TW202414447A - 導電膜的製造方法、罩幕的製造方法、半導體元件的製造方法、導電膜的缺陷檢查方法以及缺陷檢查裝置 - Google Patents
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Abstract
藉由本發明,提供一種缺陷的檢測精度高的導電膜的製造方法。所述製造方法包括對導電膜照射雷射來檢查所述導電膜的缺陷的檢查步驟,於所述檢查步驟中,對所述導電膜照射所述導電膜的消光係數k為0.2以下的波長的雷射。
Description
本發明是有關於一種導電膜的製造方法、罩幕的製造方法、半導體元件的製造方法、導電膜的缺陷檢查方法以及缺陷檢查裝置。
本申請案基於2022年9月14日於日本提出申請的日本專利特願2022-146118號而主張優先權,並將其內容引用於此。
使用電子束或離子束等電離輻射的圖案形成技術作為光微影的下一代技術而備受期待。在半導體元件的製造中,例如藉由使用光罩的光微影而在晶圓等基材上形成各種圖案。
若在基材或光罩上存在缺陷,則會對圖案形成產生影響,因此缺陷的檢查是重要的步驟之一。
作為缺陷的檢查方法,例如已知有利用雷射照射的檢查方法。
例如,作為對基材或罩幕的缺陷進行檢測的裝置的光源,使用產生波長532 nm的雷射束的雷射光源(參照專利文獻1)、或波長504 nm的照明光(參照專利文獻2)。而且,隨著近年來的半導體的微細化,使用微小缺陷檢測感度更高的短波長的光。
且說,在使用電離輻射的圖案形成方法中,特別是在基板為絕緣性的情況下,存在以因基板的帶電(充電(charge up))而產生的電場為原因,電離輻射的軌道彎曲,而難以獲得所需的圖案的課題。
作為解決此課題的手段,已知如下技術有效:將包含導電性聚合物的導電性組成物塗佈於抗蝕劑層的表面而形成導電膜,並由所述導電膜包覆抗蝕劑層的表面(參照專利文獻3)。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2008-268041號公報
[專利文獻2]日本專利特開2018-198293號公報
[專利文獻3]國際公開第2014/017540號
[發明所欲解決之課題]
但是,在現有的缺陷的檢查方法,難以檢測導電膜的缺陷。
本發明的目的在於提供一種缺陷的檢測精度高的導電膜的製造方法、罩幕的製造方法、半導體元件的製造方法、導電膜的缺陷檢查方法以及缺陷檢查裝置。
[解決課題之手段]
由於有雷射的波長越短,在照到異物或傷痕等缺陷時越容易散射的傾向,因此在檢測基材或罩幕上的微細的缺陷時,如專利文獻1及專利文獻2中所記載般,通常使用短波長的雷射。
然而,本發明者等人查明,在基材上形成有導電膜的導電膜中,該導電膜會吸收雷射,因此即便雷射照射到缺陷亦難以散射,難以檢測出該缺陷。
因此,本發明者等人著眼於導電膜的消光係數k,基於若對導電膜照射消光係數k為0.2以下的波長的雷射,則雷射難以被該導電膜吸收,從而容易檢測出導電膜的缺陷這一構思,完成了本發明。
即,本發明具有以下態樣。
[1] 一種導電膜的製造方法,包括:對導電膜照射雷射來檢查所述導電膜的缺陷的檢查步驟,
於所述檢查步驟中,對所述導電膜照射所述導電膜的消光係數k為0.2以下的波長的雷射。
[2] 一種導電膜的製造方法,包括:對導電膜照射以所述導電膜的消光係數k為0.2以下的方式確定的波長的雷射來檢查所述導電膜的缺陷的檢查步驟。
[3] 如[1]或[2]所述的導電膜的製造方法,更具有:
於基材上形成所述導電膜的膜形成步驟。
[4] 如[1]或[2]所述的導電膜的製造方法,其中,所述導電膜是形成於基材上的導電膜。
[5] 如[3]所述的導電膜的製造方法,其中,於所述基材上形成抗蝕劑層,
所述膜形成步驟是於所述抗蝕劑層上形成所述導電膜的步驟。
[6] 如[1]至[4]中任一項所述的導電膜的製造方法,其中,所述導電膜是形成有抗蝕劑層的基材的所述抗蝕劑層上所形成的導電膜。
[7] 如[1]至[6]中任一項所述的導電膜的製造方法,更包括:
基於所述導電膜的消光係數k來確定對所述導電膜照射的所述雷射的波長的確定步驟。
[8] 如[7]所述的導電膜的製造方法,其中,所述確定步驟是使用在所述檢查步驟中要照射所述雷射的導電膜來確定所述雷射的波長的步驟。
[9] 如[7]所述的導電膜的製造方法,其中,所述確定步驟是使用以組成與在所述檢查步驟中要照射所述雷射的導電膜相同的方式另外製作的導電膜來確定所述雷射的波長的步驟。
[10] 如[1]至[9]中任一項所述的導電膜的製造方法,其中,所述雷射的波長為600 nm~1000 nm。
[11] 如[10]所述的導電膜的製造方法,其中,所述雷射的波長為700 nm~900 nm。
[12] 如[1]至[11]中任一項所述的導電膜的製造方法,其中,所述導電膜包含導電性聚合物,所述導電性聚合物具有選自由下述式(1)~式(4)所表示的單元所組成的群組中的至少一種單元。
[化1]
[化2]
[化3]
[化4]
式(1)~式(4)中,X表示硫原子或氮原子,R
1~R
15各自獨立地表示氫原子、碳數1~24的直鏈或分支鏈的烷基、碳數1~24的直鏈或分支鏈的烷氧基、酸性基或其鹽、羥基、硝基、鹵素原子、-N(R
16)
2、-NHCOR
16、-SR
16、-OCOR
16、-COOR
16、-COR
16、-CHO、或-CN。R
16表示碳數1~24的烷基、碳數6~24的芳基、或碳數7~24的芳烷基。
其中,式(1)的R
1及R
2中的至少一個、式(2)的R
3~R
6中的至少一個、式(3)的R
7~R
10中的至少一個、以及式(4)的R
11~R
15中的至少一個分別為酸性基或其鹽。
[13] 如[1]至[11]中任一項所述的導電膜的製造方法,其中,所述導電膜包含具有下述式(4)所表示的單元的導電性聚合物。
[化5]
式(4)中,R
11~R
15各自獨立地表示氫原子、碳數1~24的直鏈或分支鏈的烷基、碳數1~24的直鏈或分支鏈的烷氧基、酸性基或其鹽、羥基、硝基、鹵素原子、-N(R
16)
2、-NHCOR
16、-SR
16、-OCOR
16、-COOR
16、-COR
16、-CHO、或-CN。R
16表示碳數1~24的烷基、碳數6~24的芳基、或碳數7~24的芳烷基。
其中,式(4)的R
11~R
15中的至少一個為酸性基或其鹽。
[14] 如[1]至[11]中任一項所述的導電膜的製造方法,其中,所述導電膜包含導電性聚合物、以及選自由鹼性化合物及界面活性劑所組成的群組中的至少一種。
[15] 如[1]至[11]中任一項所述的導電膜的製造方法,其中,所述導電膜包含導電性聚合物、以及選自由鹼性化合物及界面活性劑所組成的群組中的至少一種,所述導電性聚合物具有選自由下述式(1)~式(4)所表示的單元所組成的群組中的至少一種單元。
[化6]
[化7]
[化8]
[化9]
式(1)~式(4)中,X表示硫原子或氮原子,R
1~R
15各自獨立地表示氫原子、碳數1~24的直鏈或分支鏈的烷基、碳數1~24的直鏈或分支鏈的烷氧基、酸性基或其鹽、羥基、硝基、鹵素原子、-N(R
16)
2、-NHCOR
16、-SR
16、-OCOR
16、-COOR
16、-COR
16、-CHO、或-CN。R
16表示碳數1~24的烷基、碳數6~24的芳基、或碳數7~24的芳烷基。
其中,式(1)的R
1、R
2中的至少一個、式(2)的R
3~R
6中的至少一個、式(3)的R
7~R
10中的至少一個、以及式(4)的R
11~R
15中的至少一個分別為酸性基或其鹽。
[16] 如[1]至[15]中任一項所述的導電膜的製造方法,其中,所述導電膜的膜厚為1 nm~100 nm。
[17] 如[1]至[16]中任一項所述的導電膜的製造方法,其中,所述雷射的光強度為1 mW~200 W。
[18] 一種帶導電膜的罩幕基板(mask blanks)的製造方法,包括:使用如[1]至[17]中任一項所述的導電膜的製造方法在作為基材的罩幕基板上形成所述導電膜的步驟。
[19] 一種罩幕的製造方法,包括:
使用如[18]所述的帶導電膜的罩幕基板的製造方法來製造帶導電膜的罩幕基板的步驟;以及
使用所獲得的帶導電膜的罩幕基板來製造罩幕的步驟。
[20] 一種罩幕的製造方法,包括:
使用藉由如[18]所述的帶導電膜的罩幕基板的製造方法而獲得的帶導電膜的罩幕基板來製造罩幕的步驟。
[21] 一種罩幕的製造方法,包括:
使用如[1]至[17]中任一項所述的導電膜的製造方法在作為基材的罩幕基板上形成所述導電膜來製造帶導電膜的罩幕基板的步驟;以及
使用所獲得的帶導電膜的罩幕基板來製造罩幕的步驟。
[22] 如[19]至[21]中任一項所述的罩幕的製造方法,更包括:
於自所述帶導電膜的罩幕基板去除所述導電膜後,藉由雷射照射對作為基材的罩幕基板上的缺陷進行檢查的步驟。
[23] 如[19]至[21]中任一項所述的罩幕的製造方法,更包括:
