KR20230009291A - Composition for removing edge bead from metal containing resists, and method of forming patterns incouding step of removing edge bead using the composition - Google Patents

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Abstract

Provided are a composition for removing an edge bead from metal containing resists, which contains an organic solvent and a heptagonal ring compound substituted with at least one hydroxyl group (-OH), wherein the heptagonal ring compound has at least two double bonds in the ring, and a pattern forming method including an edge bead removal step using the same.

Description

금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물, 및 이를 이용한 에지 비드 제거 단계를 포함하는 패턴 형성 방법{COMPOSITION FOR REMOVING EDGE BEAD FROM METAL CONTAINING RESISTS, AND METHOD OF FORMING PATTERNS INCOUDING STEP OF REMOVING EDGE BEAD USING THE COMPOSITION}A composition for removing edge beads of a metal-containing resist, and a pattern forming method including an edge bead removal step using the same

본 기재는 금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물, 및 이를 이용한 에지 비드 제거 단계를 포함하는 패턴 형성 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a composition for removing an edge bead of a metal-containing resist, and a pattern forming method including a step of removing an edge bead using the composition.

최근 반도체 산업에서는 임계 치수의 계속적인 축소가 수반되며, 이러한 치수 축소에 따라, 점점 더 작은 피쳐(feature)의 가공 및 패터닝의 요구를 충족시키기 위한 새로운 유형의 고성능 포토레지스트 재료 및 패터닝 방법이 요구되고 있다.In recent years, the semiconductor industry has been accompanied by a continual reduction in critical dimensions, which requires new types of high-performance photoresist materials and patterning methods to meet the demands of processing and patterning of increasingly smaller features. there is.

또한 최근 반도체 산업의 비약적 발전으로, 반도체 디바이스의 작동 속도 및 대용량의 저장 능력이 요구되고 있으며, 이러한 요구에 발맞추어 반도체 디바이스의 집적도, 신뢰도 및 응답 속도를 향상시키는 공정 기술이 발전하고 있다. 특히 실리콘 기판의 작용 영역에 불순물을 정확하게 조절/주입하고, 이러한 영역들이 상호 연결되어 소자 및 초고밀도 직접 회로를 형성하도록 하는게 중요한데, 이는 포토리소그래피 공정에 의해서 가능하다. 즉, 기판 상에 포토레지스트를 도포하여, 자외선(극자외선 포함), 전자선 또는 X-선 등을 조사하여 선택적으로 노광시킨 다음 현상하는 것을 포함하는 포토리소그래피 공정 통합을 고려하는 것이 중요해졌다. In addition, with the recent rapid development of the semiconductor industry, operating speed and large-capacity storage capacity of semiconductor devices are required, and process technologies for improving integration, reliability, and response speed of semiconductor devices are being developed in line with these demands. In particular, it is important to accurately control/inject impurities into the working regions of the silicon substrate and interconnect these regions to form devices and ultra-high-density integrated circuits, which is possible through a photolithography process. That is, it has become important to consider the integration of a photolithography process that includes applying a photoresist on a substrate, selectively exposing it by irradiating ultraviolet rays (including extreme ultraviolet rays), electron beams, or X-rays, and then developing.

특히 포토레지스트층을 형성하는 공정에서는 주로 실리콘 기판을 회전시키면서 레지스트를 기판 상에 도포하게 되는데, 이 과정에서 기판 에지와 이면에도 레지스트가 도포되며, 이는 에칭이나 이온 주입 공정과 같은 반도체 후속 공정에서 압자를 유발하거나 패턴 불량을 유발하는 원인이 될 수 있다. 따라서, 신너 조성물을 사용하여 실리콘 기판의 에지와 이면에 도포되어 있는 포토레지스트를 스트립핑하여 제거하는 공정, 즉 EBR (EDGE BEAD REMOVAL) 공정을 실시한다. 상기 EBR 공정에서는 포토레지스트에 대해 우수한 용해성을 나타내며, 기판에 잔류하는 비드 및 포토레지스트를 효과적으로 제거하여 레지스트 잔류물이 발생하지 않는 조성물을 필요로 한다.In particular, in the process of forming a photoresist layer, resist is applied on the substrate while rotating the silicon substrate. or cause pattern defects. Therefore, a process of stripping and removing the photoresist applied to the edge and back surface of the silicon substrate using a thinner composition, that is, an EBR (EDGE BEAD REMOVAL) process is performed. The EBR process requires a composition that exhibits excellent solubility in photoresist and does not generate resist residue by effectively removing beads and photoresist remaining on the substrate.

일 구현예는 금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물을 제공한다. One embodiment provides a composition for removing edge beads of a metal-containing resist.

다른 구현예는 상기 조성물을 이용한 에지 비드 제거 단계를 포함하는 패턴 형성 방법을 제공한다.Another embodiment provides a pattern forming method comprising the step of removing edge beads using the composition.

일 구현예에 따른 금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물은 유기 용매, 그리고 적어도 하나의 하이드록시기 (-OH)로 치환된 7각 고리 화합물을 포함하고, 상기 7각 고리 화합물은 고리 내에 적어도 2개의 이중 결합을 갖는다.A composition for removing edge beads of a metal-containing resist according to an embodiment includes an organic solvent and a heptagonal ring compound substituted with at least one hydroxyl group (—OH), wherein the heptagonal ring compound contains at least two has two double bonds.

상기 7각 고리 화합물은 1개 또는 2개의 하이드록시기 (-OH)로 치환될 수 있다.The heptagonal ring compound may be substituted with one or two hydroxyl groups (—OH).

상기 7각 고리 화합물은 3개의 이중 결합을 갖는 것일 수 있다.The heptagonal ring compound may have three double bonds.

상기 7각 고리 화합물은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.The heptagonal ring compound may be represented by Formula 1 below.

[화학식 1] [Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

R1 내지 R6은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 하이드록시기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기이고,R 1 to R 6 are each independently hydrogen, halogen, a hydroxyl group, an amino group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 amine group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, or a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group. ego,

R1 내지 R6 중 적어도 하나는 하이드록시기이다.At least one of R 1 to R 6 is a hydroxyl group.

상기 7각 고리 화합물은 하기 그룹 1에 나열된 화학식 중에서 선택될 수 있다.The heptagonal ring compound may be selected from the chemical formulas listed in Group 1 below.

[그룹 1][Group 1]

[화학식 1-1] [화학식 1-2] [화학식 1-3][Formula 1-1] [Formula 1-2] [Formula 1-3]

Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004

상기 그룹 1에서,In the group 1 above,

R1 내지 R6은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기이다.R 1 to R 6 are each independently hydrogen, halogen, amino group, substituted or unsubstituted C1 to C30 amine group, substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, or substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group.

상기 7각 고리 화합물은 2-하이드록시-2,4,6-시클로헵타트리엔-1-온 (2-Hydroxy-2,4,6-cycloheptatrien-1-one)일 수 있다.The heptagonal ring compound may be 2-hydroxy-2,4,6-cycloheptatrien-1-one.

상기 금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물은, 50 내지 99.99 중량%의 유기 용매; 및 0.01 내지 50 중량%의 7각 고리 화합물을 포함할 수 있다.The composition for removing edge beads of a metal-containing resist may include 50 to 99.99% by weight of an organic solvent; and 0.01 to 50% by weight of a heptagonal ring compound.

