TWI717452B - 處理液 - Google Patents
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Abstract
本發明的課題在於提供一種處理液,其具有對於配置於基板上的金屬膜的防腐蝕性,且對於基板上的有機膜的去除性或對於附著於基板上的乾式蝕刻殘渣物及乾式灰化殘渣物的去除性優異。本發明的處理液包含水、親水性有機溶劑、四級銨鹽及無機陰離子,且相對於處理液總質量,所述無機陰離子的含量為0.001質量ppt~1質量ppm。
Description
本發明是有關於一種主要應用於半導體裝置用基板的處理的處理液。
於半導體積體電路的製造中,正在推進大規模化、高密度化及微細化。於積體電路的製造中,採用使用正型或負型的光阻劑的微影步驟。塗佈設置於基板(例如,矽基板及形成有電路結構的基板)上的光阻劑膜透過光罩等曝光原版而曝光。其後,藉由對實施了曝光的光阻劑膜進行顯影,可獲得具有對應於曝光原版的形狀的抗蝕劑(抗蝕劑圖案、抗蝕劑膜)。將所獲得的抗蝕劑作為遮罩並實施蝕刻。
當將所獲得的抗蝕劑作為遮罩並藉由電漿等乾式蝕刻手段來對基板上的金屬層及絕緣層進行蝕刻時,源自抗蝕劑、金屬層及絕緣層的殘渣物附著於基板上。通常,為了去除該附著的殘渣物,進行使用洗淨用組成物作為處理液的洗淨步驟(進而,視需要淋洗步驟)。
進而,於蝕刻時作為遮罩而使用的抗蝕劑其後藉由利用灰化(ashing)的乾式方法(乾式灰化)、或使用剝離液的濕式方法而自基板被去除。利用乾式灰化而實施了抗蝕劑去除的基板上附著有殘渣物,因此為了去除該殘渣物,通常進行使用處理液(洗淨用組成物)的洗淨步驟。
另一方面,所謂使用剝離液的濕式方法,是指使用處理液(剝離用組成物)來將於蝕刻時作為遮罩而使用的抗蝕劑剝離去除的形態。 且說,於半導體元件的製造中,有時於在基板上形成永久膜(例如,彩色濾光片等圖案膜)後,要求去除該永久膜。具體而言,認為若所形成的永久膜存在製造上的缺損等,則自基板整體去除該些永久膜,並對基板進行再利用(再生)。此處,作為永久膜,可列舉應用於固體攝像元件及圖像顯示元件等的製造中的進行了微細加工的彩色濾光片、透明絕緣膜及樹脂製透鏡等。 當去除永久膜時,亦與所述蝕刻時作為遮罩而使用的抗蝕劑同樣地,研究使用剝離用組成物作為處理液來進行剝離去除。
例如,於專利文獻1中,作為永久膜的去除液,揭示了用以去除彩色抗蝕劑的洗淨劑組成物。更具體而言,揭示了包含氫氧化四甲基銨(tetramethylammonium hydroxide,TMAH)的洗淨劑組成物。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]韓國公開專利第2014-0113114號公報
[發明所欲解決之課題] 本發明者使用專利文獻1中記載的去除液,分別實施基板上的有機膜(例如,於蝕刻時作為遮罩而使用的各種抗蝕劑及永久膜等)的剝離去除、以及乾式蝕刻殘渣物或乾式灰化殘渣物附著於表面的基板的洗淨,結果可知專利文獻1中記載的去除液的去除性不滿足所期望的要求而需要進一步的改善。 另一方面,通常當將基板上的有機膜剝離去除、或者將附著於基板上的乾式蝕刻殘渣物或乾式灰化殘渣物洗淨時,大多情況下配置於基板上的電極或配線等金屬膜露出。因此,處理液必須具有對於形成於基板上的電極或配線等金屬膜(尤其是鋁膜)的防腐蝕性。
因此,本發明的目的在於提供一種處理液,其具有對於配置於基板上的金屬膜的防腐蝕性,且對於基板上的有機膜的去除性或對於附著於基板上的乾式蝕刻殘渣物或乾式灰化殘渣物的去除性優異。 [解決課題之手段]
本發明者為了達成所述課題而努力研究的結果,發現藉由使用含有水、親水性有機溶劑、四級銨鹽及規定量(相對於處理液總質量而為0.001質量ppt~1質量ppm)的無機陰離子的處理液,可獲得所期望的效果,從而完成了本發明。 即,發現可藉由以下的構成來達成所述目的。
(1) 一種處理液,其包含水、親水性有機溶劑、四級銨鹽及無機陰離子,且 相對於處理液總質量,所述無機陰離子的含量為0.001質量ppt~1質量ppm。 (2) 如(1)所述的處理液,其中所述無機陰離子為硫酸根離子、氯化物離子或硝酸根離子。 (3) 如(1)或(2)所述的處理液,其中所述無機陰離子為硝酸根離子。 (4) 如(1)至(3)中任一項所述的處理液,其中相對於處理液總質量, 所述水的含量為1質量%~30質量%, 所述親水性有機溶劑的含量為40質量%~98質量%, 所述四級銨鹽的含量為0.1質量%~30質量%。 (5)如(1)至(3)中任一項所述的處理液,其中相對於處理液總質量, 所述水的含量為20質量%~98質量%, 所述親水性有機溶劑的含量為1質量%~40質量%, 所述四級銨鹽的含量為0.1質量%~30質量%。 (6) 如(1)至(5)中任一項所述的處理液,其進而包含胺化合物。 (7) 如(6)所述的處理液,其中所述胺化合物包含選自羥基胺及羥基胺鹽中的至少一種。 (8) 如(7)所述的處理液,其中相對於處理液總質量,所述選自羥基胺及羥基胺鹽中的至少一種的含量為0.1質量%~15質量%。 (9) 如(1)至(8)中任一項所述的處理液,其進而包含氧化劑。 (10) 如(1)至(9)中任一項所述的處理液,其進而包含鹵化物。 [發明的效果]
根據本發明,可提供一種處理液,其具有對於配置於基板上的金屬膜的防腐蝕性,且對於基板上的有機膜的去除性或對於附著於基板上的乾式蝕刻殘渣物或乾式灰化殘渣物的去除性優異。
以下,對本發明進行詳細說明。 以下所記載的構成要件的說明有時基於本發明的具有代表性的實施形態來進行,但本發明並不限定於此種實施形態。
再者,於本說明書中,使用「~」來表示的數值範圍是指包含「~」的前後所記載的數值作為下限值及上限值的範圍。 於本說明書中的基(原子群)的表述中,在無損本發明的效果的範圍內,未記載經取代及未經取代的表述包含不具有取代基的基(原子群),並且亦包含具有取代基的基(原子群)。例如,所謂「烷基」,不僅包含不具有取代基的烷基(未經取代的烷基),亦包含具有取代基的烷基(經取代的烷基)。各化合物的含義亦同樣如此。
另外,所謂本說明書中的「放射線」,例如是指水銀燈的明線光譜、準分子雷射所代表的遠紫外線、極紫外線(EUV(Extreme ultraviolet)光)、X射線、電子束等。另外,於本說明書中,所謂光是指光化射線或放射線。所謂本說明書中的「曝光」只要無特別說明,則不僅包含利用水銀燈、準分子雷射所代表的遠紫外線、X射線及EUV光等的曝光,而且亦包含利用電子束及離子束等粒子束的描畫。 另外,於本說明書中,「(甲基)丙烯酸酯」表示丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯的兩者或任一者,「(甲基)丙烯酸」表示丙烯酸及甲基丙烯酸的兩者或任一者。 另外,於本說明書中,「單量體」與「單體(monomer)」的含義相同。本說明書中的單量體被區分為寡聚物及聚合物,只要無特別說明,則是指重量平均分子量為2,000以下的化合物。於本說明書中,所謂聚合性化合物,是指具有聚合性官能基的化合物,可為單量體,亦可為聚合物。所謂聚合性官能基,是指參與聚合反應的基。 另外,於本說明書中,當談及「準備」時,是指除對特定的材料進行合成或調合等來準備以外,包含藉由購入等來籌措規定的物質。
於本發明中,所謂乾式蝕刻殘渣物是藉由進行乾式蝕刻(例如電漿蝕刻)所產生的副產物,例如是指源自抗蝕劑的有機物殘渣物、含有Si的殘渣物、及含有金屬的殘渣物等。 另外,於本發明中,所謂乾式灰化殘渣物是藉由進行乾式灰化(例如電漿灰化)所產生的副產物,例如是指源自抗蝕劑的有機物殘渣物、含有Si的殘渣物、及含有金屬的殘渣物等。 再者,於以下的說明中,有時亦將所述乾式蝕刻殘渣物及乾式灰化殘渣物統稱為「殘渣物」。
[處理液] 本發明的處理液包含水、親水性有機溶劑、四級銨鹽及無機陰離子。本發明的特徵在於如下方面:於所述組成的處理液中,相對於處理液總質量,將無機陰離子的含量設為0.001質量ppt~1質量ppm。尤其,該無機陰離子較佳為將無機酸作為離子源。 本發明的處理液藉由設為所述構成,具有對於配置於基板上的金屬膜的防腐蝕性,且對於基板上的有機膜的去除性或對於附著於基板上的乾式蝕刻殘渣物或乾式灰化殘渣物的去除性優異。 藉由含有規定量的無機陰離子而獲得所期望的效果的理由的詳情雖未明確,但認為於處理液中,藉由四級銨鹽與無機陰離子相互作用而顯現出對於殘渣物等的優異的去除性。另外,推測所述處理液的去除速度快,藉此認為可抑制對於基板上的金屬膜的損傷(換言之,具有防腐蝕性)。尤其,當含有以硝酸作為離子源的硝酸根陰離子作為無機陰離子時,確認了顯現出更顯著的效果。 所述處理液較佳為例如用於形成於基板上的永久膜的去除或於蝕刻時作為遮罩而使用的各種抗蝕劑的剝離去除、或者附著於基板上的乾式蝕刻殘渣物或乾式灰化殘渣物的洗淨去除。 以下,對本發明的處理液中所含的各成分進行敘述,其後,對本發明的處理液的製造方法進行敘述。
<水> 本發明的處理液含有水作為溶劑。 水的含量並無特別限定,只要相對於處理液的總質量而為1質量%~99.999質量%即可。再者,如後所述般,本發明的處理液藉由調整親水性有機溶劑與水的含量,可設為水系處理液及有機溶劑系處理液的任一配方。 作為水,較佳為半導體製造中使用的超純水,更佳為使用將其進一步精製而使無機陰離子及金屬離子等減少的水。精製方法並無特別限定,較佳為使用過濾膜或離子交換膜的精製、或者利用蒸餾的精製。
<親水性有機溶劑> 本發明的處理液含有親水性有機溶劑。藉由含有親水性有機溶劑,可促進添加成分及不需要的有機物及殘渣物的可溶化,且進一步提昇防腐蝕效果。 所謂親水性有機溶劑,較佳為可與水以任意比率均勻混合的有機溶媒。 作為親水性有機溶劑,並無特別限定,例如可列舉:水溶性醇系溶劑、水溶性酮系溶劑、水溶性酯系溶劑、水溶性醚系溶劑(例如,二醇二醚)、碸系溶劑、亞碸系溶劑、腈系溶劑及醯胺系溶劑,為了獲得本申請案所期望的效果,可使用該些的任一者。
作為水溶性醇系溶劑,例如可列舉:烷二醇(例如包含伸烷基二醇)、烷氧基醇(例如包含二醇單醚)、飽和脂肪族一元醇、不飽和非芳香族一元醇及包含環結構的低分子量的醇。
作為烷二醇,例如可列舉:二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,3-丙二醇、2,2-二甲基-1,3-二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、1,2-丁二醇、2,3-丁二醇、頻哪醇及伸烷基二醇。
作為伸烷基二醇,例如可列舉:乙二醇、丙二醇、二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇及四乙二醇。
作為烷氧基醇,例如可列舉:3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇、3-甲氧基-1-丁醇、1-甲氧基-2-丁醇及二醇單醚。
作為二醇單醚,例如可列舉:乙二醇單甲基醚、乙二醇單乙基醚、乙二醇單正丙基醚、乙二醇單異丙基醚、乙二醇單正丁基醚、二乙二醇單甲基醚、二乙二醇單乙基醚、二乙二醇單丁基醚、三乙二醇單甲基醚、三乙二醇單乙基醚、三乙二醇單丁基醚、1-甲氧基-2-丙醇、2-甲氧基-1-丙醇、1-乙氧基-2-丙醇、2-乙氧基-1-丙醇、丙二醇單-正丙基醚、二丙二醇單甲基醚、二丙二醇單乙基醚、二丙二醇單-正丙基醚、三丙二醇單乙基醚、三丙二醇單甲基醚、乙二醇單苄基醚及二乙二醇單苄基醚。
作為飽和脂肪族一元醇,例如可列舉:甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、1-丁醇、2-丁醇、異丁醇、第三丁醇、2-戊醇、第三戊醇及1-己醇。
作為不飽和非芳香族一元醇,例如可列舉:烯丙基醇、炔丙基醇、2-丁烯基醇、3-丁烯基醇、及4-戊烯-2-醇。
作為含有環結構的低分子量的醇,例如可列舉:四氫糠醇、糠醇、及1,3-環戊二醇。
作為水溶性酮系溶劑,例如可列舉:丙酮(acetone)、丙酮(propanone)、環丁酮、環戊酮、二丙酮醇、2-丁酮、5-己二酮、1,4-環己二酮、3-羥基苯乙酮、1,3-環己二酮及環己酮。
作為水溶性酯系溶劑,可列舉:乙酸乙酯、乙二醇單乙酸酯、二乙二醇單乙酸酯等二醇單酯,以及丙二醇單甲基醚乙酸酯、乙二醇單甲基醚乙酸酯、丙二醇單乙基醚乙酸酯及乙二醇單乙基醚乙酸酯等二醇單醚單酯。
作為碸系溶劑,例如可列舉:環丁碸、3-甲基環丁碸及2,4-二甲基環丁碸等。
作為亞碸系溶劑,例如可列舉:二甲基亞碸等。當使用亞碸系溶劑時,較佳為使用硫酸根離子、氯化物離子或硝酸根離子等無機離子以及後述的金屬離子經減少的級別者、或者進一步進行精製而加以使用。
作為腈系溶劑,可列舉乙腈等。
作為醯胺系溶劑,可列舉:N,N-二甲基甲醯胺、1-甲基-2-吡咯啶酮、2-吡咯啶酮、1,3-二甲基-2-咪唑啶酮、ε-己內醯胺、甲醯胺、N-甲基甲醯胺、乙醯胺、N-甲基乙醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基丙醯胺及六甲基磷酸三醯胺等。
