TW202244265A - 基板表面處理液、使用其洗淨之基板的製造方法及裝置之製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明之課題為提供用以有效率地洗淨基板的基板表面處理液。
本發明之解決手段為依據本發明的一種基板表面處理液,其為包含鹼性化合物(A)及溶劑(B)的基板表面處理液,前述基板表面處理液係用於施用於基板,形成包含鹼性化合物(A)之至少一部分的基板表面處理層,並在前述基板表面處理層施用基板洗淨液,形成基板洗淨膜。
Description
本發明係關於基板表面處理液、使用其之基板的洗淨方法及裝置之製造方法。
歷來基板之製造步驟,由於例如微影術步驟等可能會有異物產生。因此,基板之製造步驟有時會包含從基板上除去粒子(particle)的洗淨步驟。就洗淨步驟而言,存在將去離子水(DIW:Deionized water)等洗淨液供給至基板,以物理方式除去粒子的方法,或藉由藥液以化學方式除去粒子的方法等方法。然而,若圖案微細化且複雜化,圖案將變得易受到物理性或化學性損傷。
就基板之洗淨步驟而言,檢討在基板上形成基板洗淨膜,使粒子保持於膜中,然後將膜藉由除去液除去的方法。若將所形成之膜藉由除去液而全部溶解,則膜中所保持的粒子會再附著。因此,檢討使所形成之膜局部地溶解,將未溶解之部分以固體狀態除去的方法(例如,專利文獻1及2)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1 日本特開2019-212889號公報
專利文獻2 日本特開2020-096165號公報
[發明所欲解決之課題]
本發明人等認為在基板之洗淨中使用基板洗淨膜的情況,在基板表面之疏水性區域,基板洗淨膜有時未充分地脫離,而無法除去粒子。因此,應對進行基板之表面處理,基板洗淨膜易被剝離的狀態進行檢討。
再者,在如上述之技術背景下,於基板上成膜以除去粒子的技術被認為還存在1個以上的問題需要改良。彼等可列舉如以下:基板洗淨膜未被除去液除去而殘留於基板上;依據基板表面之狀態或基板之凹凸等形狀而有基板洗淨膜難以被除去液除去的案例;粒子之除去無效率;在基板表面難以形成薄膜或保形的(conformal)基板表面處理膜;若為除去基板洗淨膜而使用溶解性高之除去液時,有時基板洗淨膜會本身崩壞並釋出粒子;在除去基板表面處理膜時,基板表面有損傷,或者基板表面之化學・電氣特性有變化。
本發明為基於如上述之技術背景而形成者,提供基板表面處理液。
[用於解決課題之手段]
依照本發明之基板表面處理液,為包含鹼性化合物(A)及溶劑(B)所形成的基板表面處理液:
其中,
該基板表面處理液被用於施加在基板上,形成包含鹼性化合物(A)之至少一部分的基板表面處理層,將基板洗淨液施用於該基板表面處理層,形成基板洗淨膜。
根據本發明經洗淨基板的製造方法包含以下之步驟:
(1)將根據本發明之基板表面處理液施用於基板;
(2)從前述基板表面處理液形成包含鹼性化合物(A)之至少一部分的基板表面處理層;
(3)將基板洗淨液施用於前述基板表面處理層;
(4)從前述基板洗淨液形成基板洗淨膜;
(5)藉由除去液(1)將前述基板洗淨膜除去;
(6)藉由除去液(2)將前述基板表面處理層除去。
根據本發明之裝置的製造方法,係包含上述之經洗淨基板的製造方法。
[發明之效果]
藉由使用根據本發明之基板表面處理液,可期望得到以下之1個或複數個效果。
可有效率地進行粒子之除去;即使對於疏水性之基板,亦能將基板洗淨膜容易地除去;即使對於具有複雜之凹凸形狀的基板,亦能將基板洗淨膜容易地除去;可從基板表面有效率地將基板洗淨膜除去;可形成薄膜及或保形的基板表面處理膜;藉由使用溶解性高之除去液除去基板洗淨膜,可避免釋出基板洗淨膜本身崩壞的粒子;在除去基板表面處理膜時,可不對基板表面造成損傷,並不使基板表面之化學・電氣特性變化;可將基板表面之接觸角降低。
[用於實施發明之型態]
[定義]
在本說明書中,只要無特別限定提及,依照本段落記載之定義或例證。
單數形包含複數形,「1個」或「其」意指「至少1個」。某概念之要素可藉由複數種表現,在記載其量(例如質量%或莫耳%)的情況,該量意指彼等複數種之和。
「及/或」包含要素全部之組合,又,亦包含以單獨個體的使用。
在使用「~」或「-」表示數值範圍之情況,包含彼等兩者之端點,單位為共通。例如,5~25莫耳%意指5莫耳%以上25莫耳%以下。
「C
x -y」、「C
x~C
y」及「C
x」等記載,意指分子或取代基中之碳的數。例如,C
1-6烷基意指具有1以上6以下之碳的烷基鏈(甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基等)。
在聚合物具有複數種重複單元的情況,彼等重複單元為共聚合。彼等共聚合可為交互共聚合、無規共聚合、嵌段共聚合、接枝共聚合、或彼等之混雜的任一種。在將聚合物或樹脂以結構式表示時,被併記於括弧之n或m等表示重複數。
溫度之單位使用攝氏(Celsius)。例如,20度意指攝氏20度。
添加劑意指具有其功能之化合物(例如,若為鹼產生劑,為使鹼產生之化合物)。該化合物亦可為溶解或分散於溶劑中,添加於組成物之型態。就本發明之一型態而言,此種溶劑以溶劑(B)或作為其他成分之方式被含於根據本發明之組成物中為較佳。
以下,針對本發明之實施型態,詳細地說明。
[基板表面處理液]
根據本發明之基板表面處理液包含鹼性化合物(A)及溶劑(B)。就本發明之基板表面處理液的較佳型態而言,溶劑(B)包含水(B-1);就更佳型態而言,水(B-1)之含量,以溶劑(B)為基準,佔50~100質量%。
將根據本發明之基板表面處理液施用於基板,形成包含鹼性化合物(A)之至少一部分的基板表面處理層,將基板洗淨液施用於該基板表面處理層,形成基板洗淨膜。基板洗淨膜保持基板上之粒子等,形成粒子保持層。在較佳型態中,該粒子保持層於除去時,不會被除去液(1)完全地溶解,而能以保持粒子的狀態從基板上除去。因此,不易發生粒子之再附著,而可有效率地除去粒子。
將基板洗淨膜以除去液(1)除去,以藉由與基板表面處理層相異之除去液(2)除去為較佳。
藉由根據本發明之基板表面處理液形成的基板表面處理層之厚度,較佳為0.001~2nm(更佳為0.001~0.5nm)。雖不欲被理論侷限,然而研判藉由呈薄膜狀,於具有凹凸之基板上亦可形成保形(conformal)之層。
施用基板表面處理液之前,基板的表面可為親水性,亦可為疏水性。在為疏水性之情況,由於更能發揮本發明之效果,故為較佳。施用基板表面處理液前之基板,接觸角較佳為30~90°(更佳為40~80°;進一步更佳為45~70°)。接觸角係以水測定。就疏水性之基板而言,例如,可列舉TiN基板、Ru基板、無定形碳處理基板。在基板之表面親水性區域與疏水性區域可併存。
適用基板表面處理液的基板,以表面平坦,或具有段差(stepped)結構者為較佳。雖不欲被理論侷限,不過就具有段差結構之基板而言,基板洗淨液之除去,有難以局部地進行的案例;在此種情形,研判可使用根據本發明之基板表面處理液,並能發揮效果。
