WO2020170742A1 - 薬液、レジストパターン形成方法、半導体チップの製造方法、薬液収容体、薬液の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
近年、半導体製品の高度化に伴い、半導体製造に用いる上記の薬液には更なる欠陥抑制性が求められている。
そこで、本発明は、プリウェット液として用いた場合に欠陥抑制性に優れる薬液の提供を課題とする。
また、レジストパターン形成方法、半導体チップの製造方法、薬液収容体、及び、薬液の製造方法の提供を課題とする。
シクロへキサノンと
一般式(1)で表される化合物、一般式(2)で表される化合物、及び、一般式(3)で表される化合物からなる群から選択される1種以上の第1化合物と、を含有する薬液であって、
上記シクロヘキサノンの含有量が、上記薬液全質量に対して、98.000~99.999質量%であり、
上記第1化合物の合計含有量が、上記薬液全質量に対して、0.001~100質量ppmであり、
プリウェット液として用いられる、薬液。
上記薬液中、上記一般式(1)で表される化合物の含有量が、上記薬液全質量に対して、0.01~70質量ppmである、〔1〕に記載の薬液。
〔3〕
上記薬液中、上記第1化合物の合計含有量が、上記薬液全質量に対して、0.005~95質量ppmである、〔1〕又は〔2〕に記載の薬液。
〔4〕
上記薬液中、上記一般式(2)で表される化合物の含有量に対する、上記一般式(1)で表される化合物の含有量の質量比が1~500である、〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の薬液。
〔5〕
上記薬液中、上記一般式(3)で表される化合物の含有量に対する、上記一般式(1)で表される化合物の含有量の質量比が1~3000である、〔1〕~〔4〕のいずれかに記載の薬液。
〔6〕
上記薬液中、上記一般式(3)で表される化合物の含有量に対する、上記一般式(2)で表される化合物の含有量の質量比が1~150である、〔1〕~〔5〕のいずれかに記載の薬液。
〔7〕
更に、2-ヒドロキシシクロヘキサノン、3-ヒドロキシシクロヘキサノン、及び、4-ヒドロキシシクロヘキサノンからなる群から選択される1種以上のヒドロキシシクロヘキサノンを含有し、
上記ヒドロキシシクロヘキサノンの合計含有量が、上記薬液全質量に対して、0.001~1000質量ppmである、〔1〕~〔6〕のいずれかに記載の薬液。
〔8〕
上記薬液中、上記3-ヒドロキシシクロヘキサノンの含有量に対する、上記2-ヒドロキシシクロヘキサノンの含有量の質量比が0.005~300である、〔7〕に記載の薬液。
〔9〕
上記薬液中、上記4-ヒドロキシシクロヘキサノンの含有量に対する、上記2-ヒドロキシシクロヘキサノンの含有量の質量比が0.01~15である、〔7〕又は〔8〕に記載の薬液。
〔10〕
上記薬液中、上記4-ヒドロキシシクロヘキサノンの含有量に対する、上記3-ヒドロキシシクロヘキサノンの含有量の質量比が0.003~100である、〔7〕~〔9〕のいずれかに記載の薬液。
〔11〕
更に、1,2-シクロヘキサンジオンを含有し、
上記1,2-シクロヘキサンジオンの含有量が、上記薬液全質量に対して、0.0005~40質量ppmである、〔1〕~〔10〕のいずれかに記載の薬液。
〔12〕
更に、シクロヘキサノールを含有し、
上記シクロヘキサノールの含有量が、上記薬液全質量に対して、0.0003~30質量ppmである、〔1〕~〔11〕のいずれかに記載の薬液。
〔13〕
更に、1-ヘキサン酸を含有し、
上記1-ヘキサン酸の含有量が、上記薬液全質量に対して、5~600質量ppmである、〔1〕~〔12〕のいずれかに記載の薬液。
〔14〕
1,2-シクロヘキサンジオン、及び、シクロヘキサノールを含有し、
上記薬液中、上記シクロヘキサノールの含有量に対する、上記1,2-シクロヘキサンジオンの含有量の質量比が0.2~400である、〔1〕~〔13〕のいずれかに記載の薬液。
〔15〕
1,2-シクロヘキサンジオン、及び、1-ヘキサン酸を含有し、
上記薬液中、上記1-ヘキサン酸の含有量に対する、上記1,2-シクロヘキサンジオンの含有量の質量比が0.005~5である、〔1〕~〔14〕のいずれかに記載の薬液。
〔16〕
シクロヘキサノール、及び、1-ヘキサン酸を含有し、
上記薬液中、上記1-ヘキサン酸の含有量に対する、上記シクロヘキサノールの含有量の質量比が0.0005~0.5である、〔1〕~〔15〕のいずれかに記載の薬液。
〔17〕
更に、一般式(4)で表される化合物、及び、一般式(5)で表される化合物からなる群から選択される1種以上の第2化合物を含有し、
上記第2化合物の合計含有量が、上記薬液全質量に対して、0.5~10質量ppmである、〔1〕~〔16〕のいずれかに記載の薬液。
更に、沸点が450℃以上である高沸点有機化合物を含有し、
上記高沸点有機化合物の含有量が、上記薬液全質量に対して、10~1000質量ppbである、〔1〕~〔17〕のいずれかに記載の薬液。
〔19〕
更に、粒子性の金属成分、及び、イオン性の金属成分からなる群から選択される1種以上の金属成分を含有し、
上記金属成分の合計含有量が、上記薬液全質量に対して、10~350質量pptである、〔1〕~〔18〕のいずれかに記載の薬液。
〔20〕
Feを含有する粒径が15~20nmである粒子性の金属成分、及び、Pdを含有する粒径が15~20nmである粒子性の金属成分を含有し、
上記薬液中、上記Pdを含有する粒径が15~20nmである粒子性の金属成分の含有量に対する、上記Feを含有する粒径が15~20nmである粒子性の金属成分の含有量の質量比が1~23である、〔19〕に記載の薬液。
〔21〕
感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が塗布されて、基板上にレジスト膜が形成される基板において、
上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が塗布される前に、上記基板上に塗布して用いられるプリウェット液である、〔1〕~〔20〕のいずれかに記載の薬液。
〔22〕
〔21〕に記載の薬液を上記基板上に塗布する工程と、
上記プリウェット工程を経た上記基板上に、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を塗布して、レジスト膜を形成する工程と、
上記レジスト膜を露光する工程と、
露光された上記レジスト膜を、現像液を用いて現像してレジストパターンを得る工程と、を含有するレジストパターン形成方法。
〔23〕
〔22〕に記載のレジストパターン形成方法を含有する、半導体チップの製造方法。
〔24〕
容器と、上記容器に収容された〔1〕~〔21〕のいずれかに記載の薬液と、を含有する薬液収容体であって、
上記容器内の上記薬液と接触する接液部が、電解研磨されたステンレス鋼又はフッ素系樹脂で形成されている、薬液収容体。
〔25〕
式(1)によって求められる上記容器内の空隙率が1~20体積%である、〔24〕に記載の薬液収容体。
式(1):空隙率={1-(上記容器内の上記薬液の体積/上記容器の容器体積)}×100
〔26〕
シクロヘキサノンを含有する被精製物を精製して〔1〕~〔21〕のいずれかに記載の薬液を得る薬液の製造方法であって、
上記被精製物を蒸留する蒸留工程を含有する、薬液の製造方法。
また、レジストパターン形成方法、半導体チップの製造方法、薬液収容体、及び、薬液の製造方法を提供できる。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施形態に基づいてなされる場合があるが、本発明はそのような実施形態に限定されない。
なお、本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
