JP5644339B2 - Resist underlayer film forming composition, resist underlayer film and pattern forming method - Google Patents

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Description

本発明は、レジスト下層膜形成用組成物、レジスト下層膜及びパターン形成方法に関する。   The present invention relates to a resist underlayer film forming composition, a resist underlayer film, and a pattern forming method.

半導体装置等の微細化に伴い、基板へのパターン形成の際のマスクとして用いられるレジスト材料に対して、パターン形成性等の要求特性レベルが高まっている。また、レジスト被膜の膜厚自体も、パターン形成性等を向上すべく100nmを切るといった薄膜化の傾向にある。しかし、100nmを切る厚みのレジスト被膜では、エッチングによる十分な基板加工が困難であることから、近年、多層レジスト膜を用いる方法がその解決策として注目され、デバイスメーカーでの適応が活発になってきている(特開2001−284209号公報参照)。   Along with miniaturization of semiconductor devices and the like, a required characteristic level such as pattern formability is increasing with respect to a resist material used as a mask in pattern formation on a substrate. In addition, the film thickness of the resist film itself tends to be thinned to less than 100 nm in order to improve the pattern formability and the like. However, since a resist film having a thickness of less than 100 nm is difficult to process sufficiently by etching, a method using a multilayer resist film has recently attracted attention as a solution, and adaptation by device manufacturers has become active. (See JP 2001-284209 A).

この多層レジスト膜を用いる一般的な方法としては、以下の方法が採用される。まず、表層のレジスト被膜とエッチング選択比が異なるレジスト下層膜を、レジスト被膜と被加工基板との間に介在させ、表層のレジスト被膜にレジストパターンを形成する。その後、得られたレジストパターンをマスクとして、ドライエッチングによりレジスト下層膜にパターンを転写する。続いて、得られたレジスト下層膜のパターンをマスクとして、ドライエッチングにより被加工基板にパターンを転写する。また、レジスト下層膜と被加工基板との間に、さらに別の膜を介在させる3層レジスト法も採用されている。   As a general method using this multilayer resist film, the following method is adopted. First, a resist underlayer film having an etching selection ratio different from that of the surface resist film is interposed between the resist film and the substrate to be processed to form a resist pattern on the surface resist film. Thereafter, the pattern is transferred to the resist underlayer film by dry etching using the obtained resist pattern as a mask. Subsequently, using the obtained resist underlayer film pattern as a mask, the pattern is transferred to the substrate to be processed by dry etching. Further, a three-layer resist method in which another film is interposed between the resist underlayer film and the substrate to be processed is also employed.

このような多層レジスト法において、最終的に被加工基板へ精密なパターンを形成させるためには、表層のレジスト被膜及び基板とレジスト下層膜とのエッチング選択比が高い各材料を用いる必要がある。すなわち、レジスト下層膜には、レジスト被膜をマスクにレジスト下層膜を加工する際にはエッチングされやすく、レジスト下層膜をマスクに基板を加工する際にはエッチングされにくいといった、各エッチングに対する加工性の優れたバランスが求められている。   In such a multilayer resist method, in order to finally form a precise pattern on the substrate to be processed, it is necessary to use materials having a high etching selectivity between the surface resist film and the substrate and the resist underlayer film. That is, the resist underlayer film is easy to be etched when the resist underlayer film is processed using the resist film as a mask, and is difficult to be etched when the substrate is processed using the resist underlayer film as a mask. An excellent balance is required.

また、パターンが微細化すると、パターニング後のレジスト被膜とレジスト下層膜との接触面積が減少することとなる。この際、両者間の密着性が低いと、形成されたレジストパターンにおいて現像及びリンス時の応力でレジスト下層膜からレジスト被膜が剥離する現象が生じやすく、この結果、被加工基板へのパターンの転写が十分に行われない場合がある。一方、多層配線の進展により、一連のプロセス温度も220〜250℃での加熱硬化(ベーク)処理が上限となってきており、レジスト下層膜を含む各膜を加熱により十分に硬化させて、上記密着性やエッチング耐性及びエッチング選択比を確保することも困難になってきている。   Further, when the pattern becomes finer, the contact area between the patterned resist film and the resist underlayer film decreases. At this time, if the adhesiveness between the two is low, the resist film is likely to be peeled off from the resist underlayer film due to stress during development and rinsing in the formed resist pattern. As a result, the pattern is transferred to the substrate to be processed. May not be done sufficiently. On the other hand, with the progress of multilayer wiring, a series of process temperatures are also set to the upper limit of heat curing (baking) treatment at 220 to 250 ° C., and each film including the resist underlayer film is sufficiently cured by heating, It has also become difficult to ensure adhesion, etching resistance, and etching selectivity.

さらに、パターン形成性をより向上させるため、表層のレジスト被膜の更なる薄膜化とともに、レジスト下層膜も薄膜化する必要がある。しかし、レジスト下層膜は、レジスト被膜のパターニングにおける反射防止膜としても機能しており、この膜厚を薄くすることは反射防止機能の低下に繋がるという不都合がある。また、レジスト下層膜形成用組成物をはじめとした各種硬化性組成物においては、優れた保存安定性を有することも必要とされている。   Furthermore, in order to further improve the pattern formability, it is necessary to reduce the thickness of the resist underlayer film as well as the thickness of the surface resist film. However, the resist underlayer film also functions as an antireflection film in the patterning of the resist film, and there is an inconvenience that reducing the film thickness leads to a decrease in the antireflection function. In addition, various curable compositions including a composition for forming a resist underlayer film are also required to have excellent storage stability.

このような中、パターン形成性等を向上させるためレジスト下層膜形成用組成物の様々な提案がされているが(特開2010−85912号公報、特開2008−39811号公報参照)、保存安定性に優れるとともに、硬化膜がレジスト被膜との高い密着性、レジスト被膜及び基材に対する優れたエッチング選択比並びに低反射性等を備えることで、優れたパターン形成性を発揮することができるレジスト下層膜形成用組成物の開発には未だ至っていない。   Under such circumstances, various proposals for a composition for forming a resist underlayer film have been made in order to improve pattern formability and the like (see JP 2010-85912 A and JP 2008-39811 A). Resist underlayer capable of exhibiting excellent pattern formability by providing high adhesion to the resist film, excellent etching selectivity with respect to the resist film and the substrate, low reflectivity, etc. Development of a film-forming composition has not yet been achieved.

特開2001−284209号公報JP 2001-284209 A 特開2010−85912号公報JP 2010-85912 A 特開2008−39811号公報JP 2008-39811 A

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、保存安定性に優れるとともに、レジスト下層膜としての硬化膜がレジスト被膜との高い密着性、レジスト被膜及び被加工基板に対する優れたエッチング選択比並びに低反射性等を備えることで、優れたパターン形成性を発揮することができるレジスト下層膜形成用組成物を提供することを目的とする。また、このような特性を備えるレジスト下層膜、及びパターン形成性等に優れるパターン形成方法を提供することも目的とする。   The present invention has been made based on the above circumstances, and has excellent storage stability, and a cured film as a resist underlayer film has high adhesion to a resist film, and excellent resistance to a resist film and a substrate to be processed. It aims at providing the composition for resist underlayer film formation which can exhibit the outstanding pattern formation property by providing an etching selectivity and low reflectivity. Another object of the present invention is to provide a resist underlayer film having such characteristics and a pattern forming method excellent in pattern formability.

上記課題を解決するためになされた発明は、
[A]ポリシロキサン、
[B]下記式(1)で表される化合物(以下、「[B]化合物」ともいう。)、
[C]有機酸、及び
[D]有機溶媒
を含むレジスト下層膜形成用組成物である。

Figure 0005644339
(式(1)中、Rは、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基又は炭素数1〜8のヒドロキシアルキル基である。Ab−は、b価の有機酸アニオンである。bは、1又は2である。) The invention made to solve the above problems is
[A] polysiloxane,
[B] A compound represented by the following formula (1) (hereinafter also referred to as “[B] compound”),
[C] A resist underlayer film forming composition containing an organic acid and [D] an organic solvent.
Figure 0005644339
(In Formula (1), each R 1 is independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or a hydroxyalkyl group having 1 to 8 carbon atoms. A b- is a b-valent organic acid. An anion, b is 1 or 2)

当該レジスト下層膜形成用組成物は[C]有機酸を含有している。このため、[C]有機酸が、加熱により揮発するため、得られるレジスト下層膜を多孔質形状とすることができる。レジスト下層膜が多孔質形状となることで、レジスト下層膜表面に積層されるレジスト被膜は、アンカー効果によりレジスト下層膜との密着性が高まる。従って、当該レジスト下層膜形成用組成物によれば、レジスト下層膜とレジスト被膜との高い密着性により、パターン形成性を向上させることができる。また、[C]有機酸は当該レジスト下層膜組成物の保存安定性を高めることができる。   The resist underlayer film forming composition contains a [C] organic acid. For this reason, since [C] organic acid volatilizes by heating, the obtained resist underlayer film can be made into a porous shape. When the resist underlayer film has a porous shape, the resist film laminated on the resist underlayer film surface has improved adhesion with the resist underlayer film due to the anchor effect. Therefore, according to the composition for forming a resist underlayer film, the pattern formability can be improved due to the high adhesion between the resist underlayer film and the resist film. Moreover, [C] organic acid can improve the storage stability of the said resist underlayer film composition.

また、当該レジスト下層膜形成用組成物によれば、有機酸アンモニウム塩である[B]化合物が[A]ポリシロキサンの硬化触媒として好適に機能するため、得られるレジスト下層膜が多孔質形状であるにもかかわらず、基板加工の際の優れたエッチング耐性を発揮することができる。さらに当該レジスト下層膜組成物によれば、このような組成を備えることで、高いエッチング選択比及び低反射性を備えるレジスト下層膜を得ることができ、その結果、パターン形成性を高めることができる。   In addition, according to the resist underlayer film forming composition, the [B] compound that is an organic acid ammonium salt suitably functions as a curing catalyst for [A] polysiloxane, and thus the resulting resist underlayer film has a porous shape. Despite being, it can exhibit excellent etching resistance during substrate processing. Furthermore, according to the resist underlayer film composition, by providing such a composition, a resist underlayer film having a high etching selectivity and low reflectivity can be obtained, and as a result, the pattern forming property can be improved. .

[A]ポリシロキサンが含有するケイ素原子100質量部に対する[B]化合物の含有量が0.01質量部以上5質量部以下であるとよい。当該レジスト下層膜組成物によれば、[B]化合物の含有量を上記範囲とすることで、保存安定性を維持しつつ、得られるレジスト下層膜のエッチング耐性やレジスト被膜との密着性をさらに高めることができる。   [A] The content of the [B] compound with respect to 100 parts by mass of silicon atoms contained in the polysiloxane is preferably 0.01 parts by mass or more and 5 parts by mass or less. According to the resist underlayer film composition, by keeping the content of the [B] compound in the above range, the etching resistance of the obtained resist underlayer film and the adhesion with the resist film are further improved while maintaining the storage stability. Can be increased.

[A]ポリシロキサンが含有するケイ素原子100質量部に対する[C]有機酸の含有量が10質量部以上300質量部以下であるとよい。当該レジスト下層膜組成物によれば、[C]有機酸の含有量を上記範囲とすることで、得られるレジスト下層膜の多孔質性を適度な範囲に調整でき、レジスト被膜との密着性とエッチング耐性を高いレベルで両立させることができる。   [A] The content of the [C] organic acid with respect to 100 parts by mass of silicon atoms contained in the polysiloxane is preferably 10 parts by mass or more and 300 parts by mass or less. According to the resist underlayer film composition, by setting the content of [C] organic acid in the above range, the porosity of the obtained resist underlayer film can be adjusted to an appropriate range, and the adhesion to the resist film can be improved. Etching resistance can be achieved at a high level.

[A]ポリシロキサンが、テトラアルコキシシラン由来の構造単位と、下記式(2)で表される化合物及び下記式(3)で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物由来の構造単位とを有することが好ましい。

Figure 0005644339
Figure 0005644339
(式(2)中、Rは、単結合、酸素原子、d価の炭素数1〜6の直鎖状若しくは分岐状の脂肪族飽和炭化水素基、d価の芳香族炭化水素基又はd価の複素環式基であり、この芳香族炭化水素基及び複素環式基の水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。複数のRは、それぞれ独立して、1価の有機基である。複数のXは、それぞれ独立して、単結合、メチレン基、炭素数2〜5の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基又はフェニレン基であり、このメチレン基、アルキレン基及びフェニレン基の水素原子の一部又は全部が置換されていてもよい。複数のYは、それぞれ独立して、ハロゲン原子又は−ORである。Rは、1価の有機基である。cは、0〜2の整数である。dは、2又は3である。但し、dが3の場合、Rが単結合又は酸素原子である場合はない。
式(3)中、R及びRは、それぞれ独立して、1価の有機基である。) [A] The polysiloxane is derived from at least one compound selected from the group consisting of a tetraalkoxysilane-derived structural unit, a compound represented by the following formula (2), and a compound represented by the following formula (3). It is preferable to have a structural unit.
Figure 0005644339
Figure 0005644339
(In Formula (2), R 2 is a single bond, an oxygen atom, a d-valent C 1-6 linear or branched aliphatic saturated hydrocarbon group, a d-valent aromatic hydrocarbon group, or d. the valence of the heterocyclic group, the aromatic hydrocarbon group and partially or. more R 3 which may be substituted in all of the hydrogen atoms of the heterocyclic group are each independently a monovalent A plurality of X's are each independently a single bond, a methylene group, a linear or branched alkylene group having 2 to 5 carbon atoms or a phenylene group, and the methylene group, alkylene group and phenylene group A part or all of the hydrogen atoms in the group may be substituted, and each of the plurality of Y is independently a halogen atom or —OR 6. R 6 is a monovalent organic group, c is , the .d an integer of 0 to 2, is 2 or 3. However, if d is 3, R But not if it is a single bond or an oxygen atom.
In formula (3), R 4 and R 5 are each independently a monovalent organic group. )

[A]ポリシロキサンが上記構造単位を有することで、保存安定性がさらに高まるとともに、ケイ素含有量を高めることができ、その結果、レジスト被膜との密着性及びエッチング選択比をより向上させることができる。   [A] When the polysiloxane has the above structural unit, the storage stability is further increased, and the silicon content can be increased. As a result, the adhesion to the resist film and the etching selectivity can be further improved. it can.

本発明のレジスト下層膜は、上記レジスト下層膜形成用組成物を用いて形成されたものであるため、レジスト被膜との高い密着性、レジスト被膜及び被加工基板に対する優れたエッチング選択比並びに低反射性を備えている。   Since the resist underlayer film of the present invention is formed using the above resist underlayer film forming composition, it has high adhesion to the resist film, excellent etching selectivity with respect to the resist film and the substrate to be processed, and low reflection. It has sex.

当該レジスト下層膜のBET比表面積が10m/g以上150m/g以下であるとよい。当該レジスト下層膜は、このような範囲の比表面積を有することで、レジスト被膜との密着性と耐エッチング性とを高いレベルで両立させることができる。 The BET specific surface area of the resist underlayer film is preferably 10 m 2 / g or more and 150 m 2 / g or less. Since the resist underlayer film has a specific surface area in such a range, the adhesion with the resist film and the etching resistance can be achieved at a high level.

本発明のパターン形成方法は、
(1)上記レジスト下層膜形成用組成物を被加工基板上に塗布してレジスト下層膜を形成する工程と、
(2)上記レジスト下層膜上に、レジスト組成物を塗布してレジスト被膜を形成する工程と、
(3)上記レジスト被膜に、フォトマスクを介して選択的に放射線を照射して上記レジスト被膜を露光する工程と、
(4)上記露光されたレジスト被膜を現像して、レジストパターンを形成する工程と、
(5)上記レジストパターンをマスクとして、上記レジスト下層膜及び上記被加工基板をドライエッチングしてパターンを形成する工程と
を有する。
The pattern forming method of the present invention comprises:
(1) applying the resist underlayer film forming composition on a substrate to be processed to form a resist underlayer film;
(2) applying a resist composition on the resist underlayer film to form a resist film;
(3) exposing the resist film by selectively irradiating the resist film with radiation through a photomask;
(4) developing the exposed resist film to form a resist pattern;
And (5) forming a pattern by dry etching the resist underlayer film and the substrate to be processed using the resist pattern as a mask.

当該パターン形成方法は、上述のようにレジスト被膜との密着性やエッチング選択比に優れるレジスト下層膜形成用組成物を用いているため、微細なパターンを効率的に形成することができる。また、本発明のレジスト下層膜の優れたアンカー効果を活用した密着性により、フォトリソグラフィー以外のパターン形成方法、例えばインプリント法によって形成されたパターンであっても良好に密着し、微細なパターンを与えることができる。   Since the pattern formation method uses the composition for forming a resist underlayer film that is excellent in adhesion to the resist film and etching selectivity as described above, a fine pattern can be efficiently formed. In addition, due to the adhesion utilizing the excellent anchor effect of the resist underlayer film of the present invention, even a pattern formed by a pattern formation method other than photolithography, for example, a pattern formed by an imprint method, adheres well, and a fine pattern is formed. Can be given.

以上説明したように、本発明のレジスト下層膜組成物によれば、保存安定性に優れるとともに、レジスト下層膜としての硬化膜がレジスト被膜との高い密着性、レジスト被膜及び被加工基板に対する優れたエッチング選択比並びに低反射性等を備えることで、優れたパターン形成性を発揮することができる。   As described above, according to the resist underlayer film composition of the present invention, the storage stability is excellent, and the cured film as the resist underlayer film has high adhesion to the resist film, and excellent resistance to the resist film and the substrate to be processed. By providing the etching selectivity and low reflectivity, excellent pattern forming properties can be exhibited.

以下、本発明のレジスト下層膜形成用組成物、レジスト下層膜及びパターン形成方法の実施形態について、この順に詳説する。   Hereinafter, embodiments of the resist underlayer film forming composition, resist underlayer film, and pattern forming method of the present invention will be described in this order.

<レジスト下層膜形成用組成物>
本発明のレジスト下層膜形成用組成物は、[A]ポリシロキサン、[B]化合物、[C]有機酸及び[D]有機溶媒を含有し、さらにその他の任意成分を含有してもよい。
<Composition for forming resist underlayer film>
The composition for forming a resist underlayer film of the present invention contains [A] polysiloxane, [B] compound, [C] organic acid and [D] organic solvent, and may further contain other optional components.

<[A]ポリシロキサン>
[A]ポリシロキサンは、シロキサン結合を有する化合物のポリマーであれば特に限定されない。この[A]ポリシロキサンは、[B]化合物や[C]有機酸を触媒として、加熱により硬化される。
<[A] polysiloxane>
[A] The polysiloxane is not particularly limited as long as it is a polymer of a compound having a siloxane bond. This [A] polysiloxane is cured by heating using a [B] compound or [C] organic acid as a catalyst.

[A]ポリシロキサンは、通常、触媒の存在下で加水分解性シラン化合物を加水分解縮合させることにより得ることができる。上記加水分解性シラン化合物としては、テトラアルコキシシラン、上記式(2)で表される化合物及び上記式(3)で表される化合物を好ましいものとして挙げることができる。   [A] The polysiloxane can be usually obtained by hydrolytic condensation of a hydrolyzable silane compound in the presence of a catalyst. Preferred examples of the hydrolyzable silane compound include tetraalkoxysilane, a compound represented by the above formula (2), and a compound represented by the above formula (3).

<テトラアルコキシシラン>
テトラアルコキシシランとしては、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−プロポキシシランを挙げることができ、これらの中でも、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランが好ましい。
<Tetraalkoxysilane>
Examples of the tetraalkoxysilane include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra-n-propoxysilane, and tetra-iso-propoxysilane. Among these, tetramethoxysilane and tetraethoxysilane are preferable.

<上記式(2)で表される化合物>
上記式(2)で表される化合物において、式中Rで示されるd価の炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状の脂肪族炭化水素基としては、例えば、メタン、エタン、プロパン等の直鎖状脂肪族炭化水素、又は2−エチルプロパン、2−エチルブタン等の分岐状脂肪族炭化水素から水素を1又は2個除いた構造を有する基を挙げることができる。
<Compound represented by the above formula (2)>
In the compound represented by the above formula (2), examples of the d-valent linear or branched aliphatic hydrocarbon group represented by R 2 represented by R 2 include methane, ethane, and propane. And a group having a structure in which one or two hydrogens are removed from a linear aliphatic hydrocarbon such as 2-ethylpropane or branched aliphatic hydrocarbons such as 2-ethylpropane and 2-ethylbutane.

で示されるd価の芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニレン基、ビフェニレン基、ターフェニレン基、ベンジレン基、フェニレンエチレン基、フェニレンシクロへキシレン基、ナフチレン基等の2価の芳香族炭化水素基や、ベンゼントリイル基、ビフェニルトリイル基、ターフェニルトリイル基、トルエントリイル基等の3価の芳香族炭化水素基を挙げることができる。 Examples of the d-valent aromatic hydrocarbon group represented by R 2 include divalent aromatic groups such as a phenylene group, a biphenylene group, a terphenylene group, a benzylene group, a phenyleneethylene group, a phenylenecyclohexylene group, and a naphthylene group. Examples thereof include a hydrocarbon group, and a trivalent aromatic hydrocarbon group such as a benzenetriyl group, a biphenyltriyl group, a terphenyltriyl group, and a toluenetoyl group.

で示されるd価の複素環式基としては、例えば、ピリジレン基、フラニレン基等の2価の複素環式基や、ピリジントリイル基、テトラヒドロフラントリイル基、テトラヒドロピラントリイル基、テトラヒドロチオフラントリイル基、テトラヒドロチオピラントリイル基等の3価の複素環式基を挙げることができる。 Examples of the d-valent heterocyclic group represented by R 2 include divalent heterocyclic groups such as pyridylene group and furylene group, pyridine triyl group, tetrahydrofuran triyl group, tetrahydropyrantriyl group, tetrahydro And trivalent heterocyclic groups such as a thiofurantriyl group and a tetrahydrothiopyrantriyl group.

で示される1価の有機基としては、例えば、炭素数1〜30の1価の鎖状炭化水素基、炭素数3〜30の1価の脂肪族環状炭化水素基、炭素数6〜30の1価の芳香族炭化水素基等の炭化水素基等、並びにこれらの基の有する水素原子の一部又は全部がエポキシ基、エステル基、アルコキシ基、ヒドロキシ基等の置換基で置換された基を挙げることができる。 Examples of the monovalent organic group represented by R 3 include a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, a monovalent aliphatic cyclic hydrocarbon group having 3 to 30 carbon atoms, and 6 to 6 carbon atoms. 30 monovalent aromatic hydrocarbon groups, etc., and some or all of the hydrogen atoms of these groups were substituted with substituents such as epoxy groups, ester groups, alkoxy groups, hydroxy groups, etc. The group can be mentioned.

炭素数1〜30の1価の鎖状炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の炭素数1〜30のアルキル基、エテニル基、プロペニル基、ブテニル基等の炭素数1〜30のアルケニル基、エチニル基、プロピニル基、ブチニル基等の炭素数1〜30のアルキニル基等を挙げることができる。   Examples of the monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms include alkyl groups having 1 to 30 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group, carbons such as an ethenyl group, a propenyl group, and a butenyl group. C1-C30 alkynyl groups, such as a C1-C30 alkenyl group, an ethynyl group, a propynyl group, a butynyl group, etc. can be mentioned.

