JP7101932B2 - Silicon-containing film forming composition for EUV lithography, silicon-containing film for EUV lithography and pattern forming method - Google Patents

Silicon-containing film forming composition for EUV lithography, silicon-containing film for EUV lithography and pattern forming method Download PDF

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Description

本発明は、EUVリソグラフィー用ケイ素含有膜形成組成物、EUVリソグラフィー用ケイ素含有膜及びパターン形成方法に関する。 The present invention relates to a silicon-containing film forming composition for EUV lithography, a silicon-containing film for EUV lithography, and a pattern forming method.

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ポリシロキサンを含有するケイ素含有膜形成用組成物を用いてケイ素含有膜を形成し、このケイ素含有膜の上記基板とは反対の面側にレジスト組成物を用いてレジストパターンを形成する。次いで、このレジストパターンをマスクとしてケイ素含有膜をエッチングし、得られたケイ素含有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する。 In the manufacture of semiconductor devices, a multilayer resist process is used to obtain a high degree of integration. In this process, first, a silicon-containing film is formed on one surface side of the substrate using a composition for forming a silicon-containing film containing polysiloxane, and a resist is formed on the surface side of the silicon-containing film opposite to the substrate. A resist pattern is formed using the composition. Next, the silicon-containing film is etched using this resist pattern as a mask, and the substrate is further etched using the obtained silicon-containing film pattern as a mask to form a desired pattern on the substrate.

最近では、半導体デバイスの高集積化がさらに進んでおり、使用する露光光がKrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)から、極端紫外線(13.5nm、EUV)へと短波長化される傾向にある。 Recently, the integration of semiconductor devices has been further advanced, and the exposure light used has been shortened from KrF excimer laser (248 nm) and ArF excimer laser (193 nm) to extreme ultraviolet (13.5 nm, EUV). Tends to be.

このような中、EUVリソグラフィー用途として、かかるケイ素含有膜にスルホン酸オニウム塩を含有させることが行われている(国際公開第2014/021256号参照)。 Under these circumstances, as an EUV lithography application, such a silicon-containing film is made to contain an onium sulfonic acid salt (see International Publication No. 2014/021256).

国際公開第2014/021256号International Publication No. 2014/021256

しかし、EUVリソグラフィーにおいては、露光が真空下で行われるため、上記従来のケイ素含有膜形成用組成物を用いたのでは、ケイ素含有膜に由来する物質がアウトガスとして発生し、EUV露光装置の投影ミラーやマスク等を汚染するため、EUV露光装置の解像力が悪化し、その結果、このケイ素含有膜上に形成されるレジストパターンの解像性が低下するという不都合がある。 However, in EUV lithography, since the exposure is performed under vacuum, if the above-mentioned conventional composition for forming a silicon-containing film is used, a substance derived from the silicon-containing film is generated as outgas, and the projection of the EUV exposure apparatus is performed. Since the mirror, mask, and the like are contaminated, the resolving power of the EUV exposure apparatus deteriorates, and as a result, the resolving property of the resist pattern formed on the silicon-containing film is 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、アウトガス抑制性に優れると共に、倒壊抑制性に優れかつ形状が良好なレジストパターンを形成可能なケイ素含有膜を形成することができるEUVリソグラフィー用ケイ素含有膜形成組成物、EUVリソグラフィー用ケイ素含有膜及びパターン形成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 form a silicon-containing film capable of forming a resist pattern having excellent outgas suppression properties, collapse suppression properties, and a good shape. It is an object of the present invention to provide a silicon-containing film forming composition for EUV lithography, a silicon-containing film for EUV lithography, and a pattern forming method.

上記課題を解決するためになされた発明は、ポリシロキサンと、オニウムカチオン及びスルホン酸アニオンを有する化合物と、溶媒とを含有し、上記スルホン酸アニオンを構成する原子の原子量の総和が240以上であり、上記スルホン酸アニオンがスルホネート基と、このスルホネート基に隣接する炭素原子を有し、この炭素原子にフッ素原子が結合していないEUVリソグラフィー用ケイ素含有膜形成組成物である。 The invention made to solve the above problems contains polysiloxane, a compound having an onium cation and a sulfonate anion, and a solvent, and the total atomic weight of the atoms constituting the sulfonate anion is 240 or more. A silicon-containing film-forming composition for EUV lithography, wherein the sulfonic acid anion has a sulfonate group and a carbon atom adjacent to the sulfonate group, and a fluorine atom is not bonded to the carbon atom.

上記課題を解決するためになされた別の発明は、当該EUVリソグラフィー用ケイ素含有膜形成組成物から形成されるEUVリソグラフィー用ケイ素含有膜である。 Another invention made to solve the above problems is a silicon-containing film for EUV lithography formed from the silicon-containing film-forming composition for EUV lithography.

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当該EUVリソグラフィー用ケイ素含有膜形成組成物を塗工する工程と、上記塗工工程により形成されたケイ素含有膜をパターン化する工程とを備えるパターン形成方法である。 Yet another invention made to solve the above problems is a step of coating the silicon-containing film forming composition for EUV lithography on one surface side of the substrate, and a silicon-containing film formed by the coating step. Is a pattern forming method including a step of patterning.

本発明のEUVリソグラフィー用ケイ素含有膜形成組成物によれば、アウトガス抑制性に優れるケイ素含有膜を形成することができ、このような優れたケイ素含有膜により、EUV露光装置の投影ミラーやマスク等の汚染を防止することができ、また、倒壊抑制性に優れかつ形状が良好なレジストパターンを形成することができる。本発明のEUVリソグラフィー用ケイ素含有膜は、アウトガス抑制性に優れ、倒壊抑制性及び形状が良好なレジストパターンを形成することができる。本発明のパターン形成方法によれば、アウトガス抑制性に優れ、かつ倒壊抑制性及び形状が良好なレジストパターンを形成可能なケイ素含有膜を形成することにより、良好な形状の所望の基板パターンを形成することができる。従って、これらは、EUVリソグラフィーに好適に使用することができ、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 silicon-containing film forming composition for EUV lithography of the present invention, a silicon-containing film having excellent outgassing property can be formed, and such an excellent silicon-containing film can be used for a projection mirror, a mask, etc. of an EUV exposure apparatus. It is possible to prevent the contamination of silicon, and to form a resist pattern having excellent collapse suppressing property and a good shape. The silicon-containing film for EUV lithography of the present invention is excellent in outgas suppression property, and can form a resist pattern having good collapse suppression property and shape. According to the pattern forming method of the present invention, a desired substrate pattern having a good shape is formed by forming a silicon-containing film capable of forming a resist pattern having excellent outgas suppression property, collapse suppression property and good shape. can do. Therefore, these can be suitably used for EUV lithography, and can be suitably used for manufacturing semiconductor devices, which are expected to be further miniaturized in the future.

以下、本発明のEUVリソグラフィー用ケイ素含有膜形成組成物(以下、単に「ケイ素含有膜形成用組成物」という)、EUVリソグラフィー用ケイ素含有膜(以下、単に「ケイ素含有膜」という)及びパターン形成方法の実施形態について説明する。 Hereinafter, the silicon-containing film forming composition for EUV lithography (hereinafter, simply referred to as “silicon-containing film forming composition”), the silicon-containing film for EUV lithography (hereinafter, simply referred to as “silicon-containing film”), and pattern formation of the present invention. Embodiments of the method will be described.

<ケイ素含有膜形成用組成物>
当該ケイ素含有膜形成用組成物は、ポリシロキサン(以下、「[A]ポリシロキサン」ともいう)と、オニウムカチオン(以下、「オニウムカチオン(X)」ともいう)及びスルホン酸アニオン(以下、「スルホン酸アニオン(Y)」ともいう)を有する化合物(以下、「[B]化合物」ともいう)と、溶媒(以下、「[C]溶媒」ともいう)とを含有し、上記スルホン酸アニオン(Y)を構成する原子の原子量の総和が240以上であり、上記スルホン酸アニオン(Y)がスルホネート基と、このスルホネート基に隣接する炭素原子を有し、この炭素原子にフッ素原子が結合していない。
<Composition for forming a silicon-containing film>
The composition for forming a silicon-containing film includes polysiloxane (hereinafter, also referred to as "[A] polysiloxane"), onium cation (hereinafter, also referred to as "onium cation (X)"), and sulfonate anion (hereinafter, "". A compound having a sulfonic acid anion (Y) "(hereinafter, also referred to as" [B] compound ") and a solvent (hereinafter, also referred to as" [C] solvent ") are contained, and the sulfonic acid anion (hereinafter, also referred to as" [C] solvent ") is contained. The total atomic weight of the atoms constituting Y) is 240 or more, the sulfonate anion (Y) has a sulfonate group and a carbon atom adjacent to the sulfonate group, and a fluorine atom is bonded to this carbon atom. do not have.

当該ケイ素含有膜形成用組成物は、アウトガス抑制性に優れると共に、倒壊抑制性に優れかつ形状が良好なレジストパターンを形成可能なケイ素含有膜を形成することができる。従って、当該ケイ素含有膜形成用組成物は、EUVリソグラフィーに好適に用いることができる。 The silicon-containing film-forming composition can form a silicon-containing film capable of forming a resist pattern having excellent outgas suppression property, collapse suppression property, and a good shape. Therefore, the silicon-containing film-forming composition can be suitably used for EUV lithography.

当該ケイ素含有膜形成用組成物は、[A]ポリシロキサン、[B]化合物及び[C]溶媒以外に、本発明の効果を損なわない範囲において、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。 The composition for forming a silicon-containing film may contain an arbitrary component in addition to the [A] polysiloxane, the [B] compound and the [C] solvent as long as the effects of the present invention are not impaired. Hereinafter, each component will be described.

<[A]ポリシロキサン>
[A]ポリシロキサンは、シロキサン結合を有するポリマーである。[A]ポリシロキサンは、例えば下記式(A)で表される構造単位(I)、下記式(B)で表される構造単位(II)等を有する。[A]ポリシロキサンは、本発明の効果を損なわない範囲において、構造単位(I)及び(II)以外のその他の構造単位を有していてもよい。以下、各構造単位について説明する。
<[A] Polysiloxane>
[A] Polysiloxane is a polymer having a siloxane bond. [A] The polysiloxane has, for example, a structural unit (I) represented by the following formula (A), a structural unit (II) represented by the following formula (B), and the like. [A] The polysiloxane may have structural units other than the structural units (I) and (II) as long as the effects of the present invention are not impaired. Hereinafter, each structural unit will be described.

[構造単位(I)]
構造単位(I)は、下記式(A)で表される構造単位である。当該ケイ素含有膜形成用組成物は、[A]ポリシロキサンが構造単位(I)を有することで、ケイ素含有膜の種々の特性を調整することができる。
[Structural unit (I)]
The structural unit (I) is a structural unit represented by the following formula (A). In the composition for forming a silicon-containing film, various properties of the silicon-containing film can be adjusted by having [A] polysiloxane having a structural unit (I).

Figure 0007101932000001
Figure 0007101932000001

上記式(A)中、Rは、炭素数1~20の1価の有機基である。aは、1~3の整数である。aが2以上の場合、複数のRは同一又は異なる。 In the above formula ( A ), RA is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. a is an integer of 1 to 3. When a is 2 or more, a plurality of RAs are the same or different.

で表される1価の有機基としては、例えば炭素数1~20の1価の炭化水素基、この炭化水素基の炭素-炭素間に2価のヘテロ原子含有基を有する基(α)、上記炭化水素基又は上記2価のヘテロ原子含有基を含む基(α)の有する水素原子の一部又は全部を1価のヘテロ原子含有基で置換した基(β)等が挙げられる。 Examples of the monovalent organic group represented by RA include a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms and a group having a divalent heteroatom-containing group between carbons of the hydrocarbon group (α). ), A group (β) in which a part or all of the hydrogen atom of the group (α) containing the above hydrocarbon group or the above divalent heteroatom-containing group is replaced with a monovalent heteroatom-containing group, and the like can be mentioned.

