JP2016161886A - Composition for forming underlay film, method for forming underlay film and self assemble lithography process - Google Patents

Composition for forming underlay film, method for forming underlay film and self assemble lithography process Download PDF

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信也 峯岸
Shinya Minegishi
信也 峯岸
祐司 浪江
Yuji Namie
祐司 浪江
永井 智樹
Tomoki Nagai
智樹 永井
裕之 小松
Hiroyuki Komatsu
裕之 小松
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composition for forming an underlay film enhancing heat resistance while increasing clarity of a phase separation structure by a self assembly and rectangle property of a pattern, a method for forming an underlay film and a self assemble lithography process.SOLUTION: There is provided a composition for forming an underlay film used for forming an underlay film 102 of a self assemble film 105 in a self assemble lithography process and containing a polymer having a structural unit derived from an ethylenic unsaturated compound containing a naphthalene ring and a solvent. The polymer is preferably an acenaphthylene polymer. Absorbance index of the underlay film is preferably 0.15 or more and 0.40% or less. 5% reduction temperature in a thermal mass measurement of the underlay film is preferably 270°C or higher. Weight average molecular weight of the polymer is preferably 1,000 or more and 20,000 or less. It is preferable to contain further a crosslinking agent and the polymer has a crosslinkable group.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、下層膜形成用組成物、下層膜の形成方法及び自己組織化リソグラフィープロセスに関する。   The present invention relates to a composition for forming an underlayer film, a method for forming an underlayer film, and a self-organized lithography process.

半導体デバイス、液晶デバイス等の各種電子デバイスの構造の微細化に伴って、リソグラフィープロセスにおけるパターンの微細化が要求されている。現在、例えばArFエキシマレーザーを用いて線幅90nm程度の微細なパターンを形成することができるが、さらに微細なパターン形成が要求されるようになってきている。   With the miniaturization of various electronic devices such as semiconductor devices and liquid crystal devices, there is a demand for pattern miniaturization in lithography processes. At present, it is possible to form a fine pattern with a line width of about 90 nm using, for example, an ArF excimer laser, but a finer pattern formation has been required.

このような要求に対し、秩序パターンを自発的に形成するいわゆる自己組織化による相分離構造を利用した自己組織化リソグラフィープロセスが提案されている。かかる自己組織化リソグラフィープロセスとして、互いに性質が異なる単量体が共重合してなるブロック共重合体を用い、自己組織化により超微細パターンを形成する方法が知られている(特開2008−149447号公報、特表2002−519728号公報及び特開2003−218383号公報参照)。この方法によると、上記ブロック共重合体を含む膜をアニーリングすることにより、同じ性質を持つ重合体構造同士が集まろうとするために、自己整合的にパターンを形成することができる。また、互いに性質の異なる複数の重合体を含む組成物を自己組織化させることにより微細パターンを形成する方法も知られている(米国特許出願公開2009/0214823号明細書及び特開2010−58403号公報参照)。   In response to such a demand, a self-organized lithography process using a so-called self-organized phase separation structure that spontaneously forms an ordered pattern has been proposed. As such a self-organized lithography process, a method of forming an ultrafine pattern by self-organization using a block copolymer obtained by copolymerizing monomers having different properties is known (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-149447). No. publication, Japanese translations of PCT publication No. 2002-519728 publication, and Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-218383). According to this method, by annealing the film containing the block copolymer, polymer structures having the same properties tend to gather together, so that a pattern can be formed in a self-aligning manner. Also known is a method of forming a fine pattern by self-organizing a composition containing a plurality of polymers having different properties (US Patent Application Publication No. 2009/0214823 and JP 2010-58403 A). See the official gazette).

かかる自己組織化リソグラフィープロセスにおいて、下層膜上に自己組織化させる重合体等の成分を含む膜を形成することにより、上述の自己組織化による相分離が効果的に起こる場合があることが知られている。この下層膜については種々検討されており、ブロック共重合体を自己組織化させる際に、下層膜の表面自由エネルギーを適切に制御することにより、種々の相分離構造の形成が可能になるとされている(特開2008−36491号公報及び特開2012−174984号公報参照)。しかし、これらの従来の下層膜は、耐熱性に難があり、低い耐熱性に起因して下層膜形成時やアニーリングの際の加熱等により下層膜成分が昇華し、この昇華した成分が基板へ再付着して半導体デバイスの製造歩留まりを悪化させることがある。加えて、得られる相分離構造の明確性及びパターンの矩形性も不十分なものに留まる。かかる状況下、自己組織化により得られる相分離構造及びこれによるパターンが良好で、高い耐熱性を有する下層膜が望まれている。   In such a self-assembled lithography process, it is known that the above-described phase separation by self-assembly may occur effectively by forming a film containing a component such as a polymer to be self-assembled on the lower layer film. ing. Various studies have been conducted on this lower layer film, and various phase separation structures can be formed by appropriately controlling the surface free energy of the lower layer film when the block copolymer is self-assembled. (See JP2008-36491 and JP2012-174984). However, these conventional lower layer films have difficulty in heat resistance, and due to the low heat resistance, the lower layer film components sublimate due to heating during formation of the lower layer film or annealing, and the sublimated components are transferred to the substrate. It may reattach and worsen the manufacturing yield of semiconductor devices. In addition, the clarity of the obtained phase separation structure and the rectangularity of the pattern remain insufficient. Under such circumstances, a phase separation structure obtained by self-organization and a pattern formed thereby are desired, and an underlayer film having high heat resistance is desired.

特開2008−149447号公報JP 2008-149447 A 特表2002−519728号公報Japanese translation of PCT publication No. 2002-519728 特開2003−218383号公報JP 2003-218383 A 米国特許出願公開2009/0214823号明細書US Patent Application Publication No. 2009/0214823 特開2010−58403号公報JP 2010-58403 A 特開2008−36491号公報JP 2008-36491 A 特開2012−174984号公報JP 2012-174984 A

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、自己組織化による相分離構造の明確性及びパターンの矩形性を高めつつ、耐熱性を格段に向上させる下層膜形成用組成物、下層膜の形成方法及び自己組織化リソグラフィープロセスの提供を目的とする。   The present invention has been made based on the above circumstances, and is a composition for forming an underlayer film that significantly improves heat resistance while improving the clarity of the phase separation structure by self-organization and the rectangularity of the pattern. Another object is to provide a method for forming an underlayer film and a self-organized lithography process.

上記課題を解決するためになされた本発明は、自己組織化リソグラフィープロセスにおける自己組織化膜の下層膜の形成に用いられる下層膜形成用組成物であって、ナフタレン環を含むエチレン性不飽和化合物に由来する構造単位を有する重合体及び溶媒を含有する下層膜形成用組成物である。   The present invention made in order to solve the above-mentioned problems is a composition for forming an underlayer film used for forming an underlayer film of a self-assembled film in a self-assembled lithography process, and an ethylenically unsaturated compound containing a naphthalene ring It is the composition for lower layer film formation containing the polymer and solvent which have the structural unit derived from.

上記課題を解決するためになされた別の発明は、基板の一方の面側に塗膜を形成する工程、及び上記塗膜及び上記基板の加熱により下層膜を形成する工程を備え、上記塗膜を当該下層膜形成用組成物により形成する下層膜の形成方法である。   Another invention made in order to solve the above-mentioned problems comprises a step of forming a coating film on one surface side of a substrate, and a step of forming a lower layer film by heating the coating film and the substrate. Is a method for forming an underlayer film, which is formed by the composition for forming an underlayer film.

上記課題を解決するためになされたさらに別の発明は、基板の一方の面側に下層膜を形成する工程、上記下層膜の上記基板とは反対の面側に、相分離構造を有する自己組織化膜を積層する工程、及び上記自己組織化膜の一部の相を除去する工程を備え、上記下層膜を当該下層膜の形成方法により形成する自己組織化リソグラフィープロセスである。   Still another invention made in order to solve the above problems is a process of forming a lower layer film on one surface side of a substrate, a self-organization having a phase separation structure on a surface side of the lower layer film opposite to the substrate A self-assembled lithography process comprising a step of laminating a layered film and a step of removing a part of the phase of the self-assembled film, wherein the lower layer film is formed by a method of forming the lower layer film.

本発明の下層膜形成用組成物によれば、自己組織化による相分離構造の明確性及びパターンの矩形性を高めつつ、耐熱性を格段に向上させることができる。従って、当該下層膜形成用組成物は、さらなる微細化が要求されている半導体デバイス、液晶デバイス等の各種電子デバイスの製造におけるリソグラフィー工程に好適に用いることができる。   According to the composition for forming an underlayer film of the present invention, the heat resistance can be remarkably improved while enhancing the clarity of the phase separation structure by self-organization and the rectangularity of the pattern. Therefore, the composition for forming an underlayer film can be suitably used in a lithography process in the production of various electronic devices such as semiconductor devices and liquid crystal devices that are required to be further miniaturized.

本発明の自己組織化リソグラフィープロセスにおいて、下層膜を形成した後の状態の一例を示す模式的断面図である。In the self-organized lithography process of this invention, it is typical sectional drawing which shows an example after forming a lower layer film. 本発明の自己組織化リソグラフィープロセスにおいて、下層膜上にプレパターンを形成した後の状態の一例を示す模式的断面図である。In the self-organized lithography process of this invention, it is typical sectional drawing which shows an example after forming a pre pattern on a lower layer film. 本発明の自己組織化リソグラフィープロセスにおいて、プレパターンによって区切られた下層膜上の領域に、自己組織化組成物を塗布した後の状態の一例を示す模式的断面図である。In the self-assembled lithography process of the present invention, it is a schematic cross-sectional view showing an example of a state after applying a self-assembled composition to a region on an underlayer film partitioned by a pre-pattern. 本発明の自己組織化リソグラフィープロセスにおいて、プレパターンによって挟まれた下層膜上の領域に、自己組織化膜を形成した後の状態の一例を示す模式的断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of a state after a self-assembled film is formed in a region on a lower layer film sandwiched between pre-patterns in the self-assembled lithography process of the present invention. 本発明の自己組織化リソグラフィープロセスにおいて、自己組織化膜の一部の相及びプレパターンを除去した後の状態の一例を示す模式的断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of a state after removing a part of phases and a pre-pattern of a self-assembled film in the self-assembled lithography process of the present invention.

<下層膜形成用組成物>
当該下層膜形成用組成物は、自己組織化リソグラフィープロセスにおける自己組織化膜の下層膜の形成に用いられる下層膜形成用組成物であって、ナフタレン環を含むエチレン性不飽和化合物に由来する構造単位を有する重合体(以下、[A]重合体ともいう)及び溶媒(以下、[D]溶媒ともいう)を含有する。また、当該下層膜形成用組成物は、好適成分として、架橋剤(以下、[B]架橋剤ともいう)、酸発生剤(以下、[C]酸発生剤ともいう)を含有することが好ましく、さらに他の成分を含有していてもよい。以下、各成分について説明する。
<Composition for lower layer film formation>
The composition for forming an underlayer film is a composition for forming an underlayer film used for forming an underlayer film of a self-assembled film in a self-assembled lithography process, and has a structure derived from an ethylenically unsaturated compound containing a naphthalene ring A polymer having a unit (hereinafter also referred to as [A] polymer) and a solvent (hereinafter also referred to as [D] solvent) are contained. The underlayer film forming composition preferably contains a crosslinking agent (hereinafter also referred to as [B] crosslinking agent) and an acid generator (hereinafter also referred to as [C] acid generator) as suitable components. Further, other components may be contained. Hereinafter, each component will be described.

