JP5170511B2 - Silicon-containing resist underlayer film forming composition for forming electron beam cured silicon-containing resist underlayer film - Google Patents

Silicon-containing resist underlayer film forming composition for forming electron beam cured silicon-containing resist underlayer film Download PDF

Info

Publication number
JP5170511B2
JP5170511B2 JP2007099333A JP2007099333A JP5170511B2 JP 5170511 B2 JP5170511 B2 JP 5170511B2 JP 2007099333 A JP2007099333 A JP 2007099333A JP 2007099333 A JP2007099333 A JP 2007099333A JP 5170511 B2 JP5170511 B2 JP 5170511B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
underlayer film
resist underlayer
photoresist
organic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2007099333A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2008256966A (en
Inventor
敏 竹井
邦慶 何
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Chemical Corp
Original Assignee
Nissan Chemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Chemical Corp filed Critical Nissan Chemical Corp
Priority to JP2007099333A priority Critical patent/JP5170511B2/en
Publication of JP2008256966A publication Critical patent/JP2008256966A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5170511B2 publication Critical patent/JP5170511B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、半導体基板とフォトレジストの間にレジスト下層膜を形成するための組成物に関する。詳しくは、半導体装置製造のリソグラフィープロセスにおいてフォトレジストの下層に使用されるレジスト下層膜を電子線照射によって形成するためのレジスト下層膜形成組成物に関する。また、当該レジスト下層膜形成組成物を用いたレジスト下層膜の形成方法、及びフォトレジストパターンの形成方法に関する。   The present invention relates to a composition for forming a resist underlayer film between a semiconductor substrate and a photoresist. Specifically, the present invention relates to a resist underlayer film forming composition for forming, by electron beam irradiation, a resist underlayer film used as a lower layer of a photoresist in a lithography process for manufacturing a semiconductor device. The present invention also relates to a resist underlayer film forming method and a photoresist pattern forming method using the resist underlayer film forming composition.

従来から半導体装置の製造において、フォトレジストを用いたリソグラフィーによる微細加工が行われている。前記微細加工はシリコンウエハ等の半導体基板上にフォトレジストの薄膜を形成し、その上に半導体デバイスのパターンが描かれたマスクパターンを介して紫外線などの活性光線を照射し、現像し、得られたフォトレジストパターンを保護膜として基板をエッチング処理することにより、基板表面に、前記パターンに対応する微細凹凸を形成する加工法である。   Conventionally, in the manufacture of semiconductor devices, fine processing by lithography using a photoresist has been performed. The microfabrication is obtained by forming a thin film of photoresist on a semiconductor substrate such as a silicon wafer, irradiating it with an actinic ray such as ultraviolet ray through a mask pattern on which a semiconductor device pattern is drawn, and developing it. In this processing method, fine irregularities corresponding to the pattern are formed on the substrate surface by etching the substrate using the photoresist pattern as a protective film.

近年、半導体装置の高集積度化が進み、使用される活性光線もKrFエキシマレーザ(248nm)からArFエキシマレーザ(193nm)へと短波長化される傾向にある。これに伴い活性光線の基板からの乱反射や定在波の影響が大きな問題となってきた。そこで、この問題を解決すべく、フォトレジストと基板の間に反射防止膜(bottom anti−reflective coating)を設ける方法が広く検討されている。かかる反射防止膜としては、その使用の容易さなどから有機反射防止膜について数多くの検討が行われてきている(例えば、特許文献1参照)。   In recent years, higher integration of semiconductor devices has progressed, and actinic rays used tend to be shortened from KrF excimer laser (248 nm) to ArF excimer laser (193 nm). Accordingly, the influence of diffuse reflection of active rays from the substrate and standing waves has become a serious problem. Therefore, in order to solve this problem, a method for providing an antireflection film between the photoresist and the substrate has been widely studied. As such an antireflection film, many studies have been made on an organic antireflection film because of its ease of use (see, for example, Patent Document 1).

また、近年、半導体装置のパターンルールの微細化に従い明らかになってきた配線遅延の問題を解決するために、配線材料として銅を使用する検討が行われており、そして、それと共に半導体基板への配線形成方法としてデュアルダマシンプロセスの検討が行われている。そして、デュアルダマシンプロセスではビアホールが形成され、大きなアスペクト比を有する基板に対して反射防止膜が形成されることになる。そのため、このプロセスに使用される反射防止膜に対しては、ホールを隙間なく充填することができる埋め込み特性や、基板表面に平坦な膜が形成されるようになる平坦化特性などが要求されている。しかし、有機系の反射防止膜用材料を大きなアスペクト比を有する基板に適用することは難しく、近年、埋め込み特性や平坦化特性に重点をおいた材料が開発されるようになってきている(例えば、特許文献2、特許文献3、特許文献4、特許文献5参照。)。   In recent years, in order to solve the problem of wiring delay that has become apparent as the pattern rules of semiconductor devices become finer, studies have been made on the use of copper as a wiring material. A dual damascene process has been studied as a wiring formation method. In the dual damascene process, a via hole is formed, and an antireflection film is formed on a substrate having a large aspect ratio. For this reason, antireflection films used in this process are required to have a filling characteristic that can fill holes without gaps, and a flattening characteristic that allows a flat film to be formed on the substrate surface. Yes. However, it is difficult to apply an organic antireflection film material to a substrate having a large aspect ratio, and in recent years, materials with emphasis on embedding characteristics and planarization characteristics have been developed (for example, , Patent Document 2, Patent Document 3, Patent Document 4, and Patent Document 5.)

また、半導体装置等のデバイス製造において、誘電体層によるフォトレジストのポイズニング効果を減少させるために、架橋可能なポリマー等を含む組成物より形成されるバリア層を誘電体層とフォトレジストの間に設けるという方法が開示されている(例えば、特許文献6参照。)。   In the manufacture of devices such as semiconductor devices, a barrier layer formed of a composition containing a crosslinkable polymer is interposed between the dielectric layer and the photoresist in order to reduce the poisoning effect of the photoresist by the dielectric layer. The method of providing is disclosed (for example, refer patent document 6).

このように、近年の半導体装置の製造においては、反射防止効果を初め、さまざまな効果を達成するために、半導体基板とフォトレジストの間、すなわちフォトレジストの下層として、有機化合物を含む組成物から形成される有機系のレジスト下層膜が配置されるようになってきている。   Thus, in the manufacture of semiconductor devices in recent years, in order to achieve various effects including an antireflection effect, a composition containing an organic compound is used between a semiconductor substrate and a photoresist, that is, as a lower layer of the photoresist. An organic resist underlayer film to be formed has been arranged.

ところで、これらの有機系のレジスト下層膜は、一般に、レジスト下層膜形成用の組成物を半導体基板上に塗布した後、半導体基板を170℃〜200℃程度の高温で加熱することによって形成されている。そのため、高温での加熱時にレジスト下層膜形成用の組成物に含まれている低分子量の成分が揮発または昇華し、周辺装置に付着し、装置を汚染するということが問題となっていた。また、装置に付着した成分が半導体基板上に落下し、パターン形成に悪影響を及ぼすということが問題になっていた。
米国特許第5919599号明細書 特開2000−294504号公報 特開2002−47430号公報 特開2002−190519号公報 国際公開第02/05035号パンフレット 特開2002−128847号公報
By the way, these organic resist underlayer films are generally formed by applying a composition for forming a resist underlayer film on a semiconductor substrate and then heating the semiconductor substrate at a high temperature of about 170 ° C. to 200 ° C. Yes. Therefore, there has been a problem that the low molecular weight component contained in the resist underlayer film forming composition volatilizes or sublimates during heating at high temperature, adheres to the peripheral device, and contaminates the device. In addition, it has been a problem that a component adhering to the apparatus falls on the semiconductor substrate and adversely affects pattern formation.
US Pat. No. 5,919,599 JP 2000-294504 A JP 2002-47430 A JP 2002-190519 A International Publication No. 02/05035 Pamphlet JP 2002-128847 A

本発明の目的は、半導体装置製造のリソグラフィープロセスにおいてフォトレジストの下層に使用されるレジスト下層膜を電子線照射によって硬化させ、形成するためのケイ素原子含有レジスト下層膜形成組成物を提供することである。また、当該組成物を用いた半導体装置製造のリソグラフィープロセスにおいてフォトレジストの下層に使用されるレジスト下層膜の形成方法、及びフォトレジストパターンの形成方法を提供することであり、無機原子であるケイ素原子を5〜45%含むことにより、酸素ガスによるプラズマエッチング速度が小さくなり、エッチング耐性のあるハードマスク層となる。
即ち、フォトレジストパターンによる本発明のレジスト下層膜のエッチング時に使用されるフッ素系ガス(例えばCF)ガス条件下でフォトレジストに比べ大きなエッチング速度を有するため、形成されたレジスト膜とレジスト下層膜を保護膜として基板の加工ができる。
An object of the present invention is to provide a silicon atom-containing resist underlayer film forming composition for curing and forming a resist underlayer film used as a lower layer of a photoresist by electron beam irradiation in a lithography process for manufacturing a semiconductor device. is there. Another object of the present invention is to provide a method for forming a resist underlayer film used as a lower layer of a photoresist in a lithography process for manufacturing a semiconductor device using the composition, and a method for forming a photoresist pattern. By containing 5 to 45%, the plasma etching rate by oxygen gas is reduced, and a hard mask layer having etching resistance is obtained.
That is, since the resist pattern has a higher etching rate than the photoresist under the fluorine-based gas (for example, CF 4 ) gas condition used when the resist underlayer film of the present invention is etched by the photoresist pattern, the formed resist film and the resist underlayer film The substrate can be processed using as a protective film.

また、フォトレジストパターンによる本発明のレジスト下層膜のエッチング時に使用されるフッ素系ガス(例えばCF)ガス条件で、フォトレジストに比べ充分に高いエッチング速度を有しているためレジストパターンにより本発明のレジスト下層膜をエッチング除去することが可能であり、フォトレジストパターンを本発明のレジスト下層膜に転写することができる。更に本発明の下に有機膜を成膜する場合に、有機膜のエッチング時に用いられるO(酸素)ガス条件下で、有機膜(フォトレジストと同等のエッチング特性を有する。)に比べ遙かに小さいエッチング速度を有するため、本発明のレジスト下層膜(ハードマスクとして機能)に転写されたレジストパターンを更に有機膜に転写することが可能であり、その有機膜を保護膜として半導体基板を加工することができる。 In addition, since the etching rate is sufficiently higher than that of the photoresist under the fluorine-based gas (for example, CF 4 ) gas condition used when the resist underlayer film of the present invention is etched by the photoresist pattern, the present invention is applied by the resist pattern. The resist underlayer film can be removed by etching, and the photoresist pattern can be transferred to the resist underlayer film of the present invention. Furthermore, when an organic film is formed under the present invention, it is far shorter than an organic film (having etching characteristics equivalent to those of a photoresist) under the O 2 (oxygen) gas conditions used for etching the organic film. Therefore, the resist pattern transferred to the resist underlayer film (functioning as a hard mask) of the present invention can be further transferred to the organic film, and the semiconductor substrate is processed using the organic film as a protective film. can do.

本発明の目的は、上層に塗布、形成されるフォトレジストとのインターミキシングを起こさず、フォトレジストに比較してフッ素ガス系では、大きなドライエッチング速度を有するレジスト下層膜であり、そのレジスト下層膜を形成するためのレジスト下層膜形成組成物を提供することである。   An object of the present invention is a resist underlayer film that does not cause intermixing with a photoresist applied and formed on an upper layer and has a higher dry etching rate in a fluorine gas system than a photoresist. It is providing the resist underlayer film forming composition for forming.

また、本発明の目的は、半導体装置製造のリソグラフィープロセスにおいて、半導体基板上に形成されたフォトレジストへの露光照射光の基板からの反射を軽減させる下層反射防止膜、凹凸のある半導体基板を平坦化するための平坦化膜、及び加熱時などに半導体基板から発生する物質によるフォトレジストの汚染を防止する膜等として使用できるレジスト下層膜を光照射により形成するためのレジスト下層膜形成組成物を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a lower antireflection film for reducing reflection of exposure light from a substrate formed on a semiconductor substrate from a substrate in a lithography process for manufacturing a semiconductor device. A resist underlayer film forming composition for forming a resist underlayer film that can be used as a planarizing film for forming a resist and a film for preventing contamination of the photoresist by a substance generated from a semiconductor substrate during heating, etc. by light irradiation Is to provide.

また、本発明の目的は、半導体基板からの反射・散乱を抑えるための光吸収化合物を含む無機反射防止膜形成組成物を提供することである。   Another object of the present invention is to provide an inorganic antireflection film-forming composition containing a light absorbing compound for suppressing reflection / scattering from a semiconductor substrate.

本願発明は第1観点として、半導体装置製造のリソグラフィープロセスにおいてフォトレジストの下層に使用されるレジスト下層膜を電子線照射によって形成するための組成物であって、ケイ素原子を5〜45質量%含有する重合性化合物(A)、及び溶媒(B)を含むレジスト下層膜形成組成物、
第2観点として、前記重合性物質が電子線照射により重合可能な反応性基を少なくとも一つ有する化合物である第1観点に記載のレジスト下層膜形成組成物、
第3観点として、電子線照射による重合可能な反応性基が、炭素と炭素の不飽和多重結合を有する反応性基、又はエポキシ基を有する反応性基である第2観点に記載のレジスト下層膜形成組成物、
第4観点として、炭素と炭素の不飽和多重結合を有する反応性基が、アクリレート基、メタクリレート基、又はビニルエーテル基である第3観点に記載のレジスト下層膜形成組成物、
第5観点として、前記重合性物質が、分子内に1個乃至4個のアクリレート基、メタクリレート基、又はビニルエーテル基を有する化合物である第1観点に記載のレジスト下層膜形成組成物、
第6観点として、上記ケイ素原子を含有する重合性化合物(A)が、式(I):
(R(RSi(R4−(a+b) (I)
(但し、Rはエポキシ基、ビニル基、又はそれらを含有する重合性有機基でSi−C結合によりケイ素原子と結合しているものであり、Rはアルキル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、又はメルカプト基、アミノ基、もしくはシアノ基を有する有機基で且つSi−C結合によりケイ素原子と結合しているものであり、Rはハロゲン原子、又は炭素数1〜8のアルコキシ基、アルコキシアルキル基、若しくはアルコキシアシル基であり、aは1の整数であり、bは0、1又は2の整数であり、a+bは1、2又は3の整数である。)及び式(II):
〔(RSi(R3−cY (II)
(但し、Rはエポキシ基、ビニル基、又はそれらを含有する重合性有機基でSi−C結合によりケイ素原子と結合しているものであり、Rはアルキル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、又はメルカプト基、アミノ基、もしくはシアノ基を有する有機基で且つSi−C結合によりケイ素原子と結合しているものであり、Yは酸素原子、メチレン基又は炭素数2〜20のアルキレン基を示し、cは1又は2の整数である。)で表される有機ケイ素化合物、その加水分解物、及びその縮合物からなる群から選ばれた少なくとも1種のケイ素原子を含有する重合性化合物(A1)である第1観点乃至第5観点のいずれか一つに記載のレジスト下層膜形成組成物、
第7観点として、上記ケイ素原子を含有する重合性化合物(A)が、上記式(I)及び式(II)で表される有機ケイ素化合物、その加水分解物、及びその縮合物からなる群から選ばれた少なくとも1種のケイ素原子を含有する重合性化合物(A1)と、
一般式(III)、
(R(RSi(R4−(a+b) (III)
(但し、R及びRは、それぞれアルキル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、又はメルカプト基、アミノ基、もしくはシアノ基を有する有機基で且つSi−C結合によりケイ素原子と結合しているものであり、Rはハロゲン原子、又は炭素数1〜8のアルコキシ基、アルコキシアルキル基、若しくはアルコキシアシル基であり、a及びbはそれぞれ0、1、又は2の整数であり、a+bは0、1、又は2の整数である。)及び、式(IV)、
〔(RSi(X)3−cY (IV)
(但し、Rは炭素数1〜5のアルキル基を示し、Xは炭素数1〜4のアルコキシ基、アルコキシアルキル基又はアルコキシアシル基を示し、Yはメチレン基又は炭素数2〜20のアルキレン基を示し、cは0又は1の整数である。)で表される有機ケイ素化合物、その加水分解物、及びその縮合物からなる群から選ばれた少なくとも1種のケイ素原子を含有する重合性化合物(A2)との組み合わせである第1観点乃至第5観点のいずれか一つに記載のレジスト下層膜形成組成物、
第8観点として、上記ケイ素原子を含有する重合性化合物(A)が、上記(A1)、又は上記(A1)と(A2)の組み合わせからなり、(A1):(A2)がモル比で100:0〜50となる有機ケイ素化合物を加水分解し、それを縮合した重量平均分子量100〜100000の重合性有機基を有する縮合物である第1観点乃至第5観点のいずれか一つに記載のレジスト下層膜形成組成物、
第9観点として、上記ケイ素原子を含有する重合性化合物(A)が、上記式(I)、又は上記式(I)と式(III)の組み合わせからなる有機ケイ素化合物中で、a+bの値が1となる有機ケイ素化合物が5〜75質量%の割合で含有する有機ケイ素化合物を加水分解し、それを縮合した重量平均分子量100〜1000000の重合性有機基を有する縮合物である第1観点乃至第5観点のいずれか一つに記載のレジスト下層膜形成組成物、
第10観点として、第1観点乃至第9観点のいずれか一つに記載のレジスト下層膜形成組成物を半導体基板上に塗布してレジスト下層膜を形成する工程、及び上記レジスト下層膜に電子線照射することによってレジスト下層膜を硬化する工程を含む半導体装置の製造方法、
第11観点として、第1観点乃至第9観点のいずれか一つに記載のレジスト下層膜形成組成物を半導体基板上に塗布してレジスト下層膜を形成する工程、及び上記レジスト下層膜に電子線照射することによってレジスト下層膜を硬化する工程、上記レジスト下層膜上にフォトレジスト組成物を塗布し加熱することによってフォトレジスト層を形成する工程、及び上記レジスト下層膜及びフォトレジスト層で被覆された半導体基板を露光する工程、露光後にフォトレジストを現像しレジストパターンを得る工程、レジストパターンによりレジスト下層膜をエッチングする工程、及びパターン化されたレジスト下層膜により半導体基板を加工する工程を含む半導体装置の製造方法、
第12観点として、半導体基板上に有機層を形成する工程、その上に第1観点乃至第9観点のいずれか一つに記載のレジスト下層膜形成組成物を塗布してレジスト下層膜を形成する工程、及び上記レジスト下層膜に電子線照射することによってレジスト下層膜を硬化する工程、その上にレジスト膜を形成する工程、露光と現像によりレジストパターンを形成する工程、レジストパターンによりレジスト下層膜をエッチングする工程、パターン化されたレジスト下層膜により有機層をエッチングする工程、パターン化された有機層により半導体基板を加工する工程を含む半導体装置の製造方法、
第13観点として、上記半導体基板が高さ/直径で示されるアスペクト比が1以上のホールを有する半導体基板である第10観点乃至第12観点のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法、及び
第14観点として、上記電子線照射が、吸収線量として1〜300kGyの範囲で行われる第10観点乃至第13観点のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法である。
As a first aspect, the present invention is a composition for forming a resist underlayer film used as a lower layer of a photoresist in a lithography process for manufacturing a semiconductor device by electron beam irradiation, and contains 5-45% by mass of silicon atoms. A resist underlayer film forming composition comprising a polymerizable compound (A) and a solvent (B),
As a second aspect, the resist underlayer film forming composition according to the first aspect, wherein the polymerizable substance is a compound having at least one reactive group capable of being polymerized by electron beam irradiation,
The resist underlayer film according to the second aspect, wherein the reactive group polymerizable by electron beam irradiation is a reactive group having an unsaturated multiple bond of carbon or carbon, or a reactive group having an epoxy group. Forming composition,
As a fourth aspect, the resist underlayer film forming composition according to the third aspect, wherein the reactive group having an unsaturated multiple bond of carbon and carbon is an acrylate group, a methacrylate group, or a vinyl ether group,
As a fifth aspect, the resist underlayer film forming composition according to the first aspect, wherein the polymerizable substance is a compound having 1 to 4 acrylate groups, methacrylate groups, or vinyl ether groups in the molecule,
As a sixth aspect, the polymerizable compound (A) containing a silicon atom is represented by the formula (I):
(R 1 ) a (R 3 ) b Si (R 2 ) 4- (a + b) (I)
(However, R 1 is an epoxy group, a vinyl group, or a polymerizable organic group containing them, which is bonded to a silicon atom by a Si—C bond, and R 3 is an alkyl group, an aryl group, or an alkyl halide. An organic group having a group, a halogenated aryl group, a mercapto group, an amino group, or a cyano group, and bonded to a silicon atom by a Si—C bond, and R 2 is a halogen atom or a carbon number of 1 to 8 is an alkoxy group, an alkoxyalkyl group, or an alkoxyacyl group, a is an integer of 1, b is an integer of 0, 1 or 2, and a + b is an integer of 1, 2 or 3.) and Formula (II):
[(R 4 ) c Si (R 5 ) 3-c ] 2 Y (II)
(However, R 4 is an epoxy group, a vinyl group, or a polymerizable organic group containing them, which is bonded to a silicon atom by a Si—C bond, and R 5 is an alkyl group, an aryl group, or an alkyl halide. An organic group having a group, a halogenated aryl group, a mercapto group, an amino group, or a cyano group, and bonded to a silicon atom by a Si—C bond, and Y is an oxygen atom, a methylene group, or a carbon number of 2 Represents an alkylene group of ˜20, and c is an integer of 1 or 2.) At least one silicon atom selected from the group consisting of an organosilicon compound represented by the following formula, a hydrolyzate thereof, and a condensate thereof: The resist underlayer film forming composition according to any one of the first to fifth aspects, which is a polymerizable compound (A1) to be contained,
As a seventh aspect, the polymerizable compound (A) containing the silicon atom is selected from the group consisting of the organosilicon compounds represented by the above formulas (I) and (II), hydrolysates thereof, and condensates thereof. A polymerizable compound (A1) containing at least one selected silicon atom;
Formula (III),
(R 1 ) a (R 3 ) b Si (R 2 ) 4- (a + b) (III)
(However, R 1 and R 3 are each an alkyl group, an aryl group, a halogenated alkyl group, a halogenated aryl group, or an organic group having a mercapto group, an amino group, or a cyano group, and a silicon atom by a Si—C bond. R 2 is a halogen atom, or an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxyalkyl group, or an alkoxyacyl group, and a and b are each an integer of 0, 1, or 2. A + b is an integer of 0, 1, or 2) and formula (IV),
[(R 4 ) c Si (X) 3−c ] 2 Y (IV)
(However, R 4 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, X represents an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxyalkyl group or an alkoxyacyl group, and Y represents a methylene group or an alkylene having 2 to 20 carbon atoms. And c is an integer of 0 or 1. Polymerization containing at least one silicon atom selected from the group consisting of an organosilicon compound represented by: a hydrolyzate thereof, and a condensate thereof. The resist underlayer film forming composition according to any one of the first to fifth aspects, which is a combination with the compound (A2),
As an eighth aspect, the polymerizable compound (A) containing the silicon atom comprises the above (A1) or a combination of the above (A1) and (A2), and (A1) :( A2) is 100 in molar ratio. : Hydrolysis of an organosilicon compound of 0 to 50 and condensation thereof, which is a condensate having a polymerizable organic group having a weight average molecular weight of 100 to 100,000, according to any one of the first to fifth aspects. Resist underlayer film forming composition,
As a ninth aspect, the polymerizable compound (A) containing the silicon atom is an organosilicon compound comprising the above formula (I) or a combination of the above formula (I) and the formula (III), and the value of a + b is 1st viewpoint thru | or the condensate which has the polymerizable organic group of the weight average molecular weight 100-1 million which hydrolyzed the organosilicon compound which the organosilicon compound used as 1 contains in the ratio of 5-75 mass%, and condensed it The resist underlayer film forming composition according to any one of the fifth aspects,
As a tenth aspect, a step of forming a resist underlayer film by applying the resist underlayer film forming composition according to any one of the first to ninth aspects on a semiconductor substrate, and an electron beam on the resist underlayer film A method of manufacturing a semiconductor device including a step of curing the resist underlayer film by irradiation,
As an eleventh aspect, a step of applying the resist underlayer film forming composition according to any one of the first to ninth aspects on a semiconductor substrate to form a resist underlayer film, and an electron beam on the resist underlayer film A step of curing the resist underlayer film by irradiation, a step of forming a photoresist layer by applying and heating a photoresist composition on the resist underlayer film, and a coating with the resist underlayer film and the photoresist layer A semiconductor device including a step of exposing a semiconductor substrate, a step of developing a photoresist after exposure to obtain a resist pattern, a step of etching a resist underlayer film with the resist pattern, and a step of processing the semiconductor substrate with the patterned resist underlayer film Manufacturing method,
As a twelfth aspect, a step of forming an organic layer on a semiconductor substrate, and a resist underlayer film forming composition according to any one of the first to ninth aspects are applied thereon to form a resist underlayer film. A step of curing the resist underlayer film by irradiating the resist underlayer film with an electron beam, a step of forming a resist film thereon, a step of forming a resist pattern by exposure and development, and forming a resist underlayer film by the resist pattern A method of manufacturing a semiconductor device, including a step of etching, a step of etching an organic layer with a patterned resist underlayer film, a step of processing a semiconductor substrate with the patterned organic layer,
As a thirteenth aspect, the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of the tenth aspect to the twelfth aspect, wherein the semiconductor substrate is a semiconductor substrate having a hole having an aspect ratio expressed by height / diameter of 1 or more, And as a fourteenth aspect, there is provided the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of the tenth aspect to the thirteenth aspect, wherein the electron beam irradiation is performed in the range of 1 to 300 kGy as an absorbed dose.

