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WO2013069499A1 - ウェハの表面処理方法及び表面処理液、並びに、窒化ケイ素含有ウェハ用の表面処理剤、表面処理液、及び表面処理方法 - Google Patents

ウェハの表面処理方法及び表面処理液、並びに、窒化ケイ素含有ウェハ用の表面処理剤、表面処理液、及び表面処理方法 Download PDF

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WO2013069499A1
WO2013069499A1 PCT/JP2012/077950 JP2012077950W WO2013069499A1 WO 2013069499 A1 WO2013069499 A1 WO 2013069499A1 JP 2012077950 W JP2012077950 W JP 2012077950W WO 2013069499 A1 WO2013069499 A1 WO 2013069499A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wafer
silicon
surface treatment
silicon nitride
sin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2012/077950
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
真規 斎藤
忍 荒田
崇 齋尾
公文 創一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central Glass Co Ltd
Original Assignee
Central Glass Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2011247497A external-priority patent/JP5953707B2/ja
Priority claimed from JP2011247502A external-priority patent/JP2013104954A/ja
Application filed by Central Glass Co Ltd filed Critical Central Glass Co Ltd
Priority to KR1020147013734A priority Critical patent/KR101680438B1/ko
Publication of WO2013069499A1 publication Critical patent/WO2013069499A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H10P76/20
    • H10P76/2041
    • H10P50/73
    • H10P95/00
    • H10P14/69433

Definitions

  • the present invention relates to a silicon element-containing wafer surface treatment method for improving the adhesion between a resist and a silicon element-containing wafer in semiconductor device production and the like, and a silicon element-containing wafer surface treatment solution. Furthermore, the present invention relates to a surface treatment agent for the wafer, a surface treatment liquid, and a method for treating the surface of the wafer, which improve the adhesion between a wafer containing a resist and silicon nitride in semiconductor device manufacturing or the like.
  • a fine resist pattern is formed on the surface of the silicon wafer through lithography and etching. Further, the wafer surface is etched using this resist pattern as a mold, and an uneven pattern is formed on the wafer surface.
  • the wafer surface can be hydrophobized using a silane coupling agent such as HMDS before film formation of the resist. It is known that adhesion can be improved (for example, Patent Document 1). After this treatment, a resist film is formed, whereby the adhesion between the wafer and the resist is improved, and a good resist pattern can be formed.
  • a silane coupling agent such as a method of immersing a wafer in a treatment liquid containing a silane coupling agent or a method of spinning a treatment liquid containing a silane coupling agent on the wafer is used.
  • a method of bringing a processing solution into contact with a wafer or a method of spraying a gas obtained by bubbling a silane coupling agent with a gas such as nitrogen onto the heated wafer surface (vapor prime method) is known (for example, Patent Document 1).
  • vapor prime method for example, Patent Document 1
  • Patent Documents 2 and 3 in view of the processing performance of the silane coupling agent.
  • Adhesion between a wafer containing silicon element (hereinafter sometimes referred to as “silicon element-containing wafer” or simply “wafer”) and the resist can be improved by sufficiently hydrophobizing the wafer surface.
  • silicon element-containing wafer hereinafter sometimes referred to as “silicon element-containing wafer” or simply “wafer”
  • the wafer is hydrophobized by a method (vapor prime method) in which a gas obtained by bubbling a silane coupling agent with a gas such as nitrogen is sprayed onto the heated wafer surface.
  • the present invention can increase the adhesion between the wafer and the resist by hydrophobizing the surface of the wafer containing silicon element, which does not require a special apparatus, has low energy loss, and has improved throughput. It is an object to provide a surface treatment method for a silicon element-containing wafer and a surface treatment liquid for a silicon element-containing wafer (hereinafter, sometimes referred to as “surface treatment liquid” or simply “treatment liquid”). . ⁇ From the second perspective>
  • the adhesion between the wafer and the resist can be improved by sufficiently hydrophobizing the wafer surface.
  • a reactive site such as a hydroxyl group present on the wafer surface to a hydrophobic compound.
  • silicon nitride-containing wafer hereinafter referred to as “silicon nitride-containing wafer”, “silicon nitride wafer”, or simply “wafer”
  • since there are few hydroxyl groups on the wafer surface In some cases, it is difficult to impart sufficient hydrophobicity to the wafer surface, and the adhesion between the wafer and the resist cannot be improved.
  • the present invention is a surface treatment agent for silicon nitride-containing wafers (hereinafter referred to as “surface treatment agent”, or simply, which can improve the adhesion between the wafer and the resist by hydrophobizing the silicon nitride-containing wafer surface.
  • surface treatment agent silicon nitride-containing wafer surface treatment liquid
  • treatment liquid silicon nitride-containing wafer surface treatment liquid
  • the present invention is a method for treating a surface of a wafer, which improves the adhesion between the wafer and a resist by hydrophobizing the wafer surface containing silicon element, the following steps: A surface treatment step of bringing the wafer surface into contact with a surface treatment solution for a silicon element-containing wafer to hydrophobize the wafer surface; A treatment liquid removal step of removing the treatment liquid from the wafer surface; For a silicon element-containing wafer including a resist film forming step for forming a resist film on the wafer surface, and including a silicon compound represented by the following general formula [I-1], an acid, and a diluting solvent in the surface treatment step A surface treatment method for a silicon element-containing wafer, wherein a surface treatment liquid is used.
  • each R 1 is independently a hydrogen group or a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and the hydrogen atom of the hydrocarbon group is substituted with a halogen atom. May be.
  • X is independently of each other a monovalent functional group in which the element bonded to the silicon element is nitrogen, and a is an integer of 1 to 3.
  • the surface treatment step is a spin treatment of the silicon element-containing wafer with the treatment liquid or an immersion treatment of the silicon element-containing wafer in the treatment liquid.
  • the present invention also provides a silicon element-containing wafer surface treatment solution used in the above-described silicon element-containing wafer surface treatment method, the silicon compound represented by the following general formula [I-1], an acid, and a diluting solvent:
  • R 1 a SiX 4-a [I-1] each R 1 is independently a hydrogen group or a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and the hydrogen atom of the hydrocarbon group is substituted with a halogen atom. May be.
  • X is independently of each other a monovalent functional group in which the element bonded to the silicon element is nitrogen, and a is an integer of 1 to 3. ]
  • the silicon compound is preferably a silicon compound represented by the following general formula [I-2].
  • R 1 3 SiX [I-2] [In the formula [I-2], R 1 and X are the same as in the general formula [I-1]. ]
  • the silicon compound is preferably a silicon compound represented by the following general formula [I-3].
  • R 2 (CH 3 ) 2 SiX [I-3] [In the formula [I-3], R 2 is a hydrocarbon group having 4 to 18 carbon atoms, and the hydrogen atom of the hydrocarbon group may be substituted with a halogen atom.
  • X is the same as in general formula [I-1]. ]
  • R 2 preferably has 6 to 18 carbon atoms.
  • the acid contained in the silicon element-containing wafer surface treatment liquid is preferably an organic acid.
  • the silicon compound is preferably contained in an amount of 0.1 to 50% by mass with respect to 100% by mass of the total amount of the surface treatment liquid for silicon element-containing wafer.
  • the present invention provides a silicon nitride-containing surface treatment agent for a wafer for improving adhesion between the wafer and the resist by hydrophobizing the wafer surface before forming a resist film on the wafer surface containing silicon nitride.
  • the total number of carbon atoms contained as R 1 is 6 or more.
  • X is independently of each other at least one selected from a monovalent functional group in which the element bonded to the silicon element is nitrogen, a monovalent functional group in which the element bonded to the silicon element is oxygen, and a halogen group
  • a is an integer of 1 to 3.
  • the silicon compound is preferably a silicon compound represented by the following general formula [II-2].
  • R 1 3 SiX [II-2] [In the formula [II-2], R 1 and X are the same as in the general formula [II-1]. ]
  • the silicon compound is preferably a silicon compound represented by the following general formula [II-3].
  • R 2 (CH 3 ) 2 SiX [II-3] [In the formula [II-3], R 2 is a hydrocarbon group having 4 to 18 carbon atoms, and the hydrogen atom of the hydrocarbon group may be substituted with a halogen atom.
  • X is the same as in the general formula [II-1]. ]
  • the silicon compound is preferably a silicon compound represented by the following general formula [II-4].
  • R 3 (CH 3 ) 2 SiY [II-4] [In the formula [II-4], R 3 is a hydrocarbon group having 4 to 18 carbon atoms in which at least a part of hydrogen atoms are substituted with halogen atoms, and Y is a halogen group. ]
  • a silicon nitride-containing surface treatment solution for a wafer obtained by dissolving the silicon nitride-containing wafer surface treatment agent with a diluent solvent, wherein the silicon compound is contained with respect to 100% by mass of the treatment solution.
  • a silicon nitride-containing surface treatment liquid for a wafer characterized by containing 0.1 to 50% by mass.
  • a silicon nitride-containing wafer surface treatment liquid obtained by dissolving the silicon nitride-containing wafer surface treatment agent and acid with a diluting solvent, wherein the silicon is added to the total amount of the treatment liquid of 100% by mass.
  • the silicon compound is preferably a silicon compound represented by the following general formula [II-5].
  • R 4 (CH 3 ) 2 SiZ [II-5] [In the formula [II-5], R 4 is a hydrocarbon group having 4 to 18 carbon atoms, and the hydrogen atom of the hydrocarbon group may be substituted with a halogen atom.
  • Z is a monovalent functional group in which the element bonded to the silicon element is nitrogen, or a monovalent functional group in which the element bonded to the silicon element is oxygen. ]
  • R 4 preferably has 6 to 18 carbon atoms.
  • Z in the general formula [II-5] is preferably a monovalent functional group in which the element bonded to the silicon element is nitrogen.
  • the wafer surface treatment method for improving the adhesion between the wafer and the resist by hydrophobizing the wafer surface containing silicon nitride comprising the following steps: Contact the wafer surface with a silicon nitride-containing wafer surface treatment agent or silicon nitride-containing wafer surface treatment solution, or contact the wafer surface with a silicon nitride-containing wafer surface treatment agent or silicon nitride-containing wafer surface treatment solution.
  • a surface treatment step for hydrophobizing the wafer surface A resist film forming step for forming a resist film on the wafer surface, wherein the silicon nitride-containing wafer surface treatment agent or the silicon nitride-containing wafer surface treatment solution described above is used in the surface treatment step.
  • a surface treatment method for a silicon nitride-containing wafer comprising the following steps: Contact the wafer surface with a silicon nitride-containing wafer surface treatment agent or silicon nitride-containing wafer surface treatment solution, or contact
  • a surface treatment solution for silicon nitride-containing wafer is brought into contact with the wafer surface to make the wafer surface hydrophobic.
  • the surface treatment agent for a silicon nitride-containing wafer of the present invention a surface treatment liquid, and the surface treatment method of the wafer, it is possible to impart good hydrophobicity to the wafer surface containing silicon nitride. Accordingly, the silicon nitride-containing wafer hydrophobized by using the surface treatment agent for silicon nitride-containing wafers of the present invention, the surface treatment liquid, and the wafer surface treatment method has good adhesion to the resist. Be expected.
  • a wafer containing a silicon element to be surface-treated using the treatment liquid of the present invention is a silicon wafer, a silicon wafer having a silicon oxide film formed thereon by a thermal oxidation method, a CVD method, a sputtering method, a CVD method, A silicon nitride film or a polysilicon film formed by sputtering or the like, and a silicon oxide film, a polysilicon film, or a silicon wafer surface naturally oxidized are also included.
  • a wafer composed of a plurality of components containing silicon and / or silicon oxide, a silicon carbide wafer, and a wafer in which various films containing a silicon element are formed on the wafer can be used as the wafer.
  • various films containing silicon elements may be formed on a wafer not containing silicon elements, such as sapphire wafers, various compound semiconductor wafers, and plastic wafers.
  • the treatment liquid hydrophobizes the wafer surface containing silicon element, the film surface containing silicon element formed on the wafer, and the wafer or the wafer formed with the pattern containing silicon element formed from the film. can do.
  • the cleaning solution used for the cleaning include water, an organic solvent, a mixed solution of water and an organic solvent, and a solution in which an acid or a base is dissolved.
  • the silicon element-containing wafer may be immersed in the cleaning liquid, or the wafer is cleaned one by one by supplying the cleaning liquid to the vicinity of the rotation center while rotating the silicon element-containing wafer substantially horizontally. Spin processing may be performed. Further, the cleaning liquid may be used in a heated state.
  • the present invention is a method for treating a surface of a wafer, which improves the adhesion between the wafer and a resist by hydrophobizing the wafer surface containing silicon element, the following steps: A surface treatment step of bringing the wafer surface into contact with a surface treatment solution for a silicon element-containing wafer to hydrophobize the wafer surface; A treatment liquid removal step of removing the treatment liquid from the wafer surface; For a silicon element-containing wafer including a resist film forming step for forming a resist film on the wafer surface, and including a silicon compound represented by the general formula [I-1], an acid, and a diluting solvent in the surface treatment step A surface treatment method for a silicon element-containing wafer, wherein a surface treatment liquid is used.
  • a silicon element-containing surface treatment solution for wafer is brought into contact with the wafer surface to make the wafer surface hydrophobic.
  • a method of bringing the surface treatment liquid for the silicon element-containing wafer into contact with the wafer surface is not limited, but the silicon element-containing wafer is spin-treated with the treatment liquid, or the silicon element-containing wafer is immersed in the treatment liquid Is preferred.
  • the spin processing is, for example, a method of processing wafers one by one by supplying liquid to the vicinity of the rotation center while rotating while holding the wafer substantially horizontal.
  • the immersion treatment is, for example, a method in which a plurality of wafers are immersed in a silicon element-containing wafer surface treatment solution immersion bath at a time. Since the surface treatment liquid for silicon element-containing wafers of the present invention can impart sufficient hydrophobicity to the wafer surface in a short period of time even in the surface treatment method in which the liquid and the wafer are brought into contact with each other, as described above It can also be applied to spin processing and immersion processing. In addition, when the said spin process is performed using the surface treatment liquid for silicon element containing wafers of this invention, since it can perform continuously from a surface treatment process to a resist film-forming process, it is thought that it leads to simplification of a production process.
  • the hydrophobicity imparted to the wafer surface by the surface treatment method using the silicon element-containing wafer surface treatment liquid of the present invention does not necessarily have to be imparted continuously, and is not necessarily imparted uniformly. Although not necessary, in order to further improve the adhesiveness with the resist, it is more preferable that it is applied continuously and uniformly.
  • the treatment liquid may be maintained at 10 to 160 ° C. A temperature of 15 to 120 ° C. is particularly preferable.
  • the surface treatment liquid for the silicon element-containing wafer is removed from the hydrophobicized wafer surface.
  • the method of removing may be a method of removing the processing liquid by drying it from the wafer surface, or after replacing the processing liquid on the wafer surface with a solvent or water different from the processing liquid, A method of removing water by drying may also be used.
  • a known drying method such as a spin drying method, IPA (2-propanol) vapor drying, Marangoni drying, heat drying, hot air drying, or vacuum drying can be applied.
  • the solvent or water is replaced with an uncured resist used in the resist film forming process of the next process, whereby a surface treatment process or a treatment liquid removal process is performed.
  • the resist film forming step may be performed continuously.
  • the surface treatment process is performed by a spin process, and the subsequent treatment liquid removal process and the resist film formation process are also performed by the same spin process, the surface treatment process to the resist film formation process are continuously performed as described above. Therefore, improvement in throughput can be expected.
  • a resist film forming step for forming a resist film on the hydrophobic surface of the wafer is performed.
  • the method for forming the resist is not particularly limited, and a known method can be used.
  • a spin film formation process in which a resist before curing is supplied to the vicinity of the rotation center while rotating the wafer while holding the wafer substantially horizontal to form a resist on the wafer surface one by one, is more preferably used. .
  • a pattern is formed on the wafer surface through the following operations. That is, after performing the resist film forming step, a pattern is formed on the resist, and then a pattern is formed on the wafer surface.
  • the method is not particularly limited as long as a pattern is formed, but as a general method, after applying a resist to the wafer surface in a resist film forming step, the resist is exposed through a resist mask and exposed. A resist having a desired pattern is produced by etching away the resist or the resist that has not been exposed. A resist having a pattern can also be obtained by pressing a mold having a pattern against the resist. Subsequently, the wafer is etched. At this time, the concave portion of the resist pattern is selectively etched. Finally, when the resist is removed, a silicon wafer having a pattern is obtained.
  • the present invention also provides a silicon element-containing wafer surface treatment liquid used in the above-described silicon element-containing wafer surface treatment method, the silicon compound represented by the general formula [I-1], an acid, and a diluting solvent.
  • the hydrocarbon group represented by R 1 of the silicon compound represented by the general formula [I-1] is a hydrophobic group, and makes the wafer surface after the treatment a good hydrophobic surface.
  • the hydrophobic group can express hydrophobicity not only on the surface of silicon oxide or the like having a large number of hydroxyl groups per unit area but also on the surface of silicon nitride or the like having a small number of hydroxyl groups per unit area.
  • the group represented by X which is the reactive site is a functional group for reacting with a hydroxyl group present on the wafer surface and forming a siloxane bond with the silicon element on the wafer surface.
  • the above-mentioned silicon compound and wafer surface can be contacted in a short time. It is possible to chemically react with a hydroxyl group, and to impart hydrophobicity to the wafer surface.
  • Examples of the silicon compound represented by the general formula [I-1] include (CH 3 ) 3 SiNH 2 , C 2 H 5 (CH 3 ) 2 SiNH 2 , C 3 H 7 (CH 3 ) 2 SiNH 2 , C 4 H 9 (CH 3 ) 2 SiNH 2 , C 5 H 11 (CH 3 ) 2 SiNH 2 , C 6 H 13 (CH 3 ) 2 SiNH 2 , C 7 H 15 (CH 3 ) 2 SiNH 2 , C 8 H 17 (CH 3 ) 2 SiNH 2 , C 9 H 19 (CH 3 ) 2 SiNH 2 , C 10 H 21 (CH 3 ) 2 SiNH 2 , C 11 H 23 (CH 3 ) 2 SiNH 2 , C 12 H 25 ( CH 3 ) 2 SiNH 2 , C 13 H 27 (CH 3 ) 2 SiNH 2 , C 14 H 29 (CH 3 ) 2 SiNH 2 , C 15 H 31 (CH 3 ) 2 SiNH 2 , C 16 H 33 (CH 3 ) 2 SiNH 2, C 17 H 35 (
  • the halogen atom to be substituted is preferably a fluorine atom in consideration of the hydrophobizing performance.
  • the monovalent functional group represented by X in the general formula [I-1] whose element bonded to the silicon element is nitrogen is carbon, hydrogen, boron, nitrogen, phosphorus, oxygen, sulfur, silicon, germanium. , Fluorine, chlorine, bromine, iodine, or any other functional group, for example, —NHSi (CH 3 ) 3 group, —NHSi (CH 3 ) 2 C 4 H 9 group, —NHSi (CH 3 ) 2 C 8 H 17 group, —N (CH 3 ) 2 group, —N (C 2 H 5 ) 2 group, —N (C 3 H 7 ) 2 group, —N (CH 3 ) (C 2 H 5 ) group, —NH (C 2 H 5 ) group, —NCO group, imidazole group, acetamide group and the like.
  • a in the general formula [I-1] may be an integer of 1 to 3, but when a is 1 or 2, when the treatment solution is stored for a long period of time, polymerization of the silicon compound may occur due to water contamination. May occur, and insoluble matter may be deposited in the treatment liquid, or the hydrophobicity-imparting effect of the treatment liquid may be reduced, so that the storage period may be shortened. Therefore, in consideration of the pot life of the treatment liquid, those in which a in formula [I-1] is 3 (that is, the silicon compound represented by formula [I-2]) are preferable.
  • R 1 is an unsubstituted hydrocarbon group having 4 to 18 carbon atoms or a hydrogen atom in which a hydrogen atom may be substituted with a halogen atom
  • a compound composed of two methyl groups that is, a silicon compound represented by the above general formula [I-3]
  • a compound composed of two methyl groups is preferable because of its high reaction rate with hydroxyl groups on the wafer surface. This is because the steric hindrance due to the hydrophobic group has a great influence on the reaction rate in the reaction between the hydroxyl group on the wafer surface and the silicon compound, and the alkyl chain bonded to the silicon element has the remaining two except the longest one. This is because a shorter one is preferable.
  • a silicon compound having the structure as described above there is a tendency that excellent hydrophobicity can be imparted to the wafer surface, and the number of hydroxyl groups per unit area is small. Since hydrophobicity can be provided, it is preferable.
  • the carbon number of R 2 in the general formula [I-3] is 6 to 18 because the effect of imparting hydrophobicity to the wafer surface is great. It is preferable to use the treatment liquid as described above because it is easy to impart more excellent hydrophobicity to the surface of the surface such as silicon nitride having a small number of reactive sites on the surface.
  • the silicon compound is preferably contained in an amount of 0.1 to 50% by mass with respect to the total amount of the treatment liquid of the present invention of 100% by mass, and more preferably 0 to the total amount of the treatment liquid of 100% by mass. .3 to 20% by mass. If the silicon compound is less than 0.1% by mass, it reacts with a small amount of moisture contained in the diluent solvent and is easily deactivated, so the ability to hydrophobize is insufficient and the wafer surface cannot be sufficiently hydrophobized. There is a case. On the other hand, when it is more than 50% by mass, there is a concern that it remains as an impurity on the wafer surface, and it is not preferable from the viewpoint of cost.
  • the treatment liquid of the present invention may contain two or more types of silicon compounds represented by the general formula [I-1], and the silicon compound represented by the general formula [I-1] Silicon compounds other than the silicon compound represented by the general formula [I-1] may be contained.
  • the treatment liquid of the present invention contains an acid.
  • the presence of the acid promotes the reaction between the silicon compound and the hydroxyl group on the wafer surface.
  • examples of such acids include water-free acids such as trifluoroacetic acid, trifluoroacetic anhydride, pentafluoropropionic acid, pentafluoropropionic anhydride, trifluoromethanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic anhydride, sulfuric acid, and hydrogen chloride. It is done.
  • acids such as trifluoroacetic acid, trifluoroacetic anhydride, trifluoromethanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic anhydride, sulfuric acid, hydrogen chloride, and the like are preferable.
