KR20120045028A - Resist underlayer film-forming composition which contains polymer photoacid generator, and method for forming resist pattern using same - Google Patents
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Abstract
[과제] 폴리머형 광산발생제를 함유하는 레지스트 하층막 형성 조성물 및 그것을 이용한 레지스트 패턴의 형성 방법을 제공.
[해결수단] 하기 식(A-1)으로 나타내는 구조 단위 또는 하기 식(A-2)으로 나타내는 구조 단위를 가진 중합체를 포함한 레지스트 하층막 형성 조성물.
{식(A-1) 및 식(A-2) 중, R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 유기기를 나타낸다.}[PROBLEMS] To provide a resist underlayer film forming composition containing a polymer type photoacid generator and a method of forming a resist pattern using the same.
[Resolution] The resist underlayer film forming composition containing the polymer which has a structural unit represented by a following formula (A-1) or a structural unit represented by a following formula (A-2).
In formula (A-1) and formula (A-2), R <1> , R <2> , R <3> , R <4> , R <5> and R <6> represent an organic group.}
Description
본 발명은, 폴리머형 광산발생제를 함유하는 레지스트 하층막 형성 조성물 및 상기 조성물로부터 형성되는 레지스트 하층막을 이용한 레지스트 패턴의 형성 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 레지스트 패턴 형상의 개량이 가능한 상기 조성물 및 상기 패턴 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a resist underlayer film-forming composition containing a polymer type photoacid generator and a method of forming a resist pattern using a resist underlayer film formed from the composition, and more particularly, the composition capable of improving the shape of a resist pattern. And it relates to the pattern forming method.
종래부터, 저분자의 광산발생제를 포함한 레지스트 하층막 형성 조성물, 예를 들면, 산관능기를 가지는, 용매계에 가용인 폴리머 및/또는 올리고머를 가교제 및 광산발생제와 함께 포함하는, 습식 현상성 반사방지막 조성물(특허 문헌 1)이나 광흡수를 이루는 발색단(크로모포어)을 가지는 적어도 일종의 반복 단위와, 하이드록실기 및/또는 카르복실기를 갖는 적어도 일종의 반복 단위를 포함하여 이루어지는 폴리머, 말단 비닐 에테르기를 가지는 가교제, 경우에 따라서는 광산발생제 및/또는 산 및/또는 열산발생제를 포함하는, 반사방지막 형성 조성물(특허 문헌 2)이 제안되어 이용되고 있다.
Conventionally, wet developable reflection comprising a resist underlayer film forming composition containing a low molecular photoacid generator, for example, a polymer and / or oligomer soluble in a solvent system having an acid functional group together with a crosslinking agent and a photoacid generator. At least one type of repeating unit having a chromophore (chromophore) that forms a light-absorbing film composition (Patent Document 1) and light absorption, and a polymer comprising at least one type of repeating unit having a hydroxyl group and / or a carboxyl group, and a terminal vinyl ether group An antireflection film-forming composition (Patent Document 2) containing a crosslinking agent, and optionally a photoacid generator and / or an acid and / or a thermal acid generator, has been proposed and used.
그러나, 이들 반사방지막 조성물에서는, 광산발생제로서 단독의 저분자화합물이 사용되고 있기 때문에, 광산발생제 성분이 레지스트에 용출(리칭)되거나, 소성 시에 광산발생제 성분에서 유래하는 승화물이 발생하는 것이 문제가 된다. 레지스트로의 용출은, 액체인 레지스트 조성물을 오염시키고, 이에 따라, 광산발생제 성분의 리소그래피 인쇄 장치 내부에 잔류되거나 부품에 부착을 일으켜서, 노광 부족이나 현상 불량 등 노광?현상에 악영향을 미치는 원인이 된다. 또한, 승화물은, 그 후 반사방지막 상에 이물로서 부착되어, 결함 등의 악영향을 줄 우려가 있다.
However, in these antireflection film compositions, since a single low molecular compound is used as the photoacid generator, it is possible that the photoacid generator component is eluted (reached) in the resist, or a sublimation derived from the photoacid generator component is generated during firing. It is a problem. Elution to the resist contaminates the resist composition, which is a liquid, and therefore, remains in the lithographic printing apparatus of the photoacid generator component or adheres to the components, which adversely affects exposure and development such as underexposure and poor development. do. Further, the sublimate is subsequently adhered as a foreign matter on the antireflection film, which may adversely affect defects.
한편, 폴리머화된 광산발생제를 레지스트막에 도입하는 기술은 이미 알려져 있고, 예를 들면, 광산발생제로서 중합성 불포화 결합을 가지는 설폰산의 오늄염을 중합한 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 레지스트 재료가 제안되어 있다(특허 문헌 3). 이 문헌에는, 상기 중합체가, 산소 이탈기를 가지는 반복 단위와, 밀착성기를 가지는 반복 단위를 더 갖는 구조를 이루는 것의 레지스트 재료에 대해서도 개시되어 있다. 그러나, 해당 레지스트 재료는, 액침 리소그래피에 매우 적합한 레지스트 재료를 제공하는 것을 목적으로 하고 있고, 또한 이 문헌에는, 고정밀도의 패턴을 얻기 위한 레지스트 하층막으로의 적용에 대해 구체적인 수단 및 효과는 시사되어 있지 않다.
On the other hand, a technique for introducing a polymerized photoacid generator into a resist film is already known, for example, characterized in that it comprises a polymer polymerized with an onium salt of sulfonic acid having a polymerizable unsaturated bond as a photoacid generator. A resist material is proposed (patent document 3). This document also discloses a resist material of which the polymer further has a structure having a repeating unit having an oxygen leaving group and a repeating unit having an adhesive group. However, the resist material aims at providing a resist material which is very suitable for immersion lithography, and in this document, specific means and effects are suggested for application to a resist underlayer film for obtaining a pattern with high precision. Not.
또한, 광산발생제의 중합체, 상부 반사방지막의 중합체, 및 유기용매를 포함한 상부 반사방지막 조성물이 제안되어 있다(특허 문헌 4). 해당 상부 반사방지막 조성물을 포토레지스트(photoresist)막의 상부에 도포하여, 상부 반사방지막을 형성하는 것으로서, 이 문헌은 액침(immersion) 리소그래피에 적용가능한 상부 반사방지막의 조성물을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 더욱이, 이 문헌에는, 해당 조성물이 레지스트 하층막으로서의 드라이 리소그래피에 적용될 수 있는지에 대해서는 시사되어 있지 않다.In addition, an upper antireflection film composition containing a polymer of a photoacid generator, a polymer of an upper antireflection film, and an organic solvent has been proposed (Patent Document 4). The upper anti-reflective coating composition is applied on top of a photoresist film to form an upper anti-reflective film. The purpose of this document is to provide a composition of the upper anti-reflective film applicable to immersion lithography. Moreover, this document does not suggest whether the composition can be applied to dry lithography as a resist underlayer film.
따라서, 본 발명은 상기 사정에 기초하여 이루어진 것으로서, 그 해결하고자 하는 과제는, 패턴 저부(底部)에 대해서도 용이하게 스트레이트 형상의 레지스트 패턴을 형성할 수 있는 등, 레지스트 패턴 형상의 개량을 한층 더 달성할 수 있는 폴리머형 광산발생제를 함유하는 레지스트 하층막 형성 조성물 및 상기 조성물로부터 형성되는 레지스트 하층막을 이용한 레지스트 패턴의 형성 방법을 제공하는 것이다.Therefore, this invention is made | formed based on the said situation, The subject to be solved further achieves improvement of a resist pattern shape, such as being able to form a straight resist pattern easily also in a pattern bottom part. It is to provide a resist underlayer film-forming composition containing a polymer type photoacid generator which can be used, and a method of forming a resist pattern using a resist underlayer film formed from the composition.
본 발명자들은, 상기의 과제를 해결하기 위하여 예의 연구를 행한 결과, 광산발생제를 폴리머의 구조 단위로서 도입함으로써, 레지스트 하층막으로부터 레지스트 저부로 산을 효과적으로 공급할 수 있는 한편, 광산발생제의 레지스트로의 용출 및 승화를 억제할 수 있는 구성으로 함으로써, 스트레이트 형상의 레지스트 패턴을 용이하게 형성할 수 있는 등, 레지스트 패턴 형상의 개량을 보다 도모할 수 있고, 더욱이 레지스트로의 용출에 의한 악영향 및 승화물의 발생에 따른 문제의 발생을 없앨 수 있음을 알아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 또한, 폴리머 중에 광산발생제 성분 이외에, 제2 성분, 제3 성분을 도입하여 기능성 폴리머로 완성함으로써, 그 기능성 폴리머를 포함한 레지스트 하층막 형성 조성물의 기능?역할을 다양화하고, 이로부터 형성되는 레지스트 하층막의 기능성을 향상시킬 수 있게 되는 것도 알아냈다.