상기 금속 함유 레지스트에 포함되는 금속 화합물은 알킬 주석 옥소기 및 알킬 주석 카르복실기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The metal compound included in the metal-containing resist may include at least one of an alkyl tin oxo group and an alkyl tin carboxyl group.

상기 금속 함유 레지스트에 포함되는 금속 화합물은 하기 화학식 3으로 표시될 수 있다.A metal compound included in the metal-containing resist may be represented by Chemical Formula 3 below.

[화학식 3][Formula 3]

Figure pat00005
Figure pat00005

상기 화학식 3에서,In Formula 3,

R7은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 또는 C30 아릴알킬기, 및 -Ra-O-Rb (여기서 Ra는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기이고, Rb는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기임) 중에서 선택되고,R 7 is a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynyl group a C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C6 or C30 arylalkyl group, and -R a -OR b (where R a is a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, and R b is a substituted or unsubstituted It is selected from C1 to C20 alkyl groups),

R8 내지 R10은 각각 독립적으로 -ORc 또는 -OC(=O)Rd 중에서 선택되고,R 8 to R 10 are each independently selected from -OR c or -OC(=O)R d ;

Rc는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 이들의 조합이고,R c is a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynyl group, substituted or unsubstituted A C6 to C30 aryl group, or a combination thereof,

Rd는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 이들의 조합이다.R d is hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynyl group, An unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a combination thereof.

다른 구현예에 따른 패턴 형성 방법은 기판 상에 금속 함유 레지스트 조성물을 도포하는 단계, 상기 기판의 에지를 따라 전술한 금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물을 도포하는 단계, 건조 및 가열하여 상기 기판 상에 금속 함유 레지스트막을 형성시키는 열처리 단계, 그리고 노광 및 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.A pattern formation method according to another embodiment includes the steps of applying a metal-containing resist composition on a substrate, applying the above-described composition for removing edge beads of a metal-containing resist along the edge of the substrate, drying and heating the substrate A heat treatment step of forming a metal-containing resist film on the surface, and a step of forming a resist pattern by exposure and development.

상기 패턴 형성 방법은 노광 및 현상 이후, 상기 기판의 에지를 따라 전술한 금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물을 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다.The pattern forming method may further include applying the composition for removing edge beads of a metal-containing resist along an edge of the substrate after exposure and development.

일 구현예에 따른 금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물은, 금속 함유 레지스트에 내재된 금속 기반 오염을 감소시켜 기판의 에지 및 이면에 도포된 레지스트를 제거함으로써 더 작은 피쳐(feature)의 가공 및 패터닝의 요구를 충족시킬 수 있다.A composition for removing an edge bead of a metal-containing resist according to an embodiment reduces metal-based contamination inherent in the metal-containing resist to remove the resist applied to the edge and back surface of a substrate, thereby enabling processing and patterning of smaller features. can meet the needs of

도 1은 포토레지스트 도포 장치를 나타낸 모식도이다.1 is a schematic diagram showing a photoresist coating device.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 기재를 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 기재의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in describing the present description, descriptions of already known functions or configurations will be omitted to clarify the gist of the present description.

본 기재를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분을 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 기재가 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.In order to clearly describe the description, parts irrelevant to the description have been omitted, and the same reference numerals are used for the same or similar components throughout the specification. In addition, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of description, the present description is not necessarily limited to those shown.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서 설명의 편의를 위해 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.In the drawings, the thickness is shown enlarged to clearly express the various layers and regions. Also, in the drawings, the thicknesses of some layers and regions are exaggerated for convenience of description. When a part such as a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on" or "on" another part, this includes not only the case where it is "directly on" the other part, but also the case where there is another part in between.

본 기재에서, "치환"이란 수소 원자가 중수소, 할로겐기, 하이드록시기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아민기, 니트로기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40 실릴기, C1 내지 C30 알킬기, C1 내지 C10 할로알킬기, C1 내지 C10 알킬실릴기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C1 내지 C20 알콕시기, 또는 시아노기로 치환된 것을 의미한다. "비치환"이란 수소 원자가 다른 치환기로 치환되지 않고 수소 원자로 남아있는 것을 의미한다.In the present description, “substituted” means that a hydrogen atom is deuterium, a halogen group, a hydroxyl group, an amino group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 amine group, a nitro group, a substituted or unsubstituted C1 to C40 silyl group, a C1 to C30 alkyl group , C1 to C10 haloalkyl group, C1 to C10 alkylsilyl group, C3 to C30 cycloalkyl group, C6 to C30 aryl group, C1 to C20 alkoxy group, or cyano group. "Unsubstituted" means that a hydrogen atom remains a hydrogen atom without being replaced by another substituent.

본 기재에서 "7각 고리 화합물"이란 별도의 정의가 없는 한, 분자를 구성하는 말단 원자가 서로 연결되어 7각 고리를 형성하는 형태의 구조를 갖는 화합물을 의미하며, 고리를 형성하는 원자의 종류에 따라 '탄소 고리형 화합물'과 '헤테로 고리형 화합물'로 분류할 수 있다.In the present description, unless otherwise defined, the term "heptad ring compound" means a compound having a structure in which terminal atoms constituting a molecule are connected to each other to form a heptagonal ring, depending on the type of atoms forming the ring. It can be classified into 'carbocyclic compounds' and 'heterocyclic compounds'.

상기 '탄소 고리형 화합물'은 고리를 만드는 원자가 탄소뿐인 화합물을 의미한다.The 'carbocyclic compound' refers to a compound in which only carbon atoms form a ring.

상기 '헤테로 고리형 화합물'은 고리를 만드는 원자가 탄소 외의 헤테로 원자도 함유하는 화합물을 의미한다.The 'heterocyclic compound' refers to a compound in which an atom forming a ring also contains a heteroatom other than carbon.

상기 '헤테로 고리형 화합물'에 함유될 수 있는 헤테로 원자로는 N, O, S, P, Si 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Heteroatoms that may be contained in the 'heterocyclic compound' include N, O, S, P, Si, and the like, but are not limited thereto.

본 기재에서 "알킬(alkyl)기"이란 별도의 정의가 없는 한, 직쇄형 또는 분지쇄형 지방족 탄화수소기를 의미한다. 알킬기는 어떠한 이중결합이나 삼중결합을 포함하고 있지 않은 "포화 알킬(saturated alkyl)기"일 수 있다.In the present description, "alkyl group" means a straight-chain or branched-chain aliphatic hydrocarbon group unless otherwise defined. An alkyl group may be a "saturated alkyl group" that does not contain any double or triple bonds.

상기 알킬기는 C1 내지 C20인 알킬기일 수 있다. 보다 구체적으로 알킬기는 C1 내지 C10 알킬기 또는 C1 내지 C6 알킬기일 수도 있다. 예를 들어, C1 내지 C4 알킬기는 알킬쇄에 1 내지 4 개의 탄소원자가 포함되는 것을 의미하며, 메틸, 에틸, 프로필, 이소-프로필, n-부틸, 이소-부틸, sec-부틸 및 t-부틸로 이루어진 군에서 선택됨을 나타낸다.The alkyl group may be a C1 to C20 alkyl group. More specifically, the alkyl group may be a C1 to C10 alkyl group or a C1 to C6 alkyl group. For example, a C1 to C4 alkyl group means that the alkyl chain contains 1 to 4 carbon atoms, and is represented by methyl, ethyl, propyl, iso-propyl, n-butyl, iso-butyl, sec-butyl and t-butyl. indicates that it is selected from the group consisting of

상기 알킬기는 구체적인 예를 들어 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 사이클로프로필기, 사이클로부틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기 등을 의미한다.The alkyl group is, for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, an isobutyl group, a t-butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, means cheating, etc.