  • organic acids such as trifluoroacetic acid, trifluoroacetic anhydride, trifluoromethanesulfonic acid, and trifluoromethanesulfonic anhydride are preferable, and the acid contains moisture.
  • the acid contains moisture.
  • the addition amount of the acid is preferably 0.01 to 100% by mass with respect to 100% by mass of the total amount of the silicon compound. If the amount added is small, the catalytic effect is lowered, which is not preferable. Moreover, even if it adds excessively, a catalyst effect will not improve, but when it increases more than a silicon compound, a catalyst effect may fall conversely. Furthermore, there is a concern that the impurities may remain on the wafer surface as impurities. For this reason, the addition amount of the acid is preferably 0.01 to 100% by mass, more preferably 0.1 to 50% by mass with respect to 100% by mass of the total amount of the silicon compound.
  • the treatment liquid of the present invention contains a diluting solvent.
  • the dilution solvent only needs to dissolve the silicon compound and the acid.
  • hydrocarbons, esters, ethers, ketones, halogen-containing solvents, sulfoxide solvents, lactone solvents, carbonate solvents Organic solvents such as alcohols, polyhydric alcohol derivatives, nitrogen element-containing solvents are preferably used.
  • the reactive site of the silicon compound in the treatment liquid (X in the general formula [I-1]) may be hydrolyzed by water to form a silanol group (Si—OH). There is.
  • silicon compounds may be bonded to each other to form a dimer. Since this dimer has low reactivity with the hydroxyl group on the wafer surface, it may take a long time to hydrophobize the wafer surface, so it is not preferable to use water as a diluting solvent.
  • the silicon compound easily reacts with a protic solvent, it is particularly preferable to use an aprotic solvent as the organic solvent because hydrophobicity is easily developed in a short time.
  • the aprotic solvent is both an aprotic polar solvent and an aprotic apolar solvent.
  • aprotic solvents include hydrocarbons, esters, ethers, ketones, halogen-containing solvents, sulfoxide solvents, lactone solvents, carbonate solvents, polyhydric alcohol derivatives having no hydroxyl group, N Examples thereof include nitrogen element-containing solvents having no —H bond.
  • hydrocarbons examples include toluene, benzene, xylene, hexane, heptane, and octane.
  • esters examples include ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, and ethyl acetoacetate, and the ether.
  • examples of such classes include diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran, dioxane and the like
  • ketones examples include acetone, acetylacetone, methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone, methyl butyl ketone, and cyclohexanone.
  • halogen-containing solvent examples include perfluorocarbons such as perfluorooctane, perfluorononane, perfluorocyclopentane, perfluorocyclohexane, hexafluorobenzene, 1, 1, 1, 3, 3-pentane.
  • Hydrofluorocarbons such as fluorobutane, octafluorocyclopentane, 2,3-dihydrodecafluoropentane, Zeorora H (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.), methyl perfluoroisobutyl ether, methyl perfluorobutyl ether, ethyl perfluorobutyl ether, ethyl perfluoro Hydrofluoroethers such as fluoroisobutyl ether, Asahiklin AE-3000 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), Novec7100, Nove7200, Novec7300, and Novec7600 (all from 3M), chlorocarbons such as tetrachloromethane, hydrochlorocarbons such as chloroform, Chlorofluorocarbons such as dichlorodifluoromethane, 1,1-dichloro-2,2,3,3,3-p
  • Examples of the sulfoxide solvents include dimethyl sulfoxide, and examples of the lactone solvents include ⁇ -butyrolactone, ⁇ -valero Lactone, ⁇ -hexanolactone, ⁇ -heptanolactone, ⁇ -octanolactone, ⁇ -nonanolactone, ⁇ -decanolactone, ⁇ -undecanolactone, ⁇ -dodecanolactone, ⁇ -valerolactone, ⁇ -hexanolactone , ⁇ -octanolactone, ⁇ -nonanolactone, ⁇ -decanolactone, ⁇ -undecanolactone, ⁇ -dodecanolactone , ⁇ -hexanolactone, etc.
  • examples of the carbonate solvent include dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, propylene carbonate, etc.
  • a non-flammable solvent for a part or all of the dilution solvent because the processing liquid becomes non-flammable or the flash point becomes high, and the risk of the processing liquid is reduced.
  • Many of the halogen-containing solvents are nonflammable, and the nonflammable halogen-containing solvent can be suitably used as a nonflammable diluent solvent.
  • GHS International Harmonized System for Classification and Labeling of Chemicals
  • a solvent having a flash point of 93 ° C. or lower is defined as “flammable liquid”. Therefore, even if it is not a nonflammable solvent, if a solvent having a flash point exceeding 93 ° C. is used as the dilution solvent, the flash point of the treatment liquid tends to be 93 ° C. or higher, and the treatment liquid falls under “flammable liquid”. This is preferable from the viewpoint of safety.
  • lactone solvents since many lactone solvents, carbonate solvents and polyhydric alcohol derivatives have a high flash point, it is preferable to use them as solvents since the risk of the treatment liquid can be reduced.
  • the dilution solvent may be present as long as it is a trace amount of water. However, if this water is contained in a large amount in the solvent, the silicon compound may be hydrolyzed by the water and the reactivity may be lowered. For this reason, it is preferable to reduce the amount of water in the solvent, and the amount of water is preferably less than 1 mole in terms of molar ratio to the silicon compound when mixed with the silicon compound. It is particularly preferable to make it less than 5 mole times.
  • the surface treatment agent for a silicon nitride-containing wafer treats the wafer surface before forming a resist film on the wafer surface containing silicon nitride, and adheres the wafer to the resist. It is a silicon nitride-containing surface treatment agent for wafers.
  • the surface treatment agent is a surface treatment agent for hydrophobizing the silicon nitride-containing wafer surface, and the treatment agent is a silicon compound represented by the following general formula [II-1]: This is a silicon nitride-containing surface treatment agent for wafers.
  • R 1 a SiX 4-a [II-1]
  • R 1 are each independently of the other hydrogen group, or a carbon atoms is a hydrocarbon group of 1 to 18, hydrogen atoms of the hydrocarbon group substituted with a halogen atom May be.
  • the total number of carbon atoms contained as R 1 is 6 or more.
  • X is independently of each other at least one selected from a monovalent functional group in which the element bonded to the silicon element is nitrogen, a monovalent functional group in which the element bonded to the silicon element is oxygen, and a halogen group
  • a is an integer of 1 to 3.
  • the hydrocarbon group represented by R 1 is a hydrophobic group, and when the silicon nitride-containing wafer surface is surface-treated using a treatment liquid containing a silicon compound having a large hydrophobic group, the wafer surface after the treatment is good. Shows hydrophobicity. If the total number of carbon atoms contained as R 1 in the formula [II-1] is 6 or more, the wafer surface containing silicon nitride can be sufficiently hydrophobized.
  • the functional group represented by X which is the reactive site can chemically react with the hydroxyl group on the wafer surface.
  • the silicon element of the silicon compound is chemically bonded to the silicon element on the wafer surface, and can impart hydrophobicity to the wafer surface.
  • Examples of the silicon compound represented by the general formula [II-1] include C 4 H 9 (CH 3 ) 2 SiCl, C 5 H 11 (CH 3 ) 2 SiCl, C 6 H 13 (CH 3 ) 2 SiCl, C 7 H 15 (CH 3 ) 2 SiCl, C 8 H 17 (CH 3 ) 2 SiCl, C 9 H 19 (CH 3 ) 2 SiCl, C 10 H 21 (CH 3 ) 2 SiCl, C 11 H 23 (CH 3 ) 2 SiCl, C 12 H 25 (CH 3 ) 2 SiCl, C 13 H 27 (CH 3 ) 2 SiCl, C 14 H 29 (CH 3 ) 2 SiCl, C 15 H 31 (CH 3 ) 2 SiCl, C 16 H 33 (CH 3 ) 2 SiCl, C 17 H 35 (CH 3 ) 2 SiCl, C 18 H 37 (CH 3 ) 2 SiCl, C 5 H 11 (CH 3 ) HSiCl, C 6 H 13 (CH 3 ) HSiC
  • the halogen atom to be substituted is preferably a fluorine atom in consideration of the hydrophobizing performance.
  • the monovalent functional group represented by X in the general formula [II-1] whose element bonded to the silicon element is nitrogen is carbon, hydrogen, boron, nitrogen, phosphorus, oxygen, sulfur, silicon, germanium , Fluorine, chlorine, bromine, iodine, or any other functional group, for example, —NHSi (CH 3 ) 3 group, —NHSi (CH 3 ) 2 C 4 H 9 group, —NHSi (CH 3 ) 2 C 8 H 17 group, —N (CH 3 ) 2 group, —N (C 2 H 5 ) 2 group, —N (C 3 H 7 ) 2 group, —N (CH 3 ) (C 2 H 5 ) group, —NH (C 2 H 5 ) group, —NCO group, imidazole group, acetamide group and the like.
  • the monovalent functional group represented by X in the general formula [II-1] in which the element bonded to the silicon element is oxygen is carbon, hydrogen, boron, nitrogen, phosphorus, oxygen, sulfur, silicon, germanium.
  • Fluorine, chlorine, bromine, iodine, or any other functional group may be used.
  • —OCH 3 group, —OC 2 H 5 group, —OC 3 H 7 group, —OCOCH 3 group, —OCOCF 3 groups are listed.
  • the halogen group represented by X in the general formula [II-1] includes —F group, —Cl group, —Br group, —I group and the like. Of these, a —Cl group is more preferred.
  • a may be an integer of 1 to 3, but when a is 1 or 2, if the surface treatment agent for silicon nitride-containing wafers is stored for a long period of time, moisture may be mixed. Since the polymerization of the silicon compound occurs and the hydrophobicity-imparting effect may be reduced, the storage period may be shortened.
  • the treatment agent is dissolved in a diluent solvent to form a surface treatment solution for a silicon nitride-containing wafer, the treatment solution is mixed with moisture in the atmosphere during use, and polymerization of the silicon compound occurs. Insoluble substances may be deposited in the treatment liquid.
  • those having a of 3 in the general formula [II-1] that is, silicon represented by the general formula [II-2]) Compound
  • R 1 is an unsubstituted hydrocarbon group having 4 to 18 carbon atoms or a hydrogen atom in which a hydrogen atom may be substituted with a halogen atom;
  • a compound composed of two methyl groups (that is, a silicon compound represented by the general formula [II-3]) is preferable because of its high reaction rate with hydroxyl groups on the wafer surface. This is because the steric hindrance due to the hydrophobic group has a great influence on the reaction rate in the reaction between the hydroxyl group on the wafer surface and the silicon compound, and the alkyl chain bonded to the silicon element has the remaining two except the longest one. This is because a shorter one is preferable.
  • preferable examples of the silicon compound represented by the general formula [II-1] described above include, for example, C 4 H 9 (CH 3 ) 2 SiCl, C 5 H 11 (CH 3 ) 2 SiCl, C 6 H 13 (CH 3 ) 2 SiCl, C 7 H 15 (CH 3 ) 2 SiCl, C 8 H 17 (CH 3 ) 2 SiCl, C 9 H 19 (CH 3 ) 2 SiCl, C 10 H 21 (CH 3 ) 2 SiCl, C 11 H 23 (CH 3 ) 2 SiCl, C 12 H 25 (CH 3 ) 2 SiCl, C 13 H 27 (CH 3 ) 2 SiCl, C 14 H 29 (CH 3 ) 2 SiCl, C 15 H 31 (CH 3 ) 2 SiCl, C 16 H 33 (CH 3 ) 2 SiCl, C 17 H 35 (CH 3 ) 2 SiCl, C 18 H 37 (CH 3 ) 2 SiCl, C 2 F 5 C 2 H 4 (CH 3) 2 SiCl,
  • the surface treatment agent for a silicon nitride-containing wafer is a silicon compound represented by the general formula [II-4], it is possible to impart excellent hydrophobicity to the silicon nitride-containing wafer surface, resulting in a shorter time. It is preferable because sufficient hydrophobicity can be imparted by the treatment.
  • the surface treatment solution for a silicon nitride-containing wafer according to the present invention only needs to contain at least the above-mentioned surface treatment agent for a silicon nitride-containing wafer, and may contain two or more kinds of the treatment agents.
  • the treating agent is dissolved in a diluting solvent.
  • the dilution solvent is not particularly limited as long as it dissolves the treatment agent.
  • Organic solvents such as polyhydric alcohol derivatives and nitrogen element-containing solvents are preferably used.
  • the reactive sites When water is used as a diluting solvent, the reactive sites (X in the general formula [II-1] and Y in the general formula [II-2]) are hydrolyzed by water. Thus, a silanol group (Si—OH) may be generated. Since the reactive site also reacts with the silanol group, silicon compounds may be bonded to each other to form a dimer. Since this dimer has low reactivity with the hydroxyl group on the wafer surface, it may take a long time to hydrophobize the wafer surface, so it is not preferable to use water as a diluting solvent.
  • Si—OH silanol group
  • the silicon compound easily reacts with a protic solvent, it is particularly preferable to use an aprotic solvent as the organic solvent because hydrophobicity is easily developed in a short time.
  • the aprotic solvent is both an aprotic polar solvent and an aprotic apolar solvent.
  • aprotic solvents include hydrocarbons, esters, ethers, ketones, halogen-containing solvents, sulfoxide solvents, lactone solvents, carbonate solvents, polyhydric alcohol derivatives having no hydroxyl group, N Examples thereof include nitrogen element-containing solvents having no —H bond.
  • hydrocarbons examples include toluene, benzene, xylene, hexane, heptane, and octane.
  • esters examples include ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, and ethyl acetoacetate, and the ether.
  • examples of such classes include diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran, dioxane and the like
  • ketones examples include acetone, acetylacetone, methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone, methyl butyl ketone, and cyclohexanone.
  • halogen-containing solvent examples include perfluorocarbons such as perfluorooctane, perfluorononane, perfluorocyclopentane, perfluorocyclohexane, hexafluorobenzene, 1, 1, 1, 3, 3-pentane.
  • Hydrofluorocarbons such as fluorobutane, octafluorocyclopentane, 2,3-dihydrodecafluoropentane, Zeorora H (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.), methyl perfluoroisobutyl ether, methyl perfluorobutyl ether, ethyl perfluorobutyl ether, ethyl perfluoro Hydrofluoroethers such as fluoroisobutyl ether, Asahiklin AE-3000 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), Novec7100, Nove7200, Novec7300, and Novec7600 (all from 3M), chlorocarbons such as tetrachloromethane, hydrochlorocarbons such as chloroform, Chlorofluorocarbons such as dichlorodifluoromethane, 1,1-dichloro-2,2,3,3,3-p
  • Examples of the sulfoxide solvents include dimethyl sulfoxide, and examples of the lactone solvents include ⁇ -butyrolactone, ⁇ -valero Lactone, ⁇ -caprolactone, ⁇ -heptanolactone, ⁇ -octanolactone, ⁇ -nonanolactone, ⁇ -decanolactone, ⁇ -undecanolactone, ⁇ -dodecanolactone, ⁇ -valerolactone, ⁇ -caprolactone, ⁇ -octa Nolactone, ⁇ -nonanolactone, ⁇ -decanolactone, ⁇ -undecanolactone, ⁇ -dodecanolactone, ⁇ - Examples of the carbonate-based solvent include dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, and propylene carbonate.
  • Examples of the polyhydric alcohol derivative having no hydroxyl group include ethylene glycol dimethyl ether and ethylene glycol. Diethyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, ethylene glycol diacetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol butyl methyl ether, di Tylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol diacetate, triethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol diethyl ether, triethylene glycol dibutyl ether, triethylene glycol butyl methyl ether, triethylene glycol Ethylene
  • a non-flammable solvent for a part or all of the dilution solvent because the processing liquid becomes non-flammable or the flash point becomes high, and the risk of the processing liquid is reduced.
  • Many of the halogen-containing solvents are nonflammable, and the nonflammable halogen-containing solvent can be suitably used as a nonflammable diluent solvent.
  • GHS International Harmonized System for Classification and Labeling of Chemicals
  • a solvent having a flash point of 93 ° C. or lower is defined as “flammable liquid”. Therefore, even if it is not a nonflammable solvent, if a solvent having a flash point exceeding 93 ° C. is used as the dilution solvent, the flash point of the treatment liquid tends to be 93 ° C. or higher, and the treatment liquid falls under “flammable liquid”. This is preferable from the viewpoint of safety.
  • lactone solvents since many lactone solvents, carbonate solvents and polyhydric alcohol derivatives have a high flash point, it is preferable to use them as solvents since the risk of the treatment liquid can be reduced.
  • the diluent solvent may be present as long as it is a trace amount of water.
  • the silicon compound may be hydrolyzed by the moisture to reduce the reactivity.
  • the amount of water in the solvent is preferably less than 1 mole in terms of molar ratio to the silicon compound when mixed with the silicon compound. It is particularly preferable to make it less than 5 mole times.
  • the silicon compound is preferably mixed so as to be 0.1 to 50% by mass with respect to 100% by mass of the total amount of the treatment liquid, and more preferably with respect to 100% by mass of the total amount of the treatment liquid. 0.3 to 20% by mass.
  • the silicon compound is less than 0.1% by mass, it reacts with moisture contained in a minute amount in the diluting solvent and is easily deactivated, so the ability to hydrophobize is poor and the wafer surface cannot be sufficiently hydrophobized. There is.
  • it is more than 50% by mass there is a concern that it remains as an impurity on the wafer surface, and it is not preferable from the viewpoint of cost.
  • the treatment liquid contains an acid because sufficient hydrophobicity can be imparted to the silicon nitride-containing wafer surface by a short time treatment.
  • the silicon compound represented by the following general formula [II-5] can be processed in a shorter time on the silicon nitride-containing wafer surface. It is preferable because sufficient hydrophobicity can be imparted.
  • R 4 (CH 3 ) 2 SiZ [II-5] [In the formula [II-5], R 4 is a hydrocarbon group having 4 to 18 carbon atoms, and the hydrogen atom of the hydrocarbon group may be substituted with a halogen atom.
  • Z is a monovalent functional group in which the element bonded to the silicon element is nitrogen, or a monovalent functional group in which the element bonded to the silicon element is oxygen. ]
  • the acid promotes the reaction between the silicon compound and the hydroxyl group on the silicon nitride-containing wafer surface.
  • examples of such acids include water-free acids such as trifluoroacetic acid, trifluoroacetic anhydride, pentafluoropropionic acid, pentafluoropropionic anhydride, trifluoromethanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic anhydride, sulfuric acid, and hydrogen chloride. It is done.
  • acids such as trifluoroacetic acid, trifluoroacetic anhydride, trifluoromethanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic anhydride, sulfuric acid, hydrogen chloride, and the like are preferable. Preferably not.
  • the addition amount of the acid is preferably 0.01 to 100% by mass with respect to 100% by mass of the total amount of the silicon compound. If the amount added is small, the catalytic effect is lowered, which is not preferable. Moreover, even if it adds excessively, a catalyst effect will not improve, but when it increases more than a silicon compound, a catalyst effect may fall conversely. Furthermore, there is a concern that the impurities may remain on the wafer surface as impurities. For this reason, the addition amount of the acid is preferably 0.01 to 100% by mass, more preferably 0.1 to 50% by mass with respect to 100% by mass of the total amount of the silicon compound.
  • the treatment liquid may be ammonia, alkylamine, N, N, N ′, N ′, which promotes the reaction between the silicon compound and the hydroxyl group on the silicon nitride-containing wafer surface.
  • Bases such as tetramethylethylenediamine, triethylenediamine, dimethylaniline, pyridine, piperazine, N-alkylmorpholine, salts such as ammonium sulfide, potassium acetate, methylhydroxyamine hydrochloride, and metal complexes such as tin, aluminum, and titanium Metal salts may be included.
  • the carbon number of R 4 in the general formula [II-5] is 6 to 18 because excellent hydrophobicity can be imparted to the silicon nitride-containing wafer surface.
  • Z in the general formula [II-5] is a monovalent functional group in which the element bonded to the silicon element is nitrogen
  • the reaction rate tends to be high, and as a result, the surface of the silicon nitride-containing wafer is short. It is preferable because excellent hydrophobicity is easily expressed over time.
  • the silicon compound that is a monovalent functional group in which Z is an element in which the element bonded to the silicon element is oxygen tends to be deactivated by a compound by-produced by reaction with the wafer surface or reaction with moisture. is there. On the other hand, such deactivation is unlikely to occur in a silicon compound having a monovalent functional group in which the element in which Z is bonded to the silicon element is nitrogen.
  • a silicon compound having a large number of carbon atoms in the hydrophobic group R 1 in the general formula [II-1] may have a decreased reactivity with the hydroxyl group on the silicon nitride-containing wafer surface due to the steric hindrance of R 1 .
  • the reaction between the hydroxyl group on the silicon nitride-containing wafer surface and the silicon compound is promoted, and this compensates for a decrease in reactivity due to steric hindrance due to the hydrophobic group.
  • the treatment liquid may be one liquid type in which the silicon compound and the acid are mixed from the beginning, or two liquids of the liquid containing the silicon compound and the liquid containing the acid. As a type, it may be mixed when used.
  • the wafer surface treatment method of the present invention will be described.
  • the wafer containing silicon nitride that is surface-treated using the treatment agent and the treatment liquid of the present invention include a silicon wafer and a silicon wafer on which a silicon nitride film is formed by CVD or sputtering.
  • a silicon nitride film may be formed on a wafer that does not contain a silicon element, such as a sapphire wafer, various compound semiconductor wafers, and a plastic wafer.
  • the treatment liquid can hydrophobize the surface of a wafer containing silicon nitride, the surface of a film containing silicon nitride formed on the wafer, and the like.
  • a wafer having a large amount of silicon nitride film or silicon nitride portion on the surface has few hydroxyl groups on the surface, and it has been difficult to impart hydrophobicity with conventional techniques.
  • the use of the treatment agent and the treatment liquid of the present invention can impart sufficient hydrophobicity to the wafer surface, which in turn has the effect of increasing the adhesion between the wafer surface and the resist. Therefore, a wafer having many silicon nitride films or silicon nitride portions on the surface is suitable for applying the processing liquid of the present invention. Note that the surface of the silicon nitride-containing wafer may be cleaned in advance before performing the wafer surface treatment method of the present invention.
