JP4638378B2 - Resist underlayer film material and pattern forming method using the same - Google Patents

Resist underlayer film material and pattern forming method using the same Download PDF

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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多層レジスト膜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多層レジスト膜の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 of a multilayer 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 laser light (193 nm), F 2 laser. The present invention relates to a resist underlayer film material of a multilayer resist film suitable for exposure with light (157 nm), Kr 2 laser light (146 nm), Ar 2 laser light (126 nm), soft X-ray, electron beam, ion beam, X-ray or the like. 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.

一方、従来、ダマシンプロセスなどの段差基板上に高アスペクト比のパターンを形成するには多層レジストプロセスが優れていることが知られている。この多層レジストプロセスは、近年のパターンルールの微細化の急激な進行と共にレジストの薄膜化が進行し、それに伴うエッチング耐性の低下を克服するために検討されてきたものである。
このような多層レジストプロセスとしては、レジスト下層膜の上に珪素原子を含有するレジスト上層膜などを用いる2層レジストプロセスと、レジスト上層膜とレジスト下層膜の間に、珪素原子を含有するレジスト中間層膜を適用する3層レジストプロセスが挙げられる(例えば、非特許文献1参照)。
On the other hand, conventionally, it is known that a multilayer resist process is excellent for forming a high aspect ratio pattern on a stepped substrate such as a damascene process. This multi-layer resist process has been studied in order to overcome the decrease in etching resistance accompanying the progress of thinning of the resist with the rapid progress of miniaturization of pattern rules in recent years.
Such a multilayer resist process includes a two-layer resist process using a resist upper layer film containing silicon atoms on the resist lower layer film, and a resist intermediate containing silicon atoms between the resist upper layer film and the resist lower layer film. A three-layer resist process in which a layer film is applied can be given (for example, see Non-Patent Document 1).

このうち、3層レジストプロセスの珪素含有レジスト中間層膜は、反射防止膜としての機能を有していてもよく、あるいは有していなくてもよいが、基板反射を十分に抑えることができない場合は珪素含有レジスト中間層膜の上に更に通常の有機反射防止膜を適用することもある。それ故、反射防止機能を有する珪素含有レジスト中間層膜の方が、有機反射防止膜が不要であるぶん、プロセスの簡便性の点で有利である。   Of these, the silicon-containing resist intermediate layer film of the three-layer resist process may or may not have a function as an antireflection film, but the substrate reflection cannot be sufficiently suppressed. May further apply a normal organic antireflection film on the silicon-containing resist intermediate film. Therefore, the silicon-containing resist intermediate layer film having an antireflection function is more advantageous in terms of process simplicity because an organic antireflection film is unnecessary.

また、3層レジストプロセスのレジスト下層膜には、被加工基板の加工時における高いドライエッチング耐性、基板反射を抑えるための反射防止膜機能、高アスペクト基板での埋め込み特性などが要求される。特に、基板加工時のドライエッチング耐性を向上させるために炭素含有量の高い材料が検討されている。   In addition, the resist underlayer film of the three-layer resist process is required to have high dry etching resistance during processing of the substrate to be processed, an antireflection film function for suppressing substrate reflection, embedding characteristics in a high aspect substrate, and the like. In particular, materials having a high carbon content are being studied in order to improve dry etching resistance during substrate processing.

ところで、90nmプロセスからシリコン酸化膜より低誘電率な絶縁膜が使われるようになり、それとともに電気伝導度の高い銅配線を埋め込むためのダマシンプロセスが適用されるようになった。絶縁膜の誘電率の低下は更に進み、45nmにおいては比誘電率2.5以下の材料が検討されている。比誘電率2.5以下の材料としては多孔質シリカが有望である。多孔質シリカは比誘電率が1.0の穴を膜中に形成することで比誘電率を大幅に低下させている。初期は膜中に空孔が存在することで機械的強度が低下する欠点があったが、穴の構造、大きさや分布の最適化、あるいはシリカの改良によって機械的強度の低下を最小限にしている。しかしながら、多孔質シリカの問題点として、基板の洗浄などの化学的処理によって塩基性物質が吸着しやすいことがある。この塩基性物質が多孔質シリカ基板からリソグラフィープロセス中に発生することによってレジスト中の酸を失活させ、ポジ型のレジストにおいては本来溶解すべきところに溶け残りやフッティングが生じる、いわゆるポイゾニングという問題が生じていた。
このため、このポイゾニングの問題を考慮して、多層レジスト膜を構成することも大切である。
By the way, an insulating film having a dielectric constant lower than that of a silicon oxide film has been used since the 90 nm process, and a damascene process for embedding a copper wiring having a high electric conductivity has been applied. The dielectric constant of the insulating film is further lowered, and materials having a relative dielectric constant of 2.5 or less are being studied at 45 nm. Porous silica is promising as a material having a relative dielectric constant of 2.5 or less. Porous silica significantly reduces the relative dielectric constant by forming a hole having a relative dielectric constant of 1.0 in the film. Initially, there was a drawback that the mechanical strength decreased due to the presence of pores in the film, but the mechanical strength decrease was minimized by optimizing the hole structure, size and distribution, or improving the silica. Yes. However, a problem with porous silica is that basic substances are likely to be adsorbed by chemical treatment such as cleaning of the substrate. This basic substance is generated from the porous silica substrate during the lithography process, so that the acid in the resist is deactivated. In the positive resist, so-called poisoning occurs where undissolved or footing occurs where it should be dissolved. There was a problem.
For this reason, it is also important to construct a multilayer resist film in consideration of this poisoning problem.

また、このような多孔質シリカ膜をドライエッチングによって加工した後のレジスト下層膜の表面は、フロン系のドライエッチングガスによって変質したテフロン(登録商標)ライクな層に覆われている。この場合、テフロン(登録商標)は熱的、化学的に安定であり、剥離液に溶解しないために化学的処理によってレジスト下層膜を剥離することが困難である。そこで、酸素ガスやアンモニアガス、水素ガスなどのアッシングによってレジスト下層膜の剥離を行うが、長時間および高濃度のガスによるアッシングは多孔質シリカの表面を変質させ、比誘電率を低下させるので好ましくない。   Further, the surface of the resist underlayer film after such a porous silica film is processed by dry etching is covered with a Teflon (registered trademark) -like layer that has been altered by a fluorocarbon dry etching gas. In this case, Teflon (registered trademark) is thermally and chemically stable and does not dissolve in the stripping solution, so that it is difficult to strip the resist underlayer film by chemical treatment. Therefore, the resist underlayer film is peeled off by ashing with oxygen gas, ammonia gas, hydrogen gas, etc., but ashing with a high-concentration gas for a long time is preferable because it alters the surface of the porous silica and lowers the dielectric constant. Absent.

そこで、特に、多孔質シリカ直上の埋めこみ用レジスト下層膜としてアッシング速度が速い材料が求められている。   Therefore, in particular, a material having a high ashing speed is required as an embedding resist underlayer film directly on the porous silica.

また、Cr等のマスク基板上の露光、現像後のレジストパターンにおいて、ポジ型フォトレジストでは基板界面で裾引き形状になる問題が生じている。これは露光によってフォトレジスト中に発生した酸が、Cr等のマスク基板に拡散することによって基板付近のフォトレジスト中の酸濃度が低下することによって生じると考えられている。裾引きを低減させるために、酸による脱保護反応の活性化エネルギーの低い保護基を用いたりすることで改善を行ってきたが十分ではなかった。裾引き低減のためにはフォトレジストとCr基板との間に有機膜を用いることが効果的である。光露光の場合はこの有機膜に反射防止機能が必要であるが、マスクパターンの描画では電子線(EB)を用いるために反射防止機能は特には必要ではない。この有機膜に必要なのはフォトレジスト中に発生した酸が、基板に拡散することを防ぐ優れた酸ブロック機能と、早いエッチングスピードである。
このように、マスク基板を電子線で露光する場合に、フォトレジストと基板の間に形成されるレジスト下層膜として、レジストパターンの裾引きやアンダーカットを防止できる材料が求められている。
Further, in the resist pattern after exposure and development on a mask substrate of Cr or the like, there is a problem that the positive photoresist has a trailing shape at the substrate interface. This is considered to be caused by a decrease in acid concentration in the photoresist in the vicinity of the substrate due to diffusion of acid generated in the photoresist by exposure to a mask substrate such as Cr. In order to reduce the tailing, improvements have been made by using a protecting group having a low activation energy for the deprotection reaction by acid, but it has not been sufficient. In order to reduce tailing, it is effective to use an organic film between the photoresist and the Cr substrate. In the case of light exposure, the organic film needs to have an antireflection function. However, since an electron beam (EB) is used for drawing a mask pattern, the antireflection function is not particularly necessary. What is required for the organic film is an excellent acid blocking function that prevents the acid generated in the photoresist from diffusing into the substrate, and a high etching speed.
As described above, when the mask substrate is exposed to an electron beam, a material capable of preventing the bottoming and undercut of the resist pattern is required as a resist underlayer film formed between the photoresist and the substrate.

J.Vac.Sci.Technol.,16(6),Nov./Dec.1979J. et al. Vac. Sci. Technol. , 16 (6), Nov. / Dec. 1979

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、多層レジストプロセス用のレジスト下層膜材料であって、基板エッチング後に行うアッシングの速度が速く、このため、アッシング中に直下の基板が変質するのを防ぐことの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。
また、本発明は電子線露光を用いて基板にパターンを形成する場合に、レジストパターンの裾引きやアンダーカットを防止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 a multi-layer resist process, which has a high ashing speed after substrate etching. Therefore, the substrate directly under the ashing is altered. An object of the present invention is to provide a resist underlayer film material that can be prevented from being formed, and a method for forming a pattern on a substrate by lithography using the resist underlayer film material.
The present invention also provides a resist underlayer film material capable of preventing the bottoming and undercut of a resist pattern when a pattern is formed on a substrate using electron beam exposure, and a method of forming a pattern on a substrate by lithography using the resist underlayer film material The purpose is to provide.

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、リソグラフィーで用いられる多層レジスト膜のレジスト下層膜材料であって、少なくとも、αヒドロキシメチルアクリレートを繰り返し単位として有する重合体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そして、この場合、前記繰り返し単位が下記一般式(1)で示されるものであるのが好ましい

Figure 0004638378
(上記一般式(1)中、R1は水素原子または一価の有機基である。) The present invention has been made to solve the above problems, and is a resist underlayer film material of a multilayer resist film used in lithography, and includes at least a polymer having α-hydroxymethyl acrylate as a repeating unit. A resist underlayer film material is provided . In this case, the repeating unit is preferably represented by the following general formula (1) .
Figure 0004638378
(In the general formula (1), R 1 is a hydrogen atom or a monovalent organic group.)

このように、本発明のレジスト下層膜材料は、少なくとも、αヒドロキシメチルアクリレート、特には上記一般式(1)を繰り返し単位として有する重合体をベース樹脂として含むものである。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、基板エッチング後に行うアッシングの速度が速い。このため、基板エッチング後に、容易かつ迅速にレジスト下層膜を剥離することができる。このように、本発明のレジスト下層膜は、アッシング時間が短くてすむので、特に、レジスト下層膜直下が多孔質シリカである場合でも、その表面の変質を防ぐことができ、比誘電率の低下を最小限に抑えることができる。
また、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、電子線露光を用いて基板にパターンを形成する場合にレジストパターンの裾引きやアンダーカットを防止できるため、高精度なパターンを形成することができる。
As described above, the resist underlayer film material of the present invention contains at least α-hydroxymethyl acrylate, in particular, a polymer having the general formula (1) as a repeating unit as a base resin. The resist underlayer film formed from such a resist underlayer film material has a high ashing speed after the substrate etching. For this reason, the resist underlayer film can be peeled off easily and quickly after the substrate etching. As described above, the resist underlayer film of the present invention requires a short ashing time, and therefore, even when the resist underlayer film is porous silica, it is possible to prevent alteration of the surface and to lower the relative dielectric constant. Can be minimized.
In addition, the resist underlayer film formed from such a resist underlayer film material can prevent skirting and undercut of the resist pattern when forming a pattern on the substrate using electron beam exposure, thus forming a highly accurate pattern. can do.

また、本発明のレジスト下層膜材料は、更に、水、有機溶剤のうち一以上を含有するものとすることができる Moreover, the resist underlayer film material of the present invention may further contain one or more of water and organic solvents .

本発明のレジスト下層膜材料には、水、有機溶剤が使用可能であり、これらに、前記繰り返し単位を有する重合体などを溶解して用いる。   Water or an organic solvent can be used for the resist underlayer film material of the present invention, and the polymer having the repeating unit is dissolved in these.

また、本発明のレジスト下層膜材料では、更に、酸発生剤、架橋剤のうち一以上を含有するものとするのが好ましい The resist underlayer film material of the present invention preferably further contains one or more of an acid generator and a crosslinking agent .

このように、本発明のレジスト下層膜材料が、架橋剤、酸発生剤のうち一以上を含有することで、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、このような材料から形成されたレジスト下層膜は、レジスト上層膜あるいはレジス中間層膜とのインターミキシングの恐れが少なく、レジスト上層膜等への低分子成分の拡散が少ないものとなる。   As described above, the resist underlayer film material of the present invention contains one or more of a crosslinking agent and an acid generator, thereby promoting a crosslinking reaction in the resist underlayer film by baking after being applied to the substrate. You can do that. Therefore, the resist underlayer film formed from such a material is less likely to be intermixed with the resist upper layer film or the resist intermediate layer film, and the low molecular component is less diffused into the resist upper layer film.

また、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、前記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基板上に形成し、該下層膜の上にフォトレジスト組成物のレジスト上層膜を形成して2層レジスト膜を形成し、該2層レジスト膜のパターン回路領域を露光した後、現像液で現像してレジスト上層膜にレジストパターンを形成し、該パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにしてレジスト下層膜をエッチングし、少なくともパターンが形成されたレジスト下層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し、さらに、アッシングによって前記レジスト下層膜の剥離を行う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 resist underlayer film is formed on the substrate using the resist underlayer film material of the present invention, and a photoresist is formed on the underlayer film. A resist upper layer film of the composition is formed to form a two-layer resist film, the pattern circuit region of the two-layer resist film is exposed, and then developed with a developer to form a resist pattern on the resist upper layer film. The resist underlayer film is etched using the resist upper layer film formed as a mask, and the substrate is etched using at least the resist underlayer film formed as a mask to form a pattern on the substrate. Further, the resist underlayer film is formed by ashing. There is provided a pattern forming method characterized by peeling a film .

本発明のレジスト下層膜材料は、このように、2層レジストプロセスのレジスト下層膜を形成する材料として用いることができる。前述のように、本発明のレジスト下層膜は、基板エッチング後のアッシング速度が速いので、アッシング時間が短くてすむ。このため、特に、レジスト下層膜直下が多孔質シリカの場合でも、アッシングで用いるガスにより多孔質シリカの表面が変質するのを防ぐことができ、その比誘電率の低下を最小限に抑えることができる。   The resist underlayer film material of the present invention can thus be used as a material for forming a resist underlayer film in a two-layer resist process. As described above, since the resist underlayer film of the present invention has a high ashing speed after etching the substrate, the ashing time can be short. For this reason, even when the resist underlayer film is porous silica, it is possible to prevent the surface of the porous silica from being altered by the gas used in ashing, and to minimize the decrease in the dielectric constant. it can.

