KR20190015060A - Composition for forming organic film - Google Patents

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KR20190015060A KR1020170155725A KR20170155725A KR20190015060A KR 20190015060 A KR20190015060 A KR 20190015060A KR 1020170155725 A KR1020170155725 A KR 1020170155725A KR 20170155725 A KR20170155725 A KR 20170155725A KR 20190015060 A KR20190015060 A KR 20190015060A
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Abstract

The present invention provides a composition for forming organic film which can easily remove a silicon residue modified by dry etching in a wet manner by using a removing liquid harmless to a semiconductor apparatus substrate and an organic resist underlayer film required in the patterning process, for example, an ammonia aqueous solution containing hydrogen peroxide called SC1, which is commonly used in the semiconductor manufacturing process. There can be provided a composition for forming organic film, including a polymer compound having any one or more of repeating units represented by formulas (1) to (4), and an organic solvent. In the organic solvent, the total amount of at least one or more chemicals among propylene glycol ester, ketone, and lactone is more than 30 wt% of the total organic solvent.

Description

유기막 형성용 조성물{COMPOSITION FOR FORMING ORGANIC FILM}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a composition for forming an organic film,

본 발명은 반도체 장치 제조용 기판에 배선 패턴을 형성할 때에 사용되는 다층 레지스트막 재료에 관한 것으로, 특히 유기막 형성용 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to a multilayer resist film material used for forming a wiring pattern on a substrate for semiconductor device production, and more particularly to a composition for forming an organic film.

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, high performance of the processing capability of the semiconductor device has led to miniaturization of the pattern size by shortening the wavelength of the light source in the lithography technique. However, since the speed of shortening the wavelength after the ArF light source has been slowed recently, it has been required to improve the processing capability of the semiconductor device instead of miniaturization. As one of such methods, there has been proposed a semiconductor device with high processing capability, in which three-dimensional transistors capable of operating at a higher speed than planar transistors are arranged at high density. A substrate for manufacturing such a semiconductor device (hereinafter referred to as a substrate) has a three-dimensional structure that is subjected to a complicated stepped process as compared with a conventional substrate. Therefore, if a pattern is formed by a pattern formation method using a single-layer photoresist used in forming a conventional planar transistor, the photoresist film follows the step formed during the processing of the substrate, As a result, a flat resist film can not be obtained. As a result, when the photoresist is exposed and patterned, the focus of the photoresist can not be precisely adjusted, resulting in a reduction in the yield of the substrate processing. 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. As a method for solving such a problem, there is a multilayer resist method. In this method, a substrate having a step with a lower layer film having a high planarization performance is planarized, and a photoresist film is formed on the planarized film, thereby increasing the focus margin at the time of exposure, thereby preventing a reduction in the yield in processing the substrate. Further, in this method, when a lower layer film having different etching selectivity is selected for the upper layer photoresist film and the substrate, a pattern is formed on the upper layer resist film, and then the upper layer film pattern is dry- And the pattern can be transferred to the substrate to be processed by dry etching using the lower layer 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, a three-layer resist method which can be performed using a general resist composition used in a single layer resist method is generally used. For example, an organic resist underlayer film having a high degree of flatness and sufficient dry etching resistance for substrate processing is formed on a substrate to be processed, a silicon-containing resist underlayer film is formed thereon as an interlayer film (hereinafter referred to as a silicon-containing resist interlayer film) A photoresist film is formed as a resist overcoat film. With respect to the dry etching by the fluorine-based gas plasma, since the organic resist upper layer film has a good etching selectivity ratio with respect to the silicon-containing resist interlayer, the resist pattern can be transferred to the silicon-containing resist interlayer by using dry etching using a fluorine gas plasma have. In the case of dry etching by an oxygen-based gas plasma, since the silicon-based resist interlayer film has a good etching selectivity ratio with respect to the organic resist underlayer film, the silicon-containing resist interlayer pattern can be formed by dry etching using an oxygen- Can be transferred to the film. According to this method, a composition for forming a resist upper layer film which is difficult to form a pattern having a sufficient film thickness for directly processing a processed substrate and a composition for forming a resist upper layer film which is insufficient in dry etching resistance It is possible to obtain a pattern of the organic resist underlayer film having sufficient dry etching resistance to be processed, if the pattern can be transferred only to the silicon-containing film. Such pattern transfer by dry etching does not cause a problem such as pattern collapse due to friction caused by a developing solution at the time of developing a resist. Therefore, even if the aspect ratio is high, an organic film pattern having a thickness sufficiently functioning as a dry etching mask . By using the pattern of the organic resist underlayer film thus formed as a dry etching mask, it becomes possible to transfer a pattern to a substrate having a three-dimensional transistor structure having a complicated step. As described above, a lot of organic under-layer films are already known, such as those 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. Generally, in the three-layer resist method, in order to stabilize the processing dimension, in pattern transfer by dry etching to the organic resist underlayer film, it is necessary to leave a silicon-containing resist interlayer of several nm thickness on the organic resist underlayer film pattern. The remaining silicon is etched away by the dry etching gas used to process the substrate while the pattern is being transferred to the substrate while the organic resist underlayer film pattern is used as a mask. Therefore, after the substrate is processed, Do not leave. Therefore, even if the organic resist underlayer film pattern remaining after the substrate processing is dry-etched (ashing) or wet-removed, the silicon content does not remain as 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. As described above, the multilayer resist method can be applied to a substrate on which a large step is formed as a substrate processing method, and thus is used for processing a wide range of substrates. Therefore, by using this feature, utilization as an ion implantation shielding mask in an ion implantation process, which is a part of a process for forming a three-dimensional transistor, is expected. However, in the organic resist underlayer film pattern for ion implantation formed by the three-layer resist method, since the substrate is not processed using the organic resist underlayer film pattern as a mask, actually, as described above, Silicon remains. Therefore, when ions are implanted using the organic resist underlayer film pattern as a shielding mask, silicon remaining on the organic resist underlayer film is denatured by ions injected, and in the cleaning process after the implantation process, Which can not be removed together and can not be removed remain as foreign matter on the substrate, resulting in a decrease in the yield of the ion implantation process. In order to prevent this, the silicon component remaining on the organic resist underlayer film pattern before ion implantation must be selectively cleaned and removed without affecting the organic resist underlayer film pattern. However, this silicon component is denatured by the dry etching gas at the time of pattern transfer to the organic resist underlayer film, and as a cleaning liquid which does not damage the substrate, a hydrogen peroxide-containing aqueous ammonia solution (hereinafter referred to as " ammonia & Can not be cleaned and removed. In order to thoroughly remove the denatured silicon component, it is necessary to apply a hydrofluoric acid-based cleaning solution. However, this cleaning solution also damages the surface of the semiconductor substrate, thereby lowering the yield in the above-mentioned processing step. Therefore, there is a demand for a method capable of removing silicon remaining on the organic resist underlayer film pattern after the pattern transfer to the organic resist underlayer film by dry etching is completed without damaging the substrate, and a material suitable therefor is required.