炭素数1〜30の1価の脂肪族環状炭化水素基としては、シクロブチル基、シクロヘキシル基等の単環式飽和炭化水素基、シクロブテニル基、シクロヘキセニル基等の多環式不飽和炭化水素基、ビシクロ[2.2.1]ヘプタニル基等の多環式飽和炭化水素基、ビシクロ[2.2.1]ヘプテニル基等の多環式不飽和炭化水素基等を挙げることができる。   Examples of the monovalent aliphatic cyclic hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms include monocyclic saturated hydrocarbon groups such as cyclobutyl group and cyclohexyl group, polycyclic unsaturated hydrocarbon groups such as cyclobutenyl group and cyclohexenyl group, Examples thereof include polycyclic saturated hydrocarbon groups such as a bicyclo [2.2.1] heptanyl group, polycyclic unsaturated hydrocarbon groups such as a bicyclo [2.2.1] heptenyl group, and the like.

炭素数6〜30の1価の芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ベンジル基、ナフチル基等を挙げることができる。   Examples of the monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms include a phenyl group, a biphenyl group, a terphenyl group, a benzyl group, and a naphthyl group.

複数のXは、それぞれ独立して、単結合、メチレン基、炭素数2〜5の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基又はフェニレン基であり、このメチレン基、アルキレン基及びフェニレン基の水素原子の一部又は全部が置換されていてもよい。この炭素数2〜5の直鎖状又は分岐状のアルキレン基としては、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基等を挙げることができる。   A plurality of X's are each independently a single bond, a methylene group, a linear or branched alkylene group having 2 to 5 carbon atoms or a phenylene group, and the hydrogen atoms of the methylene group, alkylene group and phenylene group Some or all of them may be substituted. Examples of the linear or branched alkylene group having 2 to 5 carbon atoms include an ethylene group, a propylene group, and a butylene group.

Yは、ハロゲン原子又は−OR(但し、Rは、1価の有機基である。)であるが、このハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子等を挙げることができる。また、Rにおける1価の有機基としては、Rに例示したもの等を挙げることができる。 Y is a halogen atom or —OR 6 (where R 6 is a monovalent organic group), and examples of the halogen atom include a chlorine atom and a bromine atom. Examples of the monovalent organic group for R 6 include those exemplified for R 3 .

上記式(2)においては、dが2であり、Rが単結合、2価の炭素数1〜6の直鎖状若しくは分岐状の脂肪族飽和炭化水素基又は2価の芳香族炭化水素基であるものが好ましい。 In the above formula (2), d is 2, R 2 is a single bond, a divalent linear or branched aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, or a divalent aromatic hydrocarbon. What is group is preferable.

上記式(2)において、Rが単結合である場合の化合物の具体例としては、ヘキサメトキシジシラン、ヘキサエトキシジシラン、ヘキサフェノキシジシラン、1,1,1,2,2−ペンタメトキシ−2−メチルジシラン、1,1,1,2,2−ペンタエトキシ−2−メチルジシラン、1,1,1,2,2−ペンタフェノキシ−2−メチルジシラン、1,1,1,2,2−ペンタメトキシ−2−エチルジシラン、1,1,1,2,2−ペンタエトキシ−2−エチルジシラン、1,1,1,2,2−ペンタフェノキシ−2−エチルジシラン、1,1,1,2,2−ペンタメトキシ−2−フェニルジシラン、1,1,1,2,2−ペンタエトキシ−2−フェニルジシラン、1,1,1,2,2−ペンタフェノキシ−2−フェニルジシラン、1,1,2,2−テトラメトキシ−1,2−ジメチルジシラン、1,1,2,2−テトラエトキシ−1,2−ジメチルジシラン、1,1,2,2−テトラフェノキシ−1,2−ジメチルジシラン、1,1,2,2−テトラメトキシ−1,2−ジエチルジシラン、1,1,2,2−テトラエトキシ−1,2−ジエチルジシラン、1,1,2,2−テトラフェノキシ−1,2−ジエチルジシラン、1,1,2,2−テトラメトキシ−1,2−ジフェニルジシラン、1,1,2,2−テトラエトキシ−1,2−ジフェニルジシラン、1,1,2,2−テトラフェノキシ−1,2−ジフェニルジシラン、1,1,2−トリメトキシ−1,2,2−トリメチルジシラン、1,1,2−トリエトキシ−1,2,2−トリメチルジシラン、1,1,2−トリフェノキシ−1,2,2−トリメチルジシラン、1,1,2−トリメトキシ−1,2,2−トリエチルジシラン、1,1,2−トリエトキシ−1,2,2−トリエチルジシラン、1,1,2−トリフェノキシ−1,2,2−トリエチルジシラン、1,1,2−トリメトキシ−1,2,2−トリフェニルジシラン、1,1,2−トリエトキシ−1,2,2−トリフェニルジシラン、1,1,2−トリフェノキシ−1,2,2−トリフェニルジシラン、1,2−ジメトキシ−1,1,2,2−テトラメチルジシラン、1,2−ジエトキシ−1,1,2,2−テトラメチルジシラン、1,2−ジフェノキシ−1,1,2,2−テトラメチルジシラン、1,2−ジメトキシ−1,1,2,2−テトラエチルジシラン、1,2−ジエトキシ−1,1,2,2−テトラエチルジシラン、1,2−ジフェノキシ−1,1,2,2−テトラエチルジシラン、1,2−ジメトキシ−1,1,2,2−テトラフェニルジシラン、1,2−ジエトキシ−1,1,2,2−テトラフェニルジシラン、1,2−ジフェノキシ−1,1,2,2−テトラフェニルジシラン等を挙げることができる。 In the above formula (2), specific examples of the compound when R 2 is a single bond include hexamethoxydisilane, hexaethoxydisilane, hexaphenoxydisilane, 1,1,1,2,2-pentamethoxy-2- Methyldisilane, 1,1,1,2,2-pentaethoxy-2-methyldisilane, 1,1,1,2,2-pentaphenoxy-2-methyldisilane, 1,1,1,2,2-penta Methoxy-2-ethyldisilane, 1,1,1,2,2-pentaethoxy-2-ethyldisilane, 1,1,1,2,2-pentaphenoxy-2-ethyldisilane, 1,1,1,2 , 2-pentamethoxy-2-phenyldisilane, 1,1,1,2,2-pentaethoxy-2-phenyldisilane, 1,1,1,2,2-pentaphenoxy-2-phenyldisilane, 1,1 , 2,2-Tetramethoxy-1,2-dimethyldisilane, 1,1,2,2-tetraethoxy-1,2-dimethyldisilane, 1,1,2,2-tetraphenoxy-1,2-dimethyldisilane 1,1,2,2-tetramethoxy-1,2-diethyldisilane, 1,1,2,2-tetraethoxy-1,2-diethyldisilane, 1,1,2,2-tetraphenoxy-1, 2-diethyldisilane, 1,1,2,2-tetramethoxy-1,2-diphenyldisilane, 1,1,2,2-tetraethoxy-1,2-diphenyldisilane, 1,1,2,2-tetra Phenoxy-1,2-diphenyldisilane, 1,1,2-trimethoxy-1,2,2-trimethyldisilane, 1,1,2-triethoxy-1,2,2-trimethyldisilane, 1,1,2-tripheno Si-1,2,2-trimethyldisilane, 1,1,2-trimethoxy-1,2,2-triethyldisilane, 1,1,2-triethoxy-1,2,2-triethyldisilane, 1,1,2 -Triphenoxy-1,2,2-triethyldisilane, 1,1,2-trimethoxy-1,2,2-triphenyldisilane, 1,1,2-triethoxy-1,2,2-triphenyldisilane, , 1,2-Triphenoxy-1,2,2-triphenyldisilane, 1,2-dimethoxy-1,1,2,2-tetramethyldisilane, 1,2-diethoxy-1,1,2,2- Tetramethyldisilane, 1,2-diphenoxy-1,1,2,2-tetramethyldisilane, 1,2-dimethoxy-1,1,2,2-tetraethyldisilane, 1,2-diethoxy-1,1,2 , 2- Traethyldisilane, 1,2-diphenoxy-1,1,2,2-tetraethyldisilane, 1,2-dimethoxy-1,1,2,2-tetraphenyldisilane, 1,2-diethoxy-1,1,2 , 2-tetraphenyldisilane, 1,2-diphenoxy-1,1,2,2-tetraphenyldisilane, and the like.

これらの中でも、ヘキサメトキシジシラン、ヘキサエトキシジシラン、1,1,2,2−テトラメトキシ−1,2−ジメチルジシラン、1,1,2,2−テトラエトキシ−1,2−ジメチルジシラン、1,1,2,2−テトラメトキシ−1,2−ジフェニルジシラン、1,2−ジメトキシ−1,1,2,2−テトラメチルジシラン、1,2−ジエトキシ−1,1,2,2−テトラメチルジシラン、1,2−ジメトキシ−1,1,2,2−テトラフェニルジシラン、1,2−ジエトキシ−1,1,2,2−テトラフェニルジシランが好ましい。   Among these, hexamethoxydisilane, hexaethoxydisilane, 1,1,2,2-tetramethoxy-1,2-dimethyldisilane, 1,1,2,2-tetraethoxy-1,2-dimethyldisilane, 1, 1,2,2-tetramethoxy-1,2-diphenyldisilane, 1,2-dimethoxy-1,1,2,2-tetramethyldisilane, 1,2-diethoxy-1,1,2,2-tetramethyl Disilane, 1,2-dimethoxy-1,1,2,2-tetraphenyldisilane, and 1,2-diethoxy-1,1,2,2-tetraphenyldisilane are preferred.

また、上記式(2)において、Rが2価の炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状の脂肪族飽和炭化水素基である場合の化合物の具体例としては、ビス(トリメトキシシリル)メタン、ビス(トリエトキシシリル)メタン、ビス(トリ−n−プロポキシシリル)メタン、ビス(トリ−iso−プロポキシシリル)メタン、ビス(トリ−n−ブトキシシリル)メタン、ビス(トリ−sec−ブトキシシリル)メタン、ビス(トリ−tert−ブトキシシリル)メタン、1,2−ビス(トリメトキシシリル)エタン、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン、1,2−ビス(トリ−n−プロポキシシリル)エタン、1,2−ビス(トリ−iso−プロポキシシリル)エタン、1,2−ビス(トリ−n−ブトキシシリル)エタン、1,2−ビス(トリ−sec−ブトキシシリル)エタン、1,2−ビス(トリ−tert−ブトキシシリル)エタン、1−(ジメトキシメチルシリル)−1−(トリメトキシシリル)メタン、1−(ジエトキシメチルシリル)−1−(トリエトキシシリル)メタン、1−(ジ−n−プロポキシメチルシリル)−1−(トリ−n−プロポキシシリル)メタン、1−(ジ−iso−プロポキシメチルシリル)−1−(トリ−iso−プロポキシシリル)メタン、1−(ジ−n−ブトキシメチルシリル)−1−(トリ−n−ブトキシシリル)メタン、1−(ジ−sec−ブトキシメチルシリル)−1−(トリ−sec−ブトキシシリル)メタン、1−(ジ−tert−ブトキシメチルシリル)−1−(トリ−tert−ブトキシシリル)メタン、1−(ジメトキシメチルシリル)−2−(トリメトキシシリル)エタン、1−(ジエトキシメチルシリル)−2−(トリエトキシシリル)エタン、1−(ジ−n−プロポキシメチルシリル)−2−(トリ−n−プロポキシシリル)エタン、1−(ジ−iso−プロポキシメチルシリル)−2−(トリ−iso−プロポキシシリル)エタン、1−(ジ−n−ブトキシメチルシリル)−2−(トリ−n−ブトキシシリル)エタン、1−(ジ−sec−ブトキシメチルシリル)−2−(トリ−sec−ブトキシシリル)エタン、1−(ジ−tert−ブトキシメチルシリル)−2−(トリ−tert−ブトキシシリル)エタン;
ビス(ジメトキシメチルシリル)メタン、ビス(ジエトキシメチルシリル)メタン、ビス(ジ−n−プロポキシメチルシリル)メタン、ビス(ジ−iso−プロポキシメチルシリル)メタン、ビス(ジ−n−ブトキシメチルシリル)メタン、ビス(ジ−sec−ブトキシメチルシリル)メタン、ビス(ジ−tert−ブトキシメチルシリル)メタン、1,2−ビス(ジメトキシメチルシリル)エタン、1,2−ビス(ジエトキシメチルシリル)エタン、1,2−ビス(ジ−n−プロポキシメチルシリル)エタン、1,2−ビス(ジ−iso−プロポキシメチルシリル)エタン、1,2−ビス(ジ−n−ブトキシメチルシリル)エタン、1,2−ビス(ジ−sec−ブトキシメチルシリル)エタン、1,2−ビス(ジ−tert−ブトキシメチルシリル)エタン等を挙げることができる。
In the above formula (2), as a specific example of a compound in the case where R 2 is a divalent linear or branched aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, bis (trimethoxysilyl) ) Methane, bis (triethoxysilyl) methane, bis (tri-n-propoxysilyl) methane, bis (tri-iso-propoxysilyl) methane, bis (tri-n-butoxysilyl) methane, bis (tri-sec-) Butoxysilyl) methane, bis (tri-tert-butoxysilyl) methane, 1,2-bis (trimethoxysilyl) ethane, 1,2-bis (triethoxysilyl) ethane, 1,2-bis (tri-n- Propoxysilyl) ethane, 1,2-bis (tri-iso-propoxysilyl) ethane, 1,2-bis (tri-n-butoxysilyl) ethane, 1,2-bis (to Li-sec-butoxysilyl) ethane, 1,2-bis (tri-tert-butoxysilyl) ethane, 1- (dimethoxymethylsilyl) -1- (trimethoxysilyl) methane, 1- (diethoxymethylsilyl)- 1- (triethoxysilyl) methane, 1- (di-n-propoxymethylsilyl) -1- (tri-n-propoxysilyl) methane, 1- (di-iso-propoxymethylsilyl) -1- (tri- iso-propoxysilyl) methane, 1- (di-n-butoxymethylsilyl) -1- (tri-n-butoxysilyl) methane, 1- (di-sec-butoxymethylsilyl) -1- (tri-sec- Butoxysilyl) methane, 1- (di-tert-butoxymethylsilyl) -1- (tri-tert-butoxysilyl) methane, 1- (dimethoxymethyl) Rusilyl) -2- (trimethoxysilyl) ethane, 1- (diethoxymethylsilyl) -2- (triethoxysilyl) ethane, 1- (di-n-propoxymethylsilyl) -2- (tri-n-propoxy) Silyl) ethane, 1- (di-iso-propoxymethylsilyl) -2- (tri-iso-propoxysilyl) ethane, 1- (di-n-butoxymethylsilyl) -2- (tri-n-butoxysilyl) Ethane, 1- (di-sec-butoxymethylsilyl) -2- (tri-sec-butoxysilyl) ethane, 1- (di-tert-butoxymethylsilyl) -2- (tri-tert-butoxysilyl) ethane;
Bis (dimethoxymethylsilyl) methane, bis (diethoxymethylsilyl) methane, bis (di-n-propoxymethylsilyl) methane, bis (di-iso-propoxymethylsilyl) methane, bis (di-n-butoxymethylsilyl) ) Methane, bis (di-sec-butoxymethylsilyl) methane, bis (di-tert-butoxymethylsilyl) methane, 1,2-bis (dimethoxymethylsilyl) ethane, 1,2-bis (diethoxymethylsilyl) Ethane, 1,2-bis (di-n-propoxymethylsilyl) ethane, 1,2-bis (di-iso-propoxymethylsilyl) ethane, 1,2-bis (di-n-butoxymethylsilyl) ethane, 1,2-bis (di-sec-butoxymethylsilyl) ethane, 1,2-bis (di-tert-butoxymethyl) ) Ethane and the like.

これらの中でも、ビス(トリメトキシシリル)メタン、ビス(トリエトキシシリル)メタン、1,2−ビス(トリメトキシシリル)エタン、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン、1−(ジメトキシメチルシリル)−1−(トリメトキシシリル)メタン、1−(ジエトキシメチルシリル)−1−(トリエトキシシリル)メタン、1−(ジメトキシメチルシリル)−2−(トリメトキシシリル)エタン、1−(ジエトキシメチルシリル)−2−(トリエトキシシリル)エタン、ビス(ジメトキシメチルシリル)メタン、ビス(ジエトキシメチルシリル)メタン、1,2−ビス(ジメトキシメチルシリル)エタン、1,2−ビス(ジエトキシメチルシリル)エタンが好ましい。   Among these, bis (trimethoxysilyl) methane, bis (triethoxysilyl) methane, 1,2-bis (trimethoxysilyl) ethane, 1,2-bis (triethoxysilyl) ethane, 1- (dimethoxymethylsilyl) ) -1- (trimethoxysilyl) methane, 1- (diethoxymethylsilyl) -1- (triethoxysilyl) methane, 1- (dimethoxymethylsilyl) -2- (trimethoxysilyl) ethane, 1- (di Ethoxymethylsilyl) -2- (triethoxysilyl) ethane, bis (dimethoxymethylsilyl) methane, bis (diethoxymethylsilyl) methane, 1,2-bis (dimethoxymethylsilyl) ethane, 1,2-bis (di Ethoxymethylsilyl) ethane is preferred.

また、上記式(2)において、Rが2価の芳香族炭化水素基であるものとしては、1,2−ビス(トリメトキシシリル)ベンゼン、1,2−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼン、1,2−ビス(トリ−n−プロポキシシリル)ベンゼン、1,2−ビス(トリ−iso−プロポキシシリル)ベンゼン、1,2−ビス(トリ−n−ブトキシシリル)ベンゼン、1,2−ビス(トリ−sec−ブトキシシリル)ベンゼン、1,2−ビス(トリ−tert−ブトキシシリル)ベンゼン、1,3−ビス(トリメトキシシリル)ベンゼン、1,3−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼン、1,3−ビス(トリ−n−プロポキシシリル)ベンゼン、1,3−ビス(トリ−iso−プロポキシシリル)ベンゼン、1,3−ビス(トリ−n−ブトキシシリル)ベンゼン、1,3−ビス(トリ−sec−ブトキシシリル)ベンゼン、1,3−ビス(トリ−tert−ブトキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(トリメトキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(トリ−n−プロポキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(トリ−iso−プロポキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(トリ−n−ブトキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(トリ−sec−ブトキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(トリ−tert−ブトキシシリル)ベンゼン等を挙げることができる。 In the above formula (2), as R 2 is a divalent aromatic hydrocarbon group, 1,2-bis (trimethoxysilyl) benzene, 1,2-bis (triethoxysilyl) benzene, 1,2-bis (tri-n-propoxysilyl) benzene, 1,2-bis (tri-iso-propoxysilyl) benzene, 1,2-bis (tri-n-butoxysilyl) benzene, 1,2-bis (Tri-sec-butoxysilyl) benzene, 1,2-bis (tri-tert-butoxysilyl) benzene, 1,3-bis (trimethoxysilyl) benzene, 1,3-bis (triethoxysilyl) benzene, 1 , 3-bis (tri-n-propoxysilyl) benzene, 1,3-bis (tri-iso-propoxysilyl) benzene, 1,3-bis (tri-n-butoxysilyl) ) Benzene, 1,3-bis (tri-sec-butoxysilyl) benzene, 1,3-bis (tri-tert-butoxysilyl) benzene, 1,4-bis (trimethoxysilyl) benzene, 1,4-bis (Triethoxysilyl) benzene, 1,4-bis (tri-n-propoxysilyl) benzene, 1,4-bis (tri-iso-propoxysilyl) benzene, 1,4-bis (tri-n-butoxysilyl) Examples thereof include benzene, 1,4-bis (tri-sec-butoxysilyl) benzene, 1,4-bis (tri-tert-butoxysilyl) benzene and the like.

これらの中でも、1,2−ビス(トリメトキシシリル)ベンゼン、1,2−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼン、1,3−ビス(トリメトキシシリル)ベンゼン、1,3−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(トリメトキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼンが好ましい。   Among these, 1,2-bis (trimethoxysilyl) benzene, 1,2-bis (triethoxysilyl) benzene, 1,3-bis (trimethoxysilyl) benzene, 1,3-bis (triethoxysilyl) Benzene, 1,4-bis (trimethoxysilyl) benzene, and 1,4-bis (triethoxysilyl) benzene are preferred.

<上記式(3)で表される化合物>
上記式(3)で表される化合物において、Rは、1価の有機基である。この有機基としては、上記Rで例示したもの等を挙げることができるが、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数3〜20のシクロアルキル基又は芳香環を有する1価の炭化水素基であり、これらの水素原子の一部又は全部が置換されていてもよく、また、これらの炭素−炭素結合間に酸素原子、−CO−又は−COO−を有していてもよい基が好ましい。
<Compound represented by the above formula (3)>
In the compound represented by the above formula (3), R 4 is a monovalent organic group. Examples of the organic group include those exemplified for R 3 above, but a monovalent hydrocarbon group having an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, or an aromatic ring. And a group in which some or all of these hydrogen atoms may be substituted and may have an oxygen atom, -CO- or -COO- between these carbon-carbon bonds is preferred. .

この炭素数1〜10のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基等を挙げることができる。炭素数3〜20のシクロアルキル基としては、シクロヘキシル基、シクロヘキセニル基、ビシクロ[2.2.1]ヘプタニル基等を挙げることができる。また、芳香環を有する1価の炭化水素基としては、フェニル基、ビフェニル基、ベンジル基等を挙げることができる。   Examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and an isopropyl group. Examples of the cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms include a cyclohexyl group, a cyclohexenyl group, and a bicyclo [2.2.1] heptanyl group. Examples of the monovalent hydrocarbon group having an aromatic ring include a phenyl group, a biphenyl group, and a benzyl group.

また、上記Rの有機基として好ましい基である炭素数1〜10のアルキル基、炭素数3〜20のシクロアルキル基又は芳香環を有する1価の炭化水素基であって、これらの水素原子の一部又は全部が置換されている基、及びこれらの炭素−炭素結合間に酸素原子、−CO−又は−COO−を有していてもよい基としては、エポキシ基、エステル基、アルコキシ基、ヒドロキシ基、ケイ素−ケイ素結合を有する基等を含む基が挙げられる。これらの基としては、具体的には以下の式で表される基を挙げることができる。なお、下記式中、(Si)は、Siとの結合箇所を示す。 And a monovalent hydrocarbon group having an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms or an aromatic ring, which is a preferred group as the organic group for R 4 , and these hydrogen atoms Examples of the group in which a part or all of them are substituted and the group which may have an oxygen atom, -CO- or -COO- between these carbon-carbon bonds include an epoxy group, an ester group, and an alkoxy group , Groups containing a hydroxy group, a group having a silicon-silicon bond, and the like. Specific examples of these groups include groups represented by the following formulas. In the following formula, (Si) represents a bonding site with Si.

Figure 0005644339
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Figure 0005644339
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Figure 0005644339
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Figure 0005644339
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また、上記式(3)中、Rは、1価の有機基である。なお、この複数のRは同一でも異なっていてもよい。Rが示す1価の有機基としては、上記R等で例示したものなどを挙げることができる。 In the above formula (3), R 5 is a monovalent organic group. The plurality of R 5 may be the same or different. Examples of the monovalent organic group represented by R 5 include those exemplified above for R 3 and the like.