親水性有機溶劑中,就進一步提昇防腐蝕效果的觀點而言,較佳為水溶性醇系溶劑、碸系溶劑、醯胺系溶劑及亞碸系溶劑,更佳為水溶性醇系溶劑及亞碸系溶劑,該些之中,進而更佳為乙二醇單丁基醚、三(丙二醇)甲基醚及二乙二醇單乙基醚。該些較佳為使用硫酸根離子、氯化物離子及硝酸根離子等無機離子以及後述的金屬離子經減少的級別者、或者進一步進行精製而加以使用。 親水性有機溶劑可單獨使用,亦可適宜組合兩種以上來使用。 親水性有機溶劑的含量並無特別限定,只要相對於處理液的總質量而為1質量%~99.999質量%即可。
本發明的處理液藉由調整處理液中所含的水及親水性有機溶劑的含量,亦可使其液性成為水系及有機溶劑系的任一配方。 (水系處理液) 當為水系處理液時,相對於處理液的總質量,水的含量較佳為設為20質量%~98質量%,更佳為設為35質量%~98質量%,進而更佳為設為50質量%~95質量%。另外,相對於處理液的總質量,親水性有機溶劑的含量較佳為設為1質量%~40質量%,更佳為設為5質量%~35質量%,進而更佳為設為10質量%~30質量%。
(有機溶劑系處理液) 當為有機溶劑系處理液時,相對於處理液的總質量,水的含量較佳為設為1質量%~30質量%,更佳為設為2質量%~25質量%,進而更佳為設為4質量%~20質量%。另外,相對於處理液的總質量,親水性有機溶劑的含量較佳為設為40質量%~98質量%,更佳為設為45質量%~98質量%,進而更佳為設為50質量%~95質量%。
<四級銨鹽> 另外,本發明的處理液包含四級銨鹽。藉由添加四級銨鹽,可進一步提昇對於基板上的有機膜(各種抗蝕劑、永久膜)及殘渣物的去除性。另外,四級銨鹽亦作為pH調整劑發揮功能。 作為四級銨鹽,較佳為由下述通式(1)所表示的化合物。
(式(1)中,R4A
~R4D
分別獨立地表示碳數1~6的烷基、碳數1~6的羥基烷基、苄基或芳基。X-
表示抗衡陰離子)。
式(1)中,R4A
~R4D
分別獨立地表示碳數1~6的烷基(例如甲基、乙基及丁基等)、碳數1~6的羥基烷基(例如羥基甲基、羥基乙基及羥基丁基等)、苄基或芳基(例如苯基、萘基(naphthyl group)及萘基(naphthalene group)等)。其中,較佳為烷基、羥基乙基或苄基。
式(1)中,X-
表示抗衡陰離子,並無特別限定,例如可列舉:羧酸根離子、磷酸根離子、硫酸根離子、膦酸根離子及硝酸根離子等各種酸根離子、氫氧化物離子以及鹵化物離子(例如,氯化物離子、氟化物離子及溴化物離子等)等。
作為由式(1)所表示的化合物,具體而言,可列舉:氫氧化四甲基銨、氫氧化四乙基銨、氫氧化四丁基銨、氫氧化三甲基羥基乙基銨、氫氧化二甲基二(羥基乙基)銨、氫氧化甲基三(羥基乙基)銨、氫氧化四(羥基乙基)銨、氫氧化苄基三甲基銨及膽鹼。 其中,較佳為氫氧化四甲基銨、氫氧化四乙基銨、氫氧化四丁基銨、氫氧化二甲基二(羥基乙基)銨、氫氧化苄基三甲基銨或膽鹼。 四級銨鹽可單獨使用,亦可組合兩種以上來使用。
處理液中,四級銨鹽的含量並無特別限定,相對於處理液的總質量,較佳為0.1質量%~30質量%,更佳為0.5質量%~10質量%,進而更佳為0.5質量%~5質量%。
<無機陰離子> 另外,本發明的處理液包含無機陰離子。藉由於處理液中包含規定量的無機陰離子,可不腐蝕配置於基板上的電極或配線等的金屬膜而進一步提昇對於基板上的有機膜及殘渣物的去除性。 作為無機陰離子,並無特別限定,較佳為硝酸根離子、氯化物離子或硫酸根離子,更佳為硝酸根離子。另外,處理液亦可包含兩種以上的無機陰離子。 再者,無機陰離子較佳為以無機酸作為離子源者。作為使處理液中含有無機陰離子的方法,例如可列舉於處理液中添加硝酸、鹽酸或硫酸等無機酸的方法。 作為無機酸,例如可列舉:硝酸、鹽酸、硫酸及磷酸等。 相對於處理液總質量,無機陰離子的含量為0.001質量ppt~1質量ppm,較佳為0.001質量ppt~0.75質量ppm,更佳為1質量ppt~0.75質量ppm,進而更佳為1質量ppt~0.5質量ppm。 當於處理液中包含兩種以上的無機陰離子時,較佳為至少包含硝酸根離子且硝酸根離子的量為所述範圍。其中,處理液更佳為至少包含硝酸根離子與硫酸根離子且硝酸根離子及硫酸根離子各自的量為所述範圍,處理液特佳為至少包含硝酸根離子、氯化物離子及硫酸根離子且硝酸根離子、氯化物離子及硫酸根離子各自的量為所述範圍。
當處理液包含選自硝酸根離子、氯化物離子及硫酸根離子中的至少一種無機陰離子時,處理液較佳為進而將選自硝酸根離子、氯化物離子及硫酸根離子中的至少一種離子種的含量(當包含硝酸根離子、氯化物離子及硫酸根離子中的兩種以上時為各自的含量)與四級銨鹽的含量的含有比率(質量比)調整為下述範圍。 相對於選自硝酸根離子、氯化物離子及硫酸根離子中的至少一種離子種的含量(當包含硝酸根離子、氯化物離子及硫酸根離子中的兩種以上時為各自的含量),四級銨鹽的含量以質量比計較佳為設為1×102
~1×1014
,更佳為設為1×104
~1×1013
,進而更佳為設為1×107
~1×1012
,特佳為設為1×109
~1×1012
。 利用此次研究確認了藉由以所述方式調整含有比率,本發明的處理液不僅可於經時後良好地保持所述本發明的效果,進而重複利用性亦變得更優異。尤其利用硝酸根離子、硫酸根離子,其效果顯著。 於重複利用時,若重複進行洗淨,則無機陰離子及源自金屬的離子於處理液中會產生微量的溶出。有時本發明的效果因該些的蓄積而發生變化,可知若為所述範圍內,則重複利用性優異。推測原因在於:硝酸根離子、氯化物離子及硫酸根離子與其他無機陰離子相比尤其容易與四級銨鹽相互作用。
(無機陰離子去除方法) 本發明的處理液中所含的無機陰離子的含量可利用公知的方法進行調整。當必須減少處理液中所含的無機陰離子的含量時,例如可將逆浸透膜等通液並進行1次精製後,將包含陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂或混床型離子交換樹脂的精製裝置通液並進行2次精製而減少。
另外,亦可使用日本專利特開2007-254168號公報中記載的方法。具體而言為如下方法:進而於包含以相對於陽離子交換樹脂而陰離子交換樹脂少的混合比率進行混合的特定的混床型離子交換樹脂的精製裝置中通入所述進行了2次精製的處理液。
關於如上所述的減少無機陰離子的含量的步驟,只要可減少處理液中最終所含的無機陰離子,則其實施時期並無特別限定。可為於處理液的調整前對處理液中使用的化合物(例如,選自水及親水性有機溶劑中的任一種溶劑等)進行的形態,或者於處理液調整後、直至與基板接觸前為止對處理液進行的形態。
就可穩定地製造處理液的觀點而言,較佳為於處理液的調整前對處理液中使用的化合物進行的形態。
另外,處理液或處理液中使用的水及溶劑等中所含的無機陰離子的定量可利用離子層析法進行分析。再者,分析及測定較佳為全部於清潔室進行。清潔室較佳為滿足14644-1清潔室基準。較佳為滿足ISO等級1、ISO等級2、ISO等級3及ISO等級4的任一者,更佳為滿足ISO等級1及ISO等級2,特佳為ISO等級1。
<任意成分>
(防腐蝕劑)
本發明的處理液較佳為含有防腐蝕劑。防腐蝕劑具有消除成為配線膜的金屬(例如Co、W)的過度蝕刻的功能。 作為防腐蝕劑,並無特別限定,例如可列舉:1,2,4-三唑(Triazole,TAZ)、5-胺基四唑(Aminotetrazole,ATA)、5-胺基-1,3,4-噻二唑-2-硫醇、3-胺基-1H-1,2,4-三唑、3,5-二胺基-1,2,4-三唑、甲苯基三唑、3-胺基-5-巰基-1,2,4-三唑、1-胺基-1,2,4-三唑、1-胺基-1,2,3-三唑、1-胺基-5-甲基-1,2,3-三唑、3-巰基-1,2,4-三唑、3-異丙基-1,2,4-三唑、萘并三唑、1H-四唑-5-乙酸、2-巰基苯并噻唑(2-Mercaptobenzothiazole,2-MBT)、1-苯基-2-四氮唑-5-硫酮、2-巰基苯并咪唑(2-Mercaptobenzimidazole,2-MBI)、4-甲基-2-苯基咪唑、2-巰基噻唑啉、2,4-二胺基-6-甲基-1,3,5-三嗪、噻唑、咪唑、苯并咪唑、三嗪、甲基四唑、試鉍硫醇I、1,3-二甲基-2-咪唑啶酮、1,5-五亞甲基四唑、1-苯基-5-巰基四唑、二胺基甲基三嗪、咪唑啉硫酮、4-甲基-4H-1,2,4-三唑-3-硫醇、5-胺基-1,3,4-噻二唑-2-硫醇、苯并噻唑、磷酸三甲苯酯、吲唑、腺嘌呤、胞嘧啶、鳥嘌呤、胸腺嘧啶、磷酸酯抑制劑、胺類、吡唑類、丙硫醇、矽烷類、二級胺類、苯甲羥肟酸類、雜環式氮抑制劑、檸檬酸、抗壞血酸、硫脲、1,1,3,3-四甲基脲、脲、脲衍生物類、尿酸、乙基黃原酸鉀、甘胺酸、十二基膦酸、亞胺基二乙酸、酸、硼酸、丙二酸、丁二酸、氮基三乙酸、2,3,5-三甲基吡嗪、2-乙基-3,5-二甲基吡嗪、喹噁啉、乙醯基吡咯、噠嗪、組胺酸(histadine)、吡嗪、麩胱甘肽(還原型)、半胱胺酸、胱胺酸、噻吩、巰基吡啶N-氧化物、硫胺素HCl、四乙基秋蘭姆二硫化物、2,5-二巰基-1,3-噻二唑抗壞血酸、兒茶酚、第三丁基兒茶酚、苯酚、五倍子酚等。
進而,含有經取代或未經取代的苯并三唑作為防腐蝕劑亦較佳。經取代的苯并三唑例如較佳為經烷基、芳基、鹵基、胺基、硝基、烷氧基、或羥基取代的苯并三唑。再者,對於經取代的苯并三唑,亦可縮合1個以上的芳基(例如苯基)或雜芳基。
除所述者以外,經取代或未經取代的苯并三唑可列舉:苯并三唑(Benzotriazole,BTA)、5-胺基四唑、1-羥基苯并三唑、5-苯基硫醇-苯并三唑、5-氯苯并三唑、4-氯苯并三唑、5-溴苯并三唑、4-溴苯并三唑、5-氟苯并三唑、4-氟苯并三唑、萘并三唑、甲苯基三唑、5-苯基-苯并三唑、5-硝基苯并三唑、4-硝基苯并三唑、3-胺基-5-巰基-1,2,4-三唑、2-(5-胺基-戊基)-苯并三唑、1-胺基-苯并三唑、5-甲基-1H-苯并三唑、苯并三唑-5-羧酸、4-甲基苯并三唑、4-乙基苯并三唑、5-乙基苯并三唑、4-丙基苯并三唑、5-丙基苯并三唑、4-異丙基苯并三唑、5-異丙基苯并三唑、4-正丁基苯并三唑、5-正丁基苯并三唑、4-異丁基苯并三唑、5-異丁基苯并三唑、4-戊基苯并三唑、5-戊基苯并三唑、4-己基苯并三唑、5-己基苯并三唑、5-甲氧基苯并三唑、5-羥基苯并三唑、二羥基丙基苯并三唑、1-[N,N-雙(2-乙基己基)胺基甲基]-苯并三唑、5-第三丁基苯并三唑、5-(1',1'-二甲基丙基)-苯并三唑、5-(1',1',3'-三甲基丁基)苯并三唑、5-正辛基苯并三唑、及5-(1',1',3',3'-四甲基丁基)苯并三唑等。
防腐蝕劑可單獨使用,亦可適宜組合兩種以上來使用。
作為防腐蝕劑,就進一步提昇防腐蝕性的觀點而言,較佳為選自由下述式(A)~式(C)所表示的化合物及經取代或未經取代的四唑中的任一種。
所述式(A)中,R1A~R5A分別獨立地表示氫原子、取代基或未經取代的烴基、羥基、羧基或者經取代或未經取代的胺基。其中,於結構中包含至少一個選自羥基、羧基及經取代或未經取代的胺基中的基。
所述式(B)中,R1B~R4B分別獨立地表示氫原子、取代基或未經取代的烴基。
所述式(C)中,R1C、R2C及RN分別獨立地表示氫原子、取代基或未經取代的烴基。另外,R1C及R2C可鍵結而形成環。
所述式(A)中,作為R1A~R5A所表示的烴基,可列舉:
烷基(碳數較佳為1~12,更佳為1~6,特佳為1~3)、烯基(碳數較佳為2~12,更佳為2~6)、炔基(碳數較佳為2~12,更佳為2~6)、芳基(碳數較佳為6~22,更佳為6~14,特佳為6~10)、芳烷基(碳數較佳為7~23,更佳為7~15,特佳為7~11)。
另外,作為取代基,例如可列舉:羥基、羧基、或者經取代或未經取代的胺基(作為取代基,較佳為碳數1~6的烷基,更佳為碳數1~3的烷基)。
再者,式(A)中,於結構中含有至少一個選自羥基、羧基、及經取代或未經取代的胺基(作為取代基,較佳為碳數1~6的烷基,更佳為碳數1~3的烷基)中的基。
式(A)中,作為由R1A~R5A所表示的取代基或未經取代的烴基,例如可列舉:未經取代的碳數1~6的烴基,及經羥基、羧基或胺基取代的碳數1~6的烴基等。
作為由式(A)所表示的化合物,例如可列舉:1-硫甘油、及L-半胱胺酸、硫代蘋果酸等。
式(B)中,作為由R1B~R4B所表示的烴基及取代基,其含義分別與所述式(A)的R1A~R5A所表示的烴基及取代基相同。作為由R1B~R4B所表示的取代基或未經取代的烴基,例如可列舉:甲基、乙基、丙基、及第三丁基等碳數1~6的烴基。
作為由式(B)所表示的化合物,例如可列舉:兒茶酚、及第三丁基兒茶酚等。
式(C)中,作為由R1C、R2C及RN所表示的烴基及取
代基,其含義分別與所述式(A)的R1A~R5A所表示的烴基及取代基相同。作為由R1C、R2C及RN所表示的經取代或未經取代的烴基,例如可列舉:甲基、乙基、丙基、及丁基等碳數1~6的烴基。
另外,R1C與R2C可鍵結而形成環,例如可列舉苯環。當R1C與R2C鍵結而形成環時,可進一步具有取代基(例如碳數1~5的烴基)。
作為由式(C)所表示的化合物,例如可列舉:1H-1,2,3-三唑、苯并三唑、及5-甲基-1H-苯并三唑等。
作為經取代或未經取代的四唑,例如可列舉:未經取代的四唑,以及具有羥基、羧基、或者經取代或未經取代的胺基(作為取代基,較佳為碳數1~6的烷基,更佳為碳數1~3的烷基)作為取代基的四唑。
