Soluciones de tensioactivos diol acetilénicos y procedimientos de su uso de las mismas.

Un procedimiento para mejorar la humectabilidad de un substrato,

comprendiendo el procedimiento:

la puesta en contacto del substrato con una solución acuosa que comprende de 10 ppm a 10.000 ppm de al menos un tensioactivo que tiene la fórmula (I) o (II):**fórmula**

en las que R1 y R4 son una cadena alquilo recta o ramificada que tiene desde 3 hasta 10 átomos de carbono;

R2 y R3 son o bien H o bien una cadena alquilo que tiene desde 1 hasta 5 átomos de carbono; y m, n, p, y q son números que varían desde 0 hasta 20;

recubrimiento del substrato con un recubrimiento protector para proporcionar un substrato recubierto con protector;

exposición de al menos una porción del substrato recubierto con protector a una fuente de radiación durante un tiempo suficiente para proporcionar un patrón sobre el recubrimiento protector; y

aplicación de la solución de revelador acuosa al substrato para disolver al menos una porción del recubrimiento protector;

caracterizado porque

la etapa de puesta en contacto se produce en una o más etapas o bien antes de que el substrato haya sido recubierto con el protector o bien después de que el substrato haya sido recubierto con el protector y antes de la etapa de aplicación, o ambas.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E03017569.

Solicitante: AIR PRODUCTS AND CHEMICALS, INC..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 7201 HAMILTON BOULEVARD ALLENTOWN, PA 18195-1501 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: ZHANG,PENG, CURZI,DANIELLE MEGAN KING, KARWACKI,EUGENE JOSEPH JR, BARBER,LESLIE COX.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B01F17/00 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL.B01F MEZCLA, p. ej. DISOLUCION, EMULSION, DISPERSION (mezcla de pinturas B44D 3/06). › Utilización de sustancias como agentes emulsionantes, humidificantes, dispersantes o generadores de espuma (agentes de flotación B03D 1/001; para aplicaciones particulares, ver las clases apropiadas, p. ej. como detergentes C11D).
  • B01F17/42 B01F […] › B01F 17/00 Utilización de sustancias como agentes emulsionantes, humidificantes, dispersantes o generadores de espuma (agentes de flotación B03D 1/001; para aplicaciones particulares, ver las clases apropiadas, p. ej. como detergentes C11D). › Eteres, p. ej. éteres poliglicólicos de alcoholes o de fenoles.
  • C11D1/72 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C11 ACEITES, GRASAS, MATERIAS GRASAS O CERAS ANIMALES O VEGETALES; SUS ACIDOS GRASOS; DETERGENTES; VELAS.C11D COMPOSICIONES DETERGENTES; UTILIZACION DE UNA SOLA SUSTANCIA COMO DETERGENTE; JABON O SU FABRICACION; JABONES DE RESINA; RECUPERACION DE LA GLICERINA.C11D 1/00 Composiciones de detergentes a base esencialmente de compuestos tensioactivos; Utilización de estos compuestos como detergentes. › Eteres de polioxialquilenglicoles (C11D 3/075 tiene prioridad).
  • G03F7/004 SECCION G — FISICA.G03 FOTOGRAFIA; CINEMATOGRAFIA; TECNICAS ANALOGAS QUE UTILIZAN ONDAS DISTINTAS DE LAS ONDAS OPTICAS; ELECTROGRAFIA; HOLOGRAFIA.G03F PRODUCCION POR VIA FOTOMECANICA DE SUPERFICIES TEXTURADAS, p. ej. PARA LA IMPRESION, PARA EL TRATAMIENTO DE DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; MATERIALES A ESTE EFECTO; ORIGINALES A ESTE EFECTO; APARELLAJE ESPECIALMENTE ADAPTADO A ESTE EFECTO (aparatos de composición fototipográfica B41B; materiales fotosensibles o procesos para la fotografía G03C; electrofotografía, capas sensibles o procesos a este efecto G03G). › G03F 7/00 Producción por vía fotomecánica, p. ej. fotolitográfica, de superficies texturadas, p. ej. superficies impresas; Materiales a este efecto, p. ej. conllevando fotorreservas; Aparellaje especialmente adaptado a este efecto (utilizando estructuras de fotorreservas para procesos de producción particulares, ver en los lugares adecuados, p. ej. B44C, H01L, p. ej. H01L 21/00, H05K). › Materiales fotosensibles (G03F 7/12, G03F 7/14 tienen prioridad).
  • G03F7/11 G03F 7/00 […] › con capas de recubrimiento o capas intermedias, p. ej. capas de anclaje.
  • G03F7/16 G03F 7/00 […] › Procesos de recubrimiento; Aparellaje con este fin (aplicación de capas sobre los materiales soporte en general B05; aplicación de capas fotosensibles sobre el soporte para la fotografía G03C 1/74).
  • G03F7/32 G03F 7/00 […] › Composiciones líquidas a este efecto, p. ej. reveladores.
  • G03F7/38 G03F 7/00 […] › Tratamiento antes de la eliminación según la imagen, p. ej. precalentado.
  • H01L21/027 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01L DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE ESTADO SOLIDO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (utilización de dispositivos semiconductores para medida G01; resistencias en general H01C; imanes, inductancias, transformadores H01F; condensadores en general H01G; dispositivos electrolíticos H01G 9/00; pilas, acumuladores H01M; guías de ondas, resonadores o líneas del tipo guía de ondas H01P; conectadores de líneas, colectores de corriente H01R; dispositivos de emisión estimulada H01S; resonadores electromecánicos H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R; fuentes de luz eléctrica en general H05B; circuitos impresos, circuitos híbridos, envolturas o detalles de construcción de aparatos eléctricos, fabricación de conjuntos de componentes eléctricos H05K; empleo de dispositivos semiconductores en circuitos que tienen una aplicación particular, ver la subclase relativa a la aplicación). › H01L 21/00 Procedimientos o aparatos especialmente adaptados para la fabricación o el tratamiento de dispositivos semiconductores o de dispositivos de estado sólido, o bien de sus partes constitutivas. › Fabricación de máscaras sobre cuerpos semiconductores para tratamiento fotolitográfico ulterior, no prevista en el grupo H01L 21/18 ó H01L 21/34.

