JP2009014816A - Resist lower layer film forming composition and pattern forming method - Google Patents

Resist lower layer film forming composition and pattern forming method Download PDF

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<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resist lower layer film forming composition capable of forming a resist lower layer film capable of transferring a resist pattern with satisfactory fidelity and reproducibility to a substrate to be processed because the composition has a film curing property, superior etching resistance, and because the pattern formed by a dry etching process is hardly bent. <P>SOLUTION: The resist lower layer film forming composition includes (A) a resin including a group represented by general formula (1) and an aromatic hydrocarbon group and (B) a solvent. In the general formula (1), n represents 0 or 1, R<SP>1</SP>represents a methylene group, or the like, which may be substituted, and R<SP>2</SP>represents a hydrogen atom or the like. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、リソグラフィープロセスにおける微細加工、特に高集積回路素子の製造に好適なレジスト下層膜形成用組成物及びパターン形成方法に関する。更に詳しくは、膜硬化性を有し、エッチング耐性に優れ、更に、ドライエッチングプロセスによって形成したパターンが折れ曲がり難いため、レジストパターンを忠実に再現性よく被加工基板に転写することが可能なレジスト下層膜を形成することができるレジスト下層膜形成用組成物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 and a pattern forming method suitable for microfabrication in a lithography process, particularly for the manufacture of highly integrated circuit elements. More specifically, a resist underlayer that has a film curability, excellent etching resistance, and is difficult to bend a pattern formed by a dry etching process, so that the resist pattern can be faithfully and reproducibly transferred to a substrate to be processed. The present invention relates to a resist underlayer film forming composition capable of forming a film and a pattern forming method.

半導体装置の製造プロセスにおいては、シリコンウェハ上に被加工膜として複数の物質を堆積し、これを所望のパターンにパターニングする工程を多く含んでいる。被加工膜のパターニングにおいては、まず、一般にレジストと呼ばれる感光性物質を被加工膜上に堆積してレジスト膜を形成し、このレジスト膜の所定の領域に露光を施す。次いで、レジスト膜の露光部または未露光部を現像処理により除去してレジストパターンを形成し、更にこのレジストパターンをエッチングマスクとして被加工膜をドライエッチングする。   2. Description of the Related Art A semiconductor device manufacturing process includes many steps of depositing a plurality of substances as a film to be processed on a silicon wafer and patterning the same into a desired pattern. In patterning a film to be processed, first, a photosensitive material generally called a resist is deposited on the film to be processed to form a resist film, and a predetermined region of the resist film is exposed. Next, the exposed or unexposed portion of the resist film is removed by development processing to form a resist pattern, and the processed film is dry-etched using the resist pattern as an etching mask.

このようなプロセスにおいては、レジスト膜に露光を施すための露光光源としてArFエキシマレーザー等の紫外光が用いられている。現在、大規模集積回路(LSI)の微細化に対する要求が益々高まっており、必要とする解像度が露光光の波長以下になることがある。このように解像度が露光光の波長以下になると、露光量裕度、フォーカス裕度等の露光プロセス裕度が不足することとなる。このような露光プロセス裕度の不足を補うためには、レジスト膜の膜厚を薄くして解像性を向上させることが有効であるが、一方で被加工膜のエッチングに必要なレジスト膜厚を確保することが困難になってしまう。   In such a process, ultraviolet light such as an ArF excimer laser is used as an exposure light source for exposing the resist film. Currently, there is an increasing demand for miniaturization of large-scale integrated circuits (LSIs), and the required resolution may be less than the wavelength of exposure light. As described above, when the resolution is less than the wavelength of the exposure light, the exposure process tolerance such as the exposure tolerance and the focus tolerance is insufficient. In order to make up for such a shortage of exposure process tolerance, it is effective to improve the resolution by reducing the film thickness of the resist film. On the other hand, the resist film thickness required for etching the film to be processed It becomes difficult to ensure.

このようなことから、被加工膜上にレジスト下層膜(以下、単に「下層膜」と記す場合がある)を形成し、レジストパターンを下層膜に転写して、下層膜にパターン(以下、「下層膜パターン」と記す場合がある)を形成した後、この下層膜パターンが形成された下層膜をエッチングマスクとして被加工膜に下層膜パターンを転写するプロセスの検討が行われている(以下、単に「多層レジストプロセス」と記す場合がある)。このようなプロセスにおいて、下層膜としてはエッチング耐性を有する材料からなるものが好ましい。例えば、このような下層膜を形成する材料としては、エッチング中のエネルギーを吸収し、エッチング耐性があることで知られるベンゼン環を含む樹脂、特に、熱硬化フェノールノボラックを含有する組成物や、アセナフチレン骨格を有する重合体を含有する組成物等が提案されている(例えば、特許文献1及び2参照)。   For this reason, a resist underlayer film (hereinafter sometimes simply referred to as “underlayer film”) is formed on the film to be processed, the resist pattern is transferred to the underlayer film, and a pattern (hereinafter “ In some cases, the process of transferring the lower layer film pattern to the film to be processed using the lower layer film on which the lower layer film pattern is formed as an etching mask is being studied (hereinafter referred to as “lower layer film pattern”) (hereinafter referred to as “lower layer film pattern”). It may be simply referred to as “multilayer resist process”). In such a process, the lower layer film is preferably made of a material having etching resistance. For example, as a material for forming such an underlayer film, a resin containing a benzene ring that absorbs energy during etching and is known to have etching resistance, in particular, a composition containing a thermosetting phenol novolac, acenaphthylene, A composition containing a polymer having a skeleton has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特開2001−40293号公報JP 2001-40293 A 特開2000−143937号公報JP 2000-143937 A

しかしながら、エッチングパターンの更なる微細化に伴い、レジスト下層膜のオーバーエッチングが大きな問題となり、エッチング耐性の更なる向上が求められている。また、このエッチングパターンの更なる微細化に伴い、下層膜パターンのアスペクト比(下層膜パターンの膜厚に対するパターン幅(線幅)の比)が高くなり、被加工基板のエッチング時に下層膜パターンが折れ曲がるという問題が生じていた。例えば、特許文献1に記載された組成物は、下層膜パターンとしては曲がり耐性が弱いため、被加工基板のエッチング時に下層膜パターンが折れ曲がってしまい、レジストパターンを忠実に被加工基板に転写することができなかった。   However, with further miniaturization of the etching pattern, over-etching of the resist underlayer film becomes a big problem, and further improvement in etching resistance is required. As the etching pattern is further miniaturized, the aspect ratio of the lower layer film pattern (the ratio of the pattern width (line width) to the film thickness of the lower layer film pattern) is increased, and the lower layer film pattern is changed during etching of the substrate to be processed. There was a problem of bending. For example, since the composition described in Patent Document 1 has low bending resistance as an underlayer film pattern, the underlayer film pattern is bent during etching of the substrate to be processed, and the resist pattern is faithfully transferred to the substrate to be processed. I could not.

更に、十分な膜硬化性が得られないため、下層膜を形成するときに高温で焼き固める必要があった。このように高温で焼き固める(焼成する)必要があるために、プロセス上の制限が生じるという問題があった。また、高温で焼成するため、レジスト下層膜が分解しやすくなり、その分解物が成膜装置を汚染するという問題があった。   Furthermore, since sufficient film curability cannot be obtained, it has been necessary to bake and harden at a high temperature when forming the lower layer film. Thus, since it is necessary to bake and harden (fire) at a high temperature, there is a problem that a restriction on the process occurs. In addition, since the baking is performed at a high temperature, the resist underlayer film is easily decomposed, and the decomposition product contaminates the film forming apparatus.

本発明は、上述のような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、リソグラフィープロセスにおける微細加工に好適に用いることができ、膜硬化性を有し、エッチング耐性に優れ、更に、ドライエッチングプロセスによって形成したパターンが折れ曲がり難い(良好な曲がり耐性を有する)ため、レジストパターンを忠実に再現性よく被加工基板に転写することが可能なレジスト下層膜を形成することができるレジスト下層膜形成用組成物及びパターン形成方法を提供する。   The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and can be suitably used for microfabrication in a lithography process, has film curability, excellent etching resistance, Resist underlayer film that can form a resist underlayer film that can be faithfully and reproducibly transferred to a substrate to be processed because the pattern formed by the dry etching process is difficult to bend (has good bending resistance) A forming composition and a pattern forming method are provided.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、(A)下記一般式(1)で示される基、及び芳香族炭化水素基を有する樹脂を含有させることによって、形成するレジスト下層膜中の水素含有率を低くすることができるため、レジスト下層膜としての機能を維持しつつ、膜硬化性を有し、エッチング耐性に優れ、更に、ドライエッチングプロセスによって形成したパターンが折れ曲がり難くなることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have (A) a resist formed by containing a resin represented by the following general formula (1) and a resin having an aromatic hydrocarbon group. Since the hydrogen content in the lower layer film can be lowered, it has film curability and excellent etching resistance while maintaining the function as a resist lower layer film, and the pattern formed by the dry etching process is not easily bent. As a result, the present invention has been completed.

具体的には、本発明により、以下のレジスト下層膜形成用組成物及びパターン形成方法が提供される。   Specifically, the present invention provides the following resist underlayer film forming composition and pattern forming method.

[1] (A)下記一般式(1)で示される基、及び芳香族炭化水素基を有する樹脂と、(B)溶剤と、を含有するレジスト下層膜形成用組成物。 [1] A composition for forming a resist underlayer film comprising (A) a resin having a group represented by the following general formula (1) and an aromatic hydrocarbon group, and (B) a solvent.

Figure 2009014816
(前記一般式(1)において、nは0または1を示す。Rは、置換されてもよいメチレン基、炭素数2〜20の置換されてもよいアルキレン基、または炭素数6〜20の置換されてもよいアリーレン基を示す。Rは、水素原子、炭素数1〜20の置換されてもよいアルキル基、または炭素数6〜20の置換されてもよいアリール基を示す。)
Figure 2009014816
(In the general formula (1), n represents 0 or 1. R 1 represents an optionally substituted methylene group, an alkylene group having 2 to 20 carbon atoms, or an alkylene group having 6 to 20 carbon atoms. R 2 represents an optionally substituted arylene group, and R 2 represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an optionally substituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms.

[2] 前記(A)樹脂が、下記一般式(2)で示される構造単位を有する前記[1]に記載のレジスト下層膜形成用組成物。 [2] The composition for forming a resist underlayer film according to [1], wherein the (A) resin has a structural unit represented by the following general formula (2).

Figure 2009014816
(前記一般式(2)において、nは0または1を示す。Rは、置換されてもよいメチレン基、炭素数2〜20の置換されてもよいアルキレン基、または炭素数6〜20の置換されてもよいアリーレン基を示す。Rは、水素原子、炭素数1〜20の置換されてもよいアルキル基、または炭素数6〜20の置換されてもよいアリール基を示す。R〜Rは、水酸基、炭素数1〜6の置換されてもよいアルキル基、炭素数1〜6の置換されてもよいアルコキシ基、炭素数2〜10の置換されてもよいアルコキシカルボニル基、炭素数6〜14の置換されてもよいアリール基、または炭素数2〜6の置換されてもよいグリシジルエーテル基を示す。Rは、水素原子、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキルエーテル基、または炭素数6〜10のアリール基を示す。)
Figure 2009014816
(In the general formula (2), n represents 0 or 1. R 1 is an optionally substituted methylene group, an alkylene group having 2 to 20 carbon atoms, or an alkylene group having 6 to 20 carbon atoms. R 2 represents an optionally substituted arylene group, R 2 represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an optionally substituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms R 3 to R 7 represents a hydroxyl group, an optionally substituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, optionally substituted alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, optionally substituted alkoxycarbonyl group having 2 to 10 carbon atoms, An aryl group having 6 to 14 carbon atoms which may be substituted, or an optionally substituted glycidyl ether group having 2 to 6 carbon atoms, R 9 is a hydrogen atom, a straight chain having 1 to 10 carbon atoms, branched Or cyclic alkyl group, carbon number 1 10 straight, branched or cyclic alkyl ether group, or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms.)

[3] 前記一般式(1)で示される基が、エチニルオキシ基、または(プロパ−1−イン−1−イル)オキシ基である前記[1]または[2]に記載のレジスト下層膜形成用組成物。 [3] Formation of resist underlayer film according to [1] or [2] above, wherein the group represented by the general formula (1) is an ethynyloxy group or a (prop-1-in-1-yl) oxy group Composition.

[4] 更に、(C)酸発生剤、及び(D)架橋剤よりなる群から選択される少なくとも一つを含有する前記[1]〜[3]のいずれかに記載のレジスト下層膜形成用組成物。 [4] For forming a resist underlayer film according to any one of [1] to [3], further comprising at least one selected from the group consisting of (C) an acid generator and (D) a crosslinking agent. Composition.

[5] 前記[1]〜[4]のいずれか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(1)と、得られた前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(2)と、得られた前記レジスト被膜に、フォトマスクを介して光を照射して前記レジスト被膜を露光する工程(3)と、露光した前記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(4)と、前記レジストパターンが形成された前記レジスト被膜をマスクとして、前記レジスト下層膜及び前記被加工基板をドライエッチングし、前記レジスト下層膜及び前記被加工基板に前記レジストパターンを転写する工程(5)と、を備えたパターン形成方法。 [5] A step (1) of forming a resist underlayer film by applying the resist underlayer film forming composition according to any one of [1] to [4] on a substrate to be processed, and the obtained resist A step (2) of forming a resist film by applying a resist composition on the lower layer film, and a step (3) of exposing the resist film by irradiating light to the obtained resist film through a photomask. ), Developing the exposed resist film to form a resist pattern (4), and using the resist film on which the resist pattern is formed as a mask, dry-etching the resist underlayer film and the substrate to be processed And (5) a step of transferring the resist pattern to the resist underlayer film and the substrate to be processed.

本発明のレジスト下層膜形成用組成物は、(A)上記一般式(1)で示される基、及び芳香族炭化水素基を有する樹脂と、(B)溶剤と、を含有するものであるため、膜硬化性を有し、エッチング耐性に優れ、更に、ドライエッチングプロセスによって形成したパターンが折れ曲がり難いため、レジストパターンを忠実に再現性よく被加工基板に転写することが可能なレジスト下層膜を形成することができるという効果を奏するものである。   The composition for forming a resist underlayer film of the present invention contains (A) a resin represented by the above general formula (1) and a resin having an aromatic hydrocarbon group, and (B) a solvent. In addition, because it has film curability, excellent etching resistance, and the pattern formed by the dry etching process is difficult to bend, it forms a resist underlayer film that can transfer the resist pattern to the substrate to be processed with high reproducibility. The effect that it can be done is produced.

本発明のパターン形成方法は、本発明のレジスト下層膜形成用組成物を用いるため、ドライエッチングプロセスにおいて、被加工基板にレジストパターンを忠実に再現性よく転写することができるという効果を奏するものである。   Since the pattern forming method of the present invention uses the resist underlayer film forming composition of the present invention, it has the effect of being able to faithfully transfer the resist pattern to the substrate to be processed in a dry etching process. is there.

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。即ち、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に属することが理解されるべきである。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described, but the present invention is not limited to the following embodiment. That is, it is understood that modifications and improvements as appropriate to the following embodiments are also within the scope of the present invention based on ordinary knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Should be.

