JP2019121638A - Method for removing organic underlayer film and acidic cleaning solution - Google Patents

Method for removing organic underlayer film and acidic cleaning solution Download PDF

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Abstract

To provide a method of removing an organic underlayer film which can satisfactorily remove an organic underlayer film such as a mask material and an antireflective film formed on a substrate while suppressing damage to a metal film used for forming an insulating film or a wiring, and an acidic cleaning solution that can be preferably used in the method.SOLUTION: When removing an organic underlayer film on a substrate, by bringing the organic underlayer film into contact with an acidic cleaning solution, an acidic cleaning solution containing an optionally halogenated alkyl sulfonic acid is used as the acidic cleaning solution. Content of the optionally halogenated alkyl sulfonic acid in the acidic cleaning solution is preferably 40% by mass or more.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、基板上に形成された有機系下層膜を除去する方法と、当該方法において好適に用いられる酸性洗浄液とに関する。   The present invention relates to a method of removing an organic lower layer film formed on a substrate, and an acidic cleaning solution suitably used in the method.

半導体基板の製造工程では、半導体ウエハ等の基板上に形成された層間絶縁膜や金属膜等の被エッチング膜を、カーボンハードマスクのような有機系硬化膜等をマスク材として使用してエッチングすることで、所定のパターンを形成する工程が行われる。
また、フォトレジスト組成物を用いてフォトリソグラフィー法による加工を行う際に、露光時の基板からの反射による定在波を抑制するために、レジスト膜の下に反射防止膜が形成されることが多い。
このようなマスク材や反射防止膜は下層膜と称される。
In the process of manufacturing a semiconductor substrate, a film to be etched such as an interlayer insulating film or a metal film formed on a substrate such as a semiconductor wafer is etched using an organic cured film or the like such as a carbon hard mask as a mask material. Thus, the step of forming a predetermined pattern is performed.
Moreover, when processing by a photolithographic method using a photoresist composition, in order to suppress the standing wave by reflection from the substrate at the time of exposure, an antireflective film is formed under the resist film There are many.
Such a mask material and an antireflective film are called a lower layer film.

例えば、エッチング後に基板上に残存するマスク材は基板上からから除去される必要がある。かかる除去の方法としては、例えば、アモルファスカーボンからなるマスク材を、硫酸と過酸化水素水との混合液(SPM)を用いて、湿式法により除去する方法が知られている(特許文献1を参照。)。   For example, the mask material remaining on the substrate after etching needs to be removed from the substrate. As a method of such removal, for example, there is known a method of removing a mask material made of amorphous carbon by a wet method using a mixed solution (SPM) of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution (Patent Document 1). reference.).

特開2017−117938JP 2017-117938

しかしながら、硫酸と過酸化水素水との混合液(SPM)を用いてマスク材の除去を行う場合、有機系硬化膜の除去を良好に行える一方、基板上に設けられた高誘電率材料(High−k材料)や、絶縁膜又は配線形成に用いられる金属膜へのダメージが生じやすい問題がある。   However, when the mask material is removed using a mixed solution (SPM) of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution, the cured organic film can be removed well while the high dielectric constant material (High (High) is provided on the substrate. There is a problem that damage to the -k material), the metal film used for forming the insulating film or the wiring tends to occur.

本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、絶縁膜又は配線形成に用いられる金属膜へのダメージを抑制しつつ、基板上に形成されたマスク材や反射防止膜等の有機下層膜を良好に除去できる、有機下層膜を除去する方法と、当該方法において好ましく用いることができる酸性洗浄液とを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an organic lower layer film such as a mask material or an antireflective film formed on a substrate while suppressing damage to a metal film used for forming an insulating film or wiring. It is an object of the present invention to provide a method of removing an organic lower layer film which can satisfactorily remove the acid, and an acidic cleaning solution which can be preferably used in the method.

本発明者らは、基板上の有機下層膜を除去する際に、有機下層膜を酸性洗浄液と接触させ、酸性洗浄液としてハロゲン化されていてもよいアルキルスルホン酸を含む酸性洗浄液を用いることにより、上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のものを提供する。   By removing the organic lower layer film on the substrate, the present inventors bring the organic lower layer film into contact with the acidic cleaning solution, and use the acidic cleaning solution containing the alkylsulfonic acid which may be halogenated as the acidic cleaning solution. It has been found that the above problems can be solved, and the present invention has been completed. More specifically, the present invention provides the following.

本発明の第1の態様は、基板上の有機系下層膜を酸性洗浄液と接触させることにより、前記基板上から前記有機系下層膜を除去する方法であって、
酸性洗浄液が、アルキルスルホン酸を含み、
アルキルスルホン酸が有するアルキル基中の水素原子の少なくとも一部が、ハロゲン原子により置換されていてもよい、方法である。
A first aspect of the present invention is a method for removing the organic lower film from the substrate by bringing the organic lower film on the substrate into contact with an acidic cleaning solution,
The acidic cleaning solution contains an alkylsulfonic acid,
At least a part of hydrogen atoms in the alkyl group possessed by the alkylsulfonic acid may be substituted by a halogen atom.

本発明の第2の態様は、第1の態様にかかる方法において、有機系下層膜を基板上から除去するために用いられる酸性洗浄液であって、
酸性洗浄液が、アルキルスルホン酸を含み、
アルキルスルホン酸が有するアルキル基中の水素原子の少なくとも一部が、ハロゲン原子により置換されていてもよい、酸性洗浄液である。
A second aspect of the present invention is an acidic cleaning solution used in the method according to the first aspect to remove the organic underlayer film from the substrate,
The acidic cleaning solution contains an alkylsulfonic acid,
At least a part of hydrogen atoms in the alkyl group of the alkylsulfonic acid may be substituted by a halogen atom, which is an acidic cleaning solution.

本発明によれば、絶縁膜又は配線形成に用いられる金属膜へのダメージを抑制しつつ、基板上に形成されたマスク材や反射防止膜等の有機系下層膜を良好に除去できる、有機系下層膜を除去する方法と、当該方法において好ましく用いることができる酸性洗浄液とを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to satisfactorily remove an organic lower layer film such as a mask material or an antireflective film formed on a substrate while suppressing damage to a metal film used for forming an insulating film or wiring. It is possible to provide a method of removing the lower layer film and an acidic cleaning solution which can be preferably used in the method.

≪有機系下層膜を除去する方法≫
有機系下層膜を除去する方法は、基板上の有機系下層膜を酸性洗浄液と接触させることにより、基板上から有機系下層膜を除去する方法である。
上記方法では、酸性洗浄液としてアルキルスルホン酸を含む酸性洗浄液を用いる。かかる酸性洗浄液を用いることにより、絶縁膜又は配線形成に用いられる金属膜へのダメージを抑制しつつ、基板上から良好に有機系下層膜を剥離することができる。
«Method to remove organic lower layer film»
The method of removing the organic lower layer film is a method of removing the organic lower layer film from the substrate by bringing the organic lower layer film on the substrate into contact with the acidic cleaning solution.
In the above method, an acidic cleaning solution containing an alkylsulfonic acid is used as the acidic cleaning solution. By using such an acidic cleaning solution, the organic lower layer film can be peeled well from the substrate while suppressing damage to the insulating film or the metal film used for forming the wiring.