另外,作為所述以外的防腐蝕劑,可列舉:磷酸、硼酸、有機酸(例如,鄰苯二甲酸、抗壞血酸、己二酸、蘋果酸、草酸及水楊酸)、及矽化合物。其中,矽化合物可適宜地用作防腐蝕劑,較佳為四乙氧基矽烷、四甲氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷、乙基三乙氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷或二苯基二甲氧基矽烷。其中,更佳為甲基三甲氧基矽烷。
當含有防腐蝕劑時,相對於處理液的總質量,其含量較佳為0.01質量%~5質量%,更佳為0.05質量%~5質量%,進而更佳為0.1質量%~3質量%。
防腐蝕劑可單獨使用,亦可適宜組合兩種以上來使用。當組合兩種以上來使用時,只要其總含量為所述範圍內即可。
(胺化合物) 本發明的處理液較佳為包含胺化合物。 作為胺化合物,並無特別限定,可列舉:羥基胺、羥基胺鹽及烷醇胺等。 其中,就促進基板上的有機膜及殘渣物的分解及可溶化,並進一步防止被處理物的腐蝕的觀點而言,較佳為選自羥基胺及羥基胺鹽中的至少一種。
此處,羥基胺及羥基胺鹽中的「羥基胺」是指包含經取代或未經取代的烷基羥基胺等的廣義的羥基胺類,不論何者,均可獲得本申請案的效果。 作為羥基胺,並無特別限定,作為較佳的形態,可列舉未經取代的羥基胺及羥基胺衍生物。 作為羥基胺衍生物,並無特別限定,例如可列舉:O-甲基羥基胺、O-乙基羥基胺、N-甲基羥基胺、N,N-二甲基羥基胺、N,O-二甲基羥基胺、N-乙基羥基胺、N,N-二乙基羥基胺、N,O-二乙基羥基胺、O,N,N-三甲基羥基胺、N,N-二羧基乙基羥基胺及N,N-二磺乙基羥基胺等。 羥基胺的鹽較佳為所述羥基胺的無機酸鹽或有機酸鹽,更佳為Cl、S、N及P等非金屬與氫進行鍵結而成的無機酸的鹽,進而更佳為鹽酸、硫酸及硝酸的任一種酸的鹽。
作為用於形成本發明的處理液的羥基胺的鹽,較佳為羥基銨硝酸鹽(亦稱為Hydroxylammonium Nitrate,HAN)、羥基銨硫酸鹽(亦稱為Hydroxylammonium Sulfate,HAS)、羥基銨鹽酸鹽(亦稱為Hydroxylammonium Hydrochloride,HAC)、羥基銨磷酸鹽、N,N-二乙基羥基銨硫酸鹽、N,N-二乙基羥基銨硝酸鹽或該些的混合物。
另外,亦可使用羥基胺的有機酸鹽,可例示:羥基銨檸檬酸鹽、羥基銨草酸鹽及氟化羥基銨等。
再者,本發明的處理液亦可為同時含有羥基胺及其鹽的形態。所述化合物可單獨使用,亦可適宜組合兩種以上來使用。
所述之中,就可顯著地獲得本申請案所期望的效果的觀點而言,較佳為羥基胺或羥基銨硫酸鹽,更佳為羥基銨硫酸鹽。
當含有選自羥基胺及羥基胺鹽中的至少一種時,就本發明的效果更優異的觀點而言,相對於處理液的總質量,其含量較佳為0.1質量%~15質量%的範圍內,更佳為0.5質量%~10質量%的範圍內。
另外,就促進添加成分及基板上的有機膜及殘渣物的可溶化且防止腐蝕的觀點而言,作為胺化合物,亦較佳為含有烷醇胺。
烷醇胺可為一級胺、二級胺、及三級胺的任一種,較佳為單胺、二胺、或三胺,更佳為單胺。胺的烷醇基較佳為其有1個~5個碳原子。
於本發明的處理液中,較佳為由下述式(2)所表示的化合物。 式(2):R1
R2
-N-CH2
CH2
-O-R3
(式(2)中,R1
及R2
分別獨立地表示氫原子、甲基、乙基、或羥基乙基,R3
分別獨立地表示氫原子、或羥基乙基。其中,式中含有至少一個烷醇基) 作為烷醇胺,具體而言可列舉:單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、第三丁基二乙醇胺、異丙醇胺、2-胺基-1-丙醇、3-胺基-1-丙醇、異丁醇胺、2-胺基-2-乙氧基-丙醇、及亦作為二甘醇胺而為人所知的2-胺基-2-乙氧基-乙醇。烷醇胺可單獨使用,亦可使用兩種以上的組合。
當含有烷醇胺時,相對於處理液的總質量,其含量較佳為0.1質量%~60質量%,更佳為0.5質量%~50質量%,進而更佳為0.5質量%~20質量%。
(氧化劑) 本發明的處理液亦可含有氧化劑。此處,氧化劑只要為具有氧化作用的化合物即可。其中,就殘渣物的去除性及對於絕緣膜等的腐蝕性兩者更優異的方面而言,較佳為選自由過氧化氫、過硫酸銨、氯酸、亞氯酸、次氯酸、過氯酸、過錳酸、碘酸、次碘酸、過碘酸及原過碘酸所組成的群組中的至少一種化合物。於本發明中,特佳為過氧化氫或原過碘酸。氧化劑可單獨使用,亦可使用兩種以上的組合。
當含有氧化劑時,相對於處理液的總質量,其含量較佳為0.01質量%~10質量%,更佳為0.01質量%~5質量%。
(鹵化物) 本發明的處理液亦可包含鹵化物。鹵化物促進殘渣物的分解及可溶化。 鹵化物為包含一種以上的鹵元素的化合物,作為鹵元素,例如可列舉選自由氟、氯、溴及碘所組成的群組中的一種或兩種以上。其中,就促進殘渣物的分解及可溶化的觀點而言,較佳為氟化物或氯化物,進而就其效果優異的觀點而言,特佳為氟化物。
作為氟化物,並無特別限定,可列舉:氫氟酸(HF)、氟矽酸(H2
SiF6
)、氟硼酸、氟矽酸銨鹽((NH4
)2
SiF6
)、六氟磷酸四甲基銨、氟化銨、氟化銨鹽、氟化氫銨鹽、由式NR4
BF4
所表示的四氟硼酸四級銨、由式PR4
BF4
所表示的四氟硼酸四級鏻及四氟硼酸四丁基銨(TBA-BF4
)。為了獲得本申請案所期望的效果,可使用該些氟化物的任一者。 再者,於所述由式NR4
BF4
所表示的四氟硼酸四級銨及由式PR4
BF4
所表示的四氟硼酸四級鏻中,R相互可相同或不同。作為R,可列舉氫,直鏈、分支、或環狀的C1~C6的烷基(例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、及己基),及直鏈或分支的C6~C10的芳基(例如,苄基)。 作為由式NR4
BF4
所表示的四氟硼酸四級銨及由式PR4
BF4
所表示的四氟硼酸四級鏻,例如可列舉:四氟硼酸四甲基銨、四氟硼酸四乙基銨、四氟硼酸四丙基銨、及四氟硼酸四丁基銨。 氟化物可單獨使用,亦可適宜組合兩種以上來使用。 所述之中,就可顯著地獲得本申請案所期望的效果的方面而言,較佳為氟化銨、或氟矽酸。
當含有氟化物時,相對於處理液的總質量,其含量較佳為0.01質量%~30質量%,更佳為0.1質量%~15質量%,進而更佳為0.1質量%~5質量%。
(螯合劑) 處理液可進而含有螯合劑。螯合劑與殘渣物中所含有的經氧化的金屬進行螯合化。因此,藉由添加螯合劑,處理液的重複利用性提昇。 作為螯合劑,並無特別限定,但較佳為聚胺基多羧酸。 聚胺基多羧酸是具有多個胺基及多個羧酸基的化合物。作為聚胺基多羧酸,例如可列舉:單-或聚伸烷基聚胺多羧酸、聚胺基烷烴多羧酸、聚胺基烷醇多羧酸、及羥基烷基醚聚胺多羧酸。
作為聚胺基多羧酸,例如可列舉:丁二胺四乙酸、二乙三胺五乙酸(Diethylenetriamine Pentaacetic Acid,DTPA)、乙二胺四丙酸、三乙四胺六乙酸、1,3-二胺基-2-羥基丙烷-N,N,N',N'-四乙酸、丙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸(Ethylene Diamine Tetraacetic Acid,EDTA)、反式-1,2-二胺基環己烷四乙酸、乙二胺二乙酸、乙二胺二丙酸、1,6-六亞甲基-二胺-N,N,N',N'-四乙酸、N,N-雙(2-羥基苄基)乙二胺-N,N-二乙酸、二胺基丙烷四乙酸、1,4,7,10-四氮雜環十二烷-四乙酸、二胺基丙醇四乙酸、及(羥基乙基)乙二胺三乙酸。其中,較佳為二乙三胺五乙酸(DTPA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、或反式-1,2-二胺基環己烷四乙酸。該些化合物可單獨調配,或者組合調配兩種以上。
當含有螯合劑時,相對於處理液的總質量,其含量較佳為0.01質量%~5質量%,更佳為0.01質量%~3質量%。
(pH調整劑) 本發明的處理液的pH並無特別限定,當含有羥基胺及羥基胺鹽作為任意成分時,較佳為羥基胺及羥基胺鹽的共軛酸的pKa以上。藉由為羥基胺及羥基胺鹽的共軛酸的pKa以上,殘渣物去除性飛躍性地提昇。換言之,當於處理液中羥基胺及羥基胺鹽以分子狀態存在的比率多時,殘渣物去除性更優異。例如羥基胺的共軛酸的pKa約為6。
關於本發明的處理液的pH,下限較佳為pH 7.0,更佳為pH 7.5,特佳為pH 8.0。上限較佳為pH 14,更佳為pH 13.4。
作為pH調整劑,可使用公知者,但通常較佳為不含金屬離子,例如可列舉:氫氧化銨、單胺類、亞胺類(例如1,8-二氮雜雙環[5.4.0]十一烷-7-烯、及1,5-二氮雜雙環[4.3.0]壬-5-烯)、1,4-二氮雜雙環[2.2.2]辛烷、及胍鹽類(例如碳酸胍)等,為了獲得本發明的效果,可使用該些pH調整劑的任一者。其中,就顯著地獲得本發明的效果的觀點而言,較佳為氫氧化銨、或亞胺類(例如1,8-二氮雜雙環[5.4.0]十一烷-7-烯、及1,5-二氮雜雙環[4.3.0]壬-5-烯)。 pH調整劑可單獨使用,亦可適宜組合兩種以上來使用。
當含有pH調整劑時,只要可使處理液達成所期望的pH,則處理液中的pH調整劑的含量並無特別限定,但通常相對於處理液總質量,較佳為0.1質量%~5質量%,更佳為0.1質量%~2質量%。
(其他添加劑) 於取得本發明的效果的範圍內,本發明的處理液亦可含有其他添加劑。作為其他添加劑,例如可列舉:後述的界面活性劑、消泡劑、防鏽劑及防腐劑等。
<套組及濃縮液> 本發明的處理液亦可設為將其原料分割成多個而成的套組。尤其當處理液含有作為胺化合物的羥基胺及羥基胺鹽作為任意成分時,或者當含有氧化劑與四級銨鹽時,較佳為設為套組。 並無特別限定,作為將處理液設為套組的具體的方法,例如可列舉:準備水中含有選自羥基胺及羥基胺鹽中的至少一種羥基胺化合物的液體組成物作為第1液,並準備含有其他成分的液體組成物作為第2液的形態。作為其使用例,較佳為將兩液混合來製備處理液,其後,適時地應用於所述處理的形態。親水性有機溶劑、無機陰離子及四級銨鹽等可含有於任一者中。藉此,不會導致由羥基胺化合物或其他成分的分解所引起的液性能的劣化,並可有效地發揮所期望的作用。第1液及第2液中的各成分的含量可基於先前所述的含量,作為混合後的含量來適宜設定。 另外,作為其他例,可列舉:準備含有四級銨鹽的液體組成物作為第1液,並準備含有氧化劑的液體組成物作為第2液的形態。較佳為將兩液混合來製備處理液,其後,適時地應用於所述處理的形態。親水性有機溶劑、無機陰離子等其他成分可含有於任一者中。藉此,不會導致由氧化劑或其他成分的分解所引起的液性能的劣化,並可有效地發揮所期望的作用。第1液及第2液中的各成分的含量可基於先前所述的含量,作為混合後的含量來適宜設定。 另外,處理液亦可作為濃縮液來準備。於此情況下,使用時可利用水進行稀釋而使用。
<容器> 本發明的處理液(不論是否為套組)只要腐蝕性等不成為問題,則可填充至任意的容器中來保管、搬運,然後使用。作為容器,面向半導體用途,較佳為清潔度高、雜質的溶出少者。作為可使用的容器,可列舉愛塞璐化學(Aicello Chemical)(股份)製造的「清潔瓶(Clean Bottle)」系列、及兒玉樹脂工業(Kodama Plastics)(股份)製造的「潔淨瓶(Pure Bottle)」等,但並不限定於該些容器。該容器的內壁較佳為由與選自由聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、及聚乙烯-聚丙烯樹脂所組成的群組中的一種以上的樹脂不同的樹脂,或實施了防鏽·金屬溶出防止處理的金屬形成。
作為所述不同的樹脂,可較佳地使用氟系樹脂(全氟樹脂)。如此,藉由使用內壁為氟系樹脂的容器,與使用內壁為聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、或聚乙烯-聚丙烯樹脂的容器的情況相比,可抑制乙烯及丙烯的寡聚物的溶出這一不良情況的產生。
作為此種內壁為氟系樹脂的容器的具體例,例如可列舉:英特格(Entegris)公司製造的氟潔淨(FluoroPure)全氟烷氧基(Perfluoroalkoxy,PFA)複合桶等。另外,亦可使用日本專利特表平3-502677號公報的第4頁等、國際公開第2004/016526號手冊的第3頁等、國際公開第99/46309號手冊的第9頁及第16頁等中所記載的容器。
<過濾>
本發明的處理液較佳為以去除異物或減少缺陷等為目的,利用過濾器進行過濾而成者。
作為過濾器的材質,只要是自先前以來用於過濾用途等者,則可無特別限定地使用。例如可列舉:利用聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,PTFE)等氟樹脂,尼龍等聚醯胺系樹脂,以及聚乙烯及聚丙烯(Polypropylene,PP)等聚烯烴樹脂(包含高密度、超高分子量)等的過濾器。該些材質之中,較佳為聚丙烯(包含高密度聚丙烯)或尼龍。
過濾器的孔徑合適的是0.001μm~1.0μm左右,較佳為0.02μm~0.5μm左右,更佳為0.01μm~0.1μm左右。藉由設為該範圍,可抑制過濾堵塞,並可確實地去除處理液中所含有的雜質或凝聚物等微細的異物。 當使用過濾器時,亦可將不同的過濾器加以組合。此時,利用各個過濾器的過濾可僅進行1次,亦可進行2次以上。該2次以上的過濾例如是指使液體循環,並利用同一個過濾器進行2次以上的過濾的情況。
