水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)は、主に集積回路（IC）、プリント基板（PCB）、フラットパネルディスプレイ（LCD）の製造に用いられる第4級アモニウム塩で、これらのデバイス製造時のフォトリソグラフィ工程で最もよく使用されます。
この工程では、フォトレジスト現像液を使用して、基板上にパターンを転写します。半導体産業で使用される薬品は、極めて純粋でなければなりません。なぜなら、微量の汚染物質でさえ、電気的特性に悪影響を及ぼすからです。

現像工程はフォトリソグラフィにおける重要な段階であり、生産効率を上げるためにはこの工程を最適化しなければなりません。このプロセスアプリケーションノートでは、オンラインプロセス滴定により現像液中のTMAH濃度をモニターする方法を紹介します。これは、複合pH電極を用いてTMAHを正確に監視することができるマルチパラメータ分析技術です。

半導体の製造には、極めて高純度の薬品を使用することがとても重要です。不純物(ごく微量でも)が混入すると、材料の電気的特性に大きな影響を及ぼす可能性があります。製造工程で使用される化学物質の濃度についても同様です。Back End of Line(BEOL)の工程では、シリコンウェハ上に薄く塗布された　感光性フォトレジスト剤に、光を用いてフォトマスク（光を通す穴の開いた不透明な板）からマイクロメートル（またはそれ以下）の薄膜パターンを印刷するフォトリソグラフィ工程があります。

一定の露光時間の後、プリント回路が現像され、次の工程に備えてフォトレジストを剥がす一定の露光時間後、プリント回路は現像され、フォトレジストを剥がして次の工程に備えることができるようになります (図1)。水酸化テトラメチルアンモニウム（TMAH、N(CH₃)₄OH）は、フォトレジスト現像液のアルカリ成分で、多くの用途で2.38～2.62％の濃度に保たれています (図2)。TMAHは、現像液に可溶になるため、酸性フォトレジストを剥離するのに非常に有効です。TMAHベースのフォトレジスト現像液は、金属イオンフリーの要求が高まっていることから、従来の多くの現像液 (KOHやNaOHなど) に取って代わって使用されています。

TMAHの濃縮溶液（25％）は、CCSS（Chemical CentralSupply System）で希釈され、適切な割合で生産ラインに添加されます。フォトレジスト残渣を含む使用済みのTMAH現像液は回収され、さらにTMAHを加えて濃度を調整します。残渣の量が一定レベルに達すると、廃棄物を除去します。精製装置を使用することで、廃液中のTMAHを最小にすることができます。

現像は重要な工程です。メトロームプロセスアナリティクスの2035 プロセスアナライザー- 電位差滴定仕様（図3）は、現像液のTMAH濃度を監視し、さらに安定化させることができるため、フォトレジストを適切に剥離しながら、毒性の高いTMAHに人がさらされるのを最小限に抑えられる、完全なターンキーソリューションとなります。また、TMAHを希釈した薬液のブレンド/希釈システムのバッチリリースには、継続的なオンライン分析が不可欠です。

希釈した水酸化テトラメチルアンモニウム（TMAH）：2.38～2.62％、濃縮液として：25%

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• 適切なTMAH組成によるプリント回路の歩留まり改善
• ウエハ欠陥の少ない製品スループットの向上
• CCSSにおけるより高い配合率と純度
• 再現性、生産率、収益性の向上（廃棄物の削減）