JP5282917B2 - Resist underlayer film forming composition and patterning method using the same - Google Patents

Resist underlayer film forming composition and patterning method using the same Download PDF

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    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
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    • G03F7/091Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers characterised by antireflection means or light filtering or absorbing means, e.g. anti-halation, contrast enhancement

Description

本発明は、リソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物、及び当該組成物を適用したパターニング方法に関する。特に、いわゆるダブルパターニングにおける、第2のレジストパターンを形成する第2リソグラフィー工程の際に適用する、第1のマスクパターンを被覆するレジスト下層膜を形成するための組成物に関する。   The present invention relates to a resist underlayer film forming composition for lithography and a patterning method using the composition. In particular, the present invention relates to a composition for forming a resist underlayer film covering a first mask pattern, which is applied in a second lithography process for forming a second resist pattern in so-called double patterning.

近年、微細なパターンを形成する方法として、ダブルパターニング又はダブル露光と称するリソグラフィープロセスが検討されている。ダブルパターニングは、例えば下記特許文献1に記載されている。当該特許文献1の図5乃至図8には、有機物質層上に積層された第1感光膜から第1感光膜パターンを形成する第1リソグラフィー工程、その第1感光膜パターンをマスクとして有機物質層パターンを形成するエッチング工程、その有機物質層パターンを被覆する第2感光膜を形成する工程、その第2感光膜から第2感光膜パターンを、隣り合う2つの前記有機物質層パターン間に形成する第2リソグラフィー工程が示されている。   In recent years, a lithography process called double patterning or double exposure has been studied as a method for forming a fine pattern. Double patterning is described, for example, in Patent Document 1 below. 5 to 8 of Patent Document 1 show a first lithography process for forming a first photosensitive film pattern from a first photosensitive film laminated on an organic material layer, and an organic material using the first photosensitive film pattern as a mask. Etching process for forming a layer pattern, forming a second photosensitive film covering the organic material layer pattern, and forming a second photosensitive film pattern from the second photosensitive film between two adjacent organic material layer patterns A second lithography process is shown.

一方、下記特許文献2には、少なくとも二つのエポキシ基を有する分子量2000以下の化合物、及びフェノール性水酸基、カルボキシル基、保護されたカルボキシル基又は酸無水物構造を有する高分子化合物を含む下層膜形成組成物が記載されている。   On the other hand, in the following Patent Document 2, formation of a lower layer film comprising a compound having a molecular weight of 2000 or less having at least two epoxy groups and a polymer compound having a phenolic hydroxyl group, a carboxyl group, a protected carboxyl group or an acid anhydride structure A composition is described.

しかしながら、従来の下層膜形成組成物は、必ずしもダブルパターニングに好適な性能を具備したレジスト下層膜を形成できるとはいえない。
特許第2803999号公報 国際公開第2004/090640号パンフレット
However, it cannot be said that the conventional underlayer film forming composition can form a resist underlayer film having performance suitable for double patterning.
Japanese Patent No. 2803999 International Publication No. 2004/090640 Pamphlet

レジスト下層膜には、その上に形成されるレジスト膜よりドライエッチング速度が大きい(ドライエッチング速度の選択比が大きい)ことが要求される。   The resist underlayer film is required to have a higher dry etching rate (a higher selectivity of the dry etching rate) than the resist film formed thereon.

また、ダブルパターニングの第1リソグラフィー工程及びエッチング工程後に行われる第2リソグラフィー工程にレジスト下層膜を適用する場合、前記エッチング工程により形成されるマスクパターン等による段差を十分に被覆(埋め込み)可能であるレジスト下層膜が要求される。さらに好ましくは、段差を被覆したレジスト下層膜が平坦な表面を有することが要求される。また、当該組成物は、塗布法によりレジスト下層膜を形成可能なように、所定の溶剤に対する溶解性を有することが必要である。   Further, when the resist underlayer film is applied to the second lithography process performed after the first lithography process and the etching process of double patterning, it is possible to sufficiently cover (embed) the step due to the mask pattern formed by the etching process. A resist underlayer film is required. More preferably, the resist underlayer film covering the step is required to have a flat surface. In addition, the composition needs to have solubility in a predetermined solvent so that a resist underlayer film can be formed by a coating method.

さらにArFエキシマレーザー等の短波長の光に対する屈折率(n値)及び吸光係数(k値、減衰係数ともいう)が所望の値を示すことが要求される。このような要求特性を満たすレジスト下層膜を形成するための組成物を提供することを本発明の目的とする。   Furthermore, it is required that the refractive index (n value) and the extinction coefficient (also referred to as k value or attenuation coefficient) for short wavelength light such as ArF excimer laser show desired values. It is an object of the present invention to provide a composition for forming a resist underlayer film that satisfies such required characteristics.

本発明に係る組成物は、トリエポキシ化合物及び置換基を有してもよい酸無水物並びにアルコール系化合物(溶媒)を反応させて得られる、末端が前記アルコール系化合物で置換された化合物を含有することを特徴とする。   The composition according to the present invention comprises a compound obtained by reacting a triepoxy compound, an acid anhydride which may have a substituent, and an alcohol compound (solvent), the terminal of which is substituted with the alcohol compound. It is characterized by doing.

後述する式(1)で表される化合物、又は後述する、式(2)で表される酸無水物及び式(3)で表される化合物を、式(4)で表される化合物の存在下で反応させて得られる生成物を含む本発明に係るレジスト下層膜形成組成物を用いることにより、レジスト膜に対するドライエッチング速度の選択比が大きいレジスト下層膜を形成することが可能である。   Presence of a compound represented by the formula (4), a compound represented by the formula (1), or an acid anhydride represented by the formula (2) and a compound represented by the formula (3) described later. By using the resist underlayer film forming composition according to the present invention containing a product obtained by reacting under the above, it is possible to form a resist underlayer film having a high dry etching rate selectivity with respect to the resist film.

上記式(1)で表される化合物又は上記生成物は、ヒドロキシ基を有する有機溶媒を主成分とする溶剤への溶解性に優れることから、本発明に係るレジスト下層膜形成組成物は塗布法によりレジスト下層膜を容易に形成することが可能である。   Since the compound represented by the above formula (1) or the product is excellent in solubility in a solvent containing an organic solvent having a hydroxy group as a main component, the resist underlayer film forming composition according to the present invention is applied by a coating method. Thus, it is possible to easily form a resist underlayer film.

本発明に係るレジスト下層膜形成組成物は段差を被覆(埋め込み)し、そしてそれから形成されるレジスト下層膜は比較的平坦な表面を有する。このレジスト下層膜は、ダブルパターニングの第2リソグラフィー工程に好ましく適用できる。   The resist underlayer film forming composition according to the present invention covers (embeds) a step, and the resist underlayer film formed therefrom has a relatively flat surface. This resist underlayer film can be preferably applied to the second lithography process of double patterning.

本発明に係るレジスト下層膜形成組成物を用いることにより、波長193nmの光に対して、1.6を超える高い屈折率(n値)、及び相対的に小さい吸光係数k値を有するレジスト下層膜が得られる。   By using the resist underlayer film forming composition according to the present invention, a resist underlayer film having a high refractive index (n value) exceeding 1.6 and a relatively small extinction coefficient k value for light having a wavelength of 193 nm Is obtained.

フォトレジストパターンの断面形状を、SEMで観察した結果を示す。The result of having observed the cross-sectional shape of the photoresist pattern by SEM is shown. 段差被覆性を評価する試料の断面を、SEMで観察した結果を示す。The result of having observed the cross section of the sample which evaluates level | step difference coverage with SEM is shown.

本発明は、下記式(1):
(式中、A1乃至A9はそれぞれ独立に、水素原子、メチル基又はエチル基を表し、各R1はそれぞれ独立に、臭素原子及び塩素原子から選択される少なくとも1種のハロゲン原子を置換基として有する芳香族構造、置換基を少なくとも1つ有してもよい脂環式構造又は置換基を少なくとも1つ有してもよい脂肪族構造を表し、各R2は炭素原子数1乃至3のアルコキシ基を置換基として有してもよい炭素原子数1乃至6の炭化水素基を表す。)で表される化合物、ヒドロキシ基を有する有機溶媒を主成分とする溶剤及び架橋剤を含むリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物に関する。
The present invention provides the following formula (1):
(In the formula, A 1 to A 9 each independently represents a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group, and each R 1 independently represents at least one halogen atom selected from a bromine atom and a chlorine atom. An aromatic structure as a group, an alicyclic structure that may have at least one substituent, or an aliphatic structure that may have at least one substituent, each R 2 has 1 to 3 carbon atoms A compound containing a compound having a hydroxy group and an organic solvent having a hydroxy group as a main component and a crosslinking agent. The present invention relates to a resist underlayer film forming composition.