本発明のレジスト下層膜形成組成物により、電子線照射によって、フォトレジストと比較して大きなドライエッチング速度を有し、フォトレジストとのインターミキシングを起こさない、優れたレジスト下層膜を形成することができる。   With the resist underlayer film forming composition of the present invention, it is possible to form an excellent resist underlayer film by electron beam irradiation, which has a higher dry etching rate than a photoresist and does not cause intermixing with the photoresist. it can.

また、レジスト下層膜に基板加工時のハードマスク機能を持たせたレジスト下層膜にも使用できる。即ち、耐ドライエッチング速度が遅くなる様に炭素含有量の高い芳香族化合物を多用することにより、フォトレジストに比べてドライエッチング速度の遅いハードマスク機能を持ったレジスト下層膜が得られる。   It can also be used for a resist underlayer film in which the resist underlayer film has a hard mask function during substrate processing. That is, by using a large amount of an aromatic compound having a high carbon content so as to reduce the dry etching resistance rate, a resist underlayer film having a hard mask function having a slower dry etching rate than a photoresist can be obtained.

また、本発明のレジスト下層膜形成組成物により、高さ/直径で示されるアスペクト比が1以上であるホールを有する半導体基板の表面を平坦化することができる。そのため、その上に塗布、形成されるフォトレジスト等の膜厚の均一性を上げることができる。そして、ホールを有する基板を用いたプロセスにおいても、良好なフォトレジストパターンを形成することができる。   In addition, the resist underlayer film forming composition of the present invention can planarize the surface of a semiconductor substrate having holes having an aspect ratio of 1 or more represented by height / diameter. Therefore, the uniformity of the film thickness of a photoresist or the like applied and formed thereon can be increased. Even in a process using a substrate having holes, a good photoresist pattern can be formed.

本発明のレジスト下層膜形成組成物により、半導体基板に形成されたホールを隙間(ボイド)を発生することなくレジスト下層膜で充填することができる。   With the resist underlayer film forming composition of the present invention, holes formed in the semiconductor substrate can be filled with the resist underlayer film without generating voids.

また、本発明のレジスト下層膜形成組成物は、半導体基板上に塗布した後に高温での加熱を行うことなく、電子線照射によってレジスト下層膜を硬化し形成することができる。そのため、低分子量の成分の揮発または昇華による周辺装置の汚染を防ぐことができる。昇華物の発生が有る場合は、加工装置内に昇華物が付着し、その昇華物が固まりを形成し、その固まりが半導体基板上に異物として落下し半導体製品の不良の原因となる。しかし、本発明のレジスト下層膜は、半導体基板に塗布した後、高温での加熱を必要とせず、溶剤の除去程度の加熱の後、電子線照射によりレジスト下層膜を硬化し形成する。従って、昇華物発生が原因となる様な上記の問題が起こらない。
また、高温での加熱を必要としないので、低分子量の成分をレジスト下層膜形成組成物に使用しても昇華等の懸念がなく、比較的多量の低分子量の成分をレジスト下層膜形成組成物に使用することができる。そのため、比較的低粘度のレジスト下層膜形成組成物を用いてレジスト下層膜を形成することができる。そして、ホールの充填性や半導体基板の平坦化性に優れたレジスト下層膜を形成することができる。
Moreover, the resist underlayer film forming composition of this invention can harden and form a resist underlayer film by electron beam irradiation, without heating at high temperature, after apply | coating on a semiconductor substrate. Therefore, contamination of peripheral devices due to volatilization or sublimation of low molecular weight components can be prevented. When sublimation occurs, the sublimation adheres to the processing apparatus, and the sublimation forms a lump, which falls as a foreign substance on the semiconductor substrate and causes a defect in the semiconductor product. However, the resist underlayer film of the present invention does not require heating at a high temperature after being applied to a semiconductor substrate, and is formed by curing the resist underlayer film by electron beam irradiation after heating to the extent that the solvent is removed. Therefore, the above-mentioned problem that causes generation of sublimates does not occur.
In addition, since heating at a high temperature is not required, there is no concern about sublimation even if a low molecular weight component is used in the resist underlayer film forming composition, and a relatively large amount of low molecular weight component is used in the resist underlayer film forming composition. Can be used for Therefore, a resist underlayer film can be formed using a resist underlayer film forming composition having a relatively low viscosity. Then, it is possible to form a resist underlayer film having excellent hole filling properties and semiconductor substrate planarization properties.

本発明は、半導体装置製造のリソグラフィープロセスにおいてフォトレジストの下層に使用されるレジスト下層膜を電子線照射によって形成するための組成物であって、重合性物質を含むレジスト下層膜形成組成物である。   The present invention is a composition for forming a resist underlayer film used as a lower layer of a photoresist by electron beam irradiation in a lithography process for manufacturing a semiconductor device, and is a resist underlayer film forming composition containing a polymerizable substance. .

本発明のレジスト下層膜形成組成物は、重合性物質と溶剤を含み固形分は例えば0.5〜50質量%、又は3〜40質量%、又は10〜30質量%の範囲で用いることができる。固形分は、レジスト下層膜形成組成物から溶剤を除いた残りの全成分である。   The resist underlayer film forming composition of the present invention contains a polymerizable substance and a solvent, and the solid content can be used in the range of, for example, 0.5 to 50% by mass, or 3 to 40% by mass, or 10 to 30% by mass. . The solid content is all remaining components obtained by removing the solvent from the resist underlayer film forming composition.

上記重合性物質(A)は、電子線照射による重合可能な反応性基を少なくとも一つ有する物質である。     The polymerizable substance (A) is a substance having at least one reactive group polymerizable by electron beam irradiation.

重合性化合物(A)は、重合性有機基を含む有機ケイ素化合物、重合性有機基を含む有機ケイ素化合物の加水分解物、重合性有機基を含む有機ケイ素化合物の加水分解物の縮合物、又はそれらの混合物である。
電子線照射による重合可能な反応性基は、炭素と炭素の不飽和多重結合を有する反応性基、又はエポキシ基を有する反応性基である。
炭素と炭素の不飽和多重結合を有する反応性基は、炭素と炭素の二重結合、及び炭素と炭素の三重結合を含む反応性基であるが、炭素と炭素の二重結合が好ましく用いられる。
The polymerizable compound (A) is an organosilicon compound containing a polymerizable organic group, a hydrolyzate of an organosilicon compound containing a polymerizable organic group, a condensate of a hydrolyzate of an organosilicon compound containing a polymerizable organic group, or A mixture of them.
The reactive group polymerizable by electron beam irradiation is a reactive group having an unsaturated multiple bond between carbon and carbon, or a reactive group having an epoxy group.
The reactive group having an unsaturated multiple bond between carbon and carbon is a reactive group containing a carbon-carbon double bond and a carbon-carbon triple bond, but a carbon-carbon double bond is preferably used. .

上記の炭素と炭素の二重結合を含む反応性基としては、例えばアクリレート基、メタクリレート基、及びビニルエーテル基が挙げられる。
重合性化合物(A)を含むレジスト下層膜を電子線照射することにより、重合性化合物(A)の重合が進みレジスト下層膜が形成される。そして、前記重合性化合物(A)がエポキシ基を少なくとも一つ有する重合性化合物である場合、重合性化合物(A)から得られたレジスト下層膜に電子線照射することにより、重合性化合物(A)の重合が進みレジスト下層膜が形成される。反応性基はエポキシ基である場合は、重合性部位であるエポキシ基は重合性化合物(A)に二個以上有することで上塗りされるフォトレジストの溶媒に対する耐溶媒溶解性の点で好ましい。
Examples of the reactive group containing a carbon-carbon double bond include an acrylate group, a methacrylate group, and a vinyl ether group.
By irradiating the resist underlayer film containing the polymerizable compound (A) with an electron beam, the polymerization of the polymerizable compound (A) proceeds and a resist underlayer film is formed. When the polymerizable compound (A) is a polymerizable compound having at least one epoxy group, the resist underlayer film obtained from the polymerizable compound (A) is irradiated with an electron beam, whereby the polymerizable compound (A ) And the resist underlayer film is formed. When the reactive group is an epoxy group, two or more epoxy groups that are polymerizable sites are preferably contained in the polymerizable compound (A) from the viewpoint of solvent resistance to the solvent of the photoresist to be overcoated.

また、前記重合性化合物(A)はエチレン性不飽和結合を少なくとも一つ有する重合性化合物で有る場合、重合性化合物(A)から得られたレジスト下層膜に電子線照射することにより、重合性化合物(A)の重合が進みレジスト下層膜が形成される。そして、エチレン性不飽和結合はビニル基であることが好ましい。ビニル基としてはアクリロキシ基、又はメタクリロキシ基を含有する有機基が好ましい。重合性化合物(A)が縮合物である場合は、重合性部位であるビニル基は縮合物中に二個以上有することで上塗りされるフォトレジストの溶媒に対する耐溶媒溶解性の点で好ましい。   In addition, when the polymerizable compound (A) is a polymerizable compound having at least one ethylenically unsaturated bond, the resist underlayer film obtained from the polymerizable compound (A) is irradiated with an electron beam to be polymerizable. Polymerization of compound (A) proceeds and a resist underlayer film is formed. The ethylenically unsaturated bond is preferably a vinyl group. As the vinyl group, an acryloxy group or an organic group containing a methacryloxy group is preferable. In the case where the polymerizable compound (A) is a condensate, it is preferable in terms of solvent resistance to the solvent of the photoresist to be overcoated by having two or more vinyl groups which are polymerizable sites in the condensate.

本発明ではケイ素原子を含有する重合性化合物(A)として、式(I):
(R(RSi(R4−(a+b) (I)
(但し、Rはエポキシ基、ビニル基、又はそれらを含有する重合性有機基でSi−C結合によりケイ素原子と結合しているものであり、Rはアルキル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、又はメルカプト基、アミノ基、もしくはシアノ基を有する有機基で且つSi−C結合によりケイ素原子と結合しているものであり、Rはハロゲン原子、又は炭素数1〜8のアルコキシ基、アルコキシアルキル基、若しくはアルコキシアシル基であり、aは1の整数であり、bは0、1又は2の整数であり、a+bは1、2又は3の整数である。)及び式(II):
〔(RSi(R3−cY (II)
(但し、Rはエポキシ基、ビニル基、又はそれらを含有する重合性有機基でSi−C結合によりケイ素原子と結合しているものであり、Rはアルキル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、又はメルカプト基、アミノ基、もしくはシアノ基を有する有機基で且つSi−C結合によりケイ素原子と結合しているものであり、Yは酸素原子、メチレン基又は炭素数2〜20のアルキレン基を示し、cは1又は2の整数である。)で表される有機ケイ素化合物、その加水分解物、及びその縮合物からなる群から選ばれた少なくとも1種のケイ素原子を含有する重合性化合物(A1)を用いることができる。
In the present invention, the polymerizable compound (A) containing a silicon atom is represented by the formula (I):
(R 1 ) a (R 3 ) b Si (R 2 ) 4- (a + b) (I)
(However, R 1 is an epoxy group, a vinyl group, or a polymerizable organic group containing them, which is bonded to a silicon atom by a Si—C bond, and R 3 is an alkyl group, an aryl group, or an alkyl halide. An organic group having a group, a halogenated aryl group, a mercapto group, an amino group, or a cyano group, and bonded to a silicon atom by a Si—C bond, and R 2 is a halogen atom or a carbon number of 1 to 8 is an alkoxy group, an alkoxyalkyl group, or an alkoxyacyl group, a is an integer of 1, b is an integer of 0, 1 or 2, and a + b is an integer of 1, 2 or 3.) and Formula (II):
[(R 4 ) c Si (R 5 ) 3-c ] 2 Y (II)
(However, R 4 is an epoxy group, a vinyl group, or a polymerizable organic group containing them, which is bonded to a silicon atom by a Si—C bond, and R 5 is an alkyl group, an aryl group, or an alkyl halide. An organic group having a group, a halogenated aryl group, a mercapto group, an amino group, or a cyano group, and bonded to a silicon atom by a Si—C bond, and Y is an oxygen atom, a methylene group, or a carbon number of 2 Represents an alkylene group of ˜20, and c is an integer of 1 or 2.) At least one silicon atom selected from the group consisting of an organosilicon compound represented by the following formula, a hydrolyzate thereof, and a condensate thereof: The polymerizable compound (A1) contained can be used.

