JP2011164345A - Resist underlayer film material and pattern forming method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resist underlayer film material for forming a resist underlayer film which is an underlayer of a resist film for a single layer resist process, a multilayer resist process, a side all spacer process or the like, with which the trailing of a resist pattern after developing is suppressed and further, the formation of an undercut shape or a reverse-tapered shape is restricted, and the pattern collapse is prevented, and to provide a method for forming a pattern on a substrate by lithography using the material. <P>SOLUTION: The resist underlayer film material contains a high molecular weight compound, having a repeating unit represented by general formula (1) and generating sulfonic acid by light and/or heat. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体素子などの製造工程における微細加工に用いられるレジスト膜の下層のレジスト下層膜を形成するためのレジスト下層膜材料に関し、特に、遠紫外線、KrFエキシマレーザー光(248nm)、ArFエキシマレーザー光(193nm)、F2レーザー光(157nm)、Kr2レーザー光(146nm)、Ar2レーザー光(126nm)、軟X線、電子ビーム、イオンビーム、X線等での露光に好適なレジスト下層膜材料に関する。さらに、本発明は、これを用いてリソグラフィーにより基板にパターンを形成する方法に関する。 The present invention relates to a resist underlayer film material for forming a resist underlayer film under a resist film used for microfabrication in a manufacturing process of a semiconductor element or the like, and in particular, far ultraviolet light, KrF excimer laser light (248 nm), ArF excimer. Resist suitable for exposure with laser light (193 nm), F 2 laser light (157 nm), Kr 2 laser light (146 nm), Ar 2 laser light (126 nm), soft X-ray, electron beam, ion beam, X-ray, etc. The present invention relates to an underlayer film material. Furthermore, this invention relates to the method of forming a pattern in a board | substrate by lithography using this.

近年、LSIの高集積化と高速度化に伴い、パターンルールの微細化が求められている中、現在汎用技術として用いられている光露光を用いたリソグラフィーにおいては、光源の波長に由来する本質的な解像度の限界に近づきつつある。   In recent years, with the increasing integration and speed of LSIs, there is a need for finer pattern rules. In lithography using light exposure, which is currently used as a general-purpose technology, the essence derived from the wavelength of the light source The resolution limit is approaching.

レジストパターン形成の際に使用するリソグラフィー用の光源として、水銀灯のg線(436nm)もしくはi線(365nm)を光源とする光露光が広く用いられているが、更なる微細化のための手段として、露光光を短波長化する方法が有効とされてきた。このため、例えば64MビットDRAM加工方法の量産プロセスには、露光光源としてi線(365nm)に代わって短波長のKrFエキシマレーザー(248nm)が利用されている。しかし、更に微細な加工技術(例えば、加工寸法が0.13μm以下)を必要とする集積度1G以上のDRAMの製造には、より短波長の光源が必要とされ、特にArFエキシマレーザー(193nm)を用いたリソグラフィーが検討されてきている。   As a light source for lithography used in forming a resist pattern, light exposure using a g-ray (436 nm) or i-line (365 nm) of a mercury lamp as a light source is widely used, but as a means for further miniaturization. A method of shortening the wavelength of exposure light has been considered effective. For this reason, for example, in a mass production process of a 64-Mbit DRAM processing method, a short wavelength KrF excimer laser (248 nm) is used as an exposure light source instead of i-line (365 nm). However, in order to manufacture a DRAM having a degree of integration of 1G or more, which requires a finer processing technique (for example, a processing dimension of 0.13 μm or less), a light source with a shorter wavelength is required, particularly an ArF excimer laser (193 nm). Lithography using a material has been studied.

また、レジストの薄膜化が進行するとともに、レジスト膜の下層に形成される通常の有機反射防止膜としても、レジスト膜に比べてエッチングスピードのかなり速い材料が要求されており、ノボラック型から(メタ)アクリル型、更にはポリエステル型と、ベース樹脂を変更することによってエッチング速度を向上した有機反射防止膜が開発されている。   In addition, as the thickness of the resist is reduced, a material having a much higher etching speed than that of the resist film is required as a normal organic antireflection film formed under the resist film. ) Organic antireflective coatings have been developed that have improved etching rates by changing the acrylic resin, polyester resin, and base resin.

ここで、微細化の進行ととともに、レジスト界面での酸性度不足が起因して、現像後のフォトレジストパターンの基盤界面での裾引きが問題となっている。裾引き低減のためには、下層膜材料組成物の中に熱あるいは光で酸を発生させる酸発生剤を添加しておくことが有効である。熱酸発生剤を添加することによって、塗布ベーク後の下層膜表面が酸性になるためである。光酸発生剤の添加では、露光部分の下層膜に酸が発生し、レジスト界面での酸の失活を防止する。しかしながら、これら添加型の酸発生剤から発生した酸がレジスト層に拡散し、レジスト形状が逆テーパーになり、パターン倒れを誘発する。微細化の進行とともに、裾引き形状と同時にパターン倒れが深刻になってきており、両方を解決できるレジスト下層膜の開発が望まれている。   Here, with the progress of miniaturization, due to insufficient acidity at the resist interface, tailing at the base interface of the developed photoresist pattern has become a problem. In order to reduce the tailing, it is effective to add an acid generator that generates an acid by heat or light to the lower layer material composition. This is because, by adding the thermal acid generator, the surface of the lower layer film after application baking becomes acidic. In the addition of the photoacid generator, an acid is generated in the lower layer film in the exposed portion, and the deactivation of the acid at the resist interface is prevented. However, the acid generated from these additive-type acid generators diffuses into the resist layer, the resist shape becomes inversely tapered, and pattern collapse is induced. With the progress of miniaturization, pattern collapse has become serious at the same time as the bottom shape, and the development of a resist underlayer film that can solve both is desired.

また、近年、レジストパターンの側壁にSiO膜を形成し、これをマスクにして下層を加工するサイドウォールスペーサープロセスが検討されている。SiO膜をマスクにするためには、下層膜としてはカーボン膜が適しており、この時カーボン膜上にレジストパターンを形成する必要がある。しかしながら、カーボン膜のArF光での反射率が高く、カーボン膜表面の吸着物の影響によりレジストパターンの裾引きやアンダーカットによるパターン倒れの問題が発生している。 In recent years, a side wall spacer process in which a SiO 2 film is formed on a side wall of a resist pattern and a lower layer is processed using the SiO 2 film as a mask has been studied. In order to use the SiO 2 film as a mask, a carbon film is suitable as the lower layer film, and at this time, it is necessary to form a resist pattern on the carbon film. However, the reflectance of the carbon film with ArF light is high, and the problem of pattern collapse due to the bottoming of the resist pattern and undercut occurs due to the influence of the adsorbate on the surface of the carbon film.

また、フォトレジスト用途としては、重合性オレフィンを有するオニウム塩の酸発生剤を共重合することで、ポリマーに酸発生剤を導入することが提案されている。特許文献1、特許文献2、特許文献3には、特定のスルホン酸が発生する重合性オレフィンを有するスルホニウム塩、ヨードニウム塩が提案されている。この場合、酸発生剤を添加した場合よりも酸拡散を低減させ、エッジラフネスを低減させる効果がある。   In addition, as a photoresist application, it has been proposed to introduce an acid generator into a polymer by copolymerizing an acid generator of an onium salt having a polymerizable olefin. Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3 propose sulfonium salts and iodonium salts having a polymerizable olefin that generates a specific sulfonic acid. In this case, there is an effect that acid diffusion is reduced and edge roughness is reduced as compared with the case where an acid generator is added.

しかし、上述したように、レジスト膜の下層に形成されるレジスト下層膜を形成するためのレジスト下層膜材料として、上に形成されるレジストパターンの裾引きとパターン倒れの両方の問題を解決することができるレジスト下層膜材料が求められていた。   However, as described above, as a resist underlayer film material for forming a resist underlayer film formed under the resist film, it solves both problems of the bottoming and pattern collapse of the resist pattern formed thereon There is a need for a resist underlayer film material that can be used.

特開平4−230645号公報JP-A-4-230645 特開2005−84365号公報JP 2005-84365 A 特開2006−045311号公報JP 2006-045311 A

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、単層レジストプロセス、多層レジストプロセス、サイドウォールスペーサー法用等のレジスト膜の下層のレジスト下層膜を形成するためのレジスト下層膜材料であって、現像後のレジストパターンの裾引きが抑制され、また、アンダーカット形状や逆テーパー形状を抑制し、パターン倒れを防止することができるレジスト下層膜材料、及びこれを用いてリソグラフィーにより基板にパターンを形成する方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and is a resist underlayer film material for forming a resist underlayer film under a resist film for a single layer resist process, a multilayer resist process, a sidewall spacer method, and the like. In addition, resist pattern bottoming after development is suppressed, undercut shape and reverse taper shape are suppressed, and resist underlayer film material that can prevent pattern collapse, and using this to the substrate by lithography An object is to provide a method of forming a pattern.

上記課題を解決するために、本発明によれば、下記一般式(1)で示される繰り返し単位を有し、光及び/又は熱によってスルホン酸を発生する高分子化合物を含むものであることを特徴とするレジスト下層膜材料を提供する。

Figure 2011164345
(式中、Rは水素原子又はメチル基であり、Rは炭素数1〜20の直鎖状、分岐状、環状のアルキレン基であり、エステル基、エーテル基、ラクトン環、フッ素原子、シアノ基、芳香族基、2重結合、及び3重結合のいずれかを有していてもよい。Rは水素原子又はフッ素原子である。0<a≦1.0である。Mはスルホニウム、ヨードニウム、及びアンモニウムのいずれかである。) In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, the polymer has a repeating unit represented by the following general formula (1) and includes a polymer compound that generates sulfonic acid by light and / or heat. A resist underlayer film material is provided.
Figure 2011164345
(Wherein R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, R 2 is a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, such as an ester group, an ether group, a lactone ring, a fluorine atom, It may have any of a cyano group, an aromatic group, a double bond, and a triple bond, R is a hydrogen atom or a fluorine atom, 0 <a ≦ 1.0, and M + is a sulfonium. , Iodonium, or ammonium.)

このようなレジスト下層膜材料から形成したレジスト下層膜は、現像後のレジストパターンの裾引きやアンダーカットが小さく、しかもパターンの倒れが少ない。したがって、レジストパターンの転写を高精度に行うことができ、良好なパターンを形成することができる。   The resist underlayer film formed from such a resist underlayer film material has little tailing and undercut of the resist pattern after development, and less pattern collapse. Therefore, the resist pattern can be transferred with high accuracy, and a good pattern can be formed.

この場合、前記光及び/又は熱によって発生するスルホン酸は、下記一般式(2)で示される繰り返し単位のスルホン酸とすることができる。

Figure 2011164345
(式中、R、R、R、aは前述の通りである。) In this case, the sulfonic acid generated by the light and / or heat can be a sulfonic acid having a repeating unit represented by the following general formula (2).
Figure 2011164345
(In the formula, R 1 , R 2 , R, and a are as described above.)

上記一般式(2)で示される繰り返し単位のスルホン酸は、主鎖に結合したαフルオロスルホン酸であり、この超強酸のαフルオロスルホン酸がレジスト下層膜表面に存在することによって、レジスト膜内に発生した酸の失活を防止し現像後の裾引きやスペース部分のスカムの発生を防止することができる。また、レジスト下層膜に発生しているαフルオロスルホン酸は、主鎖に結合しているためにレジスト膜に拡散することがないため、レジストパターンが逆テーパー形状になることがなく、垂直なパターンを得ることができる。   The sulfonic acid of the repeating unit represented by the general formula (2) is α fluorosulfonic acid bonded to the main chain, and the presence of this super strong acid α fluorosulfonic acid on the resist underlayer film surface allows Inactivation of the acid generated in the step can be prevented and occurrence of tailing after development and occurrence of scum in the space portion can be prevented. In addition, the α fluorosulfonic acid generated in the resist underlayer film does not diffuse into the resist film because it is bonded to the main chain, so the resist pattern does not become a reverse taper shape, and a vertical pattern Can be obtained.

また、前記一般式(1)中のMが、下記一般式(M−1)、(M−2)、及び(M−3)から選ばれる1種、又は2種以上であることが好ましい。

Figure 2011164345
(式中、R101a、R101b、R101cは、それぞれ炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、アルケニル基、オキソアルキル基又はオキソアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基、及び、炭素数7〜12のアラルキル基又はアリールオキソアルキル基のいずれかを示し、これらの基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子、トリフルオロメチル基、アルキル基、及びアルコキシ基のいずれかによって置換されていてもよい。また、R101bとR101cとは環を形成してもよく、環を形成する場合には、R101b、R101cはそれぞれ炭素数1〜6のアルキレン基を示す。R101d、R101e、R101f、R101gは、それぞれ水素原子、炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、アルケニル基、オキソアルキル基又はオキソアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基、及び、炭素数7〜12のアラルキル基又はアリールオキソアルキル基のいずれかを示し、これらの基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子、トリフルオロメチル基、アルキル基、及びアルコキシ基のいずれかによって置換されていてもよい。R101dとR101e、R101dとR101eとR101fとは環を形成してもよく、環を形成する場合には、R101dとR101e、R101dとR101eとR101fは炭素数3〜10のアルキレン基、又は、式中の窒素原子を環の中に有する複素芳香族環を示す。) Moreover, it is preferable that M <+> in the said General formula (1) is 1 type, or 2 or more types chosen from the following general formula (M-1), (M-2), and (M-3). .
Figure 2011164345
(In the formula, R 101a , R 101b and R 101c are each a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkenyl group, an oxoalkyl group or an oxoalkenyl group, and having 6 to 20 carbon atoms. An aryl group, and an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms or an aryloxoalkyl group, and a part or all of hydrogen atoms of these groups are a fluorine atom, a trifluoromethyl group, an alkyl group, and an alkoxy group In addition, R 101b and R 101c may form a ring, and in the case of forming a ring, R 101b and R 101c are each an alkylene having 1 to 6 carbon atoms. .R 101d of the proximal, R 101e, R 101f, 101g R are each a hydrogen atom, the number 1 to 12 linear, branched or cyclic An alkyl group, an alkenyl group, an oxoalkyl group or an oxoalkenyl group, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and an aralkyl group or aryloxoalkyl group having 7 to 12 carbon atoms, and a hydrogen atom of these groups R 101d and R 101e , R 101d , R 101e and R 101f form a ring, part or all of which may be substituted by any of a fluorine atom, a trifluoromethyl group, an alkyl group and an alkoxy group. In the case of forming a ring, R 101d and R 101e , R 101d , R 101e and R 101f each have an alkylene group having 3 to 10 carbon atoms or a nitrogen atom in the formula in the ring Represents a heteroaromatic ring.)

このように、一般式(1)中のMのスルホニウム、ヨードニウム、及びアンモニウムとしては、上記一般式(M−1)、(M−2)、及び(M−3)が挙げられる。 Thus, examples of the M + sulfonium, iodonium, and ammonium in the general formula (1) include the above general formulas (M-1), (M-2), and (M-3).

また、前記レジスト下層膜材料は、反射防止膜機能を有するものとすることが好ましい。   The resist underlayer film material preferably has an antireflection film function.

本発明のレジスト下層膜材料は、反射防止機能を有するものとすることができるため、光リソグラフィーにおいて反射防止膜の材料としても用いることができる。すなわち、本発明のレジスト下層膜材料によって形成されるレジスト下層膜は、反射防止膜としても機能するため、露光時に、反射が引き起こすハレーションや定在波を抑えて良好なレジストパターンを形成することができる。   Since the resist underlayer film material of the present invention can have an antireflection function, it can also be used as an antireflection film material in photolithography. That is, since the resist underlayer film formed of the resist underlayer film material of the present invention also functions as an antireflection film, it is possible to form a good resist pattern while suppressing halation and standing waves caused by reflection during exposure. it can.

また、前記高分子化合物が、更に、エポキシ基及び/又はヒドロキシル基を有する繰り返し単位を含むものであることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the polymer compound further includes a repeating unit having an epoxy group and / or a hydroxyl group.

このように、前記高分子化合物が、前記一般式(1)で示されるスルホニウム塩、ヨードニウム塩、アンモニウム塩を有する繰り返し単位と、エポキシ基及び/又はヒドロキシル基を有する繰り返し単位とを含む共重合体であれば、架橋効率を向上させることが出来る。   As described above, the polymer compound includes a repeating unit having the sulfonium salt, iodonium salt, or ammonium salt represented by the general formula (1) and a repeating unit having an epoxy group and / or a hydroxyl group. If so, the crosslinking efficiency can be improved.

また、前記高分子化合物が、更に、芳香環を含む光吸収性基を有する繰り返し単位を含むものであることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the polymer compound further includes a repeating unit having a light-absorbing group containing an aromatic ring.

芳香族基は光吸収性が高く、このような高分子化合物を含むレジスト下層膜材料を用いれば、適切な反射防止機能を有するレジスト下層膜(反射防止膜)を形成することができる。   The aromatic group has high light absorption, and if a resist underlayer film material containing such a polymer compound is used, a resist underlayer film (antireflection film) having an appropriate antireflection function can be formed.

また、前記レジスト下層膜材料が、更に、有機溶剤、酸発生剤、塩基性化合物、及び、架橋剤のうち一以上を含有するものであることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the resist underlayer film material further contains one or more of an organic solvent, an acid generator, a basic compound, and a crosslinking agent.

このように、上記レジスト下層膜材料が、更に、有機溶剤を含有するものであれば、レジスト下層膜材料の塗布性をより向上させることができる。また、上記レジスト下層膜材料が、更に、酸発生剤、架橋剤のうち一以上を含有するものであれば、基板への塗布後のベーク等により、レジスト下層膜内での架橋反応を促進させること等ができる。従って、緻密な膜が得られ、レジスト膜とのインターミキシングの恐れがより少なく、レジスト膜等への低分子成分の拡散がより少ないものとなる。結果として、良好なレジストパターンを得ることができ、基板に良好なパターンを形成することができる。また、更に、塩基性化合物を含有するものであれば、保存中のレジスト下層膜材料の保存安定性を向上させることができる。   Thus, if the said resist underlayer film material contains an organic solvent further, the applicability | paintability of a resist underlayer film material can be improved more. Further, if the resist underlayer film material further contains one or more of an acid generator and a crosslinking agent, the crosslinking reaction in the resist underlayer film is promoted by baking after coating on the substrate. Can do so. Therefore, a dense film can be obtained, there is less risk of intermixing with the resist film, and low molecular component diffusion into the resist film or the like is reduced. As a result, a good resist pattern can be obtained, and a good pattern can be formed on the substrate. Furthermore, if it contains a basic compound, the storage stability of the resist underlayer film material during storage can be improved.

また、本発明では、リソグラフィーにより基板にパターンを形成する方法であって、少なくとも、前記レジスト下層膜材料を用いて基板上にレジスト下層膜を形成し、該レジスト下層膜上にフォトレジスト組成物からなるフォトレジスト膜を形成し、該フォトレジスト膜のパターン回路領域を露光した後、現像液で現像して前記フォトレジスト膜にレジストパターンを形成し、得られたレジストパターンをマスクにして前記レジスト下層膜と前記基板をエッチングし、前記基板にパターンを形成することを特徴とするパターン形成方法を提供する。   Further, the present invention is a method for forming a pattern on a substrate by lithography, wherein at least a resist underlayer film is formed on the substrate using the resist underlayer film material, and a photoresist composition is formed on the resist underlayer film. After forming a photoresist film, exposing a pattern circuit region of the photoresist film, developing with a developer to form a resist pattern on the photoresist film, and using the obtained resist pattern as a mask, the resist underlayer A pattern forming method is provided, wherein a film and the substrate are etched to form a pattern on the substrate.

このように、基板とフォトレジスト膜の間に上記レジスト下層膜材料を用いて形成したレジスト下層膜を設置することで、レジストパターンの裾引きやパターン倒れが抑制されるため、基板に良好なパターンを形成することができる。   In this way, by placing the resist underlayer film formed using the resist underlayer film material between the substrate and the photoresist film, skirting of the resist pattern and pattern collapse are suppressed, so a good pattern on the substrate Can be formed.

また、本発明では、リソグラフィーにより基板にパターンを形成する方法であって、少なくとも、基板上に有機膜を形成し、該有機膜の上にケイ素含有膜を形成し、該ケイ素含有膜の上に前記レジスト下層膜材料を用いてレジスト下層膜を形成し、該レジスト下層膜上にフォトレジスト組成物からなるフォトレジスト膜を形成して、該フォトレジスト膜のパターン回路領域を露光した後、現像液で現像して前記フォトレジスト膜にレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクにして前記レジスト下層膜と前記ケイ素含有膜をエッチングし、該パターンが形成されたケイ素含有膜をマスクにして前記有機膜をエッチングし、該パターンが形成された有機膜をマスクにして基板をエッチングして基板にパターンを形成することを特徴とするパターン形成方法を提供する。   The present invention is also a method for forming a pattern on a substrate by lithography, wherein at least an organic film is formed on the substrate, a silicon-containing film is formed on the organic film, and the silicon-containing film is formed. A resist underlayer film is formed using the resist underlayer film material, a photoresist film made of a photoresist composition is formed on the resist underlayer film, a pattern circuit region of the photoresist film is exposed, and a developer The resist film is developed to form a resist pattern, the resist underlayer film and the silicon-containing film are etched using the resist pattern as a mask, and the organic film is formed using the silicon-containing film on which the pattern is formed as a mask. Etching the film and etching the substrate using the organic film on which the pattern is formed as a mask to form a pattern on the substrate Providing a pattern forming method.

このように、基板上に有機膜及びケイ素含有膜を形成し、該ケイ素含有膜とフォトレジスト膜の間に上記レジスト下層膜材料を用いて形成したレジスト下層膜を設置して、基板にパターンを形成してもよい。   Thus, an organic film and a silicon-containing film are formed on a substrate, and a resist underlayer film formed using the resist underlayer film material is placed between the silicon-containing film and a photoresist film, and a pattern is formed on the substrate. It may be formed.

また、本発明では、リソグラフィーにより基板にパターンを形成する方法であって、少なくとも、基板上にカーボン膜を形成し、該カーボン膜の上に前記レジスト下層膜材料を用いてレジスト下層膜を形成し、該レジスト下層膜上にフォトレジスト膜を形成して、該フォトレジスト膜のパターン回路領域を露光した後、現像液で現像して前記フォトレジスト膜にレジストパターンを形成し、該レジストパターンの側壁にケイ素含有膜を作成し、該ケイ素含有膜をマスクにして前記レジスト下層膜と前記カーボン膜をエッチングし、該パターンが形成されたカーボン膜をマスクにして基板をエッチングして基板にパターンを形成することを特徴とするパターン形成方法を提供する。   The present invention is also a method of forming a pattern on a substrate by lithography, wherein at least a carbon film is formed on the substrate, and a resist underlayer film is formed on the carbon film using the resist underlayer film material. Forming a photoresist film on the resist underlayer film, exposing a pattern circuit region of the photoresist film, developing with a developing solution to form a resist pattern on the photoresist film, and forming sidewalls of the resist pattern; A silicon-containing film is formed, and the resist underlayer film and the carbon film are etched using the silicon-containing film as a mask, and the substrate is etched using the carbon film formed with the pattern as a mask to form a pattern on the substrate. A pattern forming method is provided.

このようなサイドウォールスペーサー法を用いる場合、カーボン膜の上に、本発明のレジスト下層膜材料を用いてレジスト下層膜を積層することができる。すなわち、カーボン膜の上に積層したレジスト下層膜上にフォトレジストパターンを形成し、フォトレジストパターンの側壁にサイドウォールスペーサーを形成し、当該サイドウォールスペーサーをマスクにしてカーボン膜を加工する方法である。
従来、カーボン膜上に形成されるレジストパターンの裾引きやアンダーカットによるパターン倒れが問題となっていたが、カーボン膜上に本発明のレジスト下層膜材料を用いてレジスト下層膜を形成することで、レジストパターンの裾引きやパターン倒れが抑制され、上記のようなサイドウォールスペーサー法を用いた場合にも、基板に良好なパターンを形成することができる。
When such a sidewall spacer method is used, a resist underlayer film can be laminated on the carbon film using the resist underlayer film material of the present invention. In other words, a photoresist pattern is formed on a resist underlayer film laminated on a carbon film, a sidewall spacer is formed on the sidewall of the photoresist pattern, and the carbon film is processed using the sidewall spacer as a mask. .
Conventionally, there has been a problem of pattern collapse due to skirting or undercut of the resist pattern formed on the carbon film, but by forming the resist underlayer film on the carbon film using the resist underlayer film material of the present invention. Further, the bottoming of the resist pattern and the pattern collapse are suppressed, and even when the sidewall spacer method as described above is used, a good pattern can be formed on the substrate.

以上説明したように、本発明のレジスト下層膜材料は、光及び/又は熱によって少なくとも主鎖に結合したαフルオロスルホン酸が発生する上記一般式(1)で示される(メタ)アクリルエステルを繰り返し単位として有する高分子化合物をベース樹脂として含む。これによって現像後のレジストパターン上での裾引きやアンダーカットやパターン倒れの発生が抑制され、垂直なレジストパターンを得ることが可能になる。従って、基板に良好なパターンを形成することができる。また、本発明のレジスト下層膜材料から形成されるレジスト下層膜は、反射防止膜機能を有するものとすることができるため、反射防止膜を形成するための材料としても好適に用いることができる。   As described above, the resist underlayer film material of the present invention repeats the (meth) acrylic ester represented by the general formula (1) in which α-fluorosulfonic acid bonded to at least the main chain is generated by light and / or heat. A polymer compound having a unit is included as a base resin. As a result, the occurrence of tailing, undercut and pattern collapse on the resist pattern after development is suppressed, and a vertical resist pattern can be obtained. Therefore, a good pattern can be formed on the substrate. Moreover, since the resist underlayer film formed from the resist underlayer film material of the present invention can have an antireflection film function, it can be suitably used as a material for forming the antireflection film.

以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
前述のように、レジスト膜の下層に形成されるレジスト下層膜を形成するためのレジスト下層膜材料として、上層に形成されるレジストパターンの裾引きや、アンダーカット形状及び逆テーパー形状に起因するパターン倒れの両方の問題を解決することができるレジスト下層膜材料が求められていた。
本発明者らは、現像後のレジストパターンの裾引きやアンダーカットによるパターン倒れを抑制することができるレジスト下層膜材料を開発すべく鋭意検討を重ねた。
Hereinafter, although embodiment of this invention is described, this invention is not limited to these.
As described above, as a resist underlayer film material for forming a resist underlayer film formed in the lower layer of the resist film, the pattern resulting from the tailing of the resist pattern formed in the upper layer, the undercut shape and the reverse taper shape There has been a demand for a resist underlayer film material that can solve both problems of collapse.
The inventors of the present invention have made extensive studies to develop a resist underlayer film material capable of suppressing the pattern collapse due to the bottoming and undercut of the resist pattern after development.