  • the cleaning solution used for the cleaning examples include water, an organic solvent, a mixed solution of water and an organic solvent, and a solution in which an acid or a base is dissolved.
  • a silicon nitride-containing wafer may be immersed in a cleaning liquid, or the wafer is cleaned one by one by supplying the cleaning liquid to the vicinity of the rotation center while rotating the silicon nitride-containing wafer almost horizontally. Spin processing may be performed. Further, the cleaning liquid may be used in a heated state.
  • the present invention is the wafer surface treatment method for improving the adhesion between the wafer and the resist by hydrophobizing the wafer surface containing silicon nitride, Contact the wafer surface with a silicon nitride-containing wafer surface treatment agent or silicon nitride-containing wafer surface treatment solution, or contact the wafer surface with a silicon nitride-containing wafer surface treatment agent or silicon nitride-containing wafer surface treatment solution.
  • a surface treatment step for hydrophobizing the wafer surface A resist film forming step of forming a resist film on the wafer surface;
  • the surface of the wafer is contacted with a silicon nitride-containing wafer surface treatment agent or a silicon nitride-containing wafer surface treatment solution, or the silicon nitride-containing wafer surface treatment agent or silicon nitride-containing wafer is contacted with the wafer surface.
  • the surface of the wafer is brought into contact to make the wafer surface hydrophobic.
  • a gas obtained by bubbling the treatment agent or treatment solution with a gas such as nitrogen is sprayed on the wafer surface, or the treatment agent or treatment solution is vaporized under reduced pressure and / or heating.
  • a vapor treatment method for forming a wafer and adhering to the wafer surface is used, but not limited to the vapor treatment method, even if the treatment agent or the treatment liquid is directly contacted with the wafer surface. good. Since the liquid processing method can be performed continuously from the surface processing step to the resist film forming step by, for example, spin processing, it is considered to lead to simplification of the production process. Since the surface treatment agent for silicon nitride-containing wafers or the surface treatment liquid for silicon nitride-containing wafers of the present invention can impart sufficient hydrophobicity to the silicon nitride-containing wafer surface even in a liquid treatment method, There seems to be a big merit.
  • the method for supplying the surface treatment agent or the surface treatment liquid is not particularly limited, and the wafer surface and the surface treatment agent are used.
  • the surface treatment can be performed as long as the surface treatment liquid is in contact with the surface treatment liquid.
  • a spin process for processing the wafers one by one by supplying the processing agent or the processing liquid to the vicinity of the rotation center while rotating the wafer while holding the wafer substantially horizontal is more preferably used.
  • the surface treatment process when the temperature of the treatment agent or treatment liquid is increased, the surface treatment can be easily performed in a shorter time. However, if the temperature is too high, the stability of the treatment agent or treatment liquid may be impaired due to boiling or evaporation of the treatment agent or treatment solution, and therefore the temperature is 10 to 160 ° C. In particular, 15 to 120 ° C. is preferable.
  • a resist film forming step for forming a resist film on the wafer surface is performed.
  • the resist before curing may be supplied to the surface with the treatment agent or treatment liquid remaining on the wafer surface, and the treatment agent or treatment solution may be replaced with the resist.
  • a resist before curing may be supplied to the surface.
  • the wafer surface after the surface treatment step is washed with a solvent or water for particle removal or the like, and the uncured resist is supplied to the surface with the solvent or water remaining on the wafer surface.
  • the resist may be replaced with water, or after drying the solvent and water remaining on the cleaned wafer surface, the uncured resist may be supplied to the surface.
  • the method for forming the resist is not particularly limited, and a known method can be used. For example, a spin process in which the wafer is processed one by one by supplying the uncured resist near the center of rotation while holding the wafer substantially horizontal and rotating is more preferably used.
  • a general method for forming a fine pattern on the wafer surface through lithography, etching, etc. is to apply the resist on the wafer surface in the resist film forming step, and then apply a resist mask. Then, the resist is exposed to light, and the resist having a desired pattern is produced by etching away the exposed resist or the resist that has not been exposed.
  • a resist having a pattern can also be obtained by pressing a mold having a pattern against the resist. Subsequently, the wafer is etched. At this time, the concave portion of the resist pattern is selectively etched. Finally, the resist is removed to obtain a wafer having a pattern.
  • the wafer surface containing silicon element was treated using the treatment liquid of the present invention, and the contact angle of the treated wafer surface with water was measured to evaluate the hydrophobicity of the treated wafer surface.
  • a silicon wafer with a smooth silicon oxide film as a wafer containing silicon element As a wafer containing silicon element; a silicon wafer having a thermal oxide film layer with a thickness of 1 ⁇ m on the surface (hereinafter simply referred to as “silicon wafer with silicon oxide film”)
  • a silicon wafer with a silicon nitride film manufactured by LP-CVD a silicon wafer having a silicon nitride layer with a thickness of 50 nm on the surface (hereinafter simply referred to as a “silicon wafer with a silicon nitride film”) In some cases).
  • Example I-1 (1) Preparation of surface treatment solution Hexamethyldisilazane [(CH 3 ) 3 SiNHSi (CH 3 ) 3 ] as a silicon compound; 3 g, trifluoroacetic anhydride [(CF 3 CO) 2 O] as an acid; 3 g, 96.7 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) as a diluting solvent were mixed and stirred for about 5 minutes, and the concentration of silicon compound relative to the total amount of the surface treatment liquid (hereinafter referred to as “silicon compound concentration”) was A 3% by mass surface treatment solution was obtained.
  • PGMEA propylene glycol monomethyl ether acetate
  • a silicon wafer with a silicon oxide film was immersed in a 1% by mass hydrofluoric acid aqueous solution at room temperature for 2 minutes, then immersed in pure water at room temperature for 1 minute, and immersed in 2-propanol at room temperature for 1 minute.
  • a silicon wafer with a silicon nitride film is immersed in a 1% by mass hydrofluoric acid aqueous solution for 2 minutes at room temperature, then immersed in pure water for 1 minute at room temperature, and 28% by mass ammonia water: 30% by mass hydrogen peroxide solution at room temperature.
  • Water was mixed at a volume ratio of 1: 1: 5, immersed in a cleaning solution with a hot plate at a temperature of 70 ° C. for 1 minute, immersed in pure water at room temperature for 1 minute, and then in 2-propanol at room temperature for 1 minute. Soaked.
  • each of the obtained wafers was evaluated in the manner described in the above “contact angle evaluation method”. As shown in Table 1, in the silicon wafer with a silicon oxide film, the initial contact angle before the surface treatment was less than 10 °. However, the contact angle after the surface treatment was 88 °, indicating excellent hydrophobicity. Moreover, in the silicon wafer with a silicon nitride film, the initial contact angle before the surface treatment was less than 10 °, but the contact angle after the surface treatment was 58 °, indicating hydrophobicity.
  • Examples I-2 to I-3 The silicon compound and acid used in Example I-1 were appropriately changed, and the wafer was surface treated and further evaluated. The results are shown in Table 1.
  • (CH 3 ) 3 SiN (CH 3 ) 2 is trimethylsilyldimethylamine
  • [CF 3 (CH 2 ) 2 (CH 3 ) 2 Si] 2 NH is bistrifluoropropyldimethylsilazane
  • CF 3 COOH is trifluoroacetic acid. Show.
  • Example I-4 Butyldimethylsilyldimethylamine [C 4 H 9 (CH 3 ) 2 SiN (CH 3 ) 2 ] as a silicon compound; 1 g, trifluoroacetic acid [CF 3 COOH] as an acid; 0.1 g, PGMEA as a diluting solvent; 9 g was mixed and stirred for about 5 minutes to prepare a surface treatment solution. Furthermore, the immersion time of each wafer in the surface treatment liquid was set to 10 minutes. The rest is the same as Example I-1. As shown in Table 1, the evaluation results of the silicon wafer with the silicon oxide film showed an excellent hydrophobicity with a contact angle of 87 ° after the surface treatment. Moreover, the evaluation result of the silicon wafer with a silicon nitride film was as shown in Table 1, and the contact angle after the surface treatment was 71 °, indicating excellent hydrophobicity.
  • Example I-5 to I-25 The silicon compound, silicon compound concentration, acid, acid concentration, dilution solvent, immersion time of each wafer in the surface treatment solution, and immersion temperature of each wafer in the surface treatment solution used in Example I-4 were appropriately changed. Then, the wafer was surface-treated and further evaluated. The results are shown in Table 1.
  • C 8 H 17 (CH 3 ) 2 SiN (CH 3 ) 2 means octyldimethylsilyldimethylamine
  • Novec7100 / PGMEA is hydrofluoroether (3M Novec7100) and PGMEA.
  • Example I-26 (1) Preparation of surface treatment liquid A surface treatment liquid similar to that in Example I-6 was prepared.
  • each of the obtained wafers was evaluated in the manner described in the above “contact angle evaluation method”. As shown in Table 1, in the silicon wafer with a silicon oxide film, the initial contact angle before the surface treatment was less than 10 °. However, the contact angle after the surface treatment was 101 °, indicating excellent hydrophobicity. Moreover, in the silicon wafer with a silicon nitride film, the initial contact angle before the surface treatment was less than 10 °, but the contact angle after the surface treatment was 85 °, indicating excellent hydrophobicity. If the surface treatment process is performed by the spin treatment as described above, the process liquid removal process of the next process and the subsequent resist film forming process can be continuously performed, which leads to simplification of the production process. As a result, it contributes to the improvement of the throughput.
  • Example I-27 Octylsilyltrisdimethylamine [C 8 H 17 Si [N (CH 3 ) 2 ] 3 ] as a silicon compound; 1 g, trifluoroacetic anhydride [(CF 3 CO) 2 O] as an acid; 0.1 g, dilution solvent was mixed with 98.9 g and stirred for about 5 minutes to prepare a surface treatment solution. The rest is the same as Example I-1. As shown in Table 1, the evaluation results of the silicon wafer with the silicon oxide film showed a contact angle of 93 ° after the surface treatment, indicating excellent hydrophobicity.
  • the evaluation result of the silicon wafer with the silicon nitride film showed an excellent hydrophobicity with a contact angle of 87 ° after the surface treatment.
  • a white solid was deposited as a precipitate in the treatment liquid. This is considered that insoluble matter was generated due to the progress of the polymerization of the silicon compound due to the mixing of moisture in the atmosphere into the treatment liquid.
  • the above solid precipitation did not occur.
  • the vapor prime method was simply reproduced, and the wafer was surface-treated. Although the exact temperature of the steam is unknown, it is considered that the boiling point of Novec 7100, 61 ° C., is exceeded.
  • Table 1 the evaluation result of the silicon wafer with the silicon oxide film shows that the contact angle after the surface treatment is 81 ° and exhibits excellent hydrophobicity, but the energy is higher than that of the surface treatment method in which the treatment liquid is brought into contact with the wafer. Loss was great.
  • the evaluation result of the silicon wafer with the silicon nitride film was 46 ° after the surface treatment, and the hydrophobicity was not sufficient.
  • the evaluation result of the silicon wafer with a silicon nitride film was that the contact angle after the surface treatment was 36 °, and the hydrophobicity was not sufficient.
  • Examples I-1 to I-27 using the treatment liquid containing the acid, the diluting solvent, and the silicon compound represented by the general formula [I-1] the surface treatment for bringing the treatment liquid into contact with the wafer is performed.
  • hydrophobicity could be imparted to the wafer surface.
  • Examples I-1 to I-26 using a treatment liquid containing an acid, a diluting solvent, and the silicon compound represented by the general formula [I-2] the wafer surface can be imparted with hydrophobicity, and the treatment liquid Was left in the atmosphere, no insoluble matter was precipitated in the treatment solution.
  • Examples I-4 to I-26 using a treatment liquid containing an acid, a diluting solvent and the silicon compound represented by the above general formula [I-3] excellent hydrophobicity can be imparted to the wafer surface. did it. Further, in Examples I-6 to I-26 using a treatment liquid containing an acid, a diluting solvent, and a silicon compound in which R 2 of the general formula [I-3] has 6 to 18 carbon atoms, Excellent hydrophobicity could be imparted.
  • the method of treating the surface of the wafer in the above example had less energy loss associated with the surface treatment for hydrophobizing the wafer surface than the conventional vapor prime method that was simply reproduced in Comparative Example I-1.
  • the spin treatment in which the wafer is surface-treated in Example I-26 can continuously perform the surface treatment step, the treatment liquid removal step, and the resist film formation step of the present invention. In comparison, the throughput was good.
  • Comparative Example I-1 although silicon wafer with silicon oxide film having a large number of hydroxyl groups per unit area could impart excellent hydrophobicity, silicon with silicon nitride film having a small number of hydroxyl groups per unit area In contrast to the fact that sufficient hydrophobicity could not be imparted to the wafer, in the above embodiment, hydrophobicity was imparted to both the silicon wafer with a silicon oxide film and the silicon wafer with a silicon nitride film. could be granted.
  • the hydrophobicity of the treated wafer surface was evaluated by treating the silicon nitride-containing wafer surface with the treatment agent or treatment liquid of the present invention and measuring the contact angle of the treated wafer surface with water.
  • Example II-1 (1) Preparation of surface treatment solution for silicon nitride-containing wafer
  • Nonafluorohexyldimethylchlorosilane [C 4 F 9 (CH 2 ) 2 (CH 3 ) 2 SiCl] as a silicon compound
  • 1 g hydrofluoroether (manufactured by 3M) as a diluting solvent Novec7100);
  • 96 g propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA); 3 g are mixed (the solvent is indicated as Novec7100 / PGMEA-3 in Table 2), and stirred for about 5 minutes to obtain silicon relative to the total amount of the surface treatment solution.
  • a surface treatment solution for a silicon nitride-containing wafer having a compound concentration (hereinafter referred to as “silicon compound concentration”) of 1% by mass was obtained.
  • a silicon wafer with a smooth silicon nitride film (smooth silicon wafer having a silicon nitride layer with a thickness of 50 nm on the surface) produced by LP-CVD is used at room temperature for a 1% by mass hydrofluoric acid aqueous solution. 2 minutes, then immersed in pure water for 1 minute at room temperature, mixed with 28% by weight ammonia water: 30% by weight hydrogen peroxide water: water at a volume ratio of 1: 1: 5, and the liquid temperature on a hot plate was immersed in a cleaning solution at 70 ° C. for 1 minute, immersed in pure water at room temperature for 1 minute, and immersed in 2-propanol at room temperature for 1 minute.
  • Example II-2 to II-3 The dilution solvent used in Example II-1 was appropriately changed, and the wafer surface treatment was performed in the same procedure as in Example II-1, and further evaluated. The results are shown in Table 2.
  • CTFP / PGMEA means a solvent using 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene (CTFP) instead of Novec7100 in Example II-1
  • DCTFP / PGMEA means A solvent using cis-1,2-dichloro-3,3,3-trifluoropropene (DCTFP) instead of Novec7100 in Example II-1 is meant.
  • Example II-4 As a silicon compound, octyldimethylchlorosilane [C 8 H 17 (CH 3 ) 2 SiCl]; 10 g, hydrofluoroether (3M Novec7100) as a diluent solvent; 80 g, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA); 10 g ( The solvent is expressed as “Novec7100 / PGMEA-10” in Table 2) and stirred for about 5 minutes to obtain a surface treatment solution for a silicon nitride-containing wafer having a silicon compound concentration of 10 mass% with respect to the total amount of the surface treatment solution. .
  • PGMEA propylene glycol monomethyl ether acetate
  • the silicon wafer with the silicon nitride film was immersed in the treatment liquid at 20 ° C. for 60 minutes.
  • Other processes are the same as those in Example II-1.
  • the obtained wafer was evaluated in the manner described in the above “contact angle evaluation method”, as shown in Table 2, the initial contact angle before the surface treatment was less than 10 °. The angle was 75 °, indicating excellent hydrophobicity.
  • Example II-5 Octyldimethylsilyldimethylamine [C 8 H 17 (CH 3 ) 2 SiN (CH 3 ) 2 ] as a silicon compound; 1 g, PGMEA as a diluting solvent; 98.9 g, and trifluoroacetic acid [CF 3 COOH] as an acid; 0 0.1 g was mixed and stirred for about 5 minutes to obtain a silicon nitride-containing wafer surface treatment solution having a silicon compound concentration of 1% by mass.
  • the amount of the acid added to the total amount of the silicon compound of 100% by mass (hereinafter referred to as acid concentration) is 10% by mass.
  • the rest is the same as Example II-1.
  • the evaluation result showed that the contact angle after the surface treatment was 86 °, indicating excellent hydrophobicity.
  • Example II-6 to II-24, II-27 to II-29 The surface treatment of the wafer was performed by appropriately changing the silicon compound, silicon compound concentration, acid, acid concentration, dilution solvent, surface treatment time, and surface treatment temperature used in Example II-5, and the evaluation was further performed. It was. The results are shown in Table 2.
  • C 4 H 9 (CH 3 ) 2 SiN (CH 3 ) 2 means butyldimethylsilyldimethylamine
  • (CF 3 CO) 2 O means trifluoroacetic anhydride.
  • Example II-26 (1) Preparation of silicon nitride-containing wafer surface treatment solution A silicon nitride-containing wafer surface treatment solution similar to Example II-5 was prepared.
  • the exact temperature of the steam is not known, it is considered to be 61 ° C. or higher, which is the boiling point of Novec7100.
  • the contact angle after the surface treatment was 46 ° and the hydrophobicity was low, as shown in Table 2.
  • Example II-2 The same as Example II-5 except that 1 g of bistrifluoropropyldimethylsilazane [[CF 3 (CH 2 ) 2 (CH 3 ) 2 Si] 2 NH]; 1 g) was used as the silicon compound. As shown in Table 2, the contact angle after the surface treatment was 62 °.
  • Examples II-1 to II-29 using the treatment liquid containing the silicon compound represented by the general formula [II-1] hydrophobicity can be imparted to the silicon nitride-containing wafer surface. It was. Furthermore, in Examples II-1 to II-24 and II-26 to II-29 using the treatment liquid containing the silicon compound represented by the general formula [II-2], hydrophobicity is imparted to the silicon nitride-containing wafer surface. In addition, even when the treatment liquid was allowed to stand in the atmosphere, no insoluble matter was precipitated in the treatment liquid.
  • Examples II-1 to II-24 and II-26 to II-29 using the treatment liquid containing the silicon compound represented by the general formula [II-3] the surface of the wafer was hydrophobicized in a shorter time. It was possible to impart sex.
  • Examples II-1 to II-3 using the treatment liquid containing the silicon compound represented by the general formula [II-4] it is possible to impart more excellent hydrophobicity to the wafer surface in a shorter time. I was able to.
  • Examples II-5 to II-24 and II-26 to II-28 using the treatment liquid containing the silicon compound represented by the general formula [II-5] the surface of the wafer was hydrophobicized in a shorter time. It was possible to impart sex.
  • Examples II-5 to II-24 and II-26 using a treatment liquid containing a silicon compound in which R 4 of the general formula [II-5] has 6 to 18 carbon atoms the wafer surface is more excellent. It was possible to impart hydrophobicity. Further, Examples II-5 to II-24, II— using a treatment liquid containing a silicon compound in which Z in the general formula [II-5] is a monovalent functional group in which the element bonded to the silicon element is nitrogen is used. In No. 26, excellent hydrophobicity could be imparted to the wafer surface. On the other hand, in Comparative Examples II-1 and II-2, sufficient hydrophobicity could not be imparted to the silicon nitride-containing wafer surface. In addition, Examples II-1 to II-29 were able to impart even better hydrophobicity than Reference Examples II-1 to II-2.