これら重合性化合物(A1)に該当する式(I)の有機ケイ素化合物としては、メタクリルアミドトリメトキシシラン、2−メタクリロキシエチルトリメトキシシラン、(メタクリロキシメチル)ビス(トリメチロキシ)メチルシラン、メタクリロキシメチルトリエトキシシラン、メタクリロキシメチルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルジメチルクロロシラン、2−メタクリロキシエチルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルジメチルエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルジメチルメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリクロロシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトシキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリプロポキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリクロロシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、2−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリス(メトキシエチル)シラン、メタクリロキシトリメトキシシラン、メタクリロキシトリブトキシシラン、メタクリロキシトリイソプロポキシシラン、メタクリロキシトリフェノキシシラン、メタクリロキシフェニルジメトキシシラン、メタクリロキシフェニルメチルメトキシシラン、メタクリロキシフェニルジクロロシラン、メタクリロキシフェニルジメチルシラン、メタクリロキシフェニルジエトキシシラン、メタクリロキシフェニルジクロロシラン、メタクリロキシトリメトキシシラン、メタクリロキシメチルジメトキシシラン、メタクリロキシメチルジエトキシシラン、メタクリロキシメチルジアセトキシシラン、メタクリロキシジフェニルクロロシラン、アクリルアミドトリメトキシシラン、2−アクリロキシエチルトリメトキシシラン、(アクリロキシメチル)ビス(トリメチロキシ)メチルシラン、アクリロキシメチルトリエトキシシラン、アクリロキシメチルトリメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルジメチルクロロシラン、2−アクリロキシエチルトリメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルジメチルエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルジメチルメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリクロロシラン、3−アクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルメチルジメトシキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリプロポキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリクロロシラン、3−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、2−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリス(メトキシエチル)シラン、アクリロキシトリメトキシシラン、アクリロキシトリブトキシシラン、アクリロキシトリイソプロポキシシラン、アクリロキシトリフェノキシシラン、アクリロキシフェニルジメトキシシラン、アクリロキシフェニルメチルメトキシシラン、アクリロキシフェニルジクロロシラン、アクリロキシフェニルジメチルシラン、アクリロキシフェニルジエトキシシラン、アクリロキシフェニルジクロロシラン、アクリロキシトリメトキシシラン、アクリロキシメチルジメトキシシラン、アクリロキシメチルジエトキシシラン、アクリロキシメチルジアセトキシシラン、アクリロキシジフェニルクロロシラン等のビニル基含有シラン化合物、そしてグリシドキシメチルトリメトキシシラン、グリシドキシメチルトリエトキシシラン、α−グリシドキシエチルトリメトキシシラン、α−グリシドキシエチルトリエトキシシラン、β−グリシドキシエチルトリメトキシシラン、β−グリシドキシエチルトリエトキシシラン、α−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、α−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリプロポキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリブトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリフェノキシシラン、α−グリシドキシブチルトリメトキシシラン、α−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、β−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシブチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、δ−グリシドキシブチルトリメトキシシラン、δ−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチルトリメトキシシラン、(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリプロポキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリブトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリフェノキシシラン、γ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)プロピルトリメトキシシラン、γ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)プロピルトリエトキシシラン、δ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)ブチルトリメトキシシラン、δ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)ブチルトリエトキシシラン、グリシドキシメチルメチルジメトキシシラン、グリシドキシメチルメチルジエトキシシラン、α−グリシドキシエチルメチルジメトキシシラン、α−グリシドキシエチルメチルジエトキシシラン、β−グリシドキシエチルメチルジメトキシシラン、β−グリシドキシエチルエチルジメトキシシラン、α−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、α−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、β−グリシドキシプロピルエチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジプロポキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジブトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジフェノキシシラン、γ−グリシドキシプロピルエチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルエチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルビニルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルビニルジエトキシシラン等のエポキシ基含有シラン化合物などを好ましく例示することができる。   Examples of organosilicon compounds of formula (I) corresponding to these polymerizable compounds (A1) include methacrylamide trimethoxysilane, 2-methacryloxyethyltrimethoxysilane, (methacryloxymethyl) bis (trimethyloxy) methylsilane, methacryloxymethyl. Triethoxysilane, methacryloxymethyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyldimethylchlorosilane, 2-methacryloxyethyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyldimethylethoxysilane, 3-methacryloxypropyldimethylmethoxysilane, 3-methacryloxy Propyltrichlorosilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltripropo Sisilane, 3-methacryloxypropyltrichlorosilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 2-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltris (methoxyethyl) silane, methacryl Roxytrimethoxysilane, methacryloxytributoxysilane, methacryloxytriisopropoxysilane, methacryloxytriphenoxysilane, methacryloxyphenyldimethoxysilane, methacryloxyphenylmethylmethoxysilane, methacryloxyphenyldichlorosilane, methacryloxyphenyldimethylsilane, methacryloxy Loxyphenyldiethoxysilane, methacryloxyphenyldichlorosilane, methacryloxytrimethoxysilane Methacryloxymethyldimethoxysilane, methacryloxymethyldiethoxysilane, methacryloxymethyldiacetoxysilane, methacryloxydiphenylchlorosilane, acrylamidetrimethoxysilane, 2-acryloxyethyltrimethoxysilane, (acryloxymethyl) bis (trimethyloxy) methylsilane, Acryloxymethyltriethoxysilane, acryloxymethyltrimethoxysilane, 3-acryloxypropyldimethylchlorosilane, 2-acryloxyethyltrimethoxysilane, 3-acryloxypropyldimethylethoxysilane, 3-acryloxypropyldimethylmethoxysilane, 3 -Acryloxypropyltrichlorosilane, 3-acryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-acryloxypropylmethyl Rudimethoxysilane, 3-acryloxypropyltripropoxysilane, 3-acryloxypropyltrichlorosilane, 3-acryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 2-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3 -Acryloxypropyltris (methoxyethyl) silane, acryloxytrimethoxysilane, acryloxytributoxysilane, acryloxytriisopropoxysilane, acryloxytriphenoxysilane, acryloxyphenyldimethoxysilane, acryloxyphenylmethylmethoxysilane, acryloxy Loxyphenyldichlorosilane, acryloxyphenyldimethylsilane, acryloxyphenyldiethoxysilane, acryloxyphenyldichlorosilane, acrylic Vinyl group-containing silane compounds such as xytrimethoxysilane, acryloxymethyldimethoxysilane, acryloxymethyldiethoxysilane, acryloxymethyldiacetoxysilane, acryloxydiphenylchlorosilane, and glycidoxymethyltrimethoxysilane, glycidoxymethyl Triethoxysilane, α-glycidoxyethyltrimethoxysilane, α-glycidoxyethyltriethoxysilane, β-glycidoxyethyltrimethoxysilane, β-glycidoxyethyltriethoxysilane, α-glycidoxypropyl Trimethoxysilane, α-glycidoxypropyltriethoxysilane, β-glycidoxypropyltrimethoxysilane, β-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ- Glycidoxypropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltripropoxysilane, γ-glycidoxypropyltributoxysilane, γ-glycidoxypropyltriphenoxysilane, α-glycidoxybutyltrimethoxysilane, α- Glycidoxybutyltriethoxysilane, β-glycidoxybutyltriethoxysilane, γ-glycidoxybutyltrimethoxysilane, γ-glycidoxybutyltriethoxysilane, δ-glycidoxybutyltrimethoxysilane, δ- Glycidoxybutyltriethoxysilane, (3,4-epoxycyclohexyl) methyltrimethoxysilane, (3,4-epoxycyclohexyl) methyltriethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, β -(3,4-epoxy (Cyclohexyl) ethyltriethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltripropoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltributoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltriphenoxy Silane, γ- (3,4-epoxycyclohexyl) propyltrimethoxysilane, γ- (3,4-epoxycyclohexyl) propyltriethoxysilane, δ- (3,4-epoxycyclohexyl) butyltrimethoxysilane, δ- ( 3,4-epoxycyclohexyl) butyltriethoxysilane, glycidoxymethylmethyldimethoxysilane, glycidoxymethylmethyldiethoxysilane, α-glycidoxyethylmethyldimethoxysilane, α-glycidoxyethylmethyldiethoxysila Β-glycidoxyethylmethyldimethoxysilane, β-glycidoxyethylethyldimethoxysilane, α-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, α-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, β-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane Silane, β-glycidoxypropylethyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldipropoxysilane, γ-glycidoxypropyl Methyldibutoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiphenoxysilane, γ-glycidoxypropylethyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropylethyldiethoxysilane, γ-glycidoxypropylvinyldimethoxysilane, γ Preferred examples include epoxy group-containing silane compounds such as glycidoxypropylvinyldiethoxysilane.

重合性化合物(A1)に該当する式(II)の有機ケイ素化合物としては、ビス[2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル]テトラメチルジシロキサン、ジ(グリシドキシプロピル)テトラメチルジシロキサン、ジ(グリシドキシプロピル)テトラフェニルジシロキサン等のエポキシ基含有シラン化合物、ジ(3−メタクリロキシプロピル)テトラメチルジシロキサン、ジ(3−メタクリロキシプロピル)テトラフェニルジシロキサン、ジ(3−アクリロキシプロピル)テトラメチルジシロキサン、ジ(3−アクリロキシプロピル)テトラフェニルジシロキサン等のビニル基含有シラン化合物などを好ましく例示することができる。   Examples of the organosilicon compound of formula (II) corresponding to the polymerizable compound (A1) include bis [2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyl] tetramethyldisiloxane, di (glycidoxypropyl) tetramethyldisiloxane. Epoxy group-containing silane compounds such as di (glycidoxypropyl) tetraphenyldisiloxane, di (3-methacryloxypropyl) tetramethyldisiloxane, di (3-methacryloxypropyl) tetraphenyldisiloxane, di (3- Preferred examples include vinyl group-containing silane compounds such as (acryloxypropyl) tetramethyldisiloxane and di (3-acryloxypropyl) tetraphenyldisiloxane.

重合性化合物(A1)は、上記式(I)と式(II)の有機ケイ素化合物、その有機ケイ素化合物の加水分解物、及びその有機ケイ素化合物の加水分解物の縮合物からなる群から選ばれる少なくとも1種のケイ素原子を含有する重合性化合物(A1)である。   The polymerizable compound (A1) is selected from the group consisting of the organosilicon compounds of the above formulas (I) and (II), the hydrolyzate of the organosilicon compound, and the condensate of the hydrolyzate of the organosilicon compound. It is a polymerizable compound (A1) containing at least one silicon atom.

本発明では重合性化合物(A1)に、エッチング耐性、反射防止特性、保存安定性及び基板とのぬれ性等を改善する目的でエポキシ基及びビニル基等の重合性有機基を含有しないケイ素原子を含有する重合性化合物(A2)を組み合わせることができる。   In the present invention, for the purpose of improving etching resistance, antireflection properties, storage stability, wettability with a substrate, etc., a polymerizable compound (A1) is added with a silicon atom that does not contain a polymerizable organic group such as an epoxy group and a vinyl group. The polymerizable compound (A2) to be contained can be combined.

上記ケイ素原子を含有する重合性化合物(A2)は、一般式(III)、
(R(RSi(R4−(a+b) (III)
(但し、R及びRは、それぞれアルキル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、又はメルカプト基、アミノ基、もしくはシアノ基を有する有機基で且つSi−C結合によりケイ素原子と結合しているものであり、Rはハロゲン原子、又は炭素数1〜8のアルコキシ基、アルコキシアルキル基、若しくはアルコキシアシル基であり、a及びbはそれぞれ0、1、又は2の整数であり、a+bは0、1、又は2の整数である。)及び、式(IV)、
〔(RSi(X)3−cY (IV)
(但し、Rは炭素数1〜5のアルキル基を示し、Xは炭素数1〜4のアルコキシ基、アルコキシアルキル基又はアルコキシアシル基を示し、Yはメチレン基又は炭素数2〜20のアルキレン基を示し、cは0又は1の整数である。)で表される有機ケイ素化合物、その加水分解物、及びその縮合物からなる群から選ばれた少なくとも1種のケイ素原子を含有する化合物である。
この重合性化合物(A2)に該当する式(III)の有機ケイ素化合物としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラn−プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラn−ブトキシシラン、テトラアセトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリアセトキシシラン、メチルトリブトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリアミロキシシラン、メチルトリフェノキシシラン、メチルトリベンジルオキシシラン、メチルトリフェネチルオキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリアセトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリエトキシシラン、γ−クロロプロピルトリアセトキシシラン、3、3、3−トリフロロプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、β−シアノエチルトリエトキシシラン、クロロメチルトリメトキシシラン、クロロメチルトリエトキシシラン、N−(β−アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(β−アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(β−アミノエチル)γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(β−アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルメチルジエトキシシラン、γ−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、γ−クロロプロピルメチルジエトキシシラン、ジメチルジアセトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトメチルジエトキシシラン、メチルビニルジメトキシシラン、メチルビニルジエトキシシラン等を好ましく例示することができる。
The polymerizable compound (A2) containing a silicon atom is represented by the general formula (III),
(R 1 ) a (R 3 ) b Si (R 2 ) 4- (a + b) (III)
(However, R 1 and R 3 are each an alkyl group, an aryl group, a halogenated alkyl group, a halogenated aryl group, or an organic group having a mercapto group, an amino group, or a cyano group, and a silicon atom by a Si—C bond. R 2 is a halogen atom, or an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxyalkyl group, or an alkoxyacyl group, and a and b are each an integer of 0, 1, or 2. A + b is an integer of 0, 1, or 2) and formula (IV),
[(R 4 ) c Si (X) 3−c ] 2 Y (IV)
(However, R 4 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, X represents an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxyalkyl group or an alkoxyacyl group, and Y represents a methylene group or an alkylene having 2 to 20 carbon atoms. A group containing at least one silicon atom selected from the group consisting of an organosilicon compound represented by the following formula: c is an integer of 0 or 1; a hydrolyzate thereof; and a condensate thereof. is there.
Examples of the organosilicon compound of the formula (III) corresponding to the polymerizable compound (A2) include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra n-propoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetra n-butoxysilane, tetraacetoxysilane, Methyltrimethoxysilane, methyltripropoxysilane, methyltriacetoxysilane, methyltributoxysilane, methyltripropoxysilane, methyltriamyloxysilane, methyltriphenoxysilane, methyltribenzyloxysilane, methyltriphenethyloxysilane, ethyltri Methoxysilane, ethyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, phenyltriacetoxysilane, γ-chloropropyltrimethoxysilane, γ-chloro Propyltriethoxysilane, γ-chloropropyltriacetoxysilane, 3,3,3-trifluoropropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltriethoxysilane, β-cyanoethyltriethoxysilane, chloro Methyltrimethoxysilane, chloromethyltriethoxysilane, N- (β-aminoethyl) γ-aminopropyltrimethoxysilane, N- (β-aminoethyl) γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, γ-aminopropylmethyldimethoxysilane N- (β-aminoethyl) γ-aminopropyltriethoxysilane, N- (β-aminoethyl) γ-aminopropylmethyldiethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, phenylmethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxy Silane, phenylmethyldiethoxysilane, γ-chloropropylmethyldimethoxysilane, γ-chloropropylmethyldiethoxysilane, dimethyldiacetoxysilane, γ-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, γ-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, γ Preferred examples include -mercaptopropylmethyldimethoxysilane, γ-mercaptomethyldiethoxysilane, methylvinyldimethoxysilane, methylvinyldiethoxysilane, and the like.

この重合性化合物(A2)に該当する式(IV)の有機ケイ素化合物としては、メチレンビスメチルジメトキシシラン、エチレンビスエチルジメトキシシラン、プロピレンビスエチルジエトキシシラン、ブチレンビスメチルジエトキシシラン等を好ましく例示することができる。
重合性化合物(A2)は、上記式(III)と式(IV)の有機ケイ素化合物、その有機ケイ素化合物の加水分解物、及びその有機ケイ素化合物の加水分解物の縮合物からなる群から選ばれる少なくとも1種のケイ素原子を含有する重合性化合物(A2)である。
Preferred examples of the organosilicon compound of formula (IV) corresponding to this polymerizable compound (A2) include methylene bismethyldimethoxysilane, ethylene bisethyldimethoxysilane, propylene bisethyldiethoxysilane, butylene bismethyldiethoxysilane, and the like. can do.
The polymerizable compound (A2) is selected from the group consisting of the organosilicon compounds of the above formulas (III) and (IV), the hydrolyzate of the organosilicon compound, and the condensate of the hydrolyzate of the organosilicon compound. It is a polymerizable compound (A2) containing at least one silicon atom.

本発明では上記ケイ素原子を含有する重合性化合物(A)は、上記(A1)、又は上記(A1)と(A2)の組み合わせからなる。(A1):(A2)のモル比は100:0〜50となる割合で有機ケイ素化合物を加水分解し、それを縮合した重量平均分子量100〜100000の重合性有機基を有する縮合物が好ましい。
上記有機ケイ素化合物を加水分解し縮合させる際に、有機ケイ素化合物の加水分解性基(例えば塩素原子やアルコキシ基)の1モル当たり、1モルを越え100モル以下、好ましくは1モル〜50モルの水を用いる。
本発明の重合性化合物(A)を製造するに際しては、上記化合物から選ばれた少なくとも1種のシラン化合物を加水分解、縮合させる際に、触媒を用いることが特徴である。この際に用いることの出来る触媒としては、チタンやアルミニウムなどの金属キレート化合物、酸触媒、アルカリ触媒が挙げられる。
In the present invention, the polymerizable compound (A) containing the silicon atom is composed of the above (A1) or a combination of the above (A1) and (A2). A condensate having a polymerizable organic group having a weight average molecular weight of 100 to 100,000 obtained by hydrolyzing an organosilicon compound and condensing it at a ratio of (A1) :( A2) of 100: 0 to 50 is preferable.
When hydrolyzing and condensing the organosilicon compound, it is more than 1 mole and less than or equal to 100 moles, preferably 1 mole to 50 moles per mole of hydrolyzable group (for example, chlorine atom or alkoxy group) of the organosilicon compound. Use water.
In producing the polymerizable compound (A) of the present invention, a catalyst is used when hydrolyzing and condensing at least one silane compound selected from the above compounds. Examples of the catalyst that can be used in this case include metal chelate compounds such as titanium and aluminum, acid catalysts, and alkali catalysts.

上記ケイ素原子を含有する重合性化合物(A)は、上記式(I)、又は上記式(I)と式(III)の組み合わせからなる有機ケイ素化合物中で、(a+b)の値が1となる有機ケイ素化合物が5〜75質量%の割合で含有する有機ケイ素化合物を加水分解し、それを縮合した重量平均分子量100〜1000000の重合性有機基を有する縮合物が好ましい。
本発明のレジスト下層膜形成組成物は、重合性化合物(A)を通常、有機溶媒に溶解または分散してなる。この有機溶媒としては、アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒、エステル系溶媒および非プロトン系溶媒からなる群から選ばれた少なくとも1種が挙げられる。
本発明のレジスト下層膜形成組成物には、さらにβ−ジケトン、コロイド状シリカ、コロイド状アルミナ、有機ポリマー、界面活性剤、シランカップリング剤、ラジカル発生剤、トリアゼン化合物、アルカリ化合物などの成分を添加してもよい。
本発明に用いられる有機ケイ素化合物は、通常有機溶媒中で加水分解し縮合する。
加水分解に用いられる有機溶媒としては、例えばn−ペンタン、i−ペンタン、n−ヘキサン、i−ヘキサン、n−ヘプタン、i−ヘプタン、2,2,4−トリメチルペンタン、n−オクタン、i−オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、トリメチルベンゼン、メチルエチルベンゼン、n−プロピルベンセン、i−プロピルベンセン、ジエチルベンゼン、i−ブチルベンゼン、トリエチルベンゼン、ジ−i−プロピルベンセン、n−アミルナフタレン、トリメチルベンゼン等の芳香族炭化水素系溶媒;メタノール、エタノール、n−プロパノール、i−プロパノール、n−ブタノール、i−ブタノール、sec−ブタノール、t−ブタノール、n−ペンタノール、i−ペンタノール、2−メチルブタノール、sec−ペンタノール、t−ペンタノール、3−メトキシブタノール、n−ヘキサノール、2−メチルペンタノール、sec−ヘキサノール、2−エチルブタノール、sec−ヘプタノール、ヘプタノール−3、n−オクタノール、2−エチルヘキサノール、sec−オクタノール、n−ノニルアルコール、2,6−ジメチルヘプタノール−4、n−デカノール、sec−ウンデシルアルコール、トリメチルノニルアルコール、sec−テトラデシルアルコール、sec−ヘプタデシルアルコール、フェノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、3,3,5−トリメチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、フェニルメチルカルビノール、ジアセトンアルコール、クレゾール等のモノアルコール系溶媒;エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、ペンタンジオール−2,4、2−メチルペンタンジオール−2,4、ヘキサンジオール−2,5、ヘプタンジオール−2,4、2−エチルヘキサンジオール−1,3、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール、グリセリン等の多価アルコール系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン、ジエチルケトン、メチル−i−ブチルケトン、メチル−n−ペンチルケトン、エチル−n−ブチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、ジ−i−ブチルケトン、トリメチルノナノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、2,4−ペンタンジオン、アセトニルアセトン、ジアセトンアルコール、アセトフェノン、フェンチョン等のケトン系溶媒;エチルエーテル、i−プロピルエーテル、n−ブチルエーテル、n−ヘキシルエーテル、2−エチルヘキシルエーテル、エチレンオキシド、1,2−プロピレンオキシド、ジオキソラン、4−メチルジオキソラン、ジオキサン、ジメチルジオキサン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、エチレングリコールモノ−n−ヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノ−2−エチルブチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ヘキシルエーテル、エトキシトリグリコール、テトラエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒;ジエチルカーボネート、酢酸メチル、酢酸エチル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、酢酸n−プロピル、酢酸i−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、酢酸sec−ブチル、酢酸n−ペンチル、酢酸sec−ペンチル、酢酸3−メトキシブチル、酢酸メチルペンチル、酢酸2−エチルブチル、酢酸2−エチルヘキシル、酢酸ベンジル、酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸n−ノニル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、酢酸エチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノプロピルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノブチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジ酢酸グリコール、酢酸メトキシトリグリコール、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n−ブチル、プロピオン酸i−アミル、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジ−n−ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n−ブチル、乳酸n−アミル、マロン酸ジエチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル等のエステル系溶媒;N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルプロピオンアミド、N−メチルピロリドン等の含窒素系溶媒;硫化ジメチル、硫化ジエチル、チオフェン、テトラヒドロチオフェン、ジメチルスルホキシド、スルホラン、1,3−プロパンスルトン等の含硫黄系溶媒等を挙げることができる。
特に、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコール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、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテートが溶液の保存安定性の点で好ましい。
The polymerizable compound (A) containing the silicon atom has a value of (a + b) of 1 in the organosilicon compound composed of the above formula (I) or a combination of the above formula (I) and the formula (III). A condensate having a polymerizable organic group having a weight average molecular weight of 100 to 1,000,000 obtained by hydrolyzing and condensing an organosilicon compound containing 5 to 75% by mass of the organosilicon compound is preferable.
The resist underlayer film forming composition of the present invention is usually formed by dissolving or dispersing the polymerizable compound (A) in an organic solvent. Examples of the organic solvent include at least one selected from the group consisting of alcohol solvents, ketone solvents, amide solvents, ester solvents, and aprotic solvents.
The resist underlayer film forming composition of the present invention further comprises components such as β-diketone, colloidal silica, colloidal alumina, organic polymer, surfactant, silane coupling agent, radical generator, triazene compound, and alkali compound. It may be added.
The organosilicon compound used in the present invention is usually hydrolyzed and condensed in an organic solvent.
Examples of the organic solvent used for the hydrolysis include n-pentane, i-pentane, n-hexane, i-hexane, n-heptane, i-heptane, 2,2,4-trimethylpentane, n-octane, i- Aliphatic hydrocarbon solvents such as octane, cyclohexane and methylcyclohexane; benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, trimethylbenzene, methylethylbenzene, n-propyl benzene, i-propyl benzene, diethylbenzene, i-butylbenzene, triethylbenzene, di -Aromatic hydrocarbon solvents such as i-propyl benzene, n-amyl naphthalene, trimethylbenzene; methanol, ethanol, n-propanol, i-propanol, n-butanol, i-butanol, sec-butanol, t-butanol, n-pe Tanol, i-pentanol, 2-methylbutanol, sec-pentanol, t-pentanol, 3-methoxybutanol, n-hexanol, 2-methylpentanol, sec-hexanol, 2-ethylbutanol, sec-heptanol, Heptanol-3, n-octanol, 2-ethylhexanol, sec-octanol, n-nonyl alcohol, 2,6-dimethylheptanol-4, n-decanol, sec-undecyl alcohol, trimethylnonyl alcohol, sec-tetradecyl Alcohol, sec-heptadecyl alcohol, phenol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, 3,3,5-trimethylcyclohexanol, benzyl alcohol, phenylmethylcarbinol, diacetone alcohol , Monoalcohol solvents such as cresol; ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-butylene glycol, pentanediol-2,4, 2-methylpentanediol-2,4, hexanediol-2,5, heptanediol-2 , 4, 2-ethylhexanediol-1,3, polyhydric alcohol solvents such as diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tripropylene glycol, glycerin; acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n -Butyl ketone, diethyl ketone, methyl-i-butyl ketone, methyl-n-pentyl ketone, ethyl-n-butyl ketone, methyl-n-hexyl ketone, di-i-butyl ketone, trimethylnonanone, cyclohexanone, methyl Ketone solvents such as clohexanone, 2,4-pentanedione, acetonylacetone, diacetone alcohol, acetophenone, fenchon; ethyl ether, i-propyl ether, n-butyl ether, n-hexyl ether, 2-ethylhexyl ether, Ethylene oxide, 1,2-propylene oxide, dioxolane, 4-methyldioxolane, dioxane, dimethyldioxane, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol mono-n-butyl ether, ethylene glycol mono-n -Hexyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol mono-2-ethylbutyl ether, ethylene glycol dib Ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol mono-n-butyl ether, diethylene glycol di-n-butyl ether, diethylene glycol mono-n-hexyl ether, ethoxytriglycol, tetraethylene glycol di-n-butyl ether, Propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol monopropyl ether, dipropylene glycol monobutyl ether Ether solvents such as ter, tripropylene glycol monomethyl ether, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran; diethyl carbonate, methyl acetate, ethyl acetate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, n-propyl acetate, i-propyl acetate, n -Butyl, i-butyl acetate, sec-butyl acetate, n-pentyl acetate, sec-pentyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, methyl pentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, benzyl acetate, cyclohexyl acetate, acetic acid Methyl cyclohexyl, n-nonyl acetate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate, acetic acid Ethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol mono-n-butyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether acetate, dipropylene glycol monomethyl ether acetate, dipropylene acetate Glycol monoethyl ether, glycol diacetate, methoxytriglycol acetate, ethyl propionate, n-butyl propionate, i-amyl propionate, diethyl oxalate, di-n-butyl oxalate, methyl lactate, ethyl lactate, lactate n -Ester solvents such as butyl, n-amyl lactate, diethyl malonate, dimethyl phthalate, diethyl phthalate; N-methylformamide, Nitrogen-containing solvents such as N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpropionamide, N-methylpyrrolidone; dimethyl sulfide, diethyl sulfide And sulfur-containing solvents such as thiophene, tetrahydrothiophene, dimethyl sulfoxide, sulfolane, and 1,3-propane sultone.
In particular, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl Ether acetate is preferred from the viewpoint of storage stability of the solution.

