JP6907522B2 - A composition for forming a resist underlayer film and a method for producing the same, a method for producing a resist underlayer film and a patterned substrate. - Google Patents
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Description
本発明は、レジスト下層膜形成用重合体及びその製造方法、レジスト下層膜形成用組成物、レジスト下層膜並びにパターニングされた基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a polymer for forming a resist underlayer film and a method for producing the same, a composition for forming a resist underlayer film, a method for producing a resist underlayer film, and a patterned substrate.
半導体デバイスの製造にあっては、高い集積度を得るために多層レジストプロセスが用いられている。このプロセスでは、まず基板の一方の面側にレジスト下層膜形成用組成物を塗布してレジスト下層膜を形成し、このレジスト下層膜の基板とは反対の面側にレジスト組成物を塗布してレジスト膜を形成する。そして、このレジスト膜をマスクパターン等を介して露光し、適当な現像液で現像することによりレジストパターンを形成する。そして、このレジストパターンをマスクとしてレジスト下層膜をドライエッチングし、得られたレジスト下層膜パターンをマスクとしてさらに基板をエッチングすることで、基板に所望のパターンを形成し、パターニングされた基板を得ることができる。かかる多層レジストプロセスに用いられるレジスト下層膜には、屈折率、吸光係数等の光学特性、溶媒耐性、エッチング耐性などの一般特性が要求される。 In the manufacture of semiconductor devices, a multilayer resist process is used to obtain a high degree of integration. In this process, first, a resist underlayer film forming composition is applied to one surface side of the substrate to form a resist underlayer film, and then the resist composition is applied to the surface side of the resist underlayer film opposite to the substrate. Form a resist film. Then, the resist film is exposed through a mask pattern or the like and developed with an appropriate developing solution to form a resist pattern. Then, the resist underlayer film is dry-etched using this resist pattern as a mask, and the substrate is further etched using the obtained resist underlayer film pattern as a mask to form a desired pattern on the substrate to obtain a patterned substrate. Can be done. The resist underlayer film used in such a multilayer resist process is required to have optical properties such as refractive index and extinction coefficient, and general properties such as solvent resistance and etching resistance.
近年、より集積度を高めるためパターンの微細化がさらに進んでおり、上述の多層レジストプロセスにおいても、レジスト下層膜やこれを形成するための組成物には以下のような様々な特性に優れることが要求される。この要求に対し、組成物に含有される化合物等の構造や含まれる官能基について種々の検討が行われている(特開2004−177668号公報参照)。 In recent years, the pattern has been further miniaturized in order to further increase the degree of integration, and even in the above-mentioned multilayer resist process, the resist underlayer film and the composition for forming the resist are excellent in various properties as described below. Is required. In response to this requirement, various studies have been conducted on the structure of compounds and the like contained in the composition and the functional groups contained therein (see JP-A-2004-177668).
上記従来のレジスト下層膜形成用組成物では、一般的に、含有する化合物がその構造等に起因して、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)等の溶媒に対する溶解性が低い。そのため、基板への塗布性が悪く、結果として、均一なレジスト下層膜を形成することが困難であるという不都合がある。 In the above-mentioned conventional resist underlayer film forming composition, the compound contained therein generally has low solubility in a solvent such as propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) due to its structure and the like. Therefore, there is a disadvantage that the coatability on the substrate is poor, and as a result, it is difficult to form a uniform resist underlayer film.
また、最近では、上記多層レジストプロセスにおいて、レジスト下層膜上に、中間層として、ハードマスクを形成する方法が検討されている。この方法では具体的には、レジスト下層膜上にCVD法で無機ハードマスクを形成するため、特に窒化物系の無機ハードマスクの場合、最低300℃、通常400℃以上の高温となり、そのため、レジスト下層膜には高い耐熱性が必要となる。しかし、上記従来のレジスト下層膜形成用組成物から形成されたレジスト下層膜は耐熱性が不十分であり、レジスト下層膜の成分が昇華し、この昇華した成分が基板へ再付着して半導体デバイスの製造歩留まりが低下する不都合がある。 Further, recently, in the above-mentioned multilayer resist process, a method of forming a hard mask as an intermediate layer on a resist underlayer film has been studied. Specifically, in this method, an inorganic hard mask is formed on the resist underlayer film by the CVD method. Therefore, in the case of a nitride-based inorganic hard mask, the temperature is at least 300 ° C., usually 400 ° C. or higher, and therefore the resist is used. The underlayer film requires high heat resistance. However, the resist underlayer film formed from the above-mentioned conventional resist underlayer film forming composition has insufficient heat resistance, and the components of the resist underlayer film sublimate, and the sublimated components reattach to the substrate to form a semiconductor device. There is an inconvenience that the manufacturing yield of the product is lowered.
さらに、最近では、複数種のトレンチ、特に互いに異なるアスペクト比を有するトレンチを有する基板にパターンを形成する場合が増えてきており、形成されるレジスト下層膜には、これらのトレンチを十分に埋め込んだものであることが要求される。しかし、上記従来のレジスト下層膜形成用組成物では、このような埋め込み性が不十分であり、形成されるレジスト下層膜や上記ハードマスクが空洞(ボイド)を有し、不均一なものとなるため、結果として、得られるレジストパターンのリソグラフィー特性が低下する不都合がある。 Furthermore, in recent years, there have been increasing cases where patterns are formed on a substrate having a plurality of types of trenches, particularly trenches having different aspect ratios from each other, and these trenches are sufficiently embedded in the resist underlayer film to be formed. It is required to be a thing. However, in the conventional resist underlayer film forming composition, such embedding property is insufficient, and the resist underlayer film to be formed and the hard mask have cavities (voids) and become non-uniform. Therefore, as a result, there is a disadvantage that the lithography characteristics of the obtained resist pattern are deteriorated.
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、溶媒としてPGMEA等を用いることができ、エッジリンス性、溶媒耐性、エッチング耐性、耐熱性及び埋め込み性に優れるレジスト下層膜を形成できるレジスト下層膜形成用重合体、レジスト下層膜形成用重合体の製造方法、レジスト下層膜形成用組成物、レジスト下層膜並びにパターニングされた基板の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made based on the above circumstances, and an object of the present invention is to use a resist such as PGMEA as a solvent, which is excellent in edge rinse property, solvent resistance, etching resistance, heat resistance and embedding property. It is an object of the present invention to provide a polymer for forming a resist underlayer film capable of forming an underlayer film, a method for producing a polymer for forming a resist underlayer film, a composition for forming a resist underlayer film, a method for producing a resist underlayer film, and a patterned substrate.
上記課題を解決するためになされた発明は、下記式(1)で表される第1繰り返し単位(以下、「繰り返し単位(I)」ともいう)を有するレジスト下層膜形成用重合体(以下、「[A]重合体」ともいう)である。
上記課題を解決するためになされた別の発明は、当該レジスト下層膜形成用重合体([A]重合体)と、有機溶媒(以下、「[B]有機溶媒」ともいう)とを含有するレジスト下層膜形成用組成物である。 Another invention made to solve the above problems contains the resist underlayer film forming polymer ([A] polymer) and an organic solvent (hereinafter, also referred to as “[B] organic solvent”). It is a composition for forming a resist underlayer film.
上記課題を解決するためになされたさらに別の発明は、当該レジスト下層膜形成用組成物から形成されるレジスト下層膜である。 Yet another invention made to solve the above problems is a resist underlayer film formed from the resist underlayer film forming composition.
上記課題を解決するためになされたさらに別の発明は、基板の一方の面側にレジスト下層膜を形成する工程と、上記レジスト下層膜の基板とは反対の面側にレジストパターンを形成する工程と、上記レジストパターンをマスクとした複数回のエッチングにより基板にパターンを形成する工程とを備え、上記レジスト下層膜を当該レジスト下層膜形成用組成物により形成するパターンニングされた基板の製造方法である。 Yet another invention made to solve the above problems is a step of forming a resist underlayer film on one surface side of a substrate and a step of forming a resist pattern on the surface side of the resist underlayer film opposite to the substrate. A method for producing a patterned substrate, which comprises a step of forming a pattern on a substrate by a plurality of etchings using the resist pattern as a mask, and forming the resist underlayer film with the resist underlayer film forming composition. be.
上記課題を解決するためになされたさらに別の発明は、下記式(3)で表される化合物と下記式(4)で表される化合物とを反応させる工程を備えるレジスト下層膜形成用重合体の製造方法である。
式(4)中、R4は、水素原子又は置換若しくは非置換の炭素数1〜30の1価の炭化水素基である。)
Yet another invention made to solve the above problems is a polymer for forming a resist underlayer film, which comprises a step of reacting a compound represented by the following formula (3) with a compound represented by the following formula (4). It is a manufacturing method of.
In formula (4), R 4 is a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms. )
本発明のレジスト下層膜形成用組成物によれば、溶媒としてPGMEA等を用いることができ、エッジリンス性、溶媒耐性、エッチング耐性、耐熱性及び埋め込み性に優れるレジスト下層膜を形成することができる。本発明のレジスト下層膜は、エッジリンス性、溶媒耐性、エッチング耐性、耐熱性及び埋め込み性に優れている。本発明のパターニングされた基板の製造方法によれば、上記形成された優れたレジスト下層膜を用いることにより、優れたパターン形状を有するパターニングされた基板を得ることができる。従って、これらは、今後さらに微細化が進行すると予想される半導体デバイスの製造等に好適に用いることができる。 According to the resist underlayer film forming composition of the present invention, PGMEA or the like can be used as a solvent, and a resist underlayer film having excellent edge rinse property, solvent resistance, etching resistance, heat resistance and embedding property can be formed. .. The resist underlayer film of the present invention is excellent in edge rinse property, solvent resistance, etching resistance, heat resistance and embedding property. According to the method for producing a patterned substrate of the present invention, a patterned substrate having an excellent pattern shape can be obtained by using the formed excellent resist underlayer film. Therefore, these can be suitably used for manufacturing semiconductor devices and the like, which are expected to be further miniaturized in the future.
<[A]重合体>
[A]重合体は、繰り返し単位(I)を有する重合体である。[A]重合体は、繰り返し単位(I)以外にも、後述する式(2)で表される第2繰り返し単位(以下、「繰り返し単位(II)」ともいう)等の他の繰り返し単位を有していてもよい。[A]重合体の繰り返し単位を示す式(1)等は、[A]重合体がAr1‘−(R1−Ar2)n−CR2R3−Ar3’(Ar1’及びAr3’については後述する)及びR4CHOで表される化合物等から形成されることを示すものである。例えば式(1)におけるR2及びR3が他の繰り返し単位と結合しているものも含む。
<[A] Polymer>
[A] The polymer is a polymer having a repeating unit (I). [A] In addition to the repeating unit (I), the polymer may contain other repeating units such as a second repeating unit represented by the formula (2) described later (hereinafter, also referred to as “repeating unit (II)”). You may have. [A] Formula (1) or the like showing a repeating unit of the polymer, [A] polymer Ar 1 '- (R 1 -Ar 2) n -CR 2 R 3 -Ar 3' (Ar 1 ' and Ar for 3 'is indicative that it is formed from a compound represented by the later-described), and R 4 CHO. For example, those in which R 2 and R 3 in the formula (1) are combined with other repeating units are also included.
[繰り返し単位(I)]
繰り返し単位(I)は、下記式(1)で表される。
[Repeating unit (I)]
The repeating unit (I) is represented by the following formula (1).
上記式(1)中、Ar1、Ar2及びAr3は、それぞれ独立して、置換又は非置換の炭素数6〜30のアレーンジイル基である。R1は、置換又は非置換の炭素数1〜30の2価の炭化水素基である。nは、0又は1である。R2は、水素原子、置換若しくは非置換の炭素数1〜10のアルキル基又は置換若しくは非置換の炭素数6〜30のアリール基である。R3は、置換又は非置換の炭素数6〜30の1価の芳香族炭化水素基である。R4は、水素原子又は置換若しくは非置換の炭素数1〜30の1価の炭化水素基である。 In the above formula (1), Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 are independently substituted or unsubstituted arelane diyl groups having 6 to 30 carbon atoms. R 1 is a substituted or unsubstituted divalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms. n is 0 or 1. R 2 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms substituted or unsubstituted, or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms substituted or unsubstituted. R 3 is a substituted or unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms. R 4 is a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms.
Ar1、Ar2及びAr3で表される炭素数6〜30のアレーンジイル基としては、例えばベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ピレン、クリセン、テトラセン、ペリレン、ペンタセン等の炭素数6〜30のアレーンから2個の水素原子を除いた基等が挙げられる。 Examples of the arene diyl group having 6 to 30 carbon atoms represented by Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 include arenes having 6 to 30 carbon atoms such as benzene, naphthalene, anthracene, phenanthrene, pyrene, chrysene, tetracene, perylene and pentacene. Examples thereof include a group obtained by removing two hydrogen atoms from the group.
上記アレーンジイル基の置換基としては、例えばアルキル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、シアノ基を含む1価の基、炭素−炭素三重結合を含む1価の基、炭素−炭素二重結合を含む1価の基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子などが挙げられる。 Examples of the substituent of the arenediyl group include a monovalent group containing an alkyl group, a hydroxy group, an alkoxy group and a cyano group, a monovalent group containing a carbon-carbon triple bond, and a monovalent group containing a carbon-carbon double bond. Group, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, halogen atom such as iodine atom and the like can be mentioned.
Ar1、Ar2及びAr3としては、より具体的には、例えば下記式(5)、(6)、(7)及び(8)で表される基(以下、それぞれ、「基(5)」、「基(6)」、「基(7)」及び「基(8)」ともいう)等が挙げられる。 More specifically, Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 are groups represented by, for example, the following formulas (5), (6), (7) and (8) (hereinafter, "groups (5)), respectively. , "Group (6)", "Group (7)" and "Group (8)") and the like.
上記式(5)〜(8)中、R6〜R9は、アルキル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、シアノ基を含む1価の基、炭素−炭素三重結合を含む1価の基、炭素−炭素二重結合を含む1価の基又はハロゲン原子である。*は、結合手を示す。
上記式(5)中、c1は、0〜4の整数である。c1が2以上の場合、複数のR6は同一でも異なっていてもよい。r1は、2である。
上記式(6)中、c2は、0〜6の整数である。c2が2以上の場合、複数のR7は同一でも異なっていてもよい。r2は、2である。
上記式(7)中、c3は、0〜8の整数である。c3が2以上の場合、複数のR8は同一でも異なっていてもよい。r3は、2である。
上記式(8)中、c4は、0〜8の整数である。c4が2以上の場合、複数のR9は同一でも異なっていてもよい。r4は、2である。
In the above formulas (5) to (8), R 6 to R 9 are a monovalent group containing an alkyl group, a hydroxy group, an alkoxy group and a cyano group, a monovalent group containing a carbon-carbon triple bond, and carbon-. It is a monovalent group or halogen atom containing a carbon double bond. * Indicates a bond.
In the above equation (5), c1 is an integer of 0 to 4. If c1 is 2 or more, plural R 6 may be the same or different. r1 is 2.
In the above equation (6), c2 is an integer of 0 to 6. If c2 is 2 or more, plural R 7 may be the same or different. r2 is 2.
In the above equation (7), c3 is an integer from 0 to 8. If c3 is 2 or more, plural R 8 may be the same or different. r3 is 2.
In the above equation (8), c4 is an integer from 0 to 8. If c4 is 2 or more, a plurality of R 9 may be the same or different. r4 is 2.
上記R6〜R9で表されるアルキル基としては、例えば炭素数1〜20のアルキル基等が挙げられ、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基等が挙げられる。 Examples of the alkyl group represented by R 6 to R 9 include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, an octyl group, and the like. A decyl group and the like can be mentioned.
上記R6〜R9で表されるアルコキシ基としては、例えば炭素数1〜20のアルコキシ基等が挙げられ、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、デシルオキシ基等が挙げられる。 Examples of the alkoxy group represented by R 6 to R 9 include an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group, a pentyloxy group, a hexyloxy group, and an octyl group. Examples thereof include an oxy group and a decyloxy group.
上記R6〜R9で表されるシアノ基を含む1価の基としては、例えば炭素数1〜20のシアノ基を含む1価の基等が挙げられ、例えばシアノメチル基、シアノエチル基、シアノプロピル基、シアノブチル基、シアノペンチル基、シアノヘキシル基、シアノオクチル基、シアノデシル基等のシアノアルキル基:シアノメチルオキシ基、シアノエチルオキシ基、シアノプロピルオキシ基、シアノブチルオキシ基、シアノペンチルオキシ基、シアノヘキシルオキシ基、シアノオクチルオキシ基、シアノデシルオキシ基等のシアノアルキルオキシ基などが挙げられる。 Examples of the monovalent group containing a cyano group represented by R 6 to R 9 include a monovalent group containing a cyano group having 1 to 20 carbon atoms, and examples thereof include a cyanomethyl group, a cyanoethyl group, and a cyanopropyl group. Cyanalkyl groups such as groups, cyanobutyl groups, cyanopentyl groups, cyanohexyl groups, cyanooctyl groups, cyanodecyl groups: cyanomethyloxy groups, cyanoethyloxy groups, cyanopropyloxy groups, cyanobutyloxy groups, cyanopentyloxy groups, cyano Examples thereof include cyanoalkyloxy groups such as hexyloxy group, cyanooctyloxy group and cyanodecyloxy group.
上記R6〜R9で表される炭素−炭素三重結合を含む1価の基としては、例えば炭素数
2〜20の炭素−炭素三重結合を含む1価の基等が挙げられ、例えばエチニル基、プロパルギル基、3−ブチニル基、2−ブチニル基、4−ペンチニル基、5−ヘキシニル基等のアルキニル基;エチニルオキシ基、プロパルギルオキシ基、3−ブチニルオキシ基、2−ブチニルオキシ基、4−ペンチニルオキシ基、5−ヘキシニルオキシ基等のアルキニルオキシ基などが挙げられる。
Examples of the monovalent group containing a carbon-carbon triple bond represented by R 6 to R 9 include a monovalent group containing a carbon-carbon triple bond having 2 to 20 carbon atoms, and examples thereof include an ethynyl group. , Propargyl group, 3-butynyl group, 2-butynyl group, 4-pentynyl group, 5-hexynyl group and other alkynyl groups; ethynyloxy group, propargyloxy group, 3-butynyloxy group, 2-butynyloxy group, 4-pentynyl Examples thereof include an alkynyloxy group such as an oxy group and a 5-hexynyloxy group.
上記R6〜R9で表される炭素−炭素二重結合を含む1価の基としては、例えば炭素数2〜20の炭素−炭素二重結合を含む1価の基等が挙げられ、例えばエテニル基、2−プロペニル基、3−ブテニル基、2−ブテニル基、4−ペンテニル基、5−ヘキセニル基等のアルケニル基;エテニルオキシ基、2−プロペニルオキシ基、3−ブテニルオキシ基、2−ブテニルオキシ基、4−ペンテニルオキシ基、5−ヘキセニルオキシ基等のアルケニルオキシ基;フェニルエテニル基、フェニルプロペニル基等の芳香環及び二重結合を含む基などが挙げられる。 Examples of the monovalent group containing a carbon-carbon double bond represented by R 6 to R 9 include a monovalent group containing a carbon-carbon double bond having 2 to 20 carbon atoms. Alkenyl groups such as ethenyl group, 2-propenyl group, 3-butenyl group, 2-butenyl group, 4-pentenyl group, 5-hexenyl group; ethenyloxy group, 2-propenyloxy group, 3-butenyloxy group, 2-butenyloxy group , 4-Pentenyloxy group, 5-hexenyloxy group and other alkenyloxy groups; phenylethenyl group, phenylpropenyl group and other groups containing aromatic rings and double bonds.
上記R6〜R9で表されるハロゲン原子としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。 Examples of the halogen atom represented by R 6 to R 9 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom and the like.