添加型の酸発生剤をブレンドしたレジスト下層膜においては、酸発生剤から発生した酸がレジスト膜に拡散し、レジストパターンがアンダーカット形状や逆テーパー形状となり、細線でのパターン倒れが発生する問題があった。一方、酸発生剤を添加しない場合は、ベーク後のレジスト下層膜が硬化不良を起こしたり、レジスト下層膜表面の酸性度不足のため裾引きの原因となる。レジスト下層膜の硬化が不十分である場合、その上のレジスト溶液をディスペンスしたときに下層膜とレジスト膜材料とのミキシングが発生する。   In the resist underlayer film blended with additive type acid generator, the acid generated from the acid generator diffuses into the resist film, and the resist pattern becomes undercut shape or reverse taper shape. was there. On the other hand, in the case where the acid generator is not added, the resist underlayer film after baking causes poor curing, or causes the tailing due to insufficient acidity of the resist underlayer film surface. When the resist underlayer film is not sufficiently cured, mixing between the underlayer film and the resist film material occurs when the resist solution thereon is dispensed.

以上のことから、本発明者らは、レジスト下層膜表面を酸性に保ち、かつその酸がレジスト膜に拡散しないようにするため、主鎖に結合したスルホン酸が発生する架橋性の高分子化合物をベースとする下層膜材料、即ち、少なくとも、αフルオロスルホン酸のスルホニウム塩、ヨードニウム塩、アンモニウム塩の(メタ)アクリルエステルを繰り返し単位として有する重合体(高分子化合物)を含むレジスト下層膜材料であれば、該レジスト下層膜材料から形成されたレジスト下層膜は、レジスト界面での裾引きやアンダーカットがなく、垂直なパターン形状を得ることが出来、エッチングによるフォトレジストパターンの転写性能に優れることを想到し、本発明を完成させた。   In view of the above, the present inventors have developed a crosslinkable polymer compound in which a sulfonic acid bonded to the main chain is generated in order to keep the resist underlayer film surface acidic and prevent the acid from diffusing into the resist film. In other words, a resist underlayer film material comprising a polymer (polymer compound) having at least a (meth) acrylic ester of an α-fluorosulfonic acid sulfonium salt, iodonium salt, or ammonium salt as a repeating unit. If present, the resist underlayer film formed from the resist underlayer film material has no tailing or undercut at the resist interface, can obtain a vertical pattern shape, and has excellent transfer performance of a photoresist pattern by etching. The present invention has been completed.

すなわち、本発明のレジスト下層膜材料は、下記一般式(1)で示される(メタ)アクリル酸エステルの繰り返し単位を有し、光及び/又は熱によってスルホン酸を発生するスルホニウム塩、ヨードニウム塩、アンモニウム塩の高分子化合物を含むものであることを特徴とするものである。

Figure 2011164345
(式中、Rは水素原子又はメチル基であり、Rは炭素数1〜20の直鎖状、分岐状、環状のアルキレン基であり、エステル基、エーテル基、ラクトン環、フッ素原子、シアノ基、芳香族基、2重結合、及び3重結合のいずれかを有していてもよい。Rは水素原子又はフッ素原子である。0<a≦1.0である。Mはスルホニウム、ヨードニウム、及びアンモニウムのいずれかである。) That is, the resist underlayer film material of the present invention has a repeating unit of (meth) acrylic acid ester represented by the following general formula (1), a sulfonium salt that generates sulfonic acid by light and / or heat, an iodonium salt, It contains an ammonium salt polymer compound.
Figure 2011164345
(Wherein R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, R 2 is a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, such as an ester group, an ether group, a lactone ring, a fluorine atom, It may have any of a cyano group, an aromatic group, a double bond, and a triple bond, R is a hydrogen atom or a fluorine atom, 0 <a ≦ 1.0, and M + is a sulfonium. , Iodonium, or ammonium.)

そして、光及び/又は熱によって発生するスルホン酸は、下記一般式(2)で示される繰り返し単位のαフルオロスルホン酸である。

Figure 2011164345
(式中、R、R、R、aは前述の通りである。) The sulfonic acid generated by light and / or heat is α-fluorosulfonic acid having a repeating unit represented by the following general formula (2).
Figure 2011164345
(In the formula, R 1 , R 2 , R, and a are as described above.)

本発明のレジスト下層膜材料は、光及び/又は熱によって、上記一般式(2)で示される繰り返し単位のαフルオロスルホン酸が発生するために、レジスト下層膜表面に超強酸のαフルオロスルホン酸が存在することによって、レジスト膜内に発生した酸の失活を防止し現像後の裾引きやスペース部分のスカムの発生を防止する。また、レジスト下層膜に発生しているαフルオロスルホン酸は、主鎖に結合しているためにレジスト膜に拡散することがないため、レジストパターンが逆テーパー形状になることがなく、垂直なパターンを得ることができる。   In the resist underlayer film material of the present invention, α-fluorosulfonic acid having a repeating unit represented by the general formula (2) is generated by light and / or heat. Therefore, the deactivation of the acid generated in the resist film is prevented, and the trailing after development and the occurrence of scum in the space portion are prevented. In addition, the α fluorosulfonic acid generated in the resist underlayer film does not diffuse into the resist film because it is bonded to the main chain, so the resist pattern does not become a reverse taper shape, and a vertical pattern Can be obtained.

本発明のレジスト下層膜材料は、裾引きの発生なく垂直なパターンを得ることができるため、レジストパターンのエッチングによる転写を高精度に行うことができ、エッチング後も良好なパターンを形成することができる。   Since the resist underlayer film material of the present invention can obtain a vertical pattern without causing tailing, the resist pattern can be transferred by etching with high accuracy, and a good pattern can be formed even after etching. it can.

本発明のレジスト下層膜材料は、光リソグラフィーにおいてハレーションや定在波を防止するための反射防止膜機能を有するものとすることができるし、また、電子線露光やEUV露光においてレジストパターンの裾引きやアンダーカットを防止するためのレジスト下層膜を形成するために用いることも出来る。   The resist underlayer film material of the present invention can have an anti-reflection film function for preventing halation and standing waves in photolithography, and the resist pattern can be tailed in electron beam exposure and EUV exposure. It can also be used to form a resist underlayer film for preventing undercutting.

上記一般式(1)で示される繰り返し単位を有する高分子化合物の合成方法は特に限定されず、定法によって行うことができる。
上記一般式(1)で示される繰り返し単位aを得るためのモノマーのアニオン部分は、特に限定されないが、たとえば下記に例示することができる。
A method for synthesizing the polymer compound having the repeating unit represented by the general formula (1) is not particularly limited, and can be performed by a conventional method.
Although the anion part of the monomer for obtaining the repeating unit a shown by the said General formula (1) is not specifically limited, For example, it can illustrate below.

Figure 2011164345
Figure 2011164345

Figure 2011164345
Figure 2011164345

上記一般式(1)で示される繰り返し単位aを得るためのモノマーのカチオン部分Mのスルホニウム、ヨードニウム、アンモニウムとしては、下記一般式(M−1)、(M−2)、(M−3)から選ばれる1種又は2種以上が挙げられる。

Figure 2011164345
(式中、R101a、R101b、R101cは、それぞれ炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、アルケニル基、オキソアルキル基又はオキソアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基、及び、炭素数7〜12のアラルキル基又はアリールオキソアルキル基のいずれかを示し、これらの基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子、トリフルオロメチル基、アルキル基、及びアルコキシ基のいずれかによって置換されていてもよい。また、R101bとR101cとは環を形成してもよく、環を形成する場合には、R101b、R101cはそれぞれ炭素数1〜6のアルキレン基を示す。R101d、R101e、R101f、R101gは、それぞれ水素原子、炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、アルケニル基、オキソアルキル基又はオキソアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基、及び、炭素数7〜12のアラルキル基又はアリールオキソアルキル基のいずれかを示し、これらの基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子、トリフルオロメチル基、アルキル基、及びアルコキシ基のいずれかによって置換されていてもよい。R101dとR101e、R101dとR101eとR101fとは環を形成してもよく、環を形成する場合には、R101dとR101e、R101dとR101eとR101fは炭素数3〜10のアルキレン基、又は、式中の窒素原子を環の中に有する複素芳香族環を示す。) As the sulfonium, iodonium, and ammonium of the cation moiety M + of the monomer for obtaining the repeating unit a represented by the general formula (1), the following general formulas (M-1), (M-2), (M-3) 1 type or 2 types or more selected from.
Figure 2011164345
(In the formula, R 101a , R 101b and R 101c are each a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkenyl group, an oxoalkyl group or an oxoalkenyl group, and having 6 to 20 carbon atoms. An aryl group, and an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms or an aryloxoalkyl group, and a part or all of hydrogen atoms of these groups are a fluorine atom, a trifluoromethyl group, an alkyl group, and an alkoxy group In addition, R 101b and R 101c may form a ring, and in the case of forming a ring, R 101b and R 101c are each an alkylene having 1 to 6 carbon atoms. .R 101d of the proximal, R 101e, R 101f, 101g R are each a hydrogen atom, the number 1 to 12 linear, branched or cyclic An alkyl group, an alkenyl group, an oxoalkyl group or an oxoalkenyl group, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and an aralkyl group or aryloxoalkyl group having 7 to 12 carbon atoms, and a hydrogen atom of these groups R 101d and R 101e , R 101d , R 101e and R 101f form a ring, part or all of which may be substituted by any of a fluorine atom, a trifluoromethyl group, an alkyl group and an alkoxy group. In the case of forming a ring, R 101d and R 101e , R 101d , R 101e and R 101f each have an alkylene group having 3 to 10 carbon atoms or a nitrogen atom in the formula in the ring Represents a heteroaromatic ring.)

式中のR101a、R101b、R101c、R101d、R101e、R101f、R101gは互いに同一であっても異なっていてもよく、具体的にはアルキル基として、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロプロピルメチル基、4−メチルシクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられる。アルケニル基としては、ビニル基、アリル基、プロぺニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基等が挙げられる。オキソアルキル基としては、2−オキソシクロペンチル基、2−オキソシクロヘキシル基等が挙げられ、2−オキソプロピル基、2−シクロペンチル−2−オキソエチル基、2−シクロヘキシル−2−オキソエチル基、2−(4−メチルシクロヘキシル)−2−オキソエチル基等を挙げることができる。アリール基としては、フェニル基、ナフチル基等や、p−メトキシフェニル基、m−メトキシフェニル基、o−メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、p−tert−ブトキシフェニル基、m−tert−ブトキシフェニル基等のアルコキシフェニル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、エチルフェニル基、4−tert−ブチルフェニル基、4−ブチルフェニル基、ジメチルフェニル基等のアルキルフェニル基、メチルナフチル基、エチルナフチル基等のアルキルナフチル基、メトキシナフチル基、エトキシナフチル基等のアルコキシナフチル基、ジメチルナフチル基、ジエチルナフチル基等のジアルキルナフチル基、ジメトキシナフチル基、ジエトキシナフチル基等のジアルコキシナフチル基等が挙げられる。アラルキル基としてはベンジル基、フェニルエチル基、フェネチル基等が挙げられる。アリールオキソアルキル基としては、2−フェニル−2−オキソエチル基、2−(1−ナフチル)−2−オキソエチル基、2−(2−ナフチル)−2−オキソエチル基等の2−アリール−2−オキソエチル基等が挙げられる。 R 101a , R 101b , R 101c , R 101d , R 101e , R 101f , and R 101g in the formula may be the same or different from each other. Specifically, as an alkyl group, a methyl group, an ethyl group, Propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclopropylmethyl group, 4- Examples thereof include a methylcyclohexyl group, a cyclohexylmethyl group, a norbornyl group, an adamantyl group and the like. Examples of the alkenyl group include a vinyl group, an allyl group, a propenyl group, a butenyl group, a hexenyl group, and a cyclohexenyl group. Examples of the oxoalkyl group include 2-oxocyclopentyl group, 2-oxocyclohexyl group, and the like. 2-oxopropyl group, 2-cyclopentyl-2-oxoethyl group, 2-cyclohexyl-2-oxoethyl group, 2- (4 -Methylcyclohexyl) -2-oxoethyl group and the like can be mentioned. Examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, a p-methoxyphenyl group, an m-methoxyphenyl group, an o-methoxyphenyl group, an ethoxyphenyl group, a p-tert-butoxyphenyl group, and an m-tert-butoxyphenyl group. Alkylphenyl groups such as alkoxyphenyl groups, 2-methylphenyl groups, 3-methylphenyl groups, 4-methylphenyl groups, ethylphenyl groups, 4-tert-butylphenyl groups, 4-butylphenyl groups, dimethylphenyl groups, etc. Alkyl naphthyl groups such as methyl naphthyl group and ethyl naphthyl group, alkoxy naphthyl groups such as methoxy naphthyl group and ethoxy naphthyl group, dialkyl naphthyl groups such as dimethyl naphthyl group and diethyl naphthyl group, dimethoxy naphthyl group and diethoxy naphthyl group Dialkoxynaphthyl group And the like. Examples of the aralkyl group include a benzyl group, a phenylethyl group, and a phenethyl group. As the aryloxoalkyl group, 2-aryl-2-oxoethyl group such as 2-phenyl-2-oxoethyl group, 2- (1-naphthyl) -2-oxoethyl group, 2- (2-naphthyl) -2-oxoethyl group and the like Groups and the like.

また、R101dとR101eとR101fとが、環を形成する場合には、R101dとR101eとR101fは式中の窒素原子を環の中に有する複素芳香族環を示す。式中の窒素原子を環の中に有する複素芳香族環は、イミダゾール誘導体(例えばイミダゾール、4−メチルイミダゾール、4−メチル−2−フェニルイミダゾール等)、ピラゾール誘導体、フラザン誘導体、ピロリン誘導体(例えばピロリン、2−メチル−1−ピロリン等)、ピロリジン誘導体(例えばピロリジン、N−メチルピロリジン、ピロリジノン、N−メチルピロリドン等)、イミダゾリン誘導体、イミダゾリジン誘導体、ピリジン誘導体(例えばピリジン、メチルピリジン、エチルピリジン、プロピルピリジン、ブチルピリジン、4−(1−ブチルペンチル)ピリジン、ジメチルピリジン、トリメチルピリジン、トリエチルピリジン、フェニルピリジン、3−メチル−2−フェニルピリジン、4−tert−ブチルピリジン、ジフェニルピリジン、ベンジルピリジン、メトキシピリジン、ブトキシピリジン、ジメトキシピリジン、1−メチル−2−ピリドン、4−ピロリジノピリジン、1−メチル−4−フェニルピリジン、2−(1−エチルプロピル)ピリジン、アミノピリジン、ジメチルアミノピリジン等)、ピリダジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾリジン誘導体、ピペリジン誘導体、ピペラジン誘導体、モルホリン誘導体、インドール誘導体、イソインドール誘導体、1H−インダゾール誘導体、インドリン誘導体、キノリン誘導体(例えばキノリン、3−キノリンカルボニトリル等)、イソキノリン誘導体、シンノリン誘導体、キナゾリン誘導体、キノキサリン誘導体、フタラジン誘導体、プリン誘導体、プテリジン誘導体、カルバゾール誘導体、フェナントリジン誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、1,10−フェナントロリン誘導体、アデニン誘導体、アデノシン誘導体、グアニン誘導体、グアノシン誘導体、ウラシル誘導体、ウリジン誘導体等が例示される。 When R 101d , R 101e, and R 101f form a ring, R 101d , R 101e, and R 101f represent a heteroaromatic ring having a nitrogen atom in the formula. Heteroaromatic rings having a nitrogen atom in the formula are imidazole derivatives (eg, imidazole, 4-methylimidazole, 4-methyl-2-phenylimidazole, etc.), pyrazole derivatives, furazane derivatives, pyrroline derivatives (eg, pyrroline). 2-methyl-1-pyrroline), pyrrolidine derivatives (eg pyrrolidine, N-methylpyrrolidine, pyrrolidinone, N-methylpyrrolidone etc.), imidazoline derivatives, imidazolidine derivatives, pyridine derivatives (eg pyridine, methylpyridine, ethylpyridine, Propylpyridine, butylpyridine, 4- (1-butylpentyl) pyridine, dimethylpyridine, trimethylpyridine, triethylpyridine, phenylpyridine, 3-methyl-2-phenylpyridine, 4-tert-butylpyridine, diph Nylpyridine, benzylpyridine, methoxypyridine, butoxypyridine, dimethoxypyridine, 1-methyl-2-pyridone, 4-pyrrolidinopyridine, 1-methyl-4-phenylpyridine, 2- (1-ethylpropyl) pyridine, aminopyridine, Dimethylaminopyridine, etc.), pyridazine derivatives, pyrimidine derivatives, pyrazine derivatives, pyrazoline derivatives, pyrazolidine derivatives, piperidine derivatives, piperazine derivatives, morpholine derivatives, indole derivatives, isoindole derivatives, 1H-indazole derivatives, indoline derivatives, quinoline derivatives (eg quinoline) , 3-quinolinecarbonitrile, etc.), isoquinoline derivatives, cinnoline derivatives, quinazoline derivatives, quinoxaline derivatives, phthalazine derivatives, purine derivatives, pteridine derivatives Body, carbazole derivatives, phenanthridine derivatives, acridine derivatives, phenazine derivatives, 1,10-phenanthroline derivatives, adenine derivatives, adenosine derivatives, guanine derivatives, guanosine derivatives, uracil derivatives, uridine derivatives, and the like.

上記一般式(M−1)と一般式(M−2)のR101a、R101b、R101cの内少なくとも一つが芳香族基である場合は光酸発生剤、熱酸発生剤の両方の効果があるが、全てが芳香族基を有さない場合、あるいは上記一般式(M−3)は熱酸発生剤として作用する。 When at least one of R 101a , R 101b and R 101c in the general formula (M-1) and the general formula (M-2) is an aromatic group, the effects of both a photoacid generator and a thermal acid generator However, all of them have no aromatic group, or the above general formula (M-3) acts as a thermal acid generator.

本発明のレジスト下層膜材料は、上記一般式(1)で示されるαフルオロスルホン酸塩を有する(メタ)アクリルエステルの繰り返し単位aを必須とする高分子化合物をベースとするが、この高分子化合物は、繰り返し単位aと架橋性のエポキシ基及び/又はヒドロキシ基を有する繰り返し単位bとを含む共重合体であることが好ましい。エポキシ基及び/又はヒドロキシ基を有する繰り返し単位bを得るためのモノマーを以下に示す。   The resist underlayer film material of the present invention is based on a polymer compound that essentially includes the repeating unit a of (meth) acrylic ester having the α-fluorosulfonate salt represented by the general formula (1). The compound is preferably a copolymer containing a repeating unit a and a repeating unit b having a crosslinkable epoxy group and / or hydroxy group. The monomer for obtaining the repeating unit b which has an epoxy group and / or a hydroxy group is shown below.

Figure 2011164345
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Figure 2011164345
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ヒドロキシ基は、重合時に酸不安定基で置換されていても良い。スピンコート後のベーク時に発生した酸によって酸不安定基が脱保護し、ヒドロキシ基が架橋反応する。   The hydroxy group may be substituted with an acid labile group during polymerization. The acid labile group is deprotected by the acid generated during baking after spin coating, and the hydroxy group undergoes a crosslinking reaction.

反射防止膜として機能させるには、高分子化合物が、更に、光吸収の高い芳香族を有する繰り返し単位cを含むことが好ましい。共重合させる光吸収性のモノマーcとしては、具体的には下記に例示することが出来る。   In order to function as an antireflection film, the polymer compound preferably further includes a repeating unit c having an aromatic group with high light absorption. Specific examples of the light-absorbing monomer c to be copolymerized include the following.

Figure 2011164345
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Figure 2011164345
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Figure 2011164345
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更に、高分子化合物は、レジストとの密着性やレジストからの酸やアミンの拡散移動を防止するための繰り返し単位dを含むものとすることができる。繰り返し単位dを得るためのモノマーとはレジストの密着性基として用いられるヒドロキシ基、ラクトン環、エステル基、エーテル基、シアノ基、カルボキシル基、スルホ基、酸無水物、マレイミドを有するモノマーであり、具体的には下記に例示される。   Further, the polymer compound may include a repeating unit d for preventing adhesion with the resist and diffusion movement of acid and amine from the resist. The monomer for obtaining the repeating unit d is a monomer having a hydroxy group, a lactone ring, an ester group, an ether group, a cyano group, a carboxyl group, a sulfo group, an acid anhydride, and a maleimide used as an adhesive group of the resist, Specific examples are shown below.

Figure 2011164345
Figure 2011164345

Figure 2011164345
Figure 2011164345

Figure 2011164345
Figure 2011164345

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ここで、繰り返し単位a〜dを得るためのモノマーの具体的な構造は上記の通りであるが、共重合の比率としては好ましくは0<a≦1.0、0≦b≦0.8、0≦c≦0.8、0≦d≦0.8、0.05≦b+c+d≦0.9であり、より好ましくは、0.01≦a≦0.9、0≦b≦0.7、0≦c≦0.7、0≦d≦0.7、0.1≦b+c+d≦0.9、更に好ましくは0.02≦a≦0.8、0≦b≦0.6、0≦c≦0.6、0≦d≦0.6、0.2≦b+c+d≦0.8である。   Here, the specific structure of the monomer for obtaining the repeating units a to d is as described above, and the copolymerization ratio is preferably 0 <a ≦ 1.0, 0 ≦ b ≦ 0.8, 0 ≦ c ≦ 0.8, 0 ≦ d ≦ 0.8, 0.05 ≦ b + c + d ≦ 0.9, more preferably 0.01 ≦ a ≦ 0.9, 0 ≦ b ≦ 0.7, 0 ≦ c ≦ 0.7, 0 ≦ d ≦ 0.7, 0.1 ≦ b + c + d ≦ 0.9, more preferably 0.02 ≦ a ≦ 0.8, 0 ≦ b ≦ 0.6, 0 ≦ c ≦ 0.6, 0 ≦ d ≦ 0.6, 0.2 ≦ b + c + d ≦ 0.8.

なお、a+b+c+d=1であることが好ましいが、a+b+c+d=1とは、繰り返し単位a、b、c、dを含む高分子化合物(共重合体)において、繰り返し単位a、b、c、dの合計量が全繰り返し単位の合計量に対して100モル%であることを示す。   Note that a + b + c + d = 1 is preferable, but a + b + c + d = 1 is the sum of repeating units a, b, c, and d in a polymer compound (copolymer) including repeating units a, b, c, and d. It shows that the amount is 100 mol% with respect to the total amount of all repeating units.

これら本発明のレジスト下層膜材料に含まれる高分子化合物(共重合体)を合成するには、1つの方法としては、αフルオロスルフォン酸塩を有する(メタ)アクリルエステルと、反射防止機能を有するものとする場合には、例えば、吸光基を有するオレフィンモノマーとを有機溶剤中、ラジカル開始剤あるいはカチオン重合開始剤を加え加熱重合を行う。EBおよびEUV露光用の下層膜として用いる場合は吸光基は特に用いなくても良い。ヒドロキシ基を含むモノマーのヒドロキシ基をアセチル基で置換させておき、得られた高分子化合物を有機溶剤中アルカリ加水分解を行い、アセチル基を脱保護することもできる。重合時に使用する有機溶剤としては、トルエン、ベンゼン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン等が例示できる。ラジカル重合開始剤としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジメチル2,2−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド等が例示でき、好ましくは50〜80℃に加熱して重合できる。カチオン重合開始剤としては、硫酸、燐酸、塩酸、硝酸、次亜塩素酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、カンファースルホン酸、トシル酸などの酸、BF3、AlCl3、TiCl4、SnCl4などのフリーデルクラフツ触媒のほか、I2、(C653CClのようにカチオンを生成しやすい物質が使用される。 In order to synthesize the polymer compound (copolymer) contained in the resist underlayer film material of the present invention, as one method, (meth) acrylic ester having α-fluorosulfonate and antireflection function are included. For example, a radical initiator or a cationic polymerization initiator is added to an olefin monomer having a light-absorbing group in an organic solvent and subjected to heat polymerization. When used as an underlayer film for EB and EUV exposure, the light-absorbing group is not particularly required. The hydroxy group of the monomer containing a hydroxy group can be substituted with an acetyl group, and the resulting polymer compound can be subjected to alkaline hydrolysis in an organic solvent to deprotect the acetyl group. Examples of the organic solvent used at the time of polymerization include toluene, benzene, tetrahydrofuran, diethyl ether, dioxane and the like. Examples of the radical polymerization initiator include 2,2′-azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), dimethyl 2,2-azobis (2-methylpropio). Nate), benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, and the like, preferably polymerized by heating to 50 to 80 ° C. Examples of the cationic polymerization initiator include sulfuric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid, nitric acid, hypochlorous acid, trichloroacetic acid, trifluoroacetic acid, methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, camphorsulfonic acid, tosylic acid and the like, BF 3 , AlCl 3, TiCl 4, SnCl 4 other Friedel-Crafts catalyst such as, I 2, (C 6 H 5) 3 generated material susceptible to cationic as CCl are used.

アルカリ加水分解時の塩基としては、アンモニア水、トリエチルアミン等が使用できる。また反応温度としては−20〜100℃、好ましくは0〜60℃であり、反応時間としては0.2〜100時間、好ましくは0.5〜20時間である。   Ammonia water, triethylamine, etc. can be used as the base during the alkali hydrolysis. The reaction temperature is −20 to 100 ° C., preferably 0 to 60 ° C., and the reaction time is 0.2 to 100 hours, preferably 0.5 to 20 hours.