如上所述,亦可將不同的過濾器加以組合來實施過濾。當將不同的過濾器加以組合來進行2次以上的過濾時,較佳為第2次以後的孔徑等同於或大於第1次的過濾的孔徑。另外,亦可於所述範圍內將孔徑不同的第1種過濾器加以組合。此處的孔徑可參照過濾器生產商的標稱值。作為市售的過濾器,例如可自日本頗爾(Pall)股份有限公司、愛多邦得科東洋(Advantec Toyo)股份有限公司、日本英特格股份有限公司(原日本密科理(Mykrolis)股份有限公司)、或北澤微濾器(Kitz Microfilter)股份有限公司等所提供的各種過濾器中進行選擇。 第2種過濾器可使用以與所述第1種過濾器相同的材質等所形成的過濾器。第2種過濾器的孔徑合適的是0.01 μm~1.0 μm左右,較佳為0.1 μm~0.5 μm左右。藉由設為該範圍,當於液中含有成分粒子時,可於使該成分粒子殘存的狀態下,去除混入至液中的異物。 例如,可事先僅混合最終所製備的處理液的一部分的成分來製備混合液,對該混合液實施利用第1種過濾器的過濾後,向所述利用第1種過濾器的過濾後的混合液中添加用以構成處理液的剩餘的成分,並對該混合液進行第2次過濾。
<金屬濃度> 本發明的處理液較佳為作為雜質而包含於液中的金屬(Na、K、Ca、Cu、Mg、Mn、Li、Al、Cr、Ni、Fe、Co及Zn的金屬元素)的離子濃度均為5 ppm以下(較佳為1 ppm以下)。尤其,於最頂尖的半導體元件的製造中,因設想需要更高的純度的處理液,故其金屬濃度更佳為比ppm級更低的值,即ppb級以下,進而更佳為ppt級(所述濃度均為質量基準),特佳為實質上不含。
作為金屬濃度的降低方法,例如可列舉:於製造處理液時所使用的原材料的階段、及製備處理液後的階段的至少一個階段中,充分地進行蒸餾及/或使用離子交換樹脂的過濾。 作為金屬濃度的降低方法的其他方法,可列舉:關於收容用於處理液的製造的原材料的「容器」,使用如對收容處理液的容器進行說明的一項中所示的雜質的溶出少的容器。另外,亦可列舉以金屬成分不自製備處理液時的「配管」等中溶出的方式,對配管內壁施加氟系樹脂的內襯等方法。
<雜質及粗大粒子> 本發明的處理液鑒於其使用用途,較佳為液中的雜質,例如金屬成分等少。尤其,更佳為液中的Na離子濃度、K離子濃度、Ca離子濃度處於5 ppm以下(質量基準)的範圍內。 另外,較佳為於處理液中,實質上不含粗大粒子。 再者,所謂處理液中所含有的粗大粒子,是指作為雜質而包含於原料中的塵土、塵埃、有機固形物、及無機固形物等粒子,以及於處理液的製備中作為污染物而混入的塵土、塵埃、有機固形物、及無機固形物等粒子等,相當於最終不溶解於處理液中而作為粒子存在者。處理液中所存在的粗大粒子的量可利用將雷射作為光源的光散射式液中粒子測定方式中的市售的測定裝置,於液相下進行測定。
[處理方法] 使用本發明的處理液的處理用途及被處理物並無特別限定,可較佳地用於基板上的有機膜(例如,於蝕刻時作為遮罩而使用的各種抗蝕劑及永久膜等)的剝離去除、或者附著於基板上的乾式蝕刻殘渣物或乾式灰化殘渣物的洗淨去除。 即,本發明的處理液可適宜地應用於剝離液、洗淨液及淋洗液等。
<基板> 作為被處理物中的基板,並無特別限定,可列舉:矽基板(Si基板)、氧化矽基板(SiO基板)及氮化矽基板(SiN基板)等。另外,基板不僅為晶圓而且可為包含在晶圓上施加有電路結構的基板結構整體者。尤其,本發明的處理液抑制對於配置於基板上的電極或配線等金屬材料(例如,電極材料)的腐蝕性,因此可較佳地應用於施加了電路結構的基板。 基板的晶圓尺寸並無特別限定,可適宜地使用直徑8吋、直徑12吋或直徑14吋者(1吋=25.4 mm)。 以下,分別對所述各用途中應用本發明的處理液的形態進行說明。
[永久膜去除方法、抗蝕劑去除方法] (永久膜去除方法) 使用本發明的處理液的永久膜去除方法可包括對設置有永久膜的所述基板賦予所述處理液的步驟。藉此,於永久膜內部及永久膜與基板的界面浸透有所述處理液,而可將永久膜剝離去除。
作為永久膜去除方法中的賦予處理液的方法,並無特別限定,例如可列舉如下方法:使處理液於具備公知的吐出機構或噴射機構(噴霧機構)的裝置的流路中流通,將處理液自吐出機構的吐出口吐出或者從噴射機構的噴射口噴射(噴霧),使處理液與永久膜或基板接觸。 具體而言,導入至所述裝置的導入口的所述處理液經由連接於所述導入口的流路而到達吐出口,自該吐出口吐出,而附著於處理容器(例如,處理槽)內所載置的基板上。再者,流路亦可具有用以對處理液進行再利用的路徑。基板可載置於具有旋轉驅動部的旋轉台上,亦可於使處理液附著時或附著後與旋轉台一同旋轉。
對於本發明的處理液的賦予,較佳為使用單片式裝置。具體而言,單片式裝置具有處理槽。處理槽中,進行所述基板的搬送及旋轉等處理、以及所述處理液的供給等。藉此,較佳為基板於處理槽內與所述處理液接觸,而進行對基板的處理液的賦予(吐出、噴射、流下及滴下等)。 作為使用所述單片式裝置的優點,可列舉由於始終供給新鮮的處理液而再現性良好、以及面內的均勻處理性高等。 單片式裝置較佳為於其處理槽中具備噴嘴。作為於基板上賦予處理液的方法,可列舉如下方法:一面使所述噴嘴於基板的面方向搖動,一面吐出處理液,並將其賦予至基板的方法。若使用該方法,則可防止處理液的劣化,就此方面而言較佳。
永久膜去除方法的處理溫度較佳為40℃以上,更佳為50℃以上,進而更佳為60℃以上。作為上限,較佳為100℃以下,更佳為90℃以下。 再者,處理溫度是於單片式裝置中於以下的條件下測定。將堀場製作所股份有限公司製造的放射溫度計IT-550F(商品名)固定於所述單片式裝置內的晶圓上方30 cm的高度處。使溫度計面向距離晶圓中心2 cm的外側的晶圓表面上,一面流通處理液一面測量溫度。溫度是自放射溫度計進行資料輸出,且由個人電腦來連續記錄。將其中溫度穩定的10秒的溫度加以平均而得的值作為晶圓上的溫度。當利用保存溫度或批次處理來進行管理時,可將其槽內的溫度保持至穩定規定時間(例如,1分鐘)而加以設定。當利用循環系統來進行管理時,可以循環流路內的溫度保持至穩定規定時間(例如,1分鐘)而加以設定。
使用單片式裝置時的處理液的供給速度並無特別限定,較佳為設為0.05 L/min~5 L/min,更佳為設為0.1 L/min~3 L/min。藉由設為所述範圍,可更良好地確保處理對象的面內的均勻性,且於連續處理時確保穩定的性能,就此方面而言較佳。 於使基板旋轉時,雖亦取決於其大小等,但就與所述同樣的觀點而言,較佳為以50 rpm~1000 rpm進行旋轉。 使吐出口(噴嘴)移動時的移動速度並無特別限定,較佳為0.1 cm/s以上,更佳為1 cm/s以上。作為其上限,較佳為30 cm/s以下,更佳為15 cm/s以下。移動軌跡線可為直線亦可為曲線(例如圓弧狀)。於任意情況下,移動速度均可根據實際的軌跡線的距離及其移動所花費的時間來算出。處理1塊基板所需的時間較佳為10秒~1200秒的範圍。
作為所述永久膜去除方法中的賦予處理液的方法,例示了使用單片式裝置的方法,但並不限定於此,例如亦可使用浸漬法(浸漬處理)。 作為此種浸漬法的具體例,可列舉使設置有永久膜的基板於處理槽內的處理液中浸漬,於所述處理槽內使基板與處理液接觸的方法。關於浸漬基板時的處理液的溫度,如以所述永久膜去除方法的處理溫度所示般。另外,除此以外的條件(例如,使基板浸漬的時間等)可適宜設定,並無特別限定。
作為永久膜,可列舉應用於固體攝像元件及圖像顯示元件等的製造中的進行了微細加工的彩色濾光片、透明絕緣膜及樹脂製透鏡等。該些材料並無特別限定,可使用公知的材料。
所述永久膜去除方法可於半導體基板製品製造後應用。即,例如當已形成於半導體基板製品上的永久膜存在缺損等時,可自半導體基板製品去除所述永久膜,而對基板進行再利用。 此處,所謂半導體基板製品,是指包含使用所述基板並經過微影步驟等步驟而獲得的半導體元件的製品的總稱。 並未預想到此種永久膜與製造半導體基板製品時在蝕刻步驟後經去除的抗蝕劑不同,藉由顯影亦不溶化而殘留,而於加工後經去除,預計其去除變得困難。然而,若使用本發明的處理液,則可良好地去除永久膜。
再者,本發明的處理液例如可適宜地用於WO2015/115539公開公報及日本專利特開2015-31800號公報中記載的彩色濾光片的去除。
(抗蝕劑去除方法) 進而,本發明的處理液不僅可應用於形成於基板上的永久膜的去除,而且亦可作為於製造半導體基板製品時在蝕刻時用作遮罩的各種抗蝕劑的剝離去除液來應用。即,可用作用以去除藉由顯影等處理而溶解的抗蝕劑及其殘渣物的剝離去除液。於所述各種抗蝕劑的剝離去除中,亦可利用與永久膜同樣的方法來實施。另外,光阻劑的材料並無特別限定,可使用公知的材料。
當將本發明的處理液應用於永久膜及抗蝕劑等有機膜的剝離時,其組成並無特別限定,包含: 水; 親水性有機溶劑; 四級銨鹽;及 無機陰離子,相對於處理液總質量為0.001質量ppt~1質量ppm, 進而更佳為選自下述(1)~(3)中的至少任一種的形態。
(1)處理液進而包含選自防腐蝕劑及胺化合物中的至少任一種。 (2)包含非質子性極性溶媒或碸系溶劑作為所述親水性有機溶劑。 (3)處理液進而包含界面活性劑。
當將本發明的處理液應用於永久膜及抗蝕劑等有機膜的剝離時,處理液可為水系處理液,亦可為有機溶劑系處理液。當永久膜為有機化合物的膜時,較佳為設為有機溶劑系處理液。
所述防腐蝕劑、胺化合物及碸系溶劑可使用如上所述者。 作為非質子性極性有機溶劑,可列舉:二甲基亞碸(以下簡稱為DMSO)、環丁碸、二甲基碸、N,N-二甲基甲醯胺(DMF)、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二乙基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯啶酮(以下簡稱為NMP)、N-乙烯基-2-吡咯啶酮、ε-己內醯胺、1,3-二甲基-2-咪唑啶酮、四甲基脲、六甲基磷酸三醯胺、γ-丁內酯、δ-戊內酯、ε-己內酯、乙腈、吡啶、二甲氧基乙烷、二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚、碳酸伸乙酯及碳酸伸丙酯等。該些之中,就剝離性、浸透性的方面而言,較佳為DMSO及NMP,更佳為DMSO。藉由處理液包含二甲基亞碸,疏水性的抗蝕劑及與疏水性的材料接觸而形成的抗蝕劑的去除性變得更優異,且可進一步抑制電極的損害。該些非質子性極性有機溶劑可單獨使用,亦可混合兩種以上來使用。
作為界面活性劑,可使用非離子性界面活性劑、陰離子性界面活性劑、陽離子性界面活性劑及兩性界面活性劑。界面活性劑的含量較佳為0.0001質量%~5質量%,更佳為0.0001質量%~1質量%。該些界面活性劑可單獨使用,或者組合多種來使用。 作為非離子性界面活性劑,例如可列舉:聚環氧烷烷基苯基醚系界面活性劑、聚環氧烷烷基醚系界面活性劑、包含聚環氧乙烷與聚環氧丙烷的嵌段聚合物系界面活性劑、聚氧伸烷基二苯乙烯化苯基醚系界面活性劑、聚伸烷基三苄基苯基醚系界面活性劑及乙炔聚環氧烷系界面活性劑。 作為陰離子性界面活性劑,可列舉:烷基硫酸酯、烷基磺酸、烷基苯磺酸、烷基萘磺酸、烷基二苯基醚磺酸、聚氧伸乙基烷基醚羧酸、聚氧伸乙基烷基醚乙酸、聚氧伸乙基烷基醚丙酸及該些的鹽。 作為陽離子性界面活性劑,可列舉:四級銨鹽系界面活性劑及烷基吡啶系界面活性劑。 作為兩性界面活性劑,可列舉:甜菜鹼型界面活性劑、胺基酸型界面活性劑、咪唑啉型界面活性劑及氧化胺型界面活性劑。
(具有永久膜或抗蝕劑膜的處理對象) 以下,對作為所述本發明的處理液的處理對象而較佳的永久膜及抗蝕劑膜、進而配置有所述各膜的基板進行詳述。
(基板) 於使用本發明的處理液的永久膜去除及抗蝕劑剝離去除中,作為於其表面配置有抗蝕劑的基板,可使用所述基板。
(抗蝕劑) 於使用本發明的處理液的抗蝕劑剝離去除中,成為處理對象的抗蝕劑膜並無特別限定,例如可列舉:正型、負型及正-負兼用型的光阻劑。 正型抗蝕劑的具體例除(甲基)丙烯酸酯樹脂系、肉桂酸乙烯基系、環化聚異丁烯系、偶氮-酚醛清漆樹脂系及二偶氮酮-酚醛清漆樹脂系以外,可列舉酚醛清漆系樹脂及聚羥基苯乙烯系樹脂中的至少一種樹脂等。 負型抗蝕劑的具體例可列舉:疊氮-環化聚異戊二烯系、疊氮-酚樹脂系、氯甲基聚苯乙烯系等。進而,正-負兼用型抗蝕劑的具體例可列舉聚(對丁氧基羰基氧基苯乙烯)系等。 除此以外,作為圖案化用抗蝕劑的例子,可參照日本專利5222804、日本專利5244740、日本專利5244933、日本專利5286236、日本專利5210755、日本專利5277128、日本專利5303604、日本專利5216892、日本專利5531139、日本專利5531078及日本專利5155803號的各公報中揭示者,引用併入至本說明書中。
(永久膜(例如,彩色濾光片)) 於使用本發明的處理液的永久膜去除方法中,成為處理對象的永久膜並無特別限定,例如可列舉彩色濾光片用抗蝕劑(以下,亦稱為「彩色抗蝕劑」)。以下,對可較佳地應用本發明的處理液的彩色抗蝕劑進行詳述。
此處,預想彩色濾光片亦有色材等於通常的抗蝕劑中所不存在的含有成分,且其去除變得困難。然而,其理由的詳情雖未明確,但本發明的處理液對彩色濾光片的去除良好地發揮其效果。因此,本發明的處理液於永久膜中,於彩色濾光片的去除中尤其適宜。