Landscapes

  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)

Abstract

開示されるのは、ケイ素元素を含むウェハ表面を疎水化することにより、該ウェハとレジストとの密着性を高める前記ウェハの表面処理方法であって、以下に示す工程、 前記ウェハ表面にケイ素元素含有ウェハ用表面処理液を接触させて、該ウェハ表面を疎水化する、表面処理工程、 前記ウェハ表面から前記処理液を除去する、処理液除去工程、 前記ウェハ表面にレジストを成膜する、レジスト成膜工程 を含み、表面処理工程において下記一般式[I-1]で表されるケイ素化合物と、酸と、希釈溶媒とを含むケイ素元素含有ウェハ用表面処理液を用いることを特徴とする、ケイ素元素含有ウェハの表面処理方法。  R1 aSiX4-a [I-1] [式[I-1]中、R1は、それぞれ互いに独立して、水素基、又は炭素数が1~18の炭化水素基であり、該炭化水素基の水素原子はハロゲン原子で置換されていてもよい。Xは、それぞれ互いに独立して、ケイ素元素と結合する元素が窒素である1価の官能基であり、aは1~3の整数である。]

Description

ウェハの表面処理方法及び表面処理液、並びに、窒化ケイ素含有ウェハ用の表面処理剤、表面処理液、及び表面処理方法
 本発明は、半導体デバイス製造などにおけるレジストとケイ素元素含有ウェハの密着性を改善するケイ素元素含有ウェハの表面処理方法、及び、ケイ素元素含有ウェハ用表面処理液に関する。さらに本発明は、半導体デバイス製造などにおけるレジストと窒化ケイ素を含むウェハの密着性を改善する前記ウェハ用の表面処理剤、表面処理液、及び前記ウェハの表面処理方法に関する。
 半導体チップの製造では、レジストを成膜した後、リソグラフィやエッチングなどを経てシリコンウェハ表面に微細なレジストパターンが形成される。さらに、このレジストパターンを型にして、ウェハ表面のエッチングが行われ、ウェハ表面に凹凸パターンが形成される。前記のレジストの成膜において、レジストとウェハ表面の密着性が不十分である場合が多いため、レジストの成膜前にHMDSなどのシランカップリング剤を用いてウェハ表面を疎水化処理することで密着性を改善できることが知られている(例えば、特許文献1)。この処理を行った後、レジストの成膜を行うことで、ウェハとレジストとの密着性が改善し、良好なレジストパターンを形成することが可能である。しかし、パターンが微細化されるにしたがって、ウェハとレジストの接触面積がより小さくなるため、ウェハとレジストとの密着性はより高いものが要求される。この密着性が不足していると、レジストパターンの剥がれや倒れの問題が発生する。さらに、前記パターンの微細化に対応した液浸リソグラフィにおいては、液浸中にレジストが剥がれやすいことが特に問題となっている。ウェハ表面の疎水性をより向上させると、ウェハとレジストとの密着性をより改善できる傾向があるため、これまで種々のシランカップリング剤を用いて、ウェハ表面の疎水性向上が検討されている(例えば、特許文献2、3)。
 ウェハを疎水化する方法としては、シランカップリング剤を含有する処理液にウェハを浸漬する方法、シランカップリング剤を含有する処理液をウェハ上にスピン処理する方法などの、シランカップリング剤を含有する処理液とウェハを接触させる方法、又は、シランカップリング剤を窒素などのガスでバブリングした気体を、加熱した状態のウェハ表面に吹き付ける方法(ベーパープライム法)などが知られている(例えば、特許文献1)。しかし、シランカップリング剤の処理性能から考えると、短時間での処理が可能なベーパープライム法が一般的である(例えば、特許文献2、3)。
 またさらには、近年、ウェハの材質の多様化に伴って、酸化ケイ素に比べてシランカップリング処理しにくい窒化ケイ素を含むウェハへの疎水化処理も要求されるようになってきた。しかしながら、窒化ケイ素表面に対しても、優れた疎水性を付与できる表面処理液はこれまでに無かった。
特公昭47-026043号公報 特開平09-102458号公報 特開2007-19465号公報
<第1の見地から>
 ケイ素元素を含むウェハ(以降、「ケイ素元素含有ウェハ」または単に「ウェハ」と記載する場合がある)とレジストとの密着性は、ウェハ表面を充分に疎水化することで改善することができる。ウェハ表面の疎水化には、ウェハ表面に存在する水酸基などの反応活性点と、疎水性を持つ化合物とを結合させる必要がある。従来の技術では、ウェハの疎水化は、シランカップリング剤を窒素などのガスでバブリングした気体を、加熱した状態のウェハ表面に吹き付ける方法(ベーパープライム法)によって行われている。これは、シランカップリング剤を含有する処理液とウェハを接触させる方法では、該シランカップリング剤の反応性が低いため、ウェハ表面を充分に疎水化できない、あるいはウェハ表面に充分な疎水性を発現するのに長時間を要する問題があるため、該問題を解決するために、短時間でウェハ表面に充分な疎水性を発現しやすいベーパープライム法を採用する必要があったためである。しかし、該方法ではシランカップリング剤を蒸気化させるために特殊な装置(チャンバー)が必要であり、装置内でバッチごとに処理する必要があるためスループットが悪い問題があった。また、ウェハを加熱する必要があることからエネルギーロスの大きい処理方法であった。本発明は、特殊な装置を必要とせず、エネルギーロスが少なく、スループットが改善された、ケイ素元素を含むウェハ表面を疎水化することにより、該ウェハとレジストとの密着性を高めることが可能な、ケイ素元素含有ウェハの表面処理方法、及び、ケイ素元素含有ウェハ用表面処理液(以降、「表面処理液」、又は単に「処理液」と記載する場合がある)を提供することを課題とする。
<第2の見地から>
 ウェハとレジストとの密着性は、ウェハ表面を充分に疎水化することで改善することができる。ウェハ表面の疎水化には、ウェハ表面に存在する水酸基などの反応活性点と、疎水性を持つ化合物とを結合させる必要がある。窒化ケイ素を含むウェハ(以降、「窒化ケイ素含有ウェハ」、「窒化ケイ素ウェハ」、又は単に「ウェハ」と記載する場合がある)では、該ウェハ表面に存在する水酸基が少ないため、従来の技術では、該ウェハ表面に充分な疎水性を付与することは難しく、ウェハとレジストとの密着性を高めることができない場合があった。本発明は、窒化ケイ素含有ウェハ表面を疎水化することにより該ウェハとレジストとの密着性を改善することが可能な、窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理剤(以降、「表面処理剤」、又は単に「処理剤」と記載する場合がある)、窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液(以降、「表面処理液」、又は単に「処理液」と記載する場合がある)、及び、窒化ケイ素含有ウェハの表面処理方法を提供することを課題とする。
<第1の見地から>
 本発明は、ケイ素元素を含むウェハ表面を疎水化することにより、該ウェハとレジストとの密着性を高める前記ウェハの表面処理方法であって、以下に示す工程、
   前記ウェハ表面にケイ素元素含有ウェハ用表面処理液を接触させて、該ウェハ表面を疎水化する、表面処理工程、
   前記ウェハ表面から前記処理液を除去する、処理液除去工程、
   前記ウェハ表面にレジストを成膜する、レジスト成膜工程
を含み、表面処理工程において下記一般式[I-1]で表されるケイ素化合物と、酸と、希釈溶媒とを含むケイ素元素含有ウェハ用表面処理液を用いることを特徴とする、ケイ素元素含有ウェハの表面処理方法である。
            R1 aSiX4-a [I-1]
[式[I-1]中、R1は、それぞれ互いに独立して、水素基、又は炭素数が1~18の炭化水素基であり、該炭化水素基の水素原子はハロゲン原子で置換されていてもよい。Xは、それぞれ互いに独立して、ケイ素元素と結合する元素が窒素である1価の官能基であり、aは1~3の整数である。]
 前記表面処理工程は、前記処理液でケイ素元素含有ウェハをスピン処理すること、または、前記処理液中にケイ素元素含有ウェハを浸漬処理することであることが好ましい。
 また本発明は、上記のケイ素元素含有ウェハの表面処理方法において用いるケイ素元素含有ウェハ用表面処理液であって、下記一般式[I-1]で表されるケイ素化合物と、酸と、希釈溶媒とを含むことを特徴とする、ケイ素元素含有ウェハ用表面処理液である。
            R1 aSiX4-a [I-1]
[式[I-1]中、R1は、それぞれ互いに独立して、水素基、又は炭素数が1~18の炭化水素基であり、該炭化水素基の水素原子はハロゲン原子で置換されていてもよい。Xは、それぞれ互いに独立して、ケイ素元素と結合する元素が窒素である1価の官能基であり、aは1~3の整数である。]
 また、前記ケイ素化合物は下記一般式[I-2]で表されるケイ素化合物であることが好ましい。
             R1 3SiX [I-2]
[式[I-2]中、R1、Xはそれぞれ一般式[I-1]と同様である。]
 また、前記ケイ素化合物は下記一般式[I-3]で表されるケイ素化合物であることが好ましい。
          R2(CH32SiX [I-3]
[式[I-3]中、R2は炭素数が4~18の炭化水素基であり、該炭化水素基の水素原子はハロゲン原子で置換されていてもよい。Xは一般式[I-1]と同様である。]
 また、前記一般式[I-3]のR2の炭素数は6~18であることが好ましい。
 前記ケイ素元素含有ウェハ用表面処理液に含まれる酸は、有機酸であることが好ましい。
 また、前記ケイ素元素含有ウェハ用表面処理液の総量100質量%に対して、前記ケイ素化合物は0.1~50質量%含有されることが好ましい。
<第2の見地から>
 本発明は、窒化ケイ素を含むウェハ表面にレジストを成膜する前に、該ウェハ表面を疎水化することにより該ウェハとレジストとの密着性を改善するための窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理剤であって、前記処理剤が下記一般式[II-1]で表されるケイ素化合物であることを特徴とする、窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理剤である。
            R1 aSiX4-a [II-1]
[式[II-1]中、R1は、それぞれ互いに独立して、水素基、又は炭素数が1~18の炭化水素基であり、該炭化水素基の水素原子はハロゲン原子で置換されていてもよい。式[II-1]においてR1として含まれる炭素原子の総数は6以上である。Xは、それぞれ互いに独立して、ケイ素元素と結合する元素が窒素である1価の官能基、ケイ素元素と結合する元素が酸素である1価の官能基、及び、ハロゲン基から選ばれる少なくとも1つの基であり、aは1~3の整数である。]
 前記のケイ素化合物は下記一般式[II-2]で表されるケイ素化合物であることが好ましい。
             R1 3SiX [II-2]
[式[II-2]中、R1、Xはそれぞれ一般式[II-1]と同様である。]
 前記のケイ素化合物は下記一般式[II-3]で表されるケイ素化合物であることが好ましい。
          R2(CH32SiX [II-3]
[式[II-3]中、R2は炭素数が4~18の炭化水素基であり、該炭化水素基の水素原子はハロゲン原子で置換されていてもよい。Xは一般式[II-1]と同様である。]
 前記のケイ素化合物は下記一般式[II-4]で表されるケイ素化合物であることが好ましい。
          R3(CH32SiY [II-4]
[式[II-4]中、R3は炭素数が4~18の、少なくとも一部の水素原子がハロゲン原子で置換された炭化水素基であり、Yはハロゲン基である。]
 また、上記の窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理剤を希釈溶媒で溶解して得られる窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液であって、該処理液の総量100質量%に対して、前記のケイ素化合物が0.1~50質量%含有されることを特徴とする、窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液である。
 また、上記の窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理剤と酸を希釈溶媒で溶解して得られる窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液であって、該処理液の総量100質量%に対して、前記のケイ素化合物が0.1~50質量%含有されることを特徴とする、窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液である。
 また、前記の酸を含有する窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液において、ケイ素化合物が下記一般式[II-5]で表されるケイ素化合物であることが好ましい。
          R4(CH32SiZ [II-5]
[式[II-5]中、R4は炭素数が4~18の炭化水素基であり、該炭化水素基の水素原子はハロゲン原子で置換されていてもよい。Zはケイ素元素と結合する元素が窒素である1価の官能基、又は、ケイ素元素と結合する元素が酸素である1価の官能基である。]
 また、前記一般式[II-5]のR4の炭素数は6~18であることが好ましい。
 また、前記一般式[II-5]のZはケイ素元素と結合する元素が窒素である1価の官能基であることが好ましい。
 また、窒化ケイ素を含むウェハ表面を疎水化することにより、該ウェハとレジストとの密着性を高める前記ウェハの表面処理方法であって、以下に示す工程、
    前記ウェハ表面に窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理剤又は窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液の蒸気を接触、又は前記ウェハ表面に窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理剤又は窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液を接触させて、該ウェハ表面を疎水化する、表面処理工程、
    前記ウェハ表面にレジストを成膜する、レジスト成膜工程
を含み、表面処理工程において上記のいずれかに記載の窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理剤又は窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液を用いることを特徴とする、窒化ケイ素含有ウェハの表面処理方法である。
 前記表面処理工程において、前記ウェハ表面に窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液を接触させて、該ウェハ表面を疎水化することが好ましい。
 本発明のケイ素元素含有ウェハの表面処理方法、及び、ケイ素元素含有ウェハ用表面処理液を用いることで、特殊な装置を用いることなく、ケイ素元素を含むウェハ表面に疎水性を付与することができ、その結果、従来に比べ、前記ウェハ表面の疎水化のための表面処理に伴うエネルギーロスを低減することができるとともに、該処理のスループットを改善することができる。
 またさらに、本発明の窒化ケイ素含有ウェハ用の表面処理剤、表面処理液、及び前記ウェハの表面処理方法を用いることで、窒化ケイ素を含むウェハ表面に良好な疎水性を付与することができる。従って本発明の窒化ケイ素含有ウェハ用の表面処理剤、表面処理液、及び前記ウェハの表面処理方法を用いて疎水化された窒化ケイ素含有ウェハはレジストとの間に良好な密着性を有することが期待される。
<第1の見地から>
 以下、第1の見地から見た本発明につきさらに詳しく説明する。本発明の処理液を用いて表面処理するケイ素元素を含むウェハは、シリコンウェハや、シリコンウェハ上に、熱酸化法やCVD法、スパッタ法などにより酸化ケイ素膜が形成されたもの、CVD法やスパッタ法などにより窒化ケイ素膜やポリシリコン膜が形成されたもの、及び、前記の窒化ケイ素膜やポリシリコン膜やシリコンウェハ表面が自然酸化したものも含まれる。また、シリコンおよび/または酸化ケイ素を含む複数の成分から構成されたウェハ、シリコンカーバイドウェハ、及びウェハ上にケイ素元素を含む各種膜が形成されたものも、ウェハとして用いることができる。さらには、サファイアウェハ、各種化合物半導体ウェハ、プラスチックウェハなどケイ素元素を含まないウェハ上に、ケイ素元素を含む各種膜が形成されたものであっても良い。なお、前記処理液はケイ素元素を含むウェハ表面、ウェハ上に形成されたケイ素元素を含む膜表面、及び前記ウェハや前記膜から形成されたケイ素元素を含むパターンが形成されたウェハなどを疎水化することができる。なお、本発明のケイ素元素含有ウェハの表面処理方法を施す前に、ケイ素元素含有ウェハ表面を予め洗浄してもよい。前記洗浄に用いる洗浄液としては、水、有機溶媒、水と有機溶媒の混合液、及び、それらに酸または塩基が溶解されたもの等が挙げられる。前記洗浄として、ケイ素元素含有ウェハを洗浄液中に浸漬してもよいし、ケイ素元素含有ウェハをほぼ水平に保持して回転させながら回転中心付近に前記洗浄液を供給してウェハを1枚ずつ洗浄処理するスピン処理を行ってもよい。また、前記洗浄液を加熱した状態で用いてもよい。
 本発明は、ケイ素元素を含むウェハ表面を疎水化することにより、該ウェハとレジストとの密着性を高める前記ウェハの表面処理方法であって、以下に示す工程、
   前記ウェハ表面にケイ素元素含有ウェハ用表面処理液を接触させて、該ウェハ表面を疎水化する、表面処理工程、
   前記ウェハ表面から前記処理液を除去する、処理液除去工程、
   前記ウェハ表面にレジストを成膜する、レジスト成膜工程
を含み、表面処理工程において前記一般式[I-1]で表されるケイ素化合物と、酸と、希釈溶媒とを含むケイ素元素含有ウェハ用表面処理液を用いることを特徴とする、ケイ素元素含有ウェハの表面処理方法である。
 前記表面処理工程では、前記ウェハ表面にケイ素元素含有ウェハ用表面処理液を接触させて、ウェハ表面を疎水化する。ウェハ表面にケイ素元素含有ウェハ用表面処理液を接触させる方法は限定されないが、前記処理液でケイ素元素含有ウェハをスピン処理すること、または、前記処理液中にケイ素元素含有ウェハを浸漬処理することが好ましい。
 前記スピン処理は、例えば、ウェハをほぼ水平に保持して回転させながら回転中心付近に液体を供給してウェハを1枚ずつ処理する方法である。また、前記浸漬処理は、例えば、一度に複数枚のウェハをケイ素元素含有ウェハ用表面処理液の浸漬槽に浸漬して処理する方法である。本発明のケイ素元素含有ウェハ用表面処理液は、液体とウェハを接触させる表面処理方法であっても、短時間でウェハ表面に充分な疎水性を付与することが可能であるため、上記のようなスピン処理や浸漬処理にも適用することができる。なお、本発明のケイ素元素含有ウェハ用表面処理液を用いて前記スピン処理を行うと、表面処理工程からレジスト成膜工程まで連続して行えることから、生産工程の簡素化に繋がると考えられる。
 なお、本発明のケイ素元素含有ウェハ用表面処理液を用いた表面処理方法でウェハ表面に付与された疎水性は、必ずしも連続的に付与されていなくてもよく、また、必ずしも均一に付与されていなくてもよいが、レジストとの密着性をより高めるため、連続的に、また、均一に付与されていることがより好ましい。
 表面処理工程では、処理液の温度を高くすると、より短時間でウェハ表面を疎水化しやすくなる。しかし、処理液の温度を高くしすぎると、前記表面処理液の沸騰や蒸発などにより該処理液の安定性が損なわれる恐れがあるため、前記処理液は10~160℃で保持されることが好ましく、特には15~120℃が好ましい。
 処理液除去工程では、疎水化されたウェハ表面からケイ素元素含有ウェハ用表面処理液を除去する。除去する方法は、前記ウェハ表面から処理液を乾燥させて除去する方法でも良いし、前記ウェハ表面の処理液を該処理液とは異なる溶媒や水で置換した後、前記ウェハ表面から該溶媒や水を乾燥させて除去する方法でも良い。前記乾燥には、スピン乾燥法、IPA(2-プロパノール)蒸気乾燥、マランゴニ乾燥、加熱乾燥、温風乾燥、真空乾燥などの周知の乾燥方法を適用することができる。また、前記ウェハ表面の処理液を前記溶媒や水で置換した後、該溶媒や水を次工程のレジスト成膜工程で用いる硬化前のレジストに置換することにより、表面処理工程、処理液除去工程、及びレジスト成膜工程を連続的に行っても良い。この場合、表面処理工程をスピン処理によって行い、その後の処理液除去工程、及びレジスト成膜工程も同様のスピン処理によって行うと、前記のように、表面処理工程からレジスト成膜工程までを連続的に行うことができるため、スループットの改善が期待できる。
 処理液除去工程後、疎水化されたウェハ表面にレジストを成膜するレジスト成膜工程を行う。レジストの成膜方法については特に限定されず、既知の方法を用いることが可能である。例えば、ウェハをほぼ水平に保持して回転させながら回転中心付近に硬化前のレジストを供給して、1枚ずつ、ウェハ表面にレジストを成膜する、スピン成膜処理などがより好適に用いられる。
 半導体チップの製造では、レジストを成膜した後、以下のような操作を経てウェハ表面にパターンが形成される。すなわち、レジスト成膜工程を行った後、レジストにパターンが形成され、その後ウェハ表面にパターンが形成される。パターンが形成されるのであればその方法は特に限定されないが、一般的な方法としては、レジスト成膜工程でウェハ表面にレジストを塗布した後、レジストマスクを介してレジストに露光し、露光されたレジスト、または、露光されなかったレジストをエッチング除去することによって所望のパターンを有するレジストを作製する。また、レジストにパターンを有するモールドを押し当てることでも、パターンを有するレジストを得ることができる。続いて、ウェハをエッチングする。このとき、レジストパターンの凹の部分が選択的にエッチングされる。最後に、レジストを剥離すると、パターンを有するシリコンウェハが得られる。
 また本発明は、上記のケイ素元素含有ウェハの表面処理方法において用いるケイ素元素含有ウェハ用表面処理液であって、前記一般式[I-1]で表されるケイ素化合物と、酸と、希釈溶媒とを含むことを特徴とする、ケイ素元素含有ウェハ用表面処理液である。
 前記一般式[I-1]で表されるケイ素化合物のR1で表される炭化水素基は疎水性基であり、処理した後のウェハ表面を良好な疎水性の表面にする。該疎水性基によって、単位面積あたりの水酸基数量が多い酸化ケイ素などの表面はもちろん、単位面積あたりの水酸基数量が少ない窒化ケイ素などの表面に対しても、疎水性を発現させることができる。また、その反応性部位であるXで表される基は、ウェハ表面に存在する水酸基と反応し、該ウェハ表面のケイ素元素との間にシロキサン結合を形成するための官能基である。前記のようなケイ素化合物と、酸と、希釈溶媒とを含むウェハ用表面処理液を用いることで、処理液とウェハを接触させる方法であっても、短時間で前記ケイ素化合物と、ウェハ表面の水酸基とを化学的に反応せしめることが可能であり、ウェハ表面に疎水性を付与することが可能である。
 一般式[I-1]で示されるケイ素化合物としては、例えば、(CH33SiNH2、C25(CH32SiNH2、C37(CH32SiNH2、C49(CH32SiNH2、C511(CH32SiNH2、C613(CH32SiNH2、C715(CH32SiNH2、C817(CH32SiNH2、C919(CH32SiNH2、C1021(CH32SiNH2、C1123(CH32SiNH2、C1225(CH32SiNH2、C1327(CH32SiNH2、C1429(CH32SiNH2、C1531(CH32SiNH2、C1633(CH32SiNH2、C1735(CH32SiNH2、C1837(CH32SiNH2、CF324(CH32SiNH2、C2524(CH32SiNH2、C3724(CH32SiNH2、C4924(CH32SiNH2、C51124(CH32SiNH2、C61324(CH32SiNH2、C71524(CH32SiNH2、C81724(CH32SiNH2、[(CH33Si]2NH、[C25(CH32Si]2NH、[C37(CH32Si]2NH、[C49(CH32Si]2NH、[C511(CH32Si]2NH、[C613(CH32Si]2NH、[C715(CH32Si]2NH、[C817(CH32Si]2NH、[C919(CH32Si]2NH、[C1021(CH32Si]2NH、[C1123(CH32Si]2NH、[C1225(CH32Si]2NH、[C1327(CH32Si]2NH、[C1429(CH32Si]2NH、[C1531(CH32Si]2NH、[C1633(CH32Si]2NH、[C1735(CH32Si]2NH、[C1837(CH32Si]2NH、[CF324(CH32Si]2NH、[C2524(CH32Si]2NH、[C3724(CH32Si]2NH、[C4924(CH32Si]2NH、[C51124(CH32Si]2NH、[C61324(CH32Si]2NH、[C71524(CH32Si]2NH、[C81724(CH32Si]2NH、[CH3(C252Si]2NH、[(C253Si]2NH、[C37(C252Si]2NH、[C49(C252Si]2NH、[C511(C252Si]2NH、[C613(C252Si]2NH、[C715(C252Si]2NH、[C817(C252Si]2NH、[C919(C252Si]2NH、[C1021(C252Si]2NH、[C1123(C252Si]2NH、[C1225(C252Si]2NH、[C1327(C252Si]2NH、[C1429(C252Si]2NH、[C1531(C252Si]2NH、[C1633(C252Si]2NH、[C1735(C252Si]2NH、[C1837(C252Si]2NH、[(CH33Si]3N、[C25(CH32Si]3N、[C37(CH32Si]3N、[C49(CH32Si]3N、[C511(CH32Si]3N、[C613(CH32Si]3N、[C715(CH32Si]3N、[C817(CH32Si]3N、[C919(CH32Si]3N、[C1021(CH32Si]3N、[C1123(CH32Si]3N、[C1225(CH32Si]3N、[C1327(CH32Si]3N、[C1429(CH32Si]3N、[C1531(CH32Si]3N、[C1633(CH32Si]3N、[C1735(CH32Si]3N、[C1837(CH32Si]3N、[CF324(CH32Si]3N、[C2524(CH32Si]3N、[C3724(CH32Si]3N、[C4924(CH32Si]3N、[C51124(CH32Si]3N、[C61324(CH32Si]3N、[C71524(CH32Si]3N、[C81724(CH32Si]3N、(CH33SiN(CH32、C25(CH32SiN(CH32、C37(CH32SiN(CH32、C49(CH32SiN(CH32、C511(CH32SiN(CH32、C613(CH32SiN(CH32、C715(CH32SiN(CH32、C817(CH32SiN(CH32、C919(CH32SiN(CH32、C1021(CH32SiN(CH32、C1123(CH32SiN(CH32、C1225(CH32SiN(CH32、C1327(CH32SiN