鹼性化合物(A)
鹼性化合物(A)(以下,有時稱為(A)成分;關於(B)以下亦相同),只要無特別限定,可為聚合物,亦可為低分子化合物,較佳為含氮化合物。就本發明之一型態而言,鹼性化合物(A)為包含式(A-1)或式(A-2)所示之重複單元的聚合物、或式(A-3)或式(A-4)所示之化合物或(A-5)飽和含氮烴環或彼等之鹽。進一步更佳為鹼性化合物(A)係包含式(A-1)或式(A-2)所示之重複單元的聚合物。
鹼性化合物(A)在較佳型態中,為含氮聚合物,更佳為包含式(A-1)或式(A-2)所示之重複單元的聚合物。
式(A-1)為下列之化合物。
其中,
R
13、R
14及R
15各自獨立地為H、C
1-4烷基、或羧基。R
13及R
14較佳為H。R
15較佳為H或甲基(更佳為H)。
L
11為單鍵或C
1-4伸烷基;較佳為單鍵、亞甲基或伸乙基;更佳為單鍵或亞甲基;進一步更佳為亞甲基。
R
11為單鍵、H或C
1-5烷基;較佳為單鍵、H、甲基、正乙基、正丙基、或正丁基;更佳為單鍵、H或甲基。在R
11為單鍵之情況,與R
12鍵結。
R
12為H、C
1-5烷基、C
1-5醯基、或甲醯基;較佳為H、甲基、正乙基、正丙基、正丁基、乙醯基或甲醯基;更佳為H、甲基、正乙基或正丙基;進一步更佳為H或正丙基。
其中,L
11之伸烷基、R
11之烷基、及R
12之烷基或醯基中之-CH
2-的至少1個,各自獨立地,可被取代為-NH-。較佳而言,R
12之烷基或醯基中之-CH
2-的1個,被取代為-NH-。不發生前述-NH-之取代的型態亦適合。
R
11之單鍵或烷基,及R
15之烷基,可鍵結在一起,形成飽和或不飽和之雜環。較佳而言,R
11之單鍵與R
15之烷基鍵結,形成飽和之雜環。不形成前述雜環的型態,亦適合。
R
11之烷基、及R
12之烷基、醯基或甲醯基,亦可鍵結在一起,形成飽和或不飽和之雜環。較佳而言,為R
11之烷基與R
12之烷基鍵結,形成不飽和的雜環。前述鍵結中所使用之R
11及/或R
12中的-CH
2-,亦可進行前述-NH-之取代。不形成前述雜環的型態亦為適合的。
p及q各自獨立地為0~1之數;較佳為0或1;更佳為0。
就包含式(A-1)所示之重複單元的聚合物而言,例如,可列舉聚烯丙基胺、聚二烯丙基胺、聚乙烯基吡咯啶酮、聚乙烯基咪唑、聚乙烯基胺、及彼等之共聚物,較佳為聚烯丙基胺、聚二烯丙基胺。
將聚二烯丙基胺之重複單元以式(A-1)說明。p=q=1。R
12、R
13及R
14為H。L
11為亞甲基,R
15為甲基。R
11為單鍵,與R
15鍵結,形成飽和之雜環。
式(A-2)為下列化合物。
其中,
R
21各自獨立地為H、單鍵、C
1-4烷基或羧基(-COOH);較佳為H、單鍵或甲基;更佳為H或單鍵;進一步更佳為H。R
21之單鍵可與其他重複單元鍵結,在聚合物之末端未使用的單鍵,可與H等鍵結。
R
22、R
23、R
24及R
25各自獨立地為H、C
1-4烷基或羧基;較佳為H或甲基;更佳為H。
r為0~3之數;較佳為0或1;更佳為1。
就包含式(A-2)所示之重複單元的聚合物之例而言,可列舉聚伸乙基亞胺。聚伸乙基亞胺可為直鏈,亦可為分枝。
將直鏈之聚伸乙基亞胺以式(A-2)說明。其中r=1,R
21、R
22、R
23、R
24及R
25為H。
將分枝之聚伸乙基亞胺以式(A-2)說明。其中r=1,R
21為H或單鍵。R
22、R
23、R
24及R
25為H。
含氮聚合物亦可包含式(A-1)及(A-2)所示之重複單元以外的重複單元。雖非意圖限定本發明,然而就此種單元而言,可列舉CH
2CHCOOH、CH
2CHCH
2NH
2、CH
2CHCH
2NHCOOCH
3、SO
2、CH
2CHCH
2NHCOCH
3、CH
2CHCH
2NHCH
2COOH、或CHCOOH。式(A-1)及(A-2)所示之重複單元以外的重複單元,當以構成聚合物之總重複單元作為基準時,以50莫耳%以下為較佳;以30莫耳%以下為更佳;以5莫耳%以下為進一步更佳。不含彼等(0%),亦為本發明適合之一型態。
含氮聚合物亦可呈鹽(例如鹽酸鹽、醋酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽)之形式添加於基板表面處理液中。
在鹼性化合物(A)為低分子化合物的情況,較佳為式(A-3)或式(A-4)所示之化合物或(A-5)飽和含氮烴環,或彼等之鹽。
式(A-3)為下列化合物。
其中,
R
31、R
32、R
33及R
34各自獨立地為H或甲基;
s為2~5之數,較佳為2~4之整數,更佳為2或3;
t為1~5之數,較佳為1~3之整數,更佳為1或2,當t為2~5之時,附加t之括弧中的構成可相同亦可相異。
就式(A-3)所示之化合物而言,例如,可列舉1,4-二胺基丁烷、N,N’-雙(3-胺基丙基)伸乙基二胺、N,N,N’,N’’,N’’-五甲基伸乙基二胺、N,N,N’,N’-四甲基伸乙基二胺、2,6,10-三甲基-2,6,10-三氮雜十一烷、N,N,N’,N’-四甲基-1,3-二胺基丙烷、1,1,4,7,10,10-六甲基三伸乙基四胺。
式(A-4)為下列化合物。
其中,
R
41為H、羥基或乙烯基,較佳為H或乙烯基,更佳為乙烯基;
R
42為H、羥基、乙烯基、胺基(-NH
2)、或苯基,較佳為羥基、乙烯基、胺基或苯基,更佳為羥基、乙烯基或胺基,進一步更佳為羥基或乙烯基;
R
43為H、羥基、或乙烯基,較佳為H或羥基,更佳為H;
x為1~5之數,較佳為1~4之整數,更佳為1或2;
y為1~5之數,較佳為1~4之整數,更佳為1~3;
z為0~5之數,較佳為0~4之整數,更佳為0或1。
就式(A-4)所示之化合物而言,例如,可列舉二烯丙基胺、三烯丙基胺、2-(2-胺基乙基胺基)乙醇、二乙醇胺、2-(丁基胺基)乙醇、N-苄基乙醇胺。
(A-5)飽和含氮烴環,較佳為以-N-CH
2-、-N-CH
2-CH
2-、或-NH-CH
2-CH
2-作為構成單元的飽和環。藉由具有重複的單種構成單元而形成環結構,為較佳之一型態。(A-5)飽和含氮烴環,可採取籃型之三次元結構,亦可採取平面的環結構。雖非意圖限定本發明,然而就具有籃型之三次元結構的(A-5)之具體例而言,可列舉1,4-二氮雜雙環[2.2.2]辛烷、六亞甲基四胺;就具有平面之環結構的(A-5)之具體例而言,可列舉1,4,7,10-四氮雜環十二烷、1,4,7,10,13,16-六氮雜環十八烷。
鹼性化合物(A)為聚合物之情況的質量平均分子量(Mw),較佳為100~100,000;更佳為100~10,000;進一步更佳為100~5,000。其中,在本發明中,Mw意指聚苯乙烯換算Mw,可用聚苯乙烯作為基準,藉由凝膠滲透層析測定。以下亦同。
在鹼性化合物(A)為低分子化合物之情況的分子量,較佳為20~5,000;更佳為30~1,000;進一步更佳為40~500。
