化学增幅型抗蚀剂膜的图案化用有机系处理液的收容容器及其用图
【专利说明】化学増幅型抗蚀剂膜的图案化用有机系处理液的收容容器 及其用途
[0001] 本申请为2013年10月17日递交的申请号为201380056879. 5,发明名称为化学增 幅型抗蚀剂膜的图案化用有机系处理液、化学增幅型抗蚀剂膜的图案化用有机系处理液的 收容容器、以及使用其的图案形成方法、电子元件的制造方法及电子元件的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及一种化学增幅型抗蚀剂膜的图案化用有机系处理液与其收容容器及 用途。更详细而言，本发明涉及一种适合于集成电路（IntegratedCircuit，1C)等的半 导体制造工序、液晶及热能头（thermalhead)等电路基板的制造、进而其他感光蚀刻加工 (photofabrication)的微影（lithography)工序的化学增幅型抗蚀剂膜的图案化用有机 系处理液、化学增幅型抗蚀剂膜的图案化用有机系处理液的收容容器、以及使用其的图案 形成方法、电子元件的制造方法及电子元件。本发明尤其涉及一种适于以波长为300nm以 下的远紫外线光作为光源的ArF曝光装置及ArF液浸式投影曝光装置的曝光的化学增幅型 抗蚀剂膜的图案化用有机系处理液、化学增幅型抗蚀剂膜的图案化用有机系处理液的收容 容器、以及使用其的图案形成方法、电子元件的制造方法及电子元件。
【背景技术】
[0003] 从前，作为使用碱性显影液的正型图案形成方法及其中所用的正型抗蚀剂组合 物，已提出了各种构成（例如参照专利文献1~专利文献3)。除此以外，近年来，以正型抗 蚀剂组合物无法达成的微细接触孔（contacthole)或沟槽（trench)图案形成作为主要用 途，正在不断地开发使用有机系显影液的负型图案形成方法及其中所用的负型抗蚀剂组合 物（例如参照专利文献4~专利文献7)。
[0004] 上述负型图案形成方法中使用的有机系显影液是以与一直以来在电子工业中使 用的有机溶剂（稀释剂（thinner)或剥离液）同样的供给形态而提供。
[0005] 此处，对于电子工业用化学溶液的供给容器而言，要求在保存及运输过程中不会 因杂质微粒子的增加、成分的变质、组成的量变、杂质金属元素的增加、或光引起的感光成 分的变质而导致品质降低。
[0006] 作为满足这些要求的容器，例如已知有聚四氟乙烯制或聚烯烃系高纯度树脂性容 器（参照专利文献8及专利文献9)，就成本的观点而言，广泛使用聚烯烃系高纯度树脂性容 器。
[0007] 现有技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1 :日本专利特开2006-257078号公报
[0010] 专利文献2 :日本专利特开2005-266766号公报
[0011] 专利文献3 :日本专利特开2006-330098号公报
[0012] 专利文献4 :日本专利特开2007-325915号公报
[0013] 专利文献5 :国际公开2008-153110号手册
[0014] 专利文献6 :日本专利特开2010-039146号公报
[0015] 专利文献7 :日本专利特开2010-164958号公报
[0016] 专利文献8 :日本专利特公平6-99000号公报
[0017] 专利文献9 :日本专利第3929000号公报
【发明内容】
[0018] 发明要解决的课题
[0019] 另外，近年来在接触孔或沟槽图案的形成中，进一步微细化（例如30nm节点 (node)以下）的需求（needs)急剧高涨。针对该需求，尤其要求进一步抑制容易对微细化 图案的性能造成影响的微粒（particle)的产生。