<基板>
基板の種類は、特に限定されない。基板は、例えば、シリコン基板、ガラス基板や金属基板等の無機材料からなる基板であってよく、PET等のポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド等からなる樹脂製の基板であってもよい。
基板としては、典型的にはシリコン基板等の半導体基板である。
なお、基板が樹脂製の基板である場合、基板へのタメージの抑制の点から、例えば、液盛り法等により、基板に酸性洗浄液とが直接接触しないように、有機系下層膜と、酸性洗浄液との接触を行うのが好ましい。
<Board>
The type of substrate is not particularly limited. The substrate may be, for example, a substrate made of an inorganic material such as a silicon substrate, a glass substrate or a metal substrate, or may be a resin made of polyester such as PET, polycarbonate, polyimide or the like.
The substrate is typically a semiconductor substrate such as a silicon substrate.
When the substrate is a resin substrate, the organic lower layer film and the acidic cleaning solution are used so that the substrate is not in direct contact with the acidic cleaning solution by, for example, the liquid deposition method, from the viewpoint of suppressing the damage to the substrate. It is preferable to make contact with

基板上には、有機系下層膜以外に、種々の他の層が形成されていてもよい。
他の層としては、絶縁層や、金属やITO等の金属酸化物等の導電性材料からなる導電性層(配線材料)や、半導体層、反射防止層等が挙げられる。
絶縁膜又は配線形成に用いられる金属膜としては、例えば、アルミニウム(Al);アルミニウム−ケイ素(Al−Si)、アルミニウム−銅(Al−Cu)、アルミニウム−ケイ素−銅(Al−Si−Cu)等のアルミニウム合金(Al合金);チタン(Ti);窒化チタン(TiN)、チタンタングステン(TiW)等のチタン合金(Ti合金);タンタル(Ta)、窒化タンタル(TaN)、タングステン(W)、窒化タングステン(WN)、銅(Cu)、コバルト(Co)等が用いられる。
絶縁層としては、例えば、SiO膜や、酸化アルミニウム、低誘電率膜(Low−k膜)、高誘電率膜(High−k膜)等が挙げられる。
例えば、Low−k膜としては、比誘電率が二酸化シリコンの比誘電率より低い膜である、SiOC膜、SiCOH膜等が挙げられる。High−k膜としては、酸化ハフニウム等の材料からなる膜が挙げられる。
In addition to the organic lower layer film, various other layers may be formed on the substrate.
As other layers, an insulating layer, a conductive layer (wiring material) made of a conductive material such as metal or metal oxide such as ITO, a semiconductor layer, an antireflective layer, etc. may be mentioned.
As a metal film used for insulating film or wiring formation, for example, aluminum (Al); aluminum-silicon (Al-Si), aluminum-copper (Al-Cu), aluminum-silicon-copper (Al-Si-Cu) Aluminum alloys (Al alloys); titanium (Ti); titanium alloys (Ti alloys) such as titanium nitride (TiN) and titanium tungsten (TiW); tantalum (Ta), tantalum nitride (TaN), tungsten (W), etc. Tungsten nitride (WN), copper (Cu), cobalt (Co) or the like is used.
Examples of the insulating layer include an SiO 2 film, aluminum oxide, a low dielectric constant film (Low-k film), a high dielectric constant film (High-k film), and the like.
For example, as the Low-k film, a SiOC film, a SiCOH film, or the like, which is a film having a relative dielectric constant lower than that of silicon dioxide, may be mentioned. Examples of the High-k film include films made of a material such as hafnium oxide.

以上説明した基板上に、有機系下層膜と、必要に応じて他の層とが、所望する層構成となるように積層される。   An organic lower layer film and, if necessary, other layers are laminated on the above-described substrate so as to have a desired layer configuration.

<有機系下層膜>
有機系下層膜は、半導体素子の製造プロセス等の種々の積層加工プロセスにおいて使用される有機系下層膜であってよい。有機系下層膜としては、例えば、マスク材、反射防止膜等として使用される有機系下層膜が挙げられる。
なお、硬化とは、エポキシ樹脂の硬化反応のような所謂化学的な硬化反応のみならず、樹脂を含む膜をベークすることによる膜の緊密化等の物理的な膜の硬化をも含む概念である。
<Organic lower layer film>
The organic lower layer film may be an organic lower layer film used in various lamination processing processes such as a manufacturing process of a semiconductor element. Examples of the organic lower layer film include an organic lower layer film used as a mask material, an antireflective film, and the like.
Curing is a concept including not only so-called chemical curing reaction such as curing reaction of epoxy resin but also physical curing of film such as film tightness by baking film containing resin. is there.

有機系下層膜は、後述する酸性洗浄液による除去が容易である点から、エーテル結合及び/又はエステル結合を有する樹脂を含むのが好ましい。   The organic lower layer film preferably contains a resin having an ether bond and / or an ester bond from the viewpoint of easy removal by an acidic washing solution described later.

有機系下層膜としては、熱硬化型架橋高分子等からなる層や、フォトレジスト膜(特にイオン注入プロセス用のマスク材として使用されたイオン注入されたフォトレジスト膜)が挙げられるが、典型的には、反射防止膜等の下層膜や、カーボンハードマスク膜(有機ハードマスク膜)である。
リソグラフィープロセスによる微細加工等で、基板上の被エッチング層をエッチングしてパターンを形成する際に、エッチング選択比が被エッチング層と大きく異なる材質からなるパターン化された層を形成し、これをマスクとして被エッチング層のエッチングが行われる。
この被エッチング層とエッチング選択比が大きく異なる、マスクとして使用される層をハードマスクという。
Examples of the organic lower layer film include a layer made of a thermosetting cross-linked polymer and a photoresist film (in particular, an ion-implanted photoresist film used as a mask material for an ion implantation process). And a lower layer film such as an antireflective film or a carbon hard mask film (organic hard mask film).
When forming a pattern by etching the layer to be etched on the substrate by fine processing using a lithography process, a patterned layer made of a material whose etching selectivity is significantly different from that of the layer to be etched is formed and used as a mask The etching of the layer to be etched is performed.
A layer used as a mask, which has a large difference in etching selectivity from the layer to be etched, is called a hard mask.

市販の反射防止膜材料としては、東京応化工業株式会社製の「SWK−EX1D55」、「SWK−EX3」、「SWK−EX4」、「SWK−T5D60」、「SWK−T7」等や、Brewer science社製の「DUV−42」、「DUV−44」、「ARC−28」、「ARC−29」等の商品名で市販されている材料や、Shipley社製の「AR−3」、「AR−19」等の商品名で市販されている材料等が挙げられる。   Commercially available anti-reflection film materials include “SWK-EX1D55”, “SWK-EX3”, “SWK-EX4”, “SWK-T5D60”, “SWK-T7”, etc. by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd., Brewer science Materials sold under the trade names of DUV-42, DUV-44, ARC-28, ARC-29, etc. manufactured by Shin-Etsu Co., Ltd., AR-3 manufactured by Shipley, AR The material etc. marketed by brand names, such as "-19", etc. are mentioned.

以下、有機系下層膜の具体例について、いくつかの特許文献を参照しつつ説明する。有機系下層膜は、以下説明する、有機系下層膜の具体例にはなんら限定されない。
なお、以下の説明では、各特許文献に記載される一般式をそのまま引用している。このため、置換基等に関する略号について、異なる複数の一般式中に同一の略号が含まれる場合がある。
このように、異なる複数の一般式中に同一の略号が含まれる場合、各略号の定義は、各一般式についての定義に従う。
Hereinafter, specific examples of the organic lower layer film will be described with reference to some patent documents. The organic lower layer film is not limited to the specific example of the organic lower layer film described below.
In the following description, the general formula described in each patent document is cited as it is. Therefore, the same abbreviation may be included in a plurality of different general formulas for the abbreviations of substituents and the like.
Thus, when the same abbreviation is included in a plurality of different general formulas, the definition of each abbreviation follows the definition for each general formula.

反射防止膜として使用される有機系下層膜としては、例えば、特許第4895049号公報に記載されるような組成物を用いて形成される有機系下層膜(塗布型下層膜)が知られている。   As an organic lower layer film used as an antireflective film, for example, an organic lower layer film (coated lower layer film) formed using a composition as described in Japanese Patent No. 4895049 is known. .