鹼性化合物(A)之含量,以基板表面處理液之總質量作為基準,較佳為0.001~99.9質量%;更佳為0.001~50質量%;進一步更佳為0.001~10質量%;再進一步更佳為0.005~5質量%。
溶劑(B)
根據本發明之基板表面處理液包含溶劑(B)。
就本發明之基板表面處理液的較佳型態而言,溶劑(B)包含水(B-1);就更佳型態而言,水(B-1)之含量,以溶劑(B)作為基準,為50~100質量%;較佳為90~100質量%;更佳為95~100。不含水(B-1)以外之溶劑(100質量%),亦為適合之一型態。水(B-1)之較佳者為去離子水(DIW)。較佳而言,溶劑(B)不含包含式(A-1)或式(A-2)所示之重複單元形成的聚合物、式(A-3)或式(A-4)所示之化合物、或(A-5)飽和含氮烴環或彼等之鹽。
溶劑(B)亦可包含有機溶劑(B-2)。就有機溶劑(B-2)而言,可列舉乙醇(EtOH)、異丙醇(IPA)等之醇類、乙二醇單甲基醚、乙二醇單乙基醚等乙二醇單烷基醚類、乙二醇單甲基醚乙酸酯、乙二醇單乙基醚乙酸酯等乙二醇單烷基醚乙酸酯類;丙二醇單甲基醚(PGME)、丙二醇單乙基醚(PGEE)等丙二醇單烷基醚類;丙二醇單甲基醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇單乙基醚乙酸酯等丙二醇單烷基醚乙酸酯類;乳酸甲酯、乳酸乙酯(EL)等乳酸酯類;甲苯、二甲苯等芳香族烴類;甲基乙基酮、2-庚酮、環己酮等酮類;N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯啶酮等醯胺類;γ-丁內酯等內酯類等。該等有機溶劑,可單獨使用或將2種以上混合使用。
有機溶劑(B-2)之更具體例,較佳可列舉EtOH、IPA、PGME、PGEE、PGMEA、或彼等任一者之混合物(更佳為EtOH、IPA、PGME、PGEE、或彼等任一者之混合物;進一步更佳為EtOH、IPA、PGME、PGEE、或彼等任二種之混合物;再進一步更佳為EtOH、IPA、PGME或PGEE)。
就本發明之一型態而言,溶劑(B)較佳實質上包含水(B-1)及有機溶劑(B-2);更佳只包含水(B-1)及有機溶劑(B-2)。就本發明之另一型態而言,溶劑(B)較佳實質上包含有機溶劑(B-2);更佳只包含有機溶劑(B-2)。
溶劑(B)之含量,以基板表面處理液之總質量為基準,較佳為0.001~99.999質量%;更佳為50~99.99質量%;進一步更佳為90~99.99質量%;再進一步更佳為95~99.995質量%。
界面活性劑(C)
根據本發明之基板表面處理液,可進一步包含界面活性劑(C)。界面活性劑(C)在用於使塗布性或溶解性提高上有用。就可使用於本發明之界面活性劑而言,可列舉(I)陰離子界面活性劑、(II)陽離子界面活性劑、或(III)非離子界面活性劑,更具體而言,可列舉(I)磺酸烷酯、烷基苯磺酸、及烷基苯磺酸酯、(II) 氯化月桂基吡啶鎓、及氯化月桂基甲基銨、以及(III)聚氧乙烯辛基醚、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯炔屬二醇醚、含氟界面活性劑(例如,Florard (3M)、Megafac (DIC)、Surflon (AGC Sei Chemical)、及有機矽氧烷界面活性劑(例如,KF-53、KP341(信越化學工業))。
彼等界面活性劑,可單獨使用或將2種以上混合而使用。
界面活性劑(C)之含量,以基板表面處理液之總質量作為基準,較佳為0.001~5質量%;更佳為0.001~1質量%;進一步更佳為0.001~0.1質量%。不含界面活性劑(C)(0質量%),亦為本發明之一型態。
保濕劑(D)
根據本發明之基板表面處理液,可進一步包含保濕劑(D)。不拘限於理論,然而研判保濕劑(D)用於將溶劑(B)包容於所形成之基板表面處理層內,在使基板表面改質性能提高上有用。不拘限於理論,然而研判藉由包含保濕劑(D),容易使溶劑(B)不會從基板上完全除去,而保持於基板表面處理層內。
就保濕劑(D)而言,以二醇類為較佳,例如,可列舉乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、五乙二醇、聚乙二醇。
保濕劑(D)之含量,以基板表面處理液之總質量作為基準,較佳為0.001~10質量%;更佳為0.001~5質量%;進一步更佳為0.01~5質量%。不含保濕劑(D)(0質量%)亦為本發明之一型態。
其他添加物(E)
本發明之基板表面處理液,可進一步包含(E)其他添加物。其他添加物(E)可包含酸、鹼(排除鹼性化合物(A))、抗菌劑、殺菌劑、防腐劑、抗真菌劑、彼等之任一種組合。
其他添加物(E)之含量(在複數之情況,為其和),以基板表面處理液之總質量作為基準,較佳為0~10質量%;更佳為0.001~5質量%;進一步更佳為0.001~3質量%;再進一步更佳為0.001~1質量%。基板表面處理液不含(E)其他添加劑(0質量%),亦為本發明的型態之一。
[基板洗淨液]
本發明所用之基板表面處理液,形成基板表面處理層,於其上施用基板洗淨液。就基板洗淨液而言,只要為使用於基板洗淨用途者,無特別限定,然而較佳為包含不溶或難溶之溶質(a)、可溶之溶質(b)、及溶劑(c)。以下,為簡便起見,分別稱為(a)成分、(b)成分、(c)成分。
其中,較佳為(a)成分對除去液為不溶性或難溶性。又,較佳為(b)成分對除去液為可溶性。
其中,較佳為(a)成分對5.0質量%氨水之溶解性小於100ppm,(b)成分對5.0質量%氨水之溶解性為100ppm以上。
在本發明中,「溶質」意指不限定溶解於溶劑(c)的狀態,亦可容許為懸浮狀態。就本發明之一較佳型態而言,包含於基板洗淨液之溶質、成分及添加物係溶解於溶劑(c)。採取此型態之基板洗淨液,被認為埋入性能或膜之均勻性良好。
本發明所用之基板洗淨液,較佳為將基板洗淨液滴入基板上,藉由乾燥除去溶劑(c)之至少一部分,形成基板洗淨膜,然後藉由除去液,將前述基板洗淨膜從基板上除去。
「形成基板洗淨膜」意指形成1個膜,成為共存於1個膜中的狀態。基板洗淨膜形成的一型態為溶質之「固化」。基板洗淨膜只要具有能保持粒子程度的固化即可,溶劑(c)並未被完全除去(例如藉由氣化除去)。基板洗淨液伴隨溶劑(c)之揮發,慢慢收縮,同時形成基板洗淨膜。(a)成分及(b)成分,容許極少量被除去(例如:蒸發、揮發)。例如,與原本之量相比,可容許0~10質量%(較佳為0~5質量%,更佳為0~3質量%,進一步更佳為0~1質量%,再進一步更佳為0~0.5質量%)被除去。
雖不被理論所侷限,不過咸認為藉由基板洗淨膜保持基板上之粒子,並以除去液(1)剝離,可將粒子除去。膜中之(b)成分被認為是產生膜剝離之關鍵部分。
不溶或難溶之溶質(a)
