KR102051189B1 - Composition for forming organic film - Google Patents

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Abstract

본 발명의 과제는, 반도체 장치 기판이나 패터닝 공정에서 필요한 유기 레지스트 하층막에 대하여 손상을 주지 않는 박리액, 예컨대 반도체 제조 프로세스에서 일반적으로 사용되고 있는 SC1이라고 불리는 과산화수소 함유 암모니아 수용액을 이용하여, 드라이 에칭으로 변성된 규소분 잔사와 함께 용이하게 습식 제거할 수 있는 유기막을 형성할 수 있는 유기막 형성용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 해결수단으로서, 유기막 형성용 조성물로서, 상기 유기막 형성용 조성물이, 하기 일반식 (1)~(4)로 표시되는 반복 단위 중 어느 1종 이상을 갖는 고분자 화합물과 유기 용매를 포함하고, 상기 유기 용매에 있어서, 프로필렌글리콜에스테르, 케톤 및 락톤으로부터 선택되는 1종 이상의 합계가 전체 유기 용매 중의 30 wt%를 넘는 양을 차지하는 유기막 형성용 조성물이 제공된다.

Figure 112017115974256-pat00028
An object of the present invention is to dry-etch by using a peeling solution that does not damage an organic resist underlayer film required in a semiconductor device substrate or a patterning step, for example, an aqueous hydrogen peroxide-containing ammonia solution called SC1 commonly used in semiconductor manufacturing processes. It is to provide an organic film-forming composition capable of forming an organic film which can be easily wet-removed together with the modified silicon powder residue.
As a solution of the present invention, as the composition for forming an organic film, the composition for forming an organic film includes a polymer compound and an organic solvent having any one or more of repeating units represented by the following general formulas (1) to (4). In the organic solvent, a composition for forming an organic film is provided in which at least one total selected from propylene glycol esters, ketones, and lactones accounts for more than 30 wt% of the total organic solvent.
Figure 112017115974256-pat00028

Description

유기막 형성용 조성물{COMPOSITION FOR FORMING ORGANIC FILM}Composition for organic film formation {COMPOSITION FOR FORMING ORGANIC FILM}

본 발명은 반도체 장치 제조용 기판에 배선 패턴을 형성할 때에 사용되는 다층 레지스트막 재료에 관한 것으로, 특히 유기막 형성용 조성물에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD This invention relates to the multilayer resist film material used when forming a wiring pattern in the board | substrate for semiconductor device manufacture. Specifically, It is related with the composition for organic film formation.

종래, 반도체 장치의 처리 능력의 고성능화는, 리소그래피 기술에 있어서의 광원의 단파장화에 의한 패턴 치수의 미세화가 견인하고 있었다. 그러나 최근 ArF 광원 이후의 단파장화의 속도가 둔화되고 있기 때문에, 미세화를 대신하는 반도체 장치의 처리 능력의 고성능화가 요구되고 있었다. 그 방법의 하나로서, 평면형 트랜지스터보다 고속으로 동작 가능한 3차원 트랜지스터를 고밀도로 배치한, 처리 능력이 높은 반도체 장치가 제안되어 있다. 이러한 반도체 장치를 제조하기 위한 기판(이하, 기판으로 한다)은, 종래의 기판에 비해서 복잡한 단차 가공을 거친 3차원 구조로 되어 있다. 그 때문에, 종래의 평면형 트랜지스터를 형성할 때에 적용되고 있던 단층 포토레지스트에 의한 패턴 형성 방법으로 패턴 형성을 하고자 하면, 기판 가공 도중에 형성되는 단차에 대하여 포토레지스트막이 추종해 버려, 포토레지스트막 표면에 단차가 발생하여, 결과적으로 평탄한 레지스트막을 얻을 수 없게 된다. 이에 따라 포토레지스트를 노광하여 패턴 형성할 때에, 포토레지스트에 초점을 정확에 맞출 수 없게 되어, 결과적으로 기판 가공의 수율이 저하한다. 이것을 방지하기 위한 새로운 재료나 방법이 요구되고 있다. Conventionally, the miniaturization of the pattern size by shortening the wavelength of the light source in the lithography technique has led to the increase in the processing capability of the semiconductor device. However, in recent years, since the speed of shortening after ArF light sources has slowed down, there has been a demand for high performance of processing capability of semiconductor devices in place of miniaturization. As one of the methods, a semiconductor device having high processing capacity has been proposed in which a three-dimensional transistor that can operate at a higher speed than a planar transistor is disposed at a higher density. The board | substrate (henceforth a board | substrate) for manufacturing such a semiconductor device has a three-dimensional structure which went through the complicated step processing compared with the conventional board | substrate. Therefore, when the pattern formation is to be performed by the pattern formation method using the single layer photoresist applied in forming a conventional planar transistor, the photoresist film follows the step formed during substrate processing, and the step is formed on the surface of the photoresist film. Occurs, and as a result, a flat resist film cannot be obtained. As a result, when the photoresist is exposed and the pattern is formed, the focus cannot be accurately focused on the photoresist, and as a result, the yield of substrate processing decreases. New materials and methods are needed to prevent this.

이러한 문제점을 해결하는 방법의 하나로서 다층 레지스트법이 있다. 이 방법은, 평탄화 성능이 높은 하층막으로 단차가 있는 기판을 평탄화하여, 이 평탄막 상에서 포토레지스트막을 형성함으로써, 노광 시의 초점 여유도가 넓어져 기판 가공에 있어서의 수율 저하를 막을 수 있다. 또한 이 방법에서는, 상층 포토레지스트막과 기판에 대하여 각각 에칭 선택성이 다른 하층막을 선택하면, 레지스트 상층막에 패턴을 형성한 후, 레지스트 상층막 패턴을 드라이 에칭 마스크로 하여 드라이 에칭으로 중간막에 패턴을 전사하고, 또한 하층막을 드라이 에칭 마스크로 하여 드라이 에칭으로 피가공 기판에 패턴을 전사하는 것이 가능하게 된다. One of the methods for solving such a problem is the multilayer resist method. In this method, a stepped substrate is planarized by an underlayer film having high planarization performance, and a photoresist film is formed on the planar film, whereby the margin of focus at the time of exposure is widened and the yield reduction in substrate processing can be prevented. In this method, when the lower layer film having the etching selectivity is selected for the upper photoresist film and the substrate, respectively, a pattern is formed on the upper layer film of the resist, and then the pattern is formed on the intermediate film by dry etching using the resist upper layer film pattern as a dry etching mask. The pattern can be transferred to the substrate to be processed by dry etching using the underlayer film as a dry etching mask.

이 다층 레지스트법으로서는, 단층 레지스트법에서 사용되고 있는 일반적인 레지스트 조성물을 이용하여 행할 수 있는 3층 레지스트법이 일반적이다. 예컨대, 피가공 기판 상에 평탄성이 높고 기판 가공에 충분한 드라이 에칭 내성을 갖는 유기 레지스트 하층막을 성막하고, 그 위에 규소 함유 레지스트 하층막을 중간막으로서 성막하고(이하, 규소 함유 레지스트 중간막이라고 한다), 그 위에 포토레지스트막을 레지스트 상층막으로서 형성한다. 불소계 가스 플라즈마에 의한 드라이 에칭 에 대해서는, 유기계의 레지스트 상층막은, 규소 함유 레지스트 중간막에 대하여 양호한 에칭 선택비가 잡히기 때문에, 레지스트 패턴은 불소계 가스 플라즈마에 의한 드라이 에칭을 이용함으로써 규소 함유 레지스트 중간막에 전사할 수 있다. 또한 산소계 가스 플라즈마에 의한 드라이 에칭에 대해서는, 규소계의 레지스트 중간막은, 유기 레지스트 하층막에 대하여 양호한 에칭 선택비가 잡히기 때문에, 규소 함유 레지스트 중간막 패턴은 산소계 가스 플라즈마에 의한 드라이 에칭을 이용함으로써 유기 레지스트 하층막에 전사할 수 있다. 이 방법에 따르면, 직접 피가공 기판을 가공하기 위한 충분한 막 두께를 가진 패턴은 형성하기가 어려운 레지스트 상층막 형성용 조성물이나, 기판을 가공하기에는 드라이 에칭 내성이 충분하지 않은 레지스트 상층막 형성용 조성물을 이용하더라도, 규소 함유 막에만 패턴을 전사할 수 있으면, 가공하기에 충분한 드라이 에칭 내성을 갖는 유기 레지스트 하층막의 패턴을 얻을 수 있다. 이러한 드라이 에칭에 의한 패턴 전사는, 레지스트 현상 시의 현상액에 의한 마찰 등을 원인으로 한 패턴 붕괴와 같은 문제가 발생하는 일은 없기 때문에, 높은 종횡비라도 드라이 에칭 마스크로서 충분히 기능하는 두께의 유기막 패턴을 얻을 수 있게 된다. 그리고, 이와 같이 형성된 유기 레지스트 하층막의 패턴을 드라이 에칭 마스크로서 이용함으로써, 복잡한 단차를 갖는 3차원 트랜지스터 구조를 갖는 기판에 패턴을 전사하는 것이 가능하게 된다. 상술한 것과 같이 유기 레지스트 하층막으로서는, 예컨대 특허문헌 1에 기재된 것 등, 이미 많은 것이 공지되어 있다. As this multilayer resist method, the three-layer resist method which can be performed using the general resist composition used by the single layer resist method is common. For example, an organic resist underlayer film having high flatness and dry etching resistance sufficient for substrate processing is formed on the substrate, and a silicon-containing resist underlayer film is formed thereon as an intermediate film (hereinafter referred to as a silicon-containing resist intermediate film). A photoresist film is formed as a resist upper layer film. With respect to dry etching with fluorine-based gas plasma, since the organic resist upper layer film has a good etching selectivity with respect to the silicon-containing resist intermediate film, the resist pattern can be transferred to the silicon-containing resist intermediate film by using dry etching with fluorine-based gas plasma. have. In the dry etching with an oxygen-based gas plasma, since the silicon-based resist intermediate film has a good etching selectivity with respect to the organic resist underlayer film, the silicon-containing resist intermediate film pattern is made of an organic resist underlayer by using dry etching with an oxygen-based gas plasma. Can be transferred to the membrane. According to this method, a pattern having a sufficient film thickness for directly processing a substrate to be processed is a composition for forming a resist upper layer film, which is difficult to form, or a composition for forming a resist upper layer film having insufficient dry etching resistance to process a substrate. Even if it is used, if the pattern can only be transferred to the silicon-containing film, the pattern of the organic resist underlayer film having dry etching resistance sufficient for processing can be obtained. Such a pattern transfer by dry etching does not cause a problem such as pattern collapse caused by friction with a developer during the development of a resist, so that an organic film pattern having a thickness sufficiently functioning as a dry etching mask even at a high aspect ratio can be obtained. You can get it. And by using the pattern of the organic resist underlayer film formed in this way as a dry etching mask, it becomes possible to transfer a pattern to the board | substrate which has a three-dimensional transistor structure with a complicated level | step difference. As mentioned above, as an organic resist underlayer film, many things are already known, such as what was described in patent document 1, for example.

일반적으로 3층 레지스트법에서는, 가공 치수를 안정화시키기 위해서 유기 레지스트 하층막에의 드라이 에칭에 의한 패턴 전사에서는, 유기 레지스트 하층막 패턴 위에 수 nm 두께의 규소 함유 레지스트 중간막을 남길 필요가 있다. 이 남은 규소분은, 유기 레지스트 하층막 패턴을 마스크로 하여 기판에 패턴을 한창 전사하고 있을 때에, 기판을 가공하는 드라이 에칭 가스에 의해 에칭 제거되기 때문에, 기판 가공 후에는 유기 레지스트 하층막 패턴 상에 남지 않는다. 그 때문에, 기판 가공 후에 남은 유기 레지스트 하층막 패턴을 드라이 에칭(애싱) 또는 습식 제거하더라도 기판 상에 그 규소분이 잔사로서 남는 일은 없다. In general, in the three-layer resist method, in order to stabilize the processing dimension, in the pattern transfer by dry etching to the organic resist underlayer film, it is necessary to leave a silicon-containing resist intermediate film on the organic resist underlayer film pattern. The remaining silicon powder is etched away by the dry etching gas for processing the substrate when the pattern is transferred to the substrate using the organic resist underlayer film pattern as a mask. Not left. Therefore, even if the organic resist underlayer film pattern remaining after the substrate processing is dry etched (ashed) or wet removed, the silicon powder does not remain as a residue on the substrate.

이와 같이 다층레지스트법은, 기판 가공 방법으로서 큰 단차가 형성되어 있는 기판에 대하여도 적용할 수 있으므로 광범위한 기판 가공에 이용되고 있다. 그래서, 이 특징을 이용하여, 3차원 트랜지스터 형성 공정의 일부인 이온 주입 공정의 이온 주입 차폐 마스크로서의 이용이 기대되고 있다. 그러나, 3층 레지스트법으로 형성된 이온 주입용의 유기 레지스트 하층막 패턴에서는, 그 유기 레지스트 하층막 패턴을 마스크로 하여 기판 가공을 하고 있지 않기 때문에, 실제로는 상기한 것과 같이 유기 레지스트 하층막 패턴 상에 규소분이 잔류하고 있다. 그 때문에, 이러한 유기 레지스트 하층막 패턴을 차폐 마스크로 하여 이온을 주입하면, 유기 레지스트 하층막 상에 남아 있는 규소분이 주입된 이온에 의해 변성되어, 주입 공정 종료 후의 세정 공정에서는 유기 레지스트 하층막 패턴과 함께 제거할 수 없고, 제거할 수 없었던 것은 기판 상에 이물로서 잔류되어 버려, 이온 주입 공정의 수율 저하를 야기한다. 이것을 막기 위해서는, 이온 주입 전에 유기 레지스트 하층막 패턴 상에 남아 있는 규소분을 유기 레지스트 하층막 패턴에 영향을 주는 일 없이 선택적으로 세정 제거하지 않으면 안 된다. 그러나, 이 규소분은 유기 레지스트 하층막에 패턴 전사할 때의 드라이 에칭 가스에 의해 변성되고 있어, 기판에 손상을 주지 않는 세정액으로서 반도체 제조 공정에서 일반적으로 적용되고 있는 과산화수소 함유 암모니아 수용액(이하, 암모니아과수라고도 한다)으로는 세정 제거할 수 없다. 이 변성된 규소분을 완전히 세정 제거하기 위해서는 플루오르화수소산계 세정액의 적용이 필요하지만, 이 세정액은 반도체 기판 표면에도 손상을 주어 상기 가공 공정에 있어서의 수율이 저하한다. 그래서, 드라이 에칭에 의한 유기 레지스트 하층막에의 패턴 전사가 종료된 후, 유기 레지스트 하층막 패턴 상에 남은 규소분을 기판에 손상을 주지 않고서 제거할 수 있는 방법 그리고 그것에 알맞은 재료가 요구되고 있다. Thus, since the multilayer resist method is applicable also to the board | substrate with which big step | step is formed as a board | substrate processing method, it is used for extensive board | substrate processing. Therefore, using this feature, it is expected to be used as an ion implantation mask of an ion implantation process that is part of the three-dimensional transistor formation process. However, in the organic resist underlayer film pattern for ion implantation formed by the three-layer resist method, since the substrate processing is not performed using the organic resist underlayer film pattern as a mask, it is actually on the organic resist underlayer film pattern as described above. Silicon powder remains. Therefore, when ions are implanted using such an organic resist underlayer film pattern as a shielding mask, the silicon powder remaining on the organic resist underlayer film is denatured by the implanted ions. What cannot be removed together and what cannot be removed will remain as foreign matter on the substrate, causing a decrease in the yield of the ion implantation step. In order to prevent this, the silicon powder remaining on the organic resist underlayer film pattern must be selectively washed and removed without affecting the organic resist underlayer film pattern before ion implantation. However, this silicon powder is denatured by dry etching gas when the pattern is transferred to the organic resist underlayer film, and it is a cleaning solution which does not damage the substrate. Also called water) can not be removed. In order to completely wash away the denatured silicon powder, application of a hydrofluoric acid-based cleaning liquid is required. However, the cleaning liquid also damages the surface of the semiconductor substrate, and the yield in the processing step is lowered. Then, after the pattern transfer to the organic resist underlayer film by dry etching is complete | finished, the method of removing the silicon powder which remained on the organic resist underlayer film pattern without damaging a board | substrate, and the material suitable for it are calculated | required.

