TW201823415A - 化學液、圖案形成方法及套組 - Google Patents

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Abstract

本發明的課題為提供一種能夠使用少量的抗蝕劑組成物在基板上形成更薄且厚度均勻的抗蝕膜,並且具有優異的缺陷抑制性能之化學液。又,本發明的課題還為提供一種圖案形成方法。本發明的化學液含有2種以上的有機溶劑的混合物,前述化學液中,有機溶劑選自包括以式(1)~(7)所表示之化合物、以式(9)~(11)所表示之化合物、可含有取代基之環員數3~5個之環狀酮化合物、可含有取代基之環員數6個以上之環狀酮化合物、內酯化合物及內醯胺化合物之組群,並且當不含有除了以式(1)、式(5)、式(7)及式(9)~(11)所表示之化合物以外的醚系化合物、或者含有醚系化合物時,相對於化學液的總質量,化學液中的醚系化合物的含量小於10質量ppm。

Description

化學液、圖案形成方法及套組
本發明係關於一種化學液、圖案形成方法及套組。
於半導體元件的製造製程中的光微影製程中,在半導體晶圓(以下,還稱為「晶圓」。)等基板上塗佈感光化射線或感放射線性樹脂組成物(以下,還稱為「抗蝕劑組成物」。),從而形成感光化射線或感放射線性膜(以下,還稱為「抗蝕膜」。)。進而,依次進行將所形成之抗蝕膜進行曝光,將經曝光之抗蝕膜進行顯影而形成規定的圖案之步驟等等,從而在晶圓上形成抗蝕劑圖案。
近年來,隨著半導體元件的進一步微細化,要求抗蝕膜的薄膜化。又,還要求使用少量的抗蝕劑組成物來形成均勻的抗蝕膜之技術。作為該種技術,已知有在將抗蝕劑組成物塗佈於基板上之前,在基板上塗佈被稱為預濕劑等之化學液之方法。專利文獻1中,作為預濕劑,記載有以規定的比率將低揮發性溶劑與低表面張力性溶劑進行混合而得之溶液。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開第2007-324393號公報
本發明人等將專利文獻1中記載之預濕劑塗佈於基板上之後塗佈抗蝕劑組成物之結果,發現依有機溶劑的組合,很難使用少量的抗蝕劑組成物在基板上形成更薄且厚度均勻的抗蝕膜,或者缺陷抑制性能不充分。又,還發現當預濕劑所含之有機溶劑為1種時,有時很難因構成抗蝕膜之成分的不同而形成抗蝕膜、和/或有時無法穩定地得到缺陷抑制性能。
因此,本發明的課題為提供一種能夠使用少量的抗蝕劑組成物在基板上形成更薄且厚度均勻的抗蝕膜(以下,還將上述內容稱為「具有優異的省抗蝕劑性」。)並且具有優異的缺陷抑制性能之化學液。又,本發明的課題還為提供一種圖案形成方法。 另外,於本說明書中,省抗蝕劑性及缺陷抑制性能係表示藉由實施例中記載之方法來測定之省抗蝕劑性及缺陷抑制性能。
本發明人等為了實現上述課題而進行銳意研究之結果,發現能夠藉由以下構成來實現上述課題。
[1]一種化學液,其含有2種以上的有機溶劑的混合物,前述化學液中,有機溶劑選自包括以式(1)~(7)所表示之化合物、以式(9)~(11)所表示之化合物、可含有取代基之環員數3~5個之環狀酮化合物、可含有取代基之環員數6個以上之環狀酮化合物、內酯化合物及內醯胺化合物之組群,並且當不含有除以式(1)、式(5)、式(7)及式(9)~(11)所表示之化合物以外的醚系化合物、或者含有醚系化合物時,相對於化學液的總質量,化學液中的醚系化合物的含量小於10質量ppm。 其中,如下化學液除外,亦即,混合物包括內酯化合物及以式(5)所表示之化合物之化學液,混合物包括可含有取代基之環員數6個以上之環狀酮化合物及以式(1)所表示之化合物之化學液,混合物包括內酯化合物、以式(1)所表示之化合物及以式(5)所表示之化合物之化學液,以及混合物包括以式(1)所表示之化合物及以式(3)所表示之化合物之化學液。 [2]一種化學液,其含有2種以上的有機溶劑的混合物,前述化學液中,混合物含有γ-丁內酯,以及選自包括乙酸丁酯、乳酸乙酯、2-羥基異丁酸甲酯、環戊酮二甲基縮醛、環戊酮、苯甲醚、苯乙醚、乙二醇單甲醚乙酸酯、3-甲氧基丙酸甲酯及3-乙氧基丙酸乙酯之組群中之至少1種,或 含有二甲基亞碸,以及選自包括丙二醇單甲醚乙酸酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯、2-羥基異丁酸甲酯、丙二醇單甲醚、環戊酮二甲基縮醛、環戊酮、環己酮、苯甲醚、苯乙醚、乙二醇單甲醚乙酸酯、3-甲氧基丙酸甲酯及3-乙氧基丙酸乙酯之組群中之至少1種,或 含有碳酸伸乙酯,以及選自包括丙二醇單甲醚乙酸酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯、2-羥基異丁酸甲酯、丙二醇單甲醚、環戊酮二甲基縮醛、環戊酮、環己酮、苯甲醚、苯乙醚、乙二醇單甲醚乙酸酯、3-甲氧基丙酸甲酯及3-乙氧基丙酸乙酯之組群中之至少1種,或 含有碳酸伸丙酯,以及選自包括丙二醇單甲醚乙酸酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯、2-羥基異丁酸甲酯、丙二醇單甲醚、環戊酮二甲基縮醛、環戊酮、環己酮、苯甲醚、苯乙醚、乙二醇單甲醚乙酸酯、3-甲氧基丙酸甲酯及3-乙氧基丙酸乙酯之組群中之至少1種,或 含有1-甲基-2-吡咯啶酮,以及選自包括丙二醇單甲醚乙酸酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯、2-羥基異丁酸甲酯、丙二醇單甲醚、環戊酮二甲基縮醛、環戊酮、環己酮、苯甲醚、苯乙醚、乙二醇單甲醚乙酸酯、3-甲氧基丙酸甲酯及3-乙氧基丙酸乙酯之組群中之至少1種,或 含有丙二醇單甲醚乙酸酯,以及選自包括乙酸丁酯、環戊酮二甲基縮醛、環戊酮、苯甲醚、苯乙醚、乙二醇單甲醚乙酸酯、3-甲氧基丙酸甲酯及3-乙氧基丙酸乙酯之組群中之至少1種,或 含有環己酮,以及選自包括乙酸丁酯、乳酸乙酯、2-羥基異丁酸甲酯、丙二醇單甲醚、環戊酮二甲基縮醛、環戊酮、苯甲醚、苯乙醚、乙二醇單甲醚乙酸酯、3-甲氧基丙酸甲酯及3-乙氧基丙酸乙酯之組群中之至少1種,或 含有乳酸乙酯,以及選自包括乙酸丁酯、丙二醇單甲醚、環戊酮二甲基縮醛、環戊酮、苯甲醚、苯乙醚、乙二醇單甲醚乙酸酯、3-甲氧基丙酸甲酯及3-乙氧基丙酸乙酯之組群中之至少1種,或 含有2-羥基異丁酸甲酯,以及選自包括乙酸丁酯、丙二醇單甲醚、環戊酮二甲基縮醛、環戊酮、苯甲醚、苯乙醚、乙二醇單甲醚乙酸酯、3-甲氧基丙酸甲酯及3-乙氧基丙酸乙酯之組群中之至少1種,或 含有環戊酮二甲基縮醛,以及選自包括乙酸丁酯、丙二醇單甲醚、環戊酮、苯甲醚、苯乙醚、乙二醇單甲醚乙酸酯、3-甲氧基丙酸甲酯及3-乙氧基丙酸乙酯之組群中之至少1種。 [3]如[1]或[2]所述之化學液,其包括2種以上的有機溶劑的混合物。 [4]如[1]至[3]中任一項所述之化學液,其中混合物的25℃下的蒸氣壓為160~1000Pa。 [5]如[1]至[4]中任一項所述之化學液,其中混合物含有25℃下的蒸氣壓為160~1000Pa之第一有機溶劑及25℃下的蒸氣壓超過1000Pa之第二有機溶劑,或者含有2種以上的第一有機溶劑。 [6]如[1]~[5]中任一項所述之化學液,其中混合物含有25℃下的蒸氣壓小於160Pa之第三有機溶劑。 [7]如[1]~[6]中任一項所述之化學液,其中混合物的25℃下的表面張力為28mN/m以上。 [8]如[1]~[7]中任一項所述之化學液,其中混合物含有漢森(Hansen)溶解度參數的氫鍵項超過9.5(MPa)0.5 或分散項超過15.5(MPa)0.5 之有機溶劑。 [9]如[1]~[8]中任一項所述之化學液,其用於預濕。 [10]一種圖案形成方法,其含有如下步驟:預濕步驟,將[1]至[9]中任一項所述之化學液塗佈於基板上,從而得到完成預濕之基板;抗蝕膜形成步驟,在完成預濕之基板上使用感光化射線性或感放射線性樹脂組成物形成抗蝕膜;曝光步驟,將抗蝕膜進行曝光;及顯影步驟,使用顯影液將經曝光之抗蝕膜進行顯影,前述圖案形成方法中,感光化射線性或感放射線性樹脂組成物含有包括選自如下組群中之至少1種重複單元之樹脂,前述組群包括後述之以式(a)所表示之重複單元、以式(b)所表示之重複單元、以式(c)所表示之重複單元、以式(d)所表示之重複單元及以式(e)所表示之重複單元。 [11]如[10]所述之圖案形成方法,其中於預濕步驟中塗佈於基板上之化學液在25℃下滿足後述之條件1及條件2。 [12]一種套組,其具備:[1]至[9]中任一項所述之化學液;以及含有包括選自如下組群中之至少1種重複單元之樹脂之感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,前述組群包括後述之以下述式(a)所表示之重複單元、以下述式(b)所表示之重複單元、以下述式(c)所表示之重複單元、以下述式(d)所表示之重複單元及以下述式(e)所表示之重複單元。 [13]一種套組,其具備:[1]至[9]中任一項所述之化學液;以及感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,感光化射線性或感放射線性樹脂組成物含有:含有具有酚性羥基之重複單元,並且具有因酸的作用分解並產生極性基團之基團之樹脂。 [14]一種套組,其具備:[1]至[9]中任一項所述之化學液;以及感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,感光化射線性或感放射線性樹脂組成物含有:疏水性樹脂;以及具有因酸的作用分解並產生極性基團之基團之樹脂。 [15]一種套組,其具備:[1]至[9]中任一項所述之化學液;以及含有樹脂之感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,前述套組滿足後述之條件1及條件2。 [發明效果]
依本發明,能夠提供一種具有優異的省抗蝕劑性及優異的缺陷抑制性能之(以下,還稱為「具有本發明的效果」。)化學液。又,依本發明,還能夠提供一種圖案形成方法及套組。
以下,對本發明進行詳細說明。 以下記載之構成要件的說明有時基於本發明的代表性實施形態而進行,但本發明係並非限定於該種實施形態者。 另外,於本說明書中,用「~」表示之數值範圍係指,將記載於「~」前後之數值作為下限值及上限值而包含之範圍。 又,於本發明中,稱為「準備」時表示,除了包含合成或調配特定的材料而準備以外,還包含藉由贖買等來供應規定的物品。 又,於本發明中,「ppm」表示「百萬分之一(parts-per-million)(10-6 )」,「ppb」表示「十億分之一(parts-per-billion)(10-9 )」,「ppt」表示「兆分之一(parts-per-trillion)(10-12 )」,「ppq」表示「千兆分之一(parts-per-quadrillion)(10-15 )」。 又,於本發明中,1Å(埃)相當於0.1nm。 又,於本發明中的基團(原子團)的標記中,未記述取代及未經取代之標記在無損於本發明的效果之範圍內,一同包含不具有取代基者和具有取代基者。例如,「烷基」不僅包含不具有取代基之烷基(未經取代烷基),亦包含具有取代基之烷基(取代烷基)。該定義對各化合物亦相同。 又,本發明中的「放射線」例如係指遠紫外線、極紫外線(EUV;Extreme ultraviolet)、X射線或電子束等。又,於本發明中,光係指光化射線或放射線。關於本發明中的「曝光」,除非另有指明,否則不僅係指藉由遠紫外線、X射線或EUV等進行之曝光,而且藉由電子束或離子束等粒子束進行之描繪亦包含於曝光中。
[化學液] 本發明的第一實施形態之化學液(以下,於本說明書中,有時簡稱為「化學液」。)係含有2種以上的有機溶劑的混合物者,前述化學液中,有機溶劑係選自規定的化合物者,當不含有規定的醚系化合物、或者含有規定的醚系化合物時,相對於化學液的總質量,化學液中的規定的醚系化合物的含量小於10質量ppm。其中,如下化學液除外,亦即,混合物包括內酯化合物及以式(5)所表示之化合物之化學液、混合物包括可含有取代基之環員數6個以上之環狀酮化合物及以式(1)所表示之化合物之化學液、混合物包括內酯化合物、以式(1)所表示之化合物及以式(5)所表示之化合物之化學液、以及混合物包括以式(1)所表示之化合物及以式(3)所表示之化合物之化學液。
〔醚系化合物〕 當上述實施形態之化學液不含有除以下述式(1)、下述式(5)、下述式(7)及下述式(9)~(11)所表示之化合物(以下,還稱為「特定化合物」。)以外的醚系化合物、或者含有上述醚系化合物時,相對於化學液的總質量,化學液中的上述醚系化合物的含量小於10質量ppm。 另外,於本說明書中,上述醚系化合物與後述之有機溶劑表示不同之成分。
當上述實施形態之化學液含有上述醚系化合物時,相對於化學液的總質量,化學液中的上述醚系化合物的含量小於10質量ppm,5質量ppm以下為較佳。 上述醚系化合物可以單獨使用1種,亦可以併用2種以上。當併用2種以上的上述醚系化合物時,總含量在上述範圍內為較佳。
從具有更優異的缺陷抑制性能之觀點考慮,上述實施形態之化學液不含有上述醚系化合物為較佳。另外,於本說明書中,實質上不含有醚系化合物係表示,在後述之使用氣相層析質譜儀並藉由實施例的方法進行測定時,不檢測上述醚系化合物。
當化學液不含有或含有上述醚系化合物時,作為藉由在上述範圍內而得到本發明的效果之機理,雖然不一定明確,但尤其當後述之有機溶劑的混合物的表面張力為40mN/m以下時,尤其可以顯著地得到上述效果。
作為上述醚系化合物,只要為除特定化合物以外的化合物,則並無特別限制,能夠使用公知的化合物。作為上述醚系化合物,可舉出二醇醚等烴系化合物。作為上述烴系化合物,例如可舉出二伸烷基二醇烷基醚、二伸烷基二醇二烷基醚、伸烷基二醇二烷基醚及伸烷基二醇烷基醚等,更具體而言,可舉出二乙二醇甲基乙醚、乙二醇甲醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇二甲醚及二乙二醇二乙醚等。
作為上述醚系化合物,例如能夠使用以下的以式(8)所表示之化合物。
[化學式4]
式(8)中,n表示1以上的整數。作為上限值並無特別限制,3以下為較佳。
作為上述醚系化合物的分子量並無特別限制,通常小於1000為較佳,小於500為更佳,小於200為進一步較佳。
上述醚系化合物(尤其為上述烴系化合物)不含氟(F)及矽(Si)中的任一種為較佳。藉此,能夠防止藉由氟和/或矽而引起之醚系化合物的分子彼此的凝聚、或藉由與晶圓和/或抗蝕液中的成分(例如,後述之樹脂等)之間的相互作用而使殘渣殘留於晶圓上之現象。又,能夠防止氟所致毒性及污染問題。
〔2種以上的有機溶劑的混合物〕 上述化學液含有2種以上的有機溶劑的混合物。若化學液含有2種以上的有機溶劑的混合物,則與僅含有1種時相比,能夠對構成抗蝕膜之成分進行化學液的調整,無關於構成抗蝕膜之成分的不同而能夠形成穩定之抗蝕膜或得到缺陷抑制性能。 作為化學液中的混合物的含量,並無特別限制,通常相對於化學液中的總質量,係99.9~100質量%為較佳。 作為有機溶劑,於-5kPa(表壓)、80℃的環境下為液體為較佳。