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

炭素数1~20の1価の鎖状炭化水素基としては、例えばメタン、エタン、プロパン、ブタン等のアルカン、エテン、プロペン、ブテン等のアルケン、エチン、プロピン、ブチン等のアルキンなどが有する1個の水素原子を除いた基等が挙げられる。 Examples of the monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms include alkanes such as methane, ethane, propane and butene, alkenes such as ethene, propene and butene, and alkynes such as ethine, propine and butene. Examples thereof include groups excluding one hydrogen atom.

炭素数3~20の1価の脂環式炭化水素基としては、例えばシクロペンタン、シクロヘキサン等のシクロアルカン、ノルボルナン、アダマンタン、トリシクロデカン等の橋かけ環飽和炭化水素などの脂環式飽和炭化水素、シクロペンテン、シクロヘキセン等のシクロアルケン、ノルボルネン、トリシクロデセン等の橋かけ環不飽和炭化水素などの脂環式不飽和炭化水素などが有する1個の水素原子を除いた基等が挙げられる。 Examples of monovalent alicyclic hydrocarbon groups having 3 to 20 carbon atoms include alicyclic saturated hydrocarbons such as cycloalkanes such as cyclopentane and cyclohexane, and bridging ring saturated hydrocarbons such as norbornan, adamantan, and tricyclodecane. Examples thereof include groups excluding one hydrogen atom possessed by cycloalkenes such as hydrogen, cyclopentene and cyclohexene, and alicyclic unsaturated hydrocarbons such as bridging ring unsaturated hydrocarbons such as norbornene and tricyclodecene.

炭素数6~20の1価の芳香族炭化水素基としては、例えばベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン、ナフタレン、メチルナフタレン、アントラセン、メチルアントラセン等のアレーンが有する2~4個の芳香環上の水素原子又は1個の芳香環上及びアルキル基上の水素原子を除いた基等が挙げられる。 Examples of the monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms include hydrogens on 2 to 4 aromatic rings possessed by an arene such as benzene, toluene, ethylbenzene, xylene, naphthalene, methylnaphthalene, anthracene, and methylanthracene. Examples thereof include an atom or a group excluding a hydrogen atom on one aromatic ring and an alkyl group.

2価及び1価のヘテロ原子含有基を構成するヘテロ原子としては、例えば酸素原子、窒素原子、硫黄原子、リン原子、ケイ素原子、ハロゲン原子等が挙げられる。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 hetero atom constituting the divalent and monovalent hetero atom-containing group include an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, a phosphorus atom, a silicon atom, a halogen atom and the like. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom and the like.

2価のヘテロ原子含有基としては、例えば-O-、-CO-、-S-、-CS-、-NR’-、これらのうちの2つ以上を組み合わせた基等が挙げられる。R’は、水素原子又は1価の炭化水素基である。これらの中で、-O-及び-S-が好ましい。 Examples of the divalent heteroatom-containing group include -O-, -CO-, -S-, -CS-, -NR'-, a group in which two or more of these are combined, and the like. R'is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group. Of these, —O— and —S— are preferred.

1価のヘテロ原子含有基としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、ヒドロキシ基、カルボキシ基、シアノ基、アミノ基、スルファニル基等が挙げられる。 Examples of the monovalent hetero atom-containing group include halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom and iodine atom, hydroxy group, carboxy group, cyano group, amino group and sulfanyl group.

としては、1価の鎖状炭化水素基、1価の芳香族炭化水素基、及び1価の炭化水素基の有する水素原子の一部又は全部を1価のヘテロ原子含有基で置換した基が好ましく、アルキル基及びフッ素置換又は非置換のアリール基がより好ましく、メチル基、フェニル基及びフルオロフェニル基がさらに好ましい。 As RA , a monovalent chain hydrocarbon group, a monovalent aromatic hydrocarbon group, and a part or all of the hydrogen atoms of the monovalent hydrocarbon group were substituted with monovalent heteroatom-containing groups. Groups are preferred, alkyl groups and fluorine-substituted or unsubstituted aryl groups are more preferred, and methyl, phenyl and fluorophenyl groups are even more preferred.

[A]ポリシロキサンが構造単位(I)を有する場合、構造単位(I)の含有割合の下限としては、[A]ポリシロキサンを構成する全構造単位に対して、0.1モル%が好ましく、1モル%がより好ましく、2モル%がさらに好ましく、5モル%が特に好ましく、8モル%がさらに特に好ましい。上記含有割合の上限としては、80モル%が好ましく、50モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましく、20モル%が特に好ましい。構造単位(I)の含有割合を上記範囲とすることで、ケイ素含有膜の種々の特性をより調整することができる。 When the [A] polysiloxane has the structural unit (I), the lower limit of the content ratio of the structural unit (I) is preferably 0.1 mol% with respect to all the structural units constituting the [A] polysiloxane. 1, 1 mol% is more preferable, 2 mol% is more preferable, 5 mol% is particularly preferable, and 8 mol% is even more preferable. The upper limit of the content ratio is preferably 80 mol%, more preferably 50 mol%, further preferably 30 mol%, and particularly preferably 20 mol%. By setting the content ratio of the structural unit (I) in the above range, various properties of the silicon-containing film can be further adjusted.

[構造単位(II)]
構造単位(II)は、下記式(B)で表される構造単位である。当該ケイ素含有膜形成用組成物は、[A]ポリシロキサンが構造単位(II)を有することで、ケイ素含有膜の酸素系ガスによるエッチング耐性をより高めることができる。
[Structural unit (II)]
The structural unit (II) is a structural unit represented by the following formula (B). In the composition for forming a silicon-containing film, since the [A] polysiloxane has a structural unit (II), the etching resistance of the silicon-containing film by an oxygen-based gas can be further enhanced.

Figure 0007101932000002
Figure 0007101932000002

構造単位(II)を与える単量体としては、例えばテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等のテトラアルコキシシラン、テトラクロロシラン、テトラブロモシラン等のテトラハロシランなどが挙げられる。 Examples of the monomer giving the structural unit (II) include tetraalkoxysilanes such as tetramethoxysilane and tetraethoxysilane, and tetrahalosilanes such as tetrachlorosilane and tetrabromosilane.

[A]ポリシロキサンが構造単位(II)を有する場合、構造単位(II)の含有割合の下限としては、[A]ポリシロキサンを構成する全構造単位に対して、1モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましく、60モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、95モル%が好ましく、90モル%がより好ましく、85モル%がさらに好ましく、80モル%が特に好ましい。当該ケイ素含有膜形成用組成物は、構造単位(II)の含有割合を上記範囲とすることで、ケイ素含有膜の酸素系ガスによるエッチング耐性をさらに高めることができる。 When the [A] polysiloxane has the structural unit (II), the lower limit of the content ratio of the structural unit (II) is preferably 1 mol% with respect to all the structural units constituting the [A] polysiloxane. Mol% is more preferred, 30 mol% is even more preferred, and 60 mol% is particularly preferred. The upper limit of the content ratio is preferably 95 mol%, more preferably 90 mol%, further preferably 85 mol%, and particularly preferably 80 mol%. By setting the content ratio of the structural unit (II) in the above range in the composition for forming a silicon-containing film, the etching resistance of the silicon-containing film by an oxygen-based gas can be further enhanced.

[その他の構造単位]
その他の構造単位としては、例えばヘキサメトキシジシラン、ビス(トリメトキシシリル)メタン、ポリジメトキシメチルカルボシラン等の複数のケイ素原子を含むシランモノマーに由来する構造単位等が挙げられる。[A]ポリシロキサンがその他の構造単位を有する場合、その他の構造単位の含有割合の上限としては、[A]ポリシロキサンを構成する全構造単位に対して、10モル%が好ましく、5モル%がより好ましく、2モル%がさらに好ましく、1モル%が特に好ましい。
[Other structural units]
Examples of other structural units include structural units derived from silane monomers containing a plurality of silicon atoms such as hexamethoxydisilane, bis (trimethoxysilyl) methane, and polydimethoxymethylcarbosilane. When the [A] polysiloxane has other structural units, the upper limit of the content ratio of the other structural units is preferably 10 mol% and 5 mol% with respect to all the structural units constituting the [A] polysiloxane. Is more preferable, 2 mol% is further preferable, and 1 mol% is particularly preferable.

[A]ポリシロキサンの含有量の下限としては、当該ケイ素含有膜形成用組成物の全固形分に対して、50質量%が好ましく、80質量%がより好ましく、90質量%がさらに好ましく、95質量%が特に好ましい。上記含有量の上限としては、100質量%が好ましく、99質量%が好ましく、97質量%がより好ましい。当該ケイ素含有膜形成用組成物の全固形分とは、[B]溶媒以外の成分の総和をいう。[A]ポリシロキサンは、1種のみ含有されていてもよいし、2種以上含有されていてもよい。 [A] The lower limit of the content of the polysiloxane is preferably 50% by mass, more preferably 80% by mass, further preferably 90% by mass, and 95% by mass, based on the total solid content of the silicon-containing film-forming composition. Mass% is particularly preferred. The upper limit of the content is preferably 100% by mass, preferably 99% by mass, and more preferably 97% by mass. The total solid content of the silicon-containing film-forming composition is the sum of the components other than the [B] solvent. [A] Polysiloxane may contain only one type, or may contain two or more types.

[A]ポリシロキサンの重量平均分子量(Mw)の下限としては、1,000が好ましく、1,300がより好ましく、1,500がさらに好ましく、1,700が特に好ましい。上記Mwの上限としては、100,000が好ましく、20,000がより好ましく、7,000がさらに好ましく、3,000が特に好ましい。 [A] As the lower limit of the weight average molecular weight (Mw) of the polysiloxane, 1,000 is preferable, 1,300 is more preferable, 1,500 is further preferable, and 1,700 is particularly preferable. As the upper limit of the Mw, 100,000 is preferable, 20,000 is more preferable, 7,000 is further preferable, and 3,000 is particularly preferable.

本明細書における[A]ポリシロキサンのMwは、東ソー社のGPCカラム(「G2000HXL」2本、「G3000HXL」1本及び「G4000HXL」1本)を使用し、流量:1.0mL/分、溶出溶媒:テトラヒドロフラン、カラム温度:40℃の分析条件で、単分散ポリスチレンを標準とするゲルパーミエーションクロマトグラフィー(検出器:示差屈折計)により測定した値である。 For the Mw of [A] polysiloxane in the present specification, a GPC column (2 "G2000HXL", 1 "G3000HXL" and 1 "G4000HXL") manufactured by Tosoh Corporation is used, and the flow rate: 1.0 mL / min, elution. It is a value measured by gel permeation chromatography (detector: differential refractometer) using monodisperse polystyrene as a standard under analytical conditions of solvent: tetrahydrofuran and column temperature: 40 ° C.

[A]ポリシロキサンは、上述した各構造単位に対応する加水分解性シランモノマーを加水分解縮合する方法により得ることができる。加水分解縮合反応により、各加水分解性シランモノマーは種類に関係なくポリシロキサン中に取り込まれると考えられ、合成された[A]ポリシロキサンにおける構造単位(I)及び(II)並びにその他の構造単位の含有割合は、合成反応に用いた各単量体化合物の使用量の割合と通常、同等になる。 [A] Polysiloxane can be obtained by a method of hydrolyzing and condensing a hydrolyzable silane monomer corresponding to each of the structural units described above. It is considered that each hydrolyzable silane monomer is incorporated into polysiloxane by the hydrolysis condensation reaction regardless of the type, and the structural units (I) and (II) and other structural units in the synthesized [A] polysiloxane are considered to be incorporated. The content ratio of is usually the same as the ratio of the amount of each monomer compound used in the synthesis reaction.

<[B]化合物>
[B]化合物は、オニウムカチオン(X)及びスルホン酸アニオン(Y)を有する化合物である。[B]化合物は、放射線の照射及び/又は加熱により、オニウムカチオン(X)が分解してヒドロン(H)が生じ、このヒドロンとスルホン酸アニオン(Y)とからスルホン酸を発生する。以下、スルホン酸アニオン(Y)及びオニウムカチオン(X)について説明する。
<[B] Compound>
The compound [B] is a compound having an onium cation (X) and a sulfonic acid anion (Y). In the compound [B], the onium cation (X) is decomposed to generate hydron (H + ) by irradiation and / or heating with radiation, and sulfonic acid is generated from this hydron and the sulfonic acid anion (Y). Hereinafter, the sulfonic acid anion (Y) and the onium cation (X) will be described.