<[A]重合体>
[A]重合体は、ナフタレン環を含むエチレン性不飽和化合物に由来する構造単位を有する。この構造単位としては、例えばアセナフチレン又はその誘導体に由来する構造単位(以下、「構造単位(I)」ともいう)、(メタ)アクリル酸1−ナフチル等の(メタ)アクリル酸のナフチルエステルに由来する構造単位、アリルナフタレンに由来する構造単位、ビニルナフタレンに由来する構造単位等が挙げられる。これらの中では、自己組織化による相分離構造の明確性及びパターンの矩形性をより高めつつ、耐熱性をより向上させる観点から、構造単位(I)及び(メタ)アクリル酸のナフチルエステルに由来する構造単位が好ましく、構造単位(I)がより好ましい。なお、[A]重合体は、ナフタレン環を含むエチレン性不飽和化合物に由来する構造単位以外の構造単位を有してもよく、各構造単位を2種以上有してもよい。
<[A] polymer>
[A] The polymer has a structural unit derived from an ethylenically unsaturated compound containing a naphthalene ring. As this structural unit, for example, a structural unit derived from acenaphthylene or a derivative thereof (hereinafter also referred to as “structural unit (I)”), or a naphthyl ester of (meth) acrylic acid such as 1-naphthyl (meth) acrylate. A structural unit derived from allylnaphthalene, a structural unit derived from vinylnaphthalene, and the like. Among these, derived from the naphthyl ester of the structural unit (I) and (meth) acrylic acid from the viewpoint of further improving the heat resistance while further improving the clarity of the phase separation structure by self-organization and the rectangularity of the pattern. And the structural unit (I) is more preferable. In addition, the [A] polymer may have structural units other than the structural unit derived from the ethylenically unsaturated compound containing a naphthalene ring, and may have 2 or more types of each structural unit.

当該下層膜形成用組成物によれば、[A]重合体を含有することで、自己組織化による相分離構造の明確性及びパターンの矩形性を高めつつ、耐熱性を格段に向上させることができる。   According to the composition for forming an underlayer film, by containing the [A] polymer, the heat resistance can be remarkably improved while enhancing the clarity of the phase separation structure and the rectangularity of the pattern by self-organization. it can.

当該下層膜形成用組成物が上記構成を有することで上記効果を奏する理由については必ずしも明確ではないが、例えば以下のように推察することができる。すなわち、当該下層膜形成用組成物が含有する[A]重合体は、ナフタレン環を有することで熱に対する安定性を高めることができ、その結果、形成される下層膜は高い耐熱性を発揮することができると考えられる。また、自己組織化膜が有する相分離構造(ミクロドメイン構造)の形成の際に、自己組織化膜を構成する成分間の相互作用に加えて、上記特定の下層膜形成用組成物から形成される下層膜と上記成分との相互作用が効果的に働くと考えられる。これにより相分離構造の制御が可能となり、簡便かつ良好に自己組織化による相分離構造を形成することができるため、相分離構造の明確性及びパターンの矩形性を高めることができると考えられる。   The reason why the composition for forming a lower layer film exhibits the above-described effect by having the above-described configuration is not necessarily clear, but can be inferred as follows, for example. That is, the [A] polymer contained in the composition for forming a lower layer film can have increased stability to heat by having a naphthalene ring, and as a result, the formed lower layer film exhibits high heat resistance. It is considered possible. In addition, when the phase separation structure (microdomain structure) of the self-assembled film is formed, in addition to the interaction between the components constituting the self-assembled film, it is formed from the specific composition for forming a lower layer film. It is considered that the interaction between the lower layer film and the above components works effectively. As a result, the phase separation structure can be controlled, and the phase separation structure by self-organization can be formed easily and satisfactorily. Therefore, it is considered that the clarity of the phase separation structure and the rectangularity of the pattern can be improved.

以下、[A]重合体の一例として、構造単位(I)を有する重合体(以下、「アセナフチレン系重合体」ともいう)について説明する。このアセナフチレン系重合体は、構造単位(I)以外にも、ビニルナフタレン構造を有する構造単位(II)、後述する式(3)で表される構造単位(III)、極性基を含む構造単位(IV)を有してもよく、構造単位(I)〜(IV)以外の他の構造単位を有していてもよい。なお、アセナフチレン系重合体は、各構造単位を2種以上有してもよい。以下、各構造単位を詳述する。   Hereinafter, as an example of the [A] polymer, a polymer having the structural unit (I) (hereinafter also referred to as “acenaphthylene polymer”) will be described. In addition to the structural unit (I), the acenaphthylene polymer includes a structural unit (II) having a vinyl naphthalene structure, a structural unit (III) represented by the formula (3) described later, and a structural unit containing a polar group ( IV) and may have other structural units other than the structural units (I) to (IV). In addition, the acenaphthylene polymer may have two or more kinds of each structural unit. Hereinafter, each structural unit will be described in detail.

[構造単位(I)]
構造単位(I)としては、下記式(1)で表される構造単位が好ましい。
[Structural unit (I)]
As the structural unit (I), a structural unit represented by the following formula (1) is preferable.

Figure 2016161886
Figure 2016161886

上記式(1)中、R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。mは、0〜6の整数である。mが2以上の場合、複数のRは同一でも異なっていてもよい。 In said formula (1), R < 1 > , R < 2 > and R <x> are respectively independently a hydrogen atom, a halogen atom, or a C1-C20 monovalent organic group. m is an integer of 0-6. When m is 2 or more, the plurality of R x may be the same or different.

上記R及びRで表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、例えば炭素数1〜20の1価の炭化水素基、上記炭化水素基の炭素−炭素間又は結合手側の末端にヘテロ原子を有する基を含むヘテロ原子含有基、上記炭化水素基及び上記ヘテロ原子含有基を含む基が有する水素原子の一部又は全部を置換基で置換した基等が挙げられる。 Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 1 and R 2 include a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a carbon-carbon bond or a bond of the hydrocarbon group. Examples include a hetero atom-containing group containing a group having a hetero atom at the terminal on the side, a group in which part or all of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group and the group containing the hetero atom-containing group are substituted with a substituent.

上記炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば炭素数1〜20の1価の鎖状炭化水素基、炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基、炭素数6〜20の1価の芳香族炭化水素基等が挙げられる。   Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms include a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, and the number of carbon atoms. Examples thereof include 6-20 monovalent aromatic hydrocarbon groups.

上記ヘテロ原子としては、例えば酸素原子、窒素原子、硫黄原子、リン原子等が挙げられる。   Examples of the hetero atom include an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, and a phosphorus atom.

上記ヘテロ原子を有する基としては、例えば−O−、−CO−、−NH−、−S−、これらを組み合わせた基等が挙げられる。   Examples of the group having a heteroatom include —O—, —CO—, —NH—, —S—, and a combination thereof.

上記置換基としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、ヒドロキシ基、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アシル基などが挙げられる。   Examples of the substituent include halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom and iodine atom, hydroxy group, carboxy group, cyano group, nitro group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group and acyl group.

及びRとしては、水素原子が好ましい。 R 1 and R 2 are preferably a hydrogen atom.

上記Rで表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、上記R及びRで例示した基と同様の基等が挙げられる。これらの中でも、置換若しくは非置換の炭素数1〜6のアルキル基、置換若しくは非置換の炭素数1〜6のアルコキシ基、置換若しくは非置換の炭素数2〜10のアルコキシカルボニル基、及び置換若しくは非置換の炭素数6〜14のアリール基が好ましい。
置換基としては、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜9のアルキル基、炭素数6〜22のアリール基等が挙げられる。これらの中でも、ヒドロキシ基が好ましい。
Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R x include the same groups as those exemplified for R 1 and R 2 . Among these, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkoxycarbonyl group having 2 to 10 carbon atoms, and substituted or unsubstituted An unsubstituted aryl group having 6 to 14 carbon atoms is preferred.
Examples of the substituent include a halogen atom, a hydroxy group, an alkyl group having 1 to 9 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 22 carbon atoms. Among these, a hydroxy group is preferable.

としては、アルキル基が有する水素原子の一部をヒドロキシ基で置換した基が好ましく、ヒドロキシメチル基がより好ましい。 R x is preferably a group in which a part of hydrogen atoms of the alkyl group is substituted with a hydroxy group, and more preferably a hydroxymethyl group.

mとしては、0及び1が好ましい。   As m, 0 and 1 are preferable.

構造単位(I)の含有割合の下限としては、アセナフチレン系重合体を構成する全構造単位に対して、20モル%が好ましく、35モル%がより好ましく、50モル%がさらに好ましい。構造単位(I)の含有割合の上限としては、100モル%が好ましく、98モル%がより好ましく、96モル%がさらに好ましい。構造単位(I)の含有割合を上記範囲とすることで、自己組織化による相分離構造の明確性及びパターンの矩形性をより高めつつ、耐熱性をより向上させる下層膜を形成することができる。   As a minimum of the content rate of structural unit (I), 20 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise an acenaphthylene polymer, 35 mol% is more preferable, and 50 mol% is further more preferable. As an upper limit of the content rate of structural unit (I), 100 mol% is preferable, 98 mol% is more preferable, 96 mol% is further more preferable. By making the content rate of structural unit (I) into the said range, the lower layer film | membrane which improves heat resistance can be formed, improving the clarity of the phase-separation structure by self-organization, and the rectangularity of a pattern more. .

[構造単位(II)]
構造単位(II)は、下記式(2)で表される構造単位である。アセナフチレン系重合体が構造単位(II)を有することで、自己組織化による相分離構造の明確性及びパターンの矩形性をより高めつつ、耐熱性をより向上させる下層膜を形成することができる。
[Structural unit (II)]
The structural unit (II) is a structural unit represented by the following formula (2). When the acenaphthylene polymer has the structural unit (II), it is possible to form a lower layer film that further improves the heat resistance while further improving the clarity of the phase separation structure by self-organization and the rectangularity of the pattern.

Figure 2016161886
Figure 2016161886

上記式(2)中、R、R、R’及びRは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。nは、0〜7の整数である。nが2以上の場合、複数のRは同一でも異なっていてもよい。 In the formula (2), R 3, R 4, R 4 ' and R y are each independently a hydrogen atom, a monovalent organic group halogen atoms or 1 to 20 carbon atoms. n is an integer of 0-7. When n is 2 or more, the plurality of R y may be the same or different.

上記R、R及びR’で表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、例えば上記R及びRとして例示した炭素数1〜20の1価の有機基と同様の基等が挙げられる。 Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by the R 3 , R 4 and R 4 ′ include a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms exemplified as the R 1 and R 2 above. The same group etc. are mentioned.

、R及びR’としては、水素原子が好ましい。 R 3 , R 4 and R 4 ′ are preferably hydrogen atoms.

上記Rで表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、上記R及びRで例示した基と同様の基等が挙げられる。 Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R y include the same groups as those exemplified for R 1 and R 2 .

nとしては、0が好ましい。   n is preferably 0.

構造単位(II)の含有割合の下限としては、アセナフチレン系重合体を構成する全構造単位に対して、0モル%が好ましく、2モル%がより好ましく、4モル%がさらに好ましい。構造単位(II)の含有割合の上限としては、30モル%が好ましく、20モル%がより好ましく、10モル%がさらに好ましい。構造単位(II)の含有割合を上記範囲とすることで、自己組織化による相分離構造の明確性及びパターンの矩形性をより高めつつ、耐熱性をより向上させる下層膜を形成することができる。   As a minimum of the content rate of structural unit (II), 0 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise an acenaphthylene polymer, 2 mol% is more preferable, and 4 mol% is more preferable. As an upper limit of the content rate of structural unit (II), 30 mol% is preferable, 20 mol% is more preferable, and 10 mol% is further more preferable. By setting the content ratio of the structural unit (II) within the above range, it is possible to form an underlayer film that further improves the heat resistance while further improving the clarity of the phase separation structure by self-organization and the rectangularity of the pattern. .

[構造単位(III)]
構造単位(III)は、下記式(3)で表される構造単位である。アセナフチレン系重合体が構造単位(III)を有することで、自己組織化による相分離構造の明確性及びパターンの矩形性をより高めつつ、耐熱性をより向上させる下層膜を形成することができる。
[Structural unit (III)]
The structural unit (III) is a structural unit represented by the following formula (3). When the acenaphthylene polymer has the structural unit (III), it is possible to form an underlayer film that further improves the heat resistance while further improving the clarity of the phase separation structure and the rectangularity of the pattern by self-assembly.