PDF original: ES-2534979_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Soluciones de tensioactivos diol acetilénicos y procedimientos de su uso de las mismas Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere, de manera general, a un procedimiento para la fabricación de dispositivos semiconductores. Más específicamente, la presente invención se refiere a una solución acuosa para el tratamiento de la superficie de un substrato y a un procedimiento para su uso.

En el año 2004, el recién actualizado International Technoloav Roadmap for Semiconductors ÍITRSÍ. expuso que las características críticas, medidas de acuerdo con la longitud del puerto de MPUs y el 14 paso de los dispositivos DRAM (Dynamic Random Acces Memory), romperían la barrera de los 100 nm. La Dimensión Crítica (CD) es una magnitud de control del procedimiento que está íntimamente monitorizada. A la tecnología nodo de 90 nm, el control de la CD, medida de acuerdo con la exigencia 3-sigma, se aproximará a 3,0 nm que es aproximadamente el tamaño de las moléculas del polímero que comprenden el fotoprotector. Además, el tamaño de las obleas que están siendo procesadas es cada vez mayor. Como un resultado de ello, esta magnitud de control ha de ser reproducida sobre obleas mayores, de 300 mm.

Paralelamente a la reducción en las geometrías de las líneas, existe la necesidad del control de la luz durante el procedimiento litográfico. La litografía es un procedimiento crítico para la fabricación de componentes semiconductores y de circuitos integrados (IC). En resumen, el procedimiento litográfico típico implica el recubrimiento de un substrato con una capa protectora positiva o negativa, la exposición del substrato a una fuente de radiación para proporcionar una imagen, y el revelado del substrato para formar una capa de resistente patrón sobre el substrato. Esta capa patrón actúa como una máscara por los posteriores procedimientos de formación de patrones del substrato, tales como ataque, dopado, y/o recubrimiento con metales, otros materiales semiconductores, o materiales aislantes.