具体的には、特許第4895049号公報に記載の組成物を用いて形成される有機系下層膜(塗布型下層膜)は、下記式(1)又は下記式(2)で表される化合物を含む。   Specifically, an organic lower layer film (coating type lower layer film) formed using the composition described in Japanese Patent No. 4895049 is a compound represented by the following formula (1) or the following formula (2). Including.

Figure 2019121638
(式中、Aは芳香族基を有する有機基を示し、Rはヒドロキシ基、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン基、チオール基、アミノ基、又はアミド基を示し、m1はナフタレン環に置換したAの数であり1以上6以下の整数を示し、m2はナフタレン環に置換したR1の数であり0以上5以下の整数であり、m1+m2の和は1以上6以下の整数であり6以外の場合の残部は水素原子を示す。nは2以上7000以下の繰り返し単位を示す。)
Figure 2019121638
(Wherein, A represents an organic group having an aromatic group, R 1 represents a hydroxy group, an alkyl group, an alkoxy group, a halogen group, a thiol group, an amino group, or an amide group, and m1 represents a naphthalene ring) It is the number of A and shows an integer of 1 or more and 6 or less, m 2 is the number of R 1 substituted on the naphthalene ring and is an integer of 0 or more and 5 or less. The sum of m 1 + m 2 is an integer of 1 or more and 6 or less The remainder of the cases indicate a hydrogen atom, and n indicates a repeating unit of 2 or more and 7,000 or less.)

Figure 2019121638
(式中、A、R、m1、m2、及びnは式(1)における意味と同じであり、Ar1は置換又は未置換の芳香族基である。)
Figure 2019121638
(Wherein, A, R 1 , m 1, m 2 and n have the same meanings as in formula (1), and Ar 1 is a substituted or unsubstituted aromatic group)

式(1)で表される化合物としては、下記式(3)で表される化合物が好ましい。

Figure 2019121638
(式中、Xは単結合、メチレン基、炭素原子数2以上10以下のアルキレン基、炭素原子数2以上10以下のエーテル結合を有する2価の炭化水素基、又はカルボニル基を示し、Zは−O−、−OC(=O)−で示される連結基を示し、Arは未置換又はカルボン酸、カルボン酸エステル基、ヒドロキシ基、アルキル基、アルコキシ基、スルホン酸基、若しくはハロゲンで置換された芳香族環を示し、そしてR、m1、m2、及びnは式(1)における意味と同じである。) As a compound represented by Formula (1), the compound represented by following formula (3) is preferable.
Figure 2019121638
(Wherein X represents a single bond, a methylene group, an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms, a divalent hydrocarbon group having an ether bond having 2 to 10 carbon atoms, or a carbonyl group, and Z represents -O- or -OC (= O)-represents a linking group, and Ar 2 is unsubstituted or substituted with a carboxylic acid, a carboxylic acid ester group, a hydroxy group, an alkyl group, an alkoxy group, a sulfonic acid group, or a halogen And R 1 , m 1, m 2 and n are as defined in formula (1).

式(2)で表される化合物としては、下記式(4)で表される化合物が好ましい。

Figure 2019121638
(式中、X及びZは、式(3)における意味と同一であり、Arは式(2)における意味と同一であり、Arは式(3)における意味と同一であり、そして、R、m1、m2、及びnは式(1)における意味と同じである。) As a compound represented by Formula (2), the compound represented by following formula (4) is preferable.
Figure 2019121638
(Wherein, X and Z are the same as the meaning in Formula (3), Ar 1 is the same as the meaning in Formula (2), Ar 2 is the same as the meaning in Formula (3), and R 1 , m 1, m 2 and n are as defined in the formula (1).)

カーボンハードマスク膜の材質としては、アモルファスカーボンや種々の樹脂材料が挙げられる。樹脂材料としては、ノボラック樹脂やポリヒドロキシスチレン樹脂等の芳香族基を含む樹脂が好ましく用いられる。   Examples of the material of the carbon hard mask film include amorphous carbon and various resin materials. As the resin material, a resin containing an aromatic group such as novolak resin or polyhydroxystyrene resin is preferably used.

また、芳香族基を含む樹脂からなるカーボンハードマスク膜としては、例えば、特許第4433933号公報に記載されるような組成物を用いて形成されるハードマスク膜も知られている。   Further, as a carbon hard mask film made of a resin containing an aromatic group, for example, a hard mask film formed using a composition as described in Japanese Patent No. 4433933 is also known.

具体的には、特許第4433933号公報に記載される組成物は、下記式(1)で表される繰り返し単位と下記式(2)で表される繰り返し単位とを有する共重合体と、感放射線性酸発生剤と、溶剤とを含有する感放射線性組成物である。   Specifically, the composition described in Japanese Patent No. 4433933 includes a copolymer having a repeating unit represented by the following formula (1) and a repeating unit represented by the following formula (2): It is a radiation sensitive composition containing a radiation type acid generator and a solvent.

Figure 2019121638
(式(1)において、Rは水素原子又は1価の有機基(ただし、エポキシ基を有するものを除く。)を示し、各Rは相互に独立に水素原子又は1価の有機基(ただし、エポキシ基を有するものを除く。)を示し、Rはエポキシ基を有する1価の有機基を示す。)
Figure 2019121638
(In formula (1), R 1 represents a hydrogen atom or a monovalent organic group (excluding those having an epoxy group), and each R 2 independently represents a hydrogen atom or a monovalent organic group ( With the exception of those having an epoxy group), and R 3 represents a monovalent organic group having an epoxy group)

Figure 2019121638
(式(2)において、各Rは相互に独立に水素原子又は1価の有機基(ただし、エポキシ基を有するものを除く。)を示す。)
Figure 2019121638
(In formula (2), each R 4 independently represents a hydrogen atom or a monovalent organic group (excluding those having an epoxy group).)

かかる感放射線性組成物用いて形成されるハードマスク膜は、式(2)で表される繰り返し単位に由来する芳香族基や、式(1)で表される繰り返し単位に由来するエステル結合を含む。
また、式(1)で表される繰り返し単位に含まれるRで表されるエポキシ基同士が反応すると、エーテル結合が生成し得る。
このように、ハードマスク膜が、エステル結合や、エーテル結合を有するポリマーを含む場合がある。
The hard mask film formed using such a radiation sensitive composition has an aromatic group derived from the repeating unit represented by the formula (2) and an ester bond derived from the repeating unit represented by the formula (1) Including.
In addition, when the epoxy groups represented by R 3 contained in the repeating unit represented by the formula (1) react with each other, an ether bond may be generated.
Thus, the hard mask film may include a polymer having an ester bond or an ether bond.

さらに、ハードマスク膜は、フッ素、塩素、硫黄元素を含むこともある。
例えば、ハードマスク膜の材料には種々の目的でフッ素を含有する官能基が導入されることもあるし、ハードマスク膜を備える積層体に対してフッ素含有ガスを用いるドライエッチングが施される場合、ハードマスク膜の材料がフッ素化されることもある。
Furthermore, the hard mask film may contain fluorine, chlorine and sulfur elements.
For example, a fluorine-containing functional group may be introduced into the material of the hard mask film for various purposes, or a dry etching using a fluorine-containing gas is performed on a laminate provided with the hard mask film. The material of the hard mask film may be fluorinated.

カーボンハードマスク膜について他の材料としては、例えば、特許第5440755号公報、特許第5229044号公報、特許第5920588号公報、国際公開WO2014/014034号、特許第4639919号公報、及び国際公開WO2012/161126号等に記載される材料が挙げられる。
以下、各特許文献に記載の材料について説明するが、一般式の番号や置換基等を示す略号については、各特許文献に記載の番号を用いて説明するため、重複する場合がある。
As other materials for the carbon hard mask film, for example, Japanese Patent No. 5440755, Japanese Patent No. 5229044, Japanese Patent No. 5920588, International Publication WO 2014/014034, Japanese Patent No. 4639919, and International Publication WO 2012/161126. And materials listed in the
The materials described in each patent document will be described below, but the numbers of the general formulas and the abbreviations indicating substituents and the like may be duplicated because they are described using the numbers described in each patent document.