<有機溶劑> 有機溶劑選自包括以下述式(1)~(7)所表示之化合物、以下述式(9)~(11)所表示之化合物、可含有取代基之環員數3~5個之環狀酮化合物、可含有取代基之環員數6個以上之環狀酮化合物、內酯化合物及內醯胺化合物之組群。
・以式(1)所表示之化合物 [化學式5]
式(1)中,R11 及R12 分別獨立地表示烷基,R13 表示氫原子或烷基,L1 表示單鍵或伸烷基。 作為R11 及R12 的烷基,並無特別限制,可以為直鏈狀、支鏈狀及環狀中的任一種。又,作為烷基的碳數,並無特別限制,通常係1~8為較佳,1~6為更佳。 作為L1 的伸烷基的碳數,並無特別限制,通常係1~8為較佳,1~6為更佳。 作為以式(1)所表示之化合物,並無特別限制,例如可舉出丙二醇單甲醚乙酸酯等。
作為混合物中的以式(1)所表示之化合物的含量,並無特別限制,相對於混合物的總質量,通常係20~80質量%為較佳。
・以式(2)所表示之化合物 [化學式6]
式(2)中,R21 及R22 分別獨立地表示氫原子或烷基,L2 表示單鍵或伸烷基。作為R21 及R22 的烷基,並無特別限制,如同作為式(1)中R11 的烷基而已進行的說明。 作為L2 的伸烷基,如同作為L1 的伸烷基而已進行的說明。 作為以式(2)所表示之化合物,並無特別限制,例如可舉出乙酸丁酯、乙酸異戊酯、乙酸乙酯、丁酸丙酯及丁酸丁酯等,其中,乙酸丁酯為較佳。
作為混合物中的以式(2)所表示之化合物的含量,並無特別限制,相對於混合物的總質量,通常係45~65質量%為較佳。
・以式(3)所表示之化合物 [化學式7]
式(3)中,R31 及R32 分別獨立地表示氫原子或烷基,具有複數個之R32 中的至少一個表示烷基。L3 表示單鍵或伸烷基。 作為R31 及R32 的烷基,並無特別限制,如同作為式(1)中R11 的烷基而已進行的說明。 作為L3 的伸烷基,如同作為L1 的伸烷基而已進行的說明。 作為以式(3)所表示之化合物,並無特別限制,例如可舉出乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸丙酯、2-羥基異丁酸甲酯及2-羥基異丁酸乙酯等,其中,乳酸乙酯或2-羥基異丁酸甲酯為較佳。
作為混合物中的以式(3)所表示之化合物的含量,並無特別限制,相對於混合物的總質量,通常係10~100質量%為較佳,20~95質量%為更佳。另外,於混合物中含有100質量%的以式(3)所表示之化合物之狀態係表示,2種以上的有機溶劑分別以式(3)所表示。例如可舉出含有50質量%的乳酸乙酯及50質量%的2-羥基異丁酸甲酯之混合物。
・以式(4)所表示之化合物 [化學式8]
式(4)中,R41 及R42 分別獨立地表示烷基。作為R41 及R42 的烷基,並無特別限制,如同作為式(1)中R11 的烷基而已進行的說明。 作為以式(4)所表示之化合物,並無特別限制,例如可舉出二甲基亞碸及二丁基亞碸等,其中二甲基亞碸為較佳。
作為混合物中的以式(4)所表示之化合物的含量,並無特別限制,相對於混合物的總質量,通常係5~50質量%為較佳,5~30質量%為更佳。
・以式(5)所表示之化合物 [化學式9]
式(5)中,R51 及R52 分別獨立地表示烷基,L5 表示單鍵或伸烷基。作為R51 及R52 的烷基,並無特別限制,如同作為式(1)中R11 的烷基而已進行的說明。 作為L5 的伸烷基,如同作為L1 的伸烷基而已進行的說明。 作為以式(5)所表示之化合物,並無特別限制,例如可舉出丙二醇單甲醚等。
作為混合物中的以式(5)所表示之化合物的含量,並無特別限制,相對於混合物的總質量,通常係20~50質量%為較佳。
・以式(6)所表示之化合物 [化學式10]
式(6)中,R61 及R62 分別獨立地表示烷基,R61 與R62 可以相互鍵結而形成環。 作為R61 及R62 的烷基,並無特別限制,如同作為式(1)中R11 的烷基而已進行的說明。 作為以式(6)所表示之化合物,並無特別限制,例如可舉出碳酸伸乙酯、碳酸伸丙酯、碳酸1,2-伸丁酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯及碳酸伸乙烯酯等,碳酸伸乙酯或碳酸伸丙酯為較佳。
作為混合物中的以式(6)所表示之化合物的含量,並無特別限制,相對於混合物的總質量,通常係5~50質量%為較佳。
・以式(7)所表示之化合物 [化學式11]
式(7)中,R71 、R72 、R73 、R74 分別獨立地表示烷基,R71 與R72 可以相互鍵結而形成環。 作為R71 ~R74 的烷基,並無特別限制,如同作為式(1)中R11 的烷基而已進行的說明。 作為以式(7)所表示之化合物,並無特別限制,例如可舉出1,1-二甲氧基環戊烷(環戊酮二甲基縮醛)、環戊酮二甲基縮醛、1,1-二甲氧基環己烷、2,2-二丁氧基丙烷及2,2-二甲氧基丙烷等,其中,環戊酮二甲基縮醛為較佳。
作為混合物中的以式(7)所表示之化合物的含量,並無特別限制,相對於混合物的總質量,通常係20~95質量%為較佳。
・以式(9)所表示之化合物 [化學式12]
式(9)中,R91 及R92 分別獨立地表示烷基。另外,R91 及R92 可以相同,亦可以不同。 作為R91 及R92 的烷基,並無特別限制,如同作為式(1)中R11 的烷基而已進行的說明。 作為以式(9)所表示之化合物,並無特別限制,例如可舉出3-甲氧基丙酸甲酯(MMP)及3-乙氧基丙酸乙酯等。 作為混合物中的以式(9)所表示之化合物的含量,並無特別限制,相對於混合物的總質量,通常係30~97質量%為較佳。
・以式(10)所表示之化合物 [化學式13]
式(10)中,R101 表示烷基。作為R101 的烷基,並無特別限制,如同作為式(1)中R11 的烷基而已進行的說明。 又,L10 表示單鍵或伸烷基。作為L10 的伸烷基,如同作為L1 的伸烷基而已進行的說明。 作為以式(10)所表示之化合物,並無特別限制,例如可舉出乙二醇單甲醚乙酸酯等。 作為混合物中的以式(10)所表示之化合物的含量,並無特別限制,相對於混合物的總質量,通常係50~90質量%為較佳。
・以式(11)所表示之化合物 [化學式14]
式(11)中,R111 表示烷基。作為R111 的烷基,並無特別限制,如同作為式(1)中R11 的烷基而已進行的說明。 又,L11 表示單鍵或伸烷基。作為L11 的伸烷基,如同作為L1 的伸烷基而已進行的說明。 作為以式(11)所表示之化合物,並無特別限制,例如可舉出苯甲醚及苯乙醚等。 作為混合物中的以式(11)所表示之化合物的含量,並無特別限制,相對於混合物的總質量,通常係1.0~85.0質量%為較佳。
・可含有取代基之環員數3~5個之環狀酮化合物 作為取代基,並無特別限制,可舉出直鏈狀、支鏈狀或環狀的烷基、鹵素原子、羥基、胺基及它們的組合等。 作為環員數,係4或5為較佳,5為更佳。 作為可含有取代基之環員數3~5個之環狀酮化合物,並無特別限制,例如可舉出環戊酮、2,2,4-三甲基環戊酮及環丁酮等,環戊酮為較佳。
作為混合物中的可含有取代基之環員數3~5個之環狀酮化合物的含量,並無特別限制,相對於混合物的總質量,通常係20~60質量%為較佳。
・可含有取代基之環員數6個以上之環狀酮化合物 作為取代基,並無特別限制,可舉出直鏈狀、支鏈狀或環狀的烷基、鹵素原子、羥基、胺基及它們的組合等。 作為環員數的上限值,並無特別限制,係12以下為較佳,10以下為更佳,8以下為進一步較佳。 作為可含有取代基之環員數6個以上之環狀酮化合物,並無特別限制,例如可舉出環己酮、4-三級丁基環己酮、2-氯環己酮、二甲基環己酮、2-甲氧基環己酮、環庚酮及環辛酮等,其中,環己酮為較佳。
作為混合物中的可含有取代基之環員數3~5個之環狀酮化合物的含量,並無特別限制,相對於混合物的總質量,通常係65~95質量%為較佳。
・內酯化合物 作為內酯化合物,並無特別限制,例如可舉出β-丙內酯、β-丁內酯、β-戊內酯、γ-丁內酯、γ-戊內酯、γ-辛內酯、δ-戊內酯、β-甲基-δ-戊內酯、δ-硬脂內酯、ε-己內酯、γ-辛酸內酯、2-甲基-ε-己內酯、4-甲基-ε-己內酯、ε-辛內酯、ε-棕櫚內酯(ε-palmitolactone)、α-羥基-γ-丁內酯及α-甲基-γ-丁內酯等,其中,γ-丁內酯為較佳。
作為混合物中的可含有取代基之環員數3~5個之環狀酮化合物的含量,並無特別限制,相對於混合物的總質量,通常係5~50質量%為較佳,5~35質量%為更佳。
・內醯胺化合物 作為內醯胺化合物,並無特別限制,可舉出2-吡咯啶酮、1-甲基-2-吡咯啶酮及ε-己內醯胺等,其中,1-甲基-2-吡咯啶酮為較佳。
作為混合物中的內醯胺化合物的含量,並無特別限制,相對於混合物的總質量,通常係5~50質量%為較佳。
上述化學液含有2種以上的上述有機溶劑的混合物。 其中,上述混合物含有選自包括式(4)、式(6)、式(7)及可含有取代基之環員數3~5個之環狀酮化合物之組群中之至少1種有機溶劑為較佳,含有選自包括式(4)、式(6)及式(7)之組群中之至少1種為更佳。包含含有上述有機溶劑之混合物之化學液具有更優異的本發明的效果。
又,上述混合物含有以式(9)所表示之化合物、以及選自包括以式(4)所表示之化合物及以式(6)所表示之化合物之組群中之至少1種為較佳,包括以式(9)所表示之化合物及以式(4)所表示之化合物或以式(6)所表示之化合物為更佳。
又,上述混合物含有以式(10)所表示之化合物、以及選自包括以式(1)所表示之化合物、以式(3)所表示之化合物、以式(4)所表示之化合物、以式(5)所表示之化合物、以式(6)所表示之化合物、以式(7)所表示之化合物及內酯化合物之組群中之至少1種為較佳,包含以式(10)所表示之化合物、以及選自包括以式(1)所表示之化合物、以式(3)所表示之化合物、以式(4)所表示之化合物、以式(5)所表示之化合物、以式(6)所表示之化合物、以式(7)所表示之化合物及內酯化合物之組群中之至少1種為更佳。
又,上述混合物含有以式(9)所表示之化合物、以及選自包括以式(1)所表示之化合物、以式(3)所表示之化合物、以式(4)所表示之化合物、以式(5)所表示之化合物、以式(6)所表示之化合物、以式(7)所表示之化合物及內酯化合物之組群中之至少1種為較佳,包含以式(9)所表示之化合物、以及選自包括以式(1)所表示之化合物、以式(3)所表示之化合物、以式(4)所表示之化合物、以式(5)所表示之化合物、以式(6)所表示之化合物、以式(7)所表示之化合物及內酯化合物之組群中之至少1種為更佳。
其中,從得到具有更優異的本發明的效果之化學液之觀點考慮,混合物包括以式(1)所表示之化合物和以式(4)所表示之化合物、包括以式(4)所表示之化合物和以式(9)所表示之化合物、包括以式(1)所表示之化合物和以式(6)所表示之化合物、包括以式(6)所表示之化合物和以式(9)所表示之化合物、包括以式(1)所表示之化合物和以式(10)所表示之化合物、或包括以式(1)所表示之化合物和以式(9)所表示之化合物為進一步較佳。
另外,在化學液所含之有機溶劑的混合物包括內酯化合物及以式(5)所表示之化合物的情況下,化學液不具有期望的性能。具體而言,在基板上塗佈該種化學液,繼而以成為規定的厚度的方式塗佈抗蝕劑組成物時,所形成之抗蝕膜的厚度的不均容易變大(無法得到期望的膜厚控制性。)。又,使用上述化學液並藉由實施例中記載之方法進行圖案形成時,未曝光部中的殘渣及BRIDGE(橋接)缺陷數容易變多。另外,對於BRIDGE缺陷數,在之後進行說明。
又,在化學液所含之有機溶劑的混合物包括可含有取代基之環員數6個以上之環狀酮化合物及以式(1)所表示之化合物的情況下,使用該種化學液並藉由實施例中記載之方法進行圖案形成時,未曝光部中的殘渣及BRIDGE缺陷容易變多。
又,在化學液所含之有機溶劑的混合物包括內酯化合物、以式(1)所表示之化合物及以式(5)所表示之化合物的情況下,在基板上塗佈該種化學液,繼而以成為規定的厚度的方式塗佈抗蝕劑組成物時,所形成之抗蝕膜的厚度的不均容易變大(無法得到期望的膜厚控制性。)。
又,在化學液所含之有機溶劑的混合物包括以式(1)所表示之化合物及以式(3)所表示之化合物的情況下,在基板上塗佈該種化學液,繼而以成為規定的厚度的方式塗佈抗蝕劑組成物時,所形成之抗蝕膜的厚度的不均容易變大(無法得到期望的膜厚控制性。)。 另外,在化學液所含之有機溶劑的混合物包括以式(1)所表示之化合物及以式(3)所表示之化合物係表示,混合物包括2種有機溶劑,其中一種為以式(1)所表示之化合物,另一種為以式(3)所表示之化合物。 亦即,例如丙二醇單甲醚乙酸酯與乳酸乙酯、及丙二醇單甲醚乙酸酯與2-羥基異丁酸甲酯的組合包含於上述中。另一方面,由於丙二醇單甲醚乙酸酯、乳酸乙酯及2-羥基異丁酸甲酯的混合物包括3種有機溶劑,因此不包含於上述中。
因此,如下化學液排除在本發明之外,亦即,混合物包括內酯化合物及以式(5)所表示之化合物之化學液、混合物包括可含有取代基之環員數6個以上之環狀酮化合物及以式(1)所表示之化合物之化學液、混合物包括內酯化合物、以式(1)所表示之化合物及以式(5)所表示之化合物之化學液、以及混合物包括以式(1)所表示之化合物及以式(3)所表示之化合物之化學液。
從可以得到具有更優異的本發明的效果之化學液之觀點考慮,上述實施形態之化學液包括2種以上的上述有機溶劑的混合物為較佳。 該情況下,尤其可舉出省抗蝕劑性及關於缺陷抑制性能的處理條件的穩健性擴展等優點,此外還能夠針對各種抗蝕液而得到本發明的效果。 另外,於本說明書中,稱為「包括上述有機溶劑的混合物」時,設為還包含有機溶劑中含有無意間含有之副產物、異構體及雜質等之形態者。
混合物包括MMP及PGMEA之化學液具有更優異的本發明的效果。其中,若相對於混合物總質量,混合物中的MMP的含量超過5質量%,則化學液具有尤其優異的省抗蝕劑性。另外,作為混合物中的MMP的含量的上限值,並無特別限制,通常係99質量%以下為較佳。另外,上述化學液中實質上不含有水分為較佳。
混合物包括MMP及PGME之化學液具有更優異的本發明的效果。其中,若相對於混合物總質量,混合物中的MMP的含量超過30質量%,則化學液具有尤其優異的省抗蝕劑性。另外,作為混合物中的MMP的含量的上限值,並無特別限制,通常係99質量%以下為較佳。另外,上述化學液中實質上不含有水分為較佳。
[化學液的其他形態] 本發明的第二實施形態之化學液為含有2種以上的有機溶劑的混合物之化學液。上述混合物含有以下1~10的有機溶劑的組合中的至少1種。
〔2種以上的有機溶劑的混合物〕 上述化學液含有2種以上的有機溶劑的混合物。 作為化學液中的混合物的含量,並無特別限制,相對於化學液中的質量,通常係99.9~100質量%為較佳。
・組合1 γ-丁內酯(GBL)、以及選自包括環戊酮(CyPn)、乙酸丁酯(nBA)、乳酸乙酯(EL)、2-羥基異丁酸甲酯(HBM)、環戊酮二甲基縮醛(DBCPN)、苯甲醚(anisole)、苯乙醚(phenetole)、乙二醇單甲醚乙酸酯(EGMEA)、3-甲氧基丙酸甲酯(MMP)及3-乙氧基丙酸乙酯(EEP)之組群中之至少1種。
・組合2 二甲基亞碸(DMSO)、以及選自包括丙二醇單甲醚(PGME)、CyPn、nBA、丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)、環己酮(CyHx)、EL、HBM、DBCPN、anisole、phenetole、EGMEA、MMP及EEP之組群中之至少1種。