본 기재에서 "사이클로알킬(cycloalkyl)기"란 별도의 정의가 없는 한, 1가의 고리형 지방족 탄화수소기를 의미한다.In the present description, "cycloalkyl group" means a monovalent cyclic aliphatic hydrocarbon group unless otherwise defined.

본 기재에서, "알케닐(alkenyl)기"란, 별도의 정의가 없는 한, 직쇄형 또는 분지쇄형의 지방족 탄화수소기로서, 하나 이상의 이중결합을 포함하고 있는 지방족 불포화 알케닐(unsaturated alkenyl)기를 의미한다.In the present description, "alkenyl group" is a straight-chain or branched-chain aliphatic hydrocarbon group, unless otherwise defined, and means an aliphatic unsaturated alkenyl group containing at least one double bond. do.

본 기재에서, "알키닐(alkynyl)기"란, 별도의 정의가 없는 한, 직쇄형 또는 분지쇄형의 지방족 탄화수소기로서, 하나 이상의 삼중결합을 포함하고 있는 지방족 불포화 알키닐(unsaturated alkynyl)기를 의미한다.In the present description, "alkynyl group" is a straight-chain or branched-chain aliphatic hydrocarbon group, unless otherwise defined, and means an aliphatic unsaturated alkynyl group containing at least one triple bond. do.

본 기재에서 "아릴(aryl)기"는 고리형인 치환기의 모든 원소가 p-오비탈을 가지고 있으며, 이들 p-오비탈이 공액(conjugation)을 형성하고 있는 치환기를 의미하고, 모노시클릭 또는 융합 고리 폴리시클릭(즉, 탄소원자들의 인접한 쌍들을 나눠 가지는 고리) 작용기를 포함한다.In the present description, "aryl group" means a substituent in which all elements of a cyclic substituent have p-orbitals, and these p-orbitals form conjugation, and monocyclic or fused ring polycyclic It contains click (i.e., a ring that divides adjacent pairs of carbon atoms) functional groups.

도 1은 포토 레지스트 도포 장치를 나타낸 모식도이다.1 is a schematic diagram showing a photoresist coating device.

도 1을 참조하면, 기판(W)이 놓여지는 기판 지지부(1)가 구비되며, 상기 기판 지지부(1)는 스핀 척 또는 스핀 코터 등을 포함한다.Referring to FIG. 1 , a substrate support 1 on which a substrate W is placed is provided, and the substrate support 1 includes a spin chuck or a spin coater.

상기 기판 지지부(1)는 소정의 회전 속도로 제1 방향으로 회전하며, 상기 기판(W)에 원심력을 제공한다. 상기 기판 지지부(1) 상에는 분사 노즐(2)이 위치하며, 상기 분사 노즐(2)은 기판(W) 상부로부터 벗어난 대기 영역에 위치하다가 용액의 공급 단계에서 기판 상부로 이동하여 포토 레지스트 용액(10)을 분사할 수 있다. 이에 따라 상기 포토 레지스트 용액(10)은 상기 원심력에 의해 상기 기판 표면에 도포된다. 이때 상기 기판(W)의 중앙에 공급되는 포토 레지스트 용액(10)은 원심력에 의해 기판(W)의 가장 자리로 펼쳐지면서 도포되고, 그 일부는 상기 기판 측면과 상기 기판의 가장 자리 하면으로 이동하게 된다.The substrate support 1 rotates in a first direction at a predetermined rotational speed and provides centrifugal force to the substrate W. A spray nozzle 2 is positioned on the substrate support 1, and the spray nozzle 2 is located in a waiting area away from the top of the substrate W, and moves to the top of the substrate in the step of supplying the photoresist solution 10 ) can be injected. Accordingly, the photoresist solution 10 is applied to the surface of the substrate by the centrifugal force. At this time, the photoresist solution 10 supplied to the center of the substrate (W) is applied while spreading to the edge of the substrate (W) by centrifugal force, and a part of it is moved to the side surface of the substrate and the lower surface of the edge of the substrate do.

즉, 도포 공정에서 포토 레지스트 용액(10)은 주로 스핀 코팅 방식으로 도포되는데, 기판(W)의 중앙부에 점성 있는 소정량의 포토 레지스트 용액(10)을 공급하여 원심력에 의해 기판 가장자리 방향으로 점차 퍼져 나간다.That is, in the application process, the photoresist solution 10 is mainly applied by a spin coating method. A predetermined amount of the viscous photoresist solution 10 is supplied to the central portion of the substrate W and gradually spread toward the edge of the substrate by centrifugal force. I'm going.

따라서 포토 레지스트의 두께는 기판 지지부의 회전 속도에 의해서 평탄하게 형성된다.Accordingly, the thickness of the photoresist is formed evenly by the rotational speed of the substrate support.

그런데 용매가 증발하여 점성이 점점 증가하게 되고 표면장력의 작용에 의해 기판의 가장자리에 상대적으로 다량의 포토 레지스트가 쌓이게 되며, 더욱 심각하게는 기판의 가장자리 하면까지 포토 레지스트가 쌓이게 되는데, 이를 에지 비드(edge bead)(12)라 한다.However, as the solvent evaporates, the viscosity gradually increases, and a relatively large amount of photoresist is accumulated on the edge of the substrate due to the action of surface tension. edge bead) (12).

이하 일 구현예에 따른 금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물을 설명한다.Hereinafter, a composition for removing edge beads of a metal-containing resist according to an embodiment will be described.

본 발명의 일 구현예에 따른 금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물은 유기 용매, 그리고 적어도 하나의 하이드록시기 (-OH)로 치환된 7각 고리 화합물을 포함하고, 상기 7각 고리 화합물은 고리 내에 적어도 2개의 이중 결합을 갖는다.A composition for removing edge beads of a metal-containing resist according to an embodiment of the present invention includes an organic solvent and a heptagonal ring compound substituted with at least one hydroxyl group (-OH), wherein the heptagonal ring compound is a ring It has at least two double bonds in it.

상기 "이중 결합"은 고리 내에 적어도 2개 포함되며, 7각 고리 화합물의 리지드 (rigid)한 구조의 특성상 이중 결합이 연속하여 포함되는 형태는 제외되며, '고리 내에 적어도 2개의 이중 결합을 갖는다'는 것은 2개의 이중 결합이 적어도 1개의 단일 결합을 경유하여 포함되는 것을 의미한다.At least two of the "double bonds" are included in the ring, and due to the nature of the rigid structure of the heptagonal ring compound, forms in which double bonds are continuously included are excluded, and 'having at least two double bonds in the ring' means that two double bonds are involved via at least one single bond.