藉由雷射照射對自所述帶導電膜的罩幕基板去除所述導電膜後的基材即罩幕基板上的缺陷進行檢查的步驟。
[24] 一種半導體元件的製造方法,包括:
使用如[3]至[6]中任一項所述的導電膜的製造方法於所述基材上形成所述導電膜而獲得積層體的步驟;以及
使用所述積層體來製造半導體元件的步驟。
[25] 一種半導體元件的製造方法,包括:
使用包括藉由如[1]至[17]中任一項所述的導電膜的製造方法而獲得的導電膜的積層體來製造半導體元件的步驟。
[26] 如[25]所述的半導體元件的製造方法,其中,所述導電膜是形成於基材上的導電膜。
[27] 如[24]或[26]所述的半導體元件的製造方法,更包括:
在去除所述導電膜之後,藉由雷射照射對所述基材上的缺陷進行檢查的步驟。
[28] 如[24]或[26]所述的半導體元件的製造方法,更包括:藉由雷射照射對去除所述導電膜後的所述基材上的缺陷進行檢查的步驟。
[29] 一種導電膜的缺陷檢查方法,其中,對所述導電膜照射導電膜的消光係數k為0.2以下的波長的雷射。
[30] 一種缺陷檢查裝置,以導電膜為測定對象,包括:
所述導電膜的消光係數k為0.2以下的波長的雷射的照射部、以及
基於來自所述導電膜的散射光對有無缺陷進行分析的檢查部。
[發明的效果]
藉由本發明,可提供一種缺陷的檢測精度高的導電膜的製造方法、罩幕的製造方法以及半導體元件的製造方法。
以下對本發明加以詳細說明。以下的實施形態為用以對本發明進行說明的簡單的例示,並非意圖將本發明僅限定於此實施形態。只要不超出主旨,則可以各種態樣來實施本發明。
另外,在本發明中,「導電性」是指具有1×10
11Ω/□以下的表面電阻率。表面電阻率是試驗物的每單位面積(1 cm
2)的表面電阻值。表面電阻值可藉由使固定電流流過時的電極間的電位差而求出。
在本說明書中,「溶解性」是指在單純的水、包含鹼及鹼性鹽的至少一者的水、包含酸的水、水與水溶性有機溶媒的混合物中的一種以上的溶媒10 g(液溫25℃)中均勻地溶解0.1 g以上。而且,「水溶性」是指與所述溶解性有關且相對於水而言的溶解性。
在本說明書中,「末端疏水性基」的「末端」是指構成聚合物的重複單元以外的部位。
在本說明書中,「質量平均分子量」是指利用凝膠滲透層析法(Gel Permeation Chromatography,GPC)而測定的質量平均分子量(聚苯乙烯磺酸鈉換算或聚乙二醇換算)。
在本說明書中,使用「~」表示的數值範圍是指包含「~」前後所記載的數值作為下限值及上限值的範圍。
[導電膜的製造方法]
對本發明的導電膜的製造方法的一實施形態進行說明。
本實施形態的導電膜的製造方法包括以下所示的檢查步驟。
本實施形態的導電膜的製造方法亦可更包括以下所示的膜形成步驟。
本實施形態的導電膜的製造方法亦可在所述膜形成步驟之前,更包括以下所示的基材準備步驟,亦可在所述基材準備步驟之後且所述膜形成步驟之前,更包括以下所示的抗蝕劑層形成步驟。
本實施形態的導電膜的製造方法亦可更包括以下所示的確定步驟。
<積層體>
在本實施形態的導電膜的製造方法中,關於所述導電膜,例如在將橫剖面示意圖示於圖1的積層體1中是形成於基材11的表面的導電膜12,或者在將橫剖面示意圖示於圖2的積層體2中是形成於抗蝕劑層13的與基材11相反的一側的表面的導電膜12。
圖1所示的積層體1是包括基材11及導電膜12的積層體。
在基材11上包括導電膜12的積層體1例如可藉由後述的基材準備步驟及膜形成步驟來準備。
圖2所示的積層體2是包括基材11、抗蝕劑層13、及導電膜12的積層體,並在基材11上形成有抗蝕劑層13,在抗蝕劑層13的與基材11側相反的一側形成有導電膜12。
在基材11上包括抗蝕劑層13及導電膜12的積層體2例如可藉由後述的基材準備步驟、抗蝕劑層形成步驟、及膜形成步驟來準備。
<基材準備步驟>
基材準備步驟是準備作為導電膜的基底部分的基材的步驟。
作為基材,例如可列舉:聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(polybutylene terephthalate,PBT)等聚酯樹脂,以聚乙烯、聚丙烯為代表的聚烯烴樹脂,氯乙烯、尼龍、聚苯乙烯、聚碳酸酯、環氧樹脂、氟樹脂、聚碸、聚醯亞胺、聚胺基甲酸酯、酚樹脂、矽酮樹脂、合成紙等各種高分子化合物的成型品及膜,紙,鐵,玻璃,石英玻璃,各種晶圓,各種罩幕基板,鋁、銅、鋅、鎳、不鏽鋼等,以及在該些基材的表面塗佈有各種塗料或感光性樹脂等的基材等。
基材的形狀並無特別限定,可為板狀,亦可為板狀以外的形狀。
<抗蝕劑層形成步驟>
抗蝕劑層形成步驟是在基材上形成抗蝕劑層的步驟。
另外,在本發明中,亦將形成有抗蝕劑層的基材稱為「帶抗蝕劑層的基材」。
抗蝕劑層可藉由在基材上塗佈抗蝕劑而獲得。
作為抗蝕劑,可列舉:正型抗蝕劑、負型抗蝕劑等。
作為正型抗蝕劑,只要為對電離輻射具有感度者,則並無特別限定,可使用公知的抗蝕劑。典型而言,可列舉化學增幅型抗蝕劑,其含有:藉由電離輻射的照射而產生酸的酸產生劑、及包含具有酸分解性基的構成單元的聚合物。
作為負型抗蝕劑,只要為對電離輻射具有感度者,則並無特別限定,可使用公知的抗蝕劑。典型而言,可列舉化學增幅型抗蝕劑,其含有:藉由電離輻射的照射而產生酸的酸產生劑、對顯影液呈可溶性的聚合物、及交聯劑。
抗蝕劑層可藉由公知的方法來形成。例如在基材的單面上塗佈正型或負型的抗蝕劑的有機溶劑溶液,並視需要進行加熱(預烘烤),藉此形成正型或負型的抗蝕劑層。
抗蝕劑的塗佈方法與後述的導電性組成物的塗佈方法相同。
抗蝕劑層的膜厚並無特別限制,例如較佳為50 nm~200 nm,更佳為70 nm~150 nm。
<膜形成步驟>
膜形成步驟是在導電膜後述的檢查步驟之前,在基材上或抗蝕劑層上形成導電膜,而準備作為檢查步驟中的檢查對象的導電膜的步驟。
導電膜可藉由將導電性組成物塗佈於基材上或抗蝕劑層上並進行乾燥而獲得。視需要亦可在導電性組成物的乾燥後進行加熱處理。
於在基材上形成有抗蝕劑層的情況下,在帶抗蝕劑層的基材的抗蝕劑層上形成導電膜。
於在基材上沒有形成抗蝕劑層的情況下,在基材的表面直接形成導電膜。
導電膜較佳為形成於基材上的導電膜、或者形成於帶抗蝕劑層的基材的抗蝕劑層上的導電膜。
而且,所述導電膜的膜厚通常為1 nm~100 nm。就進行準確的圖案形成的觀點而言,較佳為10 nm~80 nm,更佳為10 nm~60 nm。
所述膜厚的上限較佳為80 nm,更佳為60 nm,進而佳為50 nm。
所述膜厚的下限較佳為5 nm,更佳為10 nm,進而佳為15 nm。
作為導電性組成物的塗佈方法,例如可列舉:旋塗法、噴塗法、浸塗法、輥塗法、凹版塗佈法、反塗法、輥刷法、氣刀塗佈法、簾塗法等手法。
對導電性組成物進行乾燥時的乾燥溫度並無特別限定,較佳為未滿40℃。對導電性組成物進行乾燥時的乾燥時間並無特別限定,較佳為1小時以內。
就導電性的觀點而言,使導電性組成物乾燥後進行加熱處理時的加熱處理溫度較佳為40℃~250℃的溫度範圍,更佳為60℃~200℃的溫度範圍。就穩定性的觀點而言,加熱處理時間較佳為1小時以內,更佳為30分鐘以內。
導電膜的膜厚較佳為1 nm~100 nm,更佳為5 nm~50 nm,進而佳為5 nm~30 nm。
關於導電性組成物的詳細情況,將在以後敘述。
<確定步驟>
確定步驟是基於導電膜的消光係數k來確定對導電膜照射的雷射的波長的步驟。所述確定步驟可在後述的檢查步驟之前進行,亦可在檢查步驟之後進行。
在確定步驟中,首先,獲取例如200 nm~1000 nm的波長下的導電膜的消光係數k的值。
導電膜的消光係數k可使用橢圓偏振計來測定。
使用橢圓偏振計的測定方法是對物質表面的光反射時的偏光狀態變化進行測定來對測定對象物的光學特性進行測定的方法。作為具體的測定方法,已知有使檢偏鏡旋轉來觀測反射光的偏光狀態的旋轉檢偏鏡法、或藉由光彈性調變器的作用來觀測反射光的偏光狀態的相位調變法等。
繼而,對導電膜的消光係數k為0.2以下時的波長進行確認,以消光係數k為0.2以下時的波長與後述的檢查步驟中使用的雷射的波長成為相同值的方式,確定雷射的波長。
另外,在確定步驟中,亦可使用在後述的檢查步驟中實際要照射雷射的導電膜來測定消光係數k,確定對導電膜照射的雷射的波長。而且,亦可以組成與在檢查步驟中實際要照射雷射的導電膜中所含的導電膜相同的方式,另外製作導電膜,並使用該另外製作的導電膜來測定消光係數k,確定對導電膜照射的雷射的波長。另外製作導電膜時的所述導電膜的膜厚例如為30 nm。
<檢查步驟>
檢查步驟是對導電膜照射雷射來檢查導電膜的缺陷的步驟。所述檢查步驟可對任意的或所有的導電膜進行。以下,亦將本步驟稱為「第一檢查步驟」。
在本發明中,「導電膜的缺陷」是指例如於在基材上或抗蝕劑層上形成導電膜時產生的缺陷等。另外,後述的「基材上的缺陷」是指源自基材的缺陷、於在基材上形成抗蝕劑層時產生的缺陷、於在抗蝕劑層上形成導電膜時產生的缺陷、於自抗蝕劑層去除導電膜時產生的缺陷、於自基材去除抗蝕劑層時產生的缺陷等。