(a)成分包含酚醛樹脂衍生物、酚衍生物、聚苯乙烯衍生物、聚丙烯酸衍生物、聚馬來酸衍生物、聚碳酸酯衍生物、聚乙烯醇衍生物、聚甲基丙烯酸衍生物、及彼等之組合的共聚物之至少1種。
酚醛樹脂衍生物,較佳為包含以下之重複單元者。
式中,
X各自獨立地為C
1-27之經取代或未經取代之烴基,X較佳為甲基或三級丁基,更佳為甲基;
a1為1~2,較佳為1;
a2為0~3,較佳為0或1,更佳為1。
就酚醛樹脂衍生物之重複單元而言,更具體地,可列舉以下之結構。
就酚衍生物而言,無特別限定,然而以分子量150以上之常溫(20℃)為固體者為較佳。就酚衍生物之更具體型態而言,可列舉下列之式所示的化合物及其聚合物。
式中,R
1~R
5各自獨立地,為氫、C
1-6烷基(較佳為甲基、乙基、異丙基或正丙基)、羥基、苯基、苄基、醛基、胺基、硝基、或磺酸基。
酚衍生物,進一步更具體地,可列舉下列之結構。
聚苯乙烯衍生物,亦可為聚羥基苯乙烯衍生物;以聚羥基苯乙烯衍生物為更佳。聚苯乙烯衍生物,可列舉如具有下列之結構者。
式中,R為氫、C
1-6烷基(較佳為甲基、乙基、異丙基或正丙基)、苯基、苄基、醛基、胺基、或硝基。
(a)成分,較佳為包含酚醛樹脂衍生物、酚衍生物、聚羥基苯乙烯衍生物、聚丙烯酸衍生物、聚碳酸酯衍生物、聚甲基丙烯酸衍生物、及彼等之組合的共聚物之至少1種;更佳為包含酚醛樹脂衍生物、酚衍生物、聚羥基苯乙烯衍生物、及彼等之組合的共聚物之至少1種;進一步更佳為包含酚醛樹脂衍生物、酚衍生物、及聚羥基苯乙烯衍生物之至少1種;再進一步更佳為包含酚醛樹脂衍生物。
前述共聚物以無規則共聚物、或嵌段共聚物為較佳。
根據本發明之基板洗淨液,就(a)成分而言,可包含上述較佳例之1種或2種以上的組合。例如,(a)成分可包含酚醛樹脂衍生物及聚羥基苯乙烯衍生物兩者。
(a)成分之分子量(在聚合物之情況,為Mw),較佳為150~500,000;更佳為300~300,000;進一步更佳為500~100,000;再進一步更佳為1,000~50,000。
(a)成分可藉由合成而取得。亦可購入。在購入的情況,舉例言之,供給來源可列舉下列幾個。
酚醛樹脂:昭和化成、旭有機材、群榮化學工業、住友Bakelite
聚羥基苯乙烯:日本曹達、丸善石油化學、東邦化學工業
聚丙烯酸衍生物:日本觸媒
聚碳酸酯:Sigma Aldrich
聚甲基丙烯酸衍生物:Sigma Aldrich
(a)成分之含量,以基板洗淨液作為基準,為0.1~50質量%;較佳為0.5~30質量%;更佳為1~20質量%;進一步更佳為1~10質量%;再進一步更佳為2~7質量%。
溶解性可依照周知之方法評價。例如,在20~35℃(進一步更佳為25±2℃)之條件下,於燒瓶中,添加100ppm之(a)成分或(b)成分於5.0質量%氨水中,加蓋,用振動器振動3小時,可求知(a)成分或(b)成分是否溶解。振動亦可為攪拌。溶解亦可藉由目視判斷。若不溶解,溶解性小於100ppm,若為溶解,則溶解性為100ppm以上。在本說明書中,溶解性小於100ppm為不溶或難溶,溶解性100ppm以上為可溶。在本說明書中廣義而言,可溶包含微溶。在本說明書中,依照不溶、難溶、可溶之順序,溶解性變高。在本說明書中,狹義而言,微溶為比可溶之溶解性低,而比難溶之溶解性高。
較佳為(a)成分對5.0質量%氨水中之溶解性小於100ppm,(b)成分對5.0質量%氨水中之溶解性為100ppm以上。
亦可將前述之5.0質量%氨水變更為後述製程中所使用的除去液(1)(如後述)。就本發明之較佳型態而言,可列舉藉由存在於由基板洗淨液形成之膜中的(b)成分被除去液(1)溶解,而觸發膜剝落的型態。所以,研判若用除去液(1)將(b)成分之一部分溶解,可除去基板洗淨膜。因此,研判除去液(1),例如可為比溶解性評價中所用之液的鹼性弱者。
可溶之溶質(b)
(b)成分,較佳為包含羧基、磺酸基、或磷醯基之物質;更佳為包含羧基或磷醯基之物質;進一步更佳為包含羧基之物質。
(b)成分之酸解離常數pKA(H
2O),較佳為-5~11(更佳為-1~8;進一步更佳為1~7;再進一步更佳為2~6)。
(b)成分,較佳為(b’)龜裂促進成分,(b’)龜裂促進成分,較佳為包含羧基之烴。
雖不欲被理論侷限,不過研判除去液(1)將基板洗淨膜剝離時,(b)成分產生觸發膜剝離之關鍵部分。因此,(b)成分對除去液的溶解性,以比(a)成分高者為較佳。
(b)成分,較佳為包含式(b-1)所示之重複單元。
其中,
L
1為單鍵、C
1-4伸烷基、伸苯基、醚、羰基、醯胺或醯亞胺;較佳為單鍵、亞甲基、伸乙基、伸苯基或醯胺;更佳為單鍵或伸苯基;進一步更佳為單鍵。在L
1為醯胺或醯亞胺的情況,醯胺或醯亞胺中存在之H,可用甲基取代,然而較佳為未取代。
R
1為羧基、磺酸基、或磷醯基;較佳為羧基或磺酸基;更佳為羧基。
R
2為氫、甲基、或羧基;較佳為氫或羧基;更佳為氫。
R
3為氫或甲基;較佳為氫。
(b)成分較佳為包含式(b-1)所示之重複單元的聚合物。就包含式(b-1)所示之重複單元之聚合物的較佳例而言,可列舉聚丙烯酸、聚馬來酸、聚苯乙烯磺酸、或彼等之組合的聚合物。聚丙烯酸、及馬來酸丙烯酸共聚物為更佳之例。
在共聚合之情況,較佳為無規共聚合或嵌段共聚合;更佳為無規共聚合。
列舉以下之馬來酸丙烯酸共聚物為例,加以說明。該共聚物具有(b-1)所含的2種(b-1)構成單元。
(b)成分之分子量(在聚合物之情況,為Mw),較佳為500~500,000;更佳為1,000~100,000;進一步更佳為2,000~50,000;再進一步更佳為5,000~50,000;再進一步更佳為5,000~40,000。
(b)成分可經由合成,亦可經由購入而取得。就供給來源而言,可列舉Sigma Aldrich、東京化成工業、日本觸媒。
(b)成分之含量,以(a)成分作為基準,較佳為1~100質量%;更佳為1~50質量%;進一步更佳為1~30質量%;再進一步更佳為1~10質量%。
溶劑(c)
溶劑(c)較佳包含水(c-1)。
以水(c-1)作為基準,(b)成分之含量較佳為0.1~500質量%(更佳為0.1~100質量%;進一步更佳為0.5~50質量%;再進一步更佳為0.5~10質量%)。水(c-1)較佳為去離子水。
水(c-1)之含量,以溶劑(c)作為基準,較佳為0.01~50質量%(更佳為0.01~20質量%;進一步更佳為0.05~20質量%)。
溶劑(c)亦可包含有機溶劑(c-2)。
有機溶劑(c-2)以具有揮發性為較佳。在本發明中,具有揮發性,意指與水相比,揮發性高。例如,溶劑(c-2)在1氣壓時之沸點,以50~250℃為較佳;以50~200℃為更佳;以60~170℃為進一步更佳;以70~150℃為再進一步更佳。