MEANS TO SOLVE THE PROBLEM As a result of earnestly researching in order to solve the said subject, the present inventors introduced a photoacid generator as a structural unit of a polymer, and can efficiently supply an acid from a resist underlayer film to a resist bottom, and, as a resist of a photoacid generator, By making it possible to suppress the elution and sublimation of the resin, it is possible to easily form a straight resist pattern, and further improve the shape of the resist pattern, and furthermore, the adverse effect of the elution to the resist and the sublimation It has been found that the occurrence of problems caused by occurrence can be eliminated, and the present invention has been completed. In addition, by introducing a second component and a third component in addition to the photoacid generator component in the polymer and completing the functional polymer, the function and role of the resist underlayer film forming composition containing the functional polymer are diversified, and the resist is formed therefrom. It was also found that the functionality of the underlayer film can be improved.
즉, 제1 관점으로서 하기 식(A-1)으로 나타내는 구조 단위 또는 하기 식(A-2)로 나타내는 구조 단위를 가진 중합체를 포함한 레지스트 하층막 형성 조성물.That is, the resist underlayer film forming composition containing the polymer which has a structural unit represented by a following formula (A-1) or a structural unit represented by a following formula (A-1) as a 1st viewpoint.
[화학식 1] [Formula 1]
{식(A-1) 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R2는 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬렌기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬렌기 또는 페닐렌기를 나타낸다(여기서, 상기 알킬렌기, 상기 시클로 알킬렌기 또는 상기 페닐렌기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환될 수도 있다.).In formula (A-1), R <1> represents a hydrogen atom or a methyl group, R <2> represents a C1-C8 alkylene group, a C4-C8 cycloalkylene group, or a phenylene group (wherein Some or all of the hydrogen atoms of the alkylene group, the cycloalkylene group or the phenylene group may be substituted with fluorine atoms.
한편, 식(A-2) 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R2는 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬렌기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬렌기, 페닐렌기 또는 탄소 원자수 7 내지 10의 알킬페닐렌기를 나타낸다(여기서, 상기 알킬렌기, 상기 시클로 알킬렌기, 상기 페닐렌기 또는 상기 알킬페닐렌기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환될 수도 있고, 에테르기를 1개 이상 가질 수도 있다.).In the formula (A-2), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2 represents an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkylene group having 4 to 8 carbon atoms, a phenylene group, or a carbon atom number 7-10 alkylphenylene group (wherein some or all of the hydrogen atoms of the alkylene group, the cycloalkylene group, the phenylene group or the alkylphenylene group may be substituted with a fluorine atom, and have at least one ether group) You can also).
R3, R4 및 R5는 동일 또는 상이한 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬기 또는 치환기를 가질 수 있는 페닐기를 나타내고, R3와 R4, R3와 R5, R4와 R5는 각각 결합하여 환을 형성할 수도 있다.R 3 , R 4 and R 5 represent the same or different alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms, cycloalkyl groups having 4 to 8 carbon atoms or phenyl groups which may have substituents, and R 3 and R 4 , R 3 and R 5 , R 4 and R 5 may be bonded to each other to form a ring.
R6는 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬기 또는 페닐기를 나타낸다(여기서, 상기 알킬기, 상기 시클로 알킬기 또는 상기 페닐기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환될 수도 있다.).}
R 6 represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl group or a phenyl group having 4 to 8 carbon atoms (wherein some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group, the cycloalkyl group or the phenyl group may be substituted with fluorine atoms) have.).}
제2 관점으로서, 하기 식(A-1)으로 나타내는 구조 단위 또는 하기 식(A-2)로 나타내는 구조 단위, 및 하기 식(B)로 나타내는 구조 단위를 가진 중합체를 포함하는 레지스트 하층막 형성 조성물.As a 2nd viewpoint, the resist underlayer film forming composition containing the polymer which has a structural unit represented by a following formula (A-1) or a structural unit represented by a following formula (A-2), and a structural unit represented by a following formula (B). .
[화학식 2] [Formula 2]
{식(A-1) 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R2는 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬렌기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬렌기 또는 페닐렌기를 나타낸다(여기서, 상기 알킬렌기, 상기 시클로 알킬렌기 또는 상기 페닐렌기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환될 수도 있다.).In formula (A-1), R <1> represents a hydrogen atom or a methyl group, R <2> represents a C1-C8 alkylene group, a C4-C8 cycloalkylene group, or a phenylene group (wherein Some or all of the hydrogen atoms of the alkylene group, the cycloalkylene group or the phenylene group may be substituted with fluorine atoms.
한편, 식(A-2) 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R2는 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬렌기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬렌기, 페닐렌기 또는 탄소 원자수 7 내지 10의 알킬페닐렌기를 나타낸다(여기서, 상기 알킬렌기, 상기 시클로 알킬렌기, 상기 페닐렌기 또는 상기 알킬페닐렌기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환될 수도 있고, 에테르기를 1개 이상 가질 수도 있다.).In the formula (A-2), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2 represents an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkylene group having 4 to 8 carbon atoms, a phenylene group, or a carbon atom number 7-10 alkylphenylene group (wherein some or all of the hydrogen atoms of the alkylene group, the cycloalkylene group, the phenylene group or the alkylphenylene group may be substituted with a fluorine atom, and have at least one ether group) You can also).
R3, R4 및 R5는 동일 또는 상이한 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬기 또는 치환기를 가질 수도 있는 페닐기를 나타내고, R3와 R4, R3와 R5, R4와 R5는 각각 결합하여 환을 형성할 수도 있다.R 3 , R 4 and R 5 represent the same or different alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms, cycloalkyl groups having 4 to 8 carbon atoms or phenyl groups which may have substituents, and R 3 and R 4 , R 3 and R 5 , R 4 and R 5 may be bonded to each other to form a ring.
R6는 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬기 또는 페닐기를 나타낸다(여기서, 상기 알킬기, 상기 시클로 알킬기 또는 상기 페닐기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환될 수도 있다.).R 6 represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl group or a phenyl group having 4 to 8 carbon atoms (wherein some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group, the cycloalkyl group or the phenyl group may be substituted with fluorine atoms) have.).
식(B) 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, A1은 -C(=O)O-, -O- 또는 직접 결합을 나타내고, X1은 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기, 아릴기 또는 아릴알킬기를 나타내고, 상기 알킬기, 상기 아릴기 또는 상기 아릴알킬기는 하이드록시기, 카르복실기 또는 에폭시기를 적어도 1개 가진다.In formula (B), R <1> represents a hydrogen atom or a methyl group, A <1> represents -C (= O) O-, -O- or a direct bond, X <1> is a C1-C8 alkyl group, aryl Group or an arylalkyl group, wherein the alkyl group, the aryl group or the arylalkyl group has at least one hydroxyl group, carboxyl group or epoxy group.
p 및 q는 상기 중합체에 포함되는 구조 단위를 얻기 위한 원료 모노머의 투입비(질량%)를 나타내고, p 및 q는 각각 0.05 내지 0.95의 범위이다. 단, p+q≤1을 만족한다.}
p and q show the injection ratio (mass%) of the raw material monomer for obtaining the structural unit contained in the said polymer, and p and q are the ranges of 0.05-0.95, respectively. However, p + q≤1 is satisfied.
제3 관점으로서, 하기 식(A-1)으로 나타내는 구조 단위 또는 하기 식(A-2)로 나타내는 구조 단위, 하기 식(B)로 나타내는 구조 단위, 및 하기 식(C)로 나타내는 구조 단위를 가지는 중합체를 포함한 레지스트 하층막 형성 조성물.As a 3rd viewpoint, the structural unit represented by the following formula (A-1) or the structural unit represented by the following formula (A-2), the structural unit represented by the following formula (B), and the structural unit represented by the following formula (C) A resist underlayer film forming composition containing a polymer having.
[화학식 3] (3)
{식(A-1) 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R2는 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬렌기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬렌기 또는 페닐렌기를 나타낸다(여기서, 상기 알킬렌기, 상기 시클로 알킬렌기 또는 상기 페닐렌기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환될 수도 있다.).In formula (A-1), R <1> represents a hydrogen atom or a methyl group, R <2> represents a C1-C8 alkylene group, a C4-C8 cycloalkylene group, or a phenylene group (wherein Some or all of the hydrogen atoms of the alkylene group, the cycloalkylene group or the phenylene group may be substituted with fluorine atoms.