上記式(3)で表される化合物の具体例としては、3−(トリメトキシシリル)プロピルメタクリレート、3−(トリエトキシシリル)プロピルメタクリレート、N−3−(メタクリロキシ−2−ヒドロキシプロピル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、2−(トリメトキシシリル)エチルメタクリレート、2−(トリエトキシシリル)エチルメタクリレート、トリメトキシシリルメチルメタクリレート、メタクリロキシプロピルトリス(メトキシエトキシ)シラン、トリエトキシシリルメチルメタクリレート、3−[トリス(トリメチルシロキシ)シリル]プロピルメタクリレート、3−[トリス(ジメチルビニルシロキシ)]プロピルメタクリレート、3−(トリメトキシシリル)プロピルアクリレート、3−(トリエトキシシリル)プロピルアクリレート、   Specific examples of the compound represented by the above formula (3) include 3- (trimethoxysilyl) propyl methacrylate, 3- (triethoxysilyl) propyl methacrylate, N-3- (methacryloxy-2-hydroxypropyl) -3. -Aminopropyltriethoxysilane, 2- (trimethoxysilyl) ethyl methacrylate, 2- (triethoxysilyl) ethyl methacrylate, trimethoxysilylmethyl methacrylate, methacryloxypropyltris (methoxyethoxy) silane, triethoxysilylmethyl methacrylate, 3 -[Tris (trimethylsiloxy) silyl] propyl methacrylate, 3- [Tris (dimethylvinylsiloxy)] propyl methacrylate, 3- (trimethoxysilyl) propyl acrylate, 3- (triethoxysilane) ) Propyl acrylate,

2−シアノエチルトリメトキシシラン、2−シアノエチルトリエトキシシラン、2−シアノエチルトリ−n−プロポキシシラン、2−シアノエチルトリ−iso−プロポキシシラン、
トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、トリ−n−プロポキシシラン、トリ−iso−プロポキシシラン、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、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、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリ−n−プロポキシシラン、ビニルトリ−iso−プロポキシシラン、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、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、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、sec−ブチルトリメトキシシラン、sec−ブチル−i−トリエトキシシラン、sec−ブチル−トリ−n−プロポキシシラン、sec−ブチル−トリ−iso−プロポキシシラン、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−n−プロポキシシラン、t−ブチルトリ−iso−プロポキシシラン、シクロプロピルトリメトキシシラン、シクロプロピルトリエトキシシラン、シクロプロピル−トリ−n−プロポキシシラン、シクロプロピル−トリ−iso−プロポキシシラン、シクロブチルトリメトキシシラン、シクロブチルトリエトキシシラン、シクロブチル−トリ−n−プロポキシシラン、シクロブチル−トリ−iso−プロポキシシラン、シクロペンチルトリメトキシシラン、シクロペンチルトリエトキシシラン、シクロペンチル−トリ−n−プロポキシシラン、シクロペンチル−トリ−iso−プロポキシシラン、シクロヘキシルトリメトキシシラン、シクロヘキシルトリエトキシシラン、シクロヘキシル−トリ−n−プロポキシシラン、シクロヘキシル−トリ−iso−プロポキシシラン、シクロヘキセニルトリメトキシシラン、シクロヘキセニルトリエトキシシラン、シクロヘキセニル−トリ−n−プロポキシシラン、シクロヘキセニル−トリ−iso−プロポキシシラン、シクロヘキセニルエチルトリメトキシシラン、シクロヘキセニルエチルトリエトキシシラン、シクロヘキセニルエチル−トリ−n−プロポキシシラン、シクロヘキセニルエチルトリ−iso−プロポキシシラン、シクロオクタニルトリメトキシシラン、シクロオクタニルトリエトキシシラン、シクロオクタニル−トリ−n−プロポキシシラン、シクロオクタニル−トリ−iso−プロポキシシラン、シクロペンタジエニルプロピルトリメトキシシラン、シクロペンタジエニルプロピルトリエトキシシラン、シクロペンタジエニルプロピル−トリ−n−プロポキシシラン、シクロペンタジエニルプロピル−トリ−iso−プロポキシシラン、ビシクロヘプテニルトリメトキシシラン、ビシクロヘプテニルトリエトキシシラン、ビシクロヘプテニル−トリ−n−プロポキシシラン、ビシクロヘプテニル−トリ−iso−プロポキシシラン、ビシクロヘプチルトリメトキシシラン、ビシクロヘプチルトリエトキシシラン、ビシクロヘプチル−トリ−n−プロポキシシラン、ビシクロヘプチル−トリ−iso−プロポキシシラン、アダマンチルトリメトキシシラン、アダマンチルトリエトキシシラン、アダマンチル−トリ−n−プロポキシシラン、アダマンチル−トリ−iso−プロポキシシラン等を例示できる。
2-cyanoethyltrimethoxysilane, 2-cyanoethyltriethoxysilane, 2-cyanoethyltri-n-propoxysilane, 2-cyanoethyltri-iso-propoxysilane,
Trimethoxysilane, triethoxysilane, tri-n-propoxysilane, tri-iso-propoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltri-n-propoxysilane, methyltri-iso-propoxysilane, ethyltrimethoxysilane , Ethyltriethoxysilane, ethyltri-n-propoxysilane, ethyltri-iso-propoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltri-n-propoxysilane, vinyltri-iso-propoxysilane, n-propyltrimethoxysilane N-propyltriethoxysilane, n-propyltri-n-propoxysilane, n-propyltri-iso-propoxysilane, i-propyltrimethoxysilane, i-propylto Ethoxysilane, i-propyltri-n-propoxysilane, i-propyltri-iso-propoxysilane, n-butyltrimethoxysilane, n-butyltriethoxysilane, n-butyltri-n-propoxysilane, n-butyltri- iso-propoxysilane, sec-butyltrimethoxysilane, sec-butyl-i-triethoxysilane, sec-butyl-tri-n-propoxysilane, sec-butyl-tri-iso-propoxysilane, t-butyltrimethoxysilane , T-butyltriethoxysilane, t-butyltri-n-propoxysilane, t-butyltri-iso-propoxysilane, cyclopropyltrimethoxysilane, cyclopropyltriethoxysilane, cyclopropyl-tri-n-propoxysilane, cyclo Propyl-tri-iso-propoxysilane, cyclobutyltrimethoxysilane, cyclobutyltriethoxysilane, cyclobutyl-tri-n-propoxysilane, cyclobutyl-tri-iso-propoxysilane, cyclopentyltrimethoxysilane, cyclopentyltriethoxysilane, cyclopentyl -Tri-n-propoxysilane, cyclopentyl-tri-iso-propoxysilane, cyclohexyltrimethoxysilane, cyclohexyltriethoxysilane, cyclohexyl-tri-n-propoxysilane, cyclohexyl-tri-iso-propoxysilane, cyclohexenyltrimethoxysilane Cyclohexenyltriethoxysilane, cyclohexenyl-tri-n-propoxysilane, cyclohexenyl-tri-iso-pro Poxysilane, Cyclohexenylethyltrimethoxysilane, Cyclohexenylethyltriethoxysilane, Cyclohexenylethyl-tri-n-propoxysilane, Cyclohexenylethyltri-iso-propoxysilane, Cyclooctenyltrimethoxysilane, Cyclooctenyltriethoxysilane , Cyclooctanyl-tri-n-propoxysilane, cyclooctanyl-tri-iso-propoxysilane, cyclopentadienylpropyltrimethoxysilane, cyclopentadienylpropyltriethoxysilane, cyclopentadienylpropyl-tri-n -Propoxysilane, cyclopentadienylpropyl-tri-iso-propoxysilane, bicycloheptenyltrimethoxysilane, bicycloheptenyltriethoxysilane, Chloheptenyl-tri-n-propoxysilane, bicycloheptenyl-tri-iso-propoxysilane, bicycloheptyltrimethoxysilane, bicycloheptyltriethoxysilane, bicycloheptyl-tri-n-propoxysilane, bicycloheptyl-tri-iso-propoxy Examples include silane, adamantyltrimethoxysilane, adamantyltriethoxysilane, adamantyl-tri-n-propoxysilane, adamantyl-tri-iso-propoxysilane, and the like.

また、上記式(3)で表される化合物である光吸収性モノマーとして、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、ベンジルトリメトキシシラン、ベンジルトリエトキシシラン、ベンジルトリ−n−プロポキシシラン、ベンジルトリ−iso−プロポキシシラン、トリルトリメトキシシラン、トリルトリエトキシシラン、トリルトリ−n−プロポキシシラン、トリルトリ−iso−プロポキシシラン、フェネチルトリメトキシシラン、フェネチルトリエトキシシラン、フェネチルトリ−n−プロポキシシラン、フェネチルトリ−iso−プロポキシシラン、ナフチルトリメトキシシラン、ナフチルトリエトキシシラン、ナフチルトリ−n−プロポキシシラン、ナフチルトリ−iso−プロポキシシラン等を挙げることができる。   Moreover, as a light absorptive monomer which is a compound represented by the formula (3), phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, phenyltri-n-propoxysilane, phenyltri-iso-propoxysilane, benzyltrimethoxysilane , Benzyltriethoxysilane, benzyltri-n-propoxysilane, benzyltri-iso-propoxysilane, tolyltrimethoxysilane, tolyltriethoxysilane, tolyltri-n-propoxysilane, tolyltri-iso-propoxysilane, phenethyltrimethoxysilane, phenethyl Triethoxysilane, phenethyltri-n-propoxysilane, phenethyltri-iso-propoxysilane, naphthyltrimethoxysilane, naphthyltriethoxysilane, naphthyltri-n- Ropokishishiran, can be mentioned Nafuchirutori -iso- propoxy silane.

これらの中でも、2−シアノエチルトリメトキシシラン、3−(トリメトキシシリル)プロピルメタクリレート、3−(トリエトキシシリル)プロピルメタクリレート、トリメトキシシリルメチルメタクリレート、2−(トリメトキシシリル)エチルメタクリレート、2−(トリエトキシシリル)エチルメタクリレート
メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、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、iso−プロピルトリメトキシシラン、iso−プロピルトリエトキシシラン、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、iso−ブチルトリメトキシシラン、iso−ブチルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、シクロペンチルトリメトキシシラン、シクロペンチルトリエトキシシラン、シクロヘキシルトリメトキシシラン、シクロヘキシルトリエトキシシラン、シクロヘキセニルトリメトキシシラン、シクロヘキセニルトリエトキシシラン、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、ベンジルトリメトキシシラン、ベンジルトリエトキシシラン、フェネチルトリメトキシシラン、フェネチルトリエトキシシランが好ましい。
Among these, 2-cyanoethyltrimethoxysilane, 3- (trimethoxysilyl) propyl methacrylate, 3- (triethoxysilyl) propyl methacrylate, trimethoxysilylmethyl methacrylate, 2- (trimethoxysilyl) ethyl methacrylate, 2- ( Triethoxysilyl) ethyl methacrylate methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, iso-propyltrimethoxysilane, iso-propyltriethoxysilane, n-butyltrimethoxysilane, n-butyltriethoxysilane, iso-butyltrimethoxysilane Lan, iso-butyltriethoxysilane, allyltrimethoxysilane, allyltriethoxysilane, cyclopentyltrimethoxysilane, cyclopentyltriethoxysilane, cyclohexyltrimethoxysilane, cyclohexyltriethoxysilane, cyclohexenyltrimethoxysilane, cyclohexenyltriethoxysilane Phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, benzyltrimethoxysilane, benzyltriethoxysilane, phenethyltrimethoxysilane, and phenethyltriethoxysilane are preferable.

なお、この[A]ポリシロキサンとしては、テトラアルコキシシラン由来の構造単位と、上記式(2)で表される化合物及び上記式(3)で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物由来の構造単位とを有することが好ましい。[A]ポリシロキサンが上記構造単位を有することで、保存安定性がさらに高まるとともに、ケイ素含有量を高めることができ、その結果、レジスト被膜との密着性及びエッチング選択比をより向上させることができる。   In addition, as this [A] polysiloxane, at least 1 sort (s) chosen from the group which consists of the structural unit derived from tetraalkoxysilane, the compound represented by the said Formula (2), and the compound represented by the said Formula (3). It is preferable to have a structural unit derived from this compound. [A] When the polysiloxane has the above structural unit, the storage stability is further increased, and the silicon content can be increased. As a result, the adhesion to the resist film and the etching selectivity can be further improved. it can.

また、テトラアルコキシシランと上記式(2)で表される化合物及び上記式(3)で表される化合物との使用割合は、テトラアルコキシシランの合計モル数を(I)、上記式(2)で表される化合物及び上記式(3)で表される化合物の合計モル数を(II)とした場合、その比(I/II)が1以上、好ましくは2以上、更に好ましくは3以上であり、かつ、20以下であることが好ましい。この比I/IIが1未満では、レジスト下層膜材料として乾式加工速度が下地に比べて速く、十分な加工マスク耐性を保持しにくい場合がある。逆に、比I/IIが20を超えるとレジスト下層膜中の反応活性基残留量が増し、保存安定性が低下する場合がある。   Moreover, the usage ratio of the tetraalkoxysilane, the compound represented by the above formula (2) and the compound represented by the above formula (3) is the total number of moles of tetraalkoxysilane (I), and the above formula (2). When the total number of moles of the compound represented by formula (3) and the compound represented by formula (3) is (II), the ratio (I / II) is 1 or more, preferably 2 or more, more preferably 3 or more. And it is preferably 20 or less. When this ratio I / II is less than 1, the dry processing speed as the resist underlayer film material is faster than the base, and it may be difficult to maintain sufficient processing mask resistance. On the contrary, if the ratio I / II exceeds 20, the residual amount of reactive active groups in the resist underlayer film may increase and storage stability may decrease.

なお、本発明に用いるポリシロキサンとしては、上記シラン化合物(テトラアルコキシシラン、上記式(2)で表される化合物及び上記式(3)で表される化合物)以外に、他の加水分解性シラン化合物を併用してもよい。なお、本発明の効果を損なわない範囲として、[A]ポリシロキサン中、上記シラン化合物由来の構造単位100質量に対して、他の加水分解性シラン化合物に由来する構造単位の質量が、30質量部を超えないことが好ましい。   The polysiloxane used in the present invention includes other hydrolyzable silanes in addition to the silane compounds (tetraalkoxysilane, the compound represented by the above formula (2) and the compound represented by the above formula (3)). You may use a compound together. In addition, as a range which does not impair the effect of this invention, the mass of the structural unit derived from another hydrolyzable silane compound is 30 mass with respect to 100 mass of structural units derived from the said silane compound in [A] polysiloxane. It is preferable not to exceed the part.

[A]ポリシロキサンの重量平均分子量としては、20,000以下が好ましく、500以上10,000以下がさらに好ましく、800以上6,000以下が特に好ましい。[A]ポリシロキサンの重量平均分子量を上記範囲とすることで、組成物の塗布性と得られるレジスト下層膜の強度及び加工性とを高いレベルで両立させることができる。ここで、重量平均分子量とは、移動相にテトラヒドロフランを使用したGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)を用い、ポリスチレン換算の重量平均分子量をいう。   [A] The weight average molecular weight of the polysiloxane is preferably 20,000 or less, more preferably 500 or more and 10,000 or less, and particularly preferably 800 or more and 6,000 or less. [A] By making the weight average molecular weight of polysiloxane into the said range, the applicability | paintability of a composition and the intensity | strength and workability of the resist underlayer film obtained can be made compatible on a high level. Here, the weight average molecular weight means a weight average molecular weight in terms of polystyrene using GPC (gel permeation chromatography) using tetrahydrofuran as a mobile phase.

<[A]ポリシロキサンの製造方法>
[A]ポリシロキサンは、例えば上記加水分解性シラン化合物を出発原料として、この出発原料を有機溶媒に溶解し、この溶液中に水を断続的にあるいは連続的に添加して、加水分解縮合反応させることにより製造することができる。このとき触媒を用いてもよい。この触媒は、予め有機溶媒に溶解又は分散させておいてもよく、添加される水に溶解又は分散させておいてもよい。また、加水分解縮合反応を行うための温度としては、通常、0℃〜100℃である。
<[A] Production method of polysiloxane>
[A] Polysiloxane is prepared by, for example, using the hydrolyzable silane compound as a starting material, dissolving the starting material in an organic solvent, and adding water intermittently or continuously to the solution to perform a hydrolytic condensation reaction. Can be manufactured. At this time, a catalyst may be used. This catalyst may be dissolved or dispersed in advance in an organic solvent, or may be dissolved or dispersed in water to be added. Moreover, as temperature for performing a hydrolysis-condensation reaction, it is 0 to 100 degreeC normally.

なお、複数種の加水分解性シラン化合物を用いて、[A]ポリシロキサンを製造する場合、複数種類の加水分解性シラン化合物全ての混合物を一度に加水分解縮合反応させてもよいし、各化合物の加水分解物又はその縮合物や、選択された化合物の混合物の加水分解物又はその縮合物を用いて、加水分解縮合反応をさせてもよい。   In addition, when [A] polysiloxane is manufactured using a plurality of types of hydrolyzable silane compounds, a mixture of all of the plurality of types of hydrolyzable silane compounds may be subjected to a hydrolytic condensation reaction at a time, or each compound The hydrolytic condensation reaction may be carried out using the hydrolyzate or condensate thereof, or the hydrolyzate or condensate of a mixture of selected compounds.

上記有機溶媒は、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、例えばメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、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を挙げることができる。   The organic solvent is not particularly limited as long as it is an organic solvent used for this kind of application. For example, methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, etc. Can be mentioned.

上記加水分解縮合反応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、上記水は、用いられる加水分解性シラン化合物の加水分解性基(アルコキシ基等)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ことがこのましい。上記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-condensation reaction, 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 hydrolyzable group (alkoxy group or the like) of the hydrolyzable silane compound used. Is this. By using water in an amount in the above range, the uniformity of the formed coating film is not likely to be reduced, and the storage stability of the composition is less likely to be reduced.

上記触媒としては特に限定されず、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。   It does not specifically limit as said catalyst, For example, a metal chelate compound, an organic acid, an inorganic acid, an organic base, an inorganic base etc. are mentioned.

上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。   Examples of the metal chelate compound include a titanium chelate compound, a zirconium chelate compound, and an aluminum chelate compound. Specifically, compounds described in JP 2000-356854 A can be used.

上記有機酸としては、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、ペンタフルオロプロピオン酸等が挙げられる。   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, and gallic acid. Acid, butyric acid, meritic acid, arachidonic acid, mikimic acid, 2-ethylhexanoic acid, oleic acid, stearic acid, linoleic acid, linolenic acid, salicylic acid, benzoic acid, p-aminobenzoic acid, p-toluenesulfonic acid, benzenesulfone Examples include acids, monochloroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, trifluoroacetic acid, formic acid, malonic acid, sulfonic acid, phthalic acid, fumaric acid, citric acid, tartaric acid, pentafluoropropionic acid and the like.

上記無機酸としては、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 inorganic acid include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid, and phosphoric acid.

上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。   Examples of the organic base include pyridine, pyrrole, piperazine, pyrrolidine, piperidine, picoline, trimethylamine, triethylamine, monoethanolamine, diethanolamine, dimethylmonoethanolamine, monomethyldiethanolamine, triethanolamine, diazabicycloocrane, diazabicyclo. Nonane, diazabicycloundecene, tetramethylammonium hydroxide and the like can be mentioned.

上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 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。上記触媒は、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。   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.

触媒の使用量としては、上記加水分解性シラン化合物100質量部に対して、通常、0.001〜50質量部であり、好ましくは0.01〜40質量部である。   As a usage-amount of a catalyst, it is 0.001-50 mass parts normally with respect to 100 mass parts of said hydrolysable silane compounds, Preferably it is 0.01-40 mass parts.

また、加水分解縮合反応を行った後には、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、基板に対して優れた塗布性を有し、しかも、良好な保存安定性を有する組成物を得ることができる。   Further, after the hydrolysis condensation reaction, it is preferable to perform a removal treatment of reaction by-products such as lower alcohols such as methanol and ethanol. Thereby, the composition which has the outstanding applicability | paintability with respect to a board | substrate, and also has favorable storage stability can be obtained.

反応副生成物の除去処理の方法としては、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上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。   The method for removing the reaction by-product is not particularly limited as long as the reaction of the hydrolyzate and / or its condensate does not proceed. For example, the boiling point of the reaction by-product is the boiling point of the organic solvent. If it is lower, it can be distilled off under reduced pressure.

<[B]化合物>
本発明のレジスト下層膜形成用組成物は、[B]化合物を含有することで、この[B]化合物が[A]ポリシロキサンの硬化触媒として好適に機能するため、得られるレジスト下層膜が多孔質形状となるにもかかわらず、基板加工の際の優れたエッチング耐性を発揮することができる。
<[B] Compound>
Since the composition for forming a resist underlayer film of the present invention contains a [B] compound, this [B] compound functions suitably as a curing catalyst for [A] polysiloxane, so that the resulting resist underlayer film is porous. Despite the quality shape, it is possible to exhibit excellent etching resistance during substrate processing.

[B]化合物を表す式(1)中のRにおける炭素数1〜8のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基等を挙げることができる。 [B] Examples of the alkyl group having 1 to 8 carbon atoms in R 1 in the formula (1) representing the compound include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, and a tert-butyl group. Can be mentioned.

における炭素数1〜8のヒドロキシアルキル基としては、ヒドロキシメチル基(−CHOH)、ヒドロキシエチル基(−CHCHOH)等を挙げることができる。 Examples of the hydroxyalkyl group having 1 to 8 carbon atoms in R 1 include a hydroxymethyl group (—CH 2 OH), a hydroxyethyl group (—CH 2 CH 2 OH), and the like.

b−で表されるb価の有機酸アニオンとしては、蟻酸、酢酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、マロン酸、コハク酸、酒石酸、リンゴ酸、乳酸、クエン酸、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、アジピン酸、セバシン酸、酪酸、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−アミノ安息香酸等の1価又は多価のカルボン酸;
p−トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、トリフルオロエタンスルホン酸等のスルホン酸等を挙げることができる。
Examples of the b-valent organic acid anion represented by A b- include formic acid, acetic acid, maleic acid, fumaric acid, phthalic acid, malonic acid, succinic acid, tartaric acid, malic acid, lactic acid, citric acid, propionic acid and butanoic acid. , Pentanoic acid, hexanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, oxalic acid, adipic acid, sebacic acid, butyric acid, oleic acid, stearic acid, linoleic acid, linolenic acid, salicylic acid, benzoic acid, p-amino Monovalent or polyvalent carboxylic acids such as benzoic acid;
Examples thereof include sulfonic acids such as p-toluenesulfonic acid, benzenesulfonic acid, methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, and trifluoroethanesulfonic acid.