上記R6〜R9としては、炭素−炭素三重結合を含む1価の基及びシアノ基を含む1価の基が好ましい。炭素−炭素三重結合を含む1価の基としては、アルキニルオキシ基が好ましく、プロパルギルオキシ基が特に好ましい。シアノ基を含む1価の基としては、シアノアルキルオキシ基が好ましく、シアノメチルオキシ基が特に好ましい。[A]重合体は炭素−炭素三重結合を含む基及び/又はシアノ基を含む1価の基を有することで架橋性が向上し、その結果、レジスト下層膜の溶媒耐性、エッチング耐性、耐熱性及び埋め込み性を向上させることができる。 As the above R 6 to R 9 , a monovalent group containing a carbon-carbon triple bond and a monovalent group containing a cyano group are preferable. As the monovalent group containing a carbon-carbon triple bond, an alkynyloxy group is preferable, and a propargyloxy group is particularly preferable. As the monovalent group containing a cyano group, a cyanoalkyloxy group is preferable, and a cyanomethyloxy group is particularly preferable. [A] The polymer has improved crosslinkability by having a group containing a carbon-carbon triple bond and / or a monovalent group containing a cyano group, and as a result, the solvent resistance, etching resistance, and heat resistance of the resist underlayer film are improved. And the embedding property can be improved.
上記c1としては、1が好ましい。上記c2としては、1が好ましい。上記c3としては0及び1が好ましく、0がより好ましい。上記c4としては0及び1が好ましく、0がより好ましい。 As the above c1, 1 is preferable. As the above c2, 1 is preferable. As the above c3, 0 and 1 are preferable, and 0 is more preferable. As the c4, 0 and 1 are preferable, and 0 is more preferable.
上記式(1)のR1で表される炭素数1〜30の2価の炭化水素基としては、メタンジイル基、エタンジイル基、プロパンジイル基、ブタンジイル基、ペンタンジイル基、ヘキサンジイル基、オクタンジイル基、デカンジイル基、テトラデカンジイル基、オクタデカンジイル基、イコサンジイル基等のアルカンジイル基などの2価の鎖状炭化水素基などが挙げられる。これらの中でも、メタンジイル基、エタンジイル基、プロパンジイル基及びブタンジイル基が好ましく、メタンジイル基及びエタンジイル基がさらに好ましい。 Examples of the divalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms represented by R 1 in the formula (1), methylene bridge, ethanediyl group, propanediyl, butanediyl group, pentanediyl group, hexanediyl group, octane-diyl , Divalent chain hydrocarbon groups such as alkandyl groups such as decandyl group, tetradecandyl group, octadecandyl group and icosandyl group. Among these, a methanediyl group, an ethanediyl group, a propanediyl group and a butanjiyl group are preferable, and a methanediyl group and an ethanediyl group are more preferable.
上記2価の炭化水素基の置換基としては、例えばヒドロキシ基、ハロゲン原子、上記式(1)におけるR2で表される基等が挙げられる。 Examples of the substituent of the divalent hydrocarbon group include a hydroxy group, a halogen atom, a group represented by R 2 in the above formula (1), and the like.
上記式(1)のR2で表される炭素数1〜10のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基等が挙げられる。 Examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 2 in the formula (1), for example, mentioned a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, an octyl group, decyl group Be done.
上記式(1)のR2で表される炭素数6〜30のアリール基としては、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等が挙げられる。 Examples of the aryl group having 6 to 30 carbon atoms represented by R 2 of the above formula (1) include a phenyl group, a tolyl group, a xsilyl group, a naphthyl group and the like.
上記アルキル基及びアリール基の置換基としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、ヒドロキシ基等が挙げられる。 Examples of the substituents of the alkyl group and the aryl group include halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom and iodine atom, and hydroxy group.
上記式(1)のR2で表されるフッ素原子で置換された炭素数1〜10のアルキル基としては、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基等のフッ素化アルキル基等が挙げられる。 Examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms which is substituted with a fluorine atom represented by R 2 in the formula (1), a fluoromethyl group, a trifluoromethyl group, perfluoroethyl group, fluorine such as perfluoro propyl Examples thereof include an alkylated group.
上記式(1)のR3で表される1価の芳香族炭化水素基としては、例えばフェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル記、ピレニル基、クリセニル基、テトラセニル基、ペリレニル基、ペンタセニル基等が挙げられる。 Examples of the monovalent aromatic hydrocarbon group represented by R 3 in the above formula (1) include a phenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, a phenanthryl group, a pyrenyl group, a chrysenyl group, a tetrasenyl group, a perylenel group and a pentasenyl group. And so on.
上記1価の芳香族炭化水素基の置換基としては、例えばアルキル基、ヒドロキシ基、シアノアルキル基を含む1価の基、炭素−炭素三重結合を含む1価の基、炭素−炭素二重結合を含む1価の基、ハロゲン原子等が挙げられる。 Examples of the substituent of the monovalent aromatic hydrocarbon group include a monovalent group containing an alkyl group, a hydroxy group and a cyanoalkyl group, a monovalent group containing a carbon-carbon triple bond, and a carbon-carbon double bond. Examples thereof include a monovalent group containing the above, a halogen atom and the like.
上記R3としては、より具体的には、例えば上記式(5)〜(8)において、r1〜r4を1とした場合の基等が挙げられる。 More specifically, examples of the above R 3 include groups in the above equations (5) to (8) when r1 to r4 are 1.
上記式(1)のR4で表される炭素数1〜30の1価の炭化水素基としては、例えば
メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基などの鎖状炭化水素基;
シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基等のシクロアルキル基などの脂環式炭化水素基;
フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ピレニル基、テトラセニル基等のアリール基などの芳香族炭化水素基などが挙げられる。
Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms represented by R 4 in the formula (1), for example, chain hydrocarbon groups such as a methyl group, an ethyl group, an alkyl group such as propyl group;
Alicyclic hydrocarbon groups such as cycloalkyl groups such as cyclopentyl group, cyclohexyl group and norbornyl group;
Examples thereof include aromatic hydrocarbon groups such as aryl groups such as phenyl group, naphthyl group, anthryl group, phenanthryl group, pyrenyl group and tetrasenyl group.
上記1価の炭化水素基の置換基としては、例えばアルキル基、シアノアルキル基を含む1価の基、炭素−炭素三重結合を含む1価の基、炭素−炭素二重結合を含む1価の基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子等が挙げられる。 Examples of the substituent of the monovalent hydrocarbon group include an alkyl group, a monovalent group containing a cyanoalkyl group, a monovalent group containing a carbon-carbon triple bond, and a monovalent group containing a carbon-carbon double bond. Examples include groups, hydroxy groups, halogen atoms and the like.
上記繰り返し単位(I)としては、例えば下記式(1−1)で表される繰り返し単位(以下、「繰り返し単位(I−1)」ともいう)、下記式(1−2)で表される繰り返し単位(以下、「繰り返し単位(I−2)」ともいう)等が挙げられる。 The repeating unit (I) is represented by, for example, a repeating unit represented by the following formula (1-1) (hereinafter, also referred to as “repeating unit (I-1)”) or the following formula (1-2). Examples thereof include a repeating unit (hereinafter, also referred to as a “repeating unit (I-2)”).
上記式(1−1)及び(1−2)中、R4は、上記式(1)と同義である。
上記式(1−1)中、RX1及びRY1は、それぞれ独立して、アルキル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、シアノ基を含む1価の基、炭素−炭素三重結合を含む1価の基、炭素−炭素二重結合を含む1価の基又はハロゲン原子等である。i1及びj1は、それぞれ独立して、0〜4の整数である。i1が2以上の場合、複数のRX1は同一でも異なっていてもよい。j1が2以上の場合、複数のRY1は同一でも異なっていてもよい。RV1は、上記式(1)におけるR2と同義である。RW1は、上記式(1)におけるR3と同義である。
上記式(1−2)中、RX2、RY2及びRZ2は、それぞれ独立して、アルキル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、シアノ基を含む1価の基、炭素−炭素三重結合を含む1価の基、炭素−炭素二重結合を含む1価の基又はハロゲン原子等である。i2、j2及びk2は、それぞれ独立して、0〜4の整数である。i2が2以上の場合、複数のRX2は同一でも異なっていてもよい。j2が2以上の場合、複数のRY2は同一でも異なっていてもよい。k2が2以上の場合、複数のRZ2は同一でも異なっていてもよい。RV2及びRW2は、それぞれ独立して、置換又は非置換の炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。RV3は、上記式(1)におけるR2と同義である。RW3は、上記式(1)におけるR3と同義である。
In the above formulas (1-1) and (1-2), R 4 has the same meaning as the above formula (1).
In the above formula (1-1), RX1 and RY1 are independently a monovalent group containing an alkyl group, a hydroxy group, an alkoxy group and a cyano group, and a monovalent group containing a carbon-carbon triple bond. , A monovalent group containing a carbon-carbon double bond, a halogen atom, or the like. i1 and j1 are independently integers from 0 to 4. When i1 is 2 or more, a plurality of RX1s may be the same or different. When j1 is 2 or more, a plurality of RY1s may be the same or different. R V1 is synonymous with R 2 in the above formula (1). R W1 has the same meaning as R 3 in the formula (1).
In the above formula (1-2), RX2 , RY2 and RZ2 each independently contain a monovalent group containing an alkyl group, a hydroxy group, an alkoxy group and a cyano group, and a carbon-carbon triple bond 1 A valent group, a monovalent group containing a carbon-carbon double bond, a halogen atom, or the like. i2, j2 and k2 are independently integers from 0 to 4. When i2 is 2 or more, a plurality of RX2s may be the same or different. When j2 is 2 or more, a plurality of RY2s may be the same or different. When k2 is 2 or more, a plurality of R Z2s may be the same or different. R V2 and RW2 are independently substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms. R V3 is synonymous with R 2 in the above formula (1). R W3 is synonymous with R 3 in the above formula (1).
上記RX1、RX2、RY1、RY2及びRZ2で表されるアルキル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、シアノ基を含む1価の基、炭素−炭素三重結合を含む1価の基、炭素−炭素二重結合を含む1価の基及びハロゲン原子としては、例えばR6〜R9で表されるそれぞれの基として例示したものと同様の基等が挙げられる。これらの中で、ヒドロキシ基、シアノ基を含む1価の基及び炭素−炭素三重結合を含む1価の基が好ましく、ヒドロキシ基、シアノアルキル基及びプロパルギルオキシ基がより好ましい。 Alkyl group represented by R X1, R X2, R Y1 , R Y2 and R Z2, hydroxy group, an alkoxy group, a monovalent group containing a cyano group, a carbon - a monovalent group containing a carbon triple bond, a carbon Examples of the monovalent group containing a -carbon double bond and the halogen atom include groups similar to those exemplified as the respective groups represented by R 6 to R 9. Among these, a monovalent group containing a hydroxy group and a cyano group and a monovalent group containing a carbon-carbon triple bond are preferable, and a hydroxy group, a cyanoalkyl group and a propargyloxy group are more preferable.
上記i1、i2、j1及びk2としては、0〜2が好ましく、0及び1がより好ましく、1がさらに好ましい。上記j2としては、0〜2が好ましく、0及び1がより好ましく、0がさらに好ましい。 The i1, i2, j1 and k2 are preferably 0 to 2, more preferably 0 and 1, and even more preferably 1. The j2 is preferably 0 to 2, more preferably 0 and 1, and even more preferably 0.
RV1、RV2、RV3、RW1、RW2及びRW3としては、アルキル基並びに置換及び非置換のアリール基が好ましく、アルキル基、アリール基、ヒドロキシ置換アリール基及び炭素−炭素三重結合を含む1価の基で置換されたアリール基がより好ましく、アルキル基、アリール基、ヒドロキシ置換アリール基及びプロパルギルオキシ基置換アリール基がさらに好ましく、メチル基、フェニル基、ヒドロキシフェニル基及びプロパルギルオキシフェニル基が特に好ましい。 As R V1 , R V2 , R V3 , RW1 , RW2 and RW3 , alkyl groups and substituted and unsubstituted aryl groups are preferable, and alkyl groups, aryl groups, hydroxy-substituted aryl groups and carbon-carbon triple bonds are used. Aryl groups substituted with monovalent groups containing are more preferred, alkyl groups, aryl groups, hydroxy-substituted aryl groups and propargyloxy group-substituted aryl groups are even more preferred, methyl groups, phenyl groups, hydroxyphenyl groups and propargyloxyphenyl groups. Is particularly preferable.
R4としては、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ピレニル基及びテトラセニル基が好ましく、水素原子、メチル基、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基及びピレニル基がより好ましい。 The R 4, a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a phenyl group, a naphthyl group, anthryl group, phenanthryl group, pyrenyl group and a tetracenyl group preferably a hydrogen atom, a methyl group, phenyl More preferred are groups, naphthyl, anthryl, phenyl and pyrenyl groups.
[A]重合体は繰り返し単位(I)を1種又は2種以上有していてもよい。 [A] The polymer may have one or more repeating units (I).
繰り返し単位(I)の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全繰り返し単位に対して、10モル%が好ましく、20モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましく、40モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、100モル%が好ましく、85モル%がより好ましく、80モル%がさらに好ましい。繰り返し単位(I)の含有割合を上記範囲とすることで、レジスト下層膜の耐熱性及び埋め込み性をさらに向上させることができる。 As the lower limit of the content ratio of the repeating unit (I), 10 mol% is preferable, 20 mol% is more preferable, 30 mol% is further preferable, and 40 mol% is more preferable with respect to all the repeating units constituting the polymer [A]. % Is particularly preferable. The upper limit of the content ratio is preferably 100 mol%, more preferably 85 mol%, still more preferably 80 mol%. By setting the content ratio of the repeating unit (I) in the above range, the heat resistance and embedding property of the resist underlayer film can be further improved.
[繰り返し単位(II)]
繰り返し単位(II)は、下記式(2)で表される繰り返し単位である。
[Repeating unit (II)]
The repeating unit (II) is a repeating unit represented by the following formula (2).
上記式(2)中、Ar4は、置換又は非置換の炭素数6〜30の2価の芳香族炭化水素基である。R5は、水素原子又は置換若しくは非置換の炭素数1〜30の1価の炭化水素基である。 In the above formula (2), Ar 4 is a substituted or unsubstituted divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms. R 5 is a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms.
上記Ar4で表される置換又は非置換の炭素数6〜30の2価の芳香族炭化水素基としては、上記R3として例示した置換若しくは非置換の炭素数6〜30の1価の芳香族炭化水素基から1個の水素原子を除いた基等が挙げられる。上記R5で表される置換又は非置換の炭素数1〜30の1価の炭化水素基としては、上記式(1)におけるR4の同じ基として例示した基と同様のもの等が挙げられる。 As the substituted or unsubstituted divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms represented by Ar 4 , the substituted or unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms exemplified as R 3 above is used. Examples thereof include a group obtained by removing one hydrogen atom from a group hydrocarbon group. Examples of the substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms represented by R 5 include the same groups as those exemplified as the same group of R 4 in the above formula (1). ..
上記Ar4で表される炭素数6〜30の2価の芳香族炭化水素基としては、より具体的には、例えばベンゼンジイル基、ナフタレンジイル基、アントラセンジイル基、フェナントレンジイル基、ピレンジイル基、クリセンジイル基、テトラセンジイル基、ペリレンジイル基、ペンタセンジイル基、フルオレンジイル基等が挙げられる。さらに具体的には、例えば上記式(5)〜(8)で表される基、下記式(9)で表される基(以下、「基(9)」ともいう)、式(10)で表される基(以下、「基(10)」ともいう)等が挙げられる。 More specifically, the divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms represented by Ar 4 includes, for example, a benzenediyl group, a naphthalenediyl group, an anthracendyl group, a phenanthrenidyl group, and a pyrenediyl group. Examples thereof include a chrysendiyl group, a tetrasendiyl group, a perylenediyl group, a pentasendiyl group, and a full-orangeyl group. More specifically, for example, the groups represented by the above formulas (5) to (8), the groups represented by the following formula (9) (hereinafter, also referred to as "group (9)"), and the formula (10). Examples thereof include a represented group (hereinafter, also referred to as “group (10)”).
上記式(9)中、R10〜R13は、それぞれ独立して、アルキル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、シアノ基を含む1価の基、炭素−炭素三重結合を含む1価の基又は炭素−炭素二重結合を含む1価の基である。m1及びm2は、それぞれ独立して、0〜2の整数である。a1及びa2は、それぞれ独立して、0〜9の整数である。n1及びn2は、それぞれ独立して、0〜2の整数である。a3及びa4は、それぞれ独立して、0〜8の整数である。R10〜R14がそれぞれ複数の場合、複数のR10は同一でも異なっていてもよく、複数のR11は同一でも異なっていてもよく、複数のR12は同一でも異なっていてもよく、複数のR13は同一でも異なっていてもよい。p1及びp2は、それぞれ独立して、0〜2の整数である。p3及びp4は、それぞれ独立して、0〜2の整数である。但し、p1+p2+p3+p4は2である。a1+p1及びa2+p2はそれぞれ9以下である。a3+p3及びa4+p4はそれぞれ8以下である。*は、[A]重合体における基(9)以外の部分との結合部位を示す。 In the above formula (9), R 10 to R 13 are independently monovalent groups containing an alkyl group, a hydroxy group, an alkoxy group and a cyano group, and monovalent groups or carbons containing a carbon-carbon triple bond. -A monovalent group containing a carbon double bond. m1 and m2 are independently integers of 0 to 2. a1 and a2 are independently integers from 0 to 9. n1 and n2 are independently integers of 0 to 2. a3 and a4 are independently integers of 0 to 8. When there are a plurality of R 10 to R 14 , the plurality of R 10 may be the same or different, the plurality of R 11 may be the same or different, and the plurality of R 12 may be the same or different. The plurality of R 13s may be the same or different. p1 and p2 are independently integers of 0 to 2. p3 and p4 are independently integers of 0 to 2. However, p1 + p2 + p3 + p4 is 2. a1 + p1 and a2 + p2 are 9 or less, respectively. a3 + p3 and a4 + p4 are 8 or less, respectively. * Indicates a binding site with a portion other than the group (9) in the [A] polymer.
上記式(10)中、R14〜R17は、それぞれ独立して、アルキル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、シアノ基を含む1価の基、炭素−炭素三重結合を含む1価の基又は炭素−炭素二重結合を含む1価の基である。b1及びb3は、それぞれ独立して、0〜2の整数である。b2及びb4は、それぞれ独立して、0〜3の整数である。R14〜R17がそれぞれ複数の場合、複数のR14は同一でも異なっていてもよく、複数のR15は同一でも異なっていてもよく、複数のR16は同一でも異なっていてもよく、複数のR17は同一でも異なっていてもよい。q1及びq3は、それぞれ独立して、0〜2の整数である。q2及びq4は、それぞれ独立して、0〜2の整数である。但し、q1+q2+q3+q4は2である。b1+q1及びb3+q3はそれぞれ2以下である。b2+q2及びb4+q4はそれぞれ3以下である。*は、[A]重合体における基(10)以外の部分との結合部位を示す。 In the above formula (10), R 14 to R 17 are independently monovalent groups containing an alkyl group, a hydroxy group, an alkoxy group and a cyano group, and monovalent groups or carbons containing a carbon-carbon triple bond. -A monovalent group containing a carbon double bond. b1 and b3 are independently integers of 0 to 2. b2 and b4 are independently integers of 0 to 3. When there are a plurality of R 14 to R 17 , the plurality of R 14 may be the same or different, the plurality of R 15 may be the same or different, and the plurality of R 16 may be the same or different. The plurality of R 17s may be the same or different. q1 and q3 are independently integers of 0 to 2. q2 and q4 are independently integers of 0 to 2. However, q1 + q2 + q3 + q4 is 2. b1 + q1 and b3 + q3 are 2 or less, respectively. b2 + q2 and b4 + q4 are 3 or less, respectively. * Indicates a binding site with a portion other than the group (10) in the [A] polymer.
