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KR-20260061403-A - 표면처리된 기재의 제조방법, 기재 표면의 선택적 개질방법 및 반도체 처리용 조성물

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Abstract

제1 영역과, 제1 영역과는 재질이 다른 제2 영역을 포함한 기재의 표면에 조성물을 도포하여 기재의 표면을 선택적 개질하는 공정을 포함하고, 조성물은, 식(1)로 표시되는 화합물, 식(2)로 표시되는 화합물 및 식(3)으로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인 화합물(A)와, 조성물의 전량에 대하여 1질량% 이상의 물을 함유하는, 표면처리된 기재의 제조방법으로 한다. R 1 , R 4 및 R 8 은, 서로 독립적으로, 탄소수 9 이상의 1가 쇄상기이다.

Inventors

  • 코마츠 히로유키
  • 스하라 료우
  • 하기 신이치로우
  • 야마다 쇼타
  • 아카기 소이치로
  • 모리 코스케

Assignees

  • 제이에스알 가부시키가이샤

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20240709
Priority Date
20230904

Claims (20)

  1. 제1 영역과, 상기 제1 영역과는 재질이 다른 제2 영역을 포함한 기재의 표면에 조성물을 도포하여 상기 기재의 표면을 선택적 개질(modification)하는 공정을 포함하고, 상기 조성물은, 하기 식(1)로 표시되는 화합물, 하기 식(2)로 표시되는 화합물 및 하기 식(3)으로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인 화합물(A)와, 상기 조성물의 전량에 대하여 1질량% 이상의 물을 함유하는, 표면처리된 기재의 제조방법. [화학식 1] (식(1), 식(2) 및 식(3) 중, R 1 , R 4 및 R 8 은, 서로 독립적으로, 탄소수 9 이상의 1가 쇄상기이다. R 2 , R 3 , R 5 , R 6 , R 9 및 R 10 은, 서로 독립적으로, 수소 원자 또는 탄소수 1 이상의 1가 쇄상기이다. R 7 은 수소 원자 또는 탄소수 1 이상의 1가 유기기이다. X - 는 음이온을 나타낸다. Y - 는 1가 음이온성 기를 나타낸다.)
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역을 포함한 기재의 표면에 상기 조성물을 도포함으로써 상기 제1 영역 상에 막을 형성하는, 기재의 제조방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제1 영역은 도전 재료에 의해 형성되어 있고, 상기 제2 영역은 절연 재료에 의해 형성되어 있는, 기재의 제조방법.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 조성물의 도포 후에 상기 기재의 표면과 린스액을 접촉시킴으로써, 상기 제2 영역 상의 상기 조성물 유래의 성분을 제거하는 공정을 더 포함하는, 기재의 제조방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 린스액과의 접촉 후의 기재 표면에 알코올, 묽은 산, 과산화수소수, 오존, 플라즈마, 암모니아 또는 불화암모늄염 수용액을 접촉시키는 공정을 더 포함하는, 기재의 제조방법.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 린스액과의 접촉 후에 상기 제2 영역 상에 금속층을 형성하는 공정을 더 포함하는, 기재의 제조방법.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 금속층의 형성 후에 상기 조성물에 의해 형성된 상기 제1 영역 상의 막을 제거하는 공정을 더 포함하는, 기재의 제조방법.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 화합물(A)는 질소 원자를 2개 이상 갖는, 기재의 제조방법.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 화합물(A)는 탄소수 9 이상의 알킬기를 갖는, 기재의 제조방법.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 화합물(A)는 카르복시기를 더 갖는, 기재의 제조방법.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 조성물이 세정 성분을 더 함유하는, 기재의 제조방법.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 세정 성분이 함불소 화합물인, 기재의 제조방법.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 조성물이 유기 용매를 더 함유하고, 상기 조성물에서의 유기 용매의 함유량이 상기 조성물의 전량에 대하여 7질량% 이상 70질량% 이하인, 기재의 제조방법.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 조성물에 포함되는 유기 용매가 알코올류, 에테르류, 케톤류, 술폰류, 아미드류, 환상 아민류, 락탐류 및 에스테르류로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인, 기재의 제조방법.
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 조성물이 pH 조정제를 더 함유하는, 기재의 제조방법.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 pH 조정제가 유기산, 유기 염기 또는 암모니아인, 기재의 제조방법.
  17. 청구항 15에 있어서, 상기 pH 조정제가 카르복시기 함유 쇄식 화합물, 쇄상 모노아민 화합물 또는 암모니아인, 기재의 제조방법.
  18. 청구항 1에 있어서, 상기 조성물의 pH가 10.0 미만인, 기재의 제조방법.
  19. 청구항 1에 있어서, 상기 조성물 중의 상기 화합물(A)의 양을 M A (질량%), 금속 성분의 양을 M B (질량%)로 한 경우에, M A 에 대한 M B 의 비율(M B /M A )이 1.0×10 -2 이하인, 기재의 제조방법.
  20. 제1 영역과, 상기 제1 영역과는 재질이 다른 제2 영역을 포함한 기재의 표면에 조성물을 도포하는 공정을 포함하고, 상기 조성물은, 하기 식(1)로 표시되는 화합물, 하기 식(2)로 표시되는 화합물 및 하기 식(3)으로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인 화합물(A)와, 상기 조성물의 전량에 대하여 1질량% 이상의 물을 함유하는, 기재 표면의 선택적 개질방법. [화학식 2] (식(1), 식(2) 및 식(3) 중, R 1 , R 4 및 R 8 은, 서로 독립적으로, 탄소수 9 이상의 1가 쇄상기이다. R 2 , R 3 , R 5 , R 6 , R 9 및 R 10 은, 서로 독립적으로, 수소 원자 또는 탄소수 1 이상의 1가 쇄상기이다. R 7 은 수소 원자 또는 탄소수 1 이상의 1가 유기기이다. X - 는 음이온을 나타낸다. Y - 는 1가 음이온성 기를 나타낸다.)