特許第5440755号公報には、下記式(1−1)、(1−2)、(1−3)、又は(1−4)で表される単位構造:

Figure 2019121638
と、下記式(2)で表される構造単位と、下記式(3)で表される構造単位:
Figure 2019121638
(上記式中、R、R、R、R10、R11及びR12は、それぞれ、水素原子、ハロゲン原子又は炭素原子数1ないし3のアルキル基を表し、
、R及びRは、それぞれ、水素原子又は炭素原子数1ないし10の鎖状又は環状のアルキル基を表し、
は炭素原子数1ないし10の鎖状又は環状のアルキル基又は炭素原子数6ないし20の芳香族基を表し、また、
とRは互いに結合して環を形成していてもよく、
M及びQはそれぞれ直接結合又は連結基を表し、
nは0又は1の整数を表す。)
を含むポリマーであって、当該ポリマーを構成する全ての単位構造の総数を1.0とした場合、式(1−1)、式(1−2)、式(1−3)又は式(1−4)で表される単位構造の数(a)の割合、式(2)で表される単位構造の数(b)の割合及び式(3)で表される単位構造の数(c)の割合が、0.5≦a≦0.8、0.1≦b≦0.2、0.1≦c≦0.3となるポリマーが開示されている。 Japanese Patent No. 5440755 has a unit structure represented by the following formula (1-1), (1-2), (1-3) or (1-4):
Figure 2019121638
And a structural unit represented by the following formula (2), and a structural unit represented by the following formula (3):
Figure 2019121638
(Wherein, R 3 , R 4 , R 5 , R 10 , R 11 and R 12 each represent a hydrogen atom, a halogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms,
R 6 , R 7 and R 8 each independently represent a hydrogen atom or a linear or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms,
R 9 represents a linear or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms, and
R 7 and R 8 may be bonded to each other to form a ring,
M and Q each represent a direct bond or a linking group,
n represents an integer of 0 or 1. )
And the total number of unit structures constituting the polymer is 1.0, the polymer represented by formula (1-1), formula (1-2), formula (1-3) or formula (1) -4) The ratio of the number (a) of unit structures, the ratio of the number (b) of unit structures represented by the equation (2), and the number of unit structures represented by the equation (3) (c) Polymers are disclosed in which the ratio of is 0.5 ≦ a ≦ 0.8, 0.1 ≦ b ≦ 0.2, 0.1 ≦ c ≦ 0.3.

特許第5440755号公報に記載のカーボンハードマスクとして使用される得るポリマーは、式(2)で表される単位に由来するエステル結合を有する。また、式(3)で表される単位は、エポキシ基(オキシラニル基)又はオキセタニル基を有するため、これらの基同志の反応によって、カーボンハードマスクに含まれるポリマーがエーテル結合を有する場合がある。
さらに、式(1−1)〜(1−4)で表される構造単位中の芳香環は、フッ素含有ガスを用いるドライエッチング等によってフッ素化されることもある。
A polymer obtainable as a carbon hard mask described in Japanese Patent No. 5440755 has an ester bond derived from a unit represented by the formula (2). Moreover, since the unit represented by Formula (3) has an epoxy group (oxiranyl group) or oxetanyl group, the polymer contained in a carbon hard mask may have an ether bond by reaction of these groups.
Furthermore, the aromatic ring in the structural unit represented by Formula (1-1)-(1-4) may be fluorinated by the dry etching etc. which use fluorine-containing gas.

特許第5229044号公報には、
(A)芳香族環を有する重合体と、
(B)下記式(1):

Figure 2019121638
(式(1)中、複数のRは、それぞれ独立に、水素原子、アダマンチル基、又はグリシジルエーテル基を示す。ただし、複数のRのうち、1つ又は2つがアダマンチル基であるとともに、1つ又は2つがグリシジルエーテル基である。nは0以上3以下の整数を示す。)
で表される化合物と、
(C)有機溶媒と、を含有する組成物を用いて形成されるポリマーをカーボンハードマスクとして使用し得ることが記載されている。
特許第5229044号公報には、(A)芳香族環を有する重合体として、ノボラック樹脂を好適に使用できることも記載されている。 Japanese Patent No. 5229 044
(A) a polymer having an aromatic ring,
(B) the following formula (1):
Figure 2019121638
(In formula (1), a plurality of R's each independently represent a hydrogen atom, an adamantyl group, or a glycidyl ether group, provided that one or two of a plurality of R's are an adamantyl group, and Or two are glycidyl ether groups, n represents an integer of 0 or more and 3 or less)
And a compound represented by
It is described that a polymer formed using a composition containing (C) an organic solvent can be used as a carbon hard mask.
Japanese Patent No. 5229044 also describes that a novolak resin can be suitably used as the polymer (A) having an aromatic ring.

特許第5229044号公報に記載のカーボンハードマスクとして使用される得るポリマーは、例えば、(A)芳香族環を有する重合体がノボラック樹脂である場合に、フェノール性水酸基と、式(1)で表される化合物が有するグリシジル基との反応により生成するエーテル結合を有する。
さらに、(A)芳香族環を有する重合体や、式(1)で表される化合物に由来する芳香環は、フッ素含有ガスを用いるドライエッチング等によってフッ素化されることもある。
The polymer to be used as the carbon hard mask described in Japanese Patent No. 5229044 is, for example, a phenolic hydroxyl group and a surface represented by the formula (1) when the polymer having an aromatic ring (A) is a novolac resin. The compound has an ether bond formed by reaction with a glycidyl group.
Furthermore, the aromatic ring derived from the polymer having (A) an aromatic ring or the compound represented by the formula (1) may be fluorinated by dry etching or the like using a fluorine-containing gas.

特許第5920588号公報には、下記式(2):
−(−O−Ar−O−Ar−T−Ar−)−・・・(2)
(ただし、式(2)中、Ar、Ar、及びArはそれぞれ炭素原子数6以上50以下のアリーレン基を含む有機基を表し、Tはカルボニル基を表す。)
で表される構造単位、又は下記式(1)
−(−O−Ar−)−・・・(1)
(式(1)中、Arは炭素原子数6以上50以下のアリーレン基又は複素環基を含む有機基を表す。)
で表される構造単位及び上記式(2)で表される構造単位の組み合わせを含むポリマーが記載されている。
Japanese Patent No. 5920588 discloses the following formula (2):
- (- O-Ar 2 -O -Ar 3 -T-Ar 4 -) - ··· (2)
(However, in the formula (2), Ar 2 , Ar 3 and Ar 4 each represent an organic group containing an arylene group having 6 to 50 carbon atoms, and T represents a carbonyl group.)
Structural unit represented by or the following formula (1)
— (— O—Ar 1 —) — (1)
(In formula (1), Ar 1 represents an organic group containing an arylene group or heterocyclic group having 6 to 50 carbon atoms)
A polymer is described which comprises a combination of a structural unit represented by and a structural unit represented by the above formula (2).

特許第5229044号公報に記載のカーボンハードマスクとして使用される得るポリマーは、芳香族ポリエーテルであって、必然的にエーテル結合を有する。
さらに、特許第5229044号公報に記載のポリマーに含まれる芳香環は、フッ素含有ガスを用いるドライエッチング等によってフッ素化されることもある。
The polymers obtainable as carbon hard masks described in patent 5229 044 are aromatic polyethers which necessarily have ether linkages.
Furthermore, the aromatic ring contained in the polymer described in Japanese Patent No. 5229044 may be fluorinated by dry etching or the like using a fluorine-containing gas.