(CH32、C1429(CH32SiN(CH32、C1531(CH32SiN(CH32、C1633(CH32SiN(CH32、C1735(CH32SiN(CH32、C1837(CH32SiN(CH32、(CH32HSiN(CH32、C25(CH3)HSiN(CH32、C37(CH3)HSiN(CH32、C49(CH3)HSiN(CH32、C511(CH3)HSiN(CH32、C613(CH3)HSiN(CH32、C715(CH3)HSiN(CH32、C817(CH3)HSiN(CH32、C919(CH3)HSiN(CH32、C1021(CH3)HSiN(CH32、C1123(CH3)HSiN(CH32、C1225(CH3)HSiN(CH32、C1327(CH3)HSiN(CH32、C1429(CH3)HSiN(CH32、C1531(CH3)HSiN(CH32、C1633(CH3)HSiN(CH32、C1735(CH3)HSiN(CH32、C1837(CH3)HSiN(CH32、CF324(CH32SiN(CH32、C2524(CH32SiN(CH32、C3724(CH32SiN(CH32、C4924(CH32SiN(CH32、C51124(CH32SiN(CH32、C61324(CH32SiN(CH32、C71524(CH32SiN(CH32、C81724(CH32SiN(CH32、(C253SiN(CH32、C37(C252SiN(CH32、C49(C252SiN(CH32、C511(C252SiN(CH32、C613(C252SiN(CH32、C715(C252SiN(CH32、C817(C252SiN(CH32、C919(C252SiN(CH32、C1021(C252SiN(CH32、C1123(C252SiN(CH32、C1225(C252SiN(CH32、C1327(C252SiN(CH32、C1429(C252SiN(CH32、C1531(C252SiN(CH32、C1633(C252SiN(CH32、C1735(C252SiN(CH32、C1837(C252SiN(CH32、(C493SiN(CH32、C511(C492SiN(CH32、C613(C492SiN(CH32、C715(C492SiN(CH32、C817(C492SiN(CH32、C919(C492SiN(CH32、C1021(C492SiN(CH32、C1123(C492SiN(CH32、C1225(C492SiN(CH32、C1327(C492SiN(CH32、C1429(C492SiN(CH32、C1531(C492SiN(CH32、C1633(C492SiN(CH32、C1735(C492SiN(CH32、C1837(C492SiN(CH32、(CH32Si[N(CH322、C25(CH3)Si[N(CH322、C37(CH3)Si[N(CH322、C49(CH3)Si[N(CH322、C511(CH3)Si[N(CH322、C613(CH3)Si[N(CH322、C715(CH3)Si[N(CH322、C817(CH3)Si[N(CH322、C919(CH3)Si[N(CH322、C1021(CH3)Si[N(CH322、C1123(CH3)Si[N(CH322、C1225(CH3)Si[N(CH322、C1327(CH3)Si[N(CH322、C1429(CH3)Si[N(CH322、C1531(CH3)Si[N(CH322、C1633(CH3)Si[N(CH322、C1735(CH3)Si[N(CH322、C1837(CH3)Si[N(CH322、CF324(CH3)Si[N(CH322、C2524(CH3)Si[N(CH322、C3724(CH3)Si[N(CH322、C4924(CH3)Si[N(CH322、C51124(CH3)Si[N(CH322、C61324(CH3)Si[N(CH322、C71524(CH3)Si[N(CH322、C81724(CH3)Si[N(CH322、CH3Si[N(CH323、C25Si[N(CH323、C37Si[N(CH323、C49Si[N(CH323、C511Si[N(CH323、C613Si[N(CH3
23、C715Si[N(CH323、C817Si[N(CH323、C919Si[N(CH323、C1021Si[N(CH323、C1123Si[N(CH323、C1225Si[N(CH323、C1327Si[N(CH323、C1429Si[N(CH323、C1531Si[N(CH323、C1633Si[N(CH323、C1735Si[N(CH323、C1837Si[N(CH323、CF324Si[N(CH323、C2524Si[N(CH323、C3724Si[N(CH323、C4924Si[N(CH323、C51124Si[N(CH323、C61324Si[N(CH323、C71524Si[N(CH323、C81724Si[N(CH323、(CH33SiN(C252、C25(CH32SiN(C252、C37(CH32SiN(C252、C49(CH32SiN(C252、C511(CH32SiN(C252、C613(CH32SiN(C252、C715(CH32SiN(C252、C817(CH32SiN(C252、C919(CH32SiN(C252、C1021(CH32SiN(C252、C1123(CH32SiN(C252、C1225(CH32SiN(C252、C1327(CH32SiN(C252、C1429(CH32SiN(C252、C1531(CH32SiN(C252、C1633(CH32SiN(C252、C1735(CH32SiN(C252、C1837(CH32SiN(C252、CF324(CH32SiN(C252、C2524(CH32SiN(C252、C3724(CH32SiN(C252、C4924(CH32SiN(C252、C51124(CH32SiN(C252、C61324(CH32SiN(C252、C71524(CH32SiN(C252、C81724(CH32SiN(C252、(C253SiN(C252、C37(C252SiN(C252、C49(C252SiN(C252、C511(C252SiN(C252、C613(C252SiN(C252、C715(C252SiN(C252、C817(C252SiN(C252、C919(C252SiN(C252、C1021(C252SiN(C252、C1123(C252SiN(C252、C1225(C252SiN(C252、C1327(C252SiN(C252、C1429(C252SiN(C252、C1531(C252SiN(C252、C1633(C252SiN(C252、C1735(C252SiN(C252、C1837(C252SiN(C252、(C493SiN(C252、C511(C492SiN(C252、C613(C492SiN(C252、C715(C492SiN(C252、C817(C492SiN(C252、C919(C492SiN(C252、C1021(C492SiN(C252、C1123(C492SiN(C252、C1225(C492SiN(C252、C1327(C492SiN(C252、C1429(C492SiN(C252、C1531(C492SiN(C252、C1633(C492SiN(C252、C1735(C492SiN(C252、C1837(C492SiN(C252などのアミノシラン系化合物やシラザン系化合物が挙げられる。
 また、例えば、(CH33SiNCO、C25(CH32SiNCO、C37(CH32SiNCO、C49(CH32SiNCO、C511(CH32SiNCO、C613(CH32SiNCO、C715(CH32SiNCO、C817(CH32SiNCO、C919(CH32SiNCO、C1021(CH32SiNCO、C1123(CH32SiNCO、C1225(CH32SiNCO、C1327(CH32SiNCO、C1429(CH32SiNCO、C1531(CH32SiNCO、C1633(CH32SiNCO、C1735(CH32SiNCO、C1837(CH32SiNCO、CF324(CH32SiNCO、C2524(CH32SiNCO、C3724(CH32SiNCO、C4924(CH32SiNCO、C51124(CH32SiNCO、C61324(CH32SiNCO、C71524(CH32SiNCO、C81724(CH32SiNCO、(C253SiNCO、C37(C252SiNCO、C49(C252SiNCO、C511(C252SiNCO、C613(C252SiNCO、C715(C252SiNCO、C817(C252SiNCO、C919(C252SiNCO、C1021(C252SiNCO、C1123(C252SiNCO、C1225(C252SiNCO、C1327(C252SiNCO、C1429(C252SiNCO、C1531(C252SiNCO、C1633(C252SiNCO、C1735(C252SiNCO、C1837(C252SiNCO、(C493SiNCO、C511(C492SiNCO、C613(C492SiNCO、C715(C492SiNCO、C817(C492SiNCO、C919(C492SiNCO、C1021(C492SiNCO、C1123(C492SiNCO、C1225(C492SiNCO、C1327(C492SiNCO、C1429(C492SiNCO、C1531(C492SiNCO、C1633(C492SiNCO、C1735(C492SiNCO、C1837(C492SiNCO、(CH32Si(NCO)2、C25(CH3)Si(NCO)2、C37(CH3)Si(NCO)2、C49(CH3)Si(NCO)2、C511(CH3)Si(NCO)2、C613(CH3)Si(NCO)2、C715(CH3)Si(NCO)2、C817(CH3)Si(NCO)2、C919(CH3)Si(NCO)2、C1021(CH3)Si(NCO)2、C1123(CH3)Si(NCO)2、C1225(CH3)Si(NCO)2、C1327(CH3)Si(NCO)2、C1429(CH3)Si(NCO)2、C1531(CH3)Si(NCO)2、C1633(CH3)Si(NCO)2、C1735(CH3)Si(NCO)2、C1837(CH3)Si(NCO)2、CF324(CH3)Si(NCO)2、C2524(CH3)Si(NCO)2、C3724(CH3)Si(NCO)2、C4924(CH3)Si(NCO)2、C51124(CH3)Si(NCO)2、C61324(CH3)Si(NCO)2、C71524(CH3)Si(NCO)2、C81724(CH3)Si(NCO)2、CH3Si(NCO)3、C25Si(NCO)3、C37Si(NCO)3、C49Si(NCO)3、C511Si(NCO)3、C613Si(NCO)3、C715Si(NCO)3、C817Si(NCO)3、C919Si(NCO)3、C1021Si(NCO)3、C1123Si(NCO)3、C1225Si(NCO)3、C1327Si(NCO)3、C1429Si(NCO)3、C1531Si(NCO)3、C1633Si(NCO)3、C1735Si(NCO)3、C1837Si(NCO)3、CF324Si(NCO)3、C2524Si(NCO)3、C3724Si(NCO)3、C4924Si(NCO)3、C51124Si(NCO)3、C61324Si(NCO)3、C71524Si(NCO)3、C81724Si(NCO)3などのイソシアネートシラン系化合物が挙げられる。
 これらのケイ素化合物のうち、炭化水素基の水素原子がハロゲン原子で置換される場合、疎水化性能を考慮すると置換するハロゲン原子としてはフッ素原子であることが好ましい。
 また、一般式[I-1]のXで表される、ケイ素元素と結合する元素が窒素である1価の官能基は、炭素、水素、ホウ素、窒素、リン、酸素、硫黄、ケイ素、ゲルマニウム、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などの元素から構成される官能基であれば良く、例えば、-NHSi(CH33基、-NHSi(CH3249基、-NHSi(CH32817基、-N(CH32基、-N(C252基、-N(C372基、-N(CH3)(C25)基、-NH(C25)基、-NCO基、イミダゾール基、アセトアミド基などが挙げられる。
 また、一般式[I-1]のaは1~3の整数であればよいが、aが1又は2である場合、前記処理液を長期保存すると、水分の混入などにより、ケイ素化合物の重合が発生し、該処理液中に不溶物が析出したり、該処理液の疎水性付与効果が低下したりする恐れがあるため、保存可能期間が短くなる可能性がある。そのため、処理液のポットライフを考慮すると、一般式[I-1]のaが3のもの(すなわち、前記一般式[I-2]で表されるケイ素化合物)が好ましい。
 また、一般式[I-1]で表されるケイ素化合物のうち、R1が、炭素数が4~18の無置換もしくは水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭化水素基1個とメチル基2個からなるもの(すなわち、前記一般式[I-3]で表されるケイ素化合物)は、ウェハ表面の水酸基との反応速度が速いので好ましい。これは、ウェハ表面の水酸基と前記ケイ素化合物との反応において、疎水性基による立体障害が反応速度に大きな影響を与えるためであり、ケイ素元素に結合するアルキル鎖は最も長い一つを除く残り二つは短い方が好ましいからである。上記のような構造のケイ素化合物を用いることにより、ウェハ表面に優れた疎水性を付与できる傾向があり、単位面積あたりの水酸基数量が少ない、例えば、窒化ケイ素などの表面に対しても、優れた疎水性を付与できるので好ましい。
 さらに、前記一般式[I-3]のR2の炭素数が6~18であるとウェハ表面への疎水性付与効果が大きいためより好ましい。前記のような処理液を用いると、表面に反応活性点である水酸基が少ない、例えば、窒化ケイ素などの表面に対しても、より優れた疎水性を付与しやすくなるため好ましい。
 上記のケイ素化合物は、本発明の処理液の総量100質量%に対して、0.1~50質量%含有されることが好ましく、より好適には前記処理液の総量100質量%に対して0.3~20質量%である。ケイ素化合物が0.1質量%未満では、希釈溶媒中に微量に含まれる水分などと反応して失活し易いため、疎水化処理する能力が乏しく、ウェハ表面を充分に疎水化することができない場合がある。一方、50質量%より多い場合、ウェハ表面に不純物として残留する懸念があること、またコスト的な観点から見ても好ましくない。
 また、本発明の処理液には、前記一般式[I-1]で表されるケイ素化合物が2種以上含有されても良いし、前記一般式[I-1]で表されるケイ素化合物と前記一般式[I-1]で表されるケイ素化合物以外のケイ素化合物が含有されても良い。
 また、本発明の処理液には酸が含有されている。該酸が存在することにより、前記ケイ素化合物と、ウェハ表面の水酸基との反応が促進される。このような酸として、トリフルオロ酢酸、無水トリフルオロ酢酸、ペンタフルオロプロピオン酸、無水ペンタフルオロプロピオン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、無水トリフルオロメタンスルホン酸、硫酸、塩化水素などの水を含まない酸が挙げられる。特に、前記反応の促進効果を考慮すると、トリフルオロ酢酸、トリフルオロ酢酸無水物、トリフルオロメタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸無水物、硫酸、塩化水素などの酸が好ましく、当該の酸は水分を含んでいないことが好ましい。特に、触媒効果や有機溶媒への溶解性を考慮すると、トリフルオロ酢酸、トリフルオロ酢酸無水物、トリフルオロメタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸無水物などの有機酸が好ましく、当該の酸は水分を含んでいないことが好ましい。
 酸の添加量は、前記ケイ素化合物の総量100質量%に対して、0.01~100質量%が好ましい。添加量が少なくなると触媒効果が低下するので好ましくない。また、過剰に添加しても触媒効果は向上せず、ケイ素化合物よりも多くすると、逆に触媒効果が低下する場合もある。さらに、不純物としてウェハ表面に残留する懸念もある。このため、前記酸の添加量は、前記ケイ素化合物の総量100質量%に対して、0.01~100質量%が好ましく、より好ましくは0.1~50質量%である。
 また、本発明の処理液には希釈溶媒が含有されている。前記希釈溶媒は、前記ケイ素化合物と酸とを溶解するものであれば良く、例えば、炭化水素類、エステル類、エーテル類、ケトン類、含ハロゲン溶媒、スルホキシド系溶媒、ラクトン系溶媒、カーボネート系溶媒、アルコール類、多価アルコールの誘導体、窒素元素含有溶媒などの有機溶媒が好適に使用される。水を希釈溶媒として用いた場合、水により処理液中のケイ素化合物の反応性部位(前記一般式[I-1]のX)が加水分解してシラノール基(Si-OH)が生成する可能性がある。該反応性部位は、このシラノール基とも反応するために、ケイ素化合物同士が結合して2量体が生成する可能性がある。この2量体は、ウェハ表面の水酸基との反応性が低いため、ウェハ表面を疎水化するのに要する時間が長くなる恐れがあることから、水を希釈溶媒として使用することは好ましくない。
 さらに、前記ケイ素化合物は、プロトン性溶媒と反応しやすいため、前記有機溶媒として、非プロトン性溶媒を用いると、短時間で疎水性を発現しやすくなるので特に好ましい。なお、非プロトン性溶媒は、非プロトン性極性溶媒と非プロトン性非極性溶媒の両方のことである。このような非プロトン性溶媒としては、炭化水素類、エステル類、エーテル類、ケトン類、含ハロゲン溶媒、スルホキシド系溶媒、ラクトン系溶媒、カーボネート系溶媒、水酸基を持たない多価アルコールの誘導体、N-H結合を持たない窒素元素含有溶媒が挙げられる。前記炭化水素類の例としては、トルエン、ベンゼン、キシレン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどがあり、前記エステル類の例としては、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、アセト酢酸エチルなどがあり、前記エーテル類の例としては、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどがあり、前記ケトン類の例としては、アセトン、アセチルアセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルブチルケトン、シクロヘキサノンなどがあり、前記含ハロゲン溶媒の例としては、パーフルオロオクタン、パーフルオロノナン、パーフルオロシクロペンタン、パーフルオロシクロヘキサン、ヘキサフルオロベンゼンなどのパーフルオロカーボン、1、1、1、3、3-ペンタフルオロブタン、オクタフルオロシクロペンタン、2,3-ジハイドロデカフルオロペンタン、ゼオローラH(日本ゼオン株式会社製)などのハイドロフルオロカーボン、メチルパーフルオロイソブチルエーテル、メチルパーフルオロブチルエーテル、エチルパーフルオロブチルエーテル、エチルパーフルオロイソブチルエーテル、アサヒクリンAE-3000(旭硝子株式会社製)、Novec7100、Nove7200、Novec7300、Novec7600(いずれも3M製)などのハイドロフルオロエーテル、テトラクロロメタンなどのクロロカーボン、クロロホルムなどのハイドロクロロカーボン、ジクロロジフルオロメタンなどのクロロフルオロカーボン、1,1-ジクロロ-2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロパン、1,3-ジクロロ-1,1,2,2,3-ペンタフルオロプロパン、1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン、1,2-ジクロロ-3,3,3-トリフルオロプロペンなどのハイドロクロロフルオロカーボン、パーフルオロエーテル、パーフルオロポリエーテルなどがあり、前記スルホキシド系溶媒の例としては、ジメチルスルホキシドなどがあり、前記ラクトン系溶媒の例としては、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、γ-ヘキサノラクトン、γ-ヘプタノラクトン、γ-オクタノラクトン、γ-ノナノラクトン、γ-デカノラクトン、γ-ウンデカノラクトン、γ-ドデカノラクトン、δ-バレロラクトン、δ-ヘキサノラクトン、δ-オクタノラクトン、δ-ノナノラクトン、δ-デカノラクトン、δ-ウンデカノラクトン、δ-ドデカノラクトン、ε-ヘキサノラクトンなどがあり、前記カーボネート系溶媒の例としては、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、プロピレンカーボネートなどがあり、前記水酸基を持たない多価アルコール誘導体の例としては、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、エチレングリコールジアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジアセテート、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールジアセテート、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテル、テトラエチレングリコールジブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、テトラエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、テトラエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、テトラエチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールジアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルプロピルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジブチルエーテル、ジプロピレングリコールジアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジエチルエーテル、トリプロピレングリコールジブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールジアセテート、テトラプロピレングリコールジメチルエーテル、テトラプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、テトラプロピレングリコールジアセテート、ブチレングリコールジメチルエーテル、ブチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ブチレングリコールジアセテート、グリセリントリアセテートなどがあり、N-H結合を持たない窒素元素含有溶媒の例としては、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン、トリエチルアミン、ピリジンなどがある。
 また、前記希釈溶媒の一部、又は、全てに不燃性のものを使うと、処理液が不燃性になる、あるいは、引火点が高くなって、該処理液の危険性が低下するので好ましい。含ハロゲン溶媒は不燃性のものが多く、不燃性含ハロゲン溶媒は不燃性希釈溶媒として好適に使用できる。また、「化学品の分類および表示に関する国際的調和システム;GHS」によると、引火点が93℃以下の溶媒を「引火性液体」として定義している。そのため、不燃性溶媒でなくとも、前記希釈溶媒として引火点が93℃を超える溶媒を用いると、前記処理液の引火点は93℃以上になりやすく、該処理液が「引火性液体」に該当し難くなるため、安全性の観点から好ましい。
 また、ラクトン系溶媒や、カーボネート系溶媒や、多価アルコールの誘導体は、引火点が高いものが多いので、これを溶媒に用いると、処理液の危険性を低くできるので好ましい。上記の安全性の観点から、具体的には引火点が93℃を超える、γ-ブチロラクトン、γ-ヘキサノラクトン、γ-ヘプタノラクトン、γ-オクタノラクトン、γ-ノナノラクトン、γ-デカノラクトン、γ-ウンデカノラクトン、γ-ドデカノラクトン、δ-バレロラクトン、δ-ヘキサノラクトン、δ-オクタノラクトン、δ-ノナノラクトン、δ-デカノラクトン、δ-ウンデカノラクトン、δ-ドデカノラクトン、ε-ヘキサノラクトン、プロピレンカーボネート、エチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールイソモノブチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノプロピルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールジアセテート、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、テトラエチレングリコールモノエチルエーテル、テトラエチレングリコールモノプロピルエーテル、テトラエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテル、テトラエチレングリコールジブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、テトラエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、テトラエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、テトラエチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジアセテート、ジプロピレングリコールジアセテート、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジエチルエーテル、トリプロピレングリコールジブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールジアセテート、テトラプロピレングリコールジメチルエーテル、テトラプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、テトラプロピレングリコールジアセテート、ブチレングリコールジメチルエーテル、ブチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ブチレングリコールジアセテート、グリセリントリアセテート等を前記溶媒として用いることがより好ましい。