[1]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の一実施形態は、(A)上記一般式(1)で示される基、及び芳香族炭化水素基を有する樹脂(以下、「(A)樹脂」と記す場合がある)と、(B)溶剤と、を含有するものである。このように、(A)上記一般式(1)で示される基、及び芳香族炭化水素基を有する樹脂を含有させることによって、形成するレジスト下層膜中の水素含有率を低くすることができるため、レジスト下層膜としての機能を維持しつつ、膜硬化性を有し、エッチング耐性に優れ、更に、ドライエッチングプロセスによって形成したパターンが折れ曲がり難い(被加工基板のエッチング時に、レジスト下層膜に形成された下層膜パターンが折れ曲がり難い)レジスト下層膜を形成することができる。
[1] Composition for forming a resist underlayer film:
One embodiment of the composition for forming a resist underlayer film of the present invention is (A) a resin having a group represented by the general formula (1) and an aromatic hydrocarbon group (hereinafter referred to as “(A) resin”. In some cases) and (B) a solvent. As described above, (A) the hydrogen content in the resist underlayer film to be formed can be reduced by including the resin represented by the general formula (1) and the resin having an aromatic hydrocarbon group. In addition, while maintaining the function as a resist underlayer film, it has film curability, excellent etching resistance, and the pattern formed by the dry etching process is not easily bent (it is formed in the resist underlayer film during etching of the substrate to be processed) It is possible to form a resist underlayer film in which the underlayer film pattern is not easily bent.

膜硬化性を有するレジスト下層膜は、低温で成膜できるため昇華物量が少なく装置汚染を防ぐことができるという利点がある。また、エッチング耐性に優れたレジスト下層膜は、ドライエッチングプロセスにおいて、精密なパターン転写性能及び良好なエッチング選択性を有することになり、レジスト下層膜のオーバーエッチングが少なく、被加工基板にレジストパターンを忠実に再現性よく転写することができる。更に、被加工基板のエッチング時に、レジスト下層膜に形成された下層膜パターンが折れ曲がり難いと、リソグラフィープロセスにおける微細加工、特に、高集積回路素子の製造において歩留りを向上させることができる。   Since the resist underlayer film having film curability can be formed at a low temperature, there is an advantage that the amount of sublimation is small and contamination of the apparatus can be prevented. In addition, a resist underlayer film having excellent etching resistance has precise pattern transfer performance and good etching selectivity in a dry etching process, and there is little over-etching of the resist underlayer film, and a resist pattern is formed on a substrate to be processed. Transfers faithfully and with good reproducibility. Further, if the lower layer film pattern formed on the resist lower layer film is difficult to be bent during the etching of the substrate to be processed, the yield can be improved in microfabrication in the lithography process, particularly in the manufacture of highly integrated circuit elements.

従来のレジスト下層膜形成用組成物は、エッチング耐性などの性質を有するレジスト下層膜を得るため、水酸基、メチロール基、及びエポキシ基等の架橋基を含む樹脂を含有していた。このような従来のレジスト下層膜形成用組成物によって形成されるレジスト下層膜は、上記樹脂中の架橋基が架橋構造を形成しているため、エッチング耐性などの性質を有するものであるが、上記樹脂が上記架橋基(水酸基、メチロール基、及びエポキシ基等)を含むことに起因して、レジスト下層膜中の水素含有率は高くなっていた。このように、レジスト下層膜中の水素含有率が高いと、レジスト下層膜に形成された下層膜パターンが折れ曲がるという問題があった。   Conventional resist underlayer film forming compositions contain a resin containing a crosslinking group such as a hydroxyl group, a methylol group, and an epoxy group in order to obtain a resist underlayer film having properties such as etching resistance. The resist underlayer film formed by such a conventional resist underlayer film forming composition has properties such as etching resistance because the cross-linking group in the resin forms a cross-linked structure. The hydrogen content in the resist underlayer film was high due to the fact that the resin contains the above-mentioned crosslinking groups (hydroxyl group, methylol group, epoxy group, etc.). Thus, when the hydrogen content rate in a resist underlayer film is high, there existed a problem that the underlayer film pattern formed in the resist underlayer film would bend.

一方、本発明のレジスト下層膜形成用組成物は、(A)上記一般式(1)で示される基、及び芳香族炭化水素基を有する樹脂が含有されたものであるため、レジスト下層膜を形成する際に、上記一般式(1)で示される基の付加反応により架橋構造を形成する。このように、一般式(1)で示される基を含有することによって、水素含有率の低いレジスト下層膜を形成することが可能となる。   On the other hand, the composition for forming a resist underlayer film of the present invention contains (A) a resin represented by the above general formula (1) and a resin having an aromatic hydrocarbon group. At the time of formation, a crosslinked structure is formed by the addition reaction of the group represented by the general formula (1). Thus, by containing the group represented by the general formula (1), it is possible to form a resist underlayer film having a low hydrogen content.

[1−1](A)樹脂:
本実施形態のレジスト下層膜形成用組成物に含有される(A)樹脂は、下記一般式(1)で示される基(以下、「アルキニルオキシ基」と記す場合がある)、及び芳香族炭化水素基を有するものである。
[1-1] (A) Resin:
The resin (A) contained in the resist underlayer film forming composition of the present embodiment includes a group represented by the following general formula (1) (hereinafter sometimes referred to as “alkynyloxy group”), and aromatic carbonization. It has a hydrogen group.

Figure 2009014816
(前記一般式(1)において、nは0または1を示す。Rは、置換されてもよいメチレン基、炭素数2〜20の置換されてもよいアルキレン基、または炭素数6〜20の置換されてもよいアリーレン基を示す。Rは、水素原子、炭素数1〜20の置換されてもよいアルキル基、または炭素数6〜20の置換されてもよいアリール基を示す。)
Figure 2009014816
(In the general formula (1), n represents 0 or 1. R 1 represents an optionally substituted methylene group, an alkylene group having 2 to 20 carbon atoms, or an alkylene group having 6 to 20 carbon atoms. R 2 represents an optionally substituted arylene group, and R 2 represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an optionally substituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms.

一般式(1)で示される基としては、例えば、エチニルオキシ基、(プロパ−1−イン−1−イル)オキシ基、(プロパ−2−イン−1−イル)オキシ基、(ブタ−1−イン−1−イル)オキシ基、(ブタ−3−イン−1−イル)オキシ基、(1−メチルプロパ−2−イン−1−イル)オキシ、(ペンタ−1−イン−1−イル)オキシ基、(ペンタ−4−イン−1−イル)オキシ基、(ヘキサ−1−イン−1−イル)オキシ基、(ヘキサ−5−イン−1−イル)オキシ基、(ヘプタ−1−イン−1−イル)オキシ基、(ヘプタ−6−イン−1−イル)オキシ基、(オクタ−1−イン−1−イル)オキシ基、(オクタ−7−イン−1−イル)オキシ基、(ノナ−1−イン−1−イル)オキシ基、(ノナ−8−イン−1−イル)オキシ基、(デカ−1−イン−1−イル)オキシ基、(デカ−9−イン−1−イル)オキシ基、   Examples of the group represented by the general formula (1) include ethynyloxy group, (prop-1-in-1-yl) oxy group, (prop-2-yn-1-yl) oxy group, and (buta-1). -In-1-yl) oxy group, (but-3-yn-1-yl) oxy group, (1-methylprop-2-yn-1-yl) oxy, (pent-1-yn-1-yl) Oxy group, (pent-4-yn-1-yl) oxy group, (hex-1-yn-1-yl) oxy group, (hex-5-in-1-yl) oxy group, (hept-1- In-1-yl) oxy group, (hept-6-in-1-yl) oxy group, (oct-1-in-1-yl) oxy group, (oct-7-in-1-yl) oxy group , (Non-1-yn-1-yl) oxy group, (non-8-in-1-yl) oxy group, (deca 1-yn-1-yl) oxy group, (dec-9-yl) oxy group,

(ウンデカ−1−イン−1−イル)オキシ基、(ウンデカ−10−イン−1−イル)オキシ基、(ドデカ−1−イン−1−イル)オキシ基、(ドデカ−11−イン−1−イル)オキシ基、(トリデカ−1−イン−1−イル)オキシ基、(トリデカ−12−イン−1−イル)オキシ基、(テトラデカ−1−イン−1−イル)オキシ基、(テトラデカ−13−イン−1−イル)オキシ基、(ペンタデカ−1−イン−1−イル)オキシ基、(ペンタデカ−14−イン−1−イル)オキシ基、(ヘキサデカ−1−イン−1−イル)オキシ基、(ヘキサデカ−15−イン−1−イル)オキシ基、(ヘプタデカ−1−イン−1−イル)オキシ基、(ヘプタデカ−16−イン−1−イル)オキシ基などのアルキニルオキシ基などを挙げることができる。これらの中でも、エチニルオキシ基、(プロパ−1−イン−1−イル)オキシ基、(プロパ−2−イン−1−イル)オキシ基が好ましい。   (Undec-1-in-1-yl) oxy group, (undec-10-in-1-yl) oxy group, (dodec-1-in-1-yl) oxy group, (dodec-11-in-1) -Yl) oxy group, (tridec-1-in-1-yl) oxy group, (tridec-12-in-1-yl) oxy group, (tetradec-1-in-1-yl) oxy group, (tetradeca) -13-in-1-yl) oxy group, (pentadec-1-in-1-yl) oxy group, (pentadec-14-in-1-yl) oxy group, (hexadec-1-in-1-yl) Alkynyloxy groups such as) oxy group, (hexadec-15-in-1-yl) oxy group, (heptadec-1-in-1-yl) oxy group, and (heptadec-16-in-1-yl) oxy group And so on. Among these, an ethynyloxy group, a (prop-1-yn-1-yl) oxy group, and a (prop-2-yn-1-yl) oxy group are preferable.

一般式(1)で示される基、及び芳香族炭化水素基を有する樹脂は、例えば、図1に示す2種類の方法(方法1、及び方法2)により得ることができる。   The resin having the group represented by the general formula (1) and the aromatic hydrocarbon group can be obtained by, for example, two kinds of methods (method 1 and method 2) shown in FIG.

方法1は、ヒドロキシ基を有する芳香族炭化水素(以下、単に「芳香族炭化水素」と記す)を縮合剤(例えば、アルデヒド類、ケトン類、ジビニル化合物類など)と重縮合させ、ヒドロキシ基を有する樹脂を得、得られたヒドロキシ基を有する樹脂を上記一般式(1)で示される基を有する化合物(以下、「アルキニル化剤」と記す場合がある)と反応させてアルキニルオキシ化する方法である。   In Method 1, an aromatic hydrocarbon having a hydroxy group (hereinafter simply referred to as “aromatic hydrocarbon”) is polycondensed with a condensing agent (for example, aldehydes, ketones, divinyl compounds, etc.), A method of reacting the obtained resin having a hydroxy group with a compound having a group represented by the general formula (1) (hereinafter sometimes referred to as “alkynylating agent”) to alkynyloxylate It is.

芳香族炭化水素としては、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、2,5−キシレノール、3,5−キシレノール、レゾルシン、ピロガロール、ビスフェノール、ビスフェノール−A、トリスフェノール、o−エチルフェノール、m−エチルフェノール、p−エチルフェノール、プロピルフェノール、n−ブチルフェノール、t−ブチルフェノール、2,3−ジメチルフェノール、2,5−ジメチルフェノール、3,4−ジメチルフェノール、3,5−ジメチルフェノール、2,4−ジメチルフェノール、2,6−ジメチルフェノール、2,3,5−トリメチルフェノール、3,4,5−トリメチルフェノール、2−t−ブチルフェノール、3−t−ブチルフェノール、4−t−ブチルフェノール、2−フェニルフェノール、3−フェニルフェノール、4−フェニルフェノール、3,5−ジフェニルフェノール、2−ナフチルフェノール、3−ナフチルフェノール、4−ナフチルフェノール、4−トリチルフェノール、レゾルシノール、2−メチルレゾルシノール、4−メチルレゾルシノール、5−メチルレゾルシノール、カテコール、4−t−ブチルカテコール、2−メトキシフェノール、3−メトキシフェノール、2−プロピルフェノール、3−プロピルフェノール、4−プロピルフェノール、2−イソプロピルフェノール、3−イソプロピルフェノール、4−イソプロピルフェノール、2−メトキシ−5−メチルフェノール、2−t−ブチル−5−メチルフェノール等のフェノール類;   Aromatic hydrocarbons include phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, 2,5-xylenol, 3,5-xylenol, resorcin, pyrogallol, bisphenol, bisphenol-A, trisphenol, o-ethylphenol M-ethylphenol, p-ethylphenol, propylphenol, n-butylphenol, t-butylphenol, 2,3-dimethylphenol, 2,5-dimethylphenol, 3,4-dimethylphenol, 3,5-dimethylphenol, 2,4-dimethylphenol, 2,6-dimethylphenol, 2,3,5-trimethylphenol, 3,4,5-trimethylphenol, 2-t-butylphenol, 3-t-butylphenol, 4-t-butylphenol, 2-phenylph Nord, 3-phenylphenol, 4-phenylphenol, 3,5-diphenylphenol, 2-naphthylphenol, 3-naphthylphenol, 4-naphthylphenol, 4-tritylphenol, resorcinol, 2-methylresorcinol, 4-methylresorcinol 5-methylresorcinol, catechol, 4-t-butylcatechol, 2-methoxyphenol, 3-methoxyphenol, 2-propylphenol, 3-propylphenol, 4-propylphenol, 2-isopropylphenol, 3-isopropylphenol, Phenols such as 4-isopropylphenol, 2-methoxy-5-methylphenol, 2-t-butyl-5-methylphenol;

1−ナフトール、2−ナフトール、2−メチル−1−ナフトール、4−メトキシ−1−ナフトール、7−メトキシ−2−ナフトール及び1,5−ジヒドロキシナフタレン、1,7−ジヒドロキシナフタレン、2,3−ジヒドロキシナフタレン、2,6−ジヒドロキシナフタレン、2,7−ジヒドロキシナフタレン、ビナフトール等のナフトール類;ヒドロキシアントラセン、ヒドロキシピレン等を挙げることができる。なお、これらは1種単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。   1-naphthol, 2-naphthol, 2-methyl-1-naphthol, 4-methoxy-1-naphthol, 7-methoxy-2-naphthol and 1,5-dihydroxynaphthalene, 1,7-dihydroxynaphthalene, 2,3- Examples include naphthols such as dihydroxynaphthalene, 2,6-dihydroxynaphthalene, 2,7-dihydroxynaphthalene, and binaphthol; hydroxyanthracene, hydroxypyrene, and the like. In addition, these can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.

これら中でも、1−ナフトール、4−メトキシ−1−ナフトール、7−メトキシ−2−ナフトール及び1,5−ジヒドロキシナフタレン、1,7−ジヒドロキシナフタレン、2,7−ジヒドロキシナフタレン等のナフトール類が好ましい。   Among these, naphthols such as 1-naphthol, 4-methoxy-1-naphthol, 7-methoxy-2-naphthol and 1,5-dihydroxynaphthalene, 1,7-dihydroxynaphthalene, 2,7-dihydroxynaphthalene are preferable.