上記R10〜R17で表されるアルキル基、アルコキシ基、シアノ基を含む1価の基、炭素−炭素三重結合を含む1価の基及び炭素−炭素二重結合を含む1価の基としては、例えば上記R6〜R9として例示した同じ基と同様のもの等が挙げられる。 As a monovalent group containing an alkyl group, an alkoxy group, and a cyano group represented by R 10 to R 17 , a monovalent group containing a carbon-carbon triple bond, and a monovalent group containing a carbon-carbon double bond. For example, the same group as the same group exemplified as R 6 to R 9 above can be mentioned.
上記R10〜R17としては、炭素−炭素三重結合を含む1価の基及びシアノ基を含む1価の基が好ましい。炭素−炭素三重結合を含む1価の基としては、アルキニルオキシ基が好ましく、プロパルギルオキシ基が特に好ましい。シアノ基を含む1価の基としては、シアノアルキルオキシ基が好ましく、シアノメチルオキシ基が特に好ましい。[A]重合体は炭素−炭素三重結合を含む基及び/又はシアノ基を含む1価の基を有することで架橋性が向上し、その結果、レジスト下層膜の溶媒耐性、エッチング耐性、耐熱性及び埋め込み性を向上させることができる。 As the R 10 to R 17 , monovalent groups containing a carbon-carbon triple bond and monovalent groups containing a cyano group are preferable. As the monovalent group containing a carbon-carbon triple bond, an alkynyloxy group is preferable, and a propargyloxy group is particularly preferable. As the monovalent group containing a cyano group, a cyanoalkyloxy group is preferable, and a cyanomethyloxy group is particularly preferable. [A] The polymer has improved crosslinkability by having a group containing a carbon-carbon triple bond and / or a monovalent group containing a cyano group, and as a result, the solvent resistance, etching resistance, and heat resistance of the resist underlayer film are improved. And the embedding property can be improved.
上記式(9)におけるm1及びm2としては、0及び1が好ましい。a1及びa2としては、0〜2の整数が好ましく、0及び1がより好ましく、1がさらに好ましい。a3及びa4としては、0〜2の整数が好ましく、0及び1がより好ましく、0がさらに好ましい。p1及びp2としては、0及び1が好ましく、1がより好ましい。p3及びp4としては、0及び1が好ましく、0がより好ましい。 As m1 and m2 in the above formula (9), 0 and 1 are preferable. As a1 and a2, an integer of 0 to 2 is preferable, 0 and 1 are more preferable, and 1 is further preferable. As a3 and a4, an integer of 0 to 2 is preferable, 0 and 1 are more preferable, and 0 is further preferable. As p1 and p2, 0 and 1 are preferable, and 1 is more preferable. As p3 and p4, 0 and 1 are preferable, and 0 is more preferable.
上記式(10)におけるb1及びb3としては、0及び1が好ましく、0がより好ましい。b2及びb4としては、0〜2の整数が好ましく、0及び1がより好ましく、0がさらに好ましい。q1及びq4としては、0及び1が好ましく、1がより好ましい。q2及びq3としては、0及び1が好ましく、0がより好ましい。 As b1 and b3 in the above formula (10), 0 and 1 are preferable, and 0 is more preferable. As b2 and b4, an integer of 0 to 2 is preferable, 0 and 1 are more preferable, and 0 is further preferable. As q1 and q4, 0 and 1 are preferable, and 1 is more preferable. As q2 and q3, 0 and 1 are preferable, and 0 is more preferable.
上記基(9)としては、例えば下記式(9−1)〜(9−5)で表される基(以下、「基(9−1)〜(9−5)」ともいう)等が挙げられる。上記基(10)としては、例えば下記式(10−1)〜(10−4)で表される基(以下、「基(10−1)〜(10−4)」ともいう)等が挙げられる。 Examples of the group (9) include groups represented by the following formulas (9-1) to (9-5) (hereinafter, also referred to as "groups (9-1) to (9-5)"). Be done. Examples of the group (10) include groups represented by the following formulas (10-1) to (10-4) (hereinafter, also referred to as "groups (10-1) to (10-4)"). Be done.
上記式(9−1)〜(9−5)中、RAは、それぞれ独立して、アルキル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、シアノ基を含む1価の基、炭素−炭素三重結合を含む1価の基又は炭素−炭素二重結合を含む1価の基である。p1〜p4は、上記式(9)と同義である。*は[A]重合体における基(9−1)〜(9−5)以外の部分との結合部位を示す。 In the above formulas (9-1) to (9-5), RA independently contains an alkyl group, a hydroxy group, an alkoxy group, a monovalent group containing a cyano group, and a carbon-carbon triple bond1 A valent group or a monovalent group containing a carbon-carbon double bond. p1 to p4 are synonymous with the above formula (9). * Indicates a binding site with a portion other than the groups (9-1) to (9-5) in the [A] polymer.
上記式(10−1)〜(10−4)中、RAは、それぞれ独立して、アルキル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、シアノ基を含む1価の基、炭素−炭素三重結合を含む1価の基又は炭素−炭素二重結合を含む1価の基である。q1〜q4は、上記式(10)と同義である。*は[A]重合体における基(10−1)〜(10−4)以外の部分との結合部位を示す。 In the above formulas (10-1) to (10-4), RA independently contains an alkyl group, a hydroxy group, an alkoxy group, a monovalent group containing a cyano group, and a carbon-carbon triple bond1 A valent group or a monovalent group containing a carbon-carbon double bond. q1 to q4 are synonymous with the above formula (10). * Indicates a binding site with a portion other than the groups (10-1) to (10-4) in the [A] polymer.
上記基(9)としては、基(9−1)及び(9−2)が好ましい。基(10)としては、基(10−1)及び(10−2)が好ましい。 As the group (9), the groups (9-1) and (9-2) are preferable. As the group (10), the groups (10-1) and (10-2) are preferable.
[A]重合体は繰り返し単位(II)を1種又は2種以上有していてもよい。繰り返し単位(II)は、基(5)〜基(10)のうちの少なくとも1つを有することが好ましい。基(5)〜基(8)のうちの少なくとも1つを有する場合、[A]重合体は溶媒への溶解性がより高くなり、その結果、レジスト下層膜のエッジリンス性及び埋め込み性がより向上する。また、基(9)又は基(10)を有する場合、[A]重合体はエッチング耐性及び耐熱性がより向上する。 [A] The polymer may have one or more repeating units (II). The repeating unit (II) preferably has at least one of groups (5) to (10). When having at least one of the groups (5) to (8), the [A] polymer has higher solubility in the solvent, and as a result, the edge rinse property and embedding property of the resist underlayer film become higher. improves. Further, when the polymer has a group (9) or a group (10), the [A] polymer has further improved etching resistance and heat resistance.
繰り返し単位(II)が基(5)〜基(8)のうちの少なくとも1つを有する場合、基(5)〜基(8)を含む繰り返し単位の含有割合の合計の下限としては、[A]重合体を構成する全繰り返し単位に対して、10モル%が好ましく、20モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましい。上記含有割合の上限としては、90モル%が好ましく、80モル%がより好ましく、70モル%がさらに好ましい。基(5)〜基(8)を含む繰り返し単位の含有割合の合計を上記範囲とすることで、[A]重合体の溶媒への溶解性をより高めることができ、その結果、レジスト下層膜のエッジリンス性及び埋め込み性をさらに向上させることができる。 When the repeating unit (II) has at least one of the groups (5) to (8), the lower limit of the total content ratio of the repeating units including the groups (5) to (8) is [A. ] With respect to all the repeating units constituting the polymer, 10 mol% is preferable, 20 mol% is more preferable, and 30 mol% is further preferable. The upper limit of the content ratio is preferably 90 mol%, more preferably 80 mol%, still more preferably 70 mol%. By setting the total content ratio of the repeating units containing the groups (5) to (8) in the above range, the solubility of the [A] polymer in the solvent can be further enhanced, and as a result, the resist underlayer film can be further enhanced. The edge rinse property and embedding property of the solvent can be further improved.
繰り返し単位(II)が基(9)又は基(10)を有する場合、基(9)又は基(10)を含む繰り返し単位の含有割合の合計の下限としては、[A]重合体を構成する全繰り返し単位に対して、10モル%が好ましく、20モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましい。上記含有割合の上限としては、90モル%が好ましく、80モル%がより好ましく、70モル%がさらに好ましい。基(9)又は基(10)を含む繰り返し単位の含有割合を上記範囲とすることで、[A]重合体中の多環構造の含有率を高めることができ、その結果、レジスト下層膜の耐熱性及び埋め込み性をより高いレベルで両立させることができる。 When the repeating unit (II) has a group (9) or a group (10), the lower limit of the total content ratio of the repeating unit containing the group (9) or the group (10) constitutes the [A] polymer. 10 mol% is preferred, 20 mol% is more preferred, and 30 mol% is even more preferred with respect to all repeating units. The upper limit of the content ratio is preferably 90 mol%, more preferably 80 mol%, still more preferably 70 mol%. By setting the content ratio of the repeating unit containing the group (9) or the group (10) in the above range, the content rate of the polycyclic structure in the polymer [A] can be increased, and as a result, the resist underlayer film Both heat resistance and embedding property can be achieved at a higher level.
繰り返し単位(II)の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全繰り返し単位に対して、10モル%が好ましく、20モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましく、40モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、90モル%が好ましく、80モル%がより好ましく、70モル%がさらに好ましい。繰り返し単位(II)の含有割合を上記範囲とすることで、レジスト下層膜の耐熱性及び埋め込み性をさらに向上させることができる。 As the lower limit of the content ratio of the repeating unit (II), 10 mol% is preferable, 20 mol% is more preferable, 30 mol% is further preferable, and 40 mol% is more preferable with respect to all the repeating units constituting the polymer [A]. % Is particularly preferable. The upper limit of the content ratio is preferably 90 mol%, more preferably 80 mol%, still more preferably 70 mol%. By setting the content ratio of the repeating unit (II) in the above range, the heat resistance and embedding property of the resist underlayer film can be further improved.
[A]重合体が上記繰り返し単位(I)及び繰り返し単位(II)以外の他の繰り返しを有する場合、他の繰り返し単位の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全繰り返し単位に対して、1モル%が好ましく、5モル%がより好ましく、10モル%がさらに好ましい。上記含有割合の上限としては、60モル%が好ましく、50モル%がより好ましく、40モル%がさらに好ましく、30モル%が特に好ましい。他の繰り返し単位の含有割合を上記範囲とすることで、レジスト下層膜の溶媒耐性、エッチング耐性、耐熱性及び埋め込み性をさらに向上させることができる。 When the [A] polymer has other repeating units other than the repeating unit (I) and the repeating unit (II), the lower limit of the content ratio of the other repeating units is the all repeating units constituting the [A] polymer. On the other hand, 1 mol% is preferable, 5 mol% is more preferable, and 10 mol% is further preferable. The upper limit of the content ratio is preferably 60 mol%, more preferably 50 mol%, further preferably 40 mol%, and particularly preferably 30 mol%. By setting the content ratio of the other repeating units in the above range, the solvent resistance, etching resistance, heat resistance and embedding property of the resist underlayer film can be further improved.
[A]重合体としては、例えば下記式(i−1)〜(i−29)で表される重合体(以下、「重合体(i1)〜(i29)」ともいう)等が挙げられる。 Examples of the polymer [A] include polymers represented by the following formulas (i-1) to (i-29) (hereinafter, also referred to as "polymers (i1) to (i29)").
これらの中で、[A]重合体としては、重合体(i1)〜(i29)が好ましく、重合体(i15)〜(i29)がより好ましい。 Among these, as the [A] polymer, the polymers (i1) to (i29) are preferable, and the polymers (i15) to (i29) are more preferable.
[A]重合体の含有量の下限としては、当該レジスト下層膜形成用組成物中の全固形分(溶媒以外の成分)に対して、70質量%が好ましく、80質量%がより好ましく、85質量%がさらに好ましい。固形分濃度は、当該レジスト下層膜形成用組成物0.5gを30分間250℃で焼成することで、レジスト下層膜形成用組成物0.5gに対する固形分の質量を測定し、レジスト下層膜形成用組成物の固形分濃度(質量%)を算出することにより求められる。 [A] The lower limit of the content of the polymer is preferably 70% by mass, more preferably 80% by mass, and 85% by mass, based on the total solid content (components other than the solvent) in the composition for forming the resist underlayer film. Mass% is more preferred. For the solid content concentration, 0.5 g of the resist underlayer film forming composition was fired at 250 ° C. for 30 minutes to measure the mass of the solid content with respect to 0.5 g of the resist underlayer film forming composition, and the resist underlayer film was formed. It is obtained by calculating the solid content concentration (mass%) of the composition for use.
<[A]重合体の製造方法>
[A]重合体は、公知の方法により合成することができる。[A]重合体が下記式(3)で表される化合物と、下記式(4)で表される化合物(アルデヒド)とを反応させることで得られる重合体である場合、まず、例えば下記式(3)で表される化合物、下記式(4)で表される化合物等の前駆体化合物を、酸の存在下、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溶媒中で反応させて、重合体を得ることができる。この重合体は、さらに、得られた重合体と、臭化プロパルギル等の炭素−炭素三重結合を含む1価の基を形成する化合物などとを、塩基存在下、N,N−ジメチルアセトアミド等の溶媒中で反応させることにより、炭素−炭素三重結合等を含む[A]重合体を合成することができる。上記前駆体化合物は1種又は2種以上用いることができ、その使用比率は、レジスト下層膜の所望の性能等により適宜選択することができる。また、上記前駆体化合物における下記式(3)で表される化合物とアルデヒドとの使用比率も、レジスト下層膜の所望の性能等により、適宜選択することができる。
<[A] Polymer production method>
The polymer [A] can be synthesized by a known method. When the polymer [A] is a polymer obtained by reacting a compound represented by the following formula (3) with a compound (aldehyde) represented by the following formula (4), first, for example, the following formula A precursor compound such as a compound represented by (3) and a compound represented by the following formula (4) is reacted in a solvent such as propylene glycol monomethyl ether acetate in the presence of an acid to obtain a polymer. Can be done. This polymer further comprises the obtained polymer and a compound such as propargyl bromide that forms a monovalent group containing a carbon-carbon triple bond in the presence of a base, such as N, N-dimethylacetamide. By reacting in a solvent, the [A] polymer containing a carbon-carbon triple bond or the like can be synthesized. One or two or more of the precursor compounds can be used, and the ratio of the precursor compounds to be used can be appropriately selected depending on the desired performance of the resist underlayer film and the like. Further, the ratio of the compound represented by the following formula (3) to the aldehyde in the precursor compound can be appropriately selected depending on the desired performance of the resist underlayer film and the like.
上記式(3)中、Ar1’及びAr3’は、それぞれ独立して、置換又は非置換の炭素数6〜30のアリール基である。Ar2は、置換又は非置換の炭素数6〜30のアレーンジイル基である。R1は、炭素数1〜30の2価の炭化水素基である。nは、0又は1である。R2は、水素原子、置換若しくは非置換の炭素数1〜10のアルキル基又は置換若しくは非置換の炭素数6〜30のアリール基である。R3は、置換又は非置換の炭素数6〜30の1価の芳香族炭化水素基である。
上記式(4)中、R4は、水素原子又は置換若しくは非置換の炭素数1〜30の1価の炭化水素基である。
In the formula (3), Ar 1 'and Ar 3' are each independently a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 carbon atoms. Ar 2 is a substituted or unsubstituted arrestedyl group having 6 to 30 carbon atoms. R 1 is a divalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms. n is 0 or 1. R 2 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms substituted or unsubstituted, or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms substituted or unsubstituted. R 3 is a substituted or unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms.
In the above formula (4), R 4 is a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms.
上記式(4)で表される化合物の具体例としては、例えばホルムアルデヒド(パラホルムアルデヒド)、アセトアルデヒド(パラアルデヒド)、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、ベンズアルデヒド、ナフトアルデヒド、ホルミルピレン等の1つのアルデヒド基を含む化合物;1,4−フェニレンジアルデヒド、4,4’−ビフェニレンジアルデヒド等の2つ以上のアルデヒド基を含む化合物などが挙げられる。これらの中で、[A]重合体がより適度な架橋構造を有することで、レジスト下層膜の溶媒耐性、エッチング耐性、耐熱性及び埋め込み性がより向上する観点から、1つのアルデヒド基を含む化合物が好ましく、ホルムアルデヒド及びホルミルピレンがより好ましく、ホルムアルデヒドがさらに好ましい。 Specific examples of the compound represented by the above formula (4) include one aldehyde group such as formaldehyde (paraformaldehyde), acetaldehyde (paraaldehyde), propionaldehyde, butylaldehyde, benzaldehyde, naphthaldehyde, and formylpyrene. Compounds; Examples thereof include compounds containing two or more aldehyde groups such as 1,4-phenylenedialdehyde and 4,4'-biphenylenedialdehyde. Among these, a compound containing one aldehyde group from the viewpoint of further improving the solvent resistance, etching resistance, heat resistance and embedding property of the resist underlayer film by having the polymer [A] having a more appropriate crosslinked structure. Is preferable, formaldehyde and formylpyrene are more preferable, and formaldehyde is further preferable.
酸としては、例えばp−トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸等のスルホン酸;硫酸、塩酸、硝酸等の無機酸などが挙げられる。これらの中で、スルホン酸が好ましく、p−トルエンスルホン酸がより好ましい。 Examples of the acid include sulfonic acids such as p-toluene sulfonic acid and benzene sulfonic acid; and inorganic acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid and nitric acid. Of these, sulfonic acid is preferable, and p-toluenesulfonic acid is more preferable.
酸の使用量の下限としては、アルデヒド1モルに対して、1モルが好ましく、5モルがより好ましい。上記使用量の上限としては、20モルが好ましく、10モルがより好ましい。 As the lower limit of the amount of acid used, 1 mol is preferable and 5 mol is more preferable with respect to 1 mol of aldehyde. The upper limit of the amount used is preferably 20 mol, more preferably 10 mol.
フェノール性水酸基を有する重合体の合成反応の反応温度の下限としては、60℃が好ましく、80℃がより好ましい。上記反応温度の上限としては、150℃が好ましく、120℃がより好ましい。上記反応の反応時間の下限としては、1時間が好ましく、4時間がより好ましい。上記反応時間の上限としては、24時間が好ましく、12時間がより好ましい。 The lower limit of the reaction temperature of the synthesis reaction of the polymer having a phenolic hydroxyl group is preferably 60 ° C., more preferably 80 ° C. The upper limit of the reaction temperature is preferably 150 ° C., more preferably 120 ° C. The lower limit of the reaction time of the above reaction is preferably 1 hour, more preferably 4 hours. The upper limit of the reaction time is preferably 24 hours, more preferably 12 hours.
塩基としては、例えば炭酸カリウム、炭酸ナトリウム等のアルカリ金属炭酸塩;炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等のアルカリ金属炭酸水素塩;水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等のアルカリ金属水酸化物;水素化リチウム、水素化ナトリウム、水素化カリウム等のアルカリ金属水素化物などが挙げられる。これらの中で、アルカリ金属炭酸塩が好ましく、炭酸カリウムがより好ましい。 Examples of the base include alkali metal carbonates such as potassium carbonate and sodium carbonate; alkali metal hydrogen carbonates such as lithium hydrogen carbonate, sodium hydrogen carbonate and potassium hydrogen carbonate; alkali metal hydroxides such as potassium hydroxide and sodium hydroxide. ; Examples include alkali metal hydrides such as lithium hydride, sodium hydride, and potassium hydride. Among these, alkali metal carbonate is preferable, and potassium carbonate is more preferable.