[スルホン酸アニオン(Y)]
スルホン酸アニオン(Y)は、スルホネート基と、このスルホネート基に隣接する炭素原子を有し、この炭素原子にフッ素原子が結合していないアニオンである。スルホン酸アニオン(Y)は、1価であっても、2価以上すなわちスルホネート基を複数有するものであってもよいが、1価が好ましい。なお、スルホン酸アニオン(Y)が複数のスルホネート基を有する場合、いずれのスルホネート基についても、そのスルホネート基に隣接する炭素原子にはフッ素原子が結合していない。
[Sulfonic acid anion (Y)]
The sulfonic acid anion (Y) is an anion having a sulfonate group and a carbon atom adjacent to the sulfonate group, to which a fluorine atom is not bonded to the carbon atom. The sulfonic acid anion (Y) may be monovalent or divalent or higher, that is, it may have a plurality of sulfonate groups, but monovalent is preferable. When the sulfonic acid anion (Y) has a plurality of sulfonate groups, no fluorine atom is bonded to the carbon atom adjacent to the sulfonate group in any of the sulfonate groups.

スルホン酸アニオン(Y)を構成する原子の原子量の総和の下限としては、240であり、260が好ましく、290がより好ましく、330がさらに好ましく、370が特に好ましく、400がさらに特に好ましく、440が最も好ましい。上記総和の上限としては、例えば1000であり、600が好ましい。 The lower limit of the total atomic weight of the atoms constituting the sulfonic acid anion (Y) is 240, preferably 260, more preferably 290, still more preferably 330, particularly preferably 370, still more preferably 400, and 440. Most preferred. The upper limit of the total is, for example, 1000, preferably 600.

当該ケイ素含有膜形成用組成物によれば、スルホン酸アニオン(Y)の原子量の総和を上記範囲とすることで、発生するスルホン酸の揮発度を低下させることができ、その結果、アウトガス抑制性を向上させることができる。また、これにより、EUVリソグラフィーにおいて、露光系の汚染等を低減させることができるので、レジストパターンの倒壊抑制性及び形状を良好なものとすることができると考えられる。 According to the silicon-containing film-forming composition, the volatility of the generated sulfonic acid can be reduced by setting the total atomic weight of the sulfonic acid anion (Y) to the above range, and as a result, the outgas suppression property can be reduced. Can be improved. Further, it is considered that this makes it possible to reduce contamination of the exposure system and the like in EUV lithography, so that the resist pattern can be suppressed from collapsing and the shape can be improved.

1価のスルホン酸アニオン(Y)は、例えば下記式(1)で表される。 The monovalent sulfonic acid anion (Y) is represented by, for example, the following formula (1).

Figure 0007101932000003
Figure 0007101932000003

上記式(1)中、Rは、炭素数1~20の1価の有機基である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又はメチル基であるか、又はR、R及びRのうちの2つ以上は、互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3~20の環構造を表す。R、R及びRを構成する原子の原子量の総和は、148以上である。 In the above formula (1), R 1 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R 2 and R 3 are independently hydrogen atoms or methyl groups, or two or more of R 1 , R 2 and R 3 are composed of carbon atoms that are combined with each other and bonded to each other. Represents a ring structure having 3 to 20 ring members. The total atomic weight of the atoms constituting R 1 , R 2 and R 3 is 148 or more.

で表される炭素数1~20の1価の有機基としては、例えば上記式(A)のRの1価の有機基として例示したものと同様の基等が挙げられる。Rとしては、炭素数8~19の1価の脂環式炭化水素基の炭素-炭素間に-COO-を含む基(β)、及びこの基(β)が有する水素原子の一部をフッ素原子で置換した基、並びに炭素数1~20の1価の鎖状炭化水素基が有する水素原子の一部又は全部を7個以上のフッ素原子で置換した基(γ)及びこの基(γ)が有する水素原子の一部をヒドロキシ基で置換した基が好ましく、1-シクロヘキシルカルボニルオキシエチル基、1-シクロヘキシルカルボニルオキシ-2,2,2-トリフルオロエチル基、1-アダマンチルオキシカルボニル-2,2,2-トリフルオロエチル基、2-パーフルオロヘキシル-1-ヒドロキシエチル基及びパーフルオロプロピル基がより好ましい。 Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 1 include the same groups as those exemplified as the monovalent organic group of RA in the above formula (A). As R 1 , a group (β) containing -COO- between carbons of a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 8 to 19 carbon atoms and a part of hydrogen atoms contained in this group (β) are used. A group substituted with a fluorine atom, a group (γ) in which a part or all of the hydrogen atoms of a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms are substituted with 7 or more fluorine atoms, and this group (γ). ) Is preferably a group in which a part of the hydrogen atom is substituted with a hydroxy group, a 1-cyclohexylcarbonyloxyethyl group, a 1-cyclohexylcarbonyloxy-2,2,2-trifluoroethyl group, and a 1-adamantyloxycarbonyl-2. , 2,2-Trifluoroethyl group, 2-perfluorohexyl-1-hydroxyethyl group and perfluoropropyl group are more preferable.

及びRとしては、水素原子が好ましい。 As R 2 and R 3 , a hydrogen atom is preferable.

、R及びRのうちの2つ以上が構成する環員数3~20の環構造としては、例えばシクロヘキサン構造、シクロヘプタン構造、シクロオクタン構造、シクロノナン構造、シクロデカン構造、シクロドデカン構造等の単環の飽和脂環構造、シクロヘキセン構造、シクロヘプテン構造、シクロオクテン構造、シクロデセン構造等の単環の不飽和脂環構造、ノルボルナン構造、アダマンタン構造、トリシクロデカン構造、テトラシクロドデカン構造等の飽和橋かけ環構造、ノルボルネン構造、トリシクロデセン構造等の不飽和橋かけ環構造などの脂環構造、ベンゼン構造、ナフタレン構造、フェナントレン構造、アントラセン構造等の芳香族炭素環構造、ヘキサノラクトン構造、ノルボルナンラクトン構造等のラクトン構造、ヘキサノスルトン構造、ノルボルナンスルトン構造等のスルトン構造、オキサシクロヘプタン構造、オキサノルボルナン構造等の酸素原子含有複素環構造、アザシクロヘキサン構造、ジアザビシクロオクタン構造等の窒素原子含有複素環構造、チアシクロヘキサン構造、チアノルボルナン構造等のイオウ原子含有複素環構造などの脂肪族複素環構造、ピラン構造、ベンゾフラン構造、ベンゾピラン構造等の酸素原子含有複素環構造、ピリジン構造、ピリミジン構造、インドール構造等の窒素原子含有複素環構造などの芳香族複素環構造などが挙げられる。これらの中で、脂環構造が好ましく、飽和橋かけ環構造がより好ましく、ノルボルナン構造がさらに好ましい。 Examples of the ring structure having 3 to 20 ring members composed of two or more of R 1 , R 2 and R 3 include a cyclohexane structure, a cycloheptane structure, a cyclooctane structure, a cyclononan structure, a cyclodecane structure, and a cyclododecane structure. Monocyclic saturated alicyclic structure, cyclohexene structure, cycloheptene structure, cyclooctene structure, cyclodecene structure, etc., monocyclic unsaturated alicyclic structure, norbornan structure, adamantan structure, tricyclodecane structure, tetracyclododecane structure, etc. Alicyclic structures such as unsaturated bridged ring structures such as bridged ring structure, norbornene structure and tricyclodecene structure, aromatic carbocyclic structure such as benzene structure, naphthalene structure, phenanthrene structure and anthracene structure, hexanolactone structure, Oxygen atom-containing heterocyclic structure such as lactone structure such as norbornan lactone structure, hexanosulton structure, sulton structure such as norbornan sulton structure, oxacycloheptane structure, oxanorbornan structure, azacyclohexane structure, nitrogen such as diazabicyclooctane structure An aliphatic heterocyclic structure such as a sulfur atom-containing heterocyclic structure such as an atom-containing heterocyclic structure, a thiacyclohexane structure, and a thianolbornan structure, an oxygen atom-containing heterocyclic structure such as a pyran structure, a benzofuran structure, and a benzopyran structure, a pyridine structure, and a pyrimidine. Examples thereof include an aromatic heterocyclic structure such as a nitrogen atom-containing heterocyclic structure such as a structure and an indole structure. Among these, an alicyclic structure is preferable, a saturated crosslinked ring structure is more preferable, and a norbornane structure is further preferable.

スルホン酸アニオン(Y)としては、例えば下記式(Y-1)~(Y-6)で表されるアニオン等が挙げられる。 Examples of the sulfonic acid anion (Y) include anions represented by the following formulas (Y-1) to (Y-6).

Figure 0007101932000004
Figure 0007101932000004

これらの中で、スルホン酸アニオン(Y-2)~(Y-6)が好ましく、スルホン酸アニオン(Y-3)~(Y-5)がより好ましい。 Among these, sulfonic acid anions (Y-2) to (Y-6) are preferable, and sulfonic acid anions (Y-3) to (Y-5) are more preferable.

[オニウムカチオン(X)]
オニウムカチオン(X)は、例えばS、I、O、N、P,Cl、Br、F、As、Se、Sn、Sb、Te、Bi等の原子が陽電荷を有するカチオンである。これらの中で、S、I及びNが好ましく、S及びIがより好ましい。オニウムカチオン(X)は、1価であっても、2価以上すなわち陽電荷を有する原子を複数含むものでもよいが、1価が好ましい。
[Onium cation (X)]
The onium cation (X) is a cation in which atoms such as S, I, O, N, P, Cl, Br, F, As, Se, Sn, Sb, Te, and Bi have a positive charge. Among these, S, I and N are preferable, and S and I are more preferable. The onium cation (X) may be monovalent or may contain a plurality of atoms having a divalent value or higher, that is, a positive charge, but monovalent is preferable.

オニウムカチオン(X)としては、例えばスルホニウムカチオン、ヨードニウムカチオン、アンモニウムカチオン等が挙げられる。 Examples of the onium cation (X) include a sulfonium cation, an iodonium cation, an ammonium cation and the like.

1価のスルホニウムカチオンとしては、例えばトリフェニルスルホニウムカチオン、4-シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムカチオン、4-t-ブチルフェニルジフェニルスルホニウムカチオン、トリ(4-t-ブチルフェニル)スルホニウムカチオン等のトリフェニル含有スルホニウムカチオン、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カチオン、1-(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムカチオン等のテトラヒドロチオフェニウムカチオンなどが挙げられる。 Examples of the monovalent sulfonium cation include triphenyl-containing sulfonium cations such as triphenylsulfonium cation, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium cation, 4-t-butylphenyldiphenylsulfonium cation, and tri (4-t-butylphenyl) sulfonium cation. , 1- (4-n-butoxynaphthalene-1-yl) tetrahydrothiophenium cation, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium cation and other tetrahydrothiophenium cations. Be done.

1価のヨードニウムカチオンとしては、例えばジフェニルヨードニウムカチオン、ビス(4-t-ブチルフェニル)ヨードニウムカチオン等が挙げられる。 Examples of the monovalent iodonium cation include diphenyl iodonium cation and bis (4-t-butylphenyl) iodonium cation.

1価のアンモニウムカチオンとしては、例えばテトラメチルアンモニウムカチオン、テトラエチルアンモニウムカチオン、テトラフェニルアンモニウムカチオン等が挙げられる。 Examples of the monovalent ammonium cation include tetramethylammonium cation, tetraethylammonium cation, and tetraphenylammonium cation.

これらの中で、スルホニウムカチオン及びヨードニウムカチオンが好ましく、トリフェニル含有スルホニウムカチオン及びヨードニウムカチオンがより好ましく、トリフェニルスルホニウムカチオン及びジフェニルヨードニウムカチオンがさらに好ましい。 Among these, sulfonium cations and iodonium cations are preferable, triphenyl-containing sulfonium cations and iodonium cations are more preferable, and triphenylsulfonium cations and diphenyliodonium cations are even more preferable.

