JP2009244722A - Composition for resist underlayer film and method for preparing the same - Google Patents

Composition for resist underlayer film and method for preparing the same Download PDF

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JP2009244722A JP2008092981A JP2008092981A JP2009244722A JP 2009244722 A JP2009244722 A JP 2009244722A JP 2008092981 A JP2008092981 A JP 2008092981A JP 2008092981 A JP2008092981 A JP 2008092981A JP 2009244722 A JP2009244722 A JP 2009244722A
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Masato Tanaka
正人 田中
Keiji Konno
圭二 今野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composition for a resist underlayer film having excellent storage stability, forming a resist underlayer film with low infiltration of a resist material, having excellent adhesion to a resist film, improving reproducibility of a resist pattern, and having resistance to an alkali solution used for development and to oxygen ashing in resist removal. <P>SOLUTION: This composition for the resist underlayer film comprises polysiloxane including a structural unit containing an alkylsulfonamide group in the side chain, and two kinds of structural units each having other specific structure, and a solvent. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、レジスト下層膜用組成物及びその製造方法に関する。更に詳しくは、本発明は、基板にレジストパターンを形成する際に、その下地となる下層膜を形成するためのレジスト下層膜用組成物及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a resist underlayer film composition and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a resist underlayer film composition for forming an underlayer film serving as an underlayer when a resist pattern is formed on a substrate, and a method for producing the same.

半導体用素子等を製造する際のパターン形成においては、リソグラフィー技術、レジスト現像プロセス及びエッチング技術を適用するパターン転写法により、有機材料又は無機材料よりなる基板の微細加工が行われている。
しかしながら、回路基板における半導体素子等の高集積化が進むにつれて、露光工程において光マスクのパターンを正確にレジスト膜に転写することが困難となり、例えば、基板に対する微細加工プロセスにおいて、レジスト膜中に形成される光の定在波の影響により、形成されるパターンの寸法に誤差(狂い)が生じることがある。このような定在波の影響を軽減するために、レジスト膜と基板表面との間に反射防止膜が形成されている。
In pattern formation when manufacturing semiconductor elements and the like, fine processing of a substrate made of an organic material or an inorganic material is performed by a pattern transfer method using a lithography technique, a resist development process, and an etching technique.
However, as the integration of semiconductor elements and the like on a circuit board increases, it becomes difficult to accurately transfer the pattern of the optical mask to the resist film in the exposure process. For example, it is formed in the resist film in a microfabrication process for the substrate. Due to the influence of the standing wave of the generated light, an error (inconsistency) may occur in the dimension of the formed pattern. In order to reduce the influence of such standing waves, an antireflection film is formed between the resist film and the substrate surface.

また、シリコン酸化膜や無機層間絶縁膜等が形成された基板を加工する際、レジストパターンがマスクとして用いられるが、パターンの微細化が進むにつれレジスト膜及び反射防止膜を薄くする必要がある。このようにレジスト膜の薄膜化が進むと、レジスト膜のマスク性能が低下するため、基板にダメージを与えずに所望の微細加工を施すことが困難になる傾向にある。   Further, when processing a substrate on which a silicon oxide film, an inorganic interlayer insulating film, or the like is processed, a resist pattern is used as a mask. However, as the pattern becomes finer, it is necessary to make the resist film and the antireflection film thinner. As the resist film becomes thinner in this way, the mask performance of the resist film decreases, and it tends to be difficult to perform desired fine processing without damaging the substrate.

そこで、加工対象である基板の酸化膜や層間絶縁膜上に加工用下層膜を形成し、これにレジストパターンを転写し、この加工用下層膜をマスクとして用いて、酸化膜や層間絶縁膜をドライエッチングするプロセスが行われている。このような加工用下層膜は、膜厚によって反射率が変化するため、使用される膜厚に応じて反射率が最小になるように、組成等を調整することが必要となる。更に、前記加工用下層膜には、裾引き等のないレジストパターンが形成できること、レジストとの密着性に優れること、酸化膜や層間絶縁膜を加工する際に十分なマスク性があること、レジスト材料のレジスト下層膜への染み込み量が少なく、レジスト膜/レジスト下層膜におけるエッチング選択性に優れること、溶液としての保存安定性に優れること等が要求されている。   Therefore, a lower layer film for processing is formed on the oxide film or interlayer insulating film of the substrate to be processed, a resist pattern is transferred to this, and the oxide film or interlayer insulating film is formed using this lower layer film for processing as a mask. A dry etching process is performed. Since the reflectance of such a processing lower layer film varies depending on the film thickness, it is necessary to adjust the composition or the like so that the reflectance is minimized according to the film thickness used. Furthermore, the lower layer film for processing can form a resist pattern without tailing, has excellent adhesion to the resist, has sufficient mask properties when processing an oxide film or an interlayer insulating film, It is required that the amount of penetration of the material into the resist underlayer film is small, the etching selectivity in the resist film / resist underlayer film is excellent, and the storage stability as a solution is excellent.

これまでに提案されている加工用下層膜としては、例えば、特定のシラン化合物の加水分解物及び/又はその縮合物を含有する組成物からなる加工用下層膜(特許文献1及び2参照)を挙げることができる。   As the processing underlayer film proposed so far, for example, a processing underlayer film composed of a composition containing a hydrolyzate of a specific silane compound and / or a condensate thereof (see Patent Documents 1 and 2). Can be mentioned.

特開2000−356854号公報JP 2000-356854 A 特開平3−45510号公報JP-A-3-45510

しかしながら、これまでに提案されている加工用下層膜は、レジストパターンの密着性に劣る等、前記特性を全て十分に満たす材料ではないのが現状である。   However, the underlayer film for processing proposed so far is not a material that sufficiently satisfies all of the above characteristics such as poor adhesion of a resist pattern.

本発明の課題は、レジスト膜との密着性に優れ、レジストパターンの再現性を向上させるとともに、現像等に用いられるアルカリ液及びレジスト除去時の酸素アッシングに対して耐性を有し、レジスト材料の染み込み量が少ないレジスト下層膜を形成することができ、且つ保存安定性に優れるレジスト下層膜用組成物を提供することを目的とする。   The problem of the present invention is that it has excellent adhesion to a resist film, improves the reproducibility of a resist pattern, has resistance to an alkaline solution used for development and the like and oxygen ashing during resist removal, An object of the present invention is to provide a resist underlayer film composition that can form a resist underlayer film with a small amount of permeation and is excellent in storage stability.

本発明は、以下の通りである。
[1]下記式(1)で表される構成単位、下記式(2)で表される構成単位、及び下記式(3)で表される構成単位を含有するポリシロキサンと、溶剤と、を含むことを特徴とするレジスト下層膜用組成物。

Figure 2009244722
〔式(1)において、Rは、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜4のアルキル基を示す。〕
Figure 2009244722
Figure 2009244722
〔式(3)において、Rは、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜4のアルキル基を示す。〕
[2]前記ポリシロキサンが、下記式(4)で表される構成単位を更に含有する前記[1]に記載のレジスト下層膜用組成物。
Figure 2009244722
[3]紫外光の照射及び/又は加熱により酸を発生する酸発生化合物を更に含有する前記[1]又は[2]に記載のレジスト下層膜用組成物。
[4]前記[1]乃至[3]のいずれかに記載のレジスト下層膜用組成物を製造する方法であって、該レジスト下層膜用組成物に用いられるポリシロキサンを、アルコキシシランを出発原料として、有機溶媒中において、水及び触媒の存在下に加水分解及び/又は縮合させて調製する工程を有することを特徴とするレジスト下層膜用組成物の製造方法。 The present invention is as follows.
[1] A structural unit represented by the following formula (1), a structural unit represented by the following formula (2), a polysiloxane containing a structural unit represented by the following formula (3), and a solvent. A composition for a resist underlayer film, comprising:
Figure 2009244722
In [Equation (1), R 1 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. ]
Figure 2009244722
Figure 2009244722
In [Equation (3), R 2 is a straight-chain or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. ]
[2] The resist underlayer film composition according to [1], wherein the polysiloxane further contains a structural unit represented by the following formula (4).
Figure 2009244722
[3] The resist underlayer film composition according to [1] or [2], further including an acid generating compound that generates an acid upon irradiation with ultraviolet light and / or heating.
[4] A method for producing the resist underlayer film composition according to any one of [1] to [3], wherein the polysiloxane used in the resist underlayer film composition is an alkoxysilane starting material. As a manufacturing method of the composition for resist underlayer films characterized by having the process prepared by hydrolyzing and / or condensing in organic solvent in presence of water and a catalyst.

本発明のレジスト下層膜用組成物によれば、レジスト膜との密着性に優れ、レジストパターンの再現性を向上させるとともに、現像等に用いられるアルカリ液及びレジスト除去時の酸素アッシングに対して十分な耐性を有し、レジスト材料の染み込み量が少ないレジスト下層膜を形成することができ、且つ保存安定性にも優れている。特に、得られるレジスト下層膜へのレジスト材料の染み込み量を十分に低減することができるため、レジスト膜/レジスト下層膜におけるエッチング選択性の悪化を十分に防止することができる。   According to the resist underlayer film composition of the present invention, it has excellent adhesion to the resist film, improves the reproducibility of the resist pattern, and is sufficient for the alkaline liquid used for development and the oxygen ashing at the time of resist removal. It is possible to form a resist underlayer film having a high resistance and a small amount of permeation of the resist material, and excellent in storage stability. In particular, since the penetration amount of the resist material into the obtained resist underlayer film can be sufficiently reduced, it is possible to sufficiently prevent the etching selectivity in the resist film / resist underlayer film from being deteriorated.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
[1]レジスト下層膜用組成物
本発明のレジスト下層膜用組成物は、下記式(1)で表される構成単位[以下、「構成単位(1)」という。]、下記式(2)で表される構成単位[以下、「構成単位(2)」という。]、及び下記式(3)で表される構成単位[以下、「構成単位(3)」という。]を含有するポリシロキサン[以下、「ポリシロキサン(A)」という。]と、溶剤[以下、「溶剤(B)」という。]と、を含むことを特徴とする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
[1] Composition for resist underlayer film The composition for resist underlayer film of the present invention is a structural unit represented by the following formula (1) [hereinafter referred to as “structural unit (1)”. ], A structural unit represented by the following formula (2) [hereinafter referred to as “structural unit (2)”. ] And a structural unit represented by the following formula (3) [hereinafter referred to as “structural unit (3)”. ] Containing polysiloxane [hereinafter referred to as “polysiloxane (A)”. ] And a solvent [hereinafter referred to as “solvent (B)”. ].

Figure 2009244722
〔式(1)において、Rは、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜4のアルキル基を示す。〕
Figure 2009244722
In [Equation (1), R 1 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. ]

Figure 2009244722
Figure 2009244722

Figure 2009244722
〔式(3)において、Rは、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜4のアルキル基を示す。〕
Figure 2009244722
In [Equation (3), R 2 is a straight-chain or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. ]

(1)ポリシロキサン(A)
<構成単位(1)>
前記式(1)のRにおける直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜4のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基等が挙げられる。
(1) Polysiloxane (A)
<Structural unit (1)>
Examples of the linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms in R 1 of the formula (1) include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, and an n-butyl group. , 2-methylpropyl group, 1-methylpropyl group, t-butyl group and the like.