상기 금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물은 하이드록시기 (-OH)로 치환된 7각 고리 화합물을 포함하고, 상기 하이드록시기 (-OH)는 금속이 포함된 레지스트와 배위 결합을 하게 되므로, 이를 포함한 조성물을 적용함으로서 금속이 포함된 레지스트를 효과적으로 제거할 수 있다.The composition for removing the edge beads of the metal-containing resist includes a heptagonal ring compound substituted with a hydroxyl group (-OH), and the hydroxyl group (-OH) forms a coordinate bond with the metal-containing resist, By applying a composition including the same, it is possible to effectively remove the metal-containing resist.

일 예로 상기 7각 고리 화합물은 1개 또는 2개의 하이드록시기 (-OH)로 치환될 수 있다.For example, the heptagonal ring compound may be substituted with one or two hydroxyl groups (-OH).

상기 7각 고리 화합물은 3개의 이중 결합을 갖는 것일 수 있다.The heptagonal ring compound may have three double bonds.

일 예로 상기 7각 고리 화합물은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.For example, the heptagonal ring compound may be represented by Formula 1 below.

[화학식 1] [Formula 1]

Figure pat00006
Figure pat00006

상기 화학식 1 및 화학식 2에서,In Formula 1 and Formula 2,

R1 내지 R6은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 하이드록시기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기이고,R 1 to R 6 are each independently hydrogen, halogen, a hydroxyl group, an amino group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 amine group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, or a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group. ego,

R1 내지 R6 중 적어도 하나는 하이드록시기이다.At least one of R 1 to R 6 is a hydroxyl group.

구체적인 일 예로 상기 7각 고리 화합물은 하기 그룹 1에 나열된 화학식 중에서 선택될 수 있다.As a specific example, the heptagonal ring compound may be selected from the chemical formulas listed in Group 1 below.

[그룹 1][Group 1]

[화학식 1-1] [화학식 1-2] [화학식 1-3][Formula 1-1] [Formula 1-2] [Formula 1-3]

Figure pat00007
Figure pat00008
Figure pat00009
Figure pat00007
Figure pat00008
Figure pat00009

상기 그룹 1에서,In the group 1 above,

R1 내지 R6은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기이다.R 1 to R 6 are each independently hydrogen, halogen, amino group, substituted or unsubstituted C1 to C30 amine group, substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, or substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group.

예컨대, 상기 7각 고리 화합물은 2-하이드록시-2,4,6-시클로헵타트리엔-1-온 (2-Hydroxy-2,4,6-cycloheptatrien-1-one, 또는 트로폴론(Tropolone))일 수 있다.For example, the heptagonal ring compound is 2-hydroxy-2,4,6-cycloheptatrien-1-one (2-Hydroxy-2,4,6-cycloheptatrien-1-one, or Tropolone) ) can be.

일 실시예에서 상기 금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물은 유기 용매를 50 내지 99.99 중량%로 포함하고, 전술한 7각 고리 화합물을 0.01 내지 50 중량%로 포함할 수 있다.In one embodiment, the composition for removing edge beads of a metal-containing resist may include 50 to 99.99% by weight of an organic solvent and 0.01 to 50% by weight of the above-mentioned heptagonal ring compound.

구체적인 일 실시예에서 상기 금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물은 전술한 7각 고리 화합물을 0.05 내지 40중량%, 구체적으로 0.5 내지 30 중량%, 더욱 구체적으로 1 내지 20 중량%로 포함할 수 있다. In a specific embodiment, the composition for removing edge beads of a metal-containing resist may include 0.05 to 40% by weight, specifically 0.5 to 30% by weight, and more specifically 1 to 20% by weight of the above-mentioned heptagonal ring compound. .

일 구현예에 따른 금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물에 포함되는 유기용매의 일 예로, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르(PGME), 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(PGMEA), 프로필렌 글리콜 부틸 에테르(PGBE), 에틸렌 글리콜 메틸 에테르, 디에틸글리콜에틸메틸에테르, 디프로필글리콜디메틸에테르, 에탄올, 2-부톡시에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, n-부탄올, 이소부틸 알코올, 헥산올, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 헵타논, 프로필렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 디에틸 에테르, 디부틸 에테르, 에틸 아세테이트, 메틸 3-메톡시프로피오네이트, 에틸 3-에톡시프로피오네이트, 디이소펜틸 에테르, 자일렌, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 테트라하이드로퓨란, 디메틸설폭사이드, 디메틸포름아미드, 아세토니트릴, 디아세톤 알코올, 3,3-디메틸-2-부타논, N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸아세트아미드, 사이클로헥사논 메틸-2-하이드록시-2-메틸프로판에이트(HBM), 감마 부티로락톤(GBL), 1-부탄올(n-Butanol), 에틸락테이트(EL), 다이엔부틸에테르(DBE), 디이소프로필에테르(DIAE), 아세틸아세톤(Acetyl acetone), 부티락테이트(n-Butylactate), 4-메틸-2-펜탄올(또는, methyl isobutyl carbinol(MIBC)로 기재될 수 있음), 1-메톡시-2-프로판올, 1-에톡시-2-프로판올, 톨루엔, 자일렌, 메틸에틸케톤, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 2-히드록시프로피온산에틸, 2-히드록시-2-메틸프로피온산에틸, 에톡시아세트산에틸, 히드록시아세트산에틸, 2-히드록시-3-메틸부탄산메틸, 3-메톡시프로피온산메틸, 3-메톡시프로피온산에틸, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-에톡시프로피온산메틸, 피루브산메틸(methyl pyruvate), 피루브산에틸(ethyl pyruvate), 아세트산에틸, 아세트산부틸, 에틸 락테이트, 부틸 락테이트, 메틸-2-히드록시이소부티레이트(methyl 2-hydroxyisobutyrate), 메톡시벤젠(methoxybenzene), n-부틸 아세테이트, 1-메톡시-2-프로필 아세테이트, 메톡시에톡시 프로피오네이트, 에톡시에톡시프로피오네이트, 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.As an example of the organic solvent included in the composition for removing edge beads of a metal-containing resist according to an embodiment, propylene glycol methyl ether (PGME), propylene glycol methyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol butyl ether (PGBE), ethylene glycol Methyl ether, diethyl glycol ethyl methyl ether, dipropyl glycol dimethyl ether, ethanol, 2-butoxyethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutyl alcohol, hexanol, ethylene glycol, propylene glycol, heptanone, Propylene carbonate, butylene carbonate, diethyl ether, dibutyl ether, ethyl acetate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, diisopentyl ether, xylene, acetone, methyl ethyl ketone, Methylisobutylketone, tetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, dimethylformamide, acetonitrile, diacetone alcohol, 3,3-dimethyl-2-butanone, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylacetamide, cyclo Hexanone methyl-2-hydroxy-2-methylpropanate (HBM), gamma butyrolactone (GBL), 1-butanol (n-Butanol), ethyl lactate (EL), dienbutyl ether (DBE), Diisopropyl ether (DIAE), Acetyl acetone, n-Butylactate, 4-methyl-2-pentanol (alternatively it can be written as methyl isobutyl carbinol (MIBC)), 1- Methoxy-2-propanol, 1-ethoxy-2-propanol, toluene, xylene, methyl ethyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, 2-hydroxyethyl propionate, 2-hydroxy-2-methylethyl propionate , ethyl ethoxyacetate, ethylhydroxyacetate, 2-hydroxy-3-methylmethylbutanoate, 3-methoxymethylpropionate, 3-methoxyethylpropionate, 3-ethoxyethylpropionate, 3-ethoxymethylpropionate , methyl pyruvate, ethyl pyruvate, ethyl acetate, butyl acetate, ethyl lactate, butyl lactate, methyl 2-hydroxyisobutyrate yrate), methoxybenzene, n-butyl acetate, 1-methoxy-2-propyl acetate, methoxyethoxypropionate, ethoxyethoxypropionate, or mixtures thereof. , but is not limited thereto.