[B]化合物の含有量の下限としては、[A]ポリシロキサン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、2質量部が特に好ましい。上記含有量の上限としては、30質量部が好ましく、20質量部がより好ましく、10質量部がさらに好ましく、5質量部が特に好ましい。[B]化合物の含有量を上記範囲とすることで、アウトガス抑制性、パターン倒壊抑制性及びパターン形状の良好性をさらに向上させることができる。 As the lower limit of the content of the compound [B], 0.1 parts by mass is preferable, 0.5 parts by mass is more preferable, and 1 part by mass is more preferable, and 2 parts by mass is preferable with respect to 100 parts by mass of [A] polysiloxane. Part is particularly preferable. The upper limit of the content is preferably 30 parts by mass, more preferably 20 parts by mass, further preferably 10 parts by mass, and particularly preferably 5 parts by mass. By setting the content of the compound [B] in the above range, the outgas suppression property, the pattern collapse suppression property, and the goodness of the pattern shape can be further improved.

<[C]溶媒>
[C]溶媒は、[A]ポリシロキサン、[B]化合物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。[C]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、水等が挙げられる。[C]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。
<[C] Solvent>
The solvent [C] is not particularly limited as long as it can dissolve or disperse the [A] polysiloxane, the [B] compound and any components contained as necessary. Examples of the [C] solvent include alcohol solvents, ketone solvents, ether solvents, ester solvents, nitrogen-containing solvents, water and the like. [C] 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、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール等の多価アルコール系溶媒などが挙げられる。 Examples of the alcohol solvent include monoalcohol solvents such as methanol, ethanol, n-propanol, iso-propanol, n-butanol and iso-butanol, ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, diethylene glycol and dipropylene glycol. Examples include polyhydric alcohol solvents.

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-iso-ブチルケトン、シクロヘキサノン等が挙げられる。 Examples of the ketone solvent include acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-iso-butyl ketone, cyclohexanone and the like.

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、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、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、テトラヒドロフラン等が挙げられる。 Examples of ether-based solvents include ethyl ether, iso-propyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, and propylene glycol monopropyl ether. Examples thereof include tetrahydrofuran.

エステル系溶媒としては、例えば酢酸エチル、γ-ブチロラクトン、酢酸n-ブチル、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、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n-ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル等が挙げられる。 Examples of the ester solvent include ethyl acetate, γ-butyrolactone, n-butyl acetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, and acetic acid. Examples thereof include propylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether acetate, dipropylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl propionate, n-butyl propionate, methyl lactate, ethyl lactate and the like.

含窒素系溶媒としては、例えばN,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン等が挙げられる。 Examples of the nitrogen-containing solvent include N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone and the like.

これらの中でも、エーテル系溶媒、エステル系溶媒及び水が好ましく、成膜性に優れるため、グリコール構造を有するエーテル系溶媒及びエステル系溶媒がより好ましい。 Among these, an ether solvent, an ester solvent and water are preferable, and an ether solvent having a glycol structure and an ester solvent are more preferable because they are excellent in film forming property.

グリコール構造を有するエーテル系溶媒及びエステル系溶媒としては、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、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等が挙げられる。 Examples of the ether solvent and ester solvent having a glycol structure include propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, and propylene glycol monopropyl acetate. Examples include ether.

[C]溶媒中のグリコール構造を有するエーテル系溶媒及びエステ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。 [C] The lower limit of the content of the ether solvent and the ester solvent having a glycol structure in the solvent is preferably 20% by mass, more preferably 60% by mass, further preferably 90% by mass, and particularly preferably 100% by mass. preferable.

当該ケイ素含有膜形成用組成物における[C]溶媒の含有量の下限としては、80質量%が好ましく、90質量%がより好ましく、95質量%がさらに好ましい。上記含有量の上限としては、99質量%が好ましく、98質量%がより好ましい。 The lower limit of the content of the [C] solvent in the silicon-containing film-forming composition is preferably 80% by mass, more preferably 90% by mass, and even more preferably 95% by mass. The upper limit of the content is preferably 99% by mass, more preferably 98% by mass.

<任意成分>
当該ケイ素含有膜形成用組成物は、任意成分として、例えば酸発生剤、界面活性剤等を含有していてもよい。
<Arbitrary ingredient>
The silicon-containing film-forming composition may contain, for example, an acid generator, a surfactant, or the like as an optional component.

[酸発生剤]
酸発生剤は、紫外光の照射及び/又は加熱により酸を発生する化合物である。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。
[Acid generator]
The acid generator is a compound that generates an acid by irradiation with ultraviolet light and / or heating. The acid generator may be used alone or in combination of two or more.

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。 Examples of the acid generator include onium salt compounds, N-sulfonyloxyimide compounds and the like.

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、アンモニウム塩等が挙げられる。 Examples of the onium salt compound include sulfonium salt, tetrahydrothiophenium salt, iodonium salt, ammonium salt and the like.

スルホニウム塩としては、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、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等が挙げられる。 Examples of the sulfonium salt include triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate and the like.

テトラヒドロチオフェニウム塩としては、特開2014-037386号公報の段落[0111]に記載のテトラヒドロチオフェニウム塩が挙げられ、より具体的には、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 the tetrahydrothiophenium salt described in paragraph [0111] of JP-A-2014-037386, and more specifically, 1- (4-n-butoxynaphthalene-1-). Il) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalene-1-yl) tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalene-1-yl) 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、特開2014-037386号公報の段落[0112]に記載のヨードニウム塩が挙げられ、より具体的には、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)ヨードニウムノナフルオロ-n-ブタンスルホネート等が挙げられる。 Examples of the iodonium salt include the iodonium salt described in paragraph [0112] of JP-A-2014-037386, and more specifically, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium nonafluoro-n-butanesulfonate, and diphenyliodonium. Examples thereof include 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium nonafluoro-n-butane sulfonate and the like. ..

アンモニウム塩としては、例えばトリメチルアンモニウムノナフルオロ-n-ブタンスルホネート、トリエチルアンモニウムノナフルオロ-n-ブタンスルホネート等が挙げられる。 Examples of the ammonium salt include trimethylammonium nonafluoro-n-butane sulfonate, triethylammonium nonafluoro-n-butane sulfonate and the like.

N-スルホニルオキシイミド化合物としては、特開2014-037386号公報の段落[0113]に記載のN-スルホニルオキシイミド化合物が挙げられ、より具体的には、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-(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 the N-sulfonyloxyimide compound described in paragraph [0113] of JP-A-2014-037386, and more specifically, N- (trifluoromethanesulfonyloxy) bicyclo [ 2.2.1] Hept-5-en-2,3-dicarboxyimide, N- (nonafluoro-n-butanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] Hept-5-en-2,3-di Carboximide, N- (2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene- Examples thereof include 2,3-dicarboxyimide.

当該ケイ素含有膜形成用組成物が酸発生剤を含有する場合、この酸発生剤の[A]ポリシロキサン100質量部に対する含有量の下限としては、0.01質量部が好ましく、0.1質量%がより好ましく、0.5質量部がさらに好ましく、1質量部が特に好ましい。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。 When the silicon-containing film-forming composition contains an acid generator, the lower limit of the content of the acid generator with respect to 100 parts by mass of [A] polysiloxane is preferably 0.01 parts by mass, preferably 0.1 parts by mass. % Is more preferable, 0.5 parts by mass is further preferable, and 1 part by mass is particularly 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.

当該ケイ素含有膜形成用組成物が酸発生剤以外のその他の任意成分を含有する場合、その含有量の上限としては、[A]ポリシロキサン100質量部に対して、1質量部が好ましく、0.5質量部がより好ましく、0.1質量部がさらに好ましい。 When the silicon-containing film-forming composition contains any other component other than the acid generator, the upper limit of the content is preferably 1 part by mass and 0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of [A] polysiloxane. 5.5 parts by mass is more preferable, and 0.1 parts by mass is further preferable.

<ケイ素含有膜形成用組成物の調製方法>
当該ケイ素含有膜形成用組成物の調製方法は特に限定されず、例えば[A]ポリシロキサン、[B]化合物、[C]溶媒及び必要に応じて任意成分を所定の割合で混合し、好ましくは、得られた混合溶液を孔径0.2μmのフィルターでろ過することにより調製することができる。
<Method of preparing a composition for forming a silicon-containing film>
The method for preparing the silicon-containing film-forming composition is not particularly limited, and for example, [A] polysiloxane, [B] compound, [C] solvent and, if necessary, an arbitrary component are mixed in a predetermined ratio, preferably. , The obtained mixed solution can be prepared by filtering with a filter having a pore size of 0.2 μm.

当該ケイ素含有膜形成用組成物の固形分濃度の下限としては、0.01質量%が好ましく、0.05質量%がより好ましく、0.1質量%がさらに好ましく、0.2質量%が特に好ましい。上記固形分濃度の上限としては、20質量%が好ましく、10質量%がより好ましく、5質量%がさらに好ましく、3質量%が特に好ましい。当該ケイ素含有膜形成用組成物の固形分濃度とは、当該ケイ素含有膜形成用組成物を250℃で30分間焼成することで、当該形成用組成物中の固形分の質量を測定し、この固形分の質量を当該ケイ素含有膜形成用組成物の質量で除することにより算出される値(質量%)である。 The lower limit of the solid content concentration of the silicon-containing film-forming composition is preferably 0.01% by mass, more preferably 0.05% by mass, further preferably 0.1% by mass, and particularly 0.2% by mass. preferable. The upper limit of the solid content concentration is preferably 20% by mass, more preferably 10% by mass, further preferably 5% by mass, and particularly preferably 3% by mass. The solid content concentration of the silicon-containing film-forming composition is obtained by measuring the mass of the solid content in the silicon-containing film-forming composition by firing the silicon-containing film-forming composition at 250 ° C. for 30 minutes. It is a value (mass%) calculated by dividing the mass of the solid content by the mass of the silicon-containing film-forming composition.

<ケイ素含有膜>
本発明のケイ素含有膜は、当該ケイ素含有膜形成用組成物から形成される。当該ケイ素含有膜は、上述の当該ケイ素含有膜形成用組成物から形成されるので、アウトガス抑制性に優れ、倒壊抑制性及び形状が良好なレジストパターンを形成することができる。
<Silicon-containing film>
The silicon-containing film of the present invention is formed from the silicon-containing film-forming composition. Since the silicon-containing film is formed from the above-mentioned composition for forming a silicon-containing film, it is possible to form a resist pattern having excellent outgas suppression property, collapse suppression property, and good shape.

上記ケイ素含有膜は、上述の当該ケイ素含有膜形成用組成物を、基板、有機下層膜等の他の下層膜などの表面に塗工することにより塗膜を形成し、この塗膜を加熱処理し、硬化させることにより形成することができる。 The silicon-containing film is formed by applying the above-mentioned silicon-containing film-forming composition to the surface of another underlayer film such as a substrate or an organic underlayer film to form a coating film, and the coating film is heat-treated. It can be formed by curing.

当該ケイ素含有膜形成用組成物を塗工する方法としては、例えば回転塗工法、ロールコート法、ディップ法等が挙げられる。加熱処理の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、450℃が好ましく、300℃がより好ましい。形成されるケイ素含有膜の平均厚みの下限としては、5nmが好ましく、10nmがより好ましい。上記平均厚みの上限としては、50nmが好ましく、20nmがより好ましく、15nmがさらに好ましい。 Examples of the method for applying the silicon-containing film-forming composition include a rotary coating method, a roll coating method, and a dip method. As the lower limit of the temperature of the heat treatment, 50 ° C. is preferable, and 70 ° C. is more preferable. The upper limit of the temperature is preferably 450 ° C., more preferably 300 ° C. The lower limit of the average thickness of the silicon-containing film formed is preferably 5 nm, more preferably 10 nm. The upper limit of the average thickness is preferably 50 nm, more preferably 20 nm, and even more preferably 15 nm.

<パターン形成方法>
当該パターン形成方法は、基板の一方の面側に当該ケイ素含有膜形成用組成物を塗工する工程(以下、「塗工工程」ともいう)と、上記塗工工程により形成されたケイ素含有膜をパターン化する工程(以下、「ケイ素含有膜パターン化工程」ともいう)とを備える。
<Pattern formation method>
The pattern forming method includes a step of coating the silicon-containing film forming composition on one surface side of the substrate (hereinafter, also referred to as “coating step”) and a silicon-containing film formed by the coating step. (Hereinafter, also referred to as “silicon-containing film patterning step”).