而且,「缺陷」是指附著於基材、抗蝕劑層或導電膜上的附著物或突起物、傷痕等。
在檢查步驟中,對導電膜照射導電膜的消光係數k為0.2以下的波長的雷射。即,對導電膜照射的雷射的波長下的導電膜的消光係數k為0.2以下。
若對導電膜照射導電膜的消光係數k為0.2以下的波長的雷射,則導電膜難以吸收雷射,因此於在導電膜存在缺陷的情況下,照到缺陷的雷射容易散射,容易檢測出導電膜的缺陷。
雷射的波長只要為導電膜的消光係數k為0.2以下時的波長,則並無特別限定,較佳為消光係數k為0.17以下時的波長,更佳為消光係數k為0.15以下時的波長,進而佳為消光係數k為0.10以下時的波長,進而更佳為消光係數k為0.05以下時的波長。
另外,所述雷射的波長較佳為導電膜的消光係數k為0~0.2時的波長,較佳為導電膜的消光係數k為0.001~0.2時的波長,更佳為導電膜的消光係數k為0.001~0.17時的波長,進而佳為導電膜的消光係數k為0.001~0.15時的波長,進而更佳為導電膜的消光係數k為0.001~0.10時的波長,尤佳為導電膜的消光係數k為0.001~0.05時的波長。
特別是,就抑制照射光的導電膜的吸收的觀點而言,雷射的波長較佳為600 nm~1000 nm,更佳為700 nm~900 nm。
就提高檢查精度的觀點而言,雷射的光強度較佳為1 mW~200 W,更佳為1 mW~100 W,進而佳為1 mW~10 W,尤佳為1 mW~1 W。
作為對導電膜照射的雷射,例如可列舉:半導體雷射(266 nm、355 nm、532 nm)、準分子雷射(193 nm、248 nm)、氬雷射(488 nm)、綠色雷射(520 nm)、紅色雷射(660 nm)、He-Ne雷射(633 nm)、紅寶石雷射(ruby laser)(694 nm)、近紅外光纖雷射(785 nm)等。
本發明的一態樣是一種導電膜的缺陷檢查方法,其中,對所述導電膜照射導電膜的消光係數k為0.2以下的波長的雷射。
本發明的另一態樣是一種缺陷檢查裝置,其以導電膜為測定對象,包括:所述導電膜的消光係數k為0.2以下的波長的雷射的照射部、以及基於來自所述導電膜的散射光對有無缺陷進行分析的檢查部。
所述檢查部中的分析單元可使用公知的單元。
具體而言,導電膜的缺陷是以如下方式進行檢測。
首先,對導電膜照射特定的波長的雷射。
於在導電膜中存在缺陷的情況下,照到缺陷的雷射會散射。利用檢測器對該散射的雷射進行檢測,藉此檢測導電膜的缺陷。
<導電性組成物>
導電性組成物是包含以下所示的導電性聚合物(A)及溶劑(D)的組成物。所述導電性組成物除了包含導電性聚合物(A)及溶劑(D)以外,亦可更包含選自由以下所示的鹼性化合物(B)及界面活性劑(C)所組成的群組中的至少一種。另外,所述導電性組成物亦可更包含導電性聚合物(A)、溶劑(D)、以及選自由鹼性化合物(B)及界面活性劑(C)所組成的群組中的至少一種以外的成分(任意成分)。即,導電膜是包含導電性聚合物(A)的膜。所述導電膜可除了包含導電性聚合物(A)以外亦更包含選自由鹼性化合物(B)及界面活性劑(C)所組成的群組中的至少一種,亦可除了包含導電性聚合物(A)以及選自由鹼性化合物(B)及界面活性劑(C)所組成的群組中的至少一種以外亦更包含任意成分。
(導電性聚合物(A))
作為導電性聚合物(A),可使用公知者,例如可列舉:聚噻吩、聚噻吩伸乙烯、聚(3-烷基噻吩)、聚(3,4-伸乙基二氧基)噻吩(poly(3,4-ethylenedioxy)thiophene,PEDOT)、聚3,4伸乙基二氧基噻吩-聚苯乙烯磺酸(poly 3,4 ethylenedioxy thiophene-polystyrene sulfonic acid,PEDOT-PSS)、聚苯胺、聚吡咯、聚碲吩、聚對伸苯、聚對伸苯基伸乙烯、多並苯、及聚乙炔等。
導電性聚合物(A)較佳為具有水溶性或水分散性。若導電性聚合物(A)具有水溶性或水分散性,則導電性組成物的塗佈性提高,容易獲得均勻的厚度的導電膜。
導電性聚合物(A)較佳為具有酸性基或其鹽。藉由導電性聚合物(A)具有酸性基或其鹽,導電性聚合物(A)的水溶性提高。
導電性聚合物(A)亦可在一分子中具有兩種酸性基。酸性基的一部分或全部亦可形成鹽。
作為具有酸性基或其鹽的導電性聚合物(A),例如,就溶解性的觀點而言,較佳為日本專利特開昭61-197633號公報、日本專利特開昭63-39916號公報、日本專利特開平1-301714號公報、日本專利特開平5-504153號公報、日本專利特開平5-503953號公報、日本專利特開平4-32848號公報、日本專利特開平4-328181號公報、日本專利特開平6-145386號公報、日本專利特開平6-56987號公報、日本專利特開平5-226238號公報、日本專利特開平5-178989號公報、日本專利特開平6-293828號公報、日本專利特開平7-118524號公報、日本專利特開平6-32845號公報、日本專利特開平6-87949號公報、日本專利特開平6-256516號公報、日本專利特開平7-41756號公報、日本專利特開平7-48436號公報、日本專利特開平4-268331號公報、或日本專利特開2014-65898號公報等中所示的導電性聚合物等。
作為導電性聚合物(A),具體而言可列舉包含選自由α位或β位經選自由磺酸基及羧基所組成的群組中的至少一個基取代的伸苯基伸乙烯基、伸乙烯基、伸噻吩基、丁間二烯(pyrrolylene)、伸苯基、亞胺基伸苯基、異噻茚(isothianaphthene)、伸呋喃基、及伸咔唑基所組成的群組中的至少一種作為重複單元的π共軛系導電性聚合物。
而且,在所述π共軛系導電性聚合物包含選自由亞胺基伸苯基及伸咔唑基所組成的群組中的至少一種重複單元的情況下,可列舉:在所述重複單元的氮原子上具有酸性基或其鹽的導電性聚合物、或者在所述氮原子上具有經酸性基或其鹽取代的烷基或包含醚鍵的烷基的導電性聚合物。
該些中,就導電性或溶解性的觀點而言,可較佳地使用具有選自由β位經酸性基或其鹽取代的伸噻吩基、丁間二烯、亞胺基伸苯基、伸苯基伸乙烯基、伸咔唑基、及異噻茚所組成的群組中的至少一種作為單體單元(單元)的導電性聚合物。
作為導電性聚合物(A),在所述內容中,就導電性優異的觀點而言,較佳為選自由具有酸性基或其鹽的聚苯胺、PEDOT、PEDOT-PSS、聚吡咯、及聚噻吩所組成的群組中的至少一種。其中,特別是具有酸性基或其鹽的聚苯胺是相對於水而言的溶解性優異的化合物,因此特別適宜作為導電性聚合物。
作為具有酸性基或其鹽的聚苯胺,例如可列舉在未經取代或具有取代基的聚苯胺或者聚二胺基蒽醌等π共軛系聚合物中的骨架或所述π共軛系聚合物中的氮原子上具有酸性基或其鹽的聚合物。該些中,就可表現出高的導電性及溶解性的觀點而言,較佳為具有選自由下述式(1)~式(4)所表示的單元所組成的群組中的至少一種單元的導電性聚合物,更佳為在構成導電性聚合物的全部單元(100 mol%)中含有20 mol%~100 mol%的該單元的導電性聚合物。
[化10]
[化11]
[化12]
[化13]
式(1)~式(4)中,X表示硫原子或氮原子,R
1~R
15各自獨立地表示氫原子、碳數1~24的直鏈或分支鏈的烷基、碳數1~24的直鏈或分支鏈的烷氧基、酸性基或其鹽、羥基、硝基、鹵素原子(-F、-Cl、-Br或I)、-N(R
16)
2、-NHCOR
16、-SR
16、-OCOR
16、-COOR
16、-COR
16、-CHO、或-CN。R
16表示碳數1~24的烷基、碳數6~24的芳基、或碳數7~24的芳烷基。
其中,式(1)的R
1及R
2中的至少一個、式(2)的R
3~R
6中的至少一個、式(3)的R
7~R
10中的至少一個、以及式(4)的R
11~R
15中的至少一個分別為酸性基或其鹽。
此處,「酸性基」是指磺酸基(磺基)或羧酸基(羧基)。
磺酸基可以酸的狀態(-SO
3H)包含,亦可以離子的狀態(-SO
3 -)而包含。進而,磺酸基中亦可包含具有磺酸基的取代基(-R
17SO
3H)。
另一方面,羧酸基可以酸的狀態(-COOH)包含,亦可以離子的狀態(-COO
-)而包含。進而,羧酸基中亦可包含具有羧酸基的取代基(-R
17COOH)。
所述R
17表示碳數1~24的直鏈或分支鏈的伸烷基、碳數6~24的直鏈或分支鏈的伸芳基、或者碳數7~24的直鏈或分支鏈的伸芳烷基。
作為酸性基,較佳為磺酸基。
作為酸性基的鹽,可列舉:磺酸基或羧酸基的鹼金屬鹽、鹼土類金屬鹽、銨鹽、或經取代的銨鹽等。
作為鹼金屬鹽,例如可列舉:硫酸鋰、碳酸鋰、氫氧化鋰、硫酸鈉、碳酸鈉、氫氧化鈉、硫酸鉀、碳酸鉀、氫氧化鉀以及具有該些骨架的衍生物等。
作為鹼土類金屬鹽,例如可列舉鎂鹽及鈣鹽等。
作為經取代的銨鹽,例如可列舉:脂肪族銨鹽、飽和脂環式銨鹽、及不飽和脂環式銨鹽等。