Una estrategia para enfrentarse a la necesidad de control de la DC más estrecho puede ser el mejorar el procedimiento de revelado. Esta vía es cada vez más importante dado que la próxima generación de fotoprotectores para la litografía de 193 nm serán más hidrófobos y, en consecuencia, más resistentes a la humectación del revelador. Una pobre humectación del fotoprotector por parte del revelador puede conducir a defectos, así como a una reducción en el control de la DC. Es de esperar que estos problemas puedan amplificarse con la tendencia hacia el procesado de 300 mm, puesto que se necesitará ser humectada simultáneamente más área superficial sobre el substrato. El procedimiento actual para mejorar la humectación sobre la superficie del protector antes del revelado del fotoprotector usa agua desionizada (DI). Sin embargo, este procedimiento puede no ser adecuado para preparar la superficie del substrato para la futura generación de protectores.

La capacidad para reducir la tensión superficial del agua al aire y la intercara líquida es de gran importancia en una diversidad de aplicaciones, puesto que la disminución de tensión superficial está generalmente relacionada con el incremento de humectación del agua sobre la superficie del substrato. La reducción de tensión superficial en sistemas a base de agua se logra, generalmente, mediante la adición de tensioactivos. El comportamiento de la tensión superficial en equilibrio es importante cuando el sistema está en reposo, aunque la capacidad para reducir la tensión superficial bajo condiciones dinámicas es de gran importancia en aplicaciones en las que se usan altas velocidades de creación de superficies, es decir, recubrimiento por giro, rotación, recubrimiento por pulverización, y similares. La tensión superficial dinámica proporciona una medida de la capacidad de la solución para reducir la tensión superficial y proporcionar humectación bajo condiciones de aplicación a alta velocidad. Además, en ciertas aplicaciones tales como durante aplicación por pulverización, es ventajoso que el tensioactivo reduzca la tensión superficial de la formulación de manera tal que minimice la generación de burbujas y de espumación.

Los tensioactivos han sido agregados a soluciones de pre-lavado antes de la etapa de revelado para mejorar el contraste en el revelado de fotoprotectores positivos. Por ejemplo, la Patente EP 0231028 B1 describe el tratamiento de una película de fotoprotector en un baño de pre-inmersión que contiene una base orgánica y solución catiónica y lavado con agua DI antes del revelado de la película de fotoprotector en una solución de revelador que contiene una base orgánica y tensioactivo fluoroquímico. De manera similar, la Patente EP 0178495 B1 describe el tratamiento de una película de fotoprotectore con una solución de pre-inmersión que contiene una base de metal alcalino acuosa y un tensioactivo fluoroquímico o carboxilado y lavado con agua DI antes del revelado de la película de fotoprotector en una solución de revelador que contiene un hidróxido de metal alcalino acuoso y opcionalmente un tensioactivo fluoroquímico o carboxilado. Ambas referencias usan un procedimiento de dos soluciones que incluyen una etapa de lavado con agua DI entre las etapas de pre-inmersión y de revelado. No obstante, puede ser deseable tratar la superficie del substrato y lograr los beneficios de una humectación mejorada en menos etapas. Igualmente, puede ser deseable tratar la superficie del substrato con un lavado dinámico en lugar de uno estático.

La Solicitud de Patente Japonesa 2002/148821 describe el recubrimiento de una oblea que tiene un protector de polímero a base de silicona y flúor con un fluorotensioactivo para mejorar la humectabilidad del revelador.