当該パターン形成方法によれば、アウトガス抑制性に優れると共に、倒壊抑制性及び形状が良好なレジストパターンを形成可能なケイ素含有膜を形成し、このような優れたケイ素含有膜により、良好な形状の所望の基板パターンを形成することができる。 According to the pattern forming method, a silicon-containing film capable of forming a resist pattern having excellent outgas suppression property, collapse suppression property and good shape is formed, and such an excellent silicon-containing film has a good shape. The desired substrate pattern can be formed.

上記ケイ素含有膜パターン化工程は、上記ケイ素含有膜の上記基板とは反対の面側にレジスト組成物を塗工する工程と、上記レジスト組成物塗工工程により形成されたレジスト膜を極端紫外線で露光する工程と、上記露光されたレジスト膜を現像する工程と、
上記現像工程により形成されたレジストパターンをマスクとして上記ケイ素含有膜をエッチングする工程(以下、「ケイ素含有膜エッチング工程」ともいう)とを備えていてもよい。このような工程をさらに備えることによって、アウトガス抑制性に優れるケイ素含有膜により、倒壊抑制性及び形状が良好なレジストパターンを形成することができ、その結果、より良好な形状の所望の基板パターンを形成することができる。
In the silicon-containing film patterning step, the resist composition is applied to the surface side of the silicon-containing film opposite to the substrate, and the resist film formed by the resist composition coating step is subjected to extreme ultraviolet rays. The step of exposing and the step of developing the exposed resist film,
A step of etching the silicon-containing film using the resist pattern formed by the development step as a mask (hereinafter, also referred to as a “silicon-containing film etching step”) may be provided. By further providing such a step, a resist pattern having a good collapse suppressing property and a good shape can be formed by the silicon-containing film having an excellent outgas suppressing property, and as a result, a desired substrate pattern having a better shape can be formed. Can be formed.

当該パターン形成方法は、必要に応じて、上記塗工工程前に、基板の少なくとも一方の面側に有機下層膜を形成する工程(以下、「有機下層膜形成工程」ともいう)をさらに備えていてもよい。当該パターン形成方法は、通常、上記ケイ素含有膜パターン化工程後に、パターン化されたケイ素含有膜をマスクとして、基板をエッチングする工程(以下、「基板エッチング工程」ともいう)を備える。以下、各工程について説明する。 The pattern forming method further includes, if necessary, a step of forming an organic underlayer film on at least one surface side of the substrate (hereinafter, also referred to as "organic underlayer film forming step") before the coating step. You may. The pattern forming method usually includes, after the silicon-containing film patterning step, a step of etching a substrate using the patterned silicon-containing film as a mask (hereinafter, also referred to as a “planet etching step”). Hereinafter, each step will be described.

<有機下層膜形成工程>
本工程では、基板の少なくとも一方の面側に有機下層膜を形成する。当該パターン形成方法では、必要に応じて、有機下層膜形成工程を行うことができる。
<Organic underlayer film forming process>
In this step, an organic underlayer film is formed on at least one surface side of the substrate. In the pattern forming method, an organic underlayer film forming step can be performed, if necessary.

当該パターン形成方法において、有機下層膜形成工程を行う場合、有機下層膜形成工程後に、上記塗工工程を行い、この塗工工程において、有機下層膜上に当該ケイ素含有膜形成用組成物を用いてケイ素含有膜を形成する。 When the organic underlayer film forming step is performed in the pattern forming method, the above coating step is performed after the organic underlayer film forming step, and in this coating step, the silicon-containing film forming composition is used on the organic underlayer film. To form a silicon-containing film.

上記基板としては、例えば酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、ポリシロキサン等の絶縁膜、樹脂基板等が挙げられる。例えば、AMAT社の「ブラックダイヤモンド」、ダウケミカル社の「シルク」、JSR社の「LKD5109」等により形成される低誘電体絶縁膜で被覆したウェハ等の層間絶縁膜を使用することができる。この基板としては配線溝(トレンチ)、プラグ溝(ビア)等のパターン化された基板を用いてもよい。 Examples of the substrate include an insulating film such as silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, and polysiloxane, and a resin substrate. For example, an interlayer insulating film such as a wafer coated with a low dielectric insulating film formed of "Black Diamond" of AMAT, "Silk" of Dow Chemical, "LKD5109" of JSR, etc. can be used. As this substrate, a patterned substrate such as a wiring groove (trench) and a plug groove (via) may be used.

上記有機下層膜は、当該ケイ素含有膜形成用組成物から形成されるケイ素含有膜とは異なるものである。有機下層膜は、レジストパターン形成において、ケイ素含有膜及び/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得るために、必要とされる所定の機能(例えば、反射防止性、塗布膜平坦性、フッ素系ガスに対する高エッチング耐性)を付与したりする膜のことである。 The organic underlayer film is different from the silicon-containing film formed from the silicon-containing film-forming composition. The organic underlayer film has a predetermined function (for example, antireflection) required to further supplement the function of the silicon-containing film and / or the resist film in resist pattern formation and to obtain a function that these films do not have. It is a film that imparts properties, flatness of the coating film, and high etching resistance to fluorine-based gas).

有機下層膜としては、例えば反射防止膜等が挙げられる。反射防止膜形成用組成物としては、例えばJSR社の「NFC HM8006」等が挙げられる。 Examples of the organic underlayer film include an antireflection film and the like. Examples of the antireflection film forming composition include "NFC HM8006" manufactured by JSR Corporation.

有機下層膜は、有機下層膜形成用組成物を回転塗工法等により塗布して塗膜を形成した後、加熱することにより形成することができる。 The organic underlayer film can be formed by applying a composition for forming an organic underlayer film by a rotary coating method or the like to form a coating film, and then heating the film.

<塗工工程>
本工程では、基板の一方の面側に当該ケイ素含有膜形成用組成物を塗工する。本工程により、基板上に直接又は有機下層膜等の他の層を介してケイ素含有膜が形成される。
<Coating process>
In this step, the silicon-containing film-forming composition is applied to one surface side of the substrate. By this step, a silicon-containing film is formed on the substrate directly or through another layer such as an organic underlayer film.

当該ケイ素含有膜形成用組成物の塗工方法は特に限定されないが、例えば回転塗工法等の公知の方法により当該ケイ素含有膜形成用組成物を基板上等に塗工する方法が挙げられる。この塗工工程により形成された塗膜を、必要に応じて露光及び/又は加熱することにより硬化させることでケイ素含有膜が形成される。 The coating method of the silicon-containing film-forming composition is not particularly limited, and examples thereof include a method of coating the silicon-containing film-forming composition on a substrate or the like by a known method such as a rotary coating method. A silicon-containing film is formed by curing the coating film formed by this coating process by exposing and / or heating as necessary.

この露光に用いられる放射線としては、例えば可視光線、紫外線、遠紫外線、X線、γ線等の電磁波、電子線、分子線、イオンビーム等の粒子線などが挙げられる。 Examples of the radiation used for this exposure include 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.

塗膜を加熱する際の温度の下限としては、90℃が好ましく、150℃がより好ましく、200℃がさらに好ましい。上記温度の上限としては、550℃が好ましく、450℃がより好ましく、300℃がさらに好ましい。形成されるケイ素含有膜の平均厚みの下限としては、1nmが好ましく、10nmがより好ましく、20nmがさらに好ましい。上記平均厚みの上限としては、20,000nmが好ましく、1,000nmがより好ましく、100nmがさらに好ましい。 The lower limit of the temperature at which the coating film is heated is preferably 90 ° C, more preferably 150 ° C, and even more preferably 200 ° C. The upper limit of the temperature is preferably 550 ° C, more preferably 450 ° C, and even more preferably 300 ° C. The lower limit of the average thickness of the silicon-containing film formed is preferably 1 nm, more preferably 10 nm, and even more preferably 20 nm. The upper limit of the average thickness is preferably 20,000 nm, more preferably 1,000 nm, and even more preferably 100 nm.

<ケイ素含有膜パターン化工程>
本工程では、上記塗工工程により形成されたケイ素含有膜をパターン化する。本工程により、上記塗工工程で形成されたケイ素含有膜がパターニングされる。ケイ素含有膜をパターン化する方法としては、例えば上記ケイ素含有膜の上記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)及びケイ素含有膜エッチング工程を備える方法等が挙げられる。
<Silicon-containing film patterning process>
In this step, the silicon-containing film formed by the above coating step is patterned. By this step, the silicon-containing film formed in the above coating step is patterned. Examples of the method for patterning the silicon-containing film include a step of forming a resist pattern on the surface side of the silicon-containing film opposite to the substrate (hereinafter, also referred to as “resist pattern forming step”) and a silicon-containing film etching step. And the like.

[レジストパターン形成工程]
本工程では、上記ケイ素含有膜の上記基板とは反対の面側にレジストパターンを形成する。レジストパターンを形成する方法としては、例えばレジスト組成物を用いる方法、ナノインプリントリソグラフィー法を用いる方法等の従来公知の方法などが挙げられる。このレジストパターンは、通常、有機材料から形成される。
[Resist pattern forming process]
In this step, a resist pattern is formed on the surface side of the silicon-containing film opposite to the substrate. Examples of the method for forming the resist pattern include conventionally known methods such as a method using a resist composition and a method using a nanoimprint lithography method. This resist pattern is usually formed from an organic material.

レジスト組成物を用いる方法としては、例えばレジスト組成物により上記ケイ素含有膜の上記基板とは反対の面側にレジスト組成物を塗工する工程(以下、「レジスト組成物塗工工程」ともいう)と、上記レジスト膜を露光する工程(以下、「露光工程」ともいう)と、上記露光されたレジスト膜を現像する工程(以下、「現像工程」ともいう)とを備える方法等が挙げられる。 As a method of using the resist composition, for example, a step of applying the resist composition to the surface side of the silicon-containing film opposite to the substrate by the resist composition (hereinafter, also referred to as “resist composition coating step”). A method including a step of exposing the resist film (hereinafter, also referred to as “exposure step”) and a step of developing the exposed resist film (hereinafter, also referred to as “development step”) can be mentioned.

(レジスト組成物塗工工程)
本工程では、レジスト組成物により上記ケイ素含有膜の上記基板とは反対の面側にレジスト組成物を塗工する。
(Resist composition coating process)
In this step, the resist composition is applied to the surface side of the silicon-containing film opposite to the substrate by the resist composition.

レジスト組成物としては、例えば酸解離性基を有する重合体及び感放射線性酸発生剤を含有する感放射線性樹脂組成物(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を含有するネガ型レジスト組成物等が挙げられる。これらの中で、感放射線性樹脂組成物が好ましい。感放射線性樹脂組成物を用いた場合、アルカリ現像液で現像することでポジ型パターンを形成することができ、有機溶媒現像液で現像することでネガ型パターンを形成することができる。レジストパターンの形成には、微細パターンを形成する手法であるダブルパターニング法、ダブルエクスポージャー法等を適宜用いてもよい。 Examples of the resist composition include a polymer having an acid dissociative group, a radiation-sensitive resin composition containing a radiation-sensitive acid generator (chemically amplified resist composition), an alkali-soluble resin, and a quinonediazide-based photosensitizer. Examples thereof include a positive resist composition, a negative resist composition containing an alkali-soluble resin and a cross-linking agent, and the like. Among these, a radiation-sensitive resin composition is preferable. When a radiation-sensitive resin composition is used, a positive pattern can be formed by developing with an alkaline developer, and a negative pattern can be formed by developing with an organic solvent developer. For forming the resist pattern, a double patterning method, a double exposure method, or the like, which is a method for forming a fine pattern, may be appropriately used.