また、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、前記本発明のレジスト下層膜材料を用いて第1のレジスト下層膜を基板上に形成し、該第1のレジスト下層膜の上に第2のレジスト下層膜を形成し、該第2のレジスト下層膜の上にフォトレジスト組成物のレジスト上層膜を形成して2層レジスト膜を形成し、該2層レジスト膜のパターン回路領域を露光した後、現像液で現像してレジスト上層膜にレジストパターンを形成し、該パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにして第1及び第2のレジスト下層膜をエッチングし、少なくともパターンが形成された第1及び第2のレジスト下層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し、さらに、アッシングによって前記レジスト下層膜の剥離を行う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 first resist underlayer film is formed on the substrate using the resist underlayer film material of the present invention, and the first resist A second resist underlayer film is formed on the lower layer film, a resist upper layer film of a photoresist composition is formed on the second resist underlayer film to form a two-layer resist film, and the two-layer resist film After the pattern circuit area is exposed, the resist pattern is formed on the resist upper film by developing with a developing solution, and the first and second resist lower films are etched using the resist upper film on which the pattern is formed as a mask. The substrate is etched using at least the first and second resist underlayer films on which the pattern is formed as a mask to form a pattern on the substrate, and the pattern is further formed by ashing. A pattern forming method and performing peeling strike underlayer film.

上記方法も2層レジストプロセスであるが、レジスト下層膜を、第1及び第2の2層で形成する。これは、被加工基板のドライエッチングにおいてレジスト下層膜のエッチング耐性をさらに向上させたい時などに、特に有効な方法である。   Although the above method is also a two-layer resist process, the resist underlayer film is formed of the first and second layers. This is a particularly effective method when it is desired to further improve the etching resistance of the resist underlayer film in the dry etching of the substrate to be processed.

また、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、前記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基板上に形成し、該下層膜の上に珪素原子を含有するレジスト中間層膜を形成し、該中間層膜の上にフォトレジスト組成物のレジスト上層膜を形成して3層レジスト膜を形成し、該レジスト3層膜のパターン回路領域を露光した後、現像液で現像してレジスト上層膜にレジストパターンを形成し、該パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにしてレジスト中間層膜をエッチングし、少なくともパターンが形成されたレジスト中間層膜をマスクにしてレジスト下層膜をエッチングし、少なくともパターンが形成されたレジスト下層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し、さらに、アッシングによって前記レジスト下層膜の剥離を行う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 resist underlayer film is formed on the substrate using the resist underlayer film material of the present invention, and silicon atoms are formed on the underlayer film. A resist intermediate layer film containing a photoresist composition, forming a resist upper layer film of a photoresist composition on the intermediate layer film to form a three-layer resist film, and exposing a pattern circuit region of the resist three-layer film Thereafter, development is performed with a developer to form a resist pattern on the resist upper layer film, and the resist intermediate layer film is etched using the resist upper layer film on which the pattern is formed as a mask, so that at least the resist intermediate layer film on which the pattern is formed is formed. The resist underlayer film is etched using the mask, and the substrate is etched using at least the patterned resist underlayer film as a mask. Down to form further provides a pattern forming method, which comprises carrying out the peeling of the resist underlayer film by ashing.

このように本発明のレジスト下層膜材料は、3層レジストプロセスのレジスト下層膜を形成する材料として用いることもできる。3層レジストプロセスでは、レジスト上層膜として、解像度の高い単層用のレジストを用いることも可能である。このため、さらに高精度で、レジスト上層膜、ひいては基板にパターンを形成することができる。   Thus, the resist underlayer film material of the present invention can also be used as a material for forming a resist underlayer film in a three-layer resist process. In the three-layer resist process, it is also possible to use a single-layer resist with high resolution as the resist upper layer film. For this reason, it is possible to form a pattern on the resist upper layer film and consequently the substrate with higher accuracy.

さらに本発明は、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、前記本発明のレジスト下層膜材料を用いて第1のレジスト下層膜を基板上に形成し、該第1のレジスト下層膜の上に第2のレジスト下層膜を形成し、該第2の下層膜の上に珪素原子を含有するレジスト中間層膜を形成し、該中間層膜の上にフォトレジスト組成物のレジスト上層膜を形成して3層レジスト膜を形成し、該レジスト3層膜のパターン回路領域を露光した後、現像液で現像してレジスト上層膜にレジストパターンを形成し、該パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにしてレジスト中間層膜をエッチングし、少なくともパターンが形成されたレジスト中間層膜をマスクにして第1及び第2のレジスト下層膜をエッチングし、少なくともパターンが形成された第1及び第2のレジスト下層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し、さらに、アッシングによって前記レジスト下層膜の剥離を行うことを特徴とするパターン形成方法を提供する Furthermore, the present invention is a method for forming a pattern on a substrate by lithography, wherein at least a first resist underlayer film is formed on the substrate using the resist underlayer film material of the present invention, and the first resist underlayer film is formed. A second resist underlayer film is formed on the film, a resist intermediate layer film containing silicon atoms is formed on the second underlayer film, and a resist upper layer of a photoresist composition is formed on the intermediate layer film A film is formed to form a three-layer resist film, the pattern circuit region of the resist three-layer film is exposed, developed with a developer to form a resist pattern on the resist upper layer film, and the resist on which the pattern is formed The resist intermediate layer film is etched using the upper layer film as a mask, and the first and second resist lower layer films are etched using at least the resist intermediate layer film on which the pattern is formed as a mask. The pattern is formed by etching the substrate using the first and second resist underlayer films on which the pattern is formed as a mask to form a pattern on the substrate, and further removing the resist underlayer film by ashing Provide a method .

上記方法も3層レジストプロセスであるが、レジスト下層膜を、第1及び第2の2層で形成する。これは、被加工基板のドライエッチングにおいてレジスト下層膜のエッチング耐性をさらに向上させたい時などに、特に有効な方法である。   Although the above method is also a three-layer resist process, the resist underlayer film is formed of the first and second layers. This is a particularly effective method when it is desired to further improve the etching resistance of the resist underlayer film in the dry etching of the substrate to be processed.

また前記パターン形成方法において、前記パターン回路領域の露光を、電子線を用いて行うことができる
本発明のレジスト下層膜材料から形成したレジスト下層膜は、電子線露光を用いて基板にパターンを形成する場合にレジストパターンの裾引きやアンダーカットを防止できるため、高精度なパターンを形成することができる。

In the pattern forming method, the pattern circuit area can be exposed using an electron beam .
The resist underlayer film formed from the resist underlayer film material of the present invention can prevent the bottoming and undercut of the resist pattern when the pattern is formed on the substrate using electron beam exposure, so that a highly accurate pattern can be formed. Can do.

以上説明したように、本発明のレジスト下層膜材料は、少なくとも、αヒドロキシメチルアクリレート、すなわち上記一般式(1)を繰り返し単位として有する重合体をベース樹脂として含むものであるので、基板エッチング後のアッシングの速度が速い。このため、基板加工後に、アッシングにより短時間でレジスト下層膜を剥離することができるので、長時間のアッシングにより基板表面が変質したり、比誘電率が低下するといった恐れが少ない。
また、本発明のレジスト下層膜材料から形成したレジスト下層膜を、電子線露光を用いて基板にパターンを形成する場合に用いれば、露光によってフォトレジスト中に発生した酸が基板に拡散するのをブロックして、レジストパターンの裾引きやアンダーカットを防止できるため、高精度なパターンを形成することができる。
As described above, the resist underlayer film material of the present invention includes at least α-hydroxymethyl acrylate, that is, a polymer having the above general formula (1) as a repeating unit as a base resin. The speed is fast. For this reason, since the resist underlayer film can be peeled off in a short time by ashing after the substrate processing, there is little fear that the substrate surface is altered or the relative dielectric constant is lowered by the ashing for a long time.
In addition, if the resist underlayer film formed from the resist underlayer film material of the present invention is used when a pattern is formed on the substrate using electron beam exposure, the acid generated in the photoresist due to the exposure is diffused to the substrate. Since the resist pattern can be prevented from skirting or undercutting, a highly accurate pattern can be formed.

以下、本発明の実施形態を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明者らは、基板エッチング後に行うアッシングの速度の速いレジスト下層膜材料を開発すべく鋭意検討を重ねた。
前述のように、従来、基板加工時のドライエッチングに対する耐性が高いレジスト下層膜が検討されてきた。基板加工時のドライエッチング耐性を高めるためには、炭素の割合が高い材料が好ましいとされてきた。しかしながら、炭素の割合を高めることでドライエッチング耐性を高めたレジスト下層膜は、逆にアッシング速度が遅い欠点がある。
検討の結果、本発明者らは、アッシング速度を速くするためには、炭素の割合が低くかつ酸素や窒素の割合が高い材料が適していることに気が付いた。
Hereinafter, although embodiment of this invention is described, this invention is not limited to these.
The present inventors have intensively studied to develop a resist underlayer film material having a high ashing speed after substrate etching.
As described above, conventionally, a resist underlayer film having high resistance to dry etching during substrate processing has been studied. In order to increase dry etching resistance during substrate processing, a material having a high carbon ratio has been preferred. However, the resist underlayer film having improved dry etching resistance by increasing the carbon ratio has a disadvantage that the ashing speed is slow.
As a result of the study, the present inventors have found that a material having a low carbon ratio and a high oxygen or nitrogen ratio is suitable for increasing the ashing rate.

このように炭素の割合が低くかつ酸素や窒素の割合が高い材料としては、水溶性ポリマーを挙げることができる。
以下に各種水溶性ポリマーの繰り返し単位を構成するモノマーの原子構成比を示す。このうち、アクリル酸、メタクリル酸、ビニルアルコールに比べて、αヒドロキシメチルアクリレートの炭素比率が低いことがわかる。
Examples of the material having a low carbon ratio and a high oxygen or nitrogen ratio include water-soluble polymers.
The atomic composition ratios of monomers constituting the repeating units of various water-soluble polymers are shown below. Of these, it can be seen that the α-hydroxymethyl acrylate has a lower carbon ratio than acrylic acid, methacrylic acid, and vinyl alcohol.

Figure 0004638378
Figure 0004638378

以上のことから、本発明者らは、レジスト下層膜材料が少なくとも、炭素の割合が低いαヒドロキシメチルアクリル酸またはαヒドロキシメチルアクリレートを繰り返し単位として有する重合体を含むものであれば、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、アッシング速度が速く、特に多孔質シリカ上での剥離が容易かつ迅速にできることに想到し、本発明を完成させた。   In view of the above, the present inventors have described that if the resist underlayer film material contains at least a polymer having α-hydroxymethylacrylic acid or α-hydroxymethyl acrylate having a low proportion of carbon as a repeating unit, the resist underlayer film material The resist underlayer film formed from the film material has a high ashing speed, and in particular, it can be easily and quickly peeled off from the porous silica, thus completing the present invention.

また、本発明者らは、基板とフォトレジストの間に上記レジスト下層膜材料から形成されたレジスト下層膜を設けることで、レジスト下層膜は露光によってフォトレジスト中に発生した酸が基板へ拡散するのをブロックして、フォトレジスト中の酸濃度が低下することによって生じるレジストパターンの裾引きやアンダーカットを防止できるため、上記レジスト下層膜材料を電子線露光を用いて基板にパターンを形成する場合に好適に用いることができることを見出し、本発明を完成させた。   Moreover, the present inventors provide a resist underlayer film formed from the resist underlayer film material between the substrate and the photoresist, so that the acid generated in the photoresist by the exposure of the resist underlayer film diffuses into the substrate. When the resist underlayer film material is used to form a pattern on a substrate using electron beam exposure, because the resist pattern can be prevented from being skirted or undercut caused by lowering the acid concentration in the photoresist. As a result, the present invention was completed.

すなわち、本発明のレジスト下層膜材料は、リソグラフィーで用いられる多層レジスト膜のレジスト下層膜材料であって、少なくとも、αヒドロキシメチルアクリレートを繰り返し単位として有する重合体を含むものである。また、この繰り返し単位としては下記一般式(1)で示すものを挙げることができる。

Figure 0004638378
(上記一般式(1)中、R1は水素原子または一価の有機基である。) That is, the resist underlayer film material of the present invention is a resist underlayer film material of a multilayer resist film used in lithography, and contains at least a polymer having α-hydroxymethyl acrylate as a repeating unit. Moreover, as this repeating unit, what is shown by following General formula (1) can be mentioned.
Figure 0004638378
(In the general formula (1), R 1 is a hydrogen atom or a monovalent organic group.)

被加工基板にアスペクト比の高いホールなどが形成されている場合、下層膜のコーティング時にホールの底まで十分に埋め込められなければならない。埋めこみ特性を向上させるには、ポリマーのガラス転移点(Tg)を下げる必要がある。ガラス転移点(Tg)を下げるためには、上記一般式(1)のRの水素原子を1価の有機基で置換することが効果的である。特に酸不安定基で置換した場合は、スピンコート時には埋め込み特性が高く、スピンコート後の酸あるいは熱による重合体の架橋と同時に酸不安定基の脱保護が進行して、炭素割合が下がり、アッシング速度が向上するというメリットがある。 When a hole having a high aspect ratio is formed on the substrate to be processed, it must be sufficiently filled up to the bottom of the hole when coating the lower layer film. In order to improve the embedding property, it is necessary to lower the glass transition point (Tg) of the polymer. In order to lower the glass transition point (Tg), it is effective to replace the hydrogen atom of R 1 in the general formula (1) with a monovalent organic group. Especially when substituted with an acid labile group, the embedding property is high at the time of spin coating, and the deprotection of the acid labile group proceeds simultaneously with the crosslinking of the polymer by acid or heat after spin coating, the carbon ratio decreases, There is an advantage that the ashing speed is improved.

の1価の有機基としては、例えば、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、炭素数6〜20のアリール基、ヒドロキシ基、エステル、エーテル、ラクトンなどを有する密着性基、酸不安定基を挙げることができる。 Examples of the monovalent organic group for R 1 include linear, branched, and cyclic alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms, alkenyl groups having 2 to 20 carbon atoms, aryl groups having 6 to 20 carbon atoms, and hydroxy groups. Examples thereof include an adhesive group having a group, an ester, an ether, and a lactone, and an acid labile group.

上記密着性基としては、例えば以下のようなものを挙げることができる。

Figure 0004638378
(上記式中、Meはメチル基を示す。) Examples of the adhesive group include the following.
Figure 0004638378
(In the above formula, Me represents a methyl group.)

また、上記酸不安定基としては、例えば下記式(AL10)、(AL11)で示される基、下記式(AL12)で示される炭素数4〜40の3級アルキル基、炭素数1〜6のトリアルキルシリル基、炭素数4〜20のオキソアルキル基等であることが好ましい。

Figure 0004638378
Examples of the acid labile group include groups represented by the following formulas (AL10) and (AL11), tertiary alkyl groups having 4 to 40 carbon atoms represented by the following formula (AL12), and those having 1 to 6 carbon atoms. A trialkylsilyl group, an oxoalkyl group having 4 to 20 carbon atoms, and the like are preferable.
Figure 0004638378

上記式(AL10)、(AL11)においてR、Rは炭素数1〜20の直鎖状、分岐状、環状のアルキル基、アリール基、アラルキル基であり、酸素、硫黄、窒素、フッ素などのヘテロ原子を含んでもよい。aは0〜10の整数である。R、Rは水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状、環状のアルキル基であり、酸素、硫黄、窒素、フッ素などのヘテロ原子を含んでも良い。RとR、RとR,RとRはそれぞれ結合して環を形成しても良い。
上記式(AL12)においてR10、R11、R12は、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、炭素数6〜20のアリール基を示す。R10とR11、R11とR12、R10とR12はそれぞれ結合して環を形成しても良い。
In the above formulas (AL10) and (AL11), R 6 and R 9 are linear, branched, and cyclic alkyl groups, aryl groups, and aralkyl groups having 1 to 20 carbon atoms, such as oxygen, sulfur, nitrogen, and fluorine. Of heteroatoms. a is an integer of 0-10. R 7 and R 8 are a hydrogen atom, a linear, branched, or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and may include heteroatoms such as oxygen, sulfur, nitrogen, and fluorine. R 7 and R 8 , R 7 and R 9 , R 8 and R 9 may be bonded to form a ring.
In the above formula (AL12), R 10 , R 11 and R 12 are each a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, or an aryl having 6 to 20 carbon atoms. Indicates a group. R 10 and R 11 , R 11 and R 12 , R 10 and R 12 may be bonded to each other to form a ring.