前記構成単位(1)を与える単量体としては、例えば、下記式(i)で表されるシラン化合物等を挙げることができる。
Si(OR (i)
〔式(i)において、Rは下記式(a)で表される基を表し、Rは1価の有機基を表す。〕
Examples of the monomer that gives the structural unit (1) include a silane compound represented by the following formula (i).
R 3 Si (OR 4 ) 3 (i)
[In formula (i), R 3 represents a group represented by the following formula (a), and R 4 represents a monovalent organic group. ]

Figure 2009244722
〔式(a)において、R’は、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜4のアルキル基を表す。〕
Figure 2009244722
[In Formula (a), R 1 ′ represents a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. ]

前記式(a)におけるR’については、前記式(1)におけるRの説明をそのまま適用することができる。
また、前記式(i)のRにおける1価の有機基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、γ−アミノプロピル基、γ−グリシドキシプロピル基、γ−トリフロロプロピル基等の置換基を有していてもよいアルキル基等が挙げられる。これらのなかでも、メチル基、エチル基が好ましい。尚、各Rは全て同一であってもよいし、全て又は一部が異なっていてもよい。
For R 1 ′ in the formula (a), the description of R 1 in the formula (1) can be applied as it is.
Examples of the monovalent organic group in R 4 of the formula (i) include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an iso-propyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, and a tert-butyl group. And an alkyl group which may have a substituent such as a group, γ-aminopropyl group, γ-glycidoxypropyl group, γ-trifluoropropyl group, and the like. Among these, a methyl group and an ethyl group are preferable. Incidentally, it may be all the R 4 are same or different for all or part.

また、前記構成単位(1)を与える具体的なシラン化合物としては、例えば、N−3−(トリエトキシシリル)プロピルメチルスルホンアミド、N−3−(トリエトキシシリル)プロピルベンジルスルホンアミド、N−3−(トリエトキシシリル)プロピルベンゾイルスルホンアミド、N−3−(トリエトキシシリル)プロピルビニルスルホンアミド、N−3−(トリエトキシシリル)プロピルシアノメチルスルホンアミド、N−3−(トリエトキシシリル)プロピル−3−メルカプトプロピル−1−スルホンアミド、N−3−(トリエトキシシリル)プロピルベンジルスルホンアミド、N−3−(トリエトキシシリル)プロピル−C−(2−シアノフェニル)メチルスルホンアミド、N−3−(トリエトキシシリル)プロピル−3,3−ジメチルブチルスルホンアミド、N−3−(トリエトキシシリル)プロピル−2−オキソ−2−フェニルエチルスルホンアミド、N−3−(トリエトキシシリル)プロピル−2−(2,5−ジオキソイミダゾリン−4−イル)エチルスルホンアミド、N−3−(トリエトキシシリル)プロピル−C−ベンゾオキサゾール−2−イルスルホンアミド、N−3−(トリエトキシシリル)プロピル−C−ベンゾオキサゾール−2−イルスルホンアミド、N−2−(トリエトキシシリル)エチルベンジルスルホンアミド、N−2−(トリエトキシシリル)エチルベンゾイルスルホンアミド、N−2−(トリエトキシシリル)エチルメチルスルホンアミド、N−2−(トリエトキシシリル)エチルエチルスルホンアミド、N−2−(トリエトキシシリル)エチル−n−ブチルスルホンアミド、N−2−(トリエトキシシリル)エチル−iso−ブチルスルホンアミド、N−2−(トリエトキシシリル)エチルオクチルスルホンアミド、N−2−(トリエトキシシリル)エチルビニルスルホンアミド、N−2−(トリエトキシシリル)エチルアリルスルホンアミド、N−2−(トリエトキシシリル)エチル−2−フェニルエチルスルホンアミド、N−2−(トリエトキシシリル)エチル−3−アミノプロピルスルホンアミド、N−2−(トリエトキシシリル)エチル−2−シアノエチルスルホンアミド、N−2−(トリエトキシシリル)エチル−3−ニトロフェニルスルホンアミド、N−2−(トリエトキシシリル)エチル−4−ニトロフェニルスルホンアミド、   Specific examples of the silane compound that gives the structural unit (1) include N-3- (triethoxysilyl) propylmethylsulfonamide, N-3- (triethoxysilyl) propylbenzylsulfonamide, N- 3- (triethoxysilyl) propylbenzoylsulfonamide, N-3- (triethoxysilyl) propylvinylsulfonamide, N-3- (triethoxysilyl) propylcyanomethylsulfonamide, N-3- (triethoxysilyl) Propyl-3-mercaptopropyl-1-sulfonamide, N-3- (triethoxysilyl) propylbenzylsulfonamide, N-3- (triethoxysilyl) propyl-C- (2-cyanophenyl) methylsulfonamide, N -3- (triethoxysilyl) propyl-3,3-di Tylbutylsulfonamide, N-3- (triethoxysilyl) propyl-2-oxo-2-phenylethylsulfonamide, N-3- (triethoxysilyl) propyl-2- (2,5-dioxoimidazoline-4 -Yl) ethylsulfonamide, N-3- (triethoxysilyl) propyl-C-benzoxazol-2-ylsulfonamide, N-3- (triethoxysilyl) propyl-C-benzoxazol-2-ylsulfonamide N-2- (triethoxysilyl) ethylbenzylsulfonamide, N-2- (triethoxysilyl) ethylbenzoylsulfonamide, N-2- (triethoxysilyl) ethylmethylsulfonamide, N-2- (triethoxy Silyl) ethylethylsulfonamide, N-2- (triethoxysilyl) Til-n-butylsulfonamide, N-2- (triethoxysilyl) ethyl-iso-butylsulfonamide, N-2- (triethoxysilyl) ethyloctylsulfonamide, N-2- (triethoxysilyl) ethylvinyl Sulfonamide, N-2- (triethoxysilyl) ethylallylsulfonamide, N-2- (triethoxysilyl) ethyl-2-phenylethylsulfonamide, N-2- (triethoxysilyl) ethyl-3-aminopropyl Sulfonamide, N-2- (triethoxysilyl) ethyl-2-cyanoethylsulfonamide, N-2- (triethoxysilyl) ethyl-3-nitrophenylsulfonamide, N-2- (triethoxysilyl) ethyl-4 -Nitrophenylsulfonamide,

N−3−(トリメトキシシリル)プロピルベンジルスルホンアミド、N−3−(トリメトキシシリル)プロピルベンゾイルスルホンアミド、N−3−(トリメトキシシリル)プロピルビニルスルホンアミド、N−3−(トリメトキシシリル)プロピルシアノメチルスルホンアミド、N−3−(トリメトキシシリル)プロピル−3−メルカプトプロピル−1−スルホンアミド、N−3−(トリメトキシシリル)プロピルベンジルスルホンアミド、N−3−(トリメトキシシリル)プロピル−C−(2−シアノフェニル)メチルスルホンアミド、N−3−(トリメトキシシリル)プロピル−3,3−ジメチルブチルスルホンアミド、N−3−(トリメトキシシリル)プロピル−2−オキソ−2−フェニルエチルスルホンアミド、N−3−(トリメトキシシリル)プロピル−2−(2,5−ジオキソイミダゾリン−4−イル)エチルスルホンアミド、N−3−(トリメトキシシリル)プロピル−C−ベンゾオキサゾール−2−イルスルホンアミド、N−3−(トリメトキシシリル)プロピル−C−ベンゾオキサゾール−2−イルスルホンアミド、N−2−(トリメトキシシリル)エチルベンジルスルホンアミド、N−2−(トリメトキシシリル)エチルベンゾイルスルホンアミド、N−2−(トリエトキシシリル)エチルメチルスルホンアミド、N−2−(トリメトキシシリル)エチルエチルスルホンアミド、N−2−(トリメトキシシリル)エチル−n−ブチルスルホンアミド、N−2−(トリメトキシシリル)エチル−iso−ブチルスルホンアミド、N−2−(トリメトキシシリル)エチルオクチルスルホンアミド、N−2−(トリメトキシシリル)エチルビニルスルホンアミド、N−2−(トリメトキシシリル)エチルアリルスルホンアミド、N−2−(トリメトキシシリル)エチル−2−フェニルエチルスルホンアミド、N−2−(トリメトキシシリル)エチル−3−アミノプロピルスルホンアミド、N−2−(トリメトキシシリル)エチル−2−シアノエチルスルホンアミド、N−2−(トリメトキシシリル)エチル−3−ニトロフェニルスルホンアミド、N−2−(トリメトキシシリル)エチル−4−ニトロフェニルスルホンアミド等が挙げられる。   N-3- (trimethoxysilyl) propylbenzylsulfonamide, N-3- (trimethoxysilyl) propylbenzoylsulfonamide, N-3- (trimethoxysilyl) propylvinylsulfonamide, N-3- (trimethoxysilyl) ) Propyl cyanomethylsulfonamide, N-3- (trimethoxysilyl) propyl-3-mercaptopropyl-1-sulfonamide, N-3- (trimethoxysilyl) propylbenzylsulfonamide, N-3- (trimethoxysilyl) ) Propyl-C- (2-cyanophenyl) methylsulfonamide, N-3- (trimethoxysilyl) propyl-3,3-dimethylbutylsulfonamide, N-3- (trimethoxysilyl) propyl-2-oxo- 2-phenylethylsulfonamide, N-3- (trimethyl Xylyl) propyl-2- (2,5-dioxoimidazolin-4-yl) ethylsulfonamide, N-3- (trimethoxysilyl) propyl-C-benzoxazol-2-ylsulfonamide, N-3- ( Trimethoxysilyl) propyl-C-benzoxazol-2-ylsulfonamide, N-2- (trimethoxysilyl) ethylbenzylsulfonamide, N-2- (trimethoxysilyl) ethylbenzoylsulfonamide, N-2- ( Triethoxysilyl) ethylmethylsulfonamide, N-2- (trimethoxysilyl) ethylethylsulfonamide, N-2- (trimethoxysilyl) ethyl-n-butylsulfonamide, N-2- (trimethoxysilyl) ethyl -Iso-butylsulfonamide, N-2- (trimethoxysilyl) Ethyloctylsulfonamide, N-2- (trimethoxysilyl) ethylvinylsulfonamide, N-2- (trimethoxysilyl) ethylallylsulfonamide, N-2- (trimethoxysilyl) ethyl-2-phenylethylsulfonamide N-2- (trimethoxysilyl) ethyl-3-aminopropylsulfonamide, N-2- (trimethoxysilyl) ethyl-2-cyanoethylsulfonamide, N-2- (trimethoxysilyl) ethyl-3-nitro Examples thereof include phenylsulfonamide, N-2- (trimethoxysilyl) ethyl-4-nitrophenylsulfonamide, and the like.