本発明に係る高分子化合物のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算質量平均分子量は、1,500〜200,000の範囲が好ましく、より好ましくは2,000〜100,000の範囲である。分子量分布は特に制限がなく、分画によって低分子体及び高分子体を除去し、分散度を小さくすることも可能であり、分子量、分散度が異なる2つ以上の一般式(1)の繰り返し単位を有する高分子化合物の混合、あるいは組成比の異なる2種以上の一般式(1)の繰り返し単位を有する高分子化合物を混合してもかまわない。一般式(1)の繰り返し単位を有する高分子化合物と、一般式(1)を含まない高分子化合物をブレンドすることもできる。この場合、スピンコート後に一般式(1)の繰り返し単位を含む高分子化合物が表面に配向することによって目標とする特性を引き出すことができる。一般式(1)の繰り返し単位を含む高分子化合物を表面に配向させるためには、フッ素を有する繰り返し単位を共重合させることが望ましい。   The polystyrene equivalent mass average molecular weight of the polymer compound according to the present invention by gel permeation chromatography (GPC) is preferably in the range of 1,500 to 200,000, more preferably in the range of 2,000 to 100,000. . The molecular weight distribution is not particularly limited, and low molecular weight and high molecular weight substances can be removed by fractionation and the degree of dispersion can be reduced. Repeating two or more general formulas (1) having different molecular weights and degrees of dispersion is possible. You may mix the polymer compound which has a repeating unit of 2 or more types of general formula (1) from which mixing of the polymeric compound which has a unit, or a composition ratio differs. A polymer compound having a repeating unit of the general formula (1) and a polymer compound not containing the general formula (1) can also be blended. In this case, the target characteristic can be brought out by orienting the polymer compound containing the repeating unit of the general formula (1) on the surface after spin coating. In order to orient the polymer compound containing the repeating unit of the general formula (1) on the surface, it is desirable to copolymerize the repeating unit having fluorine.

本発明のレジスト下層膜材料用のベース樹脂は、少なくともαフルオロスルホン酸塩を有する(メタ)アクリルエステルを重合してなる重合体(高分子化合物)を含むことを特徴とするが、さらに下記に示される高分子化合物とブレンドすることもできる。例えばホールをボイドを発生させずに埋め込むためには、ガラス転移点の低いポリマーを用い、架橋温度よりも低い温度で熱フローさせながらホールの底にまで樹脂を埋め込む手法がとられる(例えば、特開2000−294504号公報参照)。ガラス転移点の低いポリマー、特にガラス転移点が180℃以下、とりわけ100〜170℃のポリマー、例えばアクリル誘導体、ビニルアルコール、ビニルエーテル類、アリルエーテル類、スチレン誘導体、アリルベンゼン誘導体、エチレン、プロピレン、ブタジエンなどのオレフィン類から選ばれる1種あるいは2種以上の共重合ポリマー、メタセシス開環重合などによるポリマー、ノボラックレジン、ジシクロペンタジエンレジン、フェノール類の低核体、シクロデキストリン類、コール酸などのステロイド類、単糖類、多糖類、カリックスアレーン類、フラーレン類とブレンドすることによってガラス転移点を低下させ、ビアホールの埋め込み特性を向上させることができる。
上記ブレンド用ポリマーの配合量は、本発明の高分子化合物100重量部に対して0〜10000重量部、好ましくは0〜5000重量部である。
The base resin for resist underlayer film material of the present invention is characterized by containing a polymer (polymer compound) obtained by polymerizing (meth) acrylic ester having at least α-fluorosulfonate, and further described below. It can also be blended with the polymeric compounds shown. For example, in order to embed holes without generating voids, a method is used in which a polymer having a low glass transition point is used and resin is embedded to the bottom of the holes while heat-flowing at a temperature lower than the crosslinking temperature (for example, a special technique). No. 2000-294504). Polymers having a low glass transition point, especially polymers having a glass transition point of 180 ° C. or lower, particularly 100 to 170 ° C., such as acrylic derivatives, vinyl alcohol, vinyl ethers, allyl ethers, styrene derivatives, allylbenzene derivatives, ethylene, propylene, butadiene Copolymers selected from olefins such as olefins, polymers by metathesis ring-opening polymerization, novolak resins, dicyclopentadiene resins, phenolic low nuclei, cyclodextrins, steroids such as cholic acid It is possible to reduce the glass transition point and improve the via hole embedding characteristics by blending with saccharides, monosaccharides, polysaccharides, calixarenes, and fullerenes.
The blending amount of the blending polymer is 0 to 10,000 parts by weight, preferably 0 to 5000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymer compound of the present invention.

本発明のレジスト下層膜材料が、更に、有機溶剤、酸発生剤、塩基性化合物、及び架橋剤のうち一以上を含有することが好ましい。
上記レジスト下層膜材料が、更に、有機溶剤を含有するものであれば、レジスト下層膜材料の塗布性をより向上することができる。また、上記レジスト下層膜材料が、更に、酸発生剤、架橋剤のうち一以上を含有するものであれば、基板への塗布後のベーク等により、レジスト下層膜内での架橋反応を促進させることなどができる。従って、緻密な膜が得られ、レジスト膜とのインターミキシングの恐れがより少なく、レジスト膜等への低分子成分の拡散がより少ないものとなる。結果として、良好なレジストパターンを得ることができ、基板に良好なパターンを形成することができる。また、塩基性化合物を含有するものであれば、レジスト下層膜材料の保存中のレジスト下層膜材料の保存安定性を向上させることができる。
The resist underlayer film material of the present invention preferably further contains one or more of an organic solvent, an acid generator, a basic compound, and a crosslinking agent.
If the resist underlayer film material further contains an organic solvent, the applicability of the resist underlayer film material can be further improved. Further, if the resist underlayer film material further contains one or more of an acid generator and a crosslinking agent, the crosslinking reaction in the resist underlayer film is promoted by baking after coating on the substrate. You can do that. Accordingly, a dense film can be obtained, and there is less risk of intermixing with the resist film, and diffusion of low molecular components into the resist film or the like is reduced. As a result, a good resist pattern can be obtained, and a good pattern can be formed on the substrate. Moreover, if it contains a basic compound, the storage stability of the resist underlayer film material during storage of the resist underlayer film material can be improved.

レジスト下層膜に要求される性能の一つとして、レジスト膜とのインターミキシングがないこと、レジスト膜ヘの低分子成分の拡散がないことが挙げられる(例えば、「Proc. SPIE vol.2195、p225−229(1994)」参照)。これらを防止するために、一般的にレジスト下層膜をスピンコート法などで基板に形成後、ベークで熱架橋するという方法がとられている。そのため、レジスト下層膜材料の成分として架橋剤を添加する方法、ポリマーに架橋性の置換基を有する繰り返し単位を導入する方法がある。   As performance required for the resist underlayer film, there is no intermixing with the resist film, and there is no diffusion of low molecular components into the resist film (for example, “Proc. SPIE vol. 2195, p225”). -229 (1994) ". In order to prevent these problems, a method is generally employed in which a resist underlayer film is formed on a substrate by spin coating or the like and then thermally crosslinked by baking. Therefore, there are a method of adding a crosslinking agent as a component of the resist underlayer film material and a method of introducing a repeating unit having a crosslinkable substituent into the polymer.

本発明で使用可能な添加型の架橋剤の具体例を列挙すると、メチロール基、アルコキシメチル基、アシロキシメチル基から選ばれる少なくとも一つの基で置換されたメラミン化合物、グアナミン化合物、グリコールウリル化合物又はウレア化合物、エポキシ化合物、イソシアネート化合物、アジド化合物、アルケニルエーテル基などの2重結合を含む化合物等を挙げることができる。これらは添加剤として用いてもよいが、ポリマー側鎖にペンダント基として導入してもよい。また、ヒドロキシ基を含む化合物も架橋剤として用いることができる。   Specific examples of additive crosslinking agents that can be used in the present invention include melamine compounds, guanamine compounds, glycoluril compounds substituted with at least one group selected from a methylol group, an alkoxymethyl group, and an acyloxymethyl group. Examples include compounds containing double bonds such as urea compounds, epoxy compounds, isocyanate compounds, azide compounds, and alkenyl ether groups. These may be used as additives, but may be introduced as pendant groups in the polymer side chain. A compound containing a hydroxy group can also be used as a crosslinking agent.

前記架橋剤の具体例のうち、更にエポキシ化合物を例示すると、トリス(2,3−エポキシプロピル)イソシアヌレート、トリメチロールメタントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、トリエチロールエタントリグリシジルエーテルなどが例示される。メラミン化合物を具体的に例示すると、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、ヘキサメチロールメラミンの1〜6個のメチロール基がメトキシメチル化した化合物又はその混合物、ヘキサメトキシエチルメラミン、ヘキサアシロキシメチルメラミン、ヘキサメチロールメラミンのメチロール基の1〜6個がアシロキシメチル化した化合物又はその混合物が挙げられる。グアナミン化合物としては、テトラメチロールグアナミン、テトラメトキシメチルグアナミン、テトラメチロールグアナミンの1〜4個のメチロール基がメトキシメチル化した化合物又はその混合物、テトラメトキシエチルグアナミン、テトラアシロキシグアナミン、テトラメチロールグアナミンの1〜4個のメチロール基がアシロキシメチル化した化合物又はその混合物が挙げられる。グリコールウリル化合物としては、テトラメチロールグリコールウリル、テトラメトキシグリコールウリル、テトラメトキシメチルグリコールウリル、テトラメチロールグリコールウリルのメチロール基の1〜4個がメトキシメチル化した化合物、又はその混合物、テトラメチロールグリコールウリルのメチロール基の1〜4個がアシロキシメチル化した化合物又はその混合物が挙げられる。ウレア化合物としてはテトラメチロールウレア、テトラメトキシメチルウレア、テトラメチロールウレアの1〜4個のメチロール基がメトキシメチル化した化合物又はその混合物、テトラメトキシエチルウレアなどが挙げられる。   Among specific examples of the crosslinking agent, when an epoxy compound is further exemplified, tris (2,3-epoxypropyl) isocyanurate, trimethylolmethane triglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, triethylolethane triglycidyl ether and the like Illustrated. Specific examples of the melamine compound include hexamethylol melamine, hexamethoxymethyl melamine, a compound in which 1 to 6 methylol groups of hexamethylol melamine are methoxymethylated, or a mixture thereof, hexamethoxyethyl melamine, hexaacyloxymethyl melamine, Examples thereof include compounds in which 1 to 6 methylol groups of hexamethylolmelamine are acyloxymethylated, or a mixture thereof. Examples of the guanamine compound include tetramethylolguanamine, tetramethoxymethylguanamine, a compound in which 1 to 4 methylol groups of tetramethylolguanamine are methoxymethylated, or a mixture thereof, tetramethoxyethylguanamine, tetraacyloxyguanamine, and tetramethylolguanamine. A compound in which ˜4 methylol groups are acyloxymethylated or a mixture thereof may be mentioned. Examples of the glycoluril compound include tetramethylol glycoluril, tetramethoxyglycoluril, tetramethoxymethylglycoluril, a compound in which 1 to 4 methylol groups of tetramethylolglycoluril are methoxymethylated, or a mixture thereof, and tetramethylolglycoluril. Examples thereof include compounds in which 1 to 4 methylol groups are acyloxymethylated or a mixture thereof. Examples of the urea compound include tetramethylol urea, tetramethoxymethyl urea, a compound in which 1 to 4 methylol groups of tetramethylol urea are methoxymethylated, a mixture thereof, tetramethoxyethyl urea, and the like.

イソシアネート化合物としては、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート等が挙げられ、アジド化合物としては、1,1’−ビフェニル−4,4’−ビスアジド、4,4’−メチリデンビスアジド、4,4’−オキシビスアジドが挙げられる。   Examples of the isocyanate compound include tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, and cyclohexane diisocyanate. Examples of the azide compound include 1,1′-biphenyl-4,4′-bisazide and 4,4′-methylidenebis. Examples include azide and 4,4′-oxybisazide.

アルケニルエーテル基を含む化合物としては、エチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、1,2−プロパンジオールジビニルエーテル、1,4−ブタンジオールジビニルエーテル、テトラメチレングリコールジビニルエーテル、ネオペンチルグリコールジビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、1,4−シクロヘキサンジオールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル、ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、ソルビトールテトラビニルエーテル、ソルビトールペンタビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテルなどが挙げられる。   Examples of the compound containing an alkenyl ether group include ethylene glycol divinyl ether, triethylene glycol divinyl ether, 1,2-propanediol divinyl ether, 1,4-butanediol divinyl ether, tetramethylene glycol divinyl ether, neopentyl glycol divinyl ether, Examples include trimethylolpropane trivinyl ether, hexanediol divinyl ether, 1,4-cyclohexanediol divinyl ether, pentaerythritol trivinyl ether, pentaerythritol tetravinyl ether, sorbitol tetravinyl ether, sorbitol pentavinyl ether, trimethylolpropane trivinyl ether, and the like.

本発明のレジスト下層膜材料に含まれる重合体の架橋効率を上げるためには、ヒドロキシ基を含む化合物の添加が有効である。特に分子内に2個以上のヒドロキシ基を含む化合物が好ましい。ヒドロキシ基を含む化合物としては、例えば、ナフトールノボラック、m−及びp−クレゾールノボラック、ナフトール−ジシクロペンタジエンノボラック、m−及びp−クレゾール−ジシクロペンタジエンノボラック、4,8−ビス(ヒドロキシメチル)トリシクロ[5.2.1.02,6]−デカン、ペンタエリトリトール、1,2,6−ヘキサントリオール、4,4’,4’’−メチリデントリスシクロヘキサノール、4,4’−[1−[4−[1−(4−ヒドロキシシクロヘキシル)−1−メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビスシクロヘキサノール、[1,1’−ビシクロヘキシル]−4,4’−ジオール、メチレンビスシクロヘキサノール、デカヒドロナフタレン−2,6−ジオール、[1,1’−ビシクロヘキシル]−3,3’,4,4’−テトラヒドロキシなどのアルコール基含有化合物、ビスフェノール、メチレンビスフェノール、2,2’−メチレンビス[4−メチルフェノール]、4,4’−メチリデン−ビス[2,6−ジメチルフェノール]、4,4’−(1−メチル−エチリデン)ビス[2−メチルフェノール]、4,4’−シクロヘキシリデンビスフェノール、4,4’−(1,3−ジメチルブチリデン)ビスフェノール、4,4’−(1−メチルエチリデン)ビス[2,6−ジメチルフェノール]、4,4’−オキシビスフェノール、4,4’−メチレンビスフェノール、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタノン、4,4’−メチレンビス[2−メチルフェノール]、4,4’−[1,4−フェニレンビス(1−メチルエチリデン)]ビスフェノール、4,4’−(1,2−エタンジイル)ビスフェノール、4,4’−(ジエチルシリレン)ビスフェノール、4,4’−[2,2,2−トリフルオロ−1−(トリフルオロメチル)エチリデン]ビスフェノール、4,4’,4’’−メチリデントリスフェノール、4,4’−[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、2,6−ビス[(2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)メチル]−4−メチルフェノール、4,4’,4’’−エチリジントリス[2−メチルフェノール]、4,4’,4’’−エチリジントリスフェノール、4,6−ビス[(4−ヒドロキシフェニル)メチル]1,3−ベンゼンジオール、4,4’−[(3,4−ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−メチルフェノール]、4,4’,4’’,4’’’−(1,2−エタンジイリデン)テトラキスフェノール、4,4’,4’’,4’’’−エタンジイリデン)テトラキス[2−メチルフェノール]、2,2’−メチレンビス[6−[(2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)メチル]−4−メチルフェノール]、4,4’,4’’,4’’’−(1,4−フェニレンジメチリジン)テトラキスフェノール、2,4,6−トリス(4−ヒドロキシフェニルメチル)1,3−ベンゼンジオール、2,4’,4’’−メチリデントリスフェノール、4,4’,4’’’−(3−メチル−1−プロパニル−3−イリデン)トリスフェノール、2,6−ビス[(4−ヒドロキシ−3−フロロフェニル)メチル]−4−フルオロフェノール、2,6−ビス[4−ヒドロキシ−3−フルオロフェニル]メチル]−4−フルオロフェノール、3,6−ビス[(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)メチル]1,2−ベンゼンジオール、4,6−ビス[(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)メチル]1,3−ベンゼンジオール、p−メチルカリックス[4]アレン、2,2’−メチレンビス[6−[(2,5/3,6−ジメチル−4/2−ヒドロキシフェニル)メチル]−4−メチルフェノール、2,2’−メチレンビス[6−[(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)メチル]−4−メチルフェノール、4,4’,4’’,4’’’−テトラキス[(1−メチルエチリデン)ビス(1,4−シクロヘキシリデン)]フェノール、6,6’−メチレンビス[4−(4−ヒドロキシフェニルメチル)−1,2,3−ベンゼントリオール、3,3’,5,5’−テトラキス[(5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)メチル]−[(1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジオール]などのフェノール低核体が挙げられる。 In order to increase the crosslinking efficiency of the polymer contained in the resist underlayer film material of the present invention, it is effective to add a compound containing a hydroxy group. Particularly preferred are compounds containing two or more hydroxy groups in the molecule. Examples of the compound containing a hydroxy group include naphthol novolak, m- and p-cresol novolak, naphthol-dicyclopentadiene novolak, m- and p-cresol-dicyclopentadiene novolak, 4,8-bis (hydroxymethyl) tricyclo. [5.2.1.0 2,6 ] -decane, pentaerythritol, 1,2,6-hexanetriol, 4,4 ′, 4 ″ -methylidenetriscyclohexanol, 4,4 ′-[1- [4- [1- (4-Hydroxycyclohexyl) -1-methylethyl] phenyl] ethylidene] biscyclohexanol, [1,1′-bicyclohexyl] -4,4′-diol, methylenebiscyclohexanol, decahydro Naphthalene-2,6-diol, [1,1′-bicyclohexyl] -3,3 ′, 4,4 Alcohol group-containing compounds such as '-tetrahydroxy, bisphenol, methylenebisphenol, 2,2'-methylenebis [4-methylphenol], 4,4'-methylidene-bis [2,6-dimethylphenol], 4,4' -(1-methyl-ethylidene) bis [2-methylphenol], 4,4'-cyclohexylidenebisphenol, 4,4 '-(1,3-dimethylbutylidene) bisphenol, 4,4'-(1- Methylethylidene) bis [2,6-dimethylphenol], 4,4′-oxybisphenol, 4,4′-methylenebisphenol, bis (4-hydroxyphenyl) methanone, 4,4′-methylenebis [2-methylphenol] 4,4 ′-[1,4-phenylenebis (1-methylethylidene)] bisphenol, 4,4 ′-(1,2- Tandiyl) bisphenol, 4,4 ′-(diethylsilylene) bisphenol, 4,4 ′-[2,2,2-trifluoro-1- (trifluoromethyl) ethylidene] bisphenol, 4,4 ′, 4 ″- Methylidenetrisphenol, 4,4 ′-[1- (4-hydroxyphenyl) -1-methylethyl] phenyl] ethylidene] bisphenol, 2,6-bis [(2-hydroxy-5-methylphenyl) methyl]- 4-methylphenol, 4,4 ′, 4 ″ -ethylidene tris [2-methylphenol], 4,4 ′, 4 ″ -ethylidene trisphenol, 4,6-bis [(4-hydroxyphenyl) Methyl] 1,3-benzenediol, 4,4 ′-[(3,4-dihydroxyphenyl) methylene] bis [2-methylphenol], 4,4 ′, 4 ″, 4 ′ ″-( , 2-ethanediylidene) tetrakisphenol, 4,4 ′, 4 ″, 4 ′ ″-ethanediylidene) tetrakis [2-methylphenol], 2,2′-methylenebis [6-[(2-hydroxy-5-methyl Phenyl) methyl] -4-methylphenol], 4,4 ′, 4 ″, 4 ′ ″-(1,4-phenylenedimethylidyne) tetrakisphenol, 2,4,6-tris (4-hydroxyphenylmethyl) ) 1,3-benzenediol, 2,4 ′, 4 ″ -methylidenetrisphenol, 4,4 ′, 4 ′ ″-(3-methyl-1-propanyl-3-ylidene) trisphenol, 2, 6-bis [(4-hydroxy-3-fluorophenyl) methyl] -4-fluorophenol, 2,6-bis [4-hydroxy-3-fluorophenyl] methyl] -4-fluorophenol, 3 , 6-bis [(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) methyl] 1,2-benzenediol, 4,6-bis [(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) methyl] 1,3- Benzenediol, p-methylcalix [4] arene, 2,2′-methylenebis [6-[(2,5 / 3,6-dimethyl-4 / 2-hydroxyphenyl) methyl] -4-methylphenol, 2, 2′-methylenebis [6-[(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) methyl] -4-methylphenol, 4,4 ′, 4 ″, 4 ′ ″-tetrakis [(1-methylethylidene) Bis (1,4-cyclohexylidene)] phenol, 6,6′-methylenebis [4- (4-hydroxyphenylmethyl) -1,2,3-benzenetriol, 3,3 ′, 5,5′-tetrakis [( - methyl-2-hydroxyphenyl) methyl] - [(1,1'-biphenyl) -4,4'-diol] phenol low nuclear bodies and the like.

本発明のレジスト下層膜材料における架橋剤の配合量は、ベース樹脂(全樹脂分)100部(質量部、以下同じ)に対して5〜50部が好ましく、特に10〜40部が好ましい。5部以上であるとレジスト膜とミキシングを起こす恐れが少なく、50部以下であれば反射防止効果が低下したり、架橋後の膜にひび割れが入る恐れが少ない。   The blending amount of the crosslinking agent in the resist underlayer film material of the present invention is preferably 5 to 50 parts, more preferably 10 to 40 parts, with respect to 100 parts (parts by mass, the same applies hereinafter) of the base resin (total resin). If it is 5 parts or more, there is little possibility of causing mixing with the resist film, and if it is 50 parts or less, the antireflection effect is reduced or the film after crosslinking is less likely to crack.

本発明のレジスト下層膜材料においては、熱などによる架橋反応を更に促進させるための酸発生剤を添加することができる。酸発生剤は熱分解によって酸を発生するものや、光照射によって酸を発生するものがあるが、いずれのものも添加することができる。   In the resist underlayer film material of the present invention, an acid generator for further promoting the crosslinking reaction by heat or the like can be added. There are acid generators that generate an acid by thermal decomposition and those that generate an acid by light irradiation, and any of them can be added.

本発明のレジスト下層膜材料で使用される酸発生剤としては、
i.下記一般式(P1a−1)、(P1a−2)、(2)又は(P1b)のオニウム塩、
ii.下記一般式(P2)のジアゾメタン誘導体、
iii.下記一般式(P3)のグリオキシム誘導体、
iv.下記一般式(P4)のビススルホン誘導体、
v.下記一般式(P5)のN−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エステル、
vi.β−ケトスルホン酸誘導体、
vii.ジスルホン誘導体、
viii.ニトロベンジルスルホネート誘導体、
ix.スルホン酸エステル誘導体
等が挙げられる。
As an acid generator used in the resist underlayer film material of the present invention,
i. An onium salt of the following general formula (P1a-1), (P1a-2), (2) or (P1b),
ii. A diazomethane derivative of the following general formula (P2):
iii. A glyoxime derivative of the following general formula (P3):
iv. A bissulfone derivative of the following general formula (P4):
v. A sulfonic acid ester of an N-hydroxyimide compound of the following general formula (P5),
vi. β-ketosulfonic acid derivatives,
vii. Disulfone derivatives,
viii. Nitrobenzyl sulfonate derivatives,
ix. Examples thereof include sulfonic acid ester derivatives.

Figure 2011164345
(式中、R101a’、R101b’、R101c’はそれぞれ炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、アルケニル基、オキソアルキル基又はオキソアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基、及び、炭素数7〜12のアラルキル基又はアリールオキソアルキル基のいずれかを示し、これらの基の水素原子の一部又は全部がアルコキシ基等によって置換されていてもよい。また、R101b’とR101c’とは環を形成してもよく、環を形成する場合には、R101b’、R101c’はそれぞれ炭素数1〜6のアルキレン基を示す。R101d’、R101e’、R101f’、R101g’は、水素原子、炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、アルケニル基、オキソアルキル基又はオキソアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基、及び、炭素数7〜12のアラルキル基又はアリールオキソアルキル基のいずれかを示し、これらの基の水素原子の一部又は全部がアルコキシ基によって置換されていてもよい。R101d’とR101e’、R101d’とR101e’とR101f’とは環を形成してもよく、環を形成する場合には、R101d’とR101e’、R101d’とR101e’とR101f’は炭素数3〜10のアルキレン基、又は式中の窒素原子を環の中に有する複素芳香族環を示す。Kは非求核性対向イオンを表す。)
Figure 2011164345
Wherein R 101a ′, R 101b ′ and R 101c ′ are each a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkenyl group, an oxoalkyl group or an oxoalkenyl group, and 6 to 6 carbon atoms. 20 aryl groups and any of aralkyl groups or aryloxoalkyl groups having 7 to 12 carbon atoms, and some or all of the hydrogen atoms of these groups may be substituted by alkoxy groups or the like. well and R 101b 'and R 101c' may form a ring, when they form a ring, R 101b ', R 101c' is .R 101d to an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, respectively ', R 101e ', R 101f', R 101g ' is a hydrogen atom, C1-12 straight, branched or cyclic alkyl group, alkenyl group, oxoalkyl group or Okisoaruke Or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and an aralkyl group or aryloxoalkyl group having 7 to 12 carbon atoms, and a part or all of the hydrogen atoms of these groups are substituted with alkoxy groups. R 101d ′ and R 101e ′, R 101d ′ and R 101e ′ and R 101f ′ may form a ring, and in the case of forming a ring, R 101d ′ and R 101e ′, R 101d ′, R 101e ′ and R 101f ′ represent an alkylene group having 3 to 10 carbon atoms or a heteroaromatic ring having a nitrogen atom in the formula in the ring, and K represents a non-nucleophilic counter ion. To express.)