国際公開WO2014/014034号には、芳香環を含む樹脂と、下記式(i):
Ar−(X−Q)・・・(i)
(式(i)中、
Xはカルボニル基又はスルホニル基である。
Qは、1価の複素芳香族基又は−ORである。R1は、炭素原子数1以上30以下の1価の有機基である。
Arは、芳香族炭化水素基又は複素芳香族基である。
nは1以上8以下の整数である。nが2以上である場合、複数のX及びQはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。)
で表される部分構造を有する架橋剤を含有する組成物を用いて形成されるポリマーが記載されている。
International Publication WO 2014/014034 includes a resin containing an aromatic ring, and a compound represented by the following formula (i):
Ar- (X-Q) n (i)
(In the formula (i),
X is a carbonyl group or a sulfonyl group.
Q is a monovalent heteroaromatic group or -OR 1 . R1 is a monovalent organic group having 1 to 30 carbon atoms.
Ar is an aromatic hydrocarbon group or a heteroaromatic group.
n is an integer of 1 or more and 8 or less. When n is 2 or more, a plurality of X and Q may be the same or different. )
The polymer formed using the composition containing the crosslinking agent which has a partial structure represented by these is described.

国際公開WO2014/014034号には、芳香環を含む樹脂の具体例として、ノボラック樹脂や、ポリアリーレンエーテル等のポリアリーレン系樹脂等について記載され、架橋剤の具体例として下記構造の化合物が開示されている。ノボラック樹脂が下記構造の架橋剤により架橋されて生成するポリマーは、エステル結合を含む。ポリアリーレンエーテルが下記構造の架橋剤により架橋されて生成するポリマーは、エーテル結合と、エステル結合と、を含む。また、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン−2−イル基を含む架橋剤を用いる場合、生成するポリマーにフッ素原子が含まれ得る。
さらに、国際公開WO2014/014034号に記載のポリマーに含まれる芳香環は、フッ素含有ガスを用いるドライエッチング等によってフッ素化されることもある。

Figure 2019121638
International Publication WO 2014/014034 describes novolak resins and polyarylene resins such as polyarylene ethers as specific examples of resins containing an aromatic ring, and compounds of the following structure are disclosed as specific examples of crosslinking agents. ing. The polymer formed by crosslinking the novolac resin with a crosslinking agent having the following structure contains an ester bond. A polymer formed by crosslinking the polyarylene ether with a crosslinking agent having the following structure contains an ether bond and an ester bond. In addition, when a crosslinking agent containing 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropan-2-yl group is used, the polymer to be produced may contain a fluorine atom.
Furthermore, the aromatic ring contained in the polymer described in International Publication WO 2014/014034 may be fluorinated by dry etching or the like using a fluorine-containing gas.
Figure 2019121638

特許第4639919号公報には、下記式(4)〜(6):

Figure 2019121638
(式(4)〜(6)において、Rはメチル基を示し;nは0又は1の整数を示す。)
で表される構造単位を有する重合体を含む組成物を用いて形成される膜のハードマスク膜としての使用が記載されている(段落[0035]〜[0037]を参照。)。 Japanese Patent No. 4639919 discloses the following formulas (4) to (6):
Figure 2019121638
(In the formulas (4) to (6), R represents a methyl group; n represents an integer of 0 or 1)
The use as a hard mask film | membrane of the film | membrane formed using the composition containing the polymer which has a structural unit represented by these is described (refer to stage [0035]-[0037]).

また、特許第4639919号公報には、組成物が、上記の重合体の他に、ポリエーテル類、ポリアミド類、ポリエステル類、ポリイミド類等の種々の樹脂を含んでいてもよいことが記載されている(段落[0063]〜[0065]を参照。)。つまり、特許第4639919号公報に記載される組成物を用いて形成されるハードマスク膜は、式(4)〜(6)で表される構造単位に由来するアミド結合、及びエステル結合のみならず、バインダー樹脂に由来するエーテル結合、アミド結合、エステル結合、及びイミド結合を含み得る。
さらに、特許第4639919号公報に記載の組成物を用いて形成されるハードマスク膜に含まれる芳香環は、フッ素含有ガスを用いるドライエッチング等によってフッ素化されることもある。
In addition, it is described in Japanese Patent No. 4639919 that the composition may contain various resins such as polyethers, polyamides, polyesters and polyimides in addition to the above-mentioned polymers. (See paragraphs [0063]-[0065]). That is, the hard mask film formed using the composition described in Japanese Patent No. 4639919 is not limited to the amide bond and the ester bond derived from the structural units represented by the formulas (4) to (6). , An ether bond, an amide bond, an ester bond, and an imide bond derived from a binder resin.
Furthermore, the aromatic ring contained in the hard mask film formed using the composition described in Japanese Patent No. 4639919 may be fluorinated by dry etching or the like using a fluorine-containing gas.

国際公開WO2012/161126号に記載のカーボンハードマスクとして使用される得るポリマーは、下記式(1)で表される構造単位及び下記式(2)で表される構造単位:

Figure 2019121638
(式(1)中、Rは水素原子又はメチル基を表し、Rは炭素原子数1以上3以下のアルキレン基又は置換基を有してもよいフェニレン基を表し、Rはヒドロキシ基又はカルボキシ基を表す。
式(2)中、Rは水素原子又はメチル基を表し、Yは−C(=O)−NH−基又は−C(=O)−O−基で表される連結基を表し、Xはラクトン環を含む基、アダマンタン環を含む基又は置換されていてもよいベンゼン環基、置換されていてもよいナフタレン環基、若しくは置換されていてもよいアントラセン環基を表し、前記Yで表される連結基の炭素原子は前記ポリマーの主鎖と結合する。)
を含むポリマー(A)と、ブロックイソシアネート基、メチロール基又は炭素原子数1以上5以下のアルコキシメチル基を少なくとも2つ有する架橋性化合物(B)と、溶剤(C)とを含む組成物を用いて形成されるカーボンハードマスク膜が記載されている。 A polymer obtainable as a carbon hard mask described in International Publication WO 2012/161126 includes a structural unit represented by the following formula (1) and a structural unit represented by the following formula (2):
Figure 2019121638
(In formula (1), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2 represents an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms, or a phenylene group which may have a substituent, and R 3 represents a hydroxy group Or a carboxy group.
In formula (2), R 4 represents a hydrogen atom or a methyl group, Y represents a linking group represented by —C (= O) —NH— group or —C (= O) —O— group, X Represents a group containing a lactone ring, a group containing an adamantane ring, a benzene ring group which may be substituted, a naphthalene ring group which may be substituted, or an anthracene ring group which may be substituted. The carbon atom of the linking group is attached to the main chain of the polymer. )
Using a composition containing a polymer (A) containing at least two, a blocked isocyanate group, a methylol group or a crosslinkable compound (B) having at least two alkoxymethyl groups having 1 to 5 carbon atoms, and a solvent (C) Carbon hard mask films are described.

国際公開WO2012/161126号に記載される組成物を用いて形成されるハードマスク膜に含まれるポリマーは、式(1)で表される構造単位、又は式(2)で表される構造単位に由来するアミド結合や、式(2)で表される構造単位に由来するエステル結合を有する。   The polymer contained in the hard mask film formed using the composition described in International Publication WO 2012/161126 is a structural unit represented by Formula (1) or a structural unit represented by Formula (2) It has an amide bond derived or an ester bond derived from the structural unit represented by the formula (2).