上記式(AL10)に示される化合物を具体的に例示すると、tert−ブトキシカルボニル基、tert−ブトキシカルボニルメチル基、tert−アミロキシカルボニル基、tert−アミロキシカルボニルメチル基、1−エトキシエトキシカルボニルメチル基、2−テトラヒドロピラニルオキシカルボニルメチル基、2−テトラヒドロフラニルオキシカルボニルメチル基等、また下記一般式(AL10)−1〜(AL10)−9で示される置換基が挙げられる。   Specific examples of the compound represented by the formula (AL10) include tert-butoxycarbonyl group, tert-butoxycarbonylmethyl group, tert-amyloxycarbonyl group, tert-amyloxycarbonylmethyl group, 1-ethoxyethoxycarbonylmethyl. Groups, 2-tetrahydropyranyloxycarbonylmethyl group, 2-tetrahydrofuranyloxycarbonylmethyl group and the like, and substituents represented by the following general formulas (AL10) -1 to (AL10) -9.

Figure 0004638378
(上記式中、R20は同一又は非同一の炭素数1〜8の直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、アラルキル基を示す。R21は存在しないかあるいは炭素数1〜20の直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル基を示す。R22は炭素数6〜20のアリール基、アラルキル基を示す。)
Figure 0004638378
(In the above formula, R 20 represents the same or non-identical linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and aralkyl group. R 21 is present. Or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and R 22 represents an aryl group or aralkyl group having 6 to 20 carbon atoms.)

上記式(AL11)で示される化合物としては例えば、下記(AL11)−1〜(AL11)−23を挙げることができる。

Figure 0004638378
Examples of the compound represented by the above formula (AL11) include the following (AL11) -1 to (AL11) -23.
Figure 0004638378

上記式(AL12)で示される3級アルキル基としては、たとえば、tert−ブチル基、トリエチルカルビル基、1ーエチルノルボニル基、1−メチルシクロヘキシル基、1−エチルシクロペンチル基、2−(2−メチル)アダマンチル基、2−(2−エチル)アダマンチル基、tert−アミル基等あるいは下記一般式(AL12)−1〜(AL12)−18を挙げることができる。

Figure 0004638378
(上記式中、R20は同一又は非同一の炭素数1〜8の直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、アラルキル基を示す。R21、R23は存在しないかあるいは炭素数1〜20の直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル基を示す。R22は炭素数6〜20のアリール基、アラルキル基を示す。) As the tertiary alkyl group represented by the above formula (AL12), for example, a tert-butyl group, a triethylcarbyl group, a 1-ethylnorbornyl group, a 1-methylcyclohexyl group, a 1-ethylcyclopentyl group, 2- (2 -Methyl) adamantyl group, 2- (2-ethyl) adamantyl group, tert-amyl group, etc. or the following general formulas (AL12) -1 to (AL12) -18 can be mentioned.
Figure 0004638378
(In the above formula, R 20 represents the same or non-identical linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and an aralkyl group. R 21 , R 23 is not present or represents a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and R 22 represents an aryl group or aralkyl group having 6 to 20 carbon atoms.

上記R20,R21,R22,R23は酸素、窒素、硫黄などのヘテロ原子を有していてもよく、その具体例としては、たとえば下記(13)−1〜(13)−7を挙げることができる。

Figure 0004638378
R 20 , R 21 , R 22 , and R 23 may have heteroatoms such as oxygen, nitrogen, and sulfur. Specific examples thereof include the following (13) -1 to (13) -7. Can be mentioned.
Figure 0004638378

また、炭素数1〜6のトリアルキルシリル基としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ジメチル−tert−ブチルシリル基等が挙げられる。   Examples of the trialkylsilyl group having 1 to 6 carbon atoms include trimethylsilyl group, triethylsilyl group, dimethyl-tert-butylsilyl group and the like.

本発明のレジスト下層膜材料は、少なくとも、αヒドロキシメチルアクリレートを繰り返し単位として有する重合体をベース樹脂として含むものであるが、他のオレフィン化合物、具体的には(メタ)アクリル酸誘導体、ヒドロキシスチレン誘導体、ビニルエーテル誘導体、スチレン誘導体、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン、ビニルカルバゾール、無水マレイン酸、マレイミド誘導体、イタコン酸誘導体、無水イタコン酸、インデン、アセナフチレンなどと共重合してもよい。
この場合、他のオレフィン化合物の割合は、好ましくは0〜90モル%、より好ましくは0〜80モル%である。
The resist underlayer film material of the present invention contains at least a polymer having α-hydroxymethyl acrylate as a repeating unit as a base resin, but other olefin compounds, specifically (meth) acrylic acid derivatives, hydroxystyrene derivatives, It may be copolymerized with vinyl ether derivatives, styrene derivatives, vinyl naphthalene, vinyl anthracene, vinyl carbazole, maleic anhydride, maleimide derivatives, itaconic acid derivatives, itaconic anhydride, indene, acenaphthylene and the like.
In this case, the proportion of the other olefin compound is preferably 0 to 90 mol%, more preferably 0 to 80 mol%.

また、本発明のレジスト下層膜材料は、少なくとも、αヒドロキシメチルアクリレートを繰り返し単位として有する重合体を含むものであるが、他に、例えばクレゾールノボラック類、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、メタセシス開環重合などによるポリマーをブレンドすることもできる。
この場合、ブレンド比率は本発明に係る重合体100質量部に対して、10〜1000質量部である。
In addition, the resist underlayer film material of the present invention contains at least a polymer having α-hydroxymethyl acrylate as a repeating unit. In addition, for example, cresol novolacs, acrylic derivatives, vinyl alcohol, vinyl ethers, allyl ethers, Styrene derivatives, allylbenzene derivatives, olefins such as ethylene, propylene and butadiene, and polymers by metathesis ring-opening polymerization can also be blended.
In this case, the blend ratio is 10 to 1000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer according to the present invention.

本発明のように、αヒドロキシメチルアクリレートを繰り返し単位として有する重合体をベース樹脂として含むレジスト下層膜材料は、基板加工後のアッシングによる剥離において、剥離速度が速いという特徴を有する。特に、多孔質シリカなどの低誘電率膜材料上でのアッシング剥離が容易かつ迅速である。   As in the present invention, a resist underlayer film material containing a polymer having α-hydroxymethyl acrylate as a repeating unit as a base resin has a feature that the peeling speed is high in peeling by ashing after substrate processing. In particular, ashing peeling on a low dielectric constant film material such as porous silica is easy and quick.

そして、本発明のレジスト下層膜は、多層レジストプロセス用のレジスト下層膜として、特に、波長300nm以下の高エネルギー線、具体的には248nm、193nm、157nmのエキシマレーザー、3〜20nmの軟X線、電子ビーム、X線を用いたリソグラフィーに好適に用いることができる。   The resist underlayer film of the present invention is used as a resist underlayer film for a multilayer resist process, in particular, a high energy ray having a wavelength of 300 nm or less, specifically, an excimer laser of 248 nm, 193 nm, 157 nm, or a soft X-ray of 3-20 nm. It can be suitably used for lithography using electron beam and X-ray.

ここで、被加工基板のドライエッチングにおいてレジスト下層膜のエッチング耐性をさらに向上させたい場合がある。この場合、本発明のレジスト下層膜上に、さらにエッチング耐性の高い第2のレジスト下層膜を形成すると良い。   Here, there are cases where it is desired to further improve the etching resistance of the resist underlayer film in the dry etching of the substrate to be processed. In this case, it is preferable to form a second resist underlayer film having higher etching resistance on the resist underlayer film of the present invention.

このような第2のレジスト下層膜は、炭素の含有量が50質量%以上、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上の炭素含有化合物をベースとして含む材料から形成することができる。この様な第2のレジスト下層膜に用いる炭素含有化合物としては、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、2,3−ジメチルフェノール、2,5−ジメチルフェノール、3,4−ジメチルフェノール、3,5−ジメチルフェノール、2,4−ジメチルフェノール、2,6−ジメチルフェノール、2,3,5−トリメチルフェノール、3,4,5−トリメチルフェノール、2−t−ブチルフェノール、3−t−ブチルフェノール、4−t−ブチルフェノール、2−フェニルフェノール、3−フェニルフェノール、4−フェニルフェノール、3,5−ジフェニルフェノール、2−ナフチルフェノール、3−ナフチルフェノール、4−ナフチルフェノール、4−トリチルフェノール、レゾルシノール、2−メチルレゾルシノール、4−メチルレゾルシノール、5−メチルレゾルシノール、カテコール、4−t−ブチルカテコール、2−メトキシフェノール、3−メトキシフェノール、2−プロピルフェノール、3−プロピルフェノール、4−プロピルフェノール、2−イソプロピルフェノール、3−イソプロピルフェノール、4−イソプロピルフェノール、2−メトキシ−5−メチルフェノール、2−t−ブチル−5−メチルフェノール、ピロガロール、チモール、イソチモール、4,4’−(9H−フルオレン−9−イリデン)ビスフェノール、2,2’ジメチル−4,4’−(9H−フルオレン−9−イリデン)ビスフェノール、2,2’ジアリル−4,4’−(9H−フルオレン−9−イリデン)ビスフェノール、2,2’ジフルオロ−4,4’−(9H−フルオレン−9−イリデン)ビスフェノール、2,2’ジフェニル−4,4’−(9H−フルオレン−9−イリデン)ビスフェノール、2,2’ジメトキシ−4,4’−(9H−フルオレン−9−イリデン)ビスフェノール、2,3,2’,3’−テトラヒドロ−(1,1’)−スピロビインデン−6,6’−ジオール、3,3,3’,3’−テトラメチル−2,3,2’,3’−テトラヒドロ−(1,1’)−スピロビインデン−6,6’−ジオール、3,3,3’,3’,4,4’−ヘキサメチル−2,3,2’,3’−テトラヒドロ−(1,1’)−スピロビインデン−6,6’−ジオール、2,3,2’,3’−テトラヒドロ−(1,1’)−スピロビインデン−5,5’−ジオール、5,5’−ジメチル−3,3,3’,3’−テトラメチル−2,3,2’,3’−テトラヒドロ−(1,1’)−スピロビインデン−6,6’−ジオール、1−ナフトール、2−ナフトール、2−メチル−1−ナフトール、4−メトキシ−1−ナフトール、7−メトキシ−2−ナフトール及び1,5−ジヒドロキシナフタレン、1,7−ジヒドロキシナフタレン、2,6−ジヒドロキシナフタレン等のジヒドロキシナフタレン、3−ヒドロキシ−ナフタレン−2−カルボン酸メチル、インデン、ヒドロキシインデン、ベンゾフラン、ヒドロキシアントラセン、アセナフチレン、ビフェニル、ビスフェノール、トリスフェノール、ジシクロペンタジエン、テトラヒドロインデン、4−ビニルシクロヘキセン、ノルボルナジエン、5−ビニルノルボルナ−2−エン、α−ピネン、β−ピネン、リモネンなどのノボラック樹脂、ポリヒドロキシスチレン、ポリスチレン、ポリビニルナフタレン、ポリビニルアントラセン、ポリビニルカルバゾール、ポリインデン、ポリアセナフチレン、ポリノルボルネン、ポリシクロデセン、ポリテトラシクロドデセン、ポリノルトリシクレン、ポリ(メタ)アクリレートおよびこれらの共重合体などが挙げられる。   Such a second resist underlayer film can be formed of a material containing a carbon-containing compound having a carbon content of 50% by mass or more, preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more as a base. . Examples of the carbon-containing compound used for the second resist underlayer film include phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, 2,3-dimethylphenol, 2,5-dimethylphenol, and 3,4-dimethyl. Phenol, 3,5-dimethylphenol, 2,4-dimethylphenol, 2,6-dimethylphenol, 2,3,5-trimethylphenol, 3,4,5-trimethylphenol, 2-t-butylphenol, 3-t -Butylphenol, 4-t-butylphenol, 2-phenylphenol, 3-phenylphenol, 4-phenylphenol, 3,5-diphenylphenol, 2-naphthylphenol, 3-naphthylphenol, 4-naphthylphenol, 4-tritylphenol , Resorcinol, 2-methyl resorci 4-methylresorcinol, 5-methylresorcinol, catechol, 4-t-butylcatechol, 2-methoxyphenol, 3-methoxyphenol, 2-propylphenol, 3-propylphenol, 4-propylphenol, 2-isopropyl Phenol, 3-isopropylphenol, 4-isopropylphenol, 2-methoxy-5-methylphenol, 2-t-butyl-5-methylphenol, pyrogallol, thymol, isothymol, 4,4 '-(9H-fluorene-9- Ylidene) bisphenol, 2,2′dimethyl-4,4 ′-(9H-fluorene-9-ylidene) bisphenol, 2,2′diallyl-4,4 ′-(9H-fluorene-9-ylidene) bisphenol, 2, 2′difluoro-4,4 ′-(9H Fluorene-9-ylidene) bisphenol, 2,2′diphenyl-4,4 ′-(9H-fluorene-9-ylidene) bisphenol, 2,2′dimethoxy-4,4 ′-(9H-fluorene-9-ylidene) Bisphenol, 2,3,2 ′, 3′-tetrahydro- (1,1 ′)-spirobiindene-6,6′-diol, 3,3,3 ′, 3′-tetramethyl-2,3,2 ', 3'-tetrahydro- (1,1')-spirobiindene-6,6'-diol, 3,3,3 ', 3', 4,4'-hexamethyl-2,3,2 ', 3 '-Tetrahydro- (1,1')-spirobiindene-6,6'-diol, 2,3,2 ', 3'-tetrahydro- (1,1')-spirobiindene-5,5'- Diol, 5,5′-dimethyl-3,3,3 ′, 3′-te Tramethyl-2,3,2 ′, 3′-tetrahydro- (1,1 ′)-spirobiindene-6,6′-diol, 1-naphthol, 2-naphthol, 2-methyl-1-naphthol, 4- Dihydroxynaphthalene such as methoxy-1-naphthol, 7-methoxy-2-naphthol and 1,5-dihydroxynaphthalene, 1,7-dihydroxynaphthalene, 2,6-dihydroxynaphthalene, methyl 3-hydroxy-naphthalene-2-carboxylate , Indene, hydroxyindene, benzofuran, hydroxyanthracene, acenaphthylene, biphenyl, bisphenol, trisphenol, dicyclopentadiene, tetrahydroindene, 4-vinylcyclohexene, norbornadiene, 5-vinylnorborna-2-ene, α-pinene, β-pinene, Re Novolak resins such as monene, polyhydroxystyrene, polystyrene, polyvinylnaphthalene, polyvinylanthracene, polyvinylcarbazole, polyindene, polyacenaphthylene, polynorbornene, polycyclodecene, polytetracyclododecene, polynortricyclene, poly (meth) Examples thereof include acrylates and copolymers thereof.