上記R101a’、R101b’、R101c’、R101d’、R101e’、R101f’、R101g’は互いに同一であっても異なっていてもよく、具体的にはアルキル基として、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロプロピルメチル基、4−メチルシクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられる。アルケニル基としては、ビニル基、アリル基、プロぺニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基等が挙げられる。オキソアルキル基としては、2−オキソシクロペンチル基、2−オキソシクロヘキシル基等が挙げられ、2−オキソプロピル基、2−シクロペンチル−2−オキソエチル基、2−シクロヘキシル−2−オキソエチル基、2−(4−メチルシクロヘキシル)−2−オキソエチル基等を挙げることができる。オキソアルケニル基としては、2−オキソ−4−シクロヘキセニル基、2−オキソ−4−プロペニル基等が挙げられる。アリール基としては、フェニル基、ナフチル基等や、p−メトキシフェニル基、m−メトキシフェニル基、o−メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、p−tert−ブトキシフェニル基、m−tert−ブトキシフェニル基等のアルコキシフェニル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、エチルフェニル基、4−tert−ブチルフェニル基、4−ブチルフェニル基、ジメチルフェニル基等のアルキルフェニル基、メチルナフチル基、エチルナフチル基等のアルキルナフチル基、メトキシナフチル基、エトキシナフチル基等のアルコキシナフチル基、ジメチルナフチル基、ジエチルナフチル基等のジアルキルナフチル基、ジメトキシナフチル基、ジエトキシナフチル基等のジアルコキシナフチル基等が挙げられる。アラルキル基としてはベンジル基、フェニルエチル基、フェネチル基等が挙げられる。アリールオキソアルキル基としては、2−フェニル−2−オキソエチル基、2−(1−ナフチル)−2−オキソエチル基、2−(2−ナフチル)−2−オキソエチル基等の2−アリール−2−オキソエチル基等が挙げられる。 R 101a ′, R 101b ′, R 101c ′, R 101d ′, R 101e ′, R 101f ′, R 101g ′ may be the same as or different from each other. Group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclopropyl Examples include a methyl group, 4-methylcyclohexyl group, cyclohexylmethyl group, norbornyl group, adamantyl group and the like. Examples of the alkenyl group include a vinyl group, an allyl group, a propenyl group, a butenyl group, a hexenyl group, and a cyclohexenyl group. Examples of the oxoalkyl group include 2-oxocyclopentyl group, 2-oxocyclohexyl group, and the like. 2-oxopropyl group, 2-cyclopentyl-2-oxoethyl group, 2-cyclohexyl-2-oxoethyl group, 2- (4 -Methylcyclohexyl) -2-oxoethyl group and the like can be mentioned. Examples of the oxoalkenyl group include 2-oxo-4-cyclohexenyl group and 2-oxo-4-propenyl group. Examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, a p-methoxyphenyl group, an m-methoxyphenyl group, an o-methoxyphenyl group, an ethoxyphenyl group, a p-tert-butoxyphenyl group, and an m-tert-butoxyphenyl group. Alkylphenyl groups such as alkoxyphenyl groups, 2-methylphenyl groups, 3-methylphenyl groups, 4-methylphenyl groups, ethylphenyl groups, 4-tert-butylphenyl groups, 4-butylphenyl groups, dimethylphenyl groups, etc. Alkyl naphthyl groups such as methyl naphthyl group and ethyl naphthyl group, alkoxy naphthyl groups such as methoxy naphthyl group and ethoxy naphthyl group, dialkyl naphthyl groups such as dimethyl naphthyl group and diethyl naphthyl group, dimethoxy naphthyl group and diethoxy naphthyl group Dialkoxynaphthyl group And the like. Examples of the aralkyl group include a benzyl group, a phenylethyl group, and a phenethyl group. As the aryloxoalkyl group, 2-aryl-2-oxoethyl group such as 2-phenyl-2-oxoethyl group, 2- (1-naphthyl) -2-oxoethyl group, 2- (2-naphthyl) -2-oxoethyl group and the like Groups and the like.

-の非求核性対向イオンとしては塩化物イオン、臭化物イオン等のハライドイオン、トリフレート、1,1,1−トリフルオロエタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート等のフルオロアルキルスルホネート、トシレート、ベンゼンスルホネート、4−フルオロベンゼンスルホネート、1,2,3,4,5−ペンタフルオロベンゼンスルホネート等のアリールスルホネート、メシレート、ブタンスルホネート等のアルキルスルホネート、ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、ビス(パーフルオロエチルスルホニル)イミド、ビス(パーフルオロブチルスルホニル)イミド等のイミド酸、トリス(トリフルオロメチルスルホニル)メチド、トリス(パーフルオロエチルスルホニル)メチドなどのメチド酸、更には下記一般式(K−1)に示されるα位がフルオロ置換されたスルホネート、下記一般式(K−2)に示される、α、β位がフルオロ置換されたスルホネートが挙げられる。 K - a non-nucleophilic counter chloride ions as the ion, halide ions such as bromide ion, triflate, 1,1,1-trifluoroethane sulfonate, fluoroalkyl sulfonate such as nonafluorobutanesulfonate, tosylate, benzenesulfonate , 4-fluorobenzenesulfonate, arylsulfonates such as 1,2,3,4,5-pentafluorobenzenesulfonate, alkylsulfonates such as mesylate and butanesulfonate, bis (trifluoromethylsulfonyl) imide, bis (perfluoroethylsulfonyl) ) Imido acids such as imide and bis (perfluorobutylsulfonyl) imide, methide acids such as tris (trifluoromethylsulfonyl) methide and tris (perfluoroethylsulfonyl) methide, and Sulfonate position alpha represented by the formula (K-1) is fluoro substituted, represented by the following general formula (K-2), α, β-position include sulfonates fluorine substituted.

Figure 2011164345
Figure 2011164345

一般式(K−1)中、R102は水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状、環状のアルキル基、アシル基、炭素数2〜20のアルケニル基、及び、炭素数6〜20のアリール基、アリーロキシ基のいずれかである。一般式(K−2)中、R103は水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状、環状のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、及び、炭素数6〜20のアリール基のいずれかである。
-の非求核性対向イオンとしては、α位がフッ素で置換されたスルホネートが酸強度が強く、架橋反応速度が速いために最も好ましく用いることが出来る。
In General Formula (K-1), R102 represents a hydrogen atom, a linear, branched, or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an acyl group, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, and 6 carbon atoms. Or an aryl group or an aryloxy group of ˜20. In general formula (K-2), R103 is a hydrogen atom, a linear, branched, or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, and 6 to 20 carbon atoms. Any of aryl groups.
As the non-nucleophilic counter ion of K , a sulfonate substituted at the α-position with fluorine has the strong acid strength and can be most preferably used because of a high crosslinking reaction rate.

また、R101d’とR101e’とR101f’とが、環を形成する場合には、R101d’とR101e’とR101f’は式中の窒素原子を環の中に有する複素芳香族環を示すが、式中の窒素原子を環の中に有する複素芳香族環は、イミダゾール誘導体(例えばイミダゾール、4−メチルイミダゾール、4−メチル−2−フェニルイミダゾール等)、ピラゾール誘導体、フラザン誘導体、ピロリン誘導体(例えばピロリン、2−メチル−1−ピロリン等)、ピロリジン誘導体(例えばピロリジン、N−メチルピロリジン、ピロリジノン、N−メチルピロリドン等)、イミダゾリン誘導体、イミダゾリジン誘導体、ピリジン誘導体(例えばピリジン、メチルピリジン、エチルピリジン、プロピルピリジン、ブチルピリジン、4−(1−ブチルペンチル)ピリジン、ジメチルピリジン、トリメチルピリジン、トリエチルピリジン、フェニルピリジン、3−メチル−2−フェニルピリジン、4−tert−ブチルピリジン、ジフェニルピリジン、ベンジルピリジン、メトキシピリジン、ブトキシピリジン、ジメトキシピリジン、1−メチル−2−ピリドン、4−ピロリジノピリジン、1−メチル−4−フェニルピリジン、2−(1−エチルプロピル)ピリジン、アミノピリジン、ジメチルアミノピリジン等)、ピリダジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾリジン誘導体、ピペリジン誘導体、ピペラジン誘導体、モルホリン誘導体、インドール誘導体、イソインドール誘導体、1H−インダゾール誘導体、インドリン誘導体、キノリン誘導体(例えばキノリン、3−キノリンカルボニトリル等)、イソキノリン誘導体、シンノリン誘導体、キナゾリン誘導体、キノキサリン誘導体、フタラジン誘導体、プリン誘導体、プテリジン誘導体、カルバゾール誘導体、フェナントリジン誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、1,10−フェナントロリン誘導体、アデニン誘導体、アデノシン誘導体、グアニン誘導体、グアノシン誘導体、ウラシル誘導体、ウリジン誘導体等が例示される。 In addition, when R 101d ′, R 101e ′ and R 101f ′ form a ring, R 101d ′, R 101e ′ and R 101f ′ are heteroaromatics having a nitrogen atom in the formula in the ring. A heteroaromatic ring having a nitrogen atom in the formula in the formula is an imidazole derivative (for example, imidazole, 4-methylimidazole, 4-methyl-2-phenylimidazole, etc.), pyrazole derivative, furazane derivative, Pyrroline derivatives (eg pyrroline, 2-methyl-1-pyrroline etc.), pyrrolidine derivatives (eg pyrrolidine, N-methylpyrrolidine, pyrrolidinone, N-methylpyrrolidone etc.), imidazoline derivatives, imidazolidine derivatives, pyridine derivatives (eg pyridine, methyl) Pyridine, ethylpyridine, propylpyridine, butylpyridine, 4- (1-butyl Rupentyl) pyridine, dimethylpyridine, trimethylpyridine, triethylpyridine, phenylpyridine, 3-methyl-2-phenylpyridine, 4-tert-butylpyridine, diphenylpyridine, benzylpyridine, methoxypyridine, butoxypyridine, dimethoxypyridine, 1-methyl 2-pyridone, 4-pyrrolidinopyridine, 1-methyl-4-phenylpyridine, 2- (1-ethylpropyl) pyridine, aminopyridine, dimethylaminopyridine, etc.), pyridazine derivatives, pyrimidine derivatives, pyrazine derivatives, pyrazoline derivatives , Pyrazolidine derivatives, piperidine derivatives, piperazine derivatives, morpholine derivatives, indole derivatives, isoindole derivatives, 1H-indazole derivatives, indoline derivatives, quinoline derivatives ( Quinoline, 3-quinolinecarbonitrile, etc.), isoquinoline derivatives, cinnoline derivatives, quinazoline derivatives, quinoxaline derivatives, phthalazine derivatives, purine derivatives, pteridine derivatives, carbazole derivatives, phenanthridine derivatives, acridine derivatives, phenazine derivatives, 1,10- Examples include phenanthroline derivatives, adenine derivatives, adenosine derivatives, guanine derivatives, guanosine derivatives, uracil derivatives, uridine derivatives and the like.

(P1a−1)と(P1a−2)は光酸発生剤、熱酸発生剤の両方の効果があるが、(2)は熱酸発生剤として作用する。   Although (P1a-1) and (P1a-2) have the effects of both a photoacid generator and a thermal acid generator, (2) acts as a thermal acid generator.

Figure 2011164345
(式中、R102a、R102bはそれぞれ炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。R103は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基を示す。R104a、R104bはそれぞれ炭素数3〜7の2−オキソアルキル基を示す。Kは非求核性対向イオンを表す。)
Figure 2011164345
(Wherein R 102a and R 102b each represent a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. R 103 is a linear, branched or cyclic alkylene having 1 to 10 carbon atoms. R 104a and R 104b each represent a 2-oxoalkyl group having 3 to 7 carbon atoms, and K represents a non-nucleophilic counter ion.)

上記R102a、R102bのアルキル基として具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロプロピルメチル基、4−メチルシクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基等が挙げられる。R103のアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、へキシレン基、へプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、1,4−シクロへキシレン基、1,2−シクロへキシレン基、1,3−シクロペンチレン基、1,4−シクロオクチレン基、1,4−シクロヘキサンジメチレン基等が挙げられる。R104a、R104bの2−オキソアルキル基としては、2−オキソプロピル基、2−オキソシクロペンチル基、2−オキソシクロヘキシル基、2−オキソシクロヘプチル基等が挙げられる。Kは式(P1a−1)、(P1a−2)及び(2)で説明したものと同様のものを挙げることができる。 Specific examples of the alkyl group for R 102a and R 102b include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, a hexyl group, and a heptyl group. Octyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclopropylmethyl group, 4-methylcyclohexyl group, cyclohexylmethyl group and the like. As the alkylene group for R 103 , methylene group, ethylene group, propylene group, butylene group, pentylene group, hexylene group, heptylene group, octylene group, nonylene group, 1,4-cyclohexylene group, 1,2- Examples include cyclohexylene group, 1,3-cyclopentylene group, 1,4-cyclooctylene group, 1,4-cyclohexanedimethylene group and the like. Examples of the 2-oxoalkyl group of R 104a and R 104b include a 2-oxopropyl group, a 2-oxocyclopentyl group, a 2-oxocyclohexyl group, and a 2-oxocycloheptyl group. Examples of K are the same as those described in the formulas (P1a-1), (P1a-2) and (2).

(P1a−1)、(P1a−2)、(2)又は(P1b)のオニウム塩の中で、(P1a−1)、(P1a−2)、(P1b)は光あるいは熱によって酸を発生し、(2)は熱によって酸を発生する。(P1a−1)、(P1a−2)、(2)又は(P1b)のオニウム塩の中では(2)で示されるアンモニウム塩が本発明のレジスト下層膜材料に含まれる酸発生剤として最も好ましく用いることが出来る。(2)で示されるアンモニウム塩は、熱分解によって生じる物質がアミンと酸であるため、熱によって蒸発し、パーティクルの発生源となる恐れが小さい。したがって、パターン形成時に基板を汚染する恐れが小さく、清浄度の高い基板を得ることができる。   Among the onium salts of (P1a-1), (P1a-2), (2) or (P1b), (P1a-1), (P1a-2) and (P1b) generate an acid by light or heat. , (2) generates an acid by heat. Among the onium salts of (P1a-1), (P1a-2), (2) or (P1b), the ammonium salt represented by (2) is most preferable as the acid generator contained in the resist underlayer film material of the present invention. Can be used. In the ammonium salt represented by (2), since the substances generated by thermal decomposition are amine and acid, they are less likely to evaporate by heat and become a generation source of particles. Therefore, there is little risk of contaminating the substrate during pattern formation, and a highly clean substrate can be obtained.

Figure 2011164345
(式中、R105、R106は炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素数6〜20のアリール基又はハロゲン化アリール基、及び炭素数7〜12のアラルキル基のいずれかを示す。)
Figure 2011164345
(In the formula, R 105 and R 106 each represent a linear, branched or cyclic alkyl group or halogenated alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an aryl group or halogenated aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and the number of carbon atoms. Any one of 7-12 aralkyl groups is shown.)

105、R106のアルキル基としてはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、アミル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられる。ハロゲン化アルキル基としてはトリフルオロメチル基、1,1,1−トリフルオロエチル基、1,1,1−トリクロロエチル基、ノナフルオロブチル基等が挙げられる。アリール基としてはフェニル基、p−メトキシフェニル基、m−メトキシフェニル基、o−メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、p−tert−ブトキシフェニル基、m−tert−ブトキシフェニル基等のアルコキシフェニル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、エチルフェニル基、4−tert−ブチルフェニル基、4−ブチルフェニル基、ジメチルフェニル基等のアルキルフェニル基が挙げられる。ハロゲン化アリール基としてはフルオロフェニル基、クロロフェニル基、1,2,3,4,5−ペンタフルオロフェニル基等が挙げられる。アラルキル基としてはベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。 Examples of the alkyl group of R 105 and R 106 include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, amyl Group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, norbornyl group, adamantyl group and the like. Examples of the halogenated alkyl group include a trifluoromethyl group, a 1,1,1-trifluoroethyl group, a 1,1,1-trichloroethyl group, and a nonafluorobutyl group. As the aryl group, an alkoxyphenyl group such as a phenyl group, p-methoxyphenyl group, m-methoxyphenyl group, o-methoxyphenyl group, ethoxyphenyl group, p-tert-butoxyphenyl group, m-tert-butoxyphenyl group, Examples thereof include alkylphenyl groups such as 2-methylphenyl group, 3-methylphenyl group, 4-methylphenyl group, ethylphenyl group, 4-tert-butylphenyl group, 4-butylphenyl group, and dimethylphenyl group. Examples of the halogenated aryl group include a fluorophenyl group, a chlorophenyl group, and 1,2,3,4,5-pentafluorophenyl group. Examples of the aralkyl group include a benzyl group and a phenethyl group.

Figure 2011164345
(式中、R107、R108、R109は炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素数6〜20のアリール基又はハロゲン化アリール基、炭素数7〜12のアラルキル基を示す。R108、R109は互いに結合して環状構造を形成してもよく、環状構造を形成する場合、R108、R109はそれぞれ炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。R105は前述した(P2)式のものと同様である。)
Figure 2011164345
(Wherein R 107 , R 108 and R 109 are each a linear, branched or cyclic alkyl group or halogenated alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an aryl group or halogenated aryl group having 6 to 20 carbon atoms, An aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms, R 108 and R 109 may be bonded to each other to form a cyclic structure, and in the case of forming a cyclic structure, R 108 and R 109 each have 1 to 6 carbon atoms; Represents a linear or branched alkylene group, and R 105 is the same as that in formula (P2) described above.)

107、R108、R109のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基、ハロゲン化アリール基、アラルキル基としては、R105、R106で説明したものと同様の基が挙げられる。なお、R108、R109のアルキレン基としてはメチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基等が挙げられる。 Examples of the alkyl group, halogenated alkyl group, aryl group, halogenated aryl group, and aralkyl group of R 107 , R 108 , and R 109 include the same groups as those described for R 105 and R 106 . Examples of the alkylene group for R 108 and R 109 include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, and a hexylene group.

Figure 2011164345
(式中、R101a’、R101b’は前記と同様である。)
Figure 2011164345
(In the formula, R 101a ′ and R 101b ′ are the same as described above.)

Figure 2011164345
(式中、R110は炭素数6〜10のアリーレン基、炭素数1〜6のアルキレン基、及び、炭素数2〜6のアルケニレン基のいずれかを示し、これらの基の水素原子の一部又は全部は、更に炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルコキシ基、ニトロ基、アセチル基、又はフェニル基で置換されていてもよい。R111は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は置換のアルキル基、アルケニル基又はアルコキシアルキル基、フェニル基、及び、ナフチル基のいずれかを示し、これらの基の水素原子の一部又は全部は、更に炭素数1〜4のアルキル基又はアルコキシ基;炭素数1〜4のアルキル基、アルコキシ基、ニトロ基又はアセチル基で置換されていてもよいフェニル基;炭素数3〜5のヘテロ芳香族基;又は塩素原子、フッ素原子で置換されていてもよい。)
Figure 2011164345
(Wherein R 110 represents any of an arylene group having 6 to 10 carbon atoms, an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, and an alkenylene group having 2 to 6 carbon atoms, and a part of hydrogen atoms of these groups) Alternatively, all may be further substituted with a linear or branched alkyl group or alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, an nitro group, an acetyl group, or a phenyl group, and R 111 has 1 to 8 carbon atoms. A linear, branched or substituted alkyl group, an alkenyl group or an alkoxyalkyl group, a phenyl group, and a naphthyl group are shown, and some or all of the hydrogen atoms of these groups further have 1 to An alkyl group or an alkoxy group having 4 carbon atoms; a phenyl group optionally substituted by an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group, a nitro group, or an acetyl group; a heteroaromatic group having 3 to 5 carbon atoms; or a chlorine atom, Fluorine It may be substituted with a child.)

ここで、R110のアリーレン基としては、1,2−フェニレン基、1,8−ナフチレン基等が、アルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、フェニルエチレン基、ノルボルナン−2,3−ジイル基等が、アルケニレン基としては、1,2−ビニレン基、1−フェニル−1,2−ビニレン基、5−ノルボルネン−2,3−ジイル基等が挙げられる。R111のアルキル基としては、R101a’〜R101c’と同様のものが、アルケニル基としては、ビニル基、1−プロペニル基、アリル基、1−ブテニル基、3−ブテニル基、イソプレニル基、1−ペンテニル基、3−ペンテニル基、4−ペンテニル基、ジメチルアリル基、1−ヘキセニル基、3−ヘキセニル基、5−ヘキセニル基、1−ヘプテニル基、3−ヘプテニル基、6−ヘプテニル基、7−オクテニル基等が、アルコキシアルキル基としては、メトキシメチル基、エトキシメチル基、プロポキシメチル基、ブトキシメチル基、ペンチロキシメチル基、ヘキシロキシメチル基、ヘプチロキシメチル基、メトキシエチル基、エトキシエチル基、プロポキシエチル基、ブトキシエチル基、ペンチロキシエチル基、ヘキシロキシエチル基、メトキシプロピル基、エトキシプロピル基、プロポキシプロピル基、ブトキシプロピル基、メトキシブチル基、エトキシブチル基、プロポキシブチル基、メトキシペンチル基、エトキシペンチル基、メトキシヘキシル基、メトキシヘプチル基等が挙げられる。 Here, as the arylene group of R 110 , 1,2-phenylene group, 1,8-naphthylene group, etc., and as the alkylene group, methylene group, ethylene group, trimethylene group, tetramethylene group, phenylethylene group, norbornane Examples of the alkenylene group such as -2,3-diyl group include 1,2-vinylene group, 1-phenyl-1,2-vinylene group, 5-norbornene-2,3-diyl group and the like. The alkyl group of R 111 is the same as R 101a ′ to R 101c ′, and the alkenyl group is a vinyl group, 1-propenyl group, allyl group, 1-butenyl group, 3-butenyl group, isoprenyl group, 1-pentenyl group, 3-pentenyl group, 4-pentenyl group, dimethylallyl group, 1-hexenyl group, 3-hexenyl group, 5-hexenyl group, 1-heptenyl group, 3-heptenyl group, 6-heptenyl group, 7 -An octenyl group or the like is an alkoxyalkyl group such as a methoxymethyl group, ethoxymethyl group, propoxymethyl group, butoxymethyl group, pentyloxymethyl group, hexyloxymethyl group, heptyloxymethyl group, methoxyethyl group, ethoxyethyl Group, propoxyethyl group, butoxyethyl group, pentyloxyethyl group, hexyloxyethyl Group, methoxypropyl group, ethoxypropyl group, propoxypropyl group, butoxypropyl group, methoxybutyl group, ethoxybutyl group, propoxybutyl group, methoxypentyl group, ethoxypentyl group, methoxyhexyl group, methoxyheptyl group and the like.

なお、更に置換されていてもよい炭素数1〜4のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基等が、炭素数1〜4のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、tert−ブトキシ基等が、炭素数1〜4のアルキル基、アルコキシ基、ニトロ基又はアセチル基で置換されていてもよいフェニル基としては、フェニル基、トリル基、p−tert−ブトキシフェニル基、p−アセチルフェニル基、p−ニトロフェニル基等が、炭素数3〜5のヘテロ芳香族基としては、ピリジル基、フリル基等が挙げられる。   In addition, examples of the optionally substituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, and a tert-butyl group. As the alkoxy group of ˜4, a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, an n-butoxy group, an isobutoxy group, a tert-butoxy group and the like are an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group, and a nitro group. As the phenyl group which may be substituted with an acetyl group, a phenyl group, a tolyl group, a p-tert-butoxyphenyl group, a p-acetylphenyl group, a p-nitrophenyl group, etc. are heterocycles having 3 to 5 carbon atoms. Examples of the aromatic group include a pyridyl group and a furyl group.

酸発生剤は、具体的には、オニウム塩としては、例えばトリフルオロメタンスルホン酸テトラメチルアンモニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸テトラメチルアンモニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸トリエチルアンモニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸ピリジニウム、カンファースルホン酸トリエチルアンモニウム、カンファースルホン酸ピリジニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸テトラn−ブチルアンモニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸テトラフェニルアンモニウム、p−トルエンスルホン酸テトラメチルアンモニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ジフェニルヨードニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルヨードニウム、p−トルエンスルホン酸ジフェニルヨードニウム、p−トルエンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルヨードニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ビス(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸ビス(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、ブタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリメチルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸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、p−トルエンスルホン酸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ン酸ジメチルフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸ジメチルフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ジシクロヘキシルフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸ジシクロヘキシルフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリナフチルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(2−ノルボニル)メチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、エチレンビス[メチル(2−オキソシクロペンチル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホナート]、1,2’−ナフチルカルボニルメチルテトラヒドロチオフェニウムトリフレート、トリエチルアンモニウムノナフレート、トリブチルアンモニウムノナフレート、テトラエチルアンモニウムノナフレート、テトラブチルアンモニウムノナフレート、トリエチルアンモニウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、トリエチルアンモニウムトリス(パーフルオロエチルスルホニル)メチド等のオニウム塩を挙げることができる。   Specific examples of the acid generator include onium salts such as tetramethylammonium trifluoromethanesulfonate, tetramethylammonium nonafluorobutanesulfonate, triethylammonium nonafluorobutanesulfonate, pyridinium nonafluorobutanesulfonate, camphorsulfone. Triethylammonium acid, pyridinium camphorsulfonate, tetra-n-butylammonium nonafluorobutanesulfonate, tetraphenylammonium nonafluorobutanesulfonate, tetramethylammonium p-toluenesulfonate, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, trifluoromethanesulfonic acid ( p-tert-butoxyphenyl) phenyliodonium, p-toluenesulfonic acid diphenyliodo , P-toluenesulfonic acid (p-tert-butoxyphenyl) phenyliodonium, trifluoromethanesulfonic acid triphenylsulfonium, trifluoromethanesulfonic acid (p-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, trifluoromethanesulfonic acid bis (p-tert -Butoxyphenyl) phenylsulfonium, trifluoromethanesulfonic acid tris (p-tert-butoxyphenyl) sulfonium, p-toluenesulfonic acid triphenylsulfonium, p-toluenesulfonic acid (p-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, p-toluene Bis (p-tert-butoxyphenyl) sulfonic acid phenylsulfonium, Tris (p-tert-butoxyphenyl) p-toluenesulfonic acid Sulfonium, triphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate, triphenylsulfonium butanesulfonate, trimethylsulfonium trifluoromethanesulfonate, trimethylsulfonium p-toluenesulfonate, cyclohexylmethyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, p-toluene Cyclohexylmethyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium sulfonate, dimethylphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, dimethylphenylsulfonium p-toluenesulfonate, dicyclohexylphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, dicyclohexylphenylsulfonium p-toluenesulfonate, trifluoromethanesulfonic acid Trinaphthylsulfoni , Trifluoromethanesulfonic acid (2-norbornyl) methyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium, ethylenebis [methyl (2-oxocyclopentyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate], 1,2'-naphthylcarbonylmethyltetrahydrothiophenium trif And onium salts such as triethylammonium nonaflate, tributylammonium nonaflate, tetraethylammonium nonaflate, tetrabutylammonium nonaflate, triethylammonium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide, triethylammonium tris (perfluoroethylsulfonyl) methide be able to.