作為脂肪族銨鹽,例如可列舉:甲基銨、二甲基銨、三甲基銨、乙基銨、二乙基銨、三乙基銨、甲基乙基銨、二乙基甲基銨、二甲基乙基銨、丙基銨、二丙基銨、異丙基銨、二異丙基銨、丁基銨、二丁基銨、甲基丙基銨、乙基丙基銨、甲基異丙基銨、乙基異丙基銨、甲基丁基銨、乙基丁基銨、四甲基銨、四羥甲基銨、四乙基銨、四正丁基銨、四-第二丁基銨、及四-第三丁基銨等。
作為飽和脂環式銨鹽,例如可列舉:哌啶鎓、吡咯啶鎓、嗎啉鎓(morpholinium)、哌嗪鎓以及具有該些骨架的衍生物等。
作為不飽和脂環式銨鹽,例如可列舉:吡啶鎓、α-甲基吡啶鎓、β-甲基吡啶鎓、γ-甲基吡啶鎓、喹啉鎓、異喹啉鎓、吡咯啉鎓、以及具有該些骨架的衍生物等。
作為導電性聚合物(A),就可表現出高的導電性的觀點而言,較佳為具有所述式(4)所表示的單元,其中特別是就溶解性亦優異的觀點而言,更佳為具有下述式(5)所表示的單元。
[化14]
式(5)中,R
18~R
21各自獨立地表示氫原子、碳數1~24的直鏈或分支鏈的烷基、碳數1~24的直鏈或分支鏈的烷氧基、酸性基或其鹽、羥基、硝基、或鹵素原子(-F、-Cl、-Br或I)。而且,R
18~R
21中的至少一個為酸性基或其鹽。
作為所述式(5)所表示的單元,就容易製造的方面而言,較佳為R
18~R
21中任一個為碳數1~4的直鏈或分支鏈的烷氧基,另外的任一個為磺酸基或其鹽,且剩餘部分為氫原子。
就與pH無關而在向水及有機溶媒的溶解性方面優異的觀點而言,導電性聚合物(A)較佳為在構成該導電性聚合物(A)的全部單元(100 mol%)中,含有所述式(5)所表示的單元10 mol%~100 mol%,更佳為含有50 mol%~100 mol%,尤佳為含有100 mol%。
而且,就導電性優異的觀點而言,導電性聚合物(A)較佳為在1分子中含有10個以上所述式(5)所表示的單元。
而且,在導電性聚合物(A)中,就進一步提高溶解性的觀點而言,相對於聚合物中的芳香環的總數,酸性基或其鹽所鍵結的芳香環的數量較佳為50%以上,更佳為70%以上,進而佳為80%以上,尤佳為90%以上,最佳為100%。
相對於聚合物中的芳香環的總數,酸性基或其鹽所鍵結的芳香環的數量是指根據在製造導電性聚合物(A)時單體的添加比而算出的值。
而且,在導電性聚合物(A)中,就對單體賦予反應性的觀點而言,單體單元的芳香環上的酸性基或其鹽以外的取代基較佳為供電子性基,具體而言較佳為碳數1~24的烷基、碳數1~24的烷氧基、鹵基(-F、-Cl、-Br、或-I)等,其中,就供電子性的觀點而言,最佳為碳數1~24的烷氧基。
進而,只要不對溶解性、導電性及性狀造成影響,則導電性聚合物(A)亦可包含選自由經取代或未經取代的苯胺、噻吩、吡咯、伸苯基、伸乙烯基、二價不飽和基、二價飽和基所組成的群組的一種以上單元作為所述式(5)所表示的單元以外的構成單元。
作為導電性聚合物(A),就可表現出高的導電性與溶解性的觀點而言,較佳為具有下述式(6)所表示的結構的化合物,在具有下述式(6)所表示的結構的化合物中,就溶解性特別優異的方面而言,尤佳為聚(2-磺基-5-甲氧基-1,4-亞胺基伸苯基)、聚(2-甲氧基苯胺-5-磺酸)。
[化15]
式(6)中,R
22~R
37各自獨立地表示氫原子、碳數1~4的直鏈或分支鏈的烷基、碳數1~4的直鏈或分支鏈的烷氧基、酸性基或其鹽、羥基、硝基、或鹵素原子(-F、-Cl、-Br、或-I)。而且,R
22~R
37中的至少一個為酸性基或其鹽。而且,n表示聚合度。在本發明中,n較佳為5~2500的整數。
作為所述式(6)所表示的單元,就容易製造的方面而言,較佳為:R
22~R
25中任一個為碳數1~4的直鏈或分支鏈的烷氧基,另外的任一個為磺酸基或其鹽,且剩餘部分為氫原子;R
26~R
29中任一個為碳數1~4的直鏈或分支鏈的烷氧基,另外的任一個為磺酸基或其鹽,且剩餘部分為氫原子;R
30~R
33中任一個為碳數1~4的直鏈或分支鏈的烷氧基,另外的任一個為磺酸基或其鹽,且剩餘部分為氫原子;R
34~R
37中任一個為碳數1~4的直鏈或分支鏈的烷氧基,另外的任一個為磺酸基或其鹽,且剩餘部分為氫原子。
就提高導電性的觀點而言,導電性聚合物(A)中所含有的酸性基理想的是至少其一部分為游離酸型。
就導電性、溶解性及成膜性的觀點而言,導電性聚合物(A)的質量平均分子量以GPC的聚苯乙烯磺酸鈉換算計,較佳為1000~100萬,更佳為1500~80萬,進而佳為2000~50萬,尤佳為2000~10萬。在導電性聚合物(A)的質量平均分子量未滿1000的情況下,雖然溶解性優異,但存在導電性及成膜性不足的情況。另一方面,在質量平均分子量超過100萬的情況下,雖然導電性優異,但存在溶解性並不充分的情況。
此處,「成膜性」是指成為並無收縮等的均勻的膜的性質,可藉由旋塗於玻璃上等方法而評價。
導電性聚合物(A)例如可藉由在聚合溶媒及氧化劑的存在下使導電性聚合物(A)的原料單體聚合而獲得。
以下,對導電性聚合物(A)的製造方法的一例進行說明。
本實施形態的導電性聚合物(A)的製造方法包括在聚合溶媒及氧化劑的存在下使導電性聚合物(A)的原料單體聚合的步驟(聚合步驟)。而且,本實施形態的導電性聚合物(A)的製造方法亦可包括對聚合步驟中所獲得的反應生成物進行精製的步驟(精製步驟)。
<<聚合步驟>>
聚合步驟是在聚合溶媒及氧化劑的存在下使導電性聚合物(A)的原料單體聚合的步驟。
作為原料單體的具體例,可列舉成為所述單體單元的來源的聚合性單量體,具體而言,可列舉選自由酸性基取代苯胺、所述鹼金屬鹽、鹼土類金屬鹽、銨鹽及經取代的銨鹽所組成的群組的至少一種。
作為酸性基取代苯胺,例如可列舉具有磺酸基作為酸性基的磺酸基取代苯胺。
代表性的磺酸基取代苯胺為胺基苯磺酸類,具體而言,可較佳地使用鄰胺基苯磺酸、間胺基苯磺酸、對胺基苯磺酸、苯胺-2,6-二磺酸、苯胺-2,5-二磺酸、苯胺-3,5-二磺酸、苯胺-2,4-二磺酸、苯胺-3,4-二磺酸等。
作為胺基苯磺酸類以外的磺酸基取代苯胺,例如可列舉:甲基胺基苯磺酸、乙基胺基苯磺酸、正丙基胺基苯磺酸、異丙基胺基苯磺酸、正丁基胺基苯磺酸、第二丁基胺基苯磺酸、第三丁基胺基苯磺酸等烷基取代胺基苯磺酸類;甲氧基胺基苯磺酸、乙氧基胺基苯磺酸、丙氧基胺基苯磺酸等烷氧基取代胺基苯磺酸類;羥基取代胺基苯磺酸類;硝基取代胺基苯磺酸類;氟胺基苯磺酸、氯胺基苯磺酸、溴胺基苯磺酸等鹵素取代胺基苯磺酸類等。
該些中,就獲得導電性或溶解性尤其優異的導電性聚合物(A)的方面而言,較佳為烷基取代胺基苯磺酸類、烷氧基取代胺基苯磺酸類、羥基取代胺基苯磺酸類、或鹵素取代胺基苯磺酸類,就容易製造的方面而言,尤佳為烷氧基取代胺基苯磺酸類、所述鹼金屬鹽、銨鹽及取代銨鹽。
該些磺酸基取代苯胺可單獨使用任一種,亦可以任意比例混合使用兩種以上。
作為聚合溶媒,可列舉:水、有機溶媒、水與有機溶媒的混合溶媒等。
作為水,可列舉:自來水、離子交換水、純水、蒸餾水等。
作為有機溶媒,例如可列舉:甲醇、乙醇、異丙醇、丙醇、丁醇等醇類;丙酮、乙基異丁基酮等酮類;乙二醇、乙二醇甲醚等乙二醇類;丙二醇、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇丁醚、丙二醇丙醚等丙二醇類;N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺等醯胺類;N-甲基吡咯啶酮、N-乙基吡咯啶酮等吡咯啶酮類等。
作為聚合溶媒,較佳為水、或水與有機溶媒的混合溶媒。
另外,在使用水與有機溶媒的混合溶媒作為聚合溶媒的情況下,該些的質量比(水/有機溶媒)較佳為1/100~100/1,更佳為2/100~100/2。
作為氧化劑,只要為標準電極電位為0.6 V以上的氧化劑,則並無限定,例如可列舉:過氧二硫酸、過氧二硫酸銨、過氧二硫酸鈉、過氧二硫酸鉀等過氧二硫酸類;過氧化氫等。
該些氧化劑可單獨使用任一種,亦可以任意比例混合使用兩種以上。
關於聚合步驟,除了聚合溶媒及氧化劑以外,亦可於鹼性反應助劑的存在下使原料單體聚合。
作為鹼性反應助劑,例如可列舉:氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰等無機鹼;氨;甲基胺、二甲基胺、三甲基胺、乙基胺、二乙基胺、三乙基胺、乙基甲基胺、乙基二甲基胺、二乙基甲基胺等脂式胺類;環式飽和胺類;吡啶、α-甲吡啶、β-甲吡啶、γ-甲吡啶、喹啉等環式不飽和胺類等。
該些中,較佳為無機鹼、脂式胺類、環式不飽和胺類,更佳為環式不飽和胺類。
該些鹼性反應助劑可單獨使用任一種,亦可以任意比例混合使用兩種以上。
作為聚合的方法,例如可列舉:在氧化劑溶液中滴加原料單體溶液的方法、在原料單體溶液中滴加氧化劑溶液的方法、在反應容器等中同時滴加原料單體溶液與氧化劑溶液的方法等。原料單體溶液中視需要亦可包含鹼性反應助劑。