De acuerdo con ello, existe una necesidad en la técnica de proporcionar una solución acuosa para preparar la superficie de un substrato antes del revelado u otras etapas dentro del procedimiento de litografía. Existe una necesidad

adicional de proporcionar soluciones acuosas que mejoren la humectabilidad de la superficie, por ejemplo, mediante la reducción del ángulo de contacto de una solución de tratamiento posteriormente aplicada sobre el substrato. Existe igualmente una necesidad en la técnica de soluciones acuosas que comprendan un tensioactivo que trabaje de manera eficaz en aplicaciones a alta velocidad sin la indeseable generación de espuma y burbujas. Además, existe 5 una necesidad en la técnica de una solución acuosa que reduzca el número de etapas de tratamiento.

Breve sumario de la invención

La presente invención satisface algunas, sino todas, las necesidades de la técnica al proporcionar una solución acuosa que comprende uno o más tensioactivos de tipo diol acetilénico para preparar la superficie de un substrato. La solución acuosa de la presente invención puede usarse para modificar el carácter de la superficie del substrato 10 desde una superficie hidrófoba hasta una superficie substancialmente más hidrófila, o viceversa. Como un resultado de este tratamiento, el substrato puede exhibir humectabilidad mejorada, revelado potenciado, control de la CD mejorado, defectos reducidos, y/o rendimiento incrementado mediante la consecución de velocidades de revelado más rápidas.

Específicamente, en una realización de la presente invención, se proporciona un procedimiento para mejorar la 15 humectabilidad de un substrato. El procedimiento comprende las etapas de puesta en contacto del substrato con una solución acuosa que comprende 10 ppm a 10.000 ppm de al menos un tensioactivo que tiene la fórmula (I) o (II):

en las que Ri y R4 son una cadena alquilo recta o ramificada que tiene desde 3 hasta 10 átomos de carbono; R2 y R3 son o bien H o bien una cadena alquilo que tiene desde 1 hasta 5 átomos de carbono; y m, n, p, y q son números 20 que varían desde 0 hasta 20; recubrimiento del substrato con un recubrimiento protector para proporcionar un substrato recubierto con protector; exposición de al menos una porción del substrato recubierto con protector a una fuente de radiación durante un tiempo suficiente para proporcionar un patrón sobre el recubrimiento protector; y aplicación de la solución de revelador acuosa al substrato para disolver al menos una porción del recubrimiento protector; caracterizado porque la etapa de puesta en contacto se produce en una o más etapas o bien antes de que el subs- 25 trato haya sido recubierto con el protector o bien después de que el substrato haya sido recubierto con el recubrimiento protector y antes de la etapa de aplicación, o ambas. En ciertas realizaciones, la etapa de puesta en contacto puede llevarse a cabo después de la etapa de recubrimiento.

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Reivindicaciones:

1. Un procedimiento para mejorar la humectabilidad de un substrato, comprendiendo el procedimiento:

la puesta en contacto del substrato con una solución acuosa que comprende de 10 ppm a 10.000 ppm de al menos un tensioactivo que tiene la fórmula (I) o (II):

**(Ver fórmula)**

en las que R1 y R4 son una cadena alquilo recta o ramificada que tiene desde 3 hasta 10 átomos de carbono; R2 y R3 son o bien H o bien una cadena alquilo que tiene desde 1 hasta 5 átomos de carbono; y m, n, p, y q son números que varían desde 0 hasta 20;

recubrimiento del substrato con un recubrimiento protector para proporcionar un substrato recubierto con protector;

exposición de al menos una porción del substrato recubierto con protector a una fuente de radiación durante un tiempo suficiente para proporcionar un patrón sobre el recubrimiento protector; y

aplicación de la solución de revelador acuosa al substrato para disolver al menos una porción del recubrimiento protector;

caracterizado porque

la etapa de puesta en contacto se produce en una o más etapas o bien antes de que el substrato haya sido recubierto con el protector o bien después de que el substrato haya sido recubierto con el protector y antes de la etapa de aplicación, o ambas.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende además la etapa de puesta en contacto del substrato recubierto con protector con la solución acuosa.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la solución acuosa comprende además desde 10 hasta 10.000 ppm de al menos un dispersante.