[0020] 本发明是鉴于上述问题而成，其目的在于提供一种化学增幅型抗蚀剂膜的图案化 用有机系处理液、化学增幅型抗蚀剂膜的图案化用有机系处理液的收容容器、以及使用其 的图案形成方法、电子元件的制造方法及电子元件，上述化学增幅型抗蚀剂膜的图案化用 有机系处理液尤其在使用有机系显影液来形成微细化（例如30nm节点以下）图案的负型 图案形成方法中，可减少微粒的产生。
[0021] 解决问题的技术手段
[0022] 鉴于上述问题，本发明人等人对收容有机系显影液的容器进行了详细研究，结果 发现，聚烯烃系高纯度树脂性容器所代表的通用容器中收容的有机系显影液成为上述微粒 的产生原因。而且，本发明人等人发现，通过收容在特定容器中的有机系显影液中特定种类 的杂质的浓度受到抑制，进而使用该有机系显影液，可在微细化（例如30nm节点以下）图 案中减少容易被视为问题的微粒的产生，从而完成了本发明。
[0023] S卩，本发明为下述构成，由此来达成本发明的上述目的。
[0024] [1] -种化学增幅型抗蚀剂膜的图案化用有机系处理液的收容容器，其中碳数22 以下的烷基稀经（alkylolefin)含量为lppm以下，且钠（Na)、钾（K)丐（Ca)、铁（Fe)、铜 (Cu)、镁（Mg)、锰（Mn)、锂（Li)、铝（A1)、铬（Cr)、镍（Ni)及锌（Zn)的金属元素浓度均为 5ppm以下，所述化学增幅型抗蚀剂膜的图案化用有机系处理液的收容容器具有收容化学增 幅型抗蚀剂膜的图案化用有机系处理液的收容部，所述有机系处理液为含有选自由酮系溶 剂、酯系溶剂、醇系溶剂、酰胺系溶剂及醚系溶剂所组成的组群中的至少一种有机溶剂的有 机系显影液，所述收容部的与所述有机系处理液接触的内壁是由全氟树脂所形成。
[0025] [2]根据[1]所记载的化学增幅型抗蚀剂膜的图案化用有机系处理液的收容容 器，其中上述有机系显影液为乙酸丁酯。
[0026] [3] -种化学增幅型抗蚀剂膜的图案化用有机系处理液的收容容器，其中碳数22 以下的烷基稀经含量为lppm以下，且Na、K、Ca、Fe、Cu、Mg、Mn、Ii、Al、Cr、Ni及Zn的金属 元素浓度均为5ppm以下，所述化学增幅型抗蚀剂膜的图案化用有机系处理液的收容容器 具有收容化学增幅型抗蚀剂膜的图案化用有机系处理液的收容部，所述有机系处理液为有 机系冲洗液，所述收容部的与所述有机系处理液接触的内壁是由全氟树脂所形成。
[0027] [4]根据[3]所记载的化学增幅型抗蚀剂膜的图案化用有机系处理液的收容容 器，其中上述有机系冲洗液为选自由酮系溶剂、酯系溶剂、醇系溶剂及酰胺系溶剂所组成的 组群中的至少一种。
[0028] [5]根据[3]所记载的化学增幅型抗蚀剂膜的图案化用有机系处理液的收容容 器，其中上述有机系冲洗液为4-甲基-2-戊醇或乙酸丁酯。
[0029] [6] -种图案形成方法，包括（I)利用化学增幅型抗蚀剂组合物来形成膜的工序、 (II)对上述膜进行曝光的工序及（III)使用有机系显影液对经曝光的膜进行显影的工序， 且
[0030] 上述有机系显影液为由根据[1]或[2]所记载的化学增幅型抗蚀剂膜的图案化用 有机系处理液的收容容器所排出。
[0031] [7]根据[6]所记载的图案形成方法，其中在使用上述有机系显影液进行显影的 工序后，还包括使用有机系冲洗液进行清洗的工序，且
[0032] 上述有机系冲洗液为由根据[3]至[5]中任一项所记载的化学增幅型抗蚀剂膜的 图案化用有机系处理液的收容容器所排出。
[0033] [8]根据[7]所记载的图案形成方法，其中上述有机系显影液为由根据[2]所记载 的化学增幅型抗蚀剂膜的图案化用有机系处理液的收容容器所排出，上述有机系冲洗液为 由根据[5]所记载的化学增幅型抗蚀剂膜的图案化用有机系处理液的收容容器所排出。
[0034] [9]根据[6]至[8]中任一项所记载的图案形成方法，其中使用上述有机系显影液 进行显影的工序为使用搭载有处理液用过滤器的显影装置进行显影的工序，且使上述有机 系显影液通过上述处理液用过滤器而用于显影。