作為氧化劑溶液及原料單體溶液的溶媒,可使用所述聚合溶媒。
聚合反應的反應溫度較佳為50℃以下,更佳為-15℃~30℃,進而佳為-10℃~20℃。若聚合反應的反應溫度為50℃以下、特別是30℃以下,則可抑制副反應的進行、或生成的導電性聚合物(A)的主鏈的氧化還原結構的變化所導致的導電性的降低。若聚合反應的反應溫度為-15℃以上,則可維持充分的反應速度,縮短反應時間。
藉由聚合步驟,作為反應生成物的導電性聚合物(A)以溶解或沈澱於聚合溶媒中的狀態而被獲得。
在反應生成物溶解於聚合溶媒中的情況下,將聚合溶媒蒸餾去除而獲得反應生成物。
在反應生成物沈澱於聚合溶媒中的情況下,藉由離心分離器等過濾器將聚合溶媒過濾分離而獲得反應生成物。
在反應生成物中,有時包含未反應的原料單體、伴隨副反應的併發而產生的寡聚物、酸性物質(自導電性聚合物(A)脫離的游離的酸性基、或氧化劑的分解物即硫酸根離子等)、鹼性物質(鹼性反應助劑、或氧化劑的分解物即銨離子等)等低分子量成分。該些低分子量成分是雜質,成為阻礙導電性的主要原因。
因此,較佳為對反應生成物進行精製而將低分子量成分去除。
<<精製步驟>>
精製步驟是對聚合步驟中所獲得的反應生成物進行精製的步驟。
作為對反應生成物進行精製的方法,可利用使用清洗溶媒的清洗法、膜過濾法、離子交換法、基於加熱處理的雜質去除、中和析出等所有方法。該些中,就可容易地獲得純度高的導電性聚合物(A)的觀點而言,清洗法、離子交換法有效。特別是,就可效率良好地去除原料單體、寡聚物、酸性物質等觀點而言,較佳為清洗法。就可效率良好地去除以與導電性聚合物(A)的酸性基形成鹽的狀態存在的鹼性物質等的觀點而言,較佳為離子交換法。在精製步驟中,可將清洗法與離子交換法組合使用。
作為清洗溶媒,例如可列舉:甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、2-丁醇、3-丁醇、第三丁醇、1-戊醇、3-甲基-1-丁醇、2-戊醇、正己醇、4-甲基-2-戊醇、2-乙基丁醇、苄醇、糠醇、四氫糠醇等醇類;乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、甲氧基甲氧基乙醇、丙二醇單乙醚、甘油單乙酸酯等多元醇衍生物;丙酮;乙腈;N,N-二甲基甲醯胺;N-甲基吡咯啶酮;二甲基亞碸等。該些中,甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮、乙腈有效果。
若對清洗後的反應生成物、即清洗後的導電性聚合物(A)進行乾燥,則可獲得固體狀的導電性聚合物(A)。
作為離子交換法,可列舉:使用陽離子交換樹脂或陰離子交換樹脂等離子交換樹脂的管柱式、批次式的處理;電透析法等。
另外,在反應生成物溶解於聚合溶媒中的情況下,只要在溶解的狀態下直接與離子交換樹脂接觸即可。在反應生成物的濃度濃的情況下,亦可利用水性介質進行稀釋。
在反應生成物沈澱於聚合溶媒中的情況下,較佳為在對聚合溶媒進行過濾分離後,使反應生成物以成為所需的固體成分濃度的方式溶解於水性介質中,製成聚合物溶液後,與離子交換樹脂接觸。
在對清洗後的反應生成物進行離子交換處理的情況下,較佳為使清洗後的反應生成物以成為所需的固體成分濃度的方式溶解於水性介質中,製成聚合物溶液後,與離子交換樹脂接觸。
作為水性介質,可列舉與後述的溶劑(D)相同者。
作為聚合物溶液中的導電性聚合物(A)的濃度,就工業性或精製效率的觀點而言,較佳為0.1質量%~20質量%,更佳為0.1質量%~10質量%。
在為使用離子交換樹脂的離子交換法的情況下,關於相對於離子交換樹脂而言的試樣液的量,例如在為固體成分濃度5質量%的聚合物溶液的情況下,較佳為相對於離子交換樹脂而為達10倍的容積,更佳為達5倍的容積。作為陽離子交換樹脂,例如可列舉奧璐佳瑙(Organo)股份有限公司製造的「安伯來特(Amberlite)IR-120B」等。作為陰離子交換樹脂,例如可列舉奧璐佳瑙(Organo)股份有限公司製造的「安伯來特(Amberlite)IRA410」等。
離子交換處理後的導電性聚合物(A)為溶解於聚合溶媒或水性介質中的狀態。因此,只要利用蒸發器等將聚合溶媒或水性介質全部去除便可獲得固體狀的導電性聚合物(A),但導電性聚合物(A)亦可以溶解於聚合溶媒或水性介質中的狀態直接用於導電性組成物的製造。
(鹼性化合物(B))
認為:在導電性聚合物(A)具有酸性基的情況下,若導電性組成物包含鹼性化合物(B),則鹼性化合物(B)效率良好地作用於導電性聚合物(A)中的酸性基,而能夠提高導電性聚合物(A)的穩定性。此處,效率良好地作用於導電性聚合物(A)中的酸性基是指能夠進行導電性聚合物(A)的穩定的中和,而利用導電性聚合物(A)的酸性基與鹼性化合物(B)形成穩定的鹽。即,導電性聚合物(A)被利用鹼性化合物(B)中和。其結果,可抑制藉由導電性組成物中的水解而引起的導電性聚合物(A)的酸性基的不穩定化,從而使酸性基不易脫離。另外,藉由利用導電性聚合物(A)的酸性基與鹼性化合物(B)形成穩定的鹽,亦可抑制導電性聚合物(A)自身的分解。而且,鹼性化合物(B)亦與導電性聚合物(A)的製造中使用的氧化劑的分解物(例如硫酸根離子等)形成穩定的鹽。因此,可抑制導電性組成物中源自導電性聚合物(A)的酸性基或、源自氧化劑的硫酸根離子的產生。而且,亦可降低導電性組成物中的導電性聚合物(A)的分解物的含量。
因此,特別是在使用化學增幅型抗蝕劑的基於電離輻射的圖案形成法中,酸性物質等自導電膜向抗蝕劑層側的移行被抑制,從而可抑制抗蝕劑層的膜薄化等的影響。
作為鹼性化合物(B),只要為具有鹼性的化合物,則並無特別限定,例如可列舉下述四級銨化合物(b-1)、鹼性化合物(b-2)、鹼性化合物(b-3)、鹼性化合物(b-4)等。
四級銨化合物(b-1):鍵結於氮原子的四個取代基中的至少一個為碳數1以上的烴基的四級銨化合物。
鹼性化合物(b-2):具有一個以上的氮原子的鹼性化合物(其中,四級銨化合物(b-1)以及鹼性化合物(b-3)除外)。
鹼性化合物(b-3):在同一分子內具有鹼性基與兩個以上的羥基,且具有30℃以上的熔點的鹼性化合物。
鹼性化合物(b-4):無機鹼。
在四級銨化合物(b-1)中,四個取代基所鍵結的氮原子為四級銨離子的氮原子。
在四級銨化合物(b-1)中,作為鍵結於四級銨離子的氮原子的烴基,可列舉:烷基、芳烷基、芳基等。
作為四級銨化合物(b-1),例如可列舉:氫氧化四甲基銨、氫氧化四乙基銨、氫氧化四丙基銨、氫氧化四丁基銨、氫氧化四戊基銨、氫氧化四己基銨、氫氧化苄基三甲基銨等。
作為鹼性化合物(b-2),例如可列舉:氨、吡啶、4-二甲基胺基吡啶、4-二甲基胺基甲基吡啶、3,4-雙(二甲基胺基)吡啶、甲基吡啶、三乙基胺、4-二甲基胺基吡啶、4-二甲基胺基甲基吡啶、3,4-雙(二甲基胺基)吡啶、1,5-二氮雜雙環[4.3.0]-5-壬烯(1,5-diazabicyclo[4.3.0]-5-nonene,DBN)、1,8-二氮雜雙環[5.4.0]-7-十一烯(1,8-diazabicyclo[5.4.0]-7-undecene,DBU)、1-(3-胺基丙基)-2-吡咯啶酮、N-(3-胺基丙基)-ε-己內醯胺以及該些的衍生物等。
在鹼性化合物(b-3)中,作為鹼性基,例如可列舉由阿瑞尼斯鹼(Arrhenius base)、布忍司特鹼(Bronsted base)、路易斯鹼(Lewis base)等定義的鹼性基。具體而言,可列舉氨等。羥基可為-OH的狀態,亦可為經保護基保護的狀態。作為保護基,例如可列舉:乙醯基;三甲基矽烷基、第三丁基二甲基矽烷基等矽烷基;甲氧基甲基、乙氧基甲基、甲氧基乙氧基甲基等縮醛型保護基;苯甲醯基;醇鹽基等。
作為鹼性化合物(b-3),可列舉:2-胺基-1,3-丙二醇、三(羥基甲基)胺基甲烷、2-胺基-2-甲基-1,3-丙二醇、2-胺基-2-乙基-1,3-丙二醇、3-[N-三(羥基甲基)甲基胺基]-2-羥基丙烷磺酸、N-三(羥基甲基)甲基-2-胺基乙烷磺酸等。
作為鹼性化合物(b-4),例如可列舉:氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰等。
該些鹼性化合物(B)可單獨使用任一種,亦可以任意比例混合使用兩種以上。
(界面活性劑(C))
若導電性組成物包含界面活性劑(C),則會提高將導電性組成物塗佈於基材或抗蝕劑層的表面時的塗佈性。
作為界面活性劑(C),可列舉陰離子系界面活性劑、陽離子系界面活性劑、兩性界面活性劑、非離子系界面活性劑等。該些界面活性劑可單獨使用任一種,亦可以任意比例混合使用兩種以上。
作為陰離子系界面活性劑,例如可列舉:二烷基磺基琥珀酸鈉、辛酸鈉、癸酸鈉、月桂酸鈉、肉豆蔻酸鈉、棕櫚酸鈉、硬脂酸鈉、全氟壬酸、N‐月桂醯基肌胺酸鈉、椰油醯基麩胺酸鈉、α-硫代脂肪酸甲酯鹽、月桂基硫酸鈉、肉豆蔻基硫酸鈉、聚氧乙烯烷基硫酸鈉(sodium laureth sulfate)、聚氧乙烯烷基苯酚磺酸鈉、月桂基硫酸銨、月桂基磷酸、月桂基磷酸鈉、月桂基磷酸鉀等。