일본 특허공개 2016-094612호 공보(미국 특허출원공개 제2013/0337649(A1)호 명세서)Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-094612 (US Patent Application Publication No. 2013/0337649 (A1) specification)

본 발명은 상기한 문제점에 감안하여 이루어진 것으로, 반도체 장치 기판이나 패터닝 공정에서 필요한 유기 레지스트 하층막에 대하여 손상을 주지 않는 박리액, 예컨대 반도체 제조 프로세스에서 일반적으로 사용되고 있는 SC1(Standard Cleaner 1)이라고 불리는 과산화수소 함유 암모니아 수용액을 이용하여, 드라이 에칭으로 변성된 규소분 잔사와 함께 용이하게 습식 제거 가능한 유기막을 형성할 수 있는 유기막 형성용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and is called a peeling liquid which does not damage an organic resist underlayer film required in a semiconductor device substrate or a patterning process, for example, SC1 (Standard Cleaner 1) commonly used in a semiconductor manufacturing process. An object of the present invention is to provide a composition for forming an organic film which can form an easily wet-removable organic film together with a silicon powder residue modified by dry etching using a hydrogen peroxide-containing ammonia aqueous solution.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에서는, 유기막 형성용 조성물로서, 상기 유기막 형성용 조성물이, 하기 일반식 (1)~(4)로 표시되는 반복 단위 중 어느 1종 이상을 갖는 고분자 화합물과 유기 용매를 포함하고, 상기 유기 용매에 있어서, 프로필렌글리콜에스테르, 케톤 및 락톤으로부터 선택되는 1종 이상의 합계가 전체 유기 용매 중의 30 wt%를 넘는 양을 차지하는 유기막 형성용 조성물을 제공한다. MEANS TO SOLVE THE PROBLEM In order to solve the said subject, in this invention, the high molecular compound which has any 1 or more types of repeating units represented by following General formula (1)-(4) as said composition for organic film formation is represented. And an organic solvent, wherein in the organic solvent, at least one total selected from propylene glycol esters, ketones, and lactones comprises more than 30 wt% of the total organic solvent.

Figure 112017115974256-pat00001
Figure 112017115974256-pat00001

(식 중, R1은 탄소수 1~19의 탄화수소기, 할로겐 원자, 알콕시기, 카르복시기, 술포기, 메톡시카르보닐기, 히드록시페닐기 또는 아미노기이고, R2는 수소 원자또는 AL이다. AL은 가열 또는 산의 작용에 의해 산성 작용기를 생기게 하는 기이다. R3은 수소 원자, 푸라닐기, 또는 염소 원자 혹은 니트로기를 갖고 있어도 좋은 탄소수 1~16의 탄화수소기이다. k1, k2 및 k3은 1~2이고, l은 1~3이고, m은 0~3이고, n은 0 또는 1이다.)(Wherein R 1 is a hydrocarbon group, halogen atom, alkoxy group, carboxyl group, sulfo group, methoxycarbonyl group, hydroxyphenyl group or amino group, R 2 is hydrogen atom or AL. R 3 is a hydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms which may have a hydrogen atom, a furanyl group, or a chlorine atom or a nitro group, k 1 , k 2 and k 3 are 1 2, l is 1 to 3, m is 0 to 3, and n is 0 or 1.)

이러한 유기막 형성용 조성물이라면, 반도체 장치 기판이나 패터닝 공정에서 필요한 유기 레지스트 하층막에 대하여 손상을 주지 않는 박리액, 예컨대 반도체 제조 프로세스로 일반적으로 사용되고 있는 SC1이라고 불리는 과산화수소 함유 암모니아 수용액을 이용하여, 드라이 에칭으로 변성된 규소분 잔사와 함께 용이하게 습식 제거 가능한 유기막을 형성할 수 있는 유기막 형성용 조성물이 된다. 또한, 이러한 유기막 형성용 조성물이라면, 3차원 트랜지스터 형성시의 이온 주입 차폐 마스크용 재료로서 적용하는 것이 가능하게 된다. With such an organic film-forming composition, dry using a peeling solution that does not damage the organic resist underlayer film required in the semiconductor device substrate or the patterning step, for example, an aqueous hydrogen peroxide-containing ammonia solution called SC1 commonly used in semiconductor manufacturing processes. It becomes a composition for organic film formation which can form the organic film which can be easily wet-removed with the silicon powder residue modified | denatured by the etching. Moreover, if it is such a composition for organic film formation, it becomes possible to apply as a material for ion implantation masks at the time of forming a three-dimensional transistor.

이 때, 상기 유기막 형성용 조성물이, 암모니아과수에 가용인 규소 함유 레지스트 중간막의 바로 아래, 또한, 암모니아과수에 난용인 유기 레지스트 하층막의 바로 위에 도입하는 유기막을 형성하기 위한 것이 바람직하다. At this time, it is preferable that the composition for forming an organic film is for forming an organic film to be introduced immediately below a silicon-containing resist intermediate film soluble in ammonia fruit water and directly above an organic resist underlayer film poorly soluble in ammonia fruit water.

본 발명의 유기막 형성용 조성물은, 기판 상에 형성된 3층 레지스트법에 있어서, 유기 레지스트 하층막과 포토레지스트 바로 아래에 형성된 규소 함유 레지스트 중간막 사이에 형성되는 유기막(이후, 본 유기막이라고도 말한다)를 형성할 수 있는 조성물(이후, 본 조성물이라고도 말한다)이며, 실질 4층 레지스트를 형성할 수 있는 유기막 형성용 조성물이다. 기판 상에 유기 레지스트 하층막을 형성하고, 본 유기막을 유기 레지스트 하층막과 규소 함유 레지스트 중간막 사이에 형성하고, 다음에 규소 함유 레지스트 중간막을 형성하고, 추가로 상층 레지스트를 형성한 후, 상층 레지스트로 패턴을 형성하고, 이 패턴을 드라이 에칭으로 규소 함유 레지스트 중간막에 전사하고, 그 전사된 패턴을 마스크로 하여 일거에 본 유기막과 유기 레지스트 하층막을 드라이 에칭하여 패턴 전사할 수 있다. 여기서, 규소 함유 레지스트 중간막이 암모니아과수에 가용인 것으로, 또한, 유기 레지스트 하층막이 암모니아과수에 난용인 것이면, 상기한 바와 같이 전사된 패턴 상에 남는 규소분을 본 유기막과 함께 암모니아과수로 제거할 수 있고, 이에 따라, 규소분 잔사가 없는 유기 레지스트 하층막 패턴을 얻을 수 있다. 이 유기 레지스트 하층막 패턴을 이온 주입 차폐 마스크로서 적용하면, 단차가 큰 3차원 트랜지스터에 있어서도 정확한 이온 주입이 가능해져, 높은 수율로 3차원 트랜지스터 가공이 가능하게 된다. The composition for forming an organic film of the present invention is an organic film (hereinafter also referred to as the present organic film) formed between an organic resist underlayer film and a silicon-containing resist intermediate film formed directly under a photoresist in a three-layer resist method formed on a substrate. ) Can be formed (hereinafter also referred to as the present composition), and is an organic film-forming composition capable of forming a real four-layer resist. An organic resist underlayer film is formed on the substrate, the organic film is formed between the organic resist underlayer film and the silicon-containing resist interlayer, and then a silicon-containing resist interlayer is formed, and further an upper resist is formed, followed by a pattern with an upper resist. The pattern can be transferred to the silicon-containing resist intermediate film by dry etching, and the organic film and the organic resist underlayer film are dry-etched at a time by using the transferred pattern as a mask to transfer the pattern. Here, if the silicon-containing resist intermediate film is soluble in ammonia fruit water and the organic resist underlayer film is poorly soluble in ammonia fruit water, the silicon content remaining on the transferred pattern as described above can be removed with the ammonia fruit water together with the present organic film. As a result, an organic resist underlayer film pattern having no silicon powder residue can be obtained. Applying this organic resist underlayer film pattern as an ion implantation shielding mask enables accurate ion implantation even in a three-dimensional transistor with a large step difference, thereby enabling three-dimensional transistor processing with high yield.

또한 이 때, 상기 규소 함유 레지스트 중간막이, 붕소 및 인 중 어느 한쪽 혹은 양쪽을 포함하는 것이 바람직하다. At this time, it is preferable that the silicon-containing resist interlayer contains one or both of boron and phosphorus.

패턴 형성된 규소 함유 레지스트 중간막을 마스크로 하여 드라이 에칭으로 본 유기막과 유기 레지스트 하층막에 일거에 패턴 전사하면, 규소 함유 레지스트 중간막 패턴은 드라이 에칭 중의 가스나 플라즈마의 작용에 의해 구조 변화가 발생하여, 암모니아과수에 대한 용해성이 저하하는 경우가 있다. 그러나, 규소 함유 레지스트 중간막이 붕소 및 인 중 어느 한쪽 혹은 양쪽을 포함함으로써, 드라이 에칭의 가스나 조건에 상관없이 드라이 에칭 후에 있어서도 암모니아과수에 가용인 규소 함유 레지스트 중간막 및/또는 규소분 잔사로 할 수 있다. When the pattern-formed silicon-containing resist intermediate film is used as a mask and the pattern is transferred to the organic film and the organic resist underlayer film by dry etching at once, the silicon-containing resist intermediate film pattern undergoes structural changes due to the action of gas or plasma during dry etching. The solubility to ammonia and water may fall. However, since the silicon-containing resist intermediate film contains either or both of boron and phosphorus, the silicon-containing resist intermediate film and / or the silicon powder residue which are soluble in ammonia fruit water can be made even after dry etching regardless of the dry etching gas or conditions. have.

또한 이 때, 상기 유기막 형성용 조성물이, 추가로, 열산발생제 및 가교제 중 어느 한쪽 혹은 양쪽을 함유하는 것이 바람직하다. At this time, it is preferable that the composition for forming an organic film further contains either or both of a thermal acid generator and a crosslinking agent.

본 발명의 유기막 형성용 조성물이 열산발생제 및 가교제 중 어느 한쪽 혹은 양쪽을 함유하는 것이면, 유기 레지스트 하층막 상에 균일한 막 두께로 균일 조성의 본 유기막을 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 유기막 상에 규소 함유 레지스트 중간막을 형성할 때에 인터믹싱이 발생하는 것을 억제할 수 있다. If the composition for forming an organic film of the present invention contains either or both of a thermal acid generator and a crosslinking agent, the organic film having a uniform composition can be formed on the organic resist underlayer film with a uniform film thickness, and the organic It is possible to suppress the occurrence of intermixing when forming a silicon-containing resist intermediate film on the film.

또한 이 때, 상기 유기막 형성용 조성물이, 기판 상에 스핀코트하고, 계속해서 가열함으로써, 29% 암모니아수/35% 과산화수소수/물=1/1/8로 혼합한 65℃의 용액에 의한 처리에 의해서, 5 nm/분 이상의 용해 속도를 갖는 유기막을 제공하는 것이 바람직하다. At this time, the composition for forming an organic film was spin-coated on a substrate and subsequently heated, thereby treating with a solution at 65 ° C. mixed with 29% aqueous ammonia / 35% hydrogen peroxide / water = 1/1/8. By, it is desirable to provide an organic film having a dissolution rate of 5 nm / min or more.

이러한 성능을 갖는 유기막을 제공하는 유기막 형성용 조성물이라면, 반도체 장치 제조용 기판에 손상을 주지 않고서, 암모니아과수로 본 유기막 및 본 유기막 상의 규소분 잔사를 충분히 제거할 수 있다. If it is the composition for organic film formation which provides the organic film which has such a performance, the organic film and the silicon powder residue on this organic film can be fully removed with ammonia fruit water, without damaging the board | substrate for semiconductor device manufacture.

추가로, 상기 유기막 형성용 조성물이, 막 두께가 10 nm 이상 100 nm 미만인 유기막을 제공하는 것이 바람직하다. Furthermore, it is preferable that the said composition for organic film formation provides the organic film whose film thickness is 10 nm or more and less than 100 nm.

이러한 막 두께를 갖는 유기막을 제공하는 유기막 형성용 조성물이라면, 규소 함유 레지스트 중간막을 드라이 에칭 마스크로 하여 일거에 본 유기막과 유기 레지스트 하층막에 패턴 전사하여도, 상층 레지스트로 형성된 패턴의 정밀도를 유지한 상태로 패턴 전사하는 것이 가능하게 된다. If the composition for forming an organic film that provides an organic film having such a film thickness is used, the accuracy of the pattern formed of the upper layer resist can be maintained even if the pattern is transferred to the organic film and the organic resist underlayer film at a time by using the silicon-containing resist intermediate film as a dry etching mask. The pattern can be transferred in the held state.

이러한 유기막 형성용 조성물이라면, 반도체 장치 기판이나 패터닝 공정에서 필요한 유기 레지스트 하층막에 대하여 손상을 주지 않는 박리액, 예컨대 반도체 제조 프로세스에서 일반적으로 사용되고 있는 SC1이라고 불리는 암모니아과수를 이용하여 드라이 에칭으로 변성된 규소분 잔사와 함께 용이하게 습식 제거 가능한 유기막을 형성할 수 있는 유기막 형성용 조성물이 된다. 또한, 본 발명의 유기막 형성용 조성물을 유기 레지스트 하층막과 규소 함유 레지스트 중간막 사이에 적용함으로써, 이온 주입용 차폐 마스크 형성시에, 규소분이 패턴 상에 잔류하지 않는 이온 주입 마스크를 형성하는 것이 가능하게 된다. 이에 따라, 3차원 트랜지스터의 제조 공정에서의 수율 저하를 방지할 수 있게 되고, 보다 고성능의 반도체 장치를 경제적으로 제조하는 것이 가능하게 된다. If such an organic film-forming composition is modified by dry etching using a stripping solution which does not damage the organic resist underlayer film required in the semiconductor device substrate or the patterning process, for example, ammonia fruit water called SC1 generally used in the semiconductor manufacturing process. It becomes the composition for organic film formation which can form the organic film which can be easily wet-removed with the silicon powder residue which became. Further, by applying the composition for forming an organic film of the present invention between an organic resist underlayer film and a silicon-containing resist intermediate film, it is possible to form an ion implantation mask in which silicon powder does not remain on the pattern during formation of the shielding mask for ion implantation. Done. As a result, a decrease in yield in the manufacturing process of the three-dimensional transistor can be prevented, and a higher performance semiconductor device can be economically manufactured.

상술된 것과 같이, 반도체 장치 기판이나 패터닝 공정에서 필요한 유기 레지스트 하층막에 대하여 손상을 주지 않는 박리액, 예컨대 반도체 제조 프로세스에서 일반적으로 사용되고 있는 SC1이라고 불리는 암모니아과수를 이용하여 드라이 에칭으로 변성된 규소분 잔사와 함께 용이하게 습식 제거 가능한 유기막을 형성할 수 있는 유기막 형성용 조성물이 요구되고 있었다. As described above, a silicon powder modified by dry etching using a stripping solution that does not damage an organic resist underlayer film required in a semiconductor device substrate or a patterning process, for example, ammonia fruit water called SC1 which is generally used in a semiconductor manufacturing process. There is a demand for a composition for forming an organic film that can form an organic film that can be easily wet-removed with the residue.

본 발명자들은, 상기 과제에 관해서 예의 검토를 거듭한 결과, 하기의 일반식 (1)~(4)로 표시되는 반복 단위 중 어느 1종 이상을 갖는 고분자 화합물과 유기 용매를 포함하고, 상기 유기 용매에 있어서, 프로필렌글리콜에스테르, 케톤, 및 락톤으로부터 선택되는 1종 이상의 합계가 전체 유기 용매 중의 30 wt%를 넘는 양을 차지하는 유기막 형성용 조성물이라면 상기 과제를 해결할 수 있다는 것을 알아내어 본 발명을 완성시켰다. MEANS TO SOLVE THE PROBLEM As a result of earnestly examining about the said subject, this inventor contains the high molecular compound and organic solvent which have any 1 or more types of repeating units represented by following General formula (1)-(4), and the said organic solvent In the present invention, the present invention is completed by finding out that the above problem can be solved if the composition for forming an organic film in which at least one total selected from propylene glycol esters, ketones, and lactones comprises more than 30 wt% of the total organic solvent. I was.

즉, 본 발명은, 유기막 형성용 조성물으로서, 상기 유기막 형성용 조성물이, 하기 일반식 (1)~(4)로 표시되는 반복 단위 중 어느 1종 이상을 갖는 고분자 화합물과 유기 용매를 포함하고, 상기 유기 용매에 있어서, 프로필렌글리콜에스테르, 케톤 및 락톤으로부터 선택되는 1종 이상의 합계가 전체 유기 용매 중의 30 wt%를 넘는 양을 차지하는 유기막 형성용 조성물이다. That is, this invention is a composition for organic film formation, The composition for organic film formation contains the high molecular compound and organic solvent which have any 1 or more types of repeating units represented by following General formula (1)-(4). In the organic solvent, at least one total selected from propylene glycol esters, ketones, and lactones is an organic film-forming composition that accounts for more than 30 wt% of the total organic solvent.

Figure 112017115974256-pat00002
Figure 112017115974256-pat00002

(식 중, R1은 탄소수 1~19의 탄화수소기, 할로겐 원자, 알콕시기, 카르복시기, 술포기, 메톡시카르보닐기, 히드록시페닐기 또는 아미노기이고, R2는 수소 원자 또는 AL이다. AL은 가열 또는 산의 작용에 의해 산성 작용기를 생기게 하는 기이다. R3은 수소 원자, 푸라닐기, 또는 염소 원자 혹은 니트로기를 갖고 있어도 좋은 탄소수 1~16의 탄화수소기이다. k1, k2 및 k3은 1~2이고, l은 1~3이고, m은 0~3이고, n은 0 또는 1이다.)(Wherein R 1 is a hydrocarbon group, halogen atom, alkoxy group, carboxyl group, sulfo group, methoxycarbonyl group, hydroxyphenyl group or amino group, R 2 is hydrogen atom or AL. R 3 is a hydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms which may have a hydrogen atom, a furanyl group, or a chlorine atom or a nitro group, k 1 , k 2 and k 3 are 1 2, l is 1 to 3, m is 0 to 3, and n is 0 or 1.)