また、本発明のレジスト下層膜材料には、以下に説明するように、更に、水、有機溶剤、酸発生剤、架橋剤等を添加して良い。   Moreover, you may add water, an organic solvent, an acid generator, a crosslinking agent, etc. to the resist underlayer film material of this invention so that it may demonstrate below.

反射防止膜を含む下層膜に要求される性能の一つとして、上層膜とのインターミキシングがないこと、上層膜への低分子成分の拡散がないことが挙げられる[Proc. SPIE Vol.2195、p225−229(1994)]。これらを防止するために、一般的に反射防止膜のスピンコート後の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、反射防止膜材料の成分として架橋剤を添加するのが好ましい。この場合、そのまま添加剤として用いる方法の他、ポリマーに架橋性の置換基を導入する方法がとられることもある。   One of the performances required for the lower layer film including the antireflection film is that there is no intermixing with the upper layer film and that no low molecular component diffuses into the upper layer film [Proc. SPIE Vol. 2195, p225-229 (1994)]. In order to prevent these problems, a method is generally employed in which thermal crosslinking is performed by baking after spin coating of the antireflection film. Therefore, it is preferable to add a crosslinking agent as a component of the antireflection film material. In this case, in addition to the method of using it as an additive as it is, a method of introducing a crosslinkable substituent into the polymer may be used.

本発明で使用可能な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、チオエポキシ化合物、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られる。   Specific examples of the crosslinking agent that can be used in the present invention include a melamine compound, a guanamine compound, a glycoluril compound, or a urea compound substituted with at least one group selected from a methylol group, an alkoxymethyl group, and an acyloxymethyl group. Examples of the compound include a double bond such as an epoxy compound, a thioepoxy compound, an isocyanate compound, an azide compound, and an alkenyl ether group. These may be used as additives, but may be introduced as pendant groups in the polymer side chain. A compound containing a hydroxy group is also used as a crosslinking agent.

前記諸化合物のうち、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及びその混合物、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及びその混合物、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及び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基化した化合物、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基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。
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 epoxy compound among the various compounds include tris (2,3-epoxypropyl) isocyanurate, trimethylolmethane triglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, triethylolethane triglycidyl ether and the like. 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, and 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, and a mixture thereof, tetramethoxyethylguanamine, tetraacyloxyguanamine, tetramethylolguanamine 1 Examples include compounds in which 4 methylol groups are acyloxymethylated and mixtures thereof. Examples of the glycoluril compound include tetramethylol glycoluril, tetramethoxyglycoluril, tetramethoxymethylglycoluril, a compound in which 1 to 4 of the methylol groups of tetramethylolglycoluril are methoxymethylated, or a mixture thereof, tetramethylolglycoluril Or a mixture thereof in which 1 to 4 of the methylol groups are acyloxymethylated. Examples of the urea compound include tetramethylol urea, tetramethoxymethyl urea, a compound in which 1 to 4 methylol groups of tetramethylol urea are methoxymethylated, or a mixture thereof, tetramethoxyethyl urea, and the like.
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.

ヒドロキシ基を含む化合物としては、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−ジーメチルフェノール]、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などのヒドロキシ基がグリシジルエーテルで置換された架橋剤を添加することもできる。 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, decahydronaphthalene- 2,6-diol, [1,1′-bicyclohexyl] -3,3 ′, 4,4′-teto Alcohol group-containing compounds such as hydroxy, bisphenol, methylene bisphenol, 2,2′-methylene bis [4-methylphenol], 4,4′-methylidene-bis [2,6-dimethylphenol], 4,4 ′-(1 -Methyl-ethylidene) bis [2-methylphenol], 4,4'-cyclohexylidene bisphenol, 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-ethane Yl) 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 ′ ″-(1, 2 Ethanediylidene) tetrakisphenol, 4,4 ′, 4 ″, 4 ′ ″-ethanediylidene) tetrakis [2-methylphenol], 2,2′-methylenebis [6-[(2-hydroxy-5-methylphenyl) 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 [(5 −Me Adding a cross-linking agent in which the hydroxy group of a phenolic low nucleus such as (l-2-hydroxyphenyl) methyl]-[(1,1′-biphenyl) -4,4′-diol] is substituted with glycidyl ether You can also.

本発明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部以上であると上層の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、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 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 risk of mixing with the upper layer film, and if it is 50 parts or less, there is little risk of cracking in the film after crosslinking.

なお、レジスト下層膜材料に含まれる重合体の繰り返し単位がαヒドロキシメチルアクリル酸である場合は、酸の存在下、下記に示される縮合反応によって分子間架橋あるいは分子内の反応を起こすことがあるため、上記架橋剤は必ずしも必要ではない。

Figure 0004638378
In addition, when the repeating unit of the polymer contained in the resist underlayer film material is α-hydroxymethylacrylic acid, in the presence of an acid, intermolecular crosslinking or intramolecular reaction may occur due to the condensation reaction shown below. Therefore, the cross-linking agent is not always necessary.
Figure 0004638378

本発明のレジスト下層膜材料においては、熱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 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)、(P1a−3)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), (P1a-3) 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 0004638378
(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、又は炭素数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。K-は非求核性対向イオンを表す。R101d、R101e、R101f、R101gは、R101a、R101b、R101cに水素原子を加えて示される。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及びR101dとR101eとR101fは炭素数3〜10のアルキレン基を示す。)
Figure 0004638378
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 an aryl having 6 to 20 carbon atoms. Group, an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms or an aryloxoalkyl group, part or all of hydrogen atoms of these groups may be substituted by an alkoxy group, etc. R 101b and R 101c May form a ring, and in the case of forming a ring, R 101b and R 101c each represent an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, K represents a non-nucleophilic counter ion, R 101d , R 101e , R 101f , and R 101g are represented by adding a hydrogen atom to R 101a , R 101b , and R 101c , R 101d and R 101e , and R 101d , R 101e, and R 101f may form a ring. In the case of forming a ring, R 101d and R 101e and R 101d and R 10 1e and R 101f represent an alkylene group having 3 to 10 carbon atoms.)

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。K-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。 R 101a , R 101b , R 101c , R 101d , R 101e , R 101f and R 101g may be the same as or different from each other. Specifically, as an alkyl group, a methyl group, an ethyl group, a 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-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. Non-nucleophilic counter ions of K include halide ions such as chloride ion and bromide ion, fluoroalkyl sulfonates such as triflate, 1,1,1-trifluoroethane sulfonate, and nonafluorobutane sulfonate, tosylate, and benzene sulfonate. Arylsulfonates such as 4-fluorobenzenesulfonate, 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 0004638378
上記一般式(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、炭素数6〜20のアリール基、アリーロキシ基である。上記一般式(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、炭素数6〜20のアリール基である。
Figure 0004638378
In the general formula (K-1), R 102 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, or 6 to 6 carbon atoms. 20 aryl groups and aryloxy groups. In general formula (K-2), R 103 represents 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, or an aryl having 6 to 20 carbon atoms. It is a group.

(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、(P1a−3)は熱酸発生剤として作用する。   (P1a-1) and (P1a-2) have the effects of both a photoacid generator and a thermal acid generator, while (P1a-3) acts as a thermal acid generator.

Figure 0004638378
(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 0004638378
(In the formula, 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(P1a−3)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 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, a heptyl group, and an octyl group. , Cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclopropylmethyl group, 4-methylcyclohexyl group, cyclohexylmethyl group and the like. R 103 is methylene group, ethylene group, propylene group, butylene group, pentylene group, hexylene group, heptylene group, octylene group, nonylene group, 1,4-cyclohexylene group, 1,2-cyclohexylene. Group, 1,3-cyclopentylene group, 1,4-cyclooctylene group, 1,4-cyclohexanedimethylene group and the like. Examples of R 104a and R 104b include a 2-oxopropyl group, a 2-oxocyclopentyl group, a 2-oxocyclohexyl group, and a 2-oxocycloheptyl group. K - is the formula (P1a-1), can be exemplified the same ones as described in (P1a-2) and (P1a-3).

Figure 0004638378
(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、又は炭素数7〜12のアラルキル基を示す。)
Figure 0004638378
(In the formula, R 105 and R 106 are linear, branched or cyclic alkyl groups or halogenated alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, aryl groups or halogenated aryl groups having 6 to 20 carbon atoms, or carbon atoms. 7 to 12 aralkyl groups are 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 0004638378
(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、又は炭素数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、P2式のものと同様である。)
Figure 0004638378
(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, Or 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. And R 105 is the same as that in the formula P2.)

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 0004638378
(式中、R101a、R101bは前記と同様である。)
Figure 0004638378
(In the formula, R 101a and R 101b are the same as described above.)

Figure 0004638378
(式中、R110は炭素数6〜10のアリーレン基、炭素数1〜6のアルキレン基又は炭素数2〜6のアルケニレン基を示し、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、又はナフチル基を示し、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 0004638378
(In the formula, R 110 represents an arylene group having 6 to 10 carbon atoms, an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkenylene group having 2 to 6 carbon atoms, and some or all of the hydrogen atoms of these groups are further carbon atoms. It may be substituted with a linear or branched alkyl group or alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a nitro group, an acetyl group, or a phenyl group, and R 111 is a linear or branched chain having 1 to 8 carbon atoms. Or a substituted alkyl group, an alkenyl group or an alkoxyalkyl group, a phenyl group, or a naphthyl group, and part or all of the hydrogen atoms of these groups are further an alkyl group or alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms; A phenyl group which may be substituted with an alkyl group of 4 to 4, an alkoxy group, a nitro group or an acetyl group; a heteroaromatic group having 3 to 5 carbon atoms; or a phenyl group which may be substituted with a chlorine atom or a fluorine atom.

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 for 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-octenyl Groups such as alkoxyalkyl groups include methoxymethyl, ethoxymethyl, propoxymethyl, butoxymethyl, pentyloxymethyl, hexyloxymethyl, heptyloxymethyl, methoxyethyl, ethoxyethyl, Propoxyethyl, butoxyethyl, pentyloxyethyl, hexyloxyethyl, methoxypro Group, ethoxypropyl group, propoxypropyl group, butoxy propyl group, methoxybutyl group, ethoxybutyl group, propoxybutyl group, a methoxy pentyl group, an ethoxy pentyl group, a methoxy hexyl group, a methoxy heptyl group.

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.

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が挙げられる。   Specifically, examples of the onium salt include tetramethylammonium trifluoromethanesulfonate, tetramethylammonium nonafluorobutanesulfonate, tetra-n-butylammonium nonafluorobutanesulfonate, tetraphenylammonium nonafluorobutanesulfonate, p- Tetramethylammonium toluenesulfonate, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, trifluoromethanesulfonic acid (p-tert-butoxyphenyl) phenyliodonium, p-toluenesulfonic acid diphenyliodonium, p-toluenesulfonic acid (p-tert-butoxyphenyl) Phenyl iodonium, trifluoromethanesulfonic acid triphenylsulfonium, trifluoromethanesulfonic acid (p-tert- Toxiphenyl) diphenylsulfonium, bis (p-tert-butoxyphenyl) phenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, tris (p-tert-butoxyphenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium p-toluenesulfonate, p-toluenesulfone Acid (p-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, p-toluenesulfonic acid bis (p-tert-butoxyphenyl) phenylsulfonium, p-toluenesulfonic acid tris (p-tert-butoxyphenyl) sulfonium, nonafluorobutanesulfonic acid Triphenylsulfonium, triphenylsulfonium butanesulfonate, trimethylsulfonium trifluoromethanesulfonate, p-toluenesulfone Trimethylsulfonium, cyclohexylmethyl trifluoromethanesulfonate (2-oxocyclohexyl) sulfonium, cyclohexylmethyl p-toluenesulfonate (2-oxocyclohexyl) sulfonium, dimethylphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, dimethylphenylsulfonium p-toluenesulfonate, trifluoro Dicyclohexylphenylsulfonium p-toluenesulfonate, dicyclohexylphenylsulfonium p-toluenesulfonate, trinaphthylsulfonium trifluoromethanesulfonate, (2-norbornyl) methyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, ethylenebis [methyl (2-oxo Cyclopentyl) sulfonium trifluoromethanesulfo Nate], 1,2'-naphthylcarbonylmethyltetrahydrothiophenium triflate, triethylammonium nonaflate, tributylammonium nonaflate, tetraethylammonium nonaflate, tetrabutylammonium nonaflate, triethylammonium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide, Examples include onium salts such as triethylammonium tris (perfluoroethylsulfonyl) methide.

また、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が挙げられる。   Diazomethane derivatives include bis (benzenesulfonyl) diazomethane, bis (p-toluenesulfonyl) diazomethane, bis (xylenesulfonyl) diazomethane, bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane, bis (cyclopentylsulfonyl) diazomethane, and 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-amino) Sulfonyl) diazomethane, 1-cyclohexylsulfonyl-1- (tert-butylsulfonyl) diazomethane, 1-cyclohexylsulfonyl-1- (tert-amylsulfonyl) diazomethane, 1-tert-amylsulfonyl-1- (tert-butylsulfonyl) diazomethane And diazomethane derivatives.

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が挙げられる。   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 include glyoxime derivatives such as bis -O- (camphorsulfonyl)-.alpha.-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が挙げられる。   Examples of bissulfone derivatives include bisnaphthylsulfonylmethane, bistrifluoromethylsulfonylmethane, bismethylsulfonylmethane, bisethylsulfonylmethane, bispropylsulfonylmethane, bisisopropylsulfonylmethane, bis-p-toluenesulfonylmethane, and bisbenzenesulfonylmethane. Bissulfone derivatives are 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が挙げられる。
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 β-ketosulfone derivative include β-ketosulfone derivatives such as 2-cyclohexylcarbonyl-2- (p-toluenesulfonyl) propane and 2-isopropylcarbonyl-2- (p-toluenesulfonyl) propane.
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等が挙げられる。   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.

中でも、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。
Among them, trifluoromethanesulfonic acid triphenylsulfonium, trifluoromethanesulfonic acid (p-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, trifluoromethanesulfonic acid tris (p-tert-butoxyphenyl) sulfonium, p-toluenesulfonic acid triphenylsulfonium, p -Toluenesulfonic acid (p-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, p-toluenesulfonic acid tris (p-tert-butoxyphenyl) sulfonium, trifluoromethanesulfonic acid trinaphthylsulfonium, trifluoromethanesulfonic acid cyclohexylmethyl (2-oxocyclohexyl) ) Sulfonium, trifluoromethanesulfonic acid (2-norbornyl) methyl (2-oxocyclohexyl) sulfonic acid Arm, 1,2'-naphthyl carbonyl methyl tetrahydrothiophenium triflate onium salts such as,
Bis (benzenesulfonyl) diazomethane, bis (p-toluenesulfonyl) diazomethane, bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane, bis (n-butylsulfonyl) diazomethane, bis (isobutylsulfonyl) diazomethane, bis (sec-butylsulfonyl) diazomethane, bis ( diazomethane derivatives such as n-propylsulfonyl) diazomethane, bis (isopropylsulfonyl) diazomethane, bis (tert-butylsulfonyl) diazomethane,
Glyoxime derivatives such as bis-O- (p-toluenesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis-O- (n-butanesulfonyl) -α-dimethylglyoxime,
Bissulfone derivatives such as bisnaphthylsulfonylmethane,
N-hydroxysuccinimide methanesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide trifluoromethanesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide 1-propanesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide 2-propanesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide 1-pentanesulfonic acid A sulfonic acid ester derivative of an N-hydroxyimide compound such as an ester, N-hydroxysuccinimide p-toluenesulfonic acid ester, N-hydroxynaphthalimide methanesulfonic acid ester, or N-hydroxynaphthalimide benzenesulfonic acid ester is preferably used.