한편, 식(A-2) 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R2는 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬렌기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬렌기, 페닐렌기 또는 탄소 원자수 7 내지 10의 알킬페닐렌기를 나타낸다(여기서, 상기 알킬렌기, 상기 시클로 알킬렌기, 상기 페닐렌기 또는 상기 알킬페닐렌기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환될 수도 있고, 에테르기를 1개 이상 가질 수도 있다.).In the formula (A-2), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2 represents an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkylene group having 4 to 8 carbon atoms, a phenylene group, or a carbon atom number 7-10 alkylphenylene group (wherein some or all of the hydrogen atoms of the alkylene group, the cycloalkylene group, the phenylene group or the alkylphenylene group may be substituted with a fluorine atom, and have at least one ether group) You can also).
R3, R4 및 R5는 동일 또는 상이한 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬기 또는 치환기를 가질 수도 있는 페닐기를 나타내고, R3와 R4, R3와 R5, R4와 R5는 각각 결합하여 환을 형성할 수도 있다.R 3 , R 4 and R 5 represent the same or different alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms, cycloalkyl groups having 4 to 8 carbon atoms or phenyl groups which may have substituents, and R 3 and R 4 , R 3 and R 5 , R 4 and R 5 may be bonded to each other to form a ring.
R6는 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬기 또는 페닐기를 나타낸다(여기서, 상기 알킬기, 상기 시클로 알킬기 또는 상기 페닐기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환될 수도 있다.)R 6 represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl group or a phenyl group having 4 to 8 carbon atoms (wherein some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group, the cycloalkyl group or the phenyl group may be substituted with fluorine atoms) have.)
식(B) 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, A1은 -C(=O)O-, -O- 또는 직접 결합을 나타내고, X1은 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기, 아릴기 또는 아릴알킬기를 나타내고, 상기 알킬기, 상기 아릴기 또는 상기 아릴알킬기는 하이드록시기, 카르복실기 또는 에폭시기를 적어도 1개 가진다.In formula (B), R <1> represents a hydrogen atom or a methyl group, A <1> represents -C (= O) O-, -O- or a direct bond, X <1> is a C1-C8 alkyl group, aryl Group or an arylalkyl group, wherein the alkyl group, the aryl group or the arylalkyl group has at least one hydroxyl group, carboxyl group or epoxy group.
식(C) 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, A2는 -C(=O)O-, -O- 또는 직접 결합을 나타내고, X2는 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환된 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기를 나타낸다.In formula (C), R <1> represents a hydrogen atom or a methyl group, A <2> represents -C (= O) O-, -O- or a direct bond, X <2> some or all of the hydrogen atoms are substituted by the fluorine atom And an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.
p, q 및 r은 상기 중합체에 포함되는 구조 단위를 얻기 위한 원료 모노머의 투입비(질량%)를 나타내고, p, q 및 r은 각각 0.05 내지 0.95의 범위이다. 단, p+q+r≤1을 만족한다.}
p, q, and r represent the injection ratio (mass%) of the raw material monomer for obtaining the structural unit contained in the said polymer, and p, q, and r are the ranges of 0.05-0.95, respectively. However, p + q + r≤1 is satisfied.
또한, 상기 식(A-1), 식(A-2)로 나타낸 광산발생제를 구조 단위로 가지지 않는 중합체를, 제1 관점 내지 제3 관점 중 어느 하나에 기재된 레지스트 하층막 형성 조성물에 포함할 수 있다. 이러한 중합체로서, 예를 들면 아크릴계 폴리머, 폴리에스테르, 노볼락을 들 수 있다.
Moreover, the polymer which does not have the photo-acid generator represented by said Formula (A-1) and Formula (A-2) as a structural unit is included in the resist underlayer film forming composition in any one of a 1st viewpoint thru | or a 3rd viewpoint. Can be. As such a polymer, an acrylic polymer, polyester, novolak is mentioned, for example.
제4 관점으로서, 가교제, 가교촉매 및 유기용제를 더 포함하는 제1 관점 내지 제 3 관점 중 어느 하나에 기재된 레지스트 하층막 형성 조성물.As a 4th viewpoint, the resist underlayer film forming composition in any one of a 1st viewpoint thru | or a 3rd viewpoint which further contains a crosslinking agent, a crosslinking catalyst, and an organic solvent.
제5 관점으로서,As a fifth aspect,
제1 관점 내지 제4 관점 중 어느 하나에 기재된 레지스트 하층막 형성 조성물을, 패턴을 형성하는 가공 대상막을 가지는 기판 상에, 도포하고 베이크하여 레지스트 하층막을 형성하는 공정,Applying and baking the resist underlayer film forming composition according to any one of the first to fourth aspects on a substrate having a film to be processed to form a pattern to form a resist underlayer film,
형성된 상기 레지스트 하층막 상에 레지스트막을 형성하는 공정,Forming a resist film on the formed resist underlayer film,
상기 레지스트막이 형성된 기판에, KrF 엑시머 레이저, ArF 엑시머 레이저, 극단 자외선(EUV) 및 전자선(EB)으로 이루어진 군에서 선택되는 방사선을 조사하는 공정,Irradiating the substrate on which the resist film is formed with radiation selected from the group consisting of KrF excimer laser, ArF excimer laser, extreme ultraviolet (EUV), and electron beam (EB),
조사 후에 상기 레지스트막을 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 공정, 및Developing the resist film after irradiation to form a resist pattern, and
형성된 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여 드라이 에칭에 의해 상기 기판 상에 패턴을 전사하는 공정을 포함하는, 반도체 소자의 제작 방법.And transferring the pattern onto the substrate by dry etching using the formed resist pattern as a mask.
본 발명의 레지스트 하층막 형성 조성물은, 광산발생제를 폴리머의 구조 단위로서 도입한 것을 조성물 중에 배합하고 있기 때문에, 해당 조성물로부터 형성된 레지스트 하층막에 있어서, 노광시, 광산발생제로부터 효율적으로 산이 발생하고, 해당 레지스트 하층막과 레지스트막의 계면 근방에 공급함으로써, 특히 레지스트 패턴 저부에서 보다 정확한 에칭이 가능해지고, 용이하게 스트레이트 형상의 레지스트 패턴을 형성할 수 있는 등, 레지스트 패턴 형상의 현저한 개량을 도모할 수 있다. 또한, 종래 저분자 광산발생제의 적용 시에 문제가 되는 광산발생제 성분의 용출(리칭)을 방지할 수 있으며, 소성 공정에 의한 광산발생제 성분의 승화를 억제할 수 있다.Since the resist underlayer film forming composition of this invention mix | blends the thing which introduce | transduced the photoacid generator as a structural unit of a polymer in a composition, in the resist underlayer film formed from this composition, an acid generate | occur | produces efficiently from a photoacid generator at the time of exposure. By supplying near the interface between the resist underlayer film and the resist film, more precise etching is possible, particularly at the bottom of the resist pattern, and a straight resist pattern can be easily formed. Can be. In addition, it is possible to prevent elution (riching) of the photoacid generator component, which is a problem when the conventional low molecular weight photoacid generator is applied, and to suppress sublimation of the photoacid generator component by the firing step.
또한, 본 발명의 레지스트 하층막 형성 조성물은, 광산발생제 성분 이외에 제2, 제3 성분으로서 기능성 모노머를 도입한 폴리머를 함유함으로써, 레지스트 하층막 형성 조성물로부터 형성되는 레지스트 하층막의 기능성을 향상시킬 수 있게 된다.Moreover, the resist underlayer film forming composition of this invention can improve the functionality of the resist underlayer film formed from the resist underlayer film forming composition by containing the polymer which introduced the functional monomer as a 2nd, 3rd component other than a photo-acid generator component. Will be.
게다가, 본 발명의 레지스트 하층막 형성 조성물로부터 형성된 레지스트 하층막은, 방사선, 특히 KrF 엑시머 레이저, ArF 엑시머 레이저, EUV, EB 등에 대해 고감도, 고해상도로 라인 에지 거칠기(line edge roughness)가 작고, 레지스트 재료와의 인터믹싱의 발생을 저감할 수 있다.In addition, the resist underlayer film formed from the resist underlayer film forming composition of the present invention has high sensitivity and high line edge roughness at high sensitivity and high resolution to radiation, particularly KrF excimer laser, ArF excimer laser, EUV, EB, and the like. The occurrence of intermixing can be reduced.
이하, 각 성분을 상세하게 설명한다.Hereinafter, each component is explained in full detail.
본 발명의 레지스트 하층막 형성 조성물로부터 유기용제를 제외한 고형분은, 예를 들면 0.5 내지 10 질량%이다.
Solid content remove | excluding the organic solvent from the resist underlayer film forming composition of this invention is 0.5-10 mass%, for example.