[0035] [10] -种电子元件的制造方法，包括根据[6]至[9]中任一项所记载的图案形成 方法。
[0036] 发明的效果
[0037] 根据本发明，可提供一种化学增幅型抗蚀剂膜的图案化用有机系处理液、化学增 幅型抗蚀剂膜的图案化用有机系处理液的收容容器、以及使用其的图案形成方法、电子元 件的制造方法及电子元件，上述化学增幅型抗蚀剂膜的图案化用有机系处理液尤其在使用 有机系显影液来形成微细化（例如30nm节点以下）图案的负型图案形成方法中，可减少微 粒的产生。
【具体实施方式】
[0038] 以下，对本发明的实施形态加以详细说明。
[0039] 本说明书的基团（原子团）的表述中，未记载经取代及未经取代的表述包含不具 有取代基的基团，并且也包含具有取代基的基团。例如所谓"烷基"，不仅包含不具有取代基 的烷基（未经取代的烷基），而且也包含具有取代基的烷基（经取代的烷基）。
[0040] 本说明书中所谓"光化射线"或"放射线"，例如是指水银灯的明线光谱、准分 子激光所代表的远紫外线、极紫外线（EUV(ExtremeUltraviolet)光）、X射线、电子束 (ElectronBeam，EB)等。另外，本发明中所谓光，是指光化射线或放射线。
[0041] 另外，本说明书中所谓"曝光"，只要无特别说明，则不仅包括水银灯、准分子激光 所代表的远紫外线、极紫外线、X射线等的曝光，还包括电子束、离子束等粒子束的描画。
[0042] 本发明的化学增幅型抗蚀剂膜的图案化用有机系处理液中，碳数22以下的烷基 稀经含量为lppm以下，且Na、K、Ca、Fe、Cu、Mg、Mn、Li、Al、Cr、Ni及Zn的金属元素浓度均 为5ppm以下。
[0043] 通过有机系处理液满足上述条件，尤其可在微细化（例如30nm节点以下）图案中 减少容易被视为问题的微粒的产生。
[0044] 换言之，在碳数22以下的烷基烯烃含量超过lppm的情形，或Na、K、Ca、Fe、Cu、Mg、 Mn、Ii、Al、Cr、Ni及Zn的至少任一种金属元素的浓度超过5ppm的情形时，有尤其在微细化 (例如30nm节点以下）图案中产生难以忽视的微粒的倾向。
[0045] 在本发明的化学增幅型抗蚀剂膜的图案化用有机系处理液中，碳数22以下的烷 基烯烃含量优选为〇. 5ppm以下，更优选为0. 3ppm以下。碳数22以下的烷基烯烃最优选为 不存在，在存在的情形时，其含量通常为〇. 〇〇lppm以上。
[0046] 另外，在本发明的化学增幅型抗蚀剂膜的图案化用有机系处理液中，Na、K、Ca、Fe、 Cu、Mg、Mn、Li、Al、Cr、Ni及Zn的金属元素浓度优选为均为4ppm以下，更优选为3ppm以下。 Na、K、Ca、Fe、Cu、Mg、Mn、Li、Al、Cr、Ni及Zn最优选为均不存在，在存在这些金属元素的任 一种的情形时，所存在的金属元素的浓度的最小值通常为〇.OOlppm以上。
[0047] 碳数22以下的烷基烯烃含量可通过连接有热解装置（前沿实验室（Frontier Laboratories)制造的PY2020D等）的气相色谱质谱分析法（岛津制作所公司制造的气相 色谱质谱分析装置GCMS-QP2010等）来测定。
[0048] Na、K、Ca、Fe、Cu、Mg、Mn、Li、Al、Cr、Ni及Zn的金属元素浓度可通过感应親合 等离子体质谱分析法（安捷伦科技（AgilentTechnology)公司制造的感应親合等离子 体质谱分析（InductivelyCoupledPlasma-MassSpectrometry，ICP-MS)装置安捷伦 (Agilent) 7500cs等）来测定。
[0049] 化学增幅型抗蚀剂膜的图案化用有机系处理液通常为有机系显影液或有机系冲 洗液，典型而言，为包括（I)利用化学增幅型抗蚀剂组合物来形成膜的工序、（II)对该膜进 行曝光的工序及（III)使用有机系显影液对经曝光的膜进行显影的工序的图案形成方法 中的"有机系显影液"，或上述图案形成方法在工序（III)后进而可包括的使用有机系冲洗 液进行清洗的工序中的"有机系冲洗液"。