これらのなかでも、単量体合成の容易性の観点から、N−3−(トリエトキシシリル)プロピルメチルスルホンアミド、N−3−(トリエトキシシリル)プロピルベンジルスルホンアミド、N−2−(トリエトキシシリル)エチルベンジルスルホンアミド、N−2−(トリエトキシシリル)エチルメチルスルホンアミド、N−2−(トリエトキシシリル)エチルエチルスルホンアミド、N−2−(トリエトキシシリル)エチル−n−ブチルスルホンアミド、N−2−(トリエトキシシリル)エチル−2−フェニルエチルスルホンアミド等が好ましい。
尚、これらの単量体は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Among these, from the viewpoint of ease of monomer synthesis, N-3- (triethoxysilyl) propylmethylsulfonamide, N-3- (triethoxysilyl) propylbenzylsulfonamide, N-2- (tri Ethoxysilyl) ethylbenzylsulfonamide, N-2- (triethoxysilyl) ethylmethylsulfonamide, N-2- (triethoxysilyl) ethylethylsulfonamide, N-2- (triethoxysilyl) ethyl-n-butyl Sulfonamide, N-2- (triethoxysilyl) ethyl-2-phenylethylsulfonamide and the like are preferable.
In addition, these monomers may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

また、前記構成単位(1)は、前記ポリシロキサン(A)に、1種のみ含まれていてもよいし、2種以上含まれていてもよい。   Moreover, the said structural unit (1) may be contained only 1 type in the said polysiloxane (A), and may be contained 2 or more types.

<構成単位(2)>
前記構成単位(2)を与える単量体としては、例えば、下記式(ii)で表されるシラン化合物等を挙げることができる。
Si(OR (ii)
〔式(ii)において、Rは1価の有機基を表す。〕
<Structural unit (2)>
Examples of the monomer that provides the structural unit (2) include a silane compound represented by the following formula (ii).
Si (OR 5 ) 4 (ii)
[In Formula (ii), R 5 represents a monovalent organic group. ]

前記式(ii)のRにおける1価の有機基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、γ−アミノプロピル基、γ−グリシドキシプロピル基、γ−トリフロロプロピル基等の置換基を有していてもよいアルキル基等が挙げられる。これらのなかでも、メチル基、エチル基が好ましい。尚、各Rは全て同一であってもよいし、全て又は一部が異なっていてもよい。 Examples of the monovalent organic group in R 5 of the formula (ii) include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an iso-propyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, Examples thereof include an alkyl group which may have a substituent such as γ-aminopropyl group, γ-glycidoxypropyl group and γ-trifluoropropyl group. Among these, a methyl group and an ethyl group are preferable. Incidentally, it may be each R 5 is all the same, may be different for all or part.

また、前記構成単位(2)を与える具体的なシラン化合物としては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−n−プロポキシシラン、テトラ−iso−プロポキシシラン、テトラ−n−ブトキシラン、テトラ−sec−ブトキシシラン、テトラ−tert−ブトキシシラン、テトラフェノキシシラン、テトラクロロシラン、テトラアセトキシシラン、テトライソシアナートシラン等が挙げられる。これらのなかでも、反応性、物質の取り扱い容易性の観点から、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−n−プロポキシシラン、テトラ−iso−プロポキシシラン、テトラ−n−ブトキシラン、テトラ−sec−ブトキシシラン等が好ましい。
尚、これらの単量体は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Specific examples of the silane compound that gives the structural unit (2) include, for example, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra-n-propoxysilane, tetra-iso-propoxysilane, tetra-n-butoxysilane, tetra- Examples include sec-butoxysilane, tetra-tert-butoxysilane, tetraphenoxysilane, tetrachlorosilane, tetraacetoxysilane, and tetraisocyanatosilane. Among these, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra-n-propoxysilane, tetra-iso-propoxysilane, tetra-n-butoxysilane, tetra-sec-butoxy are considered from the viewpoints of reactivity and easy handling of substances. Silane and the like are preferable.
In addition, these monomers may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

<構成単位(3)>
また、前記式(3)のRにおける直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜4のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基等が挙げられる。
<Structural unit (3)>
Examples of the linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms represented by R 2 in the formula (3) include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, and an n- A butyl group, 2-methylpropyl group, 1-methylpropyl group, t-butyl group and the like can be mentioned.

前記構成単位(3)を与える単量体としては、例えば、下記式(iii)で表されるシラン化合物等を挙げることができる。
’Si(OR (iii)
〔式(iii)において、R’は直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜4のアルキル基を表し、Rは1価の有機基を表す。〕
Examples of the monomer that gives the structural unit (3) include a silane compound represented by the following formula (iii).
R 2 'Si (OR 6 ) 3 (iii)
[In the formula (iii), R 2 ′ represents a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and R 6 represents a monovalent organic group. ]

前記式(iii)におけるR’については、前記式(3)におけるRの説明をそのまま適用することができる。
また、Rにおける1価の有機基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、γ−アミノプロピル基、γ−グリシドキシプロピル基、γ−トリフロロプロピル基等の置換基を有していてもよいアルキル基等が挙げられる。これらのなかでも、メチル基、エチル基が好ましい。尚、各Rは全て同一であってもよいし、全て又は一部が異なっていてもよい。
For R 2 ′ in formula (iii), the description of R 2 in formula (3) can be applied as it is.
Examples of the monovalent organic group for R 6 include methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n-butyl, sec-butyl, tert-butyl, and γ-aminopropyl. And an alkyl group which may have a substituent such as a group, γ-glycidoxypropyl group and γ-trifluoropropyl group. Among these, a methyl group and an ethyl group are preferable. Incidentally, it may be all the R 6 are same or different for all or part.

また、前記構成単位(3)を与える具体的なシラン化合物としては、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリ−n−プロポキシシラン、メチルトリ−iso−プロポキシシラン、メチルトリ−n−ブトキシシラン、メチルトリ−sec−ブトキシシラン、メチルトリ−tert−ブトキシシラン、メチルトリフェノキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリ−n−プロポキシシラン、エチルトリ−iso−プロポキシシラン、エチルトリ−n−ブトキシシラン、エチルトリ−sec−ブトキシシラン、エチルトリ−tert−ブトキシシラン、エチルトリフェノキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、n−プロピルトリ−n−プロポキシシラン、n−プロピルトリ−iso−プロポキシシラン、n−プロピルトリ−n−ブトキシシラン、n−プロピルトリ−sec−ブトキシシラン、n−プロピルトリ−tert−ブトキシシラン、n−プロピルトリフェノキシシラン、i−プロピルトリメトキシシラン、i−プロピルトリエトキシシラン、i−プロピルトリ−n−プロポキシシラン、i−プロピルトリ−iso−プロポキシシラン、i−プロピルトリ−n−ブトキシシラン、i−プロピルトリ−sec−ブトキシシラン、i−プロピルトリ−tert−ブトキシシラン、i−プロピルトリフェノキシシラン、n−ブチルトリメトキシシラン、n−ブチルトリエトキシシラン、n−ブチルトリ−n−プロポキシシラン、n−ブチルトリ−iso−プロポキシシラン、n−ブチルトリ−n−ブトキシシラン、n−ブチルトリ−sec−ブトキシシラン、n−ブチルトリ−tert−ブトキシシラン、n−ブチルトリフェノキシシラン、2−メチルプロピルトリメトキシシラン、2−メチルプロピルトリエトキシシラン、2−メチルプロピルトリ−n−プロポキシシラン、2−メチルプロピルトリ−iso−プロポキシシラン、2−メチルプロピルトリ−n−ブトキシシラン、2−メチルプロピルトリ−sec−ブトキシシラン、2−メチルプロピルトリ−tert−ブトキシシラン、2−メチルプロピルトリフェノキシシラン、1−メチルプロピルトリメトキシシラン、1−メチルプロピルトリエトキシシラン、1−メチルプロピルトリ−n−プロポキシシラン、1−メチルプロピルトリ−iso−プロポキシシラン、1−メチルプロピルトリ−n−ブトキシシラン、1−メチルプロピルトリ−sec−ブトキシシラン、1−メチルプロピルトリ−tert−ブトキシシラン、1−メチルプロピルトリフェノキシシラン、t−ブチルトリメトキシシラン、t−ブチルトリエトキシシラン、t−ブチルトリ−t−プロポキシシラン、t−ブチルトリ−iso−プロポキシシラン、t−ブチルトリ−n−ブトキシシラン、t−ブチルトリ−sec−ブトキシシラン、t−ブチルトリ−tert−ブトキシシラン、t−ブチルトリフェノキシシラン等が挙げられる。   Specific examples of the silane compound that gives the structural unit (3) include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltri-n-propoxysilane, methyltri-iso-propoxysilane, and methyltri-n-butoxysilane. Methyltri-sec-butoxysilane, methyltri-tert-butoxysilane, methyltriphenoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, ethyltri-n-propoxysilane, ethyltri-iso-propoxysilane, ethyltri-n-butoxysilane Ethyltri-sec-butoxysilane, ethyltri-tert-butoxysilane, ethyltriphenoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, n-propyltri n-propoxysilane, n-propyltri-iso-propoxysilane, n-propyltri-n-butoxysilane, n-propyltri-sec-butoxysilane, n-propyltri-tert-butoxysilane, n-propyltriphenoxy Silane, i-propyltrimethoxysilane, i-propyltriethoxysilane, i-propyltri-n-propoxysilane, i-propyltri-iso-propoxysilane, i-propyltri-n-butoxysilane, i-propyltri -Sec-butoxysilane, i-propyltri-tert-butoxysilane, i-propyltriphenoxysilane, n-butyltrimethoxysilane, n-butyltriethoxysilane, n-butyltri-n-propoxysilane, n-butyltri- iso-propoxy N-butyltri-n-butoxysilane, n-butyltri-sec-butoxysilane, n-butyltri-tert-butoxysilane, n-butyltriphenoxysilane, 2-methylpropyltrimethoxysilane, 2-methylpropyltriethoxy Silane, 2-methylpropyltri-n-propoxysilane, 2-methylpropyltri-iso-propoxysilane, 2-methylpropyltri-n-butoxysilane, 2-methylpropyltri-sec-butoxysilane, 2-methylpropyl Tri-tert-butoxysilane, 2-methylpropyltriphenoxysilane, 1-methylpropyltrimethoxysilane, 1-methylpropyltriethoxysilane, 1-methylpropyltri-n-propoxysilane, 1-methylpropyltri-iso- Professional Poxysilane, 1-methylpropyltri-n-butoxysilane, 1-methylpropyltri-sec-butoxysilane, 1-methylpropyltri-tert-butoxysilane, 1-methylpropyltriphenoxysilane, t-butyltrimethoxysilane, t-butyltriethoxysilane, t-butyltri-t-propoxysilane, t-butyltri-iso-propoxysilane, t-butyltri-n-butoxysilane, t-butyltri-sec-butoxysilane, t-butyltri-tert-butoxy Silane, t-butyltriphenoxysilane, etc. are mentioned.