Description

표면처리된 기재의 제조방법, 기재 표면의 선택적 개질방법 및 반도체 처리용 조성물 [관련 출원의 상호 참조] 본 출원은, 2023년 9월 4일에 출원된 일본특허출원번호 2023-143110호에 기초한 우선권을 주장하고, 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 도입된다. 본 개시는 표면처리된 기재의 제조방법, 기재 표면의 선택적 개질방법 및 반도체 처리용 조성물에 관한 것이다. 반도체 제조 공정에서는, 기재 표면에서의 일부 영역을 피복하여 보호하기 위해, 그 일부 영역에 유기막을 형성하고, 유기막 형성 후의 기재에 대해 금속층의 형성이나 에칭 등의 각종 표면처리를 수행하는 경우가 있다. 기재 표면의 일부 영역을 보호하기 위한 유기막을 기재 표면에 형성할 때에는, 반도체 디바이스의 더욱 미세화에 따라, 기재 표면 중 보호하고 싶은 영역에 대해 고선택적으로 막을 형성 가능한 것이 요구된다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 특허문헌 1에는, 금속을 포함한 제1 영역을 표층에 갖는 기재의 표면에, 제1 영역에 포함되는 금속과 결합하는 제1 관능기를 포함한 기를 주쇄 또는 측쇄의 말단에 갖는 제1 중합체와 용매를 함유하는 조성물을 도포하고, 조성물의 도포에 의해 형성되는 도막을 가열함으로써, 제1 중합체에 의해 제1 영역을 선택적으로 표면 개질하는 것이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 1에는, 조성물의 조제에 사용하는 용매로서 알코올계 용매, 에테르계 용매, 케톤계 용매, 아미드계 용매, 탄화수소계 용매 등의, 제1 중합체를 용해 또는 분산 가능한 용매를 이용하는 것이 개시되어 있다. [선행기술문헌] [특허문헌] 특허문헌 1: 국제공개 제2018/043304호 이하, 실시형태에 관련되는 사항에 대해 상세하게 설명한다. 또, 본 명세서에서 「~」를 이용하여 기재된 수치범위는, 「~」 전후에 기재되는 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 의미이다. 각 성분에 대해서는 특별히 언급하지 않는 한 1종을 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다. 여기서, 본 명세서에서 「탄화수소기」란, 쇄상 탄화수소기, 지환식 탄화수소기 및 방향족 탄화수소기를 포함하는 의미이다. 「쇄상 탄화수소기」란, 환상 구조를 포함하지 않고, 쇄상 구조만으로 구성된 직쇄상 탄화수소기 및 분기상 탄화수소기를 의미한다. 쇄상 탄화수소기는 포화이어도 되고 불포화이어도 된다. 「지환식 탄화수소기」란, 고리 구조로서는 지환식 탄화수소의 구조만을 포함하고, 방향환 구조를 포함하지 않는 탄화수소기를 의미한다. 지환식 탄화수소기는, 지환식 탄화수소의 구조만으로 구성되어 있을 필요는 없고, 그 일부에 쇄상 구조를 갖는 것도 포함한다. 「방향족 탄화수소기」란, 고리 구조로서 방향환 구조를 포함하는 탄화수소기를 의미한다. 단, 방향환 구조만으로 구성되어 있을 필요는 없고, 그 일부에 쇄상 구조나 지환식 탄화수소의 구조를 포함하고 있어도 된다. 「쇄상기」란, 환상 구조를 포함하지 않고, 쇄상 구조만으로 구성된 직쇄상 또는 분기상의 기를 말한다. ≪방법 및 조성물≫ 본 개시에서의 방법은, 기재의 표면에 조성물을 도포하는 공정을 포함한다. 조성물은 수계의 액상 조성물이며, 쇄상기가 질소 원자에 결합한 특정 부분 구조를 갖는 함질소 화합물(이하, 「화합물(A)」로 함)과, 물을 함유한다. 