본 발명의 레지스트 하층막 형성 조성물에 포함되는 광산발생제의 중합체로는, 하기 식(A-1)으로 나타내는 구조 단위 또는 하기 식(A-2)로 나타내는 구조 단위를 가진다.As a polymer of the photo-acid generator contained in the resist underlayer film forming composition of this invention, it has a structural unit represented by a following formula (A-1) or a structural unit represented by a following formula (A-2).
[화학식 4] [Formula 4]
{식(A-1) 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R2는 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬렌기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬렌기 또는 페닐렌기를 나타낸다(여기서, 상기 알킬렌기, 상기 시클로 알킬렌기 또는 상기 페닐렌기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환될 수도 있다.).In formula (A-1), R <1> represents a hydrogen atom or a methyl group, R <2> represents a C1-C8 alkylene group, a C4-C8 cycloalkylene group, or a phenylene group (wherein Some or all of the hydrogen atoms of the alkylene group, the cycloalkylene group or the phenylene group may be substituted with fluorine atoms.
한편, 식(A-2) 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R2는 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬렌기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬렌기, 페닐렌기 또는 탄소 원자수 7 내지 10의 알킬페닐렌기를 나타낸다(여기서, 상기 알킬렌기, 상기 시클로 알킬렌기, 상기 페닐렌기 또는 상기 알킬페닐렌기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환될 수도 있고, 에테르기를 1개 이상 가질 수도 있다.).In the formula (A-2), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2 represents an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkylene group having 4 to 8 carbon atoms, a phenylene group, or a carbon atom number 7-10 alkylphenylene group (wherein some or all of the hydrogen atoms of the alkylene group, the cycloalkylene group, the phenylene group or the alkylphenylene group may be substituted with a fluorine atom, and have at least one ether group) You can also).
R3, R4 및 R5는 동일 또는 상이한 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬기 또는 치환기를 가질 수도 있는 페닐기를 나타내고, R3와 R4, R3와 R5, R4와 R5는 각각 결합하여 환을 형성할 수도 있다.R 3 , R 4 and R 5 represent the same or different alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms, cycloalkyl groups having 4 to 8 carbon atoms or phenyl groups which may have substituents, and R 3 and R 4 , R 3 and R 5 , R 4 and R 5 may be bonded to each other to form a ring.
R6은 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬기 또는 페닐기를 나타낸다(여기서, 상기 알킬기, 상기 시클로 알킬기 또는 상기 페닐기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환될 수도 있다.).}
R 6 represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl group or a phenyl group having 4 to 8 carbon atoms (wherein some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group, the cycloalkyl group or the phenyl group may be substituted with fluorine atoms). have.).}
상기 식(A-1)은, 중합성 불포화 결합을 가진 설폰산의 설포늄염(양이온 유리형)인 광산발생제의 중합체이다. 또한, 상기 식(A-2)은, 중합성 불포화 결합을 가진 설포늄의 설폰산염(음이온 유리형)인 광산발생제의 중합체이다.
Formula (A-1) is a polymer of a photoacid generator which is a sulfonium salt (cationic glass type) of sulfonic acid having a polymerizable unsaturated bond. In addition, said Formula (A-2) is a polymer of the photo-acid generator which is the sulfonate (anion free type) of sulfonium which has a polymerizable unsaturated bond.
상술한 바와 같은 본 발명의 레지스트 하층막 형성 조성물에 포함되는 중합체를 얻기 위해 필요한 중합성 불포화 결합을 가진 설폰산의 설포늄염 및 중합성 불포화 결합을 가진 설포늄의 설폰산염으로는, 하기 일반식(I) 및 (II)를 예시할 수 있다.The sulfonate salt of sulfonic acid having a polymerizable unsaturated bond and the sulfonate salt of a sulfonium having a polymerizable unsaturated bond are required to obtain a polymer contained in the resist underlayer film forming composition of the present invention as described above. I) and (II) can be illustrated.
[화학식 5] [Chemical Formula 5]
{식(I) 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R2는 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬렌기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬렌기 또는 페닐렌기를 나타낸다(여기서, 상기 알킬렌기, 상기 시클로 알킬렌기 또는 상기 페닐렌기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환될 수도 있다.).In formula (I), R <1> represents a hydrogen atom or a methyl group, R <2> represents a C1-C8 alkylene group, a C4-C8 cycloalkylene group, or a phenylene group (wherein said alkyl Some or all of the hydrogen atoms of the ethylene group, the cycloalkylene group or the phenylene group may be substituted with fluorine atoms.).
한편, 식(II) 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R2는 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬렌기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬렌기, 페닐렌기 또는 탄소 원자수 7 내지 10의 알킬페닐렌기를 나타낸다(여기서, 상기 알킬렌기, 상기 시클로 알킬렌기, 상기 페닐렌기 또는 상기 알킬페닐렌기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환될 수도 있고, 에테르기를 1개 이상 가질 수도 있다.).In the formula (II), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2 represents an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkylene group having 4 to 8 carbon atoms, a phenylene group or 7 to 7 carbon atoms. 10 alkylphenylene groups (wherein some or all of the hydrogen atoms of the alkylene group, the cycloalkylene group, the phenylene group or the alkylphenylene group may be substituted with a fluorine atom or may have one or more ether groups) .).
R3, R4 및 R5는 동일 또는 상이한 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬기 또는 치환기를 가질 수도 있는 페닐기를 나타내고, R3와 R4, R3와 R5, R4와 R5는 각각 결합하여 환을 형성할 수도 있다.R 3 , R 4 and R 5 represent the same or different alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms, cycloalkyl groups having 4 to 8 carbon atoms or phenyl groups which may have substituents, and R 3 and R 4 , R 3 and R 5 , R 4 and R 5 may be bonded to each other to form a ring.
R6는 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬기 또는 페닐기를 나타낸다(여기서, 상기 알킬기, 상기 시클로 알킬기 또는 상기 페닐기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환될 수도 있다.).}
R 6 represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl group or a phenyl group having 4 to 8 carbon atoms (wherein some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group, the cycloalkyl group or the phenyl group may be substituted with fluorine atoms) have.).}
상기 일반식(I)으로 나타낸 설폰산의 설포늄염에 있어서 설폰산 음이온으로는, 하기와 같은 것을 예시할 수 있다.Examples of the sulfonic acid anion in the sulfonium salt of sulfonic acid represented by the general formula (I) include the following.
[화학식 6] [Formula 6]
또한, 상기 일반식(I)으로 나타낸 설포늄염의 양이온으로는, 하기와 같은 것을 예시할 수 있다.Moreover, the following can be illustrated as a cation of the sulfonium salt represented by the said General formula (I).
[화학식 7] [Formula 7]
상기 일반식(II)으로 나타낸 설포늄의 설폰산염에 있어서 설포늄 양이온으로는, 하기와 같은 것을 예시할 수 있다.Examples of the sulfonium cation in the sulfonate salt of sulfonium represented by the general formula (II) include the following.
[화학식 8] [Formula 8]
또한, 상기 일반식(II)로 나타낸 설폰산염의 음이온으로는, 하기와 같은 것을 예시할 수 있다.In addition, the following can be illustrated as an anion of the sulfonate represented by the said general formula (II).
[화학식 9] [Formula 9]
상기 일반식(I)로 나타낸 설폰산의 설포늄염의 합성은 공지된 것이며, 예를 들면, 일본 특허공개 2009-091350호 공보 및 일본 특허공개 2009-091351호 공보에 개시되어 있다.
Synthesis of the sulfonium salt of sulfonic acid represented by the general formula (I) is known and is disclosed, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-091350 and Japanese Patent Publication No. 2009-091351.
또한, 상기 일반식(II)로 나타낸 설포늄의 설폰산염의 합성도 공지된 것이며, 예를 들면, Hengpeng Wu등 Adv. Funct. Mater. 2001, 11, No.4, August 등에 개시되어 있다.
Moreover, the synthesis | combination of the sulfonate of sulfonium represented by the said general formula (II) is also well-known, For example, Hengpeng Wu et al. Funct. Mater. 2001, 11, No. 4, August and the like.
상기 식(A-1) 또는 상기 식(A-2)으로 나타낸 구조 단위를 가진 중합체의 점도는, 통상, 1 내지 100 cP이다.The viscosity of the polymer which has a structural unit represented by the said Formula (A-1) or said Formula (A-2) is 1-100 cP normally.
한편, 점도는, TOKI SANGYO Co., Ltd.제, VISCOMETER TV-20으로 측정한 값이다.
In addition, a viscosity is the value measured with the VISCOMETER TV-20 made by TOKI SANGYO Co., Ltd ..