また、本発明において、「ppm」は「parts-per-million(10-6)」を意味し、「ppb」は「parts-per-billion(10-9)」を意味し、「ppt」は「parts-per-trillion(10-12)」を意味する。
また、本発明における基(原子群)の表記において、置換及び無置換を記していない表記は、本発明の効果を損ねない範囲で、置換基を有さない基と共に置換基を含有する基をも包含する。例えば、「炭化水素基」とは、置換基を有さない炭化水素基(無置換炭化水素基)のみならず、置換基を含有する炭化水素基(置換炭化水素基)をも包含する。この点は、各化合物についても同義である。
また、本発明における「放射線」とは、例えば、遠紫外線、極紫外線(EUV;Extreme ultraviolet)、X線、又は、電子線等を意味する。また、本発明において光とは、活性光線又は放射線を意味する。本発明中における「露光」とは、特に断らない限り、遠紫外線、X線又はEUV等による露光のみならず、電子線又はイオンビーム等の粒子線による描画も露光に含める。
本発明の薬液は、
シクロへキサノンと
後述する一般式(1)で表される化合物、後述する一般式(2)で表される化合物、及び、後述する一般式(3)で表される化合物からなる群から選択される1種以上の第1化合物と、を含有する薬液であって、
シクロヘキサノンの含有量が、薬液全質量に対して、98.000~99.999質量%であり、
第1化合物の合計含有量が、薬液全質量に対して、0.001~100質量ppmであり、
プリウェット液として用いられる薬液である。
本発明の薬液がこのような構成をとることで本発明の課題が解決されるメカニズムは必ずしも定かではないが、本発明者らはこのメカニズムについて以下のように推測している。
すなわち、シクロヘキサノンを含有する薬液が、後述する一般式(1)~(3)で表される化合物(第1化合物)を所定量以上含有すると、上記第1化合物が、欠陥の原因となる残渣と相互作用し、薬液によって処理された被処理体(基板等)の上に欠陥の原因となる残渣が残留しにくい、と考えている。一方で、薬液中の上記第1化合物の含有量が所定量以下であると、上記第1化合物とシクロヘキサノンとが十分に相溶するので、上記第1化合物自体が残渣を形成して欠陥の原因となることを抑制できる、と考えている。
また、本発明の薬液は、経時安定性、及び、省レジスト組成物性能にも優れる。
薬液は、シクロヘキサノンを含有する。シクロヘキサノンは、以下構造式で表される化合物である。
なお、薬液中の、シクロヘキサノン、並びに、後述する、式1~5化合物、ヒドロキシシクロヘキサノン、1,2-シクロヘキサンジオン、シクロヘキサノール、1-ヘキサン酸、及び、高沸点有機化合物等の有機成分の含有量は、ガスクロマトグラフィー質量分析(GC/MS)で求められる。具体的には、Agilent社製、GC:7890B、MS:5977B EI/CI MSD等を求めて測定できる。
薬液は、一般式(1)で表される化合物(以下、「式1化合物」ともいう)、一般式(2)で表される化合物(以下、「式2化合物」ともいう)、及び、一般式(3)で表される化合物(以下、「式3化合物」ともいう)からなる群から選択される1種以上の第1化合物を含有する。
中でも、本発明の効果がより優れる点で、0.005~95質量ppmが好ましく、0.005~70質量ppmがより好ましい。
式2化合物の含有量は、薬液全質量に対して、0.001~20質量ppmが好ましく、0.001~10質量ppmがより好ましい。
式3化合物の含有量は、薬液全質量に対して、0.0005~10質量ppmが好ましく、0.0005~5質量ppmがより好ましい。
薬液中、式3化合物の含有量に対する、式1化合物の含有量の質量比(式1化合物の含有量/式3化合物の含有量)は、0.5~5000が好ましく、1~3000がより好ましい。
薬液中、式3化合物の含有量に対する、式2化合物の含有量の質量比(式2化合物の含有量/式3化合物の含有量)は、0.01~300が好ましく、1~150がより好ましい。
これらの比が上記範囲内となることで、本発明の効果がより優れる。
本発明の効果がより優れる点で、薬液は、更に、2-ヒドロキシシクロヘキサノン、3-ヒドロキシシクロヘキサノン、及び、4-ヒドロキシシクロヘキサノンからなる群から選択される1種以上のヒドロキシシクロヘキサノンを含有するのが好ましい。
2-ヒドロキシシクロヘキサノン、3-ヒドロキシシクロヘキサノン、及び、4-ヒドロキシシクロヘキサノンは、それぞれ以下構造式で表される化合物である(左から順に対応)。
本発明者らは、ヒドロキシシクロヘキサノンを所定量以上含有すると、上記ヒドロキシシクロヘキサノンが、欠陥の原因となる残渣と相互作用し、薬液によって処理された被処理体(基板等)の上に欠陥の原因となる残渣が残留しにくいと考えている。一方で、薬液中の上記ヒドロキシシクロヘキサノンの含有量が所定量以下であると、上記ヒドロキシシクロヘキサノンとシクロヘキサノンとが十分に相溶するので、上記ヒドロキシシクロヘキサノン自体が残渣を形成して欠陥の原因となることを抑制できると考えている。
3-ヒドロキシシクロヘキサノンの含有量は、薬液全質量に対して、0.1~70質量ppmが好ましく、0.2~5質量ppmがより好ましい。
4-ヒドロキシシクロヘキサノンの含有量は、薬液全質量に対して、0.001~2500質量ppmが好ましく、10~300質量ppmがより好ましい。
薬液中、4-ヒドロキシシクロヘキサノンの含有量に対する、2-ヒドロキシシクロヘキサノンの含有量の質量比(2-ヒドロキシシクロヘキサノンの含有量/4-ヒドロキシシクロヘキサノンの含有量)は、0.00001~100が好ましく、0.01~15がより好ましい。
薬液中、4-ヒドロキシシクロヘキサノンの含有量に対する、3-ヒドロキシシクロヘキサノンの含有量の質量比(3-ヒドロキシシクロヘキサノンの含有量/4-ヒドロキシシクロヘキサノンの含有量)は、0.00005~300が好ましく、0.003~100がより好ましい。
これらの比が上記範囲内となることで、本発明の効果がより優れる。
本発明の効果がより優れる点で、薬液は、更に、1,2-シクロヘキサンジオン、シクロヘキサノール、及び、1-ヘキサン酸からなる群から選択される1種以上の化合物を含有するのが好ましい。
1,2-シクロヘキサンジオン、シクロヘキサノール、及び、1-ヘキサン酸は、それぞれ以下構造式で表される化合物である(左から順に対応)。
シクロヘキサノールの含有量は、薬液全質量に対して、0.0003~75質量ppmが好ましく、0.0003~30質量ppmがより好ましい。
1-ヘキサン酸の含有量は、薬液全質量に対して、0.0005~2500質量ppmが好ましく、5~600質量ppmがより好ましい。
本発明者らは、上記化合物(1,2-シクロヘキサンジオン、シクロヘキサノール、又は、1-ヘキサン酸)を所定量以上含有すると、上記化合物が、欠陥の原因となる残渣と相互作用し、薬液によって処理された被処理体(基板等)の上に欠陥の原因となる残渣が残留しにくいと考えている。一方で、薬液中の上記化合物の含有量が所定量以下であると、上記化合物とが十分に相溶するので、上記化合物自体が残渣を形成して欠陥の原因となることを抑制できると考えている。
薬液中、1-ヘキサン酸の含有量に対する、1,2-シクロヘキサンジオンの含有量の質量比(1,2-シクロヘキサンジオンの含有量/1-ヘキサン酸の含有量)は、0.05~100が好ましく、0.005~5がより好ましい。
薬液中、1-ヘキサン酸の含有量に対する、シクロヘキサノールの含有量の質量比(シクロヘキサノールの含有量/1-ヘキサン酸の含有量)は、0.00005~50が好ましく、0.0005~0.5がより好ましい。
これらの比が上記範囲内となることで、本発明の効果がより優れる。