본 발명에 따른 금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물은 특히 금속 함유 레지스트, 더욱 구체적으로는 바람직하지 않은 금속 잔유물, 예컨대 주석 기반 금속 잔유물의 제거에 효과적일 수 있다.The composition for edge bead removal of metal-containing resists according to the present invention may be particularly effective for removing metal-containing resists, more particularly undesirable metal residues, such as tin-based metal residues.

상기 금속 함유 레지스트에 포함되는 금속 화합물은 알킬 주석 옥소기 및 알킬 주석 카르복실기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The metal compound included in the metal-containing resist may include at least one of an alkyl tin oxo group and an alkyl tin carboxyl group.

일 예로 상기 금속 함유 레지스트에 포함되는 금속 화합물은 하기 화학식 3으로 표시될 수 있다.For example, the metal compound included in the metal-containing resist may be represented by Chemical Formula 3 below.

[화학식 3][Formula 3]

Figure pat00010
Figure pat00010

상기 화학식 3에서,In Formula 3,

R7은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 또는 C30 아릴알킬기, 및 -Ra-O-Rb (여기서 Ra는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기이고, Rb는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기임) 중에서 선택되고,R 7 is a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynyl group a C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C6 or C30 arylalkyl group, and -R a -OR b (where R a is a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, and R b is a substituted or unsubstituted It is selected from C1 to C20 alkyl groups),

R8 내지 R10은 각각 독립적으로 -ORc 또는 -OC(=O)Rd 중에서 선택되고,R 8 to R 10 are each independently selected from -OR c or -OC(=O)R d ;

Rc는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 이들의 조합이고,R c is a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynyl group, substituted or unsubstituted A C6 to C30 aryl group, or a combination thereof,

Rd는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 이들의 조합이다.R d is hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynyl group, An unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a combination thereof.

한편, 다른 일 구현예에 따르면, 상술한 금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물을 이용하여 에지 비드를 제거하는 단계를 포함하는 패턴 형성방법이 제공될 수 있다. 일 예로, 제조된 패턴은 포토레지스트 패턴일 수 있다. 더욱 구체적으로 네거티브형 포토레지스트 패턴일 수 있다.Meanwhile, according to another embodiment, a method of forming a pattern including removing edge beads using the above-described composition for removing edge beads of a metal-containing resist may be provided. For example, the fabricated pattern may be a photoresist pattern. More specifically, it may be a negative photoresist pattern.

일 구현예에 따른 패턴 형성 방법은 기판 상에 금속 함유 레지스트 조성물을 도포하는 단계, 상기 기판의 에지를 따라 전술한 금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물을 도포하는 단계, 건조 및 가열하여 상기 기판 상에 금속 함유 레지스트막을 형성시키는 열처리 단계, 그리고 노광 및 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함한다. A pattern forming method according to an embodiment includes the steps of applying a metal-containing resist composition on a substrate, applying the above-described composition for removing edge beads of a metal-containing resist along an edge of the substrate, drying and heating the substrate A heat treatment step of forming a metal-containing resist film on the surface, and a step of forming a resist pattern by exposure and development.

보다 구체적으로, 금속 함유 레지스트 조성물을 사용하여 패턴을 형성하는 단계는, 금속 함유 레지스트 조성물을 박막이 형성된 기판 상에 스핀 코팅, 슬릿 코팅, 잉크젯 프린팅 등으로 도포하는 공정 및 도포된 금속 함유 레지스트 조성물을 건조하여 포토 레지스트 막을 형성하는 공정을 포함할 수 있다. 상기 금속 함유 레지스트 조성물은 주석 기반 화합물을 포함할 수 있으며, 예컨대 상기 주석 기반 화합물은 알킬 주석 옥소기 및 알킬 주석 카르복실기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.More specifically, the step of forming a pattern using a metal-containing resist composition includes a process of applying the metal-containing resist composition on a substrate on which a thin film is formed by spin coating, slit coating, inkjet printing, or the like, and the applied metal-containing resist composition. A process of forming a photoresist film by drying may be included. The metal-containing resist composition may include a tin-based compound, and for example, the tin-based compound may include at least one of an alkyl tin oxo group and an alkyl tin carboxyl group.

이어서 상술한 금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물을 도포하는 단계를 수행할 수 있으며, 구체적으로 적정 속도 (예를 들어, 500 rpm 이상)로 기판을 회전시키면서 기판의 에지를 따라 상기 금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물을 적정량으로 도포하는 단계를 포함할 수 있다.Subsequently, the step of applying the above-described composition for removing edge beads of a metal-containing resist may be performed, and specifically, while rotating the substrate at an appropriate speed (eg, 500 rpm or more), the metal-containing resist along the edge of the substrate may be rotated. A step of applying an appropriate amount of a composition for removing edge beads may be included.

이어서, 상기 포토레지스트 막이 형성되어 있는 기판을 가열하는 제1 열처리 공정을 수행한다. 상기 제1 열처리 공정은 약 80℃ 내지 약 120℃의 온도에서 수행할 수 있으며, 이 과정에서 용매는 증발되고 상기 포토레지스트 막은 기판에 더욱 견고히 접착될 수 있다.Subsequently, a first heat treatment process of heating the substrate on which the photoresist film is formed is performed. The first heat treatment process may be performed at a temperature of about 80° C. to about 120° C. In this process, the solvent is evaporated and the photoresist film may be more firmly adhered to the substrate.

그리고 상기 포토레지스트 막을 선택적으로 노광한다. Then, the photoresist film is selectively exposed to light.

일 예로, 상기 노광 공정에서 사용할 수 있는 광의 예로는 활성화 조사선도 i-line(파장 365nm), KrF 엑시머 레이저(파장 248nm), ArF 엑시머 레이저(파장 193nm) 등의 단파장을 가지는 광뿐만 아니라, EUV(Extreme UltraViolet; 파장 13.5 nm), E-Beam(전자빔)등의 고에너지 파장을 가지는 광 등을 들 수 있다. For example, examples of the light usable in the exposure process include light having a short wavelength such as i-line (wavelength 365 nm), KrF excimer laser (wavelength 248 nm), and ArF excimer laser (wavelength 193 nm) as well as EUV (wavelength 193 nm). Extreme UltraViolet (wavelength 13.5 nm), light having a high energy wavelength such as E-Beam (electron beam), etc. may be mentioned.