이하, 본 발명의 실시형태에 관해서 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, although embodiment of this invention is described, this invention is not limited to these.

[유기막 형성용 조성물][Organic Film Formation Composition]

본 발명의 유기막 형성용 조성물은, 고분자 화합물과 유기 용매를 포함하는 것이다. 이하, 각 성분에 관해서, 추가로 상세히 설명한다. The composition for organic film formation of this invention contains a high molecular compound and an organic solvent. Hereinafter, each component is further explained in full detail.

<고분자 화합물><Polymer compound>

본 발명의 유기막 형성용 조성물에 있어서의 고분자 화합물은, 하기 일반식 (1)~(4)로 표시되는 반복 단위 중 어느 1종 이상을 갖는 것이다. The high molecular compound in the composition for organic film formation of this invention has any 1 or more types of repeating units represented by following General formula (1)-(4).

Figure 112017115974256-pat00003
Figure 112017115974256-pat00003

(식 중, R1은 탄소수 1~19의 탄화수소기, 할로겐 원자, 알콕시기, 카르복시기, 술포기, 메톡시카르보닐기, 히드록시페닐기 또는 아미노기이고, R2는 수소 원자 또는 AL이다. AL은 가열 또는 산의 작용에 의해 산성 작용기를 생기게 하는 기이다. R3은 수소 원자, 푸라닐기, 또는 염소 원자 혹은 니트로기를 갖고 있어도 좋은 탄소수 1~16의 탄화수소기이다. k1, k2 및 k3은 1~2이고, l은 1~3이고, m은 0~3이고, n은 0 또는 1이다.)(Wherein R 1 is a hydrocarbon group, halogen atom, alkoxy group, carboxyl group, sulfo group, methoxycarbonyl group, hydroxyphenyl group or amino group, R 2 is hydrogen atom or AL. R 3 is a hydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms which may have a hydrogen atom, a furanyl group, or a chlorine atom or a nitro group, k 1 , k 2 and k 3 are 1 2, l is 1 to 3, m is 0 to 3, and n is 0 or 1.)

여기서, 일반식 (1)로 표시되는 반복 단위로서는 이하의 구조로 된 것을 예시할 수 있다. Here, what has the following structures can be illustrated as a repeating unit represented by General formula (1).

Figure 112017115974256-pat00004
Figure 112017115974256-pat00004

일반식 (2)로 표시되는 반복 단위로서는 이하의 구조로 된 것을 예시할 수 있다. As a repeating unit represented by General formula (2), the thing of the following structures can be illustrated.

Figure 112017115974256-pat00005
Figure 112017115974256-pat00005

일반식 (3)으로 표시되는 반복 단위로서는 이하의 구조로 된 것을 예시할 수 있다. As a repeating unit represented by General formula (3), the thing of the following structures can be illustrated.

Figure 112017115974256-pat00006
Figure 112017115974256-pat00006

일반식 (4)로 표시되는 반복 단위로서는 이하의 구조로 된것을 예시할 수 있다. As a repeating unit represented by General formula (4), what has the following structure can be illustrated.

Figure 112017115974256-pat00007
Figure 112017115974256-pat00007

이 중, 바람직한 반복 단위로서는, 상기 일반식 (2) 또는 (3)으로 표시되는 것을 예시할 수 있다. 이러한 반복 단위를 갖는 고분자 화합물을 포함하는 유기막 형성용 조성물이라면, 극성이 높은 카르복시기가 효과적으로 위치함으로써, 암모니아과수에 의한 습식 제거성이 우수한 유기막을 형성할 수 있다. Among these, what is represented by the said General formula (2) or (3) can be illustrated as a preferable repeating unit. If the composition for forming an organic film containing a high molecular compound having such a repeating unit, the highly polar carboxyl group is effectively located, it is possible to form an organic film excellent in wet removal by ammonia and water.

여기서, 상기 일반식 (1)~(4)로 표시되는 반복 단위로서, n=0인 것을 얻기 위한 모노머로서는, 페놀, o-크레졸, m-크레졸, p-크레졸, 2,3-디메틸페놀, 2,5-디메틸페놀, 3,4-디메틸페놀, 3,5-디메틸페놀, 2,4-디메틸페놀, 2,6-디메틸페놀, 2,3,5-트리메틸페놀, 3,4,5-트리메틸페놀, 2-t-부틸페놀, 3-t-부틸페놀, 4-t-부틸페놀, 레조르시놀, 2-메틸레조르시놀, 4-메틸레조르시놀, 5-메틸레조르시놀, 카테콜, 4-t-부틸카테콜, 2-메톡시페놀, 3-메톡시페놀, 2-프로필페놀, 3-프로필페놀, 4-프로필페놀, 2-이소프로필페놀, 3-이소프로필페놀, 4-이소프로필페놀, 2-메톡시-5-메틸페놀, 2-t-부틸-5-메틸페놀, 4-페닐페놀, 트리틸페놀, 피로갈롤, 티몰, 히드록시페닐글리시딜에테르, 4-플루오로페놀, 3,4-디플루오로페놀, 4-트리플루오로메틸페놀, 4-클로로페놀, 4-히드록시벤젠술폰산, 4-비닐페놀, 1-(4-히드록시페닐)나프탈렌 등을 들 수 있다. Here, as a repeating unit represented by the said General Formula (1)-(4), As a monomer for obtaining what is n = 0, Phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, 2, 3- dimethyl phenol, 2,5-dimethylphenol, 3,4-dimethylphenol, 3,5-dimethylphenol, 2,4-dimethylphenol, 2,6-dimethylphenol, 2,3,5-trimethylphenol, 3,4,5- Trimethylphenol, 2-t-butylphenol, 3-t-butylphenol, 4-t-butylphenol, resorcinol, 2-methylresorcinol, 4-methylresorcinol, 5-methylresorcinol, cate Kohl, 4-t-butylcatechol, 2-methoxyphenol, 3-methoxyphenol, 2-propylphenol, 3-propylphenol, 4-propylphenol, 2-isopropylphenol, 3-isopropylphenol, 4 Isopropylphenol, 2-methoxy-5-methylphenol, 2-t-butyl-5-methylphenol, 4-phenylphenol, tritylphenol, pyrogallol, thymol, hydroxyphenylglycidyl ether, 4- Fluorophenol, 3,4-difluorophenol, 4-trifluoromethylphenol, 4-chlorophenol, 4-hydroxybenzenesulfonic acid, 4-vinylphenol, 1- (4- De-hydroxy phenyl) naphthalene and the like.

n=1인 것을 얻기 위한 모노머로서는, 1-나프톨, 2-나프톨, 2-메틸-1-나프톨, 4-메톡시-1-나프톨, 7-메톡시-2-나프톨, 1,2-디히드록시나프탈렌, 1,3-디히드록시나프탈렌, 2,3-디히드록시나프탈렌, 1,4-디히드록시나프탈렌, 1,5-디히드록시나프탈렌, 1,6-디히드록시나프탈렌, 2,6-디히드록시나프탈렌, 1,7-디히드록시나프탈렌, 2,7-디히드록시나프탈렌, 1,8-디히드록시나프탈렌, 5-아미노-1-나프톨, 2-메톡시카르보닐-1-나프톨, 6-(4-히드록시페닐)-2-나프톨, 6-(시클로헥실)-2-나프톨, 1,1'-B2,2'-나프톨, 6,6'-B2,2'-나프톨, 9,9-비스(6-히드록시-2-나프틸)플루오렌, 6-히드록시-2-비닐나프탈렌, 1-히드록시메틸나프탈렌, 2-히드록시메틸나프탈렌, 8-히드록시나프탈렌-1-술폰산, 2-히드록시나프탈렌-7-술폰산, 2,3-디히드록시나프탈렌-7-술폰산, 1,7-디히드록시나프탈렌-3-술폰산 등을 들 수 있다. Examples of the monomer for obtaining n = 1 include 1-naphthol, 2-naphthol, 2-methyl-1-naphthol, 4-methoxy-1-naphthol, 7-methoxy-2-naphthol, and 1,2-dihydrate Loxynaphthalene, 1,3-dihydroxynaphthalene, 2,3-dihydroxynaphthalene, 1,4-dihydroxynaphthalene, 1,5-dihydroxynaphthalene, 1,6-dihydroxynaphthalene, 2, 6-dihydroxynaphthalene, 1,7-dihydroxynaphthalene, 2,7-dihydroxynaphthalene, 1,8-dihydroxynaphthalene, 5-amino-1-naphthol, 2-methoxycarbonyl-1 -Naphthol, 6- (4-hydroxyphenyl) -2-naphthol, 6- (cyclohexyl) -2-naphthol, 1,1'-B2,2'-naphthol, 6,6'-B2,2'- Naphthol, 9,9-bis (6-hydroxy-2-naphthyl) fluorene, 6-hydroxy-2-vinylnaphthalene, 1-hydroxymethylnaphthalene, 2-hydroxymethylnaphthalene, 8-hydroxynaphthalene -1-sulfonic acid, 2-hydroxynaphthalene-7-sulfonic acid, 2,3-dihydroxynaphthalene-7-sulfonic acid, 1,7-dihydroxynaphthalene-3-sulfonic acid, and the like. .

이들은 각각 단독으로 사용하여도 좋고, n치, k치 및 에칭 내성을 제어하기 위해서 2 종류 이상을 조합시키더라도 좋다. These may be used independently, respectively and may combine two or more types in order to control n value, k value, and etching tolerance.

이들 모노머와 축합 반응시키는 축합제로서는 이하의 알데히드 화합물을 예시할 수 있다. 예컨대, 포름알데히드, 트리옥산, 파라포름알데히드, 아세트알데히드, 프로필알데히드, 부틸알데히드, 시클로펜탄카르복시알데히드, 시클로펜텐카르복시알데히드, 시클로헥산카르복시알데히드, 시클로헥센카르복시알데히드, 노르보르난카르복시알데히드, 노르보넨카르복시알데히드, 아다만탄카르보알데히드, 벤즈알데히드, 페닐아세트알데히드, α-페닐프로필알데히드, β-페닐프로필알데히드, 2-히드록시벤즈알데히드, 3-히드록시벤즈알데히드, 4-히드록시벤즈알데히드, 2,3-디히드록시벤즈알데히드, 2,4-디히드록시벤즈알데히드, 3,4-디히드록시벤즈알데히드, 2-클로로벤즈알데히드, 3-클로로벤즈알데히드, 4-클로로벤즈알데히드, 2-니트로벤즈알데히드, 3-니트로벤즈알데히드, 4-니트로벤즈알데히드, 2-메틸벤즈알데히드, 3-메틸벤즈알데히드, 4-메틸벤즈알데히드, 2-에틸벤즈알데히드, 3-에틸벤즈알데히드, 4-에틸벤즈알데히드, 2-메톡시벤즈알데히드, 3-메톡시벤즈알데히드, 4-메톡시벤즈알데히드, 안트라센카르보알데히드, 피렌카르보알데히드, 푸르푸랄 등을 들 수 있다. The following aldehyde compounds can be illustrated as a condensation agent to make condensation reaction with these monomers. For example, formaldehyde, trioxane, paraformaldehyde, acetaldehyde, propylaldehyde, butylaldehyde, cyclopentanecarboxyaldehyde, cyclopentenecarboxyaldehyde, cyclohexanecarboxyaldehyde, cyclohexene carboxyaldehyde, norbornanecarboxaldehyde, norbornene carboxaldehyde Aldehyde, adamantanecarboaldehyde, benzaldehyde, phenylacetaldehyde, α-phenylpropylaldehyde, β-phenylpropylaldehyde, 2-hydroxybenzaldehyde, 3-hydroxybenzaldehyde, 4-hydroxybenzaldehyde, 2,3-di Hydroxybenzaldehyde, 2,4-dihydroxybenzaldehyde, 3,4-dihydroxybenzaldehyde, 2-chlorobenzaldehyde, 3-chlorobenzaldehyde, 4-chlorobenzaldehyde, 2-nitrobenzaldehyde, 3-nitrobenzaldehyde, 4-nitro Benzaldehyde, 2-methylbenzaldehyde, 3-methylbenzaldehyde, 4-methylbene Zaldehyde, 2-ethylbenzaldehyde, 3-ethylbenzaldehyde, 4-ethylbenzaldehyde, 2-methoxybenzaldehyde, 3-methoxybenzaldehyde, 4-methoxybenzaldehyde, anthracenecarboaldehyde, pyrenecarboaldehyde, furfural, etc. Can be mentioned.

그 밖에도 이하의 식으로 표시할 수 있는 화합물을 예시할 수 있다. In addition, the compound which can be represented by the following formula can be illustrated.

Figure 112017115974256-pat00008
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모노머와 축합제인 알데히드 화합물의 비율은, 모노머의 몰량의 합계량 1 몰에 대하여 바람직하게는 0.01~5 몰이고, 보다 바람직하게는 0.05~2 몰이다. The ratio of the monomer and the aldehyde compound that is the condensing agent is preferably 0.01 to 5 mol, more preferably 0.05 to 2 mol, with respect to 1 mol of the total amount of the molar amount of the monomer.

상기 일반식 (1)~(4)로 표시되는 반복 단위가 차지하는 전체 반복 단위 중의 비율로서는, 전체를 100%로 하여, 10% 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30% 이상이다. As a ratio in all the repeating units which the repeating unit represented by the said General Formula (1)-(4) occupies, the whole is made into 100%, 10% or more is preferable, More preferably, it is 30% or more.

상기와 같은 원료를 사용하여 중축합 반응을 행하는 경우, 통상 무용매 또는 용매 속에서 산 또는 염기를 촉매로서 이용하여, 실온 또는 필요에 따라서 냉각 혹은 가열 하에서 행할 수 있으며, 이에 따라 고분자 화합물(폴리머)을 얻을 수 있다. 이용되는 용매로서는, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 부탄올, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 글리세롤, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 등의 알코올류, 디에틸에테르, 디부틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 테트라히드로푸란, 1,4-디옥산 등의 에테르류, 염화메틸렌, 클로로포름, 디클로로에탄, 트리클로로에틸렌 등의 염소계 용제류, 헥산, 헵탄, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 쿠멘 등의 탄화수소류, 아세토니트릴 등의 니트릴류, 아세톤, 에틸메틸케톤, 이소부틸메틸케톤 등의 케톤류, 아세트산에틸, 아세트산n-부틸, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 등의 에스테르류, γ-부티로락톤 등의 락톤류, 디메틸설폭시드, N,N-디메틸포름아미드, 헥사메틸포스포릭트리아미드 등의 비프로톤성 극성 용매류를 예시할 수 있고, 이들을 단독으로 혹은 2 종류 이상을 혼합하여 이용할 수 있다. 이들 용매는 반응 원료 100 질량부에 대하여 0~2,000 질량부의 범위에서 사용할 수 있다. When the polycondensation reaction is carried out using the raw materials as described above, the acid or base is usually used as a catalyst in a solvent or a solvent, and can be carried out at room temperature or under cooling or heating, if necessary, and thus a high molecular compound (polymer). Can be obtained. Examples of the solvent used include alcohols such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, butanol, ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, glycerol, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, and propylene glycol monomethyl ether. Ethers such as diethyl ether, dibutyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, tetrahydrofuran and 1,4-dioxane, methylene chloride, chloroform, dichloroethane and trichloroethylene Chlorine solvents, hydrocarbons such as hexane, heptane, benzene, toluene, xylene, cumene, nitriles such as acetonitrile, ketones such as acetone, ethyl methyl ketone and isobutyl methyl ketone, ethyl acetate, n-butyl acetate, Esters such as propylene glycol methyl ether acetate, lactones such as γ-butyrolactone, dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylformamide, and hexamethylforce Aprotic polar solvents, such as polytriamide, can be illustrated and these can be used individually or in mixture of 2 or more types. These solvents can be used in the range of 0-2,000 mass parts with respect to 100 mass parts of reaction raw materials.