感放射線性樹脂組成物に含有される重合体は、酸解離性基を含む構造単位以外にも、例えばラクトン構造、環状カーボネート構造及び/又はスルトン構造を含む構造単位、アルコール性水酸基を含む構造単位、フェノール性水酸基を含む構造単位、フッ素原子を含む構造単位等を有していてもよい。上記重合体が、フェノール性水酸基を含む構造単位及び/又はフッ素原子を含む構造単位を有すると、露光における放射線として極端紫外線(EUV)、電子線等を用いる場合の感度を向上させることができる。 The polymer contained in the radiation-sensitive resin composition includes, for example, a structural unit containing a lactone structure, a cyclic carbonate structure and / or a sulton structure, and a structural unit containing an alcoholic hydroxyl group, in addition to the structural unit containing an acid dissociative group. , A structural unit containing a phenolic hydroxyl group, a structural unit containing a fluorine atom, or the like. When the polymer has a structural unit containing a phenolic hydroxyl group and / or a structural unit containing a fluorine atom, the sensitivity when extreme ultraviolet (EUV), electron beam, or the like is used as radiation in exposure can be improved.

レジスト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。レジスト組成物としては、孔径0.2μm程度のフィルターを用いてろ過したものを好適に用いることができる。当該パターン形成方法においては、レジスト組成物として、市販品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 0.1% by mass, preferably 1% by mass. The upper limit of the solid content concentration is preferably 50% by mass, more preferably 30% by mass. As the resist composition, one filtered using a filter having a pore size of about 0.2 μm can be preferably used. In the pattern forming method, a commercially available resist composition can be used as it is as the resist composition.

レジスト膜の形成方法としては、例えばレジスト組成物をケイ素含有膜上に塗工する方法等が挙げられる。レジスト組成物の塗工方法としては、例えば回転塗工法等の従来の方法などが挙げられる。レジスト組成物を塗工する際には、得られるレジスト膜が所定の膜厚となるように、塗工するレジスト組成物の量を調整する。 Examples of the method for forming the resist film include a method of applying a resist composition onto a silicon-containing film. Examples of the method for applying the resist composition include conventional methods such as a rotary coating method. When applying the resist composition, the amount of the resist composition to be applied is adjusted so that the obtained resist film has a predetermined film thickness.

レジスト膜は、レジスト組成物の塗膜をプレベークすることにより、塗膜中の溶媒を揮発させて形成することができる。プレベークの温度は、使用するレジスト組成物の種類等に応じて適宜調整されるが、プレベークの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。 The resist film can be formed by volatilizing the solvent in the coating film by prebaking the coating film of the resist composition. The prebake temperature is appropriately adjusted according to the type of resist composition used and the like, but the lower limit of the prebake temperature is preferably 30 ° C., more preferably 50 ° C. The upper limit of the temperature is preferably 200 ° C., more preferably 150 ° C.

(露光工程)
本工程では、上記レジスト膜を露光する。この露光は、例えばマスクにより選択的に放射線を照射して行う。
(Exposure process)
In this step, the resist film is exposed. This exposure is performed by selectively irradiating radiation with, for example, a mask.

露光に用いられる放射線としては、EUV又は電子線が好ましい。 EUV or electron beam is preferable as the radiation used for exposure.

(現像工程)
本工程では、上記露光されたレジスト膜を現像する。これにより、レジストパターンが形成される。
(Development process)
In this step, the exposed resist film is developed. As a result, a resist pattern is formed.

上記現像は、アルカリ現像でも有機溶媒現像でもよい。 The development may be alkaline development or organic solvent development.

アルカリ現像液としては、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などが挙げられる。また、これらのアルカリ性水溶液は、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したものであってもよい。 Examples of the alkaline developing solution include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di-n-propylamine, triethylamine, methyldiethylamine and dimethylethanol. Amine, 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-nonene can be mentioned. Further, these alkaline aqueous solutions may be prepared by adding an appropriate amount of a water-soluble organic solvent such as alcohols such as methanol and ethanol, and a surfactant.

有機溶媒現像液としては、例えばケトン系溶媒、アルコール系溶媒、アミド系溶媒、エーテル系溶媒、エステル系溶媒等の有機溶媒を主成分とする液などが挙げられる。これらの溶媒としては、例えば上記[B]溶媒として例示したそれぞれの溶媒と同様のもの等が挙げられる。これらの溶媒は1種単独でも、複数混合して用いてもよい。 Examples of the organic solvent developing solution include a solution containing an organic solvent as a main component, such as a ketone solvent, an alcohol solvent, an amide solvent, an ether solvent, and an ester solvent. Examples of these solvents include the same solvents as those exemplified as the above-mentioned [B] solvent. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

現像液で現像を行った後、好ましくは、洗浄し、乾燥することによって、フォトマスクに対応した所定のレジストパターンを形成することができる。 After developing with a developing solution, preferably, it is washed and dried to form a predetermined resist pattern corresponding to the photomask.

[ケイ素含有膜エッチング工程]
本工程では、上記レジストパターンをマスクとして、上記ケイ素含有膜をエッチングする。より具体的には、上記レジストパターン形成工程で形成されたレジストパターンをマスクとした1又は複数回のエッチングによって、パターンが形成されたケイ素含有膜を得る。
[Silicon-containing film etching process]
In this step, the silicon-containing film is etched using the resist pattern as a mask. More specifically, a silicon-containing film in which a pattern is formed is obtained by one or a plurality of etchings using the resist pattern formed in the resist pattern forming step as a mask.

上記エッチングは、ドライエッチングでもウェットエッチングでもよいが、ドライエッチングが好ましい。 The etching may be dry etching or wet etching, but dry etching is preferable.

ドライエッチングは、例えば公知のドライエッチング装置を用いて行うことができる。ドライエッチングに使用するエッチングガスとしては、エッチングされるケイ素含有膜の元素組成等により、適宜選択することができ、例えばCHF、CF、C、C、SF等のフッ素系ガス、Cl、BCl等の塩素系ガス、O、O、HO等の酸素系ガス、H、NH、CO、CO、CH、C、C、C、C、C、C、HF、HI、HBr、HCl、NO、NH、BCl等の還元性ガス、He、N、Ar等の不活性ガスなどが用いられる。これらのガスは混合して用いることもできる。ケイ素含有膜のドライエッチングには、通常フッ素系ガスが用いられ、これに酸素系ガスと不活性ガスとを混合したものが好適に用いられる。 Dry etching can be performed using, for example, a known dry etching apparatus. The etching gas used for dry etching can be appropriately selected depending on the elemental composition of the silicon-containing film to be etched, for example, CHF 3 , CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , SF 6 , and the like. Fluorine gas, chlorine gas such as Cl 2 , BCl 3 , oxygen gas such as O 2 , O 3 , H 2 O, H 2 , NH 3 , CO, CO 2 , CH 4 , C 2 H 2 , C Reducing gases such as 2 H 4 , C 2 H 6 , C 3 H 4 , C 3 H 6 , C 3 H 8 , HF, HI, HBr, HCl, NO, NH 3 , BCl 3 , He, N 2 , An inert gas such as Ar is used. These gases can also be mixed and used. A fluorine-based gas is usually used for dry etching of the silicon-containing film, and a mixture of an oxygen-based gas and an inert gas is preferably used.

<基板エッチング工程>
本工程では、上記パターン化されたケイ素含有膜をマスクとして、基板をエッチングする。より具体的には、上記ケイ素含有膜エッチング工程で得られたケイ素含有膜に形成されたパターンをマスクとした1又は複数回のエッチングを行って、パターニングされた基板を得る。
<Substrate etching process>
In this step, the substrate is etched using the patterned silicon-containing film as a mask. More specifically, a patterned substrate is obtained by performing one or a plurality of times of etching using the pattern formed on the silicon-containing film obtained in the above-mentioned silicon-containing film etching step as a mask.

基板上に有機下層膜を形成した場合には、ケイ素含有膜パターンをマスクとして有機下層膜をエッチングすることにより有機下層膜のパターンを形成した後に、この有機下層膜パターンをマスクとして基板をエッチングすることにより、基板にパターンを形成する。 When an organic underlayer film is formed on a substrate, a pattern of the organic underlayer film is formed by etching the organic underlayer film using the silicon-containing film pattern as a mask, and then the substrate is etched using this organic underlayer film pattern as a mask. As a result, a pattern is formed on the substrate.

上記エッチングは、ドライエッチングでもウェットエッチングでもよいが、ドライエッチングが好ましい。 The etching may be dry etching or wet etching, but dry etching is preferable.

有機下層膜にパターンを形成する際のドライエッチングは、公知のドライエッチング装置を用いて行うことができる。ドライエッチングに使用するエッチングガスとしては、ケイ素含有膜及びエッチングされる有機下層膜の元素組成等により、適宜選択することができ、例えば、CHF、CF、C、C、SF等のフッ素系ガス、Cl、BCl等の塩素系ガス、O、O、HO等の酸素系ガス、H、NH、CO、CO、CH、C、C、C、C、C、C、HF、HI、HBr、HCl、NO、NH、BCl等の還元性ガス、He、N、Ar等の不活性ガス等が用いられ、これらのガスは混合して用いることもできる。ケイ素含有膜パターンをマスクとした有機下層膜のドライエッチングには、通常、酸素系ガスが用いられる。 Dry etching when forming a pattern on the organic underlayer film can be performed using a known dry etching apparatus. The etching gas used for dry etching can be appropriately selected depending on the elemental composition of the silicon-containing film and the organic underlayer film to be etched. For example, CHF 3 , CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , Fluorine gas such as SF 6 , chlorine gas such as Cl 2 , BCl 3 , oxygen gas such as O 2 , O 3 , H 2 O, H 2 , NH 3 , CO, CO 2 , CH 4 , C Reducing gases such as 2 H 2 , C 2 H 4 , C 2 H 6 , C 3 H 4 , C 3 H 6 , C 3 H 8 , HF, HI, HBr, HCl, NO, NH 3 , BCl 3 , etc. Inactive gases such as He, N2 , and Ar are used, and these gases can be mixed and used. An oxygen-based gas is usually used for dry etching of an organic underlayer film using a silicon-containing film pattern as a mask.

有機下層膜パターンをマスクとして基板にパターンを形成する際のドライエッチングは、公知のドライエッチング装置を用いて行うことができる。ドライエッチングに使用するエッチングガスとしては、有機下層膜及びエッチングされる基板の元素組成等により、適宜選択することができ、例えば上記有機下層膜のドライエッチングに用いられるエッチングガスとして例示したものと同様のエッチングガス等が挙げられる。複数回の異なるエッチングガスにより、エッチングを行ってもよい。なお、基板パターン形成工程後、基板上、レジスト下層パターン上等にケイ素含有膜が残留している場合には、後述のケイ素含有膜除去工程を行うことにより、ケイ素含有膜を除去することができる。 Dry etching when forming a pattern on a substrate using the organic underlayer film pattern as a mask can be performed using a known dry etching apparatus. The etching gas used for dry etching can be appropriately selected depending on the elemental composition of the organic underlayer film and the substrate to be etched, and is the same as that exemplified as the etching gas used for dry etching of the organic underlayer film, for example. Etching gas and the like. Etching may be performed with a plurality of different etching gases. If the silicon-containing film remains on the substrate, the resist lower layer pattern, or the like after the substrate pattern forming step, the silicon-containing film can be removed by performing the silicon-containing film removing step described later. ..

以下、実施例を説明する。なお、以下に示す実施例は、本発明の代表的な実施例の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。 Hereinafter, examples will be described. In addition, the examples shown below show an example of a typical example of the present invention, and the scope of the present invention is not narrowly interpreted by this.

本実施例における[A]ポリシロキサンの溶液における固形分濃度の測定、及び[A]ポリシロキサンの重量平均分子量(Mw)の測定は下記の方法により行った。 The solid content concentration in the solution of [A] polysiloxane and the weight average molecular weight (Mw) of [A] polysiloxane in this example were measured by the following methods.

[[A]ポリシロキサンの溶液の固形分濃度]
[A]ポリシロキサンの溶液0.5gを250℃で30分間焼成することで、この溶液0.5g中の固形分の質量を測定し、[A]ポリシロキサンの溶液の固形分濃度(質量%)を算出した。
[[A] Solid content concentration of polysiloxane solution]
By firing 0.5 g of the solution of [A] polysiloxane at 250 ° C. for 30 minutes, the mass of the solid content in 0.5 g of this solution was measured, and the solid content concentration (mass%) of the solution of [A] polysiloxane was measured. ) Was calculated.