塩基の使用量の下限としては、上記炭素−炭素三重結合を含む1価の基を形成する化合物1モルに対して、0.1モルが好ましく、0.5モルがより好ましく、0.8モルがさらに好ましい。上記使用量の上限としては、3モルが好ましく、2モルがより好ましく、1.5モルがさらに好ましい。 The lower limit of the amount of the base used is preferably 0.1 mol, more preferably 0.5 mol, and more preferably 0.8 mol, based on 1 mol of the compound forming a monovalent group containing the carbon-carbon triple bond. Is even more preferable. As the upper limit of the amount used, 3 mol is preferable, 2 mol is more preferable, and 1.5 mol is further preferable.
上記重合体に、炭素−炭素三重結合を含む1価の基を形成する化合物などを反応させて炭素−炭素三重結合等を含む[A]重合体を得る反応の反応温度の下限としては、50℃が好ましく、60℃がより好ましい。上記反応温度の上限としては、130℃が好ましく、100℃がより好ましい。上記反応の反応時間の下限としては、1時間が好ましく、4時間がより好ましい。上記反応時間の上限としては、24時間が好ましく、12時間がより好ましい。 The lower limit of the reaction temperature of the reaction of reacting the above polymer with a compound or the like forming a monovalent group containing a carbon-carbon triple bond to obtain a [A] polymer containing a carbon-carbon triple bond or the like is 50. ℃ is preferable, and 60 ° C is more preferable. The upper limit of the reaction temperature is preferably 130 ° C., more preferably 100 ° C. The lower limit of the reaction time of the above reaction is preferably 1 hour, more preferably 4 hours. The upper limit of the reaction time is preferably 24 hours, more preferably 12 hours.
合成して得た[A]重合体は、反応液から、分液操作、再沈殿、再結晶、蒸留等により精製することができる。上記以外の[A]重合体についても、上記同様に合成することができる。 The [A] polymer obtained by synthesis can be purified from the reaction solution by liquid separation operation, reprecipitation, recrystallization, distillation and the like. Polymers [A] other than the above can also be synthesized in the same manner as described above.
[A]重合体の重量平均分子量(Mw)の下限としては、1,000が好ましく、2,000がより好ましい。上記Mwの上限としては、15,000が好ましく、10,000がより好ましく、8,000がさらに好ましく、6,000が特に好ましい。重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)である。 [A] The lower limit of the weight average molecular weight (Mw) of the polymer is preferably 1,000, more preferably 2,000. The upper limit of Mw is preferably 15,000, more preferably 10,000, even more preferably 8,000, and particularly preferably 6,000. The weight average molecular weight (Mw) is a polystyrene-equivalent weight average molecular weight (Mw) obtained by gel permeation chromatography (GPC).
[A]重合体の分子量を上記範囲とすることで、レジスト下層膜のエッジリンス性、溶媒耐性、エッチング耐性、耐熱性及び埋め込み性をさらに向上させることができる。 By setting the molecular weight of the polymer in the above range, the edge rinse property, solvent resistance, etching resistance, heat resistance and embedding property of the resist underlayer film can be further improved.
[A]重合体のMwの数平均分子量(Mn)に対する比(Mw/Mn比)の上限としては、5が好ましく、3がより好ましく、2がさらに好ましく、1.8が特に好ましい。上記比の下限としては、通常1であり、1.2が好ましい。[A]重合体のMw/Mn比を上記範囲とすることで、レジスト下層膜の埋め込み性をより向上させることができる。 [A] As the upper limit of the ratio (Mw / Mn ratio) of the polymer to the number average molecular weight (Mn) of Mw, 5 is preferable, 3 is more preferable, 2 is more preferable, and 1.8 is particularly preferable. The lower limit of the ratio is usually 1, preferably 1.2. By setting the Mw / Mn ratio of the polymer in the above range, the embedding property of the resist underlayer film can be further improved.
<レジスト下層膜形成用組成物>
当該レジスト下層膜形成用組成物は、[A]重合体及び[B]有機溶媒を含有する。当該レジスト下層膜形成用組成物は、好適成分として、[C]酸発生剤を含有していてもよく、本発明の効果を損なわない範囲において、その他の任意成分を含有していてもよい。以下、各成分について説明する。
<Composition for forming a resist underlayer film>
The resist underlayer film forming composition contains the [A] polymer and the [B] organic solvent. The composition for forming a resist underlayer film may contain an acid generator [C] as a suitable component, or may contain other optional components as long as the effects of the present invention are not impaired. Hereinafter, each component will be described.
<[A]重合体>
[A]重合体は、上記式(1)で表される繰り返し単位(I)を有するレジスト下層膜形成用重合体である。[A]重合体については、上述している。
<[A] Polymer>
The polymer [A] is a polymer for forming a resist underlayer film having a repeating unit (I) represented by the above formula (1). The polymer [A] is described above.
<[B]溶媒>
当該レジスト下層膜形成用組成物は、[B]溶媒を含有する。[B]溶媒としては、[A]重合体及び必要に応じて含有する任意成分を溶解又は分散することができれば特に限定されない。
<[B] Solvent>
The resist underlayer film forming composition contains the solvent [B]. The solvent of [B] is not particularly limited as long as it can dissolve or disperse the polymer of [A] and any component contained as necessary.
[B]溶媒としては、例えばアルコール系溶媒、ケトン系溶媒、エーテル系溶媒、エステル系溶媒、含窒素系溶媒等が挙げられる。[B]溶媒は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of the solvent [B] include alcohol solvents, ketone solvents, ether solvents, ester solvents, nitrogen-containing solvents and the like. [B] The solvent may be used alone or in combination of two or more.
アルコール系溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、n−プロパノール、iso−プロパノール、n−ブタノール、iso−ブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、n−ペンタノール、iso−ペンタノール、2−メチルブタノール、sec−ペンタノール、tert−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、3−ヘプタノール、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、1,2−プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、2,4−ペンタンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2,5−ヘキサンジオール、2,4−ヘプタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、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などが挙げられる。 Examples of the alcohol-based solvent include methanol, ethanol, n-propanol, iso-propanol, n-butanol, iso-butanol, sec-butanol, tert-butanol, n-pentanol, iso-pentanol, 2-methylbutanol, and the like. sec-pentanol, tert-pentanol, 3-methoxybutanol, n-hexanol, 2-methylpentanol, sec-hexanol, 2-ethylbutanol, sec-heptanol, 3-heptanol, n-octanol, 2-ethylhexanol , Se-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, cresol and other monoalcoholic solvents; ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-butylene Glycol, 2,4-pentanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 2,5-hexanediol, 2,4-heptanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol , Triethylene glycol, tripropylene glycol, polyhydric alcohol-based solvents such as glycerin and the like.
ケトン系溶媒としては、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン、ジエチルケトン、メチル−iso−ブチルケトン、メチル−n−ペンチルケトン、エチル−n−ブチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、ジ−iso−ブチルケトン、トリメチルノナノン、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、フェンチョン等が挙げられる。 Examples of the ketone solvent include acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, diethyl ketone, methyl-iso-butyl ketone, methyl-n-pentyl ketone, ethyl-n-butyl ketone, and methyl-n-. Examples thereof include hexyl ketone, di-iso-butyl ketone, trimethylnonanone, cyclohexanone, methylcyclohexanone, 2,4-pentandione, acetonylacetone, diacetone alcohol, acetophenone and fenchone.
エーテル系溶媒としては、例えばエチルエーテル、iso−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、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、エチレングリコールジエチルエーテル、2−n−ブトキシエタノール、2−n−ヘキソキシエタノール、2−フェノキシエタノール、2−(2−エチルブトキシ)エタノール、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、1−n−ブトキシ−2−プロパノール、1−フェノキシ−2−プロパノール、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、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、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が挙げられる。 Examples of the ether-based solvent include ethyl ether, iso-propyl ether, n-butyl ether, n-hexyl ether, 2-ethylhexyl ether, ethylene oxide, 1,2-propylene oxide, dioxolane, 4-methyldioxolane, dioxane, dimethyldioxane, and the like. 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, ethylene glycol diethyl ether, 2-n-butoxyethanol, 2-n-hexoxyethanol, 2-phenoxyethanol, 2- (2-ethylbutoxy) ethanol, ethylene glycol dibutyl 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, 1-n -Butoxy-2-propanol, 1-phenoxy-2-propanol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol monopropyl Examples thereof include ether, tripropylene glycol monomethyl ether, tetrahydrofuran, 2-methyl tetrahydrofuran and the like.
エステル系溶媒としては、例えば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iso−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸iso−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iso−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が挙げられる。 Examples of the ester solvent include diethyl carbonate, methyl acetate, ethyl acetate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, n-propyl acetate, iso-propyl acetate, n-butyl acetate, iso-butyl acetate, sec-butyl acetate, and the like. N-pentyl acetate, sec-pentyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, methylpentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, benzyl acetate, cyclohexyl acetate, methylcyclohexyl acetate, n-nonyl acetate, methyl acetoacetate, aceto Ethyl acetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol mono-n-butyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene acetate Glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether acetate, dipropylene glycol monomethyl ether acetate, dipropylene glycol monoethyl ether acetate, glycol diacetate, methoxytriglycol acetate, ethyl propionate, n-butyl propionate, iso-amyl propionate , Diethyl oxalate, di-n-butyl oxalate, methyl lactate, ethyl lactate, n-butyl lactate, n-amyl lactate, diethyl malonate, dimethyl phthalate, diethyl phthalate and the like.
含窒素系溶媒としては、例えば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が挙げられる。 Examples of the nitrogen-containing solvent include N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpropionamide, and N-methyl. Examples thereof include pyrrolidone.
これらの中でも、エーテル系溶媒及びエステル系溶媒が好ましく、成膜性に優れる観点から、グリコール系溶媒がより好ましい。 Among these, an ether solvent and an ester solvent are preferable, and a glycol solvent is more preferable from the viewpoint of excellent film forming property.
グリコール系溶媒としては、例えばプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロ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等が挙げられる。これらの中でも、特にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートが好ましい。 Examples of the glycol-based solvent include propylene glycol monomethyl ether, prolen glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate and the like. Among these, propylene glycol monomethyl ether acetate is particularly preferable.
[B]溶媒中のグリコール系溶媒の含有率の下限としては、20質量%が好ましく、60質量%がより好ましく、90質量%がさらに好ましく、100質量%が特に好ましい。 [B] The lower limit of the content of the glycol solvent in the solvent is preferably 20% by mass, more preferably 60% by mass, further preferably 90% by mass, and particularly preferably 100% by mass.
<[C]酸発生剤>
[C]酸発生剤は、熱や光の作用により酸を発生し、[A]重合体の架橋を促進する成分である。当該レジスト下層膜形成用組成物が[C]酸発生剤を含有することで[A]重合体の架橋反応が促進され、形成される膜の硬度をより高めることができる。[C]酸発生剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
<[C] Acid generator>
The [C] acid generator is a component that generates an acid by the action of heat or light and promotes the cross-linking of the [A] polymer. When the resist underlayer film forming composition contains the [C] acid generator, the cross-linking reaction of the [A] polymer is promoted, and the hardness of the formed film can be further increased. [C] The acid generator can be used alone or in combination of two or more.
[C]酸発生剤としては、例えばオニウム塩化合物、N−スルホニルオキシイミド化合物等が挙げられる。 [C] Examples of the acid generator include onium salt compounds and N-sulfonyloxyimide compounds.
上記オニウム塩化合物としては、例えばスルホニウム塩、テトラヒドロチオフェニウム塩、ヨードニウム塩等が挙げられる。 Examples of the onium salt compound include a sulfonium salt, a tetrahydrothiophenium salt, an iodonium salt and the like.
スルホニウム塩としては、例えばトリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、トリフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート等が挙げられる。 Examples of the sulfonium salt include triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, triphenylsulfonium perfluoro-n-octanesulfonate, and triphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-. 2-Il-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium perfluoro- n-octane sulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate , 4-Methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium perfluoro-n-octanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept- Examples thereof include 2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate.
テトラヒドロチオフェニウム塩としては、例えば1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート等が挙げられる。 Examples of the tetrahydrothiophenium salt include 1- (4-n-butoxynaphthalene-1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate and 1- (4-n-butoxynaphthalene-1-yl) tetrahydrothiophenium nona. Fluoro-n-butane sulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalene-1-yl) tetrahydrothiophenium perfluoro-n-octane sulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalene-1-yl) tetrahydrothiophene Nium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalene-2-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethane Ssulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalene-2-yl) tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butane sulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalene-2-yl) tetrahydrothiophenium perfluoro-n -Octane sulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalene-2-yl) tetrahydrothiophenium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate , 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butane sulfonate, 1 -(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium perfluoro-n-octanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium 2-bicyclo [2.2] .1] Hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate and the like can be mentioned.
ヨードニウム塩としては、例えばジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、ジフェニルヨードニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート等が挙げられる。 Examples of the iodonium salt include diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium nonafluoro-n-butane sulfonate, diphenyliodonium perfluoro-n-octane sulfonate, and diphenyliodonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-. 1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium nonafluoro-n-butanesulfonate, bis (4-t) -Butylphenyl) iodonium perfluoro-n-octanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethane Examples include sulfonate.
N−スルホニルオキシイミド化合物としては、例えばN−(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(ノナフルオロ−n−ブタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(パーフルオロ−n−オクタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド等が挙げられる。 Examples of the N-sulfonyloxyimide compound include N- (trifluoromethanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboxyimide and N- (nonafluoro-n-butanesulfonyloxy). ) Bicyclo [2.2.1] hept-5-en-2,3-dicarboxyimide, N- (perfluoro-n-octanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-en-2 , 3-Dicarboxyimide, N- (2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept- Examples thereof include 5-en-2 and 3-dicarboxyimide.
これらの中で、[C]酸発生剤としては、オニウム塩化合物が好ましく、ヨードニウム塩がより好ましく、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネートがさらに好ましい。 Among these, as the [C] acid generator, an onium salt compound is preferable, an iodonium salt is more preferable, and bis (4-t-butylphenyl) iodonium nonafluoro-n-butane sulfonate is further preferable.
当該レジスト下層膜形成用組成物が[C]酸発生剤を含有する場合、[C]酸発生剤の含有量の下限としては、[A]重合体100質量部に対して、0.1質量部が好ましく、
1質量部がより好ましく、3質量部がさらに好ましい。上記含有量の上限としては、20質量部が好ましく、15質量部がより好ましく、10質量部がさらに好ましい。[C]酸発生剤の含有量を上記範囲とすることで、[A]重合体の架橋反応をより効果的に促進させることができる。
When the resist underlayer film forming composition contains the [C] acid generator, the lower limit of the content of the [C] acid generator is 0.1 mass by mass with respect to 100 parts by mass of the [A] polymer. Part is preferable
1 part by mass is more preferable, and 3 parts by mass is further preferable. The upper limit of the content is preferably 20 parts by mass, more preferably 15 parts by mass, and even more preferably 10 parts by mass. By setting the content of the [C] acid generator in the above range, the cross-linking reaction of the [A] polymer can be promoted more effectively.
<その他の任意成分>
当該レジスト下層膜形成用組成物は、その他の任意成分として、例えば架橋剤、界面活性剤、密着助剤等が挙げられる。
<Other optional ingredients>
Examples of other optional components of the resist underlayer film forming composition include a cross-linking agent, a surfactant, and an adhesion aid.
[架橋剤]
架橋剤は、熱や酸の作用により、当該レジスト下層膜形成用組成物中の[A]重合体等の成分同士の架橋結合を形成する成分である。当該レジスト下層膜形成用組成物が架橋剤を含有することで、形成される膜の硬度を高めることができる。架橋剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
[Crosslinking agent]
The cross-linking agent is a component that forms a cross-linking bond between components such as the [A] polymer in the resist underlayer film forming composition by the action of heat or acid. When the resist underlayer film forming composition contains a cross-linking agent, the hardness of the formed film can be increased. The cross-linking agent may be used alone or in combination of two or more.
架橋剤としては、例えば多官能(メタ)アクリレート化合物、エポキシ化合物、ヒドロキシメチル基置換フェノール化合物、アルコキシアルキル基含有フェノール化合物、アルコキシアルキル化されたアミノ基を有する化合物、下記式(11−P)で表されるアセナフチレンとヒドロキシメチルアセナフチレンとのランダム共重合体、下記式(11−1)〜(11−12)で表される化合物等が挙げられる。 Examples of the cross-linking agent include a polyfunctional (meth) acrylate compound, an epoxy compound, a hydroxymethyl group-substituted phenol compound, an alkoxyalkyl group-containing phenol compound, a compound having an alkoxyalkylated amino group, and the following formula (11-P). Examples thereof include a random copolymer of acenaphtylene represented by hydroxymethyl acenaphthylene, and compounds represented by the following formulas (11-1) to (11-12).
上記多官能(メタ)アクリレート化合物としては、例えばトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(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、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ビス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。 Examples of the polyfunctional (meth) acrylate compound include trimethylolpropantri (meth) acrylate, ditrimethylolpropanetetra (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, and dipentaerythritol penta. (Meta) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, glycerin tri (meth) acrylate, tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate tri (meth) acrylate, ethylene glycol di (meth) acrylate, 1,3-butanediol Di (meth) acrylate, 1,4-butanediol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di Examples thereof include (meth) acrylate, dipropylene glycol di (meth) acrylate, and bis (2-hydroxyethyl) isocyanurate di (meth) acrylate.
上記エポキシ化合物としては、例えばノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂等が挙げられる。 Examples of the epoxy compound include novolak type epoxy resin, bisphenol type epoxy resin, alicyclic epoxy resin, aliphatic epoxy resin and the like.
上記ヒドロキシメチル基置換フェノール化合物としては、例えば2−ヒドロキシメチル−4,6−ジメチルフェノール、1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼン、3,5−ジヒドロキシメチル−4−メトキシトルエン[2,6−ビス(ヒドロキシメチル)−p−クレゾール]等が挙げられる。 Examples of the hydroxymethyl group-substituted phenol compound include 2-hydroxymethyl-4,6-dimethylphenol, 1,3,5-trihydroxymethylbenzene, and 3,5-dihydroxymethyl-4-methoxytoluene [2,6-]. Bis (hydroxymethyl) -p-cresol] and the like.
上記アルコキシアルキル基含有フェノール化合物としては、例えばメトキシメチル基含有フェノール化合物、エトキシメチル基含有フェノール化合物等が挙げられる。 Examples of the alkoxyalkyl group-containing phenol compound include a methoxymethyl group-containing phenol compound and an ethoxymethyl group-containing phenol compound.
上記アルコキシアルキル化されたアミノ基を有する化合物としては、例えば(ポリ)メチロール化メラミン、(ポリ)メチロール化グリコールウリル、(ポリ)メチロール化ベンゾグアナミン、(ポリ)メチロール化ウレア等の一分子内に複数個の活性メチロール基を有する含窒素化合物であって、そのメチロール基の水酸基の水素原子の少なくとも一つが、メチル基やブチル基等のアルキル基によって置換された化合物等が挙げられる。なお、アルコキシアルキル化されたアミノ基を有する化合物は、複数の置換化合物を混合した混合物でもよく、一部自己縮合してなるオリゴマー成分を含むものであってもよい。 Examples of the compound having an alkoxyalkylated amino group include, for example, (poly) methylolated melamine, (poly) methylolated glycoluril, (poly) methylolated benzoguanamine, (poly) methylolated urea, and the like in one molecule. Examples thereof include a nitrogen-containing compound having an active methylol group in which at least one hydrogen atom of the hydroxyl group of the methylol group is substituted with an alkyl group such as a methyl group or a butyl group. The compound having an alkoxyalkylated amino group may be a mixture of a plurality of substituted compounds, or may contain an oligomer component partially self-condensed.
上記式(11−6)、(11−8)、(11−11)及び(11−12)中、Acは、アセチル基を示す。 In the above formulas (11-6), (11-8), (11-11) and (11-12), Ac represents an acetyl group.
