TWI639900B - 改質抗蝕劑的剝離方法、用於其的改質抗蝕劑的剝離液及半導體基板製品的製造方法 - Google Patents
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Abstract
一種剝離方法,其是對半導體基板應用蝕刻液,將所述半導體基板上的改質抗蝕劑剝離的剝離方法,所述蝕刻液含有醇化合物與氫氧化四級銨化合物,且所述氫氧化四級銨化合物是四乙基氫氧化銨及四丁基氫氧化銨的至少一者。
Description
本發明是有關於一種改質抗蝕劑的剝離方法、用於其的改質抗蝕劑的剝離液及半導體基板製品的製造方法。
於半導體元件(半導體裝置)的製造步驟中包含微影步驟、蝕刻步驟、離子注入步驟等各種步驟。因此,於各步驟的結束後、或移至下一個步驟之前,包含對有機物進行處理的步驟。例如,實施將基板表面所殘存的抗蝕劑剝離.除去的處理。
作為現有的有機殘渣或殘存抗蝕劑的剝離方法,利用了使用濃硫酸與過氧化氫的混合溶液(Sulfuric Acid Hydrogen Peroxide Mixture,SPM)或氨與過氧化氫的混合溶液(Ammonia-peroxide mixture,APM)的製程(參照專利文獻1~專利文獻3)。藉此可有效地剝離基板加工後的抗蝕劑。另一方面,該方法中雖然抗蝕劑的剝離性優異,但化學藥液的氧化力過強,
因此存在對構成基板的材料造成損傷的現象。若考慮半導體裝置的小型化及高積體化不斷發展的最近的實際情況,則期望此種損傷即使微小亦可得到避免。而且,若為使用SPM或APM的方法,則產生化學品自身的強酸性或強鹼性、急劇的溫度上升等,未必是可令人滿意的方法。
作為不使用濃硫酸或氨的剝離液,揭示了使用胺、有機溶劑A、共溶劑的剝離液(參照專利文獻4)。
[專利文獻1]日本專利特開2005-268308號公報
[專利文獻2]日本專利特開2005-189660號公報
[專利文獻3]日本專利特開2012-049391號公報
[專利文獻4]日本專利特表2013-500503號公報
[專利文獻5]日本專利特開2001-119026號公報
[專利文獻6]日本專利特開2008-166809號公報
然而,最近,作為基板的構成元素,關注可期待更高的性能的鍺(Ge)來代替矽(Si)(專利文獻5、專利文獻6)。與矽相比而言,鍺對化學藥品的耐受性低,而要求應對此現象。另一方面,無論是所述SPM還是所述專利文獻4的化學藥液,均由於對鍺的腐蝕大而無法適宜地使用(參照後述實驗結果)。而且,若
為所述專利文獻4的化學藥液,則應用於閘極電極等中的多晶矽溶解而受到損傷(參照後述實驗結果)。考慮到此種發現,期望開發包含抗蝕劑的剝離性及各構件的損傷抑制在內的綜合性能優異的蝕刻液。
本發明的目的在於提供在對半導體基板應用時,可抑制或防止多晶矽層或鍺層的損傷、適宜地剝離位於其上側的改質抗蝕劑的剝離方法,其中所使用的剝離液、及利用該些的半導體基板製品的製造方法
所述課題可藉由以下手段而解決。
[1]一種剝離方法,其是對半導體基板應用蝕刻液,將所述半導體基板上的改質抗蝕劑剝離的剝離方法,所述蝕刻液含有醇化合物與氫氧化四級銨化合物,且所述氫氧化四級銨化合物是四乙基氫氧化銨及四丁基氫氧化銨的至少一者。
[2]如[1]所述之剝離方法,其中,所述半導體基板包含鍺含有層或多晶矽含有層。
[3]如[1]或[2]所述之剝離方法,其中,於30℃~80℃下應用於半導體基板。
[4]如[2]或[3]所述之剝離方法,其中,鍺或多晶矽的蝕刻速度是200Å/min以下。
[5]如[1]~[4]中任一項所述之剝離方法,其中,所述醇化合
物是下述式(O-1)或式(O-2)所表示的化合物:RO1-(-O-RO2-)n-OH…(O-1)
RO1是氫原子或碳數為1~12的烷基或碳數為6~14的芳基;RO2是直鏈狀或分支狀的碳數為1以上、12以下的伸烷基鏈;n是0以上、6以下的整數;在n為2以上時,多個RO2亦可相互不同;其中,在n為0時,RO1並非氫原子;RO3-LO1-RO4-OH…(O-2)
RO3是亦可具有取代基的環狀結構基;LO1是單鍵、O、CO、NRN、S、或該些的組合;RO4是單鍵、伸烷基、伸芳基、或伸芳烷基;RN是氫原子、碳數為1~12的烷基、碳數為2~12的烯基、碳數為6~14的芳基;在LO1為單鍵以外的連結基時,RO4並非單鍵。
[6]如[1]~[5]中任一項所述之剝離方法,其中,所述醇化合物的CLogP值是0以上。
[7]如[1]~[6]中任一項所述之剝離方法,其中,所述醇化合物是2-甲基-2,4-戊二醇、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇、乙二醇、丙二醇、苄醇、2-苯基乙醇、2-苯氧基乙醇、2-乙基己醇、或環己醇。
[8]如[1]~[7]中任一項所述之剝離方法,其中,含有10質量
%~80質量%的所述醇化合物。
[9]如[1]~[8]中任一項所述之剝離方法,其中,含有20質量%以下的所述氫氧化四級銨化合物。
[10]如[1]~[9]中任一項所述之剝離方法,其進一步含有1質量%~50質量%的水。
[11]如[1]~[10]中任一項所述之剝離方法,其進一步含有1質量%~60質量%的有機胺化合物。
[12]如[2]~[11]中任一項所述之剝離方法,其進一步包含所述鍺含有層的防蝕成分。
[13]如[12]所述之剝離方法,其中,所述鍺含有層的防蝕成分包含下述式(1)~式(6)、式(10)、式(11)的任意者所表示的化合物、或具有下述式(7)~式(9)的任意者所表示的重複單元的化合物:
R11~R14、R21、R22、R31~R34、R41~R45、R51~R56、R61、R62、
R71、R81~R83、R91、R92、RA1、RB1、及RB2分別獨立地表示包含氫原子、碳原子、氧原子、硫原子、或氮原子的基;La表示連結基;M1 -、M2 -、及M3 -表示抗衡陰離子;式(5)中的虛線表示單鍵及雙鍵的任意者;在虛線為雙鍵時,並無R52、R54;式(6)中的虛線表示R61亦可為氧原子或硫原子,與其所鍵結的碳原子一同構成羰基或硫羰基;LR表示單鍵或連結基。
[14]如[2]~[13]中任一項所述之剝離方法,其中,包含矽化合物作為所述多晶矽含有層的防蝕成分。
[15]一種半導體基板製品的製造方法,其經由如[1]~[14]中任一項所述之剝離方法的步驟而製造。
[16]一種剝離液,其是將半導體基板上的改質抗蝕劑除去的剝離液,其含有醇化合物與氫氧化四級銨化合物,且所述氫氧化四級銨化合物是四乙基氫氧化銨及四丁基氫氧化銨的至少一者。
[17]如[16]所述之剝離液,其中,所述半導體基板包含鍺含有層或多晶矽含有層。
[18]如[16]或[17]所述之剝離液,其中,含有10質量%~80質量%的所述醇化合物。
[19]如[16]~[18]中任一項所述之剝離液,其中,含有20質量%以下的所述氫氧化四級銨化合物。
[20]如[16]~[19]中任一項所述之剝離液,其進一步含有1質
量%~50質量%的水。
[21]如[16]~[20]中任一項所述之剝離液,其進一步含有1質量%~60質量%的有機胺化合物。
[22]如[16]~[21]中任一項所述之剝離液,其進一步含有0.01質量%以上、30質量%以下的矽化合物。
根據本發明,在對半導體基板進行應用時,可抑制或防止多晶矽層或鍺層的損傷,可適宜地剝離位於其上側的改質抗蝕劑。另外,根據本發明,藉由應用具有所述優異的製造適性的剝離液,可提供製品品質優異的互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,CMOS)等半導體基板製品。
本發明的所述及其他特徵及優點可由下述記載及隨附的圖式而變得更明瞭。
1‧‧‧矽基板
2、3‧‧‧井
4‧‧‧閘極絕緣膜
5‧‧‧閘極電極
6‧‧‧層間絕緣體
7‧‧‧抗蝕劑層
11‧‧‧處理容器(處理槽)
12‧‧‧旋轉台
13‧‧‧噴出口
21‧‧‧源極基部
22‧‧‧源極矽化物部
23‧‧‧汲極基部
24‧‧‧汲極矽化物部
71‧‧‧改質抗蝕劑層
72‧‧‧非改質抗蝕劑層
73‧‧‧電漿改質抗蝕劑層
74‧‧‧電漿非改質抗蝕劑層
A‧‧‧導入口
d、s‧‧‧區域
fc、fd‧‧‧流路
M‧‧‧旋轉驅動部
r‧‧‧方向
S‧‧‧基板
t‧‧‧移動軌跡線
圖1是以示意性剖面圖表示本發明的一實施形態中的半導體基板製品的製造步驟的一部分的步驟說明圖。
圖2是表示本發明的較佳實施形態的處理裝置的一部分的裝置構成圖。
圖3是示意性表示噴嘴相對於本發明的一實施形態中的半導體基板的移動軌跡線的平面圖。
[剝離處理]
首先,作為本發明的較佳的實施態樣,基於圖1對有機物的剝離處理加以說明。圖1以製造CMOS的步驟為例,表示改質抗蝕劑(進行了改質的有機物含有層)的剝離處理的過程。於圖1的(a)中對所準備的半導體基板賦予抗蝕劑7。此處的半導體基板於矽基板1上形成有包含鍺的井2、井3作為形成電晶體的區域。各井藉由離子注入砷或硼、磷等而賦予所期望的半導體性(n型、p型)。於該狀態下,本實施形態的半導體基板的井2側是露出其表面的狀態,井3側是被抗蝕劑7包覆的狀態。
其次,於圖1的(b)中,於井2上形成源極(21、22)與汲極(23、24)。其形成方法利用通用方法即可,例如可列舉如下所述的利用離子注入與自對準矽化物(salicide)步驟的加工。首先,對圖1的(a)的半導體基板的井2施加適宜的抗蝕劑,於圖1的(a)的s區域注入特定的導電型的離子。由此而形成構成源極的區域。另一方面,改變抗蝕劑的配置,於圖1的(a)的d區域注入相反的導電型的離子而形成構成汲極的區域。其後,以包覆所述s區域及d區域的基板表面的方式形成鈦或鎳、鎳鉑等金屬層。對其進行退火,藉此而形成鍺矽化物層22、鍺矽化物層24。其作為於源極及汲極中顯示高的導電性的電極部而發揮功能。經由此種步驟而形成具有包含源極基部21及其矽化物層22、汲極基部23及其矽化物層24的源極及汲極的基板結構。於本實