산 촉매로서는, 염산, 브롬화수소산, 황산, 질산, 인산, 헤테로폴리산 등의 무기산류, 옥살산, 트리플루오로아세트산, 메탄술폰산, 벤젠술폰산, p-톨루엔술폰산, 트리플루오로메탄술폰산 등의 유기산류, 삼염화알루미늄, 알루미늄에톡시드, 알루미늄이소프로폭시드, 삼불화붕소, 삼염화붕소, 삼브롬화붕소, 사염화주석, 사브롬화주석, 이염화디부틸주석, 디부틸주석디메톡시드, 디부틸주석옥사이드, 사염화티탄, 사브롬화티탄, 티탄(IV)메톡시드, 티탄(IV)에톡시드, 티탄(IV)이소프로폭시도, 산화티탄(IV) 등의 루이스산류를 이용할 수 있다. 염기 촉매로서는, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화바륨, 탄산나트륨, 탄산수소나트륨, 탄산칼륨, 수소화리튬, 수소화나트륨, 수소화칼륨, 수소화칼슘 등의 무기 염기류, 메틸리튬, n-부틸리튬, 염화메틸마그네슘, 브롬화에틸마그네슘 등의 알킬금속류, 나트륨메톡시드, 나트륨에톡시드, 칼륨t-부톡시드 등의 알콕시드류, 트리에틸아민, 디이소프로필에틸아민, N,N-디메틸아닐린, 피리딘, 4-디메틸아미노피리딘 등의 유기 염기류를 이용할 수 있다. 그 사용량은, 원료에 대하여 바람직하게는 0.001~100 중량%, 보다 바람직하게는 0.005~50 중량%의 범위이다. 반응 온도는 -50℃에서부터 용매의 비점 정도가 바람직하고, 실온에서부터 100℃가 보다 바람직하다. Examples of the acid catalyst include inorganic acids such as hydrochloric acid, hydrobromic acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid and heteropoly acid, organic acids such as oxalic acid, trifluoroacetic acid, methanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid and trifluoromethanesulfonic acid, and trichloride. Aluminum, aluminum ethoxide, aluminum isopropoxide, boron trifluoride, boron trichloride, boron tribromide, tin tetrachloride, tin tetrabromide, dibutyl dichloride, dibutyltin dimethoxide, dibutyltin oxide, titanium tetrachloride Lewis acids, such as titanium tetrabromide, titanium (IV) methoxide, titanium (IV) ethoxide, titanium (IV) isopropoxy and titanium (IV) oxide, can be used. Examples of the base catalyst include inorganic bases such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, barium hydroxide, sodium carbonate, sodium hydrogencarbonate, potassium carbonate, lithium hydride, sodium hydride, potassium hydride and calcium hydride, methyl lithium, n-butyllithium, methyl magnesium chloride, Alkyl metals such as ethyl magnesium bromide, alkoxides such as sodium methoxide, sodium ethoxide, potassium t-butoxide, triethylamine, diisopropylethylamine, N, N-dimethylaniline, pyridine, 4-dimethylamino Organic bases, such as a pyridine, can be used. The amount of use is preferably 0.001 to 100% by weight, more preferably 0.005 to 50% by weight with respect to the raw material. As for reaction temperature, the boiling point degree of a solvent is preferable from -50 degreeC, and 100 degreeC is more preferable from room temperature.

중축합 반응의 방법으로서는, 모노머, 축합제, 촉매를 일괄적으로 넣는 방법이나, 촉매 존재 하에서 모노머, 축합제를 적하해 나가는 방법을 들 수 있다. As a method of a polycondensation reaction, the method of putting a monomer, a condensing agent, and a catalyst collectively, and the method of dripping a monomer and a condensing agent in the presence of a catalyst are mentioned.

또한, 중축합 반응 종료 후, 계 내에 존재하는 미반응 원료, 촉매 등을 제거하기 위해서, 반응 솥의 온도를 130~230℃까지 상승시켜, 1~50 mmHg 정도로 휘발분을 제거하는 방법이나, 적절한 용매나 물을 가하여 폴리머를 분획하는 방법, 폴리머를 양용매에 용해한 후, 빈용매 속에서 재침하는 방법 등을, 얻어진 반응 생성물의 성질에 따라 구분하여 사용할 수 있다. Moreover, in order to remove the unreacted raw material, a catalyst, etc. which exist in a system after completion | finish of a polycondensation reaction, the temperature of a reaction pot is raised to 130-230 degreeC, and the method of removing volatile matters about 1-50 mmHg, and a suitable solvent The method of fractionating a polymer by adding water, the method of dissolving the polymer in a good solvent and then reprecipitating in a poor solvent can be used according to the properties of the obtained reaction product.

이와 같이 하여 얻어진 폴리머의 폴리스티렌 환산의 분자량으로서는, 중량 평균 분자량(Mw)이 500~500,000인 것이 바람직하고, 특히 1,000~100,000인 것이 바람직하다. 또한, 분자량의 분산도는 1.2~20의 범위 내가 바람직하게 이용된다. 모노머 성분, 올리고머 성분 또는 분자량(Mw) 1,000 이하의 저분자량체를 컷트함으로써 베이크 중의 휘발 성분이 억제되어, 베이크 컵 주변의 오염, 혹은 퇴적된 휘발 성분이 웨이퍼 상에 낙하함에 의한 표면 결함을 막을 수 있다. As molecular weight of polystyrene conversion of the polymer obtained in this way, it is preferable that weight average molecular weights (Mw) are 500-500,000, and it is especially preferable that it is 1,000-100,000. In addition, the dispersion degree of molecular weight uses the inside of the range of 1.2-20 suitably. By cutting the monomer component, oligomer component or low molecular weight (Mw) of 1,000 or less, the volatile components in the bake can be suppressed to prevent surface defects caused by contamination around the bake cup or the deposited volatile components falling on the wafer. .

<유기 용매><Organic solvent>

본 발명의 유기막 형성용 조성물은 유기 용매를 포함한다. 유기 용매의 구체예로서는, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 메틸-2-아밀케톤 등의 케톤류, 3-메톡시부탄올, 3-메틸-3-메톡시부탄올, 1-메톡시-2-프로판올, 1-에톡시-2-프로판올, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르 등의 알코올류, 프로필렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르 등의 에테르류, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 젖산에틸, 피루브산에틸, 아세트산부틸, 3-메톡시프로피온산메틸, 3-에톡시프로피온산에틸, 아세트산tert-부틸, 프로피온산tert-부틸, 프로필렌글리콜모노tert-부틸에테르아세테이트 등의 에스테르류, γ-부티로락톤 등을 들 수 있고, 이들의 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. The composition for organic film formation of this invention contains an organic solvent. Specific examples of the organic solvent include ketones such as cyclopentanone, cyclohexanone, and methyl-2-amyl ketone, 3-methoxybutanol, 3-methyl-3-methoxybutanol, 1-methoxy-2-propanol, 1 Alcohols such as ethoxy-2-propanol, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethers such as propylene glycol dimethyl ether and diethylene glycol dimethyl ether , Propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl lactate, ethyl pyruvate, butyl acetate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, tert-butyl acetate, tert-butyl propionate, propylene glycol Esters such as monotert-butyl ether acetate, and γ-butyrolactone, and the like, and one or two or more thereof may be used in combination. Although it is possible, it is not limited to these.

여기서, 유기 용매에 있어서, 프로필렌글리콜에스테르, 케톤, 락톤에서 선택되는 1종 이상(예컨대, 상기 예시한 유기 용매 중, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 메틸-2-아밀케톤, γ-부티로락톤에서 선택되는 1종 이상)의 합계가 전체 유기 용매 중 30 wt%를 넘는 양을 차지하고 있지 않으면 안된다. 유기 용매가 이 조건을 만족하지 않는 경우, 유기 레지스트 하층막의 바로 위에 균질한 유기막을 형성할 수 없다. Here, in the organic solvent, at least one selected from propylene glycol ester, ketone, and lactone (for example, propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclopentanone, cyclohexanone, methyl-2-amyl in the above-described organic solvents). The total of one or more selected from ketones and γ-butyrolactones) must account for more than 30 wt% of the total organic solvent. If the organic solvent does not satisfy this condition, a homogeneous organic film cannot be formed directly on the organic resist underlayer film.

또한, 본 발명의 유기막 형성용 조성물에는, 가교 반응을 더욱 촉진시키기 위한 산발생제나 가교제를 첨가할 수 있다. 산발생제로서는, 열분해에 의해서 산을 발생하는 것(열산발생제)나, 빛의 조사에 의해서 산을 발생하는 것이 있는데, 어느 것이나 첨가할 수 있다. Moreover, the acid generator and crosslinking agent for further promoting a crosslinking reaction can be added to the composition for organic film formation of this invention. As an acid generator, although an acid is generated by thermal decomposition (thermal acid generator) and an acid is generated by irradiation of light, either can be added.

산발생제로서는, 오늄염, 디아조메탄 유도체, 글리옥심 유도체, 비스술폰 유도체, N-히드록시이미드 화합물의 술폰산에스테르, β-케토술폰산 유도체, 디술폰 유도체, 니트로벤질술포네이트 유도체, 술폰산염, 술폰산에스테르 유도체 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 일본 특허공개 2008-65303호 공보(미국 특허출원공개 제2008/0038662(A1)호 명세서)의 (0081)~(0111) 단락에 기재된 것을 들 수 있다. Examples of the acid generator include onium salts, diazomethane derivatives, glyoxime derivatives, bis sulfone derivatives, sulfonic acid esters of N-hydroxyimide compounds, β-ketosulfonic acid derivatives, disulfone derivatives, nitrobenzyl sulfonate derivatives, sulfonates, Sulfonic acid ester derivatives; Specific examples include those described in paragraphs (0081) to (0111) of JP 2008-65303 A (US Patent Application Publication No. 2008/0038662 (A1) specification).

가교제로서는, 메틸올기, 알콕시메틸기, 아실옥시메틸기에서 선택되는 적어도 하나의 기로 치환된 멜라민 화합물, 구아나민 화합물, 글리콜우릴 화합물 또는 우레아 화합물, 에폭시 화합물, 티오에폭시 화합물, 이소시아네이트 화합물, 아지드 화합물, 알케닐에테르기 등의 이중 결합을 포함하는 화합물 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 일본 특허공개 2008-65303호 공보(미국 특허출원공개 제2008/0038662(A1)호 명세서)의 (0074)~(0080) 단락에 기재된 것을 들 수 있다. Examples of the crosslinking agent include melamine compounds, guanamine compounds, glycoluril compounds or urea compounds, epoxy compounds, thioepoxy compounds, isocyanate compounds, azide compounds, and eggs substituted with at least one group selected from a methylol group, an alkoxymethyl group, and an acyloxymethyl group. The compound containing double bonds, such as a kenyl ether group, etc. are mentioned. Specifically, what was described in Paragraph (0074)-(0080) of Unexamined-Japanese-Patent No. 2008-65303 (the specification of US patent application publication 2008/0038662 (A1)) is mentioned.

또한, 본 발명의 유기막 형성용 조성물에는, 스핀코팅에 있어서의 도포성을 향상시키기 위해서 계면활성제를 첨가할 수도 있다. 계면활성제로서는, 폴리옥시에틸렌알킬에테르류, 폴리옥시에틸렌알킬알릴에테르류, 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌 블록 코폴리머류, 소르비탄지방산에스테르류, 폴리옥시에틸렌소르비탄지방산에스테르의 논이온계 계면활성제, 불소계 계면활성제, 부분 불소화 옥세탄 개환 중합물계의 계면활성제 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 일본 특허공개 2009-269953호 공보(미국 특허출원공개 제2009/0274978(A1)호 명세서)의 (0142)~(0147) 단락에 기재된 것을 들 수 있다. Moreover, surfactant can also be added to the composition for organic film formation of this invention in order to improve the applicability | paintability in spin coating. As surfactant, Nonionic surfactant of polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl allyl ether, polyoxyethylene polyoxypropylene block copolymer, sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, Fluorine-based surfactants, partially fluorinated oxetane ring-opening polymer-based surfactants, and the like. Specific examples include those described in paragraphs (0142) to (0147) of JP2009-269953A (US Patent Application Publication No. 2009/0274978 (A1) specification).

또한, 본 발명의 유기막 형성용 조성물에는, 보존 안정성을 향상시키기 위한 염기성 화합물을 첨가할 수 있다. 염기성 화합물은, 산발생제보다 미량으로 발생한 산이 가교 반응을 진행시키는 것을 막기 위한, 산에 대한 켄처의 역할을 한다. 이러한 염기성 화합물로서는, 제1급, 제2급, 제3급의 지방족 아민류, 혼성 아민류, 방향족 아민류, 복소환 아민류, 카르복시기를 갖는 함질소 화합물, 술포닐기를 갖는 함질소 화합물, 수산기를 갖는 함질소 화합물, 히드록시페닐기를 갖는 함질소 화합물, 알코올성 함질소 화합물, 아미드 유도체, 이미드 유도체 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 일본 특허공개 2008-65303호 공보(미국 특허출원공개 제2008/0038662(A1)호 명세서)의 (0112)~(0119) 단락에 기재된 것을 들 수 있다. Moreover, the basic compound for improving storage stability can be added to the composition for organic film formation of this invention. The basic compound serves as a quencher for the acid to prevent the acid generated in a smaller amount than the acid generator from advancing the crosslinking reaction. As such a basic compound, primary, secondary and tertiary aliphatic amines, hybrid amines, aromatic amines, heterocyclic amines, nitrogen-containing compounds having a carboxyl group, nitrogen-containing compounds having a sulfonyl group, nitrogen-containing compounds having a hydroxyl group And a compound, a nitrogen-containing compound having a hydroxyphenyl group, an alcoholic nitrogen-containing compound, an amide derivative, an imide derivative and the like. Specific examples include those described in paragraphs (0112) to (0119) of JP 2008-65303 A (US Patent Application Publication No. 2008/0038662 (A1)).

이상 설명한 것과 같은 본 발명의 유기막 형성용 조성물은, 암모니아과수에 가용인 규소 함유 레지스트 중간막의 바로 아래 또한 암모니아과수에 난용인 유기 레지스트 하층막의 바로 위에 도입하는 유기막의 형성에 적합하게 이용할 수 있다. The composition for forming an organic film of the present invention as described above can be suitably used for formation of an organic film to be introduced immediately below a silicon-containing resist intermediate film soluble in ammonia fruit water and directly above an organic resist underlayer film poorly soluble in ammonia fruit water.

또한, 본 발명의 유기막 형성용 조성물은, 막 두께가 10 nm 이상 100 nm 미만인 유기막을 제공하는 것이 바람직하고, 막 두께가 20 nm 이상 80 nm 이하인 것이 더욱 바람직하다. 유기막의 막 두께가 10 nm 이상이면 습식 처리에 의한 규소분의 제거 효과를 충분히 얻을 수 있고, 또한 100 nm 미만이라면 드라이 에칭 가공 시의 사이드 에칭을 억제할 수 있어, 가공에 문제점이 생길 우려가 없게 된다. Moreover, it is preferable that the composition for organic film formation of this invention provides the organic film whose film thickness is 10 nm or more and less than 100 nm, It is more preferable that film thickness is 20 nm or more and 80 nm or less. If the thickness of the organic film is 10 nm or more, the effect of removing the silicon powder by wet treatment can be sufficiently obtained. If the thickness of the organic film is less than 100 nm, the side etching during the dry etching process can be suppressed, so that there is no fear of problems in processing. do.

[유기막][Organic membrane]

본 발명의 유기막 형성용 조성물에 의해, 유기막을 형성할 수 있다. 본 발명의 유기막 형성용 조성물을 이용하여 유기막을 형성하는 방법으로서는, 상기한 본 발명의 유기막 형성용 조성물을 스핀코트법 등으로 피가공 기판 상에 코팅하는 방법을 들 수 있다. 스핀코트 후, 용매를 증발시켜, 레지스트 상층막이나 레지스트 중간층막과의 믹싱 방지를 위해서, 가교 반응을 촉진시키기 위해서 베이크를 행한다. 베이크는 100℃ 이상, 400℃ 이하의 범위 내에서 행하고, 10~600초, 바람직하게는 10~300초의 범위 내에서 행한다. 베이크 온도는 보다 바람직하게는 150℃ 이상 350℃ 이하이다. By the composition for organic film formation of this invention, an organic film can be formed. As a method of forming an organic film using the composition for organic film formation of this invention, the method of coating the above-mentioned composition for organic film formation of this invention on a to-be-processed substrate by a spin coat method etc. is mentioned. After spin coating, the solvent is evaporated to bake in order to accelerate the crosslinking reaction in order to prevent mixing with the resist upper layer film or the resist intermediate layer film. Baking is performed within 100 to 400 degreeC, and is 10 to 600 second, Preferably it is within the range of 10 to 300 second. Baking temperature becomes like this. More preferably, they are 150 degreeC or more and 350 degrees C or less.

상기한 것과 같이, 본 발명의 유기막 형성용 조성물에 의해 형성된 유기막은, 규소 함유 레지스트 중간막의 바로 아래, 또한, 유기 레지스트 하층막의 바로 위에 적합하게 도입할 수 있다. As described above, the organic film formed by the composition for forming an organic film of the present invention can be suitably introduced directly under the silicon-containing resist intermediate film and directly over the organic resist underlayer film.