Figure 2016161886
Figure 2016161886

上記式(3)中、R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。kは、0〜4の整数である。kが2以上の場合、複数のRは、同一でも異なっていてもよい。 In the formula (3), R 5, R 6 and R z are each independently a hydrogen atom, a monovalent organic group halogen atoms or 1 to 20 carbon atoms. k is an integer of 0-4. When k is 2 or more, the plurality of R z may be the same or different.

上記R及びRで表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、例えば上記R及びRとして例示した炭素数1〜20の1価の有機基と同様の基等が挙げられる。 Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 5 and R 6 include the same groups as the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms exemplified as R 1 and R 2 above. Is mentioned.

及びRとしては、水素原子が好ましい。 R 5 and R 6 are preferably a hydrogen atom.

上記Rで表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、上記R及びRで例示した基と同様の基等が挙げられる。 Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R z include the same groups as those exemplified for R 1 and R 2 .

kとしては、0が好ましい。   k is preferably 0.

構造単位(III)の含有割合の下限としては、アセナフチレン系重合体を構成する全構造単位に対して、0モル%が好ましく、2モル%がより好ましく、4モル%がさらに好ましい。構造単位(III)の含有割合の上限としては、30モル%が好ましく、20モル%がより好ましく、10モル%がさらに好ましい。構造単位(III)の含有割合を上記範囲とすることで、自己組織化による相分離構造の明確性及びパターンの矩形性をより高めつつ、耐熱性をより向上させる下層膜を形成することができる。   As a minimum of the content rate of structural unit (III), 0 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise an acenaphthylene polymer, 2 mol% is more preferable, and 4 mol% is more preferable. As an upper limit of the content rate of structural unit (III), 30 mol% is preferable, 20 mol% is more preferable, and 10 mol% is further more preferable. By setting the content ratio of the structural unit (III) within the above range, it is possible to form an underlayer film that further improves the heat resistance while further improving the clarity of the phase separation structure by self-organization and the rectangularity of the pattern. .

[構造単位(IV)]
構造単位(IV)は、極性基を含む構造単位である。
[Structural unit (IV)]
The structural unit (IV) is a structural unit containing a polar group.

極性基としては、例えば酸素原子、ヒドロキシ基、オキソ基(=O)、カルボキシ基、ニトロ基、シアノ基、スルホンアミド基等が挙げられる。これらの中で、酸素原子が好ましい。   Examples of the polar group include an oxygen atom, a hydroxy group, an oxo group (═O), a carboxy group, a nitro group, a cyano group, and a sulfonamide group. Among these, an oxygen atom is preferable.

構造単位(IV)としては、エーテル基を有する構造単位が好ましく、アルコキシアルキル(メタ)アクリレートに由来する構造単位がより好ましく、メトキシエチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位がさらに好ましい。   As the structural unit (IV), a structural unit having an ether group is preferable, a structural unit derived from alkoxyalkyl (meth) acrylate is more preferable, and a structural unit derived from methoxyethyl (meth) acrylate is more preferable.

構造単位(IV)の含有割合の下限としては、アセナフチレン系重合体を構成する全構造単位に対して、0モル%が好ましく、2モル%がより好ましく、4モル%がさらに好ましい。構造単位(IV)の含有割合の上限としては、30モル%が好ましく、20モル%がより好ましく、10モル%がさらに好ましい。構造単位(IV)の含有割合を上記範囲とすることで、自己組織化による相分離構造の明確性及びパターンの矩形性をより高めつつ、耐熱性をより向上させる下層膜を形成することができる。   As a minimum of the content rate of structural unit (IV), 0 mol% is preferable with respect to all the structural units which comprise an acenaphthylene polymer, 2 mol% is more preferable, and 4 mol% is more preferable. As an upper limit of the content rate of structural unit (IV), 30 mol% is preferable, 20 mol% is more preferable, and 10 mol% is further more preferable. By making the content rate of structural unit (IV) into the said range, the lower layer film | membrane which improves heat resistance more can be formed, improving the clarity of the phase-separation structure by self-organization, and the rectangularity of a pattern more. .

[他の構造単位]
アセナフチレン系重合体は、上記構造単位(I)〜(IV)以外の他の構造単位を有していてもよい。上記他の構造単位の含有割合としては、アセナフチレン系重合体を構成する全構造単位に対して20モル%以下が好ましく、10モル%以下がより好ましい。
[Other structural units]
The acenaphthylene-based polymer may have other structural units other than the structural units (I) to (IV). As a content rate of said other structural unit, 20 mol% or less is preferable with respect to all the structural units which comprise an acenaphthylene polymer, and 10 mol% or less is more preferable.

[A]重合体が上記アセナフチレン系重合体以外の重合体である場合も、上述した構造単位(II)〜(IV)等の構造単位を有してもよく、上記他の構想単位を有してもよい。また、当該下層膜形成用組成物が、後述する[B]架橋剤を含有する場合、[A]重合体は、上述した各構造単位に架橋性基を有することが好ましい。   [A] Even when the polymer is a polymer other than the acenaphthylene-based polymer, it may have structural units such as the structural units (II) to (IV) described above, and may have the other conceptual units. May be. Moreover, when the said composition for lower layer film formation contains the [B] crosslinking agent mentioned later, it is preferable that a [A] polymer has a crosslinkable group in each structural unit mentioned above.

上記架橋性基としては、例えばビニル基、ビニルエーテル基、(メタ)アクリロイル基等の反応性不飽和二重結合を有する基;
オキシラニル基、オキセタニル基、テトラヒドロフルフリル基等の環状エーテル基などの開環重合反応性基;
ヒドロキシ基、メチロール基、カルボキシ基、アミノ基、フェノール性水酸基、メルカプト基、ヒドロシリル基、シラノール基等の活性水素を有する基;
活性ハロゲン原子含有基、スルホン酸エステル基、カルバモイル基等の求核剤によって置換され得る基を含む基;
酸無水物基等が挙げられる。
これらの中で、ヒドロキシ基、反応性不飽和二重結合を有する基、環状エーテル基が好ましく、ヒドロキシ基、ビニル基、ビニルエーテル基、オキシラニル基、オキセタニル基、テトラヒドロフルフリル基がより好ましく、ヒドロキシ基及びビニル基がさらに好ましい。
Examples of the crosslinkable group include groups having reactive unsaturated double bonds such as a vinyl group, a vinyl ether group, and a (meth) acryloyl group;
A ring-opening polymerizable reactive group such as a cyclic ether group such as an oxiranyl group, an oxetanyl group and a tetrahydrofurfuryl group;
Groups having active hydrogen such as hydroxy group, methylol group, carboxy group, amino group, phenolic hydroxyl group, mercapto group, hydrosilyl group, silanol group;
Groups containing groups that can be substituted by nucleophiles such as active halogen atom-containing groups, sulfonate groups, carbamoyl groups;
An acid anhydride group etc. are mentioned.
Among these, a hydroxy group, a group having a reactive unsaturated double bond, and a cyclic ether group are preferable, and a hydroxy group, a vinyl group, a vinyl ether group, an oxiranyl group, an oxetanyl group, and a tetrahydrofurfuryl group are more preferable. And a vinyl group is more preferable.

当該下層膜形成用組成物は、[A]重合体を1種又は2種以上含有していてもよい。当該下層膜形成用組成物中の[A]重合体の含有量は、例えば0.1質量%以上10質量%以下である。   The underlayer film forming composition may contain one or more [A] polymers. Content of the [A] polymer in the said composition for lower layer film formation is 0.1 to 10 mass%, for example.

<[A]重合体の合成方法>
[A]重合体は、例えば所定の各構造単位を与える単量体を、ラジカル重合開始剤を使用し、適当な溶媒中で重合することにより製造できる。
<[A] Polymer Synthesis Method>
[A] The polymer can be produced, for example, by polymerizing a monomer giving each predetermined structural unit in a suitable solvent using a radical polymerization initiator.

上記重合における反応温度としては、通常40℃以上150℃以下であり、50℃以上150℃以下が好ましい。反応時間としては、通常1時間以上48時間以下であり、1時間以上24時間以下が好ましい。   As reaction temperature in the said superposition | polymerization, it is 40 to 150 degreeC normally, and 50 to 150 degreeC is preferable. The reaction time is usually 1 hour to 48 hours, and preferably 1 hour to 24 hours.

上記ラジカル開始剤としては、例えばジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)等が挙げられる。   Examples of the radical initiator include dimethyl 2,2'-azobis (2-methylpropionate, 2,2'-azobis (2-methylpropionitrile) and the like.

上記重合に使用される溶媒としては、例えば
n−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、n−ノナン、n−デカン等のアルカン類;
シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、デカリン、ノルボルナン等のシクロアルカン類;
ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クメン等の芳香族炭化水素類;
クロロブタン類、ブロモヘキサン類、ジクロロエタン類、ヘキサメチレンジブロミド、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類;
酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、プロピオン酸メチル等の飽和カルボン酸エステル類;
アセトン、2−ブタノン、4−メチル−2−ペンタノン、2−ヘプタノン等のケトン類;
テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン類、ジエトキシエタン類等のエーテル類;
メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、4−メチル−2−ペンタノール等のアルコール類などが挙げられる。これらの溶媒は、2種以上を併用できる。
Examples of the solvent used for the polymerization include alkanes such as n-pentane, n-hexane, n-heptane, n-octane, n-nonane, and n-decane;
Cycloalkanes such as cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, decalin, norbornane;
Aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, cumene;
Halogenated hydrocarbons such as chlorobutanes, bromohexanes, dichloroethanes, hexamethylene dibromide, chlorobenzene;
Saturated carboxylic acid esters such as ethyl acetate, n-butyl acetate, i-butyl acetate and methyl propionate;
Ketones such as acetone, 2-butanone, 4-methyl-2-pentanone, 2-heptanone;
Ethers such as tetrahydrofuran, dimethoxyethanes, diethoxyethanes;
Examples include alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, and 4-methyl-2-pentanol. Two or more of these solvents can be used in combination.

重合反応により得られた重合体は、再沈殿法により回収することができる。再沈溶媒としては、アルコール系溶媒等を使用できる。   The polymer obtained by the polymerization reaction can be recovered by a reprecipitation method. As the reprecipitation solvent, an alcohol solvent or the like can be used.

[A]重合体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重量平均分子量(Mw)の下限としては、1,000が好ましく、1,200がより好ましく、1,400がさらに好ましい。一方、上記Mwの上限としては、20,000が好ましく、15,000がより好ましく、10,000がさらに好ましい。[A]重合体のMwが上記下限未満の場合、下層膜のインターミキシング耐性が低下するおそれがある。一方、Mwが上記上限を超えると、下層膜の面内均一性が低下するおそれがある。   [A] The lower limit of the weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC) of the polymer is preferably 1,000, more preferably 1,200, and still more preferably 1,400. On the other hand, the upper limit of Mw is preferably 20,000, more preferably 15,000, and still more preferably 10,000. [A] When Mw of the polymer is less than the lower limit, the intermixing resistance of the lower layer film may be lowered. On the other hand, when Mw exceeds the upper limit, the in-plane uniformity of the lower layer film may be lowered.

<[B]架橋剤>
当該下層膜形成用組成物は、[B]架橋剤をさらに含有することが好ましい。当該下層膜形成用組成物が[B]架橋剤をさらに含有することで、[B]架橋剤と[A]重合体との架橋反応が起こり、形成される下層膜の耐熱性をより向上させることができる。
<[B] Crosslinking agent>
It is preferable that the said composition for lower layer film formation further contains a [B] crosslinking agent. When the composition for forming a lower layer film further contains a [B] cross-linking agent, a cross-linking reaction between the [B] cross-linking agent and the [A] polymer occurs, and the heat resistance of the formed lower layer film is further improved. be able to.