この[B]化合物としては、具体的には、例えば、蟻酸アンモニウム、マレイン酸アンモニウム、フマル酸アンモニウム、フタル酸アンモニウム、マロン酸アンモニウム、コハク酸アンモニウム、酒石酸アンモニウム、リンゴ酸アンモニウム、乳酸アンモニウム、クエン酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、プロピオン酸アンモニウム、ブタン酸アンモニウム、ペンタン酸アンモニウム、ヘキサン酸アンモニウム、ヘプタン酸アンモニウム、オクタン酸アンモニウム、ノナン酸アンモニウム、デカン酸アンモニウム、シュウ酸アンモニウム、アジピン酸アンモニウム、セバシン酸アンモニウム、酪酸アンモニウム、オレイン酸アンモニウム、ステアリン酸アンモニウム、リノール酸アンモニウム、リノレイン酸アンモニウム、サリチル酸アンモニウム、ベンゼンスルホン酸アンモニウム、安息香酸アンモニウム、p−アミノ安息香酸アンモニウム、p−トルエンスルホン酸アンモニウム、メタンスルホン酸アンモニウム、トリフルオロメタンスルホン酸アンモニウム、トリフルオロエタンスルホン酸アンモニウム等のアンモニウム塩が挙げられる。   Specific examples of the [B] compound include ammonium formate, ammonium maleate, ammonium fumarate, ammonium phthalate, ammonium malonate, ammonium succinate, ammonium tartrate, ammonium malate, ammonium lactate, and citric acid. Ammonium, ammonium acetate, ammonium propionate, ammonium butanoate, ammonium pentanoate, ammonium hexanoate, ammonium heptanoate, ammonium octoate, ammonium nonanoate, ammonium decanoate, ammonium oxalate, ammonium adipate, ammonium sebacate, butyric acid Ammonium, ammonium oleate, ammonium stearate, ammonium linoleate, ammonium linoleate, ammonium salicylate Bromide, ammonium benzenesulfonate, ammonium benzoate, ammonium p- aminobenzoic acid, ammonium p- toluenesulfonic acid, ammonium methanesulfonate, ammonium trifluoromethanesulfonate and ammonium salts such as ammonium trifluoroethane sulfonic acid.

また、上記アンモニウム塩のアンモニウムイオンが、メチルアンモニウムイオン、ジメチルアンモニウムイオン、トリメチルアンモニウムイオン、テトラメチルアンモニウムイオン、エチルアンモニウムイオン、ジエチルアンモニウムイオン、トリエチルアンモニウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオン、プロピルアンモニウムイオン、ジプロピルアンモニウムイオン、トリプロピルアンモニウムイオン、テトラプロピルアンモニウムイオン、ブチルアンモニウムイオン、ジブチルアンモニウムイオン、トリブチルアンモニウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオン、トリメチルエチルアンモニウムイオン、ジメチルジエチルアンモニウムイオン、ジメチルエチルプロピルアンモニウムイオン、メチルエチルプロピルブチルアンモニウムイオン、エタノールアンモニウムイオン、ジエタノールアンモニウムイオン、トリエタノールアンモニウムイオン等に置換されたアンモニウム塩なども挙げられる。   In addition, the ammonium ion of the above ammonium salt is methylammonium ion, dimethylammonium ion, trimethylammonium ion, tetramethylammonium ion, ethylammonium ion, diethylammonium ion, triethylammonium ion, tetraethylammonium ion, propylammonium ion, dipropylammonium ion Ion, tripropylammonium ion, tetrapropylammonium ion, butylammonium ion, dibutylammonium ion, tributylammonium ion, tetrabutylammonium ion, trimethylethylammonium ion, dimethyldiethylammonium ion, dimethylethylpropylammonium ion, methylethylpropylbutylammonium Ion, triethanolammonium ion, diethanolammonium ion, and also such as ammonium salts substituted triethanolammonium ions.

これらの化合物の中でも、レジスト下層膜としての低メタル汚染要求の観点から、テトラアルキルアンモニウム塩が好ましく、テトラメチルアンモニウム塩がさらに好ましい。このテトラメチルアンモニウム塩としては、テトラメチルアンモニウム酢酸塩、テトラメチルアンモニウムプロピオン酸塩、テトラメチルアンモニウムマレイン酸塩等をあげることができる。   Among these compounds, a tetraalkylammonium salt is preferable and a tetramethylammonium salt is more preferable from the viewpoint of low metal contamination requirements as a resist underlayer film. Examples of the tetramethylammonium salt include tetramethylammonium acetate, tetramethylammonium propionate, and tetramethylammonium maleate.

なお、これらの[B]化合物は1種類を単独で又は2種類以上を組み合わせて使用される。   In addition, these [B] compounds are used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

また、[B]化合物の含有量としては、[A]ポリシロキサン中のケイ素原子100質量部に対して0.01質量部以上5質量部以下であることが好ましく、0.05質量部以上2質量部以下であることがより好ましい。この含有割合が0.01質量部未満ではレジスト下層膜の硬化が十分に進まずに硬化不足の塗膜状態となり、その結果、得られるレジスト下層膜のエッチング耐性やレジスト被膜との密着性が低下し、加工性が低下する傾向にある。逆に、この含有割合が5質量部を超えると保存安定性等が低下する傾向がある。   Moreover, as content of a [B] compound, it is preferable that it is 0.01 to 5 mass parts with respect to 100 mass parts of silicon atoms in [A] polysiloxane, and is 0.05 to 2 mass parts. It is more preferable that the amount is not more than part by mass. If this content is less than 0.01 parts by mass, the resist underlayer film does not sufficiently cure, resulting in an insufficiently cured coating state. As a result, the etching resistance of the resulting resist underlayer film and the adhesion to the resist film are reduced. However, the workability tends to decrease. On the contrary, when the content ratio exceeds 5 parts by mass, the storage stability and the like tend to decrease.

なお、[B]化合物は、必要に応じて水や溶媒に溶解又は希釈した後で、[A]ポリシロキサンの溶液に添加して、所望の割合添加し、調整することができる。[B]化合物を[A]ポリシロキサンに添加するタイミングは特に限定されないが、例えば、[A]ポリシロキサンの加水分解を行う時点、加水分解中、反応終了時、溶媒留去前後等であってもよい。   In addition, after dissolving or diluting a [B] compound in water or a solvent as needed, it can add to the solution of [A] polysiloxane, and can add and adjust it in a desired ratio. The timing of adding the [B] compound to the [A] polysiloxane is not particularly limited. For example, when the [A] polysiloxane is hydrolyzed, during the hydrolysis, at the end of the reaction, before and after the solvent distillation, Also good.

また、[B]化合物は、ポリシロキサンの合成過程で生成させることでも、[B]化合物自体を添加した場合と同じ効果を発現することができる。すなわち、[B]化合物は組成物中に所定の割合で存在していればよく、その添加方法や、生成方法は特に制限されない。従って、例えば[B]化合物としてテトラメチルアンモニウム酢酸塩を0.01質量部添加する場合には、酢酸触媒で加水分解縮合反応にて[A]ポリシロキサンを合成し、その反応液にテトラメチルアンモニウムを所定量添加して反応液中で、[A]ポリシロキサンに対して0.01質量部分のテトラメチルアンモニウム酢酸塩を生成させることで、これを本発明の[B]化合物とすることもできる。   Moreover, the [B] compound can produce the same effect as the case where [B] compound itself is added also by producing | generating in the synthesis | combination process of polysiloxane. That is, the [B] compound is only required to be present in a predetermined ratio in the composition, and the addition method and production method are not particularly limited. Therefore, for example, when 0.01 parts by mass of tetramethylammonium acetate is added as the [B] compound, [A] polysiloxane is synthesized by hydrolysis condensation reaction with an acetic acid catalyst, and tetramethylammonium is added to the reaction solution. Can be used as the compound [B] of the present invention by adding 0.01 parts by mass of tetramethylammonium acetate with respect to [A] polysiloxane in the reaction solution. .

<[C]有機酸>
本発明のレジスト下層膜形成用組成物は、[C]有機酸を含有することで、この[C]有機酸が加熱により揮発するため、得られるレジスト下層膜を多孔質形状とすることができる。レジスト下層膜が多孔質形状となることで、レジスト下層膜表面に積層されるレジスト被膜は、アンカー効果により、レジスト下層膜との密着性が高まる。従って、当該レジスト下層膜形成用組成物によれば、レジスト下層膜とレジスト被膜との高い密着性により、パターン形成性を向上させることができる。また、[C]有機酸は当該レジスト下層膜組成物の保存安定性を高めることができる。
<[C] Organic acid>
The composition for forming a resist underlayer film of the present invention contains a [C] organic acid, and this [C] organic acid is volatilized by heating, so that the resulting resist underlayer film can be made porous. . Since the resist underlayer film has a porous shape, the resist film laminated on the resist underlayer film surface has improved adhesion with the resist underlayer film due to the anchor effect. Therefore, according to the composition for forming a resist underlayer film, the pattern formability can be improved due to the high adhesion between the resist underlayer film and the resist film. Moreover, [C] organic acid can improve the storage stability of the said resist underlayer film composition.

[C]有機酸としては特に限定されず、例えば蟻酸、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、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、マロン酸、フタル酸、フマル酸、クエン酸、酒石酸、ペンタフルオロプロピオン酸等のもの1価又は多価カルボン酸や、p−トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸等のスルホン酸を挙げることができる。これらの有機酸は、1種又は2種以上を混合して用いることができる。   [C] The organic acid is not particularly limited. For example, formic acid, 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, melicic acid, arachidonic acid, mikimic acid, 2-ethylhexanoic acid, oleic acid, stearic acid, linoleic acid, linolenic acid, salicylic acid, benzoic acid, p-aminobenzoic acid, Mono- or polyvalent carboxylic acids such as monochloroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, trifluoroacetic acid, malonic acid, phthalic acid, fumaric acid, citric acid, tartaric acid, pentafluoropropionic acid, p-toluenesulfonic acid, benzene Mention may be made of sulfonic acids such as sulfonic acids. These organic acids can be used alone or in combination of two or more.

これらの中でも、昇華性を有する化合物が好ましく、マレイン酸、シュウ酸等の多価カルボン酸や、メタンスルホン酸等のスルホン酸が、得られる硬化膜に対して均一な多孔質形状を形成できる点で好ましい。   Among these, compounds having sublimation properties are preferable, and polyvalent carboxylic acids such as maleic acid and oxalic acid, and sulfonic acids such as methanesulfonic acid can form a uniform porous shape with respect to the obtained cured film. Is preferable.

[C]有機酸の含有量としては、[A]ポリシロキサン中のケイ素原子100質量部に対して10質量部以上300質量部以下であることが好ましい。[C]有機酸の含有量を上記範囲とすることで、得られるレジスト下層膜の多孔質性を適度な範囲に調整でき、レジスト被膜との密着性とエッチング耐性を高いレベルで両立させることができる。   [C] The content of the organic acid is preferably 10 parts by mass or more and 300 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of silicon atoms in [A] polysiloxane. [C] By setting the content of the organic acid in the above range, the porosity of the resulting resist underlayer film can be adjusted to an appropriate range, and the adhesion to the resist film and the etching resistance can be made compatible at a high level. it can.

すなわち、[C]有機酸の含有量が上記下限未満の場合は、十分な多孔質形状を形成することができず、レジスト被膜との密着性の向上が十分に発揮されない場合がある。逆に、この含有量が上記上限を超える場合は、硬化膜中の空洞部分が多すぎて、得られる膜の強度が低下する場合がある。   That is, when the content of the [C] organic acid is less than the above lower limit, a sufficient porous shape cannot be formed, and the adhesion with the resist film may not be sufficiently improved. On the other hand, when the content exceeds the above upper limit, there are too many hollow portions in the cured film, and the strength of the resulting film may be reduced.

なお、この[C]有機酸は、[A]ポリシロキサンを合成する際に有機酸を用いた場合は、これをそのまま使用することができる。また、[C]有機酸は、[A]ポリシロキサンの合成の際に用いた有機酸に追加して、又は別途添加することで含有させることができる。   In addition, this [C] organic acid can be used as it is, when an organic acid is used when synthesize | combining [A] polysiloxane. [C] The organic acid can be contained in addition to or separately from the organic acid used in the synthesis of [A] polysiloxane.

<[D]有機溶媒>
本発明のレジスト下層膜形成用組成物は、[D]有機溶媒を含有することで、各組成物が均一に混ざり合い、また、塗布性も向上する。
<[D] Organic solvent>
The composition for forming a resist underlayer film of the present invention contains [D] an organic solvent, so that each composition is uniformly mixed and the coating property is also improved.

[D]有機溶媒としては、例えば、
n−ペンタン、iso−ペンタン、n−ヘキサン、i−ヘキサン、n−ヘプタン、iso−ヘプタン、2,2,4−トリメチルペンタン、n−オクタン、iso−オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒;
ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、トリメチルベンゼン、メチルエチルベンゼン、n−プロピルベンセン、iso−プロピルベンセン、ジエチルベンゼン、iso−ブチルベンゼン、トリエチルベンゼン、ジ−iso−プロピルベンセン、n−アミルナフタレン、トリメチルベンゼン等の芳香族炭化水素系溶媒;
メタノール、エタノール、n−プロパノール、iso−プロパノール、n−ブタノール、iso−ブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、n−ペンタノール、iso−ペンタノール、2−メチルブタノール、sec−ペンタノール、tert−ペンタノール、3−メトキシブタノール、n−ヘキサノール、2−メチルペンタノール、sec−ヘキサノール、2−エチルブタノール、sec−ヘプタノール、3−ヘプタノール、n−オクタノール、2−エチルヘキサノール、sec−オクタノール、n−ノニルアルコール、2,6−ジメチルヘプタノール−4、n−デカノール、sec−ウンデシルアルコール、トリメチルノニルアルコール、sec−テトラデシルアルコール、sec−ヘプタデシルアルコール、フェノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、3,3,5−トリメチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、フェニルメチルカルビノール、ジアセトンアルコール、クレゾール等のモノアルコール系溶媒;
エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、2,4−ペンタンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2,5−ヘキサンジオール、2,4−ヘプタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール、グリセリン等の多価アルコール系溶媒;
アセトン、メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン、ジエチルケトン、メチル−iso−ブチルケトン、メチル−n−ペンチルケトン、エチル−n−ブチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、ジ−iso−ブチルケトン、トリメチルノナノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、2,4−ペンタンジオン、アセトニルアセトン、ジアセトンアルコール、アセトフェノン、フェンチョン等のケトン系溶媒;
エチルエーテル、iso−プロピルエーテル、n−ブチルエーテル、n−ヘキシルエーテル、2−エチルヘキシルエーテル、エチレンオキシド、1,2−プロピレンオキシド、ジオキソラン、4−メチルジオキソラン、ジオキサン、ジメチルジオキサン、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、エチレングリコールジエチルエーテル、2−n−ブトキシエタノール、2−n−ヘキソキシエタノール、2−フェノキシエタノール、2−(2−エチルブトキシ)エタノール、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ヘキシルエーテル、エトキシトリグリコール、テトラエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、1−n−ブトキシ−2−プロパノール、1−フェノキシ−2−プロパノール、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、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒;
ジエチルカーボネート、酢酸メチル、酢酸エチル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、酢酸n−プロピル、酢酸iso−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸iso−ブチル、酢酸sec−ブチル、酢酸n−ペンチル、酢酸sec−ペンチル、酢酸3−メトキシブチル、酢酸メチルペンチル、酢酸2−エチルブチル、酢酸2−エチルヘキシル、酢酸ベンジル、酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸n−ノニル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、酢酸エチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノプロピルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノブチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジ酢酸グリコール、酢酸メトキシトリグリコール、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n−ブチル、プロピオン酸iso−アミル、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジ−n−ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n−ブチル、乳酸n−アミル、マロン酸ジエチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル等のエステル系溶媒;
N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルプロピオンアミド、N−メチルピロリドン等の含窒素系溶媒;
硫化ジメチル、硫化ジエチル、チオフェン、テトラヒドロチオフェン、ジメチルスルホキシド、スルホラン、1,3−プロパンスルトン等の含硫黄系溶媒
等を挙げることができる。
[D] As an organic solvent, for example,
Aliphatic carbonization such as n-pentane, iso-pentane, n-hexane, i-hexane, n-heptane, iso-heptane, 2,2,4-trimethylpentane, n-octane, iso-octane, cyclohexane, methylcyclohexane A hydrogen-based solvent;
Benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, trimethylbenzene, methylethylbenzene, n-propyl benzene, iso-propyl benzene, diethylbenzene, iso-butylbenzene, triethylbenzene, di-iso-propyl benzene, n-amylnaphthalene, trimethylbenzene, etc. Aromatic hydrocarbon solvents;
Methanol, ethanol, n-propanol, iso-propanol, n-butanol, iso-butanol, sec-butanol, tert-butanol, n-pentanol, iso-pentanol, 2-methylbutanol, sec-pentanol, tert- Pentanol, 3-methoxybutanol, n-hexanol, 2-methylpentanol, sec-hexanol, 2-ethylbutanol, sec-heptanol, 3-heptanol, n-octanol, 2-ethylhexanol, sec-octanol, n- Nonyl alcohol, 2,6-dimethylheptanol-4, n-decanol, sec-undecyl alcohol, trimethylnonyl alcohol, sec-tetradecyl alcohol, sec-heptadecyl alcohol, pheno , Cyclohexanol, methyl cyclohexanol, 3,3,5-trimethyl cyclohexanol, benzyl alcohol, phenyl methyl carbinol, diacetone alcohol, mono-alcohol solvents such as cresol;
Ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-butylene glycol, 2,4-pentanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 2,5-hexanediol, 2,4-heptanediol, 2 A polyhydric alcohol solvent such as ethyl-1,3-hexanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tripropylene glycol, glycerin;
Acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, diethyl ketone, methyl-iso-butyl ketone, methyl-n-pentyl ketone, ethyl-n-butyl ketone, methyl-n-hexyl ketone, di-iso- Ketone solvents such as butyl ketone, trimethylnonanone, cyclohexanone, methylcyclohexanone, 2,4-pentanedione, acetonylacetone, diacetone alcohol, acetophenone, and fenchon;
Ethyl ether, iso-propyl ether, n-butyl ether, n-hexyl ether, 2-ethylhexyl ether, ethylene oxide, 1,2-propylene oxide, dioxolane, 4-methyldioxolane, dioxane, dimethyldioxane, 2-methoxyethanol, 2- Ethoxyethanol, ethylene glycol diethyl ether, 2-n-butoxyethanol, 2-n-hexoxyethanol, 2-phenoxyethanol, 2- (2-ethylbutoxy) ethanol, ethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether , Diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol mono-n-butyl ether, diethylene glycol di-n-butyl Ether, diethylene glycol mono-n-hexyl ether, ethoxytriglycol, tetraethylene glycol di-n-butyl ether, 1-n-butoxy-2-propanol, 1-phenoxy-2-propanol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl Ether solvents such as ether, propylene glycol monopropyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol monopropyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran;
Diethyl carbonate, methyl acetate, ethyl acetate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, n-propyl acetate, iso-propyl acetate, n-butyl acetate, iso-butyl acetate, sec-butyl acetate, n-pentyl acetate, sec -Pentyl, 3-methoxybutyl acetate, methylpentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, benzyl acetate, cyclohexyl acetate, methyl cyclohexyl acetate, n-nonyl acetate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, ethylene glycol monomethyl acetate Ether, ethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol mono-n-butyl ether, propylene glycol acetate Monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether acetate, dipropylene glycol monomethyl ether acetate, dipropylene glycol monoethyl ether acetate, glycol diacetate, methoxytriglycol acetate, propionic acid Ethyl, n-butyl propionate, iso-amyl propionate, diethyl oxalate, di-n-butyl oxalate, methyl lactate, ethyl lactate, n-butyl lactate, n-amyl lactate, diethyl malonate, dimethyl phthalate, Ester solvents such as diethyl phthalate;
Nitrogen-containing solvents such as N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpropionamide, N-methylpyrrolidone;
Examples thereof include sulfur-containing solvents such as dimethyl sulfide, diethyl sulfide, thiophene, tetrahydrothiophene, dimethyl sulfoxide, sulfolane, and 1,3-propane sultone.

これらの[D]溶媒の中でも、エーテル系溶媒及びエステル系溶媒が好ましい。更に、エーテル系溶媒及びエステル系溶媒の中でも、グリコール系の溶媒が成膜性に優れるため特に好ましい。なお、具体的なグリコール系溶媒としては、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、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、酢酸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。   Among these [D] solvents, ether solvents and ester solvents are preferable. Furthermore, among ether solvents and ester solvents, glycol solvents are particularly preferable because of their excellent film formability. Specific examples of the glycol solvent include propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, and the like. It is done.

これらの溶媒は、1種又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。   These solvents may be used alone or in combination of two or more.

<その他の任意成分>
本発明のレジスト下層膜形成用組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、他の成分を含んでいてもよい。この他の成分としては、酸発生剤、安定化剤、架橋剤、界面活性剤等を挙げることができる。
<Other optional components>
The composition for forming a resist underlayer film of the present invention may contain other components as long as the effects of the present invention are not impaired. Examples of other components include an acid generator, a stabilizer, a crosslinking agent, and a surfactant.

<酸発生剤>
酸発生剤とは、加熱処理や、放射線照射等によって酸を発生する化合物である。ここで放射線としては、例えば可視光線、紫外線、遠紫外線等を使用できる。上記酸発生剤としては、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。)及び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。)が挙げられる。
<Acid generator>
The acid generator is a compound that generates an acid by heat treatment, radiation irradiation, or the like. Here, for example, visible light, ultraviolet light, or far ultraviolet light can be used as the radiation. Examples of the acid generator include a compound that generates an acid by heat treatment (hereinafter also referred to as “latent thermal acid generator”) and a compound that generates an acid by an ultraviolet light irradiation treatment (hereinafter “latent”). Also referred to as a “active photoacid generator”.

上記潜在性熱酸発生剤とは、通常50〜450℃、好ましくは200〜350℃に加熱することにより酸を発生する化合物である。この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が挙げられる。   The latent thermal acid generator is a compound that generates an acid by heating to 50 to 450 ° C, preferably 200 to 350 ° C. Examples of the latent thermal acid generator include onium salts such as sulfonium salts, benzothiazolium salts, ammonium salts, and phosphonium salts.