본 발명의 레지스트 하층막 형성 조성물에 있어서 상기 식(A-1) 또는 상기 식(A-2)으로 나타낸 구조 단위를 가진 중합체의 함유량은, 해당 레지스트 하층막 형성 조성물의 고형분 함유량에 기초하여, 예를 들면, 0.1 내지 10 질량%이다. 이 중합체는, 첨가제로서 뿐만 아니라 상기 고형분의 주성분으로서 본 발명의 레지스트 하층막 형성 조성물에 포함시켜도 좋다.
In the resist underlayer film forming composition of this invention, content of the polymer which has a structural unit represented by said Formula (A-1) or said Formula (A-2) is an example based on solid content of the said resist underlayer film forming composition. For example, it is 0.1-10 mass%. This polymer may be included in the resist underlayer film forming composition of the present invention as a main component of the solid content as well as an additive.
또한, 본 발명의 레지스트 하층막 형성 조성물에 포함되는 중합체는, 하기 식(A-1)으로 나타내는 구조 단위 또는 하기 식(A-2)으로 나타내는 구조 단위 이외에, 하기 식(B)으로 나타내는 구조 단위를 가질 수 있다.In addition, the polymer contained in the resist underlayer film forming composition of this invention is a structural unit represented by a following formula (B) other than the structural unit represented by a following formula (A-1) or a structural unit represented by a following formula (A-2). It can have
[화학식 10] [Formula 10]
{식(A-1) 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R2는 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬렌기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬렌기 또는 페닐렌기를 나타낸다(여기서, 상기 알킬렌기, 상기 시클로 알킬렌기 또는 상기 페닐렌기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환될 수도 있다.).In formula (A-1), R <1> represents a hydrogen atom or a methyl group, R <2> represents a C1-C8 alkylene group, a C4-C8 cycloalkylene group, or a phenylene group (wherein Some or all of the hydrogen atoms of the alkylene group, the cycloalkylene group or the phenylene group may be substituted with fluorine atoms.
한편, 식(A-2) 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R2는 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬렌기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬렌기, 페닐렌기 또는 탄소 원자수 7 내지 10의 알킬페닐렌기를 나타낸다(여기서, 상기 알킬렌기, 상기 시클로 알킬렌기, 상기 페닐렌기 또는 상기 알킬페닐렌기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환될 수도 있고, 에테르기를 1개 이상 가질 수도 있다.).In the formula (A-2), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2 represents an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkylene group having 4 to 8 carbon atoms, a phenylene group, or a carbon atom number 7-10 alkylphenylene group (wherein some or all of the hydrogen atoms of the alkylene group, the cycloalkylene group, the phenylene group or the alkylphenylene group may be substituted with a fluorine atom, and have at least one ether group) You can also).
R3, R4 및 R5는 동일 또는 상이한 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬기 또는 치환기를 가질 수도 있는 페닐기를 나타내고, R3와 R4, R3와 R5, R4와 R5는 각각 결합하여 환을 형성할 수도 있다.R 3 , R 4 and R 5 represent the same or different alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms, cycloalkyl groups having 4 to 8 carbon atoms or phenyl groups which may have substituents, and R 3 and R 4 , R 3 and R 5 , R 4 and R 5 may be bonded to each other to form a ring.
R6는 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬기 또는 페닐기를 나타낸다(여기서, 상기 알킬기, 상기 시클로 알킬기 또는 상기 페닐기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환될 수도 있다.)R 6 represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl group or a phenyl group having 4 to 8 carbon atoms (wherein some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group, the cycloalkyl group or the phenyl group may be substituted with fluorine atoms) have.)
식(B) 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, A1은 -C(=O)O-, -O- 또는 직접 결합을 나타내고, X1은 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기, 아릴기 또는 아릴알킬기를 나타내고, 상기 알킬기, 상기 아릴기 또는 상기 아릴알킬기는 하이드록시기, 카르복실기 또는 에폭시기를 적어도 1개 가진다.In formula (B), R <1> represents a hydrogen atom or a methyl group, A <1> represents -C (= O) O-, -O- or a direct bond, X <1> is a C1-C8 alkyl group, aryl Group or an arylalkyl group, wherein the alkyl group, the aryl group or the arylalkyl group has at least one hydroxyl group, carboxyl group or epoxy group.
p 및 q는 상기 중합체에 포함되는 구조 단위를 얻기 위한 원료 모노머의 투입비(질량%)를 나타내고, p 및 q는 각각 0.05 내지 0.95의 범위이다. 단, p+q≤1을 만족한다.}
p and q show the injection ratio (mass%) of the raw material monomer for obtaining the structural unit contained in the said polymer, and p and q are the ranges of 0.05-0.95, respectively. However, p + q≤1 is satisfied.
본 발명의 레지스트 하층막 형성 조성물은, 폴리머 중에 상기 식(A-1) 또는 상기 식(A-2)으로 나타낸 광산발생제 성분 이외에, 제2 성분으로서 상기 식(B)으로 나타낸 구조 단위를 도입한 폴리머를 포함시킴으로써, 레지스트 하층막 형성 조성물로부터 형성되는 레지스트 하층막의 기능성을 향상시킬 수 있게 된다.
The resist underlayer film forming composition of this invention introduce | transduces the structural unit represented by said formula (B) as a 2nd component other than the photo-acid generator component represented by said Formula (A-1) or said Formula (A-2) in a polymer. By including one polymer, the functionality of the resist underlayer film formed from the resist underlayer film forming composition can be improved.
상기 식(B)로 나타낸 제2 성분으로는, 예를 들면, 하기 식(III)으로 나타내는 가교 부위(-OH)를 가진 구조 단위를 도입함으로써, 본 발명의 레지스트 하층막 형성 조성물로부터 형성되는 레지스트 하층막에 열가교막으로서의 성질을 부여할 수 있는 한편, 본 발명의 레지스트 하층막 형성 조성물에 포함되는, 광산발생제 성분을 구조 단위로 가진 폴리머를 첨가제로서 적용했을 경우에 베이스 폴리머에 고정화할 수 있게 되므로, 레지스트 하층막 상에 레지스트를 도포할 때에 광산발생제 성분의 리칭(용출)을 억제하거나 광산발생제 성분의 승화를 억제할 수 있게 된다.As a 2nd component represented by said Formula (B), the resist formed from the resist underlayer film forming composition of this invention by introducing the structural unit which has a crosslinking site | part (-OH) represented by following formula (III), for example. The underlayer film can be imparted with a property as a thermal crosslinking film, and can be immobilized to the base polymer when a polymer having a photoacid generator component as a structural unit included in the resist underlayer film forming composition of the present invention is applied as an additive. Therefore, when applying a resist on the resist underlayer film, it is possible to suppress the leaching (elution) of the photoacid generator component or to suppress the sublimation of the photoacid generator component.
[화학식 11] [Formula 11]
상기 식(B)으로 나타낸 제2 성분의 원료 모노머로서, 예를 들면 아크릴산, 메타크릴산, 2-하이드록시에틸아크릴레이트, 2-하이드록시프로필아크릴레이트, 4-하이드록시부틸아크릴레이트, 2,3-디하이드록시프로필아크릴레이트, 3-클로로-2-하이드록시아크릴레이트, 2-하이드록시에틸메타크릴레이트, 2-하이드록시프로필메타크릴레이트, 4-하이드록시부틸메타크릴레이트, 2,3-디하이드록시프로필메타크릴레이트, 3-클로로-2-하이드록시메타크릴레이트, 4-하이드록시스티렌, 4-하이드록시페닐아크릴레이트, 4-하이드록시페닐메타크릴레이트, 글리시딜아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트를 들 수 있다.
As a raw material monomer of the 2nd component represented by said Formula (B), For example, acrylic acid, methacrylic acid, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, 2, 3-dihydroxypropylacrylate, 3-chloro-2-hydroxyacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 4-hydroxybutyl methacrylate, 2,3 Dihydroxypropyl methacrylate, 3-chloro-2-hydroxymethacrylate, 4-hydroxystyrene, 4-hydroxyphenylacrylate, 4-hydroxyphenylmethacrylate, glycidyl acrylate, Glycidyl methacrylate is mentioned.
레지스트 패턴 형상을 스트레이트 형상으로 개량하고, 제2 성분을 도입함으로써 레지스트 하층막의 기능성을 향상시키기 위해서, p는 통상, 0.05 내지 0.95이다. 한편, q는 통상, 0.05 내지 0.95이다.
In order to improve the functionality of a resist underlayer film by improving a resist pattern shape to a straight shape, and introducing a 2nd component, p is 0.05-0.95 normally. In addition, q is 0.05-0.95 normally.