 また、希釈溶媒には、微量の水分であれば存在してもよい。ただし、この水分が溶媒に大量に含まれると、ケイ素化合物は該水分によって加水分解して反応性が低下することがある。このため、溶媒中の水分量は低くすることが好ましく、該水分量は、前記ケイ素化合物と混合したときに、該ケイ素化合物に対して、モル比で1モル倍未満とすることが好ましく、0.5モル倍未満にすることが特に好ましい。
<第2の見地から>
 以下、第2の見地から見た本発明につきさらに詳しく説明する。まず、本発明で提供する窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理剤は、窒化ケイ素を含むウェハ表面にレジストを成膜する前に、該ウェハ表面に対して処理して、該ウェハとレジストとの密着性を改善する窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理剤である。前記表面処理剤は、言い換えれば、窒化ケイ素含有ウェハ表面を疎水化するための表面処理剤であり、前記処理剤は下記一般式[II-1]で表されるケイ素化合物であることを特徴とする、窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理剤である。
            R1 aSiX4-a [II-1]
[式[II-1]中、R1は、それぞれ互いに独立して、水素基、又は炭素数が1~18の炭化水素基であり、該炭化水素基の水素原子はハロゲン原子で置換されていてもよい。式[II-1]においてR1として含まれる炭素原子の総数は6以上である。Xは、それぞれ互いに独立して、ケイ素元素と結合する元素が窒素である1価の官能基、ケイ素元素と結合する元素が酸素である1価の官能基、及び、ハロゲン基から選ばれる少なくとも1つの基であり、aは1~3の整数である。]
 R1で表される炭化水素基は疎水性基であり、疎水性基が大きなケイ素化合物を含有する処理液を用いて窒化ケイ素含有ウェハ表面を表面処理すると、処理後の前記ウェハ表面は良好な疎水性を示す。式[II-1]においてR1として含まれる炭素原子の総数が、6以上であれば、窒化ケイ素を含むウェハ表面を、十分に疎水化することができる。
 前記一般式[II-1]で表されるケイ素化合物は、その反応性部位であるXで表される官能基が、ウェハ表面の水酸基と化学的に反応することが可能であり、結果、前記ケイ素化合物のケイ素元素はウェハ表面のケイ素元素と化学的に結合し、ウェハ表面に疎水性を付与することが可能である。
 一般式[II-1]で示されるケイ素化合物としては、例えば、C49(CH32SiCl、C511(CH32SiCl、C613(CH32SiCl、C715(CH32SiCl、C817(CH32SiCl、C919(CH32SiCl、C1021(CH32SiCl、C1123(CH32SiCl、C1225(CH32SiCl、C1327(CH32SiCl、C1429(CH32SiCl、C1531(CH32SiCl、C1633(CH32SiCl、C1735(CH32SiCl、C1837(CH32SiCl、C511(CH3)HSiCl、C613(CH3)HSiCl、C715(CH3)HSiCl、C817(CH3)HSiCl、C919(CH3)HSiCl、C1021(CH3)HSiCl、C1123(CH3)HSiCl、C1225(CH3)HSiCl、C1327(CH3)HSiCl、C1429(CH3)HSiCl、C1531(CH3)HSiCl、C1633(CH3)HSiCl、C1735(CH3)HSiCl、C1837(CH3)HSiCl、C2524(CH32SiCl、C3724(CH32SiCl、C4924(CH32SiCl、C51124(CH32SiCl、C61324(CH32SiCl、C71524(CH32SiCl、C81724(CH32SiCl、(C253SiCl、C37(C252SiCl、C49(C252SiCl、C511(C252SiCl、C613(C252SiCl、C715(C252SiCl、C817(C252SiCl、C919(C252SiCl、C1021(C252SiCl、C1123(C252SiCl、C1225(C252SiCl、C1327(C252SiCl、C1429(C252SiCl、C1531(C252SiCl、C1633(C252SiCl、C1735(C252SiCl、C1837(C252SiCl、CF324(C252SiCl、C2524(C252SiCl、C3724(C252SiCl、C4924(C252SiCl、C51124(C252SiCl、C61324(C252SiCl、C71524(C252SiCl、C81724(C252SiCl、(C493SiCl、C511(C492SiCl、C613(C492SiCl、C715(C492SiCl、C817(C492SiCl、C919(C492SiCl、C1021(C492SiCl、C1123(C492SiCl、C1225(C492SiCl、C1327(C492SiCl、C1429(C492SiCl、C1531(C492SiCl、C1633(C492SiCl、C1735(C492SiCl、C1837(C492SiCl、CF324(C492SiCl、C2524(C492SiCl、C3724(C492SiCl、C4924(C492SiCl、C51124(C492SiCl、C61324(C492SiCl、C71524(C492SiCl、C81724(C492SiCl、C511(CH3)SiCl2、C613(CH3)SiCl2、C715(CH3)SiCl2、C817(CH3)SiCl2、C919(CH3)SiCl2、C1021(CH3)SiCl2、C1123(CH3)SiCl2、C1225(CH3)SiCl2、C1327(CH3)SiCl2、C1429(CH3)SiCl2、C1531(CH3)SiCl2、C1633(CH3)SiCl2、C1735(CH3)SiCl2、C1837(CH3)SiCl2、C3724(CH3)SiCl2、C4924(CH3)SiCl2、C51124(CH3)SiCl2、C61324(CH3)SiCl2、C71524(CH3)SiCl2、C81724(CH3)SiCl2、C613SiCl3、C715SiCl3、C817SiCl3、C919SiCl3、C1021SiCl3、C1123SiCl3、C1225SiCl3、C1327SiCl3、C1429SiCl3、C1531SiCl3、C1633SiCl3、C1735SiCl3、C1837SiCl3、C4924SiCl3、C51124SiCl3、C61324SiCl3、C71524SiCl3、C81724SiCl3などのクロロシラン系化合物が挙げられる。
 また、例えば、上記のクロロシラン系化合物のクロロ基が、メトキシ基やエトキシ基などのアルコキシ基に置き換わったアルコキシシラン系化合物や、イソシアネート基に置き換わったイソシアネートシラン系化合物が挙げられる。
 また、例えば、C49(CH32SiNH2、C511(CH32SiNH2、C613(CH32SiNH2、C715(CH32SiNH2、C817(CH32SiNH2、C919(CH32SiNH2、C1021(CH32SiNH2、C1123(CH32SiNH2、C1225(CH32SiNH2、C1327(CH32SiNH2、C1429(CH32SiNH2、C1531(CH32SiNH2、C1633(CH32SiNH2、C1735(CH32SiNH2、C1837(CH32SiNH2、C511(CH3)HSiNH2、C613(CH3)HSiNH2、C715(CH3)HSiNH2、C817(CH3)HSiNH2、C919(CH3)HSiNH2、C1021(CH3)HSiNH2、C1123(CH3)HSiNH2、C1225(CH3)HSiNH2、C1327(CH3)HSiNH2、C1429(CH3)HSiNH2、C1531(CH3)HSiNH2、C1633(CH3)HSiNH2、C1735(CH3)HSiNH2、C1837(CH3)HSiNH2、C2524(CH32SiNH2、C3724(CH32SiNH2、C4924(CH32SiNH2、C51124(CH32SiNH2、C61324(CH32SiNH2、C71524(CH32SiNH2、C81724(CH32SiNH2、(C253SiNH2、C37(C252SiNH2、C49(C252SiNH2、C511(C252SiNH2、C613(C252SiNH2、C715(C252SiNH2、C817(C252SiNH2、C919(C252SiNH2、C1021(C252SiNH2、C1123(C252SiNH2、C1225(C252SiNH2、C1327(C252SiNH2、C1429(C252SiNH2、C1531(C252SiNH2、C1633(C252SiNH2、C1735(C252SiNH2、C1837(C252SiNH2、(C493SiNH2、C511(C492SiNH2、C613(C492SiNH2、C715(C492SiNH2、C817(C492SiNH2、C919(C492SiNH2、C1021(C492SiNH2、C1123(C492SiNH2、C1225(C492SiNH2、C1327(C492SiNH2、C1429(C492SiNH2、C1531(C492SiNH2、C1633(C492SiNH2、C1735(C492SiNH2、C1837(C492SiNH2、[C49(CH32Si]2NH、[C511(CH32Si]2NH、[C613(CH32Si]2NH、[C715(CH32Si]2NH、[C817(CH32Si]2NH、[C919(CH32Si]2NH、[C1021(CH32Si]2NH、[C1123(CH32Si]2NH、[C1225(CH32Si]2NH、[C1327(CH32Si]2NH、[C1429(CH32Si]2NH、[C1531(CH32Si]2NH、[C1633(CH32Si]2NH、[C1735(CH32Si]2NH、[C1837(CH32Si]2NH、[C2524(CH32Si]2NH、[C3724(CH32Si]2NH、[C4924(CH32Si]2NH、[C51124(CH32Si]2NH、[C61324(CH32Si]2NH、[C71524(CH32Si]2NH、[C81724(CH32Si]2NH、[(C253Si]2NH、[C37(C252Si]2NH、[C49(C252Si]2NH、[C511(C252Si]2NH、[C613(C252Si]2NH、[C715(C252Si]2NH、[C817(C252Si]2NH、[C919(C252Si]2NH、[C1021(C252Si]2NH、[C1123(C252Si]2NH、[C1225(C252Si]2NH、[C1327(C252Si]2NH、[C1429(C252Si]2NH、[C1531(C252Si]2NH、[C1633(C252Si]2NH、[C1735(C252Si]2NH、[C1837(C252Si]2NH、[CF324(C252Si]2NH、[C2524(C252Si]2NH、[C3724
(C252Si]2NH、[C4924(C252Si]2NH、[C51124(C252Si]2NH、[C61324(C252Si]2NH、[C71524(C252Si]2NH、[C81724(C252Si]2NH、[C49(CH32Si]3N、[C511(CH32Si]3N、[C613(CH32Si]3N、[C715(CH32Si]3N、[C817(CH32Si]3N、[C919(CH32Si]3N、[C1021(CH32Si]3N、[C1123(CH32Si]3N、[C1225(CH32Si]3N、[C1327(CH32Si]3N、[C1429(CH32Si]3N、[C1531(CH32Si]3N、[C1633(CH32Si]3N、[C1735(CH32Si]3N、[C1837(CH32Si]3N、[C2524(CH32Si]3N、[C3724(CH32Si]3N、[C4924(CH32Si]3N、[C51124(CH32Si]3N、[C61324(CH32Si]3N、[C71524(CH32Si]3N、[C81724(CH32Si]3N、C49(CH32SiN(CH32、C511(CH32SiN(CH32、C613(CH32SiN(CH32、C715(CH32SiN(CH32、C817(CH32SiN(CH32、C919(CH32SiN(CH32、C1021(CH32SiN(CH32、C1123(CH32SiN(CH32、C1225(CH32SiN(CH32、C1327(CH32SiN(CH32、C1429(CH32SiN(CH32、C1531(CH32SiN(CH32、C1633(CH32SiN(CH32、C1735(CH32SiN(CH32、C1837(CH32SiN(CH32、C511(CH3)HSiN(CH32、C613(CH3)HSiN(CH32、C715(CH3)HSiN(CH32、C817(CH3)HSiN(CH32、C919(CH3)HSiN(CH32、C1021(CH3)HSiN(CH32、C1123(CH3)HSiN(CH32、C1225(CH3)HSiN(CH32、C1327(CH3)HSiN(CH32、C1429(CH3)HSiN(CH32、C1531(CH3)HSiN(CH32、C1633(CH3)HSiN(CH32、C1735(CH3)HSiN(CH32、C1837(CH3)HSiN(CH32、C2524(CH32SiN(CH32、C3724(CH32SiN(CH32、C4924(CH32SiN(CH32、C51124(CH32SiN(CH32、C61324(CH32SiN(CH32、C71524(CH32SiN(CH32、C81724(CH32SiN(CH32、(C253SiN(CH32、C37(C252SiN(CH32、C49(C252SiN(CH32、C511(C252SiN(CH32、C613(C252SiN(CH32、C715(C252SiN(CH32、C817(C252SiN(CH32、C919(C252SiN(CH32、C1021(C252SiN(CH32、C1123(C252SiN(CH32、C1225(C252SiN(CH32、C1327(C252SiN(CH32、C1429(C252SiN(CH32、C1531(C252SiN(CH32、C1633(C252SiN(CH32、C1735(C252SiN(CH32、C1837(C252SiN(CH32、(C493SiN(CH32、C511(C492SiN(CH32、C613(C492SiN(CH32、C715(C492SiN(CH32、C817(C492SiN(CH32、C919(C492SiN(CH32、C1021(C492SiN(CH32、C1123(C492SiN(CH32、C1225(C492SiN(CH32、C1327(C492SiN(CH32、C1429(C492SiN(CH32、C1531(C492SiN(CH32、C1633(C492SiN(CH32、C1735(C492SiN(CH32、C1837(C492SiN(CH32、C511(CH
3)Si[N(CH322、C613(CH3)Si[N(CH322、C715(CH3)Si[N(CH322、C817(CH3)Si[N(CH322、C919(CH3)Si[N(CH322、C1021(CH3)Si[N(CH322、C1123(CH3)Si[N(CH322、C1225(CH3)Si[N(CH322、C1327(CH3)Si[N(CH322、C1429(CH3)Si[N(CH322、C1531(CH3)Si[N(CH322、C1633(CH3)Si[N(CH322、C1735(CH3)Si[N(CH322、C1837(CH3)Si[N(CH322、C3724(CH3)Si[N(CH322、C4924(CH3)Si[N(CH322、C51124(CH3)Si[N(CH322、C61324(CH3)Si[N(CH322、C71524(CH3)Si[N(CH322、C81724(CH3)Si[N(CH322、C613Si[N(CH323、C715Si[N(CH323、C817Si[N(CH323、C919Si[N(CH323、C1021Si[N(CH323、C1123Si[N(CH323、C1225Si[N(CH323、C1327Si[N(CH323、C1429Si[N(CH323、C1531Si[N(CH323、C1633Si[N(CH323、C1735Si[N(CH323、C1837Si[N(CH323、C4924Si[N(CH323、C51124Si[N(CH323、C61324Si[N(CH323、C71524Si[N(CH323、C81724Si[N(CH323、C49(CH32SiN(C252、C511(CH32SiN(C252、C613(CH32SiN(C252、C715(CH32SiN(C252、C817(CH32SiN(C252、C919(CH32SiN(C252、C1021(CH32SiN(C252、C1123(CH32SiN(C252、C1225(CH32SiN(C252、C1327(CH32SiN(C252、C1429(CH32SiN(C252、C1531(CH32SiN(C252、C1633(CH32SiN(C252、C1735(CH32SiN(C252、C1837(CH32SiN(C252、C2524(CH32SiN(C252、C3724(CH32SiN(C252、C4924(CH32SiN(C252、C51124(CH32SiN(C252、C61324(CH32SiN(C252、C71524(CH32SiN(C252、C81724(CH32SiN(C252、(C253SiN(C252、C37(C252SiN(C252、C49(C252SiN(C252、C511(C252SiN(C252、C613(C252SiN(C252、C715(C252SiN(C252、C817(C252SiN(C252、C919(C252SiN(C252、C1021(C252SiN(C252、C1123(C252SiN(C252、C1225(C252SiN(C252、C1327(C252SiN(C252、C1429(C252SiN(C252、C1531(C252SiN(C252、C1633(C252SiN(C252、C1735(C252SiN(C252、C1837(C252SiN(C252、(C493SiN(C252、C511(C492SiN(C252、C613(C492SiN(C252、C715(C492SiN(C252、C817(C492SiN(C252、C919(C492SiN(C252、C1021(C492SiN(C252、C1123(C492SiN(C252、C1225(C492SiN(C252、C1327(C492SiN(C252、C1429(C492SiN(C252、C1531(C492SiN
(C252、C1633(C492SiN(C252、C1735(C492SiN(C252、C1837(C492SiN(C252などのアミノシラン系化合物が挙げられる。
 これらのケイ素化合物のうち、炭化水素基の水素原子がハロゲン原子で置換される場合、疎水化性能を考慮すると置換するハロゲン原子としてはフッ素原子であることが好ましい。
 また、一般式[II-1]のXで表される、ケイ素元素と結合する元素が窒素である1価の官能基は、炭素、水素、ホウ素、窒素、リン、酸素、硫黄、ケイ素、ゲルマニウム、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などの元素から構成される官能基であれば良く、例えば、-NHSi(CH33基、-NHSi(CH3249基、-NHSi(CH32817基、-N(CH32基、-N(C252基、-N(C372基、-N(CH3)(C25)基、-NH(C25)基、-NCO基、イミダゾール基、アセトアミド基などが挙げられる。
 さらに、一般式[II-1]のXで表される、ケイ素元素と結合する元素が酸素である1価の官能基は、炭素、水素、ホウ素、窒素、リン、酸素、硫黄、ケイ素、ゲルマニウム、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などの元素から構成される官能基であれば良く、例えば、-OCH3基、-OC25基、-OC37基、-OCOCH3基、-OCOCF3基などが挙げられる。
 また、一般式[II-1]のXで表される、ハロゲン基としては-F基、-Cl基、-Br基、-I基などが挙げられる。なかでも-Cl基がより好ましい。
 また、一般式[II-1]のaは1~3の整数であればよいが、aが1又は2である場合、窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理剤を長期保存すると、水分の混入などにより、ケイ素化合物の重合が発生し、疎水性付与効果が低下する恐れがあるため、保存可能期間が短くなる可能性がある。また後述するように、前記処理剤を希釈溶媒で溶解して窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液とした場合、該処理液は使用中に大気中の水分が混入することによりケイ素化合物の重合が発生し、該処理液中に不溶物が析出する可能性がある。処理剤及び処理液のポットライフや処理後のウェハ表面の清浄性を考慮すると、一般式[II-1]のaが3のもの(すなわち、前記一般式[II-2]で表されるケイ素化合物)が好ましい。
 また、一般式[II-1]で表されるケイ素化合物のうち、R1が、炭素数が4~18の無置換もしくは水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭化水素基1個とメチル基2個からなるもの(すなわち、前記一般式[II-3]で表されるケイ素化合物)は、ウェハ表面の水酸基との反応速度が速いので好ましい。これは、ウェハ表面の水酸基と前記ケイ素化合物との反応において、疎水性基による立体障害が反応速度に大きな影響を与えるためであり、ケイ素元素に結合するアルキル鎖は最も長い一つを除く残り二つは短い方が好ましいからである。
 これらのことから、前述した一般式[II-1]で示されるケイ素化合物の中でも好ましい化合物としては、例えば、C49(CH32SiCl、C511(CH32SiCl、C613(CH32SiCl、C715(CH32SiCl、C817(CH32SiCl、C919(CH32SiCl、C1021(CH32SiCl、C1123(CH32SiCl、C1225(CH32SiCl、C1327(CH32SiCl、C1429(CH32SiCl、C1531(CH32SiCl、C1633(CH32SiCl、C1735(CH32SiCl、C1837(CH32SiCl、C2524(CH32SiCl、C3724(CH32SiCl、C4924(CH32SiCl、C51124(CH32SiCl、C61324(CH32SiCl、C71524(CH32SiCl、C81724(CH32SiCl、C49(CH32SiN(CH32、C511(CH32SiN(CH32、C613(CH32SiN(CH32、C715(CH32SiN(CH32、C817(CH32SiN(CH32、C919(CH32SiN(CH32、C1021(CH32SiN(CH32、C1123(CH32SiN(CH32、C1225(CH32SiN(CH32、C1327(CH32SiN(CH32、C1429(CH32SiN(CH32、C1531(CH32SiN(CH32、C1633(CH32SiN(CH32、C1735(CH32SiN(CH32、C1837(CH32SiN(CH32、C2524(CH32SiN(CH32、C3724(CH32SiN(CH32、C4924(CH32SiN(CH32、C51124(CH32SiN(CH32、C61324(CH32SiN(CH32、C71524(CH32SiN(CH32、C81724(CH32SiN(CH32等が挙げられる。
 また、前記窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理剤が前記一般式[II-4]で表されるケイ素化合物であると、窒化ケイ素含有ウェハ表面により優れた疎水性を付与でき、結果としてより短時間の処理で充分な疎水性を付与できるため好ましい。
 本発明の窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液は、少なくとも上記の窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理剤が含有されていればよく、前記処理剤を2種以上含有するものであっても良い。また、前記処理剤は希釈溶媒で溶解されている。該希釈溶媒は、前記処理剤を溶解するものであれば良く、例えば、炭化水素類、エステル類、エーテル類、ケトン類、含ハロゲン溶媒、スルホキシド系溶媒、ラクトン系溶媒、カーボネート系溶媒、アルコール類、多価アルコールの誘導体、窒素元素含有溶媒などの有機溶媒が好適に使用される。水を希釈溶媒として用いた場合、水により処理液中の処理剤であるケイ素化合物の反応性部位(前記一般式[II-1]のXや一般式[II-2]のY)が加水分解してシラノール基(Si-OH)が生成する可能性がある。前記反応性部位は、このシラノール基とも反応するために、ケイ素化合物同士が結合して2量体が生成する可能性がある。この2量体は、ウェハ表面の水酸基との反応性が低いため、ウェハ表面を疎水化するのに要する時間が長くなる恐れがあることから、水を希釈溶媒として使用することは好ましくない。