これらのなかでも、反応性、物質の取り扱い容易性の観点から、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリ−n−プロポキシシラン、メチルトリ−iso−プロポキシシラン、メチルトリ−n−ブトキシシラン、メチルトリ−sec−ブトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリ−n−プロポキシシラン、エチルトリ−iso−プロポキシシラン、エチルトリ−n−ブトキシシラン、エチルトリ−sec−ブトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、n−プロピルトリ−n−プロポキシシラン、n−プロピルトリ−iso−プロポキシシラン、n−プロピルトリ−n−ブトキシシラン、n−プロピルトリ−sec−ブトキシシラン等が好ましい。
尚、これらの単量体は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Among these, from the viewpoint of reactivity and easy handling of substances, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltri-n-propoxysilane, methyltri-iso-propoxysilane, methyltri-n-butoxysilane, methyltri- sec-butoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, ethyltri-n-propoxysilane, ethyltri-iso-propoxysilane, ethyltri-n-butoxysilane, ethyltri-sec-butoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, n-propyltri-n-propoxysilane, n-propyltri-iso-propoxysilane, n-propyltri-n-butoxysilane, n-propyltri-sec-butoxysila Etc. are preferred.
In addition, these monomers may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

<構成単位(4)>
また、前記ポリシロキサン(A)は、前記構成単位(1)〜(3)以外にも、下記式(4)で表される構成単位[以下、「構成単位(4)」という。]を更に含有していてもよい。
<Structural unit (4)>
In addition to the structural units (1) to (3), the polysiloxane (A) is a structural unit represented by the following formula (4) [hereinafter referred to as “structural unit (4)”. ] May be further contained.

Figure 2009244722
Figure 2009244722

前記構成単位(4)を与える単量体としては、例えば、下記式(iv)で表されるシラン化合物等を挙げることができる。
Si(OR (iv)
〔式(iv)において、Rはフェニル基を表し、Rは1価の有機基を表す。〕
Examples of the monomer that gives the structural unit (4) include a silane compound represented by the following formula (iv).
R 7 Si (OR 8 ) 3 (iv)
[In Formula (iv), R 7 represents a phenyl group, and R 8 represents a monovalent organic group. ]

前記式(iv)のRにおける1価の有機基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、γ−アミノプロピル基、γ−グリシドキシプロピル基、γ−トリフロロプロピル基等の置換基を有していてもよいアルキル基等が挙げられる。これらのなかでも、メチル基、エチル基が好ましい。尚、各Rは全て同一であってもよいし、全て又は一部が異なっていてもよい。 Examples of the monovalent organic group for R 8 in the formula (iv) include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an iso-propyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, Examples thereof include an alkyl group which may have a substituent such as γ-aminopropyl group, γ-glycidoxypropyl group and γ-trifluoropropyl group. Among these, a methyl group and an ethyl group are preferable. Incidentally, it may be all the R 8 are same or different for all or part.

また、前記構成単位(4)を与える具体的なシラン化合物としては、例えば、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリ−n−プロポキシシラン、フェニルトリ−iso−プロポキシシラン、フェニルトリ−n−ブトキシシラン、フェニルトリ−sec−ブトキシシラン、フェニルトリ−tert−ブトキシシラン、フェニルトリクロロシラン、フェニルトリアセトキシシラン等が挙げられる。   Specific examples of the silane compound that gives the structural unit (4) include phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, phenyltri-n-propoxysilane, phenyltri-iso-propoxysilane, and phenyltri-n. -Butoxysilane, phenyltri-sec-butoxysilane, phenyltri-tert-butoxysilane, phenyltrichlorosilane, phenyltriacetoxysilane and the like.

これらの化合物のなかでも、単量体合成の容易性の観点から、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリ−n−プロポキシシラン、フェニルトリ−iso−プロポキシシラン、フェニルトリ−n−ブトキシシラン、フェニルトリ−sec−ブトキシシラン等が好ましい。
尚、これらの単量体は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Among these compounds, from the viewpoint of ease of monomer synthesis, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, phenyltri-n-propoxysilane, phenyltri-iso-propoxysilane, phenyltri-n-butoxy. Silane, phenyltri-sec-butoxysilane and the like are preferable.
In addition, these monomers may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

また、前記構成単位(4)は、前記ポリシロキサン(A)に、1種のみ含まれていてもよいし、2種以上含まれていてもよい。   Moreover, the said structural unit (4) may be contained only 1 type in the said polysiloxane (A), and may be contained 2 or more types.

<他の構成単位>
前記ポリシロキサン(A)は、前記構成単位(1)〜(4)以外にも、他の構成単位を更に含有していてもよい。
前記他の構成単位としては、例えば、ジメチルジメトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジプロピルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、(3−アクリロキシプロピル)メチルジメトキシシラン、ジ−tert−ブチルジクロロシラン、ジエトキシジビニルシラン、ジ(3−メタクリロキシプロピル)ジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメシチルジメトキシシラン、ジメシチルジクロロシシラン、ジイソプロピルジメトキシシラン、ジイソブチルジメトキシシラン、ジメチルジアセトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジシクロペンチルジメトキシシラン、ジ−n−ブチルジクロロシラン、ジ−t−ブチルジクロロシラン、ジ−シクロへキシルジクロロシラン、アセトキシプロピルジクロロシラン、(3−アクリロキシプロピル)メチルジクロロシラン、アリルへキシルジクロロシラン、アリルメチルジクロロシラン、アリルフェニルジメトキシシラン、アミノプロピルメチルジエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジフェニルジクロロシラン、ジメタクリロキシジメトキシシラン、t−ブチルメチルジクロロシラン、t−ブチルフェニルジクロロシラン、2−(カルボメトキシ)エチルメチルジクロロシラン、2−シアノエチルメチルジクロロシラン、3−シアノプロピルメチルジクロロシラン、3−シアノプロピルメチルジメトキシシラン、3−シアノプロピルフェニルジクロロシラン、シクロへキシルエチルジメトキシシラン、シクロへキシルメチルジメトキシシラン、シクロへキシルメチルジクロロシラン、メルカプトメチルメチルジエトキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、イソブチルメチルジメトキシシラン、フェニルメチルジクロロシラン、エチルメチルジクロロシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、p−トリルメチルジクロロシラン、フェネチルメチルジクロロシラン、ジ(p−トリル)ジクロロシラン、ジ(3−グリシドキシ)プロピルジメトキシシラン、ジ(3−グリシドキシ)プロピルジエトキシシラン、(3−シクロヘキセニル)プロピルジメトキシシラン等の単量体に由来する構成単位が挙げられる。
尚、この他の構成単位は、1種のみ含まれていてもよいし、2種以上含まれていてもよい。
<Other structural units>
The polysiloxane (A) may further contain other structural units in addition to the structural units (1) to (4).
Examples of the other structural units include dimethyldimethoxysilane, diethyldimethoxysilane, dipropyldimethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, (3-acryloxypropyl) methyldimethoxysilane, di-tert-butyldichlorosilane, and diethoxydivinylsilane. , Di (3-methacryloxypropyl) dimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, dimesityldimethoxysilane, dimesityldichlorosilane, diisopropyldimethoxysilane, diisobutyldimethoxysilane, dimethyldiacetoxysilane, diethyldiethoxysilane, dicyclopentyl Dimethoxysilane, di-n-butyldichlorosilane, di-t-butyldichlorosilane, di-cyclohexyldichlorosilane, acetoxypropyldichlorosilane, 3-acryloxypropyl) methyldichlorosilane, allylhexyldichlorosilane, allylmethyldichlorosilane, allylphenyldimethoxysilane, aminopropylmethyldiethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, diphenyldichlorosilane, dimethacryloxydimethoxysilane, t- Butylmethyldichlorosilane, t-butylphenyldichlorosilane, 2- (carbomethoxy) ethylmethyldichlorosilane, 2-cyanoethylmethyldichlorosilane, 3-cyanopropylmethyldichlorosilane, 3-cyanopropylmethyldimethoxysilane, 3-cyanopropyl Phenyldichlorosilane, cyclohexylethyldimethoxysilane, cyclohexylmethyldimethoxysilane, cyclohexylmethyldichlorosilane, mercapto Tylmethyldiethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, isobutylmethyldimethoxysilane, phenylmethyldichlorosilane, ethylmethyldichlorosilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, p-tolylmethyldichlorosilane, phenethylmethyldichlorosilane , Structural units derived from monomers such as di (p-tolyl) dichlorosilane, di (3-glycidoxy) propyldimethoxysilane, di (3-glycidoxy) propyldiethoxysilane, (3-cyclohexenyl) propyldimethoxysilane Is mentioned.
In addition, only 1 type may be contained for this other structural unit, and 2 or more types may be contained.

前記ポリシロキサン(A)における、前記構成単位(1)の含有割合は、ポリシロキサン(A)に含まれる全ての構成単位の合計を100モル%とした場合に、1モル%以上であることが好ましく、より好ましくは1〜20モル%、更に好ましくは5〜10モル%である。この含有量が1モル%未満の場合には、溶液の保存安定性不良となるおそれがある。
また、前記構成単位(2)の含有割合は、ポリシロキサン(A)に含まれる全ての構成単位の合計を100モル%とした場合に、40モル%以上であることが好ましく、より好ましくは40〜80モル%、更に好ましくは50〜70モル%である。この含有量が40モル%未満の場合には、レジストパターン形状不良となるおそれがある。
更に、前記構成単位(3)の含有割合は、ポリシロキサン(A)に含まれる全ての構成単位の合計を100モル%とした場合に、10モル%以上であることが好ましく、より好ましくは10〜15モル%、更に好ましくは20〜30モル%である。この含有量が10モル%未満の場合には、溶液の保存安定性不良となるおそれがある。
The content ratio of the structural unit (1) in the polysiloxane (A) is 1 mol% or more when the total of all the structural units contained in the polysiloxane (A) is 100 mol%. Preferably, it is 1-20 mol%, More preferably, it is 5-10 mol%. When this content is less than 1 mol%, the storage stability of the solution may be poor.
Further, the content ratio of the structural unit (2) is preferably 40 mol% or more, more preferably 40 mol% when the total of all the structural units contained in the polysiloxane (A) is 100 mol%. It is -80 mol%, More preferably, it is 50-70 mol%. When this content is less than 40 mol%, the resist pattern shape may be defective.
Furthermore, the content of the structural unit (3) is preferably 10 mol% or more, more preferably 10 mol%, when the total of all the structural units contained in the polysiloxane (A) is 100 mol%. -15 mol%, more preferably 20-30 mol%. When this content is less than 10 mol%, the storage stability of the solution may be poor.