[B]架橋剤としては、例えば多官能(メタ)アクリレート化合物、エポキシ化合物、ヒドロキシメチル基置換フェノール化合物、アルコキシアルキル化されたアミノ基を有する化合物等が挙げられる。   [B] Examples of the crosslinking agent include polyfunctional (meth) acrylate compounds, epoxy compounds, hydroxymethyl group-substituted phenol compounds, and compounds having an alkoxyalkylated amino group.

多官能(メタ)アクリレート化合物としては、例えばトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート、エチレングルコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングルコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングルコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングルコールジ(メタ)アクリレート、ビス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。   Examples of the polyfunctional (meth) acrylate compound include trimethylolpropane tri (meth) acrylate, ditrimethylolpropane tetra (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol penta ( (Meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, glycerin tri (meth) acrylate, tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate tri (meth) acrylate, ethylene glycol di (meth) acrylate, 1,3-butanediol Di (meth) acrylate, 1,4-butanediol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) a Relate, diethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, dipropylene glycol di (meth) acrylate, bis (2-hydroxyethyl) isocyanurate di (meth) acrylate.

エポキシ化合物としては、例えばノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂等が挙げられる。   Examples of the epoxy compound include novolac type epoxy resins, bisphenol type epoxy resins, alicyclic epoxy resins, and aliphatic epoxy resins.

ヒドロキシメチル基置換フェノール化合物としては、例えば2−ヒドロキシメチル−4,6−ジメチルフェノール、1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼン、3,5−ジヒドロキシメチル−4−メトキシトルエン[2,6−ビス(ヒドロキシメチル)−p−クレゾール]等が挙げられる。   Examples of the hydroxymethyl group-substituted phenol compound include 2-hydroxymethyl-4,6-dimethylphenol, 1,3,5-trihydroxymethylbenzene, 3,5-dihydroxymethyl-4-methoxytoluene [2,6-bis). (Hydroxymethyl) -p-cresol] and the like.

アルコキシアルキル化されたアミノ基を有する化合物としては、例えばメトキシメチル化メラミン、メトキシメチル化グリコールウリル等が挙げられ、ヘキサメトキシメチル化メラミン、テトラメトキシメチル化グリコールウリルが好ましい。   Examples of the compound having an alkoxyalkylated amino group include methoxymethylated melamine and methoxymethylated glycoluril, and hexamethoxymethylated melamine and tetramethoxymethylated glycoluril are preferable.

これらの[B]架橋剤は、2種以上を併用してもよい。   These [B] crosslinking agents may be used in combination of two or more.

当該下層膜形成用組成物が[B]架橋剤を含有する場合、[B]架橋剤の含有量の下限としては、[A]重合体100質量部に対して、0.1質量部が好ましく、1質量部がより好ましい。[B]架橋剤の含有量の上限としては、50質量部が好ましく、30質量部がより好ましい。[B]架橋剤の含有量が0.1質量部未満であると、得られる下層膜の耐熱性が不十分となるおそれがある。一方、[B]架橋剤の含有量が50質量部を超えると、下層膜中の架橋剤と自己組織化膜との間で架橋反応が起きる可能性がある。   When the composition for forming an underlayer film contains a [B] cross-linking agent, the lower limit of the content of the [B] cross-linking agent is preferably 0.1 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the [A] polymer. 1 part by mass is more preferable. [B] The upper limit of the content of the crosslinking agent is preferably 50 parts by mass, and more preferably 30 parts by mass. [B] If the content of the crosslinking agent is less than 0.1 parts by mass, the heat resistance of the resulting lower layer film may be insufficient. On the other hand, when the content of the [B] crosslinking agent exceeds 50 parts by mass, a crosslinking reaction may occur between the crosslinking agent in the lower layer film and the self-assembled film.

[[C]酸発生剤]
当該下層膜形成用組成物は、[C]酸発生剤を含有していてもよい。当該下層膜形成用組成物が[C]酸発生剤を含有すると、例えば上層のレジスト膜をパターニングする際、レジスト膜中の露光により発生した酸が下層膜中に拡散することがあるが、レジスト膜の酸不足を解消するように、下層膜側から酸が供給され、その結果、良好なレジストパターン形状を得ることができる。
[[C] acid generator]
The underlayer film forming composition may contain a [C] acid generator. When the composition for forming a lower layer film contains a [C] acid generator, for example, when patterning the upper resist film, the acid generated by exposure in the resist film may diffuse into the lower layer film. An acid is supplied from the lower film side so as to eliminate the acid shortage of the film, and as a result, a good resist pattern shape can be obtained.

[C]酸発生剤としては、例えば光酸発生剤、熱酸発生剤等が挙げられる。   [C] Examples of the acid generator include a photoacid generator and a thermal acid generator.

上記光酸発生剤としては、例えば
トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウム2−(アダマンタン−1−イルカルボニルオキシ)−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロパン−1−スルホネート、トリフェニルスルホニウムノルボルナンスルトン−2−イルオキシカルボニルジフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムピペリジン−1−イルスルホニル−1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロプロパン−1−スルホネート、トリフェニルスルホニウムアダマンタン−1−イルオキシカルボニルジフルオロメタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムカンファースルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート等のスルホニウム塩;
1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタン−1−スルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムカンファースルホネート等のテトラヒドロチオフェニウム塩;
N−(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(カンファースルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド等のN−スルホニルオキシイミド化合物などが挙げられる。
Examples of the photoacid generator include triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium 2- (adamantan-1-ylcarbonyloxy) -1,1,3,3,3-pentafluoropropane-1-sulfonate, Phenylsulfonium norbornane sultone-2-yloxycarbonyldifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium piperidin-1-ylsulfonyl-1,1,2,2,3,3-hexafluoropropane-1-sulfonate, triphenylsulfonium adamantane-1 -Yloxycarbonyldifluoromethanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium camphorsulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium nonafluo Sulfonium salts such as rho-n-butanesulfonate;
1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium 2-bicyclo [2.2.1] Tetrahydrothiophenium salts such as hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethane-1-sulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium camphorsulfonate;
N- (trifluoromethanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (camphorsulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene And N-sulfonyloxyimide compounds such as -2,3-dicarboximide.

上記熱酸発生剤としては、例えば
ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムカンファースルホネート等のヨードニウム塩などが挙げられる。
Examples of the thermal acid generator include diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium nonafluoro-n-butanesulfonate, 4-methoxy Examples include iodonium salts such as phenylphenyliodonium camphorsulfonate.

[C]酸発生剤としては、熱酸発生剤が好ましく、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネートがより好ましい。   [C] The acid generator is preferably a thermal acid generator, and more preferably bis (4-t-butylphenyl) iodonium nonafluoro-n-butanesulfonate.

当該下層膜形成用組成物が[C]酸発生剤を含有する場合、[C]酸発生剤の含有量の下限としては、[A]重合体100質量部に対して、0.1質量部が好ましく、0.5質量部がより好ましい。[C]酸発生剤の含有量の上限としては、30質量部が好ましく、20質量部がより好ましい。[C]酸発生剤の含有量を上記範囲とすることで、上述のパターン形状をより良好なものとすることができる。[C]酸発生剤としては、1種又は2種以上を用いることができる。   When the composition for forming a lower layer film contains a [C] acid generator, the lower limit of the content of the [C] acid generator is 0.1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the [A] polymer. Is preferable, and 0.5 mass part is more preferable. [C] The upper limit of the content of the acid generator is preferably 30 parts by mass, and more preferably 20 parts by mass. [C] By making content of an acid generator into the said range, the above-mentioned pattern shape can be made more favorable. [C] As an acid generator, 1 type (s) or 2 or more types can be used.

[[D]溶媒]
当該下層膜形成用組成物は、[D]溶媒を含有する。[D]溶媒は、少なくとも[A]重合体及び必要に応じて含有される[B]架橋剤、[C]酸発生剤等を溶解又は分散可能な溶媒であれば特に限定されない。
[[D] solvent]
The composition for forming the lower layer film contains a [D] solvent. [D] The solvent is not particularly limited as long as it is a solvent capable of dissolving or dispersing at least the [A] polymer and, if necessary, the [B] cross-linking agent, [C] acid generator and the like.

[D]溶媒としては、例えばアルコール系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系有機溶媒、アミド系溶媒、エステル系有機溶媒、炭化水素系溶媒等が挙げられる。なお、これらの[D]溶媒は、2種以上を併用することができる。   [D] Examples of the solvent include alcohol solvents, ether solvents, ketone organic solvents, amide solvents, ester organic solvents, hydrocarbon solvents, and the like. In addition, these [D] solvents can use 2 or more types together.

アルコール系溶媒としては、例えば
4−メチル−2−ペンタノール、n−ヘキサノール等の炭素数1〜18の脂肪族モノアルコール系溶媒;
シクロヘキサノール等の炭素数3〜18の脂環式モノアルコール系溶媒;
1,2−プロピレングリコール等の炭素数2〜18の多価アルコール系溶媒;
プロピレングリコールモノメチルエーテル等の炭素数3〜19の多価アルコール部分エーテル系溶媒などが挙げられる。
Examples of the alcohol solvent include aliphatic monoalcohol solvents having 1 to 18 carbon atoms such as 4-methyl-2-pentanol and n-hexanol;
An alicyclic monoalcohol solvent having 3 to 18 carbon atoms such as cyclohexanol;
A C2-C18 polyhydric alcohol solvent such as 1,2-propylene glycol;
Examples thereof include C3-C19 polyhydric alcohol partial ether solvents such as propylene glycol monomethyl ether.

エーテル系溶媒としては、例えば
ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジペンチルエーテル、ジイソアミルエーテル、ジヘキシルエーテル、ジヘプチルエーテル等のジアルキルエーテル系溶媒;
テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等の環状エーテル系溶媒;
ジフェニルエーテル、アニソール(メチルフェニルエーテル)等の芳香環含有エーテル系溶媒などが挙げられる。
Examples of ether solvents include dialkyl ether solvents such as diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, dipentyl ether, diisoamyl ether, dihexyl ether, and diheptyl ether;
Cyclic ether solvents such as tetrahydrofuran and tetrahydropyran;
Aromatic ring-containing ether solvents such as diphenyl ether and anisole (methylphenyl ether) are exemplified.

ケトン系溶媒としては、例えば
アセトン、メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン、ジエチルケトン、メチル−iso−ブチルケトン、2−ヘプタノン(メチル−n−ペンチルケトン)、エチル−n−ブチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、ジ−iso−ブチルケトン、トリメチルノナノン等の鎖状ケトン系溶媒;
シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、シクロオクタノン、メチルシクロヘキサノン等の環状ケトン系溶媒;
2,4−ペンタンジオン、アセトニルアセトン、アセトフェノンなどが挙げられる。
Examples of the ketone solvent include acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, diethyl ketone, methyl-iso-butyl ketone, 2-heptanone (methyl-n-pentyl ketone), ethyl-n-butyl ketone. Chain ketone solvents such as methyl-n-hexyl ketone, di-iso-butyl ketone, and trimethylnonanone;
Cyclic ketone solvents such as cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, cyclooctanone, methylcyclohexanone;
2,4-pentanedione, acetonylacetone, acetophenone and the like can be mentioned.

アミド系溶媒としては、例えば
N,N’−ジメチルイミダゾリジノン、N−メチルピロリドン等の環状アミド系溶媒;
N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルプロピオンアミド等の鎖状アミド系溶媒などが挙げられる。
Examples of the amide solvent include cyclic amide solvents such as N, N′-dimethylimidazolidinone and N-methylpyrrolidone;
Examples thereof include chain amide solvents such as N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, and N-methylpropionamide.