 さらに、前記ケイ素化合物は、プロトン性溶媒と反応しやすいため、前記有機溶媒として、非プロトン性溶媒を用いると、短時間で疎水性を発現しやすくなるので特に好ましい。なお、非プロトン性溶媒は、非プロトン性極性溶媒と非プロトン性非極性溶媒の両方のことである。このような非プロトン性溶媒としては、炭化水素類、エステル類、エーテル類、ケトン類、含ハロゲン溶媒、スルホキシド系溶媒、ラクトン系溶媒、カーボネート系溶媒、水酸基を持たない多価アルコールの誘導体、N-H結合を持たない窒素元素含有溶媒が挙げられる。前記炭化水素類の例としては、トルエン、ベンゼン、キシレン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどがあり、前記エステル類の例としては、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、アセト酢酸エチルなどがあり、前記エーテル類の例としては、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどがあり、前記ケトン類の例としては、アセトン、アセチルアセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルブチルケトン、シクロヘキサノンなどがあり、前記含ハロゲン溶媒の例としては、パーフルオロオクタン、パーフルオロノナン、パーフルオロシクロペンタン、パーフルオロシクロヘキサン、ヘキサフルオロベンゼンなどのパーフルオロカーボン、1、1、1、3、3-ペンタフルオロブタン、オクタフルオロシクロペンタン、2,3-ジハイドロデカフルオロペンタン、ゼオローラH(日本ゼオン株式会社製)などのハイドロフルオロカーボン、メチルパーフルオロイソブチルエーテル、メチルパーフルオロブチルエーテル、エチルパーフルオロブチルエーテル、エチルパーフルオロイソブチルエーテル、アサヒクリンAE-3000(旭硝子株式会社製)、Novec7100、Nove7200、Novec7300、Novec7600(いずれも3M製)などのハイドロフルオロエーテル、テトラクロロメタンなどのクロロカーボン、クロロホルムなどのハイドロクロロカーボン、ジクロロジフルオロメタンなどのクロロフルオロカーボン、1,1-ジクロロ-2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロパン、1,3-ジクロロ-1,1,2,2,3-ペンタフルオロプロパン、1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン、1,2-ジクロロ-3,3,3-トリフルオロプロペンなどのハイドロクロロフルオロカーボン、パーフルオロエーテル、パーフルオロポリエーテルなどがあり、前記スルホキシド系溶媒の例としては、ジメチルスルホキシドなどがあり、前記ラクトン系溶媒の例としては、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、γ-カプロラクトン、γ-ヘプタノラクトン、γ-オクタノラクトン、γ-ノナノラクトン、γ-デカノラクトン、γ-ウンデカノラクトン、γ-ドデカノラクトン、δ-バレロラクトン、δ-カプロラクトン、δ-オクタノラクトン、δ-ノナノラクトン、δ-デカノラクトン、δ-ウンデカノラクトン、δ-ドデカノラクトン、ε-カプロラクトンなどがあり、前記カーボネート系溶媒の例としては、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、プロピレンカーボネートなどがあり、前記水酸基を持たない多価アルコール誘導体の例としては、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、エチレングリコールジアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジアセテート、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールジアセテート、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテル、テトラエチレングリコールジブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、テトラエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、テトラエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、テトラエチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールジアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルプロピルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジブチルエーテル、ジプロピレングリコールジアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジエチルエーテル、トリプロピレングリコールジブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールジアセテート、テトラプロピレングリコールジメチルエーテル、テトラプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、テトラプロピレングリコールジアセテート、ブチレングリコールジメチルエーテル、ブチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ブチレングリコールジアセテート、グリセリントリアセテートなどがあり、N-H結合を持たない窒素元素含有溶媒の例としては、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン、トリエチルアミン、ピリジンなどがある。
 また、前記希釈溶媒の一部、又は、全てに不燃性のものを使うと、処理液が不燃性になる、あるいは、引火点が高くなって、該処理液の危険性が低下するので好ましい。含ハロゲン溶媒は不燃性のものが多く、不燃性含ハロゲン溶媒は不燃性希釈溶媒として好適に使用できる。また、「化学品の分類および表示に関する国際的調和システム;GHS」によると、引火点が93℃以下の溶媒を「引火性液体」として定義している。そのため、不燃性溶媒でなくとも、前記希釈溶媒として引火点が93℃を超える溶媒を用いると、前記処理液の引火点は93℃以上になりやすく、該処理液が「引火性液体」に該当し難くなるため、安全性の観点から好ましい。
 また、ラクトン系溶媒や、カーボネート系溶媒や、多価アルコールの誘導体は、引火点が高いものが多いので、これを溶媒に用いると、処理液の危険性を低くできるので好ましい。上記の安全性の観点から、具体的には引火点が93℃を超える、γ-ブチロラクトン、γ-カプロラクトン、γ-ヘプタノラクトン、γ-オクタノラクトン、γ-ノナノラクトン、γ-デカノラクトン、γ-ウンデカノラクトン、γ-ドデカノラクトン、δ-バレロラクトン、δ-カプロラクトン、δ-オクタノラクトン、δ-ノナノラクトン、δ-デカノラクトン、δ-ウンデカノラクトン、δ-ドデカノラクトン、ε-カプロラクトン、プロピレンカーボネート、エチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールイソモノブチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノプロピルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールジアセテート、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、テトラエチレングリコールモノエチルエーテル、テトラエチレングリコールモノプロピルエーテル、テトラエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテル、テトラエチレングリコールジブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、テトラエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、テトラエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、テトラエチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジアセテート、ジプロピレングリコールジアセテート、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジエチルエーテル、トリプロピレングリコールジブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールジアセテート、テトラプロピレングリコールジメチルエーテル、テトラプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、テトラプロピレングリコールジアセテート、ブチレングリコールジメチルエーテル、ブチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ブチレングリコールジアセテート、グリセリントリアセテート等を前記溶媒として用いることがより好ましい。
 また、希釈溶媒には、微量の水分であれば存在してもよい。ただし、この水分が溶媒に大量に含まれると、ケイ素化合物は該水分によって加水分解して反応性が低下することがある。このため、溶媒中の水分量は低くすることが好ましく、該水分量は、前記ケイ素化合物と混合したときに、該ケイ素化合物に対して、モル比で1モル倍未満とすることが好ましく、0.5モル倍未満にすることが特に好ましい。
 さらに、前記ケイ素化合物は、前記処理液の総量100質量%に対して0.1~50質量%となるように混合されていれば好ましく、より好適には前記処理液の総量100質量%に対して0.3~20質量%である。ケイ素化合物が0.1質量%未満では、希釈溶媒中に微量に含まれる水分などと反応して失活し易いため、疎水化する能力が乏しく、ウェハ表面を充分に疎水化することができない場合がある。一方、50質量%より多い場合、ウェハ表面に不純物として残留する懸念があること、またコスト的な観点から見ても好ましくない。
 また、前記処理液が酸を含有するものであると、窒化ケイ素含有ウェハ表面により短時間の処理で充分な疎水性を付与できるため好ましい。
 また、前記の酸を含有する窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液において、ケイ素化合物が下記一般式[II-5]で表されるケイ素化合物であると、窒化ケイ素含有ウェハ表面により短時間の処理で充分な疎水性を付与できるため好ましい。
          R4(CH32SiZ [II-5]
[式[II-5]中、R4は炭素数が4~18の炭化水素基であり、該炭化水素基の水素原子はハロゲン原子で置換されていてもよい。Zはケイ素元素と結合する元素が窒素である1価の官能基、又は、ケイ素元素と結合する元素が酸素である1価の官能基である。]
 また、前記酸は、前記ケイ素化合物と、窒化ケイ素含有ウェハ表面の水酸基との反応を促進させるものである。このような酸として、トリフルオロ酢酸、無水トリフルオロ酢酸、ペンタフルオロプロピオン酸、無水ペンタフルオロプロピオン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、無水トリフルオロメタンスルホン酸、硫酸、塩化水素などの水を含まない酸が挙げられる。特に、前記反応の促進効果を考慮すると、トリフルオロ酢酸、トリフルオロ酢酸無水物、トリフルオロメタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸無水物、硫酸、塩化水素などの酸が好ましく、当該の酸は水分を含んでいないことが好ましい。
 酸の添加量は、前記ケイ素化合物の総量100質量%に対して、0.01~100質量%が好ましい。添加量が少なくなると触媒効果が低下するので好ましくない。また、過剰に添加しても触媒効果は向上せず、ケイ素化合物よりも多くすると、逆に触媒効果が低下する場合もある。さらに、不純物としてウェハ表面に残留する懸念もある。このため、前記酸の添加量は、前記ケイ素化合物の総量100質量%に対して、0.01~100質量%が好ましく、より好ましくは0.1~50質量%である。
 また、前記の酸以外にも、前記ケイ素化合物と、窒化ケイ素含有ウェハ表面の水酸基との反応を促進させるものとして、前記処理液には、アンモニア、アルキルアミン、N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン、トリエチレンジアミン、ジメチルアニリン、ピリジン、ピペラジン、N-アルキルモルホリンなどの塩基、硫化アンモニウム、酢酸カリウム、メチルヒドロキシアミン塩酸塩などの塩、及び、スズ、アルミニウム、チタンなどの金属錯体や金属塩が含まれていてもよい。
 前記一般式[II-5]のR4の炭素数が6~18であると、窒化ケイ素含有ウェハ表面により優れた疎水性を付与できるため、より好ましい。
 また、前記一般式[II-5]のZがケイ素元素と結合する元素が窒素である1価の官能基であると、反応速度が速い傾向があり、その結果、窒化ケイ素含有ウェハ表面に短時間で優れた疎水性を発現しやすいため好ましい。前記Zがケイ素元素と結合する元素が酸素である1価の官能基であるケイ素化合物は、ウェハ表面との反応や水分との反応により副生した化合物により、ケイ素化合物が失活しやすい傾向がある。一方、前記Zがケイ素元素と結合する元素が窒素である1価の官能基であるケイ素化合物では、そのような失活は起こりにくい。
 一般式[II-1]における疎水性基R1の炭素数が大きいケイ素化合物は、R1の立体障害のために窒化ケイ素含有ウェハ表面の水酸基との反応性が低下する場合がある。この場合は、一般式[II-1]の反応性基Xがケイ素元素と結合する元素が窒素である1価の官能基であるケイ素化合物を用いること、及び水を含まない酸を添加することで、窒化ケイ素含有ウェハ表面の水酸基と前記ケイ素化合物との反応が促進され、疎水性基による立体障害による反応性の低下を補ってくれるため特に好ましい。
 前記酸を含む処理液の場合、該処理液は、前記ケイ素化合物と前記酸が最初から混合されて含まれる1液タイプでもよいし、前記ケイ素化合物を含む液と前記酸を含む液の2液タイプとして、使用する際に混合するものであってもよい。
 続いて、本発明のウェハの表面処理方法について説明する。本発明の処理剤及び処理液を用いて表面処理する窒化ケイ素を含むウェハは、シリコンウェハや、シリコンウェハ上にCVD法やスパッタ法などにより窒化ケイ素膜が形成されたものが挙げられる。また、サファイアウェハ、各種化合物半導体ウェハ、プラスチックウェハなどケイ素元素を含まないウェハ上に、窒化ケイ素膜が形成されたものであっても良い。なお、前記処理液は窒化ケイ素を含むウェハ表面、ウェハ上に形成された窒化ケイ素を含む膜表面などを疎水化することができる。
 一般的に、表面に窒化ケイ素膜や窒化ケイ素部分を多く有するウェハにおいては、該表面に水酸基が少なく、従来の技術では疎水性を付与するのが難しかった。しかし、そのようなウェハであっても、本発明の処理剤及び処理液を用いるとウェハ表面に十分な疎水性を付与でき、ひいてはウェハ表面とレジストとの密着性を高める効果を奏する。故に表面に窒化ケイ素膜や窒化ケイ素部分を多く有するウェハは本発明の処理液を適用するのにふさわしい。なお、本発明のウェハの表面処理方法を施す前に、窒化ケイ素含有ウェハ表面を予め洗浄してもよい。前記洗浄に用いる洗浄液としては、水、有機溶媒、水と有機溶媒の混合液、及び、それらに酸または塩基が溶解されたもの等が挙げられる。前記洗浄として、窒化ケイ素含有ウェハを洗浄液中に浸漬してもよいし、窒化ケイ素含有ウェハをほぼ水平に保持して回転させながら回転中心付近に前記洗浄液を供給してウェハを1枚ずつ洗浄処理するスピン処理を行ってもよい。また、前記洗浄液を加熱した状態で用いてもよい。
 本発明は、窒化ケイ素を含むウェハ表面を疎水化することにより、該ウェハとレジストとの密着性を高める前記ウェハの表面処理方法であって、
    前記ウェハ表面に窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理剤又は窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液の蒸気を接触、又は前記ウェハ表面に窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理剤又は窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液を接触させて、該ウェハ表面を疎水化する、表面処理工程、
    前記ウェハ表面にレジストを成膜する、レジスト成膜工程
 を有する。
 まず、表面処理工程では前記ウェハ表面に窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理剤又は窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液の蒸気を接触、又は前記ウェハ表面に窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理剤又は窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液を接触させて、ウェハ表面を疎水化する。前記ウェハを表面処理する方法としては、前記の処理剤又は処理液を窒素などのガスでバブリングした気体をウェハ表面に吹き付ける、又は前記の処理剤又は処理液を減圧下及び/又は加熱下で蒸気化させてウェハ表面に付着させる蒸気処理法が一般的に用いられているが、蒸気処理法に限らず、前記の処理剤又は処理液を直接ウェハ表面に接触させる液体処理法で処理しても良い。液体処理法は、例えばスピン処理などで表面処理工程からレジスト成膜工程まで連続して行えることから、生産工程の簡素化に繋がると考えられる。本発明の窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理剤又は窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液は、液体処理法であっても、窒化ケイ素含有ウェハ表面に充分な疎水性を付与することが可能であるため、大きなメリットがあると考えられる。
 前記の表面処理剤又は表面処理液を用いて液体処理法で表面処理を行う場合、前記の表面処理剤又は表面処理液の供給方法は特に限定されず、前記ウェハ表面と、前記の表面処理剤又は表面処理液が接触するような方法であれば表面処理することが可能である。例えば、ウェハをほぼ水平に保持して回転させながら回転中心付近に前記の処理剤又は処理液を供給してウェハを1枚ずつ処理するスピン処理などがより好適に用いられる。
 表面処理工程では、前記の処理剤又は処理液の温度を高くすると、より短時間で表面処理しやすくなる。しかし、該温度を高くしすぎると、前記の処理剤又は処理液の沸騰や蒸発などにより、該処理剤又は処理液の安定性が損なわれる恐れがあるため、前記温度は10~160℃であることが好ましく、特には15~120℃が好ましい。
 前記表面処理工程の後、前記ウェハ表面にレジストを成膜するレジスト成膜工程を行う。なお、前記表面処理工程後に、ウェハ表面に前記の処理剤又は処理液が残存した状態で該表面に硬化前のレジストを供給し、処理剤又は処理液を該レジストで置換しても良いし、前記表面処理工程後のウェハ表面に残存する前記の処理剤又は処理液を乾燥させた後に、該表面に硬化前のレジストを供給しても良い。また、前記表面処理工程後のウェハ表面を、パーティクルの除去等のために溶媒や水で洗浄し、ウェハ表面に前記溶媒や水が残存した状態で該表面に硬化前のレジストを供給し、溶媒や水を該レジストで置換しても良いし、前記洗浄後のウェハ表面に残存する溶媒や水を乾燥させた後に、該表面に硬化前のレジストを供給しても良い。レジストの成膜方法については特に限定されず、既知の方法を用いることが可能である。例えば、ウェハをほぼ水平に保持して回転させながら回転中心付近に硬化前のレジストを供給してウェハを1枚ずつ処理するスピン処理などがより好適に用いられる。
 レジストを成膜した後、リソグラフィやエッチングなどを経てウェハ表面に微細なパターンを形成する場合の一般的な方法としては、前記のレジスト成膜工程でウェハ表面にレジストを塗布したのち、レジストマスクを介してレジストに露光し、露光されたレジスト、又は、露光されなかったレジストをエッチング除去することによって所望のパターンを有するレジストを作製する。また、レジストにパターンを有するモールドを押し当てることでも、パターンを有するレジストを得ることができる。続いて、ウェハをエッチングする。このとき、レジストパターンの凹の部分が選択的にエッチングされる。最後に、レジストを剥離すると、パターンを有するウェハが得られる。
<第1の見地から見た発明の実施例>
 ウェハ表面の疎水性の程度と、レジストとウェハの密着性についてはこれまでに種々検討されてきており、ウェハ表面の疎水性が高いほど密着性が良くなることが分かっている。そこで、本発明の処理液を用いてケイ素元素を含むウェハ表面を処理し、処理後のウェハ表面の水に対する接触角を測定することにより、処理後のウェハ表面の疎水性を評価した。なお、実施例及び比較例において、ケイ素元素を含むウェハとして、平滑な酸化ケイ素膜付きシリコンウェハ;表面に厚さ1μmの熱酸化膜層を有するシリコンウェハ(以降、単に「酸化ケイ素膜付きシリコンウェハ」と記載する場合がある)、LP-CVDで作製した窒化ケイ素膜付きシリコンウェハ;表面に厚さ50nmの窒化ケイ素層を有するシリコンウェハ(以降、単に「窒化ケイ素膜付きシリコンウェハ」と記載する場合がある)を用いた。
[接触角の評価方法]
 ウェハ表面上に純水約2μlを置き、水滴とウェハ表面とのなす角を接触角計(協和界面科学製:CA-X型)で測定し接触角とした。
 [実施例I-1]
(1)表面処理液の調製
 ケイ素化合物としてヘキサメチルジシラザン〔(CH33SiNHSi(CH33〕;3g、酸としてトリフルオロ酢酸無水物〔(CF3CO)2O〕;0.3g、希釈溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA);96.7gを混合し、約5分間撹拌して、表面処理液の総量に対するケイ素化合物の濃度(以降「ケイ素化合物濃度」と記載する)が3質量%の表面処理液を得た。
(2)ウェハの洗浄
 酸化ケイ素膜付きシリコンウェハを室温で1質量%のフッ酸水溶液に2分間浸漬し、次いで室温で純水に1分間浸漬し、室温で2-プロパノールに1分間浸漬した。また、窒化ケイ素膜付きシリコンウェハを室温で1質量%のフッ酸水溶液に2分間浸漬し、次いで室温で純水に1分間浸漬し、室温で28質量%アンモニア水:30質量%過酸化水素水:水を1:1:5の体積比で混合し、ホットプレートで液温を70℃とした洗浄液に1分間浸漬し、室温で純水に1分間浸漬し、室温で2-プロパノールに1分間浸漬した。
(3)ウェハ表面への表面処理液による表面処理
 「(2)ウェハの洗浄」後の、酸化ケイ素膜付きシリコンウェハ、及び窒化ケイ素膜付きシリコンウェハを、それぞれ、上記「(1)表面処理液の調製」で調製した表面処理液に20℃で1分間浸漬させた。その後、ウェハを室温で2-プロパノールに1分間浸漬し、次いで、室温で純水に1分間浸漬した。最後に、ウェハを純水から取出し、エアーを吹き付けて、表面の純水を除去した。
 得られた各ウェハを上記「接触角の評価方法」に記載した要領で評価したところ、表1に示すとおり、酸化ケイ素膜付きシリコンウェハでは、表面処理前の初期接触角が10°未満であったものが、表面処理後の接触角は88°となり、優れた疎水性を示した。また、窒化ケイ素膜付きシリコンウェハでは、表面処理前の初期接触角が10°未満であったものが、表面処理後の接触角は58°となり、疎水性を示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 [実施例I-2~I-3]
 実施例I-1で用いたケイ素化合物と酸を適宜変更して、ウェハの表面処理を行い、さらにその評価を行った。結果を表1に示す。なお、(CH33SiN(CH32はトリメチルシリルジメチルアミン、〔CF3(CH22(CH32Si〕2NHはビストリフルオロプロピルジメチルシラザン、CF3COOHはトリフルオロ酢酸を示す。
 [実施例I-4]
 ケイ素化合物としてブチルジメチルシリルジメチルアミン〔C49(CH32SiN(CH32〕;1g、酸としてトリフルオロ酢酸〔CF3COOH〕;0.1g、希釈溶媒としてPGMEA;98.9gを混合し、約5分間撹拌して、表面処理液を調製した。さらに、各ウェハの表面処理液への浸漬時間を10分間とした。それ以外は、すべて実施例I-1と同じである。酸化ケイ素膜付きシリコンウェハの評価結果は表1に示すとおり、表面処理後の接触角は87°となり、優れた疎水性を示した。また、窒化ケイ素膜付きシリコンウェハの評価結果は表1に示すとおり、表面処理後の接触角は71°となり、優れた疎水性を示した。
 [実施例I-5~I-25]
 実施例I-4で用いたケイ素化合物、ケイ素化合物濃度、酸、酸濃度、希釈溶媒、各ウェハの表面処理液への浸漬時間、及び、各ウェハの表面処理液への浸漬温度を適宜変更して、ウェハの表面処理を行い、さらにその評価を行った。結果を表1に示す。なお、表1中で、C817(CH32SiN(CH32はオクチルジメチルシリルジメチルアミンを意味し、Novec7100/PGMEAはハイドロフルオロエーテル(3M製Novec7100)とPGMEAをNovec7100:PGMEA=90:8.9の質量比で混合した溶媒を意味し、CTFP/PGMEAは1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン(CTFP)とPGMEAをCTFP:PGMEA=90:8.9の質量比で混合した溶媒を意味し、DCTFP/PGMEAはcis-1,2-ジクロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン(DCTFP)とPGMEAをDCTFP:PGMEA=90:8.9の質量比で混合した溶媒を意味する。
 [実施例I-26]
(1)表面処理液の調製
 実施例I-6と同様の表面処理液を作製した。
(2)ウェハの洗浄
 実施例I-1と同様の操作で酸化ケイ素膜付きシリコンウェハ、及び窒化ケイ素膜付きシリコンウェハを洗浄した。
(3)ウェハ表面への表面処理液による表面処理
 「(2)ウェハの洗浄」後のウェハを、ほぼ水平に保持して回転させるウェハ保持回転機構であるスピンチャックに保持させ、該スピンチャックを約100rpmの回転速度で回転させながら、上記「(1)表面処理液の調製」で調製した処理液を20℃で60秒間供給しスピン処理した。その後、同様に回転させたウェハに、室温で2-プロパノールを1分間供給し、次いで、室温で純水を1分間供給した。最後に、そのまま該ウェハを約100rpmの回転速度で回転させて、ウェハ表面から純水を除去した。
 得られた各ウェハを上記「接触角の評価方法」に記載した要領で評価したところ、表1に示すとおり、酸化ケイ素膜付きシリコンウェハでは、表面処理前の初期接触角が10°未満であったものが、表面処理後の接触角は101°となり、優れた疎水性を示した。また、窒化ケイ素膜付きシリコンウェハでは、表面処理前の初期接触角が10°未満であったものが、表面処理後の接触角は85°となり、優れた疎水性を示した。なお、前記のようなスピン処理で表面処理工程を行うと、次工程の処理液除去工程、さらには、その後のレジスト成膜工程を連続して行うことが出来るため、生産工程の簡素化に繋がり、ひいては、スループットの改善に寄与する。
 [実施例I-27]