作為彩色抗蝕劑,具體而言,可適宜地使用富士軟片股份有限公司製造的RGB 5000系列(series)/6000系列(商品名)、CMY 3000系列(商品名)。另外,可參照日本專利5274680號、日本專利5283747號、日本專利05334624號、日本專利05339781號、日本專利05340102號、日本專利05344843號、日本專利5355069號、日本專利5367060號、日本專利5371313號、日本專利5371449號、日本專利5374189號、日本專利5398586號、日本專利5448352號及日本專利5448416號的各公報中揭示者,引用併入至本說明書中。 以下,關於彩色濾光片的形成材料及形成方法,列舉其一例來進行詳細說明。
彩色濾光片的各畫素可將下述著色硬化性樹脂組成物硬化而形成。作為著色硬化性樹脂組成物,可列舉含有鹼可溶性樹脂、聚合性化合物、聚合起始劑及著色劑者。
·鹼可溶性樹脂 作為鹼可溶性樹脂,較佳為於分子中具有至少一個促進鹼可溶性的基者。就耐熱性的觀點而言,較佳為聚羥基苯乙烯系樹脂、聚矽氧烷系樹脂、丙烯酸系樹脂、丙烯醯胺系樹脂或丙烯酸/丙烯醯胺共聚物樹脂。就顯影性控制的觀點而言,較佳為丙烯酸系樹脂、丙烯醯胺系樹脂或丙烯酸/丙烯醯胺共聚物樹脂。作為促進鹼可溶性的基(以下,亦稱為酸性基),例如可列舉:羧基、磷酸基、磺酸基及酚性羥基等。較佳為可溶於溶媒且可藉由弱鹼性水溶液而顯影者,(甲基)丙烯酸作為特佳者而被列舉。該些酸性基可僅為一種,亦可為兩種以上。 作為鹼可溶性樹脂,較佳為於主鏈或側鏈具有羧基的聚合物。具體而言,除甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸共聚物、衣康酸共聚物、丁烯酸共聚物、馬來酸共聚物、部分酯化馬來酸共聚物及酚醛清漆型樹脂等鹼可溶性酚樹脂等以外,可列舉於側鏈具有羧酸的酸性纖維素衍生物、及於具有羥基的聚合物加成酸酐而成者。尤其適宜的是(甲基)丙烯酸、及可與其共聚的其他單量體的共聚體。作為可與(甲基)丙烯酸共聚的其他單量體,可列舉(甲基)丙烯酸烷酯、(甲基)丙烯酸芳酯及乙烯基化合物等。作為(甲基)丙烯酸烷酯及(甲基)丙烯酸芳酯,可列舉:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸(異)戊酯、(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸甲苯酯、(甲基)丙烯酸萘酯及(甲基)丙烯酸環己酯等。作為乙烯基化合物,可列舉:苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯腈、乙酸乙烯酯、N-乙烯基吡咯啶酮、甲基丙烯酸四氫糠酯、聚苯乙烯巨單體、聚甲基丙烯酸甲酯巨單體等。作為日本專利特開平10-300922號公報中記載的N位取代馬來醯亞胺單體,可列舉N-苯基馬來醯亞胺、N-環己基馬來醯亞胺等。 作為鹼可溶性樹脂,亦較佳為具有聚合性基。作為聚合性基,可列舉乙烯性不飽和鍵性基。具體而言,較佳為(甲基)丙烯醯基、或乙烯基,更佳為(甲基)丙烯醯基。丙烯酸系聚合物較佳為具有源自(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯及(甲基)丙烯醯胺中的任一種以上的重複單元的乙烯基聚合物。
聚合性的鹼可溶性樹脂的合成可基於日本專利特開2003-262958號公報的段落號0027~段落號0057中記載的合成方法來進行。其中,較佳為利用該公報中的合成方法1。作為其例示化合物,可參照所述日本專利特開2003-262958號公報的段落號0058~段落號0061中記載的化合物,併入至本說明書中。作為具體的化合物例,可列舉下述化合物(樹脂P-1)(重量平均分子量:14000)。
鹼可溶性樹脂亦較佳為下述式的聚合物。
LX1
表示單鍵或連結基。作為連結基的例子,可列舉所述連結基L。其中,較佳為單鍵。 RX1
、RY1
為氫原子、甲基、乙基、丙基或氰基,較佳為氫原子或甲基。 RA
為酸性基。其較佳者與所述含義相同。 RY2
表示取代基,其中,較佳為烷基(較佳為碳數1~12,更佳為碳數1~6,特佳為碳數1~3)、芳基(較佳為碳數6~22,更佳為碳數6~14,特佳為碳數6~10)、芳烷基(較佳為碳數7~23,更佳為碳數7~15,特佳為碳數7~11)。該些基可進而具有取代基,作為進一步的取代基,可列舉羥基及羧基等。 nx、ny為莫耳分率,nx+ny可未滿1(含義為可具有其他重複單元),較佳為1。關於nx,下限較佳為0.05以上,更佳為0.1以上,進而更佳為0.2以上。作為上限,較佳為0.7以下,更佳為0.6以下,進而更佳為0.5以下。關於ny,下限較佳為0.3以上,更佳為0.4以上,進而更佳為0.6以上。作為上限,較佳為0.9以下,更佳為0.8以下。
鹼可溶性樹脂較佳為於23℃下可溶於0.1質量%以上的濃度的氫氧化四甲基銨(TMAH)水溶液中者。進而更佳為可溶於1質量%以上的TMAH水溶液中、進而可溶於2質量%以上的TMAH水溶液中。
作為鹼可溶性樹脂的酸價,較佳為30 mgKOH/g~200 mgKOH/g,進而更佳為70 mgKOH/g~120 mgKOH/g。藉由設為所述範圍,可有效地減少未曝光部的顯影殘渣。 作為鹼可溶性樹脂的重量平均分子量(Mw),較佳為2000~50000,更佳為7000~20000。 作為鹼可溶性樹脂的含量,相對於著色硬化性樹脂組成物的總固體成分,較佳為10質量%~50質量%,更佳為15質量%~40質量%,特佳為20質量%~35質量%。 鹼可溶性樹脂可單獨使用一種,亦可組合兩種以上來使用。
·聚合性化合物 聚合性化合物只要為分子內具有聚合性基的化合物即可,其中較佳為具有乙烯性不飽和雙鍵的單體(以下,有時稱為「特定單體」)。特定單體較佳為多官能單體。 特定單體可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。 特定單體較佳為(甲基)丙烯酸酯單體。作為該些的具體的化合物,亦可於本實施形態中適宜地使用日本專利特開2009-288705號公報的段落號0095~段落號0108中記載的化合物。特定單體進而更佳為由下述式(MO-1)~式(MO-6)所表示者。
式中,n分別為0~14,m分別為1~8。一分子內存在多個的R、T及Z分別可相同,亦可不同。當T為氧伸烷基時,碳原子側的末端鍵結於R。R中的至少一個為聚合性基。
n較佳為0~5,更佳為1~3。 m較佳為1~5,更佳為1~3。 作為由所述式(MO-1)~式(MO-6)所表示的聚合性化合物的具體例,亦可於本實施形態中適宜地使用日本專利特開2007-269779號公報的段落號0248~段落號0251中記載的化合物。
其中,作為聚合性化合物,除二季戊四醇三丙烯酸酯(作為市售品,為卡亞拉得(KAYARAD)D-330;日本化藥股份有限公司製造)、二季戊四醇四丙烯酸酯(作為市售品,為卡亞拉得(KAYARAD)D-320;日本化藥股份有限公司製造)、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯(作為市售品,為卡亞拉得(KAYARAD)D-310;日本化藥股份有限公司製造)、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯(作為市售品,為卡亞拉得(KAYARAD)DPHA;日本化藥股份有限公司製造)、及該些的(甲基)丙烯醯基經由乙二醇或丙二醇殘基而成的結構,較佳為雙甘油EO(環氧乙烷)改質(甲基)丙烯酸酯(作為市售品,為M-460;東亞合成製造)。亦可使用該些的寡聚物型。 聚合性化合物的分子量並無特別限定,較佳為300以上且1500以下,更佳為400以上且700以下。
相對於組成物中的總固體成分,聚合性化合物的含有率較佳為1質量%~50質量%的範圍,更佳為3質量%~40質量%的範圍,進而更佳為5質量%~30質量%的範圍。若為該範圍內,則不會使折射率及透明性過渡降低,硬化性良好而較佳。聚合性化合物可單獨使用一種,亦可組合兩種以上來使用。
.聚合起始劑
作為聚合起始劑,可為熱聚合起始劑,亦可為光聚合起始劑,較佳為光聚合起始劑。例如,可列舉:有機鹵素化合物、氧基二唑化合物、羰基化合物、縮酮化合物、安息香化合物、吖啶化合物、有機過氧化物、偶氮化合物、香豆素化合物、疊氮化合物、茂金屬化合物、六芳基聯咪唑化合物、有機硼酸化合物、二磺酸化合物、肟化合物、鎓鹽化合物、羥基苯乙酮化合物、胺基苯乙酮化合物、醯基氧化膦化合物、三鹵甲基三嗪化合物、苄基二甲基縮酮化合物、α-羥基酮化合物、α-胺基酮化合物、醯基膦化合物、氧化膦化合物、三烯丙基咪唑二聚物、鎓化合物、苯并噻唑化合物、二苯甲酮化合物、環戊二烯-苯-鐵錯合物化合物、鹵甲基噁二唑化合物、3-芳基取代香豆素化合物、α-胺基苯烷基酮化合物及苯甲酸酯化合物。
作為該些的具體例,可參考日本專利特開2010-106268號公報的段落[0135](對應的美國專利申請公開第2011/0124824號說明書的[0163])以後的記載,該些內容併入至本申請案說明書中。
作為聚合起始劑,所述之中較佳為使用肟化合物。其中,可適宜地使用豔佳固(IRGACURE)OXE01(下式)或豔佳固OXE02(下式)等的市售品(均為巴斯夫(BASF)公司製造)。
於著色硬化性樹脂組成物的固體成分中,聚合起始劑較佳為0.1質量%~20質量%的範圍,更佳為0.5質量%~10質量%的範圍,特佳為1質量%~8質量%的範圍。 聚合起始劑可視需要組合兩種以上來使用。
·著色劑 著色劑並無特別限定,可使用各種染料及顏料。例如,亦可使用形成彩色濾光片的色畫素的紅色、品紅色、黃色、藍色、青色及綠色等有彩色系的著色劑(有彩色著色劑)、以及通常用於黑色矩陣形成用的黑色系的著色劑(黑色著色劑)的任一種。本實施形態中,著色劑較佳為選自紅色、品紅色、黃色、藍色、青色及綠色中的至少一種。 作為無機顏料,可列舉金屬氧化物、金屬錯鹽等所表示的金屬化合物,具體而言,可列舉:鐵、鈷、鋁、鎘、鉛、銅、鈦、鎂、鉻、鋅、銻、銀等金屬氧化物,以及所述金屬的複合氧化物。亦可使用鈦的氮化物、銀錫化合物及銀化合物等。
作為有機顏料,可列舉:苝顏料、紫環酮顏料、喹吖啶酮顏料、喹吖啶酮醌顏料、蒽醌顏料、蒽嵌蒽醌顏料、苯并咪唑啉酮顏料、雙偶氮顏料、偶氮顏料、陰丹酮(indanthrone)顏料、酞菁顏料、三芳基碳鎓顏料、二噁嗪顏料、胺基蒽醌顏料、二酮基吡咯并吡咯顏料、靛藍顏料、硫靛藍顏料、異吲哚啉顏料、異吲哚啉酮顏料、皮蒽酮顏料及異紫蒽酮顏料。
作為染料,例如可使用三芳基甲烷系、吡唑偶氮系、苯胺基偶氮系、三苯基甲烷系、蒽醌系、蒽吡啶酮系、亞苄基系、氧雜菁系、吡唑并三唑偶氮系、吡啶酮偶氮系、花青系、啡噻嗪系、偶氮甲鹼系、吡咯并吡唑偶氮甲鹼系、二苯并哌喃系、酞菁系、苯并吡喃系、靛藍系及吡咯亞甲基系等染料。另外,亦可使用該些染料的多聚體。
當所述著色劑為粒子狀時,其平均一次粒徑較佳為5nm以上,特佳為30nm以上。作為上限,較佳為1μm以下,更佳為500nm以下,特佳為100nm以下。
所述粒徑的測定是使用動態光散射式粒徑分佈測定裝置(日機裝製造的那特克(Nanotrac)Wave-EX150[商品名])、堀場製作所股份有限公司製造的LB-500[商品名]而進行。順序如下所述。將試樣分散物分取至20ml樣品瓶中,藉由不溶性的溶媒(例如水)以固體成分濃度成為0.2質量%的方式進行稀釋。於溫度25℃下使用2ml的測定用石英單元來進行50次資料獲取,將所獲得的「數平均」作為平均粒徑。其他詳細的條件等可視需要參照日本工業標準(Japanese Industrial Standards,JIS)Z8828:2013「粒徑分析-動態光散射法」的記載。
作為著色劑的含量,於著色硬化性樹脂組成物的固體成分中,較佳為10質量%以上,更佳為20質量%以上,進而更佳為30質量%以上。關於上限,並無特別限制,較佳為80質量%以下,更佳為60質量%以下。根據本發明的處理液,即便如所述般大量含有著色劑,亦可充分去除彩色抗蝕劑。