・組合3 碳酸伸乙酯(EC)、以及選自包括PGME、CyPn、nBA、PGMEA、CyHx、EL、HBM、DBCPN、anisole、phenetole、EGMEA、MMP及EEP之組群中之至少1種。
・組合4 碳酸伸丙酯(PC)、以及選自包括PGME、CyPn、nBA、PGMEA、CyHx、EL、HBM、DBCPN、anisole、phenetole、EGMEA、MMP及EEP之組群中之至少1種。
・組合5 1-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)、以及選自包括PGME、CyPn、nBA、PGMEA、CyHx、EL、HBM、DBCPN、anisole、phenetole、EGMEA、MMP及EEP之組群中之至少1種。
・組合6 PGMEA、以及選自包括CyPn、nBA、DBCPN、anisole、phenetole、EGMEA、MMP及EEP之組群中之至少1種。
・組合7 CyHx、以及選自包括PGME、CyPn、nBA、EL、HBM、DBCPN、anisole、phenetole、EGMEA、MMP及EEP之組群中之至少1種。
・組合8 EL、以及選自包括PGME、CyPn、nBA、DBCPN、anisole、phenetole、EGMEA、MMP及EEP之組群中之至少1種。
・組合9 HBM、以及選自包括PGME、CyPn、nBA、DBCPN、anisole、phenetole、EGMEA、MMP及EEP之組群中之至少1種。
・組合10 DBCPN、以及選自包括PGME、CyPn、nBA、anisole、phenetole、EGMEA、MMP及EEP之組群中之至少1種。
作為混合物中的各有機溶劑的含量,並無特別限制,通常係3~97質量%為較佳,5~95質量%為更佳。
從可以得到具有更優異的本發明的效果之化學液之觀點考慮,上述實施形態之化學液包括2種以上的上述有機溶劑的混合物為較佳。 該情況下,尤其可舉出省抗蝕劑性及關於缺陷抑制性能的處理條件的穩健性變寬等優點,此外還能夠針對各種抗蝕液而得到本發明的效果。
[化學液或混合物的物性] 繼而,對本發明的實施形態之化學液或與混合物相同之物性的適宜形態進行說明。上述化學液中,從具有更優異的本發明的效果之觀點考慮,混合物的蒸氣壓、混合物的表面張力及有機溶劑的漢森溶解度參數在規定的範圍為較佳。以下,對各項目進行說明。
〔混合物的蒸氣壓〕 上述化學液所含之2種以上的有機溶劑的混合物的25℃下的蒸氣壓並無特別限制,係150~1200Pa為較佳,159~1200Pa為更佳,160~1000Pa為進一步較佳,173~1000Pa為特佳。若混合物的蒸氣壓為160~1000Pa,則化學液具有更優異的缺陷抑制性能及更優異的省抗蝕劑性。 另外,於本說明書中,混合物的蒸氣壓係表示藉由以下方法計算出之蒸氣壓。
首先,將化學液作為試樣,使用氣相層析質譜儀來測定化學液中所含之有機溶劑的種類及其含量。另外,於本說明書中,有機溶劑係表示,化學液的總質量中含有超過10000質量ppm之有機化合物。 另外,氣相層析質譜儀的測定條件如同實施例中的記載。
混合物設為包括藉由上述方法而檢測之有機溶劑者。對於混合物的蒸氣壓,依據上述混合物中所含之各有機溶劑的25℃下的蒸氣壓和混合物中的各有機溶劑的莫耳分率,並藉由以下式來求出。於本說明書中,記號「Σ」表示總和。 式:(混合物的蒸氣壓)=Σ((各有機溶劑的25℃下的蒸氣壓)×(各有機溶劑的莫耳分率))
從上述化學液具有更優異的本發明的效果之觀點考慮,作為化學液所含之混合物,含有25℃下的蒸氣壓為160~1000Pa之第一有機溶劑以及25℃下的蒸氣壓超過1000Pa之第二有機溶劑、或者含有2種以上的第一有機溶劑為較佳。
・第一有機溶劑 第一有機溶劑為25℃下的蒸氣壓為160~1000Pa之有機溶劑。作為第一有機溶劑,例如可舉出PGMEA(493)、CyHx(507)、EL(187)、HBM(267)、DBCPN(400)、anisole(427)、phenetole(211)、EGMEA(280)、MMP(507)及EEP(160)等。另外,(括號)內表示25℃下的蒸氣壓(單位為Pa)。
作為混合物中的第一有機溶劑的含量,並無特別限制,相對於混合物的總質量,通常係3~100質量%為較佳,5~97質量%為更佳,10~95質量%為進一步較佳。其中,當混合物含有第二溶劑時,係30~80質量%為較佳。第一有機溶劑可以單獨使用1種,亦可以併用2種以上。當併用2種以上的第一有機溶劑時,總含量在上述範圍內為較佳。
・第二有機溶劑 第二有機溶劑為25℃下的蒸氣壓超過1000Pa之有機溶劑。作為第二有機溶劑,例如可舉出nBA(1200)、PGME(1453)及CyPn(1520)等,從可以得到具有更優異的本發明的效果之化學液之觀點考慮,CyPn為較佳。另外,(括號)內表示25℃下的蒸氣壓(單位為Pa)。
作為混合物中的第二有機溶劑的含量,並無特別限制,相對於混合物的總質量,通常係20~60質量%為較佳。第二有機溶劑可以單獨使用1種,亦可以併用2種以上。當併用2種以上的第二有機溶劑時,總含量在上述範圍內為較佳。
又,從上述化學液具有更優異的本發明的效果之觀點考慮,作為化學液所含之混合物,含有25℃下的蒸氣壓小於160Pa之第三有機溶劑為較佳。 其中,從可以得到具有更優異的本發明的效果之化學液之觀點考慮,化學液所含之混合物含有至少1種第三有機溶劑及至少1種第一有機溶劑、或含有至少1種第三有機溶劑及至少1種第二有機溶劑為較佳,含有至少1種第三有機溶劑及至少1種第一有機溶劑為更佳,包括至少1種第三有機溶劑及至少1種第一有機溶劑為進一步較佳,包括1種第三有機溶劑及1種第一有機溶劑為特佳。
・第三有機溶劑 第三有機溶劑係表示25℃下的蒸氣壓小於160Pa的有機溶劑。 作為上述有機溶劑,例如可舉出GBL(147)、DMSO(13)、PC(53)、EC(67)及NMP(40)等,但並不限定於此。另外,括號中的數值表示25℃下的蒸氣壓(Pa)。
作為混合物中的第三有機溶劑的含量,並無特別限制,相對於混合物的總質量,通常係50質量%以下為較佳,小於35質量%為更佳,小於10質量%為進一步較佳,5質量%以下為特佳。作為第三有機溶劑的含量的下限值,並無特別限制,通常係0.01質量%以上為較佳。 第三有機溶劑可以單獨使用1種,亦可以併用2種以上。當併用2種以上的第三有機溶劑時,總含量在上述範圍內為較佳。
〔混合物的表面張力〕 上述化學液所含之2種以上的有機溶劑的混合物的25℃下的表面張力係28mN/m以上為較佳,超過29mN/m為更佳,30mN/m以上為進一步較佳。作為表面張力的上限值,並無特別限制,通常係45mN/m以下為較佳,42mN/m以下為更佳,40mN/m以下為進一步較佳。 若混合物的表面張力為28mN/m以上,則化學液具有更優異的缺陷抑制性能(尤其為BRIDGE缺陷抑制性能),若混合物的表面張力超過29mN/m,則化學液具有更優異的本發明的效果。
另外,於本說明書中,表面張力係表示藉由以下方法計算出之表面張力。 首先,將化學液作為試樣,使用氣相層析質譜儀測定化學液中所含之有機溶劑的種類及其含量。 另外,氣相層析質譜儀的測定條件如同實施例中的記載。
混合物設為包括藉由上述方法而檢測之有機溶劑者。對於混合物的表面張力,依據上述混合物中所含之各有機溶劑的25℃下的表面張力和混合物中的各有機溶劑的莫耳分率,並藉由以下式來求出。 式:(混合物的表面張力)=Σ((各有機溶劑的25℃下的表面張力)×(各有機溶劑的莫耳分率))
〔有機溶劑的漢森溶解度參數〕
從化學液具有更優異的本發明的效果之觀點考慮,混合物含有漢森溶解度參數的氫鍵項(以下,於本說明書中還稱為「δh」。)超過9.5(MPa)0.5 或分散項(以下,於說明書中還稱為「δd」。)超過15.5(MPa)0.5 之特定有機溶劑為較佳。
於本說明書中,漢森溶解度參數係表示,「Hansen Solubility Parameters:A Users Handbook, Second Edition」(第1-310頁,CRC出版社,2007年發行)等中記載之漢森溶解度參數。亦即,漢森溶解度參數中,以多維向量(分散項(δd)、偶極項(δp)及氫鍵項(δh))表示溶解性,該等3個參數能夠看作係被稱為漢森空間之三維空間中點的座標。
作為特定的有機溶劑的δh,係超過9.5(MPa)0.5 為較佳,11(MPa)0.5 以上為更佳。作為δh的上限,並無特別限制,通常係15(MPa)0.5 以下為較佳。 又,作為特定的有機溶劑的δd,係超過15.5(MPa)0.5 為較佳,17(MPa)0.5 以上為更佳。作為δd的上限,並無特別限制,通常係20(MPa)0.5 以下為較佳。
作為上述特定溶劑,例如可舉出DBCPN(4.2,16.6)、HBM(12.2,16.5)、EL(12.5,16.0)、CyHx(5.1,17.8)、PGMEA(9.8,15.6)、CyPn(4.8,17.8)、GBL(7.0,17.4)、DMSO(10.2,18.4)、PC(6.5,17.3)、EC(8.0,18.1)及NMP(7.2,18.0)等。另外,(括號)內表示漢森溶解度參數(δh,δd),其單位為(MPa)0.5
作為混合物中所含之有機溶劑的組合,例如可舉出以下組合,但並不限定於此。另外,括號內表示各有機溶劑相對於混合物的總質量的含量(質量%)。
可舉出GBL(5)/DBCPN(95)、GBL(5)/HBM(95)、GBL(5)/EL(95)、GBL(50)/CyPn(50)、GBL(50)/nBA(50)、DMSO(5)/HBM(95)、DMSO(5)/EL(95)、DMSO(30)/CyHx(70)、DMSO(30)/PGMEA(70)、DMSO(40)/nBA(60)、DMSO(50)/PGME(50)、DMSO(50)/CyPn(50)、PC(5)/CyHx(95)、PC(5)/HBM(95)、PC(5)/EL(95)、PC(20)/PGMEA(80)、PC(20)/DBCPN(80)、PC(50)/PGME(50)、PC(50)/CyPn(50)、EC(5)/HBM(95)、EC(5)/EL(95)、EC(20)/CyHx(80)、EC(20)/PGMEA(80)、EC(50)/PGME(50)、EC(50)/CyPn(50)、NMP(5)/HBM(95)、NMP(5)/EL(95)、NMP(20)/CyHx(80)、NMP(20)/PGMEA(80)、NMP(20)/DBCPN(80)、NMP(50)/PGME(50)、NMP(50)/CyPn(50)、PGMEA(80)/CyPn(20)、CyHx(80)/CyPn(20)、CyHx(80)/EL(20)、CyHx(80)/HBM(20)、CyHx(80)/DBCPN(20)、EL(70)/PGME(30)、EL(70)/CyPn(30)、EL(20)/DBCPN(80)、EL(40)/HBM(60)、HBM(80)/PGME(20)、HBM(80)/CyPn(20)、HBM(80)/DBCPN(20)、DBCPN(80)/PGME(20)、DBCPN(80)/CyPn(20)、PGMEA(80)/CyPn(20)、PGMEA(70)/EL(10)/CyPn(30)、CyHx(80)/PGMEA(60)/CyPn(20)、DBCPN(80)/EL(30)/CyPn(20)、DMSO(10)/HBM(35)/PGMEA(55)、DMSO(5)/EL(45)/CyPn(50)、DMSO(5)/HBM(25)/CyHx(70)、DMSO(5)/HBM(25)/DBCPN(70)、GBL(5)/HBM(35)/PGMEA(60)、GBL(10)/HBM(35)/PGMEA(55)、GBL(20)/HBM(35)/PGMEA(45)、GBL(25)/HBM(35)/PGMEA(40)、GBL(30)/HBM(35)/PGMEA(35)、GBL(10)/EL(30)/CyPn(60)、GBL(10)/HBM(25)/CyHx(65)、GBL(10)/HBM(25)/DBCPN(65)、EC(10)/HBM(45)/PGMEA(45)、EC(10)/EL(30)/CyPn(60)、EC(10)/HBM(25)/CyHx(65)及EC(10)/HBM(25)/DBCPN(65)、MMP(95)/DMSO(5)、MMP(97)/DMSO(3)、MMP(95)/PC(5)、MMP(97)/PC(3)、EGMEA(50)/PGMEA(50)、EGMEA(50)/EL(50)、EGMEA(80)/DBCPN(20)、EGMEA(80)/PGME(20)、EGMEA(90)/GBL(10)、EGMEA(90)/DMSO(10)、EGMEA(90)/PC(10)MMP(50)/PGMEA(50)、MMP(50)/EL(50)、MMP(80)/DBCPN(20)、MMP(80)/PGME(20)、MMP(90)/GBL(10)、MMP(90)/DMSO(10)、MMP(90)/PC(10)EEP(30)/EL(70)等。
〔化學液的用途〕 上述實施形態之化學液可以較佳地使用於半導體製造用途中。具體而言,於包含微影步驟、蝕刻步驟、離子植入步驟及剝離步驟等之半導體元件的製造步驟中,在各步驟結束之後或移至下一步驟之前,用於對有機物進行處理,具體而言,可以適宜地用作預濕液、顯影液、沖洗液及剝離液等。 又,上述化學液亦能夠用作抗蝕液(後述)中所含之樹脂的稀釋液。又,亦可以藉由其他有機溶劑和/或水等來稀釋。
又,上述化學液亦能夠適宜地使用於半導體製造用以外的其他用途中,亦能夠用作聚醯亞胺、感測器用抗蝕劑、透鏡用抗蝕劑等顯影液及沖洗液等。 又,上述化學液亦能夠用作醫療用途或清洗用途的溶劑。尤其能夠適宜地使用於容器、配管及基板(例如,晶圓及玻璃等)等的清洗中。
其中,上述實施形態之化學液可以作為預濕用而更佳地被使用。亦即,上述實施形態之化學液用作預濕液為較佳。
除了預濕用途以外,上述化學液還能夠使用於塗佈抗蝕劑前後的晶圓的邊緣沖洗中。 又,在將感光化射線性或感放射線性樹脂組成物塗佈於基板(晶圓)之前,在晶圓上塗佈BARC(底部抗反射塗層(Bottom of Anti-Reflection Coating))組成物時,亦能夠藉由上述化學液來去除無意間塗佈於晶圓的邊緣部之BARC組成物。
〔化學液的製造方法〕 作為上述化學液的製造方法,並無特別限制,能夠使用公知的製造方法。作為上述化學液的製造方法,例如可舉出包含準備有機溶劑之步驟、以及將有機溶劑進行混合而得到混合物之步驟之製造方法。另外,可以還包含使用過濾器等將有機溶劑和/或混合物進行純化之步驟。又,可以還包含對有機溶劑和/或混合物進行除電而降低帶電電位之進行除電步驟。
作為上述化學液的製造中使用之有機溶劑,準備雜質的含量少者為較佳。作為該種有機溶劑的市售品,例如可舉出被稱為「高純度等級品」者。 作為對有機溶劑和/或混合物進行純化之方法,例如可舉出蒸餾及過濾等方法。作為蒸餾裝置及過濾裝置,能夠使用公知者。