上記の特許文献のいくつかにも記載されている通り、所望する構造のポリマーと、架橋剤とを含む組成物を用いて形成される膜が、カーボンハードマスク膜として好ましく使用される。
カーボンハードマスク膜形成用の組成物に配合される一般的な架橋剤としては、特許第5920588号公報に記載されるメラミン系架橋剤、置換尿素系架橋剤、又はこれらのオリゴマーやポリマー等が挙げられる。
少なくとも2個の架橋形成置換基を有する架橋剤が好ましく、例えば、メトキシメチル化グリコールウリル、ブトキシメチル化グリコールウリル、メトキシメチル化メラミン、ブトキシメチル化メラミン、メトキシメチル化ベンゾグワナミン、ブトキシメチル化ベンゾグワナミン、メトキシメチル化尿素、ブトキシメチル化尿素、メトキシメチル化チオ尿素、又はメトキシメチル化チオ尿素等の化合物や、特許5867732号の段落[0035]に記載される耐熱性の高い架橋剤である、分子内に芳香族環(例えば、ベンゼン環、ナフタレン環)を有する架橋形成置換基を含有する化合物を、架橋剤として特に好ましく用いることができる。
As also described in some of the above-mentioned patent documents, a film formed using a composition containing a polymer of a desired structure and a crosslinking agent is preferably used as a carbon hard mask film.
As a general crosslinking agent mix | blended with the composition for carbon hard mask film formation, the melamine type crosslinking agent described in the patent 5920588, a substituted urea type crosslinking agent, or these oligomers, polymers, etc. are mentioned. Be
Crosslinkers having at least two crosslinkable substituents are preferred, for example methoxymethylated glycoluril, butoxymethylated glycoluril, methoxymethylated melamine, butoxymethylated melamine, methoxymethylated benzogguanamine, butoxymethylated benzogguanamine, methoxy Compounds such as methylated urea, butoxymethylated urea, methoxymethylated thiourea, or methoxymethylated thiourea, or a highly heat-resistant crosslinker described in paragraph [0035] of patent 5867732, in the molecule Compounds containing a bridge forming substituent having an aromatic ring (for example, a benzene ring, a naphthalene ring) can be particularly preferably used as the crosslinking agent.

このような化合物は下記式(4)で表される部分構造を有する化合物や、下記式(5)で表される繰り返し単位を有するポリマー又はオリゴマーが挙げられる。

Figure 2019121638
Examples of such a compound include a compound having a partial structure represented by the following formula (4), and a polymer or an oligomer having a repeating unit represented by the following formula (5).
Figure 2019121638

式(4)中、R10及びR11はそれぞれ水素原子、炭素原子数1以上10以下のアルキル基、又は炭素数6以上20以下のアリール基を表し、n10は1以上4以下の整数を表し、n11は1以上(5−n10)以下の整数を表し、(n10+n11)は2以上5以下の整数を表す。
式(5)中、R12は水素原子又は炭素原子数1以上10以下のアルキル基を表し、R13は炭素原子数1以上10以下のアルキル基を表し、n12は1以上4以下の整数を表し、n13は0以上(4−n12)を表し、(n12+n13)は1以上4以下の整数を表す。
オリゴマー及びポリマーは繰り返し単位構造の数が2以上100以下、又は2以上50以下の範囲で用いることができる。
In formula (4), R 10 and R 11 each represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and n10 represents an integer of 1 to 4 , N11 represents an integer of 1 or more and (5-n10) or less, and (n10 + n11) represents an integer of 2 or more and 5 or less.
In formula (5), R 12 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, R 13 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and n 12 represents an integer of 1 to 4 N13 represents 0 or more (4-n12), and (n12 + n13) represents an integer of 1 or more and 4 or less.
The oligomers and polymers can be used in the range of 2 to 100 or 2 to 50 in number of repeating unit structures.

以上説明した材料からなる、反射防止膜、カーボンハードマスク膜やフォトレジスト膜等の有機系下層膜を、後述する酸性洗浄液と接触させることにより、有機系下層膜が良好に除去される。   The organic underlayer film is favorably removed by bringing the organic underlayer film such as the antireflective film, the carbon hard mask film, the photoresist film and the like from the materials described above into contact with the acidic cleaning solution described later.

<酸性洗浄液>
酸性洗浄液としては、アルキルスルホン酸を含む酸性洗浄液を用いる。アルキルスルホン酸が有するアルキル基中の水素原子の少なくとも一部が、ハロゲン原子により置換されていてもよい。以下、本出願の明細書において、「アルキルスルホン酸」は、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキルスルホン酸を意味する。
<Acid wash solution>
As the acidic washing solution, an acidic washing solution containing an alkylsulfonic acid is used. At least a part of hydrogen atoms in the alkyl group possessed by the alkylsulfonic acid may be substituted by a halogen atom. Hereinafter, in the specification of the present application, "alkylsulfonic acid" means an alkylsulfonic acid which may be substituted by a halogen atom.

ハロゲン原子としては特に限定されないが、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられ、フッ素原子、及び塩素原子が好ましく、フッ素原子がより好ましい。   The halogen atom is not particularly limited, and examples thereof include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom, a fluorine atom and a chlorine atom are preferable, and a fluorine atom is more preferable.

アルキルスルホン酸が有するアルキル基は、直鎖アルキル基であっても、分岐鎖アルキル基であってもよい。アルキルスルホン酸の炭素原子数は、特に限定されない。アルキルスルホン酸の炭素原子数は、有機系下層膜を良好に除去しやすいことから、1以上10以下が好ましく、1以上6以下がより好ましく、1以上4以下が特に好ましい。
アルキルスルホン酸の好適な具体例としては、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、プロパンスルホン酸、ブタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ペンタフルオロエタンスルホン酸、ヘプタフルオロプロパンスルホン酸、及びノナフルオロブタンスルホン酸が挙げられる。
有機系下層膜を特に良好に除去しやすいことから、酸性洗浄液は、メタンスルホン酸、及び/又はトリフルオロメタンスルホン酸を含むのがより好ましい。
The alkyl group possessed by the alkylsulfonic acid may be a linear alkyl group or a branched alkyl group. The number of carbon atoms of the alkylsulfonic acid is not particularly limited. The number of carbon atoms of the alkylsulfonic acid is preferably 1 or more and 10 or less, more preferably 1 or more and 6 or less, and particularly preferably 1 or more and 4 or less, because the organic lower layer film can be easily removed.
Preferred specific examples of the alkylsulfonic acid include methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, propanesulfonic acid, butanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, pentafluoroethanesulfonic acid, heptafluoropropanesulfonic acid, and nonafluorobutanesulfonic acid. Can be mentioned.
It is more preferable that the acidic cleaning solution contains methanesulfonic acid and / or trifluoromethanesulfonic acid because it is easy to remove the organic lower layer film particularly well.

酸性洗浄液中のアルキルスルホン酸の含有量は、有機系下層膜を良好に除去できる限り特に限定されない。酸性洗浄液中のアルキルスルホン酸の含有量は、典型的には、40質量%以上が好ましく、50質量%以上がより好ましく、80質量%以上がさらに好ましく、90質量%以上がさらにより好ましく、95質量%以上が特に好ましく、100質量%が最も好ましい。   The content of the alkylsulfonic acid in the acidic cleaning solution is not particularly limited as long as the organic lower layer film can be removed well. Typically, the content of the alkylsulfonic acid in the acidic cleaning solution is preferably 40% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, still more preferably 80% by mass or more, still more preferably 90% by mass or more, 95 Mass% or more is especially preferable, and 100 mass% is the most preferable.