縮合剤として用いるアルデヒド類としては、例えば、ホルムアルデヒド、トリオキサン、パラホルムアルデヒド、ベンズアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピルアルデヒド、フェニルアセトアルデヒド、α−フェニルプロピルアルデヒド、β−フェニルプロピルアルデヒド、o−ヒドロキシベンズアルデヒド、m−ヒドロキシベンズアルデヒド、p−ヒドロキシベンズアルデヒド、o−クロロベンズアルデヒド、m−クロロベンズアルデヒド、p−クロロベンズアルデヒド、o−ニトロベンズアルデヒド、m−ニトロベンズアルデヒド、p−ニトロベンズアルデヒド、o−メチルベンズアルデヒド、m−メチルベンズアルデヒド、p−メチルベンズアルデヒド、p−エチルベンズアルデヒド、p−n−ブチルベンズアルデヒド、フルフラール等を挙げることができる。   Examples of aldehydes used as a condensing agent include formaldehyde, trioxane, paraformaldehyde, benzaldehyde, acetaldehyde, propyl aldehyde, phenylacetaldehyde, α-phenylpropyl aldehyde, β-phenylpropyl aldehyde, o-hydroxybenzaldehyde, m-hydroxybenzaldehyde, p-hydroxybenzaldehyde, o-chlorobenzaldehyde, m-chlorobenzaldehyde, p-chlorobenzaldehyde, o-nitrobenzaldehyde, m-nitrobenzaldehyde, p-nitrobenzaldehyde, o-methylbenzaldehyde, m-methylbenzaldehyde, p-methylbenzaldehyde, p-ethylbenzaldehyde, pn-butylbenzaldehyde, furfural Etc.

縮合剤として用いるケトン類としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等を挙げることができる。また、縮合剤として用いるジビニル化合物類としては、例えば、ジビニルベンゼン、ジシクロペンタジエン、テトラヒドロインデン、4−ビニルシクロヘキセン、5−ビニルノボルナ−2−エン、α−ピネン、β−ピネン、リモネン、5−ビニルノルボルナジエン等を挙げることができる。   Examples of ketones used as the condensing agent include acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone. Examples of divinyl compounds used as the condensing agent include divinylbenzene, dicyclopentadiene, tetrahydroindene, 4-vinylcyclohexene, 5-vinylnoborn-2-ene, α-pinene, β-pinene, limonene, and 5-vinyl. And norbornadiene.

これらの縮合剤の中でも、ホルムアルデヒド、フルフラールが好ましい。   Among these condensing agents, formaldehyde and furfural are preferable.

縮合剤としてアルデヒド類を使用する場合、アルデヒド類の使用量は、芳香族炭化水素類100質量部に対して、1〜1,000質量部であることが好ましく、10〜100質量部であることが更に好ましい。   When using an aldehyde as a condensing agent, it is preferable that the usage-amount of aldehyde is 1-1000 mass parts with respect to 100 mass parts of aromatic hydrocarbons, and is 10-100 mass parts. Is more preferable.

芳香族炭化水素と縮合剤との重縮合反応は、酸性触媒下で行うことができる。酸性触媒としては、例えば、硫酸、リン酸、過塩素酸等の鉱酸類;p−トルエンスルホン酸等の有機スルホン酸類;蟻酸、シュウ酸等のカルボン酸類を挙げることができる。酸性触媒の使用量は、使用する酸類の種類によって適宜選択することができるが、芳香族炭化水素100質量部に対して、0.001〜100質量部であることが好ましく、0.01〜10質量部であることが更に好ましい。重縮合反応時の反応温度は、20〜200℃であることが好ましい。反応時間は、反応温度によって適宜選択することができるが、20分〜72時間であることが好ましい。   The polycondensation reaction between the aromatic hydrocarbon and the condensing agent can be performed under an acidic catalyst. Examples of the acidic catalyst include mineral acids such as sulfuric acid, phosphoric acid and perchloric acid; organic sulfonic acids such as p-toluenesulfonic acid; and carboxylic acids such as formic acid and oxalic acid. Although the usage-amount of an acidic catalyst can be suitably selected according to the kind of acid to be used, it is preferable that it is 0.001-100 mass parts with respect to 100 mass parts of aromatic hydrocarbons, 0.01-10 More preferably, it is part by mass. The reaction temperature during the polycondensation reaction is preferably 20 to 200 ° C. The reaction time can be appropriately selected depending on the reaction temperature, but is preferably 20 minutes to 72 hours.

アルキニル化剤としては、具体的には、下記一般式(3)で示される化合物を挙げることができる。   Specifically as an alkynylating agent, the compound shown by following General formula (3) can be mentioned.

Figure 2009014816
(前記一般式(3)において、nは0または1を示す。n=1の場合、Rは、置換されてもよいメチレン基、炭素数2〜20の置換されてもよいアルキレン基、炭素数6〜20の置換されてもよいアリール基を示す。Rは、水素原子、炭素数1〜20置換されてもよいアルキル基、炭素数6〜20置換されてもよいアリール基を示す。Xは脱離基を示す。)
Figure 2009014816
(In the general formula (3), n represents 0 or 1. When n = 1, R 1 represents an optionally substituted methylene group, an optionally substituted alkylene group having 2 to 20 carbon atoms, carbon. R 2 represents an optionally substituted aryl group having 6 to 20. R 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group that may be substituted with 1 to 20 carbon atoms, or an aryl group that may be substituted with 6 to 20 carbon atoms. X represents a leaving group.)

脱離基であるXは、具体的には、クロロ基、ブロモ基、トシル基、メシル基、トリフルオロメチルスルホニル基などを挙げることができる。   Specific examples of X that is a leaving group include a chloro group, a bromo group, a tosyl group, a mesyl group, and a trifluoromethylsulfonyl group.

アルキニルオキシ化反応は、一般的な合成法(例えば、特表2003−533502号公報等)を適宜選択することができる。具体的には、ヒドロキシ基を有する樹脂、芳香族炭化水素、及びアルキニル化剤を、例えば、テトラハイドロフラン等の溶媒に溶解し、塩基触媒下で、反応させる方法がある。   For the alkynyloxylation reaction, a general synthesis method (for example, JP 2003-533502 A) can be appropriately selected. Specifically, there is a method in which a resin having a hydroxy group, an aromatic hydrocarbon, and an alkynylating agent are dissolved in a solvent such as tetrahydrofuran and reacted under a base catalyst.

塩基触媒としては、例えば、アミン類、金属水酸化物、金属炭酸塩、金属アルコキシドなど挙げることができる。これらの中でも、アミン類が好ましく、アミン類としては、例えば、トリエチルアミン、N,N−ジイソプロピル−エチルアミン、ピリジン、N−メチル−ピペリジン、N−メチル−モルホリン等を挙げることができる。   Examples of the base catalyst include amines, metal hydroxides, metal carbonates, and metal alkoxides. Among these, amines are preferable, and examples of the amines include triethylamine, N, N-diisopropyl-ethylamine, pyridine, N-methyl-piperidine, N-methyl-morpholine, and the like.

以上のようにして得られるヒドロキシル基を有する樹脂のゲルパーミュエーションクロマトグラフィー測定によるポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)は、1,000〜15,000であることが好ましく、1,500〜10,000であることが更に好ましい。   The polystyrene-converted weight average molecular weight (Mw) of the resin having a hydroxyl group obtained as described above, as measured by gel permeation chromatography, is preferably 1,000 to 15,000, and preferably 1,500 to 10,000. More preferably, it is 000.

方法2は、芳香族炭化水素とアルキニル化剤とを反応させてアルキニルオキシ基を有する芳香族炭化水素(以下、「アルキニルオキシ化芳香族炭化水素」と記す)を得、得られたアルキニルオキシ化芳香族炭化水素を重縮合させる方法である。   In Method 2, an aromatic hydrocarbon and an alkynylating agent are reacted to obtain an aromatic hydrocarbon having an alkynyloxy group (hereinafter referred to as “alkynyloxylated aromatic hydrocarbon”), and the obtained alkynyloxylation is obtained. This is a method of polycondensing aromatic hydrocarbons.

本方法で使用する芳香族炭化水素及びアルキニル化剤は、方法1で使用する芳香族炭化水素及びアルキニル化剤と同様のものを用いることができる。また、アルキニルオキシ化芳香族炭化水素の重縮合反応は、方法1の重縮合反応と同様の反応とすることができる。   As the aromatic hydrocarbon and alkynylating agent used in this method, the same aromatic hydrocarbon and alkynylating agent as used in Method 1 can be used. The polycondensation reaction of the alkynyloxylated aromatic hydrocarbon can be the same as the polycondensation reaction of Method 1.

本実施形態のレジスト下層膜形成用組成物に含有される(A)樹脂としては、下記一般式(2)で示される構造単位を有するものであることが好ましい。このように一般式(2)で示される構造単位を有することによって、形成するレジスト下層膜中の水素含有率を更に低くすることができるという利点がある。なお、一般式(2)で示される構造単位を構成するためのナフタレン骨格を有する化合物は、入手が容易である。   The resin (A) contained in the resist underlayer film forming composition of the present embodiment preferably has a structural unit represented by the following general formula (2). Thus, by having the structural unit represented by the general formula (2), there is an advantage that the hydrogen content in the resist underlayer film to be formed can be further reduced. A compound having a naphthalene skeleton for constituting the structural unit represented by the general formula (2) is easily available.

なお、本実施形態のレジスト下層膜形成用組成物に含有される(A)樹脂は、一般式(2)で示される構造単位中のナフタレン骨格に代えて、ベンゼン骨格を含有する構造単位、またはアントラセン骨格を含有する構造単位を有するものであってもよい。(A)樹脂がアントラセン骨格を含有する構造単位を有すると、更に水素含有率を低く抑えることができるという利点がある。   The resin (A) contained in the resist underlayer film forming composition of the present embodiment is a structural unit containing a benzene skeleton instead of the naphthalene skeleton in the structural unit represented by the general formula (2), or It may have a structural unit containing an anthracene skeleton. (A) When the resin has a structural unit containing an anthracene skeleton, there is an advantage that the hydrogen content can be further reduced.

ベンゼン骨格及びアントラセン骨格の置換基としては、水酸基、炭素数1〜6の置換されてもよいアルキル基、炭素数1〜6の置換されてもよいアルコキシ基、炭素数2〜10の置換されてもよいアルコキシカルボニル基、炭素数6〜14の置換されてもよいアリール基、または炭素数2〜6の置換されてもよいグリシジルエーテル基であり、これら置換基を一種以上含むことができるとともに、一つ以上含むことができる。   Examples of the substituent of the benzene skeleton and the anthracene skeleton include a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may be substituted, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms which may be substituted, and a substituent having 2 to 10 carbon atoms. An alkoxycarbonyl group, an aryl group having 6 to 14 carbon atoms which may be substituted, or a glycidyl ether group having 2 to 6 carbon atoms which may be substituted, and may contain one or more of these substituents, One or more can be included.

なお、(A)樹脂は、一般式(2)で示される構造単位(ナフタレン骨格を含有する構造単位)、ベンゼン骨格を含有する構造単位、及びアントラセン骨格を含有する構造単位よりなる群から選択される少なくとも一種を有するものであってもよい。   The resin (A) is selected from the group consisting of a structural unit represented by the general formula (2) (a structural unit containing a naphthalene skeleton), a structural unit containing a benzene skeleton, and a structural unit containing an anthracene skeleton. It may have at least one kind.

Figure 2009014816
(前記一般式(2)において、nは0または1を示す。Rは、置換されてもよいメチレン基、炭素数2〜20の置換されてもよいアルキレン基、または炭素数6〜20の置換されてもよいアリーレン基を示す。Rは、水素原子、炭素数1〜20の置換されてもよいアルキル基、または炭素数6〜20の置換されてもよいアリール基を示す。R〜Rは、水酸基、炭素数1〜6の置換されてもよいアルキル基、炭素数1〜6の置換されてもよいアルコキシ基、炭素数2〜10の置換されてもよいアルコキシカルボニル基、炭素数6〜14の置換されてもよいアリール基、または炭素数2〜6の置換されてもよいグリシジルエーテル基を示す。Rは、水素原子、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキルエーテル基、または炭素数6〜10のアリール基を示す。)
Figure 2009014816
(In the general formula (2), n represents 0 or 1. R 1 is an optionally substituted methylene group, an alkylene group having 2 to 20 carbon atoms, or an alkylene group having 6 to 20 carbon atoms. R 2 represents an optionally substituted arylene group, R 2 represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an optionally substituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms R 3 to R 7 represents a hydroxyl group, an optionally substituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, optionally substituted alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, optionally substituted alkoxycarbonyl group having 2 to 10 carbon atoms, An aryl group having 6 to 14 carbon atoms which may be substituted, or an optionally substituted glycidyl ether group having 2 to 6 carbon atoms, R 9 is a hydrogen atom, a straight chain having 1 to 10 carbon atoms, branched Or cyclic alkyl group, carbon number 1 10 straight, branched or cyclic alkyl ether group, or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms.)

なお、一般式(2)のナフタレン骨格における、一般式(1)で示される基、及びR〜Rの置換位置は、それぞれ任意の位置とすることができる。 In addition, in the naphthalene skeleton of the general formula (2), the group represented by the general formula (1) and the substitution positions of R 3 to R 7 can be any positions.

一般式(2)で示される構造単位は、具体的には、下記一般式(4)〜(12)で示される化合物を好適例として挙げることができる。   Specific examples of the structural unit represented by the general formula (2) include compounds represented by the following general formulas (4) to (12).

Figure 2009014816
Figure 2009014816

[1−2](B)溶剤:
本実施形態のレジスト下層膜形成用組成物に含有される(B)溶剤は、(A)樹脂を溶解し得るものである。このような(B)溶剤を含有することによって、塗工性が向上するため、レジスト下層膜を容易に形成することができる。
[1-2] (B) Solvent:
The (B) solvent contained in the resist underlayer film forming composition of the present embodiment can dissolve (A) the resin. By containing such a solvent (B), the coatability is improved, so that the resist underlayer film can be easily formed.