보다 구체적으로, 일 구현예에 따른 노광용 광은 5 nm 내지 150 nm 파장 범위를 가지는 단파장 광일 수 있으며, EUV(Extreme UltraViolet; 파장 13.5 nm), E-Beam(전자빔)등의 고에너지 파장을 가지는 광일 수 있다. More specifically, light for exposure according to an embodiment may be short-wavelength light having a wavelength range of 5 nm to 150 nm, and light having a high-energy wavelength such as EUV (Extreme Ultraviolet; wavelength 13.5 nm) or E-Beam (electron beam). can

상기 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계에서, 네거티브형 패턴을 형성할 수 있다.In the forming of the photoresist pattern, a negative pattern may be formed.

포토 레지스트 막 중 노광된 영역은 유기금속 화합물간의 축합 등 가교 반응에 의해 중합체를 형성함에 따라 포토 레지스트 막의 미노광된 영역과 서로 다른 용해도를 갖게 된다.The exposed region of the photoresist layer has a different solubility from the unexposed region of the photoresist layer as a polymer is formed by a crosslinking reaction such as condensation between organometallic compounds.

이어서, 상기 기판에 제2 열처리 공정을 수행한다. 상기 제2 열처리 공정은 약 90℃ 내지 약 200℃의 온도에서 수행할 수 있다. 상기 제2 열처리 공정을 수행함으로 인해, 상기 포토레지스트 막의 노광된 영역은 현상액에 용해가 어려운 상태가 된다. Subsequently, a second heat treatment process is performed on the substrate. The second heat treatment process may be performed at a temperature of about 90 °C to about 200 °C. As a result of performing the second heat treatment process, the exposed region of the photoresist film becomes difficult to dissolve in a developing solution.

구체적으로, 2-햅타논(2-heptanone) 등의 유기 용매를 사용하여 상기 미노광된 영역에 해당하는 포토레지스트 막을 용해시킨 후 제거함으로써 상기 네가티브 톤 이미지에 해당하는 포토레지스트 패턴이 완성될 수 있다. Specifically, the photoresist pattern corresponding to the negative tone image may be completed by dissolving the photoresist film corresponding to the unexposed area using an organic solvent such as 2-heptanone and then removing the film. .

일 구현예에 따른 패턴 형성 방법에서 사용되는 현상액은 유기 용매 일 수 있으며, 일 예로, 메틸에틸케톤, 아세톤, 사이클로헥사논, 2-햅타논 등의 케톤 류, 4-메틸-2-프로판올, 1-부탄올, 이소프로판올, 1-프로판올, 메탄올 등의 알코올 류, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 에틸 아세테이트, 에틸 락테이트, n-부틸 아세테이트, 부티로락톤 등의 에스테르 류, 벤젠, 자일렌, 톨루엔 등의 방향족 화합물, 또는 이들의 조합을 들 수 있다.The developer used in the pattern formation method according to one embodiment may be an organic solvent, for example, ketones such as methyl ethyl ketone, acetone, cyclohexanone, 2-heptanone, 4-methyl-2-propanol, 1 -Alcohols such as butanol, isopropanol, 1-propanol, and methanol, esters such as propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl acetate, ethyl lactate, n-butyl acetate, butyrolactone, benzene, xylene, toluene, etc. aromatic compounds, or combinations thereof.

또한, 상기 패턴 형성 방법은 노광 및 현상 공정 이후 금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물을 도포하는 단계를 더 포함할 수 있으며, In addition, the pattern forming method may further include applying a composition for removing edge beads of a metal-containing resist after the exposure and development processes,

구체적으로, 적정 속도(예를 들어, 500rpm 이상)로 기판을 회전(spin)시키면서 상기 금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물을 기판의 에지를 따라 적정량 도포하는 단계를 포함할 수 있다.Specifically, the method may include applying an appropriate amount of the composition for removing edge beads of the metal-containing resist along the edge of the substrate while spinning the substrate at an appropriate speed (eg, 500 rpm or more).

앞서 설명한 것과 같이, i-line(파장 365 nm), KrF 엑시머 레이저(파장 248 nm), ArF 엑시머 레이저(파장 193 nm) 등의 파장을 가지는 광 뿐만 아니라, EUV(Extreme UltraViolet; 파장 13.5 nm), E-Beam(전자빔)등의 고에너지를 가지는 광 등에 의해 노광되어 형성된 포토레지스트 패턴은 5 nm 내지 100 nm 두께의 폭을 가질 수 있다. 일 예로, 상기 포토레지스트 패턴은, 5 nm 내지 90 nm, 5 nm 내지 80 nm, 5 nm 내지 70 nm, 5 nm 내지 60 nm, 5 nm 내지 50 nm, 5 nm 내지 40 nm, 5 nm 내지 30 nm, 5 nm 내지 20 nm 두께의 폭으로 형성될 수 있다.As described above, as well as light having wavelengths such as i-line (wavelength 365 nm), KrF excimer laser (wavelength 248 nm), ArF excimer laser (wavelength 193 nm), The photoresist pattern formed by exposure to light having high energy such as an E-Beam (electron beam) may have a width of 5 nm to 100 nm. For example, the photoresist pattern is 5 nm to 90 nm, 5 nm to 80 nm, 5 nm to 70 nm, 5 nm to 60 nm, 5 nm to 50 nm, 5 nm to 40 nm, 5 nm to 30 nm , may be formed with a width of 5 nm to 20 nm thickness.

한편, 상기 포토레지스트 패턴은 약 50 nm 이하, 예를 들어 40 nm 이하, 예를 들어 30 nm 이하, 예를 들어 20 nm 이하, 예를 들어 15 nm 이하의 반피치(half-pitch) 및, 약 10 nm 이하, 약 5 nm 이하, 약 3 nm 이하, 약 2 nm 이하의 선폭 거칠기을 갖는 피치를 가질 수 있다.On the other hand, the photoresist pattern has a half-pitch of about 50 nm or less, for example 40 nm or less, for example 30 nm or less, for example 20 nm or less, for example 15 nm or less, and about It may have a pitch having a line width roughness of 10 nm or less, about 5 nm or less, about 3 nm or less, or about 2 nm or less.

이하, 상술한 금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물의 제조에 관한 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 그러나 하기 실시예들에 의하여 본 발명의 기술적 특징이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples related to the preparation of the above-described composition for removing edge beads of a metal-containing resist. However, the technical features of the present invention are not limited by the following examples.

금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물의 제조Preparation of Composition for Edge Bead Removal of Metal-Containing Resist

실시예 1Example 1

PP bottle에 2-Hydroxy-2,4,6-cycloheptatrien-1-one (Tropolone) 10wt% 및 PGMEA 90wt%를 넣고, 12시간 교반하여 에지 비드 제거용 조성물을 제조하였다.10wt% of 2-Hydroxy-2,4,6-cycloheptatrien-1-one (Tropolone) and 90wt% of PGMEA were put in a PP bottle and stirred for 12 hours to prepare a composition for removing edge beads.

실시예 2Example 2

2-Hydroxy-2,4,6-cycloheptatrien-1-one을 5wt% 사용한 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 방법으로 하여 에지 비드 제거용 조성물을 제조하였다.A composition for removing edge beads was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that 5 wt% of 2-Hydroxy-2,4,6-cycloheptatrien-1-one was used.

실시예 3Example 3

2-Hydroxy-2,4,6-cycloheptatrien-1-one을 40wt% 사용한 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 방법으로 하여 에지 비드 제거용 조성물을 제조하였다.A composition for removing edge beads was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that 40 wt% of 2-Hydroxy-2,4,6-cycloheptatrien-1-one was used.