就有機溶劑(c-2)而言,可列舉IPA等醇類;乙二醇單甲基醚、乙二醇單乙基醚等乙二醇單烷基醚類;乙二醇單甲基醚乙酸酯、乙二醇單乙基醚乙酸酯等乙二醇單烷基醚乙酸酯類;PGME、PGEE等丙二醇單烷基醚類;PGMEA、丙二醇單乙基醚乙酸酯等丙二醇單烷基醚乙酸酯類;乳酸甲酯、EL等乳酸酯類;甲苯、二甲苯等芳香族烴類;甲基乙基酮、2-庚酮、環己酮等之酮類;N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯啶酮等醯胺類;γ-丁內酯等內酯類等。該等有機溶劑,可單獨或將2種以上混合而使用。
就一較佳型態而言,有機溶劑(c-2)可選自IPA、PGME、PGEE、EL、PGMEA、彼等之任何組合。在有機溶劑為2種之組合的情況,其體積比係較佳為20:80~80:20;更佳為30:70~70:30。
有機溶劑(c-2)對水之溶解度,以10g/100gH
2O以上者為較佳;以20g/100gH
2O以上者為更佳;以25~1,000g/100gH
2O者為進一步更佳;以50~200g/100gH
2O者為再進一步更佳。對水之溶解度的測定,以在常溫常壓進行為較佳;常溫為20~30℃(較佳為22~28℃);常壓以標準大氣壓或在標準大氣壓±15%之範圍為較佳。
就本發明之一型態而言,溶劑(c)之含量,以基板洗淨液作為基準,為0.1~99.9質量%(較佳為50~99.9質量%;更佳為75~99.5質量%;進一步更佳為80~99質量%;再進一步更佳為90~99質量%)。
鹼成分(d)
本發明中所用之基板洗淨液,可進一步包含鹼成分(d)。雖不欲被理論侷限,不過研判藉由鹼成分(d)殘留於基板洗淨膜中,當除去液(1)將膜除去時,鹼成分(d)溶解於除去液(1)中,可作為膜剝落的關鍵。鹼成分(d)之1氣壓時的沸點,以20~400℃為較佳;以115~350℃為更佳;以200~350℃為進一步更佳。
雖非意圖限定本發明,然而就鹼成分(d)之具體例而言,可列舉N-苄基乙醇胺、二乙醇胺、單乙醇胺、2-(2-胺基乙基胺基)乙醇、4,4’-二胺基二苯基甲烷、2-(丁基胺基)乙醇、2-苯胺基乙醇、三乙醇胺、伸乙基二胺、二伸乙基三胺、參(2-胺基乙基)胺、參[2-(二甲基胺基)乙基]胺、N,N,N’,N’-肆(2-羥基乙基)伸乙基二胺、N,N,N’,N’-四乙基伸乙基二胺、1,4-二氮雜雙環[2.2.2]辛烷、六亞甲基四胺、1,4,7,10-四氮雜環十二烷、1,4,7,10,13,16-六氮雜環十八烷。
鹼成分(d)之分子量,較佳為50~500;更佳為80~300。鹼成分(d)可藉由合成或購入而取得。就供給來源而言,可列舉Sigma Aldrich、東京化成工業。
與基板洗淨液中之(a)成分及(b)成分之質量和相較,鹼成分(d)較佳為1~100質量%(更佳為1~50質量%;進一步更佳為1~30質量%)。
其他添加物(e)
本發明所用之基板洗淨液,除(a)~(d)成分以外,可進一步包含其他添加物(e)。其中,其他添加物(e)係包含界面活性劑、酸、抗菌劑、殺菌劑、防腐劑、或抗真菌劑,亦可為彼等之任何組合。其他添加物(e),較佳包含界面活性劑。
就本發明之一型態而言,其他添加物(e)之含量(在複數之情況,為其和),在以(a)成分作為基準時,為0~100質量(較佳為0~10質量%;更佳為0~5質量%;進一步更佳為0~3質量%;再進一步更佳為0~1質量%)。基板洗淨液不含其他添加劑(e)(0質量%)亦為本發明的型態之一。
雖非意圖限定本發明,使其被理論侷限,然而為了本發明之理解,使用示意圖(圖1)說明用根據本發明之基板表面處理液經洗淨基板的製造方法之一型態。
圖1(a)展示基板1中有粒子2附著之狀態。圖1(b)展示根據本發明之基板表面處理液被施用於基板,形成基板表面處理層3的狀態。此時,施用基板洗淨液,形成基板洗淨膜4之狀態,為圖1(c)。使粒子保持於基板洗淨膜中,接著施用除去液(1)5的狀態,為圖1(d)。基板洗淨膜在保持粒子下,從基板除去的狀態,為圖1(e),基板洗淨膜被除去之狀態,為圖1(f)。此時,施用除去液(2),可得到經洗淨之基板。此狀態為圖1(g)。
[經洗淨基板的製造方法]
根據本發明經洗淨基板的製造方法,係包含以下之步驟:
(1)將根據本發明之基板表面處理液施用於基板;
(2)從前述基板表面處理液形成包含鹼性化合物(A)之至少一部分的基板表面處理層;
(3)將基板洗淨液施用於前述基板表面處理層;
(4)從前述基板洗淨液形成基板洗淨膜;
(5)將前述基板洗淨膜藉由除去液(1)除去;
(6)將前述基板表面處理層藉由除去液(2)除去。
在以下,使用更具體的型態,說明基板之洗淨方法。在以下,()內之數字表示步驟之順序。例如,記載(0-1)、(0-2)、(1)之步驟的情況,步驟之順序如前述所述。
步驟(1)
步驟1中,將根據本發明之基板表面處理液施用於基板。
在本發明中,就經洗淨之基板而言,可列舉半導體晶圓、液晶顯示裝置用玻璃基板、有機EL顯示裝置用玻璃基板、電漿顯示器用玻璃基板、光碟用基板、磁碟用基板、光磁碟用基板、光罩用玻璃基板、太陽電池用基板等。基板可為非加工基板(例如裸晶圓),亦可為被加工基板(例如圖案基板)。基板亦可由複數層積層而構成。較佳之基板的表面為半導體。半導體可由氧化物、氮化物、金屬、彼等之任何組合的任一者構成。
基板之表面可為親水性,亦可為疏水性。在為疏水性之情況,由於可更發揮本發明之效果而為較佳。就疏水性之基板而言,例如,可列舉TiN基板、Ru基板、無定形碳處理基板。
基板之形狀,以直徑150~600mm(更佳為200~400mm)之圓盤狀基板為較佳。
即使為親水性基板,亦可形成本發明之基板表面處理層,進行藉由隨後之基板洗淨膜的粒子除去。雖不欲被理論侷限,然而研判實際製造之基板由於進行複數次處理,在進行基板之洗淨的階段,在基板表面可形成疏水性區域及親水性區域共同存在的狀態,利用本發明之基板表面處理液有效。例如,在親水性基板表面,藉由蝕刻切削矽酸化膜之區域,可成為非親水性。
基板表面處理液之施用方法,無特別限定,然而以在適合基板洗淨之裝置中藉由噴嘴(nozzle)等,將基板表面處理液滴入呈水平之基板之約略中央處而進行為較佳。滴入亦可呈液柱狀落下。滴入時,可將基板以例如十至數十rpm旋轉,以抑制滴痕產生。
滴入之量,可隨基板之大小或形狀等而調整,較佳為10~500cc(更佳為10~300cc)。
步驟(2)
步驟(2)中,從基板表面處理液形成包含鹼性化合物(A)之至少一部分的基板表面處理層。亦適合例如鹼性化合物(A)形成薄膜,殘留於基板上,並將其他成分除去的型態。亦可溶劑(B)以外之成分的一部分固化,形成基板表面處理層,殘留於基板上。在鹼性化合物(A)於常溫常壓為液體之情況,亦可以液體之狀態殘留於基板上。
施用於基板之基板表面處理液,藉由基板之旋轉、沖洗液之施用、以熱板加熱、或彼等之任一種組合,將至少一部分溶劑(C)除去,形成包含鹼性化合物(A)之至少一部分的基板表面處理層。就本發明之一較佳型態而言,步驟(2)可列舉將基板旋轉,將剩餘之基板表面處理液甩掉,並施用沖洗液(更佳為水性沖洗液)。雖不欲被理論侷限,然而若加入沖洗液之施用,基板表面處理層之與基板表面接觸的薄膜殘留,其餘則被除去,而形成依循被加工基板(例如具有段差結構)之表面形狀的基板表面處理層。所形成之基板表面處理層,以具有0.001nm~2nm之膜厚為一較佳型態。雖不欲被理論侷限,然而若加入沖洗液之施用,研判藉由基板表面處理層充分地形成薄膜,基板表面處理層可抓住粒子,而更有效地除去粒子。