4. El procedimiento de la reivindicación 3, en el que al menos un dispersante comprende un compuesto iónico.

5. El procedimiento de la reivindicación 3, en el que al menos un dispersante comprende un compuesto no iónico.

6. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el valor de (n + m) varía desde 0 hasta 30.

7. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que el valor de (n + m) varía desde 1,3 hasta 15.

8. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el valor de (p + q) varía desde 0 hasta 30.

9. El procedimiento de la reivindicación 8, en el que el valor de (p + q) varía desde 1 hasta 10.

10. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la solución acuosa se forma entes de la etapa de puesta en contacto.

11. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la solución acuosa se forma durante la etapa de puesta en contacto.

12. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el al menos un tensioactivo tiene la fórmula (II).

13. El procedimiento de la reivindicación 1, para mejorar la humectabilidad de un substrato mediante la reducción del ángulo de contacto de una solución de revelador acuoso, comprendiendo el procedimiento:

la puesta en contacto del substrato con una solución acuosa que comprende 10 ppm a 10.000 ppm de al menos un tensioactivo que tiene la fórmula (I) o (II):

**(Ver fórmula)**

en las que Ri y R4 son una cadena alquilo recta o ramificada que tiene desde 3 hasta 10 átomos de carbono; R2 y R3 son o bien H o bien una cadena alquilo que tiene desde 1 hasta 5 átomos de carbono; y m, n, p, y q son números que varían desde 0 hasta 20;

recubrimiento del substrato con un recubrimiento protector para proporcionar un substrato recubierto con protector;

exposición de al menos una porción del substrato recubierto con protector a una fuente de radiación durante un tiempo suficiente para proporcionar un patrón sobre el recubrimiento protector;

puesta en contacto del substrato recubierto con protector con la solución acuosa; y

aplicación de la solución de revelador acuosa al substrato para disolver al menos una porción del recubrimiento protector.

14. El procedimiento de la reivindicación 13, en el que el ángulo de contacto de la solución de revelador acuoso sobre la superficie del substrato recubierto con protector es de 60° o menor a los 30 segundos.

15. El procedimiento de la reivindicación 14, en el que el ángulo de contacto de la solución de revelador acuoso sobre la superficie del substrato recubierto con protector es de 50° o menor a los 30 segundos.

16. El procedimiento de la reivindicación 15, en el que el ángulo de contacto de la solución de revelador acuoso sobre la superficie del substrato recubierto con protector es de 40° o menor a los 30 segundos.

17. Una solución acuosa, consistiendo la solución en: (i) agua, (ii) además de agua, un disolvente el cual no reacciona con el tensioactivo obtenido de diol acetilénico contenido en él; y

pm a 10.000 ppm de al menos un tensioactivo que tiene la fórmula (I) o (II):

**(Ver fórmula)**

en las que R1 y R4 son una cadena alquilo recta o ramificada que tiene desde 3 hasta 10 átomos de carbono; R2 y R3 son o bien H o bien una cadena alquilo que tiene desde 1 hasta 5 átomos de carbono; y m, n, p,

y q son números que varían desde 0 hasta 20.

18. El procedimiento de la reivindicación 17, en el que la solución acuosa comprende además desde 10 hasta 10.000 ppm de al menos un dispersante.

19. La solución acuosa de la reivindicación 18, en la que al menos un dispersante comprende un compuesto iónico.

20. La solución acuosa de la reivindicación 18, en la que al menos un dispersante comprende un compuesto no iónico.

21. La solución acuosa de la reivindicación 17, en la que el valor de (/? + m) varía desde 0 hasta 30.

22. La solución acuosa de la reivindicación 21, en la que el valor de (/? + m) varía desde 1,3 hasta 15.

23. La solución acuosa de la reivindicación 17, en la que el valor de (p + q) varía desde 0 hasta 30.

24. La solución acuosa de la reivindicación 23, en la que el valor de (p + q) varía desde 1 hasta 10.

25. La solución acuosa de la reivindicación 17, en la que al menos un tensioactivo tiene la fórmula (II).


 

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