本発明に係るレジスト下層膜形成組成物が含有する化合物としては、例えば下記式(2)で表される少なくとも1種の酸無水物及び下記式(3)で表される化合物:
(式中、A1乃至A9はそれぞれ独立に、水素原子、メチル基又はエチル基を表し、R1は、臭素原子及び塩素原子から選択される少なくとも1種のハロゲン原子を置換基として有する芳香族構造、置換基を少なくとも1つ有してもよい脂環式構造又は置換基を少なくとも1つ有してもよい脂肪族構造を表す。)を、下記式(4):
(式中、R2は、炭素原子数1乃至3のアルコキシ基を置換基として有してもよい炭素原子数1乃至6の炭化水素基を表す。)で表される少なくとも1種の化合物の存在下で反応させて得られる生成物である。
Examples of the compound contained in the resist underlayer film forming composition according to the present invention include at least one acid anhydride represented by the following formula (2) and a compound represented by the following formula (3):
(Wherein A 1 to A 9 each independently represents a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group, and R 1 is an aromatic having at least one halogen atom selected from a bromine atom and a chlorine atom as a substituent. Represents an aliphatic structure which may have at least one group structure, an alicyclic structure which may have at least one substituent, or an aliphatic structure which may have at least one substituent.
(Wherein R 2 represents a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms which may have an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms as a substituent) of at least one compound represented by It is a product obtained by reacting in the presence.

前記R1を表す芳香族構造としては、例えばベンゼン環、ナフタレン環及びアントラセン環を含む構造が挙げられ、前記R1を表す脂環式構造としては、例えばシクロブタン環、シクロヘキサン環又はシクロヘキセン環を含む構造が挙げられ、及び前記R1を表す脂肪族構造としては、例えばエチレン基及びビニレン基等の、その2つの炭素原子間に二重結合又は単結合を含む構造が挙げられる。Examples of the aromatic structure representing R 1 include a structure containing a benzene ring, a naphthalene ring and an anthracene ring, and examples of the alicyclic structure representing R 1 include a cyclobutane ring, a cyclohexane ring or a cyclohexene ring. Examples of the aliphatic structure representing R 1 include structures having a double bond or a single bond between the two carbon atoms, such as an ethylene group and a vinylene group.

さらに、前記R1を表す芳香族構造が有する置換基としては、例えばハロゲン原子が挙げられる。このハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられるが、塩素原子及び臭素原子が好ましい。R1を表す構造として、ハロゲン原子を有する芳香族構造を用いることにより、ハロゲン原子を有さない芳香族構造に比べて、ドライエッチング速度が著しく改善される。
前記R1を表す脂環式構造及び脂肪族構造が有してもよい置換基としては、例えば少なくとも1つのハロゲン原子、アセチルオキシ基(アセトキシ基)等があげられる。ハロゲン原子としては、臭素原子が好ましい。
Furthermore, as the substituent which the aromatic structure representing said R 1 has, for example, a halogen atom. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom, and a chlorine atom and a bromine atom are preferable. By using an aromatic structure having a halogen atom as the structure representing R 1 , the dry etching rate is remarkably improved as compared with an aromatic structure having no halogen atom.
Examples of the substituent that the alicyclic structure and the aliphatic structure representing R 1 may have include at least one halogen atom and an acetyloxy group (acetoxy group). As the halogen atom, a bromine atom is preferable.

前記R2を表す炭素原子数1乃至6の炭化水素基としては、炭素原子数1乃至4のアルキル基、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基等が挙げられる。しかし、当該アルキル基に限定されない。
前記炭化水素基が有する炭素原子数1乃至3のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基及びi−プロポキシ基が挙げられる。
Examples of the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms representing R 2 include an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, and a butyl group. However, it is not limited to the alkyl group.
Examples of the alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms of the hydrocarbon group include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and an i-propoxy group.

前記式(2)で表される酸無水物及び式(3)で表される化合物を式(4)で表される化合物の存在下で反応させる際、必要に応じて触媒、ラジカル重合禁止剤等を用いることができる。当該触媒として、例えば、第4級アンモニウム塩及び第4級ホスホニウム塩が挙げられる。第4級アンモニウム塩及び第4級ホスホニウム塩として公知の物質が使える。前記式(2)で表される酸無水物として、例えばコハク酸無水物、無水マレイン酸、テトラブロモフタル酸無水物、テトラクロロフタル酸無水物、フタル酸無水物、(+)−ジアセチル−L−酒石酸無水物、酒石酸無水物が挙げられるが、これらの酸無水物に限定されない。前記式(3)で表される化合物として、例えばトリス−(2,3−エポキシプロピル)−イソシアヌレートが挙げられるが、これに限定されない。前記式(4)で表される化合物として、例えばプロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エタノール、1−プロパノール、イソプロパノール、1−ブタノールが挙げられるが、これらに限定されない。   When the acid anhydride represented by the formula (2) and the compound represented by the formula (3) are reacted in the presence of the compound represented by the formula (4), a catalyst or a radical polymerization inhibitor is optionally used. Etc. can be used. Examples of the catalyst include quaternary ammonium salts and quaternary phosphonium salts. Substances known as quaternary ammonium salts and quaternary phosphonium salts can be used. Examples of the acid anhydride represented by the formula (2) include succinic anhydride, maleic anhydride, tetrabromophthalic anhydride, tetrachlorophthalic anhydride, phthalic anhydride, and (+)-diacetyl-L. -Tartaric acid anhydride, tartaric acid anhydride are mentioned, but are not limited to these acid anhydrides. Examples of the compound represented by the formula (3) include, but are not limited to, tris- (2,3-epoxypropyl) -isocyanurate. Examples of the compound represented by the formula (4) include, but are not limited to, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, ethanol, 1-propanol, isopropanol, and 1-butanol.

前記反応条件は、使用する化合物及びそれらの濃度に依存するものであり特に限定されないが、例えば反応温度100℃乃至150℃の範囲及び反応時間1時間乃至24時間の範囲から適宜選択される。   The reaction conditions depend on the compounds used and their concentrations and are not particularly limited. For example, the reaction conditions are appropriately selected from a reaction temperature range of 100 ° C. to 150 ° C. and a reaction time of 1 hour to 24 hours.

前記式(1)で表される化合物の、又は前記生成物の重量平均分子量としては、例えば500乃至2000である。   The weight average molecular weight of the compound represented by the formula (1) or the product is, for example, 500 to 2000.

本発明に係るレジスト下層膜形成組成物において、式(1)で表される化合物又は前記生成物の配合量としては、当該組成物全質量当たり、例えば1質量%乃至5質量%である。   In the resist underlayer film forming composition according to the present invention, the compounding amount of the compound represented by the formula (1) or the product is, for example, 1% by mass to 5% by mass with respect to the total mass of the composition.

本発明に係るレジスト下層膜形成組成物が含有する、ヒドロキシ基を有する有機溶媒を主成分とする溶剤において、ヒドロキシ基を有する有機溶媒として、例えばプロピレングリコールモノメチルエーテル、4−メチル−2−ペンタノール等が挙げられるが、これらに限定されない。なお、“主成分”とは、本明細書では、溶剤中にヒドロキシ基を有する有機溶媒が50質量%を超える割合で含まれることを意味する。前記溶剤中には、副成分として、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のヒドロキシ基を有さない有機溶媒が含まれてもよい。   In the solvent mainly containing an organic solvent having a hydroxy group, which is contained in the resist underlayer film forming composition according to the present invention, examples of the organic solvent having a hydroxy group include propylene glycol monomethyl ether and 4-methyl-2-pentanol. However, it is not limited to these. In the present specification, “main component” means that the organic solvent having a hydroxy group is contained in the solvent in a proportion exceeding 50 mass%. The solvent may contain an organic solvent having no hydroxy group, such as propylene glycol monomethyl ether acetate, as a subsidiary component.

前記溶剤の含有量としては、適宜選択されるものであるが、レジスト下層膜形成組成物の全質量当たり、例えば90質量%乃至99質量%である。   The content of the solvent is appropriately selected and is, for example, 90% by mass to 99% by mass with respect to the total mass of the resist underlayer film forming composition.

本発明に係るレジスト下層膜形成組成物が含有する架橋剤としては、例えばメチロール基又はアルコキシメチル基と結合する窒素原子を、1分子内に2乃至4個有する化合物が挙げられる。このような架橋剤として、例えばヘキサメトキシメチルメラミン、テトラメトキシメチルベンゾグアナミン、1,3,4,6−テトラキス(メトキシメチル)グリコールウリル、1,3,4,6−テトラキス(ブトキシメチル)グリコールウリル、1,3,4,6−テトラキス(ヒドロキシメチル)グリコールウリル、1,3−ビス(ヒドロキシメチル)尿素、1,1,3,3−テトラキス(ブトキシメチル)尿素及び1,1,3,3−テトラキス(メトキシメチル)尿素が挙げられる。   Examples of the crosslinking agent contained in the resist underlayer film forming composition according to the present invention include compounds having 2 to 4 nitrogen atoms bonded to a methylol group or an alkoxymethyl group in one molecule. Examples of such a crosslinking agent include hexamethoxymethyl melamine, tetramethoxymethyl benzoguanamine, 1,3,4,6-tetrakis (methoxymethyl) glycoluril, 1,3,4,6-tetrakis (butoxymethyl) glycoluril, 1,3,4,6-tetrakis (hydroxymethyl) glycoluril, 1,3-bis (hydroxymethyl) urea, 1,1,3,3-tetrakis (butoxymethyl) urea and 1,1,3,3- Tetrakis (methoxymethyl) urea is mentioned.