上記スルホニウム塩の具体例としては、4−アセトフェニルジメチルスルホニウム ヘキサフルオロアンチモネート、4−アセトキシフェニルジメチルスルホニウム ヘキサフルオロアルセネート、ジメチル−4−(ベンジルオキシカルボニルオキシ)フェニルスルホニウム ヘキサフルオロアンチモネート、ジメチル−4−(ベンゾイルオキシ)フェニルスルホニウム ヘキサフルオロアンチモネート、ジメチル−4−(ベンゾイルオキシ)フェニルスルホニウム ヘキサフルオロアルセネート、ジメチル−3−クロロ−4−アセトキシフェニルスルホニウム ヘキサフルオロアンチモネート等のアルキルスルホニウム塩;ベンジル−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウム ヘキサフルオロアンチモネート、ベンジル−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウム ヘキサフルオロホスフェート、4−アセトキシフェニルベンジルメチルスルホニウム ヘキサフルオロアンチモネート、ベンジル−4−メトキシフェニルメチルスルホニウム ヘキサフルオロアンチモネート、ベンジル−2−メチル−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウム ヘキサフルオロアンチモネート、ベンジル−3−クロロ−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウム ヘキサフルオロアルセネート、4−メトキシベンジル−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウム ヘキサフルオロホスフェート、ベンゾイントシレート、2−ニトロベンジルトシレート等のベンジルスルホニウム塩;
ジベンジル−4−ヒドロキシフェニルスルホニウム ヘキサフルオロアンチモネート、ジベンジル−4−ヒドロキシフェニルスルホニウム ヘキサフルオロホスフェート、4−アセトキシフェニルジベンジルスルホニウム ヘキサフルオロアンチモネート、ジベンジル−4−メトキシフェニルスルホニウム ヘキサフルオロアンチモネート、ジベンジル−3−クロロ−4−ヒドロキシフェニルスルホニウム ヘキサフルオロアルセネート、ジベンジル−3−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニルスルホニウム ヘキサフルオロアンチモネート、ベンジル−4−メトキシベンジル−4−ヒドロキシフェニルスルホニウム ヘキサフルオロホスフェート等のジベンジルスルホニウム塩;p−クロロベンジル−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウム ヘキサフルオロアンチモネート、p−ニトロベンジル−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウム ヘキサフルオロアンチモネート、p−クロロベンジル−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウム ヘキサフルオロホスフェート、p−ニトロベンジル−3−メチル−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウム ヘキサフルオロアンチモネート、3,5−ジクロロベンジル−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウム ヘキサフルオロアンチモネート、o−クロロベンジル−3−クロロ−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウム ヘキサフルオロアンチモネート等の置換ベンジルスルホニウム塩;
上記ベンゾチアゾニウム塩の具体例としては3−ベンジルベンゾチアゾリウム ヘキサフルオロアンチモネート、3−ベンジルベンゾチアゾリウム ヘキサフルオロホスフェート、3−ベンジルベンゾチアゾリウム テトラフルオロボレート、3−(p−メトキシベンジル)ベンゾチアゾリウム ヘキサフルオロアンチモネート、3−ベンジル−2−メチルチオベンゾチアゾリウム ヘキサフルオロアンチモネート、3−ベンジル−5−クロロベンゾチアゾリウム ヘキサフルオロアンチモネート等のベンジルベンゾチアゾリウム塩が挙げられる。
Specific examples of the sulfonium salt include 4-acetophenyldimethylsulfonium hexafluoroantimonate, 4-acetoxyphenyldimethylsulfonium hexafluoroarsenate, dimethyl-4- (benzyloxycarbonyloxy) phenylsulfonium hexafluoroantimonate, dimethyl- Alkylsulfonium salts such as 4- (benzoyloxy) phenylsulfonium hexafluoroantimonate, dimethyl-4- (benzoyloxy) phenylsulfonium hexafluoroarsenate, dimethyl-3-chloro-4-acetoxyphenylsulfonium hexafluoroantimonate; benzyl -4-hydroxyphenylmethylsulfonium hexafluoroantimonate, benzyl-4-hydroxyphenyl Methylsulfonium hexafluorophosphate, 4-acetoxyphenylbenzylmethylsulfonium hexafluoroantimonate, benzyl-4-methoxyphenylmethylsulfonium hexafluoroantimonate, benzyl-2-methyl-4-hydroxyphenylmethylsulfonium hexafluoroantimonate, benzyl- Benzylsulfonium salts such as 3-chloro-4-hydroxyphenylmethylsulfonium hexafluoroarsenate, 4-methoxybenzyl-4-hydroxyphenylmethylsulfonium hexafluorophosphate, benzoin tosylate, 2-nitrobenzyl tosylate;
Dibenzyl-4-hydroxyphenylsulfonium hexafluoroantimonate, dibenzyl-4-hydroxyphenylsulfonium hexafluorophosphate, 4-acetoxyphenyldibenzylsulfonium hexafluoroantimonate, dibenzyl-4-methoxyphenylsulfonium hexafluoroantimonate, dibenzyl-3 -Chloro-4-hydroxyphenylsulfonium hexafluoroarsenate, dibenzyl-3-methyl-4-hydroxy-5-tert-butylphenylsulfonium hexafluoroantimonate, benzyl-4-methoxybenzyl-4-hydroxyphenylsulfonium hexafluorophosphate Dibenzylsulfonium salts such as p-chlorobenzyl-4-hydroxyphenylmethyl Rusulfonium hexafluoroantimonate, p-nitrobenzyl-4-hydroxyphenylmethylsulfonium hexafluoroantimonate, p-chlorobenzyl-4-hydroxyphenylmethylsulfonium hexafluorophosphate, p-nitrobenzyl-3-methyl-4-hydroxy Substituted benzylsulfonium such as phenylmethylsulfonium hexafluoroantimonate, 3,5-dichlorobenzyl-4-hydroxyphenylmethylsulfonium hexafluoroantimonate, o-chlorobenzyl-3-chloro-4-hydroxyphenylmethylsulfonium hexafluoroantimonate salt;
Specific examples of the benzothiazonium salt include 3-benzylbenzothiazolium hexafluoroantimonate, 3-benzylbenzothiazolium hexafluorophosphate, 3-benzylbenzothiazolium tetrafluoroborate, 3- (p- Benzylbenzothiazolium such as methoxybenzyl) benzothiazolium hexafluoroantimonate, 3-benzyl-2-methylthiobenzothiazolium hexafluoroantimonate, 3-benzyl-5-chlorobenzothiazolium hexafluoroantimonate Salt.

さらに、上記以外の潜在性熱酸発生剤として、トリエチルアンモニウム1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−2−(ピバロイルオキシ)プロパンスルホネート、テトラブチルアンモニウム1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−2−(ピバロイルオキシ)プロパンスルホネート、テトラブチルアンモニウム トリフルオロメタンスルホネートなどのアンモニウム塩、2,4,4,6−テトラブロモシクロヘキサジエノン等を挙げることもできる。   Furthermore, as other latent thermal acid generators, triethylammonium 1,1,3,3,3-pentafluoro-2- (pivaloyloxy) propanesulfonate, tetrabutylammonium 1,1,3,3,3-penta Mention may also be made of ammonium salts such as fluoro-2- (pivaloyloxy) propanesulfonate and tetrabutylammonium trifluoromethanesulfonate, 2,4,4,6-tetrabromocyclohexadienone and the like.

これらの潜在性熱酸発生剤のうち、4−アセトキシフェニルジメチルスルホニウム ヘキサフルオロアルセネート、ベンジル−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウム ヘキサフルオロアンチモネート、4−アセトキシフェニルベンジルメチルスルホニウム ヘキサフルオロアンチモネート、ジベンジル−4−ヒドロキシフェニルスルホニウム ヘキサフルオロアンチモネート、4−アセトキシフェニルベンジルスルホニウム ヘキサフルオロアンチモネート、3−ベンジルベンゾチアゾリウム ヘキサフルオロアンチモネート、テトラブチルアンモニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリエチルアンモニウム1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−2−(ピバロイルオキシ)プロパンスルホネート等が好ましく用いられる。これらの市販品としては、サンエイド SI−L85、同SI−L110、同SI−L145、同SI−L150、同SI−L160(三新化学工業(株)製)等が挙げられる。   Among these latent thermal acid generators, 4-acetoxyphenyldimethylsulfonium hexafluoroarsenate, benzyl-4-hydroxyphenylmethylsulfonium hexafluoroantimonate, 4-acetoxyphenylbenzylmethylsulfonium hexafluoroantimonate, dibenzyl-4 -Hydroxyphenylsulfonium hexafluoroantimonate, 4-acetoxyphenylbenzylsulfonium hexafluoroantimonate, 3-benzylbenzothiazolium hexafluoroantimonate, tetrabutylammonium trifluoromethanesulfonate, triethylammonium 1,1,3,3,3 -Pentafluoro-2- (pivaloyloxy) propanesulfonate is preferably used. Examples of these commercially available products include Sun-Aid SI-L85, SI-L110, SI-L145, SI-L150, SI-L160 (manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.).

また、上記潜在性光酸発生剤は、通常1〜100mJ、好ましくは10〜50mJの紫外光照射により酸を発生する化合物である。   The latent photoacid generator is a compound that generates an acid upon irradiation with ultraviolet light of usually 1 to 100 mJ, preferably 10 to 50 mJ.

この潜在性光酸発生剤としては、例えばジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムピレンスルホネート、ジフェニルヨードニウムドデシルベンゼンスルホネート、ジフェニルヨードニウムノナフルオロn−ブタンスルホネート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムドデシルベンゼンスルホネート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムナフタレンスルホネート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロn−ブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムナフタレンスルホネート、トリフェニルスルホニウムノナフルオロn−ブタンスルホネート、(ヒドロキシフェニル)ベンゼンメチルスルホニウムトルエンスルホネート、シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジシクロヘキシル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムカンファースルホネート、(4−ヒドロキシフェニル)ベンジルメチルスルホニウムトルエンスルホネート、1−ナフチルジメチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−ナフチルジエチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−シアノ−1−ナフチルジメチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−ニトロ−1−ナフチルジメチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−メチル−1−ナフチルジメチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−シアノ−1−ナフチル−ジエチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−ニトロ−1−ナフチルジエチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−メチル−1−ナフチルジエチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−ヒドロキシ−1−ナフチルジメチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−ヒドロキシ−1−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−メトキシ−1−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−エトキシ−1−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−メトキシメトキシ−1−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−エトキシメトキシ−1−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−(1−メトキシエトキシ)−1−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−(2−メトキシエトキシ)−1−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−メトキシカルボニルオキシ−1−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−エトキシカルブニルオキシ−1−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−n−プロポキシカルボニルオキシ−1−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−iso−プロポキシカルボニルオキシ−1−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−n−ブトキカルビニルオキシ−1−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−tert−ブトキシカルボニルオキシ−1−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−(2−テトラヒドロフラニルオキシ)−1−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−(2−テトラヒドロピラニルオキシ)−1−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−ベンジルオキシ−1−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(ナフチルアセトメチル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート等のオニウム塩系光酸発生剤類;
フェニル−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、メトキシフェニル−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、ナフチル−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン等のハロゲン含有化合物系光酸発生剤類;
1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホニルクロリド、1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホニルクロリド、2,3,4,4‘−テトラベンゾフェノンの1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステルまたは1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル等のジアゾケトン化合物系光酸発生剤類;
4−トリスフェナシルスルホン、メシチルフェナシルスルホン、ビス(フェニルスルホニル)メタン等のスルホン酸化合物系光酸発生剤類;
ベンゾイントシレート、ピロガロールのトリストリフルオロメタンスルホネート、ニトロベンジル−9,10−ジエトキシアントラセン−2−スルホネート、トリフルオロメタンスルホニルビシクロ[2,2,1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボジイミド、N−ヒドロキシスクシンイミドトリフルオロメタンスルホネート、1,8−ナフタレンジカルボン酸イミドトリフルオロメタンスルホネート等のスルホン酸化合物系光酸発生剤類
等が挙げられる。
Examples of the latent photoacid generator include diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium pyrenesulfonate, diphenyliodonium dodecylbenzenesulfonate, diphenyliodonium nonafluoro n-butanesulfonate, and bis (4-tert-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate. Bis (4-tert-butylphenyl) iodonium dodecylbenzenesulfonate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium naphthalenesulfonate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium hexafluoroantimonate, bis (4-tert-butyl Phenyl) iodonium nonafluoro n-butanesulfonate, triphenylsulfonium trifluor Lomethanesulfonate, triphenylsulfonium hexafluoroantimonate, triphenylsulfonium naphthalenesulfonate, triphenylsulfonium nonafluoro n-butanesulfonate, (hydroxyphenyl) benzenemethylsulfonium toluenesulfonate, cyclohexylmethyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, Dicyclohexyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, dimethyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium hexafluoroantimonate, triphenylsulfonium camphorsulfonate, (4-hydroxyphenyl) benzylmethylsulfonium Toluenesulfonate, 1-naphthyldimethylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 1-naphthyldiethylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-cyano-1-naphthyldimethylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-nitro-1-naphthyldimethylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-methyl -1-naphthyldimethylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-cyano-1-naphthyl-diethylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-nitro-1-naphthyldiethylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-methyl-1-naphthyldiethylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-hydroxy-1-naphthyldimethylsulfonium trifluoro L-methanesulfonate, 4-hydroxy-1-naphthyltetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 4-methoxy-1-naphthyltetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 4-ethoxy-1-naphthyltetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 4- Methoxymethoxy-1-naphthyltetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 4-ethoxymethoxy-1-naphthyltetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 4- (1-methoxyethoxy) -1-naphthyltetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 4- (2-methoxyethoxy) -1-naphthyltetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 4-methyl Xyloxycarbonyloxy-1-naphthyltetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 4-ethoxycarbyloxy-1-naphthyltetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 4-n-propoxycarbonyloxy-1-naphthyltetrahydrothiophenium trifluoromethane Sulfonate, 4-iso-propoxycarbonyloxy-1-naphthyltetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 4-n-butoxyvinyloxy-1-naphthyltetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 4-tert-butoxycarbonyloxy- 1-naphthyltetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 4- (2-tetrahydrofuranyloxy) -1- Futyltetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 4- (2-tetrahydropyranyloxy) -1-naphthyltetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 4-benzyloxy-1-naphthyltetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- Onium salt photoacid generators such as (naphthylacetomethyl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate;
Halogen-containing compound-based photoacid generators such as phenyl-bis (trichloromethyl) -s-triazine, methoxyphenyl-bis (trichloromethyl) -s-triazine, naphthyl-bis (trichloromethyl) -s-triazine;
1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonyl chloride, 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonyl chloride, 1,3,4-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester of 2,3,4,4′-tetrabenzophenone or 1 Diazo ketone compound-based photoacid generators such as 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester;
Sulfonic acid compound photoacid generators such as 4-trisphenacylsulfone, mesitylphenacylsulfone, bis (phenylsulfonyl) methane;
Benzoin tosylate, pyrogallol tristrifluoromethanesulfonate, nitrobenzyl-9,10-diethoxyanthracene-2-sulfonate, trifluoromethanesulfonylbicyclo [2,2,1] hept-5-ene-2,3-dicarbodiimide, Examples thereof include sulfonic acid compound-based photoacid generators such as N-hydroxysuccinimide trifluoromethanesulfonate and 1,8-naphthalenedicarboxylic acid imide trifluoromethanesulfonate.

なお、これらの酸発生剤は単独で、または、2種以上を組み合わせて用いることができる。   These acid generators can be used alone or in combination of two or more.

上記酸発生剤の含有量は、[A]ポリシロキサンの固形分100質量部に対して、0.1〜20質量部であることが好ましく、より好ましくは0.1〜10質量部である。   It is preferable that content of the said acid generator is 0.1-20 mass parts with respect to 100 mass parts of solid content of [A] polysiloxane, More preferably, it is 0.1-10 mass parts.

<安定化剤>
本発明のレジスト下層膜形成用組成物には、得られる膜の均一性及び保存安定性の向上を図るため、安定化剤が含有されていてもよい。この安定化剤としては、β−ジケトン、環状エーテルを置換基として有する1価又は2価以上のアルコール、以下の構造式で表される環状エーテル化合物等を挙げることができる。
<Stabilizer>
The composition for forming a resist underlayer film of the present invention may contain a stabilizer in order to improve the uniformity of the film obtained and the storage stability. Examples of the stabilizer include β-diketones, monovalent or divalent alcohols having a cyclic ether as a substituent, and cyclic ether compounds represented by the following structural formulas.

上記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。   Examples of the β-diketone include acetylacetone, 2,4-hexanedione, 2,4-heptanedione, 3,5-heptanedione, 2,4-octanedione, 3,5-octanedione, and 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-hexafluoro -2,4-heptanedione and the like.

上記環状エーテル化合物としては、下記構造式で表される各化合物を挙げることができる。   As said cyclic ether compound, each compound represented by the following structural formula can be mentioned.

Figure 0005644339
Figure 0005644339

Figure 0005644339
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上記式中、R11aは、水素原子、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状若しくは環状の1価の炭化水素基、R12O−(CHCHO)n1−(CHn2−(ここで、0≦n1≦5、0≦n2≦3、R12は水素原子又はメチル基である。)、又はR13O−〔CH(CH)CHO〕n3−(CHn4−(ここで、0≦n3≦5、0≦n4≦3、R13は水素原子又はメチル基である。)である。R11bは、水酸基、1個又は2個以上の水酸基を有する炭素数1〜10の直鎖状、分岐状若しくは環状の1価炭化水素基、HO−(CHCHO)n5−(CHn6−(ここで、1≦n5≦5、1≦n6≦3である。)、又はHO−〔CH(CH)CHO〕n7−(CHn8−(ここで、1≦n7≦5、1≦n8≦3である。)である。但し、n1〜n8は、整数である。 In the above formula, R 11a is a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, R 12 O— (CH 2 CH 2 O) n1 — (CH 2 ). n2 − (where 0 ≦ n1 ≦ 5, 0 ≦ n2 ≦ 3, R 12 is a hydrogen atom or a methyl group), or R 13 O— [CH (CH 3 ) CH 2 O] n3 — (CH 2) n4 - (wherein, 0 ≦ n3 ≦ 5,0 ≦ n4 ≦ 3, R 13 is a hydrogen atom or a methyl group).. R 11b is a hydroxyl group, a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 or 2 or more hydroxyl groups, and HO— (CH 2 CH 2 O) n5 — (CH 2 ) n6 − (where 1 ≦ n5 ≦ 5, 1 ≦ n6 ≦ 3), or HO— [CH (CH 3 ) CH 2 O] n7 — (CH 2 ) n8 — (where 1 ≦ n7 ≦ 5 and 1 ≦ n8 ≦ 3. However, n1-n8 is an integer.

これらの安定化剤のうち、好ましい構造はクラウンエーテル誘導体及び橋頭位が酸素原子であるビシクロ環を有する化合物である。このような安定剤を添加すると、酸の電荷がより安定化し、組成物中のケイ素含有化合物の安定化に寄与する。また、ペンタエリトリトールなどの多価アルコールも同様の効果を示す場合があり、好ましい。   Among these stabilizers, preferred structures are a crown ether derivative and a compound having a bicyclo ring whose bridge head position is an oxygen atom. When such a stabilizer is added, the charge of the acid is further stabilized and contributes to the stabilization of the silicon-containing compound in the composition. In addition, polyhydric alcohols such as pentaerythritol are preferable because they may show similar effects.

なお、上記安定剤は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。また、安定剤の添加量は、上記[D]有機溶媒との合計を100質量部とした場合に、1〜50質量部であることが好ましく、3〜30質量部であることがさらに好ましい。   In addition, the said stabilizer can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Moreover, when the sum total with said [D] organic solvent is 100 mass parts, it is preferable that the addition amount of a stabilizer is 1-50 mass parts, and it is further more preferable that it is 3-30 mass parts.

<架橋剤>
本発明のレジスト下層膜形成用組成物に含有されてもよい架橋剤としては、縮合多環骨格、ビフェニル骨格、オキサゾリドン環の骨格を有するエポキシ樹脂や、硬化性に優れるアミン型エポキシ樹脂を挙げることができる。ここで縮合多環骨格とは、2つ以上の単環がそれぞれの辺を互いに共有して形成される環状炭化水素、あるいはヘテロ原子を含む環状化合物である。かかる単環は、飽和結合からなる環でも、不飽和結合を有する環でもよい。不飽和結合とは炭素−炭素2重結合、炭素−窒素2重結合および炭素−炭素3重結合から選ばれる結合である。かかる縮合多環骨格の具体例として、ナフタレン、フルオレン、ジシクロペンタジエン、アントラセン、キサンテン、ピレン等が挙げられる。
<Crosslinking agent>
Examples of the crosslinking agent that may be contained in the resist underlayer film forming composition of the present invention include an epoxy resin having a condensed polycyclic skeleton, a biphenyl skeleton, and an oxazolidone ring skeleton, and an amine-type epoxy resin having excellent curability. Can do. Here, the condensed polycyclic skeleton is a cyclic hydrocarbon formed by sharing two or more monocycles with each other, or a cyclic compound containing a hetero atom. Such a single ring may be a ring composed of a saturated bond or a ring having an unsaturated bond. The unsaturated bond is a bond selected from a carbon-carbon double bond, a carbon-nitrogen double bond, and a carbon-carbon triple bond. Specific examples of such a condensed polycyclic skeleton include naphthalene, fluorene, dicyclopentadiene, anthracene, xanthene, pyrene and the like.

ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂としては、“エピクロン(登録商標)”HP4032、HP4032D、HP4700、HP4770(以上、大日本インキ化学工業(株)製)、NC−7000、NC−7300(以上、日本化薬(株)製)、ESN−175、ESN−360(以上、東都化成(株)製)などが挙げられる。   Examples of epoxy resins having a naphthalene skeleton include “Epiclon (registered trademark)” HP4032, HP4032D, HP4700, HP4770 (above, Dainippon Ink & Chemicals, Inc.), NC-7000, NC-7300 (above, Nippon Kayaku) ESN-175, ESN-360 (above, manufactured by Toto Kasei Co., Ltd.) and the like.

フルオレン骨格を有するエポキシ樹脂の市販品としては、“オンコート(登録商標)”EX−1010、EX−1011、EX−1012、EX−1020、EX−1030、EX−1040、EX−1050、EX−1051(長瀬産業(株)製)などが挙げられる。   Commercially available epoxy resins having a fluorene skeleton include “ONCOAT (registered trademark)” EX-1010, EX-1011, EX-1012, EX-1020, EX-1030, EX-1040, EX-1050, EX- 1051 (manufactured by Nagase Sangyo Co., Ltd.).

ジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ樹脂の市販品としては、“エピクロン(登録商標)”HP7200、HP7200L、HP7200H(以上、大日本インキ化学工業(株)製)、Tactix558(ハンツマン・アドバンスト・マテリアル社製)、XD−1000−1L、XD−1000−2L(以上、日本化薬(株)製)、XD−1000−1L、XD−1000−2L(以上、日本化薬(株)製)などが挙げられる。   Commercially available epoxy resins having a dicyclopentadiene skeleton include “Epiclon (registered trademark)” HP7200, HP7200L, HP7200H (above, manufactured by Dainippon Ink and Chemicals), Tactix558 (manufactured by Huntsman Advanced Materials) XD-1000-1L, XD-1000-2L (Nippon Kayaku Co., Ltd.), XD-1000-1L, XD-1000-2L (Nippon Kayaku Co., Ltd.), and the like. .

アントラセン骨格を有するエポキシ樹脂の市販品としては、“jER(登録商標)”YX8800(以上、ジャパンエポキシレジン(株)製)などが挙げられる。   Examples of commercially available epoxy resins having an anthracene skeleton include “jER (registered trademark)” YX8800 (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.).

また、ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂の市販品としては、“jER(登録商標)”YX4000H、YX4000、YL6616、YL6121H、YL6640(以上、ジャパンエポキシレジン(株)製)、NC3000(日本化薬(株)製)などが挙げられる。   Commercially available epoxy resins having a biphenyl skeleton include “jER (registered trademark)” YX4000H, YX4000, YL6616, YL6121H, YL6640 (above, manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), NC3000 (Nippon Kayaku Co., Ltd.). Manufactured).

オキサゾリドン環の骨格を有するエポキシ樹脂の市販品としては、AER4152、XAC4151(以上、旭化成エポキシ(株)製)などが挙げられる。なお、オキサゾリドン環の骨格を有するエポキシ樹脂は、例えば特開2003−119253等に記載された方法、すなわちエポキシ樹脂とイソシアネート化合物を、触媒の存在下反応させることによって得ることもできる。   Examples of commercially available epoxy resins having an oxazolidone ring skeleton include AER4152, XAC4151, and the like, manufactured by Asahi Kasei Epoxy Corporation. An epoxy resin having an oxazolidone ring skeleton can also be obtained, for example, by the method described in JP-A No. 2003-119253, for example, by reacting an epoxy resin with an isocyanate compound in the presence of a catalyst.

これらのエポキシ樹脂の中でもオキサゾリドン環の骨格、ナフタレン骨格を含むエポキシ樹脂は、弾性率と靭性のバランスが良好であるため好ましい。   Among these epoxy resins, an epoxy resin containing an oxazolidone ring skeleton and a naphthalene skeleton is preferable because of a good balance between elastic modulus and toughness.