酸性洗浄液は、アルキルスルホン酸とともに、脂肪族カルボン酸を含んでいてもよい。脂肪族カルボン酸は、アルキルスルホン酸と比較して一般的に安価である。アルキルスルホン酸と、脂肪族カルボン酸とを併用する場合、酸性洗浄液中のアルキルスルホ酸の含有量が若干少なくとも、酸性洗浄液を用いて有機系下層膜を良好に除去しやすい。
アルキルスルホン酸と併用可能な脂肪族カルボン酸としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、及び乳酸等が挙げられる。
The acidic washing solution may contain an aliphatic carboxylic acid together with the alkylsulfonic acid. Aliphatic carboxylic acids are generally cheaper compared to alkyl sulfonic acids. When the alkyl sulfonic acid and the aliphatic carboxylic acid are used in combination, the content of the alkyl sulfo acid in the acidic cleaning solution is at least slightly, and the organic lower layer film can be easily removed easily using the acidic cleaning solution.
Examples of aliphatic carboxylic acids that can be used in combination with alkylsulfonic acids include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, and lactic acid.

酸性洗浄液中の脂肪族カルボン酸の含有量としては、例えば、1質量%以上であり、5質量%以上、10質量%以上、又は20質量%以上であってよい。
酸性洗浄液中の脂肪族カルボン酸の含有量の上限は、有機系下層膜を良好に除去できる限り特に限定されない。酸性洗浄液中の脂肪族カルボン酸の含有量の上限は例えば50質量以下であり、20質量%以下であってよい。
酸性洗浄液中のアルキルスルホン酸と脂肪族カルボン酸との総量は、80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、95質量%以上がさらにより好ましく、100質量%が最も好ましい。
As content of the aliphatic carboxylic acid in an acidic washing | cleaning liquid, it is 1 mass% or more, for example, may be 5 mass% or more, 10 mass% or more, or 20 mass% or more.
The upper limit of the content of aliphatic carboxylic acid in the acidic cleaning solution is not particularly limited as long as the organic lower layer film can be removed well. The upper limit of the content of the aliphatic carboxylic acid in the acidic cleaning solution is, for example, 50% by mass or less and may be 20% by mass or less.
80 mass% or more is preferable, 90 mass% or more is more preferable, 95 mass% or more is still more preferable, 100 mass% is most preferable, as for the total of the alkyl sulfonic acid and aliphatic carboxylic acid in an acidic washing | cleaning liquid.

酸性洗浄液は、有機系下層膜を除去しやすい点で、膜形成性ポリマーを実質的に含有しないのが好ましい。膜形成性ポリマーとは、酸性洗浄液に、酸性洗浄液を有機系下層膜を備える基板上に盛った場合に、酸性洗浄液が容易に流動しないように膜形成できるポリマーである。
また、酸性洗浄液が膜形成性ポリマーを含まない場合、酸性洗浄液が低粘度であるため、剥離対象の有機系下層膜と酸との接触性を向上することができる。
The acidic cleaning solution preferably contains substantially no film-forming polymer in that the organic lower layer film can be easily removed. The film-forming polymer is a polymer capable of forming a film so that the acidic cleaning solution does not easily flow when the acidic cleaning solution is deposited on the substrate provided with the organic lower layer film.
In addition, when the acidic cleaning solution does not contain a film-forming polymer, the acid cleaning solution has a low viscosity, so that the contact between the organic lower layer film to be peeled and the acid can be improved.

酸性洗浄液は、有機系下層膜の除去を阻害したり、絶縁膜又は配線形成に用いられる金属膜にダメージを与えたりしない成分であれば、上記の成分以外のその他の成分を含んでいてもよい。その他の成分としては、防食剤、及び界面活性剤等が挙げられる。   The acidic cleaning solution may contain other components other than the above components as long as it does not inhibit the removal of the organic lower layer film or damage the metal film used for forming the insulating film or the wiring. . As other components, an anticorrosive agent, surfactant, etc. are mentioned.

以上説明した酸性洗浄液と、基板上の有機系下層膜とを接触させることにより、基板上の有機系下層膜を除去する。
酸性洗浄液と、有機系下層膜とを接触させる方法は特に限定されない。好ましい方法としては以下の1)〜4)の方法が挙げられる。以下の方法の中では、操作が簡単であり、有機系下層膜全体に酸性洗浄液を接触させやすい点から、1)の浸漬法が好ましい。
1)有機系下層膜を備える基板を、酸性洗浄液中に浸漬する方法
2)有機系下層膜に、酸性洗浄液を盛る方法
3)有機系下層膜に、酸性洗浄液を噴霧する方法
4)有機系下層膜の表面に、酸性洗浄液を流す方法
The organic lower film on the substrate is removed by bringing the acidic cleaning solution described above into contact with the organic lower film on the substrate.
There is no particular limitation on the method of contacting the acidic cleaning solution with the organic lower layer film. Preferred methods include the following methods 1) to 4). Among the following methods, the immersion method 1) is preferable from the viewpoint of easy operation and easy contact of the acidic cleaning solution with the whole organic lower layer film.
1) Method of immersing a substrate provided with an organic lower layer film in an acidic cleaning solution 2) Method of depositing an acidic cleaning solution on an organic lower layer film 3) Method of spraying an acidic cleaning solution on an organic lower layer film 4) Organic lower layer Method of flowing acidic cleaning solution on the surface of membrane

有機系下層膜と接触させる酸性洗浄液の温度は、絶縁膜又は配線形成に用いられる金属膜へのダメージを抑制しつつ、有機系下層膜を良好に除去できる限り特に限定されない。
典型的には、酸性洗浄液の温度は50℃以上170℃以下が好ましく、55℃以上150℃以下がより好ましく、60℃以上120℃以下が特に好ましい。
かかる範囲内の温度の酸性洗浄液を有機系下層膜と接触させることにより、絶縁膜又は配線形成に用いられる金属膜へのダメージを抑制しながら、容易且つ良好に有機系下層膜の除去を行うことができる。
The temperature of the acidic cleaning solution to be in contact with the organic lower layer film is not particularly limited as long as the organic lower layer film can be favorably removed while suppressing damage to the insulating film or the metal film used for forming the wiring.
Typically, the temperature of the acidic cleaning solution is preferably 50 ° C. or more and 170 ° C. or less, more preferably 55 ° C. or more and 150 ° C. or less, and particularly preferably 60 ° C. or more and 120 ° C. or less.
By bringing an acidic cleaning solution having a temperature within such a range into contact with the organic lower layer film, removal of the organic lower layer film can be carried out easily and satisfactorily while suppressing damage to the insulating film or the metal film used for forming the wiring. Can.

有機系下層膜と、酸性洗浄液とを接触させる時間は、有機系下層膜を良好に除去できる限り特に限定されない。酸性洗浄液の温度にもよるが、典型的には、接触時間は10秒以上1時間以内が好ましく、30秒以上30分以内がより好ましく、1分以上10分以内が特に好ましい。   The time for which the organic lower layer film and the acidic cleaning solution are in contact with each other is not particularly limited as long as the organic lower layer film can be removed well. Although depending on the temperature of the acidic cleaning solution, typically, the contact time is preferably 10 seconds or more and 1 hour or less, more preferably 30 seconds or more and 30 minutes or less, and particularly preferably 1 minute or more and 10 minutes or less.

所望する時間、有機系下層膜と、酸性洗浄液とを接触させた後、必要に応じて、基板を、水や有機溶媒で洗浄する。洗浄後の基板を乾燥させることにより、有機系下層膜が除去された基板が得られる。
このようにして得られる有機系下層膜が除去された基板は、基板の用途に応じて、そのまま製品にされたり、後工程の加工に供される。
After contacting the organic lower layer film with the acidic cleaning solution for a desired time, the substrate is washed with water or an organic solvent, if necessary. By drying the washed substrate, a substrate from which the organic lower layer film has been removed can be obtained.
The substrate from which the organic lower layer film thus obtained is removed may be used as it is as a product or may be subjected to post-processing depending on the use of the substrate.

以下、本発明を実施例により、さらに詳細に説明する。本発明はこれらの実施例に限定されない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. The present invention is not limited to these examples.