本発明の効果がより優れる点で、薬液は、更に、一般式(4)で表される化合物(以下、「式4化合物」ともいう)、及び、一般式(5)で表される化合物(以下、「式5化合物」ともいう)からなる群から選択される1種以上の第2化合物を含有するのが好ましい。
本発明者らは、第2化合物を所定量以上含有すると、上記第2化合物が、欠陥の原因となる残渣と相互作用し、薬液によって処理された被処理体(基板等)の上に欠陥の原因となる残渣が残留しにくいと考えている。一方で、薬液中の上記第2化合物の含有量が所定量以下であると、上記第2化合物とシクロヘキサノンとが十分に相溶するので、上記第2化合物自体が残渣を形成して欠陥の原因となることを抑制できる、と考えている。
式5化合物の含有量は、薬液全質量に対して、0.0001~100質量ppmが好ましく、0.0001~6質量ppmがより好ましい。
本発明の効果がより優れる点で、薬液は、沸点が450℃以上である高沸点有機化合物を含有するのが好ましい。上記高沸点有機化合物は、シクロヘキサノン誘導体(式1~5化合物、ヒドロキシシクロヘキサノン、1,2-シクロヘキサンジオン、シクロヘキサノール、及び、1-ヘキサン酸)以外の化合物である。
なお本明細書において沸点は、標準気圧における沸点を意味する。
本発明の効果がより優れる点で、薬液中における上記高沸点有機化合物の含有量(合計含有量)は、薬液全質量に対して、0.001~1500質量ppbが好ましく、10~1000質量ppbがより好ましい。
薬液が、上記高沸点有機化合物を所定量以上含有すると、飽和溶液的な挙動を示し、不純物(特に、欠陥の原因となりやすい不純物)が薬液に混入しにくくなると考えられている。また、上記高沸点有機化合物の含有量が所定量以下であれば、上記高沸点有機化合物自体が欠陥の原因となりにくいと考えられている。
薬液は、高沸点有機化合物を1種単独で含有してもよく、2種以上含有してもよい。
薬液は、粒子性の金属成分(金属粒子)及びイオン性の金属成分(金属イオン)からなる群から選択される1種以上の金属成分を含有してもよい。
本発明において、金属成分の含有量という場合、金属粒子及び金属イオンの合計含有量を示す。
薬液は、金属粒子及び金属イオンのいずれか一方のみを含有してもよく、両方を含有してもよい。
金属粒子は、単体でも合金でもよく、その他の金属化合物でもよく、金属(金属化合物を含む)が有機物と会合した形態で存在していてもよい。
金属イオンは、金属単体のイオンで存在してもよく、錯イオン(例えば、アンミン錯体、シアノ錯体、ハロゲノ錯体、及び、ヒドロキシ錯体等)で存在してもよい。
金属成分は、薬液の製造、貯蔵、及び/又は、移送時に不可避的に含まれる金属成分でもよいし、意図的に添加してもよい。
金属成分(特に後述する所定の金属粒子)の含有量が所定量以上であれば、薬液が含有し得る有機化合物(特に極性を有する有機化合物)が基板等の上で粒子状に凝集して欠陥となることを抑制しやすいと考えられている。
また、金属成分の含有量が所定量以下であれば、金属成分に由来する欠陥の発生の増加を回避しやすいと考えられている。
中でも、薬液は、粒径が15~20nmである金属粒子を含有するのが好ましい。
例えば、薬液は、金属粒子として、Feを含有する金属粒子(Feを含有する粒子性の金属成分)、及び/又は、Pdを含有する金属粒子(Pdを含有する粒子性の金属成分)を含有するのが好ましい。
本発明の効果がより優れる点で、薬液は、Feを含有する粒径が15~20nmである金属粒子を、薬液全質量に対して、1~200質量ppt含有するのが好ましく、2~100質量ppt含有するのがより好ましい。
薬液は、Pdを含有する粒径が15~20nmである金属粒子を、薬液全質量に対して、0.01~10質量ppt含有するのが好ましく、0.05~1質量ppt含有するのがより好ましい。
薬液中、Pdを含有する粒径が15~20nmである金属粒子の含有量に対する、Feを含有する粒径が15~20nmである金属粒子の含有量の質量比(Feを含有する粒径が15~20nmである金属粒子の含有量/Pdを含有する粒径が15~20nmである金属粒子の含有量)は、0.5~50が好ましく、1~23がより好ましい。
なお、複数種類の金属を含有する粒子が存在する場合、そのような粒子は含有する金属の質量割合で案分して、それぞれの金属を含有する粒子が存在するものとみなす。
具体的には、例えば、X、Y、Zの三種の金属を、それぞれx質量%、y質量%、z質量%で含有する複合金属粒子については、「Xを含有する金属粒子」「Yを含有する金属粒子」「Zを含有する金属粒子」が、それぞれ次の式で求められる質量で存在するものとする。
Xを含有する金属粒子の質量 = 複合金属粒子の質量×x÷(x+y+z)
Yを含有する金属粒子の質量 = 複合金属粒子の質量×y÷(x+y+z)
Zを含有する金属粒子の質量 = 複合金属粒子の質量×z÷(x+y+z)
ここで、SP-ICP-MS法とは、通常のICP-MS法(誘導結合プラズマ質量分析法)と同様の装置を使用し、データ分析のみが異なる。SP-ICP-MS法のデータ分析は、市販のソフトウェアにより実施できる。
ICP-MS法では、測定対象とされた金属成分の含有量が、その存在形態に関わらず、測定される。従って、測定対象とされた金属粒子と、金属イオンとの合計質量が、金属成分の含有量として定量される。
SP-ICP-MS法の装置としては、例えば、アジレントテクノロジー社製、Agilent 8800 トリプル四重極ICP-MS(inductively coupled plasma mass spectrometry、半導体分析用、オプション#200)が挙げられ、実施例に記載した方法により測定できる。上記以外の他の装置としては、PerkinElmer社製 NexION350Sのほか、アジレントテクノロジー社製、Agilent 8900も使用できる。
薬液は、上記以外にも、水を含んでいてもよい。
本発明の効果がより優れる点で、薬液が水を含有する場合、その含有量は、薬液全質量に対して、1~3000質量ppmが好ましく、10~500質量ppmがより好ましい。
上記薬液の製造方法は特に制限されず、公知の製造方法が挙げられる。
例えば、市販品を購入して精製処理を施して所定の組成になるように薬液を製造してもよい。また、シクロヘキサノンに、上述した第1化合物(及び、所望に応じてその他の成分)を所定量添加して薬液を製造してもよい。
中でも、薬液の製造方法としては、シクロヘキサノンを含有する被精製物(市販品のシクロヘキサノン等)を精製して薬液を得る方法が好ましい。上記精製の方法としては、被精製物を蒸留する蒸留工程、及び、被精製物をろ過するろ過工程の少なくとも一方を含有する方法が好ましく、少なくとも蒸留工程を含有する方法がより好ましく、蒸留工程とろ過工程との両方を含有する方法が更に好ましい。
第1化合物は、シクロヘキサノンを蒸留する過程で生成される場合が多い。そのため十分な蒸留工程を経ていない市販品のシクロヘキサノンでは、第1化合物の含有量が所定量未満である場合が多い。
そのため、シクロヘキサノンを含有する被精製物を所定の条件で蒸留し、得られる薬液中における第1化合物の含有量を調整することで、本発明の薬液を得てもよい。
以下、上記蒸留工程及びろ過工程の手順について詳述する。
蒸留工程は、被精製物(シクロヘキサノンを含有する溶液等)を蒸留して、蒸留済み被精製物を得る工程である。
蒸留工程では、被精製物中の不純物を低減できると共に、同時に、第1化合物が生成される。
蒸留工程によって除去される成分は特に制限されないが、例えば、水が挙げられる。
また、被精製物は水を所定量含有するのが好ましい。水は、蒸留工程を施される被精製物中で、第1化合物を生成させるための触媒として作用すると考えられている。得られる薬液の第1化合物の含有量を調整する点から、水の含有量(含水量)は、被精製物全質量に対して、1~5000ppmが好ましく、5~1000質量ppmがより好ましい。