<容器> 上述化學液在進行使用之前可以暫時保管於容器內。作為用於保管上述化學液之容器,並無特別限制,能夠使用公知的容器。 作為保管上述化學液之容器,針對半導體製造用途,容器內的清潔度高且雜質的溶出少者為較佳。 作為可使用的容器,具體而言,可舉出AICELLO CORPORATION製造的「Clean Bottle」系列及KODAMA PLASTICS Co., Ltd.製造的「Pure Bottle」等,但並不限定於該等。 又,作為容器,以防止雜質混入(污染)化學液為目的,使用容器的內壁設為6種樹脂的6層結構者或6種樹脂的7層結構者為較佳。作為上述容器,可舉出日本特開2015-123351號公報中記載的容器。
對於在容器、化學液的製造中使用之裝置及在化學液的製造中使用之構件(過濾器等),在使用前對與化學液的接觸部分(容器的內壁、裝置的內壁及構件的內部等;以下還稱為「接液部」。)進行清洗為較佳。作為清洗中使用之液體,雜質少的清洗液為較佳,例如上述「高純度等級品」、將高純度等級品進行純化而得者、化學液其本身及將化學液稀釋而得者等為較佳。又,使用清洗液來對在化學液的製造中使用之裝置的接液部進行清洗時,清洗至清洗液中所含之雜質成為期望的量(預先設定的值)以下為較佳。上述化學液亦可以在製造之後裝瓶於加侖瓶或塗覆瓶等容器中,從而進行輸送、保管。加侖瓶可以為使用玻璃材料而成者,亦可以為其以外者。
為了防止進行保管時溶液中的成分的變化,亦可以預先將容器內利用純度99.99995體積%以上的惰性氣體(氮氣或氬氣等)來取代。尤其係含水率少的氣體為較佳。又,進行輸送、保管時,可以在常溫下進行,而為了防止變質,亦可以將溫度控制在-20℃至30℃的範圍內。
(無塵室) 對於包含上述化學液的製造、容器的開封和/或清洗、溶液的收容等在內之處理、處理分析及測定,均在無塵室進行為較佳。無塵室滿足14644-1無塵室基準為較佳。滿足ISO(國際標準化組織)等級1、ISO等級2、ISO等級3及ISO等級4中的任一種為較佳,滿足ISO等級1或ISO等級2為更佳,滿足ISO等級1為進一步較佳。
[圖案形成方法] 上述化學液用於形成在半導體製造用途中使用之抗蝕劑圖案(以下,簡稱為「圖案」。)為較佳。作為使用上述化學液之圖案形成方法,並無特別限制,可舉出公知的圖案形成方法。
其中,作為圖案形成方法,含有以下各步驟為較佳。 (A)預濕步驟,將上述化學液塗佈於基板上,從而得到完成預濕之基板 (B)抗蝕膜形成步驟,在完成預濕之基板上使用感光化射線性或感放射線性樹脂組成物形成抗蝕膜 (C)曝光步驟,將抗蝕膜進行曝光 (D)顯影步驟,使用顯影液將經曝光之抗蝕膜進行顯影 以下,針對每個上述步驟,對其形態進行說明。
〔(A)預濕步驟〕 預濕步驟為在基板上塗佈化學液之步驟。 作為基板,並無特別限制,能夠使用作為半導體製造用而使用之公知的基板。作為基板,例如可舉出矽、SiO2 或SiN等無機基板、或者SOG(旋塗玻璃(Spin On Glass))等塗佈系無機基板等,但並不限定於此。 又,基板亦可以為具備抗反射膜且帶有抗反射膜之基板。作為抗反射膜,並無特別限制,能夠使用公知的有機系或無機系的抗反射膜。
作為在基板上塗佈化學液之方法,並無特別限制,能夠使用公知的塗佈方法。其中,於後述之抗蝕膜形成步驟中,從能夠以更少的感光化射線性或感放射線性樹脂組成物來形成均勻的抗蝕膜之觀點考慮,作為塗佈方法,自旋塗佈為較佳。
作為使用化學液在基板上形成之化學液層的厚度,並無特別限制,通常係0.001~10μm為較佳,0.005~5μm為更佳。
此處,設為即將要塗佈之抗蝕液為ArF液浸曝光用抗蝕劑者。該抗蝕液的表面張力設為28.8mN/m。該情況下,作為化學液的混合物的表面張力,並無特別限制,但使其高於抗蝕液的表面張力並將其作為預濕液而供給到晶圓為較佳。
作為化學液向晶圓的供給方法,通常預濕噴嘴移動至晶圓中心部的上方。然後,藉由閥的開閉來將化學液供給到晶圓。
在晶圓停止之狀態下,從預濕噴嘴向晶圓的中心部供給規定量的上述化學液。之後,晶圓例如以500rpm(每分鐘轉速(rotation per minute))左右的第1速度V1進行旋轉,晶圓上的化學液擴散到晶圓的整個表面,晶圓的整個表面成為被化學液潤濕之狀態。 另外,作為第1速度V1的上限值,並無特別限制,係3000rpm以下為較佳。
之後,藉由打開連接有抗蝕液之線路的閥,開始從抗蝕劑噴嘴噴出抗蝕液,從而開始向晶圓的中心部供給抗蝕液。 這樣,開始進行(B)抗蝕膜形成步驟(後述)。該抗蝕膜形成步驟中,晶圓的轉速從第1速度V1提高至高速的例如2000~4000rpm左右的第2速度V2。在開始抗蝕膜形成步驟之前為第1速度V1之晶圓的旋轉被逐漸加速,以使之後的速度連續平穩地變動。此時,晶圓的旋轉加速度例如從零開始逐漸增加。然後,在抗蝕膜形成步驟結束時,晶圓的旋轉加速度逐漸減小,晶圓W的轉速平穩地收斂於第2速度V2。這樣,於抗蝕膜形成步驟中,晶圓的轉速變動為從第1速度V1以S字狀轉變成第2速度V2。抗蝕膜形成步驟中,供給到晶圓的中心部之抗蝕液藉由離心力擴散至晶圓的整個表面,從而抗蝕液被塗佈於晶圓的表面。 另外,關於塗佈該種抗蝕劑時的晶圓轉速的變動所致之抗蝕劑節省技術,詳細記載於日本特願2008-131495號公報、日本特開2009-279476號公報中。
另外,作為(A)預濕步驟結束之後到開始進行(B)抗蝕膜形成步驟中的抗蝕液的塗佈之前的間隔,並無特別限制,通常係7秒以下為較佳。
上述化學液可以被再利用。亦即,能夠將上述預濕步驟中使用之化學液進行回收並用於其他晶圓的預濕步驟中。 對化學液進行再利用時,調整所回收之化學液中所含之、雜質金屬、有機雜質及水等的含量為較佳。另外,作為上述調整方法,如同作為化學液的製造方法而已進行的說明。
<化學液與樹脂的親和性> 作為預濕步驟中使用之化學液與後述之感光化射線或感放射線性樹脂組成物的親和性,並無特別限制,從能夠使用更少之感光化射線或感放射線性樹脂組成物來形成更均勻的抗蝕膜之觀點考慮,化學液與感光化射線或感放射線性樹脂組成物中所含之樹脂(當感光化射線或感放射線性樹脂組成物含有2種以上的樹脂時設為其「混合物」。混合物中的各樹脂的含有質量比與感光化射線或感放射線性樹脂組成物中的、各樹脂相對於樹脂的總質量的含有質量比相同,設為上述樹脂中不含後述之疏水性樹脂者。)係滿足以下關係為較佳。
化學液與樹脂係於25℃下滿足以下條件1及條件2為較佳。若化學液於25℃下滿足以下條件1及條件2,則能夠使用更少之感光化射線性或感放射線性樹脂組成物來形成更均勻的抗蝕膜。
(條件1) 對於化學液、以及包括樹脂及化學液之第一試驗溶液,依據利用脈衝核磁共振方式的粒子界面特性評價裝置進行測定而得之質子的自旋-自旋弛豫時間,並藉由下述式1計算出之Rsq1超過0.5。 (式1)Rsq1=(τ0/τ1)-1 其中,式1中,τ0表示化學液的自旋-自旋弛豫時間,τ1表示第一試驗溶液的自旋-自旋弛豫時間。又,第一試驗溶液中所含之樹脂設為溶解於化學液者。
對條件1的內容進行說明。 首先,脈衝核磁共振方式的粒子界面特性評價裝置係指觀察對象的自旋(磁性)狀態之方式的評價裝置。作為脈衝核磁共振方式的粒子界面特性評價裝置,例如可舉出Xigo nanotools公司製造的「Acorn Area」等。
上述評價裝置測定對測定對象施加能量後(激發狀態)立即返回至穩定狀態為止的時間(自旋-自旋弛豫時間)。在樹脂溶解於化學液中之試驗液(第一試驗溶液)中,由於與樹脂接觸之化學液中的有機溶劑的種類等的影響,自旋-自旋弛豫時間會發生變化。 上述理由雖然不一定明確,但推測為與樹脂接觸之有機溶劑的分子的量影響了自旋-自旋弛豫時間。
此處,認為與樹脂接觸之有機溶劑的分子的量係受到樹脂的表面積或有機溶劑-樹脂間的潤濕性等的影響而發生變化。亦即,推測為反映樹脂與化學液之間的相互作用的強度。
此處,依據質子的自旋-自旋弛豫時間並藉由式1計算出之Rsq1係表示樹脂與化學液的相溶性之指標。 (式1)Rsq1=(τ0/τ1)-1 Rsq1係超過0.5為較佳。若Rsq1超過0.5,則化學液與樹脂具有更優異的相溶性。作為Rsq1的上限值,並無特別限制,通常係10.0以下為較佳。
(條件2) 關於第二試驗溶液及第一試驗溶液,依據利用脈衝核磁共振方式的粒子界面特性評價裝置進行測定而得之質子的自旋-自旋弛豫時間,並藉由下述式2計算出之SRsq超過-1,所述第二試驗溶液包括樹脂及化學液,並且含有與第一試驗溶液中的樹脂的含量不同的量的樹脂。 (式2)SRsq=(Rsq2-Rsq1)/(c2-c1) 其中,式2中,Rsq1表示藉由式1計算出之值,Rsq2表示藉由下述式3計算出之值。c1及c2分別表示第一試驗溶液中及第二試驗溶液中的樹脂的質量基準的含量。另外,質量基準的含量的單位為質量%,且c2>c1,第一試驗溶液及第二試驗溶液中所含之樹脂設為溶解於化學液者。 (式3)Rsq2=(τ0/τ2)-1 其中,式3中,τ0的定義與式1中的τ0相同,τ2表示第二試驗溶液的自旋-自旋弛豫時間。
對條件2的內容進行說明。 式2中,c1及c2表示第一試驗溶液及第二試驗溶液中的樹脂的含量(質量%)。在第一試驗溶液及第二試驗溶液中,只要樹脂被完全溶解,則作為c1及c2並無特別限制。例如,將c1設為0.5質量%、將c2設為3.0質量%等即可。
SRsq係表示規定的濃度範圍(c2-c1)內的Rsq的變化率者,超過-1為較佳,-0.8以上為更佳。作為SRsq的上限值,並無特別限制,通常係10以下為較佳。若SRsq超過-1,則在化學液中樹脂容易保持更均勻的分散狀態,從而樹脂更不易凝聚。
〔(B)抗蝕膜形成步驟〕 抗蝕膜形成步驟係在完成預濕之基板(具備化學液層之基板)上使用感光化射線或感放射線性樹脂組成物來形成抗蝕膜之步驟。以下,首先,對感光化射線或感放射線性樹脂組成物的形態進行說明。
<感光化射線或感放射線性樹脂組成物> 作為能夠在上述抗蝕膜形成步驟中使用之感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,並無特別限制,能夠使用公知的感光化射線性或感放射線性樹脂組成物。 作為感光化射線性或感放射線性樹脂組成物(以下,還稱為「抗蝕劑組成物」。),含有如下為較佳:含有具有因酸的作用分解並產生極性基團(羧基及酚性羥基等)之基團之重複單元之樹脂(以下,於本說明書中還稱為「酸分解性樹脂」。)、以及藉由光化射線或放射線的照射而產生酸之化合物(以下,於本說明書中還稱為「光酸產生劑」。)。 其中,從得到更優異的本發明的效果之觀點考慮,以下抗蝕劑組成物為較佳。 ・含有後述之以式(I)所表示之樹脂之抗蝕劑組成物 ・含有具有後述之酚性羥基之酸分解性樹脂之抗蝕劑組成物 ・含有後述之疏水性樹脂及酸分解性樹脂之抗蝕劑組成物 以下,對抗蝕劑組成物的各成分進行說明。
(酸分解性樹脂) 酸分解性基中,極性基團被由酸脫離之基團(酸脫離性基)所保護。作為酸脫離性基,例如可舉出-C(R36 )(R37 )(R38 )、-C(R36 )(R37 )(OR39 )及-C(R01 )(R02 )(OR39 )等。 式中,R36 ~R39 分別獨立地表示烷基、環烷基、芳基、芳烷基或烯基。R36 與R37 可以相互鍵結而形成環。 R01 及R02 分別獨立地表示氫原子、烷基、環烷基、芳基、芳烷基或烯基。
作為酸分解性樹脂,可舉出具有以式(AI)所表示之酸分解性基之樹脂P。
[化學式15]
式(AI)中, Xa1 表示氫原子或可具有取代基之烷基。 T表示單鍵或2價的連接基。 Ra1 ~Ra3 分別獨立地表示烷基(直鏈狀或支鏈狀)或環烷基(單環或多環)。 Ra1 ~Ra3 中的兩個可以鍵結而形成環烷基(單環或多環)。
作為以Xa1 所表示之可具有取代基之烷基,例如可舉出甲基及以-CH2 -R11 所表示之基團。R11 表示鹵素原子(氟原子等)、羥基或1價的有機基團。 Xa1 係氫原子、甲基、三氟甲基或羥基甲基為較佳。
作為T的2價的連接基,可舉出伸烷基、-COO-Rt-基及-O-Rt-基等。式中,Rt表示伸烷基或伸環烷基。 T係單鍵或-COO-Rt-基為較佳。Rt係碳數1~5的伸烷基為較佳,-CH2 -基、-(CH22 -基或-(CH23 -基為更佳。
作為Ra1 ~Ra3 的烷基,係碳數1~4者為較佳。
作為Ra1 ~Ra3 的環烷基,係環戊基或環己基等單環的環烷基、或降莰基、四環癸基、四環十二烷基或金剛烷基等多環的環烷基為較佳。 作為Ra1 ~Ra3 中的兩個鍵結而形成之環烷基,係環戊基或環己基等單環的環烷基、或降莰基、四環癸基、四環十二烷基或金剛烷基等多環的環烷基為較佳。碳數5~6的單環的環烷基為更佳。
對於Ra1 ~Ra3 中的兩個鍵結而形成之上述環烷基,例如亦可以係構成環之亞甲基中的1個被具有氧原子等雜原子或羰基等雜原子之基團取代。
以式(AI)所表示之重複單元例如係Ra1 為甲基或乙基,且Ra2 與Ra3 鍵結而形成上述環烷基之態樣為較佳。
上述各基團可以具有取代基,作為取代基,例如可舉出烷基(碳數1~4)、鹵素原子、羥基、烷氧基(碳數1~4)、羧基、及烷氧基羰基(碳數2~6)等,碳數8以下為較佳。
相對於樹脂P中的所有重複單元,作為以式(AI)所表示之重複單元的總計的含量係20~90莫耳%為較佳,係25~85莫耳%為更佳,係30~80莫耳%為進一步較佳。
以下示出以式(AI)所表示之重複單元的具體例,但並不限定於此。
具體例中,Rx及Xa1 分別獨立地表示氫原子、CH3 、CF3 或CH2 OH。Rxa及Rxb分別表示碳數1~4的烷基。Z表示包含極性基團之取代基,存在複數個之情況下係各自獨立。p表示0或正整數。作為包含以Z所表示之極性基團之取代基,例如可舉出羥基、氰基、胺基、烷基醯胺基、磺醯胺基、及具有該等基團之直鏈狀或支鏈狀的烷基或環烷基。
[化學式16]
(具有內酯結構之重複單元) 又,樹脂P係含有具有內酯結構之重複單元Q為較佳。
具有內酯結構之重複單元Q係於側鏈具有內酯結構為較佳,例如係源自(甲基)丙烯酸衍生物單體之重複單元為更佳。 具有內酯結構之重複單元Q可以單獨使用1種,亦可以併用2種以上,單獨使用1種為較佳。 相對於上述樹脂P的所有重複單元之、具有內酯結構之重複單元Q的含量例如可舉出3~80莫耳%,3~60莫耳%為較佳。
作為內酯結構,係5~7員環的內酯結構為較佳,其他環結構以形成雙環結構或螺環結構之形態稠合於5~7員環的內酯結構而成之結構為更佳。 作為內酯結構,係含有具有以下述式(LC1-1)~(LC1-17)中的任一個所表示之內酯結構之重複單元為較佳。作為內酯結構,以式(LC1-1)、式(LC1-4)、式(LC1-5)、或式(LC1-8)所表示之內酯結構為較佳,以式(LC1-4)所表示之內酯結構為更佳。
[化學式17]
內酯結構部分可以具有取代基(Rb2 )。作為較佳之取代基(Rb2 ),可舉出碳數1~8的烷基、碳數4~7的環烷基、碳數1~8的烷氧基、碳數2~8的烷氧基羰基、羧基、鹵素原子、羥基、氰基及酸分解性基等。n2 表示0~4的整數。n2 為2以上時,存在複數個之取代基(Rb2 )可以相同,亦可以不同,又,存在複數個之取代基(Rb2 )彼此可以鍵結而形成環。