이러한 규소 함유 레지스트 중간막으로서는, 암모니아과수에 가용이며, 암모니아과수로 용해 또는 박리할 수 있는 것이 바람직하다. 예컨대, 일본 특허공개 2010-085912호 공보(미국 특허출원공개 제2010/0086870(A1)호 명세서), 일본 특허공개 2010-085893호 공보(미국 특허출원공개 제2010/0086872(A1)호 명세서), 일본 특허공개 2015-028145호 공보(미국 특허출원공개 제2015/0004791(A1)호 명세서), 국제공개 제2010/068336호(미국 특허출원공개 제2011/0233489(A1)호 명세서), 일본 특허공개 2016-074772호 공보(미국 특허출원공개 제2016/0096977(A1)호 명세서), 일본 특허공개 2016-074774호 공보(미국 특허출원공개 제2016/0096978(A1)호 명세서)에 기재된 규소 함유 레지스트 하층막을, 본 발명에 있어서의 규소 함유 레지스트 중간막으로서 이용하는 것이 바람직하다. 이들 중에서도, 붕소 및 인 중 어느 한쪽 혹은 양쪽을 포함하는 것은 암모니아과수에 의한 습식 제거성이 우수하기 때문에 특히 바람직하다. As such a silicon-containing resist intermediate film, it is preferable to be soluble in ammonia fruit water and to be able to dissolve or peel off with ammonia fruit water. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-085912 (US Patent Application Publication No. 2010/0086870 (A1) specification), Japanese Patent Publication No. 2010-085893 (US Patent Application Publication No. 2010/0086872 (A1) specification), Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-028145 (US Patent Application Publication No. 2015/0004791 (A1) specification), International Publication No. 2010/068336 (US Patent Application Publication No. 2011/0233489 (A1) specification), Japanese Patent Publication Silicon-containing resist underlayer as described in 2016-074772 (US Patent Application Publication No. 2016/0096977 (A1) specification) and Japanese Patent Publication No. 2016-074774 (US Patent Application Publication No. 2016/0096978 (A1) specification) It is preferable to use the film as the silicon-containing resist intermediate film in the present invention. Among these, containing either or both of boron and phosphorus is particularly preferable because it is excellent in wet removal by ammonia and water.

또한, 본 발명에서 적용할 수 있는 유기 레지스트 하층막으로서는, 암모니아과수에 대하여 내성이 있는 것(즉, 암모니아과수에 난용인 것)이 바람직하다. 예컨대 일본 특허공개 2004-205685호 공보(미국 특허 제7,427,464(B2)호 명세서), 일본 특허공개 2010-122656호 공보(미국 특허출원공개 제2010/0099044(A1)호 명세서 및 미국 특허출원공개 제2013/0184404(A1)호 명세서), 일본 특허공개 2012-214720호 공보(미국 특허출원공개 제2012/0252218(A1)호 명세서), 일본 특허공개 2016-094612호 공보(미국 특허출원공개 제2013/0337649(A1)호 명세서)에서 개시되어 있는 유기 레지스트 하층막을 사용할 수 있다. Moreover, as an organic resist underlayer film which can be applied by this invention, what is resistant to ammonia fruit water (that is, it is poorly soluble in ammonia fruit water) is preferable. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-205685 (US Patent No. 7,427,464 (B2) Specification), Japanese Patent Publication No. 2010-122656 (US Patent Application Publication No. 2010/0099044 (A1) and US Patent Application Publication No. 2013 / 0184404 (A1) specification, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-214720 (US Patent Application Publication No. 2012/0252218 (A1) Specification), Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-094612 (US Patent Application Publication No. 2013/0337649) The organic resist underlayer film disclosed by (A1) specification) can be used.

상기한 유기 레지스트 하층막은, 스핀코트법 등으로 유기 레지스트 하층막 조성물을 피가공 기판 상에 코팅함으로써 형성된다. 스핀코트법 등을 이용함으로써, 양호한 매립 특성을 얻을 수 있다. 스핀코트 후, 용매를 증발하여, 레지스트 상층막이나 레지스트 중간막과의 믹싱 방지를 위해서, 가교 반응을 촉진시키기 위해서 베이크를 행한다. 베이크는 100℃ 이상, 600℃ 이하의 범위 내에서 행하고, 10~600초, 바람직하게는 10~300초의 범위 내에서 행한다. 베이크 온도는 보다 바람직하게는 200℃ 이상 500℃ 이하이다. 디바이스 손상이나 웨이퍼의 변형에 미치는 영향을 생각하면, 리소그래피의 웨이퍼 프로세스에서의 가열 온도의 상한은 600℃ 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 500℃ 이하이다. The organic resist underlayer film is formed by coating the organic resist underlayer film composition on the substrate to be processed by a spin coating method or the like. By using the spin coating method or the like, good embedding characteristics can be obtained. After spin coating, the solvent is evaporated to bake to promote crosslinking reaction in order to prevent mixing with the resist upper layer film or the resist intermediate film. Baking is performed within 100 to 600 degreeC, and is 10 to 600 second, Preferably it is within the range of 10 to 300 second. Baking temperature becomes like this. More preferably, they are 200 degreeC or more and 500 degrees C or less. Considering the effect on device damage and wafer deformation, the upper limit of the heating temperature in the lithography wafer process is preferably 600 ° C. or lower, more preferably 500 ° C. or lower.

상기한 것과 같이 유기 레지스트 하층막을 형성하는 방법에 있어서는, 피가공 기판 상에 유기 레지스트 하층막 조성물을 스핀코트법 등으로 코팅하고, 이 조성물을 공기, N2, Ar, He 등의 분위기 속에서 소성하여 경화시킴으로써 유기 레지스트 하층막을 형성할 수 있다. 이 유기 레지스트 하층막 조성물을, 산소를 포함하는 분위기 속에서 소성함으로써, 암모니아과수에 대하여 내성이 있는 경화막을 얻을 수 있다. In the method for forming the organic resist underlayer film as described above, the organic resist underlayer film composition is coated on the substrate to be processed by spin coating or the like, and the composition is baked in an atmosphere such as air, N 2 , Ar, He, or the like. By hardening, it can form an organic resist underlayer film. By baking this organic resist underlayer film composition in the atmosphere containing oxygen, the cured film resistant to ammonia fruit water can be obtained.

이와 같이 하여 유기 레지스트 하층막을 형성함으로써, 그 우수한 매립/평탄화 특성에 의해, 피가공 기판의 요철에 관계없이 평탄한 경화막을 얻을 수 있기 때문에, 높이 30 nm 이상의 구조체 또는 단차를 갖는 기판 상에 평탄한 경화막을 형성하는 경우에 매우 유용하다. By forming the organic resist underlayer film in this way, a flat cured film can be obtained regardless of the irregularities of the substrate to be processed by the excellent embedding / flattening properties, so that a flat cured film is formed on a substrate having a height of 30 nm or more or a step. Very useful when forming.

또, 이 반도체 장치 제조용·평탄화용의 유기 레지스트 하층막의 두께는 적절하게 선정되는데, 5~500 nm, 특히 10~400 nm로 하는 것이 바람직하다. Moreover, although the thickness of this organic resist underlayer film for semiconductor device manufacture and flattening is selected suitably, it is preferable to set it as 5-500 nm, especially 10-400 nm.

본 발명의 유기막 형성용 조성물을 규소 함유 레지스트 중간막의 바로 아래, 또한, 유기 레지스트 하층막의 바로 위에 도입하는 유기막의 형성에 적용하고, 이온 주입용 차폐 마스크를 형성할 때, 상기한 유기막 및 규소 함유 레지스트 중간막을 습식 제거하기 위해서는, 과산화수소를 함유한 박리액이 바람직하다. 이 때, 박리를 촉진하기 위해서, 박리액에 산 또는 알칼리를 가하여 pH 조정하면 보다 바람직하다. 이러한 pH 조정제(산 또는 알칼리)로서는, 염산이나 황산 등의 무기산, 아세트산, 옥살산, 타르타르산, 시트르산, 젖산 등의 유기산, 암모니아, 에탄올아민, 수산화테트라메틸암모늄 등의 질소를 포함하는 알칼리, EDTA(에틸렌디아민4아세트산) 등의 질소를 포함하는 유기산 화합물 등을 예시할 수 있다. 특히 암모니아가 바람직하다. 즉, 상기 박리액으로서는 암모니아과수가 바람직하다. When the composition for forming an organic film of the present invention is applied to the formation of an organic film to be introduced immediately below a silicon-containing resist intermediate film and directly above an organic resist underlayer film, and the shielding mask for ion implantation is formed, the above-described organic film and silicon In order to wet-remove the containing resist intermediate film, the peeling liquid containing hydrogen peroxide is preferable. At this time, in order to promote peeling, it is more preferable to adjust pH by adding acid or alkali to the stripping solution. Examples of such pH regulators (acids or alkalis) include inorganic acids such as hydrochloric acid and sulfuric acid, organic acids such as acetic acid, oxalic acid, tartaric acid, citric acid and lactic acid, alkalis containing nitrogen such as ammonia, ethanolamine and tetramethylammonium hydroxide, and EDTA Organic acid compounds containing nitrogen, such as diamine tetraacetic acid), etc. can be illustrated. Especially ammonia is preferable. That is, as said peeling liquid, ammonia and water are preferable.

박리액으로서 암모니아과수를 이용하는 경우, 암모니아와 과산화수소와 희석용 탈이온수의 비율로서는, 탈이온수 100 질량부에 대하여, 암모니아는 0.01~20 질량부, 바람직하게는 0.05~15 질량부, 보다 바람직하게는 0.1~10 질량부이고, 과산화수소는 0.01~20 질량부, 바람직하게는 0.05~15 질량부, 보다 바람직하게는 0.1~10 질량부이다. When ammonia and water are used as the stripping solution, the ratio of ammonia, hydrogen peroxide, and deionized water for dilution is 0.01 to 20 parts by mass, preferably 0.05 to 15 parts by mass, and more preferably 100 parts by mass of deionized water. It is 0.1-10 mass parts, and hydrogen peroxide is 0.01-20 mass parts, Preferably it is 0.05-15 mass parts, More preferably, it is 0.1-10 mass parts.

습식 제거는, 0℃~80℃, 바람직하게는 5℃~70℃의 박리액을 준비하고, 이것에 처리하고 싶은 피가공 기판이 형성되어 있는 실리콘 웨이퍼를 침지하기만 하면 된다. 또한 필요하다면, 표면에 박리액을 스프레이하거나 웨이퍼를 회전시키면서 박리액을 도포하는 등, 정법의 수순에 따라 용이하게 규소 함유 레지스트 중간막과 본 발명의 유기막 형성용 조성물에 의해 형성된 유기막을 제거할 수 있다. Wet removal only needs to prepare the peeling liquid of 0 degreeC-80 degreeC, Preferably 5 degreeC-70 degreeC, and to immerse the silicon wafer in which the to-be-processed substrate to be processed is formed. If necessary, the organic film formed by the silicon-containing resist intermediate film and the organic film-forming composition of the present invention can be easily removed in accordance with the procedures of the method, such as spraying the stripping solution on the surface or applying the stripping solution while rotating the wafer. have.

특히, 본 발명의 유기막 형성용 조성물은, 기판 상에 스핀코트하고, 계속해서 가열함으로써, 29% 암모니아수/35% 과산화수소수/물=1/1/8로 혼합한 65℃의 용액에 의한 처리에 의해서, 5 nm/분 이상의 용해 속도를 갖는 유기막을 제공하는 것이 바람직하다. In particular, the composition for forming an organic film of the present invention is treated with a solution at 65 ° C. mixed with 29% aqueous ammonia / 35% hydrogen peroxide / water = 1/1/8 by spin coating on a substrate and subsequently heating. By, it is desirable to provide an organic film having a dissolution rate of 5 nm / min or more.

또, 암모니아과수 처리 후, 유기 레지스트 하층막의 표면에 남는 규소를 정량하여 규소분의 제거 정도를 확인하는 것이 바람직하다. 예컨대, 일본 특허공개 2016-177262호 공보(미국 특허출원공개 제2016/0276152(A1)호 명세서)에 기재되어 있는 방법에 의해 분석이 가능하다. Moreover, it is preferable to confirm the removal degree of a silicon powder by quantifying the silicon | silicone which remain | survives on the surface of an organic resist underlayer film after ammonia perwater treatment. For example, it can analyze by the method of Unexamined-Japanese-Patent No. 2016-177262 (The specification of US patent application publication 2016/0276152 (A1)).

이상과 같이, 본 발명의 유기막 형성용 조성물이라면, 반도체 장치 기판이나 패터닝 공정에서 필요한 유기 레지스트 하층막에 대하여 손상을 주지 않는 박리액, 예컨대 반도체 제조 프로세스에서 일반적으로 사용되고 있는 SC1이라고 불리는 암모니아과수를 이용하고, 드라이 에칭으로 변성된 규소분 잔사와 함께 용이하게 습식 제거 가능한 유기막을 형성할 수 있는 유기막 형성용 조성물이 된다. 또한, 본 발명의 유기막 형성용 조성물을 유기 레지스트 하층막과 규소 함유 레지스트 중간막 사이에 적용함으로써, 이온 주입용 차폐 마스크 형성시에, 규소분이 패턴 상에 잔류하지 않는 이온 주입 마스크를 형성하는 것이 가능하게 된다. 이에 따라, 3차원 트랜지스터의 제조 공정에 있어서의 수율 저하를 방지하는 것이 가능하게 되어, 보다 고성능의 반도체 장치를 경제적으로 제조하는 것이 가능하게 된다. As described above, in the organic film-forming composition of the present invention, a peeling liquid that does not damage the organic resist underlayer film required in the semiconductor device substrate or the patterning process, for example, ammonia fruit tree called SC1 which is generally used in the semiconductor manufacturing process It becomes the composition for organic film formation which can form the organic film which can be easily wet-removed with the silicon powder residue modified | denatured by dry etching. Further, by applying the composition for forming an organic film of the present invention between an organic resist underlayer film and a silicon-containing resist intermediate film, it is possible to form an ion implantation mask in which silicon powder does not remain on the pattern during formation of the shielding mask for ion implantation. Done. As a result, it is possible to prevent a decrease in the yield in the manufacturing process of the three-dimensional transistor, and it becomes possible to economically manufacture a higher performance semiconductor device.

실시예Example

이하, 합성예, 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 기재에 의해서 한정되는 것은 아니다. 또, 하기 예에 있어서, %는 질량%를 나타내고, 분자량 측정은 GPC에 의해서 행했다. GPC 측정에 있어서, 검출은 RI로 행하고, 용리 용제는 테트라히드로푸란으로 하여, 폴리스티렌 환산의 분자량을 구했다. Hereinafter, although a synthesis example, an Example, and a comparative example are shown and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited by these description. In addition, in the following example,% showed the mass% and molecular weight measurement was performed by GPC. In GPC measurement, detection was performed by RI, the eluting solvent was made into tetrahydrofuran, and the molecular weight of polystyrene conversion was calculated | required.

[고분자 화합물의 합성]Synthesis of Polymer Compound

[합성예(A1)]Synthesis Example (A1)

500 ml의 3구 플라스크에 레조르시놀 40.00 g(0.36 mol), p-톨루엔술폰산일수화물의 20 질량% PGME 용액 10.00 g 및 2-메톡시-1-프로판올 72.00 g을 취하여, 교반하면서 80℃까지 가열했다. 거기에 37% 포르말린 23.59 g(포름알데히드 0.29 mol)을 가하여 11시간 교반했다. 반응액에 초순수 160 g과 아세트산에틸 200 g을 가하여 분액 깔대기로 옮기고, 산 촉매와 금속 불순물을 제거하기 위해서 초순수 150 g으로 10회 세정했다. 얻어진 유기층을 76 g까지 감압 농축한 후, 아세트산에틸을 가하여 150 g의 용액으로 하고, n-헥산 217 g을 가했다. n-헥산층이 상층, 고농도 폴리머 용액이 하층으로 되어 분리되고, 이 상층을 제거했다. 같은 조작을 두 번 반복하여, 얻어진 폴리머 용액을 농축하고, 또한 80℃에서 13시간 감압 건조하여 고분자 화합물 A1을 얻었다. GPC에 의해 중량 평균 분자량(Mw), 분산도(Mw/Mn)를 구한 바, Mw=800, Mw/Mn=1.3이었다. 이 고분자 화합물 A1은 일반식 (4)로 표시되는 반복 단위를 갖는 것이다. To a 500 ml three-necked flask, 40.00 g (0.36 mol) of resorcinol, 10.00 g of a 20% by mass PGME solution of p-toluenesulfonic acid monohydrate and 72.00 g of 2-methoxy-1-propanol were taken and stirred to 80 ° C. Heated. 23.59 g (0.29 mol of formaldehyde) 37% formalin was added there, and it stirred for 11 hours. 160 g of ultrapure water and 200 g of ethyl acetate were added to the reaction solution, which was transferred to a separatory funnel, and washed with 150 g of ultrapure water in order to remove the acid catalyst and metal impurities. The obtained organic layer was concentrated under reduced pressure to 76 g, ethyl acetate was added to obtain a 150 g solution, and 217 g of n-hexane was added. The n-hexane layer was separated into an upper layer and the high concentration polymer solution became a lower layer, and this upper layer was removed. The same operation was repeated twice, and the obtained polymer solution was concentrated and dried under reduced pressure at 80 ° C. for 13 hours to obtain a polymer compound A1. The weight average molecular weight (Mw) and dispersion degree (Mw / Mn) were calculated | required by GPC, and Mw = 800 and Mw / Mn = 1.3. This high molecular compound A1 has a repeating unit represented by General formula (4).