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

<[A]ポリシロキサンの合成>
[A]ポリシロキサンの合成に用いた単量体を以下に示す。
なお、以下の合成例においては特に断りのない限り、質量部は使用した単量体の合計質量を100質量部とした場合の値を意味する。
化合物(M-1)~(M-4):下記式(M-1)~(M-4)で表される化合物
<[A] Synthesis of polysiloxane>
[A] The monomers used for the synthesis of polysiloxane are shown below.
In the following synthesis examples, unless otherwise specified, the mass part means a value when the total mass of the used monomers is 100 parts by mass.
Compounds (M-1) to (M-4): Compounds represented by the following formulas (M-1) to (M-4)

Figure 0007101932000005
Figure 0007101932000005

[合成例1-1](ポリシロキサン(A-1)の合成)
反応容器において、上記式(M-1)で表される化合物及び上記式(M-2)で表される化合物をモル比率が90/10(モル%)となるようプロピレングリコールモノエチルエーテル62質量部に溶解し、単量体溶液を調製した。上記反応容器内を60℃とし、撹拌しながら、9.1質量%シュウ酸水溶液40質量部を20分間かけて滴下した。滴下開始を反応の開始時間とし、反応を4時間実施した。反応終了後、反応容器内を30℃以下に冷却した。冷却した反応溶液にプロピレングリコールモノエチルエーテルを52質量部加えた後、エバポレーターを用いて、水、反応により生成したアルコール類及び余剰のプロピレングリコールモノエチルエーテルを除去して、ポリシロキサン(A-1)のプロピレングリコールモノエチルエーテル溶液を得た。ポリシロキサン(A-1)のMwは1,950であった。このポリシロキサン(A-1)のプロピレングリコールモノエチルエーテル溶液の固形分濃度は、12.0質量%であった。
[Synthesis Example 1-1] (Synthesis of Polysiloxane (A-1))
In the reaction vessel, 62 mass of propylene glycol monoethyl ether so that the molar ratio of the compound represented by the above formula (M-1) and the compound represented by the above formula (M-2) is 90/10 (mol%). A monomer solution was prepared by dissolving in the part. The temperature inside the reaction vessel was set to 60 ° C., and 40 parts by mass of a 9.1 mass% oxalic acid aqueous solution was added dropwise over 20 minutes while stirring. The start of dropping was set as the start time of the reaction, and the reaction was carried out for 4 hours. After completion of the reaction, the inside of the reaction vessel was cooled to 30 ° C. or lower. After adding 52 parts by mass of propylene glycol monoethyl ether to the cooled reaction solution, water, alcohols produced by the reaction and excess propylene glycol monoethyl ether are removed using an evaporator to remove polysiloxane (A-1). ) Was obtained. The Mw of polysiloxane (A-1) was 1,950. The solid content concentration of the propylene glycol monoethyl ether solution of this polysiloxane (A-1) was 12.0% by mass.

[合成例1-2~1-4](ポリシロキサン(A-2)~(A-4)の合成)
下記表1に示す種類及び使用量の各単量体を使用した以外は、合成例1と同様にして、ポリシロキサン(A-2)~(A-4)のプロピレングリコールモノエチルエーテル溶液を得た。得られた[A]ポリシロキサンの溶液における[A]ポリシロキサンのMw及び固形分濃度(質量%)を表1に合わせて示す。表1における「-」は、該当する単量体を使用しなかったことを示す。
[Synthesis Examples 1-2 to 1-4] (Synthesis of Polysiloxanes (A-2) to (A-4))
Propylene glycol monoethyl ether solutions of polysiloxanes (A-2) to (A-4) were obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that the monomers of the types and amounts shown in Table 1 below were used. rice field. The Mw and solid content concentration (mass%) of the [A] polysiloxane in the obtained solution of the [A] polysiloxane are also shown in Table 1. “-” In Table 1 indicates that the corresponding monomer was not used.

Figure 0007101932000006
Figure 0007101932000006

<ケイ素含有膜形成用組成物の調製>
ケイ素含有膜形成用組成物の調製に用いた[A]ポリシロキサン以外の成分を以下に示す。
<Preparation of composition for forming silicon-containing film>
The components other than [A] polysiloxane used for preparing the composition for forming a silicon-containing film are shown below.

[[B]化合物]
実施例:B-1~B-8:下記式(B-1)~(B-8)で表される化合物
比較例:b-1~b-3:下記式(b-1)~(b-3)で表される化合物
[[B] Compound]
Examples: B-1 to B-8: Compounds represented by the following formulas (B-1) to (B-8) Comparative examples: b-1 to b-3: The following formulas (b-1) to (b) Compound represented by -3)

Figure 0007101932000007
Figure 0007101932000007

なお、スルホン酸アニオンを構成する原子の原子量の総和は、(B-1)が249、(B-2)が263、(B-3)が303、(B-4)が303、(B-5)が355、(B-6)が428、(B-7)が428、(B-8)が459、(b-1)が231、(b-2)が323、(b-3)が318である。 The total atomic weights of the atoms constituting the sulfonic acid anion are 249 for (B-1), 263 for (B-2), 303 for (B-3), 303 for (B-4), and (B-). 5) is 355, (B-6) is 428, (B-7) is 428, (B-8) is 459, (b-1) is 231 and (b-2) is 323, (b-3). Is 318.

[[C]溶媒]
C-1:酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル
C-2:プロピレングリコールモノエチルエーテル
C-3:水
[[C] Solvent]
C-1: Propylene glycol monoethyl ether acetate C-2: Propylene glycol monoethyl ether C-3: Water

[実施例1-1]
[A]ポリシロキサン(固形分)としての(A-1)0.59質量部と、[B]化合物としての(B-1)0.10質量部、[C]溶媒としての(C-1)10質量部、(C-2)86質量部([A]ポリシロキサンの溶液に含まれる溶媒(C-2)も含む)及び(C-3)4質量部とを混合し、得られた溶液を孔径0.2μmのフィルターでろ過して、ケイ素含有膜形成用組成物(J-1)を調製した。
[Example 1-1]
[A] 0.59 parts by mass of (A-1) as a polysiloxane (solid content), 0.10 parts by mass of (B-1) as a [B] compound, and (C-1) as a solvent. ) 10 parts by mass, (C-2) 86 parts by mass (including the solvent (C-2) contained in the solution of [A] polysiloxane) and (C-3) 4 parts by mass were mixed and obtained. The solution was filtered through a filter having a pore size of 0.2 μm to prepare a silicon-containing film-forming composition (J-1).

[実施例1-2~1-11及び比較例1-1~1-3]
下記表2に示す種類及び配合量の各成分を用いた以外は、実施例1と同様にして、ケイ素含有膜形成用組成物(J-2)~(J-11)及び(j-1)~(j-3)を調製した。
[Examples 1-2 to 1-11 and Comparative Examples 1-1 to 1-3]
The silicon-containing film-forming compositions (J-2) to (J-11) and (j-1) are the same as in Example 1 except that the components of the types and blending amounts shown in Table 2 below are used. -(J-3) was prepared.

<ケイ素含有膜の形成>
上記調製した各ケイ素含有膜形成用組成物をシリコンウェハ(基板)上に、スピンコーター(東京エレクトロン社の「CLEAN TRACK ACT12」)を用い、回転塗工法により塗工した。得られた塗膜に対し、220℃のホットプレートで60秒間加熱した後、23℃で60秒間冷却することにより、表2の実施例1-1~1-11並びに比較例1-1~1-3に示す平均厚み13nmのケイ素含有膜が形成された基板を得た。
<Formation of silicon-containing film>
Each of the prepared silicon-containing film-forming compositions was coated on a silicon wafer (substrate) by a rotary coating method using a spin coater (“CLEAN TRACK ACT12” manufactured by Tokyo Electron Limited). The obtained coating film was heated on a hot plate at 220 ° C. for 60 seconds and then cooled at 23 ° C. for 60 seconds to form Examples 1-1 to 1-11 and Comparative Examples 1-1 to 1 in Table 2. A substrate on which a silicon-containing film having an average thickness of 13 nm shown in -3 was formed was obtained.

<評価>
上記調製したケイ素含有膜形成用組成物及び上記形成したケイ素含有膜の下記項目について下記方法により評価した。評価結果を下記表2に合わせて示す。
<Evaluation>
The following items of the prepared silicon-containing film forming composition and the formed silicon-containing film were evaluated by the following methods. The evaluation results are shown in Table 2 below.

[アウトガス抑制性]
上記調製した各ケイ素含有膜形成用組成物を8インチシリコンウェハ(基板)上に、スピンコーター(東京エレクトロン社の「CLEAN TRACK ACT8」)を用い、回転塗工法により塗工した。得られた塗膜に対し、220℃のホットプレートで60秒間加熱した後、23℃で60秒間冷却することにより、平均厚み13nmのケイ素含有膜が形成された基板を得た。その後、ホットプレートの天板に8インチシリコンウェハを設置したホットプレートを用いて、300℃で60秒間加熱した。上記工程を50回繰り返した後、ホットプレートの天板に設置した8インチシリコンウェハをシクロヘキサノンで洗浄することで、上記基板上に堆積した昇華物を回収した。アウトガス抑制性は、昇華物量が1.0mg以下の場合は「A」(良好)と、1.0mgを超え2.0mg以下の場合は「B」(やや良好)と、2.0mgを超える場合は「C」(不良)と評価した。
[Outgas inhibitory]
Each of the prepared silicon-containing film-forming compositions was coated on an 8-inch silicon wafer (substrate) by a rotary coating method using a spin coater (“CLEAN TRACK ACT8” manufactured by Tokyo Electron Limited). The obtained coating film was heated on a hot plate at 220 ° C. for 60 seconds and then cooled at 23 ° C. for 60 seconds to obtain a substrate on which a silicon-containing film having an average thickness of 13 nm was formed. Then, using a hot plate in which an 8-inch silicon wafer was placed on the top plate of the hot plate, the mixture was heated at 300 ° C. for 60 seconds. After repeating the above process 50 times, the 8-inch silicon wafer placed on the top plate of the hot plate was washed with cyclohexanone to recover the sublimated material deposited on the substrate. Outgas inhibitory properties are "A" (good) when the amount of sublimated substance is 1.0 mg or less, "B" (slightly good) when the amount of sublimated substance is more than 1.0 mg and 2.0 mg or less, and when it exceeds 2.0 mg. Was evaluated as "C" (defective).

[倒壊抑制性](電子線露光又は極端紫外線露光におけるポジ型レジストパターンの倒壊抑制性)
8インチシリコンウェハ上に、反射防止膜形成材料(JSR社の「HM8006」)を上記スピンコーターによる回転塗工法により塗工した後、250℃で60秒間加熱を行うことにより平均厚み100nmの反射防止膜を形成した。この反射防止膜上に、ケイ素含有膜形成用組成物を塗工し、220℃で60秒間加熱した後、23℃で30秒間冷却することにより平均厚み13nmのケイ素含有膜を形成した。
次いで、上記形成したケイ素含有膜上に、後述する感放射線性樹脂組成物を塗工し、130℃で60秒間加熱処理をした後、23℃で30秒間冷却することにより平均厚み50nmのレジスト膜を形成した。
[Collapse suppression property] (Collapse suppression property of positive resist pattern in electron beam exposure or extreme ultraviolet exposure)
An antireflection film forming material (JSR's "HM8006") is applied onto an 8-inch silicon wafer by the rotary coating method using the spin coater, and then heated at 250 ° C. for 60 seconds to prevent reflection with an average thickness of 100 nm. A film was formed. A silicon-containing film-forming composition was applied onto the antireflection film, heated at 220 ° C. for 60 seconds, and then cooled at 23 ° C. for 30 seconds to form a silicon-containing film having an average thickness of 13 nm.
Next, a radiation-sensitive resin composition described later is applied onto the formed silicon-containing film, heat-treated at 130 ° C. for 60 seconds, and then cooled at 23 ° C. for 30 seconds to obtain a resist film having an average thickness of 50 nm. Was formed.