비교예 1Comparative Example 1

2-Hydroxy-2,4,6-cycloheptatrien-1-one 대신 Glycerol을 10wt% 사용한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 하여 에지비드 제거용 조성물을 제조하였다.A composition for removing edge beads was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that 10 wt% of glycerol was used instead of 2-Hydroxy-2,4,6-cycloheptatrien-1-one.

비교예 2Comparative Example 2

2-Hydroxy-2,4,6-cycloheptatrien-1-one 대신 Acetic acid을 10wt% 사용한 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 방법으로 하여 에지비드 제거용 조성물을 제조하였다.A composition for removing edge beads was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that 10 wt% of acetic acid was used instead of 2-Hydroxy-2,4,6-cycloheptatrien-1-one.

비교예 3Comparative Example 3

2-Hydroxy-2,4,6-cycloheptatrien-1-one 대신 TBAF(Tetrabutylammonium fluoride)를 10wt% 사용한 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 방법으로 하여 에지비드 제거용 조성물을 제조하였다.A composition for removing edge beads was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that 10 wt% of TBAF (Tetrabutylammonium fluoride) was used instead of 2-Hydroxy-2,4,6-cycloheptatrien-1-one.

제조예: 유기금속 함유 포토레지스트 조성물의 제조Preparation Example: Preparation of organometallic photoresist composition

하기 화학식 C의 구조를 갖는 유기금속 화합물을 4-메틸-2-펜타놀(4-methyl-2-pentanol)에 1 wt%의 농도로 녹인 후, 0.1 ㎛ PTFE 시린지 필터로 여과하여 포토레지스트 조성물을 제조하였다.After dissolving an organometallic compound having a structure of Formula C at a concentration of 1 wt % in 4-methyl-2-pentanol, the photoresist composition was filtered through a 0.1 μm PTFE syringe filter. manufactured.

[화학식 C][Formula C]

Figure pat00011
Figure pat00011

평가 1: 잔막 두께 평가 (Strip test) 및 현상 전 Sn 잔류량 평가Evaluation 1: Residual film thickness evaluation (Strip test) and Sn residual amount evaluation before development

6인치 실리콘 웨이퍼 상에 상기 제조예 따른 유기 금속화합물 함유 포토레지스트 조성물을 1.0mL 투입하고 20초간 정치 후, 800rpm의 속도로 30초 동안 스핀 코팅한다. 이후 180 ℃에서 60초 동안 baking 하여 얻은 레지스트막에 대해 ellipsometry 방식으로 두께를 측정한다. 레지스트막이 형성된 웨이퍼를 800rpm의 속도로 회전시키면서 상기 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 1 내지 비교예 3으로부터 제조된 에지 비드 제거용 조성물을 에지를 따라 각각 10mL 투입하고 5초 동안 스핀 코팅 후, 1,500rpm의 속도로 회전시키며 건조한다. 이후 150℃에서 60초 동안 baking 하여 얻은 막질에 대해 ellipsometry 방식으로 두께를 재측정하여 에지 비드 제거 공정 전후의 두께 변화를 확인하여 하기 기준으로 평가하였으며, VPD ICP-MS 분석을 시행하여 Sn 잔류량 (1st 잔류량)을 확인하여, 그 결과를 표 1에 나타내었다.On a 6-inch silicon wafer, 1.0 mL of the photoresist composition containing an organometallic compound according to the above preparation was added, and after standing for 20 seconds, spin coating was performed at a speed of 800 rpm for 30 seconds. Then, the thickness of the resist film obtained by baking at 180 ° C. for 60 seconds is measured by ellipsometry. While rotating the wafer on which the resist film was formed at a speed of 800 rpm, 10 mL of each of the compositions for removing edge beads prepared from Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 was added along the edge and spin-coated for 5 seconds, Rotate at a speed of 1,500 rpm and dry. Subsequently, the thickness of the film obtained by baking at 150 ° C for 60 seconds was re-measured by ellipsometry to confirm the thickness change before and after the edge bead removal process, and evaluated according to the following criteria. st residual amount) was confirmed, and the results are shown in Table 1.

* 잔류 두께 2Å 미만인 경우: ○, 2Å 이상인 경우: X* In the case of residual thickness less than 2Å: ○, in the case of more than 2Å: X

평가 2: 이면 얼룩 육안 평가Evaluation 2: Visual evaluation of stain on the back side

상기 평가 1과 같이 에지 비드 제거 공정을 거친 레지스트 막이 형성된 웨이퍼의 표면 얼룩을 KMAC-ST400DLX 장비를 이용하여 확인하고, 동시에 기판의 이면 얼룩은 마지막 150℃에서 60초 동안 진행되는 열처리 전/후 얼룩을 육안으로 확인한다. 표기 기준은 다음과 같다. As in Evaluation 1, the surface stains of the wafer on which the resist film was formed through the edge bead removal process were confirmed using the KMAC-ST400DLX equipment, and at the same time, the stains on the back side of the substrate were the stains before and after the heat treatment at 150 ° C for 60 seconds. Check visually. The notation standards are as follows.

* 열처리 전/후 얼룩 無: ○, 얼룩은 잔류하나 열처리 후 사라짐: △, 열처리 후 얼룩 有: X* No stains before/after heat treatment: ○, stains remain but disappear after heat treatment: △, stains after heat treatment: X

평가 3: 현상 후 Sn 잔류량 평가 (2Evaluation 3: Evaluation of Sn residual amount after development (2 ndnd 잔류량) residual amount)

상기 평가 1과 같이 에지 비드 제거 공정을 거친 레지스트 막이 형성된 웨이퍼에 대해, e-Beam lithography system (JBX-9300FS, JEOL社)으로 1:1 L/S 패턴으로 노광 후 170℃에서 60초간 열처리하고, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(PGMEA) 현상액으로 현상 후, 150℃에서 60초간 열처리하여 얻은 웨이퍼에 대해, 상기 상기 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 1 내지 비교예 3으로부터 제조된 에지 비드 제거용 조성물로 다시금 동일 공정조건으로 처리한 다음, TXRF로 edge 부위의 Sn 잔류량 (2nd 잔류량)을 확인하여, 그 결과를 표 1에 나타내었다.As in Evaluation 1, the wafer on which the resist film was formed through the edge bead removal process was exposed in a 1: 1 L/S pattern with an e-Beam lithography system (JBX-9300FS, JEOL Co.), followed by heat treatment at 170 ° C. for 60 seconds, A composition for removing edge beads prepared from Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 for a wafer obtained by heat treatment at 150 ° C. for 60 seconds after development with a propylene glycol methyl ether acetate (PGMEA) developer. After processing again under the same process conditions, the Sn residual amount ( 2nd residual amount) of the edge portion was confirmed by TXRF, and the results are shown in Table 1.