また、前記構成単位(4)の含有割合は、ポリシロキサン(A)に含まれる全ての構成単位の合計を100モル%とした場合に、10モル%以下であることが好ましく、より好ましくは1〜10モル%、更に好ましくは5〜7モル%である。この含有量が10モル%以下である場合には、露光時の反射率低減が可能となり、良好なレジストパターンを形成できるため好ましい。
更に、前記他の構成単位の含有割合は、ポリシロキサン(A)に含まれる全ての構成単位の合計を100モル%とした場合に、10モル%以下であることが好ましく、より好ましくは1〜10モル%、更に好ましくは1〜5モル%である。この含有量が10モル%以下である場合には、良好な形状を有するレジストパターンを形成できるため好ましい。
The content of the structural unit (4) is preferably 10 mol% or less, more preferably 1 when the total of all the structural units contained in the polysiloxane (A) is 100 mol%. It is 10 mol%, More preferably, it is 5-7 mol%. When the content is 10 mol% or less, the reflectance during exposure can be reduced, and a favorable resist pattern can be formed.
Furthermore, the content of the other structural units is preferably 10 mol% or less, more preferably 1 to 4 mol% when the total of all the structural units contained in the polysiloxane (A) is 100 mol%. It is 10 mol%, More preferably, it is 1-5 mol%. A content of 10 mol% or less is preferable because a resist pattern having a good shape can be formed.

また、前記ポリシロキサン(A)は、前述の各構成単位を与える単量体を出発原料として、加水分解及び/又は縮合により得ることができる。
前記重合体(A)の、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算重量平均分子量(以下、「Mw」ともいう)は、500〜100,000であることが好ましく、より好ましくは1000〜50,000、更に好ましくは1000〜10,000である。
尚、前記ポリシロキサン(A)は、本発明のレジスト下層膜用組成物に、1種のみ含まれていてもよいし、2種以上含まれていてもよい。
In addition, the polysiloxane (A) can be obtained by hydrolysis and / or condensation using a monomer that gives each of the structural units described above as a starting material.
The polystyrene equivalent weight average molecular weight (hereinafter also referred to as “Mw”) of the polymer (A) measured by gel permeation chromatography (GPC) is preferably 500 to 100,000, more preferably 1000. ˜50,000, more preferably 1,000 to 10,000.
In addition, the said polysiloxane (A) may be contained only 1 type in the composition for resist underlayer films of this invention, and may be contained 2 or more types.

(2)溶剤(B)
前記「溶剤」としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノフェニルエーテル、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチル、乳酸メチル、メチルイソブチルケトン、ジイソアミルエーテル、ジブチルエーテル、シクロヘキサノン等が挙げられる。
これらのなかでも、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチルが好ましい。
尚、これらの溶剤(B)は、1種のみ含まれていてもよいし、2種以上含まれていてもよい。
(2) Solvent (B)
Examples of the “solvent” include propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monophenyl ether, propylene glycol, dipropylene glycol, propylene glycol monomethyl ether acetate, Examples include propylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl lactate, methyl lactate, methyl isobutyl ketone, diisoamyl ether, dibutyl ether, and cyclohexanone.
Among these, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, and ethyl lactate are preferable.
In addition, only 1 type may be contained for these solvents (B), and 2 or more types may be contained.

(3)他の成分(i)
(3−1)酸発生化合物
本発明のレジスト下層膜用組成物には、前記ポリシロキサン及び溶剤以外に、紫外光の照射及び/又は加熱により酸を発生する酸発生化合物(以下、単に「酸発生剤」ともいう。)が含まれていてもよい。
このような酸発生剤を含有する場合には、レジストを露光することにより、又は露光後に加熱することにより、レジスト下層膜中に酸が発生し、該レジスト下層膜とレジスト膜との界面に酸が供給される。その結果、レジスト膜のアルカリ現像処理において、解像度及び再現性に優れたレジストパターンを形成することができる。
前記酸発生剤としては、紫外光照射処理を行うことによって酸を発生する化合物(以下「潜在性光酸発生剤」ともいう。)及び加熱処理を行うことによって酸を発生する化合物(以下「潜在性熱酸発生剤」ともいう。)が挙げられる。
前記潜在性光酸発生剤としては、例えば、オニウム塩系光酸発生剤類、ハロゲン含有化合物系光酸発生剤類、ジアゾケトン化合物系光酸発生剤類、スルホン酸化合物系光酸発生剤類、スルホネート化合物系光酸発生剤類等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
前記潜在性熱酸発生剤としては、例えば、スルホニウム塩、ベンゾチアゾリウム塩、アンモニウム塩、ホスホニウム塩等のオニウム塩を用いることができ、これらのなかでも、スルホニウム塩及びベンゾチアゾリウム塩が好ましい。より具体的な化合物としては、特許文献1等に記載されている化合物等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(3) Other components (i)
(3-1) Acid generating compound In addition to the polysiloxane and the solvent, the resist underlayer film composition of the present invention includes an acid generating compound that generates an acid upon irradiation with ultraviolet light and / or heating (hereinafter simply referred to as “acid”). Also referred to as “generating agent”).
When such an acid generator is contained, an acid is generated in the resist underlayer film by exposing the resist or heating after exposure, and an acid is generated at the interface between the resist underlayer film and the resist film. Is supplied. As a result, a resist pattern excellent in resolution and reproducibility can be formed in the alkali development treatment of the resist film.
Examples of the acid generator include a compound that generates an acid by performing ultraviolet light irradiation treatment (hereinafter also referred to as “latent photoacid generator”) and a compound that generates an acid by performing a heat treatment (hereinafter “latent”). Also referred to as a “refining thermal acid generator”.
Examples of the latent photoacid generator include onium salt photoacid generators, halogen-containing compound photoacid generators, diazoketone compound photoacid generators, sulfonic acid compound photoacid generators, Examples thereof include sulfonate compound-based photoacid generators. These may be used alone or in combination of two or more.
Examples of the latent thermal acid generator include onium salts such as sulfonium salts, benzothiazolium salts, ammonium salts, and phosphonium salts. Among these, sulfonium salts and benzothiazolium salts include preferable. More specific compounds include compounds described in Patent Document 1 and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

前記酸発生剤の含有量は、ポリシロキサン(A)の固形分100質量部に対して、0.1〜10質量部であることが好ましく、より好ましくは0.1〜5質量部である。   It is preferable that content of the said acid generator is 0.1-10 mass parts with respect to 100 mass parts of solid content of polysiloxane (A), More preferably, it is 0.1-5 mass parts.

(3−2)β−ジケトン
また、本発明のレジスト下層膜用組成物には、形成される塗膜の均一性及び保存安定性の向上を図るため、β−ジケトンが含まれていてもよい。
前記β−ジケトンとしては、例えば、アセチルアセトン、2,4−ヘキサンジオン、2,4−ヘプタンジオン、3,5−ヘプタンジオン、2,4−オクタンジオン、3,5−オクタンジオン、2,4−ノナンジオン、3,5−ノナンジオン、5−メチル−2,4−ヘキサンジオン、2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオン、1,1,1,5,5,5−ヘキサフルオロ−2,4−ヘプタンジオン等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(3-2) β-diketone Further, the resist underlayer film composition of the present invention may contain β-diketone in order to improve the uniformity of the formed coating film and the storage stability. .
Examples of the β-diketone include acetylacetone, 2,4-hexanedione, 2,4-heptanedione, 3,5-heptanedione, 2,4-octanedione, 3,5-octanedione, 2,4- Nonanedione, 3,5-nonanedione, 5-methyl-2,4-hexanedione, 2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedione, 1,1,1,5,5,5-hexa Examples include fluoro-2,4-heptanedione. These may be used alone or in combination of two or more.

前記β−ジケトンの含有量は、β−ジケトンと前記溶剤(B)との合計100質量部に対して、1〜50質量部であることが好ましく、より好ましくは3〜30質量部である。   The content of the β-diketone is preferably 1 to 50 parts by mass, more preferably 3 to 30 parts by mass with respect to a total of 100 parts by mass of the β-diketone and the solvent (B).

(4)他の成分(ii)
また、本発明のレジスト下層膜用組成物には、更に、コロイド状シリカ、コロイド状アルミナ、有機ポリマー、界面活性剤等の成分が含まれていてもよい。
前記有機ポリマーとしては、例えば、ポリアルキレンオキサイド構造を有する化合物、糖鎖構造を有する化合物、ビニルアミド系重合体、アクリレート化合物、メタクリレート化合物、芳香族ビニル化合物、デンドリマー、ポリイミド,ポリアミック酸、ポリアリーレン、ポリアミド、ポリキノキサリン、ポリオキサジアゾール、フッ素系重合体等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、前記界面活性剤としては、例えば、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、ポリアルキレンオキシド系界面活性剤、含フッ素界面活性剤等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(4) Other components (ii)
In addition, the composition for a resist underlayer film of the present invention may further contain components such as colloidal silica, colloidal alumina, an organic polymer, and a surfactant.
Examples of the organic polymer include a compound having a polyalkylene oxide structure, a compound having a sugar chain structure, a vinylamide polymer, an acrylate compound, a methacrylate compound, an aromatic vinyl compound, a dendrimer, a polyimide, a polyamic acid, a polyarylene, and a polyamide. , Polyquinoxaline, polyoxadiazole, fluorine-based polymer, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
Examples of the surfactant include nonionic surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants, silicone surfactants, polyalkylene oxide surfactants, and fluorine-containing surfactants. Surfactant etc. are mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.

[2]レジスト下層膜用組成物の製造方法
本発明のレジスト下層膜用組成物の製造方法は、アルコキシシランを出発原料として、有機溶媒中において、水及び触媒の存在下に加水分解及び/又は縮合させて、レジスト下層膜用組成物に用いられるポリシロキサンを調製する工程を有する。より具体的には、前記出発原料を有機溶媒中に溶解し、この溶液中に水を断続的に或いは連続的に添加する。このとき、触媒は、予め有機溶媒中に溶解又は分散させておいてもよく、添加される水中に溶解又は分散させておいてもよい。また、加水分解反応及び/又は縮合反応を行うための温度は、通常、0〜100℃である。
尚、前記出発原料であるアルコキシシランとしては、前述のポリシロキサン(A)における各構成単位[前記構成単位(1)〜(4)及び他の構成単位]を与える単量体等が挙げられる。
[2] Method for Producing Resist Underlayer Film Composition The method for producing a resist underlayer film composition according to the present invention comprises hydrolysis and / or in the presence of water and a catalyst in an organic solvent using alkoxysilane as a starting material. It has the process of preparing polysiloxane used for the composition for resist underlayer films by condensing. More specifically, the starting material is dissolved in an organic solvent, and water is intermittently or continuously added to the solution. At this time, the catalyst may be dissolved or dispersed in advance in an organic solvent, or may be dissolved or dispersed in the added water. Moreover, the temperature for performing a hydrolysis reaction and / or a condensation reaction is 0-100 degreeC normally.
Examples of the alkoxysilane as the starting material include monomers that give the respective structural units [the structural units (1) to (4) and other structural units] in the polysiloxane (A) described above.