作為陽離子系界面活性劑,例如可列舉:氯化四甲基銨、氫氧化四甲基銨、氯化四丁基銨、氯化十二烷基二甲基苄基銨、氯化烷基三甲基銨、氯化辛基三甲基銨、氯化癸基三甲基銨、氯化十二烷基三甲基銨、氯化四癸基三甲基銨、氯化鯨蠟基三甲基銨、氯化硬脂基三甲基銨、溴化烷基三甲基銨、溴化十六烷基三甲基銨、氯化苄基三甲基銨、氯化苄基三乙基銨、氯化苯銨、溴化苯銨、氯化本索寧、氯化二烷基二甲基銨、氯化二癸基二甲基銨、氯化二硬脂基二甲基銨、單甲基胺鹽酸鹽、二甲基胺鹽酸鹽、三甲基胺鹽酸鹽、氯化丁基吡啶鹽、氯化十二烷基吡啶鹽、氯化鯨蠟基吡啶鹽等。
作為兩性界面活性劑,例如可列舉:月桂基二甲基胺基乙酸甜菜鹼、硬脂基二甲基胺基乙酸甜菜鹼、十二烷基胺基甲基二甲基磺丙基甜菜鹼、十八烷基胺基甲基二甲基磺丙基甜菜鹼、椰油醯胺丙基甜菜鹼、椰油醯胺丙基羥基磺基甜菜鹼、2-烷基-N-羧甲基-N-羥基乙基咪唑甜菜鹼、月桂醯基麩胺酸鈉、月桂醯基麩胺酸鉀、月桂醯基甲基-β-丙胺酸、月桂基二甲基胺-N-氧化物、油基二甲基胺N-氧化物等。
作為非離子系界面活性劑,例如可列舉:月桂酸甘油酯、單硬脂酸甘油酯、山梨糖醇脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、聚氧乙烯烷基醚、五乙二醇單十二烷基醚、八乙二醇單十二烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯聚氧丙烯二醇、聚氧乙烯山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脫水己糖醇脂肪酸酯、山梨糖醇脂肪酸酯聚乙二醇、月桂酸二乙醇醯胺、油酸二乙醇醯胺、硬脂酸二乙醇醯胺、辛基葡萄糖苷、癸基葡萄糖苷、月桂基葡萄糖苷、鯨蠟醇、硬脂基醇、油基醇等。
作為非離子系界面活性劑,除了所述以外,亦可使用具有含氮官能基及末端疏水性基的水溶性聚合物。此水溶性聚合物不同於先前的界面活性劑,是藉由具有含氮官能基的主鏈部分(親水性部分)與末端的疏水性基部分而具有界面活性能,並且塗佈性的提高效果高。因此,即便併用其他界面活性劑,亦可將優異的塗佈性賦予導電性組成物。並且,此水溶性聚合物不包含酸或鹼,並且不易因水解而產生副產物,所以對抗蝕劑層等的不良影響尤其少。
作為含氮官能基,就溶解性的觀點而言,較佳為醯胺基。
作為末端疏水性基,例如可列舉烷基、芳烷基、芳基、烷氧基、芳烷氧基、芳氧基、烷硫基、芳烷基硫基、芳硫基、一級或二級的烷基胺基、芳烷基胺基、芳基胺基等。該些中,較佳為烷硫基、芳烷基硫基、芳硫基。
末端疏水性基的碳數較佳為7~100,更佳為7~50,尤佳為10~30。
水溶性聚合物中的末端疏水性基的數量並無特別限制。而且,當在同一分子內具有兩個以上末端疏水性基時,末端疏水性基可為相同種類,亦可為不同種類。
作為水溶性聚合物,較佳為以具有含氮官能基的乙烯基單體的均聚物、或者具有含氮官能基的乙烯基單體與不具有含氮官能基的乙烯基單體(其他乙烯基單體)的共聚物為主鏈結構,且於構成聚合物的重複單元以外的部位具有疏水性基的化合物。
作為具有含氮官能基的乙烯基單體,可列舉丙烯醯胺及其衍生物、具有含氮官能基的雜環狀單體等,其中較佳為具有醯胺鍵者。具體而言可列舉:丙烯醯胺、N,N-二甲基丙烯醯胺、N-異丙基丙烯醯胺、N,N-二乙基丙烯醯胺、N,N-二甲基胺基丙基丙烯醯胺、第三丁基丙烯醯胺、二丙酮丙烯醯胺、N,N'-亞甲基雙丙烯醯胺、N-乙烯基-N-甲基丙烯醯胺、N-乙烯基吡咯啶酮、N-乙烯基己內醯胺等。該些中,就溶解性的觀點而言,尤佳為丙烯醯胺、N-乙烯基吡咯啶酮、N-乙烯基己內醯胺等。
作為其他乙烯基單體,只要能夠將具有含氮官能基的乙烯基單體共聚,則並無特別限制,例如可列舉:苯乙烯、丙烯酸、乙酸乙烯酯、長鏈α-烯烴等。
作為向水溶性聚合物導入末端疏水性基的方法,並無特別限制,通常,藉由選擇乙烯基聚合時的鏈轉移劑來進行導入是簡便的,較佳。在此情況下,作為鏈轉移劑,只要為將包含烷基、芳烷基、芳基、烷硫基、芳烷基硫基、芳硫基等疏水性基的基導入至所獲得的聚合物的末端者,則並無特別限定。例如,在獲得具有烷硫基、芳烷基硫基或芳硫基作為末端疏水性基的水溶性聚合物的情況下,較佳為使用具有與該些末端疏水性基對應的疏水性基的鏈轉移劑,具體而言是硫醇、二硫化物、硫醚等來進行乙烯基聚合。作為此種鏈轉移劑,例如可列舉:正十二烷基硫醇、第三-十二烷基硫醇、正辛基硫醇、2-乙基己基硫醇、正十八烷基硫醇等。該些可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。
作為乙烯基聚合時使用的聚合起始劑,可使用偶氮雙甲基丁腈、或具有末端疏水性基的聚合起始劑。
作為具有末端疏水性基的聚合起始劑,可列舉具有碳數6~20的直鏈或分支鏈的烷基、且不具有氰基及羥基的起始劑,具體而言,可列舉:過氧化二月桂醯、1,1,3,3-四甲基丁基過氧化氫、二-第三己基過氧化物、二(2-乙基己基)過氧化二碳酸酯、1,1,3,3-四甲基丁基過氧化新癸酸酯、二(3,5,5-三甲基己醯基)過氧化物等。該些可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。
水溶性聚合物的主鏈部分為水溶性,具有含氮官能基。主鏈部分的單元數(聚合度)較佳為在1分子中為2~1000,更佳為2~100,尤佳為2~50。在具有含氮官能基的主鏈部分的單元數過大的情況下,存在界面活性能下降的傾向。
水溶性聚合物中的主鏈部分與末端疏水性基部分(例如烷基、芳烷基、芳基、烷硫基、芳烷基硫基、芳硫基等部分)的分子量比(主鏈部分的質量平均分子量/末端疏水性基部分的質量平均分子量)較佳為0.3~170。
水溶性聚合物的質量平均分子量以GPC的聚乙二醇換算計較佳為100~100萬,更佳為100~10萬,進而佳為600以上且未滿2000,尤佳為600~1800。若水溶性聚合物的質量平均分子量為所述下限值以上,則導電性組成物的塗佈性提高。另一方面,若水溶性聚合物的質量平均分子量為所述上限值以下,則導電性組成物的水溶性提高。特別是,若水溶性聚合物的質量平均分子量為600以上且未滿2000,則實用上的向水的溶解性與塗佈性的平衡優異。
作為界面活性劑(C),所述中,就對抗蝕劑層的影響少的方面而言,較佳為非離子系界面活性劑,其中,尤佳為具有含氮官能基及末端疏水性基的水溶性聚合物。
(溶劑(D))
作為溶劑(D),若為至少可溶解導電性聚合物(A)的溶劑,則只要具有本發明的效果便無特別限定,可列舉水、有機溶劑、水與有機溶劑的混合溶劑。
作為水,可列舉在導電性聚合物(A)的製造方法的說明中之前例示的聚合溶媒中的水。
作為有機溶劑,可列舉在導電性聚合物(A)的製造方法的說明中之前例示的聚合溶媒中的有機溶媒。
在使用水與有機溶劑的混合溶劑作為溶劑(C)的情況下,該些的質量比(水/有機溶劑)較佳為1/100~100/1,更佳為2/100~100/2。
(任意成分)
作為任意成分,例如可列舉:高分子化合物(其中,導電性聚合物(A)、鹼性化合物(B)及界面活性劑(C)除外)、添加劑等。
作為高分子化合物,例如可列舉:聚乙烯甲醛、聚乙烯丁醛等聚乙烯醇衍生物類及其改質體、澱粉及其改質體(氧化澱粉、磷酸酯化澱粉、陽離子化澱粉等)、纖維素衍生物(羧甲基纖維素、甲基纖維素、羥基丙基纖維素、羥基乙基纖維素及該些的鹽等)、聚丙烯醯胺、聚(N-第三丁基丙烯醯胺)、聚丙烯醯胺甲基丙烷磺酸等聚丙烯醯胺類、聚乙烯吡咯啶酮、聚丙烯酸(鹽)、聚乙二醇、水溶性醇酸樹脂、水溶性三聚氰胺樹脂、水溶性脲樹脂、水溶性酚樹脂、水溶性環氧樹脂、水溶性聚丁二烯樹脂、水溶性丙烯酸樹脂、水溶性胺基甲酸酯樹脂、水溶性丙烯酸苯乙烯共聚物樹脂、水溶性乙酸乙烯酯丙烯酸共聚物樹脂、水溶性聚酯樹脂、水溶性苯乙烯馬來酸共聚樹脂、水溶性氟樹脂及該些的共聚物。
作為添加劑,例如可列舉:顏料、消泡劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑、耐熱性提高劑、調平劑、防流掛劑、消光劑、防腐劑等。
(含量)
相對於導電性組成物的總質量,導電性聚合物(A)的含量較佳為0.1質量%~5質量%,更佳為0.2質量%~3質量%,進而佳為0.5質量%~2質量%。
而且,相對於導電性組成物的固體成分的總質量,導電性聚合物(A)的含量較佳為50質量%~99.9質量%,更佳為80質量%~99.9質量%,進而佳為95質量%~99.9質量%。另外,導電性組成物的固體成分是自導電性組成物去除溶劑(D)後的剩餘成分。
若導電性聚合物(A)的含量為所述範圍內,則導電性組成物的塗佈性、與由導電性組成物形成的導電膜的導電性的平衡優異。