上記感放射線性樹脂組成物は、4-ヒドロキシスチレンに由来する構造単位(1)、スチレンに由来する構造単位(2)及び4-t-ブトキシスチレンに由来する構造単位(3)(各構造単位の含有割合は、(1)/(2)/(3)=65/5/30(モル%))を有する重合体100質量部と、感放射線性酸発生剤としてのトリフェニルスルホニウムサリチレート2.5質量部と、溶媒としての乳酸エチル1,500質量部及び酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル700質量部とを混合し、得られた溶液を孔径0.2μmのフィルターでろ過することで得た。 The radiation-sensitive resin composition includes a structural unit (1) derived from 4-hydroxystyrene, a structural unit (2) derived from styrene, and a structural unit (3) derived from 4-t-butoxystyrene (each structural unit). The content ratio of is 100 parts by mass of the polymer having (1) / (2) / (3) = 65/5/30 (mol%)) and triphenylsulfonium salicylate as a radiation-sensitive acid generator. It was obtained by mixing 2.5 parts by mass, 1,500 parts by mass of ethyl lactate as a solvent and 700 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether acetate, and filtering the obtained solution with a filter having a pore size of 0.2 μm.

電子線露光の場合は、電子線描画装置(日立製作所社の「HL800D」、出力:50KeV、電流密度:5.0アンペア/cm)を用いてレジスト膜に電子線を照射した。電子線の照射後、基板を110℃で60秒間加熱を行い、次いで23℃で60秒間冷却した。その後、2.38質量%のTMAH水溶液(20~25℃)を用い、パドル法により現像した後、水で洗浄し、乾燥することにより、レジストパターンが形成された評価用基板を得た。上記レジストパターン形成の際、線幅150nmの1対1ラインアンドスペースに形成される露光量を最適露光量とした。上記評価用基板のレジストパターンの測長及び観察には走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社の「CG-4000」)を用いた。倒壊抑制性は、上記最適露光量において、パターン倒壊が確認されなかった場合は「A」(良好)と、パターン倒壊が確認された場合は「B」(不良)と評価した。 In the case of electron beam exposure, the resist film was irradiated with an electron beam using an electron beam drawing apparatus (“HL800D” manufactured by Hitachi, Ltd., output: 50 KeV, current density: 5.0 amperes / cm 2 ). After irradiation with the electron beam, the substrate was heated at 110 ° C. for 60 seconds and then cooled at 23 ° C. for 60 seconds. Then, using a 2.38 mass% TMAH aqueous solution (20 to 25 ° C.), the substrate was developed by the paddle method, washed with water, and dried to obtain an evaluation substrate on which a resist pattern was formed. When forming the resist pattern, the exposure amount formed in a one-to-one line and space with a line width of 150 nm was taken as the optimum exposure amount. A scanning electron microscope (“CG-4000” manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) was used for measuring and observing the resist pattern of the evaluation substrate. The collapse inhibitory property was evaluated as "A" (good) when pattern collapse was not confirmed and as "B" (poor) when pattern collapse was confirmed at the above optimum exposure amount.

極端紫外線露光の場合は、EUVスキャナー(ASML社の「TWINSCAN NXE:3300B」(NA0.3、シグマ0.9、クアドルポール照明、ウエハー上寸法が線幅25nmの1対1ラインアンドスペースのマスク)を用いてレジスト膜に露光を行った。露光後、基板を110℃で60秒間加熱を行い、次いで23℃で60秒間冷却した。その後、2.38質量%のTMAH水溶液(20~25℃)を用い、パドル法により現像した後、水で洗浄し、乾燥することにより、レジストパターンが形成された評価用基板を得た。上記レジストパターン形成の際、線幅25nmの1対1ラインアンドスペースに形成される露光量を最適露光量とした。上記評価用基板のレジストパターンの測長及び観察には走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社の「CG-4000」)を用いた。倒壊抑制性は、上記最適露光量において、パターン倒壊が確認されなかった場合は「A」(良好)と、パターン倒壊が確認された場合は「B」(不良)と評価した。 For extreme UV exposure, EUV scanner (ASML's "TWINSCAN NXE: 3300B" (NA0.3, Sigma 0.9, Quadrupole lighting, one-to-one line-and-space mask with a line width of 25 nm on the wafer) After the exposure, the substrate was heated at 110 ° C. for 60 seconds and then cooled at 23 ° C. for 60 seconds. Then, a 2.38 mass% TMAH aqueous solution (20 to 25 ° C.) was used. Was developed by the paddle method, washed with water, and dried to obtain an evaluation substrate on which a resist pattern was formed. At the time of forming the resist pattern, a 1: 1 line and space having a line width of 25 nm was obtained. The optimum exposure amount was used as the optimum exposure amount. A scanning electron microscope (“CG-4000” manufactured by Hitachi High-Technologies Co., Ltd.) was used for measuring and observing the resist pattern of the evaluation substrate. Was evaluated as "A" (good) when pattern collapse was not confirmed and as "B" (poor) when pattern collapse was confirmed at the above optimum exposure amount.

[パターン形状]
上記レジストパターンの形状において、裾引きがない場合は「A」(良好)と、裾引きがある場合は「B」(不良)と評価した。
[Pattern shape]
In the shape of the resist pattern, when there was no hemming, it was evaluated as "A" (good), and when there was hemming, it was evaluated as "B" (poor).

Figure 0007101932000008
Figure 0007101932000008

表2の結果から分かるように、実施例のケイ素含有膜形成用組成物によれば、アウトガス抑制性に優れるケイ素含有膜を形成することができ、このような優れたケイ素含有膜により、倒壊抑制性及び形状が良好なレジストパターンを形成することができる。 As can be seen from the results in Table 2, according to the silicon-containing film-forming composition of the example, a silicon-containing film having excellent outgas suppression property can be formed, and such an excellent silicon-containing film suppresses collapse. A resist pattern having good properties and shape can be formed.

本発明のEUVリソグラフィー用ケイ素含有膜形成組成物によれば、アウトガス抑制性に優れるケイ素含有膜を形成することができ、このような優れたケイ素含有膜により、EUV露光装置の投影ミラーやマスク等の汚染を防止することができ、また、倒壊抑制性に優れかつ形状が良好なレジストパターンを形成することができる。本発明のEUVリソグラフィー用ケイ素含有膜は、アウトガス抑制性に優れ、倒壊抑制性及び形状が良好なレジストパターンを形成することができる。本発明のパターン形成方法によれば、アウトガス抑制性に優れ、かつ倒壊抑制性及び形状が良好なレジストパターンを形成可能なケイ素含有膜を形成することにより、良好な形状の所望の基板パターンを形成することができる。従って、これらは、EUVリソグラフィーに好適に使用することができ、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 silicon-containing film forming composition for EUV lithography of the present invention, a silicon-containing film having excellent outgassing property can be formed, and such an excellent silicon-containing film can be used for a projection mirror, a mask, etc. of an EUV exposure apparatus. It is possible to prevent the contamination of silicon, and to form a resist pattern having excellent collapse suppressing property and a good shape. The silicon-containing film for EUV lithography of the present invention is excellent in outgas suppression property, and can form a resist pattern having good collapse suppression property and shape. According to the pattern forming method of the present invention, a desired substrate pattern having a good shape is formed by forming a silicon-containing film capable of forming a resist pattern having excellent outgas suppression property, collapse suppression property and good shape. can do. Therefore, these can be suitably used for EUV lithography, and can be suitably used for manufacturing semiconductor devices and the like, which are expected to be further miniaturized in the future.

Claims (8)

ポリシロキサンと、
オニウムカチオン及びスルホン酸アニオンを有する化合物と、
溶媒と
を含有し、
上記スルホン酸アニオンを構成する原子の原子量の総和が240以上であり、
上記スルホン酸アニオンがスルホネート基と、このスルホネート基に隣接する炭素原子とを有し、
この炭素原子にフッ素原子が結合しておらず、
上記スルホン酸アニオンが下記式(1)で表され
上記ポリシロキサンが下記式(B)で表される構造単位を有し、
上記ポリシロキサンを構成する全構造単位に対する上記式(B)で表される構造単位の含有割合が10モル%以上であ るEUVリソグラフィー用ケイ素含有膜形成組成物。
Figure 0007101932000009
上記式(1)中、Rは、炭素数1~20の1価の有機基であり、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又はメチル基であるか、又はR、R及びRのうちの2つ以上は、互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3~20の脂環構造を表す。R、R及びRを構成する原子の原子量の総和は、148以上である。
Figure 0007101932000010
With polysiloxane,
Compounds with onium cations and sulfonic acid anions,
With solvent
Contains,
The total atomic weight of the atoms constituting the sulfonic acid anion is 240 or more.
The sulfonic acid anion has a sulfonate group and a carbon atom adjacent to the sulfonate group.
Fluorine atom is not bonded to this carbon atom,
The sulfonic acid anion is represented by the following formula (1).,
The polysiloxane has a structural unit represented by the following formula (B) and has a structural unit.
The content ratio of the structural unit represented by the above formula (B) to all the structural units constituting the polysiloxane is 10 mol% or more. Silicon-containing film forming composition for EUV lithography.
Figure 0007101932000009
In the above formula (1), R1Is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, and R2And R3Are each independently a hydrogen atom or a methyl group, or R1, R2And R3Two or more of them represent an alicyclic structure having 3 to 20 ring members, which is composed of carbon atoms that are combined with each other and bonded to each other. R1, R2And R3The total atomic weight of the atoms constituting the above is 148 or more.
Figure 0007101932000010
上記オニウムカチオン及びスルホン酸アニオンを有する化合物の含有量が、上記ポリシロキサン100質量部に対して0.1質量部以上30質量部以下である請求項1に記載のEUVリソグラフィー用ケイ素含有膜形成組成物。 The silicon-containing film forming composition for EUV lithography according to claim 1, wherein the content of the compound having an onium cation and a sulfonic acid anion is 0.1 part by mass or more and 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polysiloxane. thing. 上記スルホン酸アニオンを構成する原子の原子量の総和が290以上である請求項1又は請求項2に記載のEUVリソグラフィー用ケイ素含有膜形成組成物。 The silicon-containing film-forming composition for EUV lithography according to claim 1 or 2 , wherein the total atomic weights of the atoms constituting the sulfonic acid anion are 290 or more. 上記オニウムカチオンが、スルホニウムカチオン、ヨードニウムカチオン又はこれらの組み合わせである請求項1から請求項のいずれか1項に記載のEUVリソグラフィー用ケイ素含有膜形成組成物。 The silicon-containing film-forming composition for EUV lithography according to any one of claims 1 to 3 , wherein the onium cation is a sulfonium cation, an iodonium cation, or a combination thereof. 請求項1から請求項のいずれか1項に記載のEUVリソグラフィー用ケイ素含有膜形成組成物から形成されるEUVリソグラフィー用ケイ素含有膜。 A silicon-containing film for EUV lithography formed from the silicon-containing film-forming composition for EUV lithography according to any one of claims 1 to 4 . 基板の一方の面側に請求項1から請求項のいずれか1項に記載のEUVリソグラフィー用ケイ素含有膜形成組成物を塗工する工程と、
上記塗工工程により形成されたケイ素含有膜をパターン化する工程と
を備えるパターン形成方法。
A step of applying the silicon-containing film-forming composition for EUV lithography according to any one of claims 1 to 5 on one surface side of the substrate.
A pattern forming method including a step of patterning a silicon-containing film formed by the above coating step.
上記ケイ素含有膜パターン化工程が、
上記ケイ素含有膜の上記基板とは反対の面側にレジスト組成物を塗工する工程と、
上記レジスト組成物塗工工程により形成されたレジスト膜を極端紫外線で露光する工程と、
上記露光されたレジスト膜を現像する工程と、
上記現像工程により形成されたレジストパターンをマスクとして上記ケイ素含有膜をエッチングする工程と
を備える請求項に記載のパターン形成方法。
The silicon-containing film patterning step
The step of applying the resist composition to the surface side of the silicon-containing film opposite to the substrate, and
A step of exposing the resist film formed by the resist composition coating step with extreme ultraviolet rays, and a step of exposing the resist film to extreme ultraviolet rays.
The process of developing the exposed resist film and
The pattern forming method according to claim 6 , further comprising a step of etching the silicon-containing film using the resist pattern formed by the developing step as a mask.
上記塗工工程前に、
上記基板の少なくとも一方の面側に有機下層膜を形成する工程
をさらに備える請求項又は請求項に記載のパターン形成方法。
Before the above coating process,
The pattern forming method according to claim 6 or 7 , further comprising a step of forming an organic underlayer film on at least one surface side of the substrate.
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