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 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部に対して好ましくは0.1〜50部、より好ましくは0.5〜40部である。0.1部以上であれば酸発生量が十分で、架橋反応が不十分となる恐れが少なく、50部以下であれば上層レジスト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, more preferably 0.5 to 40 parts with respect to 100 parts of the base resin. If the amount is 0.1 part or more, the amount of acid generated is sufficient and the crosslinking reaction is unlikely to be insufficient. If the amount is 50 parts or less, there is little possibility of mixing due to the acid moving to the upper resist.

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、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 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。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。   Examples of hybrid amines include dimethylethylamine, methylethylpropylamine, benzylamine, phenethylamine, and benzyldimethylamine. 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部に対して0.001〜2部、特に0.01〜1部が好適である。配合量が0.001部以上であれば十分な配合効果が得られ、2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 suitably 0.001 to 2 parts, particularly 0.01 to 1 part, based on 100 parts of the total base resin. If the blending amount is 0.001 part or more, a sufficient blending effect is obtained, and if it is 2 parts 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形成材料において使用可能な溶液としては水、有機溶剤が挙げられる。
有機溶剤としては、前記αヒドロキシメチルアクリレートを繰り返し単位として含む重合体、酸発生剤、架橋剤、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、プロピレングリコールモノメチルエーテル及びこれらの混合溶剤が好ましく使用される。
Examples of the solution that can be used in the resist underlayer film forming material of the present invention include water and organic solvents.
The organic solvent is not particularly limited as long as the polymer containing the α-hydroxymethyl acrylate as a repeating unit, an acid generator, a crosslinking agent, and other additives can be dissolved. 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. In the present invention, among these organic solvents, diethylene glycol dimethyl ether, 1-ethoxy-2-propanol, ethyl lactate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether and a mixed solvent thereof are preferably used.

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

上記の他、本発明のレジスト下層膜材料には、アルコール系の有機溶剤を添加することもできる。具体的には炭素数1〜7の1価のアルコールが好ましく用いられる。具体的にはメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、n−プロピルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、isoブチルアルコール、t−ブチルアルコール、n−ヘプチルアルコール、アリルアルコール、クロチルアルコール、シクロヘキシルアルコール、ベンジルアルコールが挙げられるが、特にはイソプロピルアルコールが好ましく挙げられる。
アルコール系有機溶剤の添加量は、水100質量部に対して、0.1〜100質量部が好ましく用いられる。
In addition to the above, an alcohol-based organic solvent can also be added to the resist underlayer film material of the present invention. Specifically, a monovalent alcohol having 1 to 7 carbon atoms is preferably used. Specifically, methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, n-propyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, isobutyl alcohol, t-butyl alcohol, n-heptyl alcohol, allyl alcohol, crotyl alcohol, cyclohexyl Although alcohol and benzyl alcohol are mentioned, isopropyl alcohol is particularly preferred.
The addition amount of the alcohol organic solvent is preferably 0.1 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water.

アルコール系有機溶剤は、特開平9−34115号公報に示すように水溶液中のマイクロバブルを低減させる効果がある。水溶性材料における溶液中のマイクロバブルは、パターン欠陥の原因となる。例えば、マイクロバブル防止として特開平9−6007号公報において、アセチレンアルコールの添加が紹介されている。   The alcohol-based organic solvent has an effect of reducing microbubbles in the aqueous solution as shown in JP-A-9-34115. Microbubbles in the solution of the water-soluble material cause pattern defects. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-6007 introduces the addition of acetylene alcohol to prevent microbubbles.

ここで示すアセチレンアルコールとは、下記一般式AA−1、AA−2に示すことができる。   The acetylene alcohol shown here can be represented by the following general formulas AA-1 and AA-2.

Figure 0004638378
(上記式中、R11〜R14、R17、R18は互いに同一又は異種の炭素数1〜20のアルキル基を示し、R15、R16、R19は互いに同一又は炭素数1〜10のアルキレン基を示し、a及びbはそれぞれa+b=0〜60となる整数、cは0〜30の整数である。)
Figure 0004638378
(In the above formula, R 11 to R 14 , R 17 and R 18 represent the same or different alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and R 15 , R 16 and R 19 are the same or have 1 to 10 carbon atoms. And a and b are each an integer such that a + b = 0 to 60, and c is an integer of 0 to 30.)

また、本発明のレジスト下層膜材料には、界面活性剤を添加することもできる。前記有機溶剤の中で説明したアセチレンアルコール類も界面活性剤としての効果があるが、それ以外の界面活性剤を添加することができる。界面活性剤の例としては、特に限定されるものではないが、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレインエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノール等のポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノバルミテート、ソルビタンモノステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノバルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルのノニオン系界面活性剤、エフトップEF301、EF303、EF352(トーケムプロダクツ)、メガファックF171、F172、F173(大日本インキ化学工業)、フロラードFC430、FC431、FC4430(住友スリーエム)、アサヒガードAG710、サーフロンS−381、S―382、SC101、SC102,SC103、SC104、SC105、SC106、サーフィノールE1004、KH−10、KH−20、KH−30、KH−40(旭硝子)等のフッ素系界面活性剤、オルガノシロキサンポリマ−KP−341、X−70−092、X−70−093(信越化学工業)、アクリル酸系又はメタクリル酸系ポリフローNo.75,No.95(共栄社油脂化学工業)が挙げられる。また、特開平9−43838号公報、特開2001−125259号公報に示されるパーフルオロアルキルエーテル基を持つ界面活性剤が挙げられる。
これらは単独あるいは2種以上の組み合わせで用いることができる。界面活性剤の添加量は、水あるいは有機溶剤の0.0001〜5%の範囲であるのが好ましい。
A surfactant can also be added to the resist underlayer film material of the present invention. The acetylene alcohols described in the organic solvent are also effective as a surfactant, but other surfactants can be added. Examples of the surfactant include, but are not limited to, polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene lauryl ether, polyethylene stearyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene olein ether, and polyoxyethylene Polyoxyethylene alkyl allyl ethers such as octylphenol ether and polyoxyethylene nonylphenol, polyoxyethylene polyoxypropylene block copolymers, sorbitan fatty acid esters such as sorbitan monolaurate, sorbitan monovalmitate, sorbitan monostearate, poly Oxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monovalmitate, polyoxyethylene sorbitan monostearate Nonionic surfactants of polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters such as polyoxyethylene sorbitan trioleate, polyoxyethylene sorbitan tristearate, F-top EF301, EF303, EF352 (Tochem Products), MegaFuck F171, F172, F173 ( Dainippon Ink & Chemicals, Inc.), Florard FC430, FC431, FC4430 (Sumitomo 3M), Asahi Guard AG710, Surflon S-381, S-382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC106, Surfinol E1004, KH-10 , Fluorosurfactants such as KH-20, KH-30, KH-40 (Asahi Glass), organosiloxane polymers KP-341, X-70-092, X-70-0 3 (Shin-Etsu Chemical), acrylic acid or methacrylic acid Polyflow No. 75, no. 95 (Kyoeisha Oil Chemical Co., Ltd.). Further, surfactants having a perfluoroalkyl ether group described in JP-A-9-43838 and JP-A-2001-125259 can be mentioned.
These can be used alone or in combination of two or more. The addition amount of the surfactant is preferably in the range of 0.0001 to 5% of water or the organic solvent.

また、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、前記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基板上に形成し、該下層膜の上に珪素原子を含有するレジスト中間層膜を形成し、該中間層膜の上にフォトレジスト組成物のレジスト上層膜を形成して3層レジスト膜を形成し、該レジスト3層膜のパターン回路領域を露光した後、現像液で現像してレジスト上層膜にレジストパターンを形成し、該パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにしてレジスト中間層膜をエッチングし、少なくともパターンが形成されたレジスト中間層膜をマスクにしてレジスト下層膜をエッチングし、少なくともパターンが形成されたレジスト下層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し、さらに、アッシングによって前記レジスト下層膜の剥離を行う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 resist underlayer film is formed on the substrate using the resist underlayer film material of the present invention, and silicon atoms are formed on the underlayer film. A resist intermediate layer film containing a photoresist composition, forming a resist upper layer film of a photoresist composition on the intermediate layer film to form a three-layer resist film, and exposing a pattern circuit region of the resist three-layer film Thereafter, development is performed with a developer to form a resist pattern on the resist upper layer film, and the resist intermediate layer film is etched using the resist upper layer film on which the pattern is formed as a mask, so that at least the resist intermediate layer film on which the pattern is formed is formed. The resist underlayer film is etched using the mask, and the substrate is etched using at least the patterned resist underlayer film as a mask. Down to form further provides a pattern forming method, which comprises carrying out the peeling of the resist underlayer film by ashing.

さらに、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、前記本発明のレジスト下層膜材料を用いて第1のレジスト下層膜を基板上に形成し、該第1のレジスト下層膜の上に第2のレジスト下層膜を形成し、該第2の下層膜の上に珪素原子を含有するレジスト中間層膜を形成し、該中間層膜の上にフォトレジスト組成物のレジスト上層膜を形成して3層レジスト膜を形成し、該レジスト3層膜のパターン回路領域を露光した後、現像液で現像してレジスト上層膜にレジストパターンを形成し、該パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにしてレジスト中間層膜をエッチングし、少なくともパターンが形成されたレジスト中間層膜をマスクにして第1及び第2のレジスト下層膜をエッチングし、少なくともパターンが形成された第1及び第2のレジスト下層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し、さらに、アッシングによって前記レジスト下層膜の剥離を行うことを特徴とするパターン形成方法も提供する。   Furthermore, the present invention is a method of forming a pattern on a substrate by lithography, wherein at least a first resist underlayer film is formed on the substrate using the resist underlayer film material of the present invention, and the first resist A second resist lower layer film is formed on the lower layer film, a resist intermediate layer film containing silicon atoms is formed on the second lower layer film, and a photoresist composition resist is formed on the intermediate layer film. An upper layer film was formed to form a three-layer resist film, the pattern circuit region of the resist three-layer film was exposed, and developed with a developing solution to form a resist pattern on the resist upper layer film, whereby the pattern was formed The resist intermediate layer film is etched using the resist upper layer film as a mask, and the first and second resist lower layer films are etched using at least the resist intermediate layer film on which the pattern is formed as a mask. The pattern is formed on the substrate by etching the substrate using the first and second resist underlayer films having at least a pattern as a mask, and the resist underlayer film is peeled off by ashing. A forming method is also provided.

これらの3層レジストプロセスについて、図1,2を参照してより具体的に説明する。
先ず、図1(a)、図2(a)に示すように、基板10上に、(第1の)レジスト下層膜11、(第2のレジスト下層膜15)、レジスト中間層膜12、レジスト上層膜13を形成する。
本発明のレジスト下層膜11は、フォトレジストと同様にスピンコート法などで被加工基板10上に形成することが可能である。スピンコート後、溶媒を蒸発し、レジスト中間層膜12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11の厚さは適宜選定されるが、30〜20,000nm、特に50〜15,000nmとすることが好ましい。
These three-layer resist processes will be described more specifically with reference to FIGS.
First, as shown in FIGS. 1A and 2A, on a substrate 10, a (first) resist underlayer film 11, a (second resist underlayer film 15), a resist intermediate layer film 12, and a resist are formed. An upper layer film 13 is formed.
The resist underlayer film 11 of the present invention can be formed on the substrate to be processed 10 by a spin coat method or the like, similarly to the photoresist. After spin coating, it is desirable to evaporate the solvent and perform baking to promote the crosslinking reaction in order to prevent mixing with the resist intermediate layer film 12. 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 11 is appropriately selected, it is preferably 30 to 20,000 nm, particularly 50 to 15,000 nm.

このレジスト下層膜11を形成した後、図2に示すように、その上に更にエッチング耐性が高い第2のレジスト下層膜15を成膜してもよいし、あるいは図1に示すように、珪素を含有するレジスト中間層膜12を形成してもよい。
本発明のレジスト下層膜11はアッシング速度が速い特徴を有するが、被加工基板10のドライエッチングにおける耐性をさらに向上させたい場合もある。その場合には、図2に示すように、本発明の第1のレジスト下層膜11の上にエッチング耐性の高い第2のレジスト下層膜15を形成し、さらに、その上に、レジスト中間層膜12を形成する方法をとるのが好ましい。
珪素含有レジスト中間層膜12の上にはフォトレジスト組成物のレジスト上層膜13を成膜するが、レジスト上層膜13の下(珪素含有レジスト中間層膜12の上)に有機反射防止膜を成膜してもよい。
After this resist underlayer film 11 is formed, a second resist underlayer film 15 having higher etching resistance may be formed thereon as shown in FIG. 2, or silicon as shown in FIG. A resist intermediate layer film 12 containing may be formed.
Although the resist underlayer film 11 of the present invention has a feature of a high ashing speed, there are cases where it is desired to further improve the resistance of the substrate 10 to be processed in dry etching. In that case, as shown in FIG. 2, a second resist underlayer film 15 having high etching resistance is formed on the first resist underlayer film 11 of the present invention, and a resist intermediate layer film is further formed thereon. The method of forming 12 is preferably taken.
A resist upper layer film 13 of a photoresist composition is formed on the silicon-containing resist intermediate layer film 12, and an organic antireflection film is formed below the resist upper layer film 13 (on the silicon-containing resist intermediate layer film 12). A film may be formed.

フォトレジスト組成物によりレジスト上層膜13を形成する場合、上記レジスト下層膜11を形成する場合と同様に、スピンコート法が好ましく用いられる。そしてレジスト上層膜13をスピンコート法などにより形成後、プリベークを行うが、80〜180℃で10〜300秒の範囲が好ましい。なお、レジスト上層膜13の厚さは特に制限されないが、30〜500nm、特に50〜400nmが好ましい。   When the resist upper layer film 13 is formed from a photoresist composition, the spin coating method is preferably used as in the case of forming the resist lower layer film 11. Then, after the resist upper layer film 13 is formed by a spin coating method or the like, pre-baking is performed. The thickness of the resist upper layer film 13 is not particularly limited, but is preferably 30 to 500 nm, particularly 50 to 400 nm.

ここで、(第1の)レジスト下層膜11を形成するための材料としては、前述のように、少なくともαヒドロキシメチルアクリレートを繰り返し単位として有する重合体を含むものである本発明のレジスト下層膜材料を用いる。
さらに、第2のレジスト下層膜15を形成するための材料としては、前述のように、炭素の含有量が50質量%以上の、エッチング耐性の高い材料を用いるのが良い。
Here, as the material for forming the (first) resist underlayer film 11, as described above, the resist underlayer film material of the present invention containing at least a polymer having α-hydroxymethyl acrylate as a repeating unit is used. .
Furthermore, as a material for forming the second resist underlayer film 15, as described above, a material having a high etching resistance with a carbon content of 50% by mass or more is preferably used.