(B)溶剤としては、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル等のエチレングリコールモノアルキルエーテル類;エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ−n−プロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート等のエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;ジエチレングリコールジメチルエーテル、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ジ−n−プロピルエーテル、ジエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル等のジエチレングリコールジアルキルエーテル類;トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル等のトリエチレングリコールジアルキルエーテル類;   (B) Examples of the solvent include ethylene glycol monoalkyl ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol mono-n-propyl ether, and ethylene glycol mono-n-butyl ether; ethylene glycol monomethyl ether acetate Ethylene glycol monoalkyl ether acetates such as ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol mono-n-propyl ether acetate, ethylene glycol mono-n-butyl ether acetate; diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol di-n-propyl ether Diethylene glycol di-n-butyl ether, etc. Ethylene glycol dialkyl ethers; triethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dialkyl ethers such as triethylene glycol diethyl ether;

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−n−プロピルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテル等のプロピレングリコールモノアルキルエーテル類;プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジ−n−プロピルエーテル、プロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル等のプロピレングリコールジアルキルエーテル類;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエテルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート等のプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;   Propylene glycol monoalkyl ethers such as propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol mono-n-propyl ether, propylene glycol mono-n-butyl ether; propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, propylene glycol di-n Propylene glycol dialkyl ethers such as propyl ether and propylene glycol di-n-butyl ether; propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoether ether acetate, propylene glycol mono-n-propyl ether acetate, propylene glycol mono-n-butyl ether acetate Propylene glycol such as Roh alkyl ether acetates;

乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n−プロピル、乳酸i−プロピル、乳酸n−ブチル、乳酸i−ブチル等の乳酸エステル類;ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸n−プロピル、ギ酸i−プロピル、ギ酸n−ブチル、ギ酸i−ブチル、ギ酸n−アミル、ギ酸i−アミル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸i−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、酢酸n−アミル、酢酸i−アミル、酢酸n−ヘキシル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n−プロピル、プロピオン酸i−プロピル、プロピオン酸n−ブチル、プロピオン酸i−ブチル、酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸n−プロピル、酪酸i−プロピル、酪酸n−ブチル、酪酸i−ブチル等の脂肪族カルボン酸エステル類;   Lactic acid esters such as methyl lactate, ethyl lactate, n-propyl lactate, i-propyl lactate, n-butyl lactate, i-butyl lactate; methyl formate, ethyl formate, n-propyl formate, i-propyl formate, n-formate Butyl, i-butyl formate, n-amyl formate, i-amyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, i-propyl acetate, n-butyl acetate, i-butyl acetate, n-amyl acetate, i -Amyl, n-hexyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, n-propyl propionate, i-propyl propionate, n-butyl propionate, i-butyl propionate, methyl butyrate, ethyl butyrate, n-propyl butyrate Aliphatic carboxylic acid esters such as i-propyl butyrate, n-butyl butyrate and i-butyl butyrate;

ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、3−メトキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシ−3−メチル酪酸メチル、メトキシ酢酸エチル、エトキシ酢酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシプロピルアセテート、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルプロピオネート、3−メチル−3−メトキシブチルブチレート、アセト酢酸メチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル等の他のエステル類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;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、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、シクロヘキサノン等のケトン類;N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド類;γ−ブチロラクトン等のラクトン類等を挙げることができる。   Ethyl hydroxyacetate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, methyl 3-methoxy-2-methylpropionate, methyl 2-hydroxy-3-methylbutyrate, ethyl methoxyacetate, ethyl ethoxyacetate, methyl 3-methoxypropionate , Ethyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, 3-methoxypropyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutylpropionate, 3 -Other esters such as methyl-3-methoxybutyl butyrate, methyl acetoacetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate; aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene; methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl- n-butyl ketone, 2 Ketones such as heptanone, 3-heptanone, 4-heptanone, cyclohexanone; Amides such as N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone; γ -Lactones such as butyrolactone can be mentioned.

これらの中でも、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチル、酢酸n−ブチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、2−ヘプタノン、シクロヘキサノン、γ−ブチロラクトンが好ましい。なお(B)溶剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。   Among these, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl lactate, n-butyl acetate, ethyl 3-ethoxypropionate, methyl 3-methoxypropionate, 2-heptanone, cyclohexanone, and γ-butyrolactone are preferable. In addition, (B) solvent can be used individually or in mixture of 2 or more types.

(B)溶剤の使用量は、特に制限はないが、例えば、本実施形態のレジスト下層膜形成用組成物の固形分濃度が5〜30質量%となる量であることが好ましく、5〜15質量%となる量であることが更に好ましい。レジスト下層膜形成用組成物の固形分濃度が5〜30質量%であると、被加工基板上に、レジスト下層膜形成用組成物を更に良好に塗工することができる。   (B) Although the usage-amount of a solvent does not have a restriction | limiting in particular, For example, it is preferable that it is the quantity from which the solid content concentration of the composition for resist underlayer film formation of this embodiment will be 5-30 mass%, 5-15 It is more preferable that the amount is mass%. When the solid content concentration of the resist underlayer film forming composition is 5 to 30% by mass, the resist underlayer film forming composition can be applied more satisfactorily on the substrate to be processed.

本実施形態のレジスト下層膜形成用組成物は、(A)樹脂、及び(B)溶剤に加えて、更に、(C)酸発生剤、及び(D)架橋剤よりなる群から選択される少なくとも一つを含有することが好ましい。   The resist underlayer film forming composition of the present embodiment is at least selected from the group consisting of (C) an acid generator and (D) a crosslinking agent in addition to (A) the resin and (B) the solvent. It is preferable to contain one.

[1−3](C)酸発生剤:
(C)酸発生剤は、露光または加熱により酸を発生する成分である。このような(C)酸発生剤を含有させることによって、ポイゾニング問題を解消することができる。即ち、レジストの化学反応を阻害する物質(例えば、OH−、CH−、及びNH−等の塩基)が基板(特に、低誘電体膜)から発生することがあった。そして、この物質(阻害物質)がレジスト中に拡散すると、レジスト中の酸を失活させ、ポジレジストにおいてはパターン形状がフッティングするという問題(ポイゾニング問題)があった。このような問題に対して(C)酸発生剤を含有させることによって、レジスト下層膜中の(C)酸発生剤が阻害物質と反応するため、阻害物質がレジスト中に拡散することを防ぐことができる。
[1-3] (C) Acid generator:
(C) The acid generator is a component that generates an acid upon exposure or heating. By including such (C) acid generator, the poisoning problem can be solved. That is, a substance that inhibits the chemical reaction of the resist (for example, a base such as OH—, CH 3 —, and NH 2 —) may be generated from the substrate (in particular, the low dielectric film). When this substance (inhibiting substance) diffuses into the resist, the acid in the resist is deactivated, and there is a problem that the pattern shape is footed in the positive resist (poisoning problem). In order to prevent this problem, the (C) acid generator contained in the resist underlayer film reacts with the inhibitor to prevent the inhibitor from diffusing into the resist. Can do.

露光により酸を発生する酸発生剤(以下、「光酸発生剤」と記す)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ノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、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n−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10−カンファースルホネート、ジフェニルヨードニウムナフタレンスルホネート、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、ビス(4−t−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−t−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、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムn−ドデシルベンゼンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム10−カンファースルホネート、ビス(4−t−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−t−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、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n−ドデシルベンゼンスルホネート、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10−カンファースルホネート、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、4−ヒドロキシフェニル・フェニル・メチルスルホニウムp−トルエンスルホネート、4−ヒドロキシフェニル・ベンジル・メチルスルホニウムp−トルエンスルホネート、   Examples of the acid generator that generates an acid upon exposure (hereinafter referred to as “photoacid generator”) include diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium nonafluoro-n-butanesulfonate, diphenyliodonium pyrenesulfonate, and diphenyliodonium n. -Dodecylbenzenesulfonate, diphenyliodonium 10-camphorsulfonate, diphenyliodonium naphthalenesulfonate, diphenyliodonium hexafluoroantimonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium nonafluoro N-butanesulfonate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium n-dodecylbenzenesulfonate Bis (4-tert-butylphenyl) iodonium 10-camphorsulfonate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium naphthalenesulfonate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium hexafluoroantimonate, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate , Triphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, triphenylsulfonium n-dodecylbenzenesulfonate, triphenylsulfonium naphthalenesulfonate, triphenylsulfonium 10-camphorsulfonate, triphenylsulfonium hexafluoroantimonate, 4-hydroxyphenyl phenyl Methylsulfonium p-toluenesulfonate, 4-hydroxyphenyl benzyl methyls Honiumu p- toluenesulfonate,

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、2−オキソシクロヘキシルジ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、2−オキソシクロヘキシ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−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、   Cyclohexylmethyl 2-oxocyclohexylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 2-oxocyclohexyldicyclohexylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 2-oxocyclohexyldimethylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 1-naphthyldimethylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 1-naphthyldiethylsulfonium trifluoromethanesulfonate 4-cyano-1-naphthyldimethylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-cyano-1-naphthyldiethylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-nitro-1-naphthyldimethylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-nitro-1-naphthyldiethylsulfonium trifluoro Lome Sulfonate, 4-methyl-1-naphthyldimethylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-methyl-1-naphthyldiethylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-hydroxy-1-naphthyldimethylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-hydroxy-1-naphthyldiethyl Sulfonium trifluoromethanesulfonate,

1−(4−ヒドロキシナフタレン−1−イル)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−(4−メトキシナフタレン−1−イル)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−(4−エトキシナフタレン−1−イル)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−(4−メトキシメトキシナフタレン−1−イル)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−(4−エトキシメトキシナフタレン−1−イル)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−〔4−(1−メトキシエトキシ)ナフタレン−1−イル〕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−〔4−(2−メトキシエトキシ)ナフタレン−1−イル〕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−(4−メトキシカルボニルオキシナフタレン−1−イル)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−(4−エトキシカルボニルオキシナフタレン−1−イル)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−(4−n−プロポキシカルボニルオキシナフタレン−1−イル)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- (4-hydroxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (4-methoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (4-ethoxynaphthalene-1- Yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (4-methoxymethoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (4-ethoxymethoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethane Sulfonate, 1- [4- (1-methoxyethoxy) naphthalen-1-yl] tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- [4- (2-methoxyethoxy) naphthalene 1-yl] tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (4-methoxycarbonyloxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (4-ethoxycarbonyloxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothio Phenium trifluoromethanesulfonate, 1- (4-n-propoxycarbonyloxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate,

1−(4−i−プロポキシカルボニルオキシナフタレン−1−イル)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−(4−n−ブトキカルボニルオキシナフタレン−1−イル)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−(4−t−ブトキシカルボニルオキシナフタレン−1−イル)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−〔4−(2−テトラヒドロフラニルオキシ)ナフタレン−1−イル〕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−〔4−(2−テトラヒドロピラニルオキシ)ナフタレン−1−イル〕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−(4−ベンジルオキシ)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;   1- (4-i-propoxycarbonyloxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (4-n-butoxycarbonyloxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1 -(4-t-butoxycarbonyloxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- [4- (2-tetrahydrofuranyloxy) naphthalen-1-yl] tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1 -[4- (2-tetrahydropyranyloxy) naphthalen-1-yl] tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (4-benzyloxy) tetrahydrothiophenium trifluoro Tan sulfonate, 1- (naphthyl acetamide methyl) onium salt photoacid generators such as tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate;

フェニルビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−メトキシフェニルビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、1−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’−テトラヒドロキシベンゾフェノンの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を挙げることができる。   Halogen-containing compound-based photoacid generators such as phenylbis (trichloromethyl) -s-triazine, 4-methoxyphenylbis (trichloromethyl) -s-triazine, 1-naphthylbis (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′-tetrahydroxybenzophenone or 1, Diazoketone compound photoacid generators such as 2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester; sulfone compound photoacid generators such as 4-trisphenacylsulfone, mesitylphenacylsulfone, and bis (phenylsulfonyl) methane Benzoin tosylate, pyrogallol Tris (trifluoromethanesulfonate), nitrobenzyl-9,10-diethoxyanthracene-2-sulfonate, trifluoromethanesulfonylbicyclo [2,2,1] hept-5-ene-2,3-dicarbodiimide, N-hydroxysuccinimide Examples include sulfonic acid compound photoacid generators such as trifluoromethanesulfonate and 1,8-naphthalenedicarboxylic acid imide trifluoromethanesulfonate.

これらの光酸発生剤の中でも、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ノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、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n−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10−カンファースルホネート、ジフェニルヨードニウムナフタレンスルホネート、ビス(4−t−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−t−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、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムn−ドデシルベンゼンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム10−カンファースルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムナフタレンスルホネートが好ましい。なお、これらの光酸発生剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。   Among these photoacid generators, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium nonafluoro-n-butanesulfonate, diphenyliodonium pyrenesulfonate, diphenyliodonium n-dodecylbenzenesulfonate, diphenyliodonium 10-camphorsulfonate, diphenyliodonium naphthalenesulfonate, Bis (4-t-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium nonafluoro-n-butanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium n-dodecylbenzenesulfonate, bis ( 4-t-butylphenyl) iodonium 10-camphorsulfonate, bis (4-t-butylpheny ) Iodonium naphthalene sulfonate is preferred. In addition, these photo-acid generators can be used individually or in mixture of 2 or more types.

また、加熱により酸を発生する酸発生剤(以下、「熱酸発生剤」と記す)としては、例えば、2,4,4,6−テトラブロモシクロヘキサジエノン、ベンゾイントシレート、2−ニトロベンジルトシレート、アルキルスルホネート類等を挙げることができる。これらの熱酸発生剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。なお、(C)酸発生剤として、光酸発生剤と熱酸発生剤とを併用することもできる。   Examples of the acid generator that generates an acid upon heating (hereinafter referred to as “thermal acid generator”) include 2,4,4,6-tetrabromocyclohexadienone, benzoin tosylate, 2-nitrobenzyl, and the like. Tosylate, alkyl sulfonates and the like can be mentioned. These thermal acid generators can be used alone or in admixture of two or more. Note that (C) a photoacid generator and a thermal acid generator may be used in combination as the acid generator.

(C)酸発生剤の使用量は、(A)樹脂100質量部に対して、100質量部以下であることが好ましく、0.1〜30質量部であることが更に好ましく、0.1〜10質量部であることが特に好ましい。上記使用量が0.1質量部未満であると、ポイゾニング問題を十分に解消することができないおそれがある。一方、30質量部超であると、下層膜パターンの裾がえぐれ、下層膜パターンが倒れ易くなる(折れ曲がり易くなる)おそれがある。   (C) The amount of the acid generator used is preferably 100 parts by mass or less, more preferably 0.1 to 30 parts by mass, and more preferably 0.1 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of (A) resin. 10 parts by mass is particularly preferred. If the amount used is less than 0.1 parts by mass, the poisoning problem may not be sufficiently solved. On the other hand, if it exceeds 30 parts by mass, the bottom of the lower layer film pattern may be lost and the lower layer film pattern may easily fall over (be easily bent).

[1−4](D)架橋剤:
(D)架橋剤を含有させることにより、レジスト下層膜を低温で硬化させることが可能となる。(D)架橋剤としては、例えば、多核フェノール類、硬化剤を使用することができる。
[1-4] (D) Crosslinking agent:
(D) By including a crosslinking agent, the resist underlayer film can be cured at a low temperature. (D) As a crosslinking agent, polynuclear phenols and a hardening | curing agent can be used, for example.

多核フェノール類としては、例えば、4,4’−ビフェニルジオール、4,4’−メチレンビスフェノール、4,4’−エチリデンビスフェノール、ビスフェノールA等の2核フェノール類;4,4’,4”−メチリデントリスフェノール、4,4’−〔1−{4−(1−[4−ヒドロキシフェニル]−1−メチルエチル)フェニル}エチリデン〕ビスフェノール等の3核フェノール類;ノボラック等のポリフェノール類等を挙げることができる。これらの中でも、4,4’−〔1−{4−(1−[4−ヒドロキシフェニル]−1−メチルエチル)フェニル}エチリデン〕ビスフェノール、ノボラックが好ましい。なお、これらの多核フェノール類は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。   Examples of polynuclear phenols include dinuclear phenols such as 4,4′-biphenyldiol, 4,4′-methylene bisphenol, 4,4′-ethylidene bisphenol, and bisphenol A; 4,4 ′, 4 ″ -methyl Trinuclear phenols such as reddentrisphenol, 4,4 ′-[1- {4- (1- [4-hydroxyphenyl] -1-methylethyl) phenyl} ethylidene] bisphenol; polyphenols such as novolac Among these, 4,4 ′-[1- {4- (1- [4-hydroxyphenyl] -1-methylethyl) phenyl} ethylidene] bisphenol and novolak are preferable. A kind can be used individually or in mixture of 2 or more types.