また、有機ケイ素化合物を加水分解し縮合させる際には、触媒を使用しても良い。この際に使用する触媒としては、金属キレート化合物、有機酸、無機酸、有機塩基、無機塩基を挙げることができる。金属キレート化合物としては、例えばトリエトキシ・モノ(アセチルアセトナート)チタン、トリ−n−プロポキシ・モノ(アセチルアセトナート)チタン、トリ−i−プロポキシ・モノ(アセチルアセトナート)チタン、トリ−n−ブトキシ・モノ(アセチルアセトナート)チタン、トリ−sec−ブトキシ・モノ(アセチルアセトナート)チタン、トリ−t−ブトキシ・モノ(アセチルアセトナート)チタン、ジエトキシ・ビス(アセチルアセトナート)チタン、ジ−n−プロポキシ・ビス(アセチルアセトナート)チタン、ジ−i−プロポキシ・ビス(アセチルアセトナート)チタン、ジ−n−ブトキシ・ビス(アセチルアセトナート)チタン、ジ−sec−ブトキシ・ビス(アセチルアセトナート)チタン、ジ−t−ブトキシ・ビス(アセチルアセトナート)チタン、モノエトキシ・トリス(アセチルアセトナート)チタン、モノ−n−プロポキシ・トリス(アセチルアセトナート)チタン、モノ−i−プロポキシ・トリス(アセチルアセトナート)チタン、モノ−n−ブトキシ・トリス(アセチルアセトナート)チタン、モノ−sec−ブトキシ・トリス(アセチルアセトナート)チタン、モノ−t−ブトキシ・トリス(アセチルアセトナート)チタン、テトラキス(アセチルアセトナート)チタン、トリエトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)チタン、トリ−n−プロポキシ・モノ(エチルアセトアセテート)チタン、トリ−i−プロポキシ・モノ(エチルアセトアセテート)チタン、トリ−n−ブトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)チタン、トリ−sec−ブトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)チタン、トリ−t−ブトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)チタン、ジエトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)チタン、ジ−n−プロポキシ・ビス(エチルアセトアセテート)チタン、ジ−i−プロポキシ・ビス(エチルアセトアセテート)チタン、ジ−n−ブトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)チタン、ジ−sec−ブトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)チタン、ジ−t−ブトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)チタン、モノエトキシ・トリス(エチルアセトアセテート)チタン、モノ−n−プロポキシ・トリス(エチルアセトアセテート)チタン、モノ−i−プロポキシ・トリス(エチルアセトアセテート)チタン、モノ−n−ブトキシ・トリス(エチルアセトアセテート)チタン、モノ−sec−ブトキシ・トリス(エチルアセトアセテート)チタン、モノ−t−ブトキシ・トリス(エチルアセトアセテート)チタン、テトラキス(エチルアセトアセテート)チタン、モノ(アセチルアセトナート)トリス(エチルアセトアセテート)チタン、ビス(アセチルアセトナート)ビス(エチルアセトアセテート)チタン、トリス(アセチルアセトナート)モノ(エチルアセトアセテート)チタン、等のチタンキレート化合物;トリエトキシ・モノ(アセチルアセトナート)ジルコニウム、トリ−n−プロポキシ・モノ(アセチルアセトナート)ジルコニウム、トリ−i−プロポキシ・モノ(アセチルアセトナート)ジルコニウム、トリ−n−ブトキシ・モノ(アセチルアセトナート)ジルコニウム、トリ−sec−ブトキシ・モノ(アセチルアセトナート)ジルコニウム、トリ−t−ブトキシ・モノ(アセチルアセトナート)ジルコニウム、ジエトキシ・ビス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、ジ−n−プロポキシ・ビス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、ジ−i−プロポキシ・ビス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、ジ−n−ブトキシ・ビス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、ジ−sec−ブトキシ・ビス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、ジ−t−ブトキシ・ビス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、モノエトキシ・トリス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、モノ−n−プロポキシ・トリス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、モノ−i−プロポキシ・トリス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、モノ−n−ブトキシ・トリス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、モノ−sec−ブトキシ・トリス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、モノ−t−ブトキシ・トリス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、テトラキス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、トリエトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、トリ−n−プロポキシ・モノ(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、トリ−i−プロポキシ・モノ(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、トリ−n−ブトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、トリ−sec−ブトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、トリ−t−ブトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、ジエトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、ジ−n−プロポキシ・ビス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、ジ−i−プロポキシ・ビス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、ジ−n−ブトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、ジ−sec−ブトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、ジ−t−ブトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、モノエトキシ・トリス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、モノ−n−プロポキシ・トリス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、モノ−i−プロポキシ・トリス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、モノ−n−ブトキシ・トリス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、モノ−sec−ブトキシ・トリス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、モノ−t−ブトキシ・トリス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、テトラキス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、モノ(アセチルアセトナート)トリス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、ビス(アセチルアセトナート)ビス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、トリス(アセチルアセトナート)モノ(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、等のジルコニウムキレート化合物;トリス(アセチルアセトナート)アルミニウム、トリス(エチルアセトアセテート)アルミニウム等のアルミニウムキレート化合物;などを挙げることができる。有機酸としては、例えば酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、シュウ酸、マレイン酸、メチルマロン酸、アジピン酸、セバシン酸、没食子酸、酪酸、メリット酸、アラキドン酸、ミキミ酸、2−エチルヘキサン酸、オレイン酸、ステアリン酸、リノール酸、リノレイン酸、サリチル酸、安息香酸、p−アミノ安息香酸、p−トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、モノクロロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、ギ酸、マロン酸、スルホン酸、フタル酸、フマル酸、クエン酸、酒石酸等を挙げることができる。無機酸としては、例えば塩酸、硝酸、硫酸、フッ酸、リン酸等を挙げることができる。有機塩基としては、例えばピリジン、ピロール、ピペラジン、ピロリジン、ピペリジン、ピコリン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジメチルモノエタノールアミン、モノメチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジアザビシクロオクタン、ジアザビシクロノナン、ジアザビシクロウンデセン、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド等を挙げることができる。無機塩基としては、例えばアンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、水酸化カルシウム等を挙げることができる。これら触媒の内、金属キレート化合物、有機酸、無機酸が好ましく、より好ましくはチタンキレート化合物、有機酸を挙げることができる。これらは1種あるいは2種以上を同時に使用しても良い。   A catalyst may be used when the organosilicon compound is hydrolyzed and condensed. Examples of the catalyst used at this time include metal chelate compounds, organic acids, inorganic acids, organic bases, and inorganic bases. Examples of the metal chelate compound include triethoxy mono (acetylacetonato) titanium, tri-n-propoxy mono (acetylacetonato) titanium, tri-i-propoxy mono (acetylacetonato) titanium, tri-n-butoxy. Mono (acetylacetonato) titanium, tri-sec-butoxy mono (acetylacetonato) titanium, tri-t-butoxy mono (acetylacetonato) titanium, diethoxybis (acetylacetonato) titanium, di-n -Propoxy bis (acetylacetonato) titanium, di-i-propoxy bis (acetylacetonato) titanium, di-n-butoxy bis (acetylacetonato) titanium, di-sec-butoxy bis (acetylacetonate) ) Titanium, di-t-butoxy bis Acetylacetonato) titanium, monoethoxy-tris (acetylacetonato) titanium, mono-n-propoxy-tris (acetylacetonato) titanium, mono-i-propoxy-tris (acetylacetonato) titanium, mono-n-butoxy Tris (acetylacetonato) titanium, mono-sec-butoxytris (acetylacetonato) titanium, mono-t-butoxytris (acetylacetonato) titanium, tetrakis (acetylacetonato) titanium, triethoxy mono (ethyl) Acetoacetate) titanium, tri-n-propoxy mono (ethyl acetoacetate) titanium, tri-i-propoxy mono (ethyl acetoacetate) titanium, tri-n-butoxy mono (ethyl acetoacetate) titanium, tri-sec Butoxy mono (ethyl acetoacetate) titanium, tri-t-butoxy mono (ethyl acetoacetate) titanium, diethoxy bis (ethyl acetoacetate) titanium, di-n-propoxy bis (ethyl acetoacetate) titanium, di- i-propoxy bis (ethyl acetoacetate) titanium, di-n-butoxy bis (ethyl acetoacetate) titanium, di-sec-butoxy bis (ethyl acetoacetate) titanium, di-t-butoxy bis (ethyl acetoacetate) Acetate) titanium, monoethoxy tris (ethyl acetoacetate) titanium, mono-n-propoxy tris (ethyl acetoacetate) titanium, mono-i-propoxy tris (ethyl acetoacetate) titanium, mono-n-butoxy tris (Ethyl acetoacetate Tate) titanium, mono-sec-butoxy tris (ethyl acetoacetate) titanium, mono-t-butoxy tris (ethyl acetoacetate) titanium, tetrakis (ethyl acetoacetate) titanium, mono (acetylacetonate) tris (ethyl aceto) Acetate) titanium, bis (acetylacetonato) bis (ethylacetoacetate) titanium, tris (acetylacetonato) mono (ethylacetoacetate) titanium, and other titanium chelate compounds; triethoxy mono (acetylacetonato) zirconium, tri- n-propoxy mono (acetylacetonato) zirconium, tri-i-propoxy mono (acetylacetonato) zirconium, tri-n-butoxy mono (acetylacetonato) zirconium, tri-s c-butoxy mono (acetylacetonato) zirconium, tri-t-butoxy mono (acetylacetonato) zirconium, diethoxybis (acetylacetonato) zirconium, di-n-propoxybis (acetylacetonato) zirconium, Di-i-propoxy bis (acetylacetonato) zirconium, di-n-butoxy bis (acetylacetonato) zirconium, di-sec-butoxy bis (acetylacetonato) zirconium, di-t-butoxy bis ( Acetylacetonato) zirconium, monoethoxy-tris (acetylacetonato) zirconium, mono-n-propoxy-tris (acetylacetonato) zirconium, mono-i-propoxy-tris (acetylacetonato) zirconi Mono-n-butoxy-tris (acetylacetonato) zirconium, mono-sec-butoxy-tris (acetylacetonato) zirconium, mono-t-butoxy-tris (acetylacetonato) zirconium, tetrakis (acetylacetonate) Zirconium, triethoxy mono (ethyl acetoacetate) zirconium, tri-n-propoxy mono (ethyl acetoacetate) zirconium, tri-i-propoxy mono (ethyl acetoacetate) zirconium, tri-n-butoxy mono (ethyl aceto) Acetate) zirconium, tri-sec-butoxy mono (ethyl acetoacetate) zirconium, tri-t-butoxy mono (ethyl acetoacetate) zirconium, diethoxy bis (ethylacetoa Cetate) zirconium, di-n-propoxy bis (ethyl acetoacetate) zirconium, di-i-propoxy bis (ethyl acetoacetate) zirconium, di-n-butoxy bis (ethyl acetoacetate) zirconium, di-sec- Butoxy bis (ethyl acetoacetate) zirconium, di-t-butoxy bis (ethyl acetoacetate) zirconium, monoethoxy tris (ethyl acetoacetate) zirconium, mono-n-propoxy tris (ethyl acetoacetate) zirconium, mono -I-propoxy tris (ethyl acetoacetate) zirconium, mono-n-butoxy tris (ethyl acetoacetate) zirconium, mono-sec-butoxy tris (ethyl acetoacetate) zirco , Mono-t-butoxy-tris (ethylacetoacetate) zirconium, tetrakis (ethylacetoacetate) zirconium, mono (acetylacetonato) tris (ethylacetoacetate) zirconium, bis (acetylacetonato) bis (ethylacetoacetate) Zirconium chelate compounds such as zirconium and tris (acetylacetonato) mono (ethylacetoacetate) zirconium; Aluminum chelate compounds such as tris (acetylacetonato) aluminum and tris (ethylacetoacetate) aluminum; Examples of organic acids include acetic acid, propionic acid, butanoic acid, pentanoic acid, hexanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, oxalic acid, maleic acid, methylmalonic acid, adipic acid, sebacic acid, gallic acid , Butyric acid, melicic acid, arachidonic acid, mikimic acid, 2-ethylhexanoic acid, oleic acid, stearic acid, linoleic acid, linolenic acid, salicylic acid, benzoic acid, p-aminobenzoic acid, p-toluenesulfonic acid, benzenesulfonic acid Monochloroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, trifluoroacetic acid, formic acid, malonic acid, sulfonic acid, phthalic acid, fumaric acid, citric acid, tartaric acid and the like. Examples of inorganic acids include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid, and phosphoric acid. Examples of the organic base include pyridine, pyrrole, piperazine, pyrrolidine, piperidine, picoline, trimethylamine, triethylamine, monoethanolamine, diethanolamine, dimethylmonoethanolamine, monomethyldiethanolamine, triethanolamine, diazabicyclooctane, diazabicyclononane, Examples thereof include diazabicycloundecene and tetramethylammonium hydroxide. Examples of the inorganic base include ammonia, sodium hydroxide, potassium hydroxide, barium hydroxide, calcium hydroxide and the like. Of these catalysts, metal chelate compounds, organic acids, and inorganic acids are preferable, and titanium chelate compounds and organic acids are more preferable. These may be used alone or in combination of two or more.

更に、レジスト密着性、下地基板に対する濡れ性、柔軟性、平坦化性等を向上させるために、必要により下記のケイ素原子を含まない重合性化合物を用い、上記のケイ素原子を含有する重合性化合物と共重合(ハイブリッド化)、又は混合させることができる。   Furthermore, in order to improve resist adhesion, wettability to the base substrate, flexibility, flatness, etc., the following polymerizable compound containing no silicon atom is used, if necessary, and the above polymerizable compound containing a silicon atom Can be copolymerized (hybridized) or mixed.

ケイ素原子を含まずエチレン性不飽和結合を有する重合性化合物の具体例としては、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ノナエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ノナプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、2,2−ビス〔4−(アクリロキシジエトキシ)フェニル〕プロパン、2,2−ビス〔4−(メタクリロキシジエトキシ)フェニル〕プロパン、3−フェノキシ−2−プロパノイルアクリレート、1,6−ビス(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロピル)−ヘキシルエーテル、ペンタエリスルトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、グリセロールトリ(メタ)アクリレート、トリス−(2−ヒドロキシルエチル)−イソシアヌル酸エステル(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスルトールペンタ(メタ)アクリレート、及びジペンタエリスルトールヘキサ(メタ)アクリレート等が挙げられる。なお、ここで、例えばエチレングリコールジ(メタ)アクリレートとはエチレングリコールジアクリレートとエチレングリコールジメタクリレートとを意味する。
ケイ素原子を含まずエチレン性不飽和結合を有する重合性化合物としては、また、多価イソシアネート化合物とヒドロキシアルキル不飽和カルボン酸エステル化合物との反応によって得ることができるウレタン化合物、多価エポキシ化合物とヒドロキシアルキル不飽和カルボン酸エステル化合物との反応によって得ることができる化合物、フタル酸ジアリル等のジアリルエステル化合物、及びジビニルフタレート等のジビニル化合物等を挙げることもできる。
また、ケイ素原子を含まずカチオン重合性の部位を有する重合性化合物としては、エポキシ環及びオキセタン環等の環状エーテル構造、ビニルエーテル構造及びビニルチオエーテル構造等を有する化合物が挙げられる。
Specific examples of the polymerizable compound that does not contain a silicon atom and has an ethylenically unsaturated bond include ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, tetraethylene glycol di ( (Meth) acrylate, nonaethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, tripropylene glycol di (meth) acrylate, tetrapropylene glycol di (meth) acrylate, nonapropylene glycol di (meth) acrylate, polypropylene glycol Di (meth) acrylate, 2,2-bis [4- (acryloxydiethoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [4- (methacryloxydiethoxy) phenyl] pro 3-phenoxy-2-propanoyl acrylate, 1,6-bis (3-acryloxy-2-hydroxypropyl) -hexyl ether, pentaerythritol tri (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, Glycerol tri (meth) acrylate, tris- (2-hydroxylethyl) -isocyanuric acid ester (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, and dipentaerythritol hexa (Meth) acrylate etc. are mentioned. Here, for example, ethylene glycol di (meth) acrylate means ethylene glycol diacrylate and ethylene glycol dimethacrylate.
Examples of the polymerizable compound that does not contain a silicon atom and has an ethylenically unsaturated bond include urethane compounds, polyvalent epoxy compounds, and hydroxy compounds that can be obtained by reacting a polyvalent isocyanate compound with a hydroxyalkyl unsaturated carboxylic acid ester compound. Mention may also be made of compounds obtainable by reaction with alkyl unsaturated carboxylic acid ester compounds, diallyl ester compounds such as diallyl phthalate, and divinyl compounds such as divinyl phthalate.
Moreover, as a polymeric compound which does not contain a silicon atom and has a cation polymerizable site | part, the compound which has cyclic ether structures, such as an epoxy ring and an oxetane ring, a vinyl ether structure, a vinyl thioether structure, etc. is mentioned.

ケイ素原子を含まずエポキシ環を有する重合性化合物としては、特に制限はないが、一個乃至六個、また二個乃至四個のエポキシ環を有する化合物を使用することができる。上記エポキシ環を有する重合性化合物としては、例えば、ジオール化合物、トリオール化合物、ジカルボン酸化合物及びトリカルボン酸化合物等の二個以上の水酸基またはカルボキシル基を有する化合物と、エピクロルヒドリン等のグリシジル化合物から製造することができる、二個以上のグリシジルエーテル構造またはグリシジルエステル構造を有する化合物を挙げることができる。   Although there is no restriction | limiting in particular as a polymeric compound which does not contain a silicon atom and has an epoxy ring, The compound which has 1 thru | or 6, and 2 thru | or 4 epoxy rings can be used. As the polymerizable compound having an epoxy ring, for example, it is produced from a compound having two or more hydroxyl groups or carboxyl groups such as a diol compound, a triol compound, a dicarboxylic acid compound and a tricarboxylic acid compound, and a glycidyl compound such as epichlorohydrin. And a compound having two or more glycidyl ether structures or glycidyl ester structures.