前記加水分解及び/又は縮合を行うための水としては、特に限定されないが、イオン交換水を用いることが好ましい。また、前記水は、用いられるアルコキシシランのアルコキシル基1モル当たり0.25〜3モル、好ましくは0.3〜2.5モルとなる量で用いられる。上述の範囲の量で水を用いることにより、形成される塗膜の均一性が低下するおそれがなく、且つ、組成物の保存安定性が低下するおそれが少ない。   Although it does not specifically limit as water for performing the said hydrolysis and / or condensation, It is preferable to use ion-exchange water. The water is used in an amount of 0.25 to 3 mol, preferably 0.3 to 2.5 mol, per mol of alkoxyl group of the alkoxysilane used. By using water in an amount in the above range, there is no possibility that the uniformity of the formed coating film will be lowered, and there is little possibility that the storage stability of the composition will be lowered.

前記有機溶媒としては、この種の用途に使用される有機溶媒であれば特に限定されず、例えば、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル等が挙げられる。   The organic solvent is not particularly limited as long as it is an organic solvent used for this kind of application, and examples thereof include propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, and propylene glycol monopropyl ether.

前記触媒としては、例えば、金属キレート化合物、有機酸、無機酸、有機塩基、無機塩基等が挙げられる。
前記金属キレート化合物としては、例えば、チタンキレート化合物、ジルコニウムキレート化合物、アルミニウムキレート化合物等が挙げられる。具体的には、特許文献1(特開2000−356854号公報)等に記載されている化合物等を用いることができる。
前記有機酸としては、例えば、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、シュウ酸、マレイン酸、メチルマロン酸、アジピン酸、セバシン酸、没食子酸、酪酸、メリット酸、アラキドン酸、ミキミ酸、2−エチルヘキサン酸、オレイン酸、ステアリン酸、リノール酸、リノレイン酸、サリチル酸、安息香酸、p−アミノ安息香酸、p−トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、モノクロロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、ギ酸、マロン酸、スルホン酸、フタル酸、フマル酸、クエン酸、酒石酸等が挙げられる。
前記無機酸としては、例えば、塩酸、硝酸、硫酸、フッ酸、リン酸等が挙げられる。
Examples of the catalyst include metal chelate compounds, organic acids, inorganic acids, organic bases, inorganic bases, and the like.
Examples of the metal chelate compound include a titanium chelate compound, a zirconium chelate compound, and an aluminum chelate compound. Specifically, compounds described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-356854) and the like can be used.
Examples of the organic acid include acetic acid, propionic acid, butanoic acid, pentanoic acid, hexanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, oxalic acid, maleic acid, methylmalonic acid, adipic acid, sebacic acid, Gallic acid, butyric acid, merit acid, arachidonic acid, mykimic acid, 2-ethylhexanoic acid, oleic acid, stearic acid, linoleic acid, linolenic acid, salicylic acid, benzoic acid, p-aminobenzoic acid, p-toluenesulfonic acid, benzene Examples include sulfonic acid, monochloroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, trifluoroacetic acid, formic acid, malonic acid, sulfonic acid, phthalic acid, fumaric acid, citric acid, and tartaric acid.
Examples of the inorganic acid include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid, and phosphoric acid.

前記有機塩基としては、例えば、ピリジン、ピロール、ピペラジン、ピロリジン、ピペリジン、ピコリン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジメチルモノエタノールアミン、モノメチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジアザビシクロオクラン、ジアザビシクロノナン、ジアザビシクロウンデセン、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド等が挙げられる。
前記無機塩基としては、例えば、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、水酸化カルシウム等が挙げられる。
Examples of the organic base include pyridine, pyrrole, piperazine, pyrrolidine, piperidine, picoline, trimethylamine, triethylamine, monoethanolamine, diethanolamine, dimethylmonoethanolamine, monomethyldiethanolamine, triethanolamine, diazabicycloocrane, diaza Bicyclononane, diazabicycloundecene, tetramethylammonium hydroxide and the like can be mentioned.
Examples of the inorganic base include ammonia, sodium hydroxide, potassium hydroxide, barium hydroxide, calcium hydroxide and the like.

これらの触媒のなかでも、金属キレート化合物、有機酸及び無機酸が好ましい。前記触媒は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、前記触媒は、前記ポリシロキサン(A)の固形分100質量部に対して、通常、0.001〜10質量部、好ましくは0.01〜10質量部の範囲で用いられる。
Of these catalysts, metal chelate compounds, organic acids and inorganic acids are preferred. The said catalyst may be used independently and may be used in combination of 2 or more type.
Moreover, the said catalyst is 0.001-10 mass parts normally with respect to 100 mass parts of solid content of the said polysiloxane (A), Preferably it is used in 0.01-10 mass parts.

本発明においては、前記アルコキシシランの加水分解及び/又は縮合を行った後、例えば、メタノール、エタノール等の低級アルコール類等の反応副生成物の除去処理を行うことが好ましい。これにより、前記有機溶媒の純度が高くなるため、優れた塗布性を有し、しかも、良好な保存安定性を有するレジスト下層膜用組成物を得ることができる。
反応副生成物の除去処理の方法としては、前記アルコキシシランの加水分解物及び/又はその縮合物の反応が進行しない方法であれば特に限定されず、例えば、反応副生成物の沸点が前記有機溶媒の沸点より低いものである場合には、減圧によって留去することができる。
In the present invention, after the hydrolysis and / or condensation of the alkoxysilane, for example, it is preferable to perform a removal treatment of reaction byproducts such as lower alcohols such as methanol and ethanol. Thereby, since the purity of the organic solvent becomes high, it is possible to obtain a resist underlayer film composition having excellent coating properties and excellent storage stability.
The method for removing the reaction by-product is not particularly limited as long as the reaction of the hydrolyzate of alkoxysilane and / or its condensate does not proceed. For example, the boiling point of the reaction by-product is the organic When it is lower than the boiling point of the solvent, it can be distilled off under reduced pressure.

本発明のレジスト下層膜用組成物は、前記のようにして得られたポリシロキサン[ポリシロキサン(A)]と、前記溶剤(B)と、必要に応じて前記他の添加剤と、を混合することにより得ることができる。
また、本発明のレジスト下層膜用組成物は、その固形分濃度が1〜20質量%、特に1〜15質量%であることが好ましい。前記固形分濃度を調整するため、反応副生成物を除去した後、更に前記有機溶媒を加えてもよい。
The resist underlayer film composition of the present invention is a mixture of the polysiloxane [polysiloxane (A)] obtained as described above, the solvent (B), and, if necessary, the other additives. Can be obtained.
The resist underlayer film composition of the present invention preferably has a solid content concentration of 1 to 20% by mass, particularly 1 to 15% by mass. In order to adjust the solid content concentration, the organic solvent may be further added after removing reaction by-products.

[3]レジスト下層膜の形成方法
本発明のレジスト下層膜用組成物は、例えば、反射防止膜の表面に塗布することにより、この組成物の塗膜を形成し、この塗膜を加熱処理することにより、或いは、潜在性光酸発生剤を含有する場合には、紫外光の照射及び加熱処理を行うことにより、レジスト下層膜を形成することができる。
本発明のレジスト下層用組成物を塗布する方法としては、スピンコート法、ロールコート法、ディップ法等を利用することができる。また、形成される塗膜の加熱温度は、通常50〜450℃であり、加熱処理後の膜厚は、通常10〜200nmである。
前記のようにして形成されたレジスト下層膜は、レジスト膜との密着性が高く、レジスト現像液及びレジストを除去するための酸素アッシングに対して耐性を有し、再現性の高いレジストパターンが得られる。
[3] Method for Forming Resist Underlayer Film The resist underlayer film composition of the present invention forms a coating film of this composition by, for example, coating on the surface of an antireflection film, and heat-treats this coating film. In the case of containing a latent photoacid generator, a resist underlayer film can be formed by performing ultraviolet light irradiation and heat treatment.
As a method for applying the resist underlayer composition of the present invention, a spin coating method, a roll coating method, a dip method, or the like can be used. Moreover, the heating temperature of the coating film formed is 50-450 degreeC normally, and the film thickness after heat processing is 10-200 nm normally.
The resist underlayer film formed as described above has high adhesion to the resist film, resists resist developer and oxygen ashing for removing the resist, and provides a highly reproducible resist pattern. It is done.

以下、実施例を挙げて、本発明の実施の形態を更に具体的に説明する。但し、本発明は、これらの実施例に何ら制約されるものではない。ここで、「部」及び「%」は、特記しない限り質量基準である。   Hereinafter, the embodiment of the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples. Here, “part” and “%” are based on mass unless otherwise specified.

[1]レジスト下層膜用ポリシロキサン[(A−1)〜(A−3)]の重合
<合成例1(A−1)>
シュウ酸0.45gを水21.6gに加熱溶解させて、シュウ酸水溶液を調製した。その後、N−3−(トリエトキシシリル)プロピルメチルスルホンアミド〔下記式(M−1)〕0.60g、フェニルトリメトキシシラン〔下記式(M−2)〕0.99g、メチルトリメトキシシラン〔下記式(M−3)〕3.13g、テトラメトキシシラン〔下記式(M−4)〕10.7g、及びプロピレングリコール−1−エチルエーテル53.5gを入れたフラスコに、冷却管と、上述のように調製したシュウ酸水溶液を入れた滴下ロートをセットした。次いで、オイルバスにて60℃に加熱した後、シュウ酸水溶液をゆっくり滴下し、60℃で4時間反応させた。反応終了後、反応溶液の入ったフラスコを放冷してからエバポレーターにセットし、反応により生成したメタノールを除去してポリシロキサン溶液48gを得た。得られたポリシロキサン溶液中の固形分(ポリシロキサン)の含有割合は、焼成法により測定した結果、16.4%であった。また、固形分(ポリシロキサン)の重量平均分子量(Mw)は1200であった。
尚、Mwの測定は、東ソー社製のGPCカラム(商品名「G2000HXL」2本、商品名「G3000HXL」1本、商品名「G4000HXL」1本)を使用し、流量:1.0mL/分、溶出溶媒:テトラヒドロフラン、カラム温度:40℃の分析条件で、単分散ポリスチレンを標準とするゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定した。
[1] Polymerization of polysiloxane [(A-1) to (A-3)] for resist underlayer film
<Synthesis Example 1 (A-1)>
An aqueous oxalic acid solution was prepared by dissolving 0.45 g of oxalic acid in 21.6 g of water by heating. Then, N-3- (triethoxysilyl) propylmethylsulfonamide [following formula (M-1)] 0.60 g, phenyltrimethoxysilane [following formula (M-2)] 0.99 g, methyltrimethoxysilane [ In a flask containing 3.13 g of the following formula (M-3)], 10.7 g of tetramethoxysilane [following formula (M-4)], and 53.5 g of propylene glycol-1-ethyl ether, A dropping funnel containing the oxalic acid aqueous solution prepared as described above was set. Subsequently, after heating to 60 degreeC with an oil bath, the oxalic acid aqueous solution was dripped slowly, and it was made to react at 60 degreeC for 4 hours. After completion of the reaction, the flask containing the reaction solution was allowed to cool and then set in an evaporator, and methanol produced by the reaction was removed to obtain 48 g of a polysiloxane solution. The content ratio of the solid content (polysiloxane) in the obtained polysiloxane solution was 16.4% as a result of measurement by a firing method. Moreover, the weight average molecular weight (Mw) of solid content (polysiloxane) was 1200.
In addition, the measurement of Mw uses the GPC column (2 brand name "G2000HXL", 1 brand name "G3000HXL", 1 brand name "G4000HXL" 1) made by Tosoh Corporation, flow rate: 1.0 mL / min, Elution solvent: Tetrahydrofuran, column temperature: It was measured by gel permeation chromatography (GPC) using monodisperse polystyrene as a standard under analysis conditions of 40 ° C.