基板表面處理層之形成,藉由基板之旋轉而進行,亦為本發明之一較佳型態。該旋轉較佳為以500~3,000rpm(更佳為1000~2000rpm),0.5~90秒(更佳為5~80秒;進一步更佳為15~70秒)進行。
步驟(3)
在步驟(3)中,將基板洗淨液施用於前述基板表面處理層之上。基板洗淨液之施用,可與步驟(1)之基板表面處理液之施用同樣地進行。基板洗淨液的滴入量,較佳為0.5~10cc。此等條件可以調整,以使基板洗淨液被均勻地塗布及展開。
步驟(4)
在步驟(4)中,從基板洗淨液形成基板洗淨膜。將基板洗淨液之至少一部分溶劑除去,基板洗淨液之至少一部分固體成分形成基板洗淨膜。膜之形成可藉由加熱或基板之旋轉等而進行;較佳係以基板之旋轉進行。基板之旋轉,較佳以500~3,000rpm(更佳為500~1,500rpm;進一步更佳為500~1,000rpm)進行 0.5~90秒(更佳為5~80秒;進一步更佳為15~70秒;再進一步更佳為30~60秒)。藉此,將基板洗淨液展開至基板之整個表面,同時可將基板洗淨液所含之溶劑的至少一部分除去。上述之加熱亦可藉由使裝置內之溫度上升而達成。可期待藉由溫度上升,促進基板洗淨液中之固體成分之膜化。在使溫度上升的情況,以40~150℃為較佳。
步驟(5)
在步驟(5)中,將基板洗淨膜以除去液(1)除去。
基板洗淨膜,可保持基板上所存在之粒子,並以該保持的狀態藉由除去液(1)除去,為本發明之一較佳型態。
除去液(1)可為鹼性、中性或酸性之任一者,然而以中性為較佳。就本發明之一型態而言,除去液(1)之pH為6~8(較佳為6.5~7.5;更佳為6.8~7.2;進一步更佳為6.9~7.1)。中性之除去液之一更具體型態為DIW。
就本發明之另一型態而言,除去液(1)亦可為鹼性。鹼性除去液之pH為7~13(較佳為8~13;進一步更佳為11~12.5)。
pH之測定,為避免空氣中之二氧化碳溶解造成的影響,以脫氣測定為較佳。
除去液(1)之施用,可藉由例如滴入、噴霧、液浸而進行。滴入可在基板上形成液池(水坑(puddle)),亦可連續地滴入。就本發明之一型態而言,於基板以500~800rpm旋轉的狀態,將除去液(1)滴入基板之中央。
基板洗淨膜未被除去液(1)完全溶解,而以保持粒子之狀態從基板上除去,為本發明之較佳型態。
步驟(6)
在步驟(6)中,將前述基板表面處理層藉由除去液(2)除去。
除去液(2)只要能使基板表面處理層溶解者,無特別限定,然而以酸性為較佳。就本發明之一型態而言,除去液(2)之pH較佳為1~6(更佳為1~3)。
雖非意圖限定本發明,然而就除去液(2)之具體例而言,例如,可列舉鹽酸水溶液、稀硫酸水溶液、醋酸水溶液、硝酸水溶液、及彼等之任何組合;更佳可列舉鹽酸水溶液。
與除去液(2)之總質量相比,酸成分較佳為0.1~10質量%(更佳為0.1~5質量%;進一步更佳為0.5~2質量%)。除去液(2)之主成分以水、或溶劑(B)為較佳;以水為更佳。雖不欲被理論侷限,然而期望除去基板表面處理層,同時不對基板表面造成損傷,並使基板表面之化學・電氣特性無變化。
除去液(2),可採用與除去液(1)之施用方法相同的方法施用。
根據本發明的基板之洗淨方法,亦以進一步包含上述以外之至少1個步驟的型態為較佳。此種步驟包含基板之洗淨中周知者。例如,可列舉下列之步驟。
(0-1)藉由蝕刻(etching)在基板上加工圖案,並除去蝕刻遮罩(mask);
(0-2)將前述基板洗淨;
(0-3)將前述基板預濕(pre-wet);
(0-4)將前述基板洗淨;
(7)藉由將水或有機溶劑滴在前述基板表面處理層已被除去之基板上,然後除去前述水或有機溶劑,將基板進一步洗淨。
步驟(0-1)
步驟(0-1)中,藉由蝕刻對基板進行圖案加工,並除去蝕刻遮罩。被洗淨之基板,可為經加工的基板,加工可藉由微影術技術進行。
步驟(0-2)
在步驟(0-2)中,為了減少基板上之粒子數,藉由周知之洗淨液(沖洗液等)洗淨基板。去除藉此仍殘留之少許粒子,為本發明的目的之一。
步驟(0-3)
步驟(0-3)中,將基板預濕(pre-wet)。為了改善本發明之基板表面處理液的塗布性,使其均勻地於基板上展開,以包含此步驟為較佳型態。就用於預濕(pre-wet)之較佳液體(預濕液)而言,可列舉IPA、PGME、PGMEA、PGEE、正丁醇(nBA)、純水、及彼等之任何組合。
步驟(0-4)
為了取代步驟(0-3)之預濕(pre-wet)液,洗淨基板的步驟亦為一較佳型態。加入前述(0-2)步驟,而不要(0-4)步驟,亦為本發明之一型態。
步驟(7)
在步驟(7)中,藉由將水或有機溶劑滴在基板表面處理層已被除去之基板上,然後除去水或有機溶劑,將基板進一步洗淨。
[裝置之製造方法]
藉由將根據本發明之洗淨方法所製造的基板進一步加工,可製造裝置。彼等加工可使用周知之方法。被加工之基板可視需要,將基板切片,連接引線框架(leadframe)、用樹脂封裝。就裝置而言,可列舉半導體、液晶顯示元件、有機EL顯示元件、電漿顯示器元件、太陽電池元件。就本發明之較佳型態而言,裝置為半導體裝置。
如以下所述,藉由諸實例說明本發明。本發明之型態並不只限定於此等實施例。
[基板表面處理液之調製]
使表1及2所記載之鹼性化合物(A)溶解於DIW(B)。其中,添加0.1質量%之Megafac F-410(DIC)作為界面活性劑(C),然後充分攪拌。將該液使用過濾器「Optimizer UPE」(日本Entegris,UPE,孔徑10nm)過濾,得到實施例1~31及比較例2~4之基板表面處理液。
鹼性化合物(A)在基板表面處理液中之濃度(質量%),如表1及2記載。比較例1,成分只有DIW(100%)。比較例2~4之相當於鹼性化合物(A)的成分,係用於對比,實際上使用的成分為酸。
[表1]
表中,
・聚烯丙基胺
・聚伸乙基亞胺
・聚二烯丙基胺
[表2]
鹼性化合物(A) | 接觸角 | 基板洗淨膜 除去評價 | 顆粒 除去評價 | |||
實施例 | 1 | 聚烯丙基胺 (Mw=1000) | 5.00% | A | AA | AA |
2 | 聚烯丙基胺 (Mw=500) | 5.00% | A | AA | AA | |
3 | 聚烯丙基胺 (Mw=5000) | 5.00% | A | A | A | |
4 | 聚烯丙基胺 (Mw=10000) | 5.00% | A | A | A | |
5 | 聚烯丙基胺 (Mw=1000) | 1.00% | A | AA | AA | |
6 | 聚烯丙基胺 (Mw=1000) | 0.10% | A | AA | AA | |