また、3層レジストプロセス用の珪素含有レジスト中間層膜12としては、シルセスキオキサンベースのレジスト中間層膜が好ましく用いられる。
レジスト中間層膜に反射防止膜として効果を持たせることによって、反射をより抑えることができる。特に193nm露光用として、αヒドロキシメチルアクリレートを繰り返し単位として含むレジスト下層膜に吸収基がない場合、レジスト中間層膜で反射を抑えることによって基板反射を0.5%以下にすることができる。反射防止効果があるレジスト中間層膜としては、248nm、157nm露光用としてはアントラセン、193nm露光用としてはフェニル基または珪素−珪素結合を有し、酸あるいは熱で架橋するシルセスキオキサンが好ましく用いられる。
Further, as the silicon-containing resist intermediate layer film 12 for the three-layer resist process, a silsesquioxane-based resist intermediate layer film is preferably used.
By making the resist intermediate layer film effective as an antireflection film, reflection can be further suppressed. In particular, for exposure at 193 nm, when the resist underlayer film containing α-hydroxymethyl acrylate as a repeating unit has no absorbing group, substrate reflection can be reduced to 0.5% or less by suppressing reflection with the resist intermediate layer film. As the resist intermediate layer film having an antireflection effect, an anthracene is preferably used for exposure at 248 nm and 157 nm, and a silsesquioxane having a phenyl group or a silicon-silicon bond and being crosslinked with acid or heat is preferably used for exposure at 193 nm. It is done.

また、レジスト中間層膜としては、Chemical Vapour Deposition(CVD)法で形成したレジスト中間層膜をもちいることもできる。CVDで形成する珪素含有レジスト中間層膜として反射防止膜としての効果があるのはSiON膜が知られている。
ただし、CVD法よりスピンコート法によるレジスト中間層膜の形成の方が、CVD装置導入コストが無いメリットがある。
Further, as the resist intermediate layer film, a resist intermediate layer film formed by a chemical vapor deposition (CVD) method can also be used. As a silicon-containing resist intermediate layer film formed by CVD, an SiON film is known as an antireflection film.
However, the formation of the resist intermediate film by the spin coating method has an advantage that there is no cost for introducing the CVD apparatus than the CVD method.

さらに、レジスト上層膜13を形成するためのフォトレジスト組成物としては、公知のものを使用することができる。
3層レジストプロセスにおけるレジスト上層膜13は、ポジ型でもネガ型でもどちらでも良く、通常用いられている単層レジストと同じものを用いることができる。
Further, as the photoresist composition for forming the resist upper layer film 13, a known composition can be used.
The resist upper layer film 13 in the three-layer resist process may be either a positive type or a negative type, and the same one as a commonly used single layer resist can be used.

次に、図1(b),(c)、図2(b),(c)に示すように、露光、現像を行う。
上記のようにレジスト上層膜13を形成後、常法に従い、露光14を行い(図1(b),図2(b)参照)、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(図1(c),図2(c)参照)。
Next, as shown in FIGS. 1B and 1C and FIGS. 2B and 2C, exposure and development are performed.
After the resist upper layer film 13 is formed as described above, exposure 14 is performed according to a conventional method (see FIGS. 1B and 2B), post-exposure baking (PEB), development is performed, and a resist pattern is formed. (See FIG. 1 (c), FIG. 2 (c)).

次に、図1(d),図2(d)に示すように、得られたレジストパターンをマスクにして珪素含有レジスト中間層膜12のエッチングを行う。
この時、フロン系ガスを用いるのが良い。フロン系のガスとしては、CF、CHF、C、C、C10、C、C10、Cなどが挙げられる。
Next, as shown in FIGS. 1D and 2D, the silicon-containing resist intermediate film 12 is etched using the obtained resist pattern as a mask.
At this time, it is preferable to use a fluorocarbon gas. Examples of the fluorocarbon gas include CF 4 , CHF 3 , C 2 F 6 , C 2 F 4 , C 3 F 10 , C 3 F 8 , C 4 F 10 , and C 4 F 8 .

次に、図1(e),図2(e)に示すように、珪素含有レジスト中間層膜12をマスクにして(第1の)レジスト下層膜11(,第2のレジスト下層膜15)のエッチングを行う。
この時に用いるガスは、酸素、水素、アンモニアガスなどである。酸素ガスなどに加えて、He、Arなどの不活性ガスや、CO、CO2、SO2、N2、NO2ガスを加えることも可能である。特に後者のガスはパターン側壁のアンダーカット防止のための側壁保護のために用いられる。
Next, as shown in FIG. 1E and FIG. 2E, the (first) resist underlayer film 11 (and the second resist underlayer film 15) is formed using the silicon-containing resist intermediate layer film 12 as a mask. Etching is performed.
The gas used at this time is oxygen, hydrogen, ammonia gas, or the like. In addition to oxygen gas or the like, it is also possible to add an inert gas such as He or Ar, or CO, CO 2 , SO 2 , N 2 , or NO 2 gas. In particular, the latter gas is used for side wall protection for preventing undercut of the pattern side wall.

次に、図1(f),図2(f)に示すように、基板10のエッチングを行う。
この被加工基板10のエッチングも、常法によって行うことができる。例えば、基板10がSiO2、SiN、シリカ系の低誘電率膜であればフロン系ガスを主体としたエッチング、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。基板加工をフロン系ガスでエッチングした場合、珪素含有レジスト中間層膜12は被加工基板10の加工と同時に剥離される。
Next, as shown in FIGS. 1F and 2F, the substrate 10 is etched.
Etching of the substrate 10 can also be performed by a conventional method. For example, if the substrate 10 is a SiO 2 , SiN, or silica-based low dielectric constant film, etching is mainly performed using a fluorocarbon gas, and p-Si, Al, or W is performed using mainly a chlorine-based or bromine-based gas. . When the substrate processing is etched with chlorofluorocarbon gas, the silicon-containing resist intermediate film 12 is peeled off simultaneously with the processing of the substrate 10 to be processed.

次に、図1(g),図2(g)に示すように、レジスト下層膜11等を剥離するためのアッシングを行う。
レジスト下層膜11等を剥離するためのアッシングは、酸素、水素ガスなどを用いて行うことができる。
本発明のレジスト下層膜材料から形成したレジスト下層膜11は、アッシング速度が非常に速い特徴を有する。
Next, as shown in FIGS. 1G and 2G, ashing is performed to remove the resist underlayer film 11 and the like.
Ashing for removing the resist underlayer film 11 and the like can be performed using oxygen, hydrogen gas, or the like.
The resist underlayer film 11 formed from the resist underlayer film material of the present invention has a very high ashing speed.

なお、図1,2に示すように、基板10は、ベース層10bと被加工層10aで構成されて良い。基板10のベース層10bとしては、特に限定されるものではなく、Si、α−Si、p−Si、SiO2、SiN、SiON、W、TiN、Al等で被加工層(被加工基板)10aと異なる材質のものが用いられる。被加工層10aとしては、Si、SiO2、SiON、SiN、p−Si、α−Si、W、W−Si、Al、Cu、Al−Si等種々の低絶縁(Low−k)膜及びそのストッパー膜が用いられ、通常50〜10,000nm、特に100〜5,000nm厚さに形成し得る。
本発明のレジスト下層膜は、アッシング速度が速く、アッシング時間が短くてすむので、特に、ポーラスシリカなどのLow−K膜の加工プロセスに対して有効である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the substrate 10 may be composed of a base layer 10b and a layer to be processed 10a. The base layer 10b of the substrate 10 is not particularly limited, and is a layer to be processed (substrate to be processed) 10a made of Si, α-Si, p-Si, SiO 2 , SiN, SiON, W, TiN, Al, or the like. Different materials are used. The layer to be processed 10a, Si, SiO 2, SiON , SiN, p-Si, α-Si, W, W-Si, Al, Cu, various low dielectric Al-Si, etc. (Low-k) film and A stopper film is used, and can usually be formed to a thickness of 50 to 10,000 nm, particularly 100 to 5,000 nm.
Since the resist underlayer film of the present invention has a high ashing speed and a short ashing time, it is particularly effective for processing a low-K film such as porous silica.

また、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、前記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基板上に形成し、該下層膜の上にフォトレジスト組成物のレジスト上層膜を形成して2層レジスト膜を形成し、該2層レジスト膜のパターン回路領域を露光した後、現像液で現像してレジスト上層膜にレジストパターンを形成し、該パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにしてレジスト下層膜をエッチングし、少なくともパターンが形成されたレジスト下層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し、さらに、アッシングによって前記レジスト下層膜の剥離を行うことを特徴とするパターン形成方法も提供する。   The present invention is also 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 of the present invention, and a photoresist is formed on the underlayer film. A resist upper layer film of the composition is formed to form a two-layer resist film, the pattern circuit region of the two-layer resist film is exposed, and then developed with a developer to form a resist pattern on the resist upper layer film. The resist underlayer film is etched using the resist upper layer film formed as a mask, and the substrate is etched using at least the resist underlayer film formed as a mask to form a pattern on the substrate. Further, the resist underlayer film is formed by ashing. There is also provided a pattern forming method characterized in that the film is peeled off.

また、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、前記本発明のレジスト下層膜材料を用いて第1のレジスト下層膜を基板上に形成し、該第1のレジスト下層膜の上に第2のレジスト下層膜を形成し、該第2のレジスト下層膜の上にフォトレジスト組成物のレジスト上層膜を形成して2層レジスト膜を形成し、該2層レジスト膜のパターン回路領域を露光した後、現像液で現像してレジスト上層膜にレジストパターンを形成し、該パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにして第1及び第2のレジスト下層膜をエッチングし、少なくともパターンが形成された第1及び第2のレジスト下層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し、さらに、アッシングによって前記レジスト下層膜の剥離を行う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 first resist underlayer film is formed on the substrate using the resist underlayer film material of the present invention, and the first resist A second resist underlayer film is formed on the lower layer film, a resist upper layer film of a photoresist composition is formed on the second resist underlayer film to form a two-layer resist film, and the two-layer resist film After the pattern circuit area is exposed, the resist pattern is formed on the resist upper film by developing with a developing solution, and the first and second resist lower films are etched using the resist upper film on which the pattern is formed as a mask. The substrate is etched using at least the first and second resist underlayer films on which the pattern is formed as a mask to form a pattern on the substrate, and the pattern is further formed by ashing. A pattern forming method and performing peeling strike underlayer film.

このように、本発明のレジスト下層膜材料は、2層レジストプロセスのレジスト下層膜を形成する材料として用いることもできる。
2層レジストプロセスについて、図3、4を参照して、より具体的に説明する。
先ず、図3(a)、図4(a)に示すように、基板10上に本発明の(第1の)レジスト下層膜11、(第2のレジスト下層膜15)、レジスト上層膜13を形成する。
2層レジストプロセスでは、図1,2の3層レジストプロセスで説明したようなレジスト中間層膜12を設けず、レジスト上層膜13とレジスト下層膜11(,15)の2層で構成する。
レジスト上層膜13としては、珪素を含有するポリマーを用いる。珪素含有ポリマーとしては、シルセスキオキサン、ビニルシラン誘導体、シロキサンペンダントアクリルなどが挙げられる。
レジスト下層膜11,15は、前記3層レジストプロセスで説明したのと同様である。
Thus, the resist underlayer film material of the present invention can also be used as a material for forming a resist underlayer film in a two-layer resist process.
The two-layer resist process will be described more specifically with reference to FIGS.
First, as shown in FIGS. 3A and 4A, the (first) resist underlayer film 11, (second resist underlayer film 15), and resist upper layer film 13 of the present invention are formed on a substrate 10. Form.
In the two-layer resist process, the resist intermediate layer film 12 as described in the three-layer resist process of FIGS. 1 and 2 is not provided, and the resist upper layer film 13 and the resist lower layer film 11 (, 15) are formed.
As the resist upper layer film 13, a polymer containing silicon is used. Examples of the silicon-containing polymer include silsesquioxane, a vinyl silane derivative, and a siloxane pendant acrylic.
The resist underlayer films 11 and 15 are the same as described in the three-layer resist process.

次に、図3(b),(c)、図4(b),(c)に示すように露光14、現像を行い、レジストパターンを得る。
次に、図3(d)、図4(d)に示すように、珪素含有レジスト上層膜13をマスクにして(第1の)レジスト下層膜11(,第2のレジスト下層膜15)のエッチングを行う。
次に、図3(e)、図4(e)に示すように、パターンが形成されたレジスト下層膜11(,15)をマスクにして基板10のエッチングを行う。
そして、最後に、図3(f)、図4(f)に示すように、アッシングを行い、レジスト下層膜11(,15)を剥離する。
なお、図3,4に示すように、基板10は、ベース層10bと被加工層10aで構成されて良く、被加工層10aおよびベース層10bとしては、図1、2で述べたものが挙げられる。
なお、上記露光を、電子線を用いて行うことができる。この場合、本発明のレジスト下層膜材料から作製されたレジスト下層膜は、露光時にフォトレジスト(レジスト上層膜)中に発生した酸が基板に拡散するのを防ぐ優れた酸ブロック機能を有しているため、フォトレジスト中の酸濃度の低下を防いで、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ことができる。
Next, as shown in FIGS. 3B, 3C, 4B, and 4C, exposure 14 and development are performed to obtain a resist pattern.
Next, as shown in FIGS. 3D and 4D, etching of the (first) resist underlayer film 11 (and the second resist underlayer film 15) is performed using the silicon-containing resist upper layer film 13 as a mask. I do.
Next, as shown in FIGS. 3E and 4E, the substrate 10 is etched using the patterned resist underlayer film 11 (15) as a mask.
Finally, as shown in FIGS. 3 (f) and 4 (f), ashing is performed to peel off the resist underlayer film 11 (, 15).
3 and 4, the substrate 10 may be composed of a base layer 10b and a layer to be processed 10a. Examples of the layer to be processed 10a and the base layer 10b include those described in FIGS. It is done.
The exposure can be performed using an electron beam. In this case, the resist underlayer film produced from the resist underlayer film material of the present invention has an excellent acid blocking function that prevents acid generated in the photoresist (resist upper layer film) during exposure from diffusing into the substrate. Therefore, the acid concentration in the photoresist can be prevented from being lowered, and the resist pattern can be prevented from being skirted or undercut.

以下、実施例、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。   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.

[合成例1]
100mLのフラスコにαヒドロキシメチルアクリル酸 t−ブチル15.8g、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0.2g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 1]
15.8 g of α-hydroxymethyl acrylate and 20 g of tetrahydrofuran as a solvent were added to a 100 mL 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, 0.2 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
αヒドロキシメチルアクリル酸 t−ブチル=a1(モル比)=1.0
分子量(Mw)=9,000
分散度(Mw/Mn)=1.60
この重合体をポリマー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
α-hydroxymethyl acrylate t-butyl = a1 (molar ratio) = 1.0
Molecular weight (Mw) = 9000
Dispersity (Mw / Mn) = 1.60
This polymer is referred to as polymer 1.

Figure 0004638378
Figure 0004638378

[合成例2]
100mLのフラスコにαヒドロキシメチルアクリル酸 t−ブチル14.3g、4−ヒドロキシスチレン1.2g、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0.2g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 2]
In a 100 mL flask, 14.3 g of α-hydroxymethyl acrylate, 1.2 g of 4-hydroxystyrene, 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, 0.2 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。
共重合組成比
αヒドロキシメチルアクリル酸 t−ブチル:4−ヒドロキシスチレン=a1:b1(モル比)=0.9:0.1
分子量(Mw)=8,800
分散度(Mw/Mn)=1.77
この重合体をポリマー2とする。
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Copolymer composition ratio
α-hydroxymethyl acrylate t-butyl: 4-hydroxystyrene = a1: b1 (molar ratio) = 0.9: 0.1
Molecular weight (Mw) = 8,800
Dispersity (Mw / Mn) = 1.77
This polymer is designated as Polymer 2.