Figure 2009244722
Figure 2009244722

<合成例2(A−2)>
テトラメチルアンモニウムヒドロキシド1.82gを水5.47gに加熱溶解させて、テトラアンモニウムヒドロキシド水溶液を調製した。その後、調製したテトラアンモニウムヒドロキシド水溶液7.29g、水2.27g、及びメタノール20gを入れたフラスコに、冷却管と、N−3−(トリエトキシシリル)プロピルメチルスルホンアミド〔前記式(M−1)〕1.50g、フェニルトリメトキシシラン〔前記式(M−2)〕0.50g、メチルトリメトキシシラン〔前記式(M−3)〕2.04g、テトラメトキシシラン〔前記式(M−4)〕4.19g、及びメタノール25gを入れた滴下ロートをセットした。次いで、オイルバスにて40℃に加熱した後、モノマーメタノール溶液をゆっくり滴下し、40℃で1時間反応させた。反応終了後、反応溶液の入ったフラスコを放冷した。その後、無水マレイン酸2.50gを、水9.18g、及びメタノール9.18gに溶解させて別途調製したマレイン酸メタノール溶液21gを入れた滴下ロートをセットし、放冷した前記反応溶液に滴下し、15分間攪拌した。次いで、4−メチル−2−ペンテノン25gを添加してからエバポレーターにセットし、反応溶媒及び反応により生成したメタノールを除去して4−メチル−2−ペンテノンポリシロキサン溶液を得た。その後、得られたポリシロキサン溶液を分液ロートへ移してから、水40gを添加して1回目の水洗を行い、水20gを添加して2回目の水洗を行なった。次いで、分液ロートよりフラスコへ移した4−メチル−2−ペンテノンポリシロキサン溶液に、プロピレングリコール−1−エチルエーテル25gを添加してからエバポレーターにセットし、4−メチル−2−ペンテノンを除去してポリシロキサン溶液27gを得た。得られたポリシロキサン溶液中の固形分(ポリシロキサン)の含有割合は、焼成法により測定した結果、13.7%であった。また、固形分(ポリシロキサン)の重量平均分子量(Mw)は4000であった。
<Synthesis Example 2 (A-2)>
An aqueous tetraammonium hydroxide solution was prepared by dissolving 1.82 g of tetramethylammonium hydroxide in 5.47 g of water by heating. Thereafter, a flask containing 7.29 g of the prepared tetraammonium hydroxide aqueous solution, 2.27 g of water, and 20 g of methanol was placed in a condenser tube and N-3- (triethoxysilyl) propylmethylsulfonamide [formula (M- 1)] 1.50 g, phenyltrimethoxysilane [formula (M-2)] 0.50 g, methyltrimethoxysilane [formula (M-3)] 2.04 g, tetramethoxysilane [formula (M- 4)] A dropping funnel containing 4.19 g and 25 g of methanol was set. Subsequently, after heating to 40 degreeC with an oil bath, the monomer methanol solution was dripped slowly and it was made to react at 40 degreeC for 1 hour. After completion of the reaction, the flask containing the reaction solution was allowed to cool. Thereafter, 2.50 g of maleic anhydride was dissolved in 9.18 g of water and 9.18 g of methanol and a dropping funnel containing 21 g of maleic acid methanol solution prepared separately was set and dropped into the reaction solution which had been allowed to cool. And stirred for 15 minutes. Subsequently, 25 g of 4-methyl-2-pentenone was added and then set in an evaporator, and the reaction solvent and methanol produced by the reaction were removed to obtain a 4-methyl-2-pentenone polysiloxane solution. Then, after transferring the obtained polysiloxane solution to a separating funnel, 40 g of water was added to perform first washing with water, and 20 g of water was added to perform second washing with water. Next, 25 g of propylene glycol-1-ethyl ether was added to the 4-methyl-2-pentenone polysiloxane solution transferred from the separatory funnel to the flask, and then set in an evaporator to remove 4-methyl-2-pentenone. As a result, 27 g of a polysiloxane solution was obtained. The content ratio of the solid content (polysiloxane) in the obtained polysiloxane solution was 13.7% as a result of measurement by a firing method. Moreover, the weight average molecular weight (Mw) of solid content (polysiloxane) was 4000.

<合成例3(A−3)>
シュウ酸0.45gを水21.6gに加熱溶解させて、シュウ酸水溶液を調製した。その後、フェニルトリメトキシシラン〔前記式(M−2)〕0.99g、メチルトリメトキシシラン〔前記式(M−3)〕3.13g、テトラメトキシシラン〔前記式(M−4)〕10.7g、及びプロピレングリコール−1−エチルエーテル53.5gを入れたフラスコに、冷却管と、調製したシュウ酸水溶液を入れた滴下ロートをセットした。次いで、オイルバスにて60℃に加熱した後、シュウ酸水溶液をゆっくり滴下し、60℃で4時間反応させた。反応終了後、反応溶液の入ったフラスコを放冷してからエバポレーターにセットし、反応により生成したメタノールを除去してポリシロキサン溶液48gを得た。得られたポリシロキサン溶液中の固形分(ポリシロキサン)の含有割合は、焼成法により測定した結果、15.3%であった。また、固形分(ポリシロキサン)の重量平均分子量(Mw)は1300であった。
<Synthesis Example 3 (A-3)>
An aqueous oxalic acid solution was prepared by dissolving 0.45 g of oxalic acid in 21.6 g of water by heating. Thereafter, 0.99 g of phenyltrimethoxysilane [formula (M-2)], 3.13 g of methyltrimethoxysilane [formula (M-3)], tetramethoxysilane [formula (M-4)] 10. A cooling tube and a dropping funnel containing the prepared aqueous oxalic acid solution were set in a flask containing 7 g and 53.5 g of propylene glycol-1-ethyl ether. Subsequently, after heating to 60 degreeC with an oil bath, the oxalic acid aqueous solution was dripped slowly, and it was made to react at 60 degreeC for 4 hours. After completion of the reaction, the flask containing the reaction solution was allowed to cool and then set in an evaporator, and methanol produced by the reaction was removed to obtain 48 g of a polysiloxane solution. The content ratio of the solid content (polysiloxane) in the obtained polysiloxane solution was 15.3% as a result of measurement by a firing method. Moreover, the weight average molecular weight (Mw) of solid content (polysiloxane) was 1300.

[2]レジスト下層膜用組成物の調製
前述の合成例1〜3で得られた各反応生成物を用いて、下記のように、実施例1〜3及び比較例1のレジスト下層膜用組成物を調製した。
[2] Preparation of composition for resist underlayer film Composition for resist underlayer film of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 as described below using each reaction product obtained in Synthesis Examples 1 to 3 above. A product was prepared.

<実施例1>
合成例1で得られた反応生成物(A−1)14.89gを、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート45.18gに溶解させた後、この溶液を孔径0.2μmのフィルターでろ過して、実施例1のレジスト下層膜用組成物を得た。
<Example 1>
After dissolving 14.89 g of the reaction product (A-1) obtained in Synthesis Example 1 in 45.18 g of propylene glycol monomethyl ether acetate, this solution was filtered with a filter having a pore size of 0.2 μm. 1 resist underlayer film composition was obtained.

<実施例2>
前記反応生成物(A−1)の代わりに、前記合成例2で得られた反応生成物(A−2)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして実施例2のレジスト下層膜用組成物を得た。
<Example 2>
Resist underlayer film of Example 2 in the same manner as in Example 1 except that the reaction product (A-2) obtained in Synthesis Example 2 was used instead of the reaction product (A-1). A composition was obtained.

<実施例3>
合成例1で得られた反応生成物(A−1)14.89g、及びジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホン酸塩(酸発生剤)0.05gを、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート45.18gに溶解させた後、この溶液を孔径0.2μmのフィルターでろ過して、実施例3のレジスト下層膜用組成物を得た。
<Example 3>
After dissolving 14.89 g of the reaction product (A-1) obtained in Synthesis Example 1 and 0.05 g of diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate (acid generator) in 45.18 g of propylene glycol monomethyl ether acetate The solution was filtered through a filter having a pore size of 0.2 μm to obtain a resist underlayer film composition of Example 3.

<比較例1>
前記反応生成物(A−1)の代わりに、前記合成例3で得られた反応生成物(A−3)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして比較例1のレジスト下層膜用組成物を得た。
<Comparative Example 1>
Resist underlayer film of Comparative Example 1 in the same manner as in Example 1 except that the reaction product (A-3) obtained in Synthesis Example 3 was used instead of the reaction product (A-1). A composition was obtained.