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

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.DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a semiconductor device substrate and a removing solution which does not damage the organic resist underlayer film necessary for the patterning process, for example, a cleaning solution called SC1 (Standard Cleaner 1) It is an object of the present invention to provide a composition for forming an organic film which is capable of easily forming a wettable organic film together with a silicon residue residue modified by dry etching using an aqueous ammonia solution containing hydrogen peroxide.

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. In order to solve the above problems, the present invention provides a composition for forming an organic film, wherein the composition for forming an organic film is a polymer compound having at least one of repeating units represented by the following general formulas (1) to (4) And an organic solvent, wherein the total amount of at least one member selected from the group consisting of propylene glycol ester, ketone and lactone in the organic solvent is more than 30 wt% in the total organic solvent.

Figure pat00001
Figure 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 having 1 to 19 carbon atoms, a halogen atom, an alkoxy group, a carboxyl group, a sulfo group, a methoxycarbonyl group, a hydroxyphenyl group or an amino group, R 2 is a hydrogen atom or AL, R 3 is a hydrogen atom, a furanyl group, or a hydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms, which may have a chlorine atom or a nitro group, k 1 , k 2 and k 3 are each a group capable of forming an acidic functional group 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. Such a composition for forming an organic film can be produced by using a semiconductor device substrate or a stripper solution which does not damage the underlying organic resist film layer required for the patterning process, for example, an ammonia aqueous solution containing hydrogen peroxide commonly called SC1, A composition for forming an organic film which can easily form a wet-removable organic film together with the silicon residue remaining after the etching. Such a composition for forming an organic film can be applied as a material for an ion-implanted shielding mask 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 organic film forming composition is to form an organic film to be introduced immediately below the silicon-containing resist intermediate film soluble in ammonia and water, and immediately above the organic resist underlayer film which is insoluble in ammonia and 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 formed between a lower layer film of an organic resist and a silicon-containing resist intermediate film formed immediately below the photoresist in a three-layer resist method formed on a substrate ) (Hereinafter also referred to as the present composition), and is a composition for forming an organic film capable of forming a substantially four-layer resist. A step of forming an organic resist underlayer film on the substrate, forming the organic film between the organic resist underlayer film and the silicon-containing resist interlayer film, then forming a silicon-containing resist interlayer film, further forming an upper resist layer, The pattern is transferred to the silicon-containing resist intermediate film by dry etching, and the organic film and the organic resist lower layer film are subjected to pattern transfer by dry etching using the transferred pattern as a mask. If the silicon-containing resist intermediate film is soluble in ammonia and water and the organic resist undercoat film is insoluble in ammonia and water, the silicon content remaining on the transferred pattern as described above is removed together with the organic film with ammonia and water Thus, an organic resist underlayer film pattern free of silicon residue can be obtained. When this organic resist underlayer film pattern is used as an ion implantation shielding mask, accurate ion implantation is possible even in a three-dimensional transistor having a large step, and a three-dimensional transistor can be processed with a high yield.

또한 이 때, 상기 규소 함유 레지스트 중간막이, 붕소 및 인 중 어느 한쪽 혹은 양쪽을 포함하는 것이 바람직하다. Further, at this time, it is preferable that the silicon-containing resist intermediate film contains either 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 pattern transfer is uniformly performed on the organic film and the organic resist underlayer film by dry etching using the patterned silicon-containing resist interlayer film as a mask, the silicon-containing resist interlayer film pattern undergoes a structural change due to the action of gas or plasma during dry etching, The solubility in ammonia and water may be lowered. However, when the silicon-containing resist intermediate film contains either or both of boron and phosphorus, the silicon-containing resist interlayer and / or the silicon residue can be used as the silicon-containing resist intermediate film which is soluble in ammonia and water even after the dry etching, have.

또한 이 때, 상기 유기막 형성용 조성물이, 추가로, 열산발생제 및 가교제 중 어느 한쪽 혹은 양쪽을 함유하는 것이 바람직하다. In this case, it is preferable that the composition for forming an organic film further contains one 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 organic film forming composition of the present invention contains either or both of a thermal acid generator and a crosslinking agent, it is possible not only to form an organic film having a uniform composition with a uniform film thickness on the organic resist underlayer film, Intermixing can be suppressed from occurring when the silicon-containing resist intermediate film is formed 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 organic film-forming composition was spin-coated on the substrate and then heated to be treated with a solution at 65 占 폚 mixed with 29% ammonia water / 35% hydrogen peroxide solution / water = 1 / 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 the organic film-forming composition provides an organic film having such a performance, it is possible to sufficiently remove the ammonia and water-based organic film and the silicon residue on the organic film without damaging the substrate for semiconductor device production.

추가로, 상기 유기막 형성용 조성물이, 막 두께가 10 nm 이상 100 nm 미만인 유기막을 제공하는 것이 바람직하다. Further, it is preferable that the organic film forming composition provides an organic film having a film thickness of 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 organic film-forming composition provides an organic film having such a film thickness, even if the silicon-containing resist intermediate film is used as a dry etching mask to pattern transfer the organic film and the organic resist underlayer film, It is possible to transfer the pattern in a state of being maintained.

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. Such a composition for forming an organic film can be used for a semiconductor device substrate or a stripping solution which does not cause damage to the organic resist underlayer film required for the patterning process, for example, a semiconductor device which is denatured by dry etching using ammonia and water commonly called SC1, Which is capable of easily forming a wet-removable organic film together with the silicon residue residue. Further, by applying the composition for forming an organic film of the present invention between the organic resist underlayer film and the silicon-containing resist interlayer, it is possible to form an ion implantation mask in which the silicon content remains on the pattern at the time of forming the shielding mask for ion implantation . As a result, it is possible to prevent a reduction in the yield in the manufacturing process of the three-dimensional transistor, and it becomes possible to economically manufacture a higher-performance semiconductor device.

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 semiconductor device substrate or a removing solution which does not cause damage to the organic resist underlayer film required in the patterning process, for example, a silicon component denatured by dry etching using ammonia and water, which is generally used in a semiconductor manufacturing process, There is a demand for a composition for forming an organic film capable of easily forming a wet-removable organic film together with a 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. As a result of intensive studies on the above problems, the inventors of the present invention have found that a polymer comprising a polymer having at least one of the repeating units represented by the following general formulas (1) to (4) and an organic solvent, , It is found that the above problems can be solved if the total amount of at least one selected from propylene glycol ester, ketone, and lactone is in the amount of more than 30 wt% in the total organic solvent. .