施形態中,表示預先形成有閘極絕緣膜4及閘極電極5的例子,但本發明並不限定於此。例如,亦可於其中應用虛設閘極(dummy gate),於自對準矽化物步驟之後形成閘極。
於本發明中,將包含鍺的層泛稱為「鍺含有層(Ge含有層)」,於所述例中,其包括井2、井3、源極基部21、源極矽化物部22、汲極基部23、汲極矽化物部24。
關於本發明的較佳實施形態中所製造的CMOS,以下預先表示其構成材料的例子。但並不由該例示而對本發明限定性地解釋。
於本實施形態中,為了進行如上所述地用以形成源極及汲極的離子注入步驟或自對準矽化物步驟,於該步驟之前賦予至基板上的抗蝕劑7受到改質。於圖示例中,改質抗蝕劑71主要受
到離子注入的影響,成為與賦予時不同的進行了化學變化的狀態。若受到此種改質,則與通常的樹脂不同,進行碳化而變得難以剝離。特別是於本發明中,於所述離子注入中應用被稱為「高劑量注入剝離(HIGH DOSE IMPLANTATION STRIP,HDIS)」的條件,顯著地表現出其效果因此較佳。一般情況下,將離子注入的雜質的劑量超過1×1014cm-2的情況稱為「高劑量」,抗蝕劑圖案受到離子衝擊而碳化,抗蝕劑圖案表面的硬化變顯著。形成有硬化層的抗蝕劑圖案變得特別難以除去。關於進行了此種改質的抗蝕劑,可藉由本發明的較佳實施形態而適宜地對應。
圖1的(d)是藉由後述的剝離液將如上所述的改質抗蝕劑71與非改質抗蝕劑72剝離、除去。藉由本發明的較佳實施形態的剝離液,可實現良好的抗蝕劑剝離,其抑制包含鍺的井2、井3的表面的損傷。特別是於HDIS的抗蝕劑的改質物中產生不飽和鍵(雙鍵、三鍵),為了將其溶解除去,較佳的是對剝離液賦予適度的疏水性。自該觀點考慮,較佳的是含有成分應用具有相應的碳數的化合物。
圖1的(c)表示了電漿灰化與利用剝離液的處理的組合的例子作為與上述不同的實施形態。於該例中,對圖1的(b)的賦予了抗蝕劑的基板照射電漿,主要除去所述改質抗蝕劑71。亦存在改質抗蝕劑71難以藉由剝離液而剝離的情況,在這種情況下,有效的是如本例那樣與電漿灰化組合的處理。另一方面,由於該處理而殘留的電漿改質抗蝕劑73與電漿非改質抗蝕劑74由
於其改質的狀態而具有與所述不同的剝離困難性。由於電漿處理,例如該改質抗蝕劑73部分成為灰化的狀態,變得難以溶解。即使對於此種電漿改質抗蝕劑,亦可藉由本發明的較佳實施形態的剝離液而適宜地將該抗蝕劑剝離除去。
所述電漿灰化只要利用通用方法即可,例如可應用氧電漿灰化。然而,氧電漿會對基板材料造成損傷,為了避免此現象,亦可應用如下所述的經改良的製程。於日本專利特開2010-098279號公報中提出了將包含氫、弱氧化劑、及含氟氣體的氣體導入至電漿源內的方法。具體而言,使包含元素氫、弱氧化劑、含氟氣體的電漿活性氣體與惰性氣體一同流入至半導體基板,與半導體基板的材料反應。弱氧化劑的例子可列舉二氧化碳、一氧化碳、二氧化氮、氧化氮、水、過氧化氫、及該些的組合。含氟氣體可列舉四氟化碳或C2F6、C3F8、氫氟碳、CHF3、CH2F2、元素氟、三氟化氮、六氟化硫、及該些的組合。惰性氣體可列舉氬、氦、氮、及該些的組合等。
導入至電漿源內的氣體可預先混合亦可不預先混合,可導入0.1體積%以上、10體積%以下。惰性氣體例如可以活性氣體的體積流量的約2倍的體積流量而導入。電漿例如可使用300W以上、10KW以下的RF輸出而生成為遠程電漿(remote plasma)。半導體基板的溫度在與氣體接觸時,亦可設為約160℃以上、500℃以下。製程壓力可設為300mTorr以上、2Torr以下。
於本說明書中,所謂「半導體基板」以如下含義而使用:
不僅僅包含晶圓,亦包含其上施加有電路結構的基板結構物整體。所謂「半導體基板構件」是指構成所述定義的半導體基板的構件,可包含1種材料,亦可包含多種材料。另外,有時將加工完成後的半導體基板區別稱為「半導體基板製品」,視需要進一步進行區別,將對其進行加工,切割而取出的晶片及其加工製品稱為「半導體元件」。亦即,廣義上半導體元件屬於半導體基板製品。半導體基板的方向並無特別限定,為了方便說明,在本說明書中將閘極側作為上方,將矽基板側作為下方。另外,於隨附的圖式中,對半導體基板或其構件的結構進行省略化而圖示,可視需要作為必要的形態而進行解釋。
(剝離液)
本發明的較佳實施形態的剝離液含有醇化合物與氫氧化四級銨化合物作為化學藥液成分。以下,對各個成分加以說明。
<醇化合物>
醇化合物廣泛包含在分子內具有碳與氫且具有1個以上羥基的化合物。較佳的是碳數為1以上的醇化合物,更佳的是碳數為2以上,進一步更佳的是碳數為3以上,進一步更佳的是碳數為4以上,進一步更佳的是碳數為5以上,特佳的是碳數為6以上。作為上限,較佳的是碳數為24以下,更佳的是碳數為12以下,特佳的是碳數為8以下。例如可列舉甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、2-丁醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇(glycerin)、1,6-己二醇、環己二醇、山梨糖醇、木糖醇、2-甲基-2,4-戊二醇、1,3-丁二醇、1,4-
丁二醇、環己醇、2-乙基己醇、苄醇、2-苯基乙醇等不含醚基的醇化合物,包含烷二醇烷基醚(乙二醇單甲醚、乙二醇單丁醚、二乙二醇、二丙二醇、丙二醇單甲醚、二乙二醇單甲醚、三乙二醇、聚乙二醇、丙二醇單甲醚、二丙二醇單甲醚、三丙二醇單甲醚、二乙二醇單丁醚、二乙二醇單丁醚等)、2-苯氧基乙醇、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇的含有醚基的醇化合物。該些中特別是苄醇、2-甲基-2,4-戊二醇特佳。
作為醇化合物,其中較佳的是下述式(O-1)所表示的化合物。
RO1-(-O-RO2-)n-OH…(O-1)
.RO1
RO1是氫原子或碳數為1~12(較佳的是1~6、更佳的是1~3)的烷基或碳數為6~14(較佳的是6~10)的芳基。
.RO2
RO2是直鏈狀或分支狀的碳數為1以上、12以下的伸烷基鏈。在存在多個RO2時,其亦可分別不同。RO2較佳的是碳數為2~10,更佳的是碳數為2~6,進一步更佳的是碳數為2~4。或者,若考慮在特定的金屬或金屬化合物表面的吸附性,RO2較佳的是碳數為3以上、12以下的伸烷基鏈,更佳的是3~10,進一步更佳的是3~6,特佳的是3~4。特佳的是成為於OH基之間***至少1個
碳原子的結構。
.n
n是0以上、6以下的整數。在n為2以上時,多個RO2亦可相互不同。其中,在n為0時,RO1並非氫原子。
式(O-1)所表示的化合物較佳的是下述式(X)。
式中的R94~R97分別獨立為氫原子、烷基(較佳的是碳數為1~12,更佳的是1~6,特佳的是1~3)、烯基(較佳的是碳數為2~12,更佳的是2~6)、炔基(較佳的是碳數為2~12,更佳的是2~6)、芳基(較佳的是碳數為6~22,更佳的是6~14)、醯基(較佳的是碳數為2~12,更佳的是2~6)、或芳烷基(較佳的是碳數為7~23,更佳的是7~15)。R94~R97亦可進一步具有取代基T,例如亦可具有羥基。
L9是伸烷基,較佳的是碳數為1~12的伸烷基,更佳的是碳數為1~8的伸烷基,進一步更佳的是碳數為1~6的伸烷基,特佳的是碳數為1~4的伸烷基。較佳的是L9並不具有羥基。
醇化合物亦較佳的是下述式(O-2)所表示的化合物。
RO3-LO1-RO4-OH…(O-2)
RO3是亦可具有取代基的環狀結構基。環狀結構基可為芳香族烴基、雜環芳香族基、環狀脂肪族基、環狀雜脂肪族基。芳香族烴基可列舉碳數為6~14的芳基(較佳的是碳數為6~10,更佳的是苯基)。環狀脂肪族基可列舉碳數為6~14的環狀烷基(較佳的是碳數為6~10,更佳的是環己基)。雜環可列舉後述取代基T的例子。而且,環狀結構基亦可具有的取代基可列舉後述取代基T的例子。
LO1是單鍵、O、CO、NRN、S、或該些的組合。其中,較佳的是單鍵、CO、O,更佳的是單鍵或O。
RO4是單鍵、伸烷基(較佳的是碳數為1~12,更佳的是碳數為1~6,特佳的是碳數為1~3)、伸芳基(較佳的是碳數為6~14,更佳的是碳數為6~10)、或伸芳烷基(較佳的是碳數為7~15,更佳的是碳數為7~11)。RN與後述的定義同義。在LO1為單鍵以外的連結基時,RO4並非單鍵。
醇化合物較佳的是其CLogP值為-0.5以上,更佳的是0以上,進一步更佳的是0.1以上,進一步更佳的是0.2以上,進一步更佳的是0.3以上,特佳的是0.5以上。上限並無特別之處,較佳的是5以下,更佳的是3以下,進一步更佳的是2以下。以下,例示數種化合物的CLogP值的例子。
辛醇-水分配係數(logP值)的測定一般可藉由JIS日本工業標準Z7260-107(2000)中所記載的燒瓶振盪法而實施。而且,辛醇-水分配係數(logP值)可藉由計算化學性手法或經驗性方法進行估計而代替實測。已知計算方法可使用克里彭破裂(Crippen’s fragmentation)法(「化學信息計算科學雜誌(J.Chem.Inf.Comput.Sci.)」,27,21(1987))、維斯瓦納坦破裂(Viswanadhan’s fragmentation)法(「化學信息計算科學雜誌(J.Chem.Inf.Comput.Sci.)」,29,163(1989))、布羅托破裂(Broto’s fragmentation)法(「歐洲藥物化學-化學理論雜誌(Eur.J.Med.Chem.-Chim.Theor.)」,19,71(1984))等。於本發明中使用克里彭破裂(Crippen’s fragmentation)法(「化學信息計算科學雜誌(J.Chem.Inf.Comput.Sci.)」,27,21(1987))。