Figure 0004638378
Figure 0004638378

[合成例3]
100mLのフラスコにαヒドロキシメチルアクリル酸 t−ブチル14.3g、アクリル酸0.7g、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0.2g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 3]
To a 100 mL flask, 14.3 g of α-hydroxymethyl acrylate, 0.7 g of acrylic acid, 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, 0.2 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。
共重合組成比
αヒドロキシメチルアクリル酸 t−ブチル:アクリル酸=a1:c1(モル比)=0.9:0.1
分子量(Mw)=8,300
分散度(Mw/Mn)=1.62
この重合体をポリマー3とする。
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Copolymer composition ratio
α-hydroxymethyl acrylate t-butyl: acrylic acid = a1: c1 (molar ratio) = 0.9: 0.1
Molecular weight (Mw) = 8,300
Dispersity (Mw / Mn) = 1.62
This polymer is designated as Polymer 3.

Figure 0004638378
Figure 0004638378

[合成例4]
100mLのフラスコにαヒドロキシメチルアクリル酸 t−ブチル14.3g、αヒドロキシメチルアクリル酸フェニル1.8g、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0.2g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 a 100 mL flask, 14.3 g of α-hydroxymethyl acrylate, 1.8 g of phenyl α-hydroxymethyl acrylate, 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, 0.2 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。
共重合組成比
αヒドロキシメチルアクリル酸 t−ブチル:αヒドロキシメチルアクリル酸フェニル=a1:a2(モル比)=0.9:0.1
分子量(Mw)=9,200
分散度(Mw/Mn)=1.64
この重合体をポリマー4とする。
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Copolymer composition ratio
α-hydroxymethyl acrylate t-butyl: α-hydroxymethyl acrylate phenyl = a1: a2 (molar ratio) = 0.9: 0.1
Molecular weight (Mw) = 9,200
Dispersity (Mw / Mn) = 1.64
This polymer is designated as polymer 4.

Figure 0004638378
Figure 0004638378

[合成例5]
100mLのフラスコにαヒドロキシメチルアクリル酸 1−エチルシクロペンチル14.3g、αヒドロキシメチルアクリル酸−3,5−ジ(2−ヒドロキシ−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロピル)シクロヘキシル5.2g、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0.2g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 100 mL flask, α-hydroxymethyl acrylate 1-ethylcyclopentyl 14.3 g, α-hydroxymethyl acrylate-3,5-di (2-hydroxy-1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2- Propyl) cyclohexyl 5.2 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, 0.2 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。
共重合組成比
αヒドロキシメチルアクリル酸 1−エチルシクロペンチル:αヒドロキシメチルアクリル酸−3,5−ジ(2−ヒドロキシ−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロピル)シクロヘキシル=a3:a4(モル比)=0.9:0.1
分子量(Mw)=8,400
分散度(Mw/Mn)=1.70
この重合体をポリマー5とする。
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Copolymer composition ratio
α-hydroxymethyl acrylate 1-ethylcyclopentyl: α-hydroxymethyl acrylate-3,5-di (2-hydroxy-1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propyl) cyclohexyl = a3: a4 (Molar ratio) = 0.9: 0.1
Molecular weight (Mw) = 8,400
Dispersity (Mw / Mn) = 1.70
This polymer is designated as polymer 5.

Figure 0004638378
Figure 0004638378

[合成例6]
100mLのフラスコにαヒドロキシメチルアクリル酸 1−エチルシクロペンチル14.3g、無水マレイン酸1.2g、溶媒としてテトラヒドロフランを10g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0.2g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 a 100 mL flask, 14.3 g of 1-ethylcyclopentyl α-hydroxymethyl acrylate, 1.2 g of maleic anhydride, and 10 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, 0.2 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。
共重合組成比
αヒドロキシメチルアクリル酸 1−エチルシクロペンチル:無水マレイン酸=a3:d1(モル比)=0.9:0.1
分子量(Mw)=7,300
分散度(Mw/Mn)=1.78
この重合体をポリマー6とする。
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Copolymer composition ratio
α-hydroxymethyl acrylate 1-ethylcyclopentyl: maleic anhydride = a3: d1 (molar ratio) = 0.9: 0.1
Molecular weight (Mw) = 7,300
Dispersity (Mw / Mn) = 1.78
This polymer is designated as polymer 6.

Figure 0004638378
Figure 0004638378

[合成例7]
100mLのフラスコにαヒドロキシメチルアクリル酸 1−エチルシクロペンチル14.3g、N−フェニルマレイミド1.2g、溶媒としてテトラヒドロフランを10g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0.2g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]
Α-hydroxymethyl acrylate 1-ethylcyclopentyl 14.3 g, N-phenylmaleimide 1.2 g, and 10 g of tetrahydrofuran as a solvent were added to a 100 mL 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, 0.2 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。
共重合組成比
αヒドロキシメチルアクリル酸 1−エチルシクロペンチル:N−フェニルマレイミド=a3:e1(モル比)=0.9:0.1
分子量(Mw)=6,400
分散度(Mw/Mn)=1.55
この重合体をポリマー7とする。
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Copolymer composition ratio
α-hydroxymethyl acrylate 1-ethylcyclopentyl: N-phenylmaleimide = a3: e1 (molar ratio) = 0.9: 0.1
Molecular weight (Mw) = 6,400
Dispersity (Mw / Mn) = 1.55
This polymer is designated as polymer 7.

Figure 0004638378
Figure 0004638378

[合成例8]
100mLのフラスコにαヒドロキシメチルアクリル酸 1−エチルシクロペンチル14.3g、αヒドロキシメチルアクリル酸−5−オキソ−4−オキサトリシクロ[4.2.1.03,7]ノナン−2−イル2.4g、溶媒としてテトラヒドロフランを10g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0.2g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]
Α-hydroxymethyl acrylate 1-ethylcyclopentyl 14.3 g, α-hydroxymethyl acrylate-5-oxo-4-oxatricyclo [4.2.1.0 3,7 ] nonan-2-yl 2 in a 100 mL flask 0.4 g and 10 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, 0.2 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。
共重合組成比
αヒドロキシメチルアクリル酸 1−エチルシクロペンチル:αヒドロキシメチルアクリル酸−5−オキソ−4−オキサトリシクロ[4.2.1.03,7]ノナン−2−イル=a3:a5(モル比)=0.9:0.1
分子量(Mw)=5,800
分散度(Mw/Mn)=1.59
この重合体をポリマー8とする。
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Copolymer composition ratio
α-hydroxymethyl acrylate 1-ethylcyclopentyl: α-hydroxymethyl acrylate-5-oxo-4-oxatricyclo [4.2.1.0 3,7 ] nonan-2-yl = a3: a5 (molar ratio) = 0.9: 0.1
Molecular weight (Mw) = 5,800
Dispersity (Mw / Mn) = 1.59
This polymer is designated as polymer 8.

Figure 0004638378
Figure 0004638378

[合成例9]
100mLのフラスコにαヒドロキシメチルアクリル酸−1−アダマンチル17.6g、4−ヒドロキシスチレン2.4g、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0.2g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]
To a 100 mL flask, 17.6 g of α-hydroxymethyl acrylate-1-adamantyl, 2.4 g of 4-hydroxystyrene, 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, 0.2 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。
共重合組成比
αヒドロキシメチルアクリル酸−1−アダマンチル:4−ヒドロキシスチレン=a6:b1(モル比)=0.8:0.2
分子量(Mw)=9,800
分散度(Mw/Mn)=1.78
この重合体をポリマー9とする。
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Copolymer composition ratio
α-hydroxymethylacrylic acid-1-adamantyl: 4-hydroxystyrene = a6: b1 (molar ratio) = 0.8: 0.2
Molecular weight (Mw) = 9,800
Dispersity (Mw / Mn) = 1.78
This polymer is designated as polymer 9.

Figure 0004638378
Figure 0004638378

[合成例10]
100mLのフラスコにαヒドロキシメチルアクリル酸−8−トリシクロデカニル16.5g、4−ヒドロキシスチレン2.4g、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0.2g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 10]
To a 100 mL flask, 16.5 g of α-hydroxymethylacrylic acid-8-tricyclodecanyl, 2.4 g of 4-hydroxystyrene, 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, 0.2 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。
共重合組成比
αヒドロキシメチルアクリル酸−8−トリシクロデカニル:4−ヒドロキシスチレン=a7:b1(モル比)=0.8:0.2
分子量(Mw)=9,400
分散度(Mw/Mn)=1.82
この重合体をポリマー10とする。
When the obtained polymer was measured by 13 C, 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Copolymer composition ratio
α-hydroxymethylacrylic acid-8-tricyclodecanyl: 4-hydroxystyrene = a7: b1 (molar ratio) = 0.8: 0.2
Molecular weight (Mw) = 9,400
Dispersity (Mw / Mn) = 1.82
This polymer is designated as polymer 10.

Figure 0004638378
Figure 0004638378

また、従来から用いられている重合体として、m−クレゾールノボラック、ポリ-p-ヒドロキシスチレンを準備した。   Further, m-cresol novolak and poly-p-hydroxystyrene were prepared as conventionally used polymers.

[レジスト下層膜材料の調製]
上記重合体、CR1で示される架橋剤、AG1、AG2で示される酸発生剤を、FC−430(住友スリーエム社製)0.1質量%を含む有機溶剤中に表1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(実施例1〜12、比較例1,2)の溶液をそれぞれ調製した。
[Preparation of resist underlayer film material]
The polymer, the cross-linking agent represented by CR1, and the acid generator represented by AG1 and AG2 were dissolved in an organic solvent containing 0.1% by mass of FC-430 (manufactured by Sumitomo 3M) at a ratio shown in Table 1. The solutions of the resist underlayer film materials (Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 and 2) were prepared by filtering through a 0.1 μm fluororesin filter.

表1中の各レジスト下層膜材料の組成は次の通りである。
ポリマー1〜10: 合成例1〜10より
架橋剤: CR1(下記構造式参照)

Figure 0004638378
酸発生剤: AG1、AG2(下記構造式参照)
Figure 0004638378
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) The composition of each resist underlayer film material in Table 1 is as follows.
Polymers 1 to 10: From Synthesis Examples 1 to 10 Crosslinking agent: CR1 (see the following structural formula)
Figure 0004638378
Acid generator: AG1, AG2 (see structural formula below)
Figure 0004638378
Organic solvent: PGMEA (propylene glycol monomethyl ether acetate)

[珪素含有レジスト中間層膜材料の調製]
次に、下記に示す重合体(ArF珪素含有中間層ポリマー1)、AG1で示される酸発生剤を、FC−430(住友スリーエム社製)0.1質量%を含む有機溶剤中に表1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中間層膜材料(SOG1)の溶液を調製した。
[Preparation of silicon-containing resist interlayer film material]
Next, in the organic solvent containing 0.1% by mass of FC-430 (manufactured by Sumitomo 3M), the following polymer (ArF silicon-containing intermediate layer polymer 1) and acid generator represented by AG1 are listed in Table 1. A solution of the resist intermediate layer film material (SOG1) was prepared by dissolving at the indicated ratio and filtering through a 0.1 μm fluororesin filter.

表1中のレジスト中間層膜材料の組成は次の通りである。
重合体: ArF珪素含有中間層ポリマー1(下記構造式参照)

Figure 0004638378
(o=0.20, p=0.8, Mw=3,400)
酸発生剤: AG1(前記参照)
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) The composition of the resist intermediate layer material in Table 1 is as follows.
Polymer: ArF silicon-containing intermediate layer polymer 1 (see structural formula below)
Figure 0004638378
(O = 0.20, p = 0.8, Mw = 3,400)
Acid generator: AG1 (see above)
Organic solvent: PGMEA (propylene glycol monomethyl ether acetate)

Figure 0004638378
Figure 0004638378

[レジスト上層膜材料の調製]
次に、下記に示す重合体(ArF単層レジストポリマー1)、PAG1で示される酸発生剤、TMMEAで示される塩基性化合物をFC−430(住友スリーエム社製)0.1質量%を含む有機溶剤中に表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、レジスト上層膜材料(ArF用SLレジスト)の溶液を調製した。
[Preparation of resist upper layer film material]
Next, an organic containing 0.1% by mass of the following polymer (ArF single layer resist polymer 1), an acid generator represented by PAG1, and a basic compound represented by TMMEA (manufactured by Sumitomo 3M) A solution of the resist upper layer film material (ArF SL resist) was prepared by dissolving in a solvent at a ratio shown in Table 2 and filtering through a 0.1 μm fluororesin filter.

表2中のレジスト上層膜材料の組成は次の通りである。
重合体: ArF単層レジストポリマー1(下記構造式参照)

Figure 0004638378
(u=0.40,v=0.30,w=0.30 Mw7,800)
酸発生剤: PAG1(下記構造式参照)
Figure 0004638378
塩基性化合物: TMMEA(下記構造式参照)
Figure 0004638378
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) The composition of the resist upper layer film material in Table 2 is as follows.
Polymer: ArF single layer resist polymer 1 (see structural formula below)
Figure 0004638378
(U = 0.40, v = 0.30, w = 0.30 Mw7,800)
Acid generator: PAG1 (see structural formula below)
Figure 0004638378
Basic compound: TMMEA (see structural formula below)
Figure 0004638378
Organic solvent: PGMEA (propylene glycol monomethyl ether acetate)

Figure 0004638378
Figure 0004638378

[アッシング試験]
次に、上記調製したレジスト下層膜材料(実施例1〜12、比較例1,2)の溶液をSi(シリコン)基板上に塗布して、200℃で60秒間ベークして膜厚300nmのレジスト下層膜を形成した。
[Ashing test]
Next, a solution of the resist underlayer film material prepared above (Examples 1 to 12, Comparative Examples 1 and 2) was applied on a Si (silicon) substrate, and baked at 200 ° C. for 60 seconds to form a resist having a thickness of 300 nm. A lower layer film was formed.

そして、アッシング速度のテストを行った。このテストは、上記形成したレジスト下層膜を、下記の条件(O系ガス)で、東京エレクトロン株式会社製ドライエッチング装置TE−8500Pを用いて、アッシングすることで行った。 The ashing speed was tested. This test was performed by ashing the formed resist underlayer film under the following conditions (O 2 -based gas) using a dry etching apparatus TE-8500P manufactured by Tokyo Electron Limited.

(O系ガスでのアッシング試験)
アッシング条件は下記に示す通りである。
チャンバー圧力 40.0Pa
RFパワー 600W
ギャップ 9mm
ガス流量 5ml/min
ガス流量 500ml/min
時間 15sec
(Ashing test with O 2 gas)
The ashing conditions are as shown below.
Chamber pressure 40.0Pa
RF power 600W
Gap 9mm
O 2 gas flow rate 5ml / min
N 2 gas flow rate 500ml / min
Time 15sec

そして、アッシング前後のレジスト下層膜の膜厚差を測定した。その結果を表3に示す。   And the film thickness difference of the resist underlayer film before and after ashing was measured. The results are shown in Table 3.

Figure 0004638378
Figure 0004638378

この試験で、実施例1〜12の材料を用いて形成したレジスト下層膜は、アッシング速度が非常に速いことが確認できた。   In this test, it was confirmed that the resist underlayer film formed using the materials of Examples 1 to 12 had a very high ashing speed.