또한, 상기 식(A-1) 또는 상기 식(A-2)로 나타낸 구조 단위, 및 상기 식(B)로 나타낸 구조 단위를 가진 중합체의 점도는 1 내지 100 cP이다.In addition, the viscosity of the polymer which has a structural unit represented by the said Formula (A-1) or said Formula (A-2), and the structural unit represented by the said Formula (B) is 1-100 cP.
한편, 점도는 TOKI SANGYO Co., Ltd.제, VISCOMETER TV-20으로 측정한 값이다.
In addition, a viscosity is the value measured by the TOKI SANGYO Co., Ltd., VISCOMETER TV-20.
또한, 본 발명의 레지스트 하층막 형성 조성물에 포함되는 중합체는, 하기식(A-1)으로 나타내는 구조 단위 또는 하기 식(A-2)으로 나타내는 구조 단위, 및 하기 식(B)으로 나타내는 구조 단위 이외에, 하기 식(C)으로 나타내는 구조 단위를 가질 수 있다.In addition, the polymer contained in the resist underlayer film forming composition of this invention is a structural unit represented by a structural unit represented by a following formula (A-1), or a following formula (A-2), and a structural unit represented by a following formula (B). In addition, it may have a structural unit represented by the following formula (C).
[화학식 12] [Chemical Formula 12]
{식(A-1) 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R2는 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬렌기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬렌기 또는 페닐렌기를 나타낸다(여기서, 상기 알킬렌기, 상기 시클로 알킬렌기 또는 상기 페닐렌기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환될 수도 있다.).In formula (A-1), R <1> represents a hydrogen atom or a methyl group, R <2> represents a C1-C8 alkylene group, a C4-C8 cycloalkylene group, or a phenylene group (wherein Some or all of the hydrogen atoms of the alkylene group, the cycloalkylene group or the phenylene group may be substituted with fluorine atoms.
한편, 식(A-2) 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R2는 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬렌기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬렌기, 페닐렌기 또는 탄소 원자수 7 내지 10의 알킬페닐렌기를 나타낸다(여기서, 상기 알킬렌기, 상기 시클로 알킬렌기, 상기 페닐렌기 또는 상기 알킬페닐렌기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환될 수도 있고, 에테르기를 1개 이상 가질 수도 있다.).In the formula (A-2), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2 represents an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkylene group having 4 to 8 carbon atoms, a phenylene group, or a carbon atom number 7-10 alkylphenylene group (wherein some or all of the hydrogen atoms of the alkylene group, the cycloalkylene group, the phenylene group or the alkylphenylene group may be substituted with a fluorine atom, and have at least one ether group) You can also).
R3, R4 및 R5는 동일 또는 상이한 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬기 또는 치환기를 가질 수도 있는 페닐기를 나타내고, R3와 R4, R3와 R5, R4와 R5는 각각 결합하여 환을 형성할 수도 있다.R 3 , R 4 and R 5 represent the same or different alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms, cycloalkyl groups having 4 to 8 carbon atoms or phenyl groups which may have substituents, and R 3 and R 4 , R 3 and R 5 , R 4 and R 5 may be bonded to each other to form a ring.
R6은 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬기 또는 페닐기를 나타낸다(여기서, 상기 알킬기, 상기 시클로 알킬기 또는 상기 페닐기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환될 수도 있다.)R 6 represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl group or a phenyl group having 4 to 8 carbon atoms (wherein some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group, the cycloalkyl group or the phenyl group may be substituted with fluorine atoms). have.)
식(B) 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, A1은 -C(=O)O-, -O- 또는 직접 결합을 나타내고, X1은 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기, 아릴기 또는 아릴알킬기를 나타내고, 상기 알킬기, 상기 아릴기 또는 상기 아릴알킬기는 하이드록시기, 카르복실기 또는 에폭시기를 적어도 1개 가진다.In formula (B), R <1> represents a hydrogen atom or a methyl group, A <1> represents -C (= O) O-, -O- or a direct bond, X <1> is a C1-C8 alkyl group, aryl Group or an arylalkyl group, wherein the alkyl group, the aryl group or the arylalkyl group has at least one hydroxyl group, carboxyl group or epoxy group.
식(C) 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, A2는 -C(=O)O-, -O- 또는 직접 결합을 나타내고, X2는 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환된 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기를 나타낸다.In formula (C), R <1> represents a hydrogen atom or a methyl group, A <2> represents -C (= O) O-, -O- or a direct bond, X <2> some or all of the hydrogen atoms are substituted by the fluorine atom And an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.
p, q 및 r은 상기 중합체에 포함되는 구조 단위를 얻기 위한 원료 모노머의 투입비(질량%)를 나타내고, p, q 및 r은 각각 0.05 내지 0.95의 범위이다. 단, p+q+r≤1을 만족한다.}
p, q, and r represent the injection ratio (mass%) of the raw material monomer for obtaining the structural unit contained in the said polymer, and p, q, and r are the ranges of 0.05-0.95, respectively. However, p + q + r≤1 is satisfied.
본 발명의 레지스트 하층막 형성 조성물은, 폴리머 중에 상기 식(A-1) 또는 상기 식(A-2)으로 나타낸 광산발생제 성분 이외에, 상술한 제2 성분과 마찬가지로, 제3 성분으로서 상기 식(C)으로 나타낸 구조 단위를 도입한 폴리머를 포함시킴으로써, 레지스트 하층막 형성 조성물로부터 형성되는 레지스트 하층막의 기능성을 향상시킬 수 있게 된다.
The resist underlayer film forming composition of the present invention is the same as the second component described above as the third component, except for the photoacid generator component represented by the formula (A-1) or the formula (A-2) in the polymer. By including the polymer which introduce | transduced the structural unit shown by C), the functionality of the resist underlayer film formed from the resist underlayer film forming composition can be improved.
상기 식(C)으로 나타낸 제3 성분으로서는, 예를 들면, 하기 식(IV)으로 나타내는 불소계의 구조 단위를 도입함으로써, 표면 에너지를 저하시켜서, 본 발명의 레지스트 하층막 형성 조성물에 포함되는, 광산발생제 성분을 구조 단위로 가진 폴리머를 첨가제로서 적용했을 경우에 광산발생제 성분을 효과적으로 레지스트 하층막 표면 부위에 편석(偏析, segregation) 가능해진다. 또한, 소량의 첨가량으로도 효과적으로 산으로서의 효능을 나타낼 수 있게 된다.As a 3rd component represented by said Formula (C), surface energy is reduced by introducing the fluorine-type structural unit represented by following formula (IV), for example, and it is contained in the resist underlayer film forming composition of this invention. When a polymer having a generator component as a structural unit is applied as an additive, the photoacid generator component can be segregated effectively on the surface portion of the resist underlayer film. In addition, even a small amount of addition can effectively exhibit the efficacy as an acid.
[화학식 13] [Formula 13]
상기 식(C)으로 나타낸 제3 성분의 원료 모노머로서, 예를 들면 2,2,2-트리플루오로에틸아크릴레이트, 2,2,3,3-테트라플루오로프로필아크릴레이트, 2,2,3,3,3-펜타플루오로프로필아크릴레이트, 2,2,3,3,4,4,4-헵타플루오로부틸아크릴레이트, 2,2,3,3,4,4-헥사플루오로부틸아크릴레이트, 비스(2,2,2-트리플루오로메틸)이소프로필아크릴레이트, 4-플루오로페닐아크릴레이트, 2,3,4,5,6-펜타플루오로페닐아크릴레이트, 2,2,2-트리플루오로에틸메타크릴레이트, 2,2,3,3-테트라플루오로프로필 메타크릴레이트, 2,2,3,3,3-펜타플루오로프로필메타크릴레이트, 2,2,3,3,4,4,4-헵타플루오로부틸메타크릴레이트, 2,2,3,3,4,4-헥사플루오로부틸메타크릴레이트, 비스(2,2,2-트리플루오로메틸)이소프로필메타크릴레이트, 4-플루오로페닐메타크릴레이트, 2,3,4,5,6-펜타플루오로페닐메타크릴레이트 등을 들 수 있다.
As a raw material monomer of the 3rd component represented by said Formula (C), For example, 2,2,2- trifluoroethyl acrylate, 2,2,3,3- tetrafluoro propyl acrylate, 2,2, 3,3,3-pentafluoropropylacrylate, 2,2,3,3,4,4,4-heptafluorobutylacrylate, 2,2,3,3,4,4-hexafluorobutyl Acrylate, bis (2,2,2-trifluoromethyl) isopropylacrylate, 4-fluorophenylacrylate, 2,3,4,5,6-pentafluorophenylacrylate, 2,2, 2-trifluoroethyl methacrylate, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl methacrylate, 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl methacrylate, 2,2,3, 3,4,4,4-heptafluorobutyl methacrylate, 2,2,3,3,4,4-hexafluorobutyl methacrylate, bis (2,2,2-trifluoromethyl) iso Propyl methacrylate, 4-fluorophenyl methacrylate, 2,3,4,5,6-pentafluorophenyl methacrylate It can be given.