ケイ素原子を含まずエポキシ環を有する重合性化合物の具体例としては、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,2−エポキシ−4−(エポキシエチル)シクロヘキサン、グリセロールトリグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、2,6−ジグリシジルフェニルグリシジルエーテル、1,1,3−トリス[p−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル]プロパン、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジグリシジルエステル、4,4’−メチレンビス(N,N−ジグリシジルアニリン)、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、トリメチロールエタントリグリシジルエーテル、トリグリシジル−p−アミノフェノール、テトラグリシジルメタキシレンジアミン、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、テトラグリシジル−1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン、ビスフェノール−A−ジグリシジルエーテル、ビスフェノール−S−ジグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテルレゾルシノールジグリシジルエーテル、フタル酸ジグリシジルエステル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、テトラブロモビスフェノール−A−ジグリシジルエーテル、ビスフェノールヘキサフルオロアセトンジグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールジグリシジルエーテル、トリス−(2,3−エポキシプロピル)イソシアヌレート、モノアリルジグリシジルイソシアヌレート、ジグリセロールポリジグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、1,4−ビス(2,3−エポキシプロポキシパーフルオロイソプロピル)シクロヘキサン、ソルビトールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、レゾルシンジグリシジルエーテル、1,6−へキサンジオールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、p−ターシャリーブチルフェニルグリシジルエーテル、アジピン酸ジグリシジルエーテル、o−フタル酸ジグリシジルエーテル、ジブロモフェニルグリシジルエーテル、1,2,7,8−ジエポキシオクタン、1,6−ジメチロールパーフルオロヘキサンジグリシジルエーテル、4,4’−ビス(2,3−エポキシプロポキシパーフルオロイソプロピル)ジフェニルエーテル、2,2−ビス(4−グリシジルオキシフェニル)プロパン、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、3,4−エポキシシクロヘキシルオキシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)−3’,4’−エポキシ−1,3−ジオキサン−5−スピロシクロヘキサン、1,2−エチレンジオキシ−ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメタン)、4’,5’−エポキシ−2’−メチルシクロヘキシルメチル−4,5−エポキシ−2−メチルシクロヘキサンカルボキシレート、エチレングリコール−ビス(3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート)、ビス−(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、及びビス(2,3−エポキシシクロペンチル)エーテル等を挙げることができる。   Specific examples of the polymerizable compound that does not contain a silicon atom and has an epoxy ring include 1,4-butanediol diglycidyl ether, 1,2-epoxy-4- (epoxyethyl) cyclohexane, glycerol triglycidyl ether, diethylene glycol diglycidyl. Ether, 2,6-diglycidylphenyl glycidyl ether, 1,1,3-tris [p- (2,3-epoxypropoxy) phenyl] propane, 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid diglycidyl ester, 4,4′- Methylenebis (N, N-diglycidylaniline), 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate, trimethylolethane triglycidyl ether, triglycidyl-p-aminophenol, tetraglycidyl meta Syrenediamine, tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, tetraglycidyl-1,3-bisaminomethylcyclohexane, bisphenol-A-diglycidyl ether, bisphenol-S-diglycidyl ether, pentaerythritol tetraglycidyl ether resorcinol diglycidyl ether, diglycidyl phthalate Ester, neopentyl glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, tetrabromobisphenol-A-diglycidyl ether, bisphenol hexafluoroacetone diglycidyl ether, pentaerythritol diglycidyl ether, tris- (2,3-epoxypropyl) isocyanate Nurate, monoallyl diglycidyl isocyanurate, diglycerol Diglycidyl ether, pentaerythritol polyglycidyl ether, 1,4-bis (2,3-epoxypropoxyperfluoroisopropyl) cyclohexane, sorbitol polyglycidyl ether, trimethylolpropane polyglycidyl ether, resorcin diglycidyl ether, 1,6-he Xanthdiol diglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, phenyl glycidyl ether, p-tertiary butyl phenyl glycidyl ether, adipic acid diglycidyl ether, o-phthalic acid diglycidyl ether, dibromophenyl glycidyl ether, 1,2,7, 8-diepoxyoctane, 1,6-dimethylol perfluorohexane diglycidyl ether, 4,4′-bis (2,3-epoxypro Poxyperfluoroisopropyl) diphenyl ether, 2,2-bis (4-glycidyloxyphenyl) propane, 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3 ′, 4′-epoxycyclohexanecarboxylate, 3,4-epoxycyclohexyloxirane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) -3 ′, 4′-epoxy-1,3-dioxane-5-spirocyclohexane, 1,2-ethylenedioxy-bis (3,4-epoxycyclohexylmethane), 4 ′, 5′-epoxy-2′-methylcyclohexylmethyl-4,5-epoxy-2-methylcyclohexanecarboxylate, ethylene glycol-bis (3,4-epoxycyclohexanecarboxylate), bis- (3,4-epoxycyclohexylmethyl) Adipate And bis (2,3-epoxy cyclopentyl) ether, and the like.

ケイ素原子を含まずオキセタン環を有する重合性化合物としては、特に制限はないが、一個乃至六個、また二個乃至四個のオキセタン環を有する化合物を使用することができる。   Although there is no restriction | limiting in particular as a polymeric compound which does not contain a silicon atom and has an oxetane ring, The compound which has 1 thru | or 6 or 2 thru | or 4 oxetane rings can be used.

ケイ素原子を含まずオキセタン環を有する重合性化合物としては、例えば、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン、3−エチル−3−(フェノキシメチル)オキセタン、3,3−ジエチルオキセタン、及び3−エチル−3−(2−エチルヘキシロキシメチル)オキセタン、1,4−ビス(((3−エチル−3−オキセタニル)メトキシ)メチル)ベンゼン、ジ((3−エチル−3−オキセタニル)メチル)エーテル、及びペンタエリスリトールテトラキス((3−エチル−3−オキセタニル)メチル)エーテル等を挙げることができる。   Examples of the polymerizable compound which does not contain a silicon atom and has an oxetane ring include, for example, 3-ethyl-3-hydroxymethyloxetane, 3-ethyl-3- (phenoxymethyl) oxetane, 3,3-diethyloxetane, and 3-ethyl. -3- (2-ethylhexyloxymethyl) oxetane, 1,4-bis (((3-ethyl-3-oxetanyl) methoxy) methyl) benzene, di ((3-ethyl-3-oxetanyl) methyl) ether, And pentaerythritol tetrakis ((3-ethyl-3-oxetanyl) methyl) ether.

ケイ素原子を含まずビニルエーテル構造を有する重合性化合物としては、特に制限はないが、一個乃至六個、また二個乃至四個のビニルエーテル構造を有する化合物を使用することができる。   The polymerizable compound having no vinyl atom and having a vinyl ether structure is not particularly limited, and compounds having 1 to 6, or 2 to 4 vinyl ether structures can be used.

ケイ素原子を含まずビニルエーテル構造を有する重合性化合物としては、例えば、ビニル−2−クロロエチルエーテル、ビニル−ノルマルブチルエーテル、1,4−シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、ビニルグリシジルエーテル、ビス(4−(ビニロキシメチル)シクロヘキシルメチル)グルタレート、トリ(エチレングリコール)ジビニルエーテル、アジピン酸ジビニルエステル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、トリス(4−ビニロキシ)ブチルトリメリレート、ビス(4−(ビニロキシ)ブチル)テレフタレート、ビス(4−(ビニロキシ)ブチルイソフタレート、エチレングリコ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、テトラエ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、トリメチロールエタ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、テトラエチレングリコールジビニルエーテル、ペンタエリスリト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及びシクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル等を挙げることができる。   Examples of the polymerizable compound having no vinyl atom and having a vinyl ether structure include vinyl-2-chloroethyl ether, vinyl-normal butyl ether, 1,4-cyclohexanedimethanol divinyl ether, vinyl glycidyl ether, bis (4- (vinyl Roxymethyl) cyclohexylmethyl) glutarate, tri (ethylene glycol) divinyl ether, adipic acid divinyl ester, diethylene glycol divinyl ether, tris (4-vinyloxy) butyl trimellrate, bis (4- (vinyloxy) butyl) terephthalate, bis (4 -(Vinyloxy) butyl isophthalate, ethylene glycol divinyl ether, 1,4-butanediol divinyl ether, tetramethylene glycol divinyl ether, tetraethylene Recall divinyl ether, neopentyl glycol divinyl ether, trimethylolpropane trivinyl ether, trimethylol ethane trivinyl ether, hexanediol divinyl ether, 1,4-cyclohexanediol divinyl ether, tetraethylene glycol divinyl ether, pentaerythritol divinyl ether, pentaerythritol tri Examples include vinyl ether and cyclohexane dimethanol divinyl ether.

本発明のレジスト下層膜形成組成物には、上記重合性化合物(A)の他、必要に応じて、界面活性剤、ポリマー化合物、酸化防止剤、熱重合禁止剤、表面改質剤及び脱泡剤等を添加することができる。   In the resist underlayer film forming composition of the present invention, in addition to the polymerizable compound (A), a surfactant, a polymer compound, an antioxidant, a thermal polymerization inhibitor, a surface modifier, and a defoamer as necessary. An agent or the like can be added.

界面活性剤を添加することによって、ピンホールやストレーション等の発生を抑え、また、レジスト下層膜形成組成物の塗布性を向上させることができる。界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル及びポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル化合物、ポリオキシエチレンオクチルフエノールエーテル及びポリオキシエチレンノニルフエノールエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル化合物、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロツクコポリマー化合物、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタントリオレエート及びソルビタントリステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル化合物、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パルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート及び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化合物が挙げられる。また、商品名エフトップEF301,EF303、EF352((株)トーケムプロダクツ製)、商品名メガファックF171、F173、R−08、R−30(大日本インキ(株)製)、フロラードFC430、FC431(住友スリーエム(株)製)、商品名アサヒガードAG710,サーフロンS−382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(旭硝子(株)製)等のフッ素系界面活性剤及びオルガノシロキサンポリマ−KP341(信越化学工業(株)製)等を上げることができる。界面活性剤が使用される場合、その添加量としては、重合性化合物(A)100質量部に対して、例えば、0.1〜5質量部であり、または0.5〜2質量部である。   By adding a surfactant, it is possible to suppress the occurrence of pinholes and installations and to improve the applicability of the resist underlayer film forming composition. Examples of the surfactant include polyoxyethylene alkyl ether compounds such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether and polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene octyl phenol ether and polyoxyethylene nonyl phenol ether and the like. Oxyethylene alkyl allyl ether compounds, polyoxyethylene / polyoxypropylene block copolymer compounds, sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan trioleate, sorbitan trisoleate and other sorbitan fatty acid ester compounds, polyoxy Ethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, polyoxye Polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester compounds such as alkylene sorbitan monostearate and polyoxyethylene sorbitan tristearate and the like. In addition, trade names F-top EF301, EF303, EF352 (manufactured by Tochem Products Co., Ltd.), trade names MegaFuck F171, F173, R-08, R-30 (manufactured by Dainippon Ink Co., Ltd.), Florard FC430, FC431 Fluorosurfactants and organosiloxane polymers such as Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC106 (Asahi Glass Co., Ltd.) KP341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) can be raised. When a surfactant is used, the addition amount is, for example, 0.1 to 5 parts by mass or 0.5 to 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymerizable compound (A). .

高分子化合物としては、その種類に特に制限はなく、重量平均分子量が1000〜1000000程度の種々のポリマー化合物を用いることができる。例えば、ベンゼン環、ナフタレン環またはアントラセン環を有するアクリレートポリマー、メタクリレートポリマー、ノボラックポリマー、スチレンポリマー、ポリアミド、ポリアミック酸、ポリエステル及びポリイミド等を挙げることができる。   There is no restriction | limiting in particular as a high molecular compound, The various polymer compound whose weight average molecular weight is about 1000-1 million can be used. Examples thereof include acrylate polymers, methacrylate polymers, novolak polymers, styrene polymers, polyamides, polyamic acids, polyesters and polyimides having a benzene ring, naphthalene ring or anthracene ring.

また、半導体装置製造のリソグラフィープロセスにおいて、フォトレジスト下層の反射防止膜に使用されている吸光性能に優れた高分子化合物を使用することもできる。このような高分子化合物の使用によって、本発明のレジスト下層膜形成組成物から形成されるレジスト下層膜の反射防止膜としての性能を高めることができる。   In the lithography process for manufacturing a semiconductor device, a polymer compound having excellent light absorption performance used for the antireflection film under the photoresist can also be used. By using such a polymer compound, the performance of the resist underlayer film formed from the resist underlayer film forming composition of the present invention as an antireflection film can be enhanced.

高分子化合物が使用される場合、その添加量としては、重合性化合物(A)100質量部に対して、例えば、0.1〜50質量部である。   When a high molecular compound is used, the addition amount is, for example, 0.1 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymerizable compound (A).

本発明のレジスト下層膜形成組成物は、前記重合性化合物(A)又は前記重合性化合物(A)に任意に添加する成分(両者を合わせて固形分という)を溶媒(B)に溶かした溶液状態で使用されることが好ましい。固形分はレジスト下層膜形成組成物中で溶媒を除く残りの成分である。
溶媒としては、固形分を溶解し、均一溶液とできるものであれば使用することができる。有機ケイ素化合物を加水分解し縮合物を得てそれを重合性化合物(A)とする場合に、有機ケイ素化合物の加水分解に用いる有機溶媒をそのままレジスト下層膜形成組成物の溶媒(B)に用いることが好ましい。
The resist underlayer film forming composition of the present invention is a solution in which the polymerizable compound (A) or a component arbitrarily added to the polymerizable compound (A) (both are referred to as a solid content) is dissolved in a solvent (B). It is preferably used in the state. The solid content is the remaining component excluding the solvent in the resist underlayer film forming composition.
As the solvent, any solvent can be used as long as it can dissolve a solid content to form a uniform solution. When the organosilicon compound is hydrolyzed to obtain a condensate and used as the polymerizable compound (A), the organic solvent used for hydrolysis of the organosilicon compound is used as it is as the solvent (B) of the resist underlayer film forming composition. It is preferable.

この溶媒(B)に例としては、例えばエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチルブタン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、N−ジメチルホルムアミド、N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキサイド及びN−メチルピロリドン等を挙げることができる。   Examples of the solvent (B) include ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl. Ether acetate, propylene glycol propyl ether acetate, toluene, xylene, methyl ethyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, ethyl 2-hydroxypropionate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, ethyl ethoxyacetate, ethyl hydroxyacetate, 2-hydroxy Methyl 3-methylbutanoate, 3-methoxypropio Methyl acid, ethyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, ethyl acetate, butyl acetate, ethyl lactate, butyl lactate, N-dimethylformamide, N -Dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, N-methylpyrrolidone and the like can be mentioned.

これらの溶媒(B)は単独で、または二種以上を組み合わせて使用することができる。溶媒としては、沸点が80〜250℃、または100〜200℃、または120〜180℃である溶媒が好ましく使用される。溶媒の沸点が低い場合には、レジスト下層膜形成組成物の塗布中に溶媒が多く蒸発し、粘度の上昇が生じ、塗布性の低下を招くことがある。溶媒の沸点が高い場合には、レジスト下層膜形成組成物の塗布後の乾燥に時間を要することが考えられる。溶媒は、レジスト下層膜形成組成物の固形分の濃度が、例えば0.5〜50質量%、または3〜40質量%、または10〜30質量%となるような量で使用することができる。   These solvent (B) can be used individually or in combination of 2 or more types. As the solvent, a solvent having a boiling point of 80 to 250 ° C, 100 to 200 ° C, or 120 to 180 ° C is preferably used. When the boiling point of the solvent is low, a large amount of the solvent evaporates during the application of the resist underlayer film forming composition, resulting in an increase in viscosity and a decrease in applicability. When the boiling point of the solvent is high, it can be considered that time is required for drying after the application of the resist underlayer film forming composition. The solvent can be used in such an amount that the concentration of the solid content of the resist underlayer film forming composition is, for example, 0.5 to 50% by mass, or 3 to 40% by mass, or 10 to 30% by mass.

本発明では本発明のレジスト下層膜形成組成物を半導体基板上に塗布して塗布膜を形成する工程、及び前記塗布膜に電子線照射することによってレジスト下層膜を形成する工程を含み半導体装置が製造される。
本発明のレジスト下層膜形成組成物を半導体基板上に塗布して塗布膜を形成する工程、前記塗布膜に電子線照射することによってレジスト下層膜を形成する工程、前記レジスト下層膜の上にフォトレジスト用組成物を塗布し加熱することによってフォトレジストを形成する工程、前記レジスト下層膜と前記フォトレジストで被覆された半導体基板を露光する工程、露光後にフォトレジストを現像しレジストパターンを得る工程、レジストパターンによりレジスト下層膜をエッチングする工程、及びパターン化されたフォトレジストとレジスト下層膜により半導体基板を加工する工程を含み半導体装置が製造される。
In the present invention, a semiconductor device includes a step of applying a resist underlayer film forming composition of the present invention on a semiconductor substrate to form a coating film, and a step of forming a resist underlayer film by irradiating the coating film with an electron beam. Manufactured.
A step of applying a resist underlayer film forming composition of the present invention on a semiconductor substrate to form a coating film; a step of forming a resist underlayer film by irradiating the coating film with an electron beam; A step of forming a photoresist by applying and heating a resist composition, a step of exposing a semiconductor substrate coated with the resist underlayer film and the photoresist, a step of developing the photoresist after exposure to obtain a resist pattern, A semiconductor device is manufactured including a step of etching the resist underlayer film with the resist pattern and a step of processing the semiconductor substrate with the patterned photoresist and the resist underlayer film.

半導体基板に塗布型有機膜形成組成物により有機膜を形成する工程、その上に本発明のレジスト下層膜形成組成物によるレジスト下層膜を電子線照射により形成する工程、更にその上にレジスト膜を形成する工程、露光と現像によりレジストパターンを形成する工程、レジストパターンによりレジスト下層膜をエッチングする工程、パターン化されたレジスト下層膜により有機膜をエッチングする工程、及びパターン化された有機膜により半導体基板を加工する工程を含み半導体装置が製造される。
前記半導体基板が高さ/直径で示されるアスペクト比が1以上のホールを有する半導体基板である。
A step of forming an organic film with a coating type organic film forming composition on a semiconductor substrate, a step of forming a resist underlayer film with a resist underlayer film forming composition of the present invention on the semiconductor substrate by electron beam irradiation, and a resist film thereon A step of forming, a step of forming a resist pattern by exposure and development, a step of etching a resist underlayer film by a resist pattern, a step of etching an organic film by a patterned resist underlayer film, and a semiconductor by a patterned organic film A semiconductor device is manufactured including a step of processing the substrate.
The semiconductor substrate is a semiconductor substrate having holes having an aspect ratio of 1 or more represented by height / diameter.

以下、本発明のレジスト下層膜形成組成物の使用について説明する。   Hereinafter, the use of the resist underlayer film forming composition of the present invention will be described.

半導体装置に製造に使用される半導体基板(例えば、シリコン/二酸化シリコン被覆基板、シリコンウエハ基板、シリコンナイトライド基板、ガラス基板、ITO基板、ポリイミド基板、低誘電率材料(low−k材料)被覆基板等)の上に、スピナー、コーター等の適当な塗布方法により本発明のレジスト下層膜形成組成物が塗布され塗布膜が形成される。そして、塗布膜に電子線照射を行う前に、必要に応じて乾燥工程をおくことができる。溶剤を含むレジスト下層膜形成組成物が使用された場合は、乾燥工程をおくことが好ましい。   Semiconductor substrates used for manufacturing semiconductor devices (eg, silicon / silicon dioxide coated substrates, silicon wafer substrates, silicon nitride substrates, glass substrates, ITO substrates, polyimide substrates, low dielectric constant material (low-k material) coated substrates) Etc.), the resist underlayer film forming composition of the present invention is applied by an appropriate coating method such as a spinner or a coater to form a coating film. And before performing an electron beam irradiation to a coating film, a drying process can be put as needed. When a resist underlayer film forming composition containing a solvent is used, a drying step is preferably performed.

乾燥工程は、高温での加熱という方法でなければ特に制限はない。高温(例えば150℃、またはそれ以上の温度)で加熱されると、塗布膜に含まれる固形分の昇華等が起こり、装置を汚染することが考えられるからである。この様な昇華が起こると加工装置内を汚染し、加工装置内に付着した昇華物の固まりが半導体基板上に落下し、落下物が異物の原因となり半導体不良を起こす場合がある。本発明ではレジスト下層膜を塗布した後に乾燥工程を経て、電子線照射によりレジスト下層膜を硬化し形成するためこの様な問題が起こらない。
上記乾燥工程は、例えば、ホットプレート上、基板を50〜100℃で0.1〜10分間加熱することによって行うことができる。また、例えば、室温(20℃程度)で風乾することで行うことができる。
The drying process is not particularly limited unless it is a method of heating at a high temperature. This is because when heated at a high temperature (for example, a temperature of 150 ° C. or higher), sublimation or the like of the solid content contained in the coating film occurs, which may contaminate the apparatus. When such sublimation occurs, the inside of the processing apparatus is contaminated, and a sublimated mass adhering to the processing apparatus falls on the semiconductor substrate, and the falling object may cause a foreign matter and cause a semiconductor defect. In the present invention, such a problem does not occur because the resist underlayer film is cured and formed by electron beam irradiation after the resist underlayer film is applied and then dried.
The said drying process can be performed by heating a board | substrate at 50-100 degreeC for 0.1 to 10 minutes on a hotplate, for example. For example, it can carry out by air-drying at room temperature (about 20 degreeC).