樹脂P係包括如下重複單元之樹脂(以下,還將該樹脂稱為「以式(I)所表示之樹脂」)為較佳,前述重複單元選自包括以式(a)所表示之重複單元、以式(b)所表示之重複單元、以式(c)所表示之重複單元、以式(d)所表示之重複單元及以式(e)所表示之重複單元之組群。 以下述式(I)所表示之樹脂為因酸的作用而對以有機溶劑為主成分之顯影液(後述之化學液)之溶解性降低之樹脂,並且含有酸分解性基。上述化學液對如以式(I)所表示之樹脂具有優異的溶解性,因此容易使用更少之抗蝕劑組成物來得到均勻的抗蝕膜。以下,對以式(I)所表示之樹脂進行說明。
・以式(I)所表示之樹脂
[化學式18]
上述式(I)由重複單元(a)(以式(a)所表示之重複單元)、重複單元(b)(以式(b)所表示之重複單元)、重複單元(c)(以式(c)所表示之重複單元)、重複單元(d)(以式(d)所表示之重複單元)及重複單元(e)(以式(e)所表示之重複單元)構成。 Rx1 ~Rx5 分別獨立地表示氫原子或可含有取代基之烷基。 R1 ~R4 分別獨立地表示1價的取代基,p1 ~p4 分別獨立地表示0或正整數。 Ra 表示直鏈狀或支鏈狀的烷基。 T1 ~T5 分別獨立地表示單鍵或2價的連接基。 R5 表示1價的有機基團。 a~e表示莫耳%,並且分別獨立地表示0≤a≤100、0≤b≤100、0≤c<100、0≤d<100及0≤e<100的範圍內的數值。其中,a+b+c+d+e=100,且a+b≠0。 其中,式(I)中,上述重複單元(e)具有不同於上述重複單元(a)~(d)中的任一個的結構。
作為以Rx1 ~Rx5 所表示之可含有取代基之烷基,例如可舉出甲基及以-CH2 -R11 所表示之基團。R11 表示鹵素原子(氟原子等)、羥基或1價的有機基團。 Rx1 ~Rx5 分別獨立地表示氫原子、甲基、三氟甲基或羥基甲基為較佳。
式(I)中,作為以T1 ~T5 所表示之2價的連接基,可舉出伸烷基、-COO-Rt-基及-O-Rt-基等。式中,Rt表示伸烷基或伸環烷基。 T1 ~T5 分別獨立地表示單鍵或-COO-Rt-基為較佳。Rt係碳數1~5的伸烷基為較佳,-CH2 -基、-(CH22 -基或-(CH23 -基為更佳。
式(I)中,Ra 表示直鏈狀或支鏈狀的烷基。例如可舉出甲基、乙基、及三級丁基等。其中,碳數1~4的直鏈狀或支鏈狀的烷基為較佳。 式(I)中,R1 ~R4 分別獨立地表示1價的取代基。作為R1 ~R4 ,並無特別限定,例如可舉出羥基、氰基及具有羥基或氰基等之直鏈狀或支鏈狀的烷基或環烷基。 式(I)中,p1 ~p4 分別獨立地表示0或正整數。另外,p1 ~p4 的上限值相當於各重複單元中可以取代之氫原子的數量。 式(I)中,R5 表示1價的有機基團。作為R5 ,並無特別限定,例如可舉出具有磺內酯結構之1價的有機基團、具有四氫呋喃、二噁烷、1,4-噻噁烷、二氧戊環、及2,4,6-三氧雜雙環[3.3.0]辛烷等環狀醚之1價的有機基團、或酸分解性基(例如,與-COO基鍵結之位置的碳被烷基取代而經四級銨化之金剛烷基等)。
又,式(I)中,上述重複單元(b)係由記載於日本特開2016-138219號公報的0014~0018段之單體形成者亦較佳。
式(I)中,a~e表示莫耳%,並且分別獨立地表示0≤a≤100、0≤b≤100、0≤c<100、0≤d<100、0≤e<100的範圍中所含之數值。其中,a+b+c+d+e=100,且a+b≠0。
式(I)中,a+b(具有酸分解性基之重複單元相對於所有重複單元的含量)係20~90莫耳%為較佳,25~85莫耳%為更佳,30~80莫耳%為進一步較佳。 又,式(I)中,c+d(具有內酯結構之重複單元相對於所有重複單元的含量)係3~80莫耳%為較佳,3~60莫耳%為更佳。
另外,重複單元(a)~重複單元(e)中的各重複單元可以分別單獨使用1種,亦可以分別併用2種以上的各重複單元。當併用2種以上的各重複單元時,總含量分別在上述範圍內為較佳。
以式(I)所表示之樹脂的重量平均分子量(Mw)通常係1,000~200,000為較佳,2,000~20,000為更佳,3,000~15,000為進一步較佳。另外,上述重量平均分子量為使用四氫呋喃(THF)作為展開溶劑,並藉由凝膠滲透層析(GPC:Gel Permeation Chromatography)法求出之聚苯乙烯換算值。 又,上述感光化射線性或感放射線性樹脂組成物中,以感光化射線性或感放射線性樹脂組成物的總固體成分為基準,以上述式(I)所表示之樹脂的含量通常係30~99質量%為較佳,50~95質量%為更佳。
(具有酚性羥基之重複單元) 又,樹脂P亦可以含有具有酚性羥基之重複單元。 作為具有酚性羥基之重複單元,例如可舉出以下述通式(I)所表示之重複單元。
[化學式19]
式中, R41 、R42 及R43 分別獨立地表示氫原子、烷基、鹵素原子、氰基或烷氧基羰基。其中,R42 可以與Ar4 鍵結而形成環,該情況下的R42 表示單鍵或伸烷基。
X4 表示單鍵、-COO-或-CONR64 -,R64 表示氫原子或烷基。
L4 表示單鍵或伸烷基。
Ar4 表示(n+1)價的芳香環基,與R42 鍵結而形成環時表示(n+2)價的芳香環基。
n表示1~5的整數。
作為通式(I)中的R41 、R42 及R43 的烷基,係可具有取代基之、甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、二級丁基、己基、2-乙基己基、辛基及十二烷基等碳數20以下的烷基為較佳,碳數8以下的烷基為更佳,碳數3以下的烷基為進一步較佳。
作為通式(I)中的R41 、R42 及R43 的環烷基,可以為單環型,亦可以為多環型。作為環烷基,係可具有取代基之、環丙基、環戊基及環己基等碳數為3~8個且單環型的環烷基為較佳。
作為通式(I)中的R41 、R42 及R43 的鹵素原子,可舉出氟原子、氯原子、溴原子及碘原子,氟原子為較佳。
作為通式(I)中的R41 、R42 及R43 的烷氧基羰基中所含之烷基,係與上述R41 、R42 及R43 中的烷基相同者為較佳。
作為上述各基團中的取代基,例如可舉出烷基、環烷基、芳基、胺基、醯胺基、脲基、胺基甲酸酯基、羥基、羧基、鹵素原子、烷氧基、硫醚基、醯基、醯氧基、烷氧基羰基、氰基及硝基等,取代基的碳數為8以下為較佳。
Ar4 表示(n+1)價的芳香環基。n為1時的2價的芳香環基可以具有取代基,例如可舉出伸苯基、甲伸苯基、伸萘基及伸蒽基(anthracenylene)等碳數6~18的伸芳基、以及、噻吩、呋喃、吡咯、苯并噻吩、苯并呋喃、苯并吡咯、三嗪、咪唑、苯并咪唑、三唑、噻二唑及噻唑等包含雜環之芳香環基。
作為n為2以上的整數時的(n+1)價的芳香環基的具體例,可舉出從作為2價的芳香環基之上述具體例中去除(n-1)個任意的氫原子而得之基團。
(n+1)價的芳香環基可以進一步具有取代基。
作為上述烷基、環烷基、烷氧基羰基、伸烷基及(n+1)價的芳香環基可具有之取代基,例如可舉出以通式(I)中的R41 、R42 及R43 例舉之烷基;甲氧基、乙氧基、羥基乙氧基、丙氧基、羥基丙氧基及丁氧基等烷氧基;苯基等芳基。
作為以X4 所表示之-CONR64 -(R64 表示氫原子、烷基)中的R64 的烷基,可舉出可具有取代基之、甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、二級丁基、己基、2-乙基己基、辛基及十二烷基等碳數20以下的烷基,碳數8以下的烷基為更佳。
作為X4 ,係單鍵、-COO-或-CONH-為較佳,單鍵或-COO-為更佳。
作為L4 中的伸烷基,係可具有取代基之、亞甲基、伸乙基、伸丙基、伸丁基、伸己基及伸辛基等碳數為1~8個的伸烷基為較佳。
作為Ar4 ,係可具有取代基之碳數6~18的芳香環基為較佳,苯環基、萘環基或伸聯苯(biphenylene)環基為更佳。
以通式(I)所表示之重複單元係具備羥基苯乙烯結構為較佳。亦即,Ar4 係苯環基為較佳。
作為具有酚性羥基之重複單元,係以下述通式(p1)所表示之重複單元為較佳。
[化學式20]
通式(p1)中的R表示氫原子、鹵素原子或具有1~4個碳原子之直鏈狀或支鏈狀的烷基。複數個R可以分別相同,亦可以不同。作為通式(p1)中的R,氫原子為較佳。
通式(p1)中的Ar表示芳香族環,例如可舉出苯環、萘環、蒽環、茀環及菲環等碳數6~18的可具有取代基之芳香族烴環、以及例如噻吩環、呋喃環、吡咯環、苯并噻吩環、苯并呋喃環、苯并吡咯環、三嗪環、咪唑環、苯并咪唑環、三唑環、噻二唑環及噻唑環等包含雜環之芳香環雜環。其中,苯環為更佳。
通式(p1)中的m表示1~5的整數,1為較佳。
以下示出具有酚性羥基之重複單元的具體例,但本發明並不限定於此。式中,a表示1或2。
[化學式21]
[化學式22]
[化學式23]
相對於樹脂P中的所有重複單元,具有酚性羥基之重複單元的含量係0~50莫耳%為較佳,更佳為0~45莫耳%、進一步較佳為0~40莫耳%。
(含有具有極性基團之有機基團之重複單元) 樹脂P亦可以進一步含有如下重複單元:含有具有極性基團之有機基團之重複單元,尤其具有被極性基團取代之脂環烴結構之重複單元。 藉此,基板密合性、顯影液親和性得到提高。作為被極性基團取代之脂環烴結構的脂環烴結構,係金剛烷基、鑽石烷基(diamantyl group)或降莰烷基(norbornane group)為較佳。作為極性基團,係羥基或氰基為較佳。
以下舉出具有極性基團之重複單元的具體例,但本發明並不限定於該等。
[化學式24]
當樹脂P包含含有具有極性基團之有機基團之重複單元時,其含量相對於樹脂P中的所有重複單元,係1~50莫耳%為較佳,1~30莫耳%為更佳,5~25莫耳%為進一步較佳,5~20莫耳%為特佳。
(具有藉由光化射線或放射線的照射而產生酸之基團(光酸產生基團)之重複單元) 樹脂P亦可以含有具有藉由光化射線或放射線的照射而產生酸之基團(光酸產生基團)之重複單元。 作為具有藉由光化射線或放射線的照射而產生酸之基團(光酸產生基團)之重複單元,例如可舉出以下述式(4)所表示之重複單元。
[化學式25]
R41 表示氫原子或甲基。L41 表示單鍵或2價的連接基。L42 表示2價的連接基。W表示藉由光化射線或放射線的照射而分解並於側鏈產生酸之結構部位。
以下示出以式(4)所表示之重複單元的具體例,但本發明並不限定於此。
[化學式26]
此外,作為以式(4)所表示之重複單元,例如可舉出記載於日本特開2014-041327號公報的[0094]~[0105]段之重複單元。
當樹脂P含有具有光酸產生基團之重複單元時,相對於樹脂P中的所有重複單元,具有光酸產生基團之重複單元的含量係1~40莫耳%為較佳,更佳為5~35莫耳%,進一步較佳為5~30莫耳%。
樹脂P亦可以含有以下述式(VI)所表示之重複單元。
[化學式27]
式(VI)中, R61 、R62 及R63 分別獨立地表示氫原子、烷基、環烷基、鹵素原子、氰基或烷氧基羰基。其中,R62 可以與Ar6 鍵結而形成環,該情況下的R62 表示單鍵或伸烷基。 X6 表示單鍵、-COO-或-CONR64 -。R64 表示氫原子或烷基。 L6 表示單鍵或伸烷基。 Ar6 表示(n+1)價的芳香環基,與R62 鍵結而形成環時表示(n+2)價的芳香環基。 Y2 在n≥2時分別獨立地表示氫原子或因酸的作用而脫離之基團。其中,Y2 中的至少1個表示因酸的作用而脫離之基團。 n表示1~4的整數。
作為因酸的作用而脫離之基團Y2 ,係以下述式(VI-A)所表示之結構為較佳。
[化學式28]
L1 及L2 分別獨立地表示氫原子、烷基、環烷基、芳基、或將伸烷基與芳基組合而得之基團。
M表示單鍵或2價的連接基。
Q表示、烷基、可含有雜原子之環烷基、可含有雜原子之芳基、胺基、銨基、巰基、氰基或醛基。
Q、M、L1 中的至少兩個可以鍵結而形成環(較佳為5員或6員環)。
以上述式(VI)所表示之重複單元係以下述式(3)所表示之重複單元為較佳。
[化學式29]
式(3)中, Ar3 表示芳香環基。 R3 表示氫原子、烷基、環烷基、芳基、芳烷基、烷氧基、醯基或雜環基。 M3 表示單鍵或2價的連接基。 Q3 表示烷基、環烷基、芳基或雜環基。 Q3 、M3 及R3 中的至少兩個可以鍵結而形成環。
Ar3 所表示之芳香環基與上述式(VI)中的n為1時的、上述式(VI)中的Ar6 相同,更佳為伸苯基、伸萘基,進一步較佳為伸苯基。
以下示出以式(VI)所表示之重複單元的具體例,但本發明並不限定於此。
[化學式30]
[化學式31]
樹脂P亦可以含有以下述式(4)所表示之重複單元。
[化學式32]
式(4)中, R41 、R42 及R43 分別獨立地表示氫原子、烷基、環烷基、鹵素原子、氰基或烷氧基羰基。R42 可以與L4 鍵結而形成環,該情況下的R42 表示伸烷基。 L4 表示單鍵或2價的連接基,與R42 形成環時表示3價的連接基。 R44 及R45 表示氫原子、烷基、環烷基、芳基、芳烷基、烷氧基、醯基或雜環基。 M4 表示單鍵或2價的連接基。 Q4 表示烷基、環烷基、芳基或雜環基。 Q4 、M4 及R44 中的至少兩個可以鍵結而形成環。
R41 、R42 及R43 的定義係與前述式(IA)中的R41 、R42 及R43 相同,又較佳範圍亦相同。 L4 的定義係與前述式(AI)中的T相同,又較佳範圍亦相同。 R44 及R45 的定義係與前述式(3)中的R3 相同,又較佳範圍亦相同。 M4 的定義係與前述式(3)中的M3 相同,又較佳範圍亦相同。 Q4 的定義係與前述式(3)中的Q3 相同,又較佳範圍亦相同。
作為Q4 、M4 及R44 中的至少兩個鍵結而形成之環,可舉出Q3 、M3 及R3 中的至少兩個鍵結而形成之環,又較佳範圍亦相同。
以下示出以式(4)所表示之重複單元的具體例,但本發明並不限定於此。
[化學式33]
又,樹脂P亦可以含有以下述式(BZ)所表示之重複單元。
[化學式34]
式(BZ)中,AR表示芳基。Rn表示烷基、環烷基或芳基。Rn與AR係可以相互鍵結而形成非芳香族環。 R1 表示氫原子、烷基、環烷基、鹵素原子、氰基或烷氧基羰基。
以下示出以式(BZ)所表示之重複單元的具體例,但並不限定於該等。
[化學式35]
[化學式36]
相對於上述樹脂P中的所有重複單元,樹脂P中的具有酸分解性基之重複單元的含量(含有複數種時為其總計)係5~80莫耳%為較佳,5~75莫耳%為更佳,10~65莫耳%為進一步較佳。
樹脂P亦可以含有以下述式(V)或下述式(VI)所表示之重複單元。
[化學式37]
式中, R6 及R7 分別獨立地表示氫原子、羥基、碳數1~10的直鏈狀、分支狀或環狀的烷基、烷氧基或醯氧基、氰基、硝基、胺基、鹵素原子、酯基(-OCOR或-COOR:R為碳數1~6的烷基或氟化烷基)或羧基。 n3 表示0~6的整數。 n4 表示0~4的整數。 X4 表示亞甲基、氧原子或硫原子。
以下示出以式(V)或式(VI)所表示之重複單元的具體例,但並不限定於該等。
[化學式38]
樹脂P亦可以進一步含有於側鏈具有矽原子之重複單元。作為於側鏈具有矽原子之重複單元,例如可舉出具有矽原子之(甲基)丙烯酸酯系重複單元、具有矽原子之乙烯系重複單元等。於側鏈具有矽原子之重複單元典型地為具有於側鏈具有矽原子之基團之重複單元,作為具有矽原子之基團,例如可舉出三甲基矽基、三乙基矽基、三苯基矽基、三環己基矽基、三-三甲基矽氧基矽基、三-三甲基矽基矽基、甲基雙-三甲基矽基矽基、甲基二-三甲基矽氧基矽基、二甲基三甲基矽基矽基、二甲基三甲基矽氧基矽基及如下述之環狀或直鏈狀聚矽氧烷、或者籠型或梯型或無規型倍半矽氧烷結構等。式中,R及R1 分別獨立地表示1價的取代基。*表示鍵結鍵。