相對於導電性聚合物(A)100質量份,鹼性化合物(B)的含量較佳為5質量份~80質量份,更佳為5質量份~50質量份,進而佳為5質量份~30質量份。若鹼性化合物(B)的含量為所述下限值以上,則即便導電性聚合物(A)包含酸性基,亦可與導電性聚合物(A)的酸性基或氧化劑充分地形成鹽,酸性基難以脫離。另外,鹼性化合物(B)與氧化劑的分解物亦充分地形成鹽。因此,可抑制酸性基或氧化劑的分解物向抗蝕劑層的移行,從而抑制抗蝕劑層的膜薄化。若鹼性化合物(B)的含量為所述上限值以下,則可充分確保導電性組成物中的導電性聚合物(A)的含量,因此可形成導電性良好的導電膜。另外,在導電性聚合物(A)包含酸性基的情況下,該酸性基在導電膜中不與鹼性化合物(B)形成鹽而以自由的狀態適度存在,因此可良好地維持導電性。
特別是在導電性聚合物(A)具有酸性基或其鹽的情況下,就進一步提高導電性組成物的塗佈性的觀點而言,相對於構成導電性聚合物(A)的單元中具有酸性基的單元1 mol,鹼性化合物(B)的含量較佳為0.1 mol當量~1 mol當量,更佳為0.1 mol當量~0.9 mol當量。進而,就作為導電膜的性能的保持性優異,可使導電性聚合物(A)中的酸性基更穩定的觀點而言,尤佳為0.25 mol當量~0.85 mol當量。
相對於導電性聚合物(A)100質量份,界面活性劑(C)的含量較佳為5質量份~200質量份,更佳為10質量份~100質量份。若界面活性劑(C)的含量為所述範圍內,則導電性組成物向抗蝕劑層的塗佈性會進一步提高。
相對於導電性組成物的總質量,溶劑(D)的含量較佳為1質量%~99質量%,更佳為10質量%~98質量%,進而佳為50質量%~98質量%。若溶劑(D)的含量為所述範圍內,則塗佈性會進一步提高。
另外,在進行精製等而分散或溶解於水性介質的狀態下(以下,亦將此狀態的導電性聚合物(A)稱為「導電性聚合物溶液」)來使用導電性聚合物(A)的情況下,源自導電性聚合物溶液的水性介質亦包含於導電性組成物中的溶劑(D)的含量中。
另外,構成導電性組成物的全部成分的合計量不超過100質量%。
(導電性組成物的製造方法)
導電性組成物例如可藉由將所述導電性聚合物(A)及溶劑(D)、與視需要的及鹼性化合物(B)、界面活性劑(C)及任意成分中的一種以上混合而獲得。
例如,由於藉由所述導電性聚合物(A)的製造方法而製造的、清洗後的導電性聚合物(A)為固體狀,因此只要將固體狀的導電性聚合物(A)及溶劑(D)、與視需要的鹼性化合物(B)、界面活性劑(C)及任意成分中的一種以上混合來製成導電性組成物即可。
再者,在使用在清洗後藉由離子交換法進一步進行精製後的導電性聚合物(A)的情況下,如上所述,離子交換處理後的導電性聚合物(A)可以導電性聚合物溶液的狀態來獲得。因此,可將該導電性聚合物溶液直接設為導電性組成物,亦可利用溶劑(D)對導電性聚合物溶液進行稀釋。另外,亦可在導電性聚合物溶液中添加視需要的鹼性化合物(B)、界面活性劑(C)及任意成分中的一種以上而製成導電性組成物,亦可進一步利用溶劑(D)進行稀釋。
<作用效果>
以上說明的本發明的導電膜的製造方法中,對導電膜照射導電膜的消光係數k為0.2以下的波長的雷射來檢查導電膜的缺陷,因此導電膜難以吸收雷射,於在導電膜中存在缺陷的情況下容易檢測出缺陷,檢測精度高。因此,根據本發明的導電膜的製造方法,可提供高品質的導電膜及帶導電膜的基材。
<用途>
本發明的導電膜的製造方法例如可應用於帶導電膜的罩幕基板的製造方法、罩幕的製造方法、半導體元件的製造方法中。
[帶導電膜的罩幕基板的製造方法]
對帶導電膜的罩幕基板的製造方法的一實施形態進行說明。
本實施形態的帶導電膜的罩幕基板的製造方法包括:使用所述本發明的導電膜的製造方法在罩幕基板上形成導電膜的步驟。
具體而言,如下所述。
首先,使用罩幕基板作為基材,在罩幕基板上形成導電膜,獲得帶導電膜的罩幕基板。導電膜的形成方法與所述膜形成步驟相同。
另外,較佳為於在罩幕基板上形成導電膜之前,在罩幕基板上預先形成抗蝕劑層。即,較佳為在形成有抗蝕劑層的罩幕基板的抗蝕劑層上形成導電膜。抗蝕劑層的形成方法與所述抗蝕劑層形成步驟相同。
作為罩幕基板,可使用公知者,只要使用與目標罩幕的結構相應者即可。作為罩幕基板的具體例,可列舉包括光透過性基板、與設置於光透過性基板上的薄膜者。
作為光透過性基板,例如可列舉:鈉鈣玻璃、低膨脹玻璃、石英玻璃等。
作為薄膜,例如可列舉:遮光膜、抗反射膜、移相膜、抗氧化膜等。薄膜可為單層結構,亦可為多層結構。
繼而,於在罩幕基板上形成導電膜後,對罩幕基板照射雷射,對罩幕基板的缺陷進行檢查。缺陷的檢查方法與所述檢查步驟相同。
另外,在對罩幕基板的缺陷進行檢查之前,較佳為基於導電膜的消光係數k來預先確定對罩幕基板照射的雷射的波長。
以上說明的本實施形態的帶導電膜的罩幕基板的製造方法中,由於對罩幕基板照射導電膜的消光係數k為0.2以下的波長的雷射來檢查罩幕基板的缺陷,因此導電膜難以吸收雷射,於在罩幕基板中存在缺陷的情況下,容易檢測出缺陷,檢測精度高。因此,根據本實施形態的帶導電膜的罩幕基板的製造方法,可提供高品質的帶導電膜的罩幕基板。
[罩幕的製造方法]
對本發明的罩幕的製造方法的一實施形態進行說明。
本實施形態的罩幕的製造方法包括:製造帶導電膜的罩幕基板的步驟;以及使用所獲得的帶導電膜的罩幕基板來製造罩幕的步驟。
具體而言,如下所述。
首先,製造帶導電膜的罩幕基板。例如,可使用所述本發明的導電膜的製造方法,在罩幕基板上形成導電膜來製造帶導電膜的罩幕基板,亦可使用所述帶導電膜的罩幕基板的製造方法來製造帶導電膜的罩幕基板。
另外,較佳為於在罩幕基板上形成導電膜之前,在罩幕基板上預先形成抗蝕劑層。即,較佳為使用在罩幕基板上依次形成有抗蝕劑層及導電膜的帶導電膜的罩幕基板來製造罩幕。
如此獲得的帶導電膜的罩幕基板是檢查了罩幕基板的缺陷的罩幕基板。
繼而,使用缺陷檢查完畢的、即、藉由罩幕基板的缺陷檢查而判定為合格的帶導電膜的罩幕基板來製造罩幕。罩幕的製造步驟例如包括以下所示的電離輻射照射步驟、水洗、顯影步驟、蝕刻步驟、以及抗蝕劑層去除步驟。
電離輻射照射步驟是對帶導電膜的罩幕基板的抗蝕劑層以圖案狀照射電離輻射的步驟。具體而言,自導電膜一側對帶導電膜的罩幕基板照射電離輻射。
作為電離輻射,可列舉:電子束、離子束等帶電粒子束;X射線、γ射線等電磁波等。
藉由電離輻射照射步驟,而在罩幕基板與導電膜之間的抗蝕劑層形成潛像。在抗蝕劑層包含化學增幅型抗蝕劑的情況下,在電離輻射照射部由酸產生劑產生酸。
此時,由於在抗蝕劑層的表面設置有導電膜,因此可自導電膜接地,可防止帶導電膜的罩幕基板整體帶電。因此,可抑制入射至抗蝕劑層的電子的位置因帶電的影響而偏移,可精度良好地形成與目標抗蝕劑圖案對應的潛像。
水洗、顯影步驟是藉由水洗去除導電膜,並對抗蝕劑層進行顯影而形成抗蝕劑圖案的步驟。
由於導電膜呈水溶性,因此若進行水洗,則導電膜被溶解去除。
水洗表示與水性液接觸。作為水性液,可列舉:單純的水、包含鹼及鹼性鹽的至少一者的水、包含酸的水、水與水溶性有機溶媒的混合物等。
若對正型抗蝕劑層進行顯影,則正型抗蝕劑層的電離輻射照射部被溶解去除,形成包含正型抗蝕劑層的電離輻射未照射部的抗蝕劑圖案。
另一方面,若對負型抗蝕劑層進行顯影,則與正型抗蝕劑層的情況相反地,電離輻射未照射部被溶解去除,形成包含負型抗蝕劑層的電離輻射照射部的抗蝕劑圖案。
水洗、顯影步驟例如可藉由以下的(α)或(β)的方法來進行。
方法(α):在水洗中使用鹼性顯影液,去除導電膜的同時進行抗蝕劑層的顯影。
方法(β):藉由水洗僅去除導電膜,繼而藉由顯影液對抗蝕劑層進行顯影。
作為方法(α)中使用的鹼性顯影液(鹼性水溶液),並無特別限定,可使用公知者。例如可列舉氫氧化四甲基銨水溶液等。
方法(β)的水洗可使用不相當於顯影液的水性液、例如水等進行。顯影與方法(α)同樣地,可使用鹼性顯影液進行。
另外,亦可在水洗、顯影步驟之後,視需要利用純水等對基板進行淋洗處理。
亦可在水洗、顯影步驟之後、或淋洗處理之後,視需要對形成有抗蝕劑圖案的基板進行加熱(後烘烤)。
蝕刻步驟是以抗蝕劑圖案為罩幕對罩幕基板的薄膜進行蝕刻的步驟。藉由蝕刻,而去除未被抗蝕劑圖案遮蔽的部分(即,露出的部分)的薄膜。
作為蝕刻的方法,可採用其自身公知的方法,例如可列舉乾式蝕刻、濕式蝕刻等。
抗蝕劑去除步驟是去除蝕刻後殘存於罩幕基板上的抗蝕劑圖案的步驟。藉由去除抗蝕劑圖案,可獲得形成有圖案的罩幕(光罩)。
抗蝕劑圖案的去除中可使用其自身公知的剝離劑。
在本實施形態的罩幕的製造方法中,可更包括在去除導電膜後藉由雷射照射對作為基材的罩幕基板上的缺陷進行檢查的步驟(以下,亦稱為「第二檢查步驟」)。即,第二檢查步驟是藉由雷射照射對去除導電膜後的罩幕基板上的缺陷進行檢查的步驟。
第二檢查步驟可在水洗、顯影步驟與蝕刻步驟之間,亦可在蝕刻步驟與抗蝕劑去除步驟之間,亦可在抗蝕劑去除步驟之後。而且,在利用方法(β)進行水洗、顯影步驟的情況下,第二檢查步驟亦可在水洗步驟與顯影步驟之間。