레지스트 패턴 형상을 스트레이트 형상으로 개량하고, 제2 성분 및 제3 성분을 도입함으로써 레지스트 하층막의 기능성을 향상시키기 위해서, p는 통상 0.05 내지 0.95이다. 또한, q는 통상 0.05 내지 0.95이다. 그리고, r은 통상 0.05 내지 0.95이다.
To improve the functionality of the resist underlayer film by improving the resist pattern shape to a straight shape and introducing the second component and the third component, p is usually 0.05 to 0.95. In addition, q is 0.05-0.95 normally. And r is usually 0.05 to 0.95.
또한, 상기 식(A-1) 또는 상기 식(A-2)으로 나타낸 구조 단위, 상기 식(B) 및 상기 식(C)으로 나타낸 구조 단위를 가진 중합체의 점도는 1 내지 100 cP이다.In addition, the viscosity of the polymer which has a structural unit represented by the said Formula (A-1) or the said Formula (A-2), and the structural unit represented by the said Formula (B) and said Formula (C) is 1-100 cP.
게다가, 점도는 TOKI SANGYO Co., Ltd.제, VISCOMETER TV-20으로 측정한 값이다.
In addition, a viscosity is the value measured with the VISCOMETER TV-20 by TOKI SANGYO Co., Ltd ..
본 발명의 레지스트 하층막 형성 조성물에 포함되는 중합체의 합성 방법으로는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 유기용매 중에서, 상기 식(I)으로 나타낸 설폰산의 설포늄염 또는 상기 식(II)으로 나타낸 설포늄의 설폰산염, 상기 식(B)으로 나타낸 제2 성분의 원료 모노머, 및 상기 식(C)으로 나타낸 제3 성분의 원료 모노머에 중합 개시제를 첨가하고 가열 중합을 행하여 합성할 수 있다.
Although it does not specifically limit as a synthesis | combining method of the polymer contained in the resist underlayer film forming composition of this invention, For example, the sulfonium salt of the sulfonic acid represented by said Formula (I) in said organic solvent, or said Formula (II). The polymerization initiator can be synthesized by adding a polymerization initiator to the sulfonate salt of sulfonium, the raw material monomer of the second component represented by the formula (B), and the raw material monomer of the third component represented by the formula (C). .
해당 중합 개시제로는, 예를 들면, 2,2'-아조비스이소부티로니트릴, 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴), 디메틸2,2'-아조비스(2-메틸프로피오네이트), 벤조일퍼옥사이드, 라우로일퍼옥사이드 등을 들 수 있고, 통상 50 내지 80℃로 가열하여 중합할 수 있다. 반응 시간은 통상 2 내지 100시간, 또는 5 내지 30시간이다.
As this polymerization initiator, 2,2'- azobisisobutyronitrile, 2,2'- azobis (2, 4- dimethylvaleronitrile), dimethyl 2,2'- azobis (2, for example) -Methyl propionate), benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, etc. can be mentioned, and it can superpose | polymerize by heating at 50-80 degreeC normally. The reaction time is usually 2 to 100 hours, or 5 to 30 hours.
본 발명의 레지스트 하층막 형성 조성물은 가교제를 더 포함할 수 있다.The resist underlayer film forming composition of this invention may further contain a crosslinking agent.
이러한 가교제로서는, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 적어도 2개의 가교 형성 치환기를 가진 가교성 화합물이 바람직하게 이용된다. 해당 가교제로는, 예를 들면, 메틸올기, 메톡시메틸기와 같은 가교 형성 치환기를 가진 멜라민계 화합물이나 치환 요소계 화합물을 들 수 있다. 구체적으로는, 메톡시메틸화글리콜우릴 또는 메톡시메틸화멜라민 등의 화합물이며, 예를 들면, 테트라메톡시메틸글리콜우릴, 테트라부톡시메틸글리콜우릴 및 헥사메톡시메틸멜라민이다. 또한, 테트라메톡시메틸요소, 테트라부톡시메틸요소 등의 화합물도 들 수 있다.
Although it does not restrict | limit especially as such a crosslinking agent, The crosslinkable compound which has at least 2 crosslinking substituents is used preferably. As this crosslinking agent, the melamine type compound and substituted urea type compound which have crosslinking substituents, such as a methylol group and a methoxymethyl group, are mentioned, for example. Specifically, they are compounds, such as methoxymethylated glycoluril or methoxymethylated melamine, For example, they are tetramethoxymethylglycoluril, tetrabutoxymethylglycoluril, and hexamethoxymethylmelamine. Moreover, compounds, such as tetramethoxymethyl urea and tetrabutoxymethyl urea, are also mentioned.
본 발명의 레지스트 하층막 형성 조성물에 있어서 상기 가교제의 함유량은, 해당 레지스트 하층막 형성 조성물의 고형분 함유량에 기초하여, 1 내지 50 질량%이다.
In the resist underlayer film forming composition of this invention, content of the said crosslinking agent is 1-50 mass% based on solid content of this resist underlayer film forming composition.
또한, 가교 반응을 촉진시키기 위해서, 본 발명의 레지스트 하층막 형성 조성물은 가교 촉매를 포함할 수 있다.Moreover, in order to accelerate crosslinking reaction, the resist underlayer film forming composition of this invention can contain a crosslinking catalyst.
이러한 가교 촉매로서는, 예를 들면, p-톨루엔설폰산, 트리플루오로메탄설폰산 및 피리디늄-p-톨루엔설포네이트 등의 설폰산 화합물, 살리실산, 설포살리실산, 구연산, 안식향산 및 하이드록시안식향산 등의 카르본산 화합물을 들 수 있다.
As such a crosslinking catalyst, for example, sulfonic acid compounds such as p-toluenesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid and pyridinium-p-toluenesulfonate, salicylic acid, sulfosalicylic acid, citric acid, benzoic acid and hydroxybenzoic acid Carboxylic acid compounds;
본 발명의 레지스트 하층막 형성 조성물에 있어서 상기 가교 촉매의 함유량은, 해당 레지스트 하층막 형성 조성물의 고형분 함유량에 기초하여, 0.02 내지 10 질량%이다.
In the resist underlayer film forming composition of this invention, content of the said crosslinking catalyst is 0.02-10 mass% based on solid content of this resist underlayer film forming composition.
본 발명의 레지스트 하층막 형성 조성물은, 상술한 바와 같이, 상기 각 성분을 유기용제에 용해시키고, 중합 개시제를 첨가하여 가열 중합시킴으로써 조제할 수 있다.As mentioned above, the resist underlayer film forming composition of this invention can be prepared by melt | dissolving each said component in the organic solvent, adding a polymerization initiator, and heat-polymerizing.
이러한 유기용제로서는, 예를 들면, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜프로필에테르아세테이트, 메톡시부탄올류, 톨루엔, 크실렌, 메틸에틸케톤, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 2-하이드록시프로피온산에틸, 2-하이드록시-2-메틸프로피온산에틸, 에톡시아세트산에틸, 하이드록시아세트산에틸, 2-하이드록시-3-메틸부탄산메틸, 3-메톡시프로피온산메틸, 3-메톡시프로피온산에틸, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-에톡시프로피온산메틸, 피루브산메틸, 피루브산에틸, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 유산에틸, 유산부틸, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드 및 N-메틸피롤리돈 등을 들 수 있다.
As such an organic solvent, for example, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol, Propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol propyl ether acetate, methoxybutanol, toluene, xylene, methyl ethyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, 2-hydroxy Ethyl propionate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, ethyl ethoxyacetate, ethyl hydroxyacetate, methyl 2-hydroxy-3-methylbutanoate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, Ethyl 3-ethoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, acet Ethyl acid, butyl acetate, ethyl lactate, butyl lactate, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone and the like.
상기 유기용제는 단독으로 사용할 수도 있고, 또한 2종 이상의 조합으로 사용할 수도 있다.
The organic solvents may be used alone or in combination of two or more thereof.
또한, 본 발명의 레지스트 하층막 형성 조성물은, 계면활성제를 포함할 수도 있다.Moreover, the resist underlayer film forming composition of this invention may contain surfactant.