ジアゾメタン誘導体としては、ビス(ベンゼンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(キシレンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロペンチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(sec−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−プロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−アミルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソアミルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(sec−アミルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(tert−アミルスルホニル)ジアゾメタン、1−シクロヘキシルスルホニル−1−(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、1−シクロヘキシルスルホニル−1−(tert−アミルスルホニル)ジアゾメタン、1−tert−アミルスルホニル−1−(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン等のジアゾメタン誘導体を挙げることができる。   Diazomethane derivatives include bis (benzenesulfonyl) diazomethane, bis (p-toluenesulfonyl) diazomethane, bis (xylenesulfonyl) diazomethane, bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane, bis (cyclopentylsulfonyl) diazomethane, bis (n-butylsulfonyl) diazomethane Bis (isobutylsulfonyl) diazomethane, bis (sec-butylsulfonyl) diazomethane, bis (n-propylsulfonyl) diazomethane, bis (isopropylsulfonyl) diazomethane, bis (tert-butylsulfonyl) diazomethane, bis (n-amylsulfonyl) diazomethane Bis (isoamylsulfonyl) diazomethane, bis (sec-amylsulfonyl) diazomethane, bis (tert-amylsulfur) Nyl) diazomethane, 1-cyclohexylsulfonyl-1- (tert-butylsulfonyl) diazomethane, 1-cyclohexylsulfonyl-1- (tert-amylsulfonyl) diazomethane, 1-tert-amylsulfonyl-1- (tert-butylsulfonyl) diazomethane And the like.

グリオキシム誘導体としては、ビス−O−(p−トルエンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(p−トルエンスルホニル)−α−ジフェニルグリオキシム、ビス−O−(p−トルエンスルホニル)−α−ジシクロヘキシルグリオキシム、ビス−O−(p−トルエンスルホニル)−2,3−ペンタンジオングリオキシム、ビス−O−(p−トルエンスルホニル)−2−メチル−3,4−ペンタンジオングリオキシム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−α−ジフェニルグリオキシム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−α−ジシクロヘキシルグリオキシム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−2,3−ペンタンジオングリオキシム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−2−メチル−3,4−ペンタンジオングリオキシム、ビス−O−(メタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(トリフルオロメタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(1,1,1−トリフルオロエタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(tert−ブタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(パーフルオロオクタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(シクロヘキサンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(ベンゼンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(p−フルオロベンゼンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(p−tert−ブチルベンゼンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(キシレンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(カンファースルホニル)−α−ジメチルグリオキシム等のグリオキシム誘導体を挙げることができる。   Examples of glyoxime derivatives include bis-O- (p-toluenesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis-O- (p-toluenesulfonyl) -α-diphenylglyoxime, bis-O- (p-toluenesulfonyl)- α-dicyclohexylglyoxime, bis-O- (p-toluenesulfonyl) -2,3-pentanedione glyoxime, bis-O- (p-toluenesulfonyl) -2-methyl-3,4-pentanedione glyoxime, Bis-O- (n-butanesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis-O- (n-butanesulfonyl) -α-diphenylglyoxime, bis-O- (n-butanesulfonyl) -α-dicyclohexylglyoxime Bis-O- (n-butanesulfonyl) -2,3-pentanedione glyoxime, bis-O- ( -Butanesulfonyl) -2-methyl-3,4-pentanedione glyoxime, bis-O- (methanesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis-O- (trifluoromethanesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis -O- (1,1,1-trifluoroethanesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis-O- (tert-butanesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis-O- (perfluorooctanesulfonyl)- α-dimethylglyoxime, bis-O- (cyclohexanesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis-O- (benzenesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis-O- (p-fluorobenzenesulfonyl) -α- Dimethylglyoxime, bis-O- (p-tert-butylbenzenesulfonyl) α- dimethylglyoxime, bis -O- (xylene sulfonyl)-.alpha.-dimethylglyoxime, and bis -O- (camphorsulfonyl)-.alpha.-glyoxime derivatives such as dimethylglyoxime.

ビススルホン誘導体としては、ビスナフチルスルホニルメタン、ビストリフルオロメチルスルホニルメタン、ビスメチルスルホニルメタン、ビスエチルスルホニルメタン、ビスプロピルスルホニルメタン、ビスイソプロピルスルホニルメタン、ビス−p−トルエンスルホニルメタン、ビスベンゼンスルホニルメタン等のビススルホン誘導体を挙げることができる。   Examples of bissulfone derivatives include bisnaphthylsulfonylmethane, bistrifluoromethylsulfonylmethane, bismethylsulfonylmethane, bisethylsulfonylmethane, bispropylsulfonylmethane, bisisopropylsulfonylmethane, bis-p-toluenesulfonylmethane, and bisbenzenesulfonylmethane. Bissulfone derivatives can be mentioned.

β−ケトスルホン誘導体としては、2−シクロヘキシルカルボニル−2−(p−トルエンスルホニル)プロパン、2−イソプロピルカルボニル−2−(p−トルエンスルホニル)プロパン等のβ−ケトスルホン誘導体を挙げることができる。   Examples of β-ketosulfone derivatives include β-ketosulfone derivatives such as 2-cyclohexylcarbonyl-2- (p-toluenesulfonyl) propane and 2-isopropylcarbonyl-2- (p-toluenesulfonyl) propane.

ジスルホン誘導体としては、ジフェニルジスルホン誘導体、ジシクロヘキシルジスルホン誘導体等のジスルホン誘導体を挙げることができる。   Examples of the disulfone derivative include disulfone derivatives such as diphenyl disulfone derivatives and dicyclohexyl disulfone derivatives.

ニトロベンジルスルホネート誘導体としては、p−トルエンスルホン酸2,6−ジニトロベンジル、p−トルエンスルホン酸2,4−ジニトロベンジル等のニトロベンジルスルホネート誘導体を挙げることができる。   Examples of the nitrobenzyl sulfonate derivative include nitrobenzyl sulfonate derivatives such as 2,6-dinitrobenzyl p-toluenesulfonate and 2,4-dinitrobenzyl p-toluenesulfonate.

スルホン酸エステル誘導体としては、1,2,3−トリス(メタンスルホニルオキシ)ベンゼン、1,2,3−トリス(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ベンゼン、1,2,3−トリス(p−トルエンスルホニルオキシ)ベンゼン等のスルホン酸エステル誘導体を挙げることができる。   Examples of sulfonic acid ester derivatives include 1,2,3-tris (methanesulfonyloxy) benzene, 1,2,3-tris (trifluoromethanesulfonyloxy) benzene, 1,2,3-tris (p-toluenesulfonyloxy). Mention may be made of sulfonic acid ester derivatives such as benzene.

N−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エステル誘導体としては、N−ヒドロキシスクシンイミドメタンスルホン酸エステル、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ン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドエタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−プロパンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド2−プロパンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−ペンタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−オクタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドp−トルエンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドp−メトキシベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド2−クロロエタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド−2,4,6−トリメチルベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−ナフタレンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド2−ナフタレンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ−2−フェニルスクシンイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシマレイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシマレイミドエタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ−2−フェニルマレイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシグルタルイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシグルタルイミドベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシフタルイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシフタルイミドベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシフタルイミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシフタルイミドp−トルエンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシナフタルイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシナフタルイミドベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミドp−トルエンスルホン酸エステル等のN−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エステル誘導体が挙げられる。   Examples of sulfonic acid ester derivatives of N-hydroxyimide compounds include N-hydroxysuccinimide methanesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide trifluoromethanesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide ethanesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide 1-propanesulfonic acid. Ester, N-hydroxysuccinimide 2-propanesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide 1-pentanesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide 1-octanesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide p-toluenesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide p-methoxybenzenesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide 2-chloroethanesulfonic acid ester N-hydroxysuccinimide benzenesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide-2,4,6-trimethylbenzenesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide 1-naphthalenesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide 2-naphthalenesulfonic acid ester, N- Hydroxy-2-phenylsuccinimide methanesulfonate, N-hydroxymaleimide methanesulfonate, N-hydroxymaleimide ethanesulfonate, N-hydroxy-2-phenylmaleimide methanesulfonate, N-hydroxyglutarimide methanesulfonate Ester, N-hydroxyglutarimide benzenesulfonic acid ester, N-hydroxyphthalimide methanesulfonic acid ester, N-hydro Siphthalimidobenzenesulfonic acid ester, N-hydroxyphthalimide trifluoromethanesulfonic acid ester, N-hydroxyphthalimide p-toluenesulfonic acid ester, N-hydroxynaphthalimide methanesulfonic acid ester, N-hydroxynaphthalimide benzenesulfonic acid ester, N- Hydroxy-5-norbornene-2,3-dicarboximide methanesulfonate, N-hydroxy-5-norbornene-2,3-dicarboximide trifluoromethanesulfonate, N-hydroxy-5-norbornene-2,3 -Sulphonic acid ester derivatives of N-hydroxyimide compounds such as dicarboximide p-toluenesulfonic acid ester.

特に、トリフルオロメタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリナフチルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸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ン酸(2−ノルボニル)メチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、1,2’−ナフチルカルボニルメチルテトラヒドロチオフェニウムトリフレート等のオニウム塩、ビス(ベンゼンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(sec−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−プロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン等のジアゾメタン誘導体、ビス−O−(p−トルエンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム等のグリオキシム誘導体、ビスナフチルスルホニルメタン等のビススルホン誘導体、N−ヒドロキシスクシンイミドメタンスルホン酸エステル、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ン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−プロパンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド2−プロパンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−ペンタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドp−トルエンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシナフタルイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシナフタルイミドベンゼンスルホン酸エステル等のN−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エステル誘導体が好ましく用いられる。
なお、上記酸発生剤は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
In particular, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, trifluoromethanesulfonate (p-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, tris (p-tert-butoxyphenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium p-toluenesulfonate, p -Toluenesulfonic acid (p-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, p-toluenesulfonic acid tris (p-tert-butoxyphenyl) sulfonium, trifluoromethanesulfonic acid trinaphthylsulfonium, trifluoromethanesulfonic acid cyclohexylmethyl (2-oxocyclohexyl) ) Sulfonium, (2-norbornyl) methyl (2-oxocyclohexyl) sulfonyl trifluoromethanesulfonate Onium salts such as 1,2′-naphthylcarbonylmethyltetrahydrothiophenium triflate, bis (benzenesulfonyl) diazomethane, bis (p-toluenesulfonyl) diazomethane, bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane, bis (n-butylsulfonyl) Diazomethane derivatives such as diazomethane, bis (isobutylsulfonyl) diazomethane, bis (sec-butylsulfonyl) diazomethane, bis (n-propylsulfonyl) diazomethane, bis (isopropylsulfonyl) diazomethane, bis (tert-butylsulfonyl) diazomethane, bis-O -Glyoxime derivatives such as-(p-toluenesulfonyl) -α-dimethylglyoxime and bis-O- (n-butanesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bisnaphthyl Bissulfone derivatives such as sulfonylmethane, N-hydroxysuccinimide methanesulfonate, N-hydroxysuccinimide trifluoromethanesulfonate, N-hydroxysuccinimide 1-propanesulfonate, N-hydroxysuccinimide 2-propanesulfonate, N- Hydroxysuccinimide 1-pentanesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide p-toluenesulfonic acid ester, N-hydroxynaphthalimide methanesulfonic acid ester, N-hydroxynaphthalimide benzenesulfonic acid ester, etc. Derivatives are preferably used.
In addition, the said acid generator can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

酸発生剤の添加量は、ベース樹脂100質量部に対して好ましくは0.1〜50質量部、より好ましくは0.5〜40質量部である。0.1質量部以上であれば酸発生量が十分で、十分な架橋反応が起こり、50質量部以下であれば上層のレジスト膜へ酸が移動することによるミキシング現象が起こる恐れが少ない。   The addition amount of the acid generator is preferably 0.1 to 50 parts by mass, more preferably 0.5 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the base resin. If the amount is 0.1 parts by mass or more, the amount of acid generated is sufficient and a sufficient crosslinking reaction occurs. If the amount is 50 parts by mass or less, there is little possibility of mixing phenomenon due to the acid moving to the upper resist film.

更に、本発明のレジスト下層膜材料には、保存安定性を向上させるための塩基性化合物を配合することができる。
塩基性化合物は、保存中等に酸発生剤より微量に発生した酸が架橋反応を進行させるのを防ぐための、酸に対するクエンチャーの役割を果たす。
Furthermore, the resist underlayer film material of the present invention can be blended with a basic compound for improving storage stability.
The basic compound serves as a quencher for the acid to prevent the acid generated in a trace amount from the acid generator during storage and the like from causing the crosslinking reaction to proceed.

このような塩基性化合物としては、第一級、第二級、第三級の脂肪族アミン類、混成アミン類、芳香族アミン類、複素環アミン類、カルボキシ基を有する含窒素化合物、スルホニル基を有する含窒素化合物、水酸基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合物、アミド誘導体、イミド誘導体等が挙げられる。   Examples of such basic compounds include primary, secondary, and tertiary aliphatic amines, hybrid amines, aromatic amines, heterocyclic amines, nitrogen-containing compounds having a carboxy group, and sulfonyl groups. A nitrogen-containing compound having a hydroxyl group, a nitrogen-containing compound having a hydroxyl group, a nitrogen-containing compound having a hydroxyphenyl group, an alcoholic nitrogen-containing compound, an amide derivative, an imide derivative, and the like.

具体的には、第一級の脂肪族アミン類として、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、n−プロピルアミン、イソプロピルアミン、n−ブチルアミン、イソブチルアミン、sec−ブチルアミン、tert−ブチルアミン、ペンチルアミン、tert−アミルアミン、シクロペンチルアミン、ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、セチルアミン、メチレンジアミン、エチレンジアミン、テトラエチレンペンタミン等が例示され、第二級の脂肪族アミン類として、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジ−n−ブチルアミン、ジイソブチルアミン、ジ−sec−ブチルアミン、ジペンチルアミン、ジシクロペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジヘプチルアミン、ジオクチルアミン、ジノニルアミン、ジデシルアミン、ジドデシルアミン、ジセチルアミン、N,N−ジメチルメチレンジアミン、N,N−ジメチルエチレンジアミン、N,N−ジメチルテトラエチレンペンタミン等が例示され、第三級の脂肪族アミン類として、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリイソプロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリイソブチルアミン、トリ−sec−ブチルアミン、トリペンチルアミン、トリシクロペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリシクロヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、トリノニルアミン、トリデシルアミン、トリドデシルアミン、トリセチルアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルメチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルテトラエチレンペンタミン等が例示される。   Specifically, primary aliphatic amines include ammonia, methylamine, ethylamine, n-propylamine, isopropylamine, n-butylamine, isobutylamine, sec-butylamine, tert-butylamine, pentylamine, tert- Amylamine, cyclopentylamine, hexylamine, cyclohexylamine, heptylamine, octylamine, nonylamine, decylamine, dodecylamine, cetylamine, methylenediamine, ethylenediamine, tetraethylenepentamine, etc. are exemplified as secondary aliphatic amines. Dimethylamine, diethylamine, di-n-propylamine, diisopropylamine, di-n-butylamine, diisobutylamine, di-sec-butylamine, dipentylamine, disi Lopentylamine, dihexylamine, dicyclohexylamine, diheptylamine, dioctylamine, dinonylamine, didecylamine, didodecylamine, dicetylamine, N, N-dimethylmethylenediamine, N, N-dimethylethylenediamine, N, N-dimethyltetraethylenepenta Examples of tertiary aliphatic amines include trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, triisopropylamine, tri-n-butylamine, triisobutylamine, tri-sec-butylamine, and tripentylamine. , Tricyclopentylamine, trihexylamine, tricyclohexylamine, triheptylamine, trioctylamine, trinonylamine, tridecylamine, tridodecylamine, Examples include cetylamine, N, N, N ′, N′-tetramethylmethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetramethyltetraethylenepentamine and the like. Is done.

また、混成アミン類としては、例えばジメチルエチルアミン、メチルエチルプロピルアミン、ベンジルアミン、フェネチルアミン、ベンジルジメチルアミン等が例示される。   Examples of hybrid amines include dimethylethylamine, methylethylpropylamine, benzylamine, phenethylamine, and benzyldimethylamine.

芳香族アミン類及び複素環アミン類の具体例としては、アニリン誘導体(例えばアニリン、N−メチルアニリン、N−エチルアニリン、N−プロピルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、2−メチルアニリン、3−メチルアニリン、4−メチルアニリン、エチルアニリン、プロピルアニリン、トリメチルアニリン、2−ニトロアニリン、3−ニトロアニリン、4−ニトロアニリン、2,4−ジニトロアニリン、2,6−ジニトロアニリン、3,5−ジニトロアニリン、N,N−ジメチルトルイジン等)、ジフェニル(p−トリル)アミン、メチルジフェニルアミン、トリフェニルアミン、フェニレンジアミン、ナフチルアミン、ジアミノナフタレン、ピロール誘導体(例えばピロール、2H−ピロール、1−メチルピロール、2,4−ジメチルピロール、2,5−ジメチルピロール、N−メチルピロール等)、オキサゾール誘導体(例えばオキサゾール、イソオキサゾール等)、チアゾール誘導体(例えばチアゾール、イソチアゾール等)、イミダゾール誘導体(例えばイミダゾール、4−メチルイミダゾール、4−メチル−2−フェニルイミダゾール等)、ピラゾール誘導体、フラザン誘導体、ピロリン誘導体(例えばピロリン、2−メチル−1−ピロリン等)、ピロリジン誘導体(例えばピロリジン、N−メチルピロリジン、ピロリジノン、N−メチルピロリドン等)、イミダゾリン誘導体、イミダゾリジン誘導体、ピリジン誘導体(例えばピリジン、メチルピリジン、エチルピリジン、プロピルピリジン、ブチルピリジン、4−(1−ブチルペンチル)ピリジン、ジメチルピリジン、トリメチルピリジン、トリエチルピリジン、フェニルピリジン、3−メチル−2−フェニルピリジン、4−tert−ブチルピリジン、ジフェニルピリジン、ベンジルピリジン、メトキシピリジン、ブトキシピリジン、ジメトキシピリジン、1−メチル−2−ピリドン、4−ピロリジノピリジン、1−メチル−4−フェニルピリジン、2−(1−エチルプロピル)ピリジン、アミノピリジン、ジメチルアミノピリジン等)、ピリダジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾリジン誘導体、ピペリジン誘導体、ピペラジン誘導体、モルホリン誘導体、インドール誘導体、イソインドール誘導体、1H−インダゾール誘導体、インドリン誘導体、キノリン誘導体(例えばキノリン、3−キノリンカルボニトリル等)、イソキノリン誘導体、シンノリン誘導体、キナゾリン誘導体、キノキサリン誘導体、フタラジン誘導体、プリン誘導体、プテリジン誘導体、カルバゾール誘導体、フェナントリジン誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、1,10−フェナントロリン誘導体、アデニン誘導体、アデノシン誘導体、グアニン誘導体、グアノシン誘導体、ウラシル誘導体、ウリジン誘導体等が例示される。   Specific examples of aromatic amines and heterocyclic amines include aniline derivatives (eg, aniline, N-methylaniline, N-ethylaniline, N-propylaniline, N, N-dimethylaniline, 2-methylaniline, 3- Methylaniline, 4-methylaniline, ethylaniline, propylaniline, trimethylaniline, 2-nitroaniline, 3-nitroaniline, 4-nitroaniline, 2,4-dinitroaniline, 2,6-dinitroaniline, 3,5- Dinitroaniline, N, N-dimethyltoluidine, etc.), diphenyl (p-tolyl) amine, methyldiphenylamine, triphenylamine, phenylenediamine, naphthylamine, diaminonaphthalene, pyrrole derivatives (eg pyrrole, 2H-pyrrole, 1-methylpyrrole, 2,4-dim Lupyrrole, 2,5-dimethylpyrrole, N-methylpyrrole, etc.), oxazole derivatives (eg oxazole, isoxazole etc.), thiazole derivatives (eg thiazole, isothiazole etc.), imidazole derivatives (eg imidazole, 4-methylimidazole, 4 -Methyl-2-phenylimidazole, etc.), pyrazole derivatives, furazane derivatives, pyrroline derivatives (eg pyrroline, 2-methyl-1-pyrroline etc.), pyrrolidine derivatives (eg pyrrolidine, N-methylpyrrolidine, pyrrolidinone, N-methylpyrrolidone etc.) ), Imidazoline derivatives, imidazolidine derivatives, pyridine derivatives (eg pyridine, methylpyridine, ethylpyridine, propylpyridine, butylpyridine, 4- (1-butylpentyl) pyridine, dimethyl) Lysine, trimethylpyridine, triethylpyridine, phenylpyridine, 3-methyl-2-phenylpyridine, 4-tert-butylpyridine, diphenylpyridine, benzylpyridine, methoxypyridine, butoxypyridine, dimethoxypyridine, 1-methyl-2-pyridone, 4-pyrrolidinopyridine, 1-methyl-4-phenylpyridine, 2- (1-ethylpropyl) pyridine, aminopyridine, dimethylaminopyridine, etc.), pyridazine derivatives, pyrimidine derivatives, pyrazine derivatives, pyrazoline derivatives, pyrazolidine derivatives, piperidine Derivatives, piperazine derivatives, morpholine derivatives, indole derivatives, isoindole derivatives, 1H-indazole derivatives, indoline derivatives, quinoline derivatives (eg quinoline, 3-quinoline carbo Nitriles), isoquinoline derivatives, cinnoline derivatives, quinazoline derivatives, quinoxaline derivatives, phthalazine derivatives, purine derivatives, pteridine derivatives, carbazole derivatives, phenanthridine derivatives, acridine derivatives, phenazine derivatives, 1,10-phenanthroline derivatives, adenine derivatives, adenosine Examples include derivatives, guanine derivatives, guanosine derivatives, uracil derivatives, uridine derivatives and the like.

更に、カルボキシ基を有する含窒素化合物としては、例えばアミノ安息香酸、インドールカルボン酸、アミノ酸誘導体(例えばニコチン酸、アラニン、アルギニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、グリシルロイシン、ロイシン、メチオニン、フェニルアラニン、スレオニン、リジン、3−アミノピラジン−2−カルボン酸、メトキシアラニン)等が例示され、スルホニル基を有する含窒素化合物として3−ピリジンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸ピリジニウム等が例示され、水酸基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合物としては、2−ヒドロキシピリジン、アミノクレゾール、2,4−キノリンジオール、3−インドールメタノールヒドレート、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、2,2’−イミノジエタノール、2−アミノエタノ−ル、3−アミノ−1−プロパノール、4−アミノ−1−ブタノール、4−(2−ヒドロキシエチル)モルホリン、2−(2−ヒドロキシエチル)ピリジン、1−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン、1−[2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル]ピペラジン、ピペリジンエタノール、1−(2−ヒドロキシエチル)ピロリジン、1−(2−ヒドロキシエチル)−2−ピロリジノン、3−ピペリジノ−1,2−プロパンジオール、3−ピロリジノ−1,2−プロパンジオール、8−ヒドロキシユロリジン、3−クイヌクリジノール、3−トロパノール、1−メチル−2−ピロリジンエタノール、1−アジリジンエタノール、N−(2−ヒドロキシエチル)フタルイミド、N−(2−ヒドロキシエチル)イソニコチンアミド等が例示される。   Furthermore, examples of the nitrogen-containing compound having a carboxy group include aminobenzoic acid, indolecarboxylic acid, amino acid derivatives (for example, nicotinic acid, alanine, arginine, aspartic acid, glutamic acid, glycine, histidine, isoleucine, glycylleucine, leucine, methionine. , Phenylalanine, threonine, lysine, 3-aminopyrazine-2-carboxylic acid, methoxyalanine) and the like, and examples of the nitrogen-containing compound having a sulfonyl group include 3-pyridinesulfonic acid, pyridinium p-toluenesulfonate, and the like. Nitrogen-containing compounds having a hydroxyl group, nitrogen-containing compounds having a hydroxyphenyl group, and alcoholic nitrogen-containing compounds include 2-hydroxypyridine, aminocresol, 2,4-quinolinediol, and 3-indolemethanol. Drate, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, N-ethyldiethanolamine, N, N-diethylethanolamine, triisopropanolamine, 2,2'-iminodiethanol, 2-aminoethanol, 3-amino-1-propanol 4-amino-1-butanol, 4- (2-hydroxyethyl) morpholine, 2- (2-hydroxyethyl) pyridine, 1- (2-hydroxyethyl) piperazine, 1- [2- (2-hydroxyethoxy) Ethyl] piperazine, piperidineethanol, 1- (2-hydroxyethyl) pyrrolidine, 1- (2-hydroxyethyl) -2-pyrrolidinone, 3-piperidino-1,2-propanediol, 3-pyrrolidino-1,2-propane Diol, 8-hydroxyuroli , 3-cuincridinol, 3-tropanol, 1-methyl-2-pyrrolidineethanol, 1-aziridineethanol, N- (2-hydroxyethyl) phthalimide, N- (2-hydroxyethyl) isonicotinamide, etc. Illustrated.

アミド誘導体としては、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、プロピオンアミド、ベンズアミド等が例示される。
イミド誘導体としては、フタルイミド、サクシンイミド、マレイミド等が例示される。
Examples of amide derivatives include formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, propionamide, benzamide and the like.
Examples of imide derivatives include phthalimide, succinimide, maleimide and the like.

塩基性化合物の配合量は全ベース樹脂100質量部に対して0.001〜2質量部、特に0.01〜1質量部が好適である。配合量が0.001質量部以上であれば十分な配合効果が得られ、2質量部以下であれば熱で発生した酸を全てトラップして架橋しなくなる恐れが少ない。   The compounding amount of the basic compound is preferably 0.001 to 2 parts by mass, particularly 0.01 to 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the total base resin. If the blending amount is 0.001 part by mass or more, a sufficient blending effect is obtained, and if it is 2 parts by mass or less, there is little possibility that all the acid generated by heat will be trapped and not crosslinked.