次に塗布されたレジスト下層膜に対して電子線照射が行われる。電子線照射には、前記の電子線重合化合物に作用し重合性物質の重合を起こすことができる方法であれば、特に制限なく使用することができる。照射する電子線量は、吸収線量として1から300kGy程度の範囲で調節するのが望ましい。1kGy未満では十分な照射効果が得られず、300kGyを超えるような照射は基材を劣化させる恐れがあるため好ましくない。電子線の照射方法としては、例えばスキャニング方式、カーテンビーム方式、ブロードビーム方式などが用いられ、電子線 を照射する際の加速電圧は、照射する側の基材の厚さによりコントロールする必要があるが、20から100kV程度が適当である。   Next, electron beam irradiation is performed on the applied resist underlayer film. For the electron beam irradiation, any method that can act on the electron beam polymerization compound and cause polymerization of the polymerizable substance can be used without particular limitation. The electron dose to be irradiated is preferably adjusted in the range of about 1 to 300 kGy as an absorbed dose. If it is less than 1 kGy, sufficient irradiation effect cannot be obtained, and irradiation exceeding 300 kGy is not preferable because there is a possibility of deteriorating the substrate. As an electron beam irradiation method, for example, a scanning method, a curtain beam method, a broad beam method, or the like is used. The acceleration voltage when irradiating an electron beam needs to be controlled by the thickness of the substrate on the irradiation side. However, about 20 to 100 kV is appropriate.

電子線照射によって塗布膜中の電子線重合化合物よりカチオン種や活性ラジカルが生じ、そして、これらにより塗布膜中の重合性物質の重合反応が起こる。電子線重合化合物中の付加重合性不飽和結合を有するラジカル重合が電子線照射により起こる。そして、この重合反応の結果、レジスト下層膜が形成される。このようにして形成されたレジスト下層膜は、その上層に塗布されるフォトレジスト用組成物に使用されている溶剤、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチルセロソルブアセテート、ジ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、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、トルエン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ピルビン酸メチル、乳酸エチル及び乳酸ブチル等に対する溶解性が低いものとなる。このため、本発明のレジスト下層膜形成組成物より形成されるレジスト下層膜はフォトレジストとのインターミキシングを起こさないものとなる。   Electron beam irradiation generates cationic species and active radicals from the electron beam polymerization compound in the coating film, and these cause a polymerization reaction of the polymerizable substance in the coating film. Radical polymerization having an addition polymerizable unsaturated bond in the electron beam polymerization compound occurs by electron beam irradiation. As a result of this polymerization reaction, a resist underlayer film is formed. The resist underlayer film thus formed is a solvent used in the photoresist composition applied to the upper layer, such as ethylene glycol monomethyl ether, ethyl cellosolve acetate, diethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol, propylene. Glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol propyl ether acetate, toluene, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, ethyl 2-hydroxypropionate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, ethyl ethoxyacetate, methyl pyruvate, ethyl lactate In addition, the solubility in butyl lactate and the like is low. For this reason, the resist underlayer film formed from the resist underlayer film forming composition of the present invention does not cause intermixing with the photoresist.

本発明のレジスト下層膜形成組成物を、図1に示すような高さ/直径で示されるアスペクト比が1以上、例えば1〜10、または2〜5のホールを有する半導体基板に適用することができる。そして、本発明のレジスト下層膜形成組成物は、そのようなホールを隙間(ボイド)を発生させることなくレジスト下層膜で充填するために使用することができる。また、アスペクト比が1以上のホールを密疎に有する半導体基板(ホールが密に存在する部分と疎に存在する部分とを有する基板)に本発明のレジスト下層膜形成組成物を適用することができる。そして、本発明のレジスト下層膜形成組成物は、そのようなホールが密疎に存在する基板の表面に平坦なレジスト下層膜を形成するために使用することができる。   The resist underlayer film forming composition of the present invention can be applied to a semiconductor substrate having holes having an aspect ratio of 1 or more, for example, 1 to 10, or 2 to 5, as shown in FIG. it can. The resist underlayer film forming composition of the present invention can be used for filling such holes with a resist underlayer film without generating voids. Further, the resist underlayer film forming composition of the present invention can be applied to a semiconductor substrate (a substrate having a portion where holes are densely and sparsely present) having holes having an aspect ratio of 1 or more. it can. And the resist underlayer film forming composition of this invention can be used in order to form a flat resist underlayer film on the surface of the board | substrate in which such a hole exists densely.

また、本発明のレジスト下層膜形成組成物を1より小さいアスペクト比のホールを有する半導体基板や、段差を有する半導体基板に対しても使用することができる。また、段差などを有さない半導体基板に対しても使用することができる。   The resist underlayer film forming composition of the present invention can also be used for a semiconductor substrate having holes with an aspect ratio smaller than 1 and a semiconductor substrate having steps. It can also be used for a semiconductor substrate having no step.

本発明のレジスト下層膜形成組成物より形成されるレジスト下層膜の膜厚としては、基板表面上で、例えば20〜2000nmであり、または30〜1000nmであり、または50〜800nmである。   The film thickness of the resist underlayer film formed from the resist underlayer film forming composition of the present invention is, for example, 20 to 2000 nm, 30 to 1000 nm, or 50 to 800 nm on the substrate surface.

次に、レジスト下層膜の上にフォトレジストが形成される。これによって、半導体基板上にレジスト下層膜及びフォトレジストの積層構造が形成される。フォトレジストの形成は、周知の方法、すなわち、フォトレジスト用組成物溶液のレジスト下層膜上への塗布及び加熱によって行なうことができる。本発明のレジスト下層膜の上に形成されるフォトレジストとしては特に制限はなく、汎用されているネガ型フォトレジスト、ポジ型フォトレジストのいずれも使用できる。例えば、ノボラック樹脂と1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステルとからなるポジ型フォトレジスト、酸により分解してアルカリ溶解速度を上昇させる基を有するバインダーと光酸発生剤からなる化学増幅型フォトレジスト、酸により分解してフォトレジストのアルカリ溶解速度を上昇させる低分子化合物とアルカリ可溶性バインダーと光酸発生剤とからなる化学増幅型フォトレジスト、酸により分解してアルカリ溶解速度を上昇させる基を有するバインダーと酸により分解してフォトレジストのアルカリ溶解速度を上昇させる低分子化合物と光酸発生剤からなる化学増幅型フォトレジストなどがあり、例えば、シプレー社製商品名APEX−E、住友化学工業(株)製商品名PAR710、信越化学工業(株)製商品名SEPR430等が挙げられる。   Next, a photoresist is formed on the resist underlayer film. As a result, a laminated structure of the resist underlayer film and the photoresist is formed on the semiconductor substrate. The formation of the photoresist can be performed by a well-known method, that is, by applying a photoresist composition solution onto the resist underlayer film and heating. There is no restriction | limiting in particular as a photoresist formed on the resist underlayer film of this invention, Both the negative type photoresist and the positive type photoresist which are used widely can be used. For example, a positive photoresist comprising a novolac resin and 1,2-naphthoquinonediazide sulfonic acid ester, a chemically amplified photoresist comprising a binder having a group that decomposes with an acid to increase the alkali dissolution rate and a photoacid generator, Chemically amplified photoresist comprising a low molecular weight compound that decomposes with acid to increase the alkali dissolution rate of the photoresist, an alkali-soluble binder, and a photoacid generator, a binder having a group that decomposes with acid to increase the alkali dissolution rate And chemically amplified photoresists composed of a low molecular weight compound that decomposes with acid and increases the alkali dissolution rate of the photoresist and a photoacid generator, such as the trade name APEX-E manufactured by Shipley Co., Ltd., Sumitomo Chemical Co., Ltd. ) Product name PAR710, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. product name SEPR It includes the 30 or the like.

次に、所定のマスクを通して露光が行なわれる。露光には、KrFエキシマレーザ(波長248nm)、ArFエキシマレーザ(波長193nm)及びF2エキシマレーザ(波長157nm)等を使用することができる。露光後、必要に応じて露光後加熱(postexposure bake)を行なうこともできる。露光後加熱は、加熱温度70℃〜150℃、加熱時間0.3〜10分間から適宜、選択される。   Next, exposure is performed through a predetermined mask. For the exposure, a KrF excimer laser (wavelength 248 nm), an ArF excimer laser (wavelength 193 nm), an F2 excimer laser (wavelength 157 nm), or the like can be used. After exposure, post-exposure bake can be performed as necessary. The post-exposure heating is appropriately selected from a heating temperature of 70 ° C. to 150 ° C. and a heating time of 0.3 to 10 minutes.

次いで、現像液によって現像が行なわれる。これにより、例えばポジ型フォトレジストが使用された場合は、露光された部分のフォトレジストが除去され、フォトレジストのパターンが形成される。   Next, development is performed with a developer. Thus, for example, when a positive photoresist is used, the exposed portion of the photoresist is removed, and a photoresist pattern is formed.

現像液としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属水酸化物の水溶液、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、コリンなどの水酸化四級アンモニウムの水溶液、エタノールアミン、プロピルアミン、エチレンジアミンなどのアミン水溶液等のアルカリ性水溶液を例として挙げることができる。さらに、これらの現像液に界面活性剤などを加えることもできる。現像の条件としては、温度5〜50℃、時間0.1〜5分間から適宜選択される。   Developers include aqueous solutions of alkali metal hydroxides such as potassium hydroxide and sodium hydroxide, aqueous solutions of quaternary ammonium hydroxides such as tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide and choline, ethanolamine, propylamine, An alkaline aqueous solution such as an aqueous amine solution such as ethylenediamine can be mentioned as an example. Further, a surfactant or the like can be added to these developers. The development conditions are appropriately selected from a temperature of 5 to 50 ° C. and a time of 0.1 to 5 minutes.

そして、このようにして形成されたフォトレジストのパターンを保護膜として、レジスト下層膜の除去及び半導体基板の加工が行なわれる。レジスト下層膜の除去は、テトラフルオロメタン、パーフルオロシクロブタン(C8)、パーフルオロプロパン(C)、トリフルオロメタン、一酸化炭素、アルゴン、酸素、窒素、六フッ化硫黄、ジフルオロメタン、三フッ化窒素及び三フッ化塩素等のガスを用いたドライエッチングにより行うことができる。レジスト下層膜の除去によって、半導体基板上にレジスト下層膜及びフォトレジストからなるパターンが形成される。 Then, using the photoresist pattern thus formed as a protective film, the resist underlayer film is removed and the semiconductor substrate is processed. Removal of the resist underlayer film includes tetrafluoromethane, perfluorocyclobutane (C 4 F 8 ), perfluoropropane (C 3 F 8 ), trifluoromethane, carbon monoxide, argon, oxygen, nitrogen, sulfur hexafluoride, difluoro It can be performed by dry etching using a gas such as methane, nitrogen trifluoride, and chlorine trifluoride. By removing the resist underlayer film, a pattern composed of the resist underlayer film and the photoresist is formed on the semiconductor substrate.

また、本発明のレジスト下層膜の上には、フォトレジストの形成前に反射防止膜層を形成することができる。その反射防止膜としては特に制限はなく、既存の反射防止膜が使用可能であり、有機反射防止膜、ケイ素含有の無機反射防止膜、又は有機と無機をハイブリッド化させた反射防止膜を用いることができる。例えば、これまでリソグラフィープロセスにおいて慣用されている反射防止膜形成用の組成物を用いて、慣用されている方法、例えば、スピナー、コーターによるレジスト下層膜上への塗布、及び焼成によって反射防止膜の形成を行なうことができる。反射防止膜組成物としては、例えば、吸光性化合物、樹脂及び溶剤を主成分とするもの、化学結合により連結した吸光性基を有する樹脂、架橋剤及び溶剤を主成分とするもの、吸光性化合物、架橋剤及び溶剤を主成分とするもの、吸光性を有する高分子架橋剤及び溶剤を主成分とするもの、等が挙げられる。これらの反射防止膜組成物はまた、必要に応じて、酸成分、酸発生剤成分、レオロジー調整剤等を含むことができる。吸光性化合物としては、反射防止膜の上に設けられるフォトレジスト中の感光成分の感光特性波長領域における光に対して高い吸収能を有するものであれば用いることができ、例えば、ベンゾフェノン化合物、ベンゾトリアゾール化合物、アゾ化合物、ナフタレン化合物、アントラセン化合物、アントラキノン化合物、トリアジン化合物等が挙げられる。樹脂としては、ポリエステル、ポリイミド、ポリスチレン、ノボラック樹脂、ポリアセタール樹脂、アクリル樹脂等を挙げることができる。化学結合により連結した吸光性基を有する樹脂としては、アントラセン環、ナフタレン環、ベンゼン環、キノリン環、キノキサリン環、チアゾール環といった吸光性芳香環構造を有する樹脂を挙げることができる。   Further, an antireflection film layer can be formed on the resist underlayer film of the present invention before forming the photoresist. The antireflection film is not particularly limited, and an existing antireflection film can be used, and an organic antireflection film, a silicon-containing inorganic antireflection film, or an antireflection film in which organic and inorganic are hybridized is used. Can do. For example, by using a composition for forming an antireflection film conventionally used in a lithography process, the antireflection film can be formed by a conventional method, for example, application on a resist underlayer film by a spinner or a coater, and baking. Formation can be performed. Examples of the antireflection film composition include a light-absorbing compound, a resin and a solvent as a main component, a resin having a light-absorbing group linked by a chemical bond, a cross-linking agent and a solvent as a main component, and a light-absorbing compound. And those having a cross-linking agent and a solvent as main components and those having a light-absorbing polymer cross-linking agent and a solvent as main components. These anti-reflective coating compositions can also contain an acid component, an acid generator component, a rheology modifier, and the like, if necessary. Any light-absorbing compound can be used as long as it has a high absorption capability for light in the photosensitive characteristic wavelength region of the photosensitive component in the photoresist provided on the antireflection film. Examples include triazole compounds, azo compounds, naphthalene compounds, anthracene compounds, anthraquinone compounds, triazine compounds, and the like. Examples of the resin include polyester, polyimide, polystyrene, novolac resin, polyacetal resin, and acrylic resin. Examples of the resin having a light-absorbing group linked by a chemical bond include resins having a light-absorbing aromatic ring structure such as an anthracene ring, naphthalene ring, benzene ring, quinoline ring, quinoxaline ring, and thiazole ring.

また、本発明のレジスト下層膜形成組成物を塗布する前に、半導体基板上に反射防止膜又は平坦化膜を形成することができる。   In addition, before applying the resist underlayer film forming composition of the present invention, an antireflection film or a planarizing film can be formed on the semiconductor substrate.

本発明のレジスト下層膜形成組成物より形成されるレジスト下層膜は、また、リソグラフィープロセスにおいて使用される光の波長によっては、その光に対する吸収を有することがある。そのような場合には、基板からの反射光を防止する効果を有する層、すなわち反射防止膜として機能することができる。さらに、本発明のレジスト下層膜は、基板とフォトレジストとの相互作用の防止するための層、フォトレジストに用いられる材料又はフォトレジストへの露光時に生成する物質の半導体基板への悪作用を防ぐための層、加熱焼成時に半導体基板から生成する物質の上層フォトレジストへの拡散を防ぐための層等として使用することも可能である。   The resist underlayer film formed from the resist underlayer film forming composition of the present invention may have absorption of light depending on the wavelength of light used in the lithography process. In such a case, it can function as a layer having an effect of preventing reflected light from the substrate, that is, an antireflection film. Furthermore, the resist underlayer film of the present invention prevents the adverse effect on the semiconductor substrate of the layer for preventing the interaction between the substrate and the photoresist, the material used for the photoresist or the substance generated upon exposure to the photoresist. It can also be used as a layer for preventing the diffusion of the material generated from the semiconductor substrate during heating and baking into the upper photoresist.

今後、レジストパターンの微細化が進行すると、解像度の問題やレジストパターンが現像後に倒れるという問題が生じ、フォトレジストの薄膜化が望まれてくる。そのため、基板加工に充分なレジストパターン膜厚を得ることが難しく、レジストパターンだけではなく、レジストと加工する半導体基板との間に作成されるレジスト下層膜にも基板加工時のマスクとしての機能を持たせるプロセスが必要になってきた。このようなプロセス用のレジスト下層膜として従来の高エッチレート性レジスト下層膜とは異なり、フォトレジストに近いドライエッチング速度の選択比を持つレジスト下層膜、フォトレジストに比べて小さいドライエッチング速度の選択比を持つレジスト下層膜や半導体基板に比べて小さいドライエッチング速度の選択比を持つレジスト下層膜が要求されるようになってきている。また、このようなレジスト下層膜には反射防止能を付与することも可能であり、従来の反射防止膜の機能を併せ持つことができる。   In the future, as the miniaturization of the resist pattern progresses, there arises a problem of resolution and a problem that the resist pattern collapses after development, and a thinner photoresist is desired. For this reason, it is difficult to obtain a resist pattern film thickness sufficient for substrate processing, and not only the resist pattern but also the resist underlayer film formed between the resist and the semiconductor substrate to be processed functions as a mask during substrate processing. The process to have it has become necessary. Unlike conventional high-etch-rate resist underlayer films as resist underlayer films for such processes, resist underlayer films with a selectivity ratio of dry etching rates close to that of photoresist, and a lower dry etching rate selection than photoresists A resist underlayer film having a high ratio and a resist underlayer film having a selective ratio of a dry etching rate smaller than that of a semiconductor substrate have been demanded. Further, such a resist underlayer film can be provided with an antireflection ability, and can also have a function of a conventional antireflection film.

本発明では基板上に本発明のレジスト下層膜を成膜した後、レジスト下層膜上に直接、または必要に応じて1層乃至数層の塗膜材料をレジスト下層膜上に成膜した後、フォトレジストを塗布することができる。これによりフォトレジストのパターン幅が狭くなり、パターン倒れを防ぐ為にフォトレジストを薄く被覆した場合でも、適切なエッチングガスを選択することにより基板の加工が可能になる。   In the present invention, after forming the resist underlayer film of the present invention on the substrate, directly or on the resist underlayer film as needed, after forming one to several layers of coating material on the resist underlayer film, Photoresist can be applied. As a result, the pattern width of the photoresist is narrowed, and even when the photoresist is thinly coated to prevent pattern collapse, the substrate can be processed by selecting an appropriate etching gas.

即ち、半導体基板にレジスト下層膜形成組成物により該レジスト下層膜を形成する工程、その上にケイ素成分等を含有する塗膜材料によるハードマスクを形成する工程、更にその上にレジスト膜を形成する工程、露光と現像によりレジストパターンを形成する工程、レジストパターンによりハードマスクをエッチングする工程、パターン化されたハードマスクにより該レジスト下層膜をエッチングする工程、及びパターン化されたレジスト下層膜により半導体基板を加工する工程を経て半導体装置を製造することができる。   That is, a step of forming the resist underlayer film on the semiconductor substrate with the resist underlayer film forming composition, a step of forming a hard mask with a coating material containing a silicon component or the like thereon, and further forming a resist film thereon A step of forming a resist pattern by exposure, development, a step of etching a hard mask with a resist pattern, a step of etching the resist underlayer film with a patterned hardmask, and a semiconductor substrate with a patterned resist underlayer film A semiconductor device can be manufactured through the process of processing.

本発明のレジスト下層膜は、これらの要求を満たす適度なドライエッチング速度を得ることができる特性を有している。   The resist underlayer film of the present invention has a characteristic that an appropriate dry etching rate that satisfies these requirements can be obtained.

さらに、本発明のレジスト下層膜材料は、プロセス条件によっては、光の反射を防止する機能と、更には基板とフォトレジストとの相互作用の防止或いはフォトレジストに用いられる材料又はフォトレジストへの露光時に生成する物質の基板への悪作用を防ぐ機能とを有する膜としての使用が可能である。   Furthermore, the resist underlayer film material of the present invention has a function of preventing reflection of light depending on process conditions, and further prevents the interaction between the substrate and the photoresist or exposes the material used for the photoresist or the photoresist. It can be used as a film having a function of preventing an adverse effect on a substrate of a substance sometimes generated.

以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、これによって本発明が限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited by this.

以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、これによって本発明が限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited by this.