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, the present invention provides a composition for forming an organic film, wherein the composition for forming an organic film contains an organic solvent and a polymer compound having any one or more of repeating units represented by the following general formulas (1) to (4) , And the total amount of at least one selected from propylene glycol ester, ketone and lactone in the organic solvent is more than 30 wt% in the total organic solvent.

Figure pat00002
Figure 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 having 1 to 19 carbon atoms, a halogen atom, an alkoxy group, a carboxyl group, a sulfo group, a methoxycarbonyl group, a hydroxyphenyl group or an amino group, R 2 is a hydrogen atom or AL, R 3 is a hydrogen atom, a furanyl group, or a hydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms, which may have a chlorine atom or a nitro group, k 1 , k 2 and k 3 are each a group capable of forming an acidic functional group 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. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.

[유기막 형성용 조성물][Composition for forming organic film]

본 발명의 유기막 형성용 조성물은, 고분자 화합물과 유기 용매를 포함하는 것이다. 이하, 각 성분에 관해서, 추가로 상세히 설명한다. The composition for forming an organic film of the present invention comprises a polymer compound and an organic solvent. Hereinafter, each component will be described in further detail.

<고분자 화합물>&Lt; 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 polymer compound in the composition for forming an organic film of the present invention has any one or more of repeating units represented by the following general formulas (1) to (4).

Figure pat00003
Figure 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 having 1 to 19 carbon atoms, a halogen atom, an alkoxy group, a carboxyl group, a sulfo group, a methoxycarbonyl group, a hydroxyphenyl group or an amino group, R 2 is a hydrogen atom or AL, R 3 is a hydrogen atom, a furanyl group, or a hydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms, which may have a chlorine atom or a nitro group, k 1 , k 2 and k 3 are each a group capable of forming an acidic functional group 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, examples of the repeating unit represented by the general formula (1) include those having the following structures.

Figure pat00004
Figure pat00004

일반식 (2)로 표시되는 반복 단위로서는 이하의 구조로 된 것을 예시할 수 있다. As the repeating unit represented by the general formula (2), those having the following structures can be exemplified.

Figure pat00005
Figure pat00005

일반식 (3)으로 표시되는 반복 단위로서는 이하의 구조로 된 것을 예시할 수 있다. As the repeating unit represented by the general formula (3), those having the following structures can be exemplified.

Figure pat00006
Figure pat00006

일반식 (4)로 표시되는 반복 단위로서는 이하의 구조로 된것을 예시할 수 있다. As the repeating unit represented by the general formula (4), those having the following structures can be exemplified.

Figure pat00007
Figure 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 them, preferred examples of the repeating unit include those represented by the above general formula (2) or (3). When a composition for forming an organic film containing a polymer compound having such a repeating unit is used, an organic film having excellent wet-removing properties by ammonia and water can be formed by effectively positioning a carboxyl group having a high polarity.

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. Examples of the monomer for obtaining n = 0 as the repeating unit represented by the general formulas (1) to (4) include phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, 2,3- Dimethylphenol, 3,4-dimethylphenol, 3,5-dimethylphenol, 2,4-dimethylphenol, 2,6-dimethylphenol, 2,3,5-trimethylphenol, 3,4,5- Butylphenol, 4-t-butylphenol, resorcinol, 2-methylresorcinol, 4-methylresorcinol, 5-methylresorcinol, Propylphenol, 4-propylphenol, 2-isopropylphenol, 3-isopropylphenol, 4-t-butylphenol, 3-methoxyphenol, Methylphenol, 2-t-butyl-5-methylphenol, 4-phenylphenol, tritylphenol, pyrogallol, thymol, hydroxyphenylglycidyl ether, 4- 4-chlorophenol, 4-hydroxybenzenesulfonic acid, 4-vinylphenol, 1- (4-chlorophenol, 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, Dihydroxynaphthalene, 1,3-dihydroxynaphthalene, 2,3-dihydroxynaphthalene, 1,4-dihydroxynaphthalene, 1,5-dihydroxynaphthalene, 1,6- Dihydroxynaphthalene, 1,7-dihydroxynaphthalene, 1,8-dihydroxynaphthalene, 5-amino-1-naphthol, 2-methoxycarbonyl- Naphthol, 6'-B2,2'-naphthol, 6- (4-hydroxyphenyl) -2-naphthol, 6- Naphthol, 9,9-bis (6-hydroxy-2-naphthyl) fluorene, 6-hydroxy-2-vinylnaphthalene, 1-hydroxymethylnaphthalene, 2-hydroxymethylnaphthalene, Sulfonic acid, 2-hydroxynaphthalene-7-sulfonic acid, 2,3-dihydroxynaphthalene-7-sulfonic acid, and 1,7-dihydroxynaphthalene-3-sulfonic acid .

이들은 각각 단독으로 사용하여도 좋고, n치, k치 및 에칭 내성을 제어하기 위해서 2 종류 이상을 조합시키더라도 좋다. These may be used alone or in combination of two or more in order to control the n-value, the k-value and the etching resistance.

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. As the condensing agent for condensation reaction with these monomers, the following aldehyde compounds can be mentioned. For example, there may be mentioned aliphatic hydrocarbons such as formaldehyde, trioxane, paraformaldehyde, acetaldehyde, propylaldehyde, butylaldehyde, cyclopentanecarboxyaldehyde, cyclopentenecarboxyaldehyde, cyclohexanecarboxyaldehyde, cyclohexenecarboxyaldehyde, norbornane carboxyaldehyde, Aldehyde, adamantanecarbaldehyde, benzaldehyde, phenylacetaldehyde,? -Phenylpropylaldehyde,? -Phenylpropylaldehyde, 2-hydroxybenzaldehyde, 3-hydroxybenzaldehyde, 4-hydroxybenzaldehyde, 2,3-di Benzylaldehyde, 2-nitrobenzaldehyde, 3-nitrobenzaldehyde, 4-nitrobenzaldehyde, 2,4-dihydroxybenzaldehyde, 3,4- dihydroxybenzaldehyde, 2- chlorobenzaldehyde, 3- chlorobenzaldehyde, Benzaldehyde, 2-methylbenzaldehyde, 3-methylbenzaldehyde, 4-methylbenz Benzaldehyde, 3-methoxybenzaldehyde, 4-methoxybenzaldehyde, anthracene carbaldehyde, pyrenecarboaldehyde, furfural and the like can be used in combination with a base such as benzylaldehyde, 2-ethylbenzaldehyde, .

그 밖에도 이하의 식으로 표시할 수 있는 화합물을 예시할 수 있다. Other compounds that can be represented by the following formulas can be exemplified.

Figure pat00008
Figure pat00008

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 as a condensing agent is preferably 0.01 to 5 mol, more preferably 0.05 to 2 mol, based on 1 mol of the total amount of the monomers.