·分散劑 亦可使著色硬化性樹脂組成物中含有分散劑。作為分散劑,可列舉:高分子分散劑(例如,聚醯胺胺及其鹽、多羧酸及其鹽、高分子量不飽和酸酯、改質聚胺基甲酸酯、改質聚酯、改質聚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸系共聚物及萘磺酸福馬林縮合物)、及聚氧伸乙基烷基磷酸酯、聚氧伸乙基烷基胺、烷醇胺、顏料分散劑等。 高分子分散劑可根據其結構進而分類為直鏈狀高分子、末端改質型高分子、接枝型高分子及嵌段型高分子。 作為顏料分散劑的具體例,可列舉:畢克化學(BYK Chemie)公司製造的「迪斯帕畢克(Disperbyk)-101(聚醯胺胺磷酸鹽)、107(羧酸酯)、110(包含酸基的共聚物)、130(聚醯胺)、161、162、163、164、165、166、170(高分子共聚物)」、「BYK-P104、P105(高分子量不飽和多羧酸)、BYK2001」、埃夫卡(EFKA)公司製造的「EFKA4047、4050、4010、4165(聚胺基甲酸酯系)、EFKA4330、4340(嵌段共聚物)、4400、4402(改質聚丙烯酸酯)、5010(聚酯醯胺)、5765(高分子量多酸酸鹽)、6220(脂肪酸聚酯)、6745(酞菁衍生物)、6750(偶氮顏料衍生物)」、味之素精細化學(Ajinomoto Fine-Techno)公司製造的「阿吉斯帕(Ajisper)PB821、PB822」、共榮社化學公司製造的「弗洛蘭(Florene)TG-710(胺基甲酸酯寡聚物)」、「珀利弗洛(Polyflow)No.50E、珀利弗洛(Polyflow)No.300(丙烯酸系共聚物)」、楠本化成公司製造的「迪斯帕隆(Disparlon)KS-860、873SN、874、#2150(脂肪族多元羧酸)、#7004(聚醚酯)、DA-703-50、DA-705、DA-725」、花王公司製造的「德莫耳(Demol)RN、N(萘磺酸福馬林縮聚物)、MS、C、SN-B(芳香族磺酸福馬林縮聚物)」、「火莫格諾(Homogenol)L-18(高分子多羧酸)」、「愛慕根(Emulgen)920、930、935、985(聚氧伸乙基壬基苯基醚)」、「阿塞他命(Acetamin)86(硬脂基胺乙酸酯)」、路博潤(Lubrizol)公司製造的「素司潘斯(Solsperse)5000(酞菁衍生物)、22000(偶氮顏料衍生物)、13240(聚酯胺)、3000、17000、27000(末端部具有功能部的高分子)、24000、28000、32000、38500(接枝型高分子)」及日光化學(NIKKO CHEMICAL)公司製造的「尼科爾(Nikol)T106(聚氧伸乙基山梨糖醇酐單油酸酯)、MYS-IEX(聚氧伸乙基單硬脂酸酯)」等。
作為分散劑的濃度,相對於著色劑1質量份,較佳為1質量份~100質量份,更佳為3質量份~100質量份,進而更佳為5質量份~80質量份。另外,相對於著色硬化性樹脂組成物的總固體成分,較佳為5質量%~30質量%。 分散劑可單獨使用,亦可組合兩種以上來使用。
·界面活性劑 就使塗佈性進一步提昇的觀點而言,亦可於著色硬化性樹脂組成物中添加各種界面活性劑。作為界面活性劑,可使用氟系界面活性劑、非離子系界面活性劑、陽離子系界面活性劑、陰離子系界面活性劑及矽酮系界面活性劑等各種界面活性劑。 相對於著色硬化性樹脂組成物的固體成分總質量,含有界面活性劑時的含量較佳為1質量%~40質量%的範圍,更佳為5質量%~20質量%。
著色硬化性樹脂組成物亦可適宜含有其他成分。作為其他成分,例如可列舉有機溶媒、紫外線吸收劑、密接提昇劑、增感色素、共增感劑、稀釋劑、塑化劑及感脂化劑等。
·彩色濾光片的形成 關於著色硬化性樹脂組成物的製備及其硬化膜的形成,只要利用一般的方法即可,以下以使用著色硬化性樹脂組成物的彩色濾光片的形成為例來進一步進行詳述。 作為形成彩色濾光片時的支撐體,例如可使用於基板(例如矽基板)上設置有電荷耦合元件(Charge Coupled Device,CCD)及互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,CMOS)等攝像元件(光接收元件)的固體攝像元件用基板等所述基板。 著色圖案可形成於固體攝像元件用基板的攝像元件形成面側(表面),亦可形成於攝像元件非形成面側(背面)。 亦可於固體攝像元件用基板中的各攝像元件間及固體攝像元件用基板的背面設置遮光膜。另外,為了與上部的層的密接改良、物質的擴散防止或基板表面的平坦化,亦可於支撐體上部分性地設置底塗層。藉由於設置有底塗層的部分及未設置底塗層的部分的任一者中形成彩色濾光片,可於一個基板上使親水性的層上的彩色濾光片及疏水性的層上的彩色濾光片併存。 此處,對於底塗層,可使用後述的外塗層。 作為朝支撐體上的著色硬化性樹脂組成物的應用方法,可應用狹縫塗佈、噴墨法、旋轉塗佈、流延塗佈、輥塗佈、網版印刷法等各種塗佈方法。
塗佈於支撐體上的著色硬化性樹脂組成物層的乾燥(預烘烤)可利用加熱板及烘箱等於50℃~140℃的溫度下進行10秒~300秒。
於曝光步驟中,例如使用步進機等曝光裝置,介隔具有規定的遮罩圖案的遮罩對在著色硬化性樹脂組成物層形成步驟中形成的著色硬化性樹脂組成物層進行圖案曝光。作為可於曝光時使用的放射線(光),尤其較佳地使用g射線及i射線等紫外線(特佳為i射線)。照射量(曝光量)較佳為30 mJ/cm2
~1500 mJ/cm2
,更佳為50 mJ/cm2
~1000 mJ/cm2
,進而更佳為80 mJ/cm2
~500 mJ/cm2
。
繼而,藉由進行鹼顯影處理等的顯影,曝光步驟中的光未照射部分的著色硬化性樹脂組成物溶出至鹼性水溶液中,而僅經光硬化的部分殘留。作為顯影液,理想的是不易對基底的攝像元件及電路等造成損害的有機鹼性顯影液。作為顯影溫度,通常為20℃~30℃,顯影時間例如為20秒~90秒。為了進一步去除殘渣,近年來亦有時實施120秒~180秒。進而,為了進一步提昇殘渣去除性,亦有時重複多次每60秒甩開顯影液,進而重新供給顯影液的步驟。 作為本發明中可較佳地應用的彩色濾光片的製造方法及材料,可參照日本專利特開2014-199272號、日本專利特開2013-064999號、日本專利特開2013-064998號、日本專利特開2013-064993號、日本專利特開2013-054081號、日本專利特開2013-040240號、日本專利特開2012-136669號、日本專利特開2012-012498號、日本專利特開2011-252046號、日本專利特開2011-252045號、日本專利特開2011-252044號、日本專利特開2011-162781號、日本專利特開2011-144299號、日本專利特開2011-144298號、日本專利特開2011-127044號、日本專利特開2011-127043號、日本專利特開2011-084726號、日本專利特開2010-244028號、日本專利特開2010-159409號、日本專利特開2010-155983號、日本專利特開2010-085979號、日本專利特開2010-084135號、日本專利特開2009-244320號、日本專利特開2006-058821號及日本專利特開2004-117856號等的記載,引用併入至本說明書中。
繼而,較佳為於實施乾燥後進行加熱處理(後烘烤)。此時,較佳為形成多色的著色圖案,可對各色依序重複所述步驟而製造硬化皮膜。藉此可獲得彩色濾光片。後烘烤是用以使硬化充分的於顯影後的加熱處理。其加熱溫度較佳為250℃以下,更佳為240℃以下,進而更佳為230℃以下,特佳為220℃以下。並不特別存在下限,若考慮有效率且有效的處理,則較佳為進行50℃以上的熱硬化處理,更佳為100℃以上。亦可改為利用所述加熱的後烘烤,藉由紫外線(ultraviolet,UV)照射而使彩色濾光片的畫素硬化。
硬化膜(彩色濾光片)的膜厚較佳為0.05 μm以上,更佳為0.1 μm以上,特佳為0.5 μm以上。作為上限,較佳為10 μm以下,更佳為5 μm以下,進而更佳為4 μm以下,進一步更佳為3 μm以下。 作為著色圖案(著色畫素)的尺寸(圖案寬度),較佳為5 μm以下,更佳為4 μm以下,特佳為3 μm以下。作為下限,實際上為0.1 μm以上。 該程度的膜厚及尺寸對於彩色濾光片而言為一般,根據本發明的處理液,對於所述彩色濾光片亦可獲得充分的去除效果。
·外塗層 當使用所述彩色濾光片作為永久膜時,亦可於著色硬化性樹脂組成物層的形成步驟前包括在基板(支撐體)上形成外塗層的步驟。 對於外塗層的形成,例如可基於國際公開第2010/010899號、日本專利第4269480號公報、日本專利特開2005-227525號公報、日本專利特開2000-250217號公報、日本專利特開平9-221602號公報及日本專利特開2001-343748號公報,使用環氧系感放射線性樹脂組成物(外塗層形成用組成物)來進行。 以下,示出外塗層的形成步驟的具體例。
首先,於所述基板的表面塗佈環氧系感放射線性樹脂組成物,進行預烘烤而將溶劑去除,藉此形成被膜。 作為組成物溶液的塗佈方法,例如可採用噴霧法、輥塗佈法、旋轉塗佈法(spin coat method)、狹縫模塗佈法、棒塗法及噴墨法等適宜的方法,特佳為旋轉塗佈法或狹縫模塗佈法。 預烘烤的條件亦因各構成成分的種類、調配比例等而不同,通常於80℃~120℃下為1分鐘~15分鐘左右。 作為基板,較佳為使用氮化矽基板。
繼而,介隔規定圖案的遮罩對經預烘烤的被膜進行曝光而使其聚合後,藉由顯影液進行顯影,去除不需要的部分而形成圖案。 作為曝光中使用的放射線,可適宜地選擇使用可見光線、紫外線、遠紫外線、帶電粒子束及X射線等放射線,較佳為波長為190 nm~450 nm的範圍的放射線。 作為顯影方法,例如可為覆液法、浸漬法及沖淋法等的任一種。顯影時間通常於常溫下為30秒~180秒左右。 作為顯影液,例如可使用氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、矽酸鈉、偏矽酸鈉及氨等無機鹼類;乙基胺及正丙基胺等一級胺類;二乙基胺及二-正丙基胺等二級胺類;三甲基胺、甲基二乙基胺、乙基二甲基胺及三乙基胺等三級胺類;二甲基乙醇胺、甲基二乙醇胺及三乙醇胺等三級烷醇胺類;吡咯、哌啶、N-甲基哌啶、N-甲基吡咯啶、1,8-二氮雜雙環[5.4.0]-7-十一烯及1,5-二氮雜雙環[4.3.0]-5-壬烯等脂環族三級胺類;吡啶、三甲基吡啶、二甲基吡啶及喹啉等芳香族三級胺類;氫氧化四甲基銨及氫氧化四乙基銨等四級銨化合物等鹼性化合物的水溶液(鹼性水溶液)。 另外,亦可於所述鹼性水溶液中添加適當量的甲醇及乙醇等水溶性有機溶媒及/或界面活性劑。 於顯影後,例如藉由流水洗淨等,例如進行30秒~90秒洗淨,將不需要的部分去除後,吹附壓縮空氣或圧縮氮氣而進行乾燥,藉此形成規定的圖案。
其後,利用加熱板及烘箱等加熱裝置以規定溫度、例如150℃~250℃加熱(以下,稱為「後烘烤」)規定時間,於加熱板上例如加熱3分鐘~10分鐘,於烘箱中例如加熱30分鐘~90分鐘,藉此可獲得外塗層。
(基板的再生方法) 本發明的處理液如上所述於半導體基板製品的製造時或製造後應用。 於半導體基板製品的製造時或製造後,有時於半導體基板製品發現需要修復的部分(抗蝕劑或永久膜)。該情況下,藉由將需要修復的部分去除,可使基板再生。 即,本發明的基板的再生方法包括如下步驟:於半導體基板製品的製造時或製造後,利用本發明的處理液將設置於基板上的永久膜或抗蝕劑膜去除,藉此獲得自所述半導體基板製品將所述永久膜或抗蝕劑膜去除的基板。
[殘渣物的洗淨去除] 另外,本發明的處理液亦可應用於附著於基板上的乾式蝕刻殘渣物或乾式灰化殘渣物的洗淨去除。 使用本發明的處理液的洗淨去除方法包括利用所述處理液將附著於基板上的乾式蝕刻殘渣物及乾式灰化殘渣物的至少任一者洗淨的洗淨步驟。
當將本發明的處理液應用於殘渣物的洗淨去除時,其組成並無特別限定,包含: 水; 親水性有機溶劑; 四級銨鹽;及 無機陰離子,相對於處理液總質量為0.001質量ppt~1質量ppm, 進而更佳為選自下述(1)~(3)中的至少任一種的形態。
(1)處理液進而包含胺化合物。 (2)處理液進而包含防腐蝕劑。 (3)處理液包含水溶性醇系溶劑作為所述親水性有機溶劑。
當將本發明的處理液應用於殘渣物的洗淨去除時,處理液可為水系處理液,亦可為有機溶劑系處理液。當殘渣物包含有機物時,較佳為設為有機溶劑系處理液。
所述胺化合物、防腐蝕劑及水溶性醇系溶劑可使用如上所述者。
作為於洗淨步驟中經洗淨的基板,只要附著有乾式蝕刻殘渣物及乾式灰化殘渣物,則並無特別限定,可將所述包含電路結構的基板等公知的基板作為處理對象。所謂附著有乾式蝕刻殘渣物及乾式灰化殘渣物的基板,具體而言可列舉藉由經過乾式蝕刻步驟,並賦予(通路用)孔、焊墊圖案或配線等而表面或內部的金屬露出的基板。 本發明的處理液可不腐蝕配置於基板上的金屬膜地去除殘渣物。
使處理液接觸基板的方法並無特別限定,例如可列舉:使基板浸漬於加入至槽中的處理液中的方法、將處理液噴霧至基板上的方法、將處理液倒在基板上的方法、或者該些的任意的組合。就殘渣物去除性的觀點而言,較佳為使基板浸漬於處理液中的方法。
處理液的溫度較佳為設為90℃以下,更佳為25℃~80℃,進而更佳為30℃~75℃,特佳為40℃~65℃。
洗淨時間可對應於所使用的洗淨方法及處理液的溫度進行調整。 當利用浸漬批次方式(使多片洗淨對象物浸漬於處理槽內來進行處理的批次方式)進行洗淨時,洗淨時間例如為60分鐘以內,較佳為1分鐘~60分鐘,更佳為3分鐘~20分鐘,進而更佳為4分鐘~15分鐘。
當利用單片方式進行洗淨時,洗淨時間例如為10秒~5分鐘,較佳為15秒~4分鐘,更佳為15秒~3分鐘,進而更佳為20秒~2分鐘。
進而,為了進一步增進處理液的洗淨能力,亦可實施機械式攪拌方法。 作為機械式攪拌方法,例如可列舉:使處理液於基板上循環的方法、使處理液於基板上流過或噴霧的方法、及利用超音波或兆聲波的攪拌等。
當利用單片方式進行洗淨時,可使用所述單片洗淨裝置。此時,較佳為將處理液的供給速度設為0.05 L/min~5 L/min,更佳為設為0.1 L/min~3 L/min。藉由設為所述數值範圍,本發明的效果更優異。進而,可更良好地確保處理對象的面內的均勻性,且於連續處理時確保穩定的性能。 另外,當將藥液供給速度設為0.05 L/min~5 L/min時,處理液中的無機陰離子的含量理想的是1質量ppt以上。若藥液供給速度上昇,則接觸基板的物質的量、頻率亦上昇,進而溶液自身亦變得容易帶電。若溶液帶電,則存在無法確保處理對象的面內的均勻性(例如,殘渣物於面內不均勻地殘存),或者帶來防腐蝕性下降的結果之虞。藉由於處理液中含有1質量ppt以上的無機陰離子,可抑制溶液帶電。