7 | 聚烯丙基胺 (Mw=1000) | 50.00% | A | AA | AA | |
8 | 聚伸乙基亞胺 (Mw=300) | 5.00% | A | AA | AA | |
9 | 聚伸乙基亞胺 (Mw=300) | 1.00% | A | AA | AA | |
10 | 聚伸乙基亞胺 (Mw=300) | 0.10% | A | AA | AA | |
11 | 聚伸乙基亞胺 (Mw=300) | 99.00% | A | AA | AA | |
12 | 聚伸乙基亞胺 (Mw=100) | 5.00% | A | AA | AA | |
13 | 聚伸乙基亞胺 (Mw=1000) | 5.00% | A | AA | AA | |
14 | 聚伸乙基亞胺 (Mw=5000) | 5.00% | A | A | A | |
15 | 聚伸乙基亞胺 (Mw=10000) | 5.00% | A | A | A | |
16 | 聚二烯丙基胺 (Mw=1000) | 5.00% | A | AA | AA | |
17 | 1,4-二胺基丁烷 | 5.00% | A | AA | A | |
18 | N,N'-雙(3-胺基丙基)伸乙基二胺 | 5.00% | A | AA | A | |
19 | 二烯丙基胺 | 5.00% | A | AA | A | |
20 | 三烯丙基胺 | 5.00% | A | AA | A | |
21 | 1,4-二氮雜雙環[2.2.2]辛烷 | 5.00% | A | AA | A | |
22 | N,N,N',N'',N''-五甲基二伸乙基三胺 | 5.00% | A | AA | A | |
23 | N,N,N',N'-四亞甲基二胺 | 5.00% | A | AA | A | |
24 | 2,6,10-三甲基-2,6,10-三氮雜十一烷 | 5.00% | A | AA | A | |
25 | N,N,N',N'-四甲基-1,3-二胺基丙烷 | 5.00% | A | AA | A | |
26 | 1,1,4,7,10,10-六甲基三伸乙基四胺 | 5.00% | A | AA | A | |
27 | 2-(2-胺基乙基胺基)乙醇 | 5.00% | A | AA | A | |
28 | 二乙醇胺 | 5.00% | A | AA | A | |
29 | 六亞甲基四胺 | 5.00% | A | AA | A | |
30 | 2-(丁基胺基)乙醇 | 5.00% | A | AA | A | |
31 | N-苄基乙醇胺 | 5.00% | A | AA | A |
鹼性化合物(A) | 接觸角 | 基板洗淨膜 除去評價 | 顆粒 除去評價 | |||
比較例 | 1 | 無 | - | B | B | D |
2 | 醋酸 | 5.00% | B | B | D | |
3 | 硫酸 | 5.00% | B | B | D | |
4 | 鹽酸 | 5.00% | B | B | D |
[基板洗淨液之製備]
將DIW及IPA以體積比10:90混合。使用其作為溶劑(c)。將作為不溶或難溶之溶質(a)的酚醛樹脂(Mw約5,000)、作為可溶之溶質(b)的聚丙烯酸(Mw約15,000),以使基板洗淨液中之固體成分((a)成分與(b)成分之和)成為5.0質量%的條件,添加於溶劑(c)中。(a):(b)之質量比為100:5。將其用攪拌子攪拌1小時,得到固體成分濃度為5質量%之液體。將該液體使用過濾器「Optimizer UPE」過濾,得到基板洗淨液。
[評價基板]
對12吋Si裸基板,以CVD用CH
4氬混合氣,於室溫至120℃進行成膜處理。藉此,將約70nm之無定形碳在基板上成膜。以下,將其稱為a-C基板。接觸角之測定或基板洗淨膜除去評價中,係使用將a-C基板切去3cm平方者。
[接觸角]
a-C基板,若使用接觸角計(「Dropmaster700」,協和界面科學股份有限公司),藉由液滴法測定靜態接觸角,為50°。
使用旋轉塗布機(「MS-A100」,Mikasa),將10cc之上述基板表面處理液滴在a-C基板上,以1500rpm進行旋轉塗布。然後,將50cc之DIW滴在基板上,將基板以1500rpm旋轉,形成基板表面處理層。
以與上述同樣的方法,測定已形成基板表面處理層之基板的接觸角,並依照以下之基準評價。所得到之結果,如表1及2所示。
A:接觸角小於40°。
B:接觸角為40°以上。
[基板洗淨膜除去評價]
使用「MS-A100」,將10cc之上述基板表面處理液滴在a-C基板上,以1500rpm進行旋轉塗布。然後,將50cc之DIW滴在基板上,將基板以1500rpm旋轉,形成基板表面處理層。然後,滴入1cc之上述基板洗淨液,以1500rpm進行旋轉塗布,形成基板洗淨膜。將作為除去液(1)的50cc之5.0質量%氨水滴在所形成之基板洗淨膜上,除去基板洗淨膜。將此狀態之基板使用橢圓偏振計(Ellipsometer)(「M-2000」,JA Woolam日本),測定基板表面處理層的殘膜量,並依照以下之基準評價。所得到之結果如表1及2所示。
AA:殘膜量小於0.5nm。
A:殘膜量為0.5nm以上2.0nm以下。
B:殘膜量超過2.0nm。
[粒子除去評價]
使粒子附著於a-C基板上。使用超高純度膠體矽石(平均一次粒徑約100nm)作為實驗用粒子。滴入50mL之矽石微粒子組成物,以500rpm旋轉5秒,進行塗布。然後,以1,000rpm旋轉30秒,將矽石微粒子組成物之溶劑旋轉乾燥。藉此,得到粒子附著評價基板。
使用旋轉塗布機(「RF
3」,SOKUDO),將10cc之上述基板表面處理液滴在粒子附著基板上,以1500rpm進行旋轉塗布。然後,將50cc之DIW滴在基板上,將基板以3000rpm旋轉,形成基板表面處理層。然後,滴入50cc之上述基板洗淨液,以1500rpm進行旋轉塗布,形成基板洗淨膜。然後,將基板以100rpm旋轉,以10秒滴入作為除去液(1)的5.0質量%氨水,使其覆蓋基板全體。將此狀態維持20秒後,使基板以1500rpm旋轉,除去基板洗淨膜。然後,為了除去基板表面處理層,滴入作為除去液(2)的5.0質量%醋酸水溶液共計10秒,使其覆蓋基板全體。藉由以1000rpm旋轉,甩掉除去液,使基板乾燥。
使用暗視野缺陷檢查裝置(LS-9110,日立高科技公司),確認此等基板之粒子殘存量及膜的除去狀況,依照以下之基準進行評價。所得到之結果如表1及2。
AA:基板洗淨膜被除去,粒子之數為10個以下。
A:基板洗淨膜被除去,粒子之數超過10個且100個以下。
B:基板洗淨膜被除去,粒子之數超過100個且1000個以下。
C:基板洗淨膜被除去,粒子之數超過1000個。
D:基板洗淨膜完全未能除去。
[基板表面處理層之除去的評價]