エステル系溶媒としては、例えば
酢酸n−ブチル、乳酸エチル等のモノカルボン酸エステル系溶媒;
プロピレングリコールアセテート等の多価アルコールカルボキシレート系溶媒;
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の多価アルコール部分エーテルカルボキシレート系溶媒;
シュウ酸ジエチル等の多価カルボン酸ジエステル系溶媒;
ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート系溶媒などが挙げられる。
Examples of ester solvents include monocarboxylic acid ester solvents such as n-butyl acetate and ethyl lactate;
Polyhydric alcohol carboxylate solvents such as propylene glycol acetate;
Polyhydric alcohol partial ether carboxylate solvents such as propylene glycol monomethyl ether acetate;
Polycarboxylic acid diester solvents such as diethyl oxalate;
Examples thereof include carbonate solvents such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylene carbonate, and propylene carbonate.

炭化水素系溶媒としては、例えば
n−ペンタン、n−ヘキサン等の炭素数5〜12の脂肪族炭化水素系溶媒;
トルエン、キシレン等の炭素数6〜16の芳香族炭化水素系溶媒などが挙げられる。
Examples of the hydrocarbon solvent include aliphatic hydrocarbon solvents having 5 to 12 carbon atoms such as n-pentane and n-hexane;
Examples thereof include aromatic hydrocarbon solvents having 6 to 16 carbon atoms such as toluene and xylene.

これらのうち、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、γ−ブチロラクトン、プロピレンカーボネートが好ましい。   Of these, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexanone, γ-butyrolactone, and propylene carbonate are preferable.

<他の任意成分>
当該下層膜形成用組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて他の任意成分を含有してもよい。他の任意成分としては、例えば界面活性剤、保存安定剤等が挙げられる。
<Other optional components>
The composition for forming the lower layer film may contain other optional components as necessary within the range not impairing the effects of the present invention. Examples of other optional components include surfactants and storage stabilizers.

<下層膜形成用組成物の調製方法>
当該下層膜形成用組成物は、例えば[D]溶媒中で[A]重合体、並びに必要に応じて[B]架橋剤、[C]酸発生剤、及び他の任意成分を所定の割合で混合することにより調製される。当該下層膜形成用組成物は、好ましくは適当な溶媒に溶解又は分散させた状態に調製され使用される。
<Method for Preparing Composition for Forming Lower Layer Film>
The composition for forming the lower layer film includes, for example, a [D] solvent and a [A] polymer, and if necessary, a [B] cross-linking agent, a [C] acid generator, and other optional components in a predetermined ratio. Prepared by mixing. The underlayer film forming composition is preferably prepared and used in a state of being dissolved or dispersed in an appropriate solvent.

<自己組織化リソグラフィープロセス>
自己組織化(Directed Self Assembly)とは、外的要因からの制御のみに起因せず、自発的に組織や構造を構築する現象を指す。本発明においては、特定のケイ素原子含有膜である下層膜上に、例えば自己組織化組成物を塗布すること等により、自己組織化による相分離構造を有する膜(自己組織化膜)を形成し、この自己組織化膜における一部の相を除去することにより、パターン(自己組織化パターン)を形成することができる。
<Self-organized lithography process>
Self-organized (Directed Self Assembly) refers to a phenomenon of spontaneously constructing an organization or structure, not only due to control from an external factor. In the present invention, a film having a phase separation structure by self-assembly (self-assembled film) is formed on a lower layer film that is a specific silicon atom-containing film, for example, by applying a self-assembled composition. By removing a part of the phase in the self-assembled film, a pattern (self-assembled pattern) can be formed.

本発明の自己組織化リソグラフィープロセスは、基板の一方の面側に下層膜を形成する工程(以下、「下層膜形成工程」ともいう)、上記下層膜の上記基板とは反対の面側に、相分離構造を有する自己組織化膜を積層する工程(以下、「自己組織化膜積層工程」ともいう)、及び上記自己組織化膜の一部の相を除去する工程(以下「除去工程」ともいう)を備える。以下、各工程の一例について説明する。   In the self-assembled lithography process of the present invention, a step of forming a lower layer film on one surface side of the substrate (hereinafter, also referred to as “lower layer film forming step”), on the surface side of the lower layer opposite to the substrate, A step of laminating a self-assembled film having a phase separation structure (hereinafter also referred to as “self-assembled film laminating step”) and a step of removing a part of the phase of the self-assembled film (hereinafter referred to as “removing step”) Say). Hereinafter, an example of each process will be described.

[下層膜形成工程]
本工程は、当該下層膜形成用組成物を用い、下層膜を形成する工程である。この下層膜形成用組成物については、本発明の下層膜形成用組成物として上述している。この下層膜は、基板の一方の面側に形成され、この工程により、図1に示すように、基板101上に下層膜102が形成された下層膜付き基板が得られる。自己組織化膜はこの下層膜102上に積層される。自己組織化膜が有する相分離構造(ミクロドメイン構造)の形成の際に、自己組織化膜を構成する成分間の相互作用に加えて、この成分と下層膜102との相互作用が効果的に働くと考えられ、これにより相分離構造の制御が可能となり、簡便かつ良好に自己組織化による相分離構造を形成することができる。その結果、優れたパターンを形成することができる。また、自己組織化膜が薄膜である場合には、下層膜102を有することでその転写プロセスを改善することができる。
[Lower layer formation process]
This step is a step of forming the lower layer film using the lower layer film forming composition. This underlayer film forming composition is described above as the underlayer film forming composition of the present invention. This lower layer film is formed on one surface side of the substrate, and by this step, a substrate with the lower layer film in which the lower layer film 102 is formed on the substrate 101 is obtained as shown in FIG. The self-assembled film is laminated on the lower layer film 102. In the formation of the phase separation structure (microdomain structure) of the self-assembled film, in addition to the interaction between components constituting the self-assembled film, the interaction between this component and the lower layer film 102 is effective. The phase separation structure can be controlled by this, and a phase separation structure by self-organization can be formed easily and satisfactorily. As a result, an excellent pattern can be formed. When the self-assembled film is a thin film, the transfer process can be improved by having the lower layer film 102.

基板101としては、例えばシリコンウェハ、アルミニウムで被覆されたウェハ等の従来公知の基板を使用できる。下層膜102は、当該下層膜形成用組成物を基板101上にスピンコート法等の公知の方法により塗布して形成された塗膜を、加熱及び/又は露光することにより硬化して形成することができる。この露光に用いられる放射線としては、例えば可視光線、紫外線、遠紫外線、X線、電子線、γ線、分子線、イオンビーム等が挙げられる。   As the substrate 101, for example, a conventionally known substrate such as a silicon wafer or a wafer coated with aluminum can be used. The lower layer film 102 is formed by curing a coating film formed by applying the lower layer film forming composition on the substrate 101 by a known method such as a spin coating method by heating and / or exposing to light. Can do. Examples of radiation used for this exposure include visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-rays, electron beams, γ-rays, molecular beams, and ion beams.

上記下層膜の形成条件として、上記塗膜を加熱する際の温度は、特に限定されないが、加熱温度の下限としては、100℃が好ましく、120℃がより好ましく、150℃がさらに好ましく、180℃が特に好ましい。一方、加熱温度の上限としては、400℃が好ましく、300℃がより好ましく、240℃がさらに好ましく、220℃が特に好ましい。また、上記塗膜を加熱する時間は、特に限定されないが、加熱時間の下限としては、10秒が好ましく、15秒がより好ましく、30秒がさらに好ましい。一方、加熱時間の上限としては、30分が好ましく、10分がより好ましく、5分がさらに好ましい。下層膜を形成する際の加熱温度及び時間を上記範囲とすることで、簡便かつ確実に下層膜を形成することができる。上記塗膜を加熱する際の雰囲気としては、特に限定されず、空気雰囲気下でも、窒素ガス中等の不活性ガス雰囲気下でもよい。   As the formation condition of the lower layer film, the temperature at which the coating film is heated is not particularly limited, but the lower limit of the heating temperature is preferably 100 ° C, more preferably 120 ° C, further preferably 150 ° C, and 180 ° C. Is particularly preferred. On the other hand, as an upper limit of heating temperature, 400 degreeC is preferable, 300 degreeC is more preferable, 240 degreeC is further more preferable, and 220 degreeC is especially preferable. The time for heating the coating film is not particularly limited, but the lower limit of the heating time is preferably 10 seconds, more preferably 15 seconds, and further preferably 30 seconds. On the other hand, the upper limit of the heating time is preferably 30 minutes, more preferably 10 minutes, and even more preferably 5 minutes. By setting the heating temperature and time for forming the lower layer film within the above range, the lower layer film can be easily and reliably formed. The atmosphere for heating the coating film is not particularly limited, and may be an air atmosphere or an inert gas atmosphere such as nitrogen gas.

上記形成される下層膜の吸光係数としては、0.15以上0.40以下が好ましい。下層膜の吸光係数を上記範囲とすることで、自己組織化による相分離構造をより良好に形成し、より優れたパターンを形成することができる。なお、上記吸光係数は、分光エリプソメータを用い、波長193nmの光を照射して測定される値である。   The extinction coefficient of the lower layer film formed is preferably 0.15 or more and 0.40 or less. By setting the extinction coefficient of the lower layer film within the above range, a phase separation structure by self-organization can be formed better, and a more excellent pattern can be formed. The extinction coefficient is a value measured by irradiating light with a wavelength of 193 nm using a spectroscopic ellipsometer.

上記形成される下層膜の熱質量測定における5%減量温度の下限としては、270℃が好ましく、280℃がより好ましい。形成される下層膜の5%減量温度を上記下限以上とすることで、得られる下層膜の耐熱性をより向上させることができる。なお、上記「5%減量温度」は、窒素気流下、試料を室温から10℃/分の速度で昇温し、試料の質量が測定開始時の95%に達した時点の温度である。   The lower limit of the 5% weight loss temperature in the thermal mass measurement of the underlayer film formed is preferably 270 ° C and more preferably 280 ° C. By setting the 5% weight loss temperature of the formed lower layer film to the above lower limit or more, the heat resistance of the obtained lower layer film can be further improved. The “5% weight loss temperature” is a temperature at which the sample is heated from room temperature at a rate of 10 ° C./min in a nitrogen stream and the mass of the sample reaches 95% at the start of measurement.

下層膜102の平均厚さは特に限定されないが、下限としては5nmが好ましく、10nmがより好ましく、15nmがさらに好ましく、20nmが特に好ましい。一方、上限としては、20,000nmが好ましく、1,000nmがより好ましく、500nmがさらに好ましく、100nmが特に好ましい。   The average thickness of the lower layer film 102 is not particularly limited, but the lower limit is preferably 5 nm, more preferably 10 nm, still more preferably 15 nm, and particularly preferably 20 nm. On the other hand, the upper limit is preferably 20,000 nm, more preferably 1,000 nm, still more preferably 500 nm, and particularly preferably 100 nm.

[プレパターン形成工程]
当該自己組織化リソグラフィープロセスでは、上記下層膜形成工程の後に、上記下層膜の上記基板とは反対の面側にプレパターンを形成する工程を有してもよい。本工程は、図2に示すように、下層膜102上に、プレパターン形成用の組成物を用いてプレパターン103を形成する工程である。プレパターン103によって、自己組織化膜を形成する際の相分離が制御され、より良好に自己組織化による相分離構造を形成できる場合がある。すなわち、自己組織化膜を形成する成分等のうち、プレパターンの側面と親和性が高い成分等はプレパターンに沿って相を形成し、親和性の低い成分等はプレパターンから離れた位置に相を形成する。これにより、自己組織化による相分離構造をより明確に形成することができる。また、プレパターンの材質、長さ、厚さ、形状等により、形成される相分離構造を細かく制御することができる。なお、プレパターンとしては、最終的に形成したいパターンに合わせて適宜選択することができ、例えばラインアンドスペースパターン、ホールパターン、ピラーパターン等を用いることができる。
[Pre-pattern forming process]
The self-assembled lithography process may include a step of forming a pre-pattern on the surface of the lower layer film opposite to the substrate after the lower layer film forming step. In this step, as shown in FIG. 2, a prepattern 103 is formed on the lower layer film 102 using a composition for forming a prepattern. In some cases, the pre-pattern 103 controls phase separation when forming a self-assembled film, and a phase-separated structure by self-assembly can be formed better. That is, among the components that form a self-assembled film, components that have a high affinity with the side surface of the prepattern form a phase along the prepattern, and components that have a low affinity have a position away from the prepattern. Form a phase. Thereby, the phase separation structure by self-organization can be formed more clearly. Further, the phase separation structure to be formed can be finely controlled by the material, length, thickness, shape and the like of the prepattern. The pre-pattern can be appropriately selected according to the pattern to be finally formed. For example, a line and space pattern, a hole pattern, a pillar pattern, or the like can be used.