実施例1
3−(アクリロキシプロピル)トリメトキシシラン(アズマックス(株)製分子量234.32)2.0g、水0.0768g、及びパラトルエンスルホン酸0.147gを乳酸エチル19.32gに加え、室温で3時間攪拌し、3−(アクリロキシプロピル)トリメトキシシランを加水分解しその縮合物を得た。
次いで、その溶液に界面活性剤(大日本インキ化学工業(株)製、商品名メガファックR30)0.05gを加え、乳酸エチル中で10質量%の溶液に調整した。そして、その溶液を孔径0.2μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いて濾過し、レジスト下層膜形成組成物の溶液を調製した。
Example 1
2.0 g of 3- (acryloxypropyl) trimethoxysilane (manufactured by Azmax Co., Ltd. molecular weight 234.32), 0.0768 g of water, and 0.147 g of paratoluenesulfonic acid were added to 19.32 g of ethyl lactate, and The mixture was stirred for a period of time to hydrolyze 3- (acryloxypropyl) trimethoxysilane to obtain a condensate thereof.
Next, 0.05 g of a surfactant (manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, trade name Megafak R30) was added to the solution, and the mixture was adjusted to a 10% by mass solution in ethyl lactate. Then, the solution was filtered using a polyethylene microfilter having a pore size of 0.2 μm to prepare a resist underlayer film forming composition solution.

(フォトレジスト溶剤への溶出試験)
実施例1で得たレジスト下層膜形成組成物の溶液をスピナーにより、半導体基板(東京エレクトロン製、商品名CLEANTRACK ACT−8TMのヘキサメチルジシラザン(HMDS)処理装置により接着助剤であるHMDS雰囲気に60秒間浸漬するベーパ法により疎水処理したシリコンウエハ基板)上に塗布し塗布膜を形成した。そして、塗布膜を電子線照射装置((株)アイ・エレクトロンビーム製、型式CB250/15/180L)を用い、加速電圧100kV、電流値3.52mA、K値14.6、照射線量50.0kGyの条件で照射した。そして、溶剤を除去して乾燥させるため、ホットプレート上、130℃で1分間加熱し、レジスト下層膜(膜厚182nm)を形成した。これらのレジスト下層膜をフォトレジストに使用する溶剤である乳酸エチルに浸漬し、それらの溶剤に不溶であることを確認した。
(Elution test for photoresist solvent)
The solution of the resist underlayer film-forming composition obtained in Example 1 was subjected to a semiconductor substrate (Tokyo Electron, trade name CLEANTRACK ACT-8 TM hexamethyldisilazane (HMDS) treatment apparatus using a HMDS atmosphere as an adhesion aid. On a silicon wafer substrate hydrophobized by a vapor method soaked in the substrate for 60 seconds to form a coating film. The coating film was subjected to an accelerating voltage of 100 kV, a current value of 3.52 mA, a K value of 14.6, an irradiation dose of 50.0 kGy using an electron beam irradiation apparatus (model CB250 / 15 / 180L manufactured by I. Electron Beam Co., Ltd.). Irradiation was performed under the following conditions. Then, in order to remove the solvent and dry it, it was heated on a hot plate at 130 ° C. for 1 minute to form a resist underlayer film (film thickness 182 nm). These resist underlayer films were immersed in ethyl lactate, which is a solvent used for photoresist, and confirmed to be insoluble in these solvents.

(フォトレジストとのインターミキシングの試験)
前記と同様にして、実施例1で得たレジスト下層膜形成組成物の溶液により、半導体基板(東京エレクトロン製、商品名CLEANTRACK ACT−8TMのヘキサメチルジシラザン(HMDS)処理装置により接着助剤であるHMDS雰囲気に60秒間浸漬するベーパ法により疎水処理したシリコンウエハ基板)上にレジスト下層膜(膜厚182nm)を形成し、上記と同様の条件で電子線照射をおこなった。このレジスト下層膜の上層に、フォトレジスト溶液(シプレー社製、商品名APEX−E)をスピナーにより塗布した。ホットプレート上、90℃で1分間焼成して、フォトレジストを形成した。そして、フォトレジストを露光後、露光後加熱を90℃で1.5分間行なった。フォトレジストを現像させた後、レジスト下層膜の膜厚を測定し、レジスト下層膜とフォトレジストとのインターミキシングが起こっていないこと確認した。
(Test of intermixing with photoresist)
In the same manner as described above, an adhesive aid was prepared using a solution of the resist underlayer film forming composition obtained in Example 1 with a semiconductor substrate (trade name CLEANTRACK ACT-8 TM, a hexamethyldisilazane (HMDS) treatment apparatus. A resist underlayer film (film thickness: 182 nm) was formed on a silicon wafer substrate hydrophobized by a vapor method immersed in an HMDS atmosphere for 60 seconds, and electron beam irradiation was performed under the same conditions as described above. A photoresist solution (trade name APEX-E, manufactured by Shipley Co., Ltd.) was applied to the upper layer of the resist underlayer film by a spinner. A photoresist was formed by baking at 90 ° C. for 1 minute on a hot plate. Then, after exposing the photoresist, post-exposure heating was performed at 90 ° C. for 1.5 minutes. After developing the photoresist, the thickness of the resist underlayer film was measured, and it was confirmed that no intermixing occurred between the resist underlayer film and the photoresist.

(光学パラメータの測定)
前記と同様にして、実施例1で得たレジスト下層膜形成組成物の溶液より半導体基板(東京エレクトロン製、商品名CLEANTRACK ACT−8TMのヘキサメチルジシラザン(HMDS)処理装置により接着助剤であるHMDS雰囲気に60秒間浸漬するベーパ法により疎水処理したシリコンウエハ基板)上にレジスト下層膜(膜厚膜厚182nm)を形成し、上記と同様の条件で電子線照射をおこなった。そして、分光エリプソメーターにより、レジスト下層膜の波長193nmでの屈折率(n値)及び減衰係数(k値)を測定したところ、屈折率は1.61であり、減衰係数は0.14であった。
(Measurement of optical parameters)
In the same manner as described above, from the solution of the resist underlayer film forming composition obtained in Example 1, a semiconductor substrate (manufactured by Tokyo Electron, trade name CLEANTRACK ACT-8 TM with a hexamethyldisilazane (HMDS) treatment apparatus was used as an adhesive aid. A resist underlayer film (film thickness 182 nm) was formed on a silicon wafer substrate hydrophobized by a vapor method immersed for 60 seconds in a certain HMDS atmosphere, and electron beam irradiation was performed under the same conditions as described above. The refractive index (n value) and attenuation coefficient (k value) at a wavelength of 193 nm of the resist underlayer film were measured with a spectroscopic ellipsometer. The refractive index was 1.61 and the attenuation coefficient was 0.14. It was.

(ドライエッチング速度の試験)
前記と同様にして、実施例1で得たレジスト下層膜形成組成物の溶液より半導体基板(東京エレクトロン製、商品名CLEANTRACK ACT−8TMのヘキサメチルジシラザン(HMDS)処理装置により接着助剤であるHMDS雰囲気に60秒間浸漬するベーパ法により疎水処理したシリコンウエハ基板)上にレジスト下層膜(膜厚182nm)を形成し、上記と同様の条件で電子線照射をおこなった。そして、日本サイエンティフィック製RIEシステムES401を用い、ドライエッチングガスとしてOとCF4を使用した条件下で、そのレジスト下層膜のドライエッチング速度(単位時間当たりの膜厚の減少量)を測定した。得られた結果は、ドライエッチング速度の選択性として示す。KrFレーザーリソグラフィー用のフォトレジスト(信越化学工業(株)製、商品名SEPR430)の同様の条件下でのドライエッチング速度を1.00とした時の、レジスト下層膜のドライエッチング速度の比を示したものが、ドライエッチング速度の選択比である。
ドライエッチングガスとしてOのエッチング速度の選択比は0.06でありほとんどエッチングされず、CF4のエッチング速度の選択比は1.6である。
(Dry etching rate test)
In the same manner as described above, from the solution of the resist underlayer film forming composition obtained in Example 1, a semiconductor substrate (manufactured by Tokyo Electron, trade name CLEANTRACK ACT-8 TM with a hexamethyldisilazane (HMDS) treatment apparatus was used as an adhesive aid. A resist underlayer film (film thickness: 182 nm) was formed on a silicon wafer substrate hydrophobized by a vapor method immersed in an HMDS atmosphere for 60 seconds, and electron beam irradiation was performed under the same conditions as described above. And using Nihon Scientific RIE system ES401, the dry etching rate (thickness reduction per unit time) of the resist underlayer film is measured under the condition using O 2 and CF 4 as dry etching gas. did. The obtained results are shown as the selectivity of the dry etching rate. The ratio of the dry etching rate of the resist underlayer film when the dry etching rate under the same conditions of a photoresist for KrF laser lithography (trade name SEPR430 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is 1.00 is shown. This is the selection ratio of the dry etching rate.
As a dry etching gas, the selection ratio of the etching rate of O 2 is 0.06 and is hardly etched, and the selection ratio of the etching rate of CF 4 is 1.6.

実施例2
ビニルトリメトキシシラン(アズマックス(株)製)10.0g、水0.605g、及びパラトルエンスルホン酸1.16gを乳酸エチル105.9gに加え、室温で3時間攪拌し、ビニルトリメトキシシランとフェニルトリメトキシシランを加水分解しその縮合物を得た。
次いで、界面活性剤(大日本インキ化学工業(株)製、商品名メガファックR30)0.20gを加え、乳酸エチル中で10質量%の溶液に調整した。そして、その溶液を孔径0.2μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いて濾過し、レジスト下層膜形成組成物の溶液を調製した。
Example 2
10.0 g of vinyltrimethoxysilane (manufactured by Azmax Co., Ltd.), 0.605 g of water, and 1.16 g of paratoluenesulfonic acid were added to 105.9 g of ethyl lactate and stirred at room temperature for 3 hours. Trimethoxysilane was hydrolyzed to obtain a condensate thereof.
Next, 0.20 g of a surfactant (manufactured by Dainippon Ink Chemical Co., Ltd., trade name Megafac R30) was added, and the mixture was adjusted to a 10% by mass solution in ethyl lactate. Then, the solution was filtered using a polyethylene microfilter having a pore size of 0.2 μm to prepare a resist underlayer film forming composition solution.

(フォトレジスト溶剤への溶出試験)
実施例2で得たレジスト下層膜形成組成物の溶液をスピナーにより、半導体基板(東京エレクトロン製、商品名CLEAN TRACK ACT−8TMのヘキサメチルジシラザン(HMDS)処理装置により接着助剤であるHMDS雰囲気に60秒間浸漬するベーパ法により疎水処理したシリコンウエハ基板)上に塗布し塗布膜を形成した。そして、塗布膜を電子線照射装置((株)アイ・エレクトロンビーム製、型式CB250/15/180L)を用い、加速電圧100kV、電流値3.52mA、K値14.6、照射線量50.0kGyの条件で照射した。そして、溶剤を除去して乾燥させるため、ホットプレート上、130℃で1分間加熱し、レジスト下層膜(膜厚174nm)を形成した。これらのレジスト下層膜をフォトレジストに使用する溶剤である乳酸エチルに浸漬し、それらの溶剤に不溶であることを確認した。
(Elution test for photoresist solvent)
The solution of the resist underlayer film forming composition obtained in Example 2 was applied to a semiconductor substrate (manufactured by Tokyo Electron, trade name CLEAN TRACK ACT-8 TM , hexamethyldisilazane (HMDS) treatment apparatus using HMDS as an adhesion aid. A coating film was formed by coating on a silicon wafer substrate (hydrophobic-treated by a vapor method immersed in an atmosphere for 60 seconds). The coating film was subjected to an accelerating voltage of 100 kV, a current value of 3.52 mA, a K value of 14.6, an irradiation dose of 50.0 kGy using an electron beam irradiation apparatus (model CB250 / 15 / 180L manufactured by I. Electron Beam Co., Ltd.). Irradiation was performed under the following conditions. Then, in order to remove the solvent and dry it, it was heated on a hot plate at 130 ° C. for 1 minute to form a resist underlayer film (film thickness 174 nm). These resist underlayer films were immersed in ethyl lactate, which is a solvent used for photoresist, and confirmed to be insoluble in these solvents.

(フォトレジストとのインターミキシングの試験)
前記と同様にして、実施例2で得たレジスト下層膜形成組成物の溶液により、半導体基板(東京エレクトロン製 CLEAN TRACK ACT−8TMのヘキサメチルジシラザン(HMDS)処理装置により接着助剤であるHMDS雰囲気に60秒間浸漬するベーパ法により疎水処理したシリコンウエハ基板)上にレジスト下層膜(膜厚174nm)を形成し、上記と同様の条件で電子線照射をおこなった。このレジスト下層膜の上層に、フォトレジスト溶液(シプレー社製、商品名APEX−E)をスピナーにより塗布した。ホットプレート上、90℃で1分間焼成して、フォトレジストを形成した。そして、フォトレジストを露光後、露光後加熱を90℃で1.5分間行なった。フォトレジストを現像させた後、レジスト下層膜の膜厚を測定し、レジスト下層膜とフォトレジストとのインターミキシングが起こっていないこと確認した。
(Test of intermixing with photoresist)
In the same manner as described above, the resist underlayer film forming composition solution obtained in Example 2 was used as an adhesion aid for a semiconductor substrate (CLEAN TRACK ACT-8 TM 's hexamethyldisilazane (HMDS) processing apparatus manufactured by Tokyo Electron. A resist underlayer film (film thickness: 174 nm) was formed on a silicon wafer substrate hydrophobized by a vapor method immersed in an HMDS atmosphere for 60 seconds, and electron beam irradiation was performed under the same conditions as described above. A photoresist solution (trade name APEX-E, manufactured by Shipley Co., Ltd.) was applied to the upper layer of the resist underlayer film by a spinner. A photoresist was formed by baking at 90 ° C. for 1 minute on a hot plate. Then, after exposing the photoresist, post-exposure heating was performed at 90 ° C. for 1.5 minutes. After developing the photoresist, the thickness of the resist underlayer film was measured, and it was confirmed that no intermixing occurred between the resist underlayer film and the photoresist.

(光学パラメータの測定)
前記と同様にして、実施例2で得たレジスト下層膜形成組成物の溶液より半導体基板(東京エレクトロン製、商品名CLEAN TRACK ACT−8TMのヘキサメチルジシラザン(HMDS)処理装置により接着助剤であるHMDS雰囲気に60秒間浸漬するベーパ法により疎水処理したシリコンウエハ基板)上にレジスト下層膜(膜厚膜厚174nm)を形成し、上記と同様の条件で電子線照射をおこなった。た。そして、分光エリプソメーターにより、レジスト下層膜の波長193nmでの屈折率(n値)及び減衰係数(k値)を測定したところ、屈折率は1.63であり、減衰係数は0.06であった。
(Measurement of optical parameters)
In the same manner as described above, an adhesion aid was prepared from a solution of the resist underlayer film forming composition obtained in Example 2 using a hexamethyldisilazane (HMDS) treatment apparatus manufactured by Tokyo Electron, trade name CLEAN TRACK ACT-8 TM. A resist underlayer film (film thickness 174 nm) was formed on a silicon wafer substrate hydrophobized by a vapor method immersed in an HMDS atmosphere for 60 seconds, and electron beam irradiation was performed under the same conditions as described above. It was. The refractive index (n value) and attenuation coefficient (k value) at a wavelength of 193 nm of the resist underlayer film were measured by a spectroscopic ellipsometer. The refractive index was 1.63 and the attenuation coefficient was 0.06. It was.

(ドライエッチング速度の試験)
前記と同様にして、実施例2で得たレジスト下層膜形成組成物の溶液より半導体基板(東京エレクトロン製、商品名CLEAN TRACK ACT−8TMのヘキサメチルジシラザン(HMDS)処理装置により接着助剤であるHMDS雰囲気に60秒間浸漬するベーパ法により疎水処理したシリコンウエハ基板)上にレジスト下層膜(膜厚174nm)を形成し、上記と同様の条件で電子線照射をおこなった。そして、日本サイエンティフィック製RIEシステムES401を用い、ドライエッチングガスとしてOとCF4を使用した条件下で、そのレジスト下層膜のドライエッチング速度(単位時間当たりの膜厚の減少量)を測定した。得られた結果は、ドライエッチング速度の選択性として示す。KrFレーザーリソグラフィー用のフォトレジスト(信越化学工業(株)製、商品名SEPR430)の同様の条件下でのドライエッチング速度を1.00とした時の、レジスト下層膜のドライエッチング速度の比を示したものが、ドライエッチング速度の選択比である。
ドライエッチングガスとしてOのエッチング速度の選択比は0.05でありほとんどエッチングされず、CF4のエッチング速度の選択比は1.6である。
(Dry etching rate test)
In the same manner as described above, an adhesion aid was prepared from a solution of the resist underlayer film forming composition obtained in Example 2 using a hexamethyldisilazane (HMDS) treatment apparatus manufactured by Tokyo Electron, trade name CLEAN TRACK ACT-8 TM. A resist underlayer film (film thickness: 174 nm) was formed on a silicon wafer substrate hydrophobized by a vapor method immersed in an HMDS atmosphere for 60 seconds, and electron beam irradiation was performed under the same conditions as described above. And using Nihon Scientific RIE system ES401, the dry etching rate (thickness reduction per unit time) of the resist underlayer film is measured under the condition using O 2 and CF 4 as dry etching gas. did. The obtained results are shown as the selectivity of the dry etching rate. The ratio of the dry etching rate of the resist underlayer film when the dry etching rate under the same conditions of a photoresist for KrF laser lithography (trade name SEPR430 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is 1.00 is shown. This is the selection ratio of the dry etching rate.
As a dry etching gas, the selection ratio of the etching rate of O 2 is 0.05 and hardly etched, and the selection ratio of the etching rate of CF 4 is 1.6.

実施例3
ビニルメチルシロキサン−ジメチルシロキサンコポリマー(アズマックス(株)製 VDT−731 トリメチルシロキサン末端)2.0g、シクロヘキサノン5.723g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート5.723g、及び界面活性剤(大日本インキ化学工業(株)製、商品名メガファックR30)0.20gを加え、15質量%溶液に調整した。そして、その溶液を孔径0.2μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いて濾過し、レジスト下層膜形成組成物の溶液を調製した。
Example 3
2.0 g of vinylmethylsiloxane-dimethylsiloxane copolymer (VDT-731 trimethylsiloxane end, manufactured by Azmax Co., Ltd.), 5.723 g of cyclohexanone, 5.723 g of propylene glycol monomethyl ether acetate, and a surfactant (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) ), Trade name Megafak R30) 0.20 g was added to prepare a 15% by mass solution. Then, the solution was filtered using a polyethylene microfilter having a pore size of 0.2 μm to prepare a resist underlayer film forming composition solution.

(フォトレジスト溶剤への溶出試験)
実施例3で得たレジスト下層膜形成組成物の溶液をスピナーにより、半導体基板(東京エレクトロン製、商品名CLEAN TRACK ACT−8TMのヘキサメチルジシラザン(HMDS)処理装置により接着助剤であるHMDS雰囲気に60秒間浸漬するベーパ法により疎水処理したシリコンウエハ基板)上に塗布し塗布膜を形成し、上記と同様の条件で電子線照射をおこなった。そして、塗布膜を電子線照射装置((株)アイ・エレクトロンビーム製、型式CB250/15/180L)を用い、加速電圧100kV、電流値3.52mA、K値14.6、照射線量50.0kGyの条件で照射した。そして、溶剤を除去して乾燥させるため、ホットプレート上、130℃で1分間加熱し、レジスト下層膜(膜厚219nm)を形成した。これらのレジスト下層膜をフォトレジストに使用する溶剤である乳酸エチルに浸漬し、それらの溶剤に不溶であることを確認した。
(Elution test for photoresist solvent)
The solution of the resist underlayer film forming composition obtained in Example 3 was applied to a semiconductor substrate (trade name CLEAN TRACK ACT-8 TM , hexamethyldisilazane (HMDS) treatment apparatus by using a spinner, and HMDS as an adhesion aid. A coating film was formed on a silicon wafer substrate hydrophobized by a vapor method immersed in an atmosphere for 60 seconds, and electron beam irradiation was performed under the same conditions as described above. The coating film was subjected to an accelerating voltage of 100 kV, a current value of 3.52 mA, a K value of 14.6, an irradiation dose of 50.0 kGy using an electron beam irradiation apparatus (model CB250 / 15 / 180L manufactured by I. Electron Beam Co., Ltd.). Irradiation was performed under the following conditions. And in order to remove and dry a solvent, it heated on 130 degreeC on the hotplate for 1 minute, and formed the resist lower layer film (film thickness of 219 nm). These resist underlayer films were immersed in ethyl lactate, which is a solvent used for photoresist, and confirmed to be insoluble in these solvents.