被精製物を蒸留する方法は特に制限されず、公知の方法が使用できる。典型的には、後述するろ過工程に供される精製装置の一次側に、蒸留塔を配置し、蒸留された被精製物を製造タンクに導入する方法が挙げられる。
このとき、蒸留塔の接液部は特に制限されないが、後述する耐腐食材料で形成されるのが好ましい。
蒸留塔としては、棚段式蒸留塔、及び、減圧棚段式が挙げられる。
蒸留塔の理論段数は、例えば、5~35が好ましい。
また、蒸留時の熱的な安定性と精製の精度とを両立する目的で、一部又は全部で、減圧蒸留を実施してもよい。
ろ過工程は、フィルターを用いて上記被精製物をろ過する工程である。
フィルターを用いて被精製物をろ過する方法は特に制限されないが、ハウジングと、ハウジングに収納されたフィルターカートリッジと、を有するフィルターユニットに、被精製物を加圧又は無加圧で通過させる(通液する)のが好ましい。
なお、本明細書において、フィルターの細孔径とは、イソプロパノールのバブルポイントによって決定される細孔径を意味する。
細孔径の異なる2種以上のフィルターを順次使用する形態は特に制限されないが、被精製物が移送される管路に沿って、フィルターを含有するフィルターユニットを複数配置する方法が挙げられる。このとき、管路全体として被精製物の単位時間当たりの流量を一定にしようとすると、細孔径のより小さいフィルターには、細孔径のより大きいフィルターと比較してより大きな圧力がかかる場合がある。この場合、フィルターの間に圧力調整弁、及び、ダンパ等を配置して、小さい細孔径を有するフィルターにかかる圧力を一定にしたり、また、同一のフィルターが収納されたフィルターユニットを管路に沿って並列に配置したりして、ろ過面積を大きくするのが好ましい。
中でも、より優れた耐溶剤性を有し、得られる薬液がより優れた欠陥抑制性能を有する点で、ナイロン(中でも、6,6-ナイロンが好ましい)、ポリオレフィン(中でも、ポリプロピレン又はポリエチレンが好ましい)、ポリ(メタ)アクリレート、及び、フッ素系樹脂(中でも、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、又は、パーフルオロアルコキシアルカン(PFA)が好ましい。)からなる群から選択される少なくとも1種が好ましい。これらの重合体は単独で又は二種以上を組み合わせて使用できる。
また、樹脂以外にも、ケイソウ土、及び、ガラス等であってもよい。
他にも、ポリオレフィン(後述するUPE(超高分子量ポリエチレン)等)にポリアミド(例えば、ナイロン-6又はナイロン-6,6等のナイロン)をグラフト共重合させたポリマー(ナイロングラフトUPE等)をフィルターの材料としてもよい。
すなわち、フィルターとしては、イオン交換基を有するフィルターを用いてもよい。
イオン交換基としては、カチオン交換基及びアニオン交換基が挙げられ、カチオン交換基として、スルホン酸基、カルボキシ基、及び、リン酸基が挙げられ、アニオン交換基として、4級アンモニウム基が挙げられる。イオン交換基をフィルターに導入する方法は特に制限されないが、イオン交換基と重合性基とを含有する化合物をフィルターと反応させる方法(典型的にはグラフト化する方法)が挙げられる。
イオン交換基を有するフィルターの細孔径は特に制限されないが、1~30nmが好ましく、5~20nmがより好ましい。
例えば、樹脂等の粉末を焼結して形成すれば多孔質膜が得られ、エレクトロスピニング、エレクトロブローイング、及び、メルトブローイング等の方法により形成すれば繊維膜が得られる。これらは、それぞれ細孔構造が異なる。
多孔質膜における細孔の大きさの分布とその膜中における位置の分布は、特に制限されない。大きさの分布がより小さく、かつ、その膜中における分布位置が対称であってもよい。また、大きさの分布がより大きく、かつ、その膜中における分布位置が非対称であってもよい(上記の膜を「非対称多孔質膜」ともいう。)。非対称多孔質膜では、孔の大きさは膜中で変化し、典型的には、膜一方の表面から膜の他方の表面に向かって孔径が大きくなる。このとき、孔径の大きい細孔が多い側の表面を「オープン側」といい、孔径が小さい細孔が多い側の表面を「タイト側」ともいう。
また、非対称多孔質膜としては、例えば、細孔の大きさが膜の厚さ内のある位置においてで最小となる膜(これを「砂時計形状」ともいう。)が挙げられる。
未洗浄のフィルター(又は十分な洗浄がされていないフィルター)を使用する場合、フィルターが含有する不純物が薬液に持ち込まれやすい。
また、同一のフィルターに被精製物を複数回通過させてもよく、同種のフィルターの複数に、被精製物を通過させてもよい。
また、本発明の薬液が製造しやすい点で、フッ素系樹脂を含有するフィルターを用いることが好ましい。中でも、上記フッ素系樹脂を含有するフィルターは、複数枚使用する多段ろ過が好ましい。上記フッ素系樹脂を含有するフィルターとしては、細孔径が20nm以下のフィルターが好ましい。
中でも、本発明の薬液が製造しやすい点で、孔径100nm以上のフィルターを用いて被精製物をろ過する第1ろ過工程と、孔径10nm以下のフッ素系樹脂を含有するフィルター(好ましく、PTFEからなるフィルター)を用いて被精製物をろ過する第2ろ過工程とをこの順で実施することが好ましい。第1ろ過工程において、粗大粒子が除去される。
非金属材料としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン-ポリプロピレン樹脂、並びに、フッ素系樹脂(例えば、四フッ化エチレン樹脂、四フッ化エチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、四フッ化エチレン-六フッ化プロピレン共重合樹脂、四フッ化エチレン-エチレン共重合体樹脂、三フッ化塩化エチレン-エチレン共重合樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、三フッ化塩化エチレン共重合樹脂、及び、フッ化ビニル樹脂等)からなる群から選択される少なくとも1種が挙げられる。
金属材料としては、例えば、クロム及びニッケルの含有量の合計が金属材料全質量に対して25質量%超である金属材料が挙げられ、中でも、30質量%以上がより好ましい。金属材料におけるクロム及びニッケルの含有量の合計の上限値は特に制限されないが、一般に90質量%以下が好ましい。
金属材料としては、例えば、ステンレス鋼、及びニッケル-クロム合金が挙げられる。
ニッケル-クロム合金としては、例えば、ハステロイ(商品名、以下同じ。)、モネル(商品名、以下同じ)、及び、インコネル(商品名、以下同じ)が挙げられる。より具体的には、ハステロイC-276(Ni含有量63質量%、Cr含有量16質量%)、ハステロイ-C(Ni含有量60質量%、Cr含有量17質量%)、及び、ハステロイC-22(Ni含有量61質量%、Cr含有量22質量%)が挙げられる。
また、ニッケル-クロム合金は、必要に応じて、上記した合金の他に、更に、ホウ素、ケイ素、タングステン、モリブデン、銅、及び、コバルト等を含有していてもよい。
なお、金属材料はバフ研磨されていてもよい。バフ研磨の方法は特に制限されず、公知の方法を使用できる。バフ研磨の仕上げに用いられる研磨砥粒のサイズは特に制限されないが、金属材料の表面の凹凸がより小さくなりやすい点で、#400以下が好ましい。なお、バフ研磨は、電解研磨の前に行われるのが好ましい。
上記薬液は、容器に収容されて使用時まで保管してもよい。このような容器と、容器に収容された薬液とをあわせて薬液収容体という。保管された薬液収容体からは、薬液が取り出され使用される。
使用可能な容器は特に制限されないが、例えば、アイセロ化学(株)製の「クリーンボトル」シリーズ、及び、コダマ樹脂工業製の「ピュアボトル」等が挙げられる。