上記プレパターン103の形成方法としては、公知のレジストパターン形成方法と同様の方法を用いることができる。また、上記プレパターン形成用の組成物としては、従来のレジスト膜形成用組成物を用いることができる。具体的なプレパターン103の形成方法としては、例えばJSR社の「ARX2928JN」等の化学増幅型レジスト組成物を用い、下層膜102上に塗布してレジスト膜を形成する。次に、上記レジスト膜の所望の領域に特定パターンのマスクを介して放射線を照射し、露光を行う。上記放射線としては、例えば紫外線、遠紫外線、X線等の電磁波、電子線等の荷電粒子線などが挙げられる。これらのうち、ArFエキシマレーザー光、KrFエキシマレーザー光等の遠紫外線が好ましく、ArFエキシマレーザー光がより好ましい。次いで、ポストエクスポージャーベーク(PEB)を行い、アルカリ現像液等の現像液を用いて現像を行い、所望のプレパターン103を形成することができる。   As a method for forming the pre-pattern 103, a method similar to a known resist pattern forming method can be used. Further, as the pre-pattern forming composition, a conventional resist film-forming composition can be used. As a specific method for forming the pre-pattern 103, for example, a chemically amplified resist composition such as “ARX2928JN” manufactured by JSR is used and applied onto the lower layer film 102 to form a resist film. Next, exposure is performed by irradiating a desired region of the resist film with radiation through a mask having a specific pattern. Examples of the radiation include electromagnetic waves such as ultraviolet rays, far ultraviolet rays, and X-rays, and charged particle beams such as electron beams. Of these, far ultraviolet rays such as ArF excimer laser light and KrF excimer laser light are preferable, and ArF excimer laser light is more preferable. Next, post-exposure baking (PEB) is performed, and development is performed using a developer such as an alkali developer, so that a desired pre-pattern 103 can be formed.

なお、プレパターン103の表面は疎水化処理又は親水化処理してもよい。具体的な処理方法としては、水素プラズマに一定時間さらす水素化処理等が挙げられる。プレパターン103の表面の疎水性又は親水性を高めることにより、上述の自己組織化を促進することができる。   The surface of the pre-pattern 103 may be subjected to a hydrophobic treatment or a hydrophilic treatment. As a specific treatment method, a hydrogenation treatment by exposing to hydrogen plasma for a certain period of time can be cited. By increasing the hydrophobicity or hydrophilicity of the surface of the pre-pattern 103, the above self-assembly can be promoted.

[自己組織化膜積層工程]
本工程は、上記下層膜形成工程で形成された下層膜に相分離構造を有する自己組織化膜を積層する工程である。この自己組織化膜の積層は、例えば自己組織化により相分離構造を形成することができる成分を含有する自己組織化組成物等を上記形成された下層膜上に塗布することにより塗膜を形成し、この塗膜中の上記成分を自己組織化させること等によって行うことができる。また、プレパターン103を用いる場合には、図3に示すように、プレパターン103によって区切られた下層膜102上の領域に、上記自己組織化組成物を塗布して塗膜104を形成し、相分離構造を有する自己組織化膜105を形成する。
[Self-assembled film lamination process]
This step is a step of laminating a self-assembled film having a phase separation structure on the lower layer film formed in the lower layer film forming step. This self-assembled film is laminated by, for example, applying a self-assembled composition containing a component capable of forming a phase-separated structure by self-assembly onto the formed underlayer film. And it can carry out by making the said component in this coating film self-assemble. Further, when using the pre-pattern 103, as shown in FIG. 3, the coating film 104 is formed by applying the self-assembling composition to the region on the lower layer film 102 delimited by the pre-pattern 103, A self-assembled film 105 having a phase separation structure is formed.

自己組織化膜105の形成においては、上記自己組織化組成物を下層膜102上に塗布して塗膜104を形成した後、アニーリング等を行うことで、同じ性質を有する部位同士が集積して秩序パターンを自発的に形成する、いわゆる自己組織化を促進させることができる。これにより下層膜102上に相分離構造が形成される。この相分離構造は、プレパターンに沿って形成されることが好ましく、相分離により形成される界面は、プレパターンの側面と略平行であることがより好ましい。例えばプレパターン103がラインパターンである場合には、このプレパターン103との親和性が高い方の成分等の相105bがプレパターン103に沿って形成され、他方の成分等の相105aはプレパターンの側面から最も離れた部分、すなわちプレパターンで区切られた領域の中央部分に形成され、ラメラ状(板状)の相が交互に配置されたラメラ状相分離構造を形成する。プレパターンがホールパターンである場合には、プレパターンのホール側面に沿って、プレパターンとの親和性が高い方の成分等の相が形成され、ホールの中央部分に他方の成分等の相が形成される。また、プレパターンがピラーパターンである場合には、プレパターンのピラーの側面に沿って、プレパターンとの親和性が高い方の成分等の相が形成され、それぞれのピラーから離れた部分に他方の成分等の相が形成される。このプレパターンのピラー間の距離、上記自己組織化組成物中の各重合体等の成分の構造、配合比率などを適宜調節することにより、所望の相分離構造を形成することができる。なお、本工程において形成される相分離構造は、複数の相からなるものであり、これらの相から形成される界面は通常略垂直であるが、界面自体は厳密な明確性が求められるものではない。このように、下層膜に加えて、各重合体の成分の構造、配合比率、プレパターンにより、得られる相分離構造を精密に制御し、所望の微細パターンを得ることができる。   In the formation of the self-assembled film 105, the above-mentioned self-assembled composition is applied onto the lower layer film 102 to form the coating film 104, and then annealing or the like is performed, so that parts having the same properties are accumulated. The so-called self-organization that spontaneously forms an ordered pattern can be promoted. As a result, a phase separation structure is formed on the lower layer film 102. This phase separation structure is preferably formed along the pre-pattern, and the interface formed by phase separation is more preferably substantially parallel to the side surface of the pre-pattern. For example, when the pre-pattern 103 is a line pattern, the phase 105b having the higher affinity with the pre-pattern 103 is formed along the pre-pattern 103, and the other phase 105a having the other affinity is the pre-pattern 103. Forming a lamellar phase separation structure in which lamella-like (plate-like) phases are alternately arranged. When the pre-pattern is a hole pattern, a phase such as a component having a higher affinity with the pre-pattern is formed along the side surface of the hole of the pre-pattern, and a phase such as the other component is formed in the central portion of the hole. It is formed. When the pre-pattern is a pillar pattern, a phase such as a component having a higher affinity with the pre-pattern is formed along the side of the pillar of the pre-pattern, and the other part is separated from each pillar. A phase such as a component is formed. A desired phase separation structure can be formed by appropriately adjusting the distance between the pillars of the pre-pattern, the structure of each polymer and the like in the self-assembled composition, the blending ratio, and the like. The phase separation structure formed in this step is composed of a plurality of phases, and the interface formed from these phases is usually substantially vertical, but the interface itself does not require strict clarity. Absent. Thus, in addition to the lower layer film, the phase separation structure to be obtained can be precisely controlled by the structure, compounding ratio, and pre-pattern of each polymer component to obtain a desired fine pattern.

上記自己組織化により相分離構造を形成することができる成分としては、そのような性質を有する限り特に限定されず、例えばブロック共重合体、互いに不相溶な2種以上の重合体の混合物等が挙げられる。この中で、より明確な相分離構造を形成することができる観点から、ブロック共重合体が好ましく、スチレン単位−メタクリル酸エステル単位からなるブロック共重合体がより好ましく、スチレン単位−メタクリル酸メチル単位からなるジブロック共重合体がさらに好ましい。   The component capable of forming a phase separation structure by self-assembly is not particularly limited as long as it has such properties. For example, a block copolymer, a mixture of two or more kinds of polymers incompatible with each other, etc. Is mentioned. Among these, from the viewpoint of forming a clearer phase separation structure, a block copolymer is preferable, a block copolymer composed of a styrene unit-methacrylic ester unit is more preferable, and a styrene unit-methyl methacrylate unit. More preferred is a diblock copolymer.

上記自己組織化組成物を基板上に塗布して塗膜104を形成する方法は特に限定されないが、例えば上記自己組織化組成物をスピンコート法等によって塗布する方法などが挙げられる。これにより、上記自己組織化組成物は、下層膜102上のプレパターン103間等に塗布され、塗膜104が形成される。   A method for forming the coating film 104 by applying the self-assembling composition on a substrate is not particularly limited, and examples thereof include a method of applying the self-assembling composition by a spin coating method or the like. Thereby, the self-assembling composition is applied between the prepatterns 103 on the lower layer film 102 and the like, and the coating film 104 is formed.

アニーリングの方法としては、例えばオーブン、ホットプレート等により80℃以上400℃以下の温度、好ましくは80℃以上300℃以下の温度で加熱する方法等が挙げられる。アニーリングの時間としては、通常10秒以上120分以下であり、30秒以上60分以下が好ましい。これにより得られる自己組織化膜105の平均厚さとしては、0.1nm以上500nm以下が好ましく、0.5nm以上100nm以下がより好ましい。   Examples of the annealing method include a method of heating at a temperature of 80 ° C. or higher and 400 ° C. or lower, preferably 80 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, using an oven, a hot plate, or the like. The annealing time is usually 10 seconds to 120 minutes, preferably 30 seconds to 60 minutes. The average thickness of the self-assembled film 105 thus obtained is preferably 0.1 nm or more and 500 nm or less, and more preferably 0.5 nm or more and 100 nm or less.

[除去工程]
本工程は、図4及び図5に示すように、自己組織化膜105が有する相分離構造のうちの一部の相を除去する工程である。自己組織化により相分離した各相のエッチングレートの差などを利用して、一部の相105a及び/又はプレパターン103をエッチング処理により除去することができる。相分離構造のうちの一部の相105a及びプレパターン103を除去した後の状態を図5に示す。
[Removal process]
This process is a process of removing a part of the phase separation structure of the self-assembled film 105 as shown in FIGS. A part of the phase 105a and / or the pre-pattern 103 can be removed by an etching process using a difference in etching rate between phases separated by self-organization. FIG. 5 shows a state after removing a part of the phase 105a and the pre-pattern 103 in the phase separation structure.

自己組織化膜105が有する相分離構造のうちの一部の相105a又はプレパターン103の除去の方法としては、例えばケミカルドライエッチング、ケミカルウェットエッチング等の反応性イオンエッチング(RIE);スパッタエッチング、イオンビームエッチング等の物理的エッチングなどの公知の方法が挙げられる。これらのうち反応性イオンエッチング(RIE)が好ましく、CF、Oガス等を用いたケミカルドライエッチング、メチルイソブチルケトン(MIBK)、2−プロパノール(IPA)等の有機溶媒、フッ酸などの液体のエッチング溶液を用いたケミカルウェットエッチング(湿式現像)がより好ましい。 Examples of a method for removing a part of the phase separation structure 105a or the pre-pattern 103 in the phase separation structure of the self-assembled film 105 include reactive ion etching (RIE) such as chemical dry etching and chemical wet etching; Known methods such as physical etching such as ion beam etching may be used. Of these, reactive ion etching (RIE) is preferred, chemical dry etching using CF 4 , O 2 gas, etc., organic solvents such as methyl isobutyl ketone (MIBK), 2-propanol (IPA), and liquids such as hydrofluoric acid. Chemical wet etching (wet development) using the etching solution is more preferable.