進而,於洗淨步驟之後亦可進而包括利用溶劑洗濯基板來進行清潔的步驟。
淋洗步驟較佳為緊接於洗淨步驟之後進行,並利用淋洗溶劑洗濯5秒~5分鐘的步驟。淋洗步驟亦可實施所述機械式攪拌方法。
作為淋洗溶劑,例如可列舉去離子(DI:De Ionize)水、甲醇、乙醇、異丙醇、N-甲基吡咯啶酮、γ-丁內酯、二甲基亞碸、乳酸乙酯及丙二醇單甲基醚乙酸酯,但並不限定於該些淋洗溶劑。或者,亦可利用pH>8的水性淋洗液(經稀釋的水性的氫氧化銨等)。
作為淋洗溶劑,較佳為氫氧化銨水溶液、DI水、甲醇、乙醇、或異丙醇,更佳為氫氧化銨水溶液、DI水、或異丙醇,進而更佳為氫氧化銨水溶液或DI水。
作為使淋洗溶劑接觸基板的方法,可同樣地應用所述使處理液接觸基板的方法。
淋洗步驟中的淋洗溶劑的溫度較佳為16℃~27℃。
於淋洗步驟之後亦可包括使基板乾燥的乾燥步驟。 作為乾燥方法,並無特別限定。作為乾燥方法,例如可列舉:旋轉乾燥、使乾性氣體於帶有遮罩的基板上流過的方法、利用如加熱板或紅外線燈般的加熱手段對基板進行加熱的方法、馬蘭葛尼乾燥(marangoni drying)、羅塔葛尼乾燥(rotagoni drying)、異丙醇(Isopropyl Alcohol,IPA)乾燥、或該些的任意的組合。 乾燥時間雖然依存於所使用的特定的方法,但通常較佳為30秒~幾分鐘。
另外,本發明的處理液亦可作為所述淋洗步驟中的淋洗液而應用。該情況下,處理液可為水系處理液,亦可為有機溶劑系處理液,就不易於後續步驟殘留殘渣物的觀點而言,較佳為設為水系處理液。
另外,本發明的處理液亦可作為對於多晶矽膜或非晶矽膜的矽蝕刻液而應用。並無特別限定,例如亦可作為藉由去除多晶矽膜或非晶矽膜的一部分或全部而用以形成構成電容器的凹凸形狀的電容器結構的蝕刻液來加以使用。 另外,亦可於美國專利申請公開第2007/0175862號說明書、日本專利特開2014-220300號公報及日本專利特開2013-008900號公報中記載的矽蝕刻液用途中使用。
當將本發明的處理液應用於蝕刻液時,其組成並無特別限定,包含: 水; 親水性有機溶劑; 四級銨鹽;及 無機陰離子,相對於處理液總質量為0.001質量ppt~1質量ppm, 進而更佳為選自下述(1)及(2)中的至少任一種的形態。 (1)處理液進而包含胺化合物。 (2)包含水溶性醇系溶劑作為所述親水性有機溶劑。
另外,作為蝕刻液的另一形態,包含: 水; 親水性有機溶劑; 四級銨鹽;及 無機陰離子,相對於處理液總質量為0.001質量ppt~1質量ppm, 進而更佳為包含氧化劑的形態。 另外,除所述以外,進而更佳為選自下述(1)~(3)中的至少任一種的形態。 (1)處理液進而包含防腐蝕劑。 (2)處理液進而包含胺化合物。 (3)處理液進而包含螯合劑。 另外,並無特別限定,例如關於(3),作為螯合劑,可併用使用日本專利特開2012-080128號公報中記載的具有羥基的膦酸系螯合劑、及具有羥基的膦酸系螯合劑以外的不具有氧化力的兩種以上的陰離子種。
當將本發明的處理液應用於蝕刻液時,處理液可為水系處理液,亦可為有機溶劑系處理液。當用於對於多晶矽膜或非晶矽膜的蝕刻時,若設為水系處理液,則就蝕刻速度的觀點而言更有利。 所述胺化合物及水溶性醇系溶劑可使用如上所述者。
再者,如上所述,作為對多晶矽膜或非晶矽膜進行蝕刻時的半導體晶圓,並無特別限定,可列舉於矽基板上具有SiP及SiGe等IV族材料者。 進而,本發明的處理液亦可適宜地抑制Al、Cu、W等金屬電極層、Co、HfO、HfSiO、WO、AlOx
、SiO2
、SiOC、SiON、SiOCN、TiN、SiN及TiAlC等絕緣膜層等的損傷及溶出,因此亦較佳為應用於包含該些的半導體基板。再者,於本說明書中,當將金屬化合物的組成利用其元素的組合來表述時,是指廣泛包含任意組成者。例如,所謂SiOC(SiON),是指Si與O與C(N)共存,並非是指其量的比率為1:1:1。該情況於本說明書中共通,關於其他金屬化合物亦同樣。 [實施例]
以下根據實施例來更詳細地說明本發明。只要不脫離本發明的主旨,則以下的實施例中所示的材料、使用量、比例、處理內容、及處理程序等可適宜變更。因此,本發明的範圍不應由以下所示的實施例限定性地進行解釋。 再者,實施例中作為處方及調配量而表示的「%」及「份」只要無特別說明,則為質量基準。另外,關於「ppm」、「ppt」、「ppq」等亦同樣為質量基準。再者,於下述表中,所謂「1 ppq」,是指「0.001 ppt」,所謂「未滿1 ppq」,是指「未滿0.001 ppt」。
另外,實施例及比較例的各處理液中使用的水及親水性有機溶劑是利用日本專利特開2007-254168號公報中記載的方法進行精製,確認了液中的無機陰離子的含量均未滿0.001質量ppt後,用於處理液的調整。
另外,液中所含的無機陰離子量的定量是利用離子層析法(日本戴安(Japan Dionex)股份有限公司製造的DX-500)進行分析。分析測定全部於滿足ISO等級2以下的水準的清潔室進行。為了提升測定精度,無機陰離子的含量為0.001質量ppt(相當於後述的表中的1質量ppq)水準的處理液的測定是以體積換算計濃縮為百分之一而進行測定,換算為濃縮前的處理液的濃度而進行無機陰離子的含量的計算。
[去除方法1:永久膜的剝離試驗] 如下所述,進行自基板剝離作為永久膜的彩色濾光片的試驗。 <處理液的製備> 分別製備第1表、第2表中所示的實施例及比較例的各處理液(A1~A115)。 再者,於各處理液中,所使用的各種成分的濃度(質量%、質量ppq(1質量ppq相當於0.001質量ppt)、質量ppt、質量ppm)如表中記載般,剩餘部分(質量%)為水。 第1表、第2表中記載的成分如下所述。 TMAH:氫氧化四甲基銨(三開(SACHEM)公司製造) TEAH:氫氧化四乙基銨(三開公司製造) TBAH:氫氧化四丁基銨(三開公司製造) AH212:氫氧化二甲基雙(2-羥基乙基)銨(四日市合成公司製造) DMSO:二甲基亞碸(和光純藥公司製造) 二乙二醇單乙基醚(和光純藥公司製造) 丙二醇(和光純藥公司製造) 環丁碸(別名:四氫噻吩1,1-二氧化物)(和光純藥公司製造) 羥基胺(巴斯夫公司製造) 烷醇胺(使用二甘醇胺)(東京化成股份有限公司製造) 薩非諾爾(Surfynol)MD-20(日信化學工業公司製造) HF(關東化學公司製造) H2
O2
(關東化學公司製造)
另外,各處理液中的無機陰離子是藉由以成為表中所示的濃度的方式含有硝酸、鹽酸、硫酸作為離子源而導入。
<綠色(Green)顏料分散液(顏料分散液1)的製備> 利用珠磨機,將包含作為顏料的C.I.顏料綠(C.I.Pigment Green)36與C.I.顏料黃(C.I.Pigment Yellow)139的100/55(質量比)混合物12.6份、作為分散劑的BYK 2001(迪斯帕畢克:畢克化學(BYK)公司製造、固體成分濃度45.1質量%)5.2份、作為分散樹脂的甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物(酸價134 mgKOH/g、Mw=30,000)2.7份、及作為溶媒的丙二醇單甲基醚乙酸酯78.3份的混合液混合15小時,而製備綠色顏料分散液。
<紅色(Red)顏料分散液(顏料分散液2)的製備> 利用珠磨機,將包含作為顏料的C.I.顏料紅(C.I.Pigment Red)254 12.1份、作為分散劑的BYK 2001(迪斯帕畢克:畢克化學(BYK)公司製造、固體成分濃度45.1質量%)10.4份、作為分散樹脂的甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物(酸價134 mgKOH/g、Mw=30,000)3.8份、及作為溶媒的丙二醇單甲基醚乙酸酯73.7份的混合液混合15小時,而製備紅色顏料分散液。
<藍色(Blue)顏料分散液(顏料分散液3)的製備> 利用珠磨機,將包含作為顏料的C.I.顏料藍(C.I.Pigment Blue)15:6與C.I.顏料紫(C.I.Pigment Violet)23的100/25(質量比)混合物14份、作為分散劑的BYK 2001(迪斯帕畢克:畢克化學(BYK)公司製造、固體成分濃度45.1質量%)4.7份、作為分散樹脂的甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物(酸價134 mgKOH/g、Mw=30,000)3.5份、及作為溶媒的丙二醇單甲基醚乙酸酯77.8份的混合液混合15小時,而製備藍色顏料分散液。
<著色硬化性樹脂組成物的製備> 使用所述顏料分散液1~顏料分散液3的任一者,以成為下述組成A的方式進行混合、攪拌而製備著色硬化性樹脂組成物。 (組成A) 顏料分散液(所述顏料分散液1~顏料分散液3的任一者) 82.35份 鹼可溶性樹脂 2.05份 聚合起始劑 1.2份 DPHA(聚合性化合物) 1.4份 M-305(聚合性化合物) 1.4份 對甲氧基苯酚 0.001份 PEGMEA 7.4份 F-1 4.2份
所述組成A中所含的各成分如下所述。 聚合起始劑:巴斯夫公司製造的豔佳固OXE01[商品名] DPHA:日本化藥公司製造的卡亞拉得(KAYARAD)DPHA[商品名] 二季戊四醇六丙烯酸酯 M-305:東亞合成公司製造的三丙烯酸酯及季戊四醇四丙烯酸酯的混合物[商品名] F-1:於PEGMEA的0.2%溶液中應用由下述式所表示的混合物。 PEGMEA:丙二醇單甲基醚乙酸酯 鹼可溶性樹脂:(甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸-2-羥基乙酯共聚物(=60/22/18[莫耳比])、重量平均分子量:15,000、數量平均分子量:8,000) 再者,以利用凝膠滲透層析(Gel Permeation Chromatography,GPC)法的聚苯乙烯換算值進行測定。 GPC法是基於如下方法:使用HLC-8020GPC(東曹(股)製造),使用作為管柱的TSKgel SuperHZM-H、TSKgel SuperHZ4000、TSKgel SuperHZ2000(東曹(股)製造,4.6 mmID×15 cm),並使用作為洗滌液的四氫呋喃(Tetrahydrofuran,THF)。
F-1:下述混合物(Mw=14000)
<配置有彩色濾光片的矽晶圓的製作> 將所述中製備的各色的著色硬化性樹脂組成物塗佈於預先噴霧有六甲基二矽氮烷的8吋矽晶圓上,而形成光硬化性的塗佈膜。以該塗佈膜的乾燥膜厚成為1.0 μm的方式,使用100℃的加熱板進行180秒加熱處理(預烘烤)。繼而,使用步進機曝光裝置FPA-3000i5+(佳能(Canon)(股)製造),於365 nm的波長下透過1.0 μm四方的拜耳(Bayer)圖案遮罩,以50 mJ/cm2
~1000 mJ/cm2
對塗佈膜照射i射線(每50 mJ/cm2
變化曝光量)。其後,將配置有經照射的塗佈膜的矽晶圓載置於旋轉·噴淋顯影機(DW-30型;化學電子(CHEMITRONICS)(股)製造)的水平旋轉台上。使用CD-2000(富士軟片電子材料(Fujifilm Electronic Materials)(股)製造)的40%稀釋液,於23℃下進行180秒的覆液顯影,而於矽晶圓上形成著色圖案。 以真空吸盤方式將形成有著色圖案的矽晶圓固定於所述水平旋轉台上。其後,藉由旋轉裝置,一面以50 rpm的轉速來旋轉矽晶圓且自其旋轉中心的上方從噴出噴嘴將純水以噴淋狀供給至矽晶圓上,而進行淋洗處理,其後進行噴霧乾燥。繼而,利用200℃的加熱板將所獲得的矽晶圓加熱5分鐘,而獲得配置有彩色濾光片的矽晶圓。
<Al的毯覆式晶圓的製作> 利用化學氣相沈積(Chemical Vapor Deposition,CVD)法而於另一矽晶圓上形成鋁(Al)層,而獲得Al的毯覆式晶圓。Al的厚度約為0.5 μm。
<彩色濾光片剝離試驗、Al的防腐蝕性試驗的實施> 使用第1表及第2表中記載的各處理液,以下述順序實施彩色濾光片剝離試驗、Al的防腐蝕性試驗。 將所述配置有彩色濾光片的矽晶圓及Al的毯覆式晶圓切割成1 cm×2 cm,而獲得兩種試驗晶圓(test wafer)(帶有彩色濾光片的試驗晶圓、帶有Al的試驗晶圓)。一面於燒杯中加入攪拌子與處理液並以250 rpm的轉速攪拌處理液,一面加溫至70℃為止。其後,將所述試驗晶圓浸漬5分鐘。其後,自處理液中取出試驗晶圓,於試驗晶圓上自氣動霧化噴嘴噴出離子交換水(去離子水(deionized water,DIW)),進行30秒淋洗處理。
<彩色濾光片剝離性(去除性)的評價> 利用光學顯微鏡(倍率50倍)觀察實施了所述<彩色濾光片剝離試驗、Al的防腐蝕性試驗的實施>的處理的帶有彩色濾光片的試驗晶圓,觀察彩色濾光片的剝離性。關於彩色濾光片的剝離性(CF剝離性),如下述般進行區分並評價。 「A」:無法利用光學顯微鏡確認殘留物,為98%以上經去除的狀態 「B」:可利用光學顯微鏡確認殘留物,為超過50%且未滿98%經去除的狀態 「C」:可利用光學顯微鏡確認殘留物,為50%以上殘存的狀態