所謂「ClogP值」是藉由計算而求出1-辛醇與水中的分配係數P的常用對數logP的值。關於ClogP值的計算所使用的方法或軟體,可使用公知者,若無特別說明,則於本發明中使用日光化
學信息系統(Daylight Chemical Information Systems)公司的系統:PCModels中所組入的ClogP程式。
所述醇化合物的具體例可列舉甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、2-丁醇、2-乙基己醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、1,6-己二醇、環己二醇、山梨糖醇、木糖醇、聚乙二醇(二乙二醇、三乙二醇等)、聚丙二醇(二丙二醇、三丙二醇等)、2-甲基-2,4-戊二醇、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇、己二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇等。或者烷二醇單烷基醚可列舉乙二醇單甲醚、乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚、二乙二醇單甲醚、三乙二醇單甲醚、四乙二醇單甲醚、二丙二醇單甲醚、三丙二醇單甲醚、二乙二醇單丁醚、二丙二醇單丁醚等。具有環狀基的醇可列舉苄醇、2-苯基乙醇、2-苯氧基乙醇、環己醇等。
醇化合物較佳的是於剝離液中含有10質量%以上,更佳的是20質量%以上,進一步更佳的是30質量%以上。上限特佳的是含有90質量%以下,更佳的是80質量%以下,進一步更佳的是70質量%以下。藉由設為所述範圍,可獲得適宜的防蝕效果與改質抗蝕劑的剝離性而較佳。
所述醇化合物可單獨使用1種,亦可將2種以上組合使用。
(氫氧化四級銨化合物)
於本發明中,氫氧化四級銨化合物包含四乙基氫氧化銨(TEAH)及四丁基氫氧化銨(TBAH)的至少任意者。亦可包含除此以外的氫氧化四級銨。作為亦可併用者,可列舉四甲基氫氧
化銨(TMAH)、四丙基氫氧化銨(TPAH)等。進一步亦可列舉三甲基羥基乙基氫氧化銨(膽鹼)、甲基三(羥基乙基)氫氧化銨、四(羥基乙基)氫氧化銨、苄基三甲基氫氧化銨(BTMAH)等作為氫氧化四級銨。
氫氧化四級銨化合物較佳的是於剝離液中含有超過0質量%,更佳的是0.1質量%以上,進一步更佳的是0.5質量%以上。上限特佳的是含有40質量%以下,更佳的是20質量%以下,進一步更佳的是15質量%以下。藉由設為所述範圍,可獲得適宜的防蝕效果與改質抗蝕劑的剝離性而較佳。
氫氧化四級銨化合物可單獨使用1種或者將2種以上混合使用。其中,藉由使用具有疏水性抗衡陽離子(counter cation)的氫氧化四級銨化合物而顯示適宜的防蝕效果(特別是多晶矽)。認為抗衡陽離子吸附於多晶矽及金屬表面,抑制溶劑媒合(solvation),因此顯示適宜的防蝕效果。
(水)
本發明的剝離液中所適用的水並無特別限定,於不損及本發明的效果的範圍內亦可為包含溶解成分的水性介質。或者亦可包含不可避免的微量混合成分。其中,較佳的是蒸餾水或離子交換水、或超純水等實施了淨化處理的水,特佳的是使用半導體製造中所使用的超純水。水的量較佳的是於剝離液中含有1質量%以上,更佳的是3質量%以上,進一步更佳的是5質量%以上,進一步更佳的是8質量%以上,進一步更佳的是12質量%以上,特佳
的是15質量%以上。上限較佳的是50質量%以下,更佳的是35質量%以下,特佳的是25質量%以下。藉由設為所述範圍,可獲得適宜的防蝕效果與改質抗蝕劑的剝離性,因此較佳。
(有機胺化合物)
有機胺化合物是包含一級胺、二級胺、三級胺的含義。此處,亦包含胺甲醯基或其鹽。另一方面,是不含四級銨化合物的含義。此處,有機胺化合物的有機基較佳的是烴基,可列舉烷烴殘基(典型的是烷基,但亦可為2價以上的基的含義。關於其他殘基也同樣)、烯烴殘基、芳基殘基、或該些的組合。所述有機基的碳數為1以上,上限實際上是碳數為16以下。有機胺化合物較佳的是於分子內具有胺基與羥基的胺基醇化合物(較佳的是碳數為1~16、更佳的是碳數為1~12、特佳的是碳數為1~6)。
有機胺化合物可列舉下述式(P-1)~式(P-3)的任意者所表示的化合物。
式中,RP1~RP6分別獨立為烷基(較佳的是碳數為1~12,更佳的是1~6,特佳的是1~3)、烯基(較佳的是碳數為2~12,更佳的是2~6,特佳的是2~3)、炔基(較佳的是碳數為2
~12,更佳的是2~6,特佳的是2~3)、芳基(較佳的是碳數為6~14,更佳的是6~10)。其中,分子中的RP1~RP6中的至少1個具有羥基。
所述的烷基、烯基、芳基亦可進一步具有取代基,該任意的取代基可列舉後述取代基T的例子。其中,較佳的是取代基T中所定義的羥基、羧基、磺醯基(sulfanyl)、醯基、烷氧基。
於本發明中,其中特佳的是使用式(P-1)的一級胺。
在RP1~RP6具有烷基、烯基、炔基時,亦可***雜連結基(Ly:S、O、CO、NRN等)。於具有羥基的烷基或烯基中具有雜連結基時,具體的結構可列舉下述P-4的基。
OH-RP7-Ly-RP8-* (P-4)
RP7、RP8是碳數為1~12的伸烷基(較佳的是碳數為1~6,更佳的是1~3)或碳數為2~12的伸烯基(較佳的是碳數為2~6,更佳的是2~3)。*是鍵結鍵。
有機胺化合物較佳的是選自單乙醇胺(2-胺基乙醇)(MEA)、二乙醇胺(DEA)、N-甲基乙醇胺(NMEA)、N,N-二甲基乙醇胺(DMMEA)、N-甲基二乙醇胺(DEMEA)、胺基乙基乙醇胺(AEMEA)、N,N-二甲基胺基乙基乙醇胺(DMAEMEA)、胺基乙氧基乙醇(AEE)、N,N-二甲基胺基乙氧基乙醇(DMAEE)、及丙醇胺(MPA)。
有機胺化合物較佳的是於剝離液中含有1質量%以上,更佳的是2質量%以上,進一步更佳的是5質量%以上。作為上限,較佳的是含有60質量%以下,更佳的是50質量%以下,進一步更佳的是45質量%以下,進一步更佳的是35質量%以下,進一步更佳的是30質量%以下,特佳的是25質量%以下。藉由設為所述範圍,可獲得適宜的防蝕效果與有機物含有層的剝離性,因此較佳。
若以與醇化合物的關係進行表示,則較佳的是相對於醇化合物100質量份而言為5質量份以上,更佳的是10質量份以上,特佳的是20質量份以上。上限較佳的是120質量份以下,更佳的是100質量份以下,特佳的是80質量份以下。藉由設為所述範圍,可獲得適宜的防蝕效果與改質抗蝕劑的剝離性,因此較佳。
所述有機胺化合物可單獨使用1種,亦可將2種以上組合使用。
(含氟化合物)
於本發明的剝離液中亦可進一步含有含氟化合物。含氟化合物若於分子內具有氟則並無特別限定,其中較佳的是於水中解離而放出氟離子者。具體而言可列舉氫氟酸(hydrofluoric acid)、氟化銨、四甲基氟化銨、四氟硼酸、六氟磷酸、六氟矽酸、四氟硼酸銨、六氟磷酸銨、六氟矽酸銨。抗衡離子亦可使用銨以外的陽離子,例如四甲基銨等。
含氟化合物的濃度較佳的是相對於本實施形態的蝕刻液的總質量而言為0.001質量%以上,更佳的是0.01質量%以上,進一步
更佳的是0.02質量%以上,特佳的是0.03質量%以上。上限較佳的是10質量%以下,更佳的是5質量%以下,進一步更佳的是2質量%以下。
含氟化合物可僅僅使用1種,亦可併用2種以上而使用。
(防蝕成分)
於本發明的剝離液中,在進行包含鍺含有層的基板的處理時,較佳的是含有其防蝕成分。防蝕成分較佳的是含氮有機化合物或含氧有機化合物。
含氮有機化合物可列舉具有胺基(NRN 2)、亞胺基(NRN)、銨基(NRM 4 +)、吡啶鎓基(C5NRM+)、咪唑啶鎓基(C3N2RM 2 +)的化合物等。此處,RN是氫原子、碳數為1~12的烷基(較佳的是碳數為1~6,更佳的是1~3)、碳數為2~12的烯基(較佳的是碳數為2~6,更佳的是2~3)、碳數為6~14的芳基(較佳的是碳數為6~10)。RM是碳數為1~12的烷基(較佳的是碳數為1~6,更佳的是1~3)、碳數為2~12的烯基(較佳的是碳數為2~6,更佳的是2~3)、碳數為6~14的芳基(較佳的是碳數為6~10)。
含氧有機化合物可列舉具有羥基(OH)、羧基(COOH)、羰基(CO)、醚基(O)、或該些基的組合的基的化合物。
較佳的是所述防蝕劑包含下述式(1)~式(6)、式(10)、式(11)的任意者所表示的化合物、或具有下述式(7)~式(9)的任意者所表示的重複單元的化合物。
R11~R14、R21、R22、R31~R34、R41~R45、R51~R56、R61、R62、R71、R81~R83、R91、R92、RA1、RB1、及RB2分別獨立地表示包含氫原子、碳原子、氧原子、硫原子、或氮原子的基。
La表示連結基。其較佳者與下述式(a-1)~式(a-8)中所定義者同義。
M1 -、M2 -、M3 -表示抗衡陰離子。例如可列舉氫氧根離子、鹵素陰離子等。
式(5)中的虛線表示單鍵或雙鍵的任意者。在虛線為雙鍵時,並無R52、R54。
式(6)中的虛線表示R61亦可為氧原子或硫原子,與其所鍵結的碳原子一同構成羰基(C=O)或硫羰基(C=S)。
LR表示單鍵或連結基,較佳者與後述Lb相同。
鄰接的取代基亦可連結而形成環。所形成的環並無特別限定,較佳的是4員環~6員環,更佳的是4員~6員的脂肪族雜環或脂肪族烴環。例如可列舉R11~R14、R21與R22、R31與R32、R33
與R34、R41~R45、R51~R56、R61與R62、R81與R82、RB1與RB2等形成環的例子。
.式(1)