なお、上記式(11−1)〜(11−12)で表される化合物は、それぞれ、以下の文献を参考に合成することができる。
式(11−1)で表される化合物:
Guo,Qun−Sheng;Lu,Yong−Na;Liu,Bing;Xiao,Jian;Li,Jin−Shan Journal of Organometallic Chemistry,2006,vol.691,#6 p.1282−1287
式(11−2)で表される化合物:
Badar,Y.et al. Journal of the Chemical Society,1965,p.1412−1418
式(11−3)で表される化合物:
Hsieh,Jen−Chieh;Cheng,Chien−Hong Chemical Communications(Cambridge,United Kingdom),2008,#26 p.2992−2994
式(11−4)で表される化合物:
特開平5−238990号公報
式(11−5)で表される化合物:
Bacon,R.G.R.;Bankhead,R. Journal of the Chemical Society,1963,p.839−845
式(11−6)、(11−8)、(11−11)及び(11−12)で表される化合物:
Macromolecules 2010,vol43,p2832−2839
式(11−7)、(11−9)及び(11−10)で表される化合物:
Polymer Journal 2008,vol.40,No.7,p645−650、及びJournal of Polymer Science:Part A,Polymer Chemistry,Vol 46,p4949−4958
The compounds represented by the above formulas (11-1) to (11-12) can be synthesized with reference to the following documents.
Compound represented by formula (11-1):
Guo, Qun-Sheng; Lu, Young-Na; Liu, Bing; Xiao, Jian; Li, Jin-Shan Journal of Organometallic Chemistry, 2006, vol. 691, # 6 p. 1282-1287
Compound represented by formula (11-2):
Badar, Y. et al. Journal of the Chemical Society, 1965, p. 1412-1418
Compound represented by formula (11-3):
Hsieh, Jen-Chieh; Cheng, Chien-Hong Chemical Communications (Cambridge, United Kingdom), 2008, # 26 p. 2992-2994
Compound represented by formula (11-4):
Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-238990 Compound represented by formula (11-5):
Bacon, R. et al. G. R. Bankhead, R.M. Journal of the Chemical Society, 1963, p. 839-845
Compounds represented by formulas (11-6), (11-8), (11-11) and (11-12):
Macromolecules 2010, vol43, p2832-2839
Compounds represented by formulas (11-7), (11-9) and (11-10):
Polymer Journal 2008, vol. 40, No. 7, p645-650, and Journal of Polymer Science: Part A, Polymer Chemistry, Vol 46, p4949-4598
これらの架橋剤の中で、メトキシメチル基含有フェノール化合物、アルコキシアルキル化されたアミノ基を有する化合物及びアセナフチレンとヒドロキシメチルアセナフチレンとのランダム共重合体が好ましく、アルコキシアルキル化されたアミノ基を有する化合物がより好ましく、1,3,4,6−テトラ(メトキシメチル)グリコールウリルがさらに好ましい。 Among these cross-linking agents, a methoxymethyl group-containing phenol compound, a compound having an alkoxyalkylated amino group, and a random copolymer of acenaphthylene and hydroxymethylacenaftylene are preferable, and an alkoxyalkylated amino group is used. The compound having is more preferable, and 1,3,4,6-tetra (methoxymethyl) glycoluryl is further preferable.
当該レジスト下層膜形成用組成物が架橋剤を含有する場合、架橋剤の含有量の下限としては、[A]重合体100質量部に対して、0.1質量部が好ましく、0.5質量部がより好ましく、1質量部がさらに好ましく、3質量部が特に好ましい。上記含有量の上限としては、100質量部が好ましく、50質量部がより好ましく、30質量部がさらに好ましく、20質量部が特に好ましい。架橋剤の含有量を上記範囲とすることで、[A]重合体の架橋反応をより効果的に起こさせることができる。 When the resist underlayer film forming composition contains a cross-linking agent, the lower limit of the content of the cross-linking agent is preferably 0.1 part by mass and 0.5 part by mass with respect to 100 parts by mass of the [A] polymer. Parts are more preferable, 1 part by mass is further preferable, and 3 parts by mass is particularly preferable. The upper limit of the content is preferably 100 parts by mass, more preferably 50 parts by mass, further preferably 30 parts by mass, and particularly preferably 20 parts by mass. By setting the content of the cross-linking agent in the above range, the cross-linking reaction of the [A] polymer can be more effectively caused.
[界面活性剤]
当該レジスト下層膜形成用組成物は、界面活性剤を含有することで塗布性を向上させることができ、その結果、形成される膜の塗布面均一性が向上し、かつ塗布斑の発生を抑制することができる。界面活性剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
[Surfactant]
The composition for forming a resist underlayer film can improve the coatability by containing a surfactant, and as a result, the uniformity of the coated surface of the formed film is improved and the occurrence of coating spots is suppressed. can do. The surfactant may be used alone or in combination of two or more.
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、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレン−n−オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン−n−ノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等のノニオン系界面活性剤等が挙げられる。また、市販品としては、KP341(信越化学工業社)、ポリフローNo.75、同No.95(以上、共栄社油脂化学工業社)、エフトップEF101、同EF204、同EF303、同EF352(以上、トーケムプロダクツ社)、メガファックF171、同F172、同F173(以上、DIC社)、フロラードFC430、同FC431、同FC135、同FC93(以上、住友スリーエム社)、アサヒガードAG710、サーフロンS382、同SC101、同SC102、同SC103、同SC104、同SC105、同SC106(以上、旭硝子社)等が挙げられる。 Examples of the surfactant include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene-n-octylphenyl ether, polyoxyethylene-n-nonylphenyl ether, polyethylene glycol dilaurate, and polyethylene. Examples thereof include nonionic surfactants such as glycol distearate. As commercially available products, KP341 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), Polyflow No. 75, No. 95 (above, Kyoeisha Oil and Fat Chemical Industry), Ftop EF101, EF204, EF303, EF352 (above, Tochem Products), Megafuck F171, F172, F173 (above, DIC), Florard FC430 , FC431, FC135, FC93 (Sumitomo 3M Ltd.), Asahi Guard AG710, Surflon S382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC106 (Asahi Glass Co., Ltd.), etc. Be done.
当該レジスト下層膜形成用組成物が界面活性剤を含有する場合、界面活性剤の含有量の下限としては、[A]重合体100質量部に対して、0.01質量部が好ましく、0.05質量部がより好ましく、0.1質量部がさらに好ましい。上記含有量の上限としては、10質量部が好ましく、5質量部がより好ましく、1質量部がさらに好ましい。界面活性剤の含有量を上記範囲とすることで、当該レジスト下層膜形成用組成物の塗布性をより向上させることができる。 When the resist underlayer film forming composition contains a surfactant, the lower limit of the content of the surfactant is preferably 0.01 part by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer [A], and 0. 05 parts by mass is more preferable, and 0.1 parts by mass is further preferable. As the upper limit of the content, 10 parts by mass is preferable, 5 parts by mass is more preferable, and 1 part by mass is further preferable. By setting the content of the surfactant in the above range, the coatability of the resist underlayer film forming composition can be further improved.
[密着助剤]
密着助剤は、下地との密着性を向上させる成分である。当該レジスト下層膜形成用組成物が密着助剤を含有することで、形成されるレジスト下層膜と、下地としての基板等との密着性を向上させることができる。密着助剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
[Adhesion aid]
The adhesion aid is a component that improves the adhesion to the substrate. When the resist underlayer film forming composition contains an adhesion aid, the adhesion between the resist underlayer film to be formed and a substrate or the like as a base can be improved. The adhesion aid may be used alone or in combination of two or more.
密着助剤としては、例えば公知の密着助剤を用いることができる。 As the adhesion aid, for example, a known adhesion aid can be used.
当該レジスト下層膜形成用組成物が密着助剤を含有する場合、密着助剤の含有量の下限としては、[A]重合体100質量部に対して、0.01質量部が好ましく、0.05質量部がより好ましく、0.1質量部がさらに好ましい。上記含有量の上限としては、10質量部が好ましく、10質量部がより好ましく、5質量部がさらに好ましい。 When the resist underlayer film forming composition contains an adhesion aid, the lower limit of the content of the adhesion aid is preferably 0.01 part by mass with respect to 100 parts by mass of the [A] polymer. 05 parts by mass is more preferable, and 0.1 parts by mass is further preferable. As the upper limit of the content, 10 parts by mass is preferable, 10 parts by mass is more preferable, and 5 parts by mass is further preferable.
<レジスト下層膜形成用組成物の調製方法>
当該レジスト下層膜形成用組成物は、[A]重合体、[B]溶媒、必要に応じて、[C]酸発生剤及びその他の任意成分を所定の割合で混合し、好ましくは得られた混合物を0.1μm程度のメンブランフィルター等でろ過することにより調製できる。当該レジスト下層膜形成用組成物の固形分濃度の下限としては、0.1質量%が好ましく、1質量%がより好ましく、2質量%がさらに好ましく、4質量%が特に好ましい。上記固形分濃度の上限としては、50質量%が好ましく、30質量%がより好ましく、15質量%がさらに好ましく、8質量%が特に好ましい。
<Method of preparing composition for forming resist underlayer film>
The resist underlayer film forming composition was preferably obtained by mixing [A] polymer, [B] solvent, and if necessary, [C] acid generator and other optional components in a predetermined ratio. It can be prepared by filtering the mixture with a membrane filter of about 0.1 μm or the like. The lower limit of the solid content concentration of the resist underlayer film forming composition is preferably 0.1% by mass, more preferably 1% by mass, further preferably 2% by mass, and particularly preferably 4% by mass. The upper limit of the solid content concentration is preferably 50% by mass, more preferably 30% by mass, further preferably 15% by mass, and particularly preferably 8% by mass.
<パターニングされた基板の製造方法>
本発明のパターニングされた基板の製造方法は、
基板の一方の面側にレジスト下層膜を形成する工程(以下、「レジスト下層膜形成工程」ともいう)、
上記レジスト下層膜の基板とは反対の面側にレジストパターンを形成する工程(以下、「レジストパターン形成工程」ともいう)、及び
上記レジストパターンをマスクとした複数回のエッチングにより基板にパターンを形成する工程(以下、「基板パターン形成工程」ともいう)を備える。当該パターニングされた基板の製造方法においては、上記レジスト下層膜を上述の当該レジスト下層膜形成用組成物により形成する。
<Manufacturing method of patterned substrate>
The method for manufacturing a patterned substrate of the present invention is:
A step of forming a resist underlayer film on one surface side of a substrate (hereinafter, also referred to as a "resist underlayer film forming step").
A pattern is formed on the substrate by a step of forming a resist pattern on the surface side of the resist underlayer film opposite to the substrate (hereinafter, also referred to as a "resist pattern forming step") and a plurality of etchings using the resist pattern as a mask. (Hereinafter, also referred to as “board pattern forming step”). In the method for producing the patterned substrate, the resist underlayer film is formed by the resist underlayer film forming composition described above.
当該パターニングされた基板の製造方法によれば、上述の当該レジスト下層膜形成用組成物を用いるので、溶媒耐性、エッチング耐性、耐熱性及び埋め込み性に優れるレジスト下層膜を形成することができ、この優れたレジスト下層膜を用いることにより、優れたパターン形状を有するパターニングされた基板を得ることができる。 According to the method for producing the patterned substrate, since the above-mentioned composition for forming a resist underlayer film is used, it is possible to form a resist underlayer film having excellent solvent resistance, etching resistance, heat resistance and embedding property. By using an excellent resist underlayer film, a patterned substrate having an excellent pattern shape can be obtained.
[レジスト下層膜形成工程]
本工程では、基板の一方の面側に当該レジスト下層膜形成用組成物によりレジスト下層膜を形成する。このレジスト下層膜の形成は、通常、当該レジスト下層膜形成用組成物を基板の一方の面側に塗布して塗膜を形成し、この塗膜を加熱することにより行われる。
[Resist underlayer film forming process]
In this step, a resist underlayer film is formed on one surface side of the substrate with the resist underlayer film forming composition. The formation of the resist underlayer film is usually carried out by applying the resist underlayer film forming composition to one surface side of the substrate to form a coating film, and heating the coating film.
上記基板としては、例えばシリコンウエハ、アルミニウムで被覆したウエハ等が挙げられる。また、基板等への当該レジスト下層膜形成用組成物の塗布方法は特に限定されず、例えば、回転塗布、流延塗布、ロール塗布等の適宜の方法で実施することができる。 Examples of the substrate include silicon wafers and wafers coated with aluminum. Further, the method of applying the composition for forming the resist underlayer film to the substrate or the like is not particularly limited, and for example, it can be carried out by an appropriate method such as rotary coating, casting coating, roll coating and the like.
上記塗膜の加熱は、通常、大気下で行われる。加熱温度の下限としては、150℃が好ましく、180℃がより好ましく、200℃がさらに好ましい。加熱温度の上限としては、500℃が好ましく、380℃がより好ましく、300℃がさらに好ましい。加熱温度が150℃未満の場合、酸化架橋が十分に進行せず、レジスト下層膜として必要な特性が発現しないおそれがある。加熱時間の下限としては、15秒が好ましく、30秒がより好ましく、45秒がさらに好ましい。加熱時間の上限としては、1,200秒が好ましく、600秒がより好ましく、300秒がさらに好ましい。 The heating of the coating film is usually performed in the atmosphere. As the lower limit of the heating temperature, 150 ° C. is preferable, 180 ° C. is more preferable, and 200 ° C. is further preferable. The upper limit of the heating temperature is preferably 500 ° C., more preferably 380 ° C., and even more preferably 300 ° C. If the heating temperature is less than 150 ° C., oxidative cross-linking may not proceed sufficiently and the properties required for the resist underlayer film may not be exhibited. The lower limit of the heating time is preferably 15 seconds, more preferably 30 seconds, and even more preferably 45 seconds. The upper limit of the heating time is preferably 1,200 seconds, more preferably 600 seconds, and even more preferably 300 seconds.
加熱時の酸素濃度の下限としては、5容量%が好ましい。加熱時の酸素濃度が低い場合、レジスト下層膜の酸化架橋が十分に進行せず、レジスト下層膜として必要な特性が発現できないおそれがある。 The lower limit of the oxygen concentration during heating is preferably 5% by volume. If the oxygen concentration during heating is low, the oxidative cross-linking of the resist underlayer film may not proceed sufficiently, and the properties required for the resist underlayer film may not be exhibited.
上記塗膜を150℃以上500℃以下の温度で加熱する前に、60℃以上250℃以下の温度で予備加熱しておいてもよい。予備加熱における加熱時間の下限としては、10秒が好ましく、30秒がより好ましい。上記加熱時間の上限としては、300秒が好ましく、180秒がより好ましい。この予備加熱を行うことにより、溶媒を予め気化させて膜を緻密にしておくことで、脱水素反応を効率良く進めることができる。 Before heating the coating film at a temperature of 150 ° C. or higher and 500 ° C. or lower, preheating may be performed at a temperature of 60 ° C. or higher and 250 ° C. or lower. As the lower limit of the heating time in the preheating, 10 seconds is preferable, and 30 seconds is more preferable. The upper limit of the heating time is preferably 300 seconds, more preferably 180 seconds. By performing this preheating, the solvent is vaporized in advance to make the film dense, so that the dehydrogenation reaction can proceed efficiently.
なお、当該レジスト下層膜形成方法においては、通常、上記塗膜を加熱してレジスト下層膜を形成するが、当該レジスト下層膜形成用組成物が感放射線性酸発生剤を含有する場合にあっては、露光と加熱とを組み合わせることにより塗膜を硬化させてレジスト下層膜を形成することもできる。この露光に用いられる放射線としては、感放射線性酸発生剤の種類に応じ、可視光線、紫外線、遠紫外線、X線、γ線等の電磁波;電子線、分子線、イオンビーム等の粒子線から適宜選択される。 In the resist underlayer film forming method, the resist underlayer film is usually formed by heating the coating film, but when the resist underlayer film forming composition contains a radiation-sensitive acid generator. Can also cure the coating film by combining exposure and heating to form a resist underlayer film. The radiation used for this exposure includes electromagnetic waves such as visible light, ultraviolet rays, far ultraviolet rays, X-rays, and γ-rays; and particle beams such as electron beams, molecular beams, and ion beams, depending on the type of radiation-sensitive acid generator. It is selected as appropriate.
形成されるレジスト下層膜の平均厚みとの下限としては、0.05μmが好ましく、0.1μmがより好ましく、0.5μmがさらに好ましい。上記平均厚みの上限としては、5μmが好ましく、3μmがより好ましく、2μmがさらに好ましい。 The lower limit of the average thickness of the resist underlayer film to be formed is preferably 0.05 μm, more preferably 0.1 μm, and even more preferably 0.5 μm. As the upper limit of the average thickness, 5 μm is preferable, 3 μm is more preferable, and 2 μm is further preferable.
このレジスト下層膜形成工程の後に、必要に応じて、上記レジスト下層膜の基板とは反対の面側に中間層(中間膜)を形成する工程をさらに有していてもよい。この中間層は、レジストパターン形成において、レジスト下層膜及び/又はレジスト膜が有する機能をさらに補ったり、これらが有していない機能を与えたりするために上記機能が付与された層のことである。例えば、反射防止膜を中間層として形成した場合、レジスト下層膜の反射防止機能をさらに補うことができる。 After the resist underlayer film forming step, if necessary, a step of forming an intermediate layer (intermediate film) on the surface side of the resist underlayer film opposite to the substrate may be further provided. This intermediate layer is a layer to which the above-mentioned functions are added in order to further supplement the functions of the resist underlayer film and / or the resist film in the formation of the resist pattern, or to give the functions that they do not have. .. For example, when the antireflection film is formed as an intermediate layer, the antireflection function of the resist underlayer film can be further supplemented.
この中間層は、有機化合物や無機酸化物により形成することができる。上記有機化合物としては、市販品として、例えば「DUV−42」、「DUV−44」、「ARC−28」、「ARC−29」(以上、Brewer Science社);「AR−3」、「AR−19」(以上、ローム アンド ハース社)等が挙げられる。上記無機酸化物としては、市販品として、例えば「NFC SOG01」、「NFC SOG04」、「NFC SOG080」(以上、JSR社)等が挙げられる。また、CVD法により形成されるポリシロキサン、酸化チタン、酸化アルミナ、酸化タングステン等を用いることができる。 This intermediate layer can be formed of an organic compound or an inorganic oxide. Examples of the above-mentioned organic compound include commercially available products such as "DUV-42", "DUV-44", "ARC-28", and "ARC-29" (above, Brewer Science); "AR-3", "AR". -19 ”(above, Roam and Haas) and the like. Examples of the commercially available inorganic oxide include "NFC SOG01", "NFC SOG04", and "NFC SOG080" (above, JSR Corporation). Further, polysiloxane, titanium oxide, alumina oxide, tungsten oxide and the like formed by the CVD method can be used.
中間層の形成方法は特に限定されないが、例えば塗布法やCVD法等を用いることができる。これらの中でも、塗布法が好ましい。塗布法を用いた場合、レジスト下層膜を形成後、中間層を連続して形成することができる。また、中間層の平均厚みは、中間層に求められる機能に応じて適宜選択されるが、中間層の平均厚みの下限としては、10nmが好ましく、20nmがより好ましい。上記平均厚みの上限としては、3,000nmが好ましく、300nmがより好ましい。 The method for forming the intermediate layer is not particularly limited, but for example, a coating method, a CVD method, or the like can be used. Among these, the coating method is preferable. When the coating method is used, the intermediate layer can be continuously formed after the resist underlayer film is formed. The average thickness of the intermediate layer is appropriately selected according to the function required of the intermediate layer, but the lower limit of the average thickness of the intermediate layer is preferably 10 nm, more preferably 20 nm. The upper limit of the average thickness is preferably 3,000 nm, more preferably 300 nm.