[化學式39]
作為具有上述基團之重複單元,例如係源自具有上述基團之丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯化合物之重複單元、或者源自具有上述基團及乙烯基之化合物之重複單元為較佳。
具有矽原子之重複單元係具有倍半矽氧烷結構之重複單元為較佳,藉此,在形成超微細(例如,線寬為50nm以下)且截面形狀為高縱橫比(例如,膜厚/線寬為3以上)的圖案時,能夠顯現出非常優異的崩塌性能。
作為倍半矽氧烷結構,例如可舉出籠型倍半矽氧烷結構、梯型倍半矽氧烷結構(階梯(ladder)型倍半矽氧烷結構)及無規型倍半矽氧烷結構。其中,籠型倍半矽氧烷結構為較佳。
此處,籠型倍半矽氧烷結構係指具有籠狀骨架之倍半矽氧烷結構。籠型倍半矽氧烷結構可以為完全籠型的倍半矽氧烷結構,亦可以為不完全籠型的倍半矽氧烷結構,係完全籠型的倍半矽氧烷結構為較佳。
又,梯型倍半矽氧烷結構係指具有梯狀骨架之倍半矽氧烷結構。
又,無規型倍半矽氧烷結構係指骨架為無規則的倍半矽氧烷結構。
上述籠型倍半矽氧烷結構係以下述式(S)所表示之矽氧烷結構為較佳。
[化學式40]
上述式(S)中,R表示1價的有機基團。具有複數個之R可以相同,亦可以不同。
上述有機基團並無特別限制,作為具體例,可舉出羥基、硝基、羧基、烷氧基、胺基、巰基、封端的巰基(例如,被醯基封端(保護)之巰基)、醯基、醯亞胺基、膦基、氧膦基、矽基、乙烯基、可具有雜原子之烴基、含有(甲基)丙烯醯基的基團及含有環氧基的基團等。
作為可具有上述雜原子之烴基的雜原子,例如可舉出氧原子、氮原子、硫原子及磷原子等。
作為可具有上述雜原子之烴基的烴基,例如可舉出脂肪族烴基、芳香族烴基或將該等組合而得之基團等。
上述脂肪族烴基可以為直鏈狀、支鏈狀及環狀中的任一種。作為上述脂肪族烴基的具體例,可舉出直鏈狀或支鏈狀的烷基(尤其,碳數1~30)、直鏈狀或支鏈狀的烯基(尤其,碳數2~30)、直鏈狀或支鏈狀的炔基(尤其,碳數2~30)等。
作為上述芳香族烴基,例如可舉出苯基、甲苯基、二甲苯基及萘基等碳數6~18的芳香族烴基等。
當樹脂P具有上述於側鏈具有矽原子之重複單元時,其含量相對於樹脂P中的所有重複單元,係1~30莫耳%為較佳,5~25莫耳%為更佳,5~20莫耳%為進一步較佳。
樹脂P的重量平均分子量作為藉由GPC(Gel permeation chromatography)法求出之聚苯乙烯換算值,係1,000~200,000為較佳,3,000~20,000為更佳,5,000~15,000為進一步較佳。藉由將重量平均分子量設為1,000~200,000,能夠防止耐熱性及耐乾蝕刻性的劣化,並且能夠防止顯影性劣化或由於黏度增加而引起的製膜性的劣化。
分散度(分子量分佈)通常係1~5,1~3為較佳,1.2~3.0為更佳,1.2~2.0為進一步較佳。
感光化射線性或感放射線性組成物中,樹脂P的含量在總固體成分中係50~99.9質量%為較佳,60~99.0質量%為更佳。 又,感光化射線性或感放射線性組成物中,樹脂P可以使用1種,亦可以併用複數種。
(光酸產生劑) 上述感光化射線性或感放射線性樹脂組成物係含有光酸產生劑為較佳。作為光酸產生劑,並無特別限制,能夠使用公知的光酸產生劑。 作為感光化射線性或感放射線性樹脂組成物中的光酸產生劑的含量,並無特別限制,相對於感光化射線性或感放射線性樹脂組成物的總固體成分,通常係0.1~20質量%為較佳,0.5~20質量%為更佳。光酸產生劑可以單獨使用1種,亦可以併用2種以上。當併用2種以上的光酸產生劑時,總含量在上述範圍內為較佳。
作為光酸產生劑,例如可舉出日本特開2016-57614號公報、日本特開2014-219664號公報、日本特開2016-138219號公報及日本特開2015-135379號公報中記載者。
(猝滅劑) 上述感光化射線性或感放射線性樹脂組成物亦可以含有猝滅劑。作為猝滅劑,並無特別限制,能夠使用公知的猝滅劑。 猝滅劑為一種鹼性化合物,並且具有在未曝光區域抑制酸分解性樹脂因從曝光區域擴散之酸而進行無意間的分解之功能。
作為感光化射線性或感放射線性樹脂組成物中的猝滅劑的含量,並無特別限制,相對於感光化射線性或感放射線性樹脂組成物的總固體成分,通常係0.1~15質量%為較佳,0.5~8質量%為更佳。猝滅劑可以單獨使用1種,亦可以併用2種以上。當併用2種以上的猝滅劑時,總含量在上述範圍內為較佳。
作為猝滅劑,例如可舉出日本特開2016-57614號公報、日本特開2014-219664號公報、日本特開2016-138219號公報及日本特開2015-135379號公報中記載者。
(疏水性樹脂) 上述感光化射線性或感放射線性樹脂組成物亦可以含有疏水性樹脂。 疏水性樹脂設計成偏在於抗蝕膜的表面為較佳,但與界面活性劑不同,未必需要在分子內具有親水基,可以不貢獻於均勻地混合極性物質及非極性物質。 作為添加疏水性樹脂的效果,可舉出抗蝕膜表面對於水的靜態及動態接觸角的控制、以及出氣的抑制等。
從向膜表層偏在化之觀點考慮,疏水性樹脂係具有「氟原子」、「矽原子」及「樹脂的側鏈部分中所含之CH3 部分結構」中的任意1種以上為較佳,具有2種以上為更佳。又,上述疏水性樹脂係具有碳數5以上的烴基為較佳。該等基團可以存在於樹脂的主鏈中,亦可以取代於側鏈中。
當疏水性樹脂包含氟原子和/或矽原子時,疏水性樹脂中的上述氟原子和/或矽原子可以包含於樹脂的主鏈中,亦可以包含於側鏈中。
當疏水性樹脂包含氟原子時,作為具有氟原子之部分結構,係具有氟原子之烷基、具有氟原子之環烷基或具有氟原子之芳基為較佳。 具有氟原子之烷基(較佳為碳數1~10,更佳為碳數1~4)為至少1個氫原子被氟原子取代之直鏈狀或支鏈狀的烷基,可進一步具有氟原子以外的取代基。 具有氟原子之環烷基為至少1個氫原子被氟原子取代之單環或多環的環烷基,可進一步具有氟原子以外的取代基。 作為具有氟原子之芳基,可舉出苯基及萘基等芳基的至少1個氫原子被氟原子取代者,可進一步具有氟原子以外的取代基。 作為具有氟原子或矽原子之重複單元的一例,可舉出US2012/0251948A1的[0519]段中例示者。
又,如上所述,疏水性樹脂亦可以於側鏈部分包含CH3 部分結構。 此處,疏水性樹脂中的側鏈部分所具有之CH3 部分結構係包含乙基及丙基等所具有之CH3 部分結構者。 另一方面,與疏水性樹脂的主鏈直接鍵結之甲基(例如,具有甲基丙烯酸結構之重複單元的α-甲基)因主鏈的影響而對疏水性樹脂向表面偏在化的貢獻小,因此設為不包含於本發明中的CH3 部分結構者。
關於疏水性樹脂,能夠參考日本特開2014-010245號公報的[0348]~[0415]段的記載,該等內容被併入本申請說明書中。
另外,作為疏水性樹脂,除此以外亦能夠較佳地使用日本特開2011-248019號公報、日本特開2010-175859號公報、日本特開2012-032544號公報中記載的樹脂。
作為疏水性樹脂,例如係以下述式(1b)~式(5b)所表示之樹脂為較佳。
[化學式41]
當抗蝕劑組成物含有疏水性樹脂時,相對於組成物的總固體成分,疏水性樹脂的含量係0.01~20質量%為較佳,0.1~15質量%為更佳。
(溶劑) 上述感光化射線性或感放射線性樹脂組成物亦可以含有溶劑。作為溶劑,並無特別限制,能夠使用公知的溶劑。
上述感光化射線性或感放射線性樹脂組成物中所含之溶劑可以與已說明之化學液中的混合物中所含之有機溶劑相同,亦可以不同。
作為感光化射線性或感放射線性樹脂組成物中的溶劑的含量,並無特別限制,通常以調整為0.1~20質量%的方式含有感光化射線性或感放射線性樹脂組成物的總固體成分為較佳。溶劑可以單獨使用1種,亦可以併用2種以上。當併用2種以上的溶劑時,總含量在上述範圍內為較佳。
作為溶劑,例如可舉出日本特開2016-57614號公報、日本特開2014-219664號公報、日本特開2016-138219號公報及日本特開2015-135379號公報中記載者。
(其他添加劑) 又,上述感光化射線性或感放射線性樹脂組成物亦可以依需要而進一步含有界面活性劑、酸增殖劑、染料、塑化劑、光敏劑、光吸收劑、除上述以外的鹼可溶性樹脂和/或溶解抑制劑等。
〔(C)曝光步驟〕 曝光步驟係將抗蝕膜進行曝光之步驟。作為將抗蝕膜進行曝光之方法,並無特別限制,能夠使用公知的方法。 作為將抗蝕膜進行曝光之方法,例如可舉出在抗蝕膜上通過規定的遮罩而照射光化射線或放射線之方法。又,當在抗蝕膜上照射電子束之方法的情況下,可以不經由遮罩而進行照射(還將此稱為「直描」。)。
作為曝光中使用之光化射線或放射線,並無特別限制,例如可舉出KrF準分子雷射、ArF準分子雷射、極紫外線(EUV、Extreme Ultra Violet)及電子束(EB、Electron Beam)等,極紫外線或電子束為較佳。曝光亦可以為液浸曝光。
<PEB(曝光後烘烤(Post Exposure Bake))步驟> 上述圖案形成方法係進一步包含曝光步驟、以及在顯影步驟之前對曝光後的抗蝕膜進行烘烤(PEB:Post Exposure Bake)之PEB步驟為較佳。藉由烘烤,曝光部的反應得到促進,靈敏度和/或圖案形狀變得更加良好。 加熱溫度係80~150℃為較佳,80~140℃為更佳,80~130℃為進一步較佳。 加熱時間係30~1000秒為較佳,60~800秒為更佳,60~600秒為進一步較佳。 加熱能夠利用通常的曝光/顯影機所具備之機構來進行,亦可以使用熱板等來進行。
〔(D)顯影步驟〕 顯影步驟為藉由顯影液將經曝光之抗蝕膜(以下,還稱為「曝光後的抗蝕膜」。)進行顯影之步驟。 作為顯影方法,並無特別限制,能夠使用公知的顯影方法。作為顯影方法,例如可舉出浸漬法、覆液(puddle)法、噴霧法及動態分配法等。 又,上述圖案形成方法亦可以在顯影步驟之後進一步包含將顯影液取代為其他溶劑並停止顯影之步驟。 作為顯影時間,並無特別限制,通常係10~300秒為較佳,10~120秒為更佳。作為顯影液的溫度,係0~50℃為較佳,15~35℃為更佳。圖案形成方法可以包含至少1次顯影步驟,亦可以包含複數次。
<顯影液> 作為顯影液,並無特別限制,能夠使用公知的顯影液。作為顯影液,例如可舉出含有鹼顯影液及有機溶劑之顯影液(有機系顯影液)。 另外,於顯影步驟中,亦可以進行使用含有有機溶劑之顯影液之顯影及由鹼顯影液進行之顯影這兩者(亦可以進行所謂的雙重顯影)。
<沖洗步驟> 上述圖案形成方法在顯影步驟之後進一步具有沖洗步驟為較佳。 沖洗步驟為使用沖洗液對具備顯影後的抗蝕膜之晶圓進行清洗之步驟。 作為清洗方法,並無特別限制,能夠使用公知的清洗方法。作為清洗方法,例如可舉出旋轉噴出法、浸漬法及噴霧法等。 其中,利用旋轉噴出法進行清洗,在清洗後使晶圓以2000~4000rpm的轉速旋轉,並從基板上去除沖洗液為較佳。 作為沖洗時間,通常係10~300秒為較佳,10~180秒為更佳,20~120秒為進一步較佳,作為沖洗液的溫度,係0~50℃為較佳,15~35℃為更佳。
(沖洗液) 在使用鹼顯影液進行之顯影後對具備抗蝕膜之晶圓進行沖洗時,作為沖洗液,係純水為較佳,亦可以為含有界面活性劑之純水。 在使用有機系顯影液進行之顯影後對具備抗蝕膜之晶圓進行沖洗時,作為沖洗液,係含有有機溶劑之沖洗液為較佳,作為沖洗液所含之有機溶劑,例如係選自包括烴系溶劑、酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑、醯胺系溶劑及醚系溶劑之組群中之至少1種有機溶劑為較佳,選自包括烴系溶劑、醚系溶劑及酮系溶劑之組群中之至少1種為更佳,選自包括烴系溶劑及醚系溶劑之組群中之至少1種為進一步較佳。
當於顯影步驟中使用含有有機溶劑之顯影液時,上述圖案形成方法亦可以在顯影步驟之後包含沖洗步驟,但從生產量(生產率)之觀點考慮,亦可以不包含沖洗步驟。 作為不包含沖洗步驟之圖案形成方法,例如能夠援用日本特開2015-216403號公報的0014段~0086段中的記載,上述內容被併入本說明書中。
另外,作為沖洗液,係MIBC(甲基異丁基甲醇)或與顯影液相同的液體(尤其為乙酸丁酯)亦較佳。
<其他步驟> 上述圖案形成方法除了已說明之步驟以外,還可以包含其他步驟。作為其他步驟,例如可舉出由超臨界流體進行之清洗步驟及加熱步驟等。
(由超臨界流體進行之去除步驟) 由超臨界流體進行之去除步驟為在顯影處理和/或沖洗處理之後藉由超臨界流體去除附著於圖案上之顯影液和/或沖洗液之步驟。
(加熱步驟) 加熱步驟為在顯影步驟、沖洗步驟或由超臨界流體進行之去除步驟之後,為了去除殘留於圖案中之溶劑而對抗蝕膜進行加熱之步驟。 加熱溫度並無特別限制,通常係40~160℃為較佳,50~150℃為更佳,50~110℃為進一步較佳。 加熱時間並無特別限制,通常係15~300秒為較佳,15~180秒為更佳。
[套組] 本發明的實施形態之套組為具備上述化學液及感光化射線性或感放射線性樹脂組成物之套組。 本發明的實施形態之套組為具有已說明之化學液及感光化射線性或感放射線性樹脂組成物之套組。作為套組的形態,並無特別限制,可舉出具有化學液收容體及感光化射線性或感放射線性樹脂組成物收容體之形態,前述化學液收容體具有第1容器及收容於上述第1容器之化學液,前述感光化射線性或感放射線性樹脂組成物收容體具有第2容器及收容於上述第2容器之感光化射線性或感放射線性樹脂組成物。化學液及感光化射線性或感放射線性樹脂組成物分別如上述說明。又,作為第1容器及第2容器,作為化學液收容體的容器,能夠使用已說明者。 上述套組中,化學液能夠用作預濕液或包含沖洗液態樣之清洗液或顯影液等,用作預濕液為較佳。亦即,能夠用於如下用途:將上述套組中的化學液用作預濕液,在由化學液進行之預濕後的基板上,使用上述套組的感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,並利用已說明之方法來形成抗蝕膜。依上述套組,缺陷的產生進一步得到抑制。
本發明的其他實施形態之套組為具備上述化學液、及含有具有因酸的作用分解並產生極性基團之基團之樹脂之感光化射線性或感放射線性樹脂組成物之套組,並且為滿足條件1及條件2之套組。 條件1:關於化學液、以及包括樹脂及化學液之第一試驗溶液,依據利用脈衝核磁共振方式的粒子界面特性評價裝置測定而得之25℃下的質子的自旋-自旋弛豫時間,並藉由下述式1計算出之Rsq1超過0.5。 (式1)Rsq1=(τ0/τ1)-1 其中,式1中,τ0表示化學液的自旋-自旋弛豫時間,τ1表示第一試驗溶液的自旋-自旋弛豫時間。 條件2:關於第二試驗溶液及第一試驗溶液,依據利用脈衝核磁共振方式的粒子界面特性評價裝置測定而得之25℃下的質子的自旋-自旋弛豫時間,並藉由下述式2計算出之SRsq超過-1,前述第二試驗溶液包括樹脂及化學液,並且含有與第一試驗溶液中的樹脂的含量不同的量的樹脂。 (式2)SRsq=(Rsq2-Rsq1)/(c2-c1) 其中,式2中,Rsq1表示藉由式1計算出之值,Rsq2表示藉由下述式3計算出之值。c1及c2分別表示第一試驗溶液中及第二試驗溶液中的樹脂的質量基準的含量。另外,質量基準的含量的單位為質量%,且c2>c1。 (式3)Rsq2=(τ0/τ2)-1 其中,式3中,τ0的定義與式1中的τ0相同,τ2表示第二試驗溶液的自旋-自旋弛豫時間。