較佳的是R11~R14分別獨立地表示碳數為1~24的烷基(較佳的是碳數為1~20、更佳的是碳數為1~16、進一步更佳的是碳數為1~8)、碳數為2~24的烯基(較佳的是碳數為2~20、更佳的是碳數為2~16、進一步更佳的是碳數為2~8)、或碳數為6~14的芳基(較佳的是碳數為6~10)。此時,較佳的是其至少1個的碳數為2以上。在式(1)的化合物是四烷基氫氧化銨時,包含四甲基氫氧化銨(TMAH),但如上所述較佳的是碳數比其大的碳數為5以上的四烷基氫氧化銨,更佳的是碳數為8以上的四烷基氫氧化銨,進一步更佳的是碳數為12以上的四烷基氫氧化銨,特佳的是碳數為16以上的四烷基氫氧化銨。其原因在於:由於與改質抗蝕劑或殘渣等有機物含有層中所含的成分的關係,較佳為疏水性。另外,於後述的顯影液中,亦可使用四甲基氫氧化銨作為鹼成分,在這種情況下,防蝕成分可定義為四甲基氫氧化銨以外者。
所述的烷基、烯基、芳基亦可進一步具有取代基,該任意的取代基可列舉後述取代基T的例子。其中,較佳的是取代基T中所定義的羥基、羧基、磺醯基、醯基、烷氧基、胺基。該情況於以下的式(2)~式(11)中同義。
.式(2)
較佳的是R21及R22分別獨立地表示氫原子、碳數為1~12的烷基(較佳的是碳數為1~6、更佳的是碳數為1~3)、碳數為2~12的烯基(較佳的是碳數為2~6、更佳的是碳數為2~3)、或碳數為6~14的芳基(較佳的是碳數為6~10)、碳數為1~12的醯基(較佳的是碳數為1~6、更佳的是碳數為1~3)、碳數為1~12的烷氧基(較佳的是碳數為1~6、更佳的是碳數為1~3)、胺基羰基(NRN 2CO)、肼基(NRN-NRN 2)、肼基羰基(CO-NRN-NRN 2)、C(NRN)NRN 2。R21及R22亦可如上所述地連結而形成環。其中,於形成環時,較佳的是採用下述式(2-1)所表示的結構。
R23~R26分別獨立表示氫原子或取代基。取代基可列舉碳數為1~12的烷基(較佳的是碳數為1~6、更佳的是碳數為1~3)、碳數為2~12的烯基(較佳的是碳數為2~6、更佳的是碳數為2~3)、或碳數為6~14的芳基(較佳的是碳數為6~10)。R23~R26亦可相互連結而形成環。例如,此處較佳的是形成苯環而成為鄰苯二甲醯亞胺結構。
.式(3)
較佳的是R31~R34分別獨立地與R21及R22同義(氫原子或特定的取代基)。式(3)較佳的是以下述式(3-1)而表示。
式(3-1)中,取代基T1是式(T1)的取代基。
式(T1)中,A是氧原子(O)、硫原子(S)、亞胺基(NRN)。n1是0或1。LT是單鍵、碳數為1~12的伸烷基(較佳的是碳數為1~6,更佳的是1~3)、伸烯基(較佳的是碳數為2~6,更佳的是2~3)、或伸炔基(較佳的是碳數為2~6,更佳的是2~3)。
R35可列舉羥基、羧基或其酯[烷氧基羰基](於為酯時較佳的是碳數為2~6)、磺醯基、烷基(較佳的是碳數為1~24,更佳的是1~12,特佳的是碳數為1~6)、烯基(較佳的是碳數為2~24,更佳的是2~12,特佳的是碳數為2~6)、炔基(較佳的是碳數為2~24,更佳的是2~12,特佳的是碳數為2~6)、芳基(較佳的是碳數為6~24,更佳的是6~14,特佳的是碳數為6~10)、烷氧基(較佳的是碳數為1~24,更佳的是1~12,特佳的是碳數為1~6)、醯基(較佳的是碳數為1~24,更佳的是1~12,特佳的是碳數為1~6)、胺基(NRN 2)、肼基(NRN-NRN 2)、肼基羰基(CO-NRN-NRN 2)。
.式(4)
較佳的是R41~R45分別獨立地表示氫原子、羥基、羧基、碳數為1~12的烷基(較佳的是碳數為1~6、更佳的是碳數為1~3)、碳數為2~12的烯基(較佳的是碳數為2~6、更佳的是碳數為2~3)、或碳數為6~14的芳基(較佳的是碳數為6~10)。羧基亦可為其酯[烷氧基羰基](於為酯時較佳的是碳數為2~6)。其中,較佳的是R41~R45的至少1個是羧基或其酯。進一步較佳的是R41~R45的至少1個是羥基。
.式(5)
較佳的是R51~R56分別獨立地表示氫原子、羥基、羧基、碳數為1~12的烷基(較佳的是碳數為1~6、更佳的是碳數為1~3)、碳數為2~12的烯基(較佳的是碳數為2~6、更佳的是碳數為2~3)、或碳數為6~14的芳基(較佳的是碳數為6~10)。羧基亦可為其酯[烷氧基羰基](於為酯時較佳的是碳數為2~6)。其中,式(5)較佳的是下述式(5-1)而表示。
式(5-1)中,較佳的是R57為具有羥基的烷基(較佳的是碳數為1~12、更佳的是碳數為1~6、進一步更佳的是碳數為1
~3)。該羥基亦可被酯化。R57的例子可列舉-CH(OH)-CH2-O-T1的例子。T1與所述式(3-1)同義。
.式(6)
較佳的是R61及R62分別獨立地表示氫原子、羥基、羧基、碳數為1~12的烷基(較佳的是碳數為1~6、更佳的是碳數為1~3)、碳數為2~12的烯基(較佳的是碳數為2~6、更佳的是碳數為2~3)、碳數為6~14的芳基(較佳的是碳數為6~10)、或形成羰基的氧原子。其中,式(6)較佳的是以下述式(6-1)而表示。
式(6-1)中,較佳的是R63為氫原子、羥基或具有羥基的烷基(較佳的是碳數為1~12、更佳的是碳數為1~6、進一步更佳的是碳數為1~3)。
.式(7)
較佳的是R71表示氫原子、碳數為1~12的烷基(較佳的是碳數為1~6、更佳的是碳數為1~3)、碳數為2~12的烯基(較佳的是碳數為2~6、更佳的是碳數為2~3)、或碳數為6~14的芳基(較佳的是碳數為6~10)。
.式(8)
較佳的是R81及R82表示氫原子、碳數為1~12的烷基(較佳的是碳數為1~6、更佳的是碳數為1~3)、碳數為2~12的烯基(較佳的是碳數為2~6、更佳的是碳數為2~3)、或碳數為6~14的芳基(較佳的是碳數為6~10)。R81及R82亦可相互鍵結或縮合而形成環。
較佳的是R83為氫原子、甲基、乙基、或丙基。
.式(9)
較佳的是R91及R92表示氫原子、碳數為1~12的烷基(較佳的是碳數為1~6、更佳的是碳數為1~3)、碳數為2~12的烯基(較佳的是碳數為2~6、更佳的是碳數為2~3)、或碳數為6~14的芳基(較佳的是碳數為6~10)。
.式(10)
較佳的是RA1表示碳數為1~24的烷基(較佳的是碳數為1~20、更佳的是碳數為1~16)、碳數為2~24的烯基(較佳的是碳數為2~20、更佳的是碳數為2~16)、或碳數為6~14的芳基(較佳的是碳數為6~10)。式中的吡啶環亦可具有取代基。
.式(11)
較佳的是RB1及RB2分別獨立為碳數為1~12的烷基(較佳的是碳數為1~6,更佳的是1~3)、碳數為2~12的烯基(較佳的是碳數為2~6,更佳的是2~3)、或碳數為6~14的芳基(較佳的是碳數為6~10)、或胺基(NRN 2)。
式(7)~式(9)的化合物可僅僅包含式中的重複單元,
亦可具有其他重複單元。
較佳的是式(7)~式(9)的任意者所表示的化合物為具有選自下述式(a-1)~式(a-8)的重複單元者。
.Ra
Ra表示氫原子、烷基(較佳的是碳數為1~12,更佳的是1~6,特佳的是1~3)、烯基(較佳的是碳數為2~12,更佳的是2~6)、芳基(較佳的是碳數為6~22,更佳的是6~14)、或雜環基(較佳的是碳數為2~12,更佳的是2~6)。其中,Ra較佳的是氫原子或甲基。另外,於本說明書中烷基是包含芳烷基的含義。
.Rb
Rb表示烷基(較佳的是碳數為1~12,更佳的是1~6,特佳的是1~3)或烯基(較佳的是碳數為2~12,更佳的是2~6)。其中,Rb較佳的是甲基或乙基。
.La
La表示連結基。La較佳的是伸烷基(較佳的是碳數為1~12,
更佳的是1~6,特佳的是1~3)、羰基、亞胺基(較佳的是碳數為0~6,更佳的是0~3)、伸芳基(較佳的是碳數為6~22,更佳的是6~14)、雜環基(較佳的是碳數為1~12,更佳的是2~5)、或該些的組合。其中,較佳的是伸烷基或羰基,更佳的是亞甲基、伸乙基、伸丙基、或羰基,進一步更佳的是亞甲基或伸乙基,特佳的是亞甲基。
.Lb
Lb表示單鍵、伸烷基(較佳的是碳數為1~12,更佳的是1~6,特佳的是1~3)、羰基、亞胺基(NRN)(較佳的是碳數為0~6,更佳的是0~3)、伸芳基(較佳的是碳數為6~22,更佳的是6~14)、雜環基(較佳的是碳數為1~12,更佳的是2~5)、或該些的組合。其中,較佳的是單鍵、亞甲基、伸乙基、伸丙基、或羰基,更佳的是單鍵、亞甲基、或伸乙基。
.Rc
Rc表示氫原子或烷基(較佳的是碳數為1~12,更佳的是1~6,特佳的是1~3)。其中,Rc較佳的是氫原子或甲基。於式(a-1)中,Rc亦可為於該部位導入聚合物鏈的接枝型或構成網狀的網狀物的聚合物。
.n
n表示0以上的整數。n的上限是各環狀結構部的可取代數。例如若為下述式(5-1)~式(5-4)則為4,若為式(6-5)、式(6-6)則為3。
.M11 -
M11 -是抗衡陰離子,可列舉氫氧根離子或鹵素陰離子。
環Q1表示含氮雜環,較佳的是含氮飽和雜環,較佳的是5員或6員環的含氮飽和雜環。其環結構具體而言較佳的是下述式(5-1)~式(5-6)。
環Q2表示含氮雜環,較佳的是含氮不飽和雜環,較佳的是5員或6員環的含氮不飽和雜環,較佳的是吡咯基、吡唑基、咪唑基、***基、吡啶基、嘧啶基(均於C位進行鍵結)。其環結構具體而言較佳的是下述式(6-1)~式(6-11)。
環Q3表示含氮雜環,較佳的是含氮不飽和雜環,較佳的是5員環的含氮不飽和雜環,較佳的是吡咯基、咪唑基、吡唑基、***基(均於N位進行鍵結)。其環結構具體而言較佳的是下述式(8-1)~式(8-3)。
式中*表示鍵結位置。
[化10]
所述環結構基均可伴有規定數的取代基Ra。式中的鎓為亦可成為鹽的含義。而且,式(6-5)~式(6-11)亦可成為鎓或其鹽。
Ra、Rb、Rc、La、Lb在分子內存在多個時,可相互相同亦可不同。多個Ra、Rb、及Rc亦可相互鍵結而形成環。另外,於所有中並無說明,但鄰接的取代基或連結基亦可於不損及本發明的效果的範圍內相互鍵結而形成環。