また、アミン型エポキシ樹脂としては、例えば、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、トリグリシジルアミノフェノール、トリグリシジルアミノクレゾール、ジグリシジルアニリン、ジグリシジルトルイジン、テトラグリシジルキシリレンジアミンや、これらのハロゲン置換体、アルキル置換体、アルコキシ置換体、アリール置換体、アリールオキシ置換体、水添物などを挙げることができる。   Examples of the amine type epoxy resin include tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, triglycidylaminophenol, triglycidylaminocresol, diglycidylaniline, diglycidyltoluidine, tetraglycidylxylylenediamine, halogen substituted products thereof, and alkyl substituted products. , Alkoxy substituted products, aryl substituted products, aryloxy substituted products, hydrogenated products, and the like.

これらの中でも、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、トリグリシジルアミノフェノール、ジグリシジルアニリン及びジグリシジルトルイジンが、弾性率と塑性変形能力とのバランス向上に加え、高い靭性を与えることから好ましい。   Among these, tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, triglycidylaminophenol, diglycidylaniline, and diglycidyltoluidine are preferable because they provide high toughness in addition to improving the balance between elastic modulus and plastic deformation ability.

上記テトラグリシジルジアミノジフェニルメタンの市販品としては、“スミエポキシ(登録商標)”ELM434(住友化学工業(株)製)、YH434L(東都化成(株)製)、“jER(登録商標)”604(ジャパンエポキシレジン(株)製)、“アラルダイド(登録商標)”MY720、MY721(ハンツマン・アドバンズド・マテリアルズ社製)等を挙げることができる。   Commercially available products of the above-mentioned tetraglycidyldiaminodiphenylmethane include “Sumiepoxy (registered trademark)” ELM434 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), YH434L (manufactured by Tohto Kasei Co., Ltd.), “jER (registered trademark)” 604 (Japan Epoxy). Resin Co., Ltd.), “Araldide (registered trademark)” MY720, MY721 (manufactured by Huntsman Advanced Materials), and the like.

上記トリグリシジルアミノフェノール又はトリグリシジルアミノクレゾールの市販品としては、“スミエポキシ(登録商標)”ELM100、ELM120(住友化学工業(株)製)、“アラルダイド(登録商標)”MY0500、MY0510、MY0600(ハンツマン・アドバンズド・マテリアルズ社製)、“jER(登録商標)”630(ジャパンエポキシレジン(株)製)等を挙げることができる。   Commercially available products of the above triglycidylaminophenol or triglycidylaminocresol include “Sumiepoxy (registered trademark)” ELM100, ELM120 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), “Araldide (registered trademark)” MY0500, MY0510, MY0600 (Huntsman). -Advanced Materials Co., Ltd.), "jER (registered trademark)" 630 (Japan Epoxy Resin Co., Ltd.) etc. can be mentioned.

上記ジグリシジルアニリンの市販品としては、GAN(日本化薬(株)製)等を挙げることができる。   Examples of commercially available diglycidylaniline include GAN (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.).

上記ジグリシジルトルイジンの市販品としては、GOT(日本化薬(株)製)等を挙げることができる。   As a commercial item of the said diglycidyl toluidine, GOT (Nippon Kayaku Co., Ltd. product) etc. can be mentioned.

上記テトラグリシジルキシリレンジアミン及びその水素添加品の市販品としては、“TETRAD(登録商標)”−X、“TETRAD(登録商標)”−C(三菱ガス化学(株)製)等を挙げることができる。   Examples of commercially available tetraglycidylxylylenediamine and hydrogenated products thereof include “TETRAD (registered trademark)”-X, “TETRAD (registered trademark)”-C (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.), and the like. it can.

これらの架橋剤は、1種又は2種以上を混合して用いることができる。   These crosslinking agents can be used alone or in combination of two or more.

その他、併用して用いることができる架橋剤としては、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、レゾルシノール型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、テトラフェニルエタン型エポキシ樹脂などが挙げられる。   Other crosslinking agents that can be used in combination include phenol novolac type epoxy resins, cresol novolac type epoxy resins, resorcinol type epoxy resins, phenol aralkyl type epoxy resins, triphenylmethane type epoxy resins, and tetraphenylethane type epoxy resins. Etc.

上記フェノールノボラック型エポキシ樹脂の市販品としては“jER(登録商標)”152、154(以上、ジャパンエポキシレジン(株)製)、“エピクロン(登録商標)”N−740、N−770、N−775(以上、大日本インキ化学工業(株)製)等が挙げられる。   Commercially available products of the above phenol novolac type epoxy resins are “jER (registered trademark)” 152, 154 (above, manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), “Epiclon (registered trademark)” N-740, N-770, N- 775 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) and the like.

上記クレゾールノボラック型エポキシ樹脂の市販品としては、“エピクロン(登録商標)”N−660、N−665、N−670、N−673、N−695(以上、大日本インキ化学工業(株)製)、EOCN−1020、EOCN−102S、EOCN−104S(以上、日本化薬(株)製)等が挙げられる。   Commercially available products of the above cresol novolac type epoxy resins include “Epiclon (registered trademark)” N-660, N-665, N-670, N-673, N-695 (above, manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.). ), EOCN-1020, EOCN-102S, and EOCN-104S (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.).

上記レゾルシノール型エポキシ樹脂の市販品としては、“デナコール(登録商標)”EX−201(ナガセケムテックス(株)製)等が挙げられる。   Examples of commercially available resorcinol-type epoxy resins include “Denacol (registered trademark)” EX-201 (manufactured by Nagase ChemteX Corporation).

上記トリフェニルメタン型エポキシ樹脂の市販品としては“Tactix”742(ハンツマン・アドバンズド・マテリアルズ社製)、EPPN−501H、EPPN−502H(以上、日本化薬(株)製)等が挙げられる。   As a commercial item of the said triphenylmethane type epoxy resin, "Tactix" 742 (made by Huntsman Advanced Materials), EPPN-501H, EPPN-502H (above, Nippon Kayaku Co., Ltd. product) etc. are mentioned.

上記テトラフェニルエタン型エポキシ樹脂としては“jER(登録商標)”1031S(ジャパンエポキシレジン(株)製)等が挙げられる。   Examples of the tetraphenylethane type epoxy resin include “jER (registered trademark)” 1031S (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.).

これら架橋剤の含有量としては、[A]ポリシロキサン100質量部に対して0.1〜50質量部が好ましく、1〜40質量部がさらに好ましい。この含有量が0.1質量部以下では架橋剤としての硬化が十分に発現できず、逆に50質量部を超えて添加すると、組成物の保存安定性が著しく損なわれる。   As content of these crosslinking agents, 0.1-50 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of [A] polysiloxane, and 1-40 mass parts is more preferable. When the content is 0.1 parts by mass or less, curing as a crosslinking agent cannot be sufficiently exhibited. Conversely, when the content exceeds 50 parts by mass, the storage stability of the composition is significantly impaired.

<界面活性剤>
また、本発明のレジスト下層膜形成用組成物に含有されてもよい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。これらの界面活性剤は、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。
<Surfactant>
Examples of the surfactant that may be contained in the resist underlayer film forming composition of the present invention include nonionic surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants, and silicones. Surfactants, polyalkylene oxide surfactants, fluorine-containing surfactants, and the like. These surfactants may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

<レジスト下層膜形成用組成物の調製方法>
本発明のレジスト下層膜形成用組成物の調製方法は特に限定されないが、例えば、[A]ポリシロキサン、[B]化合物、[C]有機酸、[D]有機溶媒及び必要に応じてその他の任意成分を混合することにより得ることができる。なお、上述のとおり、[B]化合物及び[C]有機酸については、[A]ポリシロキサンの合成の際に用いた有機酸等をそのまま用いたり、この成分を反応させて用いたりしてもよい。
<Method for preparing resist underlayer film forming composition>
The method for preparing the composition for forming a resist underlayer film of the present invention is not particularly limited. For example, [A] polysiloxane, [B] compound, [C] organic acid, [D] organic solvent, and other as necessary. It can be obtained by mixing arbitrary components. As described above, the [B] compound and the [C] organic acid may be the same as those used in the synthesis of [A] polysiloxane, or may be used by reacting these components. Good.

また、本発明のレジスト下層膜形成用組成物において、樹脂分の固形分濃度は特に限定されないが、均一な塗布性の点からは、0.5〜20質量%であることが好ましく、より好ましくは1〜5質量%である。   In the composition for forming a resist underlayer film of the present invention, the solid content concentration of the resin is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 20% by mass from the viewpoint of uniform coating properties, and more preferably. Is 1 to 5% by mass.

<レジスト下層膜>
本発明のレジスト下層膜は、上述のレジスト下層膜形成用組成物を用いて形成されたものであるため、レジスト被膜との高い密着性、レジスト被膜及び被加工基板に対する優れたエッチング選択比並びに低反射性を備えている。そのため、当該レジスト下層膜は、多層レジストプロセスにおいて好適に用いることができる。また、多層レジストプロセスのなかでも、90nmよりも微細な領域(ArF、液侵露光でのArF、F、EUV、ナノインプリント)での多層レジストプロセスを用いたパターン形成において、特に好適に用いることができる。
<Resist underlayer film>
Since the resist underlayer film of the present invention is formed using the above-described resist underlayer film forming composition, it has high adhesion to the resist film, excellent etching selectivity with respect to the resist film and the substrate to be processed, and low Has reflectivity. Therefore, the resist underlayer film can be suitably used in a multilayer resist process. Further, among multilayer resist processes, it is particularly preferably used in pattern formation using a multilayer resist process in a region finer than 90 nm (ArF, ArF, F 2 , EUV, nanoimprint in immersion exposure). it can.

当該レジスト下層膜は、上述のとおり、[C]有機酸を含有する組成物から形成されているため、加熱硬化の際に[C]有機酸が揮発することで、多孔質形状を有している。この多孔質形状の度合いは、BET比表面積で評価することができる。当該レジスト下層膜のBET比表面積としては、10m/g以上150m/g以下が好ましい。当該レジスト下層膜は、このような範囲の表面積を有することで、レジスト被膜との密着性と耐エッチング性とを高いレベルで両立させることができる。レジスト下層膜のBET比表面積が上記下限未満の場合は、表面に十分な凹凸が形成されておらず、レジスト層との密着性が十分に向上しない場合がある。逆に、このBET比表面積が上記上限を超えると、内部の空洞体積が高まることとなり、強度が低下するおそれがある。 Since the resist underlayer film is formed of a composition containing [C] organic acid as described above, the resist underlayer film has a porous shape by volatilization of [C] organic acid during heat curing. Yes. The degree of the porous shape can be evaluated by the BET specific surface area. The BET specific surface area of the resist underlayer film is preferably 10 m 2 / g or more and 150 m 2 / g or less. Since the resist underlayer film has a surface area in such a range, the adhesion with the resist film and the etching resistance can be achieved at a high level. When the BET specific surface area of the resist underlayer film is less than the above lower limit, sufficient unevenness is not formed on the surface, and the adhesion with the resist layer may not be sufficiently improved. Conversely, if the BET specific surface area exceeds the above upper limit, the internal cavity volume will increase, and the strength may be reduced.

当該レジスト下層膜の膜厚は、通常10nm以上200nm以下であり、パターニング性及び加工性能を高めるためには、20nm以上50nm以下が好ましい。   The film thickness of the resist underlayer film is usually 10 nm or more and 200 nm or less, and is preferably 20 nm or more and 50 nm or less in order to improve patterning properties and processing performance.

当該レジスト下層膜の具体的製造方法としては、例えば、レジスト被膜や他の下層膜(反射防止膜)等の表面に塗布することにより、レジスト下層膜形成用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、又は、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硬化させる方法を挙げることができる。   As a specific method for producing the resist underlayer film, for example, a resist coating film or other underlayer film (antireflection film) is applied on the surface to form a resist underlayer film forming composition coating film. Examples of the method include a method in which the coating film is cured by heat treatment, or in the case where a latent photoacid generator is contained, by curing with ultraviolet light irradiation and heat treatment.

レジスト下層膜形成用組成物を塗布する方法としては、公知の方法が挙げられ、例えばスピンコート法、ロールコート法、ディップ法等が挙げられる。また、形成される塗膜の加熱温度は、通常50〜450℃である。   Examples of the method for applying the resist underlayer film forming composition include known methods such as a spin coating method, a roll coating method, and a dip method. Moreover, the heating temperature of the coating film formed is 50-450 degreeC normally.

<パターン形成方法>
本発明のパターン形成方法は、
(1)上記レジスト下層膜形成用組成物を被加工基板上に塗布してレジスト下層膜を形成する工程(以下、「工程(1)ともいう。)と、
(2)上記レジスト下層膜上に、レジスト組成物を塗布してレジスト被膜を形成する工程(以下、「工程(2)」ともいう。)と、
(3)上記レジスト被膜に、フォトマスクを介して選択的に放射線を照射して上記レジスト被膜を露光する工程(以下、「工程(3)」ともいう。)と、
(4)上記露光されたレジスト被膜を現像して、レジストパターンを形成する工程(以下、「工程(4)」ともいう。)、
(5)上記レジストパターンをマスクとして、上記レジスト下層膜及び上記被加工基板をドライエッチングしてパターンを形成する工程(以下、「工程(5)ともいう。)と
を有する。
<Pattern formation method>
The pattern forming method of the present invention comprises:
(1) a step of applying the above composition for forming a resist underlayer film on a substrate to be processed to form a resist underlayer film (hereinafter also referred to as “step (1)”);
(2) a step of applying a resist composition on the resist underlayer film to form a resist film (hereinafter also referred to as “step (2)”);
(3) a step (hereinafter also referred to as “step (3)”) of exposing the resist film by selectively irradiating the resist film with radiation through a photomask;
(4) A step of developing the exposed resist film to form a resist pattern (hereinafter also referred to as “step (4)”),
(5) A step of forming a pattern by dry etching the resist underlayer film and the substrate to be processed using the resist pattern as a mask (hereinafter also referred to as “step (5)”).

当該パターン形成方法は、上述のようにレジスト被膜との密着性やエッチング選択比に優れるレジスト下層膜形成用組成物を用いているため、微細なパターンを効率的に形成することができる。以下、各工程について、詳説する。   Since the pattern formation method uses the composition for forming a resist underlayer film that is excellent in adhesion to the resist film and etching selectivity as described above, a fine pattern can be efficiently formed. Hereinafter, each step will be described in detail.

<工程(1)>
この工程(1)では、上記レジスト下層膜形成用組成物を用いて、被加工基板上にレジスト下層膜を形成する。これにより、被加工基板上にレジスト下層膜が形成されたレジスト下層膜付き基板を得ることができる。
<Step (1)>
In this step (1), a resist underlayer film is formed on the substrate to be processed using the resist underlayer film forming composition. Thereby, a substrate with a resist underlayer film in which a resist underlayer film is formed on a substrate to be processed can be obtained.

上記被加工基板としては、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、ポリシロキサン等の絶縁膜、以下、全て商品名で、ブラックダイヤモンド(AMAT社製)、シルク(ダウケミカル社製)、LKD5109(JSR社製)等の低誘電体絶縁膜で被覆したウェハ等の層間絶縁膜を使用することができる。また、この被加工基板としては、配線講(トレンチ)、プラグ溝(ビア)等のパターン化された基板を用いてもよい。   As the substrate to be processed, for example, an insulating film such as silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, polysiloxane, etc., hereinafter all trade names are black diamond (manufactured by AMAT), silk (manufactured by Dow Chemical), LKD5109. An interlayer insulating film such as a wafer coated with a low dielectric insulating film (manufactured by JSR) or the like can be used. As the substrate to be processed, a patterned substrate such as a wiring course (trench) or a plug groove (via) may be used.

また、上記被加工基板には、予め本発明のレジスト下層膜形成用組成物を用いて得られるレジスト下層膜とは異なる他の下層膜(以下、「下層膜」ともいう。)が形成されていてもよい。この下層膜は、反射防止機能、塗布膜平坦性、CF等のフッ素系ガスに対する高エッチング耐性等が付与された膜である。この下層膜は、例えば「NFC HM8005」(JSR社製)、「NFC CT08」(JSR社製)等の商品名で市販されている材料等を用いて形成することができる。 In addition, another lower layer film (hereinafter also referred to as “lower layer film”) different from the resist lower layer film obtained by using the composition for forming a resist lower layer film of the present invention in advance is formed on the substrate to be processed. May be. This lower layer film is a film provided with an antireflection function, coating film flatness, high etching resistance to a fluorine-based gas such as CF 4, and the like. This lower layer film can be formed using, for example, a material marketed under a trade name such as “NFC HM8005” (manufactured by JSR), “NFC CT08” (manufactured by JSR), and the like.

上記下層膜の形成方法は特に限定されないが、例えば、被加工基板上にスピンコート法等の公知の方法により塗布して形成された塗膜を、露光及び/又は加熱することにより硬化して形成することができる。この露光に用いられる放射線としては、例えば可視光線、紫外線、遠紫外線、X線、電子線、γ線、分子線、イオンビーム等が挙げられる。また、塗膜を加熱する際の温度は、特に限定されないが、90〜550℃であることが好ましく、より好ましくは90〜450℃、更に好ましくは90〜300℃である。   The method of forming the lower layer film is not particularly limited. For example, a coating film formed by applying a known method such as a spin coat method on a substrate to be processed is cured by exposure and / or heating. can do. Examples of radiation used for this exposure include visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-rays, electron beams, γ-rays, molecular beams, and ion beams. Moreover, the temperature at the time of heating a coating film is although it does not specifically limit, It is preferable that it is 90-550 degreeC, More preferably, it is 90-450 degreeC, More preferably, it is 90-300 degreeC.

なお、上記下層膜の膜厚は特に限定されないが、100〜20,000nmであることが好ましい。   In addition, although the film thickness of the said lower layer film is not specifically limited, It is preferable that it is 100-20,000 nm.

また、工程(1)におけるレジスト下層膜の形成方法及び膜厚は、上述の<レジスト下層膜>の説明にて詳説しているので、ここでは説明を省略する。   Further, the method and thickness of forming the resist underlayer film in the step (1) are described in detail in the above description of <resist underlayer film>, and thus description thereof is omitted here.

<工程(2)>
この工程(2)では、レジスト組成物を用いて、工程(1)にて得られたレジスト下層膜上にレジスト被膜を形成する。
<Step (2)>
In this step (2), a resist film is formed on the resist underlayer film obtained in step (1) using the resist composition.

この工程(2)にて用いられるレジスト組成物としては、例えば、光酸発生剤を含有するポジ型又はネガ型の化学増幅型レジスト組成物、アルカリ可溶性樹脂とキノンジアジド系感光剤とからなるポジ型レジスト組成物、アルカリ可溶性樹脂と架橋剤とからなるネガ型レジスト組成物等を好適例として挙げることができる。   Examples of the resist composition used in this step (2) include a positive or negative chemically amplified resist composition containing a photoacid generator, and a positive type comprising an alkali-soluble resin and a quinonediazide-based photosensitizer. Suitable examples include resist compositions, negative resist compositions comprising an alkali-soluble resin and a crosslinking agent.

また、レジスト組成物の固形分濃度は特に限定されないが、例えば、5〜50質量%であることが好ましい。   Moreover, the solid content concentration of the resist composition is not particularly limited, but is preferably 5 to 50% by mass, for example.

また、レジスト組成物としては、孔径0.2μm程度のフィルターを用いてろ過したものを好適に用いることができる。なお、本発明のパターン形成方法においては、このようなレジスト組成物として、市販品のレジスト組成物をそのまま使用することもできる。   Moreover, as a resist composition, what was filtered using the filter with a hole diameter of about 0.2 micrometer can be used conveniently. In the pattern forming method of the present invention, a commercially available resist composition can be used as it is as such a resist composition.

レジスト組成物を塗布する方法は特に限定されず、例えば、スピンコート法等の従来の方法によって塗布することができる。なお、レジスト組成物を塗布する際には、得られるレジスト被膜が所定の膜厚となるように、塗布するレジスト組成物の量を調整する。   The method for applying the resist composition is not particularly limited, and for example, it can be applied by a conventional method such as spin coating. In addition, when apply | coating a resist composition, the quantity of the resist composition to apply | coat is adjusted so that the resist film obtained may become a predetermined film thickness.

上記レジスト被膜は、上記レジスト組成物を塗布することによって形成された塗膜をプレベークすることにより、塗膜中の溶媒(即ち、レジスト組成物に含有される溶媒)を揮発させて形成することができる。プレベークする際の温度は、使用するレジスト組成物の種類等に応じて適宜調整されるが、30〜200℃であることが好ましく、より好ましくは50〜150℃である。なお、このレジスト被膜の表面にさらに他の被膜を設けてもよい。   The resist film may be formed by volatilizing a solvent (that is, a solvent contained in the resist composition) in the coating film by pre-baking the coating film formed by applying the resist composition. it can. Although the temperature at the time of prebaking is suitably adjusted according to the kind etc. of resist composition to be used, it is preferable that it is 30-200 degreeC, More preferably, it is 50-150 degreeC. In addition, you may provide another film on the surface of this resist film.

<工程(3)>
この工程(3)では、工程(2)において得られたレジスト被膜に、フォトマスクを介して選択的に放射線を照射してレジスト被膜を露光する。
<Step (3)>
In this step (3), the resist film obtained in step (2) is selectively irradiated with radiation through a photomask to expose the resist film.

この工程(3)において用いられる放射線としては、レジスト組成物に使用されている酸発生剤の種類に応じて、可視光線、紫外線、遠紫外線、X線、電子線、γ線、分子線、イオンビーム等から適切に選択されるが、遠紫外線であることが好ましく、特に、KrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)、Fエキシマレーザー(波長157nm)、Krエキシマレーザー(波長147nm)、ArKrエキシマレーザー(波長134nm)、極紫外線(波長13nm等)等を好適例として挙げることができる。 The radiation used in this step (3) includes visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-rays, electron beams, gamma rays, molecular beams, ions, depending on the type of acid generator used in the resist composition. Although it is appropriately selected from a beam or the like, it is preferable to use far ultraviolet rays, and in particular, KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193 nm), F 2 excimer laser (wavelength 157 nm), Kr 2 excimer laser (wavelength 147 nm) ), ArKr excimer laser (wavelength 134 nm), extreme ultraviolet light (wavelength 13 nm, etc.) and the like can be mentioned as preferred examples.

また、露光する方法についても特に制限はなく、従来公知のパターン形成において行われる方法に準じて行うことができる。また、液浸露光法も採用することができる。   The exposure method is not particularly limited, and can be performed in accordance with a conventionally known method for pattern formation. Further, an immersion exposure method can also be employed.

<工程(4)>
この工程(4)では、工程(3)において露光したレジスト被膜を現像して、レジストパターンを形成する。
<Process (4)>
In this step (4), the resist film exposed in step (3) is developed to form a resist pattern.