本発明に係るレジスト下層膜形成組成物において、架橋剤の含有量は、使用する前記式(1)で表される化合物又は前記生成物及び溶剤、要求される溶液の粘度及び膜形状に応じて適宜適した範囲に設定されるべきであるが、例えば前記式(1)で表される化合物又は前記生成物に対し、1質量%乃至30質量%、又は15質量%乃至30質量%の割合で含有することができる。1質量%未満だとレジスト下層膜が十分に硬化しない場合がある。   In the resist underlayer film forming composition according to the present invention, the content of the crosslinking agent depends on the compound represented by the formula (1) or the product and the solvent to be used, the viscosity of the required solution, and the film shape. Although it should be set to a suitable range as appropriate, for example, in a ratio of 1% by mass to 30% by mass, or 15% by mass to 30% by mass with respect to the compound represented by the formula (1) or the product. Can be contained. If it is less than 1% by mass, the resist underlayer film may not be sufficiently cured.

本発明に係るレジスト下層膜形成組成物は、スルホン酸化合物をさらに含んでもよい。前記式(1)で表される化合物又は前記生成物に対し、例えば0.1質量%乃至10質量%、又は1質量%乃至5質量%の割合で、スルホン酸化合物を添加することができる。スルホン酸化合物として、例えばp−トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ピリジニウム−p−トルエンスルホン酸、カンファースルホン酸、5−スルホサリチル酸、4−クロロベンゼンスルホン酸、4−ヒドロキシベンゼンスルホン酸、ベンゼンジスルホン酸、1−ナフタレンスルホン酸及びピリジニウム−1−ナフタレンスルホン酸が挙げられる。   The resist underlayer film forming composition according to the present invention may further contain a sulfonic acid compound. A sulfonic acid compound can be added to the compound represented by the formula (1) or the product in a proportion of, for example, 0.1% by mass to 10% by mass, or 1% by mass to 5% by mass. Examples of sulfonic acid compounds include p-toluenesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, pyridinium-p-toluenesulfonic acid, camphorsulfonic acid, 5-sulfosalicylic acid, 4-chlorobenzenesulfonic acid, 4-hydroxybenzenesulfonic acid, and benzenedisulfonic acid. 1-naphthalenesulfonic acid and pyridinium-1-naphthalenesulfonic acid.

本発明に係るレジスト下層膜形成組成物は、界面活性剤をさらに含んでもよい。界面活性剤の添加により、レジスト下層膜形成組成物の基板に対する塗布性を向上させることができる。ノニオン系界面活性剤又はフッ素系界面活性剤等の公知の界面活性剤を用いることができ、本発明に係るレジスト下層膜形成組成物に対し例えば0.01質量%乃至2.0質量%の割合で添加することができる。   The resist underlayer film forming composition according to the present invention may further contain a surfactant. By adding the surfactant, the coating property of the resist underlayer film forming composition on the substrate can be improved. A known surfactant such as a nonionic surfactant or a fluorine-based surfactant can be used, and a ratio of, for example, 0.01% by mass to 2.0% by mass with respect to the resist underlayer film forming composition according to the present invention. Can be added.

本発明に係るレジスト下層膜形成組成物は、塗布法により、基板の段差又は基板上に形成された第一パターンの段差を被覆(埋め込み)し、且つ比較的平坦な表面を有するレジスト下層膜が得られる。また、得られたレジスト下層膜は、レジスト膜に対するドライエッチング速度の大きな選択比、並びにリソグラフィー工程に使用される露光光に対して所望の屈折率(n値)及び吸光係数(k値)を有する。
ドライエッチング速度の大きな選択比を有することにより、レジスト下層膜のドライエッチング時にレジスト膜の膜厚の減少を抑制することが可能となる。ドライエッチング速度の選択比が小さい場合、レジスト下層膜のドライエッチング時にレジスト膜の膜厚が薄くなるという問題が生じ、微細なパターンを形成できなくなる。
所望の屈折率(n値)及び吸光係数(k値)を有することにより、露光時に基板からの反射光がレジスト膜に達するのをレジスト下層膜が抑制する。それらの所望の値は使用用途及びレジスト下層膜の膜厚によって異なる。屈折率(n値)及び吸光係数(k値)が所望の値にない場合、レジスト下層膜が露光時に基板からの反射光を抑制できず、微細なパターンを形成できなくなる。
The resist underlayer film forming composition according to the present invention comprises a resist underlayer film that covers (embeds) a step of a substrate or a step of a first pattern formed on the substrate by a coating method and has a relatively flat surface. can get. In addition, the obtained resist underlayer film has a high selectivity ratio with respect to the resist film and a desired refractive index (n value) and extinction coefficient (k value) with respect to the exposure light used in the lithography process. .
By having a high selection ratio of the dry etching rate, it is possible to suppress a decrease in the thickness of the resist film during dry etching of the resist underlayer film. When the selection ratio of the dry etching rate is small, there arises a problem that the thickness of the resist film becomes thin during dry etching of the resist underlayer film, and a fine pattern cannot be formed.
By having a desired refractive index (n value) and extinction coefficient (k value), the resist underlayer film prevents the reflected light from the substrate from reaching the resist film during exposure. These desired values vary depending on the intended use and the thickness of the resist underlayer film. If the refractive index (n value) and extinction coefficient (k value) are not desired values, the resist underlayer film cannot suppress the reflected light from the substrate during exposure, and a fine pattern cannot be formed.

また本発明は、半導体基板上又はその上方に形成された第1のパターン上に、前記リソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物を塗布して被覆する工程、塗布した当該組成物をベークしてレジスト下層膜を形成する工程、前記レジスト下層膜上にレジスト膜を形成し、次いで該レジスト膜に対し少なくとも露光及び現像をおこなうことにより第2のパターンを形成する工程、及び前記第2のパターンをマスクとして前記レジスト下層膜をエッチングすると共に前記第1のパターンを露呈させる工程を含むパターニング方法に関する。前記第2のパターンは、例えば前記第1のパターンと重ならないように形成される。上記ベーク時の温度は、例えば160℃乃至300℃である。   The present invention also includes a step of applying and covering the resist underlayer film forming composition for lithography on the first pattern formed on or above the semiconductor substrate, and baking the applied composition to form a resist underlayer. A step of forming a film, a step of forming a resist film on the resist underlayer film, and then forming a second pattern by at least exposing and developing the resist film; and using the second pattern as a mask The present invention relates to a patterning method including a step of etching the resist underlayer film and exposing the first pattern. For example, the second pattern is formed so as not to overlap the first pattern. The temperature at the time of baking is, for example, 160 ° C. to 300 ° C.

以下、本発明について合成例及び実施例によって具体的に説明する。ただし、本発明は、下記合成例及び実施例の記載に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to synthesis examples and examples. However, the present invention is not limited to the description of the following synthesis examples and examples.

下記合成例で得られた化合物の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、GPCと略称する)による測定結果である。測定には東ソー(株)製GPC装置を用い、測定条件等は次のとおりである。
GPCカラム:Shodex〔登録商標〕・Asahipak〔登録商標〕(昭和電工(株))
カラム温度:40℃
溶媒:N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)
流量:0.6ml/分
標準試料:ポリスチレン(東ソー(株))
The weight average molecular weight of the compound obtained in the following synthesis example is a measurement result by gel permeation chromatography (hereinafter abbreviated as GPC). The measurement conditions etc. are as follows using the Tosoh Co., Ltd. product GPC apparatus for a measurement.
GPC column: Shodex (registered trademark) and Asahipak (registered trademark) (Showa Denko KK)
Column temperature: 40 ° C
Solvent: N, N-dimethylformamide (DMF)
Flow rate: 0.6 ml / min Standard sample: Polystyrene (Tosoh Corporation)

<合成例1>
トリス−(2,3−エポキシプロピル)−イソシアヌレート(日産化学工業(株)製、商品名:TEPIC〔登録商標〕)5.00g、コハク酸無水物(東京化成工業(株))5.01g、及び触媒として第4級ホスホニウム塩であるトリフェニルモノエチルホスホニウムブロミド0.47gをプロピレングリコールモノメチルエーテル24.45gに溶解させた後、120℃に加温し、窒素雰囲気下で4時間撹拌した。プロピレングリコールモノメチルエーテル17.46gにて希釈したワニス溶液のGPC分析を行ったところ、標準ポリスチレン換算にて重量平均分子量は1266であった。この反応生成物は、下記式(5)で表される構造を有する。
<Synthesis Example 1>
Tris- (2,3-epoxypropyl) -isocyanurate (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., trade name: TEPIC [registered trademark]) 5.00 g, succinic anhydride (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 5.01 g , And 0.47 g of quaternary phosphonium salt triphenylmonoethylphosphonium bromide as a catalyst was dissolved in 24.45 g of propylene glycol monomethyl ether, heated to 120 ° C., and stirred under a nitrogen atmosphere for 4 hours. When the GPC analysis of the varnish solution diluted with 17.46 g of propylene glycol monomethyl ethers was conducted, the weight average molecular weight was 1266 in standard polystyrene conversion. This reaction product has a structure represented by the following formula (5).