上述試驗方法與圖案形成方法的說明中作為「化學液與樹脂的親和性」而已進行說明之內容相同。上述實施形態之套組中,化學液與樹脂具有更優異的親和性,因此將上述套組的化學液用作預濕液,並在以上述化學液進行預濕而得之完成預濕之基板上使用上述感光化射線性或感放射線性樹脂組成物形成抗蝕膜時,亦能夠進一步抑制由於溶劑衝擊等引起之缺陷的產生。 [實施例]
以下,依據實施例對本發明進行更詳細的說明。以下實施例所示之材料、使用量、比例、處理內容及處理步驟等,只要不脫離本發明的宗旨,則能夠適當進行變更。因此,本發明的範圍不應由以下所示之實施例進行限定性地解釋。
〔有機溶劑的準備〕 為了製造實施例及比較例的化學液,準備了以下有機溶劑。各有機溶劑使用了純度99質量%以上的高純度等級。另外,括號內表示各有機溶劑的縮寫。 ・丙二醇單甲醚(PGME) ・環戊酮(CyPn) ・乙酸丁酯(nBA) ・丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA) ・環己酮(CyHx) ・乳酸乙酯(EL) ・2-羥基異丁酸甲酯(HBM) ・環戊酮二甲基縮醛(DBCPN) ・碳酸伸丙酯(PC) ・γ-丁內酯(GBL) ・二甲基亞碸(DMSO) ・碳酸伸乙酯(EC) ・1-甲基-2-吡咯啶酮(NMP) ・3-甲氧基丙酸甲酯(MMP) ・乙二醇單甲醚乙酸酯(EGMEA) ・3-乙氧基丙酸乙酯(EEP) ・苯甲醚(anisole)
〔化學液的製備〕 以表1中記載之質量比將表1中記載之種類的有機溶劑進行混合,從而得到混合物。將所得之混合物進行純化,從而製備了化學液。
〔化學液中的各成分的含量等的測定〕 化學液中的各成分的含量等的測定中使用了以下方法。另外,以下測定均在滿足ISO(國際標準化組織)等級2以下水準的無塵室進行。為了提高測定精度,在各成分的測定中,在通常的測定中為檢測極限以下的情況下以體積換算濃縮為100分之1而進行測定,並藉由換算成濃縮前的有機溶劑的含量來計算出含量。將結果匯總示於表1。
<有機溶劑> 利用氣相層析質譜儀(產品名「GCMS-2020」,Shimadzu Corporation製造,測定條件如下)測定了各化學液中的有機溶劑的含量。
(測定條件) 毛細管柱:InertCap 5MS/NP 0.25mmI.D. ×30m df=0.25μm 試樣導入法:分流 75kPa 恆定壓力 氣化室溫度 :230℃ 管柱烘箱溫度:80℃(2min)-500℃(13min)升溫速度15℃/min 載氣:氦氣 隔墊吹掃流量:5mL/min 分流比:25:1 界面溫度:250℃ 離子源溫度:200℃ 測定模式:掃描(Scan) m/z=85~500 試樣導入量:1μL
〔化學液或混合物的物性〕 藉由以下方法來測定或計算出各化學液或混合物的物性。
<表面張力> 依據混合物中所含之各有機溶劑的25℃下的表面張力及各有機溶劑的混合物中的莫耳分率來計算出混合物的表面張力。將計算值示於表1。 另外,利用表面張力計(商品名「CBVP-Z」,Kyowa Interface Science Co., Ltd.製造)來測定了各混合物中所含之有機溶劑的25℃下的表面張力。
<漢森溶解度參數> 利用HSPiP(應用中的漢森溶解度參數(Hansen Solubility Parameters in Practice))來計算出各有機溶劑的漢森溶解度參數的氫鍵項及分散項。將計算值示於表1。
<蒸氣壓> 將有機溶劑的25℃下的蒸氣壓(Pa)與混合物中各有機溶劑的莫耳分率之積相加來計算出有機溶劑的混合物的蒸氣壓。將計算值示於表1。
〔感光化射線性或感放射線性樹脂組成物的製備〕 藉由以下方法製備了感光化射線性或感放射線性樹脂(抗蝕劑)組成物。另外,將各成分進行混合之後,利用具備0.03μm的細孔尺寸之聚乙烯過濾器進行過濾而製備了抗蝕劑組成物。以下,分別示出感光化射線性或感放射線性樹脂組成物1~6。
<抗蝕劑組成物1> 酸分解性樹脂(以下述式所表示之樹脂(重量平均分子量(Mw):7500):各重複單元中記載之數值表示莫耳%。):100質量份
[化學式42]
下述所示之光酸產生劑:8質量份
[化學式43]
下述所示之猝滅劑:5質量份(質量比從左依次設為0.1:0.3:0.3:0.2。)。另外,下述猝滅劑中,聚合物型者的重量平均分子量(Mw)為5000。又,各重複單元中記載之數值表示莫耳比。
[化學式44]
下述所示之疏水性樹脂:4質量份(質量比從左依次設為0.5:0.5。)另外,下述疏水性樹脂中,左側的疏水性樹脂的重量平均分子量(Mw)為7000,右側的疏水性樹脂的重量平均分子量(Mw)為8000。另外,各疏水性樹脂中,各重複單元中記載之數值表示莫耳比。
[化學式45]
溶劑: PGMEA(丙二醇單甲醚乙酸酯):3質量份 環己酮:600質量份 γ-BL(γ-丁內酯):100質量份
<抗蝕劑組成物2> 酸分解性樹脂(以下述式所表示之樹脂(重量平均分子量(Mw):8000):各重複單元中記載之數值表示莫耳%。):100質量份
[化學式46]
下述所示之光酸產生劑:12質量份(質量比從左依次設為0.5:0.5。)
[化學式47]
下述所示之猝滅劑:5質量份(質量比從左依次設為0.3:0.7。)
[化學式48]
下述所示之疏水性樹脂:5質量份(質量比從上依次設為0.8:0.2。)另外,下述疏水性樹脂中,上段的疏水性樹脂的重量平均分子量(Mw)為8000,下段的疏水性樹脂的重量平均分子量(Mw)為6000。另外,各疏水性樹脂中,各重複單元中記載之數值表示莫耳比。
[化學式49]
[化學式50]
溶劑: PGMEA(丙二醇單甲醚乙酸酯):3質量份 環己酮:600質量份 γ-BL(γ-丁內酯):100質量份
<抗蝕劑組成物3> 酸分解性樹脂(以下述式所表示之樹脂(重量平均分子量(Mw):8000):各重複單元中記載之數值表示莫耳%。):100質量份
[化學式51]
下述所示之光酸產生劑:15質量份
[化學式52]
下述所示之猝滅劑:7質量份(質量比從左依次設為1:1。)
[化學式53]
下述所示之疏水性樹脂:20質量份(質量比從上依次設為3:7。)另外,下述疏水性樹脂中,上段的疏水性樹脂的重量平均分子量(Mw)為10000,下段的疏水性樹脂的重量平均分子量(Mw)為7000。另外,下段所示之疏水性樹脂中,各重複單元的莫耳比從左依次為0.67、0.33。
[化學式54]
[化學式55]
溶劑: PGMEA(丙二醇單甲醚乙酸酯):50質量份 PGME(丙二醇單甲醚):100質量份 2-庚酮:100質量份 γ-BL(γ-丁內酯):500質量份
<抗蝕劑組成物4> 具有以下述式所表示之重複單元之樹脂:相對於抗蝕劑組成物的總質量為2.9質量% [化學式56]
下述光酸產生劑:相對於抗蝕劑組成物的總質量為0.2質量% [化學式57]
下述光酸產生劑:相對於抗蝕劑組成物的總質量為0.1質量% [化學式58]
具有下述重複單元之疏水性樹脂:相對於抗蝕劑組成物的總質量為0.02質量% [化學式59]
下述猝滅劑:相對於抗蝕劑組成物的總質量為0.25質量% [化學式60]
PGMEA:相對於抗蝕劑組成物的總質量為67.7質量% CyHx:相對於抗蝕劑組成物的總質量為剩餘部分
<抗蝕劑組成物5> 具有以下述式所表示之重複單元之樹脂(各重複單元的莫耳比率從左至右為10/30/10/35/15):相對於抗蝕劑組成物的總質量為2.8質量% [化學式61]
具有以下述式所表示之重複單元之疏水性樹脂(各重複單元的莫耳比率從左至右為90/8/2):相對於抗蝕劑組成物的總質量為0.14質量% [化學式62]
下述光酸產生劑:相對於抗蝕劑組成物的總質量為0.37質量% [化學式63]
下述光酸產生劑:相對於抗蝕劑組成物的總質量為0.21質量% [化學式64]
下述猝滅劑:相對於抗蝕劑組成物的總質量為0.026質量% [化學式65]
PGMEA:相對於抗蝕劑組成物的總質量為93質量% GBL:相對於抗蝕劑組成物的總質量為剩餘部分
<抗蝕劑組成物6> 具有以下述式所表示之重複單元之樹脂(各重複單元的莫耳比率從左至右為63.33/25.25/11.49,Mw約為21000):相對於抗蝕劑組成物的總質量為13質量% [化學式66]
下述光酸產生劑:相對於抗蝕劑組成物的總質量為0.32質量% [化學式67]
下述猝滅劑:相對於抗蝕劑組成物的總質量為0.018質量% [化學式68]
下述化合物:相對於抗蝕劑組成物的總質量為0.005質量% [化學式69]
下述化合物:相對於抗蝕劑組成物的總質量為0.57質量% [化學式70]
PGMEA:相對於抗蝕劑組成物的總質量為68質量% 3-乙氧基丙酸乙酯:相對於抗蝕劑組成物的總質量為剩餘部分
另外,將上述各成分進行混合之後,利用孔徑0.1μm的UPE(超高分子量聚乙烯)製過濾器及孔徑0.04μm的尼龍製過濾器進行過濾後使用了各抗蝕劑組成物。 又,上述抗蝕劑組成物所含之各種樹脂的重量平均分子量(Mw)為利用四氫呋喃(THF)作為展開溶劑,並藉由GPC法求出之聚苯乙烯換算值。 另外,具體的裝置係如下。 裝置:TOSOH CORPORATION製造的HLC-8120 管柱:TOSOH CORPORATION製造的TSK gel Multipore HXL-M
〔化學液與酸分解性樹脂的親和性〕 利用脈衝核磁共振方式的粒子界面特性評價裝置(商品名「Acorn Area」,Xigo nanotools公司製造)測定了各化學液與樹脂的親和性。 作為第一試驗溶液,使用了於各化學液中溶解了0.5%的各感光化射線性或感放射線性樹脂組成物所含之酸分解性樹脂而得之溶液。 作為第二試驗溶液,使用了於各化學液中溶解了3.0%的各感光化射線性或感放射線性樹脂組成物所含之酸分解性樹脂而得之溶液。 對於上述各溶液,於25℃的條件下求出τ0、τ1及τ2,從而計算出Rsq1及SRsq。藉由以下基準將結果進行分類,並示於表1。
・Rsq1 A:Rsq1超過0.5。 B:Rsq1為0.5以下。
・SRsq A:SRsq超過-1。 B:SRsq為-1以下。
[化學液的缺陷抑制性能的評價] 藉由以下方法,對化學液的缺陷抑制性能進行了評價。另外,下述試驗中使用了SOKUDO公司製造的塗佈顯影(coat develop)「RF3S 」。 首先,準備了直徑約300mm(12英吋)的裸矽基板(矽晶圓)。繼而,在矽晶圓上塗佈抗反射膜組成物,於200℃下烘烤60秒,從而形成了抗反射膜(厚度為89nm)。繼而,向抗反射膜上滴加各化學液,連續地塗佈感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,並於90℃下烘烤60秒,從而形成了厚度85nm的抗蝕膜。繼而,將抗蝕膜進行曝光,並於100℃下烘烤了60秒。繼而,用有機溶劑系顯影液將曝光後的抗蝕膜進行了顯影。將顯影後的抗蝕膜於100℃下烘烤60秒,從而得到圖案。 利用Applied Materials, Inc.製造的晶圓檢查裝置「UVision5」,獲取上述圖案的圖像,將所得之圖像利用Applied Materials, Inc.製造的全自動缺陷檢查裝置「SEMVisionG4」進行解析,從而測量了每單位面積的圖案缺陷數。另外,本說明書中的圖案缺陷數係分別表示未曝光部中的殘渣數(表1中記載為「未曝光部殘渣」。)、圖案彼此的交聯狀態的不良數(BRIDGE缺陷數,表1中記載為「BRIDGE」。)及圖案崩塌部位數(表1中記載為「圖案崩塌」。),將各自的結果藉由以下基準進行了評價並示於表1。
・AA:圖案缺陷數小於30個。 ・A:圖案缺陷數為30個以上且小於60個。 ・B:圖案缺陷數為60個以上且小於90個。 ・C:圖案缺陷數為90個以上且小於120個。 ・D:圖案缺陷數為120個以上。
[抗蝕劑組成物的省抗蝕劑性] 藉由以下方法對化學液塗佈後的抗蝕劑組成物的省抗蝕劑性進行了評價。另外,於本說明書中,具有優異的省抗蝕劑性係表示具有優異的均勻性及優異的膜厚控制性之狀態。
<均勻性> 首先,作為對照,在具備抗反射膜之直徑約30cm(12英吋)的矽晶圓上直接塗佈了上述抗蝕劑組成物。另外,塗佈時使用了旋塗機(商品名「LITHIUS」,Tokyo Electron Limited製造)。將所得之抗蝕膜於90℃下進行了烘烤。對於烘烤後的抗蝕膜,使用Dainippon Screen公司製造的膜厚測定裝置Lambda Ace進行了59點map測定,從而確認了並未產生塗佈斑。另外,塗佈斑係表示,從作為測定對象的抗蝕膜以圓形提取59點的測定點,針對各測定點中的抗蝕膜的厚度的測定結果,按各測定點二維配置並進行觀察時,抗蝕膜的厚度未產生不均的狀態。 繼而,另外準備了具備抗反射膜之直徑約30cm(12英吋)的矽晶圓,並滴加了各化學液。之後,塗佈與對照相同量的抗蝕劑組成物,並於90℃下進行了烘烤。對於所得之抗蝕膜,以與上述相同的方法進行觀察並確認了並未產生塗佈斑。繼而,將所使用之抗蝕劑組成物的量減少為對照的50質量%及30質量%來進行與上述相同的試驗,從而檢查是否產生塗佈斑。 藉由以下基準對結果進行評價,並將結果示於表2。
A:將抗蝕劑組成物的使用量減少為對照的30質量%及50質量%,亦均未產生塗佈斑。 B:將抗蝕劑組成物的使用量減少為對照的50質量%,亦未產生塗佈斑,但減少為對照的30質量%時,產生了塗佈斑。 C:將抗蝕劑組成物的使用量減少為對照的30質量%及50質量%時,均產生了塗佈斑。
<膜厚控制性> 在具備抗反射膜之直徑約30cm(12英吋)的矽晶圓上滴加了各化學液。之後,以所得之抗蝕膜的厚度成為8.5nm的方式直接塗佈了上述抗蝕劑組成物。另外,塗佈時使用了旋塗機(商品名「LITHIUS」,Tokyo Electron Limited製造)。將所得之抗蝕膜於90℃下進行了烘烤。對於烘烤後的抗蝕膜,使用Dainippon Screen公司製造的膜厚測定裝置Lambda Ace進行59點map測定,從而求出抗蝕膜的厚度的標準偏差(以下還稱為「σ」。)。繼而,依據標準偏差求出了3σ。藉由以下基準對結果進行了評價,並將其示於表1。
A:3σ小於0.15nm。 B:3σ為0.15nm以上且小於0.2nm。 C:3σ為0.2nm以上。
[表1]
[表2]
[表3]
[表4]
[表5]
[表6]
[表7]
[表8]
[表9]
[表10]
[表11]
[表12]
[表13]
[表14]
[表15]
[表16]
[表17]
[表18]
[表19]
[表20]
[表21]
[表22]
[表23]
[表24]
[表25]
[表26]
[表27]
[表28]
[表29]
[表30]
[表31]
[表32]
[表33]