另外,所述含氮有機化合物亦較佳的是下述式(b)所表示者。
Rc 2N-[Ld-N(Rc)]m-Ld-NRc 2 (b)
式中,Rc與上述相同。m表示0以上的整數,較佳的是1以上,更佳的是2以上,進一步更佳的是3以上。上限並無特別之處,實際上是10以下,更實際的是6以下。
Ld表示伸烷基(較佳的是碳數為1~12,更佳的是1~6,特佳的是1~3)、羰基、亞胺基(NRN)(較佳的是碳數為0~6,更佳的是0~3)、伸芳基(較佳的是碳數為6~22,更佳的是6~14)、雜環基(較佳的是碳數為1~12,更佳的是2~5)、或該些的組合。其中,較佳的是伸烷基,更佳的是亞甲基、伸乙基、伸丙基。
另外,多個Rc、Ld可相互相同亦可不同。多個Rc、Ld亦可相互鍵結而形成環。
所述含氮有機化合物較佳的是下述的化合物或具有重複單元的化合物。其中,本發明並不限定於此而進行解釋。另外,式中具有陽離子性基者是伴隨著抗衡陰離子的含義。抗衡陰離子可列舉所述M11 -的例子。
[化11]
A-1 聚乙烯亞胺
A-2 聚乙烯胺
A-3 聚烯丙胺
A-4 二甲基胺.1,2-環氧丙烷(epihydrin)系聚合物
A-5 聚己二甲胺(polyhexadimethrine)
A-6 聚二甲基二烯丙基銨(鹽)
A-7 聚(4-乙烯基吡啶)
A-8 聚鳥胺酸
A-9 聚離胺酸
A-10 聚精胺酸
A-11 聚組胺酸
A-12 聚乙烯基咪唑
A-13 聚二烯丙基胺
A-14 聚甲基二烯丙基胺
A-15 二伸乙三胺
A-16 三伸乙四胺
A-17 四伸乙五胺
A-18 五伸乙六胺
B-1 1,1-二甲基肼
B-2 3,4-二羥基苯甲酸
B-3 6-O-棕櫚醯基-L-抗壊血酸
B-4 N,N-二乙基羥胺
B-5 N-羥基鄰苯二甲醯亞胺
B-6 間苯二酚
B-7 N-甲基羥胺
B-8 己二醯肼(adipohydrazide)
B-9 抗壞血酸
B-10 乙醯胺肟
B-11 丙酮肟
B-12 乙醯肼
B-13 胺基胍
B-14 兒茶酚
B-15 肼基甲酸甲酯
B-16 碳醯肼
B-17 乙醛酸
B-18 草酸
B-19 胺脲(semicarbazide)
B-20 四丁基銨
B-21 十二烷基吡啶鎓
B-22 羥基脲
B-23 鄰苯三酚(pyrogallol)
B-24 間苯三酚二水合物
B-25 十六烷基三甲基銨
B-26 沒食子酸
B-27 沒食子酸甲酯
於式A-1中,NH亦可為於該氫原子的部位導入聚合物鏈的接枝型或構成網狀的網狀物的聚合物。
所述防蝕成分的較佳的調配量因防蝕成分的作用而不同,可根據後述的抑制劑(inhibitor)型與還原劑型而區別。在抑制劑型化合物的情況下,較佳的是於剝離液中為0.01質量%以上,更佳的是0.05質量%以上,特佳的是0.1質量%以上。上限較佳的是10質量%以下,更佳的是5質量%以下,進一步更佳的是2質量%以下,特佳的是1質量%以下。如上所述地以極微量顯示防蝕
效果亦是抑制劑型化合物的優點之一。在還原劑型化合物的情況下,較佳的是於剝離液中為0.5質量%以上,更佳的是1質量%以上,特佳的是2質量%以上。上限較佳的是50質量%以下,更佳的是30質量%以下,特佳的是20質量%以下。
所述防蝕成分可單獨使用1種,亦可將2種以上組合使用。
在防蝕成分為寡聚物或聚合物時,其分子量較佳的是適宜調節。例如於式(7)~式(9)的化合物中,分子量較佳的是500以上,更佳的是1,000以上。上限較佳的是100,000以下,更佳的是10,000以下。
關於高分子化合物,可藉由凝膠滲透層析法(Gel Permeation Chromatography,GPC)而計測標準聚苯乙烯換算的重量平均分子量。作為測定方法,基本上藉由如下方法而測定:使用連結有3根東曹(TOSOH)TSKgel Super AWM-H的管柱作為管柱,使用10mM LiBr/N-甲基吡咯啶酮作為溶離液,或者使用連結有東曹(TOSOH)TSKgel Super HZM-H、東曹(TOSOH)TSKgel Super HZ4000、東曹(TOSOH)TSKgel Super HZ2000的管柱作為管柱,使用四氫呋喃作為溶離液。其中,根據聚合物種類適宜選擇適當的溶離液而使用即可。
防蝕成分可根據其推測作用機制而分為2種。是認為吸附於鍺層表面而呈現防蝕作用的抑制劑型、與抑制鍺溶出的還原劑型。由於鍺具有藉由氧化而溶出的性質,因此認為還原劑型於系統內發揮抑制該影響的功能。式(1)及式(7)~式(10)的
化合物具有可作為抑制劑型而起作用的可能性。另一方面,式(2)~式(6)、式(11)的化合物具有可作為還原劑型而起作用的可能性。
抑制劑型的化合物含有N(氮)原子,認為其發揮Ge的保護功能。此現象例如可使用吸附於Ge表面的試樣,藉由電子光譜化學分析(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis,ESCA)測定對其表面進行定量而確認。於未處理時與處理後對該N/Ge的比率加以比較時,若處理後的N/Ge比率大則確認防蝕成分吸附。其吸附量越大,越表示吸附有更多的抑制劑型化合物(防蝕成分),認為於Ge表面的保護方面更佳。N/Ge比率較佳的是增加50%以上,更佳的是增加100%以上,進一步更佳的是增加200%以上。上限並無特別之處,實際上是1000%以下。
認為抑制鍺溶出的還原劑型的化合物(防蝕成分)隨著其添加而使Ge表面的表面電位向正側增加。其絕對值隨著環境條件而變化,因此難以規定具體的電位範圍,推測隨著還原劑的添加,電位相應性地變化。此現象例如可藉由如下現象而確定:在測定併用添加劑時的Ge表面的表面電位的情況下,表面電位與處理前相比而言向正側增加。認為越進一步向正側增加,Ge越變得難以氧化(成為還原狀態)。若列舉較佳的實施態樣,則較佳的是表面電位增加0.2mV以上,進一步更佳的是增加0.3mV以上,進一步更佳的是增加0.5mV以上。上限並無特別之處,實際上是1.5mV以下。
於本發明的剝離液中,亦較佳的是含有矽化合物作為多晶矽的防蝕成分。其中,可適宜使用烷氧基矽烷化合物作為抗腐蝕劑,較佳的是四乙氧基矽烷、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、二苯基二甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷。其中較佳的是具有胺基的N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷。
矽化合物較佳的是下述式(S1)所表示的化合物。
RS1 4Si…(S1)
式中,RS1表示碳數為1~10(較佳的是1~3)的烷基、碳數為1~10(較佳的是1~3)的烷氧基、碳數為6~22(較佳的是6~10)的芳基、或碳數為6~22(較佳的是6~10)的芳氧基、碳數為2~10(較佳的是2~4)的烯基(較佳的是乙烯基、烯丙基)、碳數為1~10(較佳的是1~3)的醯氧基、碳數為7~25(較佳的是7~11)的芳醯基氧基、碳數為2~10(較佳的是2~4)的肟基、氫原子。其中,RS1並不全為氫原子。其中,較佳的是4個RS1的至少1個是烷氧基。
所述RS1亦可進一步具有取代基,其取代基較佳的是胺基(較佳的是碳數為0的胺基、碳數為1~10的烷基胺基、碳數為6~18的芳基胺基)、羥基、羧基、縮水甘油基、氧雜環丁烷基等。另外,於後述RS2~RS3中亦同樣地如上所述般亦可進一步具有取代基,且其範圍亦相同。另外,該些取代基的烷基、烯基可為直鏈亦可分支,或者亦可為環狀。
所述的進一步的取代基亦可為下述式(S1-N)的結構式的基。
-(L1-NRN)n-RN 2…(S1-N)
L1是碳數為1~6的伸烷基。RN與上述同義。n是1~6的整數。
.烷氧基矽烷
其中,有機矽化合物較佳的是烷基(單、二、三)烷氧基矽烷或四烷氧基矽烷(以下稱為特定烷氧基矽烷化合物類)。特定烷氧基矽烷化合物類較佳的是下述式(S2)所表示者。
RS2 m1Si(ORS3)m2…(S2)
RS2表示碳數為1~10(較佳的是1~3)的烷基、碳數為2~10(較佳的是2~4)的烯基、碳數為6~22(較佳的是6~10)的芳基。於RS2為多個時,可相互相同亦可不同。其中,較佳
的是烷基,具體而言可列舉甲基、乙基、丙基、異丙基等。而且,其中較佳的是甲基或乙基,特佳的是甲基。
RS3表示碳數為1~10的烷基或碳數為6~22(較佳的是6~10)的芳基。在RS3為多個時,可相互相同亦可不同。其中,更佳的是碳數為1~4(更佳的是1~3)的烷基。
RS2亦可進一步具有取代基,該取代基與所述RS1亦可具有的取代基同義。其中,較佳的是RS2中的至少1個具有該任意的取代基(例如式(S1-N)的基)。
m1、m2是1~3的整數,m1+m2是4。其中,較佳的是m1=2、m2=2的二烷氧基矽烷化合物、m1=1、m2=3的三烷氧基矽烷化合物。
矽化合物較佳的是於剝離液中含有0.01質量%以上,更佳的是0.05質量%以上,特佳的是含有0.1質量%以上。上限並無特別限制,較佳的是30質量%以下,更佳的是20質量%以下,進一步更佳的是10質量%以下,進一步更佳的是5質量%以下,特佳的是1質量%以下。藉由設為所述上限值以下,可並不使抗蝕劑的除去性過於降低而較佳。設為所述下限值以上可獲得良好的防蝕性,因此較佳。
(pH調整劑)
於本發明的處理液中,為了使pH為所期望的範圍,亦可使用pH調整劑。為了提高pH,pH調整劑可使用四甲基銨、膽鹼等四級銨鹽,氫氧化鉀等鹼金屬氫氧化物(alkali hydroxide)或鹼土類