[3]レジスト下層膜用組成物(実施例1〜3及び比較例1)の評価
前記実施例及び比較例で得られたレジスト下層膜用組成物について、以下の評価を行った。結果を表1に示す。
(1)レジストの密着性
試料のレジスト下層膜用組成物からなるレジスト下層膜と、該下層膜上に形成したレジスト膜との密着性を以下のようにして評価した。
まず、シリコンウェハの表面に、反射防止膜用材料「NFC HM8005」〔JSR(株)製〕をスピンコーターによって塗布し、250℃のホットプレート上で60秒間乾燥させることにより、膜厚が300nmの反射防止膜を形成したものを基板として用いた。この基板の反射防止膜表面に、レジスト下層膜用組成物をスピンコーターによって塗布し、250℃のホットプレート上で60秒間焼成した。
次に、前記レジスト下層膜上にレジスト材料「AIM5056JN」〔JSR(株)製〕を塗布し、90℃で60秒間乾燥させた。このときのレジストの膜厚は120nmに制御した。次いで、ArFエキシマレーザー照射装置〔(株)ニコン製〕を用い、ArFエキシマレーザー(波長193nm)を0.08μmのライン・アンド・スペースパターンを有する石英製マスクを介して基板に32mJ照射した後、基板を115℃で60秒間加熱した。次いで、2.38%テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液で30秒間現像処理し、レジストパターンを形成した。
前記のようにして基板上に形成されたレジストパターンを走査型電子顕微鏡(SEM)で観察し、該レジストパターンの現像剥離が生じていない場合を「○」とし、現像剥離が生じている場合を「×」として評価した。
[3] Evaluation of compositions for resist underlayer films (Examples 1 to 3 and Comparative Example 1) The following evaluations were performed on the compositions for resist underlayer films obtained in the above Examples and Comparative Examples. The results are shown in Table 1.
(1) Adhesiveness of resist Adhesiveness between a resist underlayer film composed of a composition for a resist underlayer film as a sample and a resist film formed on the underlayer film was evaluated as follows.
First, an antireflection film material “NFC HM8005” (manufactured by JSR Corporation) is applied to the surface of a silicon wafer by a spin coater and dried on a hot plate at 250 ° C. for 60 seconds, whereby the film thickness is 300 nm. What formed the antireflection film was used as a board | substrate. The resist underlayer film composition was applied to the surface of the antireflection film of the substrate by a spin coater and baked on a hot plate at 250 ° C. for 60 seconds.
Next, a resist material “AIM5056JN” (manufactured by JSR Corporation) was applied on the resist underlayer film and dried at 90 ° C. for 60 seconds. The resist film thickness at this time was controlled to 120 nm. Next, using an ArF excimer laser irradiation apparatus (manufactured by Nikon Corporation), the substrate was irradiated with 32 mJ of ArF excimer laser (wavelength 193 nm) through a quartz mask having a 0.08 μm line and space pattern. The substrate was heated at 115 ° C. for 60 seconds. Subsequently, the resist pattern was formed by developing with a 2.38% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution for 30 seconds.
When the resist pattern formed on the substrate as described above is observed with a scanning electron microscope (SEM), the case where the resist pattern is not developed and peeled is indicated as “◯”, and the case where the developed film is peeled off. Evaluated as “x”.

(2)レジストパターンの再現性
前記のようにして形成したレジストパターンをSEMで観察し、レーザーが照射された箇所にレジストの膜残りが生じておらず、光マスクの0.08μmのライン・アンド・スペースのパターンが忠実に再現されている場合を「○」とし、忠実に再現性されていない場合を「×」として評価した。
(2) Reproducibility of resist pattern The resist pattern formed as described above is observed with an SEM, and there is no resist film residue at the location irradiated with the laser. The case where the pattern of the space was faithfully reproduced was evaluated as “◯”, and the case where the space pattern was not faithfully reproduced was evaluated as “X”.

(3)耐アルカリ性評価
前記現像処理工程において、基板を現像液に浸漬する前のレジスト下層膜の膜厚と、浸漬した後のレジスト下層膜の膜厚とを比較し、両者の差が1nm以下である場合を「○」とし、1nmを超える場合を「×」として評価した。
(3) Evaluation of alkali resistance In the development process, the film thickness of the resist underlayer film before immersing the substrate in the developer is compared with the film thickness of the resist underlayer film after the immersion, and the difference between the two is 1 nm or less. In the case of “”, the case of exceeding 1 nm was evaluated as “×”.

(4)耐酸素アッシング性
前記のようにして形成したレジスト下層膜を、エッチング装置「EXAM」(神鋼精機社製)を用いて、300Wで15秒間酸素アッシング処理を行い、処理前のレジスト下層膜の膜厚と処理後のレジスト下層膜の膜厚との差が5nm以下である場合を「○」とし、5nmを超える場合を「×」として評価した。
(4) Oxygen ashing resistance The resist underlayer film formed as described above is subjected to an oxygen ashing process at 300 W for 15 seconds using an etching apparatus “EXAM” (manufactured by Shinko Seiki Co., Ltd.). The case where the difference between the film thickness of the resist and the film thickness of the resist underlayer film after the treatment was 5 nm or less was evaluated as “◯”, and the case where it exceeded 5 nm was evaluated as “X”.

(5)溶液の保存安定性
シリコンウェハの表面に、スピンコーターを用いて、回転数2000rpm、20秒間の条件でレジスト下層膜用組成物を塗布し、その後250℃のホットプレート上で60秒間乾燥させることによりレジスト下層膜を形成した。得られたレジスト下層膜について、光学式膜厚計(KLA−Tencor社製、「UV−1280SE」)を用いて50点の位置で膜厚を測定し、その平均膜厚を求めた。
また、温度23℃で3ヶ月間保存した後のレジスト下層膜用組成物を用いて、前記と同様にしてレジスト下層膜を形成して膜厚を測定し、その平均膜厚を求めた。
保存前のレジスト下層膜用組成物による下層膜の平均膜厚Tと保存後のレジスト下層膜用組成物による下層膜の平均膜厚Tとの差(T−T)を求め、平均膜厚Tに対するその差の大きさの割合〔(T−T)/T〕を膜厚変化率として算出し、その値が5%以下である場合を「○」、5%を超える場合を「×」として評価した。
(5) Storage stability of the solution The resist underlayer film composition was applied to the surface of the silicon wafer using a spin coater under the conditions of a rotation speed of 2000 rpm and 20 seconds, and then dried on a hot plate at 250 ° C. for 60 seconds. As a result, a resist underlayer film was formed. About the obtained resist underlayer film, the film thickness was measured in the position of 50 points | pieces using the optical film thickness meter (the product made by KLA-Tencor, "UV-1280SE"), and the average film thickness was calculated | required.
Further, using the resist underlayer film composition after being stored at a temperature of 23 ° C. for 3 months, a resist underlayer film was formed in the same manner as described above, the film thickness was measured, and the average film thickness was determined.
The difference (T−T 0 ) between the average film thickness T 0 of the underlayer film by the resist underlayer film composition before storage and the average film thickness T of the underlayer film by the resist underlayer film composition after storage is determined. The ratio [(T−T 0 ) / T 0 ] of the magnitude of the difference with respect to the thickness T 0 is calculated as the film thickness change rate, and when the value is 5% or less, “◯”, when it exceeds 5% Was evaluated as “×”.

(6)レジスト材料のレジスト下層膜への染み込み性
シリコンウェハの表面に、レジスト下層膜用組成物をスピンコーターによって塗布し、250℃のホットプレート上で60秒間焼成した。
次に、前記レジスト下層膜上にレジスト材料「AIM5056JN」〔JSR(株)製〕を塗布し、90℃で60秒間乾燥させた。このときのレジストの膜厚は120nmに制御した。次いで、ArFエキシマレーザー照射装置〔(株)ニコン製〕を用い、ArFエキシマレーザー(波長193nm)を40mJにて全面露光した。露光後、基板を115℃で60秒間加熱した。次いで、2.38%テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液で30秒間現像処理し、レジスト膜を除去した。
そして、レジスト材料を塗布する前のレジスト下層膜の膜厚と、レジスト膜への露光・現像処理後(即ち、レジスト膜除去後)のレジスト下層膜の膜厚とを測定し、この膜厚差([レジスト材料塗布前の膜厚]−[レジスト膜除去後の膜厚])により、レジスト材料のレジスト下層膜への染み込み性を評価した。この際、前記膜厚差が20Å未満の場合を「○」、20Å以上の場合を「×」として評価した。
(6) Permeability of resist material into resist underlayer film The resist underlayer film composition was applied to the surface of a silicon wafer by a spin coater and baked on a hot plate at 250 ° C. for 60 seconds.
Next, a resist material “AIM5056JN” (manufactured by JSR Corporation) was applied on the resist underlayer film and dried at 90 ° C. for 60 seconds. The resist film thickness at this time was controlled to 120 nm. Next, using an ArF excimer laser irradiation apparatus (manufactured by Nikon Corporation), the entire surface was exposed with an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm) at 40 mJ. After exposure, the substrate was heated at 115 ° C. for 60 seconds. Next, the resist film was removed by developing with a 2.38% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution for 30 seconds.
Then, the film thickness of the resist underlayer film before applying the resist material and the film thickness of the resist underlayer film after exposure / development processing (that is, after removing the resist film) are measured. The penetration of the resist material into the resist underlayer film was evaluated by ([film thickness before application of resist material] − [film thickness after removal of resist film]). At this time, the case where the film thickness difference was less than 20 mm was evaluated as “◯”, and the case where the film thickness difference was 20 mm or more was evaluated as “x”.

Figure 2009244722
Figure 2009244722

表1から明らかなように、実施例1〜3のレジスト下層膜用組成物は、レジスト膜との密着性に優れ、レジストパターンの再現性を向上させるとともに、現像等に用いられるアルカリ液及びレジスト除去時の酸素アッシングに対して十分な耐性を有し、レジスト材料の染み込み量が少ないレジスト下層膜を形成することができ、且つ保存安定性にも優れることが分かった。   As is apparent from Table 1, the resist underlayer film compositions of Examples 1 to 3 are excellent in adhesion to the resist film, improve the reproducibility of the resist pattern, and are used as an alkaline solution and resist for development. It was found that a resist underlayer film having sufficient resistance to oxygen ashing during removal, having a small amount of permeation of the resist material, can be formed, and excellent in storage stability.

Claims (4)

下記式(1)で表される構成単位、下記式(2)で表される構成単位、及び下記式(3)で表される構成単位を含有するポリシロキサンと、溶剤と、を含むことを特徴とするレジスト下層膜用組成物。
Figure 2009244722
〔式(1)において、Rは、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜4のアルキル基を示す。〕
Figure 2009244722
Figure 2009244722
〔式(3)において、Rは、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1〜4のアルキル基を示す。〕
A polysiloxane containing a structural unit represented by the following formula (1), a structural unit represented by the following formula (2), and a structural unit represented by the following formula (3), and a solvent. A resist underlayer film composition.
Figure 2009244722
In [Equation (1), R 1 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. ]
Figure 2009244722
Figure 2009244722
In [Equation (3), R 2 is a straight-chain or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. ]
前記ポリシロキサンが、下記式(4)で表される構成単位を更に含有する請求項1に記載のレジスト下層膜用組成物。
Figure 2009244722
The resist underlayer film composition according to claim 1, wherein the polysiloxane further contains a structural unit represented by the following formula (4).
Figure 2009244722
紫外光の照射及び/又は加熱により酸を発生する酸発生化合物を更に含有する請求項1又は2に記載のレジスト下層膜用組成物。   The resist underlayer film composition according to claim 1 or 2, further comprising an acid generating compound that generates an acid upon irradiation with ultraviolet light and / or heating. 請求項1乃至3のいずれかに記載のレジスト下層膜用組成物を製造する方法であって、
該レジスト下層膜用組成物に用いられるポリシロキサンを、アルコキシシランを出発原料として、有機溶媒中において、水及び触媒の存在下に加水分解及び/又は縮合させて調製する工程を有することを特徴とするレジスト下層膜用組成物の製造方法。
A method for producing the composition for a resist underlayer film according to any one of claims 1 to 3,
The polysiloxane used in the resist underlayer film composition is prepared by hydrolyzing and / or condensing in an organic solvent in the presence of water and a catalyst using alkoxysilane as a starting material. A method for producing a resist underlayer film composition.
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