[基板パターン形成工程]
当該自己組織化リソグラフィープロセスは、上記除去工程の後に、基板パターン形成工程をさらに有することが好ましい。本工程は、残存した相分離膜の一部の相105bからなるパターンをマスクとして、下層膜及び基板をエッチングすることによりパターニングする工程である。基板へのパターニングが完了した後、マスクとして使用された相は溶解処理等により基板上から除去され、最終的に、パターニングされた基板(パターン)を得ることができる。この得られるパターンとしては、例えばラインアンドスペースパターン、ホールパターン等が挙げられる。上記エッチングの方法としては、上記除去工程と同様の方法を用いることができ、エッチングガス及びエッチング溶液は、下層膜及び基板の材質により適宜選択することができる。例えば基板がシリコン素材である場合には、フロン系ガスとSFとの混合ガス等を用いることができる。また、基板が金属膜である場合には、BClとClとの混合ガス等を用いることができる。当該自己組織化リソグラフィープロセスにより得られるパターンは半導体素子等に好適に用いられ、さらに上記半導体素子はLED、太陽電池等に広く用いられる。
[Substrate pattern formation process]
The self-organized lithography process preferably further includes a substrate pattern forming step after the removing step. This step is a step of patterning by etching the lower layer film and the substrate using a pattern formed of a part of the phase 105b of the remaining phase separation film as a mask. After the patterning on the substrate is completed, the phase used as a mask is removed from the substrate by dissolution treatment or the like, and finally a patterned substrate (pattern) can be obtained. Examples of the obtained pattern include a line and space pattern and a hole pattern. As the etching method, the same method as in the removing step can be used, and the etching gas and the etching solution can be appropriately selected depending on the material of the lower layer film and the substrate. For example, when the substrate is a silicon material, a mixed gas of chlorofluorocarbon gas and SF 4 or the like can be used. When the substrate is a metal film, a mixed gas of BCl 3 and Cl 2 or the like can be used. The pattern obtained by the self-organized lithography process is suitably used for semiconductor elements and the like, and the semiconductor elements are widely used for LEDs, solar cells and the like.

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、以下の実施例に記載された各化合物は試薬として市販されているものを用いた。各種物性値の測定方法を以下に示す。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples. Unless otherwise specified, each compound described in the following examples was commercially available as a reagent. The measuring method of various physical property values is shown below.

[重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)]
GPCカラム(東ソー社の「G2000HXL」2本、「G3000HXL」1本及び「G4000HXL」1本)を使用し、流量:1.0mL/分、溶出溶媒:テトラヒドロフラン、カラム温度:40℃の分析条件で、単分散ポリスチレンを標準とするゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定した。
[Weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn)]
Using GPC columns (two Tosoh “G2000HXL”, one “G3000HXL” and one “G4000HXL”), flow rate: 1.0 mL / min, elution solvent: tetrahydrofuran, column temperature: 40 ° C. Measured by gel permeation chromatography (GPC) using monodisperse polystyrene as a standard.

13C−NMR分析]
13C−NMR分析は、日本電子社の「JNM−EX400」を使用し、測定溶媒としてDMSO−dを使用して行った。各構造単位の含有割合は、13C−NMR分析で得られたスペクトルにおける各構造単位に対応するピーク面積比から算出した。
[ 13 C-NMR analysis]
13 C-NMR analysis was performed using “JNM-EX400” manufactured by JEOL Ltd. and using DMSO-d 6 as a measurement solvent. The content ratio of each structural unit was calculated from the peak area ratio corresponding to each structural unit in the spectrum obtained by 13 C-NMR analysis.

[吸光係数(k値)]
8インチのシリコンウェハ上に組成物をスピンコートし、ホットプレート上で345℃で120秒間ベークし、平均厚さ0.1μmの膜を形成し、SOPRA社の分光エリプソメータ「MOSS−ESVG DEEP UV」を用いて193nmにおける吸光係数(k値)を測定した。
[Absorption coefficient (k value)]
The composition was spin-coated on an 8-inch silicon wafer, baked on a hot plate at 345 ° C. for 120 seconds to form a film having an average thickness of 0.1 μm, and a spectroscopic ellipsometer “MOSS-ESVG DEEP UV” manufactured by SOPRA Was used to measure the extinction coefficient (k value) at 193 nm.

[5%減量温度]
熱質量測定法(TG)により、窒素気流下、試料を室温から10℃/分の速度で昇温し、試料の質量が測定開始時の95%に達した時点の温度を5%減量温度として記録した。この温度が高いほど、耐熱性に優れることを表す。
[5% weight loss temperature]
Using a thermal mass measurement method (TG), the temperature of the sample was raised from room temperature at a rate of 10 ° C./min under a nitrogen stream, and the temperature at which the sample mass reached 95% at the start of measurement was defined as a 5% weight loss temperature. Recorded. It represents that it is excellent in heat resistance, so that this temperature is high.

以下の各合成例で用いた単量体の構造を以下に示す。   The structure of the monomer used in each of the following synthesis examples is shown below.

Figure 2016161886
Figure 2016161886

[合成例1](重合体A−1の合成)
温度計を備えたセパラブルフラスコを用意した。このフラスコ内を窒素置換し、アセナフチレン(M−1)5質量部、5−ヒドロキシメチルアセナフチレン(M−2)6質量部、酢酸n−ブチル50質量部及びアゾビスイソブチロニトリル4質量部を入れた。攪拌しながら80℃で7時間重合した。反応液に酢酸n−ブチル100質量部を加えて希釈した。多量の水/メタノール混合溶媒(質量比:1/2)で洗浄した後、溶媒を留去し、Mwが1,500の重合体(A−1)を得た。
[Synthesis Example 1] (Synthesis of Polymer A-1)
A separable flask equipped with a thermometer was prepared. The inside of the flask was replaced with nitrogen, and 5 parts by mass of acenaphthylene (M-1), 6 parts by mass of 5-hydroxymethylacenaphthylene (M-2), 50 parts by mass of n-butyl acetate and 4 parts by mass of azobisisobutyronitrile. I put a part. Polymerization was carried out at 80 ° C. for 7 hours with stirring. The reaction solution was diluted by adding 100 parts by mass of n-butyl acetate. After washing with a large amount of water / methanol mixed solvent (mass ratio: 1/2), the solvent was distilled off to obtain a polymer (A-1) having an Mw of 1,500.

[合成例2〜10](重合体A−2〜A−10の合成)
使用する単量体の種類及び含有割合を表1の通りに変更した他は実施例1と同様にして、重合体A−2〜A−10をそれぞれ得た。
[Synthesis Examples 2 to 10] (Synthesis of Polymers A-2 to A-10)
Polymers A-2 to A-10 were obtained in the same manner as in Example 1 except that the types and content ratios of the monomers used were changed as shown in Table 1.

Figure 2016161886
Figure 2016161886

[合成例11](ブロック共重合体(P−1)の製造)
500mLのフラスコ反応容器を減圧乾燥した後、窒素雰囲気下、蒸留脱水処理を行ったテトラヒドロフラン200gを注入し、−78℃まで冷却した。その後、sec−ブチルリチウム(sec−BuLi)の1Nシクロヘキサン溶液を0.27g注入し、蒸留脱水処理を行ったスチレン10.7g(0.103mol)を30分かけて滴下注入した。このとき反応溶液の温度が−60℃以上にならないように注意した。滴下終了後30分間熟成した後、さらに蒸留脱水処理を行ったメチルメタクリレート10.3g(0.103mol)を30分かけて滴下注入し、120分間反応させた。この後、末端処理剤としてメタノール1mLを注入し反応させた。反応溶液を室温まで昇温し、得られた反応溶液を濃縮してプロピレングリコールメチルエーテルアセテート(PGMEA)で置換した後、シュウ酸2質量%水溶液1,000gを注入して撹拌し、静置後、下層の水層を取り除いた。この操作を3回繰り返し、Li塩を除去した後、超純水1,000gを注入して撹拌し、下層の水層を取り除いた。この操作を3回繰り返してシュウ酸を除去した後、溶液を濃縮してメタノール500g中に滴下して、重合体を析出させた。減圧濾過した重合体をメタノールで2回洗浄した後、60℃で減圧乾燥させることで、白色のブロック共重合体(P−1)20.5gを得た。ブロック共重合体(P−1)のMwは41,000、Mw/Mnは1.13であった。また、13C−NMR分析の結果、ブロック共重合体(P−1)におけるスチレン単位の含有割合及びメチルメタクリレート単位の含有割合はそれぞれ50.1モル%及び49.9モル%であった。なお、ブロック共重合体(P−1)はジブロック共重合体であった。
[Synthesis Example 11] (Production of block copolymer (P-1))
After drying the 500 mL flask reaction vessel under reduced pressure, 200 g of tetrahydrofuran that had been subjected to distillation dehydration treatment was injected under a nitrogen atmosphere and cooled to −78 ° C. Thereafter, 0.27 g of a 1N cyclohexane solution of sec-butyllithium (sec-BuLi) was injected, and 10.7 g (0.103 mol) of styrene subjected to a distillation and dehydration treatment was added dropwise over 30 minutes. At this time, care was taken so that the temperature of the reaction solution did not exceed -60 ° C. After ripening for 30 minutes after the completion of dropping, 10.3 g (0.103 mol) of methyl methacrylate subjected to further distillation and dehydration treatment was added dropwise over 30 minutes and reacted for 120 minutes. Thereafter, 1 mL of methanol was injected as a terminal treating agent to react. The temperature of the reaction solution was raised to room temperature, and the resulting reaction solution was concentrated and replaced with propylene glycol methyl ether acetate (PGMEA). Then, 1,000 g of a 2% by mass aqueous solution of oxalic acid was injected and stirred, and then allowed to stand. The lower aqueous layer was removed. This operation was repeated three times, and after removing the Li salt, 1,000 g of ultrapure water was injected and stirred, and the lower aqueous layer was removed. This operation was repeated three times to remove oxalic acid, and then the solution was concentrated and dropped into 500 g of methanol to precipitate a polymer. The polymer filtered under reduced pressure was washed twice with methanol, and then dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain 20.5 g of a white block copolymer (P-1). The block copolymer (P-1) had Mw of 41,000 and Mw / Mn of 1.13. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratio of styrene units and the content ratio of methyl methacrylate units in the block copolymer (P-1) were 50.1 mol% and 49.9 mol%, respectively. The block copolymer (P-1) was a diblock copolymer.

<下層膜形成用組成物の調製>
[実施例1〜12及び比較例1〜4]
上記重合体(A−1)〜(A−10)を用い、下層膜形成用組成物(E−1)〜(E−12)及び(CE−1)〜(CE−4)を表2に記載の通り調整した。表2に記載の[B]架橋剤、[C]酸発生剤及び[D]溶媒は以下の通りである。
<Preparation of composition for forming lower layer film>
[Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 4]
Table 2 shows compositions for lower layer film formation (E-1) to (E-12) and (CE-1) to (CE-4) using the polymers (A-1) to (A-10). Adjusted as described. The [B] cross-linking agent, [C] acid generator and [D] solvent described in Table 2 are as follows.

[[B]架橋剤]
B−1:1,3,4,6−テトラキス(メトキシメチル)グリコールウリル
B−2:2,4,6−トリス[ビス(メトキシメチル)アミノ]−1,3,5−トリアジン
上記架橋剤の構造を以下に示す。
[[B] Crosslinking agent]
B-1: 1,3,4,6-tetrakis (methoxymethyl) glycoluril B-2: 2,4,6-tris [bis (methoxymethyl) amino] -1,3,5-triazine The structure is shown below.