なお、上記空隙率は、式(1)に従って計算される。
式(1):空隙率={1-(容器内の薬液の体積/容器の容器体積)}×100
上記容器体積とは、容器の内容積(容量)と同義である。
空隙率をこの範囲に設定することで、不純物等のコンタミを制限する事で保管安定性を確保できる。
本発明の薬液は、プリウェットに使用される、プリウェット液として用いられる。
中でも、本発明の薬液は、半導体デバイス(好ましくは、半導体チップ)の製造に用いられるプリウェット液であるのが好ましい。
プリウェットとは、例えば、被処理体(好ましくは、基板)の表面上(好ましくは、基板上)に特定の液(好ましくは、後述するような、レジストパターンを得るためのレジスト膜を形成するために用いられる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物)を塗布しようとする場合に、上記特定の液を被処理体に塗布する直前に別の液(プリウェット液)を塗布することで、被処理体の表面で上記特定の液が均一に塗布されやすくする処理である。
言い換えると、本発明の薬液は、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が塗布されて、基板上にレジスト膜が形成される基板において、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が塗布される前に、基板上に塗布して用いられるプリウェット液であるのが好ましい。
本発明の薬液を使用する好適態様としては、以下の工程1~4を順に有するレジストパターン形成方法において、プリウェット液として上記薬液を用いる態様が挙げられる。
工程1:薬液を基板上に塗布する工程(プリウェット工程)
工程2:基板上に感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を塗布して塗膜(レジスト膜)を形成する工程(レジスト膜形成工程)。
工程3:塗膜(レジスト膜)を露光する工程
工程4:露光されたレジスト膜を、現像液を用いて現像してレジストパターンを得る工程(現像工程)
以下、工程1~4について詳述する。
工程1は、薬液を基板上に塗布する工程(プリウェット工程)である。
薬液を基板上に塗布する方法としては、特に制限はなく、中でもスピン塗布が好ましい。
なお、基板の種類は特に制限されず、シリコン基板、又は、二酸化シリコンで被覆されたシリコン基板が挙げられる。
基板上には、反射防止膜等が形成されていてもよい。
工程2は、基板上に感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(以下、「レジスト組成物」ともいう。)を塗布して、基板上に塗膜(レジスト膜)を形成する工程(レジスト膜形成工程)である。
レジスト組成物を所定の基板上に塗布する塗布方法としては、スピン塗布が好ましい。
レジスト膜の厚みは特に制限されないが、より高精度な微細レジストパターンを形成できる点から、10~200nmが好ましい。
極性基としては、アルカリ可溶性基が挙げられる。アルカリ可溶性基としては、例えば、カルボキシ基、フッ素化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール基)、フェノール性水酸基、及び、スルホ基が挙げられる。
Xa1は、水素原子又は置換基を有していてもよいアルキル基を表す。
Tは、単結合又は2価の連結基を表す。
Ra1~Ra3は、それぞれ独立に、アルキル基(直鎖状又は分岐鎖状)又はシクロアルキル基(単環又は多環)を表す。
Ra1~Ra3の2つが結合して、シクロアルキル基(単環又は多環)を形成してもよい。
Xa1は、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はヒドロキシメチル基が好ましい。
Tは、単結合又は-COO-Rt-基が好ましい。Rtは、炭素数1~5のアルキレン基が好ましく、-CH2-基、-(CH2)2-基、又は、-(CH2)3-基がより好ましい。
Ra1~Ra3の2つが結合して形成されるシクロアルキル基としては、シクロペンチル基及びシクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基、又は、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基及びアダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が好ましく、炭素数5~6の単環のシクロアルキル基がより好ましい。
ラクトン構造を有する繰り返し単位Qは、ラクトン構造を側鎖に有していることが好ましく、(メタ)アクリル酸誘導体モノマーに由来する繰り返し単位であることがより好ましい。
ラクトン構造を有する繰り返し単位Qは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用していてもよいが、1種単独で用いることが好ましい。
ラクトン構造を有する繰り返し単位Qの含有量は、樹脂P中の全繰り返し単位に対して、3~80モル%が好ましく、3~60モル%がより好ましい。
ラクトン構造としては、下記式(LC1-1)~(LC1-17)のいずれかで表されるラクトン構造を有する繰り返し単位を有することが好ましい。ラクトン構造としては式(LC1-1)、式(LC1-4)、式(LC1-5)、又は式(LC1-8)で表されるラクトン構造が好ましく、式(LC1-4)で表されるラクトン構造がより好ましい。
極性基で置換された脂環炭化水素構造の脂環炭化水素構造としては、アダマンチル基、ジアマンチル基又はノルボルナン基が好ましい。極性基としては、水酸基又はシアノ基が好ましい。
R1~R4は、各々独立に、1価の置換基を表し、p1~p4は、各々独立に、0又は正の整数を表す。
Raは、直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を表す。
T1~T5は、各々独立に、単結合又は2価の連結基を表す。
R5は1価の有機基を表す。
a~eは、モル%を表し、各々独立に、0≦a≦100、0≦b≦100、0≦c<100、0≦d<100、0≦e<100の範囲に含まれる数を表す。ただし、a+b+c+d+e=100であり、a+b≠0である。
ただし、上記繰り返し単位(e)は、上記繰り返し単位(a)~(d)のいずれとも異なる構造を有する。
Rx1~Rx5は、各々独立に、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はヒドロキシメチル基が好ましい。
T1~T5は、各々独立に、単結合又は-COO-Rt-基が好ましい。Rtは、炭素数1~5のアルキレン基が好ましく、-CH2-基、-(CH2)2-基、又は、-(CH2)3-基がより好ましい。
R1~R4は、各々独立に、1価の置換基を表す。R1~R4としては、特に限定されないが、例えば、水酸基、シアノ基、及び、水酸基又はシアノ基等を有する直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基又はシクロアルキル基が挙げられる。
p1~p4は、各々独立に、0又は正の整数を表す。なお、p1~p4の上限値は、各繰り返し単位において置換し得る水素原子の数に相当する。
R5は、1価の有機基を表す。R5としては、特に限定されないが、例えば、スルトン構造を有する1価の有機基、及び、テトラヒドロフラン、ジオキサン、1,4-チオキサン、ジオキソラン、及び2,4,6-トリオキサビシクロ[3.3.0]オクタン等の環状エーテルを有する1価の有機基、又は酸分解性基(例えば、-COO基と結合する位置の炭素がアルキル基で置換されて4級化されたアダマンチル基等)が挙げられる。