<合成例2>
トリス−(2,3−エポキシプロピル)−イソシアヌレート(日産化学工業(株)製、商品名:TEPIC〔登録商標〕)2.50g、テトラブロモフタル酸無水物(東京化成工業(株))11.62g、及び触媒として第4級ホスホニウム塩であるトリフェニルモノエチルホスホニウムブロミド0.23gをプロピレングリコールモノメチルエーテル33.48gに溶解させた後、120℃に加温し、窒素雰囲気下で4時間撹拌した。プロピレングリコールモノメチルエーテル23.91gにて希釈したワニス溶液のGPC分析を行ったところ、標準ポリスチレン換算にて重量平均分子量は1491であった。この反応生成物は、下記式(6)で表される構造を有する。
<Synthesis Example 2>
Tris- (2,3-epoxypropyl) -isocyanurate (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., trade name: TEPIC (registered trademark)) 2.50 g, tetrabromophthalic anhydride (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 11 .62 g and 0.23 g of quaternary phosphonium salt triphenylmonoethylphosphonium bromide as a catalyst were dissolved in 33.48 g of propylene glycol monomethyl ether, heated to 120 ° C., and stirred for 4 hours in a nitrogen atmosphere. did. When the GPC analysis of the varnish solution diluted with 23.91 g of propylene glycol monomethyl ethers was performed, the weight average molecular weight was 1491 in standard polystyrene conversion. This reaction product has a structure represented by the following formula (6).

<合成例3>
トリス−(2,3−エポキシプロピル)−イソシアヌレート(日産化学工業(株)製、商品名:TEPIC〔登録商標〕)5.00g、無水マレイン酸(東京化成工業(株))4.91g、ラジカル重合禁止剤としてヒドロキノン(東京化成工業(株))0.07g、及び触媒として第4級ホスホニウム塩であるトリフェニルモノエチルホスホニウムブロミド0.47gをプロピレングリコールモノメチルエーテル24.38gに溶解させた後、120℃に加温し、窒素雰囲気下で4時間撹拌した。プロピレングリコールモノメチルエーテル27.18gにて希釈したワニス溶液のGPC分析を行ったところ、標準ポリスチレン換算にて重量平均分子量は1224であった。この反応生成物は、下記式(7)で表される構造を有する。
<Synthesis Example 3>
Tris- (2,3-epoxypropyl) -isocyanurate (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., trade name: TEPIC [registered trademark]) 5.00 g, maleic anhydride (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 4.91 g, After dissolving 0.07 g of hydroquinone (Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) as a radical polymerization inhibitor and 0.47 g of triphenyl monoethylphosphonium bromide which is a quaternary phosphonium salt as a catalyst in 24.38 g of propylene glycol monomethyl ether The mixture was heated to 120 ° C. and stirred for 4 hours under a nitrogen atmosphere. When the GPC analysis of the varnish solution diluted with 27.18 g of propylene glycol monomethyl ethers was performed, the weight average molecular weight was 1224 in standard polystyrene conversion. This reaction product has a structure represented by the following formula (7).

<合成例4>
トリス−(2,3−エポキシプロピル)−イソシアヌレート(日産化学工業(株)製、商品名:TEPIC〔登録商標〕)2.50g、テトラクロロフタル酸無水物(東京化成工業(株))7.16g、及び触媒として第4級ホスホニウム塩であるトリフェニルモノエチルホスホニウムブロミド0.23gをプロピレングリコールモノメチルエーテル23.09gに溶解させた後、120℃に加温し、窒素雰囲気下で4時間撹拌した。プロピレングリコールモノメチルエーテル16.49gにて希釈したワニス溶液のGPC分析を行ったところ、標準ポリスチレン換算にて重量平均分子量は1415であった。この反応生成物は、下記式(8)で表される構造を有する。
<Synthesis Example 4>
Tris- (2,3-epoxypropyl) -isocyanurate (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., trade name: TEPIC [registered trademark]) 2.50 g, tetrachlorophthalic anhydride (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 7 .16 g and quaternary phosphonium salt triphenylmonoethylphosphonium bromide 0.23 g as a catalyst were dissolved in 23.09 g of propylene glycol monomethyl ether, heated to 120 ° C., and stirred for 4 hours in a nitrogen atmosphere. did. When the GPC analysis of the varnish solution diluted with 16.49 g of propylene glycol monomethyl ethers was conducted, the weight average molecular weight was 1415 in standard polystyrene conversion. This reaction product has a structure represented by the following formula (8).

<合成例5>
トリス−(2,3−エポキシプロピル)−イソシアヌレート(日産化学工業(株)製、商品名:TEPIC〔登録商標〕)5.79g、及び(+)−ジアセチル−L−酒石酸無水物(東京化成工業(株))4.21gをプロピレングリコールモノメチルエーテル9.667gに溶解させた後、120℃に加温し、窒素雰囲気下で3時間撹拌した。本合成例では、反応性が高いため触媒を用いない。プロピレングリコールモノメチルエーテル30gにて希釈したワニス溶液のGPC分析を行ったところ、標準ポリスチレン換算にて重量平均分子量は1197であった。この反応生成物は、下記式(9)で表される構造を有する。
<Synthesis Example 5>
5.79 g of tris- (2,3-epoxypropyl) -isocyanurate (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., trade name: TEPIC [registered trademark]), and (+)-diacetyl-L-tartaric anhydride (Tokyo Kasei) After dissolving 4.21 g of Kogyo Co., Ltd. in 9.667 g of propylene glycol monomethyl ether, the mixture was heated to 120 ° C. and stirred for 3 hours under a nitrogen atmosphere. In this synthesis example, no catalyst is used because of its high reactivity. When the GPC analysis of the varnish solution diluted with 30 g of propylene glycol monomethyl ether was performed, the weight average molecular weight was 1197 in standard polystyrene conversion. This reaction product has a structure represented by the following formula (9).

<合成例6>
テトラブロモフタル酸無水物(東京化成工業(株))6.20g、及び触媒として第4級アンモニウム塩であるベンジルトリエチルアンモニウムクロリド0.11gをイソプロパノール7.89gに溶解させた後、120℃に加温し、窒素雰囲気下で4時間撹拌した。この溶液をからエバポレーターにて残留するイソプロパノールを除去し、得られた物質及びトリス−(2,3−エポキシプロピル)−イソシアヌレート(日産化学工業(株)製、商品名:TEPIC〔登録商標〕)1.79gをプロピレングリコールモノメチルエーテル7.89gに溶解させた後、再び120℃に加温し、窒素雰囲気下で24時間撹拌した。プロピレングリコールモノメチルエーテル24.00gにて希釈したワニス溶液のGPC分析を行ったところ、標準ポリスチレン換算にて重量平均分子量は920であった。この反応生成物は、下記式(10)で表される構造を有する。
<Synthesis Example 6>
Tetrabromophthalic anhydride (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 6.20 g and quaternary ammonium salt benzyltriethylammonium chloride 0.11 g as a catalyst were dissolved in isopropanol 7.89 g, and then heated to 120 ° C. Warmed and stirred for 4 hours under nitrogen atmosphere. Residual isopropanol was removed from the solution with an evaporator, and the resulting substance and tris- (2,3-epoxypropyl) -isocyanurate (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., trade name: TEPIC (registered trademark)) After 1.79 g was dissolved in 7.89 g of propylene glycol monomethyl ether, the mixture was heated again to 120 ° C. and stirred for 24 hours under a nitrogen atmosphere. When the GPC analysis of the varnish solution diluted with 24.00 g of propylene glycol monomethyl ether was performed, the weight average molecular weight was 920 in standard polystyrene conversion. This reaction product has a structure represented by the following formula (10).

<合成例7>
テトラブロモフタル酸無水物(東京化成工業(株))6.20g、及び触媒として第4級アンモニウム塩であるベンジルトリエチルアンモニウムクロリド0.11gを1−ブタノール7.89gに溶解させた後、120℃に加温し、窒素雰囲気下で4時間撹拌した。この溶液からエバポレーターにて残留する1−ブタノールを除去し、得られた物質及びトリス−(2,3−エポキシプロピル)−イソシアヌレート(日産化学工業(株)製、商品名:TEPIC〔登録商標〕)1.79gをプロピレングリコールモノメチルエーテル7.89gに溶解させた後、再び120℃に加温し、窒素雰囲気下で24時間撹拌した。プロピレングリコールモノメチルエーテル24.00gにて希釈したワニス溶液のGPC分析を行ったところ、標準ポリスチレン換算にて重量平均分子量は1223であった。この反応生成物は、下記式(11)で表される構造を有する。
<Synthesis Example 7>
After dissolving 6.20 g of tetrabromophthalic anhydride (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 0.11 g of benzyltriethylammonium chloride which is a quaternary ammonium salt as a catalyst in 7.89 g of 1-butanol, 120 ° C. And stirred for 4 hours under a nitrogen atmosphere. Residual 1-butanol was removed from this solution with an evaporator, and the resulting substance and tris- (2,3-epoxypropyl) -isocyanurate (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., trade name: TEPIC (registered trademark)) ) 1.79 g was dissolved in 7.89 g of propylene glycol monomethyl ether, then heated again to 120 ° C. and stirred for 24 hours under a nitrogen atmosphere. When GPC analysis of the varnish solution diluted with 24.00 g of propylene glycol monomethyl ether was performed, the weight average molecular weight was 1223 in terms of standard polystyrene. This reaction product has a structure represented by the following formula (11).