現像に用いる現像液は、使用されるレジスト組成物の種類に応じて適宜選択することができる。ポジ型化学増幅型レジスト組成物やアルカリ可溶性樹脂を含有するポジ型レジスト組成物の場合には、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、珪酸ナトリウム、メタ珪酸ナトリウム、アンモニア、エチルアミン、n−プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、ピロール、ピペリジン、コリン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネン等のアルカリ性水溶液を用いることができる。また、これらのアルカリ性水溶液は、水溶性有機溶媒、例えば、メタノール、エタノール等のアルコール類や、界面活性剤を適量添加したものであってもよい。   The developer used for development can be appropriately selected according to the type of resist composition used. In the case of a positive type chemically amplified resist composition or a positive type resist composition containing an alkali-soluble resin, for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, ammonia, ethylamine, n -Propylamine, diethylamine, di-n-propylamine, triethylamine, methyldiethylamine, dimethylethanolamine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, pyrrole, piperidine, choline, 1,8-diazabicyclo [5 4.0] -7-undecene, 1,5-diazabicyclo [4.3.0] -5-nonene, and other alkaline aqueous solutions can be used. These alkaline aqueous solutions may be those obtained by adding an appropriate amount of a water-soluble organic solvent, for example, alcohols such as methanol and ethanol, and a surfactant.

また、ネガ型化学増幅型レジスト組成物、アルカリ可溶性樹脂を含有するネガ型レジスト組成物の場合には、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、珪酸ナトリウム、メタ珪酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、n−プロピルアミン等の第一アミン類、ジエチルアミン、ジ−n−ブチルアミン等の第二アミン類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の第三アミン類、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルコールアミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、コリン等の第四級アンモニウム塩、ピロール、ピペリジン等の環状アミン類等のアルカリ類の水溶液等を用いることができる。   Further, in the case of a negative chemically amplified resist composition and a negative resist composition containing an alkali-soluble resin, for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, aqueous ammonia, etc. Inorganic alkalis, primary amines such as ethylamine and n-propylamine, secondary amines such as diethylamine and di-n-butylamine, tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine, dimethylethanolamine and triethanolamine Alcohol amines such as tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, choline and other quaternary ammonium salts, and alkaline aqueous solutions such as pyrrole and piperidine cyclic amines can be used.

工程(4)においては、上記現像液で現像を行った後、洗浄し、乾燥することによって上記フォトマスクに対応した所定のレジストパターンを形成することができる。   In step (4), a predetermined resist pattern corresponding to the photomask can be formed by performing development with the developer, washing, and drying.

なお、この工程(4)では、解像度、パターンプロファイル、現像性等を向上させるため、現像を行う前(即ち、工程(3)における露光を行った後)に、ポストベークを行うことが好ましい。このポストベークの温度は、使用されるレジスト組成物の種類等に応じて適宜調整されるが、50〜200℃であることが好ましく、より好ましくは80〜150℃である。   In this step (4), in order to improve resolution, pattern profile, developability, etc., it is preferable to perform post-baking before development (that is, after exposure in step (3)). The post-baking temperature is appropriately adjusted according to the type of resist composition used, but is preferably 50 to 200 ° C, more preferably 80 to 150 ° C.

<工程(5)>
この工程(5)では、工程(4)にて形成したレジストパターンをマスク(エッチングマスク)として、レジスト下層膜及び被加工基板をドライエッチングしてパターンを形成する。なお、下層膜が形成された被加工基板を用いた場合には、レジスト下層膜及び被加工基板と共に下層膜もドライエッチングする。
<Step (5)>
In this step (5), the resist underlayer film and the substrate to be processed are dry-etched using the resist pattern formed in step (4) as a mask (etching mask) to form a pattern. Note that when the substrate to be processed on which the lower layer film is formed is used, the lower layer film is also dry-etched together with the resist lower layer film and the substrate to be processed.

上記ドライエッチングは、公知のドライエッチング装置を用いて行うことができる。また、ドライエッチング時のソースガスとしては、被エッチング物の元素組成にもよるが、O、CO、CO等の酸素原子を含むガス、He、N、Ar等の不活性ガス、Cl、BCl等の塩素系ガス、H、NHのガス等を使用することができる。なお、これらのガスは混合して用いることもできる。 The dry etching can be performed using a known dry etching apparatus. The source gas during dry etching depends on the elemental composition of the object to be etched, but includes oxygen atoms such as O 2 , CO, and CO 2 , inert gases such as He, N 2 , and Ar, Cl 2 , chlorine gas such as BCl 4 , H 2 , NH 3 gas, or the like can be used. In addition, these gases can also be mixed and used.

本発明のパターン形成方法によれば、上述のようにレジスト被膜との密着性やエッチング選択比に優れるレジスト下層膜形成用組成物を用いるため、上記工程(1)〜(5)を適宜行うことにより、微細なパターンを効率的に形成することができる。   According to the pattern forming method of the present invention, since the resist underlayer film forming composition having excellent adhesion to the resist film and etching selectivity as described above is used, the above steps (1) to (5) are appropriately performed. Thus, a fine pattern can be efficiently formed.

以下、実施例に基づき本発明を詳述するが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈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。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is explained in full detail based on an Example, this invention is not interpreted limitedly based on description of this Example. Here, “part” and “%” are based on mass unless otherwise specified.

なお、本実施例における固形分の含有割合の決定、及び重量平均分子量(Mw)、レジスト下層膜としての性能評価は以下の方法により行った。   The determination of the solid content ratio, the weight average molecular weight (Mw), and the performance evaluation as a resist underlayer film in this example were performed by the following methods.

<固形分の含有割合の決定>
シロキサン樹脂溶液0.5gを30分間250℃で焼成することで、樹脂溶液0.5gに対する固形分の重量を測定し、シロキサン樹脂溶液の固形分の含有割合を決定した。
<Determination of solid content>
By baking 0.5 g of the siloxane resin solution at 250 ° C. for 30 minutes, the weight of the solid content relative to 0.5 g of the resin solution was measured, and the solid content of the siloxane resin solution was determined.

<重量平均分子量(Mw)の測定>
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。
<Measurement of weight average molecular weight (Mw)>
Tosoh GPC columns (trade name “G2000HXL”, 2 trade names “G3000HXL”, trade name “G4000HXL” 1), flow rate: 1.0 mL / min, elution solvent: tetrahydrofuran, column temperature : Measured by gel permeation chromatography (GPC) using monodisperse polystyrene as a standard under analysis conditions of 40 ° C.

[A]ポリシロキサン(A)の合成
後述の各合成例においては、下記化合物(M−1)〜(M−7)の加水分解性シラン化合物を用いて、ポリシロキサンの合成を行った。各化合物の構造を下記式に示す。
化合物(M−1):テトラメトキシシラン
化合物(M−2):メチルトリメトキシシラン
化合物(M−3):フェニルトリメトキシシラン
化合物(M−4):2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン
化合物(M−5):テトラエトキシシラン
化合物(M−6):トリス(トリメチルシリル)シリルエチルトリメトキシシラン
化合物(M−7):1,4−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼン
[A] Synthesis of polysiloxane (A) In each of the synthesis examples described below, polysiloxane was synthesized using hydrolyzable silane compounds of the following compounds (M-1) to (M-7). The structure of each compound is shown in the following formula.
Compound (M-1): Tetramethoxysilane Compound (M-2): Methyltrimethoxysilane Compound (M-3): Phenyltrimethoxysilane Compound (M-4): 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyl Trimethoxysilane Compound (M-5): Tetraethoxysilane Compound (M-6): Tris (trimethylsilyl) silylethyltrimethoxysilane Compound (M-7): 1,4-bis (triethoxysilyl) benzene

Figure 0005644339
上記式中、Meはメチル基、Etはエチル基である。
Figure 0005644339
In the above formula, Me is a methyl group, and Et is an ethyl group.

[合成例1]ポリシロキサン(A−1)の合成
トリフルオロ酢酸3.43gを水4.33gに溶解させて、トリフルオロ酢酸水溶液を調製した。その後、テトラメトキシシラン〔上記式(M−1)〕8.66g、メチルトリメトキシシラン〔上記式(M−2)〕2.77g、フェニルトリメトキシシラン〔上記式(M−3)〕0.81g、及びプロピレングリコールモノエチルエーテル80gを入れたフラスコに、冷却管と、調製したトリフルオロ酢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、トリフルオロ酢酸水溶液をゆっくり滴下し、60℃で2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樹脂溶液を得た。この樹脂溶液中における固形分をポリシロキサン(A−1)とする。
Synthesis Example 1 Synthesis of Polysiloxane (A-1) 3.43 g of trifluoroacetic acid was dissolved in 4.33 g of water to prepare an aqueous trifluoroacetic acid solution. Thereafter, 8.66 g of tetramethoxysilane [formula (M-1)], 2.77 g of methyltrimethoxysilane [formula (M-2)], phenyltrimethoxysilane [formula (M-3)]. A condenser tube and a dropping funnel containing the prepared aqueous trifluoroacetic acid solution were set in a flask containing 81 g and 80 g of propylene glycol monoethyl ether. Subsequently, after heating at 60 degreeC with an oil bath, the aqueous trifluoroacetic acid solution was dripped slowly, and it was made to react at 60 degreeC for 2 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 a resin solution. Let the solid content in this resin solution be polysiloxane (A-1).

得られた樹脂溶液中の固形分の含有割合は、焼成法により測定した結果、18.0%であった。また、固形分の重量平均分子量(Mw)は1,900であった。   The content ratio of the solid content in the obtained resin solution was 18.0% as a result of measurement by a firing method. Moreover, the weight average molecular weight (Mw) of solid content was 1,900.

[合成例2]ポリシロキサン(A−2)の合成
マレイン酸2.79gを水17.32gに溶解させてマレイン酸水溶液を調製した。その後、テトラメトキシシラン〔上記式(M−1)〕13.85g、フェニルトリメトキシシラン〔上記式(M−3)〕1.29g、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン〔上記式(M−4)〕8g、及びプロピレングリコールモノエチルエーテル 56.7gを入れたフラスコに、冷却管と、調製したマレイン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、マレイン酸水溶液をゆっくり滴下し、60℃で2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樹脂溶液を得た。この樹脂溶液中における固形分をポリシロキサン(A−2)とする。
[Synthesis Example 2] Synthesis of polysiloxane (A-2) 2.79 g of maleic acid was dissolved in 17.32 g of water to prepare an aqueous maleic acid solution. Thereafter, 13.85 g of tetramethoxysilane [formula (M-1)], 1.29 g of phenyltrimethoxysilane [formula (M-3)], 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane [ In the flask containing 8 g of the above formula (M-4) and 56.7 g of propylene glycol monoethyl ether, a cooling tube and a dropping funnel containing the prepared aqueous maleic acid solution were set. Subsequently, after heating at 60 degreeC with an oil bath, maleic acid aqueous solution was dripped slowly and it was made to react at 60 degreeC for 2 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 a resin solution. Let the solid content in this resin solution be polysiloxane (A-2).

得られた樹脂溶液中の固形分の含有割合は、焼成法により測定した結果、17.6%であった。また、固形分の重量平均分子量(Mw)は1,500であった。   The content ratio of the solid content in the obtained resin solution was 17.6% as a result of measurement by a firing method. Moreover, the weight average molecular weight (Mw) of solid content was 1,500.

[合成例3]ポリシロキサン(A−3)の合成
シュウ酸0.49gを水3.9gに溶解させて、シュウ酸水溶液を調製した。その後、テトラメトキシシラン〔上記式(M−1)〕5.92g、フェニルトリメトキシシラン〔上記式(M−3)〕1.1g、テトラエトキシシラン〔上記式(M−5)〕2.31g、及びプロピレングリコールモノエチルエーテル 86.28g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2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樹脂溶液を得た。この樹脂溶液中における固形分をポリシロキサン(A−3)とする。
[Synthesis Example 3] Synthesis of polysiloxane (A-3) 0.49 g of oxalic acid was dissolved in 3.9 g of water to prepare an oxalic acid aqueous solution. Then, tetramethoxysilane [formula (M-1)] 5.92 g, phenyltrimethoxysilane [formula (M-3)] 1.1 g, tetraethoxysilane [formula (M-5)] 2.31 g , And a flask containing 86.28 g of propylene glycol monoethyl ether were set with a condenser and a dropping funnel containing the prepared aqueous oxalic acid solution. 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 2 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 a resin solution. Let the solid content in this resin solution be polysiloxane (A-3).

得られた樹脂溶液中の固形分の含有割合は、焼成法により測定した結果、16.0%であった。また、固形分の重量平均分子量(Mw)は1,400であった。   The content ratio of the solid content in the obtained resin solution was 16.0% as a result of measurement by a firing method. Moreover, the weight average molecular weight (Mw) of solid content was 1,400.

[合成例4]ポリシロキサン(A−4)の合成
トリエチルアミン30.33g、水104.6g及びメタノール60gを入れたフラスコに、冷却管と、テトラメトキシシラン〔上記式(M−1)〕11.42g、フェニルトリメトキシシラン〔上記式(M−3)〕2.97g、テトラエトキシシラン〔上記式(M−5)〕43.75g、及びメタノール60g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50℃に加熱した後、モノマー溶液をゆっくり滴下し、60℃で2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、シュウ酸38.4g、水153g、メタノール150gを入れたビーカーに攪拌しながら滴下し、中和処理を行った。この中和反応液に酢酸ブチル300gを加えてポリシロキサンを酢酸ブチル層へ抽出、水洗を行った。更に得られたポリシロキサンの酢酸ブチル溶液(200g)にプロピレングリコールモノエチルエーテル 800g及びシュウ酸2.5gを加えて濃縮し、ポリシロキサンのプロピレングリコールモノエチルエーテル 溶液を得た。この樹脂溶液中における固形分をポリシロキサン(A−4)とする。
[Synthesis Example 4] Synthesis of polysiloxane (A-4) In a flask containing 30.33 g of triethylamine, 104.6 g of water and 60 g of methanol, a condenser tube and tetramethoxysilane [formula (M-1) above] A dropping funnel containing 42 g, 2.97 g of phenyltrimethoxysilane [formula (M-3)], 43.75 g of tetraethoxysilane [formula (M-5)], and 60 g of methanol was set. Subsequently, after heating to 50 degreeC with an oil bath, the monomer solution was dripped slowly and it was made to react at 60 degreeC for 2 hours. After completion of the reaction, the flask containing the reaction solution was allowed to cool and then added dropwise to a beaker containing 38.4 g of oxalic acid, 153 g of water, and 150 g of methanol while stirring to neutralize the flask. To this neutralized reaction solution, 300 g of butyl acetate was added to extract the polysiloxane into the butyl acetate layer and washed with water. Further, 800 g of propylene glycol monoethyl ether and 2.5 g of oxalic acid were added to the resulting butyl acetate solution (200 g) of polysiloxane and concentrated to obtain a propylene glycol monoethyl ether solution of polysiloxane. Let the solid content in this resin solution be polysiloxane (A-4).

得られた樹脂溶液中の固形分の含有割合は、焼成法により測定した結果、17.0%であった。また、固形分の重量平均分子量(Mw)は2,300であった。   The content ratio of the solid content in the obtained resin solution was 17.0% as a result of measurement by a firing method. Moreover, the weight average molecular weight (Mw) of solid content was 2,300.

[合成例5]ポリシロキサン(A−5)の合成
テトラメチルアンモニウムハイドライド16.4g、水62.8g及びメタノール60gを入れたフラスコに、冷却管と、テトラメトキシシラン〔上記式(M−1)〕31.97g、フェニルトリメトキシシラン〔上記式(M−3)〕2.97g、トリス(トリメチルシリル)シリルエチルトリメトキシシラン〔上記式(M−6)〕29.77g、及びメタノール60g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50℃に加熱した後、モノマー溶液をゆっくり滴下し、60℃で2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、酢酸27g、水90g、メタノール90gを入れたビーカーに攪拌しながら滴下し、中和処理を行った。この中和反応液に酢酸ブチル300gを加えてポリシロキサンを酢酸ブチル層へ抽出、水洗を行った。更に得られたポリシロキサンの酢酸ブチル溶液(200g)にプロピレングリコールモノエチルエーテル 800g及びシュウ酸2.5gを加えて濃縮し、ポリシロキサンのプロピレングリコールモノエチルエーテル 溶液を得た。この樹脂溶液中における固形分をポリシロキサン(A−5)とする。
[Synthesis Example 5] Synthesis of polysiloxane (A-5) Into a flask containing 16.4 g of tetramethylammonium hydride, 62.8 g of water and 60 g of methanol, a cooling tube, tetramethoxysilane [the above formula (M-1) ] 31.97 g, phenyltrimethoxysilane [formula (M-3)] 2.97 g, tris (trimethylsilyl) silylethyltrimethoxysilane [formula (M-6)] 29.77 g, and methanol 60 g were added. A dropping funnel was set. Subsequently, after heating to 50 degreeC with an oil bath, the monomer solution was dripped slowly and it was made to react at 60 degreeC for 2 hours. After the completion of the reaction, the flask containing the reaction solution was allowed to cool and then added dropwise to a beaker containing 27 g of acetic acid, 90 g of water, and 90 g of methanol with stirring to perform neutralization. To this neutralized reaction solution, 300 g of butyl acetate was added to extract the polysiloxane into the butyl acetate layer and washed with water. Further, 800 g of propylene glycol monoethyl ether and 2.5 g of oxalic acid were added to the resulting butyl acetate solution (200 g) of polysiloxane and concentrated to obtain a propylene glycol monoethyl ether solution of polysiloxane. Let the solid content in this resin solution be polysiloxane (A-5).

得られた樹脂溶液中の固形分の含有割合は、焼成法により測定した結果、18.9%であった。また、固形分の重量平均分子量(Mw)は3,600であった。   The content ratio of the solid content in the obtained resin solution was 18.9% as a result of measurement by a firing method. Moreover, the weight average molecular weight (Mw) of solid content was 3,600.

[合成例6]ポリシロキサン(A−6)の合成
シュウ酸0.9gを水5.77gに溶解させて、シュウ酸水溶液を調製した。その後、テトラメトキシシラン〔上記式(M−1)〕11.54g、メチルトリメトキシシラン〔上記式(M−2)〕3.69g、1,4−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼン〔上記式(M−7)〕2.18g、及びプロピレングリコール−1−メチルエーテル75.91gを入れたフラスコに、冷却管と、調製したトリフルオロ酢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35℃に加熱した後、酸水溶液をゆっくり滴下し、その後60℃に昇温し、2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樹脂溶液を得た。この樹脂溶液中における固形分をポリシロキサン(A−6)とする。
Synthesis Example 6 Synthesis of Polysiloxane (A-6) 0.9 g of oxalic acid was dissolved in 5.77 g of water to prepare an oxalic acid aqueous solution. Then, tetramethoxysilane [formula (M-1)] 11.54 g, methyltrimethoxysilane [formula (M-2)] 3.69 g, 1,4-bis (triethoxysilyl) benzene [formula ( M-7)] A flask containing 2.18 g and propylene glycol-1-methyl ether 75.91 g was set with a condenser and a dropping funnel containing the prepared aqueous trifluoroacetic acid solution. Subsequently, after heating to 35 degreeC with an oil bath, acid aqueous solution was dripped slowly, and it heated up at 60 degreeC after that, and was made to react for 2 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 a resin solution. Let the solid content in this resin solution be polysiloxane (A-6).

得られた樹脂溶液中の固形分の含有割合は、焼成法により測定した結果、16.0%であった。また、固形分の重量平均分子量(Mw)は1,300であった。   The content ratio of the solid content in the obtained resin solution was 16.0% as a result of measurement by a firing method. Moreover, the weight average molecular weight (Mw) of solid content was 1,300.

[合成例7]ポリシロキサン(A−7)の合成
エタノール44.6g、イオン交換水25.4g、メタンスルホン酸9.04gを200mLガラスフラスコに仕込み、テトラメトキシシラン〔上記式(M−1)〕15.07g、フェニルトリメトキシシラン〔上記式(M−3)〕1.3g、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン〔上記式(M−4)〕4.57gの混合物を室温で加えた。そのまま、8時間室温で加水分解縮合させた。そこに、プロピレングリコールモノエチルエーテル 300mLを加えて、減圧で濃縮して樹脂溶液を得た。この樹脂溶液中における固形分をポリシロキサン(A−7)とする。
Synthesis Example 7 Synthesis of Polysiloxane (A-7) 44.6 g of ethanol, 25.4 g of ion-exchanged water, and 9.04 g of methanesulfonic acid were charged into a 200 mL glass flask, and tetramethoxysilane [formula (M-1) above]. ] A mixture of 15.07 g, phenyltrimethoxysilane [formula (M-3)] 1.3 g, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane [formula (M-4)] 4.57 g Was added at room temperature. The product was subjected to hydrolysis and condensation for 8 hours at room temperature. Thereto, 300 mL of propylene glycol monoethyl ether was added and concentrated under reduced pressure to obtain a resin solution. Let the solid content in this resin solution be polysiloxane (A-7).

得られた樹脂溶液中の固形分の含有割合は、焼成法により測定した結果、17.3%であった。また、固形分の重量平均分子量(Mw)は2,200であった。   The content ratio of the solid content in the obtained resin solution was 17.3% as a result of measurement by a firing method. Moreover, the weight average molecular weight (Mw) of solid content was 2,200.

[合成例8]ポリシロキサン(A−8)の合成
イソプロパノール47.6g、イオン交換水29.5g、メタンスルホン酸3.15gを200mLガラスフラスコに仕込み、テトラメトキシシラン〔上記式(M−1)〕5.87g、フェニルトリメトキシシラン〔上記式(M−3)〕2.03g、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン〔上記式(M−4)〕11.87gの混合物を室温で加えた。攪拌しながら60℃に昇温し、そのまま、60℃で4時間加水分解縮合させた。そこに、プロピレングリコールモノエチルエーテル300mLを加えて減圧で濃縮して樹脂溶液を得た。この樹脂溶液中における固形分をポリシロキサン(A−8)とする。
[Synthesis Example 8] Synthesis of polysiloxane (A-8) 47.6 g of isopropanol, 29.5 g of ion-exchanged water, and 3.15 g of methanesulfonic acid were charged into a 200 mL glass flask, and tetramethoxysilane [the above formula (M-1) ] 5.87 g, phenyltrimethoxysilane [above formula (M-3)] 2.03 g, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane [above formula (M-4)] 11.87 g Was added at room temperature. The temperature was raised to 60 ° C. while stirring, and the mixture was hydrolyzed and condensed at 60 ° C. for 4 hours. Thereto, 300 mL of propylene glycol monoethyl ether was added and concentrated under reduced pressure to obtain a resin solution. Let the solid content in this resin solution be polysiloxane (A-8).

得られた樹脂溶液中の固形分の含有割合は、焼成法により測定した結果、15.0%であった。また、固形分の重量平均分子量(Mw)は2,600であった。   The content ratio of the solid content in the obtained resin solution was 15.0% as a result of measurement by a firing method. Moreover, the weight average molecular weight (Mw) of solid content was 2,600.

[合成例9]ポリシロキサン(A−9)の合成
シュウ酸2.79gを水17.32gに溶解させて、シュウ酸水溶液を調製した。その後、テトラメトキシシラン〔上記式(M−1)〕13.85g、フェニルトリメトキシシラン〔上記式(M−3)〕1.29g、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン〔上記式(M−4)〕8g、及びプロピレングリコールモノエチルエーテル 56.7g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2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テトラメチルアンモニウムヒドロキシド0.01gを加えて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樹脂溶液を得た。この樹脂溶液中における固形分をポリシロキサン(A−9)とする。
Synthesis Example 9 Synthesis of Polysiloxane (A-9) 2.79 g of oxalic acid was dissolved in 17.32 g of water to prepare an aqueous oxalic acid solution. Thereafter, 13.85 g of tetramethoxysilane [formula (M-1)], 1.29 g of phenyltrimethoxysilane [formula (M-3)], 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane [ In the flask containing 8 g of the above formula (M-4)] and 56.7 g of propylene glycol monoethyl ether, a cooling tube and a dropping funnel containing the prepared aqueous oxalic acid solution were 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 2 hours. After completion of the reaction, the flask containing the reaction solution was allowed to cool, 0.01 g of tetramethylammonium hydroxide was added and set in an evaporator, and methanol produced by the reaction was removed to obtain a resin solution. Let the solid content in this resin solution be polysiloxane (A-9).