第二檢查步驟中使用的雷射的波長並無特別限制。
去除導電膜後的罩幕基板上的缺陷具體而言是以如下方式進行檢測。
首先,對罩幕基板照射雷射。於在罩幕基板上殘留有抗蝕劑層的情況下,對抗蝕劑層照射雷射。
於在去除導電膜後的罩幕基板上存在缺陷的情況下,照到缺陷的雷射散射。藉由利用檢測器對該散射的雷射進行檢測,而檢測去除導電膜後的罩幕基板上的缺陷、即基材上的缺陷。
以上說明的本發明的罩幕的製造方法使用藉由所述本發明的帶導電膜的罩幕基板的製造方法而獲得的帶導電膜的罩幕基板,因此可提供缺陷的檢測精度高、且高品質的罩幕。
[半導體元件的製造方法]
對本發明的半導體元件的製造方法的一實施形態進行說明。
本實施形態的半導體元件的製造方法包括:使用所述本發明的導電膜的製造方法在基材上形成導電膜而獲得積層體的步驟;以及使用積層體來製造半導體元件的步驟。
具體而言,如下所述。
首先,在基材上形成導電膜,獲得積層體。導電膜的形成方法與所述膜形成步驟相同。
另外,較佳為於在基材上形成導電膜之前,在基材上預先形成抗蝕劑層。即,較佳為使用帶抗蝕劑層的基材,在帶抗蝕劑層的基材的抗蝕劑層上形成導電膜,使用在基材上依次形成有抗蝕劑層及導電膜的積層體來製造半導體元件。抗蝕劑層的形成方法與所述抗蝕劑層形成步驟相同。
作為基材,可使用作為半導體元件的基材而使用的公知的基材。例如,可列舉矽晶圓等。
繼而,於在基材上形成導電膜後,對基材上所形成的導電膜照射雷射,對罩幕基板的缺陷進行檢查。缺陷的檢查方法與所述檢查步驟相同。
另外,較佳為在對導電膜的缺陷進行檢查之前,基於導電膜的消光係數k來預先確定對罩幕基板照射的雷射的波長。
如此獲得的積層體是檢查了罩幕基板的缺陷的積層體。
繼而,使用缺陷檢查完畢的、即藉由罩幕基板的缺陷檢查而判定為合格的積層體來製造半導體元件。半導體元件的製造步驟包括例如以下所示的電離輻射照射步驟。另外,視需要更包括以下所示的水洗步驟、顯影步驟、蝕刻步驟、以及抗蝕劑層去除步驟。
電離輻射照射步驟是向積層體上照射電子束或離子束等電離輻射而形成配線圖案的步驟。
此時,由於在基材或抗蝕劑層的表面設置有導電膜,因此可自導電膜接地,可防止積層體整體帶電。因此,可抑制入射至基材或抗蝕劑層的電子的位置因帶電的影響而偏移,可精度良好地形成與所轉印的圖案對應的潛像。
水洗步驟及顯影步驟與所述罩幕的製造方法的水洗、顯影步驟相同。水洗步驟及顯影步驟可同時進行(所述方法(α)),亦可在水洗步驟之後進行顯影步驟(所述方法(β))。
蝕刻步驟與所述罩幕的製造方法的蝕刻步驟相同。
抗蝕劑層去除步驟與所述罩幕的製造方法的抗蝕劑層去除步驟相同。
在本實施形態的半導體元件的製造方法中,可更包括在去除導電膜後藉由雷射照射對基材上的缺陷進行檢查的步驟(以下,亦稱為「第三檢查步驟」)。即,第三檢查步驟是藉由雷射照射對去除導電膜後的基材上的缺陷進行檢查的步驟。
第三檢查步驟可在水洗步驟與顯影步驟之間,亦可在顯影步驟與蝕刻步驟之間,亦可在蝕刻步驟與抗蝕劑去除步驟之間,亦可在抗蝕劑去除步驟之後。
以上說明的本發明的半導體元件的製造方法中,對導電膜照射導電膜的消光係數k為0.2以下的波長的雷射來檢查導電膜的缺陷,因此導電膜難以吸收雷射,於在導電膜中存在缺陷的情況下容易檢測出缺陷,檢測精度高。因此,根據本發明的半導體元件的製造方法,可提供高品質的半導體元件。
[消光係數的例子]
將利用紫外可見分光光度計測定的包含聚苯胺磺酸的30 nm的導電膜的特定波長下的消光係數示於表1中。如此,認為若導電膜的消光係數為0.20以下,則抑制雷射的吸收,容易檢測出缺陷。
[表1]
波長(nm) | 消光係數 |
550 | 0.03 |
650 | 0.03 |
800 | 0.01 |
1、2:積層體
11:基材
12:導電膜
13:抗蝕劑層
圖1是本發明的實施形態的積層體的一例的橫剖面示意圖。
圖2是本發明的實施形態的積層體的另一例的橫剖面示意圖。
1:積層體
11:基材
12:導電膜
Claims (18)
- 一種導電膜的製造方法,包括: 對導電膜照射雷射來檢查所述導電膜的缺陷的檢查步驟, 於所述檢查步驟中,對所述導電膜照射所述導電膜的消光係數k為0.2以下的波長的雷射。
- 如請求項1所述的導電膜的製造方法,更具有: 於基材上形成所述導電膜的膜形成步驟。
- 如請求項2所述的導電膜的製造方法,其中,於所述基材上形成抗蝕劑層, 所述膜形成步驟是於所述抗蝕劑層上形成所述導電膜的步驟。
- 如請求項1所述的導電膜的製造方法,更包括: 基於所述導電膜的消光係數k來確定對所述導電膜照射的所述雷射的波長的確定步驟。
- 如請求項1至4中任一項所述的導電膜的製造方法,其中,所述雷射的波長為600 nm~1000 nm。
- 如請求項1至4中任一項所述的導電膜的製造方法,其中,所述雷射的波長為700 nm~900 nm。
- 如請求項1至4中任一項所述的導電膜的製造方法,其中,所述導電膜包含導電性聚合物,所述導電性聚合物具有選自由下述式(1)~式(4)所表示的單元所組成的群組中的至少一種單元, 式(1)~式(4)中,X表示硫原子或氮原子,R 1~R 15各自獨立地表示氫原子、碳數1~24的直鏈或分支鏈的烷基、碳數1~24的直鏈或分支鏈的烷氧基、酸性基或其鹽、羥基、硝基、鹵素原子、-N(R 16) 2、-NHCOR 16、-SR 16、-OCOR 16、-COOR 16、-COR 16、-CHO、或-CN;R 16表示碳數1~24的烷基、碳數6~24的芳基、或碳數7~24的芳烷基; 其中,式(1)的R 1及R 2中的至少一個、式(2)的R 3~R 6中的至少一個、式(3)的R 7~R 10中的至少一個、以及式(4)的R 11~R 15中的至少一個分別為酸性基或其鹽。
- 如請求項1至4中任一項所述的導電膜的製造方法,其中,所述導電膜包含具有下述式(4)所表示的單元的導電性聚合物, 式(4)中,R 11~R 15各自獨立地表示氫原子、碳數1~24的直鏈或分支鏈的烷基、碳數1~24的直鏈或分支鏈的烷氧基、酸性基或其鹽、羥基、硝基、鹵素原子、-N(R 16) 2、-NHCOR 16、-SR 16、-OCOR 16、-COOR 16、-COR 16、-CHO、或-CN;R 16表示碳數1~24的烷基、碳數6~24的芳基、或碳數7~24的芳烷基; 其中,式(4)的R 11~R 15中的至少一個為酸性基或其鹽。
- 如請求項1至4中任一項所述的導電膜的製造方法,其中,所述導電膜包含導電性聚合物、以及選自由鹼性化合物及界面活性劑所組成的群組中的至少一種。
- 如請求項1至4中任一項所述的導電膜的製造方法,其中,所述導電膜包含導電性聚合物、以及選自由鹼性化合物及界面活性劑所組成的群組中的至少一種,所述導電性聚合物具有選自由下述式(1)~式(4)所表示的單元所組成的群組中的至少一種單元, 式(1)~式(4)中,X表示硫原子或氮原子,R 1~R 15各自獨立地表示氫原子、碳數1~24的直鏈或分支鏈的烷基、碳數1~24的直鏈或分支鏈的烷氧基、酸性基或其鹽、羥基、硝基、鹵素原子、-N(R 16) 2、-NHCOR 16、-SR 16、-OCOR 16、-COOR 16、-COR 16、-CHO、或-CN;R 16表示碳數1~24的烷基、碳數6~24的芳基、或碳數7~24的芳烷基; 其中,式(1)的R 1及R 2中的至少一個、式(2)的R 3~R 6中的至少一個、式(3)的R 7~R 10中的至少一個、以及式(4)的R 11~R 15中的至少一個分別為酸性基或其鹽。
- 如請求項1至4中任一項所述的導電膜的製造方法,其中,所述導電膜的膜厚為1 nm~100 nm。
- 如請求項1至4中任一項所述的導電膜的製造方法,其中,所述雷射的光強度為1 mW~200 W。
- 一種罩幕的製造方法,包括: 使用如請求項2或3所述的導電膜的製造方法來製造帶導電膜的罩幕基板的步驟;以及 使用所獲得的帶導電膜的罩幕基板來製造罩幕的步驟。
- 如請求項13所述的罩幕的製造方法,更包括: 於自所述帶導電膜的罩幕基板去除所述導電膜後,藉由雷射照射對作為基材的罩幕基板上的缺陷進行檢查的步驟。
- 一種半導體元件的製造方法,包括: 使用如請求項2或3所述的導電膜的製造方法於所述基材上形成所述導電膜而獲得積層體的步驟;以及 使用所述積層體來製造半導體元件的步驟。
- 如請求項15所述的半導體元件的製造方法,更包括: 在去除所述導電膜之後,藉由雷射照射對所述基材上的缺陷進行檢查的步驟。
- 一種導電膜的缺陷檢查方法,其中,對所述導電膜照射導電膜的消光係數k為0.2以下的波長的雷射。
- 一種缺陷檢查裝置,以導電膜為測定對象,包括: 所述導電膜的消光係數k為0.2以下的波長的雷射的照射部、以及 基於來自所述導電膜的散射光對有無缺陷進行分析的檢查部。
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