薬液収容体
JP7446498B2 (ja) 薬液及び薬液収容体
JP6875561B2 (ja) 分析方法、薬液、及び、薬液の製造方法
JP2023015246A (ja) 薬液、薬液の製造方法
JP7492049B2 (ja) 薬液、薬液の製造方法、及び、被検液の分析方法
WO2020040034A1 (ja) 薬液収容体
JP2023041701A (ja) 薬液、及び、薬液の製造方法
JP2023029346A (ja) 薬液、薬液収容体
JP2022173352A (ja) 薬液、薬液収容体
JPWO2020040003A1 (ja) 薬液、薬液収容体
CN117916671A (zh) 处理液的检定方法及处理液的制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200727

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200727

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210126

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210324

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210406

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210422

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6875561

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE

Ref document number: 6875561

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250