本発明のレジスト下層膜材料において使用可能な有機溶剤としては、前記のベース樹脂、酸発生剤、架橋剤、塩基性化合物、その他添加剤等が溶解するものであれば特に制限はない。その具体例を列挙すると、シクロヘキサノン、メチル−2−アミルケトン等のケトン類;3−メトキシブタノール、3−メチル−3−メトキシブタノール、1−メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール等のアルコール類;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、エチ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ジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類;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チルエーテルアセテート、乳酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸ブチル、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、酢酸tert−ブチル,プロピオン酸tert−ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノtert−ブチルエーテルアセテート等のエステル類が挙げられ、これらの1種又は2種以上を混合使用できるが、これらに限定されるものではない。本発明のレジスト下層膜材料においては、これら有機溶剤の中でもジエチレングリコールジメチルエーテルや1−エトキシ−2−プロパノール、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート及びこれらの混合溶剤が好ましく使用される。   The organic solvent that can be used in the resist underlayer film material of the present invention is not particularly limited as long as it dissolves the base resin, acid generator, crosslinking agent, basic compound, and other additives. Specific examples thereof include ketones such as cyclohexanone and methyl-2-amyl ketone; 3-methoxybutanol, 3-methyl-3-methoxybutanol, 1-methoxy-2-propanol, 1-ethoxy-2-propanol and the like. Alcohols: ethers such as propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether; propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, lactic acid Ethyl, ethyl pyruvate, butyl acetate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate , Tert-butyl acetate, tert-butyl propionate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol mono tert-butyl ether acetate and the like, and one or more of these can be used in combination. It is not limited. Among these organic solvents, diethylene glycol dimethyl ether, 1-ethoxy-2-propanol, ethyl lactate, propylene glycol monomethyl ether acetate and mixed solvents thereof are preferably used in the resist underlayer film material of the present invention.

有機溶剤の配合量は、全ベース樹脂100質量部に対して200〜10,000質量部が好ましく、特に300〜5,000質量部とすることが好ましい。   The blending amount of the organic solvent is preferably 200 to 10,000 parts by mass, and particularly preferably 300 to 5,000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total base resin.

更に、本発明は、リソグラフィーにより基板にパターンを形成する方法であって、少なくとも、上記レジスト下層膜材料を用いて基板上にレジスト下層膜を形成し、該レジスト下層膜上にフォトレジスト組成物からなるフォトレジスト膜を形成し、該フォトレジスト膜のパターン回路領域を露光した後、現像液で現像して前記フォトレジスト膜にレジストパターンを形成し、得られたレジストパターンをマスクにして前記レジスト下層膜と前記基板をエッチングし、前記基板にパターンを形成することを特徴とするパターン形成方法を提供する。
上述のように、本発明のレジスト下層膜材料は、フォトレジスト膜の下に形成されるレジスト下層膜の形成に用いられる。
Furthermore, the present invention is a method of forming a pattern on a substrate by lithography, wherein at least a resist underlayer film is formed on the substrate using the resist underlayer film material, and a photoresist composition is formed on the resist underlayer film. After forming a photoresist film, exposing a pattern circuit region of the photoresist film, developing with a developer to form a resist pattern on the photoresist film, and using the obtained resist pattern as a mask, the resist underlayer A pattern forming method is provided, wherein a film and the substrate are etched to form a pattern on the substrate.
As described above, the resist underlayer film material of the present invention is used for forming a resist underlayer film formed under a photoresist film.

本発明のレジスト下層膜材料から形成されるレジスト下層膜の下層には、被加工基板となるSi、SiO、SiON、SiN、p−Si、α−Si、W、W−Si、Al、Cu、Al−Si等及び種々の低誘電膜及びそのエッチングストッパー膜が用いられ、通常10〜10,000nm、特に20〜5,000nm厚さに形成し得る。 In the lower layer of the resist underlayer film formed from the resist underlayer film material of the present invention, Si, SiO 2 , SiON, SiN, p-Si, α-Si, W, W-Si, Al, Cu serving as a substrate to be processed are formed. Al-Si and the like and various low dielectric films and etching stopper films thereof are used, and can be formed to a thickness of usually 10 to 10,000 nm, particularly 20 to 5,000 nm.

また、上記被加工基板上に、被加工基板を加工するためのハードマスクを敷いても良く、ハードマスクとしては被加工基板がSiO系の絶縁膜基板の場合はSiN、SiON、p−Si、p−Si、α−Si、W、W−Si、TiN、カーボン等が用いられる。被加工基板がp−Si、W−Si、Al−Si等のゲート電極の場合はSiO、SiN、SiON、TiN、カーボン等が用いられる。
この場合、ハードマスク上に、本発明のレジスト下層膜材料を用いてレジスト下層膜を形成することができる。
Further, a hard mask for processing the substrate to be processed may be laid on the substrate to be processed. As the hard mask, when the substrate to be processed is an SiO 2 -based insulating film substrate, SiN, SiON, p-Si. P-Si, α-Si, W, W-Si, TiN, carbon and the like are used. The substrate to be processed is p-Si, W-Si, SiO 2 in the case of the gate electrode such as Al-Si, SiN, SiON, TiN, carbon or the like is used.
In this case, a resist underlayer film can be formed on the hard mask using the resist underlayer film material of the present invention.

また、上述したように、上記被加工基板上にカーボンの比率が高い有機膜を形成し、該有機膜の上にケイ素含有膜を形成してもよい。この場合、該ケイ素含有膜上に、本発明のレジスト下層膜材料を用いてレジスト下層膜を形成することができる。さらに、該レジスト下層膜上にフォトレジスト膜を形成して、該フォトレジスト膜のパターン回路領域を露光した後、現像液で現像して前記フォトレジスト膜にレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクにして前記レジスト下層膜と前記ケイ素含有膜をエッチングし、該パターンが形成されたケイ素含有膜をマスクにして前記有機膜をエッチングし、さらに該パターンが形成された有機膜をマスクにして基板をエッチングして基板にパターンを形成することができる。ケイ素含有膜としてはCVDやALDで形成されるSiO膜、SiN膜、SiON膜、SiC膜が挙げられる。スピンオン珪素含有膜としては、特開2004−310019号に示されるシルセスキオキサンベースの珪素化合物を含み、反射防止機能を有している事が好ましい。 Further, as described above, an organic film having a high carbon ratio may be formed on the substrate to be processed, and a silicon-containing film may be formed on the organic film. In this case, a resist underlayer film can be formed on the silicon-containing film using the resist underlayer film material of the present invention. Furthermore, after forming a photoresist film on the resist underlayer film, exposing a pattern circuit region of the photoresist film, developing with a developer, a resist pattern is formed on the photoresist film, and the resist pattern is formed. Etching the resist underlayer film and the silicon-containing film using as a mask, etching the organic film using the silicon-containing film on which the pattern is formed as a mask, and further using the organic film on which the pattern is formed as a mask as a substrate Can be etched to form a pattern on the substrate. Examples of silicon-containing films include SiO 2 films, SiN films, SiON films, and SiC films formed by CVD or ALD. The spin-on silicon-containing film preferably contains a silsesquioxane-based silicon compound disclosed in JP-A-2004-310019 and has an antireflection function.

また、本発明では、リソグラフィーにより基板にパターンを形成する方法であって、少なくとも、基板上にカーボン膜を形成し、該カーボン膜の上に上述したレジスト下層膜材料を用いてレジスト下層膜を形成し、該レジスト下層膜上にフォトレジスト膜を形成して、該フォトレジスト膜のパターン回路領域を露光した後、現像液で現像して前記フォトレジスト膜にレジストパターンを形成し、該レジストパターンの側壁にケイ素含有膜を作成し、該ケイ素含有膜をマスクにして前記レジスト下層膜と前記カーボン膜をエッチングし、該パターンが形成されたカーボン膜をマスクにして基板をエッチングして基板にパターンを形成することを特徴とするパターン形成方法を提供する。   The present invention is also a method for forming a pattern on a substrate by lithography, wherein at least a carbon film is formed on the substrate, and a resist underlayer film is formed on the carbon film using the resist underlayer film material described above. And forming a photoresist film on the resist underlayer film, exposing the pattern circuit region of the photoresist film, and developing with a developer to form a resist pattern on the photoresist film. A silicon-containing film is formed on the sidewall, the resist underlayer film and the carbon film are etched using the silicon-containing film as a mask, and the substrate is etched using the carbon film on which the pattern is formed as a mask to form a pattern on the substrate. A pattern forming method is provided.

このように、レジストパターンの側壁に直接SiO膜を形成するサイドウォールスペーサープロセスにおいては、レジストの下層にはカーボン膜が適用される。カーボン膜としてはCVDで形成されるアモルファスカーボン膜や、高炭素材料を有機溶剤に溶解させ、スピンコートで形成されるスピンオンカーボン膜が挙げられる。スピンオンカーボン膜としては、ノルトリシクレン共重合体、水素添加ナフトールノボラック樹脂、ナフトールジシクロペンタジエン共重合体、フェノールジシクロペンタジエン共重合体、同2005−128509に記載されるフルオレンビスフェノールノボラック、同2005−250434記載のアセナフチレン共重合、インデン共重合体、同2006−227391記載のフェノール基を有するフラーレン、ビスフェノール化合物およびこのノボラック樹脂、ジビスフェノール化合物およびこのノボラック樹脂、アダマンタンフェノール化合物のノボラック樹脂、ヒドロキシビニルナフタレン共重合体、同2007−199653記載のビスナフトール化合物およびこのノボラック樹脂、ROMP、トリシクロペンタジエン共重合物に示される樹脂化合物が挙げられる。カーボン膜の上に直接レジストパターンを形成しようとすると、カーボン膜からの露光光の反射によって定在波が生じ、レジストパターンの側壁に凹凸が生じたり、カーボン膜表面に吸着されている不純物によりレジスト形状が裾を引いたりアンダーカットによりパターンが倒れたりする。このため、カーボン膜の上に本発明のレジスト下層膜材料をスピンコートすることが好ましい。 Thus, in the sidewall spacer process in which the SiO 2 film is formed directly on the sidewall of the resist pattern, a carbon film is applied to the lower layer of the resist. Examples of the carbon film include an amorphous carbon film formed by CVD, and a spin-on carbon film formed by spin coating by dissolving a high carbon material in an organic solvent. Examples of the spin-on carbon film include a nortricyclene copolymer, a hydrogenated naphthol novolak resin, a naphthol dicyclopentadiene copolymer, a phenol dicyclopentadiene copolymer, a fluorene bisphenol novolak described in 2005-128509, and 2005-250434. Acenaphthylene copolymer, indene copolymer, fullerene having a phenol group described in JP-A-2006-227391, bisphenol compound and this novolak resin, dibisphenol compound and this novolak resin, novolak resin of adamantane phenol compound, hydroxyvinylnaphthalene copolymer Bisnaphthol compounds described in JP-A-2007-199653, and these novolak resins, ROMP, tricyclopentadiene copolymers It includes resins compound represented. If an attempt is made to form a resist pattern directly on the carbon film, a standing wave is generated due to the reflection of exposure light from the carbon film, irregularities are formed on the side walls of the resist pattern, or the resist is caused by impurities adsorbed on the carbon film surface. The pattern may fall due to a hem or undercut. For this reason, it is preferable to spin coat the resist underlayer film material of the present invention on the carbon film.

本発明のレジスト下層膜材料を用いたレジスト下層膜の形成方法について説明すると、レジスト下層膜は、通常のフォトレジスト膜の形成法と同様にスピンコート法などで基板上に形成することが可能である。スピンコート法などでレジスト下層膜を形成した後、有機溶剤を蒸発させ、フォトレジスト膜とのミキシング防止のため、架橋反応を促進させるためにベークをすることが望ましい。ベーク温度は80〜300℃の範囲内で、10〜300秒の範囲内が好ましく用いられる。なお、このレジスト下層膜の厚さは適宜選定されるが、10〜200nm、特に20〜150nmとすることが好ましく、レジスト下層膜を反射防止膜として使用する場合は、反射防止効果の高い膜厚を選択することが出来る。このようにレジスト下層膜を形成した後、その上にフォトレジスト膜を形成する。   The resist underlayer film forming method using the resist underlayer film material of the present invention will be described. The resist underlayer film can be formed on the substrate by a spin coat method or the like in the same manner as the ordinary photoresist film forming method. is there. After forming the resist underlayer film by a spin coat method or the like, it is desirable to evaporate the organic solvent and bake to promote the crosslinking reaction in order to prevent mixing with the photoresist film. The baking temperature is preferably in the range of 80 to 300 ° C. and in the range of 10 to 300 seconds. Although the thickness of the resist underlayer film is appropriately selected, it is preferably 10 to 200 nm, particularly preferably 20 to 150 nm. When the resist underlayer film is used as an antireflection film, the film thickness is high in antireflection effect. Can be selected. After the resist underlayer film is thus formed, a photoresist film is formed thereon.

この場合、このフォトレジスト膜を形成するためのフォトレジスト組成物としては例えば特開平9−73173号公開、特開2000−336121に示されるような公知のポリメタクリレートからなるベースポリマーを使用することができる。
なお、フォトレジスト膜の厚さは特に制限されないが、30〜500nm、特に50〜400nmが好ましい。
In this case, as the photoresist composition for forming this photoresist film, for example, a base polymer made of a known polymethacrylate as disclosed in JP-A-9-73173 and JP-A-2000-336121 can be used. it can.
The thickness of the photoresist film is not particularly limited, but is preferably 30 to 500 nm, particularly 50 to 400 nm.

上記フォトレジスト組成物によりフォトレジスト膜を形成する場合、前記レジスト下層膜を形成する場合と同様に、スピンコート法などが好ましく用いられる。フォトレジスト膜をスピンコート法などで形成後、プリベークを行うが、80〜180℃で、10〜300秒の範囲で行うのが好ましい。   In the case of forming a photoresist film from the photoresist composition, a spin coat method or the like is preferably used as in the case of forming the resist underlayer film. After the photoresist film is formed by spin coating or the like, pre-baking is performed, but it is preferably performed at 80 to 180 ° C. for 10 to 300 seconds.

その後、常法に従い、レジスト膜のパターン回路領域の露光を行い、ポストエクスポジュアーベーク(PEB)、現像を行い、レジストパターンを得る。   Thereafter, in accordance with a conventional method, the pattern circuit region of the resist film is exposed, post-exposure baking (PEB), and development is performed to obtain a resist pattern.

レジスト膜(フォトレジスト膜)の上層にレジスト保護膜を適用することも出来る。レジスト保護膜としては、反射防止機能を有することも出来、水溶性と非水溶性の材料がある。非水溶性材料としては、アルカリ現像液に溶解するものと、アルカリ現像液に溶解せずフッ素系溶媒で剥離する材料があるが、前者の方がレジストの現像と同時に剥離可能である分だけプロセス的なメリットがある。液浸露光の場合は、レジストからの酸発生剤などの添加剤の溶出を防ぐ目的と滑水性を向上させる目的で保護膜を設ける場合がある。保護膜としては、水に溶解せず、アルカリに溶解する特性を有するものが好ましく、αトリフルオロメチルヒドロキシ基を有する高分子化合物を炭素数4以上の高級アルコールや炭素数8〜12のエーテル化合物に溶解したものが用いられる。保護膜の形成方法としては、プリベーク後のレジスト膜上に保護膜用液をスピンコートし、プリベークによって形成する。保護膜の膜厚としては10〜200nmの範囲が好ましく用いられる。   A resist protective film can also be applied to the upper layer of the resist film (photoresist film). The resist protective film can have an antireflection function, and includes water-soluble and water-insoluble materials. As water-insoluble materials, there are materials that dissolve in alkaline developer and materials that do not dissolve in alkaline developer and can be removed with a fluorine-based solvent. However, the former is a process that can be removed simultaneously with resist development. There is a merit. In the case of immersion exposure, a protective film may be provided for the purpose of preventing elution of an additive such as an acid generator from the resist and for improving the sliding property. As the protective film, those having the property of not dissolving in water but dissolving in alkali are preferable. High molecular compounds having α-trifluoromethylhydroxy group are higher alcohols having 4 or more carbon atoms or ether compounds having 8 to 12 carbon atoms. What was dissolved in is used. As a method for forming the protective film, a liquid for protective film is spin-coated on the resist film after pre-baking, and the protective film is formed by pre-baking. The thickness of the protective film is preferably in the range of 10 to 200 nm.

保護膜を用いた場合、ドライまたは液浸露光後、ポストエクスポジュアーベーク(PEB)を行い、アルカリ現像液で10〜300秒間現像を行う。アルカリ現像液は2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液が一般的に広く用いられている。現像可溶の保護膜を用いた場合、保護膜の剥離とレジスト膜の現像を同時に行う。   When a protective film is used, after dry or immersion exposure, post-exposure baking (PEB) is performed, and development is performed with an alkali developer for 10 to 300 seconds. As the alkali developer, a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution is generally widely used. When a development-soluble protective film is used, the protective film is peeled off and the resist film is developed simultaneously.

液浸露光を行った場合は、PEB前に保護膜上の水を完全に除去するため、PEB前のスピンドライ、膜表面の乾燥空気や窒素によるパージ、あるいは露光後のステージ上の水回収ノズル形状や水回収プロセスの最適化などによって膜上の水を乾燥あるいは回収することが好ましい。PEB前に、保護膜上の水が完全に除去されていれば、PEB中に水がレジスト中の酸を吸い出してしまい、パターン形成ができなくなる恐れが少ない。   When immersion exposure is performed, water on the protective film is completely removed before PEB, so spin drying before PEB, purging with dry air or nitrogen on the film surface, or water recovery nozzle on the stage after exposure It is preferable to dry or recover the water on the membrane by optimizing the shape and water recovery process. If the water on the protective film is completely removed before PEB, the water will suck out the acid in the resist into PEB, and there is little possibility that pattern formation cannot be performed.

現像は、アルカリ水溶液を用いたパドル法、ディップ法などが用いられ、特にはテトラメチルアンモニウムヒドロキシドの2.38質量%水溶液を用いたパドル法が好ましく用いられ、室温で10秒〜300秒の範囲で行われ、その後純水でリンスし、スピンドライあるいは窒素ブロー等によって乾燥される。   For the development, a paddle method using an alkaline aqueous solution, a dip method, or the like is used, and in particular, a paddle method using a 2.38% by mass aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide is preferably used. Then, the substrate is rinsed with pure water and dried by spin drying or nitrogen blowing.

次に、レジストパターンが形成されたフォトレジスト膜をマスクにしてドライエッチングなどで、レジスト下層膜と基板のエッチングを行う。このエッチングは常法によって行うことができる。酸素ガスに加えて、He、Arなどの不活性ガスや、CO、CO2、NH3、SO2、N2、NO2ガスを加えることも可能であり、基板がSiO2、SiNであればフロン系ガスを主体としたエッチング、ポリシリコン(p−Si)やAl、Wでは塩素系、臭素系ガスを主体としたエッチングを行う。本発明のレジスト下層膜材料から得られたレジスト下層膜は、これら基板のエッチング時のエッチング速度が早い特徴がある。このエッチングにより基板にパターンが形成される。 Next, the resist underlayer film and the substrate are etched by dry etching or the like using the photoresist film on which the resist pattern is formed as a mask. This etching can be performed by a conventional method. In addition to oxygen gas, inert gases such as He and Ar, and CO, CO 2 , NH 3 , SO 2 , N 2 , and NO 2 gas can also be added. If the substrate is SiO 2 or SiN, Etching mainly using CFC-based gas, and etching mainly using chlorine-based or bromine-based gas are performed for polysilicon (p-Si), Al, and W. The resist underlayer film obtained from the resist underlayer film material of the present invention is characterized by a high etching rate when etching these substrates. By this etching, a pattern is formed on the substrate.

なお、上記説明ではレジスト膜形成材料としてフォトレジスト組成物を挙げたが、本発明のレジスト下層膜材料は、光リソグラフィー以外の電子線露光を用いる場合等においても、レジストの裾引きやアンダーカットを防止するためのレジスト下層膜を形成するために用いることが出来る。   In the above description, a photoresist composition is used as the resist film forming material. However, the resist underlayer film material of the present invention can resist resist undercut and undercut even when using electron beam exposure other than photolithography. It can be used to form a resist underlayer film for prevention.

以下、実施例と比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの記載によって限定されるものではない。
下記合成例で用いられるAGモノマー1〜8(monomer1〜8)を以下に示す。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited by these description.
AG monomers 1-8 (monomers 1-8) used in the following synthesis examples are shown below.

Figure 2011164345
Figure 2011164345

(合成例1)
フラスコにAGモノマー1を3.9g、メタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル9.0g、スチレン3.1g、溶媒としてテトラヒドロフランを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.1g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール100mL溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、以下に示す白色重合体を得た。
(Synthesis Example 1)
To the flask was added 3.9 g of AG monomer 1, 9.0 g of methacrylic acid 2,3-epoxypropyl ester, 3.1 g of styrene, and 20 g of tetrahydrofuran as a solvent. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 0.1 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C., followed by reaction for 15 hours. This reaction solution was precipitated in a 100 mL solution of isopropyl alcohol, and the obtained white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer shown below.

得られた重合体を13C,H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
重合組成比
AGモノマー1:メタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル:スチレン=0.07:0.63:0.30
分子量(Mw)=9,200
分散度(Mw/Mn)=1.92
この重合体をポリマー1(polymer 1)とする。
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Polymerization composition ratio AG monomer 1: Methacrylic acid 2,3-epoxypropyl ester: Styrene = 0.07: 0.63: 0.30
Molecular weight (Mw) = 9,200
Dispersity (Mw / Mn) = 1.92
This polymer is referred to as polymer 1 (polymer 1).

Figure 2011164345
Figure 2011164345

(合成例2)
フラスコにAGモノマー2を2.8g、メタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル9.0g、メタクリル酸4−ヒドロキシフェニル5.3g、溶媒としてテトラヒドロフランを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.1g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール100mL溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、以下に示す白色重合体を得た。
(Synthesis Example 2)
To the flask, 2.8 g of AG monomer 2, 9.0 g of methacrylic acid 2,3-epoxypropyl ester, 5.3 g of 4-hydroxyphenyl methacrylate, and 20 g of tetrahydrofuran as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 0.1 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C., followed by reaction for 15 hours. This reaction solution was precipitated in a 100 mL solution of isopropyl alcohol, and the obtained white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer shown below.

得られた重合体を13C,H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
重合組成比
AGモノマー2:メタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル:メタクリル酸4−ヒドロキシフェニル=0.07:0.63:0.30
分子量(Mw)=11,500
分散度(Mw/Mn)=1.64
この重合体をポリマー2(polymer 2)とする。
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Polymerization composition ratio AG monomer 2: Methacrylic acid 2,3-epoxypropyl ester: 4-hydroxyphenyl methacrylate = 0.07: 0.63: 0.30
Molecular weight (Mw) = 11,500
Dispersity (Mw / Mn) = 1.64
This polymer is referred to as polymer 2 (polymer 2).

Figure 2011164345
Figure 2011164345

(合成例3)
フラスコにAGモノマー3を4.8g、メタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル9.0g、4−tブトキシスチレン5.3g、溶媒としてテトラヒドロフランを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.1g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール100mL溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、以下に示す白色重合体を得た。
(Synthesis Example 3)
To the flask, 4.8 g of AG monomer 3, 9.0 g of methacrylic acid 2,3-epoxypropyl ester, 5.3 g of 4-tbutoxystyrene, and 20 g of tetrahydrofuran as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 0.1 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C., followed by reaction for 15 hours. This reaction solution was precipitated in a 100 mL solution of isopropyl alcohol, and the obtained white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer shown below.

得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
重合組成比
AGモノマー3:メタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル:4−tブトキシスチレン=0.07:0.63:0.30
分子量(Mw)=8,800
分散度(Mw/Mn)=1.84
この重合体をポリマー3(polymer 3)とする。
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Polymerization composition ratio AG monomer 3: Methacrylic acid 2,3-epoxypropyl ester: 4-t butoxystyrene = 0.07: 0.63: 0.30
Molecular weight (Mw) = 8,800
Dispersity (Mw / Mn) = 1.84
This polymer is referred to as “polymer 3”.

Figure 2011164345
Figure 2011164345

(合成例4)
フラスコにAGモノマー4を3.6g、メタクリル酸3,4−エポキシシクロヘキシルメチル12.1g、4−アセトキシスチレン4.9g、溶媒としてテトラヒドロフランを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.1g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール100mL溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
(Synthesis Example 4)
To the flask was added 3.6 g of AG monomer 4, 12.1 g of 3,4-epoxycyclohexylmethyl methacrylate, 4.9 g of 4-acetoxystyrene, and 20 g of tetrahydrofuran as a solvent. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 0.1 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C., followed by reaction for 15 hours. This reaction solution was precipitated in 100 mL of isopropyl alcohol, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer.

得られた重合体を13C,H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
重合組成比
AGモノマー4:メタクリル酸3,4−エポキシシクロヘキシルメチル:4−アセトキシスチレン=0.08:0.62:0.30
分子量(Mw)=9,800
分散度(Mw/Mn)=1.92
この重合体をポリマー4(polymer 4)とする。
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Polymerization composition ratio AG monomer 4: 3,4-epoxycyclohexylmethyl methacrylate: 4-acetoxystyrene = 0.08: 0.62: 0.30
Molecular weight (Mw) = 9,800
Dispersity (Mw / Mn) = 1.92
This polymer is referred to as polymer 4 (polymer 4).

Figure 2011164345
Figure 2011164345

(合成例5)
フラスコにAGモノマー5を3.4g、メタクリル酸(3−エチル−3−オキセタニル)メチル9.8g、αヒドロキシメチルアクリル酸ベンジルエステル6.3g、メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イル2.2g、溶媒としてテトラヒドロフランを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.1g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール100mL溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
(Synthesis Example 5)
In a flask, 3.4 g of AG monomer 5, 9.8 g of methacrylic acid (3-ethyl-3-oxetanyl) methyl, 6.3 g of α-hydroxymethylacrylic acid benzyl ester, 3-oxo-2,7-dioxatrimethacrylate Cyclo [4.2.1.0 4,8 ] nonan-9-yl (2.2 g) and 20 g of tetrahydrofuran as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 0.1 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C., followed by reaction for 15 hours. This reaction solution was precipitated in 100 mL of isopropyl alcohol, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer.

得られた重合体を13C,H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
重合組成比
AGモノマー5:メタクリル酸(3−エチル−3−オキセタニル)メチル:αヒドロキシメチルアクリル酸ベンジルエステル:メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イル=0.07:0.53:0.30:0.10
分子量(Mw)=9,300
分散度(Mw/Mn)=1.79
この重合体をポリマー5(polymer 5)とする。
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Polymerization composition ratio AG monomer 5: Methacrylic acid (3-ethyl-3-oxetanyl) methyl: α-hydroxymethylacrylic acid benzyl ester: Methacrylic acid 3-oxo-2,7-dioxatricyclo [4.2.1.0 4,8 ] nonan-9-yl = 0.07: 0.53: 0.30: 0.10
Molecular weight (Mw) = 9,300
Dispersity (Mw / Mn) = 1.79
This polymer is designated as polymer 5 (polymer 5).