硬化剤としては、例えば、2,3−トリレンジイソシアナート、2,4−トリレンジイソシアナート、3,4−トリレンジイソシアナート、3,5−トリレンジイソシアナート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナート、1,4−シクロヘキサンジイソシアナート等のジイソシアナート類、また、市販品としては以下商品名で、エピコート812、同815、同826、同828、同834、同836、同871、同1001、同1004、同1007、同1009、同1031(以上、油化シェルエポキシ社製)、アラルダイト6600、同6700、同6800、同502、同6071、同6084、同6097、同6099(以上、チバガイギー社製)、DER331、同332、同333、同661、同644、同667(以上、ダウケミカル社製)等のエポキシ化合物;サイメル300、同301、同303、同350、同370、同771、同325、同327、同703、同712、同701、同272、同202、マイコート506、同508(以上、三井化学アクアポリマー(旧三井サイアナミッド)社製)等のメラミン系硬化剤;サイメル1123、同1123−10、同1128、マイコート102、同105、同106、同130(以上、三井化学アクアポリマー(旧三井サイアナミッド)社製)等のベンゾグアナミン系硬化剤;サイメル1170、同1172(以上、三井化学アクアポリマー(旧三井サイアナミッド)社製)、ニカラックN−2702(三和ケミカル社製)等のグリコールウリル系硬化剤等を挙げることができる。これらの中でも、メラミン系硬化剤、グリコールウリル系硬化剤が好ましい。なお、これらの硬化剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。また、(D)架橋剤として、多核フェノール類と硬化剤とを併用することもできる。   Examples of the curing agent include 2,3-tolylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 3,4-tolylene diisocyanate, 3,5-tolylene diisocyanate, and 4,4′-diphenylmethane diester. Diisocyanates such as isocyanate, hexamethylene diisocyanate, 1,4-cyclohexane diisocyanate, etc., and commercially available products with the following trade names: Epicoat 812, 815, 826, 828, 834, 836, 871, 1001, 1004, 1007, 1009, 1031 (Oilized Shell Epoxy), Araldite 6600, 6700, 6800, 502, 6071, 6084, 6097, 6099 (above, manufactured by Ciba Geigy), DER331, 332, 333, 661, 644, 667 (above, manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.); Cymel 300, 301, 303, 350, 370, 771, 325, 327, 703, 712, Melamine-based curing agents such as 701, 272, 202, My Coat 506, 508 (Mitsui Chemicals Aqua Polymer (former Mitsui Cyanamid)); Cymel 1123, 1123-10, 1128, My Coat 102, 105, 106, 130 (above, Mitsui Chemicals Aqua Polymer (former Mitsui Cyanamid)) and other benzoguanamine-based curing agents; Cymel 1170, 1172 (above, Mitsui Chemicals Aqua Polymer (former Mitsui Cyanamid)) Manufactured), Nicarak N-2702 (manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd.) It can gel. Among these, melamine type curing agents and glycoluril type curing agents are preferred. In addition, these hardening | curing agents can be used individually or in mixture of 2 or more types. Moreover, (D) polynuclear phenols and a hardening | curing agent can also be used together as a crosslinking agent.

(D)架橋剤の使用量は、(A)樹脂100質量部に対して、100質量部以下であることが好ましく、1〜20質量部であることが更に好ましく、1〜10質量部であることが特に好ましい。上記使用量を100質量部以下とすると、レジスト下層膜の性能を良好に維持することができる。   (D) It is preferable that the usage-amount of a crosslinking agent is 100 mass parts or less with respect to 100 mass parts of (A) resin, It is still more preferable that it is 1-20 mass parts, It is 1-10 mass parts. It is particularly preferred. When the amount used is 100 parts by mass or less, the performance of the resist underlayer film can be maintained satisfactorily.

[1−5]その他の添加剤:
本実施形態のレジスト下層膜形成用組成物は、本発明における所期の効果を損なわない限り、必要に応じて、熱硬化性樹脂、放射線吸収剤、及び界面活性剤等の各種添加剤を含有してもよい。
[1-5] Other additives:
The composition for forming a resist underlayer film of the present embodiment contains various additives such as a thermosetting resin, a radiation absorber, and a surfactant, as necessary, as long as the desired effect in the present invention is not impaired. May be.

熱硬化性樹脂は、種々の熱硬化性樹脂を使用することができる。この熱硬化性樹脂は、加熱により硬化して溶剤に不溶となり、得られるレジスト下層膜と、その上に形成されるレジスト被膜との間のインターミキシングを防止する作用を有する成分である。このような熱硬化性樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂類(熱硬化アクリル系樹脂類)、フェノール樹脂類、尿素樹脂類、メラミン樹脂類、アミノ系樹脂類、芳香族炭化水素樹脂類、エポキシ樹脂類、アルキド樹脂類等を挙げることができる。これらの中でも、尿素樹脂類、メラミン樹脂類、芳香族炭化水素樹脂類が好ましい。   Various thermosetting resins can be used as the thermosetting resin. The thermosetting resin is a component that has an action of preventing intermixing between the resist underlayer film obtained and the resist film formed thereon, which is cured by heating and becomes insoluble in a solvent. Examples of such thermosetting resins include acrylic resins (thermosetting acrylic resins), phenol resins, urea resins, melamine resins, amino resins, aromatic hydrocarbon resins, epoxy Examples thereof include resins and alkyd resins. Among these, urea resins, melamine resins, and aromatic hydrocarbon resins are preferable.

熱硬化性樹脂の使用量は、(A)樹脂100質量部に対して、10質量部以下であることが好ましく、1〜5質量部であることが更に好ましい。   It is preferable that the usage-amount of a thermosetting resin is 10 mass parts or less with respect to 100 mass parts of (A) resin, and it is still more preferable that it is 1-5 mass parts.

放射線吸収剤としては、例えば、油溶性染料、分散染料、塩基性染料、メチン系染料、ピラゾール系染料、イミダゾール系染料、ヒドロキシアゾ系染料等の染料類;ビクシン誘導体、ノルビクシン、スチルベン、4,4’−ジアミノスチルベン誘導体、クマリン誘導体、ピラゾリン誘導体等の蛍光増白剤類;ヒドロキシアゾ系染料、市販品としては商品名「チヌビン234」、「チヌビン1130」(以上、チバガイギー社製)等の紫外線吸収剤類;アントラセン誘導体、アントラキノン誘導体等の芳香族化合物等を挙げることができる。なお、これらの放射線吸収剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。   Examples of the radiation absorber include oil-soluble dyes, disperse dyes, basic dyes, methine dyes, pyrazole dyes, imidazole dyes, hydroxyazo dyes, and the like; bixin derivatives, norbixine, stilbene, 4,4 Fluorescent brighteners such as' -diaminostilbene derivatives, coumarin derivatives, pyrazoline derivatives; hydroxyazo dyes, commercially available products such as “Tinuvin 234” and “Tinuvin 1130” (above, manufactured by Ciba Geigy) Agents; aromatic compounds such as anthracene derivatives and anthraquinone derivatives can be exemplified. In addition, these radiation absorbers can be used individually or in mixture of 2 or more types.

放射線吸収剤の使用量は、(A)樹脂100質量部に対して、50質量部以下であることが好ましく、1〜10質量部であることが更に好ましい。   The amount of the radiation absorber used is preferably 50 parts by mass or less, more preferably 1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin (A).

界面活性剤は、塗布性、ストリエーション、ぬれ性、現像性等を改良する作用を有する成分である。このような界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレン−n−オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン−n−ノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等のノニオン系界面活性剤、また、市販品としては以下全て商品名で、KP341(信越化学工業社製)、ポリフローNo.75、同No.95(以上、共栄社油脂化学工業社製)、エフトップEF101、同EF204、同EF303、同EF352(以上、トーケムプロダクツ社製)、メガファックF171、同F172、同F173(以上、大日本インキ化学工業社製)、フロラードFC430、同FC431、同FC135、同FC93(以上、住友スリーエム社製)、アサヒガードAG710、サーフロンS382、同SC101、同SC102、同SC103、同SC104、同SC105、同SC106(以上、旭硝子社製)等を挙げることができる。なお、これらの界面活性剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。   The surfactant is a component having an action of improving coating properties, striation, wettability, developability and the like. Examples of such surfactants include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene-n-octylphenyl ether, polyoxyethylene-n-nonylphenyl ether, and polyethylene. Nonionic surfactants such as glycol dilaurate and polyethylene glycol distearate, and commercially available products are all trade names below: KP341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), Polyflow No. 75, no. 95 (above, manufactured by Kyoeisha Yushi Chemical Co., Ltd.), Ftop EF101, EF204, EF303, EF352 (above, manufactured by Tochem Products), MegaFuck F171, F172, F173 (above, Dainippon Ink and Chemicals, Inc.) Manufactured by Kogyo Co., Ltd.), Florard FC430, FC431, FC135, FC93 (above, manufactured by Sumitomo 3M), Asahi Guard AG710, Surflon S382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC106 ( As mentioned above, Asahi Glass Co., Ltd.) can be mentioned. In addition, these surfactant can be used individually or in mixture of 2 or more types.

界面活性剤の使用量は、(A)樹脂100質量部に対して、15質量部以下であることが好ましく、0.001〜10質量部であることが更に好ましい。   The amount of the surfactant used is preferably 15 parts by mass or less, and more preferably 0.001 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the (A) resin.

更に、本実施形態のレジスト下層膜形成用組成物は、上記した放射線吸収剤や界面活性剤以外にも、例えば、保存安定剤、消泡剤、接着助剤等の他の添加剤を含有することもできる。   Furthermore, the resist underlayer film forming composition of the present embodiment contains other additives such as a storage stabilizer, an antifoaming agent, and an adhesion aid in addition to the radiation absorber and the surfactant described above. You can also.

[1−6]レジスト下層膜形成用組成物の調製:
本実施形態のレジスト下層膜形成用組成物は、例えば、(A)樹脂、(B)溶剤、及び、必要に応じて「その他の添加剤」を混合して、全固形分濃度が5〜30質量%(好ましくは5〜15質量%)である均一な混合溶液を得、得られた混合溶液を孔径0.1μm程度のフィルターでろ過することにより調製することができる。
[1-6] Preparation of resist underlayer film forming composition:
In the resist underlayer film forming composition of the present embodiment, for example, (A) resin, (B) solvent, and “other additives” as necessary are mixed, and the total solid content concentration is 5 to 30. It can be prepared by obtaining a uniform mixed solution of mass% (preferably 5 to 15 mass%) and filtering the obtained mixed solution with a filter having a pore size of about 0.1 μm.

[2]パターン形成方法:
次に、本発明のパターン形成方法の一実施形態について説明する。本実施形態のパターン形成方法は、上述した本発明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(1)と、得られた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(2)と、得られたレジスト被膜に、フォトマスクを介して光を照射してレジスト被膜を露光する工程(3)と、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工程(4)と、レジストパターンが形成されたレジスト被膜をマスク(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、レジスト下層膜及び被加工基板にレジストパターンを転写する工程(5)と、を備えたものである。
[2] Pattern formation method:
Next, an embodiment of the pattern forming method of the present invention will be described. The pattern forming method of the present embodiment includes a step (1) of applying the above-described composition for forming a resist underlayer film of the present invention on a substrate to be processed to form a resist underlayer film, and on the obtained resist underlayer film. , A step (2) of forming a resist film by applying a resist composition, a step (3) of exposing the resist film by irradiating the obtained resist film with light through a photomask, and an exposed resist Step (4) of developing the film to form a resist pattern, and using the resist film on which the resist pattern is formed as a mask (etching mask), the resist underlayer film and the substrate to be processed are dry-etched to form the resist underlayer film and the workpiece And (5) a step of transferring a resist pattern to the substrate.

このように本発明のレジスト下層膜形成用組成物を用いるため、ドライエッチングプロセスにおいて、被加工基板にレジストパターンを忠実に再現性よく転写することができる。以下、本実施形態のパターン形成方法における各工程について説明する。   As described above, since the resist underlayer film forming composition of the present invention is used, the resist pattern can be faithfully transferred with high reproducibility to the substrate to be processed in the dry etching process. Hereinafter, each process in the pattern formation method of this embodiment is demonstrated.

[2−1]工程(1):
本実施形態のパターン形成方法の工程(1)は、上述した本発明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である。これの工程により、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。
[2-1] Step (1):
Step (1) of the pattern forming method of the present embodiment is a step of forming the resist underlayer film by applying the resist underlayer film forming composition of the present invention described above on the substrate to be processed. Through these steps, a “substrate with a resist underlayer film” in which a resist underlayer film is formed on a substrate to be processed can be obtained.

レジスト下層膜形成用組成物は、アルキニルオキシ基、及び芳香族炭化水素基を有する樹脂を含有するため、本工程のレジスト下層膜を形成した際に、水素含有率が低いレジスト下層膜を形成することができる。このため、レジスト下層膜は、膜硬化性を有し、エッチング耐性に優れ、被加工基板エッチング時の下層膜パターンが折れ曲がり難くなる。   Since the resist underlayer film forming composition contains a resin having an alkynyloxy group and an aromatic hydrocarbon group, a resist underlayer film having a low hydrogen content is formed when the resist underlayer film in this step is formed. be able to. For this reason, the resist underlayer film has film curability, excellent etching resistance, and the underlayer film pattern at the time of etching the substrate to be processed is not easily bent.

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、ポリシロキサン等からなる無機膜を使用することができる。また、市販品としては、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(被加工基板)を使用することができる。なお、被加工基板は、予め、配線講(トレンチ)、プラグ溝(ビア)等のパターンが形成された基板を用いることもできる。   As the substrate to be processed, for example, an inorganic film made of silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, polysiloxane, or the like can be used. In addition, as commercial products, all of the following trade names are used for interlayers such as wafers covered with a low dielectric insulating film such as black diamond (manufactured by AMAT), silk (manufactured by Dow Chemical), or LKD5109 (manufactured by JSR). An insulating film (substrate to be processed) can be used. Note that a substrate on which a pattern such as a wiring course (trench), a plug groove (via), or the like is formed in advance can be used as the substrate to be processed.

被加工基板上にレジスト下層膜形成用組成物を塗布する方法については特に制限はなく、例えば、スピンコート法等を挙げることができる。レジスト下層膜形成用組成物は、被加工基板の溝を充填することができるため、被加工基板を、レジスト下層膜をマスクとしてドライエッチングにより加工する際、溝にある被加工基板の側壁(溝側壁部)をプラズマガスから保護することができる。そのため、工程(5)において所定のパターンを被加工基板にパターン化する際、被加工基板の溝側壁部にダメージを与えることなく所定のパターンを形成することができる。   There is no restriction | limiting in particular about the method of apply | coating the composition for resist underlayer film formation on a to-be-processed substrate, For example, a spin coat method etc. can be mentioned. Since the resist underlayer film forming composition can fill the groove of the substrate to be processed, when the substrate to be processed is processed by dry etching using the resist underlayer film as a mask, the sidewall of the substrate to be processed (groove) The side wall portion) can be protected from the plasma gas. Therefore, when the predetermined pattern is patterned on the substrate to be processed in the step (5), the predetermined pattern can be formed without damaging the groove side wall portion of the substrate to be processed.