得られた樹脂溶液中の固形分の含有割合は、焼成法により測定した結果、17.5%であった。また、固形分の重量平均分子量(Mw)は1,600であった。   The content ratio of the solid content in the obtained resin solution was 17.5% as a result of measurement by a firing method. Moreover, the weight average molecular weight (Mw) of solid content was 1,600.

それぞれの合成例で用いた、触媒、化合物及びその混合比、得られたポリシロキサンの重量平均分子量(Mw)並びに固形分濃度について表1に示す。なお、表1中、I/II比は、合成に用いた加水分解性シラン化合物における、テトラメトキシシラン〔(M−1)及び(M−5)〕と上記式(2)及び(3)で表される化合物〔(M−2)〜(M−4)、(M−6)及び(M−7)〕とのモル比である。   Table 1 shows the catalyst, the compound and the mixing ratio, the weight average molecular weight (Mw) of the obtained polysiloxane, and the solid content concentration used in each synthesis example. In Table 1, the I / II ratio is the tetramethoxysilane [(M-1) and (M-5)] and the above formulas (2) and (3) in the hydrolyzable silane compound used for the synthesis. It is a molar ratio with the represented compounds [(M-2) to (M-4), (M-6) and (M-7)].

Figure 0005644339
Figure 0005644339

[実施例1]
合成例1で得られたポリシロキサン(A−1)溶液に、このポリシロキサンのSi量100質量部に対して、化合物(B−1)を0.2質量部加え、固形分濃度が2質量量%となるように追加希釈溶媒(D−1)で希釈溶解させた後、この溶液を孔径0.2μmのフィルターでろ過して、実施例1のレジスト下層膜形成用組成物を得た。調製内容を表2にまとめた。なお、[C]有機酸のマレイン酸は、ポリシロキサン(A−1)の合成の際に使用したもので、そのままポリシロキサン溶液に含まれているものである。
[Example 1]
0.2 parts by mass of the compound (B-1) is added to the polysiloxane (A-1) solution obtained in Synthesis Example 1 with respect to 100 parts by mass of Si of the polysiloxane, and the solid content concentration is 2 masses. After diluting and dissolving with an additional dilution solvent (D-1) so as to be an amount%, this solution was filtered with a filter having a pore size of 0.2 μm to obtain a resist underlayer film forming composition of Example 1. The contents of the preparation are summarized in Table 2. [C] Maleic acid, an organic acid, was used in the synthesis of polysiloxane (A-1), and was included in the polysiloxane solution as it was.

[実施例2〜11及び比較例1]レジスト下層膜形成用組成物の調製
各成分を表2で示される種類及び量とした以外は、実施例1と同様にして、実施例2〜11及び比較例1のレジスト下層膜組成物を得た。なお、表2中、実施例4、5及び11の[C]有機酸は、調製の際に添加した有機酸の種類及び量である。また、その他の実施例及び比較例の[C]有機酸は、ポリシロキサンの合成の際に使用したもので、そのままポリシロキサン溶液に含まれているものである。
[Examples 2 to 11 and Comparative Example 1] Preparation of Composition for Forming Resist Underlayer Film Examples 2 to 11 and Comparative Example 1 were the same as Example 1 except that the components were changed to the types and amounts shown in Table 2. The resist underlayer film composition of Comparative Example 1 was obtained. In Table 2, the [C] organic acid of Examples 4, 5 and 11 is the kind and amount of the organic acid added during the preparation. [C] Organic acids in other examples and comparative examples are used in the synthesis of polysiloxane and are included in the polysiloxane solution as they are.

なお、表2中の各標記は、以下の各化合物を表す。
[B]化合物
(B−1):酢酸テトラメチルアンモニウム
(B−2):p−トルエンスルホン酸アンモニウム
(B−3):シュウ酸テトラメチルアンモニウム
[D]有機溶媒
(D−1):プロピレングリコールモノエチルエーテル
(D−2):プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
(D−3):メタノール
[E]その他の添加剤
(E−1):18−クラウン−6(下記式で表される安定化剤)
In addition, each title in Table 2 represents each of the following compounds.
[B] Compound (B-1): Tetramethylammonium acetate (B-2): Ammonium p-toluenesulfonate (B-3): Tetramethylammonium oxalate [D] Organic solvent (D-1): Propylene glycol Monoethyl ether (D-2): Propylene glycol monomethyl ether acetate (D-3): Methanol [E] Other additives (E-1): 18-crown-6 (stabilizer represented by the following formula)

Figure 0005644339
Figure 0005644339

(E−2):テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン(架橋剤)
(E−3):トリエチルアンモニウム1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−2−(ピバロイルオキシ)プロパンスルホネート(潜在性熱酸発生剤)
(E−4):ペンタエリトリトール(安定化剤)
(E-2): Tetraglycidyldiaminodiphenylmethane (crosslinking agent)
(E-3): Triethylammonium 1,1,3,3,3-pentafluoro-2- (pivaloyloxy) propanesulfonate (latent thermal acid generator)
(E-4): Pentaerythritol (stabilizer)

Figure 0005644339
Figure 0005644339

<評価>
実施例1〜11及び比較例1で調製したレジスト下層膜形成用組成物の性能を評価すべく、以下の方法に従って保存安定性、基板反射率、BET比表面積、パターン形成能及びエッチング選択比を評価した。また、比較例2は、レジスト下層膜として、CVDによって形成されるSiO膜を用いたものである。この結果を表3にまとめた。
<Evaluation>
In order to evaluate the performance of the resist underlayer film forming compositions prepared in Examples 1 to 11 and Comparative Example 1, the storage stability, substrate reflectance, BET specific surface area, pattern forming ability and etching selectivity were determined according to the following methods. evaluated. In Comparative Example 2, a SiO 2 film formed by CVD is used as the resist underlayer film. The results are summarized in Table 3.

<レジスト下層膜の特性評価>
(1)組成物溶液の保存安定性
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2,000rpm、20秒間の条件で調製後の組成物を塗布し、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(初期膜厚=T)を求めた。さらに、温度30℃で2ケ月経過した後の組成物を用いて、上記と同様にしてシリコン含有膜を形成して膜厚を測定し、その平均膜厚(貯蔵後膜厚=T)を求めた。
<Characteristic evaluation of resist underlayer>
(1) Storage stability of the composition solution The prepared composition is applied to the surface of a silicon wafer using a spin coater under the conditions of 2,000 rpm and 20 seconds, and then on a hot plate at 250 ° C. A resist underlayer film was formed by drying for 60 seconds. About the obtained resist underlayer film, the film thickness was measured at 50 points using an optical film thickness meter (manufactured by KLA-Tencor, “UV-1280SE”), and the average film thickness (initial film thickness = T 0 ). Further, using the composition after two months at a temperature of 30 ° C., a silicon-containing film was formed in the same manner as described above, the film thickness was measured, and the average film thickness (film thickness after storage = T) was obtained. It was.

そして、初期膜厚Tと貯蔵後膜厚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、評価した。その値が5%以下であれば良好である。 Then, the difference (T−T 0 ) between the initial film thickness T 0 and the post-storage film thickness T is obtained, and the ratio [(T−T 0 ) / T 0 ] of the difference with respect to the average film thickness T 0 is obtained. The film thickness change rate was calculated and evaluated. If the value is 5% or less, it is good.

(2)パターン形成能
シリコンウェハ上に、下層膜形成用組成物(商品名「NFC HM8006」、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の下層膜を形成した。
(2) Pattern forming ability A composition for forming a lower layer film (trade name “NFC HM8006”, manufactured by JSR Corporation) is applied on a silicon wafer by a spin coater and dried on a hot plate at 250 ° C. for 60 seconds. Thus, a lower layer film having a thickness of 300 nm was formed.

その後、この下層膜上に、レジスト下層膜形成用組成物をスピンコーターによって塗布し、200℃のホットプレート上で60秒間焼成することによりレジスト下層膜を形成した(乾燥膜厚=35nm)。   Thereafter, a resist underlayer film forming composition was applied onto the underlayer film by a spin coater and baked on a hot plate at 200 ° C. for 60 seconds to form a resist underlayer film (dry film thickness = 35 nm).

次いで、上記レジスト下層膜上にレジスト材料「ARX2014J、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100nmに制御した。さらに、形成したレジスト被膜上に液浸上層膜材料「NFC TCX091−7、JSR(株)製)を塗布し、90℃で60秒間乾燥させた。このときの液浸上層膜の膜厚は30nmに制御した。その後、ArFエキシマレーザー照射装置「S610C、(株)ニコン製)を用い、16mJ/cmの条件で照射した後、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、50nmのライン・アンド・スペースパターン形成用のマスクを用いてレジストパターンを形成した。 Next, a resist material “ARX2014J, manufactured by JSR Corporation” was applied onto the resist underlayer film, and dried at 90 ° C. for 60 seconds. The resist film thickness at this time was controlled to 100 nm. Further, a liquid immersion upper layer film material “NFC TCX091-7, manufactured by JSR Co., Ltd.) was applied onto the formed resist film and dried for 60 seconds at 90 ° C. The film thickness of the liquid immersion upper layer was 30 nm. Thereafter, using an ArF excimer laser irradiation apparatus “S610C, manufactured by Nikon Corporation”, the substrate was irradiated under the condition of 16 mJ / cm 2 , and then the substrate was heated for 60 seconds at 115 ° C. Next, 2.38% The resist film was developed with an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution for 30 seconds, and a resist pattern was formed using a mask for forming a 50 nm line and space pattern.

上述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、このレジストパターンの現像剥離が生じず、レジストパターンのボトムに裾引きがない矩形形状である場合を「○」、剥がれや形状異常がある場合を「×」と評価した。また、18mJ/cmの条件で露光・現像したときに残存していた最小パターンのパターン幅を最小倒壊寸法とし、この値が小さい方がレジスト被膜とレジスト下層膜との密着性が良いことを意味する。 When the resist pattern formed on the substrate as described above is observed with a scanning electron microscope (SEM), the resist pattern does not develop and peel off, and the bottom of the resist pattern has a rectangular shape. The case where there was “◯” and peeling or shape abnormality was evaluated as “×”. In addition, the pattern width of the minimum pattern remaining when exposed and developed under the condition of 18 mJ / cm 2 is defined as the minimum collapse dimension, and the smaller this value, the better the adhesion between the resist film and the resist underlayer film. means.

(3)基板反射率
シリコンウエハ上に、下から順に、300nmの下層膜(商品名「NFC HM8006」、JSR(株)製、膜厚=300nm)、レジスト下層膜(膜厚=35nm)、レジスト材料(商品名「ARX2014J」、JSR(株)製、膜厚=100nm)、及び液浸上層膜材料(商品名「NFC TCX091−7」、JSR(株)製、膜厚=30nm)からなる多層レジスト被膜をS610C、照明条件: NA=1.35, DipoleX, outer sigma 0.97, Inner Sigma 0.77,Blade angle 35°)で露光する際の基板反射率(単位:%)をKLA−Tencor社製のリソグラフィーシミュレーションソフト PROLITH X3.1を用いて算出した。1%以下であれば良好である。なお、各膜の成形は上記(2)パターン形成能で用いた方法により行った。
(3) Substrate reflectance On a silicon wafer, in order from the bottom, a 300 nm underlayer film (trade name “NFC HM8006”, manufactured by JSR Corporation, film thickness = 300 nm), a resist underlayer film (film thickness = 35 nm), resist Multi-layer consisting of materials (trade name “ARX2014J”, manufactured by JSR Corporation, film thickness = 100 nm), and immersion upper layer film material (trade name “NFC TCX091-7”, manufactured by JSR Corporation, film thickness = 30 nm) The substrate reflectance (unit:%) when the resist film is exposed at S610C, illumination conditions: NA = 1.35, DipoleX, outer sigma 0.97, Inner Sigma 0.77, Blade angle 35 °) is KLA-Tencor. The calculation was performed using a lithography simulation software PROLITH X3.1 manufactured by the company. If it is 1% or less, it is good. In addition, each film | membrane was shape | molded by the method used by said (2) pattern formation ability.

(4)BET比表面積
シリコンウエハ上に、下から順に、300nmの下層膜(商品名「NFC HM8006」、JSR(株)製、膜厚=300nm)、及びレジスト下層膜(膜厚=35nm)からなる多層レジスト被膜を用い、自動比表面積測定装置(商品名「ジェミニV2380」、島津製作所製)を用いて、窒素ガスを吸着ガスとしてBET比表面積(単位:m/g)を求めた。なお、各膜の成形は上記(2)パターン形成能で用いた方法により行った。また、標準物質に用いた人工ゼオライトのBET比表面積は45.5m/gであった。
(4) BET specific surface area From a bottom layer film (trade name “NFC HM8006”, manufactured by JSR Corporation, film thickness = 300 nm) and resist layer film (film thickness = 35 nm) in order from the bottom on a silicon wafer. The BET specific surface area (unit: m 2 / g) was determined by using an automatic specific surface area measuring apparatus (trade name “Gemini V2380”, manufactured by Shimadzu Corporation) using nitrogen gas as an adsorbed gas. In addition, each film | membrane was shape | molded by the method used by said (2) pattern formation ability. The artificial zeolite used as the standard substance had a BET specific surface area of 45.5 m 2 / g.

(5)加工性能
(5−1)レジストに対する選択比
シリコンウエハ上に、レジスト材料「ARX2014J、JSR(株)製)を塗布し、90℃で60秒間乾燥し膜厚100nmのレジスト被膜を形成した。別のシリコンウエハにレジスト下層膜組成物を塗布し、200℃で60秒乾燥し膜厚50nmのレジスト下層膜を形成した。これら2種のウエハを、東京エレクトロン(株)製ドライエッチング装置TE−8500Pを用いてエッチング処理行い、処理前後の膜厚差から処理時間当たりのエッチング速度を算出した。レジスト下層膜のエッチング速度をレジスト被膜のエッチング速度で割った値をレジスト被膜に対する選択比とした。この比が10以上あれば良好である。
(5) Processing performance (5-1) Selectivity ratio to resist A resist material “ARX2014J, manufactured by JSR Co., Ltd.) was applied onto a silicon wafer and dried at 90 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 100 nm. A resist underlayer film composition was applied to another silicon wafer, and dried at 200 ° C. for 60 seconds to form a resist underlayer film having a thickness of 50 nm.These two types of wafers were then subjected to dry etching equipment TE manufactured by Tokyo Electron Ltd. Etching was performed using -8500 P, and the etching rate per processing time was calculated from the difference in film thickness before and after the treatment.The value obtained by dividing the etching rate of the resist underlayer film by the etching rate of the resist film was used as the selectivity to the resist film. If this ratio is 10 or more, it is good.

エッチング条件は下記に示す通りである。
チャンバー圧力 40.0Pa
RFパワー 500W
ギャップ 9mm
CHFガス流量 20mL/min
CFガス流量 60mL/min
Arガス流量 200mL/min
時間 30sec
Etching conditions are as shown below.
Chamber pressure 40.0Pa
RF power 500W
Gap 9mm
CHF 3 gas flow rate 20mL / min
CF 4 gas flow rate 60mL / min
Ar gas flow rate 200mL / min
Time 30sec

(5−2)基材(被加工基板)に対する選択比
シリコンウエハ上に、下層膜形成用組成物(商品名「NFC HM8006、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の下層膜を形成した。別のシリコンウエハにレジスト下層膜形成用組成物を塗布し、200℃で60秒乾燥し膜厚50nmのレジスト下層膜を形成した。これら2種のウエハを、東京エレクトロン(株)製ドライエッチング装置TE−8500Pを用いてエッチング処理行い、処理前後の膜厚差から処理時間当たりのエッチング速度を算出した。下層膜のエッチング速度をレジスト下層膜のエッチング速度で割った値を基材に対する選択比とした。この比が10以上あれば良好である。
(5-2) Selection ratio with respect to base material (substrate to be processed) A composition for forming a lower layer film (trade name “NFC HM8006, manufactured by JSR Corporation”) was applied on a silicon wafer by a spin coater, and hot at 250 ° C. An underlayer film having a thickness of 300 nm was formed by drying on a plate for 60 seconds, and a resist underlayer film forming composition was applied to another silicon wafer and dried at 200 ° C. for 60 seconds to form a resist underlayer film having a thickness of 50 nm. These two types of wafers were etched using a dry etching apparatus TE-8500P manufactured by Tokyo Electron Co., Ltd., and the etching rate per processing time was calculated from the difference in film thickness before and after the processing. A value obtained by dividing the etching rate by the etching rate of the resist underlayer film was used as a selection ratio with respect to the base material. .

エッチング条件は下記に示す通りである。
チャンバー圧力 60.0Pa
RFパワー 300W
Arガス流量 40mL/min
ガス流量 60mL/min
ギャップ 9mm
時間 20sec
Etching conditions are as shown below.
Chamber pressure 60.0Pa
RF power 300W
Ar gas flow rate 40mL / min
O 2 gas flow rate 60mL / min
Gap 9mm
Time 20sec

Figure 0005644339
Figure 0005644339

表3の結果から示されるように、実施例1〜11のレジスト下層膜形成用組成物は、いずれの評価においても良好な結果を示し、優れた性能を発現することがわかった。なお、実施例10及び11と、他の実施例との比較から、[B]化合物及び[C]有機酸の量を調整することにより、より優れた性能を発現することがわかった。   As shown from the results in Table 3, it was found that the resist underlayer film forming compositions of Examples 1 to 11 showed good results in any evaluation and exhibited excellent performance. In addition, it turned out from the comparison with Example 10 and 11 and another Example that the more superior performance is expressed by adjusting the quantity of a [B] compound and a [C] organic acid.

本発明のレジスト下層膜形成用組成物は、多層レジストプロセスにおけるレジスト下層膜を形成するための組成物として、好適に用いることができる。
The composition for forming a resist underlayer film of the present invention can be suitably used as a composition for forming a resist underlayer film in a multilayer resist process.

Claims (6)

[A]ポリシロキサン、
[B]下記式(1)で表される化合物、
[C]有機酸、及び
[D]有機溶媒
を含み、
[A]ポリシロキサンが含有するケイ素原子100質量部に対する[C]有機酸の含有量が10質量部以上300質量部以下であるレジスト下層膜形成用組成物。
Figure 0005644339
(式(1)中、Rは、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基又は炭素数1〜8のヒドロキシアルキル基である。Ab−は、b価の有機酸アニオンである。bは、1又は2である。)
[A] polysiloxane,
[B] a compound represented by the following formula (1),
[C] an organic acid, and [D] an organic solvent seen including,
[A] A composition for forming a resist underlayer film, wherein the content of [C] organic acid is 10 parts by mass or more and 300 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of silicon atoms contained in polysiloxane .
Figure 0005644339
(In Formula (1), each R 1 is independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or a hydroxyalkyl group having 1 to 8 carbon atoms. A b- is a b-valent organic acid. An anion, b is 1 or 2)
[A]ポリシロキサンが含有するケイ素原子100質量部に対する[B]化合物の含有量が0.01質量部以上5質量部以下である請求項1に記載のレジスト下層膜形成用組成物。   [A] The composition for forming a resist underlayer film according to claim 1, wherein the content of the [B] compound is from 0.01 parts by mass to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of silicon atoms contained in the polysiloxane. [A]ポリシロキサンが、テトラアルコキシシラン由来の構造単位と、下記式(2)で表される化合物及び下記式(3)で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物由来の構造単位とを有する請求項1又は請求項2に記載のレジスト下層膜形成用組成物。
Figure 0005644339
Figure 0005644339
(式(2)中、Rは、単結合、酸素原子、d価の炭素数1〜6の直鎖状若しくは分岐状の脂肪族飽和炭化水素基、d価の芳香族炭化水素基又はd価の複素環式基であり、この芳香族炭化水素基及び複素環式基の水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。複数のRは、それぞれ独立して、1価の有機基である。複数のXは、それぞれ独立して、単結合、メチレン基、炭素数2〜5の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基又はフェニレン基であり、このメチレン基、アルキレン基及びフェニレン基の水素原子の一部又は全部が置換されていてもよい。複数のYは、それぞれ独立して、ハロゲン原子又は−ORである。Rは、1価の有機基である。cは、0〜2の整数である。dは、2又は3である。但し、dが3の場合、Rが単結合又は酸素原子である場合はない。
式(3)中、R及びRは、それぞれ独立して、1価の有機基である。)
[A] The polysiloxane is derived from at least one compound selected from the group consisting of a tetraalkoxysilane-derived structural unit, a compound represented by the following formula (2), and a compound represented by the following formula (3). The composition for forming a resist underlayer film according to claim 1, comprising a structural unit.
Figure 0005644339
Figure 0005644339
(In Formula (2), R 2 is a single bond, an oxygen atom, a d-valent C 1-6 linear or branched aliphatic saturated hydrocarbon group, a d-valent aromatic hydrocarbon group, or d. the valence of the heterocyclic group, the aromatic hydrocarbon group, and some or. more R 3 which may be substituted in all of the hydrogen atoms of the heterocyclic group are each independently a monovalent A plurality of X's are each independently a single bond, a methylene group, a linear or branched alkylene group having 2 to 5 carbon atoms or a phenylene group, and the methylene group, alkylene group and phenylene group A part or all of the hydrogen atoms in the group may be substituted, and each of the plurality of Y is independently a halogen atom or —OR 6. R 6 is a monovalent organic group, c is , the .d an integer of 0 to 2, is 2 or 3. However, if d is 3, R But not be a single bond or oxygen atom.
In formula (3), R 4 and R 5 are each independently a monovalent organic group. )
請求項1、請求項2又は請求項3に記載のレジスト下層膜形成用組成物を用いて形成されたレジスト下層膜。 A resist underlayer film formed using the resist underlayer film forming composition according to claim 1, 2 or 3 . BET比表面積が10m/g以上150m/g以下である請求項に記載のレジスト下層膜。 The resist underlayer film according to claim 4 , wherein the BET specific surface area is 10 m 2 / g or more and 150 m 2 / g or less. (1)請求項1、請求項2又は請求項3に記載のレジスト下層膜形成用組成物を被加工基板上に塗布してレジスト下層膜を形成する工程と、
(2)上記レジスト下層膜上に、レジスト組成物を塗布してレジスト被膜を形成する工程と、
(3)上記レジスト被膜に、フォトマスクを介して選択的に放射線を照射して上記レジスト被膜を露光する工程と、
(4)上記露光されたレジスト被膜を現像して、レジストパターンを形成する工程と、
(5)上記レジストパターンをマスクとして、上記レジスト下層膜及び上記被加工基板をドライエッチングしてパターンを形成する工程と
を有するパターン形成方法。
(1) A step of applying a composition for forming a resist underlayer film according to claim 1 , claim 2 or claim 3 on a substrate to be processed to form a resist underlayer film;
(2) applying a resist composition on the resist underlayer film to form a resist film;
(3) exposing the resist film by selectively irradiating the resist film with radiation through a photomask;
(4) developing the exposed resist film to form a resist pattern;
(5) A pattern forming method comprising: forming a pattern by dry etching the resist underlayer film and the substrate to be processed using the resist pattern as a mask.
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