<Al的防腐蝕性的評價> Al的防腐蝕性的評價是基於根據帶有Al的試驗晶圓的所述<彩色濾光片剝離試驗、Al的防腐蝕性試驗的實施>的處理前後的Al層的膜厚而算出的膜薄化量(%)來進行。再者,膜厚是使用四端子型電流計(國際電氣阿爾法(international electric alpha)公司製造,商品名VR200),根據Al層的電流值而算出膜厚。 膜薄化量(%)=(X-Y)/X X=帶有Al的試驗晶圓的處理前的初期膜厚(nm) Y=帶有Al的試驗晶圓的所述處理後的處理後膜厚(nm) 評價基準如下所述。
<Al的防腐蝕性> 「A」:膜薄化量為5%以下。 「B」:膜薄化量超過5%且為10%以下。 「C」:膜薄化量超過10%且為50%以下。 「D」:膜薄化量超過50%。
關於實施例A37、實施例A38及實施例A39,將羥基胺變更為羥基胺硫酸鹽(奧瑞奇(Aldrich)公司製造,99.999%痕量金屬基礎(trace metals basis)),除此以外,同樣地製作處理液,進行評價,結果獲得與實施例A37、實施例A38及實施例A39同樣的結果。
再者,於第1表及第2表中,去除性雖為A等級,但對於經確認了稍多殘渣物者,以A*來表示。 於第1表及第2表中,分別對實施例A2、實施例A3、實施例A4與實施例A107、實施例A108、實施例A109進行對比,實施例A107的去除性雖為「A」,但與實施例A2相比,殘渣物的量多。實施例A108的去除性雖為「A」,但與實施例A3相比,殘渣物的量多。實施例A109的去除性雖為「A」,但與實施例A4相比,殘渣物的量多。即,當於有機溶劑系處理液中水為1質量%以上時,確認到本發明的效果更優異。
另外,於第1表及第2表中,實施例A112、實施例A113、實施例A114的去除性雖為「A」,但確認了稍多殘渣物。相對於此,當將實施例A112、實施例A113、實施例A114的各處理液中的DMSO的含量設為1質量%以上時,確認了可減少殘渣物。即,當設為水系處理液時,於親水性有機溶劑的含量為1質量%以上時,確認了本發明的效果更優異。
根據第1表、第2表的結果,確認了根據本發明的處理液,而具有對於金屬膜的防腐蝕性,且彩色濾光片的剝離性亦優異。
另一方面,關於比較例的處理液,由於無機陰離子相對於處理液總質量的含量並非規定範圍,因此未顯現出所期望的效果。
[去除方法2:殘渣物洗淨試驗] 如下所述,進行自基板將乾式蝕刻殘渣物及乾式灰化殘渣物洗淨去除的試驗。 <處理液的製備> 分別製備第3表、第4表所示的實施例及比較例的各處理液(B1~B115)。再者,於各處理液中,所使用的各種成分的濃度(質量%、質量ppq(1質量ppq相當於0.001質量ppt)、質量ppt、質量ppm)如表中記載般,剩餘部分(質量%)為水。 第3表、第4表中記載的成分與所述第1表、第2表的成分相同。
<積層基板的製作> 按照以下順序,於Si基板上形成依序具備包含Al合金膜與氮化鈦膜的配線膜、氧化矽膜及具有規定的開口部的抗蝕劑膜的積層基板(相當於處理前積層基板)。
使用所獲得的積層基板,將該抗蝕劑膜作為遮罩,實施使用電漿的乾式蝕刻,進行氧化矽膜及氮化鈦膜的蝕刻直至Al合金膜的表面露出為止,而形成孔。繼而,藉由使用電漿的灰化,去除作為遮罩而使用的抗蝕劑膜。 按照所述順序,製造如下積層基板10作為被處理樣品(圖案晶圓),所述積層基板10於Si基板1上依序具有包含Al合金膜2與氮化鈦膜3的配線膜4、氧化矽膜5,且於規定位置具有Al合金膜2露出的孔6(參照圖1)。
<利用掃描式電子顯微鏡的殘渣物的觀察> 若利用掃描式電子顯微鏡照片(SEM:Scanning Electron Microscope)確認該積層基板10的剖面,則於孔6的壁面及底面(底面為Al合金膜2的露出面)確認到乾式蝕刻殘渣物及乾式灰化殘渣物(殘渣物11)。 所述乾式蝕刻殘渣物及乾式灰化殘渣物不僅源自變質的抗蝕劑膜、氧化矽膜及氮化鈦膜,而且亦源自孔6的底部露出的Al合金膜。
<洗淨及評價> 繼而,將所準備的圖案晶圓的切片(約2.0 cm×2.0 cm)於加溫為70℃的各洗淨組成物中浸漬15分鐘,其後取出圖案晶圓的切片,立即利用超純水進行1分鐘水洗,並進行N2
乾燥。 利用SEM觀察浸漬試驗後的圖案晶圓的切片的表面,按照下述評價基準對乾式蝕刻殘渣物及灰化殘渣物的去除性及孔6的底部露出的配線的Al的防腐蝕性進行評價。 以下示出評價基準。
<殘渣物去除性(去除性)> 「A」:殘渣物被完全去除、或者未滿25%的殘渣物殘存。 「B」:殘渣物的溶解未完成,殘渣物的25%以上且50%以下殘存。 「C」:超過50%的殘渣物殘存。
<Al的防腐蝕性> 「A」:膜薄化量為5%以下。 「B」:膜薄化量超過5%且為10%以下。 「C」:膜薄化量超過10%且為50%以下。 「D」:膜薄化量超過50%。 關於Al的防腐蝕性的評價,利用與所述[永久膜的剝離試驗]的評價相同的方法來實施。 分別將結果示於第3表、第4表中。
關於實施例B37、實施例B38及實施例B39,將羥基胺變更為羥基胺硫酸鹽,除此以外,同樣地製作處理液,進行評價,結果獲得與實施例B37、實施例B38及實施例B39同樣的結果。
再者,於第3表及第4表中,去除性雖為A等級,但對於經確認了稍多殘渣物者,以A*來表示。 於第3表及第4表中,分別對實施例B2、實施例B3、實施例B4與實施例B112、實施例B113、實施例B114進行對比,實施例B112的去除性雖為「A」,但與實施例B2相比,殘渣物的量多。實施例B113的去除性雖為「A」,但與實施例B3相比,殘渣物的量多。實施例B114的去除性雖為「A」,但與實施例B4相比,殘渣物的量多。當於水系處理液中親水性有機溶劑為1質量%以上時,確認到本發明的效果更優異。
另外,於第3表及第4表中,實施例B107、實施例B108、實施例B109的去除性雖為「A」,但確認了稍多殘渣物。相對於此,當減少實施例B107、實施例B108、實施例B109的各處理液中的DMSO的含量並將水的含量設為1質量%以上時,確認了可減少殘渣物。即,當設為有機溶劑系處理液時,於水的含量為1質量%以上時,確認了本發明的效果更優異。
根據第3表、第4表的結果,確認了根據本發明的處理液,而具有對於金屬膜的防腐蝕性,且對於乾式蝕刻殘渣物及乾式灰化殘渣物的洗淨去除性優異。
另一方面,關於比較例的處理液,由於無機陰離子相對於處理液總質量的含量並非規定範圍,因此未顯現出所期望的效果。
[去除方法3:殘渣物洗淨試驗] 如下所述,進行自基板將乾式蝕刻殘渣物洗淨去除的試驗。 再者,於以下的評價中,準備多晶矽(poly-Si)的乾式蝕刻處理後的模型基板、及具有SiP及SiGe的模型基板,分別進行評價,藉此評價殘渣物去除性及防腐蝕性。另外,除所述模型基板以外,準備可用作多晶矽(poly-Si)的間隙膜的SiN膜的乾式蝕刻處理後的模型基板,於乾式蝕刻處理時使用,同樣地評價基板上殘存的抗蝕劑膜(抗蝕劑殘渣物)的殘渣物去除性。
<處理液的製備> 分別製備第5表所示的實施例及比較例的各處理液(C1~C42)。再者,於各處理液中,所使用的各種成分的濃度(質量%、質量ppq(1質量ppq相當於0.001質量ppt)、質量ppt、質量ppm)如表中記載般,剩餘部分(質量%)為水。 第5表中記載的成分與所述第1表的成分相同。
<多晶矽殘渣物的去除性> 試驗晶圓:準備於單晶<100>矽上製成的膜厚為500 nm的多晶矽的晶圓。對其進行乾式蝕刻處理。繼而,利用單片式裝置(SPS-Europe B.V.公司製造的POLOS(商品名)),於下述條件下對多晶矽的晶圓進行洗淨處理,實施評價試驗。 ·藥液溫度:60℃ ·吐出量:1 L/min ·晶圓轉速500 rpm 再者,於<多晶矽殘渣物的去除性>及後述的<抗蝕劑殘渣物的去除性>的評價試驗中,利用光學顯微鏡(倍率50倍)觀察所獲得的基板,藉此對殘渣物量進行定量。
<多晶矽殘渣物的去除性評價> 「A」:殘渣物被完全去除、或者未滿25%的殘渣物殘存。 「B」:殘渣物的溶解未完成,殘渣物的25%以上且50%以下殘存。 「C」:超過50%的殘渣物殘存。
<抗蝕劑殘渣物的去除性> 於利用CVD(chemical vapor deposition)在多晶矽上製成SiN膜後,製成光阻劑膜,藉由UV(紫外線)曝光及顯影而進行光阻劑的圖案化,而製作抗蝕劑膜。其後,利用氟系氣體對SiN膜進行乾式蝕刻,將所獲得的基板作為評價對象。 將所獲得的基板浸漬於經調整為60℃的第5表中記載的各處理液中,進行30秒處理。其後,自各處理液取出基板,對基板進行水洗,進而利用吹氣使基板乾燥。
<抗蝕劑殘渣物的去除性評價> 「A」:無法利用光學顯微鏡確認殘留物,為100%經去除的狀態 「B」:可利用光學顯微鏡確認殘留物,為超過50%且未滿100%經去除的狀態 「C」:可利用光學顯微鏡確認殘留物,為50%以上殘存的狀態
<電極防腐蝕性> 將利用CVD製膜的、具有SiP及SiGe作為電極的模型基板作為評價對象。 將所獲得的基板浸漬於經調整為60℃的第5表中記載的各處理液中,進行30秒處理。其後,自各處理液取出基板,對基板進行水洗,進而利用吹氣使基板乾燥。再者,於下述評價基準中「膜薄化量」是利用與所述<Al的防腐蝕性的評價>同樣的方法求出。
<對於SiP的防腐蝕性的評價> 「A」:膜薄化量為5%以下。 「B」:膜薄化量超過5%且為20%以下。 「C」:膜薄化量超過20%。
<對於SiGe的防腐蝕性的評價> 「A」:膜薄化量為5%以下。 「B」:膜薄化量超過5%且為20%以下。 「C」:膜薄化量超過20%。
根據表5的結果,確認了根據本發明的處理液,多晶矽(Poly-Si)的殘渣物及抗蝕劑殘渣物的殘渣物去除性優異,且對於基板上的其他電極膜(SiP及SiGe)的防腐蝕性亦優異。
[去除方法4:殘渣物洗淨試驗] 關於所述去除方法3,示出使用單片裝置的實施例及比較例。使用單片式裝置,變更處理液的供給速度並實施處理。再者,處理對象為所述去除方法3中使用的各種模型基板。另外,關於去除方法4中實施的評價方法及其評價基準,亦與去除方法3相同。 將結果示於第6表中。
確認了若超過5 L/min,則於液中的硝酸根離子含量未滿0.001質量ppt(相當於表中的「未滿1質量ppq」)的處理液中對於多晶矽的殘渣物去除性下降,若液中的硝酸根離子含量超過1質量ppm,則對於SiP、SiGe的防腐蝕性下降。
因此,根據所述結果可知藥液供給速度較佳為0.05 L/min~5 L/min。
另一方面,當無機陰離子的含量為1質量ppq~1質量ppm時,任一者的流速下均為「A」評價。但是,於無機陰離子為1質量ppq(相當於0.001質量ppt)的實施例A2中,當藥液供給速度超過5.5 L/min時,與藥液供給速度為0.05 L/min及3 L/min的情況相比,對於多晶矽的殘渣物去除性及對於SiP、SiGe的防腐蝕性稍差。
1‧‧‧Si基板2‧‧‧Al合金膜3‧‧‧氮化鈦膜4‧‧‧配線膜5‧‧‧氧化矽膜6‧‧‧孔10‧‧‧積層基板11‧‧‧殘渣物
圖1是實施例一欄中製作的具有孔的基板的示意圖。
1‧‧‧Si基板
2‧‧‧Al合金膜
3‧‧‧氮化鈦膜
4‧‧‧配線膜
5‧‧‧氧化矽膜
6‧‧‧孔
10‧‧‧積層基板
11‧‧‧殘渣物
Claims (10)
- 一種處理液,其包含水、親水性有機溶劑、四級銨鹽及無機陰離子,且 相對於處理液總質量,所述無機陰離子的含量為0.001質量ppt~1質量ppm。
- 如申請專利範圍第1項所述的處理液,其中所述無機陰離子為硫酸根離子、氯化物離子或硝酸根離子。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的處理液,其中所述無機陰離子為硝酸根離子。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的處理液,其中相對於處理液總質量, 所述水的含量為1質量%~30質量%, 所述親水性有機溶劑的含量為40質量%~98質量%, 所述四級銨鹽的含量為0.1質量%~30質量%。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的處理液,其中相對於處理液總質量, 所述水的含量為20質量%~98質量%, 所述親水性有機溶劑的含量為1質量%~40質量%, 所述四級銨鹽的含量為0.1質量%~30質量%。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的處理液,其進而包含胺化合物。
- 如申請專利範圍第6項所述的處理液,其中所述胺化合物包含選自羥基胺及羥基胺鹽中的至少一種。
- 如申請專利範圍第7項所述的處理液,其中相對於處理液總質量,所述選自羥基胺及羥基胺鹽中的至少一種的含量為0.1質量%~15質量%。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的處理液,其進而包含氧化劑。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的處理液,其進而包含鹵化物。
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