[합성예(A2)]Synthesis Example (A2)

1,000 ml의 3구 플라스크에 1,5-디히드록시나프탈렌 80.1 g(0.50 mol), 37% 포르말린 용액 26.4 g(0.24 mol) 및 2-메톡시-1-프로판올 250 g을 질소 분위기 하에 액온 80℃에서 균일 용액으로 한 후, 20% 파라톨루엔술폰산2-메톡시-1-프로판올 용액 18 g을 천천히 가하여, 액온 110℃에서 12시간 교반했다. 실온까지 냉각 후, 메틸이소부틸케톤 500 g을 가하고, 유기층을 순수 200 g으로 5회 세정 후, 유기층을 감압 건고했다. 잔사에 THF 300 mL을 가하고, 헥산 2,000 mL로 폴리머를 재침시켰다. 침강된 폴리머를 여과로 분별하고 감압 건조하여 고분자 화합물 A2를 얻었다. GPC에 의해 중량 평균 분자량(Mw), 분산도(Mw/Mn)를 구한 바, Mw=3,000, Mw/Mn=2.7이었다. 이 고분자 화합물 A2는 일반식 (4)로 표시되는 반복 단위를 갖는 것이다. In a 1,000 ml three-necked flask, 80.1 g (0.50 mol) of 1,5-dihydroxynaphthalene, 26.4 g (0.24 mol) of 37% formalin solution and 250 g of 2-methoxy-1-propanol were dissolved under nitrogen atmosphere at 80 ° C. 18 g of 20% paratoluenesulfonic acid 2-methoxy-1-propanol solution was slowly added to the solution, and stirred at a liquid temperature of 110 ° C for 12 hours. 500 g of methyl isobutyl ketones were added after cooling to room temperature, and the organic layer was wash | cleaned 5 times with 200 g of pure waters, and the organic layer was dried under reduced pressure. 300 mL of THF was added to the residue, and the polymer was reprecipitated with 2,000 mL of hexane. The precipitated polymer was separated by filtration and dried under reduced pressure to obtain a polymer compound A2. When weight average molecular weight (Mw) and dispersion degree (Mw / Mn) were calculated | required by GPC, it was Mw = 3,000 and Mw / Mn = 2.7. This high molecular compound A2 has a repeating unit represented by General formula (4).

[합성예(A3)]Synthesis Example (A3)

2,000 ml의 3구 플라스크에 1,5-디히드록시나프탈렌 80.1 g(0.50 mol), 3,4-디-t-부톡시벤즈알데히드 100.1 g(0.40 mol) 및 2-메톡시-1-프로판올 600 g을 질소 분위기 하에 액온 80℃에서 균일 용액으로 한 후, 25% 수산화나트륨 수용액 6.4 g을 천천히 가하여, 액온 110℃에서 24시간 교반했다. 실온까지 냉각 후, 아세트산에틸 1,500 g을 가하고, 유기층을 3% 질산 수용액 300 g으로 세정한 후, 또한 순수 300 g으로 5회 세정을 하여 감압 건고했다. 잔사에 THF 400mL를 가하여, 헥산 3,000 mL로 폴리머를 재침시켰다. 침강된 폴리머를 여과로 분별하고 감압 건조하여 고분자 화합물 A3을 얻었다. GPC에 의해 중량 평균 분자량(Mw), 분산도(Mw/Mn)를 구한 바, Mw=2,900, Mw/Mn=2.9였다. 이 고분자 화합물 A3은 일반식 (1)로 표시되는 반복 단위를 갖는 것이다. In a 2,000 ml three-necked flask, 80.1 g (0.50 mol) of 1,5-dihydroxynaphthalene, 100.1 g (0.40 mol) of 3,4-di-t-butoxybenzaldehyde and 600 g of 2-methoxy-1-propanol The mixture was made into a homogeneous solution at a liquid temperature of 80 ° C. under a nitrogen atmosphere, and then 6.4 g of a 25% sodium hydroxide aqueous solution was slowly added thereto, followed by stirring at a liquid temperature of 110 ° C. for 24 hours. After cooling to room temperature, 1,500 g of ethyl acetate was added, the organic layer was washed with 300 g of a 3% nitric acid aqueous solution, and further washed with 300 g of pure water five times, and dried under reduced pressure. 400 mL of THF was added to the residue, and the polymer was reprecipitated with 3,000 mL of hexane. The precipitated polymer was separated by filtration and dried under reduced pressure to obtain a polymer compound A3. The weight average molecular weight (Mw) and dispersion degree (Mw / Mn) were calculated | required by GPC, and Mw was 2,900 and Mw / Mn was 2.9. This high molecular compound A3 has a repeating unit represented by General formula (1).

[합성예(A4)]Synthesis Example (A4)

1,000 mL의 플라스크에 1,5-디히드록시나프탈렌 80 g(0.50 mol), 4-히드록시벤즈알데히드 36.6 g(0.30 mol) 및 메틸셀로솔브 145 g을 가하고, 70℃에서 교반하면서 p-톨루엔술폰산의 20 질량% 메틸셀로솔브 용액 20 g을 첨가했다. 온도를 85℃로 올려 6시간 교반한 후, 실온으로 냉각하고, 아세트산에틸 800 mL로 희석했다. 분액 깔대기로 옮기고, 탈이온수 200 mL로 세정을 반복하여, 반응 촉매와 금속 불순물을 제거했다. 얻어진 용액을 감압 농축한 후, 잔사에 아세트산에틸 600 mL를 가하여, 헥산 2,400 mL로 폴리머를 침전시켰다. 침전된 폴리머를 여과 분별, 회수한 후, 감압 건조하여 고분자 화합물 A4를 얻었다. GPC에 의해 중량 평균 분자량(Mw), 분산도(Mw/Mn)를 구한 바, Mw=3,800, Mw/Mn=2.4였다. 이 고분자 화합물 A4는 일반식 (1)로 표시되는 반복 단위를 갖는 것이다. To a 1,000 mL flask, 80 g (0.50 mol) of 1,5-dihydroxynaphthalene, 36.6 g (0.30 mol) of 4-hydroxybenzaldehyde and 145 g of methyl cellosolve were added, and p-toluenesulfonic acid was stirred at 70 ° C. 20 g of 20% by mass methylcellosolve solution was added. The temperature was raised to 85 ° C, stirred for 6 hours, cooled to room temperature, and diluted with 800 mL of ethyl acetate. The mixture was transferred to a separating funnel, and the washing was repeated with 200 mL of deionized water to remove the reaction catalyst and metal impurities. The resulting solution was concentrated under reduced pressure, 600 mL of ethyl acetate was added to the residue, and the polymer was precipitated with 2,400 mL of hexane. The precipitated polymer was collected by filtration, recovered, and dried under reduced pressure to obtain a polymer compound A4. The weight average molecular weight (Mw) and dispersion degree (Mw / Mn) were calculated | required by GPC, and Mw was 3,800 and Mw / Mn was 2.4. This high molecular compound A4 has a repeating unit represented by General formula (1).

[합성예(A5)]Synthesis Example (A5)

2,000 ml의 3구 플라스크에 2,7-디히드록시나프탈렌 80.1 g(0.50 mol), 테레프탈알데히드산=t-부틸 100.1 g(0.40 mol) 및 2-메톡시-1-프로판올 600 g을 질소 분위기 하에 액온 80℃에서 균일 용액으로 한 후, 25% 수산화나트륨 수용액 6.4 g을 천천히 가하여, 액온 110℃에서 24시간 교반했다. 실온까지 냉각 후, 아세트산에틸 1,500 g을 가하고, 유기층을 3% 질산 수용액 300 g으로 세정한 후, 또한 순수 300 g으로 5회 세정을 하여 감압 건고했다. 잔사에 THF 400 mL를 가하고, 헥산 3,000 mL로 폴리머를 재침시켰다. 침강된 폴리머를 여과로 분별하고 감압 건조하여 고분자 화합물 A5를 얻었다. GPC에 의해 중량 평균 분자량(Mw), 분산도(Mw/Mn)를 구한 바, Mw=2,900, Mw/Mn=2.9였다. 이 고분자 화합물 A5는 일반식 (2)로 표시되는 반복 단위를 갖는 것이다. In a 2,000 ml three-necked flask, 80.1 g (0.50 mol) of 2,7-dihydroxynaphthalene, 100.1 g (0.40 mol) of terephthalaldehyde acid = t-butyl and 600 g of 2-methoxy-1-propanol under nitrogen atmosphere After making it a homogeneous solution at 80 degreeC of liquid temperature, 6.4g of 25% sodium hydroxide aqueous solution was added slowly, and it stirred at liquid temperature of 110 degreeC for 24 hours. After cooling to room temperature, 1,500 g of ethyl acetate was added, the organic layer was washed with 300 g of a 3% nitric acid aqueous solution, and further washed with 300 g of pure water five times, and dried under reduced pressure. 400 mL of THF was added to the residue, and the polymer was reprecipitated with 3,000 mL of hexane. The precipitated polymer was separated by filtration and dried under reduced pressure to obtain a polymer compound A5. The weight average molecular weight (Mw) and dispersion degree (Mw / Mn) were calculated | required by GPC, and Mw was 2,900 and Mw / Mn was 2.9. This high molecular compound A5 has a repeating unit represented by General formula (2).

[합성예(A6)]Synthesis Example (A6)

2,000 ml의 3구 플라스크에 6-히드록시-2-나프토산 94.4 g(0.50 mol), 테레프탈알데히드산=t-부틸 100.1 g(0.40 mol) 및 2-메톡시-1-프로판올 600 g을 질소 분위기 하에 액온 80℃에서 균일 용액으로 한 후, 25% 수산화나트륨 수용액 6.4 g을 천천히 가하여, 액온 110℃에서 24시간 교반했다. 실온까지 냉각 후, 아세트산에틸 1,500 g을 가하여, 유기층을 3% 질산 수용액 300 g으로 세정한 후, 또한 순수 300 g로 5회 세정을 하여 감압 건고했다. 잔사에 THF 400 mL를 가하여, 헥산 3,000 mL로 폴리머를 재침시켰다. 침강된 폴리머를 여과로 분별하고 감압 건조하여 고분자 화합물 A6을 얻었다. GPC에 의해 중량 평균 분자량(Mw), 분산도(Mw/Mn)를 구한 바, Mw=3,500, Mw/Mn=2.8이었다. 이 고분자 화합물 A6은 일반식 (2)로 표시되는 반복 단위를 갖는 것이다. In a 2,000 ml three-necked flask, 94.4 g (0.50 mol) of 6-hydroxy-2-naphthoic acid, 100.1 g (0.40 mol) of terephthalaldehyde acid = t-butyl and 600 g of 2-methoxy-1-propanol were nitrogen atmosphere. After making it into a homogeneous solution at 80 degreeC under liquid solution, 6.4g of 25% sodium hydroxide aqueous solution was added slowly, and it stirred at liquid temperature of 110 degreeC for 24 hours. After cooling to room temperature, 1,500 g of ethyl acetate was added, the organic layer was washed with 300 g of a 3% nitric acid aqueous solution, and further washed with 300 g of pure water five times, and dried under reduced pressure. 400 mL of THF was added to the residue, and the polymer was reprecipitated with 3,000 mL of hexane. The precipitated polymer was separated by filtration and dried under reduced pressure to obtain a polymer compound A6. The weight average molecular weight (Mw) and dispersion degree (Mw / Mn) were calculated | required by GPC, and Mw was 3,500 and Mw / Mn was 2.8. This high molecular compound A6 has a repeating unit represented by General formula (2).

[합성예(A7)]Synthesis Example (A7)

2,000 ml의 3구 플라스크에 1,5-디히드록시나프탈렌 80.1 g(0.50 mol), 테레프탈알데히드산 60.1 g(0.40 mol) 및 2-메톡시-1-프로판올 600 g을 질소 분위기 하에 액온 80℃에서 균일 용액으로 한 후, 25% 수산화나트륨 수용액 6.4 g을 천천히 가하여, 액온 110℃에서 24시간 교반했다. 실온까지 냉각 후, 아세트산에틸 1,500 g을 가하여, 유기층을 3% 질산 수용액 300 g으로 세정한 후, 또한 순수 300 g으로 5회 세정을 하여 감압 건고했다. 잔사에 THF 400 mL를 가하고, 헥산 3,000 mL로 폴리머를 재침시켰다. 침강된 폴리머를 여과로 분별하고 감압 건조하여 고분자 화합물 A7을 얻었다. GPC에 의해 중량 평균 분자량(Mw), 분산도(Mw/Mn)를 구한 바, Mw=2,200, Mw/Mn=2.9였다. 이 고분자 화합물 A7은 일반식 (2)로 표시되는 반복 단위를 갖는 것이다. In a 2,000 ml three-necked flask, 80.1 g (0.50 mol) of 1,5-dihydroxynaphthalene, 60.1 g (0.40 mol) of terephthalaldehyde acid and 600 g of 2-methoxy-1-propanol were added under a nitrogen atmosphere at 80 ° C. After making it into a homogeneous solution, 6.4 g of 25% sodium hydroxide aqueous solution was slowly added, and it stirred at liquid temperature 110 degreeC for 24 hours. After cooling to room temperature, 1,500 g of ethyl acetate was added, the organic layer was washed with 300 g of a 3% nitric acid aqueous solution, and further washed with 300 g of pure water five times, and dried under reduced pressure. 400 mL of THF was added to the residue, and the polymer was reprecipitated with 3,000 mL of hexane. The precipitated polymer was separated by filtration and dried under reduced pressure to obtain a polymer compound A7. The weight average molecular weight (Mw) and dispersion degree (Mw / Mn) were calculated | required by GPC, and Mw was 2,200 and Mw / Mn was 2.9. This high molecular compound A7 has a repeating unit represented by General formula (2).

[합성예(A8)]Synthesis Example (A8)

200 ml의 3구 플라스크에 6-히드록시-2-나프토산 9.4 g(0.05 mol), 테레프탈알데히드산 5.3 g(0.05 mol) 및 2-메톡시-1-프로판올 60 g을 질소 분위기 하에 액온 80℃에서 균일 용액으로 한 후, 25% 수산화나트륨 수용액 0.6 g을 천천히 가하여, 액온 110℃에서 24시간 교반했다. 실온까지 냉각 후, 아세트산에틸 150 g을 가하여, 유기층을 3% 질산 수용액 30 g으로 세정한 후, 또한 순수 30 g으로 5회 세정을 하여 감압 건고했다. 잔사에 THF 40 mL를 가하여, 헥산 300 mL로 폴리머를 재침시켰다. 침강된 폴리머를 여과로 분별하고 감압 건조하여 고분자 화합물 A8을 얻었다. GPC에 의해 중량 평균 분자량(Mw), 분산도(Mw/Mn)를 구한 바, Mw=2,000, Mw/Mn=2.6이었다. 이 고분자 화합물 A8은 일반식 (2)로 표시되는 반복 단위를 갖는 것이다. In a 200 ml three-necked flask, 9.4 g (0.05 mol) of 6-hydroxy-2-naphthoic acid, 5.3 g (0.05 mol) of terephthalaldehyde acid and 60 g of 2-methoxy-1-propanol under a nitrogen atmosphere were heated at 80 ° C. 0.6 g of 25% aqueous sodium hydroxide solution was slowly added thereto, followed by stirring at a liquid temperature of 110 ° C. for 24 hours. After cooling to room temperature, 150 g of ethyl acetate was added, the organic layer was washed with 30 g of a 3% nitric acid aqueous solution, and further washed with 30 g of pure water five times, and dried under reduced pressure. 40 mL of THF was added to the residue, and the polymer was reprecipitated with 300 mL of hexane. The precipitated polymer was separated by filtration and dried under reduced pressure to obtain a polymer compound A8. The weight average molecular weight (Mw) and dispersion degree (Mw / Mn) were calculated | required by GPC, and Mw = 2,000 and Mw / Mn = 2.6. This high molecular compound A8 has a repeating unit represented by General formula (2).