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. The proportion of the total repeating units in the repeating units represented by the general formulas (1) to (4) is preferably not less than 10%, more preferably not less than 30%, as 100% as a whole.

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 such a raw material as described above, the reaction can be carried out usually at room temperature or under cooling or heating as required, using an acid or a base as a catalyst in the absence of a solvent or a solvent, Can be obtained. Examples of the solvent to be 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 trichlorethylene Chlorinated solvents, hydrocarbons such as hexane, heptane, benzene, toluene, xylene and cumene, nitriles such as acetonitrile, ketones such as acetone, ethylmethylketone and isobutylmethylketone, ethylacetate, Propylene glycol methyl ether acetate and the like, lactones such as? -Butyrolactone, dimethylsulfoxide, N, N-dimethylformamide, hexamethylphosphoric acid And protonic polar solvents such as pyridinium chloride, pyridinium chloride, and rhodamine. These solvents may be used singly or in combination of two or more. These solvents may be used in the range of 0 to 2,000 parts by mass based on 100 parts by mass of the reaction raw material.

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, Aluminum, aluminum ethoxide, aluminum isopropoxide, boron trifluoride, boron trichloride, boron tribromide, tin tetrachloride, tin tetrabromide, dibutyltin dichloride, dibutyltin dimethoxide, dibutyltin oxide, titanium tetrachloride Lewis acids such as titanium tetrabromide, titanium (IV) methoxide, titanium (IV) ethoxide, titanium (IV) isopropoxide and titanium 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; Alkylamines such as ethylmagnesium bromide, alkoxides such as sodium methoxide, sodium ethoxide, potassium t-butoxide and the like, organic bases such as triethylamine, diisopropylethylamine, N, N-dimethylaniline, pyridine, And organic bases such as pyridine. The amount to be used is preferably 0.001 to 100% by weight, more preferably 0.005 to 50% by weight based on the raw material. The reaction temperature is preferably from -50 deg. C to the boiling point of the solvent, more preferably from room temperature to 100 deg.

중축합 반응의 방법으로서는, 모노머, 축합제, 촉매를 일괄적으로 넣는 방법이나, 촉매 존재 하에서 모노머, 축합제를 적하해 나가는 방법을 들 수 있다. Examples of the method of the polycondensation reaction include a method of collecting monomers, a condensing agent and a catalyst, and a method of dropping a monomer and a condensing agent in the presence of a catalyst.

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. After completion of the polycondensation reaction, a method of removing volatile components in an amount of about 1 to 50 mmHg by raising the temperature of the reactor to 130 to 230 ° C in order to remove unreacted raw materials, catalysts, and the like existing in the system, A method in which water is added to fractionate the polymer, a method in which the polymer is dissolved in a good solvent, and a method in which the polymer is reprecipitated in a poor solvent can be used depending on the properties of the obtained reaction products.

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. The molecular weight of the thus obtained polymer in terms of polystyrene is preferably 500 to 500,000, more preferably 1,000 to 100,000, in terms of weight average molecular weight (Mw). The degree of dispersion of the molecular weight is preferably in the range of 1.2 to 20. By cutting a monomer component, an oligomer component, or a low molecular weight substance having a molecular weight (Mw) of 1,000 or less, the volatile components in the baking can be suppressed, and the contamination around the baking cup or the surface defects due to the dropped volatile components falling on the wafer can be prevented .

<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 forming an organic film of the present invention includes an organic solvent. Specific examples of the organic solvent include ketones such as cyclopentanone, cyclohexanone and methyl-2-amyl ketone, ketones such as 3-methoxybutanol, 3-methyl-3-methoxybutanol, 1-methoxy- Alcohols such as ethoxy-2-propanol, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether and 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, Mono tert-butyl ether acetate and the like, and? -Butyrolactone, and they may be used singly or in combination of two or more. But are 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 the group consisting of propylene glycol ester, ketone and lactone (for example, propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclopentanone, cyclohexanone, methyl-2-amyl Ketone, and? -Butyrolactone) must occupy more than 30 wt% of the total organic solvent. If the organic solvent does not satisfy this condition, a homogeneous organic film can not be formed directly on the undercoat layer of the organic resist.

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. In the composition for forming an organic film of the present invention, an acid generator or a crosslinking agent may be added to further promote the crosslinking reaction. Examples of the acid generator include those which generate an acid by thermal decomposition (a thermal acid generator) and those which generate an acid upon irradiation of light, any of which 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 an onium salt, a diazomethane derivative, a glyoxime derivative, a bisulfone derivative, a sulfonic acid ester of an N-hydroxyimide compound, a? -Ketosulfonic acid derivative, a disulfone derivative, a nitrobenzylsulfonate derivative, Sulfonic acid ester derivatives and the like. Specifically, those described in paragraphs (0081) to (0111) of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-65303 (specification of U.S. Patent Application Publication No. 2008/0038662 (A1)).

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 a melamine compound substituted with at least one group selected from a methylol group, an alkoxymethyl group and an acyloxymethyl group, a guanamine compound, a glycoluril compound or a urea compound, an epoxy compound, a thioepoxy compound, an isocyanate compound, And a compound containing a double bond such as a vinyl ether group or a vinyl ether group. Specifically, those described in paragraphs (0074) to (0080) of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-65303 (specification of United States Patent Application Publication No. 2008/0038662 (A1)).

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. Further, a surfactant may be added to the composition for forming an organic film of the present invention in order to improve the coating property in spin coating. Examples of the surfactant include nonionic surfactants such as polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkyl allyl ethers, polyoxyethylene polyoxypropylene block copolymers, sorbitan fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, A fluorinated surfactant, and a surfactant of a partially fluorinated oxetane ring-opening polymer system. Specifically, those described in paragraphs (0142) to (0147) of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-269953 (specification of United States Patent Application Publication No. 2009/0274978 (A1)).

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. Further, a basic compound for improving storage stability may be added to the composition for forming an organic film of the present invention. The basic compound serves as a quencher for an acid to prevent an acid generated in a smaller amount than the acid generator from proceeding the crosslinking reaction. Examples of such basic compounds include nitrogen-containing compounds having primary, secondary, and tertiary aliphatic amines, mixed amines, aromatic amines, heterocyclic amines, carboxyl groups, sulfonyl groups having sulfonyl groups, A nitrogen-containing compound having a hydroxyphenyl group, an alcoholic nitrogen-containing compound, an amide derivative, an imide derivative, and the like. Specifically, those described in paragraphs (0112) to (0119) of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-65303 (specification of United States 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 organic film forming composition of the present invention as described above can be suitably used for forming an organic film immediately below the silicon-containing resist intermediate film soluble in ammonia and water and immediately above the organic resist underlayer film which is resistant to ammonia and 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. The organic film forming composition of the present invention preferably provides an organic film having a film thickness of 10 nm or more and less than 100 nm, more preferably 20 nm or more and 80 nm or less. If the film thickness of the organic film is 10 nm or more, the effect of removing the silicon component by the wet process can be sufficiently obtained. If the film thickness is less than 100 nm, side etching during dry etching can be suppressed, do.