<合成例8>
テトラブロモフタル酸無水物(東京化成工業(株))6.20g、及び触媒としてベンジルトリエチルアンモニウムクロリド0.11gをエチレングリコールモノメチルエーテル7.89gに溶解させた後、120℃に加温し、窒素雰囲気下で4時間撹拌した。この溶液からエバポレーターにて残留するエチレングリコールモノメチルエーテルを除去し、得られた物質及びトリス−(2,3−エポキシプロピル)−イソシアヌレート(日産化学工業(株)製、商品名:TEPIC〔登録商標〕)1.79gをプロピレングリコールモノメチルエーテル7.89gに溶解させた後、再び120℃に加温し、窒素雰囲気下で24時間撹拌した。プロピレングリコールモノメチルエーテル24.00gにて希釈したワニス溶液のGPC分析を行ったところ、標準ポリスチレン換算にて重量平均分子量は1449であった。この反応生成物は、下記式(12)で表される構造を有する。
<Synthesis Example 8>
6.20 g of tetrabromophthalic anhydride (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 0.11 g of benzyltriethylammonium chloride as a catalyst were dissolved in 7.89 g of ethylene glycol monomethyl ether, and then heated to 120 ° C. Stir for 4 hours under atmosphere. Residual ethylene glycol monomethyl ether was removed from this solution with an evaporator, and the resulting material and tris- (2,3-epoxypropyl) -isocyanurate (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., trade name: TEPIC [registered trademark] ] 1.79 g was dissolved in 7.89 g of propylene glycol monomethyl ether, and then heated again to 120 ° C. and stirred for 24 hours under a nitrogen atmosphere. When the GPC analysis of the varnish solution diluted with 24.00 g of propylene glycol monomethyl ether was performed, the weight average molecular weight was 1449 in standard polystyrene conversion. This reaction product has a structure represented by the following formula (12).

<合成例9>
フタル酸無水物(東京化成工業(株))7.42g、及び触媒として第4級ホスホニウム塩であるトリフェニルモノエチルホスホニウムブロミド0.47gをエタノール12.89gに溶解させた後、120℃に加温し、窒素雰囲気下で4時間撹拌した。この溶液からエバポレーターにて残留するエタノールを除去し、トリス−(2,3−エポキシプロピル)−イソシアヌレート(日産化学工業(株)製、商品名:TEPIC〔登録商標〕)5.00g、プロピレングリコールモノメチルエーテル12.89gに溶解させた後、再び120℃に加温し、窒素雰囲気下で24時間撹拌した。プロピレングリコールモノメチルエーテル38.66gにて希釈したワニス溶液のGPC分析を行ったところ、標準ポリスチレン換算にて重量平均分子量は870であった。この反応生成物は、下記式(13)で表される構造を有する。本合成例で用いた酸無水物は、置換基を有さない。
<Synthesis Example 9>
7.42 g of phthalic anhydride (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 0.47 g of quaternary phosphonium salt triphenylmonoethylphosphonium bromide as a catalyst were dissolved in 12.89 g of ethanol, and then heated to 120 ° C. Warmed and stirred for 4 hours under nitrogen atmosphere. Ethanol remaining from the solution was removed by an evaporator, and 5.00 g of tris- (2,3-epoxypropyl) -isocyanurate (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., trade name: TEPIC [registered trademark]), propylene glycol After dissolving in 12.89 g of monomethyl ether, the mixture was heated again to 120 ° C. and stirred for 24 hours under a nitrogen atmosphere. When the GPC analysis of the varnish solution diluted with 38.66 g of propylene glycol monomethyl ether was performed, the weight average molecular weight was 870 in standard polystyrene conversion. This reaction product has a structure represented by the following formula (13). The acid anhydride used in this synthesis example has no substituent.

<合成例10>
トリス−(2,3−エポキシプロピル)−イソシアヌレート(日産化学工業(株)製、商品名:TEPIC〔登録商標〕)5.00g、フタル酸無水物(東京化成工業(株))7.42g、及び触媒として第4級ホスホニウム塩であるトリフェニルモノエチルホスホニウムブロミド0.47gをプロピレングリコールモノメチルエーテル12.89gに溶解させた後、120℃に加温し、窒素雰囲気下で24時間撹拌した。プロピレングリコールモノメチルエーテル38.66gにて希釈したワニス溶液のGPC分析を行ったところ、標準ポリスチレン換算にて重量平均分子量は1260であった。この反応生成物は、下記式(14)で表される構造を有する。本合成例で用いた酸無水物は、合成例9と同じである。
<Synthesis Example 10>
Tris- (2,3-epoxypropyl) -isocyanurate (manufactured by Nissan Chemical Industries, trade name: TEPIC [registered trademark]) 5.00 g, phthalic anhydride (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 7.42 g , And 0.47 g of quaternary phosphonium salt triphenylmonoethylphosphonium bromide as a catalyst was dissolved in 12.89 g of propylene glycol monomethyl ether, heated to 120 ° C., and stirred under a nitrogen atmosphere for 24 hours. When the GPC analysis of the varnish solution diluted with 38.66 g of propylene glycol monomethyl ether was performed, the weight average molecular weight was 1260 in standard polystyrene conversion. This reaction product has a structure represented by the following formula (14). The acid anhydride used in this synthesis example is the same as synthesis example 9.

<合成例11>
トリス−(2,3−エポキシプロピル)−イソシアヌレート(日産化学工業(株)製、商品名:TEPIC〔登録商標〕)5.00g、安息香酸(東京化成工業(株))6.12g、及び触媒として第4級ホスホニウム塩であるトリフェニルモノエチルホスホニウムブロミド0.47gをプロピレングリコールモノメチルエーテル11.58gに溶解させた後、120℃に加温し、窒素雰囲気下で24時間撹拌した。プロピレングリコールモノメチルエーテル16.34gにて希釈したワニス溶液のGPC分析を行ったところ、標準ポリスチレン換算にて重量平均分子量は616であった。この反応生成物は、下記式(15)で表される構造を有する。
<Synthesis Example 11>
5.00 g of tris- (2,3-epoxypropyl) -isocyanurate (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., trade name: TEPIC [registered trademark]), 6.12 g of benzoic acid (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), and As a catalyst, 0.47 g of quaternary phosphonium salt, triphenylmonoethylphosphonium bromide, was dissolved in 11.58 g of propylene glycol monomethyl ether, heated to 120 ° C., and stirred for 24 hours in a nitrogen atmosphere. When the GPC analysis of the varnish solution diluted with 16.34 g of propylene glycol monomethyl ethers was conducted, the weight average molecular weight was 616 in standard polystyrene conversion. This reaction product has a structure represented by the following formula (15).

〔実施例1〕
合成例1で得られた反応生成物0.927gを含む溶液4.2351gに、プロピレングリコールモノメチルエーテル22.612g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート2.880g、テトラメトキシメチルグリコールウリル(日本サイテックインダストリーズ(株)、商品名:POWDERLINK〔登録商標〕1174)0.232g、p−フェノールスルホン酸(東京化成工業(株))0.023g、及び界面活性剤(DIC株式会社〔旧大日本インキ化学工業(株)〕、商品名:メガファックR−30)0.019gを加え、溶液とした。その後、孔径0.10μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過して、レジスト下層膜形成組成物を調製した。
[Example 1]
To 4.2351 g of the solution containing 0.927 g of the reaction product obtained in Synthesis Example 1, 22.612 g of propylene glycol monomethyl ether, 2.880 g of propylene glycol monomethyl ether acetate, tetramethoxymethyl glycoluril (Nippon Cytec Industries Co., Ltd.) , Trade name: POWDERLINK (registered trademark) 1174) 0.232 g, p-phenolsulfonic acid (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 0.023 g, and surfactant (DIC Corporation [former Dainippon Ink & Chemicals, Inc.] ], Trade name: MegaFac R-30) 0.019 g was added to make a solution. Then, it filtered using the polyethylene micro filter with a hole diameter of 0.10 micrometer, and prepared the resist lower layer film forming composition.

〔実施例2〕
合成例2で得られた反応生成物0.927gを含む溶液5.332gに、プロピレングリコールモノメチルエーテル21.515g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート2.880g、テトラメトキシメチルグリコールウリル(日本サイテックインダストリーズ(株)、商品名:POWDERLINK〔登録商標〕1174)0.232g、p−フェノールスルホン酸(東京化成工業(株))0.023g、及び界面活性剤(DIC株式会社〔旧大日本インキ化学工業(株)〕、商品名:メガファックR−30)0.019gを加え、溶液とした。その後、孔径0.10μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過して、レジスト下層膜形成組成物を調製した。
[Example 2]
To 5.332 g of the solution containing 0.927 g of the reaction product obtained in Synthesis Example 2, 21.515 g of propylene glycol monomethyl ether, 2.880 g of propylene glycol monomethyl ether acetate, tetramethoxymethyl glycoluril (Nippon Cytec Industries Co., Ltd.) , Trade name: POWDERLINK (registered trademark) 1174) 0.232 g, p-phenolsulfonic acid (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 0.023 g, and surfactant (DIC Corporation [former Dainippon Ink & Chemicals, Inc.] ], Trade name: MegaFac R-30) 0.019 g was added to make a solution. Then, it filtered using the polyethylene micro filter with a hole diameter of 0.10 micrometer, and prepared the resist lower layer film forming composition.

〔実施例3〕
合成例3で得られた反応生成物0.927gを含む溶液4.596gに、プロピレングリコールモノメチルエーテル22.250g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート2.880g、テトラメトキシメチルグリコールウリル(日本サイテックインダストリーズ(株)、商品名:POWDERLINK〔登録商標〕1174)0.232g、p−フェノールスルホン酸(東京化成工業(株))0.023g、及び界面活性剤(DIC株式会社〔旧大日本インキ化学工業(株)〕、商品名:メガファックR−30)0.019gを加え、溶液とした。その後、孔径0.10μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過して、レジスト下層膜形成組成物を調製した。
Example 3
To 4.596 g of a solution containing 0.927 g of the reaction product obtained in Synthesis Example 3, 22.250 g of propylene glycol monomethyl ether, 2.880 g of propylene glycol monomethyl ether acetate, tetramethoxymethyl glycoluril (Nippon Cytec Industries, Ltd.) , Trade name: POWDERLINK (registered trademark) 1174) 0.232 g, p-phenolsulfonic acid (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 0.023 g, and surfactant (DIC Corporation [former Dainippon Ink & Chemicals, Inc.] ], Trade name: MegaFac R-30) 0.019 g was added to make a solution. Then, it filtered using the polyethylene micro filter with a hole diameter of 0.10 micrometer, and prepared the resist lower layer film forming composition.