使用「MS-A100」將10cc之上述基板表面處理液滴在a-C基板上,以1500rpm進行旋轉塗布。然後,將50cc之DIW滴在基板上,將基板以1500rpm旋轉,形成基板表面處理層。然後,滴入1cc之上述基板洗淨液,以1500rpm進行旋轉塗布,形成基板洗淨膜。在所形成的基板洗淨膜,滴入50cc之作為除去液(1)的5.0質量%氨水,除去基板洗淨膜。將此時點之基板,使用橢圓偏振計「M-2000」,測定基板表面處理層之殘膜量,為0.2nm。
為了從上述之基板除去基板表面處理層,滴入作為除去液(2)的5.0質量%醋酸水溶液共計10秒,使其覆蓋基板全體。藉由以1000rpm旋轉,將除去液甩掉,使基板乾燥。將此時點之基板使用橢圓偏振計「M-2000」,測定基板表面處理層之殘膜量,為0.0nm。
[基板表面處理液之製備2]
將表3記載之鹼性化合物(A)添加於溶劑(B),充分攪拌。將此液使用過濾器「Optimizer UPE」(日本Entegris,UPE,孔徑10nm)過濾,得到實施例41~43之基板表面處理液。鹼性化合物(A)在基板表面處理液中之濃度(質量%),如表3所記載。
[表3]
對於實施例41~43之基板表面處理液,與上述同樣地進行接觸角之評價、基板洗淨膜除去評價及粒子除去評價。將結果記載於表3。
鹼性化合物(A) | 溶媒(B) | 接觸角 | 基板洗淨膜 除去評價 | 顆粒 除去評價 | |||
實施例 | 41 | 聚烯丙基胺 (Mw=300) | 5.00% | EtOH | A | AA | AA |
42 | 聚伸乙基亞胺 (Mw=600) | 5.00% | IPA | A | AA | AA | |
43 | 1,4-二氮雜雙環[2.2.2]辛烷 | 5.00% | PGME | A | AA | A |
1:基板
2:粒子
3:基板表面處理層
4:基板洗淨膜
5:除去液(1)
圖1為示意性說明根據本發明經洗淨基板之製造方法的截面圖。
1:基板
2:粒子
3:基板表面處理層
4:基板洗淨膜
5:除去液(1)
Claims (15)
- 一種基板表面處理液,其包含鹼性化合物(A)及溶劑(B); 其中, 該基板表面處理液被用於施加在基板上,形成包含鹼性化合物(A)之至少一部分的基板表面處理層,將基板洗淨液施用於該基板表面處理層,形成基板洗淨膜; 溶劑(B)較佳包含水(B-1);或者 水(B-1)的含量,以溶劑(B)作為基準,較佳為50~100質量%。
- 如請求項1之基板表面處理液,其中 該鹼性化合物(A)為包含式(A-1)或式(A-2)所示之重複單元所形成的聚合物,或 式(A-3)或式(A-4)所示之化合物或(A-5)飽和含氮烴環或彼等之鹽; (其中, R 13、R 14及R 15各自獨立地為H、C 1-4烷基、或羧基, L 11為單鍵或C 1-4伸烷基, R 11為單鍵、H或C 1-5烷基, R 12為H、C 1-5烷基、C 1-5醯基、或甲醯基, 其中,L 11之伸烷基、R 11之烷基、及R 12之烷基或醯基中之-CH 2-的至少1個,各自獨立地可被取代為-NH-, R 11之單鍵或烷基,及R 15之烷基,可鍵結在一起,形成飽和或不飽和之雜環, R 11之烷基及R 12之烷基、醯基或甲醯基,可鍵結在一起,形成飽和或不飽和之雜環, p及q各自獨立地為0~1之數); (其中, R 21各自獨立地為H、單鍵、C 1-4烷基或羧基, R 22、R 23、R 24及R 25各自獨立地為H、C 1-4烷基或羧基, r為0~3之數); (其中, R 31、R 32、R 33及R 34各自獨立地為H或甲基, s為2~5之數, t為1~5之數); (其中, R 41為H、羥基、或乙烯基, R 42為H、羥基、乙烯基、胺基、或苯基, R 43為H、羥基、或乙烯基, x為1~5之數, y為1~5之數, z為0~5之數)。
- 如請求項1或2之基板表面處理液,其進一步包含界面活性劑(C)。
- 如請求項1至3中至少任一項之基板表面處理液,其進一步包含保濕劑(D)。
- 如請求項1至4中至少任一項之基板表面處理液,其中, 該鹼性化合物(A)之含量,以該基板表面處理液作為基準,為0.001~99.9質量%; 該溶劑(B)的含量,以該基板表面處理液作為基準,較佳為0.001~99.999質量%; 該界面活性劑(C)的含量,以該基板表面處理液作為基準,較佳為0.001~5質量%;或 該保濕劑(D)的含量,以該基板表面處理液作為基準,較佳為0.001~10質量%。
- 如請求項1至5中至少任一項之基板表面處理液,其進一步包含其他添加物(E): 其中,該其他添加物(E)包含酸、鹼(排除該鹼性化合物(A))、抗菌劑、殺菌劑、防腐劑、或抗真菌劑; 該其他添加物(E)的含量,以該基板表面處理液作為基準,較佳為0~10質量%。
- 如請求項1至6中至少任一項之基板表面處理液,其中該基板表面處理層的厚度為0.001~2nm。
- 如請求項1至7中至少任一項之基板表面處理液,其中施用該基板表面處理液前之基板的表面為疏水性: 該基板之表面的接觸角較佳為30~90°;或 該基板的表面,較佳為平坦,或具有段差結構。
- 如請求項1至8中至少任一項之基板表面處理液,其中該基板洗淨液包含不溶或難溶之溶質(a)、可溶之溶質(b)、及溶劑(c); 較佳為不溶或難溶之溶質(a)對5.0質量%氨水的溶解性小於100ppm,可溶之溶質(b)對5.0質量%氨水的溶解性為100ppm以上。
- 如請求項1至9中至少任一項之基板表面處理液,其中藉由除去液(1)除去該基板洗淨膜,藉由除去液(2)除去該基板表面處理層。
- 一種經洗淨基板的製造方法,其包含下列步驟: (1)將如請求項1至10中至少任一項之基板表面處理液施用於基板; (2)從前述基板表面處理液形成包含鹼性化合物(A)之至少一部分的基板表面處理層; (3)將基板洗淨液施用於前述基板表面處理層; (4)從前述基板洗淨液形成基板洗淨膜; (5)藉由除去液(1)將前述基板洗淨膜除去; (6)藉由除去液(2)將前述基板表面處理層除去。
- 如請求項11之經洗淨基板的製造方法,其中在步驟(2)中,藉由水性沖洗液洗淨,形成具有0.001~2nm之膜厚的該基板表面處理層。
- 如請求項11或12之經洗淨基板的製造方法,其進一步包含下述步驟之至少1個: (0-1)藉由蝕刻對基板進行圖案加工,並除去蝕刻遮罩; (0-2)將該基板洗淨; (0-3)將該基板預濕(pre-wet); (0-4)將該基板洗淨; (7)藉由將水或有機溶劑滴在該基板表面處理層已被除去之基板上,然後除去該水或有機溶劑,將基板進一步洗淨。
- 如請求項11至13中至少任一項之經洗淨基板的製造方法,其中步驟(2)及/或步驟(4)係藉由基板之旋轉而進行: 該旋轉較佳為以500~3,000rpm進行0.5~90秒;或該基板較佳為直徑150~600mm之圓盤狀。
- 一種裝置之製造方法,其包含如請求項11至14中至少任一項之經洗淨基板的製造方法。
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