[합성예(A9)]Synthesis Example (A9)

2,000 ml의 3구 플라스크에 o-크레졸 54.1 g(0.50 mol), 3,4-비스(t-부톡시카르보닐메톡시)벤즈알데히드 140.2 g(0.40 mol) 및 2-메톡시-1-프로판올 600 g을 질소 분위기 하에 액온 80℃에서 균일 용액으로 한 후, 25% 수산화나트륨 수용액 6.4 g을 천천히 가하여, 액온 110℃에서 24시간 교반했다. 실온까지 냉각 후, 아세트산에틸 1,500 g을 가하고, 유기층을 3% 질산 수용액 300 g으로 세정한 후, 또한 순수 300 g으로 5회 세정을 하여 감압 건고했다. 잔사에 THF 400 mL를 가하여, 헥산 3,000 mL로 폴리머를 재침시켰다. 침강된 폴리머를 여과로 분별하고 감압 건조하여 고분자 화합물 A9를 얻었다. GPC에 의해 중량 평균 분자량(Mw), 분산도(Mw/Mn)를 구한 바, Mw=3,200, Mw/Mn=3.0이었다. 이 고분자 화합물 A9는 일반식 (3)으로 표시되는 반복 단위를 갖는 것이다. In a 2,000 ml three-necked flask, 54.1 g (0.50 mol) of o-cresol, 140.2 g (0.40 mol) of 3,4-bis (t-butoxycarbonylmethoxy) benzaldehyde and 600 g of 2-methoxy-1-propanol The mixture was made into a homogeneous solution at a liquid temperature of 80 ° C. under a nitrogen atmosphere, and then 6.4 g of a 25% sodium hydroxide aqueous solution was slowly added thereto, followed by stirring at a liquid temperature of 110 ° C. for 24 hours. After cooling to room temperature, 1,500 g of ethyl acetate was added, the organic layer was washed with 300 g of a 3% nitric acid aqueous solution, and further washed with 300 g of pure water five times, and dried under reduced pressure. 400 mL of THF was added to the residue, and the polymer was reprecipitated with 3,000 mL of hexane. The precipitated polymer was separated by filtration and dried under reduced pressure to obtain a polymer compound A9. The weight average molecular weight (Mw) and dispersion degree (Mw / Mn) were calculated | required by GPC, and Mw was 3,200 and Mw / Mn was 3.0. This high molecular compound A9 has a repeating unit represented by General formula (3).

[합성예(A10)]Synthesis Example (A10)

2,000 ml의 3구 플라스크에 1,6-디히드록시나프탈렌 80.1 g(0.50 mol), 4-t-부톡시카르보닐메톡시벤즈알데히드 94.5 g(0.40 mol) 및 2-메톡시-1-프로판올 600 g을 질소 분위기 하에 액온 80℃에서 균일 용액으로 한 후, 25% 수산화나트륨 수용액 6.4 g을 천천히 가하여, 액온 110℃에서 24시간 교반했다. 실온까지 냉각 후, 아세트산에틸 1,500 g을 가하고, 유기층을 3% 질산 수용액 300 g으로 세정한 후, 또한 순수 300 g으로 5회 세정을 하여 감압 건고했다. 잔사에 THF 400 mL를 가하여, 헥산 3,000 mL로 폴리머를 재침시켰다. 침강된 폴리머를 여과로 분별하고 감압 건조하여 고분자 화합물 A10을 얻었다. GPC에 의해 중량 평균 분자량(Mw), 분산도(Mw/Mn)를 구한 바, Mw=2,700, Mw/Mn=2.7이었다. 이 고분자 화합물 A10은 일반식 (3)으로 표시되는 반복 단위를 갖는 것이다. 80.1 g (0.50 mol) of 1,6-dihydroxynaphthalene, 94.5 g (0.40 mol) of 4-t-butoxycarbonylmethoxybenzaldehyde and 600 g of 2-methoxy-1-propanol in a 2,000 ml three-necked flask The mixture was made into a homogeneous solution at a liquid temperature of 80 ° C. under a nitrogen atmosphere, and then 6.4 g of a 25% sodium hydroxide aqueous solution was slowly added thereto, followed by stirring at a liquid temperature of 110 ° C. for 24 hours. After cooling to room temperature, 1,500 g of ethyl acetate was added, the organic layer was washed with 300 g of a 3% nitric acid aqueous solution, and further washed with 300 g of pure water five times, and dried under reduced pressure. 400 mL of THF was added to the residue, and the polymer was reprecipitated with 3,000 mL of hexane. The precipitated polymer was separated by filtration and dried under reduced pressure to obtain a polymer compound A10. The weight average molecular weight (Mw) and dispersion degree (Mw / Mn) were calculated | required by GPC, and Mw was 2,700 and Mw / Mn was 2.7. This high molecular compound A10 has a repeating unit represented by General formula (3).

[실시예 및 비교예][Examples and Comparative Examples]

상기한 고분자 화합물 A1~A10, 첨가제로서 가교제 XL1~3, 열산발생제 AG1, 계면활성제로서 FC-4430(스미토모쓰리엠(주) 제조) 0.1 질량%를 포함하는 유기 용매를 표 1에 나타내는 비율로 혼합하고, 0.1 ㎛의 불소수지제 필터로 여과함으로써 유기막 형성용 조성물(Sol. 1~19)을 각각 조제했다. 여기서, Sol. 1~10, 17~19가 본 발명의 유기막 형성용 조성물이고, Sol. 11~16은 비교용의 유기막 형성용 조성물이다. 또한, 조제한 유기막 형성용 조성물 중, 프로필렌글리콜에스테르, 케톤 및 락톤에서 선택되는 1종 이상의 합계가 전체 유기 용매를 차지하는 양을 표 1에 아울러 나타낸다. The organic solvent containing the above-mentioned high molecular compound A1-A10, crosslinking agent XL1-3 as an additive, thermal-acid generator AG1, and 0.1 mass% of FC-4430 (made by Sumitomo 3M Co., Ltd.) as surfactant is mixed by the ratio shown in Table 1. And the composition for organic film formation (Sol.1-19) was prepared, respectively, by filtering with a 0.1 micrometer fluorine resin filter. Where Sol. 1-10, 17-19 are the composition for organic film formation of this invention, Sol. 11-16 are compositions for organic film formation for comparison. In addition, in the prepared composition for organic film formation, the quantity which the 1 or more types of sum total chosen from a propylene glycol ester, a ketone, and a lactone occupies all the organic solvents is combined with Table 1, and is shown.

Figure 112017115974256-pat00009
Figure 112017115974256-pat00009

이하에, 열산발생제 AG1, 가교제 XL1~3을 나타낸다. The thermal acid generator AG1 and the crosslinking agents XL1 to 3 are shown below.

Figure 112017115974256-pat00010
Figure 112017115974256-pat00010

또한, 표 1에서 유기 용매는 이하를 의미한다. In addition, in Table 1, an organic solvent means the following.

PGMEA: 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 PGMEA: propylene glycol methyl ether acetate

Cyho: 시클로헥사논 Cyho: cyclohexanone

PGEE: 프로필렌글리콜에틸에테르 PGEE: propylene glycol ethyl ether

GBL: γ-부티로락톤GBL: γ-butyrolactone

4M2P: 4-메틸-2-펜탄올4M2P: 4-methyl-2-pentanol

[용제 내성 평가: 실시예 1-1~13, 비교예 1-1~6][Solvent Resistance Evaluation: Examples 1-1 to 13, Comparative Examples 1-1 to 6]

본 발명의 유기막 형성용 조성물에 의해 형성되는 유기막은, 바로 위에 규소 함유 레지스트 중간막이 스핀코트되므로, 형성되는 유기막이 인터믹싱이 일어나지 않는 유기막인지를 조사하기 위해서 유기 용제에의 내성을 평가했다. 상기한 유기막 형성용 조성물(Sol. 1~19)을 각각 실리콘 기판 상에 도포하고, 285℃에서 60초간 소성하여 유기막을 형성하여 막 두께 T1을 측정했다. 얻어진 유기막 상에 PGMEA/PGME=30/70(질량비)를 스핀코트한 후, 100℃에서 30초간 가열 처리하여 막 두께 T2를 측정했다. 이들 측정 결과로부터, T1-T2로 나타내지는 막 두께 감소를 산출했다. 결과를 표 2에 나타낸다. Since the silicon-containing resist intermediate film is spin-coated immediately above the organic film formed by the composition for organic film formation of this invention, resistance to the organic solvent was evaluated in order to investigate whether the organic film formed is an organic film which does not produce intermixing. . The above-mentioned composition for forming an organic film (Sol. 1 to 19) was each applied onto a silicon substrate, baked at 285 ° C. for 60 seconds to form an organic film, and the film thickness T1 was measured. After spin coating PGMEA / PGME = 30/70 (mass ratio) on the obtained organic film, it heat-processed at 100 degreeC for 30 second, and measured the film thickness T2. From these measurement results, the film thickness reduction represented by T1-T2 was calculated. The results are shown in Table 2.

Figure 112017115974256-pat00011
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표 2의 실시예 1-1~13에 나타낸 것과 같이, Sol. 1~10, 17~19로 형성되는 유기막은 충분한 유기 용제 내성을 갖는다. 따라서, 이들 유기막의 바로 위에 규소 함유 레지스트 중간막을 스핀코트하더라도, 인터믹싱되는 일 없이 적층막을 형성할 수 있다는 것이 분명하게 되었다.As shown in Examples 1-1 to 13 of Table 2, Sol. Organic films formed of 1 to 10 and 17 to 19 have sufficient organic solvent resistance. Therefore, even if the silicon-containing resist intermediate film is spin-coated directly on these organic films, it became clear that a laminated film can be formed without intermixing.

[유기 레지스트 하층막 상의 성막성 평가: 실시예 2-1~13, 비교예 2-1~6][Evaluation of Film Formability on Organic Resist Underlayer Film: Examples 2-1 to 13, Comparative Examples 2-1 to 6]

본 발명의 유기막 형성용 조성물에 의해 형성되는 유기막은 유기 레지스트 하층막 상에 적층되므로, 유기 레지스트 하층막 상에서의 성막성을 확인했다. 실리콘 웨이퍼 상에, 유기 레지스트 하층막으로서 신에츠카가쿠고교(주) 제조 스핀온 카본막 ODL-102를 도포하여, 막 두께 200 nm의 유기 레지스트 하층막을 형성했다. 이 위에 유기막 형성용 조성물(Sol. 1~19)을 도포하고, 285℃에서 60초간 소성하여 유기막을 형성하고, 유기막의 성막 상태를 확인했다. 결과를 표 3에 나타낸다. Since the organic film formed by the composition for organic film formation of this invention is laminated | stacked on the organic resist underlayer film, the film formability on the organic resist underlayer film was confirmed. Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. spin-on carbon film ODL-102 was apply | coated on a silicon wafer as an organic resist underlayer film, and the organic resist underlayer film with a film thickness of 200 nm was formed. The organic film formation composition (Sol.1-19) was apply | coated on this, it baked at 285 degreeC for 60 second, the organic film was formed, and the film-forming state of the organic film was confirmed. The results are shown in Table 3.

Figure 112017115974256-pat00012
Figure 112017115974256-pat00012

표 3의 실시예 2-1~13에 나타내는 것과 같이, Sol. 1~10, 17~19는 스핀코트에 의해서 유기 레지스트 하층막 상에 성막 불량 없이 막을 형성할 수 있었다. 한편, 비교예 2-1~6에 나타내는 것과 같이, 알코올계 유기 용매를 70 wt% 이상 포함하는 Sol. 11~16은 유기 레지스트 하층막 상에서 튕김이 생겨 막을 적층할 수 없었다. As shown in Examples 2-1 to 13 of Table 3, Sol. 1-10 and 17-19 were able to form a film on the organic resist underlayer film without a film-forming defect by spin coating. On the other hand, as shown in Comparative Examples 2-1 to 6, Sol containing 70 wt% or more of an alcohol-based organic solvent. 11-16 could not be laminated | stacked because a splash occurred on the organic resist underlayer film.

[유기막의 암모니아과수에 의한 습식 제거성: 실시예 3-1~10][Wet removeability of organic membranes with ammonia and water: Examples 3-1 to 10]

상기한 유기막 형성용 조성물(Sol.1~10)을 각각 실리콘 기판 상에 도포하고, 285℃에서 60초간 소성하여 25 nm가 되도록 유기막을 형성하여 막 두께 T1을 측정했다. 이 막을 29% 암모니아수/35% 과산화수소수/물=1/1/8로 혼합하여 65℃로 유지한 암모니아과수 중에 5분간 침지하고, 순수로 세정한 후에 100℃에서 60초간 가열 건조시켜, 막 두께 T3을 측정했다. 또한, 이 때의 막 제거 속도를 구했다. 이들의 결과를 표 4에 나타낸다. The above-mentioned composition for forming an organic film (Sol. 1 to 10) was applied onto a silicon substrate, respectively, and baked at 285 ° C. for 60 seconds to form an organic film to be 25 nm, and the film thickness T1 was measured. The membrane was mixed with 29% ammonia water / 35% hydrogen peroxide water / water = 1/1/8 and soaked in ammonia fruit water maintained at 65 ° C. for 5 minutes, washed with pure water, and dried by heating at 100 ° C. for 60 seconds to obtain a film thickness. T3 was measured. Moreover, the film removal rate at this time was calculated | required. These results are shown in Table 4.

Figure 112017115974256-pat00013
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표 4에 나타내는 것과 같이, Sol.1~10으로 형성되는 유기막은, 암모니아과수로 5 nm/분 이상의 속도로 제거할 수 있다는 것을 알 수 있었다. As shown in Table 4, it was found that the organic film formed of Sol. 1 to 10 can be removed at a rate of 5 nm / min or more with ammonia fruit water.

[유기 레지스트 하층막 애싱 후의 잔사 평가: 실시예 4-1~13, 비교예 4-1][Residue evaluation after organic resist underlayer film ashing: Examples 4-1 to 13, Comparative Example 4-1]

실리콘 웨이퍼 상에, 유기 레지스트 하층막으로서 신에츠카가쿠고교(주) 제조 스핀온 카본막 ODL-102을 막 두께 200 nm로 형성했다. 그 위에 본 발명의 유기막 형성용 조성물(Sol. 1~10, 17~19)을 각각 도포하고, 285℃에서 60초간 가열하여 유기막을 적층했다. 한편, 비교예 4-1에서는, 유기막을 도입하지 않았다. The spin-on carbon film ODL-102 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. was formed on the silicon wafer as a film thickness of 200 nm as an organic resist underlayer film. The composition for organic film formation (Sol. 1-10, 17-19) of this invention was apply | coated on it, respectively, and it heated at 285 degreeC for 60 second, and laminated | stacked the organic film. On the other hand, in Comparative Example 4-1, no organic film was introduced.

이어서, 하기의 표 5에 나타내는 규소 함유 레지스트 중간막 형성용 조성물(SiARC-1)을 도포하고, 220℃에서 60초간 가열하여 막 두께 35 nm의 규소 함유 레지스트 중간막을 적층했다. 그 위에 하기의 표 6에 나타내는 포지티브형 현상용 ArF 레지스트 용액(PR-1)을 도포하고, 110℃에서 60초간 가열하여 막 두께 100 nm의 포토레지스트막을 형성했다. 또한, 이 포토레지스트막 상에 하기의 표 7에 나타내는 액침 보호막 조성물(TC-1)을 도포하고, 90℃에서 60초간 가열하여 막 두께 50 nm의 보호막을 형성했다. Subsequently, the silicon-containing resist intermediate film formation composition (SiARC-1) shown in following Table 5 was apply | coated, it heated at 220 degreeC for 60 second, and the silicon-containing resist intermediate film with a film thickness of 35 nm was laminated | stacked. The positive development ArF resist solution (PR-1) shown in following Table 6 was apply | coated on it, and it heated at 110 degreeC for 60 second, and formed the photoresist film with a film thickness of 100 nm. Furthermore, the liquid immersion protective film composition (TC-1) shown in following Table 7 was apply | coated on this photoresist film, and it heated at 90 degreeC for 60 second, and formed the protective film with a film thickness of 50 nm.

이어서, 이들 웨이퍼를 ArF 액침 노광 장치((주)니콘 제조 NSR-S610C, NA 1.30, σ0.98/0.65, 35도 다이폴 편광 조명, 6% 하프톤 위상 시프트 마스크)로 노광하여, 100℃에서 60초간 베이크(PEB)하고, 2.38% 테트라메틸암모늄히드록시드(TMAH) 수용액으로 30초간 현상하여, 160 nm1:1의 포지티브형의 라인&스페이스 패턴을 얻었다. 이와 같이 하여 얻어진 웨이퍼에 대하여, (주)히타치세이사쿠쇼 제조 전자현미경(S-4800)으로 패턴의 단면 형상을, 또한 (주)히타치하이테크놀로지즈 제조 전자현미경(CG4000)으로 패턴의 붕괴를 관찰했다. Subsequently, these wafers were exposed with an ArF immersion exposure apparatus (NSR-S610C manufactured by Nikon Corporation, NA 1.30, sigma 0.98 / 0.65, 35 degree dipole polarized light illumination, 6% halftone phase shift mask), and then exposed to 60 at 100 ° C. It baked for the first time (PEB), and developed for 30 second with 2.38% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution, and obtained the positive line-and-space pattern of 160 nm1: 1. With respect to the wafer thus obtained, the cross-sectional shape of the pattern was observed with Hitachi Seisakusho electron microscope (S-4800), and the collapse of the pattern was observed with Hitachi High-Technologies electron microscope (CG4000). did.

포토레지스트 패턴을 얻을 수 있었던 이들 웨이퍼에 대하여, 도쿄일렉트론 제조 에칭 장치 Telius를 이용하여, 표 8, 표 9에 나타내는 처리 조건으로 드라이 에칭을 행하여, 각각 규소 함유 레지스트 중간막과 유기 레지스트 하층막을 가공했다. 또한, 얻어진 웨이퍼에 있어서, (주)히타치세이사쿠쇼 제조 전자현미경(S-9380)으로 패턴의 단면 형상을 관찰했다. These wafers from which the photoresist patterns were obtained were subjected to dry etching under the processing conditions shown in Tables 8 and 9 using an etching apparatus Telius manufactured by Tokyo Electron, and the silicon-containing resist intermediate film and the organic resist underlayer film were processed, respectively. Moreover, in the obtained wafer, the cross-sectional shape of the pattern was observed with the Hitachi Seisakusho electron microscope (S-9380).