鹽、2-胺基乙醇、胍等胺基化合物。為了降低pH,可列舉碳酸、鹽酸、硝酸、硫酸、磷酸等無機酸,或甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、2-甲基丁酸、正己酸、3,3-二甲基丁酸、2-乙基丁酸、4-甲基戊酸、正庚酸、2-甲基己酸、正辛酸、2-乙基己酸、苯甲酸、乙醇酸、水楊酸、甘油酸、草酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、馬來酸、鄰苯二甲酸、蘋果酸、酒石酸、檸檬酸、乳酸等。
pH調整劑的使用量並無特別限定,只要以用以將pH調整為所述範圍所需的量而使用即可。
所述pH調整劑可單獨使用1種,亦可將2種以上組合使用。
於本說明書中關於化合物的表示(例如,附於末尾而稱呼為化合物時),以除了包含該化合物其自身以外,亦包含其鹽、其離子的含義使用。而且,是於起到所期望的效果的範圍內,包含進行酯化或導入取代基等使其一部分變化而成的衍生物的含義。
於本說明書中,關於未明確記載經取代、未經取代的取代基(關於連結基亦同樣),是於該基中亦可具有任意取代基的含義。關於未明確記載經取代、未經取代的化合物亦與其同義。較佳的取代基可列舉下述取代基T。
取代基T可列舉下述者。
烷基(較佳的是碳原子數為1~20的烷基,例如甲基、乙基、異丙基、第三丁基、戊基、庚基、1-乙基戊基、苄基、2-乙氧基乙
基、1-羧基甲基等)、烯基(較佳的是碳原子數為2~20的烯基,例如乙烯基、烯丙基、油烯基等)、炔基(較佳的是碳原子數為2~20的炔基,例如乙炔基、丁二炔基、苯基乙炔基等)、環烷基(較佳的是碳原子數為3~20的環烷基,例如環丙基、環戊基、環己基、4-甲基環己基等)、芳基(較佳的是碳原子數為6~26的芳基,例如苯基、1-萘基、4-甲氧基苯基、2-氯苯基、3-甲基苯基等)、雜環基(較佳的是碳原子數為2~20的雜環基、或較佳的是具有至少1個氧原子、硫原子、氮原子的5員環或6員環的雜環基,例如2-吡啶基、4-吡啶基、2-咪唑基、2-苯并咪唑基、2-噻唑基、2-噁唑基等)、烷氧基(較佳的是碳原子數為1~20的烷氧基,例如甲氧基、乙氧基、異丙氧基、苄氧基等)、芳氧基(較佳的是碳原子數為6~26的芳氧基,例如苯氧基、1-萘氧基、3-甲基苯氧基、4-甲氧基苯氧基等)、烷氧基羰基(較佳的是碳原子數為2~20的烷氧基羰基,例如乙氧基羰基、2-乙基己氧基羰基等)、胺基(較佳的是碳原子數為0~20的胺基,包含烷基胺基、芳基胺基,例如胺基、N,N-二甲基胺基、N,N-二乙基胺基、N-乙基胺基、苯胺基等)、胺磺醯基(較佳的是碳原子數為0~20的胺磺醯基,例如N,N-二甲基胺磺醯基、N-苯基胺磺醯基等)、醯基(較佳的是碳原子數為1~20的醯基,例如乙醯基、丙醯基、丁醯基、苯甲醯基等)、醯氧基(較佳的是碳原子數為1~20的醯氧基,例如乙醯氧基、苯甲醯氧基等)、胺甲醯基(較佳的是碳原子數為1~20的胺甲醯基,例如N,N-二甲基胺甲醯基、N-苯基胺甲醯基等)、醯基胺
基(較佳的是碳原子數為1~20的醯基胺基,例如乙醯基胺基、苯甲醯基胺基等)、烷硫基(較佳的是碳原子數為1~20的烷硫基,例如甲硫基、乙硫基、異丙硫基、苄硫基等)、芳硫基(較佳的是碳原子數為6~26的芳硫基,例如苯硫基、1-萘硫基、3-甲基苯硫基、4-甲氧基苯硫基等)、烷基磺醯基或芳基磺醯基(較佳的是碳原子數為1~20的烷基磺醯基或芳基磺醯基,例如甲基磺醯基、乙基磺醯基、苯基磺醯基等)、羥基、磺醯基、氰基、鹵素原子(例如氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等),更佳的是烷基、烯基、芳基、雜環基、烷氧基、芳氧基、烷氧基羰基、胺基、醯基胺基、羥基或鹵素原子,特佳的是烷基、烯基、雜環基、烷氧基、烷氧基羰基、胺基、醯基胺基或羥基。
而且,該些取代基T中所列舉的各基亦可進一步取代所述取代基T。
在化合物或取代基.連結基等包含烷基.伸烷基、烯基.伸烯基、炔基.伸炔基等時,該些可為環狀亦可為鏈狀,而且可為直鏈亦可分支,亦可如上所述地經取代亦可未經取代。而且,在包含芳基、雜環基等時,該些可為單環亦可縮環,亦可同樣地經取代亦可未經取代。
於本說明書中,關於以化合物的取代基或連結基的選擇項為首的溫度、厚度等各技術事項,其列表可分別獨立地記載,亦可相互地組合。
本說明書中所規定的各取代基亦可於起到本發明的效果的範
圍內經由下述連結基L而進行取代,亦可於其結構中***連結基L。例如烷基.伸烷基、烯基.伸烯基等亦可進一步於結構中***下述雜連結基。
連結基L較佳的是烴連結基[碳數為1~10的伸烷基(更佳的是碳數為1~6、進一步更佳的是1~3)、碳數為2~10的伸烯基(更佳的是碳數為2~6、進一步更佳的是2~4)、碳數為2~10的伸炔基(更佳的是碳數為2~6、進一步更佳的是2~4)、碳數為6~22的伸芳基(更佳的是碳數為6~10)、或該些的組合]、雜連結基[羰基(-CO-)、硫羰基(-CS-)、醚基(-O-)、硫醚基(-S-)、亞胺基(-NRN-)、銨連結基(-NRN 2 +-)、多硫醚基(S的數目為1個~8個)、亞胺連結基(RN-N=C<、-N=C(RN)-)、磺醯基(sulfonyl)(-SO2-)、亞磺醯基(-SO-)、磷酸連結基(-O-P(OH)(O)-O-)、膦酸連結基(-P(OH)(O)-O-)、或該些的組合]、或該些基組合而成的連結基。另外,在取代基或連結基縮合而形成環的情況下,所述烴連結基亦可適宜形成雙鍵或三鍵而進行連結。所形成的環較佳的是5員環或6員環。5員環較佳的是含氮的5員環,若作為形成該環的化合物而例示,可列舉吡咯、咪唑、吡唑、吲唑、吲哚、苯并咪唑、吡咯啶、咪唑啶、吡唑啶、吲哚啉、咔唑、或該些的衍生物等。6員環可列舉哌啶、嗎啉、哌嗪、或該些的衍生物等。而且,在包含芳基、雜環基等時,該些可為單環亦可縮環,同樣地可經取代亦可未經取代。
RN與所述同義。
RP是氫原子、羥基、或取代基。取代基較佳的是烷基(較佳的是碳數為1~24,更佳的是1~12,進一步更佳的是1~6,特佳的是1~3)、烯基(較佳的是碳數為2~24,更佳的是2~12,進一步更佳的是2~6,特佳的是2~3)、炔基(較佳的是碳數為2~24,更佳的是2~12,進一步更佳的是2~6,特佳的是2~3)、芳烷基(較佳的是碳數為7~22,更佳的是7~14,特佳的是7~10)、芳基(較佳的是碳數為6~22,更佳的是6~14,特佳的是6~10)、烷氧基(較佳的是碳數為1~24,更佳的是1~12,進一步更佳的是1~6,特佳的是1~3)、烯氧基(較佳的是碳數為2~24,更佳的是2~12,進一步更佳的是2~6,特佳的是2~3)、炔氧基(較佳的是碳數為2~24,更佳的是2~12,進一步更佳的是2~6,特佳的是2~3)、芳烷氧基(較佳的是碳數為7~22,更佳的是7~14,特佳的是7~10)、芳氧基(較佳的是碳數為6~22,更佳的是6~14,特佳的是6~10)。
構成連結基L的原子數較佳的是1~36,更佳的是1~24,進一步更佳的是1~12,特佳的是1~6。連結基的連結原子數較佳的是10以下,更佳的是8以下。下限是1以上。所述「連結原子數」是指位於連接規定結構部間的路徑且參與連結的最少原子數。例如,在-CH2-C(=O)-O-的情況下,構成連結基的原子數為6,但連結原子數為3。
具體而言,連結基的組合可列舉以下者。氧基羰基(-OCO-)、碳酸酯基(-OCOO-)、醯胺基(-CONH-)、胺基甲酸酯基
(-NHCOO-)、脲基(-NHCONH-)、(聚)伸烷基氧基(-(Lr-O)x-)、羰基(聚)氧基伸烷基(-CO-(O-Lr)x-)、羰基(聚)伸烷基氧基(-CO-(Lr-O)x-)、羰氧基(聚)伸烷基氧基(-COO-(Lr-O)x-)、(聚)伸烷基亞胺基(-(Lr-NRN)x)、伸烷基(聚)亞胺基伸烷基(-Lr-(NRN-Lr)x-)、羰基(聚)亞胺基伸烷基(-CO-(NRN-Lr)x-)、羰基(聚)伸烷基亞胺基(-CO-(Lr-NRN)x-)、(聚)酯基(-(CO-O-Lr)x-、-(O-CO-Lr)x-、-(O-Lr-CO)x-、-(Lr-CO-O)x-、-(Lr-O-CO)x-)、(聚)醯胺基(-(CO-NRN-Lr)x-、-(NRN-CO-Lr)x-、-(NRN-Lr-CO)x-、-(Lr-CO-NRN)x-、-(Lr-NRN-CO)x-)等。x是1以上的整數,較佳的是1~500,更佳的是1~100。
Lr較佳的是伸烷基、伸烯基、伸炔基。Lr的碳數較佳的是1~12,更佳的是1~6,特佳的是1~3(伸烯基、伸炔基為2以上)。多個Lr或RN、RP、x等無需相同。連結基的朝向並不由所述記載順序而受到限定,適宜地以符合規定化學式的朝向而理解即可。
(pH)
於本發明的剝離液中,pH較佳的是5以上,更佳的是7以上,特佳的是10以上。上限較佳的是16以下,更佳的是15以下。藉由設為此種pH的範圍,可適宜地兼顧良好的剝離性與Ge含有層的保護。另外,pH若無特別說明,則利用後述實施例中進行測定的條件。
剝離液的應用的方法並無特別限定,較佳的是使剝離液於流路中流通,自噴出口噴出或噴射剝離液,使其與半導體基板
接觸。若使用圖2對其進行說明,則將所製備的剝離液自導入口A導入,移行至噴出口13而自此處噴射,從而應用於處理容器(處理槽)11內的半導體基板S的上表面。於圖2所示的實施形態中,剝離液經由流路fc而移行至噴出口13。流路fd表示用以再利用化學藥液的歸還路徑。較佳的是半導體基板S處於旋轉台12上,藉由旋轉驅動部M而與旋轉台一同旋轉。
另外,作為本發明的剝離液,鑒於其使用用途,較佳的是液體中的雜質、例如金屬成分等少。特佳的是液體中的Na、K、Ca離子濃度處於1ppt~1ppm(質量基準)的範圍。而且,於剝離液中,較佳的是平均粒徑為0.5μm以上的粗大粒子數處於100個/cm3以下的範圍,較佳的是處於50個/cm3以下的範圍。
(容器)