レジスト下層膜形成用組成物を被加工基板上に塗布し、形成された塗膜を、露光及び/または加熱することにより硬化させて、レジスト下層膜を形成することができる。露光に用いる光は、例えば、レジスト下層膜形成用組成物に(C)酸発生剤が含有されている場合、(C)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宜選択することができる。   The resist underlayer film forming composition can be applied on a substrate to be processed, and the formed coating film can be cured by exposure and / or heating to form a resist underlayer film. For example, when (C) an acid generator is contained in the composition for forming a resist underlayer film, the light used for exposure is visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X, depending on the type of (C) acid generator. It can be appropriately selected from a beam, electron beam, γ-ray, molecular beam, ion beam, and the like.

また、塗膜を加熱する際の温度は、特に限定されることはないが、90〜450℃であることが好ましく、90〜350℃であることが更に好ましく、90〜250℃であることが特に好ましい。   Moreover, the temperature at the time of heating a coating film is although it does not specifically limit, It is preferable that it is 90-450 degreeC, It is more preferable that it is 90-350 degreeC, It is 90-250 degreeC. Particularly preferred.

レジスト下層膜の膜厚については、特に制限はないが、100〜1000nmであることが好ましく、200〜500nmであることが更に好ましい。   Although there is no restriction | limiting in particular about the film thickness of a resist underlayer film, It is preferable that it is 100-1000 nm, and it is still more preferable that it is 200-500 nm.

また、本実施形態のパターン形成方法は、この工程(1)の後に、必要に応じて、レジスト下層膜上に中間層を形成する工程(1a)を更に備えていてもよい。この中間層は、レジストのパターン形成工程において、レジスト下層膜及び/またはレジスト被膜の機能を補い、これらが有していない機能を得、または、これらの両方の目的で、必要とされる所定の機能が付与された層のことである。例えば、中間層として反射防止膜を形成した場合には、中間層よってレジスト下層膜の反射防止機能を更に補うことができる。   Moreover, the pattern formation method of this embodiment may further include a step (1a) of forming an intermediate layer on the resist underlayer film as necessary after this step (1). This intermediate layer supplements the functions of the resist underlayer film and / or the resist film in the resist pattern formation process, obtains a function that they do not have, or a predetermined predetermined number required for both of these purposes. It is a layer that has been given a function. For example, when an antireflection film is formed as the intermediate layer, the antireflection function of the resist underlayer film can be further supplemented by the intermediate layer.

中間層は、有機化合物や無機酸化物を用いて形成することができる。有機化合物としては、例えば、ブルワー・サイエンス(Brewer Science)社製の「DUV−42」、「DUV−44」、「ARC−28」、「ARC−29」等の商品名で市販されている材料や、ローム アンド ハース社製の「AR−3」、「AR―19」等の商品名で市販されている材料等を用いることができる。また、無機酸化物としては、例えば、JSR社製の「NFC SOG01」、「NFC SOG04」等の商品名で市販されている材料や、CVD法により形成されるポリシロキサン、酸化チタン、酸化アルミナ、酸化タングステン等を用いることができる。   The intermediate layer can be formed using an organic compound or an inorganic oxide. Examples of the organic compound include commercially available materials such as “DUV-42”, “DUV-44”, “ARC-28”, and “ARC-29” manufactured by Brewer Science. Alternatively, materials commercially available under trade names such as “AR-3” and “AR-19” manufactured by Rohm and Haas can be used. Examples of the inorganic oxide include materials commercially available under trade names such as “NFC SOG01” and “NFC SOG04” manufactured by JSR, polysiloxane formed by a CVD method, titanium oxide, alumina oxide, Tungsten oxide or the like can be used.

中間層を形成するための方法は特に制限はないが、例えば、塗布法やCVD法等を挙げることができる。これらの中でも、塗布法が好ましい。塗布法を用いた場合、レジスト下層膜を形成した後に、連続して中間層を形成することができるためである。   The method for forming the intermediate layer is not particularly limited, and examples thereof include a coating method and a CVD method. Among these, a coating method is preferable. This is because when the coating method is used, the intermediate layer can be formed continuously after the resist underlayer film is formed.

中間層の膜厚は、特に制限はなく、中間層に求められる機能に応じて適宜選択することができるが、例えば、一般的なリソグラフィープロセスにおいては、10〜3000nmであることが好ましく、20〜300nmであることが更に好ましい。中間層の膜厚が10nm未満であると、レジスト下層膜のエッチングの途中で中間層が削れてなくなってしまうおそれがある。一方、3000nm超であると、レジスト被膜に形成されたパターンを中間層に転写する際に、加工変換差が大きくなってしまうおそれがある。   The thickness of the intermediate layer is not particularly limited and can be appropriately selected according to the function required for the intermediate layer. For example, in a general lithography process, the thickness is preferably 10 to 3000 nm. More preferably, it is 300 nm. If the thickness of the intermediate layer is less than 10 nm, the intermediate layer may not be removed during the etching of the resist underlayer film. On the other hand, if it exceeds 3000 nm, there is a possibility that the processing conversion difference becomes large when the pattern formed on the resist film is transferred to the intermediate layer.

[2−2]工程(2):
工程(2)は、工程(1)で得られた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である。なお、上記したように、レジスト下層膜上に中間層を更に形成した場合には、中間層上にレジスト被膜を形成する。
[2-2] Step (2):
Step (2) is a step of forming a resist film by applying a resist composition on the resist underlayer film obtained in step (1). As described above, when an intermediate layer is further formed on the resist underlayer film, a resist film is formed on the intermediate layer.

工程(2)に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また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、シリコン原子を主成分として含有するシリコン含有レジスト等を好適例として挙げることができる。   Examples of the resist composition used in the step (2) include a positive or negative chemically amplified resist composition containing a photoacid generator, and a positive resist composition comprising an alkali-soluble resin and a quinonediazide photosensitizer. Preferable examples include a negative resist composition comprising a product, an alkali-soluble resin and a crosslinking agent, a silicon-containing resist containing silicon atoms as a main component, and the like.

レジスト組成物の固形分濃度は、特に制限はないが、例えば、5〜50質量%であることが好ましい。また、レジスト組成物は、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は、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。   The solid content concentration of the resist composition is not particularly limited, but is preferably 5 to 50% by mass, for example. In addition, a resist composition that has been filtered using a filter having a pore diameter of about 0.2 μm can be suitably used. In the pattern forming method of the present invention, a commercially available resist composition can be used as it is as the resist composition.

レジスト組成物を塗布する方法は、特に制限はなく、例えば、スピンコート法等の従来の方法を挙げることができる。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ことが好ましい。   There is no restriction | limiting in particular in the method of apply | coating a resist composition, For example, conventional methods, such as a spin coat method, can be mentioned. In addition, when apply | coating a resist composition, it is preferable to adjust the quantity of the resist composition to apply | coat so that the resist film obtained may become a predetermined film thickness.

上記レジスト組成物を塗布することによって塗膜を形成した後、この塗膜をプレベークすることにより、塗膜中の溶剤(即ち、レジスト組成物に含有される溶剤)を揮発させてレジスト被膜を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選択することができるが、30〜200℃であることが好ましく、50〜150℃であることが更に好ましい。   After forming a coating film by applying the resist composition, the coating film is pre-baked to volatilize the solvent in the coating film (that is, the solvent contained in the resist composition) to form a resist coating film. can do. Although the temperature at the time of prebaking can be suitably selected according to the kind etc. of resist composition to be used, it is preferable that it is 30-200 degreeC, and it is still more preferable that it is 50-150 degreeC.

[2−3]工程(3):
工程(3)は、工程(2)で得られたレジスト被膜に、フォトマスクを介して光を照射してレジスト被膜を露光する工程である。本工程で用いられる光は、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適宜選択されるが、例えば、可視光線、紫外線、遠紫外線、X線、電子線、γ線、分子線、イオンビーム等を挙げることができる。これらの中でも、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。また、露光する方法は、特に制限はなく、従来公知のパターン形成方法において行われる方法に準じて行うことができる。
[2-3] Step (3):
Step (3) is a step of exposing the resist film by irradiating the resist film obtained in step (2) with light through a photomask. The light used in this step is appropriately selected according to the type of acid generator used in the resist composition. For example, visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-rays, electron beams, γ-rays, molecules A line, an ion beam, etc. can be mentioned. Among these, far ultraviolet rays are preferable, 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 ( Preferred examples include wavelength 134 nm), extreme ultraviolet light (wavelength 13 nm, etc.), and the like. The exposure method is not particularly limited, and can be performed in accordance with a method performed in a conventionally known pattern forming method.

[2−4]工程(4):
工程(4)は、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工程である。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を使用する場合には、現像液として、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。なお、これらのアルカリ性水溶液は、水溶性有機溶剤、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。
[2-4] Step (4):
Step (4) is a step of developing the exposed resist film to form a resist pattern. The developer used for development can be appropriately selected according to the type of resist composition used. In the case of using a positive chemically amplified resist composition or a positive resist composition containing an alkali-soluble resin, examples of the developer include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, and 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 the like 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を使用する場合には、現像液として、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, when using a negative chemically amplified resist composition or a negative resist composition containing an alkali-soluble resin, examples of the developer include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, Inorganic alkalis such as sodium silicate and aqueous ammonia, primary amines such as ethylamine and n-propylamine, secondary amines such as diethylamine and di-n-butylamine, tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine, dimethyl Alcohol amines such as ethanolamine and triethanolamine, quaternary ammonium salts such as tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, choline, and alkaline aqueous solutions such as cyclic amines such as pyrrole and piperidine should be used. Can do.

なお、本工程(4)において、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)で露光を行った後)に、露光したレジスト被膜をポストベークすることが好ましい。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選択することができるが、50〜200℃であることが好ましく、80〜150℃であることが更に好ましい。   In this step (4), in order to improve resolution, pattern profile, developability, etc., the exposed resist film is post-baked before development (that is, after exposure in step (3)). It is preferable. The post-baking temperature can be appropriately selected according to the type of resist composition used, but is preferably 50 to 200 ° C, and more preferably 80 to 150 ° C.

[2−5]工程(5):
工程(5)は、レジストパターンが形成されたレジスト被膜をマスク(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順次、ドライエッチングし、レジスト下層膜及び被加工基板に順次、レジストパターンを転写する工程である。なお、レジスト下層膜上に中間層を形成した場合には、レジスト下層膜及び被加工基板とともに中間層もドライエッチングする。
[2-5] Step (5):
In step (5), the resist underlayer film and the substrate to be processed are sequentially dry-etched using the resist film on which the resist pattern is formed as a mask (etching mask), and the resist pattern is sequentially transferred to the resist underlayer film and the substrate to be processed. It is a process to do. When the intermediate layer is formed on the resist underlayer film, the intermediate layer is also dry etched together with the resist underlayer film and the substrate to be processed.

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、被エッチ膜(レジスト下層膜、被加工基板、中間層)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。 Dry etching can be performed using a known dry etching apparatus. As a source gas at the time of dry etching, although it depends on the elemental composition of the film to be etched (resist underlayer film, substrate to be processed, intermediate layer), a gas containing oxygen atoms such as O 2 , CO, and CO 2 , He An inert gas such as N 2 , Ar, a chlorine-based gas such as Cl 2 or BCl 4 , a gas such as H 2 or NH 4 , or the like can be used. In addition, these gases can also be mixed and used.

図2は、基板1と、基板1上に形成された低誘電絶縁膜(被加工基板)2と、低誘電絶縁膜2上に形成され、レジストパターンが形成されたレジスト被膜をマスクとしてドライエッチングによってレジストパターンが転写されたレジスト下層膜3と、を示す断面図である。なお、レジスト下層膜3上には、レジストパターンが形成されたレジスト被膜が配置されているが図示していない。   FIG. 2 shows dry etching using a substrate 1, a low dielectric insulating film (substrate to be processed) 2 formed on the substrate 1, and a resist film formed on the low dielectric insulating film 2 and having a resist pattern as a mask. It is sectional drawing which shows the resist lower layer film 3 to which the resist pattern was transcribe | transferred by. A resist film on which a resist pattern is formed is disposed on the resist underlayer film 3 but is not shown.

図3は、基板1と、基板1上に形成され、レジストパターンが形成された低誘電絶縁膜(被加工基板)2と、低誘電絶縁膜2上に形成され、レジストパターンが形成されたレジスト被膜をレジスト下層膜3と、を示す断面図である。即ち、図3は、図2のレジスト下層膜3をマスクとして、ドライエッチングによって低誘電絶縁膜2にレジストパターンを転写した後の状態を示す断面図である。なお、レジスト下層膜3上には、レジストパターンが形成されたレジスト被膜が配置されているが図示していない。本実施形態のレジスト下層膜形成用組成物によって形成されるレジスト下層膜3は、エッチング耐性に優れるため、ドライエッチングによるオーバーエッチングが少なく、下層膜パターンが折れ曲がり難く、膜硬化性を有するものである。   FIG. 3 shows a substrate 1, a low dielectric insulating film (substrate to be processed) 2 formed on the substrate 1 and formed with a resist pattern, and a resist formed on the low dielectric insulating film 2 and formed with a resist pattern. It is sectional drawing which shows the resist underlayer film 3 as a film. 3 is a cross-sectional view showing a state after the resist pattern is transferred to the low dielectric insulating film 2 by dry etching using the resist underlayer film 3 of FIG. 2 as a mask. A resist film on which a resist pattern is formed is disposed on the resist underlayer film 3 but is not shown. The resist underlayer film 3 formed by the resist underlayer film forming composition of the present embodiment is excellent in etching resistance, so that there is little overetching by dry etching, the underlayer film pattern is hardly bent, and has film curability. .

なお、これまでに説明した工程(1)〜(5)を適宜繰り返すことにより、配線講(トレンチ)、プラグ溝(ビア)等の所定のパターンが形成された複層状の被加工基板(デュアルダマシン構造が形成された被加工基板)を良好に得ることができる。   In addition, by repeating the steps (1) to (5) described so far, a multilayer substrate to be processed (dual damascene) on which a predetermined pattern such as a wiring course (trench) or a plug groove (via) is formed. The substrate to be processed on which the structure is formed can be obtained satisfactorily.

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例、比較例中の「部」は、特に断らない限り質量基準である。合成例中のアルキニルオキシ基の導入率の測定は、下記の方法により行った。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples. “Parts” in Examples and Comparative Examples are based on mass unless otherwise specified. The introduction rate of the alkynyloxy group in the synthesis examples was measured by the following method.