이어서, 유기 레지스트 하층막 가공 후에 잔존한 규소 함유 레지스트 중간막을 습식 제거하기 위해서, 상기 웨이퍼를 29% 암모니아수/35% 과산화수소수/물=1/1/8로 혼합하여 65℃로 유지한 암모니아과수로 5분간 처리했다. 처리 후에 순수로 세정하여, 100℃에서 60초간 가열 건조시켰다. 또한, 암모니아과수 처리로 규소분을 제거할 수 있었는지 확인하기 위해서, 유기 레지스트 하층막 표면을 서모피셔사이엔티픽가부시키가이샤 제조의 K-ALPHA로 XPS 분석하여, 유기 레지스트 하층막 상의 규소를 정량했다. Subsequently, in order to wet remove the silicon-containing resist intermediate film remaining after the organic resist underlayer film processing, the wafer was mixed with 29% ammonia water / 35% hydrogen peroxide / water = 1/1/8 and maintained at 65 ° C. with ammonia fruit water. 5 minutes treatment. After the treatment, the mixture was washed with pure water and dried by heating at 100 캜 for 60 seconds. In addition, in order to confirm that the silicon content could be removed by ammonia and water treatment, the surface of the organic resist underlayer film was analyzed by XPS with K-ALPHA manufactured by Thermo Fisher Scientific Co., Ltd. to quantify the silicon on the organic resist underlayer film. did.

이상의 공정에서 얻어진 유기 레지스트 하층막 패턴을, 도쿄일렉트론 제조 에칭 장치 Telius를 이용하여 표 10에 나타내는 처리 조건으로 처리하여, 잔존한 유기 레지스트 하층막을 애싱 제거했다. 애싱 처리 후의 웨이퍼를 (주)히타치테크놀로지즈 제조 전자현미경(CG4000)으로 관찰하여, 잔사의 유무를 확인했다. 결과를 표 11에 나타낸다. The organic resist underlayer film pattern obtained by the above process was processed under the processing conditions shown in Table 10 using the Tokyo Electron etching apparatus Telius, and the residual organic resist underlayer film was ashed. The wafer after the ashing treatment was observed with an electron microscope (CG4000) manufactured by Hitachi Technologies Co., Ltd. to confirm the presence or absence of a residue. The results are shown in Table 11.

상기한 규소 함유 레지스트 중간막 형성용 조성물(SiARC-1)의 조성을 이하의 표 5에 나타낸다. The composition of the silicon-containing resist interlayer-forming composition (SiARC-1) is shown in Table 5 below.

Figure 112017115974256-pat00014
Figure 112017115974256-pat00014

TPSNO3: 질산트리페닐술포늄TPSNO 3 : Triphenylsulfonium Nitrate

표 5에 나타내는 SiARC 폴리머 1의 분자량 및 구조식을 이하에 나타낸다. The molecular weight and structural formula of SiARC polymer 1 shown in Table 5 are shown below.

SiARC 폴리머 1: 분자량(Mw)=2,800SiARC polymer 1: molecular weight (Mw) = 2,800

Figure 112017115974256-pat00015
Figure 112017115974256-pat00015

표 5에 나타내는 SiARC 폴리머 2의 분자량 및 구조식을 이하에 나타낸다. The molecular weight and structural formula of SiARC polymer 2 shown in Table 5 are shown below.

SiARC 폴리머 2: 분자량(Mw)=2,800SiARC polymer 2: molecular weight (Mw) = 2,800

Figure 112017115974256-pat00016
Figure 112017115974256-pat00016

상기한 포지티브형 현상용 ArF 레지스트 용액(PR-1)의 조성을 이하의 표 6에 나타낸다. The composition of the above-mentioned positive developing ArF resist solution (PR-1) is shown in Table 6 below.

Figure 112017115974256-pat00017
Figure 112017115974256-pat00017

표 6에 나타내는 ArF 레지스트 폴리머 1의 분자량, 분산도 및 구조식을 이하에 나타낸다.The molecular weight, dispersion degree, and structural formula of the ArF resist polymer 1 shown in Table 6 are shown below.

ArF 레지스트 폴리머 1: 분자량(Mw)=7,800ArF Resist Polymer 1: Molecular Weight (Mw) = 7,800

분산도(Mw/Mn)=1.78Dispersion (Mw / Mn) = 1.78

Figure 112017115974256-pat00018
Figure 112017115974256-pat00018

표 6에 나타내는 산발생제: PAG1의 구조식을 이하에 나타낸다. The structural formula of the acid generator shown in Table 6: PAG1 is shown below.

Figure 112017115974256-pat00019
Figure 112017115974256-pat00019

표 6에 기재하는 염기: Quencher의 구조식을 이하에 나타낸다. Base shown in Table 6: Structural formula of Quencher is shown below.

Figure 112017115974256-pat00020
Figure 112017115974256-pat00020

상기한 포지티브형 현상에 의한 패터닝 시험에 이용하는 액침 보호막 조성물(TC-1)의 조성을 이하의 표 7에 나타낸다. The composition of the liquid immersion protective film composition (TC-1) used for the patterning test by said positive type development is shown in Table 7 below.

Figure 112017115974256-pat00021
Figure 112017115974256-pat00021

상기한 표 7에 나타내는 보호막 폴리머의 분자량, 분산도 및 구조식을 이하에 나타낸다. The molecular weight, dispersion degree, and structural formula of the protective film polymer shown in said Table 7 are shown below.

보호막 폴리머: 분자량(Mw)=8,800Protective Film Polymer: Molecular Weight (Mw) = 8,800

분산도(Mw/Mn)=1.69Dispersion (Mw / Mn) = 1.69

Figure 112017115974256-pat00022
Figure 112017115974256-pat00022

규소 함유 레지스트 중간막의 드라이 에칭 가공 조건을 이하의 표 8에 나타낸다. The dry etching processing conditions of a silicon-containing resist intermediate film are shown in Table 8 below.

Figure 112017115974256-pat00023
Figure 112017115974256-pat00023

유기 레지스트 하층막의 드라이 에칭 가공 조건을 이하의 표 9에 나타낸다. The dry etching processing conditions of the organic resist underlayer film are shown in Table 9 below.

Figure 112017115974256-pat00024
Figure 112017115974256-pat00024

유기 레지스트 하층막의 애싱 제거 조건을 이하의 표 10에 나타낸다. Ashing conditions of the organic resist underlayer film are shown in Table 10 below.

Figure 112017115974256-pat00025
Figure 112017115974256-pat00025

상기한 유기 레지스트 하층막 애싱 후의 잔사 평가에 있어서 얻어진, 포토레지스트 패턴의 단면 형상 및 패턴 붕괴의 관찰 결과, 드라이 에칭 가공 후의 패턴 단면 형상의 관찰 결과, 암모니아과수 처리 후의 유기 레지스트 하층막 표면의 규소 잔량, 그리고 유기 레지스트 하층막 패턴을 애싱한 후의 잔사의 유무에 관해서 이하의 표 11에 나타낸다. As a result of observation of the cross-sectional shape of the photoresist pattern and pattern collapse obtained in the residue evaluation after the above-mentioned organic resist underlayer film ashing, the observation of the pattern cross-sectional shape after the dry etching process, the residual amount of silicon on the surface of the organic resist underlayer film after ammonia water treatment And the presence or absence of residue after ashing the organic resist underlayer film pattern are shown in Table 11 below.

Figure 112017115974256-pat00026
Figure 112017115974256-pat00026

표 11에 나타내는 것과 같이, 암모니아과수로 제거할 수 있는 Sol. 1~10로 형성되는 유기막을 도입하면, 암모니아과수 처리 후에 유기 레지스트 하층막 상에 규소가 남지 않고, 유기 레지스트 하층막 패턴을 애싱한 후에 잔사가 발생하지 않게 되었다. 또한, 실시예 4-11~13, 비교예 4-1에서 유기막의 막 두께의 영향을 확인한 바, 실시예 4-11에 나타내는 것과 같이, 유기막이 얇은 경우에는, 암모니아과수 처리 후의 유기 레지스트 하층막 표면에 규소분 잔사는 보이지 않고, 유기 레지스트 하층막 패턴을 애싱한 후에 잔사는 발생하지 않았다. 또한, 실시예 4-13에 나타낸 것과 같이, 막이 두꺼운 경우에는, 드라이 에칭 가공 시에 유기막 부분에 사이드 에칭이 들어갔지만, 유기 레지스트 하층막 패턴을 애싱한 후에 잔사는 발생하지 않았다. 한편, 비교예 4-1이 나타내는 것과 같이, 유기막이 없는 경우에는 규소분 잔사의 제거 효과를 얻을 수 없고, 유기 레지스트 하층막 패턴을 애싱한 후에 잔사가 발생했다. As shown in Table 11, Sol. Which can be removed with ammonia and water. When an organic film formed of 1 to 10 was introduced, silicon did not remain on the organic resist underlayer film after ammonia perwater treatment, and no residue occurred after ashing the organic resist underlayer film pattern. In addition, when the influence of the film thickness of the organic film was confirmed in Examples 4-11 to 13 and Comparative Example 4-1, when the organic film is thin, as shown in Example 4-11, the organic resist underlayer film after ammonia perwater treatment The silicon powder residue was not seen on the surface, and the residue did not occur after the ashing of the organic resist underlayer film pattern. In addition, as shown in Example 4-13, when a film was thick, although side etching entered into the organic film part at the time of a dry etching process, the residue did not generate | occur | produce after ashing the organic resist underlayer film pattern. On the other hand, as shown in Comparative Example 4-1, when there was no organic film, the removal effect of the silicon powder residue could not be obtained, and the residue occurred after ashing the organic resist underlayer film pattern.

이상으로부터, 본 발명의 유기막 형성용 조성물이라면, 반도체 장치 기판이나 패터닝 공정에서 필요한 유기 레지스트 하층막에 대하여 손상을 주지 않는 박리액을 이용하여, 드라이 에칭으로 변성된 규소분 잔사와 함께 용이하게 습식 제거 가능한 유기막을 형성할 수 있는 유기막 형성용 조성물로 되어, 3차원 트랜지스터 형성시의 이온 주입 차폐 마스크용 재료로서 적용할 수 있는 것으로 되는 것이 분명하게 되었다. 특히 유기막을 10 nm 이상 100 nm 미만의 막 두께로 도입함으로써, 잔사가 발생하지 않는 가공 프로세스를 보다 확실하게 구축할 수 있다는 것이 분명하게 되었다. 이에 따라, 3차원 트랜지스터의 제조 공정에 있어서의 수율 저하를 방지할 수 있게 되어, 보다 고성능의 반도체 장치를 경제적으로 제조할 수 있게 된다. As mentioned above, if it is the composition for organic film formation of this invention, it is easy to wet together with the silicon powder residue modified | denatured by dry etching using the peeling liquid which does not damage the organic resist underlayer film required by a semiconductor device board | substrate or a patterning process. It became clear that it became the composition for organic film formation which can form a removable organic film, and is applicable as a material for ion implantation shielding masks at the time of forming a three-dimensional transistor. In particular, it has become clear that by introducing the organic film in a film thickness of 10 nm or more and less than 100 nm, a processing process in which no residue occurs can be more reliably constructed. As a result, a decrease in yield in the manufacturing process of the three-dimensional transistor can be prevented, and a higher performance semiconductor device can be economically manufactured.

또, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시형태는 예시이며, 본 발명의 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 가지고 동일한 작용 효과를 발휘하는 것은 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다. In addition, this invention is not limited to the said embodiment. The said embodiment is an illustration, Any thing which has a structure substantially the same as the technical idea described in the claim of this invention, and exhibits the same effect is included in the technical scope of this invention.

Claims (9)

유기막 형성용 조성물로서,
상기 유기막 형성용 조성물이, 하기 일반식 (1)~(4)로 표시되는 반복 단위 중 어느 1종 이상을 갖는 고분자 화합물과 유기 용매를 포함하고, 상기 유기 용매에 있어서, 프로필렌글리콜에스테르, 케톤 및 락톤으로부터 선택되는 1종 이상의 합계가 전체 유기 용매 중의 30 wt%를 넘는 양을 차지하는 것이며, 또한,
상기 유기막 형성용 조성물이, 암모니아과수에 가용인 규소 함유 레지스트 중간막의 바로 아래, 또한, 암모니아과수에 난용인 유기 레지스트 하층막의 바로 위에 도입하는 유기막을 형성하기 위한 것임을 특징으로 하는 유기막 형성용 조성물:
Figure 112019046931603-pat00027

식 중, R1은 탄소수 1~19의 탄화수소기, 할로겐 원자, 알콕시기, 카르복시기, 술포기, 메톡시카르보닐기, 히드록시페닐기 또는 아미노기이고, R2는 수소 원자또는 AL이다. AL은 가열 또는 산의 작용에 의해 산성 작용기를 생기게 하는 기이다. R3은 수소 원자, 푸라닐기, 또는 염소 원자 혹은 니트로기를 갖고 있어도 좋은 탄소수 1~16의 탄화수소기이다. k1, k2 및 k3은 1~2이고, l은 1~3이고, m은 0~3이고, n은 0 또는 1이다.
As a composition for organic film formation,
The said organic film formation composition contains the high molecular compound and organic solvent which have any 1 or more types of repeating units represented by following General formula (1)-(4), In the said organic solvent, Propylene glycol ester and a ketone And at least one sum total selected from lactones comprises more than 30 wt% of the total organic solvent,
The composition for forming an organic film, wherein the composition for forming an organic film is for forming an organic film to be introduced immediately below a silicon-containing resist intermediate film soluble in ammonia fruit water and directly above an organic resist underlayer film poorly soluble in ammonia fruit water. :
Figure 112019046931603-pat00027

In formula, R <1> is a C1-C19 hydrocarbon group, a halogen atom, an alkoxy group, a carboxy group, a sulfo group, a methoxycarbonyl group, a hydroxyphenyl group, or an amino group, and R <2> is a hydrogen atom or AL. AL is a group which produces an acidic functional group by heating or the action of an acid. R <3> is a C1-C16 hydrocarbon group which may have a hydrogen atom, a furanyl group, or a chlorine atom or a nitro group. k 1 , k 2 and k 3 are 1-2, l is 1-3, m is 0-3 and n is 0 or 1.
제1항에 있어서, 상기 규소 함유 레지스트 중간막이, 붕소 및 인 중 어느 한쪽 혹은 양쪽을 포함하는 것임을 특징으로 하는 유기막 형성용 조성물. The composition for forming an organic film according to claim 1, wherein the silicon-containing resist intermediate film contains any one or both of boron and phosphorus. 제1항에 있어서, 상기 유기막 형성용 조성물이, 추가로, 열산발생제 및 가교제 중 어느 한쪽 혹은 양쪽을 함유하는 것임을 특징으로 하는 유기막 형성용 조성물. The composition for forming an organic film according to claim 1, wherein the composition for forming an organic film further contains any one or both of a thermal acid generator and a crosslinking agent. 제2항에 있어서, 상기 유기막 형성용 조성물이, 추가로, 열산발생제 및 가교제 중 어느 한쪽 혹은 양쪽을 함유하는 것임을 특징으로 하는 유기막 형성용 조성물. The composition for forming an organic film according to claim 2, wherein the composition for forming an organic film further contains any one or both of a thermal acid generator and a crosslinking agent. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유기막 형성용 조성물이, 기판 상에 스핀코트하고, 계속해서 가열함으로써, 29% 암모니아수/35% 과산화수소수/물=1/1/8로 혼합한 65℃의 용액에 의한 처리에 의해서, 5 nm/분 이상의 용해 속도를 갖는 유기막을 제공하는 것임을 특징으로 하는 유기막 형성용 조성물. The composition for forming an organic film according to any one of claims 1 to 4, wherein the composition for forming an organic film is spin-coated on a substrate and subsequently heated to obtain 29% aqueous ammonia / 35% hydrogen peroxide / water = 1/1/8. A composition for forming an organic film, characterized by providing an organic film having a dissolution rate of 5 nm / min or more by treatment with a 65 ° C. solution mixed with a solution. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유기막 형성용 조성물이, 막 두께가 10 nm 이상 100 nm 미만인 유기막을 제공하는 것임을 특징으로 하는 유기막 형성용 조성물. The composition for forming an organic film according to any one of claims 1 to 4, wherein the composition for forming an organic film provides an organic film having a film thickness of 10 nm or more and less than 100 nm. 제5항에 있어서, 상기 유기막 형성용 조성물이, 막 두께가 10 nm 이상 100 nm 미만인 유기막을 제공하는 것임을 특징으로 하는 유기막 형성용 조성물. The composition for forming an organic film according to claim 5, wherein the composition for forming an organic film provides an organic film having a film thickness of 10 nm or more and less than 100 nm. 삭제delete 삭제delete
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