[0050] 所谓有机系显影液，是指含有有机溶剂的显影液，相对于显影液的总量，有机溶剂 相对于有机系显影液的使用量优选为90质量％以上、100质量％以下，更优选为95质量％ 以上、1〇〇质量％以下。
[0051] 有机系显影液可使用酮系溶剂、酯系溶剂、醇系溶剂、酰胺系溶剂、醚系溶剂等极 性溶剂及烃系溶剂。
[0052] 酮系溶剂例如可列举：1_辛酮、2-辛酮、1-壬酮、2-壬酮、丙酮、2-庚酮（甲基戊基 酮）、4_庚酮、1-己酮、2-己酮、二异丁基酮、环己酮、甲基环己酮、苯基丙酮、甲基乙基酮、甲 基异丁基酮、乙酰丙酮、丙酮基丙酮、紫罗兰酮（ionone)、二丙酮基醇、乙酰基甲醇（acetyl carbinol)、苯乙酮、甲基萘基酮、异佛尔酮、碳酸丙二酯等。
[0053] 酯系溶剂例如可列举：乙酸甲酯、乙酸丁酯、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酸戊酯 (pentylacetate)、乙酸异戊酯、乙酸戊酯（amylacetate)、丙二醇单甲醚乙酸酯、乙二醇 单乙醚乙酸酯、二乙二醇单丁醚乙酸酯、二乙二醇单乙醚乙酸酯、乙基-3-乙氧基丙酸酯、 3_甲氧基丁基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丁酯、甲酸 丙酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯、乳酸丙酯等。
[0054] 醇系溶剂例如可列举：甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、第二丁醇、第三丁醇、 异丁醇、正己醇、正庚醇、正辛醇、正癸醇等醇，或乙二醇、二乙二醇、三乙二醇等二醇系溶 剂，或乙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、丙二醇单乙醚、二乙二醇单甲醚、三乙 二醇单乙醚、甲氧基甲基丁醇等二醇醚系溶剂等。
[0055] 醚系溶剂例如除了上述二醇醚系溶剂以外，可列举二噁烷、四氢呋喃等。
[0056] 酰胺系溶剂例如可使用：N-甲基-2-吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基 甲酰胺、六甲基磷酸三胺、1，3-二甲基-2-咪唑烷酮等。
[0057] 烃系溶剂例如可列举：甲苯、二甲苯等芳香族烃系溶剂，戊烷、己烷、辛烷、癸烷等 脂肪族烃系溶剂。
[0058] 上述溶剂也可混合多种，也可与上述以外的溶剂或水混合而使用。其中，为了充足 地发挥本发明的效果，显影液总体的含水率优选为小于10质量％，更优选为实质上不含水 分。
[0059] 尤其有机系显影液优选为含有选自由酮系溶剂、酯系溶剂、醇系溶剂、酰胺系溶剂 及醚系溶剂所组成的组群中的至少一种有机溶剂的显影液。
[0060] 有机系显影液的蒸气压在20°C下优选为5kPa以下，更优选为3kPa以下，尤其优选 为2kPa以下。通过将有机系显影液的蒸气压设定为5kPa以下，可抑制显影液在基板上或 显影杯（cup)内的蒸发，晶片面内的温度均匀性提高，结果晶片面内的尺寸均匀性优化。
[0061] 有机系显影液中，视需要可添加适当量的表面活性剂。
[0062] 表面活性剂并无特别限定，例如可使用离子性或非离子性的氟系和/或硅系表 面活性剂等。这些氟和/或硅系表面活性剂例如可列举：日本专利特开昭62-36663号公 报、日本专利特开昭61-226746号公报、日本专利特开昭61-226745号公报、日本专利特开 昭62-170950号公报、日本专利特开昭63-34540号公报、日本专利特开平7-230165号公 报、日本专利特开平8-62