Figure 2011164345
Figure 2011164345

(合成例6)
フラスコにAGモノマー6を3.1g、メタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル9.2g、メタクリル酸3,5−ジフオロフェニル5.0g、溶媒としてテトラヒドロフランを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.1g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール100mL溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
(Synthesis Example 6)
To the flask, 3.1 g of AG monomer 6, 9.2 g of methacrylic acid 2,3-epoxypropyl ester, 5.0 g of 3,5-difluorophenyl methacrylate, and 20 g of tetrahydrofuran as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 0.1 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C., followed by reaction for 15 hours. This reaction solution was precipitated in 100 mL of isopropyl alcohol, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer.

得られた重合体を13C,H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
重合組成比
AGモノマー6:メタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル:メタクリル酸3,5−ジフオロフェニル=0.10:0.65:0.25
分子量(Mw)=8,900
分散度(Mw/Mn)=1.98
この重合体をポリマー6(polymer 6)とする。
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Polymerization composition ratio AG monomer 6: Methacrylic acid 2,3-epoxypropyl ester: Methacrylic acid 3,5-difluorophenyl = 0.10: 0.65: 0.25
Molecular weight (Mw) = 8,900
Dispersity (Mw / Mn) = 1.98
This polymer is referred to as polymer 6 (polymer 6).

Figure 2011164345
Figure 2011164345

(合成例7)
フラスコにAGモノマー7を5.7g、メタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル8.5g、メタクリル酸フェニル4.9g、溶媒としてテトラヒドロフランを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.1g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール100mL溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
(Synthesis Example 7)
To the flask, 5.7 g of AG monomer 7, 8.5 g of methacrylic acid 2,3-epoxypropyl ester, 4.9 g of phenyl methacrylate, and 20 g of tetrahydrofuran as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 0.1 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C., followed by reaction for 15 hours. This reaction solution was precipitated in 100 mL of isopropyl alcohol, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer.

得られた重合体を13C,H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
重合組成比
AGモノマー7:メタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル:メタクリル酸フェニル=0.10:0.60:0.30
分子量(Mw)=9,700
分散度(Mw/Mn)=1.79
この重合体をポリマー7(polymer 7)とする。
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Polymerization composition ratio AG monomer 7: Methacrylic acid 2,3-epoxypropyl ester: Phenyl methacrylate = 0.10: 0.60: 0.30
Molecular weight (Mw) = 9,700
Dispersity (Mw / Mn) = 1.79
This polymer is referred to as "polymer 7".

Figure 2011164345
Figure 2011164345

(合成例8)
フラスコにAGモノマー8を6.3g、メタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル8.5g、フェニルビニルスルフィド4.1g、溶媒としてテトラヒドロフランを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.1g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール100mL溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
(Synthesis Example 8)
To the flask, 6.3 g of AG monomer 8, 8.5 g of methacrylic acid 2,3-epoxypropyl ester, 4.1 g of phenyl vinyl sulfide, and 20 g of tetrahydrofuran as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 0.1 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C., followed by reaction for 15 hours. This reaction solution was precipitated in 100 mL of isopropyl alcohol, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer.

得られた重合体を13C,H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
重合組成比
AGモノマー8:メタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル:フェニルビニルスルフィド=0.10:0.60:0.30
分子量(Mw)=10,300
分散度(Mw/Mn)=1.63
この重合体をポリマー8(polymer 8)とする。
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Polymerization composition ratio AG monomer 8: Methacrylic acid 2,3-epoxypropyl ester: phenyl vinyl sulfide = 0.10: 0.60: 0.30
Molecular weight (Mw) = 10,300
Dispersity (Mw / Mn) = 1.63
This polymer is referred to as a polymer 8 (polymer 8).

Figure 2011164345
Figure 2011164345

(合成例9)
フラスコにAGモノマー2を2.8g、メタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル9.0g、メタクリル酸4−(1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール)スチレン−1−イル9.8g、溶媒としてテトラヒドロフランを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.1g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール100mL溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
(Synthesis Example 9)
2.8 g of AG monomer 2 in the flask, 9.0 g of methacrylic acid 2,3-epoxypropyl ester, methacrylic acid 4- (1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol) styrene-1 -9.8 g of yl and 20 g of tetrahydrofuran as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 0.1 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C., followed by reaction for 15 hours. This reaction solution was precipitated in 100 mL of isopropyl alcohol, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer.

得られた重合体を13C,H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
重合組成比
AGモノマー2:メタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル:メタクリル酸4−(1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール)スチレン−1−イル=0.07:0.63:0.30
分子量(Mw)=8,700
分散度(Mw/Mn)=1.79
この重合体をポリマー9(polymer 9)とする。
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Polymerization composition ratio AG monomer 2: Methacrylic acid 2,3-epoxypropyl ester: Methacrylic acid 4- (1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol) styrene-1-yl = 0.07 : 0.63: 0.30
Molecular weight (Mw) = 8,700
Dispersity (Mw / Mn) = 1.79
This polymer is referred to as "polymer 9".

Figure 2011164345
Figure 2011164345

(合成例10)
フラスコにAGモノマー2を2.8g、メタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル9.0g、フェニルビニルスルホン5.1g、溶媒としてテトラヒドロフランを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.1g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール100mL溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、以下に示す白色重合体を得た。
(Synthesis Example 10)
To the flask, 2.8 g of AG monomer 2, 9.0 g of methacrylic acid 2,3-epoxypropyl ester, 5.1 g of phenyl vinyl sulfone, and 20 g of tetrahydrofuran as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 0.1 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C., followed by reaction for 15 hours. This reaction solution was precipitated in a 100 mL solution of isopropyl alcohol, and the obtained white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer shown below.

得られた重合体を13C,H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
重合組成比
AGモノマー2:メタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル:フェニルビニルスルホン=0.07:0.63:0.30
分子量(Mw)=9,500
分散度(Mw/Mn)=1.89
この重合体をポリマー10(polymer 10)とする。
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Polymerization composition ratio AG monomer 2: Methacrylic acid 2,3-epoxypropyl ester: phenyl vinyl sulfone = 0.07: 0.63: 0.30
Molecular weight (Mw) = 9,500
Dispersity (Mw / Mn) = 1.89
This polymer is designated as polymer 10 (polymer 10).

Figure 2011164345
Figure 2011164345

(合成例11)
フラスコにAGモノマー2を2.8g、メタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル9.0g、フェニルビニルスルホキシド4.6g、溶媒としてテトラヒドロフランを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.1g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール100mL溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
(Synthesis Example 11)
To the flask, 2.8 g of AG monomer 2, 9.0 g of methacrylic acid 2,3-epoxypropyl ester, 4.6 g of phenyl vinyl sulfoxide, and 20 g of tetrahydrofuran as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 0.1 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C., followed by reaction for 15 hours. This reaction solution was precipitated in 100 mL of isopropyl alcohol, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer.

得られた重合体を13C,H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
重合組成比
AGモノマー2:メタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル:フェニルビニルスルホキシド=0.07:0.63:0.30
分子量(Mw)=8,600
分散度(Mw/Mn)=1.96
この重合体をポリマー11(polymer 11)とする。
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Polymerization composition ratio AG monomer 2: Methacrylic acid 2,3-epoxypropyl ester: phenyl vinyl sulfoxide = 0.07: 0.63: 0.30
Molecular weight (Mw) = 8,600
Dispersity (Mw / Mn) = 1.96
This polymer is referred to as "polymer 11".

Figure 2011164345
Figure 2011164345

(合成例12)
フラスコにAGモノマー2を4.0g、メタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル12.8g、溶媒としてテトラヒドロフランを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.1g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール100mL溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
(Synthesis Example 12)
AG monomer 2 (4.0 g), methacrylic acid 2,3-epoxypropyl ester (12.8 g), and 20 g of tetrahydrofuran as a solvent were added to the flask. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 0.1 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C., followed by reaction for 15 hours. This reaction solution was precipitated in 100 mL of isopropyl alcohol, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer.

得られた重合体を13C,H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
重合組成比
AGモノマー2:メタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル=0.1:0.9
分子量(Mw)=9,600
分散度(Mw/Mn)=1.69
この重合体をポリマー12(polymer 12)とする。
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Polymerization composition ratio AG monomer 2: Methacrylic acid 2,3-epoxypropyl ester = 0.1: 0.9
Molecular weight (Mw) = 9,600
Dispersity (Mw / Mn) = 1.69
This polymer is referred to as a polymer 12 (polymer 12).

Figure 2011164345
Figure 2011164345

(合成例13)
フラスコにAGモノマー2を8.8g、メタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル7.1g、メタクリル酸1,1,1−トリフルオロ−2−ヒドロキシ−6−メチル−2−(トリフルオロメチル)ヘプタン−4−イル6.7g、メタクリル酸2,4−ジフオロベンジル4.2g、溶媒としてテトラヒドロフランを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.1g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール100mL溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
(Synthesis Example 13)
8.8 g of AG monomer 2 in the flask, 7.1 g of methacrylic acid 2,3-epoxypropyl ester, methacrylic acid 1,1,1-trifluoro-2-hydroxy-6-methyl-2- (trifluoromethyl) heptane 6.7 g of -4-yl, 4.2 g of 2,4-difluorobenzyl methacrylate, and 20 g of tetrahydrofuran as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 0.1 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C., followed by reaction for 15 hours. This reaction solution was precipitated in 100 mL of isopropyl alcohol, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer.

得られた重合体を13C,H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
重合組成比
AGモノマー2:メタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル:メタクリル酸1,1,1−トリフルオロ−2−ヒドロキシ−6−メチル−2−(トリフルオロメチル)ヘプタン−4−イル:メタクリル酸2,4−ジフオロベンジル=0.10:0.50:0.20:0.20
分子量(Mw)=9,600
分散度(Mw/Mn)=1.69
この重合体をポリマー13(polymer 13)とする。
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Polymerization composition ratio AG monomer 2: Methacrylic acid 2,3-epoxypropyl ester: 1,1,1-trifluoro-2-hydroxy-6-methyl-2- (trifluoromethyl) heptan-4-yl methacrylate: methacryl Acid 2,4-difluorobenzyl = 0.10: 0.50: 0.20: 0.20
Molecular weight (Mw) = 9,600
Dispersity (Mw / Mn) = 1.69
This polymer is referred to as a polymer 13 (polymer 13).

Figure 2011164345
Figure 2011164345

(合成例14)
フラスコにAGモノマー2を8.8g、メタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル7.1g、メタクリル酸−2,7−ジヒドロ−2−オキソベンゾ[C]フラン−5−イル8.7g、溶媒としてテトラヒドロフランを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.1g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール100mL溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
(Synthesis Example 14)
8.8 g of AG monomer 2 in the flask, 7.1 g of methacrylic acid 2,3-epoxypropyl ester, 8.7 g of methacrylic acid-2,7-dihydro-2-oxobenzo [C] furan-5-yl, tetrahydrofuran as a solvent 20 g of was added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 0.1 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C., followed by reaction for 15 hours. This reaction solution was precipitated in 100 mL of isopropyl alcohol, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer.

得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
重合組成比
AGモノマー2:メタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル:メタクリル酸−2,7−ジヒドロ−2−オキソベンゾ[C]フラン−5−イル=0.10:0.50:0.40
分子量(Mw)=9,900
分散度(Mw/Mn)=1.95
この重合体をポリマー14(polymer 14)とする。
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Polymerization composition ratio AG monomer 2: Methacrylic acid 2,3-epoxypropyl ester: Methacrylic acid-2,7-dihydro-2-oxobenzo [C] furan-5-yl = 0.10: 0.50: 0.40
Molecular weight (Mw) = 9,900
Dispersity (Mw / Mn) = 1.95
This polymer is referred to as polymer 14 (polymer 14).

Figure 2011164345
Figure 2011164345

(合成例15)
フラスコにAGモノマー2を8.8g、メタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル7.1g、メタクリル酸(2−オキソ−2,3−ジヒドロベンゾオキサゾール−5−イル)9.9g、溶媒としてテトラヒドロフランを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.1g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール100mL溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
(Synthesis Example 15)
8.8 g of AG monomer 2 in the flask, 7.1 g of methacrylic acid 2,3-epoxypropyl ester, 9.9 g of methacrylic acid (2-oxo-2,3-dihydrobenzoxazol-5-yl), and tetrahydrofuran as a solvent 20 g was added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 0.1 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C., followed by reaction for 15 hours. This reaction solution was precipitated in 100 mL of isopropyl alcohol, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer.

得られた重合体を13C,H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
重合組成比
AGモノマー2:メタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル:メタクリル酸(2−オキソ−2,3−ジヒドロベンゾオキサゾール−5−イル)=0.10:0.50:0.40
分子量(Mw)=9,600
分散度(Mw/Mn)=1.96
この重合体をポリマー15(polymer 15)とする。
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Polymerization composition ratio AG monomer 2: Methacrylic acid 2,3-epoxypropyl ester: Methacrylic acid (2-oxo-2,3-dihydrobenzoxazol-5-yl) = 0.10: 0.50: 0.40
Molecular weight (Mw) = 9,600
Dispersity (Mw / Mn) = 1.96
This polymer is referred to as a polymer 15 (polymer 15).

Figure 2011164345
Figure 2011164345

(合成例16)
フラスコにAGモノマー2を8.8g、メタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル7.1g、2−ビニル−6−(2,2,2−トリフルオロエチルカルボニルオキシ)ナフタレン−11.2g、溶媒としてテトラヒドロフランを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.1g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール100mL溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
(Synthesis Example 16)
In a flask, 8.8 g of AG monomer 2, 7.1 g of methacrylic acid 2,3-epoxypropyl ester, 2-vinyl-6- (2,2,2-trifluoroethylcarbonyloxy) naphthalene 11.2 g, as a solvent 20 g of tetrahydrofuran was added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 0.1 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C., followed by reaction for 15 hours. This reaction solution was precipitated in 100 mL of isopropyl alcohol, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer.

得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
重合組成比
AGモノマー2:メタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル:2−ビニル−6−(2,2,2−トリフルオロエチルカルボニルオキシ)ナフタレン=0.10:0.50:0.40
分子量(Mw)=9,100
分散度(Mw/Mn)=1.93
この重合体をポリマー16(polymer 16)とする。
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Polymerization composition ratio AG monomer 2: Methacrylic acid 2,3-epoxypropyl ester: 2-vinyl-6- (2,2,2-trifluoroethylcarbonyloxy) naphthalene = 0.10: 0.50: 0.40
Molecular weight (Mw) = 9,100
Dispersity (Mw / Mn) = 1.93
This polymer is referred to as a polymer 16 (polymer 16).

Figure 2011164345
Figure 2011164345

(合成例17)
フラスコにAGモノマー2を8.8g、メタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル7.1g、アセナフチレン6.9g、溶媒としてテトラヒドロフランを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.1g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール100mL溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
(Synthesis Example 17)
To the flask, 8.8 g of AG monomer 2, 7.1 g of methacrylic acid 2,3-epoxypropyl ester, 6.9 g of acenaphthylene, and 20 g of tetrahydrofuran as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 0.1 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C., followed by reaction for 15 hours. This reaction solution was precipitated in 100 mL of isopropyl alcohol, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer.

得られた重合体を13C,H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
重合組成比
AGモノマー2:メタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル:アセナフチレン=0.10:0.50:0.40
分子量(Mw)=6,100
分散度(Mw/Mn)=1.79
この重合体をポリマー17(polymer 17)とする。
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Polymerization composition ratio AG monomer 2: Methacrylic acid 2,3-epoxypropyl ester: acenaphthylene = 0.10: 0.50: 0.40
Molecular weight (Mw) = 6,100
Dispersity (Mw / Mn) = 1.79
This polymer is designated as polymer 17 (polymer 17).

Figure 2011164345
Figure 2011164345

(合成例18)
フラスコにAGモノマー2を8.8g、t−ブトキシスチレン3.5g、アセナフチレン11.9g、溶媒としてテトラヒドロフランを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.1g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール100mL溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
(Synthesis Example 18)
To the flask, 8.8 g of AG monomer 2, 3.5 g of t-butoxystyrene, 11.9 g of acenaphthylene, and 20 g of tetrahydrofuran as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 0.1 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C., followed by reaction for 15 hours. This reaction solution was precipitated in 100 mL of isopropyl alcohol, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer.

得られた重合体を13C,H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
重合組成比
AGモノマー2:t−ブトキシスチレン:アセナフチレン=0.10:0.20:0.70
分子量(Mw)=6,900
分散度(Mw/Mn)=1.73
この重合体をポリマー18(polymer 18)とする。
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Polymerization composition ratio AG monomer 2: t-butoxystyrene: acenaphthylene = 0.10: 0.20: 0.70
Molecular weight (Mw) = 6,900
Dispersity (Mw / Mn) = 1.73
This polymer is designated as polymer 18.

Figure 2011164345
Figure 2011164345

(合成例19)
フラスコにAGモノマー2を8.8g、6−t−ブトキシ−2−ビニルナフタレン9.5g、アセナフチレン8.2g、溶媒としてテトラヒドロフランを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.1g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール100mL溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
(Synthesis Example 19)
To the flask, 8.8 g of AG monomer 2, 9.5 g of 6-t-butoxy-2-vinylnaphthalene, 8.2 g of acenaphthylene, and 20 g of tetrahydrofuran as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 0.1 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C., followed by reaction for 15 hours. This reaction solution was precipitated in 100 mL of isopropyl alcohol, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer.

得られた重合体を13C,H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
重合組成比
AGモノマー2:6−t−ブトキシ−2−ビニルナフタレン:アセナフチレン=0.10:0.40:0.50
分子量(Mw)=7,300
分散度(Mw/Mn)=1.79
この重合体をポリマー19(polymer 19)とする。
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Polymerization composition ratio AG monomer 2: 6-t-butoxy-2-vinylnaphthalene: acenaphthylene = 0.10: 0.40: 0.50
Molecular weight (Mw) = 7,300
Dispersity (Mw / Mn) = 1.79
This polymer is referred to as a polymer 19 (polymer 19).

Figure 2011164345
Figure 2011164345

(比較合成例1)
100mLのフラスコにメタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル9.9g、スチレン3.1g、溶媒としてテトラヒドロフランを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.1g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール100mL溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
(Comparative Synthesis Example 1)
To a 100 mL flask was added 9.9 g of methacrylic acid 2,3-epoxypropyl ester, 3.1 g of styrene, and 20 g of tetrahydrofuran as a solvent. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 0.1 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C., followed by reaction for 15 hours. This reaction solution was precipitated in 100 mL of isopropyl alcohol, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer.

得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
重合組成比
メタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル:スチレン=0.7:0.3
分子量(Mw)=9,800
分散度(Mw/Mn)=1.81
この重合体を比較ポリマー1(comparative polymer 1)とする。
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Polymerization composition ratio Methacrylic acid 2,3-epoxypropyl ester: styrene = 0.7: 0.3
Molecular weight (Mw) = 9,800
Dispersity (Mw / Mn) = 1.81
This polymer is referred to as comparative polymer 1 (comparative polymer 1).

Figure 2011164345
Figure 2011164345

(比較合成例2)
100mLのフラスコにメタクリル酸6−[3,3,3−トリフルオロ−2−ヒドロキシ−2−トリフルオロエチルプロピル]ビシクロ[2,2,1]ヘプト−2−イルを11.3g、メタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル5.7g、スチレン3.1g、溶媒としてテトラヒドロフランを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.1g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール100mL溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
(Comparative Synthesis Example 2)
In a 100 mL flask, 11.3 g of methacrylic acid 6- [3,3,3-trifluoro-2-hydroxy-2-trifluoroethylpropyl] bicyclo [2,2,1] hept-2-yl, methacrylic acid 2 , 3-epoxypropyl ester 5.7 g, styrene 3.1 g, and 20 g of tetrahydrofuran as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 0.1 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C., followed by reaction for 15 hours. This reaction solution was precipitated in 100 mL of isopropyl alcohol, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer.

得られた重合体を13C,H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
重合組成比
メタクリル酸6−[3,3,3−トリフルオロ−2−ヒドロキシ−2−トリフルオロエチルプロピル]ビシクロ[2,2,1]ヘプト−2−イル:メタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル:スチレン=0.3:0.4:0.3
分子量(Mw)=9,600
分散度(Mw/Mn)=1.73
この重合体を比較ポリマー2(comparative polymer 2)とする。
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Polymerization composition ratio 6- [3,3,3-trifluoro-2-hydroxy-2-trifluoroethylpropyl methacrylate] bicyclo [2,2,1] hept-2-yl: 2,3-epoxypropyl methacrylate Ester: styrene = 0.3: 0.4: 0.3
Molecular weight (Mw) = 9,600
Dispersity (Mw / Mn) = 1.73
This polymer is referred to as comparative polymer 2 (comparative polymer 2).

Figure 2011164345
Figure 2011164345

(比較合成例3)
100mLのフラスコにメタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル7.5g、メタクリル酸4−ヒドロキシフェニル8.1g、溶媒としてテトラヒドロフランを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.1g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール100mL溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
(Comparative Synthesis Example 3)
To a 100 mL flask were added 7.5 g of methacrylic acid 2,3-epoxypropyl ester, 8.1 g of 4-hydroxyphenyl methacrylate, and 20 g of tetrahydrofuran as a solvent. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 0.1 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C., followed by reaction for 15 hours. This reaction solution was precipitated in 100 mL of isopropyl alcohol, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer.

得られた重合体を13C,H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
重合組成比
メタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル:メタクリル酸4−ヒドロキシフェニル=0.50:0.50
分子量(Mw)=9,800
分散度(Mw/Mn)=1.81
この重合体を比較ポリマー3(comparative polymer 3)とする。
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Polymerization composition ratio 2,3-epoxypropyl methacrylate: 4-hydroxyphenyl methacrylate = 0.50: 0.50
Molecular weight (Mw) = 9,800
Dispersity (Mw / Mn) = 1.81
This polymer is referred to as comparative polymer 3 (comparative polymer 3).

Figure 2011164345
Figure 2011164345

(比較合成例4)
100mLのフラスコにメタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル7.5g、溶媒としてテトラヒドロフランを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.1g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール100mL溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
(Comparative Synthesis Example 4)
To a 100 mL flask, 7.5 g of methacrylic acid 2,3-epoxypropyl ester and 20 g of tetrahydrofuran as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 0.1 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 60 ° C., followed by reaction for 15 hours. This reaction solution was precipitated in 100 mL of isopropyl alcohol, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer.

得られた重合体を13C,H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
重合組成比
メタクリル酸2,3−エポキシプロピルエステル=1.0
分子量(Mw)=12,300
分散度(Mw/Mn)=2.10
この重合体を比較ポリマー4(comparative polymer 4)とする。
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Polymerization ratio Methacrylic acid 2,3-epoxypropyl ester = 1.0
Molecular weight (Mw) = 12,300
Dispersity (Mw / Mn) = 2.10
This polymer is referred to as comparative polymer 4 (comparative polymer 4).

Figure 2011164345
Figure 2011164345

(レジスト下層膜材料の調製)
上記ポリマー1〜19で示される重合体、比較ポリマー1〜4で示される重合体、下記TAG1、TAG2、PAG1で示される酸発生剤、下記CR1、CR2で示される架橋剤を、FC−4430(住友スリーエム社製)0.1質量%を含む有機溶剤中に表1、表2に示す割合で溶解させ、0.1μmのフッ素樹脂製のフィルターで濾過することによってレジスト下層膜材料(UDL−1〜19、比較UDL1〜7)をそれぞれ調製した。
(Preparation of resist underlayer film material)
The polymer shown by said polymers 1-19, the polymer shown by comparative polymers 1-4, the acid generator shown by the following TAG1, TAG2, and PAG1, the crosslinking agent shown by following CR1, CR2 are FC-4430 ( Resist underlayer film material (UDL-1) by dissolving in an organic solvent containing 0.1% by mass in a proportion shown in Tables 1 and 2 and filtering through a 0.1 μm fluororesin filter. -19 and comparative UDLs 1-7) were prepared respectively.

上記で調製したレジスト下層膜材料(UDL1〜19、比較UDL−1〜7)の溶液をシリコン基板上に塗布して、210℃で60秒間ベークし、UDL−1〜16、18、19および比較UDL−1〜6は膜厚80nm、UDL−17および比較UDL−7は膜厚10nmのレジスト下層膜(反射防止膜)を形成した。
レジスト下層膜の形成後、J.A.ウーラム社の入射角度可変の分光エリプソメーター(VASE)で波長193nmにおける屈折率(n,k)を求め、その結果を以下の表1、表2に示した。
The resist underlayer film material (UDL 1-19, comparative UDL-1-7) prepared above was applied on a silicon substrate, baked at 210 ° C. for 60 seconds, UDL-1-16, 18, 19 and comparison UDL-1 to 6 formed a resist underlayer film (antireflection film) having a thickness of 80 nm, UDL-17 and comparative UDL-7 having a thickness of 10 nm.
After formation of the resist underlayer film, J.P. A. The refractive index (n, k) at a wavelength of 193 nm was determined with a spectroscopic ellipsometer (VASE) with variable incident angle from Woollam, and the results are shown in Tables 1 and 2 below.