只要耐腐食性等不成為問題,則本發明的剝離液可填充於任意的容器中進行保管、搬運、使用。而且,為了面向半導體用途,較佳的是容器的潔淨度高、雜質的溶出少者。可使用的容器可列舉愛賽璐(Aicello)化學股份有限公司製造的「無塵瓶(Clean Bottle)」系列、兒玉(KODAMA)樹脂工業股份有限公司製造的「潔淨(Pure Bottle)」等,但並不限定於該些。
[處理條件]
於本發明中,較佳的是使用單片式裝置。具體而言單片式裝置較佳的是具有處理槽,且於該處理槽中搬送所述半導體基板或使其旋轉,於該處理槽內賦予(噴出、噴射、流下、滴下等)所
述剝離液,使所述剝離液與半導體基板接觸者。
單片式裝置的優點可列舉:(i)一直供給新鮮的剝離液,因此再現性良好;(ii)面內的均一處理性高。
單片式裝置較佳的是於其處理槽中具備噴嘴,且較佳的是使該噴嘴於半導體基板的面方向擺動而將剝離液噴出至半導體基板的方法。藉由如上所述地進行,可防止液體的劣化而較佳。
處理溫度較佳的是10℃以上,更佳的是20℃以上,進一步更佳的是30℃以上,特佳的是40℃以上。上限較佳的是100℃以下,更佳的是80℃以下,特佳的是70℃以下。另外,所謂「處理溫度」是以後述實施例中所示的溫度測定方法中應用於基板上的溫度為基礎。在保存溫度或批次處理中管理的情況下,在其儲罐內的溫度下設定,在循環系統中管理的情況下,可於循環流路內的溫度下設定。
剝離液的供給速度並無特別限定,較佳的是0.05L/min~5L/min,更佳的是0.1L/min~3L/min。藉由設為所述下限值以上,可進一步良好地確保處理的面內的均一性而較佳。藉由設為所述上限值以下,可於連續處理時確保穩定的性能而較佳。於使半導體基板旋轉時,雖然取決於其大小等,但自與上述同樣的觀點考慮,較佳的是以50rpm~1000rpm使其旋轉。
於本發明的較佳實施形態的單片式的處理中,較佳的是於規定的方向搬送半導體基板或使其旋轉,於其空間噴射剝離液而使所述剝離液與所述半導體基板接觸。關於剝離液的供給速度
或基板的旋轉速度,與所述者相同。
於本發明的較佳實施形態的單片式的裝置構成中,較佳的是如圖3所示那樣,一面使噴出口(噴嘴)移動,一面賦予剝離液。具體而言,於本實施形態中,在對半導體基板S應用剝離液時,基板於r方向上旋轉。另一方面,噴出口沿著自半導體基板的中心部向端部延伸的移動軌跡線t移動。如上所述而於本實施形態中,將基板的旋轉方向與噴出口的移動方向設定為不同的方向,藉此使兩者相互地相對運動。其結果,成為可將剝離液無遺漏地賦予至半導體基板的整個面,且可適宜地確保處理均一性的構成
噴出口(噴嘴)的移動速度並無特別限定,較佳的是0.1cm/s以上,更佳的是1cm/s以上。另一方面,其上限較佳的是30cm/s以下,更佳的是15cm/s以下。移動軌跡線可為直線亦可為曲線(例如圓弧狀)。在任意的情況下,移動速度均可根據實際的軌跡線的距離與其移動所消耗的時間而算出。處理1枚基板所需的時間較佳的是10秒~300秒的範圍。
包含鍺的層(Ge含有層)或其矽化物層的蝕刻速率[R1]並無特別限定,較佳的是並不藉由賦予剝離液而過度地除去。具體而言,較佳的是200Å/min以下,更佳的是100Å/min以下,進一步更佳的是50Å/min以下,進一步更佳的是20Å/min以下,特佳的是10Å/min以下。下限並無特別之處,若考慮測定極限,則實際上是1Å/min以上。
包含多晶矽的層(多晶矽含有層)的蝕刻速率[R2]並無特別限定,較佳的是並不藉由賦予剝離液而過度地除去。具體而言,較佳的是200Å/min以下,更佳的是100Å/min以下,進一步更佳的是50Å/min以下,進一步更佳的是20Å/min以下,特佳的是10Å/min以下。下限並無特別之處,若考慮測定極限,則實際上是1Å/min以上。
另外,藉由本發明的較佳實施形態的剝離液,亦可適宜地抑制Al、Cu、Ti、W等的金屬電極層的損傷,及HfOx、HfSiOx、WOx、AlOx、SiOx、SiOC、SiON、TiN、SiN等的絕緣膜層的損傷,因此亦較佳的是應用於包含該些的半導體基板上。另外,於本說明書中,藉由該元素的組合而表記金屬化合物的組成的情況下,是廣泛地包含任意組成者的含義。例如,所謂SiOC(SiON)是表示Si與O與C(N)共存,其量的比率並非表示1:1:1。此表示於本說明書中共用,關於其他金屬化合物亦同樣。
[抗蝕劑]
本發明中所應用的抗蝕劑並無特別限定,可使用公知的抗蝕劑材料。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可列舉肉桂酸乙烯酯系、環化聚異丁烯系、偶氮-酚醛清漆樹脂系、重氮酮-酚醛清漆樹脂系等。而且,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。另外,正-負兼用型抗蝕劑的具體例可列舉聚(對丁氧基羰氧基苯乙烯)系等。
於本發明中,其中較佳的是正型抗蝕劑,特別是包含酚醛清漆系樹脂及聚羥基苯乙烯系樹脂的至少一種樹脂的正型抗蝕劑的剝離有效。而且,本發明的剝離液的性能良好,因此特別是於厚度為5μm~500μm的厚膜的抗蝕劑層的剝離中發揮效果。
作為包含酚醛清漆系樹脂及聚羥基苯乙烯系樹脂的至少一種樹脂的正型抗蝕劑,更具體而言可列舉含有具有以下式(R-1)及式(R-2)的任意者所表示的重複單元的樹脂的正型抗蝕劑。
式中,RR1~RR5分別獨立地表示氫原子或烷基(較佳的是碳數為1~12,更佳的是1~6,特佳的是1~3)。s表示1~3的整數。t表示1~5的整數。所述樹脂的分子量並無特別限定,聚苯乙烯換算的重量平均分子量通常為1000~100萬,較佳的是2000~10萬,更佳的是3000~5萬。
抗蝕劑的曝光只要利用通用方法即可,可藉由照射選自g射線、h射線、i射線、KrF準分子雷射射線、及ArF準分子雷射射線的活性能量線而進行。所述曝光較佳的是其照度為5000W/m2~18000W/m2。
[半導體基板製品的製造]
作為本發明的較佳實施形態的半導體元件的製造方法,首先於基板(例如進行了離子注入的n型或p型的基板)上,使用濺鍍等技術形成包含高介電常數材料(例如HfSiO4、ZiO2、ZiSiO4、Al2O3、HfO2、La2O3)等的閘極絕緣膜或包含多晶矽等的閘極電極層等(被蝕刻層形成步驟)。其次,於所形成的閘極絕緣膜或閘極電極層上塗佈抗蝕劑,藉由光微影而形成規定的圖案。於圖案形成後將不需要部分的抗蝕劑顯影除去(抗蝕劑顯影步驟),將該抗蝕劑圖案作為遮罩而對非遮罩區域進行乾式蝕刻或濕式蝕刻(蝕刻步驟),藉此而將閘極絕緣膜或閘極電極層等除去。其後,於離子注入處理(離子注入步驟)中,將離子化的p型或n型的雜質元素注入至基板中,於基板上形成p型或n型雜質注入區域(所謂的源極/汲極區域)。其後,視需要實施灰化處理(灰化步驟)後,實施將基板上所殘存的抗蝕劑膜剝離的處理。
於本實施形態中,亦可進一步經由如下所述的自對準矽化物步驟。具體而言,較佳的是經由於矽晶圓上形成基板層與金屬層而製成半導體基板的步驟、對所述半導體基板進行退火的步驟、於半導體基板上賦予剝離液而進行處理的步驟,製造具有所期望的結構的半導體基板製品。另外,所述步驟的順序並不限制性地解釋,亦可於各個步驟間進一步包含其他步驟。晶圓尺寸並無特別限定,可適宜使用直徑為8吋、直徑為12吋、或直徑為14吋的晶圓(1吋=25.4mm)。
於本發明中,可於改質抗蝕劑的剝離中實現抑制或防止
多晶矽損傷。一般情況下,矽材料可列舉單晶矽、多晶矽(polysilicon)、及非晶矽(amorphous silicon)。
所謂「單晶矽」是結晶整體的原子排列的朝向一致的矽結晶,實際上若以原子水準進行觀察,則存在各種各樣的缺陷。
所謂「多晶矽」是包含晶體方位不同的多個單晶粒的塊狀或層狀的矽。即使僅包含Si,亦可摻雜硼或磷等。除此以外,亦可於起到所期望的效果的範圍內存在與上述同樣的各種缺陷或雜質。其製造方法並無特別限定,可列舉藉由化學氣相沈積(Chemical Vapor Deposition,CVD)法而形成者等。
所述多晶矽有時在半導體基板中應用於閘極電極等中。藉由本發明的較佳實施形態,即使在如上所述的多晶矽含有層露出的狀況下,亦可將改質抗蝕劑適宜地除去。
於本說明書中,所謂「改質抗蝕劑」是表示抗蝕劑由於灰化或蝕刻的影響而化學性或物理性地變質的狀態。典型的是可列舉如上所述地藉由電漿灰化或乾式蝕刻使抗蝕劑受到改質而成者。抗蝕劑的改質的狀態並無特別限定,可列舉構成抗蝕劑的高分子化合物產生化學變化,形成不同結構的分子狀態。
另外,於本說明書中提及「準備」時,表示除了合成或調合特定材料等以外,亦包含藉由購入等而提供規定者。而且,於本說明書中,將欲處理半導體基板的各材料時使用剝離液的情況稱為「應用」,其實施態樣並無特別限定。例如廣泛包含使剝離液與基板接觸的情況,具體而言可藉由批次式裝置進行浸漬而處
理,亦可藉由單片式裝置進行噴出而處理。
以下,列舉實施例對本發明加以更詳細的說明,但本發明並不限定於以下的實施例。另外,於實施例中作為配方或調配量而顯示的%及份若無特別說明則為質量基準。
[實施例1、比較例1]
(試驗基板的製作)
於市售的矽基板(直徑:12吋)上形成SiOx層。於該SiOx層上,藉由CVD法形成多晶矽層(厚度為1000Å)。而且,於與其不同的矽基板上使鍺磊晶成長,形成厚度為500Å的層。抗蝕劑使用富士軟片電子材料股份有限公司製造的KrF抗蝕劑「GKRS-6953A01G」[商品名](含有羥基苯乙烯系樹脂),藉由旋塗機將其成膜於所述基板上。此時的抗蝕劑的厚度是10μm。對此,利用任意的光罩而進行曝光處理。
繼而,對所述抗蝕劑膜離子注入As+。確認離子注入後的改質抗蝕劑硬化。此時的劑量超過1×1014cm-2。
(剝離液的賦予試驗)
對於所述空白晶圓及試驗用基板,藉由單片式裝置(SPS-Europe B.V.公司製造、POLOS(商品名))而於下述條件下進行處理,實施評價試驗。
.處理溫度:60℃
.噴出量:1L/min.