另外,上述表1被分成[表1]<1>(其1)~[表1]<3>(其11)這33個表格。 表1中,實施例1的化學液記載於[表1]<1>(其1)~[表1]<1>(其11)的所對應之各行中。亦即,實施例的化學液記載於[表1]<1>(其1)~[表1]<1>(其11)各自的第1行,實施例1的化學液表示,作為混合物,含有95質量%的第一有機溶劑的DBCPN(DBCPN的物性如表中所記載),不含有第二有機溶劑,含有5質量%的第三有機溶劑的GBL(GBL的物性如表中所記載),醚系化合物的含量為0質量ppm,作為混合物的物性,蒸氣壓為381Pa,表面張力為31.2mN/m。又,表示作為實施例1的化學液與抗蝕劑組成物1的親和性,Rsq1為「A」,SRsq為「A」,作為評價,均勻性為「A」,膜厚控制性為「A」,圖案崩塌為「AA」,未曝光部殘渣為「AA」,BRIDGE為「AA」,作為實施例1的化學液與抗蝕劑組成物2的親和性,Rsq1為「A」,SRsq為「A」,作為評價,均勻性為「A」,膜厚控制性為「A」,圖案崩塌為「AA」,未曝光部殘渣為「AA」,「BRIDGE」為「AA」,作為實施例1的化學液與抗蝕劑組成物3的親和性,Rsq1為「A」,SRsq為「A」,作為評價,均勻性為「A」,膜厚控制性為「A」,圖案崩塌為「AA」,未曝光部殘渣為「AA」,「BRIDGE」為「AA」,作為實施例1的化學液與抗蝕劑組成物4的親和性,Rsq1為「B」,SRsq為「A」,作為評價,均勻性為「A」,膜厚控制性為「A」,圖案崩塌為「AA」,未曝光部殘渣為「A」,「BRIDGE」為「A」,作為實施例1的化學液與抗蝕劑組成物5的親和性,Rsq1為「B」,SRsq為「A」,作為評價,均勻性為「A」,膜厚控制性為「A」,圖案崩塌為「AA」,未曝光部殘渣為「A」,「BRIDGE」為「A」,作為實施例1的化學液與抗蝕劑組成物5的親和性,Rsq1為「B」,SRsq為「A」,作為評價,均勻性為「A」,膜厚控制性為「A」,圖案崩塌為「AA」,未曝光部殘渣為「A」,「BRIDGE」為「A」,作為實施例1的化學液與抗蝕劑組成物6的親和性,Rsq1為「B」,SRsq為「A」,作為評價,均勻性為「A」,膜厚控制性為「A」,圖案崩塌為「AA」,未曝光部殘渣為「AA」,「BRIDGE」為「A」。關於其他實施例、比較例,亦與上述相同,實施例41的化學液的成分及其評價記載於[表1]<2>(其1)~[表1]<2>(其11)。又,實施例81的化學液的成分及其評價記載於[表1]<3>(其1)~[表1]<3>(其11)。關於其他各實施例及比較例的化學液,亦與上述相同。 又,表1中,各有機溶劑的「含量」係表示化學液中所含的混合物中的各有機溶劑的含量。
如表1中所記載,各實施例的化學液具有本發明的效果。另一方面,各比較例的化學液不具有本發明的效果。 又,與實施例46的化學液相比,混合物的25℃下的蒸氣壓在160~1000Pa的範圍內的實施例38的化學液具有更優異的省抗蝕劑性及更優異的缺陷抑制性能。又,與實施例17的化學液相比,具有更優異的缺陷抑制性能。

Claims (15)

  1. 一種化學液,其含有2種以上的有機溶劑的混合物, 前述有機溶劑選自包括以下述式(1)~(7)所表示之化合物、以下述式(9)~(11)所表示之化合物、可含有取代基之環員數3~5個之環狀酮化合物、可含有取代基之環員數6個以上之環狀酮化合物、內酯化合物及內醯胺化合物之組群,並且 當不含有除以下述式(1)、下述式(5)、下述式(7)及下述式(9)~(11)所表示之化合物以外的醚系化合物、或者含有前述醚系化合物時,相對於前述化學液的總質量,前述化學液中的前述醚系化合物的含量小於10質量ppm,其中 如下化學液除外:前述混合物包括內酯化合物及以式(5)所表示之化合物之化學液,前述混合物包括可含有取代基之環員數6個以上之環狀酮化合物及以式(1)所表示之化合物之化學液,前述混合物包括內酯化合物、以式(1)所表示之化合物及以式(5)所表示之化合物之化學液,以及前述混合物包括以式(1)所表示之化合物及以式(3)所表示之化合物之化學液,式(1)中,R11 及R12 分別獨立地表示烷基,R13 表示氫原子或烷基,L1 表示單鍵或伸烷基, 式(2)中,R21 及R22 分別獨立地表示氫原子或烷基,L2 表示單鍵或伸烷基, 式(3)中,R31 及R32 分別獨立地表示氫原子或烷基,具有複數個之R32 中的至少一個表示烷基,L3 表示單鍵或伸烷基, 式(4)中,R41 及R42 分別獨立地表示烷基, 式(5)中,R51 及R52 分別獨立地表示烷基,L5 表示單鍵或伸烷基, 式(6)中,R61 及R62 分別獨立地表示烷基,R61 與R62 可以相互鍵結而形成環, 式(7)中,R71 、R72 、R73 、R74 分別獨立地表示烷基,R71 與R72 可以相互鍵結而形成環, 式(9)中,R91 及R92 分別獨立地表示烷基, 式(10)中,L10 表示單鍵或伸烷基,R101 表示烷基, 式(11)中,L11 表示單鍵或伸烷基,R111 表示烷基。
  2. 一種化學液,其含有2種以上的有機溶劑的混合物, 前述混合物含有γ-丁內酯,以及選自包括乙酸丁酯、乳酸乙酯、2-羥基異丁酸甲酯、環戊酮二甲基縮醛、環戊酮、苯甲醚、苯乙醚、乙二醇單甲醚乙酸酯、3-甲氧基丙酸甲酯及3-乙氧基丙酸乙酯之組群中之至少1種,或 含有二甲基亞碸,以及選自包括丙二醇單甲醚乙酸酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯、2-羥基異丁酸甲酯、丙二醇單甲醚、環戊酮二甲基縮醛、環戊酮、環己酮、苯甲醚、苯乙醚、乙二醇單甲醚乙酸酯、3-甲氧基丙酸甲酯及3-乙氧基丙酸乙酯之組群中之至少1種,或 含有碳酸伸乙酯,以及選自包括丙二醇單甲醚乙酸酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯、2-羥基異丁酸甲酯、丙二醇單甲醚、環戊酮二甲基縮醛、環戊酮、環己酮、苯甲醚、苯乙醚、乙二醇單甲醚乙酸酯、3-甲氧基丙酸甲酯及3-乙氧基丙酸乙酯之組群中之至少1種,或 含有碳酸伸丙酯,以及選自包括丙二醇單甲醚乙酸酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯、2-羥基異丁酸甲酯、丙二醇單甲醚、環戊酮二甲基縮醛、環戊酮、環己酮、苯甲醚、苯乙醚、乙二醇單甲醚乙酸酯、3-甲氧基丙酸甲酯及3-乙氧基丙酸乙酯之組群中之至少1種,或 含有1-甲基-2-吡咯啶酮,以及選自包括丙二醇單甲醚乙酸酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯、2-羥基異丁酸甲酯、丙二醇單甲醚、環戊酮二甲基縮醛、環戊酮、環己酮、苯甲醚、苯乙醚、乙二醇單甲醚乙酸酯、3-甲氧基丙酸甲酯及3-乙氧基丙酸乙酯之組群中之至少1種,或 含有丙二醇單甲醚乙酸酯,以及選自包括乙酸丁酯、環戊酮二甲基縮醛、環戊酮、苯甲醚、苯乙醚、乙二醇單甲醚乙酸酯、3-甲氧基丙酸甲酯及3-乙氧基丙酸乙酯之組群中之至少1種,或 含有環己酮,以及選自包括乙酸丁酯、乳酸乙酯、2-羥基異丁酸甲酯、丙二醇單甲醚、環戊酮二甲基縮醛、環戊酮、苯甲醚、苯乙醚、乙二醇單甲醚乙酸酯、3-甲氧基丙酸甲酯及3-乙氧基丙酸乙酯之組群中之至少1種,或 含有乳酸乙酯,以及選自包括乙酸丁酯、丙二醇單甲醚、環戊酮二甲基縮醛、環戊酮、苯甲醚、苯乙醚、乙二醇單甲醚乙酸酯、3-甲氧基丙酸甲酯及3-乙氧基丙酸乙酯之組群中之至少1種,或 含有2-羥基異丁酸甲酯,以及選自包括乙酸丁酯、丙二醇單甲醚、環戊酮二甲基縮醛、環戊酮、苯甲醚、苯乙醚、乙二醇單甲醚乙酸酯、3-甲氧基丙酸甲酯及3-乙氧基丙酸乙酯之組群中之至少1種,或 含有環戊酮二甲基縮醛,以及選自包括乙酸丁酯、丙二醇單甲醚、環戊酮、苯甲醚、苯乙醚、乙二醇單甲醚乙酸酯、3-甲氧基丙酸甲酯及3-乙氧基丙酸乙酯之組群中之至少1種。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之化學液,其包括2種以上的前述有機溶劑的混合物。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之化學液,其中 前述混合物的25℃下的蒸氣壓為160~1000Pa。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之化學液,其中 前述混合物含有25℃下的蒸氣壓為160~1000Pa之第一有機溶劑及25℃下的蒸氣壓超過1000Pa之第二有機溶劑,或者含有2種以上的第一有機溶劑。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之化學液,其中 前述混合物含有25℃下的蒸氣壓小於160Pa之第三有機溶劑。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之化學液,其中 前述混合物的25℃下的表面張力為28mN/m以上。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之化學液,其中 前述混合物含有漢森溶解度參數的氫鍵項超過9.5(MPa)0.5 或分散項超過15.5(MPa)0.5 之前述有機溶劑。
  9. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之化學液,其用於預濕。
  10. 一種圖案形成方法,其含有如下步驟: 預濕步驟,將如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述之化學液塗佈於基板上,從而得到完成預濕之基板; 抗蝕膜形成步驟,在前述完成預濕之基板上使用感光化射線性或感放射線性樹脂組成物形成抗蝕膜; 曝光步驟,將前述抗蝕膜進行曝光;以及 顯影步驟,使用顯影液將經曝光之前述抗蝕膜進行顯影;並且 前述感光化射線性或感放射線性樹脂組成物含有包括選自如下組群中之至少1種重複單元之樹脂,前述組群包括以下述式(a)所表示之重複單元、以下述式(b)所表示之重複單元、以下述式(c)所表示之重複單元、以下述式(d)所表示之重複單元及以下述式(e)所表示之重複單元,Rx1 ~Rx5 分別獨立地表示氫原子或可具有取代基之烷基, R1 ~R4 分別獨立地表示1價的取代基,p1 ~p4 分別獨立地表示0或正整數, Ra 表示直鏈狀或支鏈狀的烷基, T1 ~T5 分別獨立地表示單鍵或2價的連接基, R5 表示1價的有機基團, a~e表示莫耳%,分別獨立地表示0≤a≤100、0≤b≤100、0≤c<100、0≤d<100、0≤e<100的範圍的數,其中,a+b+c+d+e=100,a+b≠0, 其中,以前述式(e)所表示之重複單元與以前述式(a)~前述式(d)所表示之重複單元中的任一個均不同。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之圖案形成方法,其中 於前述預濕步驟中,塗佈於前述基板上之前述化學液在25℃下滿足以下條件1及條件2, 條件1:關於前述化學液、以及包括前述樹脂及前述化學液之第一試驗溶液,依據利用脈衝核磁共振方式的粒子界面特性評價裝置進行測定而得之質子的自旋-自旋弛豫時間,並藉由下述式1來計算出之Rsq1超過0.5, (式1)Rsq1=(τ0/τ1)-1 其中,式1中,τ0表示前述化學液的前述自旋-自旋弛豫時間,τ1表示前述第一試驗溶液的前述自旋-自旋弛豫時間, 條件2:關於第二試驗溶液及前述第一試驗溶液,依據利用前述脈衝核磁共振方式的粒子界面特性評價裝置進行測定而得之質子的前述自旋-自旋弛豫時間,並藉由下述式2來計算出之SRsq超過-1,前述第二試驗溶液包括前述樹脂及前述化學液,並且含有與前述第一試驗溶液中的前述樹脂的含量不同的量的前述樹脂, (式2)SRsq=(Rsq2-Rsq1)/(c2-c1) 其中,式2中,Rsq1表示藉由前述式1來計算出之值,Rsq2表示藉由下述式3來計算出之值,c1及c2分別表示前述第一試驗溶液中及前述第二試驗溶液中的前述樹脂的質量基準的含量,另外,前述質量基準的含量的單位為質量%,且c2>c1, (式3)Rsq2=(τ0/τ2)-1 其中,式3中,τ0的定義與前述式1中的τ0相同,τ2表示前述第二試驗溶液的前述自旋-自旋弛豫時間。
  12. 一種套組,其具備: 如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述之化學液;以及含有包括選自如下組群中之至少1種重複單元之樹脂之感光化射線性或感放射線性樹脂組成物,前述組群包括以下述式(a)所表示之重複單元、以下述式(b)所表示之重複單元、以下述式(c)所表示之重複單元、以下述式(d)所表示之重複單元及以下述式(e)所表示之重複單元,Rx1 ~Rx5 分別獨立地表示氫原子或可具有取代基之烷基, R1 ~R4 分別獨立地表示1價的取代基,p1 ~p4 分別獨立地表示0或正整數, Ra 表示直鏈狀或支鏈狀的烷基, T1 ~T5 分別獨立地表示單鍵或2價的連接基, R5 表示1價的有機基團, a~e表示莫耳%,分別獨立地表示0≤a≤100、0≤b≤100、0≤c<100、0≤d<100、0≤e<100的範圍的數,其中,a+b+c+d+e=100,a+b≠0, 其中,以前述式(e)所表示之重複單元與以前述式(a)~前述式(d)所表示之重複單元中的任一個均不同。
  13. 一種套組,其具備: 如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述之化學液;以及感光化射線性或感放射線性樹脂組成物, 前述感光化射線性或感放射線性樹脂組成物含有:含有具有酚性羥基之重複單元,並且具有因酸的作用分解並產生極性基團之基團之樹脂。
  14. 一種套組,其具備: 如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述之化學液;以及感光化射線性或感放射線性樹脂組成物, 前述感光化射線性或感放射線性樹脂組成物含有:疏水性樹脂;以及具有因酸的作用分解並產生極性基團之基團之樹脂。
  15. 一種套組,其具備: 如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述之化學液;以及含有樹脂之感光化射線性或感放射線性樹脂組成物, 前述套組滿足條件1及條件2, 條件1:關於前述化學液、以及包括前述樹脂及前述化學液之第一試驗溶液,依據利用脈衝核磁共振方式的粒子界面特性評價裝置進行測定而得之25℃下的質子的自旋-自旋弛豫時間,並藉由下述式1來計算出之Rsq1超過0.5, (式1)Rsq1=(τ0/τ1)-1 其中,式1中,τ0表示前述化學液的前述自旋-自旋弛豫時間,τ1表示前述第一試驗溶液的前述自旋-自旋弛豫時間, 條件2:關於第二試驗溶液及前述第一試驗溶液,依據利用前述脈衝核磁共振方式的粒子界面特性評價裝置進行測定而得之25℃下的質子的前述自旋-自旋弛豫時間,並藉由下述式2來計算出之SRsq超過-1,前述第二試驗溶液包括前述樹脂及前述化學液,並且含有與前述第一試驗溶液中的前述樹脂的含量不同的量的前述樹脂, (式2)SRsq=(Rsq2-Rsq1)/(c2-c1) 其中,式2中,Rsq1表示藉由前述式1來計算出之值,Rsq2表示藉由下述式3來計算出之值,c1及c2分別表示前述第一試驗溶液中及前述第二試驗溶液中的前述樹脂的質量基準的含量,另外,前述質量基準的含量的單位為質量%,且c2>c1, (式3)Rsq2=(τ0/τ2)-1 其中,式3中,τ0的定義與前述式1中的τ0相同,τ2表示前述第二試驗溶液的前述自旋-自旋弛豫時間。
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