이하에서는 우선 조성물에 대해 설명하고, 이어서, 해당 조성물을 이용하여 기재 표면의 선택적 개질을 수행하는 방법에 대해 설명한다. <조성물> 본 개시의 조성물의 일 태양은 반도체 처리용 조성물이며, 예를 들면 반도체 처리용 표면처리액으로서 이용된다. 보다 구체적으로는, 조성물은, 기재 표면에 막을 형성하여 기재의 표면 개질을 수행하기 위한 표면처리액으로서 이용된다. 조성물에 의해 막이 형성된 영역에는 발수성이나 내열성이 부여되거나 블로킹 성능이 발현된다. 조성물에 의해 형성되는 막은, 전형적으로는, 화합물(A)가 기재 표면에 흡착됨으로써 형성되는 자기조직화 단분자막(Self-Assembled Monolayer(SAM))이다. 이하에, 본 개시의 조성물에 포함되는 각 성분, 및 필요에 따라 임의로 배합되는 성분에 대해 설명한다. ㆍ 화합물(A) 화합물(A)는, 하기 식(1)로 표시되는 화합물, 하기 식(2)로 표시되는 화합물 및 하기 식(3)으로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종이다. [화학식 2] (식(1), 식(2) 및 식(3) 중, R1, R4 및 R8은, 서로 독립적으로, 탄소수 9 이상의 1가 쇄상기이다. R2, R3, R5, R6, R9 및 R10은, 서로 독립적으로, 수소 원자 또는 탄소수 1 이상의 1가 쇄상기이다. R7은 수소 원자 또는 탄소수 1 이상의 1가 유기기이다. X-는 음이온을 나타낸다. Y-는 1가 음이온성 기를 나타낸다.) 화합물(A)를 단분자막 형성재로서 이용함으로써, 질소에 의해 기재(특히 금속 영역)에의 흡착능이 선택적으로 발현되고, 탄소수 9 이상의 1가 쇄상기(R1, R4 또는 R8)에 의해 발수성이나 내열성, 블로킹 성능이 발현된다고 생각된다. 특히 화합물(A) 중의 질소는, 금속과의 상호작용에 의해 금속 영역을 고선택적이고 고밀도로 개질할 수 있다고 생각된다. 또, 여기서 말하는 「상호작용」은, 예를 들면 화학 결합이며, 공유 결합, 이온 결합, 배위 결합 등을 들 수 있다. 상기 식(1) ~ (3) 중의 질소가 금속과 배위 결합하는 경우, 금속 원자-질소 원자 사이의 결합력을 높이는 것이 가능하다. 상기 식(1) ~ (3)에서, R1, R4 또는 R8로 표시되는 탄소수 9 이상의 1가 쇄상기로서는, 예를 들면 탄소수 9 ~ 40의 직쇄상 또는 분기상의 포화 탄화수소기, 탄소수 9 ~ 40의 직쇄상 또는 분기상의 불포화 탄화수소기, 쇄상 탄화수소기의 탄소-탄소 결합 사이에 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -O-CO-O-, -NR21-, -CONR21- 또는 -SO2- 등의 헤테로 원자 함유기를 갖는 탄소수 9 ~ 40의 1가 기, 해당 1가 기 또는 쇄상 탄화수소기에서의 임의의 수소 원자가 치환된 탄소수 9 ~ 40의 1가 기 등을 들 수 있다. R21은 수소 원자 또는 탄소수 1 ~ 3의 알킬기이다(이하 동일). 탄소수 9 ~ 40의 직쇄상 또는 분기상의 포화 탄화수소기의 구체예로서는, 예를 들면 노닐기, 데실기, 운데실기, 트리데실기, 테트라데실기, 펜타데실기, 이코실기, 헨이코실기, 도코실기, 트리아콘틸기, 테트라콘틸기 등을 들 수 있다. 