また、c+d(全繰り返し単位に対する、ラクトン構造を有する繰り返し単位の含有量)は、3~80モル%が好ましく、3~60モル%がより好ましい。
レジスト組成物中において、樹脂Pの含有量は、全固形分中、50~99.9質量%が好ましく、60~99.0質量%がより好ましい。
他の成分としては、いずれも公知のものを使用できる。レジスト組成物に含有される他の成分としては、例えば、特開2013-195844号公報、特開2016-057645号公報、特開2015-207006号公報、国際公開第2014/148241号、特開2016-188385号公報、及び、特開2017-219818号公報等に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物等に含有される成分が挙げられる。
工程3は、上記塗膜(レジスト膜)を露光する工程(露光工程)である。
露光に用いられる活性光線及び放射線の種類は特に限定されないが、250nm以下の波長の光が好ましく、例えば、KrFエキシマレーザー光(248nm)、ArFエキシマレーザー光(193nm)、F2エキシマレーザー光(157nm)、EUV光(13.5nm)、及び、電子線等が挙げられる。
露光の際には、必要に応じて、マスクを介して露光してもよい。
工程3は、露光された上記塗膜(レジスト膜)を、現像液を用いて現像して、レジストパターンを形成する工程(現像工程)である。
現像方法としては、現像液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止することで現像する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、及び、一定速度で回転している基板上に一定速度で吐出ノズルをスキャンしながら現像液を吐出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)等が挙げられる。
現像時間は、10~300秒が好ましく、20~120秒がより好ましい。
現像液の温度は、0~50℃が好ましく、15~35℃がより好ましい。
現像液としては、公知の現像液(有機溶剤又はアルカリ水溶液等)を使用してよい。
現像液には、必要に応じて、現像液には界面活性剤が含有されていてもよい。
レジストパターン形成方法は、工程4の後に、更に、工程5(リンス工程)を有していてもよい。
工程5は、リンス液を用いて、レジストパターンを洗浄する工程である。
リンス方法としては、リンス液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面にリンス液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止することで現像する方法(パドル法)、基板表面にリンス液を噴霧する方法(スプレー法)、及び、一定速度で回転している基板上に一定速度で吐出ノズルをスキャンしながらリンス液を吐出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)等が挙げられる。
リンス時間は、10~300秒が好ましく、20~120秒がより好ましい。
リンス液の温度は、0~50℃が好ましく、15~35℃がより好ましい。
リンス液としては、公知のリンス液(有機溶剤又は水等)を使用してよい。
後段に示す表中に記載の「%」「ppm」「ppb」「ppt」は、特段の記載のない限り、それぞれ、「質量%」「質量ppm」「質量ppb」「質量ppt」を意図する。
<被精製物>
実施例、及び、比較例の薬液の製造のために、シクロヘキサノンA~Uを被精製物として使用した。
シクロヘキサノンA~Uは、それぞれ、製造メーカー、保管期間、保管容器の接液部の材質、保管時の容器の空隙率、及び、保管温度からなる群から選択される条件の1つ以上が相違するシクロヘキサノンである。
なお、製造メーカーは、(1)東洋合成社、(2)HONEWELL社、(3)宇部興産社、(4)昭和電工社、(5)富士フイルムウルトラピュアソルーションズ、(6)Alfa Aeser、(7)Gore@社、(8)Shiny社、及び、(9)富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズUSAから選択した。いずれの会社からも、半導体グレードのシクロヘキサノンを購入した。
保管期間は、1~24か月とした。
保管容器の接液部の材質は、電解研磨されたステンレス鋼、電解研磨されていないステンレス鋼、PTFE、又は、ポリエチレンとした。
保管時の容器の空隙率は、1~95体積%とした。
保管温度は5~50℃とした。
ただし、シクロヘキサノンE(原料E)は、(9)富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズUSAからの購入直後で、保管期間を経ていないシクロヘキサノンである。
薬液を収納する容器としては、下記容器を使用した。
・EP-SUS:接液部が電解研磨されたステンレス鋼である容器
・PFA:接液部がパーフルオロアルコキシアルカンでコーティングされた容器
なお、各容器中への薬液の空隙率を表1に示す。
上記被精製物から選択した1種を選択し、表1に記載の蒸留精製処理を行った。
なお、表中の「蒸留精製」欄の「有-1」は蒸留塔(理論段数:15段)を用いた常圧蒸留を1回実施したことを表す。
「有-2」は蒸留塔(理論段数:25段)を用いた減圧蒸留を1回実施したことを表す。
「有-3」は蒸留塔(理論段数:25段)を用いた減圧蒸留を2回実施したことを表す。
「有-4」は蒸留塔(理論段数:20段)を用いた減圧蒸留を1回実施したことを表す。
「有-5」は蒸留塔(理論段数:20段)を用いた減圧蒸留を2回実施したことを表す。
「有-6」は蒸留塔(理論段数:8段)を用いた減圧蒸留を1回実施したことを表す。
「有-7」は蒸留塔(理論段数:25段)を用いた常圧蒸留を1回実施したことを表す。
「有-8」は蒸留塔(理論段数:20段)を用いた常圧蒸留を1回実施したことを表す。
「有-9」は蒸留塔(理論段数:30段)を用いた常圧蒸留を2回実施したことを表す。
「有-10」は蒸留塔(理論段数:35段)を用いた常圧蒸留を2回実施したことを表す。
「無」は、蒸留を実施しなかったことを示す。
次に、後述する表1に示すように、「第1循環」欄が「あり」の実施例においては、コンテナに貯蔵された被精製物を、表1に記載のフィルター5~7でろ過して、フィルター7でろ過した後の被精製物をフィルター5の上流側に循環し、再度フィルター5~7でろ過する循環ろ過処理を実施した。循環ろ過処理の後、容器に薬液を収容した。
なお、後述する表1に示すように、「第1循環」欄が「なし」の実施例においては、上記循環処理を実施せずに、貯蔵タンクに貯蔵された被精製物を、表1に記載のフィルター5~7でろ過した。
次に、後述する表1に示すように、「第2循環」欄が「あり」の実施例においては、得られた被精製物を、表1に記載のフィルター8でろ過して、フィルター8でろ過した後の被精製物をフィルター8の上流側に循環し、再度フィルター8でろ過する循環ろ過処理を実施した。
なお、各フィルターにおいて使用されたフィルターの記載が無い場合は、そのフィルターを用いたろ過をしていないことを示す。例えば実施例1では、循環ろ過として、フィルター5、6のみを用いた循環ろ過を実施している。
フィルター5~7を用いたろ過を実施した後(更に、フィルター8を用いたろ過を実施した場合は、フィルター8を用いたろ過を実施した後)、被精製物(薬液)を、一旦コンテナに収容してから、更に、表1に示す容器(充填容器)に、表1に示す空隙率(体積%)で収容した。
フィルターとしては、以下のフィルターを使用した。
・「PP」:ポリプロピレン製フィルター、ポール社製