〔実施例4〕
合成例4で得られた反応生成物0.927gを含む溶液5.004gに、プロピレングリコールモノメチルエーテル21.843g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート2.880g、テトラメトキシメチルグリコールウリル(日本サイテックインダストリーズ(株)、商品名:POWDERLINK〔登録商標〕1174)0.232g、p−フェノールスルホン酸(東京化成工業(株))0.023g、及び界面活性剤(DIC株式会社〔旧大日本インキ化学工業(株)〕、商品名:メガファックR−30)0.019gを加え、溶液とした。その後、孔径0.10μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過して、レジスト下層膜形成組成物を調製した。
Example 4
To 5.004 g of a solution containing 0.927 g of the reaction product obtained in Synthesis Example 4, 21.443 g of propylene glycol monomethyl ether, 2.880 g of propylene glycol monomethyl ether acetate, tetramethoxymethyl glycoluril (Nippon Cytec Industries, Ltd.) , Trade name: POWDERLINK (registered trademark) 1174) 0.232 g, p-phenolsulfonic acid (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 0.023 g, and surfactant (DIC Corporation [former Dainippon Ink & Chemicals, Inc.] ], Trade name: MegaFac R-30) 0.019 g was added to make a solution. Then, it filtered using the polyethylene micro filter with a hole diameter of 0.10 micrometer, and prepared the resist lower layer film forming composition.

〔実施例5〕
合成例5で得られた反応生成物0.938gを含む溶液5.3480gに、プロピレングリコールモノメチルエーテル12.5095g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート1.880g、テトラメトキシメチルグリコールウリル(日本サイテックインダストリーズ(株)、商品名:POWDERLINK〔登録商標〕1174)0.2344g、p−フェノールスルホン酸(東京化成工業(株))0.023g、及び界面活性剤(DIC株式会社〔旧大日本インキ化学工業(株)〕、商品名:メガファックR−30)0.019gを加え、溶液とした。その後、孔径0.10μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過して、レジスト下層膜形成組成物を調製した。
Example 5
To 5.3480 g of the solution containing 0.938 g of the reaction product obtained in Synthesis Example 5, 12.5095 g of propylene glycol monomethyl ether, 1.880 g of propylene glycol monomethyl ether acetate, tetramethoxymethyl glycoluril (Nippon Cytec Industries, Ltd.) , Trade name: POWDERLINK (registered trademark) 1174) 0.2344 g, p-phenolsulfonic acid (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 0.023 g, and surfactant (DIC Corporation [former Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) ], Trade name: MegaFac R-30) 0.019 g was added to make a solution. Then, it filtered using the polyethylene micro filter with a hole diameter of 0.10 micrometer, and prepared the resist lower layer film forming composition.

〔実施例6〕
合成例6で得られた反応生成物0.927gを含む溶液5.4798gに、プロピレングリコールモノメチルエーテル21.3668g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート2.880g、テトラメトキシメチルグリコールウリル(日本サイテックインダストリーズ(株)、商品名:POWDERLINK〔登録商標〕1174)0.2317g、p−フェノールスルホン酸(東京化成工業(株))0.023g、及び界面活性剤(DIC株式会社〔旧大日本インキ化学工業(株)〕、商品名:メガファックR−30)0.019gを加え、溶液とした。その後、孔径0.10μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過して、レジスト下層膜形成組成物を調製した。
Example 6
To a solution (5.4798 g) containing 0.927 g of the reaction product obtained in Synthesis Example 6, 21.3668 g of propylene glycol monomethyl ether, 2.880 g of propylene glycol monomethyl ether acetate, tetramethoxymethyl glycoluril (Nippon Cytec Industries Co., Ltd.) , Trade name: POWDERLINK (registered trademark) 1174) 0.2317 g, p-phenolsulfonic acid (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 0.023 g, and surfactant (DIC Corporation [former Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) ], Trade name: MegaFac R-30) 0.019 g was added to make a solution. Then, it filtered using the polyethylene micro filter with a hole diameter of 0.10 micrometer, and prepared the resist lower layer film forming composition.

〔実施例7〕
合成例7で得られた反応生成物0.927gを含む溶液5.5355gに、プロピレングリコールモノメチルエーテル21.3112g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート2.880g、テトラメトキシメチルグリコールウリル(日本サイテックインダストリーズ(株)、商品名:POWDERLINK〔登録商標〕1174)0.2317g、p−フェノールスルホン酸(東京化成工業(株))0.023g、及び界面活性剤(DIC株式会社〔旧大日本インキ化学工業(株)〕、商品名:メガファックR−30)0.019gを加え、溶液とした。その後、孔径0.10μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過して、レジスト下層膜形成組成物を調製した。
Example 7
To 5.5355 g of a solution containing 0.927 g of the reaction product obtained in Synthesis Example 7, 21.3112 g of propylene glycol monomethyl ether, 2.880 g of propylene glycol monomethyl ether acetate, tetramethoxymethyl glycoluril (Nippon Cytec Industries, Ltd.) , Trade name: POWDERLINK (registered trademark) 1174) 0.2317 g, p-phenolsulfonic acid (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 0.023 g, and surfactant (DIC Corporation [former Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) ], Trade name: MegaFac R-30) 0.019 g was added to make a solution. Then, it filtered using the polyethylene micro filter with a hole diameter of 0.10 micrometer, and prepared the resist lower layer film forming composition.

〔実施例8〕
合成例8で得られた反応生成物0.927gを含む溶液5.1884gに、プロピレングリコールモノメチルエーテル21.6583g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート2.880g、テトラメトキシメチルグリコールウリル(日本サイテックインダストリーズ(株)、商品名:POWDERLINK〔登録商標〕1174)0.2317g、p−フェノールスルホン酸(東京化成工業(株))0.023g、及び界面活性剤(DIC株式会社〔旧大日本インキ化学工業(株)〕、商品名:メガファックR−30)0.019gを加え、溶液とした。その後、孔径0.10μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過して、レジスト下層膜形成組成物を調製した。
Example 8
To 5.1884 g of the solution containing 0.927 g of the reaction product obtained in Synthesis Example 8, 21.5883 g of propylene glycol monomethyl ether, 2.880 g of propylene glycol monomethyl ether acetate, tetramethoxymethyl glycoluril (Nippon Cytec Industries, Ltd.) , Trade name: POWDERLINK (registered trademark) 1174) 0.2317 g, p-phenolsulfonic acid (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 0.023 g, and surfactant (DIC Corporation [former Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) ], Trade name: MegaFac R-30) 0.019 g was added to make a solution. Then, it filtered using the polyethylene micro filter with a hole diameter of 0.10 micrometer, and prepared the resist lower layer film forming composition.

〔参考例1〕
合成例9で得られた反応生成物0.927gを含む溶液5.001gに、プロピレングリコールモノメチルエーテル21.846g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート2.880g、テトラメトキシメチルグリコールウリル(日本サイテックインダストリーズ(株)、商品名:POWDERLINK〔登録商標〕1174)0.232g、p−フェノールスルホン酸(東京化成工業(株))0.023g、及び界面活性剤(DIC株式会社〔旧大日本インキ化学工業(株)〕、商品名:メガファックR−30)0.019gを加え、溶液とした。その後、孔径0.10μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過して、レジスト下層膜形成組成物を調製した。
[Reference Example 1]
To 5.001 g of the solution containing 0.927 g of the reaction product obtained in Synthesis Example 9, 21.646 g of propylene glycol monomethyl ether, 2.880 g of propylene glycol monomethyl ether acetate, tetramethoxymethyl glycoluril (Nippon Cytec Industries, Ltd.) , Trade name: POWDERLINK (registered trademark) 1174) 0.232 g, p-phenolsulfonic acid (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 0.023 g, and surfactant (DIC Corporation [former Dainippon Ink & Chemicals, Inc.] ], Trade name: MegaFac R-30) 0.019 g was added to make a solution. Then, it filtered using the polyethylene micro filter with a hole diameter of 0.10 micrometer, and prepared the resist lower layer film forming composition.

〔参考例2〕
合成例10で得られた反応生成物0.927gを含む溶液4.560gに、プロピレングリコールモノメチルエーテル22.286g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート2.880g、テトラメトキシメチルグリコールウリル(日本サイテックインダストリーズ(株)、商品名:POWDERLINK〔登録商標〕1174)0.232g、p−フェノールスルホン酸(東京化成工業(株))0.023g、及び界面活性剤(DIC株式会社〔旧大日本インキ化学工業(株)〕、商品名:メガファックR−30)0.019gを加え、溶液とした。その後、孔径0.10μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過して、レジスト下層膜形成組成物を調製した。
[Reference Example 2]
To 4.560 g of a solution containing 0.927 g of the reaction product obtained in Synthesis Example 10, 22.286 g of propylene glycol monomethyl ether, 2.880 g of propylene glycol monomethyl ether acetate, tetramethoxymethyl glycoluril (Nippon Cytec Industries Co., Ltd.) , Trade name: POWDERLINK (registered trademark) 1174) 0.232 g, p-phenolsulfonic acid (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 0.023 g, and surfactant (DIC Corporation [former Dainippon Ink & Chemicals, Inc.] ], Trade name: MegaFac R-30) 0.019 g was added to make a solution. Then, it filtered using the polyethylene micro filter with a hole diameter of 0.10 micrometer, and prepared the resist lower layer film forming composition.