[유기막][Organic film]

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. An organic film can be formed by the composition for forming an organic film of the present invention. Examples of the method for forming an organic film using the composition for forming an organic film of the present invention include a method of coating the above-mentioned composition for forming an organic film of the present invention on a substrate to be processed by a spin coating method or the like. After the spin-coating, the solvent is evaporated, and baking is performed to promote the crosslinking reaction in order to prevent mixing with the resist upper layer film and the resist interlayer film. The baking is performed in a range of 100 ° C or higher and 400 ° C or lower, and is performed within a range of 10 to 600 seconds, preferably 10 to 300 seconds. The baking temperature is more preferably 150 ° C or higher and 350 ° C or lower.

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 below the silicon-containing resist intermediate film and also 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. Such a silicon-containing resist intermediate film is preferably soluble in ammonia and water and capable of dissolving or exfoliating with ammonia and water. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-085912 (specification of U.S. Patent Application Publication No. 2010/0086870 (A1)), Japanese Patent Application Publication No. 2010-085893 (specification of U.S. Patent Application Publication No. 2010/0086872 (A1) Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2015-028145 (specification of U.S. Patent Application Publication No. 2015/0004791 (A1)), International Publication No. 2010/068336 (U.S. Patent Application Publication No. 2011/0233489 (A1) The silicon-containing resist layer described in the specification of International Patent Application Publication No. 2016-074772 (specification of U.S. Patent Application Publication No. 2016/0096977 (A1)) and Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2016-074774 (specification of U.S. Patent Application Publication No. 2016/0096978 (A1) It is preferable to use the film as the silicon-containing resist intermediate film in the present invention. Among these, it is particularly preferable to include either or both of boron and phosphorus because of their excellent wet-removing ability 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. As the organic resist underlayer film applicable to the present invention, those having resistance to ammonia and water (that is, those resistant to ammonia and water) are preferable. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-205685 (US Patent No. 7,427,464 (B2)), Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-122656 (US Patent Application Publication No. 2010/0099044 (A1) (Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. Hei 0184404 (A1)), Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2012-214720 (U.S. Patent Application Publication No. 2012/0252218 A1), Japanese Laid-Open Patent Application No. 2016-094612 (U.S. Patent Application Publication No. 2013/0337649 (A1)) 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 above-described organic resist underlayer film is formed by coating an organic resist underlayer film composition on a substrate to be processed by spin coating or the like. By using the spin coat method or the like, good embedding characteristics can be obtained. After the spin-coating, the solvent is evaporated and baking is carried out to promote the crosslinking reaction in order to prevent mixing with the resist upper layer film and the resist interlayer film. The baking is performed at a temperature of 100 ° C or higher and 600 ° C or lower, and is performed within a range of 10 to 600 seconds, preferably 10 to 300 seconds. The baking temperature is more preferably 200 DEG C or more and 500 DEG 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 占 폚 or lower, and more preferably 500 占 폚 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. As described above, in the method of forming the organic resist underlayer film, 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 air, N 2 , Ar, To thereby form an organic resist underlayer film. By firing the organic resist underlayer film composition in an atmosphere containing oxygen, a cured film resistant to ammonia and 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 manner, a flat cured film can be obtained regardless of the irregularities of the substrate to be processed by its excellent embedding / planarizing property. Therefore, a flat cured film is formed on a substrate having a height of 30 nm or more, It is very useful when it is formed.

또, 이 반도체 장치 제조용·평탄화용의 유기 레지스트 하층막의 두께는 적절하게 선정되는데, 5~500 nm, 특히 10~400 nm로 하는 것이 바람직하다. The thickness of the organic resist underlayer film for planarizing and manufacturing semiconductor devices is appropriately selected, and is preferably 5 to 500 nm, particularly 10 to 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 which is directly under the silicon-containing resist intermediate film and immediately above the organic resist underlayer film and the mask for ion implantation is formed, In order to wet-remove the intermediate film containing resist, a peeling solution containing hydrogen peroxide is preferable. At this time, in order to promote peeling, it is more preferable to adjust the pH by adding an acid or an alkali to the peeling solution. Examples of such a pH adjuster (acid or alkali) 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, alkali containing nitrogen such as ammonia, ethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, EDTA Diamine tetraacetic acid), and the like, and the like. Ammonia is particularly preferred. That is, as the exfoliation liquid, ammonia and the like 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 exfoliation liquid, the ratio of ammonia to hydrogen peroxide and dilution deionized water is preferably 0.01 to 20 parts by mass, more preferably 0.05 to 15 parts by mass, and more preferably 0.05 to 15 parts by mass, relative to 100 parts by mass of deionized water 0.1 to 10 parts by mass, and the hydrogen peroxide is 0.01 to 20 parts by mass, preferably 0.05 to 15 parts by mass, and more preferably 0.1 to 10 parts by mass.

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. For the wet removal, a release liquid having a temperature of 0 ° C to 80 ° C, preferably 5 ° C to 70 ° C is prepared, and a silicon wafer having a processed substrate to be processed is formed thereon. If necessary, the silicon-containing resist intermediate film and the organic film formed by the organic film forming composition of the present invention can be easily removed according to the procedure of the present invention, for example, by spraying a peeling liquid on the surface or by applying a peeling liquid 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. Particularly, the composition for forming an organic film of the present invention can be obtained by spin coating a substrate and then heating it to a treatment with a solution at 65 占 폚 mixed with 29% ammonia water / 35% hydrogen peroxide solution / water = 1 / 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. It is also preferable to determine the degree of removal of silicon powder by quantifying silicon remaining on the surface of the lower layer film of the organic resist after ammonia and water treatment. For example, analysis can be performed by the method described in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2016-177262 (specification of U.S. Patent Application Publication No. 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, the composition for forming an organic film of the present invention can be applied to a semiconductor device substrate and a removing solution which does not damage the organic resist underlayer film necessary for the patterning step, for example, ammonia and water called SC1, And is capable of forming a wettable organic film easily together with the silicon residue residue modified by dry etching. Further, by applying the composition for forming an organic film of the present invention between the organic resist underlayer film and the silicon-containing resist interlayer, it is possible to form an ion implantation mask in which the silicon content remains on the pattern at the time of forming the shielding mask for ion implantation . As a result, it is possible to prevent a reduction 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, the present invention will be described in detail by way of Synthesis Examples, Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples. In the following examples,% represents mass% and molecular weight was measured by GPC. In the GPC measurement, the detection was performed by RI, and the elution solvent was tetrahydrofuran, and the molecular weight in terms of polystyrene was determined.