・「IEX」:イオン交換樹脂フィルター、Entegris社製
・「PTFE」:ポリテトラフルオロエチレン製フィルター、Entegris社製
・「Nylon」:6,6-ナイロン製フィルター、Pall社製
・「PTFE」:ポリテトラフルオロエチレン製フィルター、Entegris社製
また、表1において、使用したフィルターの材質に併記した径は、フィルターの孔径を示す。例えば「PP 200nm」と記載がある場合、ポリプロピレン製、ポール社製、孔径200nmのフィルターを使用したことを示す。
下記に示す方法で薬液の、有機成分及び金属成分の含有量を測定した。
薬液における有機成分の含有量は、ガスクロマトグラフィー質量分析(GC/MS)装置(Agilent社製、GC:7890B、MS:5977B EI/CI MSD)を使用して測定した。
薬液中の金属成分(金属イオン、金属含有粒子)の含有量は、ICP-MS及びSP-ICP-MSを用いる方法により測定した。
装置は以下の装置を使用した。
・メーカー:PerkinElmer
・型式:NexION350S
解析には以下の解析ソフトを使用した。
・“SP-ICP-MS”専用Syngistix ナノアプリケーションモジュール
・Syngistix for ICP-MS ソフトウェア
製造した薬液を、以下の方法で評価した。
以下の方法により、薬液の欠陥抑制性能を評価した。
以下に示す操作によりレジストパターンを形成した。
まず、直径300mmのシリコン基板に有機反射防止膜形成用組成物ARC29SR(日産化学社製)を塗布し、205℃で60秒間ベークを行い、膜厚78nmの反射防止膜を形成した。
塗布性の改良のため、反射防止膜を形成したシリコンウェハの反射防止膜側の表面にプリウェット液(実施例又は比較例の各薬液を使用した。)を滴下し、スピン塗布を実施した。
次いで、上記プリウェット工程後の反射防止膜上に、調製した「感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物1(下記に示す)」を塗布し、100℃で、60秒間に亘ってプリベーク(PB)を行い、膜厚150nmのレジスト膜を形成した。
得られたウェハをArFエキシマレーザースキャナー(NA0.75)を用い、25[mJ/cm2]でパターン露光を行った。その後、120℃で60秒間加熱(PEB)した。次いで、FETW製_酢酸ブチルで30秒間パドルして現像した。次いで、4000rpmの回転数で30秒間ウェハを回転させることにより、ネガ型レジストパターンを形成した。その後、得られたネガ型レジストパターンを、200℃で300秒間ポストベーク(POB)した。上記の工程を経て、ライン/スペースが1:1のL/Sレジストパターンを得た。
酸分解性樹脂(下記式で表される樹脂(重量平均分子量(Mw):7500):各繰り返し単位に記載される数値はモル%を意味する。):100質量部
PGMEA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート):3質量部
シクロヘキサノン:600質量部
γ-BL(γ-ブチロラクトン):100質量部
測定された現像時の残渣に基づく欠陥数を下記基準に照らして、欠陥抑制性(残渣抑制性)を評価した。
「B」:欠陥数が100個/ウェハを超え、200個/ウェハ以下だった。
「C」:欠陥数が200個/ウェハを超え、300個/ウェハ以下だった。
「D」:欠陥数が300個/ウェハを超え、400個/ウェハ以下だった。
「E」:欠陥数が400個/ウェハを超え、500個/ウェハ以下だった。
「F」:欠陥数が500個/ウェハを超えた。
薬液を30℃で1年間保管した。その後、保管された薬液を用いて、上記試験(欠陥抑制性の評価)を実施し、以下の基準に従って評価した。
「A」:保管前の薬液を用いた欠陥数(現像時の残渣に基づく欠陥数)の結果と、保管後の薬液を用いた欠陥数の結果との差(保管後の薬液を用いた欠陥数-保管前の薬液を用いた欠陥数)が、保管前の薬液を用いた欠陥数を基準として、3.0%未満
「B」:保管前の薬液を用いた欠陥数の結果と、保管後の薬液を用いた欠陥数の結果との差(保管後の薬液を用いた欠陥数-保管前の薬液を用いた欠陥数)が、保管前の薬液を用いた欠陥数を基準として、3.0%以上5.0%未満
「C」:保管前の薬液を用いた欠陥数の結果と、保管後の薬液を用いた欠陥数の結果との差(保管後の薬液を用いた欠陥数-保管前の薬液を用いた欠陥数)が、保管前の薬液を用いた欠陥数を基準として、5.0%以上
直径300mmのシリコン基板に、実施例又は比較例の各薬液をプリウェット液として塗布し、更に、富士フイルムエレクトロニクス社製のレジスト4415番(レジスト組成物)を0.4~0.2mlの間で塗付量を変化させながら塗布し、それぞれレジスト膜を形成した。このようにして得られたレジスト膜の膜厚をそれぞれ測定して、レジスト膜の膜厚の面内均一性が3%以下となった際のレジスト組成物の塗付量を確認した。レジスト膜の膜厚の面内均一性が3%以下になる際のレジスト組成物の塗付量が少ないほど、薬液の省レジスト組成物性能が優れると判断できる。
「B」:0.20ml超0.25ml以下の塗付量でレジスト膜の膜厚の面内均一性が3%以下となった。
「C」:0.25ml超0.30ml以下の塗付量でレジスト膜の膜厚の面内均一性が3%以下となった。
「D」:0.30ml超0.40ml以下の塗付量でレジスト膜の膜厚の面内均一性が3%以下となった。または、0.40mlの塗付量でも、レジスト膜の膜厚の面内均一性が3%以下にならなかった。
表1に、各実施例又は比較例における、薬液の製造方法、分析結果、及び、評価結果を示す。
例えば、「比1 式1化合物/式2化合物」欄は、薬液中における、式1化合物の含有量と、式2化合物の含有量との質量比(式1化合物の含有質量/式2化合物の含有質量)を表す。
「金属成分」の欄における「合計量(ppt)」の欄は、粒子性の金属成分、及び、イオン性の金属成分からなる群から選択される1種以上の金属成分の合計含有量を示す。
「Fe粒子(ppt)」の欄は、薬液全質量に対する、Feを含有する粒径が15~20nmである粒子性の金属成分の含有量を示す。「Pd粒子(ppt)」の欄は、薬液全質量に対する、Pdを含有する粒径が15~20nmである粒子性の金属成分の含有量を示す。
「高沸点有機化合物」の欄は、薬液全質量に対する、シクロヘキサノン誘導体以外の化合物であって、沸点が450℃以上である高沸点有機化合物の含有量を示す。
「充足要件数」の欄は、各実施例の薬液が、次に示す要件1~19を満たす数を示す。
要件2:薬液全質量に対する第1化合物の合計含有量が、0.005~95質量ppmである。
要件3:薬液中、式2化合物の含有量に対する、式1化合物の含有量の質量比(式1化合物の含有量/式2化合物の含有量)が、1~500である。
要件4:薬液中、式3化合物の含有量に対する、式1化合物の含有量の質量比(式1化合物の含有量/式3化合物の含有量)が、1~3000である。
要件5:薬液中、式3化合物の含有量に対する、式2化合物の含有量の質量比(式2化合物の含有量/式3化合物の含有量)が、1~150である。
要件6:薬液全質量に対するヒドロキシシクロヘキサノンの合計含有量が、0.001~1000質量ppmである。
要件7:薬液中、3-ヒドロキシシクロヘキサノンの含有量に対する、2-ヒドロキシシクロヘキサノンの含有量の質量比(2-ヒドロキシシクロヘキサノンの含有量/3-ヒドロキシシクロヘキサノンの含有量)が、0.005~300である。
要件8:薬液中、4-ヒドロキシシクロヘキサノンの含有量に対する、2-ヒドロキシシクロヘキサノンの含有量の質量比(2-ヒドロキシシクロヘキサノンの含有量/4-ヒドロキシシクロヘキサノンの含有量)が、0.01~15である。