[レジストパターン形成工程]
本工程では上記レジスト下層膜の基板とは反対の面側にレジストパターンを形成する。この工程を行う方法としては、例えばレジスト組成物を用いる方法等が挙げられる。
[Resist pattern forming process]
In this step, a resist pattern is formed on the surface side of the resist underlayer film opposite to the substrate. Examples of the method for performing this step include a method using a resist composition and the like.
上記レジスト組成物を用いる方法では、具体的には、得られるレジスト膜が所定の厚みとなるようにレジスト組成物を塗布した後、プレベークすることによって塗膜中の溶媒を揮発させることにより、レジスト膜を形成する。 In the method using the resist composition, specifically, the resist composition is applied so that the obtained resist film has a predetermined thickness, and then the resist is volatilized by prebaking to volatilize the solvent in the coating film. Form a film.
上記レジスト組成物としては、例えば感放射線性酸発生剤を含有するポジ型又はネガ型の化学増幅型レジスト組成物、アルカリ可溶性樹脂とキノンジアジド系感光剤とからなるポジ型レジスト組成物、アルカリ可溶性樹脂と架橋剤とからなるネガ型レジスト組成物等が挙げられる。 Examples of the resist composition include a positive or negative chemically amplified resist composition containing a radiation-sensitive acid generator, a positive resist composition composed of an alkali-soluble resin and a quinonediazide-based photosensitive agent, and an alkali-soluble resin. Examples thereof include a negative resist composition composed of a cross-linking agent and a cross-linking agent.
上記レジスト組成物の固形分濃度の下限としては、0.3質量%が好ましく、1質量%がより好ましい。上記固形分濃度の上限としては、50質量%が好ましく、30質量%がより好ましい。また、上記レジスト組成物は、一般に、例えば孔径0.2μm程度のフィルターでろ過して、レジスト膜の形成に供される。なお、この工程では、市販のレジスト組成物をそのまま使用することもできる。 The lower limit of the solid content concentration of the resist composition is preferably 0.3% by mass, more preferably 1% by mass. The upper limit of the solid content concentration is preferably 50% by mass, more preferably 30% by mass. Further, the resist composition is generally filtered through, for example, a filter having a pore size of about 0.2 μm to be used for forming a resist film. In this step, a commercially available resist composition can be used as it is.
レジスト組成物の塗布方法としては特に限定されず、例えばスピンコート法等が挙げられる。また、プレベークの温度としては、使用されるレジスト組成物の種類等に応じて適宜調整されるが、上記温度の下限としては、30℃が好ましく、50℃がより好ましい。上記温度の上限としては、200℃が好ましく、150℃がより好ましい。プレベークの時間の下限としては、10秒が好ましく、30秒がより好ましい。上記時間の上限としては、600秒が好ましく、300秒がより好ましい。 The method for applying the resist composition is not particularly limited, and examples thereof include a spin coating method. The prebake temperature is appropriately adjusted according to the type of resist composition used and the like, but the lower limit of the temperature is preferably 30 ° C., more preferably 50 ° C. The upper limit of the temperature is preferably 200 ° C., more preferably 150 ° C. As the lower limit of the prebaking time, 10 seconds is preferable, and 30 seconds is more preferable. The upper limit of the time is preferably 600 seconds, more preferably 300 seconds.
次に、選択的な放射線照射により上記形成されたレジスト膜を露光する。露光に用いられる放射線としては、レジスト組成物に使用される感放射線性酸発生剤の種類に応じて、可視光線、紫外線、遠紫外線、X線、γ線等の電磁波;電子線、分子線、イオンビーム等の粒子線から適切に選択される。これらの中で、遠紫外線が好ましく、KrFエキシマレーザー光(248nm)、ArFエキシマレーザー光(193nm)、F2エキシマレーザー光(波長157nm)、Kr2エキシマレーザー光(波長147nm)、ArKrエキシマレーザー光(波長134nm)及び極端紫外線(波長13.5nm等、EUV)がより好ましく、KrFエキシマレーザー光、ArFエキシマレーザー光及びEUVがさらに好ましい。 Next, the resist film formed above is exposed by selective irradiation. The radiation used for exposure includes electromagnetic waves such as visible light, ultraviolet rays, far ultraviolet rays, X-rays, and γ-rays; electron beams, molecular beams, etc., depending on the type of radiation-sensitive acid generator used in the resist composition. Appropriately selected from particle beams such as ion beams. Among these, deep ultraviolet rays are preferable, KrF excimer laser light (248 nm), ArF excimer laser light (193 nm), F 2 excimer laser light (wavelength 157 nm), Kr 2 excimer laser light (wavelength 147 nm), ArKr excimer laser beam (Radiation 134 nm) and extreme ultraviolet (UVV such as wavelength 13.5 nm) are more preferable, and KrF excimer laser light, ArF excimer laser light and EUV are further preferable.
上記露光後、解像度、パターンプロファイル、現像性等を向上させるためポストベークを行うことができる。このポストベークの温度としては、使用されるレジスト組成物の種類等に応じて適宜調整されるが、上記温度の下限としては、50℃が好ましく、70℃がより好ましい。上記温度の上限としては、200℃が好ましく、150℃がより好ましい。ポストベークの時間の下限としては、10秒が好ましく、30秒がより好ましい。上記時間の上限としては、600秒が好ましく、300秒がより好ましい。 After the above exposure, post-baking can be performed to improve the resolution, pattern profile, developability, and the like. The temperature of this post-bake is appropriately adjusted according to the type of resist composition used and the like, but the lower limit of the temperature is preferably 50 ° C., more preferably 70 ° C. The upper limit of the temperature is preferably 200 ° C., more preferably 150 ° C. As the lower limit of the post-baking time, 10 seconds is preferable, and 30 seconds is more preferable. The upper limit of the time is preferably 600 seconds, more preferably 300 seconds.
次に、上記露光されたレジスト膜を現像液で現像してレジストパターンを形成する。この現像は、アルカリ現像であっても有機溶媒現像であってもよい。現像液としては、アルカリ現像の場合、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、珪酸ナトリウム、メタ珪酸ナトリウム、アンモニア、エチルアミン、n−プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、ピロール、ピペリジン、コリン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネン等のアルカリ性水溶液が挙げられる。これらのアルカリ性水溶液には、例えばメタノール、エタノール等のアルコール類などの水溶性有機溶媒、界面活性剤等を適量添加することもできる。また、有機溶媒現像の場合、現像液としては、例えば上述の[B]溶媒として例示した種々の有機溶媒等が挙げられる。 Next, the exposed resist film is developed with a developing solution to form a resist pattern. This development may be alkaline development or organic solvent development. As the developing solution, in the case of alkaline development, for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di-n-propylamine, triethylamine, methyl Diethylamine, dimethylethanolamine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, pyrrole, piperidine, choline, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7-undecene, 1,5-diazabicyclo [ 4.3.0] An alkaline aqueous solution such as -5-nonen can be mentioned. An appropriate amount of a water-soluble organic solvent such as alcohols such as methanol and ethanol, a surfactant and the like can be added to these alkaline aqueous solutions. Further, in the case of organic solvent development, examples of the developing solution include various organic solvents exemplified as the above-mentioned [B] solvent.
上記現像液での現像後、洗浄し、乾燥することによって、所定のレジストパターンが形成される。 A predetermined resist pattern is formed by washing and drying after development with the above developer.
本レジストパターン形成工程を行う方法として、上述のレジスト組成物を用いる方法以外にも、ナノインプリント法を用いる方法、自己組織化組成物を用いる方法等も用いることができる。 As a method for performing the present resist pattern forming step, in addition to the method using the above-mentioned resist composition, a method using a nanoimprint method, a method using a self-assembling composition, and the like can also be used.
[基板パターン形成工程]
本工程では、レジストパターンをマスクとした複数回のエッチングにより基板にパターンを形成する。上記中間層を有さない場合はレジスト下層膜、基板の順に順次エッチングし、上記中間層を有する場合は中間層、レジスト下層膜、基板の順に順次エッチングを行う。このエッチングの方法としては、ドライエッチング、ウエットエッチング等が挙げられる。これらの中で、基板パターンの形状をより優れたものとする観点から、ドライエッチングが好ましい。このドライエッチングには、例えば酸素プラズマ等のガスプラズマ等が用いられる。上記エッチングの後、所定のパターンを有する基板が得られる。
[Substrate pattern forming process]
In this step, a pattern is formed on the substrate by a plurality of etchings using the resist pattern as a mask. If the intermediate layer is not provided, the resist underlayer film and the substrate are sequentially etched, and if the intermediate layer is provided, the intermediate layer, the resist underlayer film, and the substrate are sequentially etched. Examples of this etching method include dry etching and wet etching. Among these, dry etching is preferable from the viewpoint of improving the shape of the substrate pattern. For this dry etching, for example, gas plasma such as oxygen plasma is used. After the etching, a substrate having a predetermined pattern is obtained.
<レジスト下層膜>
本発明のレジスト下層膜は、当該レジスト下層膜形成用組成物から形成される。当該レジスト下層膜は、上述の当該レジスト下層膜形成用組成物から形成されるので、溶媒耐性、エッチング耐性、耐熱性及び埋め込み性に優れている。
<Resist underlayer film>
The resist underlayer film of the present invention is formed from the resist underlayer film forming composition. Since the resist underlayer film is formed from the above-mentioned resist underlayer film forming composition, it is excellent in solvent resistance, etching resistance, heat resistance and embedding property.
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。各種物性値の測定方法を以下に示す。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. The measurement method of various physical property values is shown below.
[Mw及びMn]
[A]重合体のMw及びMnは、東ソー社のGPCカラム(「G2000HXL」2本、及び「G3000HXL」1本)を用い、流量:1.0mL/分、溶出溶媒:テトラヒドロフラン、カラム温度:40℃の分析条件で、単分散ポリスチレンを標準とするゲルパーミエーションクロマトグラフ(検出器:示差屈折計)により測定した。
[Mw and Mn]
[A] For Mw and Mn of the polymer, a GPC column (two "G2000HXL" and one "G3000HXL") manufactured by Toso Co., Ltd. was used, the flow rate was 1.0 mL / min, the elution solvent was tetrahydrofuran, and the column temperature was 40. It was measured by a gel permeation chromatograph (detector: differential refractometer) using monodisperse polystyrene as a standard under analytical conditions of ° C.
[固形分濃度]
レジスト下層膜形成用組成物0.5gを30分間250℃で焼成することで、レジスト下層膜形成用組成物0.5gに対する固形分の質量を測定し、レジスト下層膜形成用組成物の固形分濃度(質量%)を算出した。
[Solid content concentration]
By firing 0.5 g of the resist underlayer film forming composition at 250 ° C. for 30 minutes, the mass of the solid content with respect to 0.5 g of the resist underlayer film forming composition was measured, and the solid content of the resist underlayer film forming composition was measured. The concentration (% by mass) was calculated.
[膜の平均厚み]
膜の平均厚みは、分光エリプソメータ(J.A.WOOLLAM社の「M2000D」)を用いて測定した。
[Average thickness of film]
The average thickness of the membrane was measured using a spectroscopic ellipsometer (“M2000D” from JA WOOLLAM).
<[A]重合体の合成>
[実施例1]
温度計、コンデンサー及び機械式攪拌機を備えた3口フラスコに、窒素下で4,4’−(α−メチルベンジリデン)ビスフェノール34.5g(118.9mmol)、フェノール2.80g(29.7mmol)及びパラホルムアルデヒド3.49gを仕込んだ。次に、60gのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)を加えて溶解させた後、p−トルエンスルホン酸一水和物0.220g(1.28mmol)を添加し、95℃で6時間攪拌して重合した。その後、重合反応液を多量のメタノール/水(70/30(質量比))混合溶液中に投入し、沈殿物をろ過することにより、下記式(a−1)で表される重合体を得た。得られた重合体(a−1)のMwは4,216であった。
<[A] Synthesis of polymer>
[Example 1]
In a three-necked flask equipped with a thermometer, condenser and mechanical stirrer, under nitrogen, 34.5 g (118.9 mmol) of 4,4'-(α-methylbenzylidene) bisphenol, 2.80 g (29.7 mmol) of phenol and 3.49 g of paraformaldehyde was charged. Next, 60 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) was added and dissolved, 0.220 g (1.28 mmol) of p-toluenesulfonic acid monohydrate was added, and the mixture was stirred at 95 ° C. for 6 hours. Polymerized. Then, the polymerization reaction solution is put into a large amount of methanol / water (70/30 (mass ratio)) mixed solution, and the precipitate is filtered to obtain a polymer represented by the following formula (a-1). rice field. The Mw of the obtained polymer (a-1) was 4,216.
[実施例2]
実施例1における4,4’−(α−メチルベンジリデン)ビスフェノール34.5g(118.9mmol)、フェノール2.80g(29.7mmol)及びパラホルムアルデヒド3.49gを4,4’−(α−メチルベンジリデン)ビスフェノール32.9g(113.4mmol)、1−ナフトール4.09g(28.4mmol)及びパラホルムアルデヒド3.75gに変更した以外は実施例1と同様の反応スキームにより、下記式(a−2)で表される重合体を合成した。得られた重合体(a−2)のMwは3,006であった。
[Example 2]
4,4'-(α-methylbenzylidene) bisphenol 34.5 g (118.9 mmol), 2.80 g (29.7 mmol) of phenol and 3.49 g of paraformaldehyde in Example 1 were added to 4,4'-(α-methyl). Benzyllidene) Bisphenol 32.9 g (113.4 mmol), 1-naphthol 4.09 g (28.4 mmol) and paraformaldehyde 3.75 g were changed to the same reaction scheme as in Example 1 according to the following formula (a-2). ) Was synthesized. The Mw of the obtained polymer (a-2) was 3,006.
[実施例3]
実施例1における4,4’−(α−メチルベンジリデン)ビスフェノール34.5g(118.9mmol)、フェノール2.80g(29.7mmol)及びパラホルムアルデヒド3.49gを4,4’−(α−メチルベンジリデン)ビスフェノール28.7g(99.0mmol)、ビスフェノールフルオレン8.67g(24.7mmol)及びパラホルムアルデヒド3.28gに変更した以外は実施例1と同様の反応スキームにより、下記式(a−3)で表される重合体を合成した。得られた重合体(a−3)のMwは4,030であった。
[Example 3]
4,4'-(α-methylbenzylidene) bisphenol 34.5 g (118.9 mmol), 2.80 g (29.7 mmol) of phenol and 3.49 g of paraformaldehyde in Example 1 were added to 4,4'-(α-methyl). Benzyllidene) Bisphenol 28.7 g (99.0 mmol), bisphenol fluorene 8.67 g (24.7 mmol) and paraformaldehyde 3.28 g were changed to the same reaction scheme as in Example 1 according to the following formula (a-3). The polymer represented by is synthesized. The Mw of the obtained polymer (a-3) was 4,030.
[実施例4]
実施例1における4,4’−(α−メチルベンジリデン)ビスフェノール34.5g(118.9mmol)、フェノール2.80g(29.7mmol)及びパラホルムアルデヒド3.49gを4,4’−(α−メチルベンジリデン)ビスフェノール31.3g(107.8mmol)、1−ヒドロキシピレン5.88g(26.9mmol)及びパラホルムアルデヒド3.39gに変更した以外は実施例1と同様の反応スキームにより、下記式(a−4)で表される重合体を合成した。得られた重合体(a−4)のMwは3,849であった。
[Example 4]
4,4'-(α-methylbenzylidene) bisphenol 34.5 g (118.9 mmol), 2.80 g (29.7 mmol) of phenol and 3.49 g of paraformaldehyde in Example 1 were added to 4,4'-(α-methyl). Benzyllidene) Bisphenol 31.3 g (107.8 mmol), 1-hydroxypyrene 5.88 g (26.9 mmol) and paraformaldehyde 3.39 g were changed to the same reaction scheme as in Example 1 according to the following formula (a-). The polymer represented by 4) was synthesized. The Mw of the obtained polymer (a-4) was 3,849.
[実施例5]
実施例1における4,4’−(α−メチルベンジリデン)ビスフェノール34.5g(118.9mmol)、フェノール2.80g(29.7mmol)及びパラホルムアルデヒド3.49gを4,4’−{1−[4−[1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル]フェニル]エチリデン}ビスフェノール33.6g(79.2mmol)、1−ヒドロキシピレン4.32g(19.8mmol)及びパラホルムアルデヒド2.50gに変更した以外は実施例1と同様の反応スキームにより、下記式(a−5)で表される重合体を合成した。得られた重合体(a−5)のMwは3,602であった。
[Example 5]
3,4'-(α-methylbenzylidene) bisphenol 34.5 g (118.9 mmol), 2.80 g (29.7 mmol) of phenol and 3.49 g of paraformaldehyde in Example 1 were added to 4,4'-{1-[ To 4- [1- (4-hydroxyphenyl) -1-methylethyl] phenyl] ethylidene} bisphenol 33.6 g (79.2 mmol), 1-hydroxypyrene 4.32 g (19.8 mmol) and paraformaldehyde 2.50 g A polymer represented by the following formula (a-5) was synthesized by the same reaction scheme as in Example 1 except for the modification. The Mw of the obtained polymer (a-5) was 3,602.
[実施例6]
実施例1における4,4’−(α−メチルベンジリデン)ビスフェノール34.5g(118.9mmol)、フェノール2.80g(29.7mmol)及びパラホルムアルデヒド3.49gを4,4’−(α−メチルベンジリデン)ビスフェノール17.5g(60.4mmol)、1−ヒドロキシピレン8.78g(40.2mmol)、フェノール9.47g(100.6mmol)及びパラホルムアルデヒド4.76gに変更した以外は実施例1と同様の反応スキームにより、下記重合体(a−6)を合成した。得られた重合体(a−6)のMwは4,895であった。
[Example 6]
4,4'-(α-methylbenzylidene) bisphenol 34.5 g (118.9 mmol), 2.80 g (29.7 mmol) of phenol and 3.49 g of paraformaldehyde in Example 1 were added to 4,4'-(α-methyl). Same as in Example 1 except that it was changed to 17.5 g (60.4 mmol) of bisphenol) bisphenol, 8.78 g (40.2 mmol) of 1-hydroxypyrene, 9.47 g (100.6 mmol) of phenol, and 4.76 g of paraformaldehyde. The following polymer (a-6) was synthesized by the reaction scheme of. The Mw of the obtained polymer (a-6) was 4,895.
[実施例7]
実施例1における4,4’−(α−メチルベンジリデン)ビスフェノール34.5g(118.9mmol)、フェノール2.80g(29.7mmol)及びパラホルムアルデヒド3.49gを4,4’−(α−メチルベンジリデン)ビスフェノール15.2g(52.5mmol)、1−ヒドロキシピレン7.63g(35.0mmol)、1−ナフトール12.6g(87.5mmol)及びパラホルムアルデヒド4.52g(150.4mmol)に変更した以外は実施例1と同様の反応スキームにより、下記式(a−7)で表される重合体を合成した。得られた重合体(a−7)のMwは3,363であった。
[Example 7]
4,4'-(α-methylbenzylidene) bisphenol 34.5 g (118.9 mmol), 2.80 g (29.7 mmol) of phenol and 3.49 g of paraformaldehyde in Example 1 were added to 4,4'-(α-methyl). Bendilidene) Bisphenol 15.2 g (52.5 mmol), 1-hydroxypyrene 7.63 g (35.0 mmol), 1-naphthol 12.6 g (87.5 mmol) and paraformaldehyde 4.52 g (150.4 mmol) A polymer represented by the following formula (a-7) was synthesized by the same reaction scheme as in Example 1 except for the above. The Mw of the obtained polymer (a-7) was 3,363.