[現像後のレジストパターン形状の観察]
次に、レジストパターン形状についての試験を行った。
先ず、レジスト下層膜材料(実施例1〜12,比較例1,2)の溶液をSi基板上に塗布して、200℃で60秒間ベークして第1のレジスト下層膜を形成した。
同様にして、第2のレジスト下層膜、珪素含有レジスト中間層膜を順次形成した。
さらに、その上に表2に記載のレジスト上層膜材料(ArF用SLレジスト)溶液を塗布し、120℃で60秒間ベークし厚さ180nmのレジスト上層膜を形成した。
このようにして、基板の上に、第1及び第2のレジスト下層膜、レジスト中間層膜、レジスト上層膜を積層した積層構造を形成した。
[Observation of resist pattern shape after development]
Next, the resist pattern shape was tested.
First, a solution of a resist underlayer film material (Examples 1 to 12, Comparative Examples 1 and 2) was applied on a Si substrate and baked at 200 ° C. for 60 seconds to form a first resist underlayer film.
Similarly, a second resist underlayer film and a silicon-containing resist intermediate layer film were sequentially formed.
Further, a resist upper layer film material (SL resist for ArF) solution shown in Table 2 was applied thereon and baked at 120 ° C. for 60 seconds to form a resist upper layer film having a thickness of 180 nm.
In this way, a laminated structure in which the first and second resist lower layer films, the resist intermediate layer film, and the resist upper layer film were laminated on the substrate was formed.

次いで、形成したレジスト上層膜を、ArF露光装置((株)ニコン製;S307E、NA0.85、σ0.93、4/5輪体照明、6%透過率ハーフトーン位相シフトマスク)で露光し、110℃で60秒間ベーク(PEB)し、2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液で60秒間現像し、ポジ型のレジストパターンを得た。 そして、得られたパターンの0.08μml/Sのパターン形状を観察した。
この時、パターン断面を日立製作所製電子顕微鏡(S−4700)にて観察し、その形状を比較した。その結果を、表4にまとめた。
Next, the formed resist upper layer film was exposed with an ArF exposure apparatus (manufactured by Nikon Corporation; S307E, NA 0.85, σ 0.93, 4/5 ring illumination, 6% transmittance halftone phase shift mask), The resist was baked (PEB) at 110 ° C. for 60 seconds and developed with an aqueous 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution for 60 seconds to obtain a positive resist pattern. And the pattern shape of 0.08 microml / S of the obtained pattern was observed.
At this time, the cross section of the pattern was observed with an electron microscope (S-4700) manufactured by Hitachi, Ltd., and the shapes were compared. The results are summarized in Table 4.

Figure 0004638378
Figure 0004638378

実施例1〜12のレジスト下層膜材料を用いた場合でも、従来型の3層レジストプロセス用のレジスト下層膜と同様に、パターニング後のレジストパターン形状が良好であることが確認できた。   Even when the resist underlayer film materials of Examples 1 to 12 were used, it was confirmed that the resist pattern shape after patterning was good as in the conventional resist underlayer film for a three-layer resist process.

(実施例13、比較例3)
[EB露光パターニング評価]
EB露光用のレジスト下層膜の材料として、上記ポリマー1、CR1で示される架橋剤、AG1で示される酸発生剤を、有機溶剤中に表5に示す割合で溶解させレジスト下層膜材料の溶液を調製した。
(Example 13, Comparative Example 3)
[EB exposure patterning evaluation]
As a resist underlayer film material for EB exposure, the polymer 1, the cross-linking agent represented by CR1, and the acid generator represented by AG1 are dissolved in an organic solvent at a ratio shown in Table 5 to prepare a resist underlayer film material solution. Prepared.

Figure 0004638378
Figure 0004638378

表5中のレジスト下層膜材料の組成は次の通りである。
ポリマー1: 合成例1より
架橋剤: CR1(前記参照)
酸発生剤: AG1(前記参照)
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)
The composition of the resist underlayer film material in Table 5 is as follows.
Polymer 1: From Synthesis Example 1 Crosslinking agent: CR1 (see above)
Acid generator: AG1 (see above)
Organic solvent: PGMEA (propylene glycol monomethyl ether acetate)

次に、下記に示す重合体(EBレジストポリマー1)、PAG2で示される酸発生剤、TMMEAで示される塩基性化合物を有機溶剤中に表6に示す割合で溶解させ、0.2μmサイズのフィルターで濾過することによって、ポジ型のレジスト上層膜材料(EB用SLレジスト)の溶液を調製した。   Next, a polymer shown below (EB resist polymer 1), an acid generator represented by PAG2, and a basic compound represented by TMMEA were dissolved in an organic solvent at a ratio shown in Table 6 to obtain a 0.2 μm size filter. The solution of positive resist upper layer film material (SL resist for EB) was prepared.

表6中のレジスト上層膜材料の組成は次の通りである。
重合体: EBレジストポリマー1(下記構造式参照)

Figure 0004638378
酸発生剤: PAG2(下記構造式参照)
Figure 0004638378
塩基性化合物: TMMEA(前記参照)
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) The composition of the resist upper layer film material in Table 6 is as follows.
Polymer: EB resist polymer 1 (see the following structural formula)
Figure 0004638378
Acid generator: PAG2 (see structural formula below)
Figure 0004638378
Basic compound: TMMEA (see above)
Organic solvent: PGMEA (propylene glycol monomethyl ether acetate)

Figure 0004638378
Figure 0004638378

Cr膜をスパッタリングによって100nmの厚みで製膜した6025石英基板を用意した。その上に上記調製したレジスト下層膜材料の溶液(実施例13)を塗布し、200℃で60秒間ベークし、厚み20nmのレジスト下層膜を形成した。   A 6025 quartz substrate in which a Cr film was formed to a thickness of 100 nm by sputtering was prepared. A solution of the resist underlayer film material prepared above (Example 13) was applied thereon, and baked at 200 ° C. for 60 seconds to form a resist underlayer film having a thickness of 20 nm.

このレジスト下層膜上に、上記調製したレジスト上層膜材料をスピンコートし、ホットプレート上で110℃で90秒間プリベークして厚み150nmのレジスト上層膜を作製した。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。   The resist upper layer material prepared above was spin-coated on this resist lower layer film, and prebaked at 110 ° C. for 90 seconds on a hot plate to prepare a resist upper layer film having a thickness of 150 nm. To this, drawing in a vacuum chamber was performed at an HV voltage of 50 keV using HL-800D manufactured by Hitachi, Ltd.

描画後直ちにホットプレート上で90℃で90秒間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。
得られたレジストパターンを次のように評価して、その結果を実施例13として下記表7に示した。
基板を割断し、0.12μmのラインアンドスペースの断面形状をSEMで観察した。
Immediately after drawing, PEB was carried out on a hot plate at 90 ° C. for 90 seconds, and paddle development was carried out with a 2.38 mass% TMAH aqueous solution for 30 seconds to obtain a positive pattern.
The obtained resist pattern was evaluated as follows, and the results are shown in Table 7 as Example 13 below.
The substrate was cleaved, and the cross-sectional shape of a 0.12 μm line and space was observed with an SEM.

また、比較例3として、上記レジスト下層膜を形成せずCr基盤上に直接レジスト上層膜を作製した以外は、実施例13と同条件で描画、現像および得られたレジストパターンの評価を行い、その結果を下記表7に示した。   Further, as Comparative Example 3, except that the resist upper layer film was formed directly on the Cr substrate without forming the resist lower layer film, drawing, developing and evaluation of the obtained resist pattern were performed under the same conditions as in Example 13, The results are shown in Table 7 below.

Figure 0004638378
Figure 0004638378

上記表7の結果から、電子線露光によりレジストパターンを形成する場合に、基板とレジスト上層膜の間に本発明のレジスト下層膜材料を用いたレジスト下層膜を設けることで、レジストパターンの裾引きやアンダーカットを防止して良好なパターンを形成できることが確認できた。   From the results of Table 7 above, when a resist pattern is formed by electron beam exposure, a resist underlayer film using the resist underlayer film material of the present invention is provided between the substrate and the resist overlayer film, thereby skirting the resist pattern. It was confirmed that good patterns could be formed by preventing undercuts.

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 the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

3層レジストプロセスによる本発明のパターン形成方法の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the pattern formation method of this invention by a 3 layer resist process. 3層レジストプロセスによる本発明のパターン形成方法の別の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows another example of the pattern formation method of this invention by a three-layer resist process. 2層レジストプロセスによる本発明のパターン形成方法の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the pattern formation method of this invention by a two-layer resist process. 2層レジストプロセスによる本発明のパターン形成方法の別の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows another example of the pattern formation method of this invention by a two-layer resist process.

符号の説明Explanation of symbols

10…基板、 10a…被加工層、 10b…ベース層、
11…(第1の)レジスト下層膜、 12…レジスト中間層膜、
13…レジスト上層膜、 14…露光、 15…第2のレジスト下層膜。
10 ... Substrate, 10a ... Work layer, 10b ... Base layer,
11 ... (first) resist underlayer film, 12 ... resist intermediate layer film,
13 ... Resist upper layer film, 14 ... Exposure, 15 ... Second resist lower layer film.

Claims (8)

リソグラフィーで用いられる多層レジスト膜のレジスト下層膜材料であって、少なくとも、下記一般式(1)で示されるものを繰り返し単位として有する重合体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 0004638378
(上記一般式(1)中、R1は水素原子または一価の有機基である。)
A resist underlayer film material for a multilayer resist film used in lithography, comprising at least a polymer having a repeating unit represented by the following general formula (1) as a repeating unit .
Figure 0004638378
(In the general formula (1), R 1 is a hydrogen atom or a monovalent organic group.)
更に、水、有機溶剤のうち一以上を含有す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。 The resist underlayer film material according to claim 1, further comprising at least one of water and an organic solvent. 更に、酸発生剤、架橋剤のうち一以上を含有す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。 The resist underlayer film material according to claim 1 or 2, further comprising at least one of an acid generator and a crosslinking agent. 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基板上に形成し、該下層膜の上にフォトレジスト組成物のレジスト上層膜を形成して2層レジスト膜を形成し、該2層レジスト膜のパターン回路領域を露光した後、現像液で現像してレジスト上層膜にレジストパターンを形成し、該パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにしてレジスト下層膜をエッチングし、少なくともパターンが形成されたレジスト下層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し、さらに、アッシングによって前記レジスト下層膜の剥離を行う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 3 , and the underlayer film A resist upper layer film of a photoresist composition is formed on the substrate to form a two-layer resist film, the pattern circuit region of the two-layer resist film is exposed, and then developed with a developer to form a resist pattern on the resist upper layer film. Forming a pattern on the substrate by etching the substrate using at least the resist underlayer film on which the pattern is formed as a mask, and etching the substrate using the resist upper layer film on which the pattern is formed as a mask; A pattern forming method, wherein the resist underlayer film is removed by ashing. 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乃至請求項のいずれか1項に記載のレジスト下層膜材料を用いて第1のレジスト下層膜を基板上に形成し、該第1のレジスト下層膜の上に第2のレジスト下層膜を形成し、該第2のレジスト下層膜の上にフォトレジスト組成物のレジスト上層膜を形成して2層レジスト膜を形成し、該2層レジスト膜のパターン回路領域を露光した後、現像液で現像してレジスト上層膜にレジストパターンを形成し、該パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにして第1及び第2のレジスト下層膜をエッチングし、少なくともパターンが形成された第1及び第2のレジスト下層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し、さらに、アッシングによって前記レジスト下層膜の剥離を行う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 resist underlayer film material according to any one of claims 1 to 3 is used to form a first resist underlayer film on the substrate, Forming a second resist underlayer film on the first resist underlayer film, forming a resist upper layer film of a photoresist composition on the second resist underlayer film to form a two-layer resist film; After exposing the pattern circuit region of the two-layer resist film, development is performed with a developer to form a resist pattern on the resist upper layer film, and the first and second resists are formed using the resist upper layer film on which the pattern is formed as a mask. Etching the lower layer film, etching the substrate using at least the first and second resist lower layer films on which the pattern is formed as a mask to form a pattern on the substrate, and further ashing Thus the pattern forming method, which comprises carrying out the peeling of the resist underlayer film. 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基板上に形成し、該下層膜の上に珪素原子を含有するレジスト中間層膜を形成し、該中間層膜の上にフォトレジスト組成物のレジスト上層膜を形成して3層レジスト膜を形成し、該レジスト3層膜のパターン回路領域を露光した後、現像液で現像してレジスト上層膜にレジストパターンを形成し、該パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにしてレジスト中間層膜をエッチングし、少なくともパターンが形成されたレジスト中間層膜をマスクにしてレジスト下層膜をエッチングし、少なくともパターンが形成されたレジスト下層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し、さらに、アッシングによって前記レジスト下層膜の剥離を行う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 3 , and the underlayer film A resist intermediate layer film containing silicon atoms is formed on the substrate, a resist upper layer film of a photoresist composition is formed on the intermediate layer film to form a three-layer resist film, and a pattern of the resist three-layer film After the circuit area was exposed, the resist was developed with a developer to form a resist pattern on the resist upper layer film, and the resist intermediate layer film was etched using the resist upper layer film on which the pattern was formed as a mask to form at least a pattern. Etch the resist underlayer using the resist intermediate layer as a mask, and etch the substrate using at least the patterned resist underlayer as a mask Forming a pattern on a substrate Te, further, a pattern forming method, which comprises carrying out the peeling of the resist underlayer film by ashing. 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乃至請求項のいずれか1項に記載のレジスト下層膜材料を用いて第1のレジスト下層膜を基板上に形成し、該第1のレジスト下層膜の上に第2のレジスト下層膜を形成し、該第2の下層膜の上に珪素原子を含有するレジスト中間層膜を形成し、該中間層膜の上にフォトレジスト組成物のレジスト上層膜を形成して3層レジスト膜を形成し、該レジスト3層膜のパターン回路領域を露光した後、現像液で現像してレジスト上層膜にレジストパターンを形成し、該パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにしてレジスト中間層膜をエッチングし、少なくともパターンが形成されたレジスト中間層膜をマスクにして第1及び第2のレジスト下層膜をエッチングし、少なくともパターンが形成された第1及び第2のレジスト下層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し、さらに、アッシングによって前記レジスト下層膜の剥離を行う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 resist underlayer film material according to any one of claims 1 to 3 is used to form a first resist underlayer film on the substrate, A second resist underlayer film is formed on the first resist underlayer film, a resist intermediate layer film containing silicon atoms is formed on the second underlayer film, and a photo film is formed on the intermediate layer film. Forming a resist upper layer film of the resist composition to form a three-layer resist film, exposing the pattern circuit region of the resist three-layer film, developing with a developer to form a resist pattern on the resist upper layer film, The resist intermediate layer film is etched using the resist upper layer film on which the pattern is formed as a mask, and the first and second resist lower layer films are etched using at least the resist intermediate layer film on which the pattern is formed as a mask. Forming a pattern on the substrate by etching the substrate using at least the first and second resist underlayer films on which the pattern is formed as a mask, and further removing the resist underlayer film by ashing. Pattern forming method. 前記パターン回路領域の露光を、電子線を用いて行うことを特徴とする請求項乃至請求項のいずれか一項に記載のパターン形成方法。 The pattern forming method according to any one of claims 4 to 7 the exposure of the pattern circuit region, and performing using an electron beam.
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