要件9:薬液中、4-ヒドロキシシクロヘキサノンの含有量に対する、3-ヒドロキシシクロヘキサノンの含有量の質量比(3-ヒドロキシシクロヘキサノンの含有量/4-ヒドロキシシクロヘキサノンの含有量)が、0.003~100である。
要件10:薬液全質量に対する1,2-シクロヘキサンジオンの含有量が、0.0005~40質量ppmである。
要件11:薬液全質量に対するシクロヘキサノールの含有量が、0.0003~30質量ppmである。
要件12:薬液全質量に対する1-ヘキサン酸の含有量が、5~600質量ppmである。
要件13:薬液中、シクロヘキサノールの含有量に対する、1,2-シクロヘキサンジオンの含有量の質量比(1,2-シクロヘキサンジオンの含有量/シクロヘキサノールの含有量)が、0.2~400である。
要件14:薬液中、1-ヘキサン酸の含有量に対する、1,2-シクロヘキサンジオンの含有量の質量比(1,2-シクロヘキサンジオンの含有量/1-ヘキサン酸の含有量)が、0.005~5である。
要件15:薬液中、1-ヘキサン酸の含有量に対する、シクロヘキサノールの含有量の質量比(シクロヘキサノールの含有量/1-ヘキサン酸の含有量)が、0.0005~0.5である。
要件16:薬液全質量に対する第2化合物の合計含有量が、0.5~10質量ppmである。
要件17:薬液全質量に対する金属成分の合計含有量が、10~350質量pptである。
要件18:薬液中、Pdを含有する粒径が15~20nmである金属粒子の含有量に対する、Feを含有する粒径が15~20nmである金属粒子の含有量の質量比(Feを含有する粒径が15~20nmである金属粒子の含有量/Pdを含有する粒径が15~20nmである金属粒子の含有量)が、1~23である。
要件19:薬液全質量に対する高沸点有機化合物の合計含有量が10~1000質量ppbである。
Claims (26)
- 前記薬液中、前記一般式(1)で表される化合物の含有量が、前記薬液全質量に対して、0.01~70質量ppmである、請求項1に記載の薬液。
- 前記薬液中、前記第1化合物の合計含有量が、前記薬液全質量に対して、0.005~95質量ppmである、請求項1又は2に記載の薬液。
- 前記薬液中、前記一般式(2)で表される化合物の含有量に対する、前記一般式(1)で表される化合物の含有量の質量比が1~500である、請求項1~3のいずれか1項に記載の薬液。
- 前記薬液中、前記一般式(3)で表される化合物の含有量に対する、前記一般式(1)で表される化合物の含有量の質量比が1~3000である、請求項1~4のいずれか1項に記載の薬液。
- 前記薬液中、前記一般式(3)で表される化合物の含有量に対する、前記一般式(2)で表される化合物の含有量の質量比が1~150である、請求項1~5のいずれか1項に記載の薬液。
- 更に、2-ヒドロキシシクロヘキサノン、3-ヒドロキシシクロヘキサノン、及び、4-ヒドロキシシクロヘキサノンからなる群から選択される1種以上のヒドロキシシクロヘキサノンを含有し、
前記ヒドロキシシクロヘキサノンの合計含有量が、前記薬液全質量に対して、0.001~1000質量ppmである、請求項1~6のいずれか1項に記載の薬液。 - 前記薬液中、前記3-ヒドロキシシクロヘキサノンの含有量に対する、前記2-ヒドロキシシクロヘキサノンの含有量の質量比が0.005~300である、請求項7に記載の薬液。
- 前記薬液中、前記4-ヒドロキシシクロヘキサノンの含有量に対する、前記2-ヒドロキシシクロヘキサノンの含有量の質量比が0.01~15である、請求項7又は8に記載の薬液。
- 前記薬液中、前記4-ヒドロキシシクロヘキサノンの含有量に対する、前記3-ヒドロキシシクロヘキサノンの含有量の質量比が0.003~100である、請求項7~9のいずれか1項に記載の薬液。
- 更に、1,2-シクロヘキサンジオンを含有し、
前記1,2-シクロヘキサンジオンの含有量が、前記薬液全質量に対して、0.0005~40質量ppmである、請求項1~10のいずれか1項に記載の薬液。 - 更に、シクロヘキサノールを含有し、
前記シクロヘキサノールの含有量が、前記薬液全質量に対して、0.0003~30質量ppmである、請求項1~11のいずれか1項に記載の薬液。 - 更に、1-ヘキサン酸を含有し、
前記1-ヘキサン酸の含有量が、前記薬液全質量に対して、5~600質量ppmである、請求項1~12のいずれか1項に記載の薬液。 - 1,2-シクロヘキサンジオン、及び、シクロヘキサノールを含有し、
前記薬液中、前記シクロヘキサノールの含有量に対する、前記1,2-シクロヘキサンジオンの含有量の質量比が0.2~400である、請求項1~13のいずれか1項に記載の薬液。 - 1,2-シクロヘキサンジオン、及び、1-ヘキサン酸を含有し、
前記薬液中、前記1-ヘキサン酸の含有量に対する、前記1,2-シクロヘキサンジオンの含有量の質量比が0.005~5である、請求項1~14のいずれか1項に記載の薬液。 - シクロヘキサノール、及び、1-ヘキサン酸を含有し、
前記薬液中、前記1-ヘキサン酸の含有量に対する、前記シクロヘキサノールの含有量の質量比が0.0005~0.5である、請求項1~15のいずれか1項に記載の薬液。 - 更に、沸点が450℃以上である高沸点有機化合物を含有し、
前記高沸点有機化合物の含有量が、前記薬液全質量に対して、10~1000質量ppbである、請求項1~17のいずれか1項に記載の薬液。 - 更に、粒子性の金属成分、及び、イオン性の金属成分からなる群から選択される1種以上の金属成分を含有し、
前記金属成分の合計含有量が、前記薬液全質量に対して、10~350質量pptである、請求項1~18のいずれか1項に記載の薬液。 - Feを含有する粒径が15~20nmである粒子性の金属成分、及び、Pdを含有する粒径が15~20nmである粒子性の金属成分を含有し、
前記薬液中、前記Pdを含有する粒径が15~20nmである粒子性の金属成分の含有量に対する、前記Feを含有する粒径が15~20nmである粒子性の金属成分の含有量の質量比が1~23である、請求項19に記載の薬液。 - 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が塗布されて、基板上にレジスト膜が形成される基板において、
前記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が塗布される前に、前記基板上に塗布して用いられるプリウェット液である、請求項1~20のいずれか1項に記載の薬液。 - 請求項21に記載の薬液を前記基板上に塗布する工程と、
前記プリウェット工程を経た前記基板上に、前記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を塗布して、レジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜を露光する工程と、
露光された前記レジスト膜を、現像液を用いて現像してレジストパターンを得る工程と、を含有するレジストパターン形成方法。 - 請求項22に記載のレジストパターン形成方法を含有する、半導体チップの製造方法。
- 容器と、前記容器に収容された請求項1~21のいずれか1項に記載の薬液と、を含有する薬液収容体であって、
前記容器内の前記薬液と接触する接液部が、電解研磨されたステンレス鋼又はフッ素系樹脂で形成されている、薬液収容体。 - 式(1)によって求められる前記容器内の空隙率が1~20体積%である、請求項24に記載の薬液収容体。
式(1):空隙率={1-(前記容器内の前記薬液の体積/前記容器の容器体積)}×100 - シクロヘキサノンを含有する被精製物を精製して請求項1~21のいずれか1項に記載の薬液を得る薬液の製造方法であって、
前記被精製物を蒸留する蒸留工程を含有する、薬液の製造方法。
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