[実施例8]
実施例1における4,4’−(α−メチルベンジリデン)ビスフェノール34.5g(118.9mmol)、フェノール2.80g(29.7mmol)及びパラホルムアルデヒド3.49gを4,4’−{1−[4−[1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル]フェニル]エチリデン}ビスフェノール7.88g(18.6mmol)、1−ヒドロキシピレン8.10g(37.1mmol)、1−ナフトール18.7g(129.9mmol)及びパラホルムアルデヒド5.29g(176.3mmol)に変更した以外は実施例1と同様の反応スキームにより下記式(a−8)で表される重合体を合成した。得られた重合体(a−8)のMwは3,125であった。
[Example 8]
3,4'-(α-methylbenzylidene) bisphenol 34.5 g (118.9 mmol), 2.80 g (29.7 mmol) of phenol and 3.49 g of paraformaldehyde in Example 1 were added to 4,4'-{1-[ 4- [1- (4-Hydroxyphenyl) -1-methylethyl] phenyl] ethylidene} bisphenol 7.88 g (18.6 mmol), 1-hydroxypyrene 8.10 g (37.1 mmol), 1-naphthol 18.7 g A polymer represented by the following formula (a-8) was synthesized by the same reaction scheme as in Example 1 except that it was changed to (129.9 mmol) and 5.29 g (176.3 mmol) of paraformaldehyde. The Mw of the obtained polymer (a-8) was 3,125.
[実施例9]
実施例1における4,4’−(α−メチルベンジリデン)ビスフェノール34.5g(118.9mmol)、フェノール2.80g(29.7mmol)及びパラホルムアルデヒド3.49gをビス(4−ヒドロキシフェニル)ジフェニルメタン16.9g(48.0mmol)、1−ヒドロキシピレン6.98g(32.0mmol)、1−ナフトール11.5g(80.0mmol)及びパラホルムアルデヒド4.56g(152.0mmol)に変更した以外は実施例1と同様の反応スキームにより、下記式(a−9)で表される重合体を合成した。得られた重合体(a−9)のMwは2,885であった。
[Example 9]
Bis (4-hydroxyphenyl) diphenylmethane 16 containing 34.5 g (118.9 mmol) of 4,4'-(α-methylbenzylidene) bisphenol, 2.80 g (29.7 mmol) of phenol and 3.49 g of paraformaldehyde in Example 1. Examples except changing to 9.9 g (48.0 mmol), 1-hydroxypyrene 6.98 g (32.0 mmol), 1-naphthol 11.5 g (80.0 mmol) and paraformaldehyde 4.56 g (152.0 mmol). A polymer represented by the following formula (a-9) was synthesized by the same reaction scheme as in 1. The Mw of the obtained polymer (a-9) was 2,885.
[実施例10]
実施例1における4,4’−(α−メチルベンジリデン)ビスフェノール34.5g(118.9mmol)、フェノール2.80g(29.7mmol)及びパラホルムアルデヒド3.49gを4,4’−(α−メチルベンジリデン)ビスフェノール15.3g(52.6mmol)、ピレン7.09g(35.1mmol)、1−ナフトール12.6g(87.6mmol)及びパラホルムアルデヒド5.00g(166.5mmol)に変更した以外は実施例1と同様の反応スキームにより、下記式(a−10)で表される重合体を合成した。得られた重合体(a−10)のMwは2,646であった。
[Example 10]
4,4'-(α-methylbenzylidene) bisphenol 34.5 g (118.9 mmol), 2.80 g (29.7 mmol) of phenol and 3.49 g of paraformaldehyde in Example 1 were added to 4,4'-(α-methyl). Performed except for changes to 15.3 g (52.6 mmol) of benzylidene bisphenol, 7.09 g (35.1 mmol) of pyrene, 12.6 g (87.6 mmol) of 1-naphthol, and 5.00 g (166.5 mmol) of paraformaldehyde. A polymer represented by the following formula (a-10) was synthesized by the same reaction scheme as in Example 1. The Mw of the obtained polymer (a-10) was 2,646.
[実施例11]
温度計、コンデンサー及び機械式攪拌機を備えた3口フラスコに、窒素下で4,4’−(α−メチルベンジリデン)ビスフェノール13.3g(45.9mmol)、1−ナフトール6.61g(45.9mmol)及び1−ホルミルピレン20.8g(90.1mmol)を仕込んだ。次に60gのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)を加えて溶解させた後、p−トルエンスルホン酸一水和物4.40g(23.1mmol)を添加し、130℃で8時間攪拌して重合した。その後、重合反応液を多量のメタノール/水(70/30(質量比))混合溶液中に投入し、沈殿した化合物をろ過して、下記式(a−11)で表される重合体を得た。得られた重合体(a−11)のMwは1,445であった。
[Example 11]
In a three-necked flask equipped with a thermometer, condenser and mechanical stirrer, 13.3 g (45.9 mmol) of 4,4'-(α-methylbenzylidene) bisphenol and 6.61 g (45.9 mmol) of 1-naphthol under nitrogen. ) And 1-formylpyrene (20.8 g (90.1 mmol)) were charged. Next, 60 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) was added and dissolved, then 4.40 g (23.1 mmol) of p-toluenesulfonic acid monohydrate was added, and the mixture was stirred at 130 ° C. for 8 hours for polymerization. did. Then, the polymerization reaction solution is put into a large amount of methanol / water (70/30 (mass ratio)) mixed solution, and the precipitated compound is filtered to obtain a polymer represented by the following formula (a-11). rice field. The Mw of the obtained polymer (a-11) was 1,445.
[実施例12]
実施例11における4,4’−(α−メチルベンジリデン)ビスフェノール13.3g(45.9mmol)、1−ナフトール6.61g(45.9mmol)及び1−ホルミルピレン20.8g(90.1mmol)を4,4’−(α−メチルベンジリデン)ビスフェノール19.5g(67.1mmol)、1−ヒドロキシピレン6.28g(28.8mmol)、1−ナフトール8.40g(58.2mmol)及び1−ナフトアルデヒド14.2g(91.1mmol)に変更した以外は実施例11と同様の反応スキームにより、下記式(a−12)で表される重合体を合成した。得られた重合体(a−12)のMwは2,202であった。
[Example 12]
13.3 g (45.9 mmol) of 4,4'-(α-methylbenzylidene) bisphenol, 6.61 g (45.9 mmol) of 1-naphthol and 20.8 g (90.1 mmol) of 1-formylpyrene in Example 11 were added. 4,4'-(α-methylbenzylidene) bisphenol 19.5 g (67.1 mmol), 1-hydroxypyrene 6.28 g (28.8 mmol), 1-naphthol 8.40 g (58.2 mmol) and 1-naphtholaldehyde A polymer represented by the following formula (a-12) was synthesized by the same reaction scheme as in Example 11 except that the amount was changed to 14.2 g (91.1 mmol). The Mw of the obtained polymer (a-12) was 2,202.
[実施例138]
実施例1における4,4’−(α−メチルベンジリデン)ビスフェノール34.5g(118.9mmol)、フェノール2.80g(29.7mmol)及びパラホルムアルデヒド3.49gを4,4’−(α−メチルベンジリデン)ビスフェノール28.7g(99.0mmol)、ビスナフトールフルオレン11.1g(24.7mmol)及びパラホルムアルデヒド3.28gに変更した以外は実施例1と同様の反応スキームにより、下記式(a−13)で表される重合体を合成した。得られた重合体(a−13)のMwは4,820であった。
[Example 138]
4,4'-(α-methylbenzylidene) bisphenol 34.5 g (118.9 mmol), 2.80 g (29.7 mmol) of phenol and 3.49 g of paraformaldehyde in Example 1 were added to 4,4'-(α-methyl). Benzyllidene) Bisphenol 28.7 g (99.0 mmol), bisnaphtholfluorene 11.1 g (24.7 mmol) and paraformaldehyde 3.28 g were changed to the same reaction scheme as in Example 1 according to the following formula (a-13). ) Was synthesized. The Mw of the obtained polymer (a-13) was 4,820.
[実施例139]
実施例1における4,4’−(α−メチルベンジリデン)ビスフェノール34.5g(118.9mmol)、フェノール2.80g(29.7mmol)及びパラホルムアルデヒド3.49gを4,4’−(α−メチルベンジリデン)ビスフェノール28.7g(99.0mmol)、2,7−ジヒドロキシナフタレン3.4g(24.7mmol)及びパラホルムアルデヒド3.28gに変更した以外は実施例1と同様の反応スキームにより、下記式(a−14)で表される重合体を合成した。得られた重合体(a−14)のMwは3,510であった。
[Example 139]
4,4'-(α-methylbenzalidene) bisphenol 34.5 g (118.9 mmol), 2.80 g (29.7 mmol) of phenol and 3.49 g of paraformaldehyde in Example 1 were added to 4,4'-(α-methyl). Bendilidene) Bisphenol 28.7 g (99.0 mmol), 2,7-dihydroxynaphthalene 3.4 g (24.7 mmol) and paraformaldehyde 3.28 g were changed to the same reaction scheme as in Example 1 according to the following formula ( The polymer represented by a-14) was synthesized. The Mw of the obtained polymer (a-14) was 3,510.
[実施例13]
温度計、コンデンサー及び機械式攪拌機を備えた3口フラスコに、窒素下で上記得られた重合体(a−1)20g、N,N−ジメチルアセトアミド80g及び炭酸カリウム22.2g(161mmol)を仕込んだ。次に80℃に加温し、臭化プロパルギル19.1g(161mmol)を添加した後、6時間攪拌して反応を行った。その後、反応溶液にメチルイソブチルケトン40g及び水80gを添加して分液操作を行った後、有機相を多量のメタノール中に投入し、沈殿した化合物をろ過することで、下記式(A−1)で表される重合体を得た。得られた重合体(A−1)のMwは4,768であった。
[Example 13]
In a three-necked flask equipped with a thermometer, a condenser and a mechanical stirrer, 20 g of the above-mentioned polymer (a-1), 80 g of N, N-dimethylacetamide and 22.2 g (161 mmol) of potassium carbonate were charged under nitrogen. is. Next, the mixture was heated to 80 ° C., 19.1 g (161 mmol) of propargyl bromide was added, and the mixture was stirred for 6 hours to carry out the reaction. Then, 40 g of methyl isobutyl ketone and 80 g of water were added to the reaction solution to carry out a liquid separation operation, and then the organic phase was put into a large amount of methanol and the precipitated compound was filtered to obtain the following formula (A-1). ) Was obtained. The Mw of the obtained polymer (A-1) was 4,768.
[実施例14]
実施例13における重合体(a−1)20g、炭酸カリウム22.2g(161mmol)及び臭化プロパルギル19.1g(161mmol)を重合体(a−2)20g、炭酸カリウム21.2g(153mmol)及び臭化プロパルギル18.2g(153mmol)に変更した以外は実施例13と同様の反応スキームにより、下記式(A−2)で表される重合体を合成した。得られた重合体(A−2)のMwは3,221であった。
[Example 14]
20 g of the polymer (a-1), 22.2 g (161 mmol) of potassium carbonate and 19.1 g (161 mmol) of propargyl bromide in Example 13 were added to 20 g of the polymer (a-2), 21.2 g (153 mmol) of potassium carbonate and the like. A polymer represented by the following formula (A-2) was synthesized by the same reaction scheme as in Example 13 except that the amount was changed to 18.2 g (153 mmol) of propargyl bromide. The Mw of the obtained polymer (A-2) was 3,221.
[実施例15]
実施例13における重合体(a−1)20g、炭酸カリウム22.2g(161mmol)及び臭化プロパルギル19.1g(161mmol)を重合体(a−3)20g、炭酸カリウム20.5g(148mmol)及び臭化プロパルギル17.7g(148mmol)に変更した以外は実施例13と同様の反応スキームにより、下記式(A−3)で表される重合体を合成した。得られた重合体(A−3)のMwは4,426であった。
[Example 15]
20 g of the polymer (a-1), 22.2 g (161 mmol) of potassium carbonate and 19.1 g (161 mmol) of propargyl bromide in Example 13 were added to 20 g of the polymer (a-3), 20.5 g (148 mmol) of potassium carbonate and the like. A polymer represented by the following formula (A-3) was synthesized by the same reaction scheme as in Example 13 except that the amount was changed to 17.7 g (148 mmol) of propargyl bromide. The Mw of the obtained polymer (A-3) was 4,426.
[実施例16]
実施例13における重合体(a−1)20g、炭酸カリウム22.2g(161mmol)及び臭化プロパルギル19.1g(161mmol)を重合体(a−4)20g、炭酸カリウム20.1g(146mmol)及び臭化プロパルギル17.3g(146mmol)に変更した以外は実施例13と同様の反応スキームにより、下記式(A−4)で表される重合体を合成した。得られた重合体(A−4)のMwは4,503であった。
[Example 16]
20 g of the polymer (a-1), 22.2 g (161 mmol) of potassium carbonate and 19.1 g (161 mmol) of propargyl bromide in Example 13 were added to 20 g of the polymer (a-4), 20.1 g (146 mmol) of potassium carbonate and the like. A polymer represented by the following formula (A-4) was synthesized by the same reaction scheme as in Example 13 except that the amount was changed to 17.3 g (146 mmol) of propargyl bromide. The Mw of the obtained polymer (A-4) was 4,503.
[実施例17]
実施例13における重合体(a−1)20g、炭酸カリウム22.2g(161mmol)及び臭化プロパルギル19.1g(161mmol)を重合体(a−5)20g、炭酸カリウム21.3g(154mmol)及び臭化プロパルギル18.4g(154mmol)に変更した以外は実施例13と同様の反応スキームにより、下記式(A−5)で表される重合体を合成した。得られた重合体(A−5)のMwは4,121であった。
[Example 17]
20 g of the polymer (a-1), 22.2 g (161 mmol) of potassium carbonate and 19.1 g (161 mmol) of propargyl bromide in Example 13 were added to 20 g of the polymer (a-5), 21.3 g (154 mmol) of potassium carbonate, and the like. A polymer represented by the following formula (A-5) was synthesized by the same reaction scheme as in Example 13 except that the amount was changed to 18.4 g (154 mmol) of propargyl bromide. The Mw of the obtained polymer (A-5) was 4,121.
[実施例18]
実施例13における重合体(a−1)20g、炭酸カリウム22.2g(161mmol)及び臭化プロパルギル19.1g(161mmol)を重合体(a−6)20g、炭酸カリウム21.7g(157mmol)及び臭化プロパルギル18.7g(157mmol)に変更した以外は実施例13と同様の反応スキームにより、下記式(A−6)で表される重合体を合成した。得られた重合体(A−6)のMwは5,801であった。
[Example 18]
20 g of the polymer (a-1), 22.2 g (161 mmol) of potassium carbonate and 19.1 g (161 mmol) of propargyl bromide in Example 13 were added to 20 g of the polymer (a-6), 21.7 g (157 mmol) of potassium carbonate and A polymer represented by the following formula (A-6) was synthesized by the same reaction scheme as in Example 13 except that the amount was changed to 18.7 g (157 mmol) of propargyl bromide. The Mw of the obtained polymer (A-6) was 5,801.
[実施例19]
実施例13における重合体(a−1)20g、炭酸カリウム22.2g(161mmol)及び臭化プロパルギル19.1g(161mmol)を重合体(a−7)20g、炭酸カリウム18.9g(136mmol)及び臭化プロパルギル16.2g(136mmol)に変更した以外は実施例13と同様の反応スキームにより、下記式(A−7)で表される重合体を合成した。得られた重合体(A−7)のMwは3,820であった。
[Example 19]
20 g of the polymer (a-1), 22.2 g (161 mmol) of potassium carbonate and 19.1 g (161 mmol) of propargyl bromide in Example 13 were added to 20 g of the polymer (a-7), 18.9 g (136 mmol) of potassium carbonate and A polymer represented by the following formula (A-7) was synthesized by the same reaction scheme as in Example 13 except that the amount was changed to 16.2 g (136 mmol) of propargyl bromide. The Mw of the obtained polymer (A-7) was 3,820.
[実施例20]
実施例13における重合体(a−1)20g、炭酸カリウム22.2g(161mmol)及び臭化プロパルギル19.1g(161mmol)を重合体(a−8)20g、炭酸カリウム18.5g(134mmol)及び臭化プロパルギル15.9g(134mmol)に変更した以外は実施例13と同様の反応スキームにより、下記式(A−8)で表される重合体を合成した。得られた重合体(A−8)のMwは3,536であった。
[Example 20]
20 g of the polymer (a-1), 22.2 g (161 mmol) of potassium carbonate and 19.1 g (161 mmol) of propargyl bromide in Example 13 were added to 20 g of the polymer (a-8), 18.5 g (134 mmol) of potassium carbonate and the like. A polymer represented by the following formula (A-8) was synthesized by the same reaction scheme as in Example 13 except that the amount was changed to 15.9 g (134 mmol) of propargyl bromide. The Mw of the obtained polymer (A-8) was 3,536.
[実施例21]
実施例13における重合体(a−1)20g、炭酸カリウム22.2g(161mmol)及び臭化プロパルギル19.1g(161mmol)を重合体(a−9)20g、炭酸カリウム17.2g(125mmol)及び臭化プロパルギル14.8g(125mmol)に変更した以外は実施例13と同様の反応スキームにより、下記式(A−9)で表される重合体を合成した。得られた重合体(A−9)のMwは3,262であった。
[Example 21]
20 g of the polymer (a-1), 22.2 g (161 mmol) of potassium carbonate and 19.1 g (161 mmol) of propargyl bromide in Example 13 were added to 20 g of the polymer (a-9), 17.2 g (125 mmol) of potassium carbonate and the like. A polymer represented by the following formula (A-9) was synthesized by the same reaction scheme as in Example 13 except that the amount was changed to 14.8 g (125 mmol) of propargyl bromide. The Mw of the obtained polymer (A-9) was 3,262.
[実施例22]
実施例13における重合体(a−1)20g、炭酸カリウム22.2g(161mmol)及び臭化プロパルギル19.1g(161mmol)を重合体(a−10)20g、炭酸カリウム14.8g(107mmol)及び臭化プロパルギル12.7g(107mmol)に変更した以外は実施例13と同様の反応スキームにより下記式(A−10)で表される重合体を合成した。得られた重合体(A−10)のMwは2,967であった。
[Example 22]
20 g of the polymer (a-1), 22.2 g (161 mmol) of potassium carbonate and 19.1 g (161 mmol) of propargyl bromide in Example 13 were added to 20 g of the polymer (a-10), 14.8 g (107 mmol) of potassium carbonate, and the like. A polymer represented by the following formula (A-10) was synthesized by the same reaction scheme as in Example 13 except that the amount was changed to 12.7 g (107 mmol) of propargyl bromide. The Mw of the obtained polymer (A-10) was 2,967.
[実施例23]
実施例13における重合体(a−1)20g、炭酸カリウム22.2g(161mmol)及び臭化プロパルギル19.1g(161mmol)を重合体(a−11)20g、炭酸カリウム10.2g(74.0mmol)及び臭化プロパルギル8.80g(74.0mmol)に変更した以外は実施例13と同様の反応スキームにより、下記式(A−11)で表される重合体を合成した。得られた重合体(A−11)のMwは1,627であった。
[Example 23]
20 g of the polymer (a-1), 22.2 g (161 mmol) of potassium carbonate and 19.1 g (161 mmol) of propargyl bromide in Example 13 were added to 20 g of the polymer (a-11) and 10.2 g (74.0 mmol) of potassium carbonate. ) And Propargyl bromide (8.80 g (74.0 mmol)), and the same reaction scheme as in Example 13 was used to synthesize a polymer represented by the following formula (A-11). The Mw of the obtained polymer (A-11) was 1,627.