탄소수 9 ~ 40의 직쇄상 또는 분기상의 불포화 탄화수소기의 구체예로서는, 예를 들면 노네닐기, 데세닐기, 도데세닐기 등의 알케닐기; 노니닐기, 데시닐기 등의 알키닐기 등을 들 수 있다. R1, R4 또는 R8은, 쇄상 탄화수소기의 탄소-탄소 결합 사이에 2가의 헤테로 원자 함유기를 가지고 있어도 된다. 2가의 헤테로 원자 함유기는 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -O-CO-O-, -NR21-, -CONR21- 또는 -SO2-가 바람직하고, -NR21- 또는 -CONR21-이 보다 바람직하며, -NR21-이 더욱 바람직하고, -NH-가 보다 더욱 바람직하다. R1, R4 또는 R8이 치환기를 갖는 경우, 치환기로서는 할로겐 원자(불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등), 니트로기, 아미노기, 카르복시기, 히드록시기 등을 들 수 있다. 기재 표면에 대해 우수한 발수성이나 내열성, 블로킹 내성을 부여하는 관점에서 보면, R1, R4 또는 R8은 탄소수 9 ~ 40의 직쇄상 혹은 분기상의 1가 포화 탄화수소기, 탄소수 9 ~ 40의 직쇄상 혹은 분기상의 1가 불포화 탄화수소기, 직쇄상 혹은 분기상의 탄화수소기의 탄소-탄소 결합 사이에 -NH- 혹은 -CONH-를 갖는 탄소수 9 ~ 40의 1가 기, 또는 해당 1가 기 혹은 쇄상 탄화수소기에서의 임의의 수소 원자가 할로겐 원자 혹은 아미노기로 치환된 탄소수 9 ~ 40의 1가 기인 것이 바람직하다. 나아가, 화합물(A)의 용해성의 관점에서, R1, R4 또는 R8은 1가 쇄상 탄화수소기인 것이 바람직하고, 1가 직쇄상 탄화수소기인 것이 보다 바람직하다. R1, R4 또는 R8은, 보다 고밀도의 막을 형성하고, 기재 표면에 대해 우수한 발수성이나 내열성, 블로킹 성능을 부여하는 관점에서 직쇄상인 것이 바람직하다. 또한, 동일한 관점에서 R1, R4 또는 R8의 탄소수는 10 이상이 바람직하고, 12 이상이 보다 바람직하다. 화합물(A)의 물에의 용해성을 양호하게 하는 관점이나, 화합물(A)의 기재에의 흡착능이 저하되는 것을 억제하는 관점에서 R1, R4 또는 R8의 탄소수는 30 이하가 바람직하고, 25 이하가 보다 바람직하며, 22 이하가 더욱 바람직하다. 나아가, 기재 표면에 대해 우수한 발수성, 내열성 및 블로킹 성능을 부여하는 관점에서 R1, R4 또는 R8은 탄소수 9 이상의 1가 쇄상 탄화수소기를 갖는 것이 바람직하고, 탄소수 9 이상의 알킬기를 갖는 것이 보다 바람직하며, 탄소수 9 이상의 직쇄상 알킬기를 갖는 것이 더욱 바람직하다. R1, R4 또는 R8의 바람직한 구체예로서는 하기 식(1-A)로 표시되는 기를 들 수 있다. R15-R11-* … (1-A) (식(1-A) 중, R10은 탄소수 9 이상의 알킬기이다. R11은 단일결합 또는 2가 연결기이다. 「*」는 질소 원자와의 결합손을 나타낸다.) 상기 식(1-A)에서, R11로 표시되는 2가 연결기로서는, 쇄상 탄화수소기의 탄소-탄소 결합 사이에 -NR21- 또는 -CONR21-을 갖는 탄소수 1 ~ 10의 2가 기, 또는 쇄상 탄화수소기가 갖는 하나 이상의 수소 원자가 1급 아미노기로 치환된 2가 기를 들 수 있다. R2, R3, R5, R6, R9 또는 R10으로 표시되는 1가 쇄상기로서는, 예를 들면 탄소수 1 ~ 40의 직쇄상 또는 분기상의 포화 탄화수소기, 탄소수 2 ~ 40의 직쇄상 또는 분기상의 불포화 탄화수소기, 직쇄상 또는 분기상의 탄화수소기의 탄소-탄소 결합 사이에 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -O-CO-O-, -NR21-, -CONR21- 또는 -SO2-를 갖는 탄소수 2 ~ 40의 1가 기, 해당 1가 기 또는 직쇄상 혹은 분기상의 탄화수소기에서의 임의의 수소 원자가 치