[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. 40.00 g (0.36 mol) of resorcinol, 10.00 g of a 20 mass% PGME solution of p-toluenesulfonic acid monohydrate and 72.00 g of 2-methoxy-1-propanol were placed in a 500 ml three-necked flask, And heated. 23.59 g of 37% formalin (0.29 mol of formaldehyde) was added thereto, followed by stirring for 11 hours. 160 g of ultrapure water and 200 g of ethyl acetate were added to the reaction solution, transferred to a separating funnel, and washed 10 times with 150 g of ultrapure water to remove the acid catalyst and metal impurities. The obtained organic layer was concentrated under reduced pressure to 76 g, and ethyl acetate was added to make 150 g of a solution, and 217 g of n-hexane was added. the n-hexane layer was separated into the upper layer and the high-concentration polymer solution was separated into the 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 DEG C for 13 hours to obtain a polymeric compound A1. The weight average molecular weight (Mw) and the degree of dispersion (Mw / Mn) were determined by GPC to find that Mw = 800 and Mw / Mn = 1.3. This polymer compound A1 has a repeating unit represented by the 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. 80.1 g (0.50 mol) of 1,5-dihydroxynaphthalene, 26.4 g (0.24 mol) of a 37% formalin solution and 250 g of 2-methoxy-1-propanol were placed in a 1,000 ml three- , 18 g of 20% para-toluenesulfonic acid 2-methoxy-1-propanol solution was added slowly, and the mixture was stirred at a liquid temperature of 110 ° C for 12 hours. After cooling to room temperature, 500 g of methyl isobutyl ketone was added, and the organic layer was washed five times with 200 g of pure water, 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 Polymer Compound A2. The weight average molecular weight (Mw) and the degree of dispersion (Mw / Mn) were determined by GPC to find that Mw = 3,000 and Mw / Mn = 2.7. This polymer compound A2 has a repeating unit represented by the 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. A 2,000 ml three-necked flask was charged with 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- Was made a uniform solution at a liquid temperature of 80 占 폚 in a nitrogen atmosphere, and then 6.4 g of a 25% aqueous solution of sodium hydroxide was slowly added thereto, followed by stirring at a liquid temperature of 110 占 폚 for 24 hours. After cooling to room temperature, 1,500 g of ethyl acetate was added, and the organic layer was washed with 300 g of 3% nitric acid aqueous solution, followed by washing with 300 g of pure water five times, followed by drying 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 Polymer Compound A3. The weight average molecular weight (Mw) and the degree of dispersion (Mw / Mn) were determined by GPC to find that Mw = 2,900 and Mw / Mn = 2.9. This polymer compound A3 has a repeating unit represented by the 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. 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 to a 1,000-mL flask, and while stirring at 70 캜, p-toluenesulfonic acid 20 g of a 20% by mass methylcellosolve solution was added. The temperature was raised to 85 DEG C and the mixture was stirred for 6 hours, then cooled to room temperature, and diluted with 800 mL of ethyl acetate. Transferred to a separatory funnel, and washed with 200 mL of deionized water to remove the reaction catalyst and metal impurities. After the obtained 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 separated by filtration, recovered, and dried under reduced pressure to obtain a polymer compound A4. The weight average molecular weight (Mw) and the degree of dispersion (Mw / Mn) were determined by GPC to find that Mw = 3,800 and Mw / Mn = 2.4. This Polymer Compound A4 has a repeating unit represented by the 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. 80.1 g (0.50 mol) of 2,7-dihydroxynaphthalene, 100.1 g (0.40 mol) of terephthalaldehyde in t-butyl and 600 g of 2-methoxy-1-propanol were placed in a 2,000 ml three- After the solution was made into a homogeneous solution at a liquid temperature of 80 캜, 6.4 g of a 25% aqueous solution of sodium hydroxide was added slowly, and the mixture was stirred at a liquid temperature of 110 캜 for 24 hours. After cooling to room temperature, 1,500 g of ethyl acetate was added, and the organic layer was washed with 300 g of 3% nitric acid aqueous solution, followed by washing with 300 g of pure water five times, followed by drying 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 Polymer Compound A5. The weight average molecular weight (Mw) and the degree of dispersion (Mw / Mn) were determined by GPC to find that Mw = 2,900 and Mw / Mn = 2.9. This polymer compound A5 has a repeating unit represented by the 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. 94.4 g (0.50 mol) of 6-hydroxy-2-naphthoic acid, 100.1 g (0.40 mol) of terephthalaldehyde acid and 600 g of 2-methoxy- , 6.4 g of a 25% sodium hydroxide aqueous solution was added slowly, and the mixture was stirred at a liquid temperature of 110 占 폚 for 24 hours. After cooling to room temperature, 1,500 g of ethyl acetate was added, and the organic layer was washed with 300 g of a 3% nitric acid aqueous solution, followed by washing with 300 g of pure water five times, followed by drying 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 Polymer Compound A6. The weight average molecular weight (Mw) and the degree of dispersion (Mw / Mn) were determined by GPC to find that Mw = 3,500 and Mw / Mn = 2.8. This polymer compound A6 has a repeating unit represented by the 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. 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 placed in a 2,000 ml three-necked flask under a nitrogen atmosphere at a temperature of 80 ° C After the mixture was made into a homogeneous solution, 6.4 g of a 25% aqueous solution of sodium hydroxide was added slowly, and the mixture was stirred at a liquid temperature of 110 ° C for 24 hours. After cooling to room temperature, 1,500 g of ethyl acetate was added, and the organic layer was washed with 300 g of a 3% nitric acid aqueous solution, followed by washing with 300 g of pure water five times, followed by drying 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 Polymer Compound A7. The weight average molecular weight (Mw) and the degree of dispersion (Mw / Mn) were determined by GPC to find that Mw = 2,200 and Mw / Mn = 2.9. This polymer compound A7 has a repeating unit represented by the 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. 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 were placed in a 200 ml three- , 0.6 g of a 25% aqueous sodium hydroxide solution was added slowly, and the mixture was stirred at a liquid temperature of 110 占 폚 for 24 hours. After cooling to room temperature, 150 g of ethyl acetate was added, and the organic layer was washed with 30 g of a 3% nitric acid aqueous solution, further washed five times with 30 g of pure water, 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 Polymer Compound A8. The weight average molecular weight (Mw) and the degree of dispersion (Mw / Mn) were determined by GPC to find that Mw = 2,000 and Mw / Mn = 2.6. This Polymer Compound A8 has a repeating unit represented by the 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. Into 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- Was made a uniform solution at a liquid temperature of 80 占 폚 in a nitrogen atmosphere, and then 6.4 g of a 25% aqueous solution of sodium hydroxide was slowly added thereto, followed by stirring at a liquid temperature of 110 占 폚 for 24 hours. After cooling to room temperature, 1,500 g of ethyl acetate was added, and the organic layer was washed with 300 g of 3% nitric acid aqueous solution, followed by washing with 300 g of pure water five times, followed by drying 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 Polymer Compound A9. The weight average molecular weight (Mw) and the degree of dispersion (Mw / Mn) were determined by GPC to find that Mw = 3,200 and Mw / Mn = 3.0. This polymer compound A9 has a repeating unit represented by the 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. A 2,000 ml three-necked flask was charged with 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- Was made a uniform solution at a liquid temperature of 80 占 폚 in a nitrogen atmosphere, and then 6.4 g of a 25% aqueous solution of sodium hydroxide was slowly added thereto, followed by stirring at a liquid temperature of 110 占 폚 for 24 hours. After cooling to room temperature, 1,500 g of ethyl acetate was added, and the organic layer was washed with 300 g of 3% nitric acid aqueous solution, followed by washing with 300 g of pure water five times, followed by drying 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 Polymer Compound A10. The weight average molecular weight (Mw) and the degree of dispersion (Mw / Mn) were determined by GPC to find that Mw = 2,700 and Mw / Mn = 2.7. This polymer compound A10 has a repeating unit represented by the 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. 0.1% by mass of the above-mentioned polymeric compounds A1 to A10, crosslinking agents XL1 to XL3 as additives, a thermal acid generator AG1 and FC-4430 (manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.) as a surfactant were mixed in the ratios shown in Table 1 (Sol. 1 to 19) were respectively prepared by filtration through a filter made of a fluororesin of 0.1 mu m. Here, Sol. 1 to 10 and 17 to 19 are the composition for forming an organic film of the present invention, and Sol. 11 to 16 are comparative organic film forming compositions. Table 1 also shows the amount of at least one selected from propylene glycol ester, ketone and lactone in the total amount of the organic solvent in the composition for forming an organic film.