Strip 후 잔류막Residual film after strip 이면 얼룩
(육안 평가)
back side stain
(visual evaluation)
현상 전
Sn 잔류량
(1st 잔류량)
(x1010 atoms/cm2)
before development
Sn residual amount
(1 st remaining)
(x10 10 atoms/cm 2 )
현상 후
Sn 잔류량
(2nd 잔류량)
(x1010 atoms/cm2)
after developing
Sn residual amount
( 2nd residual amount)
(x10 10 atoms/cm 2 )
실시예 1Example 1 1818 3434 실시예 2Example 2 4040 5050 실시예 3Example 3 88 1212 비교예 1Comparative Example 1 XX 37003700 640640 비교예 2Comparative Example 2 XX 11001100 375375 비교예 3Comparative Example 3 XX XX 53005300 971971

표 1을 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 3에 따른 금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물은 비교예 1 내지 3에 따른 금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물에 비하여 금속 제거 효과가 우수하여 잔류 금속의 감소를 더욱 촉진할 수 있음을 확인할 수 있다. Referring to Table 1, the compositions for removing edge beads of metal-containing resists according to Examples 1 to 3 have excellent metal removal effects compared to the compositions for removing edge beads of metal-containing resists according to Comparative Examples 1 to 3, It can be confirmed that the reduction of metal can be further promoted.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.In the foregoing, although specific embodiments of the present invention have been described and shown, the present invention is not limited to the described embodiments, and it is common knowledge in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. It is self-evident to those who have Therefore, such modifications or variations should not be individually understood from the technical spirit or viewpoint of the present invention, and modified embodiments should fall within the scope of the claims of the present invention.

1: 기판 지지부 2: 분사 노즐
10: 포토 레지스트 용액 12: 에지 비드
1: substrate support 2: spray nozzle
10: photoresist solution 12: edge bead

Claims (11)

유기 용매, 그리고
적어도 하나의 하이드록시기 (-OH)로 치환된 7각 고리 화합물을 포함하고,
상기 7각 고리 화합물은 고리 내에 적어도 2개의 이중 결합을 갖는 것인, 금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물.
organic solvents, and
It includes a heptagonal ring compound substituted with at least one hydroxyl group (-OH),
The heptagonal ring compound has at least two double bonds in the ring, a composition for removing edge beads of a metal-containing resist.
제1항에서,
상기 7각 고리 화합물은 1개 또는 2개의 하이드록시기 (-OH)로 치환된 것인, 금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물.
In paragraph 1,
Wherein the heptagonal ring compound is substituted with one or two hydroxyl groups (—OH), a composition for removing edge beads of a metal-containing resist.
제1항에서,
상기 7각 고리 화합물은 3개의 이중 결합을 갖는 것인, 금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물.
In paragraph 1,
The heptagonal ring compound has three double bonds, a composition for removing edge beads of a metal-containing resist.
제1항에서,
상기 7각 고리 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 것인, 금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물:
[화학식 1]
Figure pat00012

상기 화학식 1에서,
R1 내지 R6은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 하이드록시기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기이고,
R1 내지 R6 중 적어도 하나는 하이드록시기이다.
In paragraph 1,
A composition for removing edge beads of a metal-containing resist, wherein the heptagonal ring compound is represented by Formula 1 below:
[Formula 1]
Figure pat00012

In Formula 1,
R 1 to R 6 are each independently hydrogen, halogen, a hydroxyl group, an amino group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 amine group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, or a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group. ego,
At least one of R 1 to R 6 is a hydroxyl group.
제1항에서,
상기 7각 고리 화합물은 하기 그룹 1에 나열된 화학식 중에서 선택되는 하나인, 금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물:
[그룹 1]
[화학식 1-1] [화학식 1-2] [화학식 1-3]
Figure pat00013
Figure pat00014
Figure pat00015

상기 그룹 1에서,
R1 내지 R6은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기이다.
In paragraph 1,
A composition for removing edge beads of a metal-containing resist, wherein the heptagonal ring compound is one selected from the formulas listed in Group 1 below:
[Group 1]
[Formula 1-1] [Formula 1-2] [Formula 1-3]
Figure pat00013
Figure pat00014
Figure pat00015

In the group 1 above,
R 1 to R 6 are each independently hydrogen, halogen, amino group, substituted or unsubstituted C1 to C30 amine group, substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, or substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group.
제1항에서,
상기 7각 고리 화합물은 2-하이드록시-2,4,6-시클로헵타트리엔-1-온 (2-Hydroxy-2,4,6-cycloheptatrien-1-one)인, 금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물.
In paragraph 1,
Edge bead of metal-containing resist, wherein the heptagonal ring compound is 2-hydroxy-2,4,6-cycloheptatrien-1-one composition for removal.
제1항에서,
50 내지 99.99 중량%의 상기 유기 용매; 및
0.01 내지 50 중량%의 상기 7각 고리 화합물을 포함하는, 금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물.
In paragraph 1,
50 to 99.99% by weight of the organic solvent; and
A composition for removing edge beads of a metal-containing resist, comprising 0.01 to 50% by weight of the heptagonal ring compound.
제1항에서,
상기 금속 함유 레지스트에 포함되는 금속 화합물은 알킬 주석 옥소기 및 알킬 주석 카르복실기 중 적어도 하나를 포함하는, 금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물.
In paragraph 1,
A composition for removing edge beads of a metal-containing resist, wherein the metal compound included in the metal-containing resist includes at least one of an alkyl tin oxo group and an alkyl tin carboxyl group.
제1항에서,
상기 금속 함유 레지스트에 포함되는 금속 화합물은 하기 화학식 3으로 표시되는, 금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물:
[화학식 3]
Figure pat00016

상기 화학식 3에서,
R7은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 또는 C30 아릴알킬기, 및 -Ra-O-Rb (여기서 Ra는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기이고, Rb는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기임) 중에서 선택되고,
R8 내지 R10은 각각 독립적으로 -ORc 또는 -OC(=O)Rd 중에서 선택되고,
Rc는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 이들의 조합이고,
Rd는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 이들의 조합이다.
In paragraph 1,
A composition for removing edge beads of a metal-containing resist, wherein the metal compound included in the metal-containing resist is represented by Formula 3 below:
[Formula 3]
Figure pat00016

In Formula 3,
R 7 is a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynyl group a C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C6 or C30 arylalkyl group, and -R a -OR b (where R a is a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, and R b is a substituted or unsubstituted It is selected from C1 to C20 alkyl groups),
R 8 to R 10 are each independently selected from -OR c or -OC(=O)R d ;
R c is a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynyl group, substituted or unsubstituted A C6 to C30 aryl group, or a combination thereof,
R d is hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynyl group, An unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a combination thereof.
기판 상에 금속 함유 레지스트 조성물을 도포하는 단계;
상기 기판의 에지를 따라 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물을 도포하는 단계;
건조 및 가열하여 상기 기판 상에 금속 함유 레지스트막을 형성시키는 열처리 단계; 그리고
노광 및 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 단계
를 포함하는 패턴 형성 방법.
applying a metal-containing resist composition on a substrate;
applying the composition for removing edge beads of a metal-containing resist according to any one of claims 1 to 9 along an edge of the substrate;
a heat treatment step of drying and heating to form a metal-containing resist film on the substrate; And
Forming a resist pattern by exposure and development
Pattern forming method comprising a.
제10항에서,
상기 노광 및 현상 공정 이후, 금속 함유 레지스트의 에지 비드 제거용 조성물을 도포하는 단계를 더 포함하는, 패턴 형성 방법.
In paragraph 10,
After the exposure and development processes, the pattern forming method further comprising the step of applying a composition for removing edge beads of a metal-containing resist.
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