Figure 2011164345
Figure 2011164345

Figure 2011164345
Figure 2011164345

表1、2中の各組成は次の通りである。
ポリマー1〜19: 合成例1〜19より
比較ポリマー1〜4: 比較合成例1〜4より
有機溶剤:PGMEA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)
CyH(シクロヘキサノン)
Each composition in Tables 1 and 2 is as follows.
Polymers 1 to 19: From Synthesis Examples 1 to 19 Comparative Polymers 1 to 4: From Comparative Synthesis Examples 1 to 4 Organic solvent: PGMEA (propylene glycol monomethyl ether acetate)
CyH (cyclohexanone)

架橋剤:CR1、CR2(下記構造式参照)

Figure 2011164345
Cross-linking agent: CR1, CR2 (see structural formula below)
Figure 2011164345

酸発生剤:TAG1、TAG2、PAG1(下記構造式参照)

Figure 2011164345
Acid generator: TAG1, TAG2, PAG1 (see the following structural formula)
Figure 2011164345

表1に示されるように、UDL1〜16、18、19では、レジスト下層膜の屈折率のn値が1.5〜1.8、k値が0.2〜0.45の範囲であり、特に30nm以上の膜厚で十分な反射防止効果を発揮できるだけの最適な屈折率(n)と消光係数(k)を有することがわかる。   As shown in Table 1, in UDLs 1 to 16, 18, and 19, the n value of the refractive index of the resist underlayer film is in the range of 1.5 to 1.8, and the k value is in the range of 0.2 to 0.45. In particular, it can be seen that the film has an optimum refractive index (n) and extinction coefficient (k) sufficient to exhibit a sufficient antireflection effect at a film thickness of 30 nm or more.

ArFパターニング評価用ArFレジスト1、カーボン膜材料・カーボン膜ポリマー含有下層膜材料の調製
以下表3に示す割合でArFレジストポリマー1をFC−4430(住友スリーエム社製)0.1質量%を含む有機溶剤中に溶解させ、0.1μmのフッ素樹脂製のフィルターで濾過することによってArFレジスト1を調製した。

Figure 2011164345
Preparation of ArF resist 1 for evaluation of ArF patterning, carbon film material / carbon film polymer-containing lower layer film material Organic containing FC-4430 (manufactured by Sumitomo 3M) at 0.1% by mass of ArF resist polymer 1 in the proportions shown in Table 3 below. ArF resist 1 was prepared by dissolving in a solvent and filtering through a 0.1 μm fluororesin filter.
Figure 2011164345

ArFレジストポリマー1(下記構造式参照)
分子量(Mw)=7,300
分散度(Mw/Mn)=1.67

Figure 2011164345
ArF resist polymer 1 (see the structural formula below)
Molecular weight (Mw) = 7,300
Dispersity (Mw / Mn) = 1.67
Figure 2011164345

酸発生剤:PAG2(下記構造式参照)

Figure 2011164345
Acid generator: PAG2 (see structural formula below)
Figure 2011164345

塩基性化合物:Quencher1(下記構造式参照)

Figure 2011164345
Basic compound: Quencher 1 (see the structural formula below)
Figure 2011164345

撥水ポリマー(下記構造式参照)
分子量(Mw)=8,800
分散度(Mw/Mn)=1.75

Figure 2011164345
Water repellent polymer (see structural formula below)
Molecular weight (Mw) = 8,800
Dispersity (Mw / Mn) = 1.75
Figure 2011164345

表4に示す割合で各カーボン膜ポリマーをFC−4430(住友スリーエム社製)0.1質量%を含む有機溶剤中に溶解させ、0.1μmのフッ素樹脂製のフィルターで濾過することによってカーボン膜材料1、2、カーボン膜ポリマー含有下層膜材料1、2を調製した。

Figure 2011164345
Carbon membranes were prepared by dissolving each carbon membrane polymer in an organic solvent containing 0.1% by mass of FC-4430 (manufactured by Sumitomo 3M Co.) at a ratio shown in Table 4 and filtering with a 0.1 μm fluororesin filter. Materials 1 and 2 and carbon film polymer-containing lower layer film materials 1 and 2 were prepared.
Figure 2011164345

表4中のカーボン膜ポリマー1〜3を以下に示す。
カーボン膜ポリマー1
分子量(Mw)=4,300
分散度(Mw/Mn)=5.80
カーボン膜ポリマー2
分子量(Mw)=7,300
分散度(Mw/Mn)=1.80
カーボン膜ポリマー3
分子量(Mw)=980
分散度(Mw/Mn)=3.30
The carbon film polymers 1 to 3 in Table 4 are shown below.
Carbon film polymer 1
Molecular weight (Mw) = 4,300
Dispersity (Mw / Mn) = 5.80
Carbon film polymer 2
Molecular weight (Mw) = 7,300
Dispersity (Mw / Mn) = 1.80
Carbon film polymer 3
Molecular weight (Mw) = 980
Dispersity (Mw / Mn) = 3.30

Figure 2011164345
Figure 2011164345

ArFパターニング評価1(実施例1−1〜14、比較例1−1〜6)
上記で調整したレジスト下層膜材料(UDL1〜14、比較UDL−1〜6)をSi基板上に塗布して、210℃で60秒間ベークして膜厚90nmのレジスト下層膜(反射防止膜)を形成した。この上にArFレジスト1を塗布しプリベーク100℃60秒間行って膜厚90nmのフォトレジスト膜を形成した。これをArFエキシマレーザースキャナー((株)ニコン製、NSR−S610C,NA1.30、σ0.98/0.78、35度ダイポール照明、Azimuthally偏光照明、6%ハーフトーン位相シフトマスク)を用いてY方向40nmライン80nmピッチのパターンを露光し、露光後、直ちに95℃で60秒間ベークし、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシドの水溶液で30秒間現像を行って、寸法が40nmのラインアンドスペースのパターンを得た。得られたパターンの40nmラインアンドスペースのパターンの断面形状を電子顕微鏡(SEM)で観察した。結果を表5に示す。
ArF patterning evaluation 1 (Examples 1-1 to 14, Comparative Examples 1-1 to 6)
The resist underlayer film material (UDL1-14, comparative UDL-1-6) prepared above is applied on a Si substrate and baked at 210 ° C. for 60 seconds to form a resist underlayer film (antireflection film) having a thickness of 90 nm. Formed. An ArF resist 1 was applied thereon and prebaked at 100 ° C. for 60 seconds to form a 90 nm-thick photoresist film. Using an ArF excimer laser scanner (manufactured by Nikon Corporation, NSR-S610C, NA1.30, σ0.98 / 0.78, 35 degree dipole illumination, azimuthally polarized illumination, 6% halftone phase shift mask) A pattern with a direction of 40 nm line and 80 nm pitch is exposed. After exposure, the pattern is immediately baked at 95 ° C. for 60 seconds, developed with an aqueous solution of 2.38% by mass of tetramethylammonium hydroxide for 30 seconds. Got a space pattern. The cross-sectional shape of the 40 nm line and space pattern of the obtained pattern was observed with an electron microscope (SEM). The results are shown in Table 5.

Figure 2011164345
Figure 2011164345

ArFパターニング評価2(実施例2−1〜10、比較例2−1〜9)
カーボン膜材料1をSi基板上に塗布し、180℃で60秒間、次いで350℃で60秒間ベークして膜厚100nmのカーボン膜1を形成した(実施例2−1〜4、比較例2−1〜7)。
カーボン膜材料2をSi基板上に塗布し、100℃で60秒間、次いで220℃で60秒間ベークして膜厚100nmのカーボン膜2を形成した(実施例2−5、7、8、比較例2−8)。
CVDによって膜厚100nmのアモルファスカーボン膜を形成した(実施例2−6、比較例2−9)。
ArF patterning evaluation 2 (Examples 2-1 to 10, Comparative Examples 2-1 to 9)
Carbon film material 1 was applied on a Si substrate and baked at 180 ° C. for 60 seconds and then at 350 ° C. for 60 seconds to form carbon film 1 having a film thickness of 100 nm (Examples 2-1 to 4 and Comparative Example 2- 1-7).
The carbon film material 2 was applied on a Si substrate and baked at 100 ° C. for 60 seconds and then at 220 ° C. for 60 seconds to form a carbon film 2 having a thickness of 100 nm (Examples 2-5, 7, 8 and Comparative Examples). 2-8).
An amorphous carbon film having a thickness of 100 nm was formed by CVD (Example 2-6, Comparative Example 2-9).

実施例2−1〜8、比較例2−1〜6においては、上記のように形成したカーボン膜上にレジスト下層膜材料(UDL1、2、15、16、18、19、比較UDL−1〜6)を塗布して、210℃で60秒間ベークして膜厚70nmのレジスト下層膜(反射防止膜)を形成した。比較例2−7、2−8、2−9ではレジスト下層膜の形成を行わなかった。   In Examples 2-1 to 8 and Comparative Examples 2-1 to 6, the resist underlayer film materials (UDL1, 2, 15, 16, 18, 19, comparative UDL-1 to 6) was applied and baked at 210 ° C. for 60 seconds to form a resist underlayer film (antireflection film) having a thickness of 70 nm. In Comparative Examples 2-7, 2-8, and 2-9, no resist underlayer film was formed.

尚、実施例2−9、2−10では、カーボン膜ポリマー含有下層膜材料1及びカーボン膜ポリマー含有下層膜材料2をSi基板上に塗布後、100℃で60秒間、次いで220℃で60秒間ベークして膜厚100nmのカーボン膜ポリマー含有レジスト下層膜1、2を形成した。カーボン膜ポリマー含有レジスト下層膜1は、コート後にフッ素を含んでいるポリマー13によって表面が覆われ、カーボン膜ポリマー含有レジスト下層膜2の場合はコート後にポリマー16によって表面が覆われる。   In Examples 2-9 and 2-10, the carbon film polymer-containing lower layer film material 1 and the carbon film polymer-containing lower layer film material 2 were applied on the Si substrate, then at 100 ° C. for 60 seconds, and then at 220 ° C. for 60 seconds. Baking was performed to form carbon underlayer-containing resist underlayer films 1 and 2 having a thickness of 100 nm. The surface of the carbon film polymer-containing resist underlayer film 1 is covered with a polymer 13 containing fluorine after coating. In the case of the carbon film polymer-containing resist underlayer film 2, the surface is covered with a polymer 16 after coating.

この上にArFレジストを塗布しプリベーク100℃60秒間行って膜厚90nmのレジスト膜を形成した。これをArFエキシマレーザースキャナー((株)ニコン製、NSR−S610C,NA1.30、σ0.98/0.78、35度ダイポール照明、Azimuthally偏光照明、6%ハーフトーン位相シフトマスク)を用いてY方向40nmライン80nmピッチのパターンを露光し、露光後、直ちに95℃で60秒間ベークし、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシドの水溶液で30秒間現像を行って、寸法が40nmのラインアンドスペースのパターンを得た。得られたパターンの40nmラインアンドスペースのパターンの断面形状をSEMで観察した。結果を表6に示す。   An ArF resist was applied thereon and prebaked at 100 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 90 nm. Using an ArF excimer laser scanner (manufactured by Nikon Corporation, NSR-S610C, NA1.30, σ0.98 / 0.78, 35 ° dipole illumination, azimuthally polarized illumination, 6% halftone phase shift mask) A pattern with a direction of 40 nm line and 80 nm pitch is exposed. After exposure, the pattern is immediately baked at 95 ° C. for 60 seconds, developed with an aqueous solution of 2.38% by mass of tetramethylammonium hydroxide for 30 seconds. Got a space pattern. The cross-sectional shape of the 40 nm line and space pattern of the obtained pattern was observed with SEM. The results are shown in Table 6.

Figure 2011164345
Figure 2011164345

ArFパターニング評価3(実施例3−1、2、比較例3−1〜7)
カーボン膜材料1をSi基板上に塗布し、180℃で60秒間、次いで350℃で60秒間ベークして膜厚100nmのカーボン膜1を形成した。その上にCVDで35nmのSiON膜を作成した。SiON膜上にレジスト下層膜材料(UDL−1、2、比較UDL−1〜6)を塗布して、210℃で60秒間ベークして膜厚70nmのレジスト下層膜(反射防止膜)を形成した。比較例3−7では下層膜の塗布を行わなかった。
この上にArFレジストを塗布しプリベーク100℃60秒間行って膜厚90nmのレジスト膜を形成した。これをArFエキシマレーザースキャナー((株)ニコン製、NSR−S610C,NA1.30、σ0.98/0.78、35度ダイポール照明、Azimuthally偏光照明、6%ハーフトーン位相シフトマスク)を用いてY方向40nmライン80nmピッチのパターンを露光し、露光後、直ちに95℃で60秒間ベークし、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシドの水溶液で30秒間現像を行って、寸法が40nmのラインアンドスペースのパターンを得た。得られたパターンの40nmラインアンドスペースのパターンの断面形状をSEMで観察した。結果を表7に示す。
ArF patterning evaluation 3 (Examples 3-1, 2 and Comparative Examples 3-1-7)
The carbon film material 1 was applied on a Si substrate and baked at 180 ° C. for 60 seconds and then at 350 ° C. for 60 seconds to form a carbon film 1 having a thickness of 100 nm. A 35 nm SiON film was formed thereon by CVD. A resist underlayer film material (UDL-1, 2, comparative UDL-1 to 6) was applied on the SiON film and baked at 210 ° C. for 60 seconds to form a resist underlayer film (antireflection film) having a thickness of 70 nm. . In Comparative Example 3-7, no lower layer film was applied.
An ArF resist was applied thereon and prebaked at 100 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 90 nm. Using an ArF excimer laser scanner (manufactured by Nikon Corporation, NSR-S610C, NA1.30, σ0.98 / 0.78, 35 degree dipole illumination, azimuthally polarized illumination, 6% halftone phase shift mask) A pattern with a direction of 40 nm line and 80 nm pitch is exposed. After exposure, the pattern is immediately baked at 95 ° C. for 60 seconds, developed with an aqueous solution of 2.38% by mass of tetramethylammonium hydroxide for 30 seconds. Got a space pattern. The cross-sectional shape of the 40 nm line and space pattern of the obtained pattern was observed with SEM. The results are shown in Table 7.

Figure 2011164345
Figure 2011164345

サイドウォールスペーサー形成(実施例4−1〜10、比較例4−1〜9)
前記表6記載のフォトレジストパターン上に、日立国際電気製バッチ式ALD装置ALDINNA(登録商標)を用いて、厚み30nmのケイ素酸化膜を形成し、形成後のパターンの断面をSEMで観察した。結果を表8に示す。ケイ素酸化膜を形成した後も、現像後のフォトレジストパターンの形状をそのまま反映した結果となった。
Sidewall spacer formation (Examples 4-1 to 10, Comparative Examples 4-1 to 9)
A silicon oxide film having a thickness of 30 nm was formed on the photoresist pattern shown in Table 6 using a batch type ALD apparatus ALDINNA (registered trademark) manufactured by Hitachi Kokusai Electric, and the cross section of the formed pattern was observed by SEM. The results are shown in Table 8. Even after the formation of the silicon oxide film, the shape of the photoresist pattern after development was reflected as it was.

Figure 2011164345
Figure 2011164345

電子ビームパターニング評価用EBレジスト1の調製
下記表9に示す割合でEBレジストポリマー1をFC−4430(住友スリーエム社製)0.1質量%を含む有機溶剤中に溶解させ、0.1μmのフッ素樹脂製のフィルターで濾過することによってEBレジスト1を調製した。
Preparation of EB Resist 1 for Electron Beam Patterning Evaluation EB resist polymer 1 was dissolved in an organic solvent containing 0.1% by mass of FC-4430 (manufactured by Sumitomo 3M) at the ratio shown in Table 9 below, and 0.1 μm fluorine EB resist 1 was prepared by filtering with a resin filter.

Figure 2011164345
Figure 2011164345

EBレジストポリマー1
分子量(Mw)=7,600
分散度(Mw/Mn)=1.96

Figure 2011164345
EB resist polymer 1
Molecular weight (Mw) = 7,600
Dispersity (Mw / Mn) = 1.96
Figure 2011164345

電子ビームパターニング評価
下層膜材料(UDL17、比較UDL−7)をSi基板上に塗布して、210℃で60秒間ベークして膜厚10nmのレジスト下層膜を形成した。その上にEBレジストをスピンコートし、ホットプレート上で110℃で60秒間プリベークして100nmのレジスト膜を作製した。これに、(株)日立製作所製HL−800Dを用いてHV電圧50keVで真空チャンバー内描画を行った。
描画後直ちにホットプレート上で95秒で60秒間ポストエクスポージャベーク(PEB)を行い、2.38質量%のTMAH水溶液で30秒間パドル現像を行い、ポジ型のパターンを得た。得られたパターンの90nmラインアンドスペースのパターンの断面形状を観察した。結果を表10に示す。
An electron beam patterning evaluation underlayer film material (UDL17, comparative UDL-7) was applied on a Si substrate and baked at 210 ° C. for 60 seconds to form a resist underlayer film having a thickness of 10 nm. An EB resist was spin-coated thereon and pre-baked on a hot plate at 110 ° C. for 60 seconds to produce a 100 nm resist film. To this, drawing in a vacuum chamber was performed at an HV voltage of 50 keV using HL-800D manufactured by Hitachi, Ltd.
Immediately after drawing, post-exposure baking (PEB) was performed on a hot plate for 95 seconds for 60 seconds, and paddle development was performed for 30 seconds with a 2.38 mass% TMAH aqueous solution to obtain a positive pattern. The cross-sectional shape of the 90 nm line and space pattern of the obtained pattern was observed. The results are shown in Table 10.

Figure 2011164345
Figure 2011164345

表5、6、7、8、10に示されるように、本発明のレジスト下層膜材料を用いて形成したレジスト下層膜(反射防止膜)上のレジスト膜には、矩形形状で裾引きのない良好なレジストパターンが形成されることが確認できた。   As shown in Tables 5, 6, 7, 8, and 10, the resist film on the resist underlayer film (antireflection film) formed using the resist underlayer film material of the present invention has a rectangular shape and no tailing. It was confirmed that a good resist pattern was formed.

尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

Claims (10)

下記一般式(1)で示される繰り返し単位を有し、光及び/又は熱によってスルホン酸を発生する高分子化合物を含むものであることを特徴とするレジスト下層膜材料。
Figure 2011164345
(式中、Rは水素原子又はメチル基であり、Rは炭素数1〜20の直鎖状、分岐状、環状のアルキレン基であり、エステル基、エーテル基、ラクトン環、フッ素原子、シアノ基、芳香族基、2重結合、及び3重結合のいずれかを有していてもよい。Rは水素原子又はフッ素原子である。0<a≦1.0である。Mはスルホニウム、ヨードニウム、及びアンモニウムのいずれかである。)
A resist underlayer film material comprising a polymer compound having a repeating unit represented by the following general formula (1) and generating sulfonic acid by light and / or heat.
Figure 2011164345
(Wherein R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, R 2 is a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, such as an ester group, an ether group, a lactone ring, a fluorine atom, It may have any of a cyano group, an aromatic group, a double bond, and a triple bond, R is a hydrogen atom or a fluorine atom, 0 <a ≦ 1.0, and M + is a sulfonium. , Iodonium, or ammonium.)
前記光及び/又は熱によって発生するスルホン酸が、下記一般式(2)で示される繰り返し単位のスルホン酸であることを特徴とする請求項1に記載のレジスト下層膜材料。
Figure 2011164345
(式中、R、R、R、aは前述の通りである。)
The resist underlayer film material according to claim 1, wherein the sulfonic acid generated by light and / or heat is a sulfonic acid having a repeating unit represented by the following general formula (2).
Figure 2011164345
(In the formula, R 1 , R 2 , R, and a are as described above.)
前記一般式(1)中のMが、下記一般式(M−1)、(M−2)、及び(M−3)から選ばれる1種、又は2種以上であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のレジスト下層膜材料。
Figure 2011164345
(式中、R101a、R101b、R101cは、それぞれ炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、アルケニル基、オキソアルキル基又はオキソアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基、及び、炭素数7〜12のアラルキル基又はアリールオキソアルキル基のいずれかを示し、これらの基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子、トリフルオロメチル基、アルキル基、及びアルコキシ基のいずれかによって置換されていてもよい。また、R101bとR101cとは環を形成してもよく、環を形成する場合には、R101b、R101cはそれぞれ炭素数1〜6のアルキレン基を示す。R101d、R101e、R101f、R101gは、それぞれ水素原子、炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、アルケニル基、オキソアルキル基又はオキソアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基、及び、炭素数7〜12のアラルキル基又はアリールオキソアルキル基のいずれかを示し、これらの基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子、トリフルオロメチル基、アルキル基、及びアルコキシ基のいずれかによって置換されていてもよい。R101dとR101e、R101dとR101eとR101fとは環を形成してもよく、環を形成する場合には、R101dとR101e、R101dとR101eとR101fは炭素数3〜10のアルキレン基、又は、式中の窒素原子を環の中に有する複素芳香族環を示す。)
M + in the general formula (1) is one or more selected from the following general formulas (M-1), (M-2), and (M-3). The resist underlayer film material according to claim 1 or 2.
Figure 2011164345
(In the formula, R 101a , R 101b and R 101c are each a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkenyl group, an oxoalkyl group or an oxoalkenyl group, and having 6 to 20 carbon atoms. An aryl group, and an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms or an aryloxoalkyl group, and a part or all of hydrogen atoms of these groups are a fluorine atom, a trifluoromethyl group, an alkyl group, and an alkoxy group In addition, R 101b and R 101c may form a ring, and in the case of forming a ring, R 101b and R 101c are each an alkylene having 1 to 6 carbon atoms. .R 101d of the proximal, R 101e, R 101f, 101g R are each a hydrogen atom, the number 1 to 12 linear, branched or cyclic An alkyl group, an alkenyl group, an oxoalkyl group or an oxoalkenyl group, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and an aralkyl group or aryloxoalkyl group having 7 to 12 carbon atoms, and a hydrogen atom of these groups R 101d and R 101e , R 101d , R 101e and R 101f form a ring, part or all of which may be substituted by any of a fluorine atom, a trifluoromethyl group, an alkyl group and an alkoxy group. In the case of forming a ring, R 101d and R 101e , R 101d , R 101e and R 101f each have an alkylene group having 3 to 10 carbon atoms or a nitrogen atom in the formula in the ring Represents a heteroaromatic ring.)
前記レジスト下層膜材料は、反射防止膜機能を有するものであることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載のレジスト下層膜材料。   The resist underlayer film material according to any one of claims 1 to 3, wherein the resist underlayer film material has an antireflection film function. 前記高分子化合物が、更に、エポキシ基及び/又はヒドロキシル基を有する繰り返し単位を含むものであることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のレジスト下層膜材料。   The resist underlayer film material according to any one of claims 1 to 4, wherein the polymer compound further contains a repeating unit having an epoxy group and / or a hydroxyl group. 前記高分子化合物が、更に、芳香環を含む光吸収性基を有する繰り返し単位を含むものであることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載のレジスト下層膜材料。   The resist underlayer film material according to any one of claims 1 to 5, wherein the polymer compound further contains a repeating unit having a light-absorbing group containing an aromatic ring. 前記レジスト下層膜材料が、更に、有機溶剤、酸発生剤、塩基性化合物、及び、架橋剤のうち一以上を含有するものであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のレジスト下層膜材料。   The resist underlayer film material further contains at least one of an organic solvent, an acid generator, a basic compound, and a cross-linking agent. The resist underlayer film material described. リソグラフィーにより基板にパターンを形成する方法であって、少なくとも、請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載のレジスト下層膜材料を用いて基板上にレジスト下層膜を形成し、該レジスト下層膜上にフォトレジスト組成物からなるフォトレジスト膜を形成し、該フォトレジスト膜のパターン回路領域を露光した後、現像液で現像して前記フォトレジスト膜にレジストパターンを形成し、得られたレジストパターンをマスクにして前記レジスト下層膜と前記基板をエッチングし、前記基板にパターンを形成することを特徴とするパターン形成方法。   A method of forming a pattern on a substrate by lithography, wherein a resist underlayer film is formed on the substrate using at least the resist underlayer film material according to any one of claims 1 to 7, and the resist underlayer A photoresist film made of a photoresist composition is formed on the film, the pattern circuit region of the photoresist film is exposed, developed with a developer to form a resist pattern on the photoresist film, and the obtained resist Etching the resist underlayer film and the substrate using a pattern as a mask to form a pattern on the substrate. リソグラフィーにより基板にパターンを形成する方法であって、少なくとも、基板上に有機膜を形成し、該有機膜の上にケイ素含有膜を形成し、該ケイ素含有膜の上に請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載のレジスト下層膜材料を用いてレジスト下層膜を形成し、該レジスト下層膜上にフォトレジスト組成物からなるフォトレジスト膜を形成して、該フォトレジスト膜のパターン回路領域を露光した後、現像液で現像して前記フォトレジスト膜にレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクにして前記レジスト下層膜と前記ケイ素含有膜をエッチングし、該パターンが形成されたケイ素含有膜をマスクにして前記有機膜をエッチングし、該パターンが形成された有機膜をマスクにして基板をエッチングして基板にパターンを形成することを特徴とするパターン形成方法。   A method for forming a pattern on a substrate by lithography, wherein at least an organic film is formed on the substrate, a silicon-containing film is formed on the organic film, and the silicon-containing film is formed on the silicon-containing film. A resist underlayer film is formed using the resist underlayer film material described in any one of 7 above, a photoresist film made of a photoresist composition is formed on the resist underlayer film, and a pattern circuit of the photoresist film is formed. After exposing the region, the resist film is developed with a developing solution to form a resist pattern, and the resist underlayer film and the silicon-containing film are etched using the resist pattern as a mask. The organic film is etched using the containing film as a mask, and the substrate is etched using the organic film on which the pattern is formed as a mask to form a pattern on the substrate. Pattern forming method and forming. リソグラフィーにより基板にパターンを形成する方法であって、少なくとも、基板上にカーボン膜を形成し、該カーボン膜の上に請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載のレジスト下層膜材料を用いてレジスト下層膜を形成し、該レジスト下層膜上にフォトレジスト膜を形成して、該フォトレジスト膜のパターン回路領域を露光した後、現像液で現像して前記フォトレジスト膜にレジストパターンを形成し、該レジストパターンの側壁にケイ素含有膜を作成し、該ケイ素含有膜をマスクにして前記レジスト下層膜と前記カーボン膜をエッチングし、該パターンが形成されたカーボン膜をマスクにして基板をエッチングして基板にパターンを形成することを特徴とするパターン形成方法。
A method of forming a pattern on a substrate by lithography, wherein at least a carbon film is formed on the substrate, and the resist underlayer film material according to any one of claims 1 to 7 is formed on the carbon film. A resist underlayer film is formed, a photoresist film is formed on the resist underlayer film, a pattern circuit region of the photoresist film is exposed, developed with a developer, and a resist pattern is formed on the photoresist film. Forming a silicon-containing film on a sidewall of the resist pattern, etching the resist underlayer film and the carbon film using the silicon-containing film as a mask, and forming a substrate using the carbon film on which the pattern is formed as a mask. A pattern forming method comprising forming a pattern on a substrate by etching.
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