<アルキニルオキシ基の導入率の測定>
樹脂(A−1)〜(A−11)におけるアルキニルオキシ基(一般式(1)で示される基)の導入率(モル%)は、13C−NMR(500MHz−NMR:日本電子社製、ECP−500、重溶剤:CDCl)を用いて測定した。
<Measurement of introduction rate of alkynyloxy group>
The introduction rate (mol%) of the alkynyloxy group (group represented by the general formula (1)) in the resins (A-1) to (A-11) is 13 C-NMR (500 MHz-NMR: manufactured by JEOL Ltd., ECP-500, heavy solvent: CDCl 3) was used for the measurement.

(合成例1)
樹脂(A−1)の合成:
温度計を備えたセパラブルフラスコに、1−ナフトール/ホルムアルデヒド縮合物(ヒドロキシ基を有する樹脂)10部、プロパギルブロマイド(一般式(1)で示される基を有する化合物(アルキニル化剤))10部、トリエチルアミン10部、テトラハイドロフラン40部を仕込み、攪拌しつつ50℃で12時間反応した。反応終了後、反応溶液を水冷により30℃以下に冷却した。冷却後、この重合溶液を多量のn−ヘプタンに投入した。その後、析出した固体をデカンテーション法により分離し、多量のn−ヘプタンにて洗浄した。続いて、固体をメチルイソブチルケトンに溶解させ、1質量%のシュウ酸、及び純水で洗浄し、残存するトリエチルアミンを除去した。その後、有機層を、50℃にて17時間乾燥し、樹脂(A−1)を得た。なお、樹脂(A−1)におけるアルキニルオキシ基の導入率は、90モル%であった。
(Synthesis Example 1)
Synthesis of Resin (A-1):
In a separable flask equipped with a thermometer, 10 parts of 1-naphthol / formaldehyde condensate (resin having a hydroxy group), propargyl bromide (compound having a group represented by the general formula (1) (alkynylating agent)) 10 Parts, 10 parts of triethylamine, and 40 parts of tetrahydrofuran were added and reacted at 50 ° C. for 12 hours while stirring. After completion of the reaction, the reaction solution was cooled to 30 ° C. or lower by water cooling. After cooling, this polymerization solution was put into a large amount of n-heptane. Thereafter, the precipitated solid was separated by a decantation method and washed with a large amount of n-heptane. Subsequently, the solid was dissolved in methyl isobutyl ketone and washed with 1% by mass of oxalic acid and pure water to remove the remaining triethylamine. Thereafter, the organic layer was dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain a resin (A-1). In addition, the introduction rate of the alkynyloxy group in the resin (A-1) was 90 mol%.

(合成例2〜11)
樹脂(A−2)〜(A−11)の合成:
表1に示す、ヒドロキシ基を有する樹脂を使用した以外は、合成例1と同様にして樹脂(A−2)〜(A−11)を合成した。なお、樹脂(A−2)〜(A−11)におけるアルキニルオキシ基の導入率を表1に示す。
(Synthesis Examples 2 to 11)
Synthesis of Resins (A-2) to (A-11):
Resins (A-2) to (A-11) were synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1 except that the resin having a hydroxy group shown in Table 1 was used. In addition, Table 1 shows the introduction rate of the alkynyloxy group in the resins (A-2) to (A-11).

Figure 2009014816
Figure 2009014816

(実施例1)
合成例1で得られた樹脂(A−1)10部をプロピレングリコールモノメチルアセテート((B)溶剤)90部に溶解させて混合溶液を得た。その後、この混合溶液を孔径0.1μmのメンブランフィルターでろ過してレジスト下層膜形成用組成物(U−1)を調製した。
Example 1
10 parts of the resin (A-1) obtained in Synthesis Example 1 was dissolved in 90 parts of propylene glycol monomethyl acetate ((B) solvent) to obtain a mixed solution. Thereafter, this mixed solution was filtered through a membrane filter having a pore diameter of 0.1 μm to prepare a resist underlayer film forming composition (U-1).

調製したレジスト下層膜形成用組成物(U−1)によってレジスト下層膜を形成し、このレジスト下層膜について、以下に示す方法で、レジスト下層膜の元素組成(水素含有率)の測定、膜硬化性の評価、エッチング耐性の評価、及び曲がり耐性の評価を行った。   A resist underlayer film is formed from the prepared resist underlayer film forming composition (U-1), and for this resist underlayer film, the elemental composition (hydrogen content) of the resist underlayer film is measured and the film is cured by the following method. Evaluation of property, etching resistance, and bending resistance were performed.

<レジスト下層膜の元素組成>
調製したレジスト下層膜形成用組成物(U−1)をシリコンウェハ(被加工基板)上に、スピンコート法により塗布した。その後、大気雰囲気下にて、250℃/60秒の条件で焼成(ベーク)して、膜厚300nmのレジスト下層膜を形成し、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」を得た。得られたレジスト下層膜付き基板において、レジスト下層膜をシリコンウェハから引き剥がした後、レジスト下層膜の水素含有率(質量%)を測定した。この測定は、ジェイ・サイエンス社製の有機元素分析装置(商品名「CHNコーダー JM10」)を用いた。
<Elemental composition of resist underlayer film>
The prepared resist underlayer film forming composition (U-1) was applied to a silicon wafer (substrate to be processed) by a spin coating method. Thereafter, baking is performed (baked) at 250 ° C./60 seconds in an air atmosphere to form a resist underlayer film having a thickness of 300 nm, and the resist underlayer film is formed on the substrate to be processed. Obtained substrate ". In the obtained substrate with resist underlayer film, the resist underlayer film was peeled off from the silicon wafer, and then the hydrogen content (% by mass) of the resist underlayer film was measured. This measurement was performed using an organic element analyzer (trade name “CHN Coder JM10”) manufactured by J-Science.

<膜硬化性>
上記<レジスト下層膜の元素組成>と同様にして「レジスト下層膜付き基板」を得た。得られたレジスト下層膜付き基板において、レジスト下層膜をシリコンウェハから引き剥がした。その後、このレジスト下層膜(膜厚300nm)を、プロピルグリコールモノメチルエーテルアセテート(室温)に1分間浸漬した。浸漬前後の膜厚を分光エリプソメーターUV1280E(KLA−TENCOR社製)を用いて測定し、測定値から膜厚変化率を算出して評価した。評価基準は、膜厚変化率が0%の場合を「〇」とした。膜厚変化率が0%を超える場合を「×」とした。
<Film curability>
In the same manner as in the above <Element composition of resist underlayer film>, a “substrate with a resist underlayer film” was obtained. In the obtained substrate with a resist underlayer film, the resist underlayer film was peeled off from the silicon wafer. Thereafter, this resist underlayer film (film thickness 300 nm) was immersed in propyl glycol monomethyl ether acetate (room temperature) for 1 minute. The film thickness before and after immersion was measured using a spectroscopic ellipsometer UV1280E (manufactured by KLA-TENCOR), and the film thickness change rate was calculated from the measured value and evaluated. The evaluation criterion was “◯” when the film thickness change rate was 0%. The case where the film thickness change rate exceeded 0% was defined as “x”.

<エッチング耐性>
上記<レジスト下層膜の元素組成>と同様にして「レジスト下層膜付き基板」を得た。得られたレジスト下層膜付き基板のレジスト下層膜(膜厚300nm)を、エッチング装置(神鋼精機社製、商品名「EXAM」)を使用して、CF/Ar/O(CF:40mL/分、Ar:20mL/分、O:5mL/分;圧力:20Pa;RFパワー:200W;処理時間:40秒;温度:15℃)でエッチング処理し、エッチング処理前後のレジスト下層膜の膜厚を測定して、エッチングレートを算出し、エッチング耐性を評価した。なお、このエッチングレートの算出は、JSR社製のレジスト下層膜形成用組成物(商品名「NFC CT08」)によりレジスト下層膜を形成し、このレジスト下層膜を基準レジスト下層膜として行った。評価基準は、上記基準レジスト下層膜に比べてエッチングレートが、−10%未満の場合を「◎」、−10%以上、0%未満の場合を「○」、0%以上の場合を「×」とした。
<Etching resistance>
In the same manner as in the above <Element composition of resist underlayer film>, a “substrate with a resist underlayer film” was obtained. CF 4 / Ar / O 2 (CF 4 : 40 mL) of the resist underlayer film (film thickness 300 nm) of the obtained substrate with a resist underlayer film was used using an etching apparatus (manufactured by Shinko Seiki Co., Ltd., trade name “EXAM”). / Min, Ar: 20 mL / min, O 2 : 5 mL / min; pressure: 20 Pa; RF power: 200 W; treatment time: 40 seconds; temperature: 15 ° C.), and the resist underlayer film before and after the etching treatment The thickness was measured, the etching rate was calculated, and the etching resistance was evaluated. The etching rate was calculated by forming a resist underlayer film from a composition for forming a resist underlayer film (trade name “NFC CT08”) manufactured by JSR, and using this resist underlayer film as a reference resist underlayer film. The evaluation criteria are “◎” when the etching rate is less than −10%, “◯” when the etching rate is less than −10%, less than 0%, and “×” when the etching rate is 0% or more. "

<曲がり耐性>
被加工基板としてTEOS基板を用い、このTEOS基板上に、膜厚500nmのレジスト下層膜を形成して「レジスト下層膜付き基板」を得た。得られた「レジスト下層膜付き基板」のレジスト下層膜(膜厚500nm)上に、3層レジストプロセス用中間層組成物溶液(JSR社製、商品名「NFC SOG080」)をスピンコートし、200℃で60秒間加熱し、その後、更に300℃で60秒間ホットプレート上にて加熱して、膜厚50nmの中間層を形成した。次に、この中間層上に、ArF用レジスト組成物(JSR社製、商品名「AR1682J」)を調製して得られたArF用レジスト組成物溶液をスピンコートし、130℃のホットプレート上で90秒間プレベークして、膜厚200nmのフォトレジスト膜(レジスト被膜)を形成した。
<Bending resistance>
A TEOS substrate was used as a substrate to be processed, and a resist underlayer film having a thickness of 500 nm was formed on the TEOS substrate to obtain a “substrate with a resist underlayer film”. On the resist underlayer film (film thickness 500 nm) of the obtained “substrate with resist underlayer film”, a three-layer resist process intermediate layer solution (trade name “NFC SOG080” manufactured by JSR Corporation) is spin-coated, and 200 The mixture was heated at 60 ° C. for 60 seconds, and further heated on a hot plate at 300 ° C. for 60 seconds to form an intermediate layer having a thickness of 50 nm. Next, an ArF resist composition solution obtained by preparing an ArF resist composition (trade name “AR1682J”, manufactured by JSR Corporation) is spin-coated on this intermediate layer, and then heated on a 130 ° C. hot plate. A 200-nm-thick photoresist film (resist film) was formed by pre-baking for 90 seconds.

その後、ニコン(NIKON)社製のArFエキシマレーザー露光装置(レンズ開口数0.78、露光波長193nm)を用い、フォトマスクを介して、最適露光時間だけ露光した。露光後、130℃のホットプレート上で90秒間ポストベークした後、2.38質量%濃度のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて、25℃で1分間現像した。現像後、水洗し、乾燥して、ArF用ポジ型レジストパターンが形成されたレジスト被膜を得た。   Then, it exposed for only the optimal exposure time through the photomask using the ArF excimer laser exposure apparatus (lens numerical aperture 0.78, exposure wavelength 193nm) by Nikon (NIKON). After the exposure, the film was post-baked for 90 seconds on a 130 ° C. hot plate, and then developed at 25 ° C. for 1 minute using a 2.38 mass% aqueous tetramethylammonium hydroxide solution. After development, it was washed with water and dried to obtain a resist film on which a positive resist pattern for ArF was formed.

得られたレジスト被膜をマスクとして、ドライエッチング法を用いて、中間層にレジスト被膜のパターンを転写して中間層にパターン(中間層パターン)を形成した。この中間層をマスクとして、ドライエッチング法を用いて、レジスト下層膜に中間層のパターンを転写してレジスト下層膜にパターン(レジスト下層膜パターン)を形成した。更に、このレジスト下層膜をマスクとして、CF/Ar/OでTEOS基板(被加工基板)に深さ300nmのパターンを形成した。 Using the obtained resist film as a mask, the pattern of the resist film was transferred to the intermediate layer using a dry etching method to form a pattern (intermediate layer pattern) on the intermediate layer. Using this intermediate layer as a mask, the pattern of the intermediate layer was transferred to the resist underlayer film using a dry etching method to form a pattern (resist underlayer film pattern) on the resist underlayer film. Further, using this resist underlayer film as a mask, a pattern having a depth of 300 nm was formed on a TEOS substrate (substrate to be processed) with CF 4 / Ar / O 2 .

TEOS基板にパターンを形成した後、レジスト下層膜パターンの形状を走査型電子顕微鏡(S−4800、日立ハイテック社製)にて観察し、パターンが形成されたレジスト下層膜の折れ曲がり具合(曲がり耐性)を評価した。評価基準は、レジスト下層膜パターンの形状に折れ曲がりが観察されない場合を「○」、レジスト下層膜パターンの形状に折れ曲がりが観察された場合を「×」とした。   After forming the pattern on the TEOS substrate, the shape of the resist underlayer film pattern is observed with a scanning electron microscope (S-4800, manufactured by Hitachi High-Tech Co., Ltd.), and the degree of bending of the resist underlayer film on which the pattern is formed (bending resistance) Evaluated. The evaluation criteria were “◯” when no bending was observed in the shape of the resist underlayer film pattern, and “X” when bending was observed in the shape of the resist underlayer film pattern.

本実施例のレジスト下層膜形成用組成物によって形成されたレジスト下層膜は、レジスト下層膜の元素組成(水素含有率)が31質量%であり、膜硬化性が「○」であり、エッチング耐性が「○」であり、曲がり耐性が「○」であった。   The resist underlayer film formed by the resist underlayer film forming composition of this example has an element composition (hydrogen content) of the resist underlayer film of 31% by mass, a film curability of “◯”, and an etching resistance. Was “◯” and the bending resistance was “◯”.

(実施例2〜15)
表2に示す配合処方とした以外は、実施例1と同様にして、レジスト下層膜形成用組成物(U−2)〜(U−11)を調製した。なお、表2中、(C)酸発生剤は、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム−カンファースルホネート(ミドリ化学社製、商品名「BBI−109」)を示し、(D)架橋剤は、テトラメトキシメチルグリコールウリルを示す。
(Examples 2 to 15)
Resist underlayer film forming compositions (U-2) to (U-11) were prepared in the same manner as in Example 1 except that the formulation shown in Table 2 was used. In Table 2, (C) acid generator indicates bis (4-t-butylphenyl) iodonium-camphorsulfonate (trade name “BBI-109” manufactured by Midori Chemical Co., Ltd.), and (D) crosslinker is And tetramethoxymethyl glycoluril.

Figure 2009014816
Figure 2009014816

調製したレジスト下層膜形成用組成物(U−2)〜(U−11)を用い、実施例1と同様にして、「レジスト下層膜付き基板」を得、得られた「レジスト下層膜付き基板」のレジスト下層について、レジスト下層膜の元素組成(水素含有率)の測定、膜硬化性の評価、エッチング耐性の評価、及び曲がり耐性の評価を行った。評価結果を表3に示す。   Using the prepared resist underlayer film forming compositions (U-2) to (U-11), a “substrate with resist underlayer film” was obtained in the same manner as in Example 1, and the obtained “substrate with resist underlayer film” As for the resist underlayer, the element composition (hydrogen content) of the resist underlayer film, the film curability evaluation, the etching resistance evaluation, and the bending resistance evaluation were performed. The evaluation results are shown in Table 3.