〔比較例1〕
合成例11で得られた反応生成物0.927gを含む溶液6.435gに、プロピレングリコールモノメチルエーテル20.412g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート2.880g、テトラメトキシメチルグリコールウリル(日本サイテックインダストリーズ(株)、商品名:POWDERLINK〔登録商標〕1174)0.232g、p−フェノールスルホン酸(東京化成工業(株))0.023g、及び界面活性剤(DIC株式会社〔旧大日本インキ化学工業(株)〕、商品名:メガファックR−30)0.019gを加え、溶液とした。その後、孔径0.10μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過して、レジスト下層膜形成組成物を調製した。
[Comparative Example 1]
To 6.435 g of a solution containing 0.927 g of the reaction product obtained in Synthesis Example 11, 20.41 g of propylene glycol monomethyl ether, 2.880 g of propylene glycol monomethyl ether acetate, tetramethoxymethyl glycoluril (Nippon Cytec Industries Co., Ltd.) , Trade name: POWDERLINK (registered trademark) 1174) 0.232 g, p-phenolsulfonic acid (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 0.023 g, and surfactant (DIC Corporation [former Dainippon Ink & Chemicals, Inc.] ], Trade name: MegaFac R-30) 0.019 g was added to make a solution. Then, it filtered using the polyethylene micro filter with a hole diameter of 0.10 micrometer, and prepared the resist lower layer film forming composition.

(光学パラメーターの試験)
本明細書に記載の実施例1乃至8、参考例1及び2、並びに比較例1で調製されたレジスト下層膜形成組成物を、それぞれスピナーによりシリコンウエハー上に塗布した。ホットプレート上、205℃で1分間ベークし、レジスト下層膜(膜厚0.06μm)を形成した。そして、これらのレジスト下層膜を分光エリプソメーター(J.A.Woollam社製、VUV−VASE VU−302)を用い、波長193nmの光に対するn値(屈折率)及びk値(減衰係数又は吸光係数)を測定した。その結果を表1に示す。
(Optical parameter test)
The resist underlayer film forming compositions prepared in Examples 1 to 8, Reference Examples 1 and 2, and Comparative Example 1 described in this specification were each applied onto a silicon wafer by a spinner. Baking was carried out at 205 ° C. for 1 minute on a hot plate to form a resist underlayer film (film thickness 0.06 μm). Then, these resist underlayer films were subjected to a spectroscopic ellipsometer (manufactured by JA Woollam, VUV-VASE VU-302) using an n value (refractive index) and a k value (attenuation coefficient or extinction coefficient) for light having a wavelength of 193 nm ) Was measured. The results are shown in Table 1.

(ドライエッチング速度の測定)
本明細書に記載の実施例1乃至8、参考例1及び2、並びに比較例1で調製されたレジスト下層膜形成組成物を、それぞれスピナーによりシリコンウエハー上に塗布した。ホットプレート上、205℃で1分間ベークし、レジスト下層膜を形成した。そして、日本サイエンティフィック(株)製RIEシステムES401を用い、ドライエッチングガスとしてCF4を使用する条件下で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。
(Measurement of dry etching rate)
The resist underlayer film forming compositions prepared in Examples 1 to 8, Reference Examples 1 and 2, and Comparative Example 1 described in this specification were each applied onto a silicon wafer by a spinner. Baking was performed at 205 ° C. for 1 minute on a hot plate to form a resist underlayer film. The dry etching rate (reduction in film thickness per unit time) was measured using RIE system ES401 manufactured by Nippon Scientific Co., Ltd. under the condition of using CF 4 as the dry etching gas.

フォトレジスト溶液(住友化学(株)製、商品名:PAR710)を、スピナーによりシリコンウエハー上に塗布し、ホットプレート上、90℃で1分間ベークし、フォトレジスト膜を形成した。そして日本サイエンティフィック(株)製、RIEシステムES401を用い、ドライエッチングガスとしてCF4を使用した条件下で、ドライエッチング速度を測定した。A photoresist solution (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., trade name: PAR710) was applied onto a silicon wafer by a spinner and baked on a hot plate at 90 ° C. for 1 minute to form a photoresist film. The dry etching rate was measured using RIE system ES401 manufactured by Nippon Scientific Co., Ltd. under the condition that CF 4 was used as the dry etching gas.

本明細書に記載の実施例1乃至8、参考例1及び2、並びに比較例1で調製されたレジスト下層膜形成組成物から得られたレジスト下層膜のドライエッチング速度と、住友化学(株)製フォトレジスト溶液(PAR710)から形成されたフォトレジスト膜のドライエッチング速度との比較を行った。表1に、前記フォトレジスト膜のドライエッチング速度を1.00としたときの、各実施例及び比較例のレジスト下層膜形成組成物から得られたレジスト下層膜のドライエッチング速度を、“選択比”として示す。   The dry etching rate of the resist underlayer film obtained from the resist underlayer film forming composition prepared in Examples 1 to 8, Reference Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 described in the present specification, Sumitomo Chemical Co., Ltd. Comparison was made with the dry etching rate of a photoresist film formed from a photoresist solution (PAR710). Table 1 shows the dry etching rate of the resist underlayer film obtained from the resist underlayer film forming composition of each Example and Comparative Example when the dry etching rate of the photoresist film is 1.00. ".

表1に示す結果は、実施例1乃至8の本発明のレジスト下層膜形成組成物から得られるレジスト下層膜は、波長193nmの光に対して、十分なn値及びk値を示している。さらに、本発明のレジスト下層膜形成組成物から得られるレジスト下層膜は、従来使用されているフォトレジストに対して、著しく大きなドライエッチング速度の選択比を有していることが分かる。従ってレジスト下層膜のドライエッチングによる除去に伴う、フォトレジスト膜の膜厚の減少を抑制することができる。   The results shown in Table 1 show that the resist underlayer films obtained from the resist underlayer film forming compositions of Examples 1 to 8 have sufficient n and k values for light with a wavelength of 193 nm. Further, it can be seen that the resist underlayer film obtained from the resist underlayer film forming composition of the present invention has a remarkably large dry etching rate selectivity with respect to conventionally used photoresists. Accordingly, it is possible to suppress a decrease in the film thickness of the photoresist film accompanying the removal of the resist underlayer film by dry etching.

一方、比較例1で調製されたレジスト下層膜形成組成物から得られるレジスト下層膜は、本発明のレジスト下層膜形成組成物から得られるいずれのレジスト下層膜よりも、k値が所望の値より大きく、シリコン基板からの反射光を低減するのが困難である。また、比較例1で調製されたレジスト下層膜形成組成物から得られるレジスト下層膜は、本発明のレジスト下層膜形成組成物から得られるいずれのレジスト下層膜よりも、ドライエッチング速度の選択比が小さい。   On the other hand, the resist underlayer film obtained from the resist underlayer film forming composition prepared in Comparative Example 1 has a k value that is higher than a desired value, compared to any resist underlayer film obtained from the resist underlayer film forming composition of the present invention. It is large and it is difficult to reduce the reflected light from the silicon substrate. In addition, the resist underlayer film obtained from the resist underlayer film forming composition prepared in Comparative Example 1 has a dry etching rate selectivity ratio higher than any resist underlayer film obtained from the resist underlayer film forming composition of the present invention. small.

(フォトレジストパターン形状の評価)
実施例2で調製されたレジスト下層膜形成組成物をスピナーにより、シリコンウエハー上にSiON膜(窒素含有酸化珪素膜)が0.05μmの厚さに蒸着された基板上に塗布した。それから、ホットプレート上で205℃1分間ベークし、膜厚20〜30nmのレジスト下層膜を形成した。このレジスト下層膜の上に、市販のフォトレジスト溶液(住友化学(株)製、商品名:PAR855)をスピナーにより塗布し、ホットプレート上で115℃にて60秒間ベークして、フォトレジスト膜(膜厚0.12μm)を形成した。
(Evaluation of photoresist pattern shape)
The resist underlayer film forming composition prepared in Example 2 was applied by a spinner onto a substrate on which a SiON film (nitrogen-containing silicon oxide film) was deposited to a thickness of 0.05 μm on a silicon wafer. Then, baking was performed at 205 ° C. for 1 minute on a hot plate to form a resist underlayer film having a thickness of 20 to 30 nm. A commercially available photoresist solution (trade name: PAR855, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) was applied onto the resist underlayer film by a spinner, and baked on a hot plate at 115 ° C. for 60 seconds to form a photoresist film ( A film thickness of 0.12 μm) was formed.