[実施例24]
実施例13における重合体(a−1)20g、炭酸カリウム22.2g(161mmol)及び臭化プロパルギル19.1g(161mmol)を重合体(a−12)20g、炭酸カリウム12.6g(90.9mmol)及び臭化プロパルギル10.8g(90.9mmol)に変更した以外は実施例13と同様の反応スキームにより、下記式(A−12)で表される重合体を合成した。得られた重合体(A−12)のMwは2,419であった。
[Example 24]
20 g of the polymer (a-1), 22.2 g (161 mmol) of potassium carbonate and 19.1 g (161 mmol) of propargyl bromide in Example 13 were added to 20 g of the polymer (a-12) and 12.6 g (90.9 mmol) of potassium carbonate. ) And propargyl bromide (10.8 g (90.9 mmol)), and the same reaction scheme as in Example 13 was used to synthesize a polymer represented by the following formula (A-12). The Mw of the obtained polymer (A-12) was 2,419.
[実施例25]
実施例19における臭化プロパルギル16.2g(136mmol)を臭化シアノメチル16.4g(136mmol)に変更した以外は実施例19と同様の反応スキームにより、下記式(A−13)で表される重合体を合成した。得られた重合体(A−13)のMwは3,995であった。
[Example 25]
According to the same reaction scheme as in Example 19 except that 16.2 g (136 mmol) of propargyl bromide in Example 19 was changed to 16.4 g (136 mmol) of cyanomethyl bromide, the weight represented by the following formula (A-13) was used. The coalescence was synthesized. The Mw of the obtained polymer (A-13) was 3,995.
[実施例140]
実施例13における重合体(a−1)20g、炭酸カリウム22.2g(161mmol)及び臭化プロパルギル19.1g(161mmol)を重合体(a−13)24g、炭酸カリウム20.5g(148mmol)及び臭化プロパルギル17.7g(148mmol)に変更した以外は実施例13と同様の反応スキームにより、下記式(A−14)で表される重合体を合成した。得られた重合体(A−14)のMwは5,293であった。
[Example 140]
20 g of the polymer (a-1), 22.2 g (161 mmol) of potassium carbonate and 19.1 g (161 mmol) of propargyl bromide in Example 13 were added to 24 g of the polymer (a-13), 20.5 g (148 mmol) of potassium carbonate and the like. A polymer represented by the following formula (A-14) was synthesized by the same reaction scheme as in Example 13 except that the amount was changed to 17.7 g (148 mmol) of propargyl bromide. The Mw of the obtained polymer (A-14) was 5,293.
実施例13における重合体(a−1)20g、炭酸カリウム22.2g(161mmol)及び臭化プロパルギル19.1g(161mmol)を重合体(a−14)18g、炭酸カリウム20.5g(148mmol)及び臭化プロパルギル17.7g(148mmol)に変更した以外は実施例13と同様の反応スキームにより、下記式(A−15)で表される重合体を合成した。得られた重合体(A−15)のMwは3,854であった。 20 g of the polymer (a-1), 22.2 g (161 mmol) of potassium carbonate and 19.1 g (161 mmol) of propargyl bromide in Example 13 were added to 18 g of the polymer (a-14), 20.5 g (148 mmol) of potassium carbonate and the like. A polymer represented by the following formula (A-15) was synthesized by the same reaction scheme as in Example 13 except that the amount was changed to 17.7 g (148 mmol) of propargyl bromide. The Mw of the obtained polymer (A-15) was 3,854.
[合成例1]
実施例1における4,4’−(α−メチルベンジリデン)ビスフェノール34.5g(118.9mmol)、フェノール2.80g(29.7mmol)及びパラホルムアルデヒド3.49gをm−クレゾール33.9g(313mmol)及びパラホルムアルデヒド6.89gに変更した以外は実施例1と同様の反応スキームにより、下記式(c−2)で表される重合体を合成した。得られた重合体(c−1)のMwは2,420であった。
[Synthesis Example 1]
34.5 g (118.9 mmol) of 4,4'-(α-methylbenzylidene) bisphenol, 2.80 g (29.7 mmol) of phenol and 3.49 g of paraformaldehyde in Example 1 were added to m-cresol 33.9 g (313 mmol). A polymer represented by the following formula (c-2) was synthesized by the same reaction scheme as in Example 1 except that the amount was changed to 6.89 g of paraformaldehyde. The Mw of the obtained polymer (c-1) was 2,420.
[合成例2]
実施例1における4,4’−(α−メチルベンジリデン)ビスフェノール34.5g(118.9mmol)、フェノール2.80g(29.7mmol)及びパラホルムアルデヒド3.49gをビスフェノールフルオレン37.9g(108mmol)及びパラホルムアルデヒド2.86gに変更した以外は実施例1と同様の反応スキームにより、下記式(c−2)で表される重合体を合成した。得られた重合体(c−2)のMwは4,562であった。
[Synthesis Example 2]
34.5 g (118.9 mmol) of 4,4'-(α-methylbenzylidene) bisphenol, 2.80 g (29.7 mmol) of phenol and 3.49 g of paraformaldehyde in Example 1 were added to 37.9 g (108 mmol) of bisphenol fluorene. A polymer represented by the following formula (c-2) was synthesized by the same reaction scheme as in Example 1 except that it was changed to 2.86 g of paraformaldehyde. The Mw of the obtained polymer (c-2) was 4,562.
<レジスト下層膜形成用組成物の調製>
レジスト下層膜形成用組成物の調製に用いた[A]重合体以外の成分について以下に示す。
<Preparation of composition for forming a resist underlayer film>
The components other than the [A] polymer used for preparing the resist underlayer film forming composition are shown below.
([B]溶媒)
B−1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)
([B] Solvent)
B-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA)
([C]酸発生剤)
C−1:ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート(下記式(C−1)で表される化合物)
([C] Acid generator)
C-1: Bis (4-t-butylphenyl) iodonium nonafluoro-n-butane sulfonate (compound represented by the following formula (C-1))
([D]架橋剤)
D−1:1,3,4,6−テトラメトキシメチルグリコールウリル(下記式(D−1)で表される化合物)
([D] Crosslinking agent)
D-1: 1,3,4,6-tetramethoxymethylglycoluryl (compound represented by the following formula (D-1))
[実施例26]
[A]重合体としての(a−1)5質量部を[B]溶媒としての(B−1)94.5質量部に溶解した。得られた溶液を孔径0.1μmのメンブランフィルターでろ過して、レジスト下層膜形成用組成物(J−1)を調製した。
[Example 26]
[A] 5 parts by mass of (a-1) as a polymer was dissolved in 94.5 parts by mass of (B-1) as a [B] solvent. The obtained solution was filtered through a membrane filter having a pore size of 0.1 μm to prepare a resist underlayer film forming composition (J-1).
[実施例27〜56及び142〜145並びに比較例1及び2]
表1に示す種類及び量の各成分を使用した以外は実施例26と同様に操作して、各レジスト下層膜形成用組成物を調製した。表1中、「−」は該当する成分を使用しなかったことを示す。
[Examples 27-56 and 142-145 and Comparative Examples 1 and 2]
Each resist underlayer film forming composition was prepared by the same procedure as in Example 26 except that each component of the type and amount shown in Table 1 was used. In Table 1, "-" indicates that the corresponding component was not used.
<レジスト下層膜の形成>
[実施例57〜106及び146〜149並びに比較例3〜6]
上記調製した各レジスト下層膜形成用組成物を、シリコンウエハ基板上に、スピンコート法により塗布した。その後、大気雰囲気下にて、220℃で60秒間加熱(焼成)し、厚み200nmのレジスト下層膜を形成して、基板上にレジスト下層膜が形成されたレジスト下層膜付き基板をそれぞれ得た(実施例57〜75並びに比較例3及び4)。また、実施例76〜106及び146〜149並びに比較例5及び6においては、400℃で90秒間加熱(焼成)を行ったレジスト下層膜付き基板を得た。
<Formation of resist underlayer film>
[Examples 57 to 106 and 146 to 149 and Comparative Examples 3 to 6]
Each of the resist underlayer film forming compositions prepared above was applied onto a silicon wafer substrate by a spin coating method. Then, it was heated (baked) at 220 ° C. for 60 seconds in an air atmosphere to form a resist underlayer film having a thickness of 200 nm, and a substrate with a resist underlayer film having a resist underlayer film formed on the substrate was obtained. Examples 57 to 75 and Comparative Examples 3 and 4). Further, in Examples 76 to 106 and 146 to 149 and Comparative Examples 5 and 6, substrates with a resist underlayer film were obtained by heating (baking) at 400 ° C. for 90 seconds.
<段差基板上でのレジスト下層膜の形成>
上記調製した各レジスト下層膜形成用組成物を、70nmコンタクトホール、500nmdepthのシリコンウエハ段差基板(被加工基板)上に、スピンコート法により塗布した。その後、大気雰囲気下にて、220℃で60秒間加熱(焼成)し、厚み200nmのレジスト下層膜を形成して、基板上にレジスト下層膜が形成されたレジスト下層膜付き段差基板をそれぞれ得た(実施例57〜75並びに比較例3及び4)。また、実施例76〜106並びに比較例5及び6においては、400℃で90秒間加熱(焼成)を行ったレジスト下層膜付き段差基板を得た。
<Formation of resist underlayer film on stepped substrate>
Each of the resist underlayer film forming compositions prepared above was applied by a spin coating method onto a silicon wafer stepped substrate (processed substrate) having a 70 nm contact hole and a 500 nm depth. Then, it was heated (baked) at 220 ° C. for 60 seconds in an air atmosphere to form a resist underlayer film having a thickness of 200 nm, and a stepped substrate with a resist underlayer film having a resist underlayer film formed on the substrate was obtained. (Examples 57 to 75 and Comparative Examples 3 and 4). Further, in Examples 76 to 106 and Comparative Examples 5 and 6, a stepped substrate with a resist underlayer film was obtained by heating (firing) at 400 ° C. for 90 seconds.
<評価>
上記得られたレジスト下層膜形成用組成物、レジスト下層膜付き基板及びレジスト下層膜付き段差基板について以下の手順で各種評価を行った。評価結果を下記表2及び表3に示す。
<Evaluation>
Various evaluations were carried out on the obtained composition for forming a resist underlayer film, a substrate with a resist underlayer film, and a stepped substrate with a resist underlayer film by the following procedure. The evaluation results are shown in Tables 2 and 3 below.
[溶媒耐性]
上記得られたレジスト下層膜付き基板をシクロヘキサノン(室温)に1分間浸漬した。浸漬前後の平均膜厚を測定し、浸漬前の平均膜厚をX0、浸漬後の平均膜厚をXとして、(X−X0)×100/X0で求められる数値の絶対値を算出し、膜厚変化率(%)とした。溶媒耐性は、膜厚変化率が1%未満の場合は「A」(良好)と、1%以上5%未満の場合は「B」(やや良好)と、5%以上の場合は「C」(不良)と評価した。
[Solvent resistance]
The obtained substrate with a resist underlayer film was immersed in cyclohexanone (room temperature) for 1 minute. The average film thickness before and after immersion is measured, the average film thickness before immersion is X0, and the average film thickness after immersion is X, and the absolute value of the numerical value obtained by (X-X0) x 100 / X0 is calculated to calculate the film. The thickness change rate (%) was used. The solvent resistance is "A" (good) when the film thickness change rate is less than 1%, "B" (slightly good) when the film thickness change rate is 1% or more and less than 5%, and "C" when the film thickness change rate is 5% or more. It was evaluated as (defective).
[エッチング耐性]
上記得られたレジスト下層膜付き基板について、エッチング装置(東京エレクトロン社の「TACTRAS」)を用いて、CF4/Ar=110/440sccm、PRESS.=30MT、HF RF=500W、LF RF=3000W、DCS=−150V、RDC=50%、30sec条件にて処理し、処理前後の平均膜厚から(nm/分)を算出し、比較例4に対する比率を算出した。エッチング耐性は、上記比率が0.95以上0.98未満の場合は「A」(極めて良好)と、0.98以上1.00未満の場合は「B」(良好)と、1.0以上の場合は「C」(不良)と評価した。
[Etching resistance]
With respect to the obtained substrate with a resist underlayer film, CF 4 / Ar = 110/440 sccm, PRESS. Treatment was performed under the conditions of = 30 MT, HF RF = 500 W, LF RF = 3000 W, DCS = -150 V, RDC = 50%, 30 sec, and (nm / min) was calculated from the average film thickness before and after the treatment, as compared with Comparative Example 4. The ratio was calculated. The etching resistance is 1.0 or more, "A" (extremely good) when the above ratio is 0.95 or more and less than 0.98, and "B" (good) when the above ratio is 0.98 or more and less than 1.00. In the case of, it was evaluated as "C" (defective).
[耐熱性]
上記調製したレジスト下層膜形成用組成物を、直径8インチのシリコンウエハ上にスピンコートしてレジスト下層膜を形成し、レジスト下層膜付き基板を得た。このレジスト下層膜付き基板より粉体を回収し、この粉体を容器に入れ、加熱前の質量を測定した。次に、このレジスト下層膜を400℃で150秒間加熱した。その基板より粉体を回収した後、TG−DTA装置(NETZSCH社の「TG−DTA2000SR」)を用いて、窒素雰囲気下、10℃/分の昇温速度にて400℃まで加熱し、400℃における粉体の質量を測定した。そして、下記式により質量減少率(%)を測定し、この質量減少率を耐熱性の尺度とした。
ML={(m1−m2)/m1}×100
ここで、上記式中、MLは、質量減少率(%)であり、m1は、加熱前の質量(mg)であり、m2は、400℃における質量(mg)である。
耐熱性は、試料となる粉体の質量減少率が小さいほど、レジスト下層膜の加熱時に発生する昇華物やレジスト下層膜の分解物が少なく、良好である。すなわち、質量減少率が小さいほど、高い耐熱性であることを示す。耐熱性は、質量減少値が5%未満の場合は「A」(極めて良好)と、5%以上10%未満の場合は「B」(良好)と、10%以上の場合は「C」(不良)と評価した。
[Heat-resistant]
The above-prepared composition for forming a resist underlayer film was spin-coated on a silicon wafer having a diameter of 8 inches to form a resist underlayer film, and a substrate with a resist underlayer film was obtained. The powder was recovered from the substrate with the resist underlayer film, the powder was placed in a container, and the mass before heating was measured. Next, the resist underlayer film was heated at 400 ° C. for 150 seconds. After recovering the powder from the substrate, it is heated to 400 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min under a nitrogen atmosphere using a TG-DTA device (“TG-DTA2000SR” manufactured by NETZSCH) to 400 ° C. The mass of the powder in was measured. Then, the mass reduction rate (%) was measured by the following formula, and this mass reduction rate was used as a measure of heat resistance.
M L = {(m1-m2 ) / m1} × 100
Here, in the above formula, M L is a mass reduction rate (%), m1 is the pre-heating the mass (mg), m @ 2 is the mass (mg) at 400 ° C..
The smaller the mass reduction rate of the powder as a sample, the less the sublimation product and the decomposition product of the resist underlayer film generated when the resist underlayer film is heated, and the better the heat resistance. That is, the smaller the mass reduction rate, the higher the heat resistance. The heat resistance is "A" (extremely good) when the mass reduction value is less than 5%, "B" (good) when the mass reduction value is 5% or more and less than 10%, and "C" (good) when the mass reduction value is 10% or more. Defective).
[埋め込み性]
上記得られたレジスト下層膜付き段差基板の断面形状を走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社の「S−4800」)にて観察し、埋め込み性不良(ボイド)の有無を評価した。ボイドが認められないものを「A」(良好)と、ボイドが認められるものを「B」(不良)と評価した。
[Embedability]
The cross-sectional shape of the obtained stepped substrate with a resist underlayer film was observed with a scanning electron microscope (“S-4800” manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation), and the presence or absence of poor embedding property (void) was evaluated. Those without voids were evaluated as "A" (good), and those with voids were evaluated as "B" (poor).
[エッジリンス性]
[実施例107〜137及び150〜153並びに比較例7及び8]
上記得られたレジスト下層膜形成用組成物を塗布した基板を1000rpmで回転させた状態で、上記基板のエッジ部分にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)を15秒間ノズルより吐出させた。その後、上記基板を1000rpmで10秒間回転させた。上記得られた基板について、基板エッジ部分の残膜について評価した。残膜が認められないものを「A」(良好)と、残膜が認められるものを「B」(不良)と評価した。
[Edge rinse property]
[Examples 107-137 and 150-153 and Comparative Examples 7 and 8]
Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) was discharged from a nozzle to the edge portion of the substrate in a state where the substrate coated with the obtained resist underlayer film forming composition was rotated at 1000 rpm. Then, the substrate was rotated at 1000 rpm for 10 seconds. With respect to the above-mentioned obtained substrate, the residual film at the edge portion of the substrate was evaluated. Those without residual film were evaluated as "A" (good), and those with residual film were evaluated as "B" (poor).
表2及び表3の結果から分かるように、実施例のレジスト下層膜形成用組成物によれば、PGMEA等を溶媒として用いることができ、エッジリンス性、溶媒耐性、エッチング耐性、耐熱性及び埋め込み性に優れるレジスト下層膜を形成することができる。 As can be seen from the results in Tables 2 and 3, according to the resist underlayer film forming composition of the examples, PGMEA or the like can be used as a solvent, and edge rinse property, solvent resistance, etching resistance, heat resistance and embedding It is possible to form a resist underlayer film having excellent properties.
本発明のレジスト下層膜形成用組成物によれば、溶媒としてPGMEA等を用いることができ、エッジリンス性、溶媒耐性、エッチング耐性、耐熱性及び埋め込み性に優れるレジスト下層膜を形成することができる。本発明のレジスト下層膜は、エッジリンス性、溶媒耐性、エッチング耐性、耐熱性及び埋め込み性に優れている。本発明のパターニングされた基板の製造方法によれば、上記形成された優れたレジスト下層膜を用いることにより、優れたパターン形状を有するパターニングされた基板を得ることができる。従って、これらは、今後さらに微細化が進行すると予想される半導体デバイスの製造等に好適に用いることができる。 According to the resist underlayer film forming composition of the present invention, PGMEA or the like can be used as a solvent, and a resist underlayer film having excellent edge rinse property, solvent resistance, etching resistance, heat resistance and embedding property can be formed. .. The resist underlayer film of the present invention is excellent in edge rinse property, solvent resistance, etching resistance, heat resistance and embedding property. According to the method for producing a patterned substrate of the present invention, a patterned substrate having an excellent pattern shape can be obtained by using the formed excellent resist underlayer film. Therefore, these can be suitably used for manufacturing semiconductor devices and the like, which are expected to be further miniaturized in the future.
Claims (7)
上記レジスト下層膜形成用重合体が、
下記式(1)で表され、主鎖が2分子から形成されている第1繰り返し単位と、
上記第1繰り返し単位とは異なる繰り返し単位であって、下記式(2)で表される第2繰り返し単位と
を有するレジスト下層膜形成用組成物。
The polymer for forming the resist underlayer film is
The first repeating unit represented by the following formula (1) and whose main chain is formed of two molecules,
A composition for forming a resist underlayer film, which is a repeating unit different from the first repeating unit and has a second repeating unit represented by the following formula (2) .
上記レジスト下層膜の基板とは反対の面側にレジストパターンを形成する工程と、
上記レジストパターンをマスクとした複数回のエッチングにより基板にパターンを形成する工程と
を備え、
上記レジスト下層膜を請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のレジスト下層膜形成用組成物により形成するパターニングされた基板の製造方法。 The process of forming a resist underlayer film on one surface side of the substrate and
The step of forming a resist pattern on the surface side of the resist underlayer film opposite to the substrate, and
It is provided with a step of forming a pattern on a substrate by etching a plurality of times using the above resist pattern as a mask.
A method for producing a patterned substrate, wherein the resist underlayer film is formed of the resist underlayer film forming composition according to any one of claims 1 to 4.
を備える、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のレジスト下層膜形成用組成物の製造方法。
式(4)中、R4は、水素原子又は置換若しくは非置換の炭素数1〜30の1価の炭化水素基である。) The composition for forming a resist underlayer film according to any one of claims 1 to 4 , further comprising a step of reacting the compound represented by the following formula (3) with the compound represented by the following formula (4). How to make things.
In formula (4), R 4 is a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms. )
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