Figure pat00009
Figure pat00009

이하에, 열산발생제 AG1, 가교제 XL1~3을 나타낸다. Hereinafter, the thermal acid generator AG1 and crosslinking agents XL1 to XL3 are shown.

Figure pat00010
Figure pat00010

또한, 표 1에서 유기 용매는 이하를 의미한다. In Table 1, the 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:? -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 and 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. The organic film formed by the composition for forming an organic film of the present invention was spin-coated on the silicon-containing resist intermediate film immediately thereon. Therefore, in order to investigate whether the organic film to be formed was an organic film that did not intermix, resistance to an organic solvent was evaluated . Each of the compositions for forming an organic film (Sol. 1 to 19) described above was coated on a silicon substrate and baked at 285 DEG C for 60 seconds to form an organic film, and the film thickness T1 was measured. PGMEA / PGME = 30/70 (mass ratio) was spin-coated on the obtained organic film, and then heat treatment was performed at 100 占 폚 for 30 seconds to measure the film thickness T2. From these measurement results, the film thickness decrease represented by T1-T2 was calculated. The results are shown in Table 2.

Figure pat00011
Figure pat00011

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. 1 to 10, and 17 to 19 have sufficient organic solvent resistance. Thus, it has become clear that even when the silicon-containing resist intermediate film is spin-coated directly on these organic films, 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 films: Examples 2-1 to 13 and 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 organic film-forming composition of the present invention is laminated on the organic resist underlayer film, the film-forming property on the organic resist underlayer film is confirmed. On the silicon wafer, a spin-on-carbon film ODL-102 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. was applied as an organic resist undercoat film to form an organic resist undercoat film having a film thickness of 200 nm. Organic film forming compositions (Sol. 1-19) were coated thereon and baked at 285 캜 for 60 seconds to form an organic film, and the film formation state of the organic film was confirmed. The results are shown in Table 3.

Figure pat00012
Figure 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 to 10 and 17 to 19, it was possible to form a film on the organic resist underlayer film by a spin coat without defective deposition. On the other hand, as shown in Comparative Examples 2-1 to 6-6, the sol containing 70 wt% or more of an alcohol-based organic solvent. 11 to 16 were skewed on the organic resist underlayer film, and the films could not be laminated.

[유기막의 암모니아과수에 의한 습식 제거성: 실시예 3-1~10][Wet removability by ammonia and water in organic film: 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. Each of the compositions for forming an organic film (Sol. 1 to 10) was coated on a silicon substrate and baked at 285 DEG C for 60 seconds to form an organic film having a thickness of 25 nm to measure a film thickness T1. This membrane was mixed with 29% ammonia water / 35% hydrogen peroxide solution / water = 1/1/8 and immersed in ammonia and water kept at 65 ° C for 5 minutes, washed with pure water and then heated and dried at 100 ° C for 60 seconds, T3 was measured. The film removal rate at this time was also determined. The results are shown in Table 4.

Figure pat00013
Figure pat00013

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 with Sol.1 to 10 can be removed at a rate of 5 nm / min or more with ammonia and 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. On the silicon wafer, a spin-on-carbon film ODL-102 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. was formed to a film thickness of 200 nm as an organic resist undercoat film. Organic film forming compositions (Sol. 1 to 10, 17 to 19) of the present invention were applied to the substrate and heated at 285 캜 for 60 seconds to laminate 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, a silicon-containing resist intermediate film forming composition (SiARC-1) shown in the following Table 5 was applied and heated at 220 캜 for 60 seconds to laminate a silicon-containing resist intermediate film having a film thickness of 35 nm. The positive type developing ArF resist solution (PR-1) shown in the following Table 6 was applied on the resist film, and heated at 110 DEG C for 60 seconds to form a photoresist film having a film thickness of 100 nm. Further, the liquid immersion passivation film composition (TC-1) shown in Table 7 below was coated on this photoresist film and heated at 90 캜 for 60 seconds to form a protective film having a 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 liquid immersion exposure apparatus (NSR-S610C manufactured by Nikon Corporation, NA 1.30, σ0.98 / 0.65, 35 degrees dipole polarized illumination, 6% halftone phase shift mask) (PEB), and developed with a 2.38% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) for 30 seconds to obtain a 160 nm 1: 1 positive line & space pattern. The thus obtained wafer was observed with the electron microscope (S-4800, manufactured by Hitachi, Ltd.) and the pattern was observed with the electron microscope (CG4000, manufactured by Hitachi High Technologies) 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 a photoresist pattern was obtained, were subjected to dry etching under the processing conditions shown in Tables 8 and 9 by using a Tokyo Electron etching apparatus Telius to process a silicon-containing resist interlayer film and an organic resist underlayer film. In the obtained wafer, the cross-sectional shape of the pattern was observed with an electron microscope (S-9380, manufactured by Hitachi, Ltd.).