次いで、(株)ニコン製スキャナー、NSRS307E(波長193nm、NA:0.85、σ:0.65/0.93(ANNULAR))を用い、現像後にフォトレジストのライン幅及びそのフォトレジストのライン間の幅がいずれも0.08μmであり、すなわち0.08μmL/S(デンスライン)であって、そのようなラインが9本形成されるように設定されたフォトマスクを通して、所定の露光量で露光を行った。その後、ホットプレート上、105℃で60秒間露光後加熱(PEB)をおこない、冷却後、工業規格の60秒シングルパドル式工程にて、現像液として0.26規定のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて現像した。   Next, using a Nikon scanner, NSRS307E (wavelength 193 nm, NA: 0.85, σ: 0.65 / 0.93 (ANNNULAR)), after development, the line width of the photoresist and between the lines of the photoresist The width of each is 0.08 μm, that is, 0.08 μmL / S (dense line), and exposure is performed at a predetermined exposure amount through a photomask set so that nine such lines are formed. Went. Thereafter, after exposure (PEB) is performed on a hot plate at 105 ° C. for 60 seconds, and after cooling, a 0.26N aqueous tetramethylammonium hydroxide solution is used as a developer in an industrial standard 60-second single paddle process. And developed.

得られたフォトレジストパターンについて、基板すなわちシリコンウエハーと垂直方向の断面を、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した。その結果、得られたフォトレジストパターンの断面形状は、図1(A)に示すようなストレートの裾形状で、ほぼ矩形状であることが観察された。フォトレジスト溶液を他社(信越化学工業(株))製のものに変更し、得られたフォトレジストパターンについて、上記同様に断面形状をSEMで観察した結果を図1(B)に示す。   About the obtained photoresist pattern, the cross section of the board | substrate, ie, a silicon wafer, and the orthogonal | vertical direction was observed with the scanning electron microscope (SEM). As a result, it was observed that the cross-sectional shape of the obtained photoresist pattern was a straight skirt shape as shown in FIG. FIG. 1B shows the result of changing the photoresist solution to that of another company (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) and observing the cross-sectional shape of the obtained photoresist pattern with SEM in the same manner as described above.

(段差被覆性の評価)
実施例2で調製されたレジスト下層膜形成組成物を、スピナーにより、段差基板上に回転数1500rpmの条件で塗布した。使用した段差基板は、(株)アドバンテックから入手したもので、段差の高さは80nm、L/S(ラインアンドスペース)は100nm/300nmであり、酸化珪素膜が形成された基板である。その後、205℃で60秒間ベークした試料の断面を、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した。上記段差基板の断面のSEM像を図2(A)に、当該段差基板を被覆してレジスト下層膜が形成された試料の断面のSEM像を図2(B)に示す。図2(B)より、実施例2で調製されたレジスト下層膜形成組成物は、基板の段差の埋め込み性に優れ、かつ、比較的良好な平坦性を有していることが観察された。
(Evaluation of step coverage)
The resist underlayer film forming composition prepared in Example 2 was applied onto a stepped substrate by a spinner under the condition of a rotational speed of 1500 rpm. The stepped substrate used was obtained from Advantech Co., Ltd., the step height was 80 nm, the L / S (line and space) was 100 nm / 300 nm, and the substrate was formed with a silicon oxide film. Thereafter, the cross section of the sample baked at 205 ° C. for 60 seconds was observed with a scanning electron microscope (SEM). FIG. 2A shows a cross-sectional SEM image of the stepped substrate, and FIG. 2B shows a cross-sectional SEM image of a sample in which the resist underlayer film is formed so as to cover the stepped substrate. From FIG. 2 (B), it was observed that the resist underlayer film forming composition prepared in Example 2 was excellent in the embedding property of the step of the substrate and had relatively good flatness.

Claims (12)

下記式(1):
(式中、A1乃至A9はそれぞれ独立に、水素原子、メチル基又はエチル基を表し、各R1はそれぞれ独立に、臭素原子及び塩素原子から選択される少なくとも1種のハロゲン原子を有する芳香族構造、置換基を少なくとも1つ有してもよい脂環式構造又は置換基を少なくとも1つ有してもよい脂肪族構造を表し、各R2は炭素原子数1乃至3のアルコキシ基を置換基として有してもよい炭素原子数1乃至6の炭化水素基を表す。)で表される化合物、ヒドロキシ基を有する有機溶媒を主成分とする溶剤及び架橋剤を含むリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物。
Following formula (1):
Wherein A1 to A9 each independently represents a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group, and each R1 independently represents an aromatic structure having at least one halogen atom selected from a bromine atom and a chlorine atom. Represents an alicyclic structure which may have at least one substituent or an aliphatic structure which may have at least one substituent, and each R 2 has an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms as a substituent. Representing a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms that may be present.), A resist underlayer film forming composition for lithography, comprising: a compound represented by: an organic solvent having a hydroxy group as a main component; and a crosslinking agent. .
下記式(2)で表される少なくとも1種の酸無水物及び下記式(3)で表される化合物:
(式中、A1乃至A9はそれぞれ独立に、水素原子、メチル基又はエチル基を表し、R1は、臭素原子及び塩素原子から選択される少なくとも1種のハロゲン原子を置換基として有する芳香族構造、置換基を少なくとも1つ有してもよい脂環式構造又は置換基を少なくとも1つ有してもよい脂肪族構造を表す。)
を、下記式(4):
(式中、R2は、炭素原子数1乃至3のアルコキシ基を置換基として有してもよい炭素原子数1乃至6の炭化水素基を表す。)で表される少なくとも1種の化合物の存在下で反応させて得られる生成物、ヒドロキシ基を有する有機溶媒を主成分とする溶剤及び架橋剤を含むリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物。
At least one acid anhydride represented by the following formula (2) and a compound represented by the following formula (3):
(Wherein A 1 to A 9 each independently represents a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group, and R 1 is an aromatic having at least one halogen atom selected from a bromine atom and a chlorine atom as a substituent. Represents an aliphatic structure which may have an aliphatic structure which may have at least one group structure, an alicyclic structure which may have at least one substituent.)
With the following formula (4):
(Wherein R 2 represents a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms which may have an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms as a substituent) of at least one compound represented by A resist underlayer film forming composition for lithography comprising a product obtained by reacting in the presence, a solvent mainly comprising an organic solvent having a hydroxy group, and a crosslinking agent.
前記芳香族構造はベンゼン環を含む構造である、請求項1又は請求項2に記載のリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物。   The resist underlayer film forming composition for lithography according to claim 1, wherein the aromatic structure is a structure containing a benzene ring. 前記脂肪族構造はその2つの炭素原子間に二重結合又は単結合を含む構造である、請求項1又は請求項2に記載のリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物。   The resist underlayer film forming composition for lithography according to claim 1 or 2, wherein the aliphatic structure is a structure containing a double bond or a single bond between the two carbon atoms. 前記脂環式構造及び前記脂肪族構造が有してもよい置換基は、少なくとも1種のハロゲン原子である請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物。   The resist underlayer film forming composition for lithography according to claim 1, wherein the substituent that the alicyclic structure and the aliphatic structure may have is at least one halogen atom. object. 前記ハロゲン原子は臭素原子である請求項5に記載のリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物。   6. The resist underlayer film forming composition for lithography according to claim 5, wherein the halogen atom is a bromine atom. 前記脂環式構造及び前記脂肪族構造が有してもよい置換基はアセチルオキシ基である請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物。   The resist underlayer film forming composition for lithography according to any one of claims 1 to 4, wherein the substituent that the alicyclic structure and the aliphatic structure may have is an acetyloxy group. 前記炭化水素基は炭素原子数1乃至4のアルキル基である請求項1又は請求項2に記載のリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物。   3. The resist underlayer film forming composition for lithography according to claim 1, wherein the hydrocarbon group is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. 前記架橋剤はメチロール基又はアルコキシメチル基と結合する窒素原子を、1分子内に2乃至4個有する化合物である請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載のリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物。   9. The resist underlayer film formation for lithography according to claim 1, wherein the crosslinking agent is a compound having 2 to 4 nitrogen atoms bonded to a methylol group or an alkoxymethyl group in one molecule. Composition. スルホン酸化合物及び/又は界面活性剤をさらに含む請求項1乃至請求項9のいずれか一項に記載のリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物。   The resist underlayer film forming composition for lithography according to any one of claims 1 to 9, further comprising a sulfonic acid compound and / or a surfactant. 半導体基板上又はその上方に形成された第1のパターン上に、請求項1乃至請求項10のいずれか一項に記載のリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物を塗布して被覆する工程、前記レジスト下層膜形成組成物をベークしてレジスト下層膜を形成する工程、前記レジスト下層膜上にレジスト膜を形成し、次いで該レジスト膜に対し少なくとも露光及び現像をおこなうことにより第2のパターンを形成する工程、及び前記第2のパターンをマスクとして前記レジスト下層膜をエッチングすると共に前記第1のパターンを露呈させる工程を含むパターニング方法。   The process of apply | coating and coat | covering the resist underlayer film forming composition for lithography as described in any one of Claim 1 thru | or 10 on the 1st pattern formed on the semiconductor substrate or its upper direction, The said resist Baking the underlayer film forming composition to form a resist underlayer film, forming a resist film on the resist underlayer film, and then performing at least exposure and development on the resist film to form a second pattern A patterning method including: a step; and a step of etching the resist underlayer film using the second pattern as a mask and exposing the first pattern. 前記第2のパターンは前記第1のパターンと重ならないように形成される、請求項11に記載のパターニング方法。   The patterning method according to claim 11, wherein the second pattern is formed so as not to overlap the first pattern.
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