〔実施例1〜8、比較例1〜6〕
それぞれ表1に記載の種類の酸成分と、必要に応じ、表1に記載の種類の有機溶媒、又は酢酸とを、表1に記載の濃度となるように混合して、実施例1〜8の酸性洗浄液を調整した。
比較例1〜6では、表1に記載の洗浄液を用いた。比較例1,2、及び4で用いた洗浄液は市販の洗浄液である。
[Examples 1 to 8, Comparative Examples 1 to 6]
The acid components of the types listed in Table 1 and, if necessary, the types of organic solvents listed in Table 1 or acetic acid are mixed so as to give the concentrations listed in Table 1; The acid cleaning solution was adjusted.
In Comparative Examples 1 to 6, the cleaning liquid described in Table 1 was used. The cleaning solutions used in Comparative Examples 1, 2 and 4 are commercially available cleaning solutions.

表1に記載の有機溶媒は以下の通りである。
S1:イソプロピルアルコール
S2:スルホラン
The organic solvents listed in Table 1 are as follows.
S1: isopropyl alcohol S2: sulfolane

各実施例及び比較例の洗浄液を用いて、以下の方法に従って、有機系下層膜除去と、酸化アルミニウムのダメージとについて評価した。これらの評価結果を表1に記す。   Using the cleaning liquid of each of the examples and the comparative examples, the evaluation of the removal of the organic lower layer film and the damage of the aluminum oxide was performed according to the following method. The evaluation results are shown in Table 1.

〔有機系下層膜除去〕
試験用の基板として、有機系下層膜として膜Aを備えるシリコン基板と、膜Bを備えるシリコン基板とを用いた。膜Aの材質としては、下記構造の構成単位からなる樹脂を用いた。膜Aの膜厚は200nmである。膜Bは、Brewer science社製のARC−29を用いて形成された、膜厚89nmの反射防止膜である。

Figure 2019121638
[Organic lower layer film removal]
As a test substrate, a silicon substrate provided with a film A as an organic lower layer film and a silicon substrate provided with a film B were used. As a material of film | membrane A, resin which consists of a structural unit of the following structure was used. The film thickness of the film A is 200 nm. The film B is an antireflective film with a film thickness of 89 nm, which is formed using ARC-29 manufactured by Brewer science.
Figure 2019121638

表面に有機系下層膜を備えるシリコン基板を、各実施例及び比較例の洗浄液に、表1の条件で浸漬した。浸漬後、基板を純水で洗浄し、窒素ブローにより乾燥させた。
乾燥後の基板の表面を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察し、除去性を評価した。
有機系下層膜の除去については、3分の浸漬により完全に除去できた場合をAと判定し、3分の浸漬により大部分を除去できたが若干の残渣がある場合をBと判定し、3分の浸漬によりほぼ除去できなかった場合をCと判定した。
The silicon substrate provided with the organic lower layer film on the surface was immersed in the cleaning liquid of each of the examples and the comparative examples under the conditions of Table 1. After immersion, the substrate was washed with pure water and dried by nitrogen blow.
The surface of the substrate after drying was observed by a scanning electron microscope (SEM) to evaluate removability.
Regarding the removal of the organic lower layer film, the case where it could be completely removed by immersion for 3 minutes was judged as A, and the case where most of it could be removed by immersion for 3 minutes was judged as B, The case where it could not be removed almost by immersion for 3 minutes was judged as C.

〔酸化アルミニウムのダメージ〕
試験用の基板として、膜厚200nmの酸化アルミニウム膜を表面に備えるシリコン基板を用いた。
表面に酸化アルミニウム膜を備えるシリコン基板を、各実施例及び比較例の洗浄液に、表1の条件で浸漬した。浸漬後、基板を純水で洗浄し、窒素ブローにより乾燥させた。
乾燥後の基板の表面を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察し、酸化アルミニウム膜へのダメージの有無を評価した。
酸化アルミニウム膜へのダメージについては、3分浸漬後に膜厚減少が観察されなかった場合を○と判定し、3分浸漬後に膜厚減少が観察されなかった場合を×と判定した。
[Damage of aluminum oxide]
As a test substrate, a silicon substrate provided with an aluminum oxide film having a thickness of 200 nm on its surface was used.
The silicon substrate having an aluminum oxide film on the surface was immersed in the cleaning liquid of each of the examples and the comparative examples under the conditions of Table 1. After immersion, the substrate was washed with pure water and dried by nitrogen blow.
The surface of the substrate after drying was observed with a scanning electron microscope (SEM) to evaluate the presence or absence of damage to the aluminum oxide film.
Regarding damage to the aluminum oxide film, a case where no decrease in film thickness was observed after 3 minutes immersion was judged as ○, and a case where no decrease in film thickness was observed after 3 minutes immersion was judged as x.

Figure 2019121638
Figure 2019121638

表1によれば、基板上に形成されたマスク材や反射防止膜等の有機系下層膜を除去する際に、ハロゲン化されていてもよいアルキルスルホン酸を含む酸性洗浄液を用いて有機系下層膜の除去を行った、実施例1〜8のみにおいて、有機系下層膜の良好な除去と、酸化アルミニウム膜へのダメージへの抑制とが両立されたことが分かる。   According to Table 1, when removing an organic lower layer film such as a mask material or an antireflective film formed on a substrate, an organic lower layer is obtained using an acidic cleaning solution containing an alkylsulfonic acid which may be halogenated. It can be seen that good removal of the organic lower layer film and suppression of damage to the aluminum oxide film were both achieved in Examples 1 to 8 in which the film was removed.

Claims (8)

基板上の有機系下層膜を酸性洗浄液と接触させることにより、前記基板上から前記有機系下層膜を除去する方法であって、
前記酸性洗浄液が、アルキルスルホン酸を含み、
前記アルキルスルホン酸が有するアルキル基中の水素原子の少なくとも一部が、ハロゲン原子により置換されていてもよい、方法。
A method of removing the organic underlayer film from the substrate by bringing the organic underlayer film on the substrate into contact with an acidic cleaning solution,
The acidic cleaning solution contains an alkylsulfonic acid,
At least a part of hydrogen atoms in the alkyl group possessed by the alkyl sulfonic acid may be substituted by a halogen atom.
前記酸性洗浄液における、前記アルキルスルホン酸の含有量が40質量%以上である、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the content of the alkyl sulfonic acid in the acidic cleaning solution is 40% by mass or more. 前記有機系下層膜が、カーボンハードマスクである、請求項1又は2に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the organic underlayer film is a carbon hard mask. 前記有機系下層膜が、エーテル結合及び/又はエステル結合を有する樹脂を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the organic lower layer film comprises a resin having an ether bond and / or an ester bond. 前記酸性洗浄液が、メタンスルホン酸及び/又はトリフルオロメタンスルホン酸を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the acidic cleaning solution comprises methanesulfonic acid and / or trifluoromethanesulfonic acid. 前記基板を前記酸性洗浄液に浸漬させる、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the substrate is immersed in the acidic cleaning solution. 50℃以上170℃以下の前記酸性洗浄液と、前記有機系下層膜とを接触させる、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the acidic cleaning solution at 50 ° C to 170 ° C is brought into contact with the organic lower layer film. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法において、前記有機系下層膜を前記基板上から除去するために用いられる酸性洗浄液であって、
前記酸性洗浄液が、アルキルスルホン酸を含み、
前記アルキルスルホン酸が有するアルキル基中の水素原子の少なくとも一部が、ハロゲン原子により置換されていてもよい、酸性洗浄液。
The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the cleaning solution is an acidic cleaning solution used to remove the organic lower layer film from the substrate,
The acidic cleaning solution contains an alkylsulfonic acid,
The acidic washing | cleaning liquid in which at least one part of the hydrogen atom in the alkyl group which the said alkyl sulfonic acid has may be substituted by the halogen atom.
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