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 solution / water = 1/1/8, Treated for 5 minutes. After the treatment, it was washed with pure water, and dried by heating at 100 DEG C for 60 seconds. In order to confirm whether or not the silicon component could be removed by ammonia and water treatment, the surface of the organic resist underlayer film was subjected to XPS analysis by K-ALPHA manufactured by Thermo Fisher Scientific Co., Ltd. to quantify 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 in the above process was treated under the treatment conditions shown in Table 10 using a Tokyo Electron etch apparatus Telius to remove the remaining organic resist underlayer film by ashing. The wafer after the ashing treatment was observed with an electron microscope (CG4000) manufactured by Hitachi, Ltd., and the presence or absence of the residue was confirmed. 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 intermediate film forming composition (SiARC-1) is shown in Table 5 below.

Figure pat00014
Figure pat00014

TPSNO3: 질산트리페닐술포늄TPSNO 3 : Triphenylsulfonium nitrate

표 5에 나타내는 SiARC 폴리머 1의 분자량 및 구조식을 이하에 나타낸다. The molecular weight and the 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 pat00015
Figure 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 pat00016
Figure pat00016

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

Figure pat00017
Figure pat00017

표 6에 나타내는 ArF 레지스트 폴리머 1의 분자량, 분산도 및 구조식을 이하에 나타낸다.The molecular weight, the degree of dispersion and the 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)=1.78 Dispersion degree (Mw / Mn) = 1.78

Figure pat00018
Figure pat00018

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

Figure pat00019
Figure pat00019

표 6에 기재하는 염기: Quencher의 구조식을 이하에 나타낸다. The structure shown in Table 6 is shown below: Quencher.

Figure pat00020
Figure 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 protecting film composition (TC-1) used for the patterning test by the positive development described above is shown in Table 7 below.

Figure pat00021
Figure pat00021

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

보호막 폴리머: 분자량(Mw)=8,800Shielding polymer: Molecular weight (Mw) = 8,800

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

Figure pat00022
Figure pat00022

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

Figure pat00023
Figure pat00023

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

Figure pat00024
Figure pat00024

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

Figure pat00025
Figure 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 and pattern collapse of the photoresist pattern obtained in the residue evaluation after the organic resist lower layer film ashing as described above and the result of observation of the cross-sectional shape of the pattern after dry etching, And the presence or absence of residue after ashing the organic resist underlayer film pattern are shown in Table 11 below.

Figure pat00026
Figure 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, it was confirmed that Sol. 1 to 10 was introduced, no silicon remained on the organic resist underlayer film after the ammonia and water treatment, and the residue did not occur after ashing the organic resist underlayer film pattern. When the influence of the film thickness of the organic film in Examples 4-11 to 13 and Comparative Example 4-1 was confirmed, as shown in Example 4-11, when the organic film was thin, the organic resist underlayer film after ammonia treatment No silicon residue remained on the surface, and no residue remained after ashing the organic resist underlayer film pattern. Further, as shown in Examples 4-13, when the film was thick, side etching was applied to the organic film portion at the time of dry etching, but no residue remained after ashing the organic resist underlayer film pattern. On the other hand, as shown in Comparative Example 4-1, when the organic film was not present, the removal effect of the silicon residue was not obtained, and the residue remained 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. From the above, it can be seen that, in the case of the composition for forming an organic film of the present invention, the composition for forming an organic film can be easily wet-processed together with the residue of a silicon compound denatured by dry etching using a semiconductor device substrate or a removing solution which does not cause damage to the organic resist underlayer film required for the patterning step A composition for forming an organic film which can form a removable organic film has become clear and can be applied as a material for an ion implantation shielding mask at the time of forming a three-dimensional transistor. In particular, it has become clear that by introducing an organic film with a film thickness of 10 nm or more and less than 100 nm, it is possible to more reliably construct a processing process in which no residue is generated. As a result, it is possible to prevent a reduction in the yield in the manufacturing process of the three-dimensional transistor, and it is possible to economically manufacture a higher performance semiconductor device.

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. The present invention is not limited to the above-described embodiment. The above embodiment is an example, and anything that has substantially the same structure as the technical idea described in the claims of the present invention and exhibits the same operational effects is included in the technical scope of the present 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 것임을 특징으로 하는 유기막 형성용 조성물:
Figure 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.
A composition for forming an organic film,
Wherein the composition for forming an organic film contains a polymer compound having at least one of repeating units represented by the following general formulas (1) to (4) and an organic solvent, and in the organic solvent, a propylene glycol ester, And lactone in an amount of more than 30 wt% in the total organic solvent.
Figure pat00027

Wherein R 1 is a hydrocarbon group having 1 to 19 carbon atoms, 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 that causes acidic functional groups by heating or acid action. R 3 is a hydrogen atom, a furanyl group, or a hydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms which may have a chlorine atom or a nitro group. k 1 , k 2 and k 3 are 1 to 2, 1 is 1 to 3, m is 0 to 3, and n is 0 or 1.
제1항에 있어서, 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. The organic film forming composition according to claim 1, 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 and water, and immediately below an organic resist underlayer film insoluble in ammonia and water By weight based on the total weight of the composition. 제2항에 있어서, 상기 규소 함유 레지스트 중간막이, 붕소 및 인 중 어느 한쪽 혹은 양쪽을 포함하는 것임을 특징으로 하는 유기막 형성용 조성물. 3. The organic film-forming composition according to claim 2, wherein the silicon-containing resist intermediate film contains either 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 organic film-forming composition according to claim 1, wherein the organic film-forming composition further contains 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 organic film-forming composition according to claim 2, wherein the composition for forming an organic film further contains one or both of a thermal acid generator and a crosslinking agent. 제3항에 있어서, 상기 유기막 형성용 조성물이, 추가로, 열산발생제 및 가교제 중 어느 한쪽 혹은 양쪽을 함유하는 것임을 특징으로 하는 유기막 형성용 조성물. The organic film-forming composition according to claim 3, wherein the composition for forming an organic film further contains one or both of a thermal acid generator and a crosslinking agent. 제1항 내지 제6항 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 organic film forming composition according to any one of claims 1 to 6, wherein the organic film forming composition is spin-coated on the substrate and then heated so as to form a film with a composition of 29% ammonia water / 35% hydrogen peroxide solution / water = Wherein the organic film has a dissolution rate of 5 nm / min or more by treatment with a solution at 65 占 폚. 제1항 내지 제6항 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 organic film-forming composition according to any one of claims 1 to 6, wherein the organic film-forming composition provides an organic film having a film thickness of 10 nm or more and less than 100 nm. 제7항에 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 7, wherein the composition for forming an organic film has a film thickness of 10 nm or more and less than 100 nm.
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