Figure 2009014816
Figure 2009014816

(比較例1〜8)
表4に示す、ヒドロキシ基を有する樹脂(UA−1)〜(UA−5)をそれぞれ用い、表5に示す配合処方とした以外は、実施例1と同様にして、レジスト下層膜形成用組成物(UC−1)〜(UC−8)を調製した。
(Comparative Examples 1-8)
Resist underlayer film forming composition in the same manner as in Example 1 except that the resins having a hydroxy group (UA-1) to (UA-5) shown in Table 4 were used, respectively, and the formulation was shown in Table 5. Products (UC-1) to (UC-8) were prepared.

Figure 2009014816
Figure 2009014816

Figure 2009014816
Figure 2009014816

調製したレジスト下層膜形成用組成物(UC−1)〜(UC−8)を用い、実施例1と同様にして、「レジスト下層膜付き基板」を得、得られた「レジスト下層膜付き基板」のレジスト下層について、レジスト下層膜の元素組成(水素含有率)の測定、膜硬化性の評価、エッチング耐性の評価、及び曲がり耐性の評価を行った。評価結果を表6に示す。   Using the prepared resist underlayer film forming compositions (UC-1) to (UC-8), a “substrate with resist underlayer film” was obtained in the same manner as in Example 1, and the obtained “substrate with resist underlayer film” ”Was measured for the element composition (hydrogen content) of the resist underlayer film, evaluated for film curability, evaluated for etching resistance, and evaluated for bending resistance. The evaluation results are shown in Table 6.

Figure 2009014816
Figure 2009014816

[考察]
表3、6に示すように、実施例1〜15のレジスト下層膜形成用組成物は、膜硬化性の評価が全て「○」であり、曲がり耐性の評価が全て「○」であった。更に、エッチング耐性の評価においても全て「○」(但し、実施例9では「◎」)であった。一方、比較例1〜8のレジスト下層膜形成用組成物の中には、全ての評価項目が「○」となるものはなかった。即ち、膜硬化性の評価は、比較例1、5、7のレジスト下層膜形成用組成物で「×」であり、曲がり耐性の評価は比較例5と7のレジスト下層膜形成用組成物を除いて全て「×」であり、エッチング耐性の評価は比較例3、7のレジスト下層膜形成用組成物で「×」であった。
[Discussion]
As shown in Tables 3 and 6, the resist underlayer film forming compositions of Examples 1 to 15 were all evaluated for film curability as “◯” and evaluated for bending resistance as “◯”. Further, in the evaluation of etching resistance, all were “◯” (however, “◎” in Example 9). On the other hand, none of the compositions for forming a resist underlayer film of Comparative Examples 1 to 8 had “◯” for all evaluation items. That is, the evaluation of the film curability is “x” for the resist underlayer film forming compositions of Comparative Examples 1, 5, and 7, and the evaluation of the bending resistance is the resist underlayer film forming composition of Comparative Examples 5 and 7. Except for “x”, the evaluation of etching resistance was “x” in the resist underlayer film forming compositions of Comparative Examples 3 and 7.

このような結果が得られた原因としては、以下の理由が考えられる。実施例1〜15のレジスト下層膜形成用組成物によって形成されたレジスト下層膜は、水素含有率が少ない(A)樹脂を含有するレジスト下層膜用組成物によって形成されたものであるため、その水素含有率が少ない。そのため、実施例1〜15のレジスト下層膜形成用組成物によって形成されたレジスト下層膜は、曲がり耐性を有していたものと考えられる。同様に、比較例5,7のレジスト下層膜形成用組成物によって形成されたレジスト下層膜は、ノボラック樹脂を含有するレジスト下層膜形成組成物によって形成されたものであるため、水素含有率が少なく、曲がり耐性を有している。しかし、実施例1〜15のレジスト下層膜形成用組成物によって形成されたレジスト下層膜とは異なり、アルキニルオキシ基が含有されていないため、膜硬化性の評価が「×」であった。   The following reasons can be considered as a cause of obtaining such a result. Since the resist underlayer film formed by the resist underlayer film forming compositions of Examples 1 to 15 is formed by the resist underlayer film composition containing a resin (A) having a low hydrogen content, Low hydrogen content. Therefore, it is considered that the resist underlayer films formed by the resist underlayer film forming compositions of Examples 1 to 15 had bending resistance. Similarly, since the resist underlayer film formed by the resist underlayer film forming composition of Comparative Examples 5 and 7 is formed by the resist underlayer film forming composition containing the novolak resin, the hydrogen content is low. Has bending resistance. However, unlike the resist underlayer films formed by the resist underlayer film forming compositions of Examples 1 to 15, since the alkynyloxy group was not contained, the film curability was evaluated as “x”.

実施例1〜15のレジスト下層膜形成用組成物によって形成されたレジスト下層膜が膜硬化性を有している理由としては、レジスト下層膜形成用組成物中に含有している(A)樹脂が、本発明の特徴であるアルキニルオキシ基を有しているためであると考えられる。アルキニルオキシ基は、架橋構造を形成した際に水素含有率を高くするものではないため、実施例1〜15のレジスト下層膜形成用組成物によって形成されたレジスト下層膜は、曲がり耐性を維持しながら膜硬化性を有していると推定される。   The reason why the resist underlayer film formed by the resist underlayer film forming compositions of Examples 1 to 15 has film curability is the (A) resin contained in the resist underlayer film forming composition. Is considered to be due to having an alkynyloxy group which is a feature of the present invention. Since the alkynyloxy group does not increase the hydrogen content when the crosslinked structure is formed, the resist underlayer film formed by the resist underlayer film forming compositions of Examples 1 to 15 maintains the bending resistance. However, it is presumed to have film curability.

一方、比較例5,7のレジスト下層膜形成用組成物中に含有されている樹脂には、アルキニルオキシ基が含有されていないため、膜硬化性の評価が「×」であったものと推定される。膜硬化性の評価を「○」にすることを目的として、比較例6,8のレジスト下層膜形成用組成物では(D)架橋剤の使用量を増やしているが、(D)架橋剤の使用量を増やしたことにより、(D)架橋剤に含まれている水素原子がレジスト下層膜の水素含有率を上昇させ、比較例6,8のレジスト下層膜形成用組成物によって形成されたレジスト下層膜は水素含有率が高くなっている。このように水素含有率が高いため、比較例6,8のレジスト下層膜形成用組成物によって形成されたレジスト下層膜は曲がり耐性の評価が「×」であったものと推定される。   On the other hand, since the resin contained in the resist underlayer film forming compositions of Comparative Examples 5 and 7 did not contain an alkynyloxy group, it was estimated that the evaluation of film curability was “x”. Is done. In the composition for forming a resist underlayer film of Comparative Examples 6 and 8, the use amount of the (D) crosslinking agent is increased for the purpose of making the film curability evaluation “◯”. By increasing the amount used, (D) the hydrogen atoms contained in the crosslinking agent increase the hydrogen content of the resist underlayer film, and the resist formed by the resist underlayer film forming composition of Comparative Examples 6 and 8 The lower layer film has a high hydrogen content. Since the hydrogen content is thus high, it is presumed that the resist underlayer film formed by the resist underlayer film forming compositions of Comparative Examples 6 and 8 has an evaluation of bending resistance of “x”.

また、比較例1〜4のレジスト下層膜形成用組成物は、水素含有率が低い樹脂を含有していないため、形成されるレジスト下層膜の水素含有率は高くなり、曲がり耐性の評価が「×」となったものと推定される。   Moreover, since the composition for forming a resist underlayer film of Comparative Examples 1 to 4 does not contain a resin having a low hydrogen content, the hydrogen content of the resist underlayer film to be formed is high, and the evaluation of bending resistance is “ It is estimated that “x” was obtained.

以上のことから、(A)樹脂と、(B)溶剤とを含有する本発明のレジスト下層膜形成用組成物によって形成されたレジスト下層膜は、良好な膜硬化性、エッチング耐性、及び曲がり耐性を有していることが確認できた。   From the above, the resist underlayer film formed by the composition for forming a resist underlayer film of the present invention containing (A) a resin and (B) a solvent has good film curability, etching resistance, and bending resistance. It was confirmed that the

本発明のレジスト下層膜形成用組成物によれば、膜硬化性を有し、エッチング耐性に優れ、被加工基板のエッチング時に、下層膜パターンが折れ曲がり難いレジスト下層膜を形成することができるため、リソグラフィープロセスにおける微細加工に極めて好適に使用することができる。特に、ドライエッチングプロセスにおいて、精密なパターン転写性能及び良好なエッチング選択性を有することになり、レジスト下層膜のオーバーエッチングが少なく、被加工基板にレジストパターンを再現性よく忠実に転写することができる。また、被加工基板エッチング時に下層膜パターンが折れ曲がらないため、リソグラフィープロセスにおける微細加工、特に高集積回路素子の製造において歩留りの向上が期待できる。   According to the resist underlayer film forming composition of the present invention, it has film curability, is excellent in etching resistance, and can form a resist underlayer film in which an underlayer film pattern is not easily bent when etching a substrate to be processed. It can be used very suitably for microfabrication in a lithography process. In particular, in a dry etching process, it has precise pattern transfer performance and good etching selectivity, and there is little over-etching of the resist underlayer film, and the resist pattern can be faithfully transferred to the substrate to be processed with good reproducibility . In addition, since the lower layer film pattern is not bent during the etching of the substrate to be processed, an improvement in yield can be expected in microfabrication in the lithography process, particularly in the manufacture of highly integrated circuit elements.

また、本発明のパターン形成方法は、リソグラフプロセス、特に、高集積回路素子の製造用プロセスとして極めて有用である。   The pattern forming method of the present invention is extremely useful as a lithographic process, particularly as a process for manufacturing highly integrated circuit elements.

本発明のレジスト下層膜形成用組成物の一実施形態に含有される一般式(1)で示される基、及び芳香族炭化水素基を有する樹脂を得る方法を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the method of obtaining resin which has group shown by General formula (1) contained in one Embodiment of the composition for resist underlayer film formation of this invention, and an aromatic hydrocarbon group. 本発明のパターンの形成方法の一実施形態の一工程を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining 1 process of one Embodiment of the formation method of the pattern of this invention. 本発明のパターンの形成方法の一実施形態の一工程を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining 1 process of one Embodiment of the formation method of the pattern of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1:基板、2:低誘電絶縁膜、3:レジスト下層膜。 1: substrate, 2: low dielectric insulating film, 3: resist underlayer film.

Claims (5)

(A)下記一般式(1)で示される基、及び芳香族炭化水素基を有する樹脂と、
(B)溶剤と、
を含有するレジスト下層膜形成用組成物。
Figure 2009014816
(前記一般式(1)において、nは0または1を示す。Rは、置換されてもよいメチレン基、炭素数2〜20の置換されてもよいアルキレン基、または炭素数6〜20の置換されてもよいアリーレン基を示す。Rは、水素原子、炭素数1〜20の置換されてもよいアルキル基、または炭素数6〜20の置換されてもよいアリール基を示す。)
(A) a resin having a group represented by the following general formula (1) and an aromatic hydrocarbon group;
(B) a solvent;
A composition for forming a resist underlayer film.
Figure 2009014816
(In the general formula (1), n represents 0 or 1. R 1 represents an optionally substituted methylene group, an alkylene group having 2 to 20 carbon atoms, or an alkylene group having 6 to 20 carbon atoms. R 2 represents an optionally substituted arylene group, and R 2 represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an optionally substituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms.
前記(A)樹脂が、下記一般式(2)で示される構造単位を有する請求項1に記載のレジスト下層膜形成用組成物。
Figure 2009014816
(前記一般式(2)において、nは0または1を示す。Rは、置換されてもよいメチレン基、炭素数2〜20の置換されてもよいアルキレン基、または炭素数6〜20の置換されてもよいアリーレン基を示す。Rは、水素原子、炭素数1〜20の置換されてもよいアルキル基、または炭素数6〜20の置換されてもよいアリール基を示す。R〜Rは、水酸基、炭素数1〜6の置換されてもよいアルキル基、炭素数1〜6の置換されてもよいアルコキシ基、炭素数2〜10の置換されてもよいアルコキシカルボニル基、炭素数6〜14の置換されてもよいアリール基、または炭素数2〜6の置換されてもよいグリシジルエーテル基を示す。Rは、水素原子、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキルエーテル基、または炭素数6〜10のアリール基を示す。)
The composition for forming a resist underlayer film according to claim 1, wherein the (A) resin has a structural unit represented by the following general formula (2).
Figure 2009014816
(In the general formula (2), n represents 0 or 1. R 1 is an optionally substituted methylene group, an alkylene group having 2 to 20 carbon atoms, or an alkylene group having 6 to 20 carbon atoms. R 2 represents an optionally substituted arylene group, R 2 represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an optionally substituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms R 3 to R 7 represents a hydroxyl group, an optionally substituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, optionally substituted alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, optionally substituted alkoxycarbonyl group having 2 to 10 carbon atoms, An aryl group having 6 to 14 carbon atoms which may be substituted, or an optionally substituted glycidyl ether group having 2 to 6 carbon atoms, R 9 is a hydrogen atom, a straight chain having 1 to 10 carbon atoms, branched Or cyclic alkyl group, carbon number 1 10 straight, branched or cyclic alkyl ether group, or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms.)
前記一般式(1)で示される基が、エチニルオキシ基、または(プロパ−1−イン−1−イル)オキシ基である請求項1または2に記載のレジスト下層膜形成用組成物。   The composition for forming a resist underlayer film according to claim 1 or 2, wherein the group represented by the general formula (1) is an ethynyloxy group or a (prop-1-yn-1-yl) oxy group. 更に、(C)酸発生剤、及び(D)架橋剤よりなる群から選択される少なくとも一つを含有する請求項1〜3のいずれか一項に記載のレジスト下層膜形成用組成物。   The composition for forming a resist underlayer film according to any one of claims 1 to 3, further comprising at least one selected from the group consisting of (C) an acid generator and (D) a crosslinking agent. 請求項1〜4のいずれか一項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(1)と、
得られた前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(2)と、
得られた前記レジスト被膜に、フォトマスクを介して光を照射して前記レジスト被膜を露光する工程(3)と、
露光した前記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(4)と、
前記レジストパターンが形成された前記レジスト被膜をマスクとして、前記レジスト下層膜及び前記被加工基板をドライエッチングし、前記レジスト下層膜及び前記被加工基板に前記レジストパターンを転写する工程(5)と、
を備えたパターン形成方法。
Applying the composition for forming a resist underlayer film according to any one of claims 1 to 4 on a substrate to be processed to form a resist underlayer film (1);
(2) forming a resist film by applying a resist composition on the obtained resist underlayer film;
(3) exposing the resist film by irradiating light through a photomask to the obtained resist film;
Developing the exposed resist film to form a resist pattern (4);
Using the resist film on which the resist pattern is formed as a mask, dry-etching the resist underlayer film and the substrate to be processed, and transferring the resist pattern to the resist underlayer film and the substrate to be processed (5);
A pattern forming method comprising:
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