 ケイ素化合物としてオクチルシリルトリスジメチルアミン〔C817Si〔N(CH323〕;1g、酸としてトリフルオロ酢酸無水物〔(CF3CO)2O〕;0.1g、希釈溶媒としてPGMEA;98.9gを混合し、約5分間撹拌して、表面処理液を調製した。それ以外は、すべて実施例I-1と同じである。酸化ケイ素膜付きシリコンウェハの評価結果は表1に示すとおり、表面処理後の接触角は93°となり、優れた疎水性を示した。また、窒化ケイ素膜付きシリコンウェハの評価結果は表1に示すとおり、表面処理後の接触角は87°となり、優れた疎水性を示した。しかし、前記処理液を大気中で30分間放置したところ、該処理液中に白色固体が沈殿物として析出した。これは、処理液中に大気中の水分が混入することにより、ケイ素化合物の重合が進んだために不溶物が発生したものと考えられる。なお、本実施例以外の実施例においては上記のような固体の析出は起こらなかった。
 [比較例I-1]
 ケイ素化合物として、ヘキサメチルジシラザン〔(CH33SiNHSi(CH33〕;3g、希釈溶媒としてハイドロフルオロエーテル(3M製Novec7100);97gを混合し、約5分間撹拌して、表面処理液を調製した。500mLビーカーに該表面処理液を入れて、200℃設定のホットプレート上に置き、沸騰させた。実施例I-1の「(2)ウェハの洗浄」と同様に洗浄を行った酸化ケイ素膜付きシリコンウェハ、及び窒化ケイ素膜付きシリコンウェハを、一度乾燥させた後、沸騰により蒸気化された表面処理液の蒸気に5分間曝すことで、ベーパープライム法を簡易的に再現し、ウェハを表面処理した。蒸気の正確な温度は分からないが、Novec7100の沸点である61℃は超えているものと考えられる。酸化ケイ素膜付きシリコンウェハの評価結果は表1に示すとおり、表面処理後の接触角は81°となり、優れた疎水性を示したものの、処理液とウェハを接触させる表面処理方法に比べ、エネルギーロスが大きかった。一方、窒化ケイ素膜付きシリコンウェハの評価結果は表1に示すとおり、表面処理後の接触角は46°となり、疎水性が充分では無かった。
 [比較例I-2]
 ケイ素化合物として、ヘキサメチルジシラザン〔(CH33SiNHSi(CH33〕;10g、希釈溶媒としてPGMEA;90gを混合し、約5分間撹拌して、表面処理液を調製した。さらに、各ウェハの表面処理液への浸漬時間を60分間とした。それ以外は、すべて実施例I-1と同じである。酸化ケイ素膜付きシリコンウェハの評価結果は表1に示すとおり、表面処理後の接触角は63°となり、疎水性を示したものの、処理液とウェハを接触させる表面処理方法では、疎水性を発現させるために長時間を要し、スループットが悪かった。また、窒化ケイ素膜付きシリコンウェハの評価結果は表1に示すとおり、表面処理後の接触角は36°となり、疎水性は充分では無かった。
 上述のように、酸と希釈溶媒と前記一般式[I-1]で表されるケイ素化合物を含む処理液を用いる実施例I-1~I-27では、処理液とウェハを接触させる表面処理方法によって、ウェハ表面に疎水性を付与することができた。さらに、酸と希釈溶媒と前記一般式[I-2]で表されるケイ素化合物を含む処理液を用いる実施例I-1~I-26では、ウェハ表面に疎水性を付与できるとともに、処理液を大気中で放置しても、該処理液中に不溶物が析出することがなかった。さらに、酸と希釈溶媒と前記一般式[I-3]で表されるケイ素化合物を含む処理液を用いる実施例I-4~I-26では、ウェハ表面により優れた疎水性を付与することができた。さらに、酸と希釈溶媒と前記一般式[I-3]のR2の炭素数が6~18であるケイ素化合物を含む処理液を用いる実施例I-6~I-26では、ウェハ表面に特に優れた疎水性を付与することができた。
 また、上記実施例でウェハを表面処理した方法は、比較例I-1で簡易的に再現した従来のベーパープライム法に比べ、ウェハ表面の疎水化のための表面処理に伴うエネルギーロスが少なかった。また、例えば実施例I-26でウェハを表面処理したスピン処理は、本発明の表面処理工程、処理液除去工程、レジスト成膜工程を連続的に行うことができるため、従来のベーパープライム法に比べ、スループットが良好であった。
 さらに、比較例I-1では、単位面積あたりの水酸基数量が多い酸化ケイ素膜付きシリコンウェハに対しては優れた疎水性を付与できたものの、単位面積あたりの水酸基数量が少ない窒化ケイ素膜付きシリコンウェハに対しては十分な疎水性を付与することができなかったのに対し、上記実施例では、酸化ケイ素膜付きシリコンウェハ、及び、窒化ケイ素膜付きシリコンウェハのいずれに対しても疎水性を付与することができた。
 処理液中に酸を含有しない比較例I-2では、単位面積あたりの水酸基数量が多い酸化ケイ素膜付きシリコンウェハに対しては疎水性を付与できたものの、疎水性を発現させるために長時間を要し、スループットが悪かった。また、単位面積あたりの水酸基数量が少ない窒化ケイ素膜付きシリコンウェハに対しては十分な疎水性を付与することができなかった。
<第2の見地から見た発明の実施例>
 ウェハ表面の疎水性の程度と、レジストとウェハの密着性についてはこれまでに種々検討されてきており、ウェハ表面の疎水性が高いほど密着性が良くなることが分かっている。そこで、本発明の処理剤又は処理液を用いて窒化ケイ素含有ウェハ表面を処理し、処理後のウェハ表面の水に対する接触角を測定することにより、処理後のウェハ表面の疎水性を評価した。
 [接触角の評価方法]
 ウェハ表面上に純水約2μlを置き、水滴とウェハ表面とのなす角を接触角計(協和界面科学製:CA-X型)で測定し接触角とした。
 [実施例II-1]
(1)窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液の調製
 ケイ素化合物としてノナフルオロヘキシルジメチルクロロシラン〔C49(CH22(CH32SiCl〕;1g、希釈溶媒としてハイドロフルオロエーテル(3M製Novec7100);96g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA);3gを混合し(前記溶媒を表2中でNovec7100/PGMEA-3と表記する)、約5分間撹拌して、表面処理液の総量に対するケイ素化合物の濃度(以降「ケイ素化合物濃度」と記載する)が1質量%の窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液を得た。
(2)窒化ケイ素含有ウェハの洗浄
 LP-CVDで作製した平滑な窒化ケイ素膜付きシリコンウェハ(表面に厚さ50nmの窒化ケイ素層を有する平滑なシリコンウェハ)を室温で1質量%のフッ酸水溶液に2分間浸漬し、次いで室温で純水に1分間浸漬し、28質量%アンモニア水:30質量%過酸化水素水:水を1:1:5の体積比で混合し、ホットプレートで液温を70℃とした洗浄液に1分間浸漬し、室温で純水に1分間浸漬し、室温で2-プロパノールに1分間浸漬した。
(3)窒化ケイ素含有ウェハ表面への処理液による表面処理
 「(2)窒化ケイ素含有ウェハの洗浄」後のウェハを、上記「(1)窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液の調製」で調製した処理液に20℃で1分間浸漬させた。その後、ウェハを室温で2-プロパノールに1分間浸漬し、次いで、室温で純水に1分間浸漬した。最後に、ウェハを純水から取出し、エアーを吹き付けて、表面の純水を除去した。
 得られたウェハを上記「接触角の評価方法」に記載した要領で評価したところ、表2に示すとおり、表面処理前の初期接触角が10°未満であったものが、表面処理後の接触角は94°となり、優れた疎水性を示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 [実施例II-2~II-3]
 実施例II-1で用いた希釈溶媒を適宜変更して、実施例II-1と同様の手順で、ウェハの表面処理を行い、さらにその評価を行った。結果を表2に示す。なお、表2中で、CTFP/PGMEAは実施例II-1のNovec7100の代わりに1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン(CTFP)を用いた溶媒を意味し、DCTFP/PGMEAは実施例II-1のNovec7100の代わりにcis-1,2-ジクロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン(DCTFP)を用いた溶媒を意味する。
 [実施例II-4]
 ケイ素化合物として、オクチルジメチルクロロシラン〔C817(CH32SiCl〕;10g、希釈溶媒としてハイドロフルオロエーテル(3M製Novec7100);80g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA);10gを混合し(前記溶媒を表2中でNovec7100/PGMEA-10と表記する)、約5分間撹拌して、表面処理液の総量に対するケイ素化合物の濃度が10質量%の窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液を得た。その後、前記窒化ケイ素膜付きシリコンウェハを前記処理液に20℃で60分間浸漬した。その他の処理は、実施例II-1と同じである。得られたウェハを上記「接触角の評価方法」に記載した要領で評価したところ、表2に示すとおり、表面処理前の初期接触角が10°未満であったものが、表面処理後の接触角は75°となり、優れた疎水性を示した。
 [実施例II-5]
 ケイ素化合物としてオクチルジメチルシリルジメチルアミン〔C817(CH32SiN(CH32〕;1g、希釈溶媒としてPGMEA;98.9g、さらに酸としてトリフルオロ酢酸〔CF3COOH〕;0.1gを混合し、約5分間撹拌して、ケイ素化合物濃度が1質量%の窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液を得た。なお、前記ケイ素化合物の総量100質量%に対する前記酸の添加量(以下、酸濃度と記載する)は10質量%である。それ以外は、すべて実施例II-1と同じである。評価結果は表2に示すとおり、表面処理後の接触角は86°となり、優れた疎水性を示した。
 [実施例II-6~II-24、II-27~II-29]
 実施例II-5で用いたケイ素化合物、ケイ素化合物濃度、酸、酸濃度、希釈溶媒、表面処理時間、及び、表面処理温度を適宜変更して、ウェハの表面処理を行い、さらにその評価を行った。結果を表2に示す。なお、表2中で、C49(CH32SiN(CH32はブチルジメチルシリルジメチルアミンを意味し、(CF3CO)2Oはトリフルオロ酢酸無水物を意味する。
 [実施例II-25]
 ケイ素化合物としてオクチルシリルトリスジメチルアミン〔C817Si〔N(CH323〕;1g、希釈溶媒としてPGMEA;98.9g、さらに酸としてトリフルオロ酢酸無水物〔(CF3CO)2O〕;0.1gを混合し、約5分間撹拌して、ケイ素化合物濃度が1質量%の窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液を得た。それ以外は、すべて実施例II-5と同じである。評価結果は表2に示すとおり、表面処理後の接触角は87°となり、優れた疎水性を示した。しかし、前記処理液を大気中で30分間放置したところ、該処理液中に白色固体が沈殿物として析出した。これは、処理液中に大気中の水分が混入することにより、ケイ素化合物の重合が進んだために不溶物が発生したものと考えられる。なお、本実施例以外の実施例においては上記のような固体の析出は起こらなかった。
 [実施例II-26]
(1)窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液の調製
 実施例II-5と同様の窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液を作製した。
(2)窒化ケイ素含有ウェハの洗浄
 LP-CVDで作製した平滑な窒化ケイ素膜付きシリコンウェハ(表面に厚さ50nmの窒化ケイ素層を有する平滑なシリコンウェハ、直径4インチ)を室温で1質量%のフッ酸水溶液に2分間浸漬し、次いで室温で純水に1分間浸漬し、28質量%アンモニア水:30質量%過酸化水素水:水を1:1:5の体積比で混合し、ホットプレートで液温を70℃とした洗浄液に1分間浸漬し、室温で純水に1分間浸漬し、室温で2-プロパノールに1分間浸漬した。
(3)窒化ケイ素含有ウェハ表面への処理液による表面処理
 「(2)窒化ケイ素含有ウェハの洗浄」後のウェハを、ほぼ水平に保持して回転させるウェハ保持回転機構であるスピンチャックに保持させ、該スピンチャックを約100rpmの回転速度で回転させながら、上記「(1)窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液の調製」で調製した処理液を20℃で60秒間供給しスピン処理した。その後、同様に回転させたウェハに、室温で2-プロパノールを1分間供給し、次いで、室温で純水を1分間供給した。最後に、そのまま該ウェハを約100rpmの回転速度で回転させて、ウェハ表面から純水を除去した。
 得られたウェハを上記「接触角の評価方法」に記載した要領で評価したところ、表2に示すとおり、表面処理前の初期接触角が10°未満であったものが、表面処理後の接触角は85°となり、優れた疎水性を示した。
 [比較例II-1]
 ケイ素化合物として、ヘキサメチルジシラザン〔HMDS、〔(CH33Si〕2NH〕;10g、希釈溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA);90gを用いて、窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液を調製した。さらに、表面処理時間を60分間とした。それ以外は、すべて実施例II-1と同じである。評価結果は表2に示すとおり、表面処理後の接触角は36°となり、疎水性は低かった。
 [比較例II-2]
 ケイ素化合物として、ヘキサメチルジシラザン〔HMDS、〔(CH33Si〕2NH〕;3g、有機溶媒としてハイドロフルオロエーテル(3M製Novec7100);97gを用いて、窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液を調製した。実施例II-1と同様に洗浄を行った窒化ケイ素含有ウェハを、一旦乾燥させた後、前記処理液を入れたビーカーを250℃に設定したホットプレート上に置いて該処理液を蒸気化させた蒸気に5分間曝し、該ウェハ表面に前記処理液の蒸気を付着させた。蒸気の正確な温度は分からないが、Novec7100の沸点である61℃以上と考えられる。評価結果は表2に示すとおり、表面処理後の接触角は46°となり、疎水性は低かった。
 [参考例II-1]
 ケイ素化合物として、トリメチルシリルジメチルアミン〔(CH33SiN(CH32〕;1gを用いた以外はすべて実施例II-5と同じとした。評価結果は表2に示すとおり、表面処理後の接触角は60°であった。
 [参考例II-2]
 ケイ素化合物として、ビストリフルオロプロピルジメチルシラザン〔〔CF3(CH22(CH32Si〕2NH〕;1gを用いた以外はすべて実施例II-5と同じとした。評価結果は表2に示すとおり、表面処理後の接触角は62°であった。
 上述のように、前記一般式[II-1]で表されるケイ素化合物を含む処理液を用いる実施例II-1~II-29では、窒化ケイ素含有ウェハ表面に疎水性を付与することができた。さらに、前記一般式[II-2]で表されるケイ素化合物を含む処理液を用いる実施例II-1~II-24、II-26~II-29では、窒化ケイ素含有ウェハ表面に疎水性を付与できるとともに、処理液を大気中で放置しても、該処理液中に不溶物が析出することがなかった。さらに、前記一般式[II-3]で表されるケイ素化合物を含む処理液を用いる実施例II-1~II-24、II-26~II-29では、より短時間で前記ウェハ表面に疎水性を付与することができた。さらに、前記一般式[II-4]で表されるケイ素化合物を含む処理液を用いる実施例II-1~II-3では、前記ウェハ表面にさらに短時間でより優れた疎水性を付与することができた。また、前記一般式[II-5]で表されるケイ素化合物を含む処理液を用いる実施例II-5~II-24、II-26~II-28では、より短時間で前記ウェハ表面に疎水性を付与することができた。さらに、前記一般式[II-5]のR4の炭素数が6~18であるケイ素化合物を含む処理液を用いる実施例II-5~II-24、II-26では、前記ウェハ表面により優れた疎水性を付与することができた。さらに、前記一般式[II-5]のZがケイ素元素と結合する元素が窒素である1価の官能基であるケイ素化合物を含む処理液を用いる実施例II-5~II-24、II-26では、前記ウェハ表面により優れた疎水性を付与することができた。これに対し、比較例II-1~II-2では窒化ケイ素含有ウェハ表面に充分な疎水性を付与することができなかった。また、前記実施例II-1~II-29は、参考例II-1~II-2に比べてさらに良好な疎水性を付与することができた。

Claims (19)

  1. ケイ素元素を含むウェハ表面を疎水化することにより、該ウェハとレジストとの密着性を高める前記ウェハの表面処理方法であって、以下に示す工程、
       前記ウェハ表面にケイ素元素含有ウェハ用表面処理液を接触させて、該ウェハ表面を疎水化する、表面処理工程、
       前記ウェハ表面から前記処理液を除去する、処理液除去工程、
       前記ウェハ表面にレジストを成膜する、レジスト成膜工程
    を含み、表面処理工程において下記一般式[I-1]で表されるケイ素化合物と、酸と、希釈溶媒とを含むケイ素元素含有ウェハ用表面処理液を用いることを特徴とする、ケイ素元素含有ウェハの表面処理方法。
                R1 aSiX4-a [I-1]
    [式[I-1]中、R1は、それぞれ互いに独立して、水素基、又は炭素数が1~18の炭化水素基であり、該炭化水素基の水素原子はハロゲン原子で置換されていてもよい。Xは、それぞれ互いに独立して、ケイ素元素と結合する元素が窒素である1価の官能基であり、aは1~3の整数である。]
  2. 前記表面処理工程が、前記処理液でケイ素元素含有ウェハをスピン処理すること、または、前記処理液中にケイ素元素含有ウェハを浸漬処理することであることを特徴とする、請求項1に記載のケイ素元素含有ウェハの表面処理方法。
  3. 請求項1又は請求項2に記載のケイ素元素含有ウェハの表面処理方法において用いるケイ素元素含有ウェハ用表面処理液であって、下記一般式[I-1]で表されるケイ素化合物と、酸と、希釈溶媒とを含むことを特徴とする、ケイ素元素含有ウェハ用表面処理液。
                R1 aSiX4-a [I-1]
    [式[I-1]中、R1は、それぞれ互いに独立して、水素基、又は炭素数が1~18の炭化水素基であり、該炭化水素基の水素原子はハロゲン原子で置換されていてもよい。Xは、それぞれ互いに独立して、ケイ素元素と結合する元素が窒素である1価の官能基であり、aは1~3の整数である。]
  4. 前記ケイ素化合物が下記一般式[I-2]で表されるケイ素化合物であることを特徴とする、請求項3に記載のケイ素元素含有ウェハ用表面処理液。
                 R1 3SiX [I-2]
    [式[I-2]中、R1、Xはそれぞれ一般式[I-1]と同様である。]
  5. 前記ケイ素化合物が下記一般式[I-3]で表されるケイ素化合物であることを特徴とする、請求項3又は請求項4に記載のケイ素元素含有ウェハ用表面処理液。
              R2(CH32SiX [I-3]
    [式[I-3]中、R2は炭素数が4~18の炭化水素基であり、該炭化水素基の水素原子はハロゲン原子で置換されていてもよい。Xは一般式[I-1]と同様である。]
  6. 前記一般式[I-3]のR2の炭素数が6~18であることを特徴とする、請求項5に記載のケイ素元素含有ウェハ用表面処理液。
  7. 前記ケイ素元素含有ウェハ用表面処理液に含まれる酸が、有機酸であることを特徴とする、請求項3乃至請求項6のいずれかに記載のケイ素元素含有ウェハ用表面処理液。
  8. 前記ケイ素元素含有ウェハ用表面処理液の総量100質量%に対して、前記ケイ素化合物が0.1~50質量%含有されることを特徴とする、請求項3乃至請求項7のいずれかに記載のケイ素元素含有ウェハ用表面処理液。
  9. 窒化ケイ素を含むウェハ表面にレジストを成膜する前に、該ウェハ表面を疎水化することにより該ウェハとレジストとの密着性を改善するための窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理剤であって、前記処理剤が下記一般式[II-1]で表されるケイ素化合物であることを特徴とする、窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理剤。
                R1 aSiX4-a [II-1]
    [式[II-1]中、R1は、それぞれ互いに独立して、水素基、又は炭素数が1~18の炭化水素基であり、該炭化水素基の水素原子はハロゲン原子で置換されていてもよい。式[II-1]においてR1として含まれる炭素原子の総数は6以上である。Xは、それぞれ互いに独立して、ケイ素元素と結合する元素が窒素である1価の官能基、ケイ素元素と結合する元素が酸素である1価の官能基、及び、ハロゲン基から選ばれる少なくとも1つの基であり、aは1~3の整数である。]
  10. 前記のケイ素化合物が下記一般式[II-2]で表されるケイ素化合物であることを特徴とする、請求項9に記載の窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理剤。
                 R1 3SiX [II-2]
    [式[II-2]中、R1、Xはそれぞれ一般式[II-1]と同様である。]
  11. 前記のケイ素化合物が下記一般式[II-3]で表されるケイ素化合物であることを特徴とする、請求項9又は請求項10に記載の窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理剤。
              R2(CH32SiX [II-3]
    [式[II-3]中、R2は炭素数が4~18の炭化水素基であり、該炭化水素基の水素原子はハロゲン原子で置換されていてもよい。Xは一般式[II-1]と同様である。]
  12. 前記のケイ素化合物が下記一般式[II-4]で表されるケイ素化合物であることを特徴とする、請求項9乃至請求項11のいずれかに記載の窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理剤。
              R3(CH32SiY [II-4]
    [式[II-4]中、R3は炭素数が4~18の、少なくとも一部の水素原子がハロゲン原子で置換された炭化水素基であり、Yはハロゲン基である。]
  13. 請求項9乃至請求項12のいずれかに記載の窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理剤を希釈溶媒で溶解して得られる窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液であって、該処理液の総量100質量%に対して、前記のケイ素化合物が0.1~50質量%含有されることを特徴とする、窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液。
  14. 請求項9乃至請求項11のいずれかに記載の窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理剤と酸を希釈溶媒で溶解して得られる窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液であって、該処理液の総量100質量%に対して、前記のケイ素化合物が0.1~50質量%含有されることを特徴とする、窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液。
  15. 前記のケイ素化合物が下記一般式[II-5]で表されるケイ素化合物であることを特徴とする、請求項14に記載の窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液。
              R4(CH32SiZ [II-5]
    [式[II-5]中、R4は炭素数が4~18の炭化水素基であり、該炭化水素基の水素原子はハロゲン原子で置換されていてもよい。Zはケイ素元素と結合する元素が窒素である1価の官能基、又は、ケイ素元素と結合する元素が酸素である1価の官能基である。]
  16. 前記一般式[II-5]のR4の炭素数が6~18であることを特徴とする、請求項14又は請求項15に記載の窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液。
  17. 前記一般式[II-5]のZがケイ素元素と結合する元素が窒素である1価の官能基であることを特徴とする、請求項14乃至請求項16のいずれかに記載の窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液。
  18. 窒化ケイ素を含むウェハ表面を疎水化することにより、該ウェハとレジストとの密着性を高める前記ウェハの表面処理方法であって、以下に示す工程、
        前記ウェハ表面に窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理剤又は窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液の蒸気を接触、又は前記ウェハ表面に窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理剤又は窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液を接触させて、該ウェハ表面を疎水化する、表面処理工程、
        前記ウェハ表面にレジストを成膜する、レジスト成膜工程
    を含み、表面処理工程において請求項9乃至請求項12のいずれかに記載の窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理剤、又は請求項13乃至請求項17のいずれかに記載の窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液を用いることを特徴とする、窒化ケイ素含有ウェハの表面処理方法。
  19. 前記表面処理工程において、前記ウェハ表面に窒化ケイ素含有ウェハ用表面処理液を接触させて、該ウェハ表面を疎水化することを特徴とする、請求項18に記載の窒化ケイ素含有ウェハの表面処理方法。
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