(フォトレジストとのインターミキシングの試験)
前記と同様にして、実施例3で得たレジスト下層膜形成組成物の溶液により、半導体基板(東京エレクトロン製、商品名CLEAN TRACKACT−8TMのヘキサメチルジシラザン(HMDS)処理装置により接着助剤であるHMDS雰囲気に60秒間浸漬するベーパ法により疎水処理したシリコンウエハ基板)上にレジスト下層膜(膜厚219nm)を形成し、上記と同様の条件で電子線照射をおこなった。このレジスト下層膜の上層に、フォトレジスト溶液(シプレー社製、商品名APEX−E)をスピナーにより塗布した。ホットプレート上、90℃で1分間焼成して、フォトレジストを形成した。そして、フォトレジストを露光後、露光後加熱を90℃で1.5分間行なった。フォトレジストを現像させた後、レジスト下層膜の膜厚を測定し、レジスト下層膜とフォトレジストとのインターミキシングが起こっていないこと確認した。
(Test of intermixing with photoresist)
In the same manner as described above, a solution of the resist underlayer film forming composition obtained in Example 3 was used to bond an adhesion aid using a hexamethyldisilazane (HMDS) treatment apparatus manufactured by Tokyo Electron, trade name CLEAN TRACKACT-8 TM. A resist underlayer film (thickness: 219 nm) was formed on a silicon wafer substrate hydrophobized by a vapor method immersed in an HMDS atmosphere for 60 seconds, and electron beam irradiation was performed under the same conditions as described above. A photoresist solution (trade name APEX-E, manufactured by Shipley Co., Ltd.) was applied to the upper layer of the resist underlayer film by a spinner. A photoresist was formed by baking at 90 ° C. for 1 minute on a hot plate. Then, after exposing the photoresist, post-exposure heating was performed at 90 ° C. for 1.5 minutes. After developing the photoresist, the thickness of the resist underlayer film was measured, and it was confirmed that no intermixing occurred between the resist underlayer film and the photoresist.

(光学パラメータの測定)
前記と同様にして、実施例3で得たレジスト下層膜形成組成物の溶液より半導体基板(東京エレクトロン製、商品名CLEAN TRACK ACT−8TMのヘキサメチルジシラザン(HMDS)処理装置により接着助剤であるHMDS雰囲気に60秒間浸漬するベーパ法により疎水処理したシリコンウエハ基板)上にレジスト下層膜(膜厚膜厚219nm)を形成し、上記と同様の条件で電子線照射をおこなった。そして、分光エリプソメーターにより、レジスト下層膜の波長193nmでの屈折率(n値)及び減衰係数(k値)を測定したところ、屈折率は1.58であり、減衰係数は0.09であった。
(Measurement of optical parameters)
In the same manner as described above, an adhesion aid was prepared from a solution of the resist underlayer film forming composition obtained in Example 3 using a hexamethyldisilazane (HMDS) treatment apparatus manufactured by Tokyo Electron, trade name CLEAN TRACK ACT-8 TM. A resist underlayer film (film thickness 219 nm) was formed on a silicon wafer substrate hydrophobized by a vapor method immersed in an HMDS atmosphere for 60 seconds, and electron beam irradiation was performed under the same conditions as described above. Then, when the refractive index (n value) and attenuation coefficient (k value) at a wavelength of 193 nm of the resist underlayer film were measured by a spectroscopic ellipsometer, the refractive index was 1.58 and the attenuation coefficient was 0.09. It was.

(ドライエッチング速度の試験)
前記と同様にして、実施例3で得たレジスト下層膜形成組成物の溶液より半導体基板(東京エレクトロン製、商品名CLEAN TRACK ACT−8TMのヘキサメチルジシラザン(HMDS)処理装置により接着助剤であるHMDS雰囲気に60秒間浸漬するベーパ法により疎水処理したシリコンウエハ基板)上にレジスト下層膜(膜厚219nm)を形成し、上記と同様の条件で電子線照射をおこなった。そして、日本サイエンティフィック製RIEシステムES401を用い、ドライエッチングガスとしてOとCF4を使用した条件下で、そのレジスト下層膜のドライエッチング速度(単位時間当たりの膜厚の減少量)を測定した。得られた結果は、ドライエッチング速度の選択性として示す。KrFレーザーリソグラフィー用のフォトレジスト(信越化学工業(株)製、商品名SEPR430)の同様の条件下でのドライエッチング速度を1.00とした時の、レジスト下層膜のドライエッチング速度の比を示したものが、ドライエッチング速度の選択比である。
ドライエッチングガスとしてOのエッチング速度の選択比は0.08でありほとんどエッチングされず、CF4のエッチング速度の選択比は1.6である。
(Dry etching rate test)
In the same manner as described above, an adhesion aid was prepared from a solution of the resist underlayer film forming composition obtained in Example 3 using a hexamethyldisilazane (HMDS) treatment apparatus manufactured by Tokyo Electron, trade name CLEAN TRACK ACT-8 TM. A resist underlayer film (thickness: 219 nm) was formed on a silicon wafer substrate hydrophobized by a vapor method immersed in an HMDS atmosphere for 60 seconds, and electron beam irradiation was performed under the same conditions as described above. And using Nihon Scientific RIE system ES401, the dry etching rate (thickness reduction per unit time) of the resist underlayer film is measured under the condition using O 2 and CF 4 as dry etching gas. did. The obtained results are shown as the selectivity of the dry etching rate. The ratio of the dry etching rate of the resist underlayer film when the dry etching rate under the same conditions of a photoresist for KrF laser lithography (trade name SEPR430 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is 1.00 is shown. This is the selection ratio of the dry etching rate.
As the dry etching gas, the selectivity of the etching rate of O 2 is 0.08, which is hardly etched, and the selectivity of the etching rate of CF 4 is 1.6.

図1はホールを有する半導体基板上に、本発明のレジスト下層膜形成組成物によるレジスト下層膜、及びフォトレジスト膜を形成した状態の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a state in which a resist underlayer film and a photoresist film are formed from a resist underlayer film forming composition of the present invention on a semiconductor substrate having holes. 図2はホールを有する半導体基板上に、有機膜、本発明のレジスト下層膜形成組成物によるレジスト下層膜、及びフォトレジスト膜を形成した状態の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a state in which an organic film, a resist underlayer film and a photoresist film made of the resist underlayer film forming composition of the present invention are formed on a semiconductor substrate having holes.

符号の説明Explanation of symbols

(1)は加工基板である。   (1) is a processed substrate.

(2)は有機膜である。   (2) is an organic film.

(3)は本発明のレジスト下層膜形成組成物によるレジスト下層膜である。   (3) is a resist underlayer film by the resist underlayer film forming composition of the present invention.

(4)はフォトレジスト膜である。   (4) is a photoresist film.

(a)はホールの直径である。   (A) is the diameter of the hole.

(b)は使用した半導体基板におけるホールの深さである。   (B) is the depth of the hole in the used semiconductor substrate.

Claims (7)

半導体装置製造のリソグラフィープロセスにおいてフォトレジストの下層に使用されるレジスト下層膜を電子線照射によって形成するための組成物であって、ケイ素原子を5〜45質量%含有する重合性化合物(A)、及び溶媒(B)を含むレジスト下層膜形成組成物であり、該重合性化合物(A)が、式(I):
(R(RSi(R4−(a+b) (I)
(但し、Rはエポキシ基、ビニル基、又はそれらを含有する重合性有機基でSi−C結合によりケイ素原子と結合しているものであり、Rはアルキル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、又はメルカプト基、アミノ基、もしくはシアノ基を有する有機基で且つSi−C結合によりケイ素原子と結合しているものであり、Rはハロゲン原子、又は炭素数1〜8のアルコキシ基、アルコキシアルキル基、若しくはアルコキシアシル基であり、aは1の整数であり、bはの整数であり、a+bはの整数である。)で表される有機ケイ素化合物及び式(II):
〔(RSi(R3−cY (II)
(但し、Rはエポキシ基、ビニル基、又はそれらを含有する重合性有機基でSi−C結合によりケイ素原子と結合しているものであり、Rはアルキル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、又はメルカプト基、アミノ基、もしくはシアノ基を有する有機基で且つSi−C結合によりケイ素原子と結合しているものであり、Yは酸素原子、メチレン基又は炭素数2〜20のアルキレン基を示し、cは1又は2の整数である。)で表される有機ケイ素化合物、それらの加水分解物、及びそれらの縮合物からなる群から選ばれた少なくとも1種のケイ素原子を含有する重合性化合物(A1)である該レジスト下層膜形成組成物を、半導体基板上に塗布してレジスト下層膜を形成する工程、及び上記レジスト下層膜に電子線照射することによってレジスト下層膜を硬化する工程を含む半導体装置の製造方法。
A composition for forming, by electron beam irradiation, a resist underlayer film used as a lower layer of a photoresist in a lithography process for manufacturing a semiconductor device, the polymerizable compound (A) containing 5 to 45% by mass of silicon atoms, And a solvent underlayer film-forming composition, wherein the polymerizable compound (A) has the formula (I):
(R 1 ) a (R 3 ) b Si (R 2 ) 4- (a + b) (I)
(However, R 1 is an epoxy group, a vinyl group, or a polymerizable organic group containing them, which is bonded to a silicon atom by a Si—C bond, and R 3 is an alkyl group, an aryl group, or an alkyl halide. An organic group having a group, a halogenated aryl group, a mercapto group, an amino group, or a cyano group, and bonded to a silicon atom by a Si—C bond, and R 2 is a halogen atom or a carbon number of 1 to 8 alkoxy group, an alkoxyalkyl group, or an alkoxy acyl group, a is 1, b is an integer of 0, a + b is an integer of 1. organosilicon compound represented by) and formula (II):
[(R 4 ) c Si (R 5 ) 3-c ] 2 Y (II)
(However, R 4 is an epoxy group, a vinyl group, or a polymerizable organic group containing them, which is bonded to a silicon atom by a Si—C bond, and R 5 is an alkyl group, an aryl group, or an alkyl halide. An organic group having a group, a halogenated aryl group, a mercapto group, an amino group, or a cyano group, and bonded to a silicon atom by a Si—C bond, and Y is an oxygen atom, a methylene group, or a carbon number of 2 indicates 20 alkylene group, c is an integer of 1 or 2. the organic silicon compound represented by), its these hydrolyzate, and at least selected from that group consisting of those of the condensate The resist underlayer film forming composition, which is a polymerizable compound (A1) containing one kind of silicon atom, is applied on a semiconductor substrate to form a resist underlayer film, and the resist underlayer film has electrons. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of curing a resist underlayer film by irradiating with a line.
請求項1に記載のレジスト下層膜形成組成物を、半導体基板上に塗布してレジスト下層膜を形成する工程、及び上記レジスト下層膜に電子線照射することによってレジスト下層膜を硬化する工程、上記レジスト下層膜上にフォトレジスト組成物を塗布し加熱することによってフォトレジスト層を形成する工程、及び上記レジスト下層膜及びフォトレジスト層で被覆された半導体基板を露光する工程、露光後にフォトレジストを現像しレジストパターンを得る工程、レジストパターンによりレジスト下層膜をエッチングする工程、及びパターン化されたレジスト下層膜により半導体基板を加工する工程を含む半導体装置の製造方法。 Applying the resist underlayer film forming composition according to claim 1 on a semiconductor substrate to form a resist underlayer film, and curing the resist underlayer film by irradiating the resist underlayer film with an electron beam, A step of forming a photoresist layer by applying a photoresist composition on the resist underlayer film and heating, a step of exposing the semiconductor substrate covered with the resist underlayer film and the photoresist layer, and developing the photoresist after exposure A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: obtaining a resist pattern; etching a resist underlayer film with the resist pattern; and processing a semiconductor substrate with the patterned resist underlayer film. 半導体基板上に有機層を形成する工程、その上に請求項1に記載のレジスト下層膜形成組成物を塗布してレジスト下層膜を形成する工程、及び上記レジスト下層膜に電子線照射することによってレジスト下層膜を硬化する工程、その上にレジスト膜を形成する工程、露光と現像によりレジストパターンを形成する工程、レジストパターンによりレジスト下層膜をエッチングする工程、パターン化されたレジスト下層膜により有機層をエッチングする工程、パターン化された有機層により半導体基板を加工する工程を含む半導体装置の製造方法。 A step of forming an organic layer on a semiconductor substrate, a step of applying a resist underlayer film forming composition according to claim 1 thereon to form a resist underlayer film, and irradiating the resist underlayer film with an electron beam A step of curing the resist underlayer film, a step of forming a resist film thereon, a step of forming a resist pattern by exposure and development, a step of etching the resist underlayer film by the resist pattern, and an organic layer by the patterned resist underlayer film A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of etching a semiconductor substrate; and a step of processing a semiconductor substrate with a patterned organic layer. 上記半導体基板が高さ/直径で示されるアスペクト比が1以上のホールを有する半導体基板である請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is a semiconductor substrate having holes having an aspect ratio expressed by height / diameter of 1 or more. 5. 上記電子線照射が、吸収線量として1〜300kGyの範囲で行われる請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the electron beam irradiation is performed in the range of 1 to 300 kGy as an absorbed dose. 上記ケイ素原子を含有する重合性化合物(A)が、上記式(I)で表される有機ケイ素化合物及び式(II)で表される有機ケイ素化合物、それらの加水分解物、及びそれらの縮合物からなる群から選ばれた少なくとも1種のケイ素原子を含有する重合性化合物(A1)と、
一般式(III)
(R(RSi(R4−(a+b) (III)
(但し、R及びRは、それぞれアルキル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、又はメルカプト基、アミノ基、もしくはシアノ基を有する有機基で且つSi−C結合によりケイ素原子と結合しているものであり、Rはハロゲン原子、又は炭素数1〜8のアルコキシ基、アルコキシアルキル基、若しくはアルコキシアシル基であり、a及びbはそれぞれ0、1、又は2の整数であり、a+bは0、1、又は2の整数である。)で表される有機ケイ素化合物及び、式(IV)
〔(RSi(X)3−cY (IV)
(但し、Rは炭素数1〜5のアルキル基を示し、Xは炭素数1〜4のアルコキシ基、アルコキシアルキル基又はアルコキシアシル基を示し、Yはメチレン基又は炭素数2〜20のアルキレン基を示し、cは0又は1の整数である。)で表される有機ケイ素化合物、それらの加水分解物、及びそれらの縮合物からなる群から選ばれた少なくとも1種のケイ素原子を含有する化合物(A2)との組み合わせである請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
Polymerizable compound containing the silicon atom (A) is an organic silicon compound represented by the above organic silicon compound represented by the formula (I) and Formula (II), their these hydrolyzate, and its Re at least one polymerizable compound containing silicon atoms selected from the group consisting of condensates of al the (A1),
General formula (III) :
(R 1 ) a (R 3 ) b Si (R 2 ) 4- (a + b) (III)
(However, R 1 and R 3 are each an alkyl group, an aryl group, a halogenated alkyl group, a halogenated aryl group, or an organic group having a mercapto group, an amino group, or a cyano group, and a silicon atom by a Si—C bond. R 2 is a halogen atom, or an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxyalkyl group, or an alkoxyacyl group, and a and b are each an integer of 0, 1, or 2. And a + b is an integer of 0, 1, or 2.) and an organic silicon compound represented by formula (IV) :
[(R 4 ) c Si (X) 3−c ] 2 Y (IV)
(However, R 4 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, X represents an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxyalkyl group or an alkoxyacyl group, and Y represents a methylene group or an alkylene having 2 to 20 carbon atoms. It represents a group, c is an integer of 0 or 1. organic silicon compound represented by) its at least one silicon these hydrolyzate, and selected from its group consisting of those of the condensate 6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a combination with a compound (A2) containing an atom.
上記ケイ素原子を含有する重合性化合物(A)が、上記(A1)、又は上記(A1)と(A2)の組み合わせからなり、(A1):(A2)がモル比で100:0〜50となる有機ケイ素化合物を加水分解し、それを縮合した重量平均分子量100〜100000の重合性有機基を有する縮合物である請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
The polymerizable compound (A) containing a silicon atom is composed of the above (A1) or a combination of the above (A1) and (A2), and (A1) :( A2) is 100: 0 to 50 in molar ratio. The method for producing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 6, wherein the organic silicon compound is a condensate having a polymerizable organic group having a weight average molecular weight of 100 to 100,000 obtained by hydrolyzing and condensing the resulting organosilicon compound. .
JP2007099333A 2007-04-05 2007-04-05 Silicon-containing resist underlayer film forming composition for forming electron beam cured silicon-containing resist underlayer film Active JP5170511B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007099333A JP5170511B2 (en) 2007-04-05 2007-04-05 Silicon-containing resist underlayer film forming composition for forming electron beam cured silicon-containing resist underlayer film

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007099333A JP5170511B2 (en) 2007-04-05 2007-04-05 Silicon-containing resist underlayer film forming composition for forming electron beam cured silicon-containing resist underlayer film

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008256966A JP2008256966A (en) 2008-10-23
JP5170511B2 true JP5170511B2 (en) 2013-03-27

Family

ID=39980598

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007099333A Active JP5170511B2 (en) 2007-04-05 2007-04-05 Silicon-containing resist underlayer film forming composition for forming electron beam cured silicon-containing resist underlayer film

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5170511B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009229708A (en) * 2008-03-21 2009-10-08 Jsr Corp Composition for resist underlayer film and method of producing the same
CN102257435B (en) * 2008-12-19 2014-01-22 日产化学工业株式会社 Silicon-containing resist underlayer film formation composition having anion group
KR101739951B1 (en) * 2009-12-04 2017-05-25 다우 코닝 코포레이션 Stabilization of silsesquioxane resins
JP6493683B2 (en) 2013-12-19 2019-04-03 日産化学株式会社 Electron beam resist underlayer film forming composition containing lactone structure-containing polymer
JP6641879B2 (en) * 2015-03-03 2020-02-05 Jsr株式会社 Composition for forming resist underlayer film, method for producing resist underlayer film and patterned substrate

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62299965A (en) * 1986-06-20 1987-12-26 Fujitsu Ltd Negative type resist composition
JPS63106649A (en) * 1986-10-23 1988-05-11 Japan Synthetic Rubber Co Ltd Pattern forming method
JP2541566B2 (en) * 1987-07-14 1996-10-09 富士通株式会社 Pattern forming material
US7172849B2 (en) * 2003-08-22 2007-02-06 International Business Machines Corporation Antireflective hardmask and uses thereof
JP4340167B2 (en) * 2004-02-03 2009-10-07 信越化学工業株式会社 Silicon-containing resist underlayer film material and pattern forming method
CN101133364B (en) * 2005-03-01 2013-03-20 Jsr株式会社 Composition for underlayer film of resist and process for producing the same
JP4583237B2 (en) * 2005-05-16 2010-11-17 東京応化工業株式会社 Antireflection film forming composition and wiring forming method
JP4671338B2 (en) * 2005-06-27 2011-04-13 日本化薬株式会社 Fluorine-containing polysiloxane, photosensitive resin composition using the same, and cured product thereof
JP2008158002A (en) * 2006-12-20 2008-07-10 Jsr Corp Composition for resist underlayer film, and its manufacturing method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008256966A (en) 2008-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5110283B2 (en) Silicon-containing resist underlayer film forming composition for forming a photocrosslinking cured resist underlayer film
JP5534246B2 (en) Resist underlayer film forming composition for nanoimprint
TWI416262B (en) A silicon film-forming composition, a silicon-containing film, and a pattern-forming method
JP5534230B2 (en) Silicon-containing resist underlayer film forming composition having an anionic group
KR101570251B1 (en) Composition for forming a silicon-containing antireflection film, substrate having the silicon-containing antireflection film from the composition and patterning process using the same
JP5618095B2 (en) Silicon-containing resist underlayer film forming composition having sulfide bond
WO2013012068A1 (en) Thin film formation composition for lithography which contains titanium and silicon
WO2016080226A1 (en) Film-forming composition containing crosslinkable reactive silicone
JP5757242B2 (en) Film-forming composition using silicon compound
WO2012053600A1 (en) Composition for forming silicon-containing resist underlayer film, which contains fluorine-containing additive
JP6562220B2 (en) Silicon-containing resist underlayer film forming composition having phenyl group-containing chromophore
WO2012008538A1 (en) Polysiloxane composition and method of pattern formation
WO2016093172A1 (en) Resist underlayer film forming composition for lithography containing hydrolyzable silane having halogen-containing carboxylic acid amide group
WO2016121686A1 (en) Lithography resist underlayer film-forming-composition containing hydrolyzable silane having carbonate skeleton
JP5170511B2 (en) Silicon-containing resist underlayer film forming composition for forming electron beam cured silicon-containing resist underlayer film
JP6068435B2 (en) Photopatternable and developable silsesquioxane resins for use in device manufacturing
WO2014046055A1 (en) Silicon-containing resist underlayer film-forming composition which contains cyclic organic group having heteroatom
JP5540509B2 (en) Composition for forming silicon-containing film for multilayer resist process, silicon-containing film, and pattern forming method
JP5625301B2 (en) Silicon-containing film forming composition, silicon-containing film, and pattern forming method
WO2019181873A1 (en) Silicon-containing resist underlayer film forming composition which contains protected phenolic group and nitric acid
JP5585757B2 (en) Method for planarizing a semiconductor substrate
KR102586109B1 (en) Semiconductor photoresist composition and method of forming patterns using the composition
KR20230109157A (en) Composition for forming resist underlayer film

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100210

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20111012

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111019

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111214

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120314

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120418

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120912

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120919

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20121206

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20121219

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5170511

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160111

Year of fee payment: 3

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350