Figure 2016161886
Figure 2016161886

[[C]酸発生剤]
C−1:ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート
上記酸発生剤の構造を以下に示す。
[[C] acid generator]
C-1: Bis (4-t-butylphenyl) iodonium nonafluoro-n-butanesulfonate The structure of the acid generator is shown below.

Figure 2016161886
Figure 2016161886

[[D]溶媒]
D−1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
[[D] solvent]
D-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate

Figure 2016161886
Figure 2016161886

<自己組織化リソグラフィープロセス>
得られた下層膜形成用組成物を用いて下層膜を有するケイ素含有基板を形成し、この下層膜を有するケイ素含有基板を用いてパターンの形成を行った。
<Self-organized lithography process>
A silicon-containing substrate having an underlayer film was formed using the obtained composition for forming an underlayer film, and a pattern was formed using the silicon-containing substrate having the underlayer film.

[自己組織化組成物の調製]
得られたブロック共重合体(P−1)を、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)に溶解して、1質量%溶液とした。この溶液を孔径200nmのメンブランフィルターで濾過して、自己組織化組成物(F−1)を調製した。
[Preparation of Self-Assembled Composition]
The obtained block copolymer (P-1) was dissolved in propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) to give a 1% by mass solution. This solution was filtered through a membrane filter having a pore size of 200 nm to prepare a self-assembled composition (F-1).

[下層膜の形成]
下層膜形成用組成物(E−1)〜(E−12)及び(CE−1)〜(CE−4)を用いて、12インチシリコンウェハの表面に塗膜を形成した。200℃で120秒間焼成し、平均厚さ10nmの下層膜を有する基板を得た。
[Formation of lower layer film]
A coating film was formed on the surface of a 12-inch silicon wafer using the underlayer film forming compositions (E-1) to (E-12) and (CE-1) to (CE-4). The substrate was baked at 200 ° C. for 120 seconds to obtain a substrate having a lower layer film having an average thickness of 10 nm.

[パターンの形成]
上記下層膜を有する基板上に、形成する自己組織化膜の平均厚さが30nmになるように自己組織化組成物(F−1)を塗布した。250℃で10分間加熱して相分離させ、ミクロドメインを有する相分離構造を形成した。プラズマ処理にてドライエッチングを行い、30nmピッチの凹凸形状を有する基板パターンを形成した。
[Pattern formation]
On the substrate having the lower layer film, the self-assembled composition (F-1) was applied so that the average thickness of the self-assembled film to be formed was 30 nm. Phase separation was carried out by heating at 250 ° C. for 10 minutes to form a phase separation structure having microdomains. Dry etching was performed by plasma treatment to form a substrate pattern having an uneven shape with a pitch of 30 nm.

[相分離構造の明確性及びパターン形状の矩形性]
上記形成した相分離構造と基板パターンの断面について、走査型電子顕微鏡(日立製作所社の「S−4800」)を用いて観察し、相分離構造の明確性及びパターン形状の矩形性を評価した。相分離構造は明確な相分離が確認できるものを「A」(良好)とし、相分離が不完全又は欠陥があるものを「B」(不良)とした。パターン形状は、矩形と認められる場合は「A」(良好)と、溶け残り等が顕著であるなど、矩形と認められない場合は「B」(不良)と評価した。評価結果を表3に示す。
[Clarity of phase separation structure and rectangularity of pattern shape]
The formed phase separation structure and the cross section of the substrate pattern were observed using a scanning electron microscope (“S-4800” manufactured by Hitachi, Ltd.) to evaluate the clarity of the phase separation structure and the rectangularity of the pattern shape. The phase separation structure was defined as “A” (good) when clear phase separation could be confirmed, and “B” (defective) when phase separation was incomplete or defective. The pattern shape was evaluated as “A” (good) when it was recognized as a rectangle, and “B” (not good) when it was not recognized as a rectangle, for example, undissolved residue was remarkable. The evaluation results are shown in Table 3.

[欠陥個数]
上記形成した相分離構造の表面の欠陥個数を欠陥検査装置(ケーエルエー・テンコール社の「KLA2351」)を用いて測定した。欠陥個数は、10未満の場合は良好と、10以上の場合は不良と評価できる。
[Number of defects]
The number of defects on the surface of the formed phase separation structure was measured using a defect inspection apparatus (“KLA 2351” manufactured by KLA Tencor). When the number of defects is less than 10, it can be evaluated as good and when it is 10 or more, it can be evaluated as defective.

Figure 2016161886
Figure 2016161886

表3の結果から分かるように、実施例は、いずれも相分離構造の明確性及びパターン形状の矩形性がA評価であり、かつ5%減量温度が280℃以上の高い値を示した。一方、比較例1、3及び4は、相分離構造の明確性及びパターン形状の矩形性がB評価であり、比較例1、2及び4は、5%減量温度が240℃未満の低い値を示した。これらの結果から、本発明によれば、自己組織化による相分離構造の明確性及びパターンの矩形性を高めつつ、耐熱性を格段に向上できることが分かる。   As can be seen from the results in Table 3, in all of the examples, the clarity of the phase separation structure and the rectangularity of the pattern shape were evaluated as A, and the 5% weight loss temperature was a high value of 280 ° C. or higher. On the other hand, Comparative Examples 1, 3, and 4 are B evaluations of the clarity of the phase separation structure and the rectangularity of the pattern shape, and Comparative Examples 1, 2, and 4 have low values of 5% weight loss temperature of less than 240 ° C. Indicated. From these results, it can be seen that according to the present invention, the heat resistance can be remarkably improved while enhancing the clarity of the phase separation structure by self-organization and the rectangularity of the pattern.

本発明の下層膜形成用組成物によれば、自己組織化による相分離構造の明確性及びパターンの矩形性を高めつつ、耐熱性を格段に向上させることができる。従って、当該下層膜形成用組成物は、さらなる微細化が要求されている半導体デバイス、液晶デバイス等の各種電子デバイスの製造におけるリソグラフィー工程に好適に用いることができる。   According to the composition for forming an underlayer film of the present invention, the heat resistance can be remarkably improved while enhancing the clarity of the phase separation structure by self-organization and the rectangularity of the pattern. Therefore, the composition for forming an underlayer film can be suitably used in a lithography process in the production of various electronic devices such as semiconductor devices and liquid crystal devices that are required to be further miniaturized.

101 基板
102 下層膜
103 プレパターン
104 塗膜
105 自己組織化膜
105a 自己組織化膜を構成する一方の相
105b 自己組織化膜を構成する他方の相
101 Substrate 102 Lower layer film 103 Pre-pattern 104 Coating film 105 Self-assembled film 105a One phase 105b constituting the self-assembled film Other phase constituting the self-assembled film

Claims (12)

自己組織化リソグラフィープロセスにおける自己組織化膜の下層膜の形成に用いられる下層膜形成用組成物であって、
ナフタレン環を含むエチレン性不飽和化合物に由来する構造単位を有する重合体及び溶媒を含有する下層膜形成用組成物。
A composition for forming an underlayer film used for forming an underlayer film of a self-assembled film in a self-assembled lithography process,
A composition for forming an underlayer film comprising a polymer having a structural unit derived from an ethylenically unsaturated compound containing a naphthalene ring and a solvent.
上記重合体が、下記式(1)で表される構造単位を有するアセナフチレン系重合体である請求項1に記載の下層膜形成用組成物。
Figure 2016161886
(式(1)中、R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。mは、0〜6の整数である。mが2以上の場合、複数のRは同一でも異なっていてもよい。)
The composition for forming an underlayer film according to claim 1, wherein the polymer is an acenaphthylene-based polymer having a structural unit represented by the following formula (1).
Figure 2016161886
(In the formula (1), R 1 , R 2 and R x are each independently a hydrogen atom, a halogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. M is an integer of 0 to 6. When m is 2 or more, a plurality of R x may be the same or different.)
上記アセナフチレン系重合体が、下記式(2)で表される構造単位をさらに有する請求項2に記載の下層膜形成用組成物。
Figure 2016161886
(式(2)中、R、R、R’及びRは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。nは、0〜7の整数である。nが2以上の場合、複数のRは同一でも異なっていてもよい。)
The underlayer film forming composition according to claim 2, wherein the acenaphthylene-based polymer further has a structural unit represented by the following formula (2).
Figure 2016161886
(In the formula (2), R 3, R 4, R 4 ' and R y are each independently, a is .n is hydrogen atom, a monovalent organic group halogen atoms or 1 to 20 carbon atoms, 0 (It is an integer of ˜7. When n is 2 or more, a plurality of R y may be the same or different.)
上記下層膜の吸光係数が0.15以上0.40以下である請求項1、請求項2又は請求項3に記載の下層膜形成用組成物。   The composition for forming an underlayer film according to claim 1, wherein the extinction coefficient of the underlayer film is from 0.15 to 0.40. 上記下層膜の熱質量測定における5%減量温度が270℃以上である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の下層膜形成用組成物。   The composition for forming an underlayer film according to any one of claims 1 to 4, wherein a 5% weight loss temperature in thermal mass measurement of the underlayer film is 270 ° C or higher. 上記下層膜の形成条件が100℃以上400℃以下、10秒以上30分以下の加熱である請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の下層膜形成用組成物。   The composition for forming an underlayer according to any one of claims 1 to 5, wherein the formation condition of the underlayer is heating at 100 ° C to 400 ° C for 10 seconds to 30 minutes. 上記重合体の重量平均分子量が1,000以上20,000以下である請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の下層膜形成用組成物。   The composition for forming an underlayer film according to any one of claims 1 to 6, wherein the polymer has a weight average molecular weight of 1,000 or more and 20,000 or less. 架橋剤をさらに含有し、上記重合体が架橋性基を有する請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の下層膜形成用組成物。   The composition for forming an underlayer film according to any one of claims 1 to 7, further comprising a crosslinking agent, wherein the polymer has a crosslinkable group. 基板の一方の面側に塗膜を形成する工程、及び
上記塗膜及び上記基板の加熱により下層膜を形成する工程
を備え、
上記塗膜を請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の下層膜形成用組成物により形成する下層膜の形成方法。
A step of forming a coating film on one surface side of the substrate, and a step of forming a lower layer film by heating the coating film and the substrate,
The formation method of the lower layer film which forms the said coating film with the composition for lower layer film formation of any one of Claim 1-8.
基板の一方の面側に下層膜を形成する工程、
上記下層膜の上記基板とは反対の面側に、相分離構造を有する自己組織化膜を積層する工程、及び
上記自己組織化膜の一部の相を除去する工程
を備え、
上記下層膜を請求項9に記載の下層膜の形成方法により形成する自己組織化リソグラフィープロセス。
Forming a lower layer film on one side of the substrate;
A step of laminating a self-assembled film having a phase separation structure on the surface of the lower layer opposite to the substrate; and a step of removing a part of the phase of the self-assembled film,
A self-assembled lithography process for forming the lower layer film by the method for forming the lower layer film according to claim 9.
上記下層膜形成工程の後に、
上記下層膜の上記基板とは反対の面側にプレパターンを形成する工程
をさらに備え、
上記自己組織化膜積層工程において、上記下層膜の上記基板とは反対の面側の上記プレパターンによって区切られた領域に上記自己組織化膜を積層する請求項10に記載の自己組織化リソグラフィープロセス。
After the lower layer film forming step,
Further comprising a step of forming a pre-pattern on the surface of the lower layer opposite to the substrate,
The self-assembled lithography process according to claim 10, wherein, in the self-assembled film stacking step, the self-assembled film is stacked in a region delimited by the pre-pattern on the surface of the lower layer opposite to the substrate. .
ラインアンドスペースパターン又はホールパターンを形成する請求項10又は請求項11に記載の自己組織化リソグラフィープロセス。   The self-organized lithography process according to claim 10 or 11, wherein a line and space pattern or a hole pattern is formed.
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