.晶圓轉速:500rpm
.噴嘴移動速度:7cm/s
.處理時間:多晶矽基板、鍺基板10min抗蝕劑基板2min
另外,使用圖2的裝置進行剝離液的供給。剝離液在製備後5分鐘以內應用於試驗中。
(處理溫度的測定方法)
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30cm的高度。使溫度計朝向自晶圓中心起2cm外側的晶圓表面上方,一面使化學藥液流動一面計測溫度。溫度是自放射溫度計數位輸出,用個人電腦連續地記錄。其中,將溫度穩定的10秒間的溫度的平均值作為晶圓上的溫度。
(pH)
pH是於室溫(25℃)下藉由堀場(HORIBA)公司製造的F-51(商品名)而進行測定。試驗No.101的化學藥液的pH是14。
(蝕刻速度)
關於鍺含有層的蝕刻速度(ER),藉由使用橢圓偏光法(使用分光橢圓偏光儀、日本J.A.沃蘭股份有限公司(J.A.Woollam Japan Co.,Inc.)的Vase)測定蝕刻處理前後的膜厚而算出。採用5點的平均值(測定條件是測定範圍:1.2eV-2.5eV、測定角:70度、75度)。
多晶矽層的蝕刻速度亦同樣地測定。
(剝離性)
對於所述電漿灰化後的抗蝕劑,於所述條件下應用表中的剝離液,藉由光學顯微鏡(奧林巴司(Olympus)公司製造的MX50)確認抗蝕劑的剝離性。將其結果示於表中。
A:並無殘渣地除去
B:殘存抗蝕劑量是處理前的1/4左右
C:殘存抗蝕劑量是處理前的1/2左右
D:與剝離液處理前相比無變化
<表的註釋>
TMAH:四甲基氫氧化銨
TEAH:四乙基氫氧化銨
TBAH:四丁基氫氧化銨
MEA:2-胺基乙醇
AEE:2-(2-胺基乙氧基)乙醇
DEA:二乙醇胺
DEHA:N,N-二乙基羥胺
PEI:聚乙烯亞胺(重量平均分子量:2000)
DMSO:二甲基亞碸
ER:蝕刻速率
1Å=0.1nm
試驗206~試驗208的化學藥液相當於日本專利特表2013-500503號公報的實施例S-008、實施例S-009、實施例S-035的化學藥液。
根據以上結果可知:對於包含含有鍺的層的半導體基板,可藉由本發明的剝離液而對位於其上側的有機物進行適宜的處理。
[實施例2]
於實施例No.112~實施例No.124、實施例No.138~實施例No.158的剝離液中分別加入N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷(信越有機矽(Shin-Etsu Silicones)製造的KBM-602)、
N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷(信越有機矽製造的KBM-603)0.1質量%(減少水的量而調整組成)。使用該剝離液而進行抗蝕劑的剝離試驗,結果抗蝕劑剝離性在該狀態下獲得多晶矽(poly-Si)的蝕刻速率(ER)大約減半的結果。根據該結果可知矽化合物可有效地保護多晶矽。
[實施例3]
於試驗No.101的化學藥液中分別添加0.5質量%的所述例示化合物A-2~例示化合物A-18、例示化合物B-1~例示化合物B-27。其結果,於任意者中均確認到鍺(Ge)的防蝕性提高。
分別使用1,4-丁二醇、己二醇(2-甲基戊烷-2,4-二醇)代替所述試驗No.101的2-甲基-2,4-戊二醇而製備剝離液。於任意的剝離液中均確認到顯示對於改質抗蝕劑的良好的剝離性、與對於多晶矽及鍺的良好的保護性。
分別使用N-甲基乙醇胺(NMEA)、N,N-二甲基乙醇胺(DMMEA)、N-甲基二乙醇胺(DEMEA)、胺基乙基乙醇胺(AEMEA)、N,N-二甲基胺基乙基乙醇胺(DMAEMEA)、N,N-二甲基胺基乙氧基乙醇(DMAEE)、及丙醇胺(MPA)代替所述試驗No.101的單乙醇胺(2-胺基乙醇)(MEA)而製備剝離液。於任意的剝離液中均確認到顯示對於改質抗蝕劑的良好的剝離性、與對於多晶矽及鍺的良好的保護性。
與該實施方式一起對本發明進行了說明,但我們認為只要沒有特別指定,則在說明的任何細節部分中都不對我們的發明
作出限定,應並不違背附隨之申請專利範圍中所示之發明精神與範圍地廣泛地進行解釋。
本申請案主張基於2013年11月18號於日本提出專利申請之日本專利特願2013-238343及2013年12月16號於日本提出專利申請之日本專利特願2013-259532之優先權,該些內容於此進行參照而將其內容作為本說明書之記載之一部分而併入於本說明書。
Claims (24)
- 一種剝離方法,其是對半導體基板應用蝕刻液,將所述半導體基板上的改質抗蝕劑剝離的剝離方法,所述蝕刻液含有醇化合物、氫氧化四級銨化合物以及8質量%~50質量%的水,且所述醇化合物是2-甲基-2,4-戊二醇、苄醇、2-苯基乙醇、或2-苯氧基乙醇,所述氫氧化四級銨化合物是四乙基氫氧化銨及四丁基氫氧化銨的至少一者。
- 如申請專利範圍第1項所述之剝離方法,其中,含有10質量%~80質量%的所述醇化合物。
- 一種剝離方法,其是對半導體基板應用蝕刻液,將所述半導體基板上的改質抗蝕劑剝離的剝離方法,所述蝕刻液含有10質量%~80質量%的醇化合物、氫氧化四級銨化合物以及大於3質量%且50質量%以下的水,且所述氫氧化四級銨化合物是四乙基氫氧化銨及四丁基氫氧化銨的至少一者。
- 如申請專利範圍第1項或第3項所述之剝離方法,其中,所述半導體基板包含鍺含有層或多晶矽含有層。
- 如申請專利範圍第1項或第3項所述之剝離方法,其中,於30℃~80℃下應用於半導體基板。
- 如申請專利範圍第4項所述之剝離方法,其中,鍺或多晶 矽的蝕刻速度是200Å/min以下。
- 如申請專利範圍第3項所述之剝離方法,其中,所述醇化合物是下述式(O-1)或式(O-2)所表示的化合物:RO1-(-O-RO2-)n-OH…(O-1)RO1是氫原子或碳數為1~12的烷基或碳數為6~14的芳基;RO2是直鏈狀或分支狀的碳數為1以上、12以下的伸烷基鏈;n是0以上、6以下的整數;在n為2以上時,多個RO2亦可相互不同;其中,在n為0時,RO1並非氫原子;RO3-LO1-RO4-OH…(O-2)RO3是亦可具有取代基的環狀結構基;LO1是單鍵、O、CO、NRN、S、或該些的組合;RO4是單鍵、伸烷基、伸芳基、或伸芳烷基;RN是氫原子、碳數為1~12的烷基、碳數為2~12的烯基、碳數為6~14的芳基;在LO1為單鍵以外的連結基時,RO4並非單鍵。
- 如申請專利範圍第3項所述之剝離方法,其中,所述醇化合物的CLogP值是0以上。
- 如申請專利範圍第3項所述之剝離方法,其中,所述醇化合物是2-甲基-2,4-戊二醇、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇、乙二醇、丙 二醇、苄醇、2-苯基乙醇、2-苯氧基乙醇、2-乙基己醇、或環己醇。
- 如申請專利範圍第1項或第3項所述之剝離方法,其中,含有20質量%以下的所述氫氧化四級銨化合物。
- 如申請專利範圍第1項或第3項所述之剝離方法,其進一步含有1質量%~60質量%的有機胺化合物。
- 如申請專利範圍第4項所述之剝離方法,其進一步包含所述鍺含有層的防蝕成分。
- 如申請專利範圍第12項所述之剝離方法,其中,所述鍺含有層的防蝕成分包含下述式(1)~式(6)、式(10)、式(11)的任意者所表示的化合物、或具有下述式(7)~式(9)的任意者所表示的重複單元的化合物:
- 如申請專利範圍第4項所述之剝離方法,其中,包含矽化合物作為所述多晶矽含有層的防蝕成分。
- 如申請專利範圍第3項所述之剝離方法,其中含有4質量%以上且50質量%以下的水。
- 一種半導體基板製品的製造方法,其經由如申請專利範圍第1項至第15項中任一項所述之剝離方法的步驟而製造。
- 一種剝離液,其是將半導體基板上的改質抗蝕劑除去的剝離液,其含有醇化合物、氫氧化四級銨化合物以及8質量%~50質量%的水,且所述醇化合物是2-甲基-2,4-戊二醇、苄醇、2-苯基乙醇、2-苯氧基乙醇、2-乙基己醇、或環己醇,所述氫氧化四級銨化合物是四乙基氫氧化銨及四丁基氫氧化銨的至少一者。
- 如申請專利範圍第17項所述之剝離液,其中,含有10質量%~80質量%的所述醇化合物。
- 一種剝離液,其是將半導體基板上的改質抗蝕劑除去的剝離液, 其含有10質量%~80質量%的醇化合物、氫氧化四級銨化合物以及大於3質量%且50質量%以下的水,且所述氫氧化四級銨化合物是四乙基氫氧化銨及四丁基氫氧化銨的至少一者。
- 如申請專利範圍第17項或第19項所述之剝離液,其中,所述半導體基板包含鍺含有層或多晶矽含有層。
- 如申請專利範圍第17項或第19項所述之剝離液,其中,含有20質量%以下的所述氫氧化四級銨化合物。
- 如申請專利範圍第17項或第19項所述之剝離液,其進一步含有1質量%~60質量%的有機胺化合物。
- 如申請專利範圍第17項或第19項所述之剝離液,其進一步含有0.01質量%以上、30質量%以下的矽化合物。
- 如申請專利範圍第19項所述之剝離液,其中含有4質量%以上且50質量%以下的水。
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