해당 계면활성제로는, 예를 들면, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌스테아릴에테르, 폴리옥시에틸렌세틸에테르, 폴리옥시에틸렌올레일에테르 등의 폴리옥시에틸렌알킬에테르류, 폴리옥시에틸렌옥틸페놀에테르, 폴리옥시에틸렌 노닐페놀에테르 등의 폴리옥시에틸렌알킬알릴에테르류, 폴리옥시에틸렌?폴리옥시프로필렌 블록 코폴리머류, 솔비탄모노라우레이트, 솔비탄모노팔미테이트, 솔비탄모노스테아레이트, 솔비탄모노올레이트, 솔비탄트리올레이트, 솔비탄트리스테아레이트 등의 솔비탄지방산에스테르류, 폴리옥시에틸렌솔비탄모노라우레이트, 폴리옥시에틸렌솔비탄모노팔미테이트, 폴리옥시에틸렌솔비탄모노스테아레이트, 폴리옥시에틸렌솔비탄트리올레이트, 폴리옥시에틸렌솔비탄트리스테아레이트 등의 폴리옥시에틸렌솔비탄지방산에스테르류 등의 비이온계 계면활성제, EFTOP [등록상표] EF301, EF303, EF352(Mitsubishi Materials Electronic Chemicals Co., Ltd.(구: Jemco. Co., Ltd.제), MEGAFAC [등록상표] F171, F173, R-30(Dainippon Ink and Chemicals, Inc.제), FLUORAD FC430, FC431((Sumitomo 3M Limited.제), ASAHI GUARD [등록상표] AG710, SURFLON [등록상표] S-382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC106(Asahi Glass Co., Ltd.제) 등의 불소계 계면활성제, 오가노실록산폴리머-KP341(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.제) 등을 들 수 있다.
As this surfactant, For example, polyoxyethylene alkyl ethers, such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene octyl phenol Polyoxyethylene alkylallyl ethers such as ether and polyoxyethylene nonylphenol ether, polyoxyethylene polyoxypropylene block copolymers, sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan Sorbitan fatty acid esters such as monooleate, sorbitan trioleate, sorbitan tristearate, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, polyoxyethylene sorbitan monostearate, Polyoxyethylene sol such as polyoxyethylene sorbitan trioleate, polyoxyethylene sorbitan tristearate Nonionic surfactants such as non-fatty acid esters, EFTOP [registered trademark] EF301, EF303, EF352 (Mitsubishi Materials Electronic Chemicals Co., Ltd. (formerly manufactured by Jemco. Co., Ltd.), MEGAFAC [registered trademark] F171, F173, R-30 (manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.), FLUORAD FC430, FC431 (manufactured by Sumitomo 3M Limited.), ASAHI GUARD [registered trademark] AG710, SURFLON [registered trademark] S-382, SC101, Fluorine-based surfactants such as SC102, SC103, SC104, SC105, and SC106 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), organosiloxane polymer-KP341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), and the like.
상기 계면활성제는, 단독으로 사용할 수도 있고, 또한 2종 이상의 조합으로 사용할 수도 있다.
These surfactants may be used alone or in combination of two or more thereof.
또한, 상기 계면활성제가 사용되는 경우, 본 발명의 레지스트 하층막 형성 조성물에 있어서의 함유량은, 해당 레지스트 하층막 형성 조성물의 고형분 중의 함유량에 기초하여, 3 질량% 이하이고, 바람직하게는 1 질량% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.5 질량% 이하이다.
In addition, when the said surfactant is used, content in the resist underlayer film forming composition of this invention is 3 mass% or less based on content in solid content of the said resist underlayer film forming composition, Preferably it is 1 mass%. It is below, More preferably, it is 0.5 mass% or less.
또한, 본 발명의 레지스트 하층막 형성 조성물은, 본 발명의 효과를 저하시키지 않는 한, 필요에 따라서, 레올로지 조정제, 접착 보조제 등도 포함할 수 있다.
In addition, the resist underlayer film forming composition of this invention can also contain a rheology modifier, an adhesion | attachment adjuvant, etc. as needed, unless the effect of this invention is reduced.
이하, 본 발명의 레지스트 하층막 형성 조성물의 사용에 대해 설명한다.
Hereinafter, use of the resist underlayer film forming composition of this invention is demonstrated.
기판{예를 들면, 산화 규소막으로 피복된 실리콘 등의 반도체 기판, 질화 규소막 또는 산화 질화 규소막으로 피복된 실리콘 등의 반도체 기판, 질화 규소 기판, 석영 기판, 유리 기판(무알칼리 유리, 저알칼리 유리, 결정화 유리를 포함한다), ITO막이 형성된 유리 기판 등}상에, 스피너, 코터 등의 적당한 도포 방법에 의해 본 발명의 레지스트 하층막 형성 조성물이 도포되고, 그 후, 핫 플레이트 등의 가열 수단을 이용하여 베이크함으로써, 레지스트 하층막이 형성된다.
Substrate {For example, a semiconductor substrate such as silicon coated with silicon oxide film, a semiconductor substrate such as silicon nitride film or silicon oxynitride film coated, silicon nitride substrate, quartz substrate, glass substrate (alkali glass, low The resist underlayer film forming composition of this invention is apply | coated by suitable coating methods, such as a spinner and a coater, on alkali glass, a crystallized glass, a glass substrate with an ITO film | membrane, etc., and then heating, such as a hotplate, By baking by means, a resist underlayer film is formed.
베이크 조건으로는, 베이크 온도 80 내지 250℃, 베이크 시간 0.3 내지 60분 중에서 적당하게 선택되는데, 바람직하게는, 베이크 온도 130 내지 250℃, 베이크 시간 0.5 내지 5분이다.
As baking conditions, although it selects suitably from the baking temperature of 80-250 degreeC, and baking time 0.3-60 minutes, Preferably, they are baking temperature 130-250 degreeC and baking time 0.5-5 minutes.
또한, 본 발명의 레지스트 하층막의 막두께로는, 0.005 내지 3.0㎛이고, 바람직하게는 0.01 내지 1.0㎛이고, 보다 바람직하게는 0.01 내지 0.5㎛이다.
Moreover, as a film thickness of the resist underlayer film of this invention, it is 0.005-3.0 micrometers, Preferably it is 0.01-1.0 micrometer, More preferably, it is 0.01-0.5 micrometer.
이후, 레지스트 하층막 상에 포토레지스트막이 형성된다. 포토레지스트막의 형성은 일반적인 방법, 즉, 포토레지스트 용액의 레지스트 하층막 상으로의 도포 및 베이크에 의해 실시할 수 있다.
Thereafter, a photoresist film is formed on the resist underlayer film. Formation of a photoresist film can be performed by a general method, ie, application and baking of a photoresist solution onto a resist underlayer film.
본 발명의 레지스트 하층막 형성 조성물에 의해 얻어지는 레지스트 하층막 상에 형성되는 포토레지스트로는, 노광 광에 감광하는 것이면, 특별히 한정되지는 않는다. 해당 포토레지스트로는, 예를 들면, 노볼락 수지와 1,2-나프토퀴논디아지드설폰산에스테르로 이루어진 포지티브형 포토레지스트, 산에 의해 분해하여 알칼리 용해 속도를 상승시키는 기를 가진 바인더와 광산발생제로 이루어진 화학 증폭형 포토레지스트, 산에 의해 분해하여 포토레지스트의 알칼리 용해 속도를 상승시키는 저분자 화합물과 알칼리 가용성 바인더와 광산발생제로 이루어진 화학 증폭형 포토레지스트, 산에 의해 분해하여 알칼리 용해 속도를 상승시키는 기를 가진 바인더와 산에 의해 분해하여 포토레지스트의 알칼리 용해 속도를 상승시키는 저분자 화합물과 광산발생제로 이루어진 화학 증폭형 포토레지스트 등이 있다.
The photoresist formed on the resist underlayer film obtained by the resist underlayer film forming composition of the present invention is not particularly limited as long as it is photosensitive to exposure light. As the photoresist, for example, a positive photoresist composed of a novolak resin and 1,2-naphthoquinone diazide sulfonic acid ester, a binder having a group which is decomposed by an acid to increase the alkali dissolution rate, and photoacid generation A chemically amplified photoresist made of an agent, a chemically amplified photoresist composed of a low molecular compound, an alkali-soluble binder and a photoacid generator that decomposes with an acid to increase the alkali dissolution rate, and an alkali dissolution rate is increased by an acid. And chemically amplified photoresists comprising a low molecular weight compound and a photoacid generator which are decomposed by a binder having a group and an acid to increase the alkali dissolution rate of the photoresist.
구체적으로는, 상품명:APEX-X(Rohm and Hass?electronic?materials사(구 Shipley사) 제), 상품명:PAR710(Sumitomo Chemical Co., Ltd.제), 상품명:SEPR430(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.제) 등을 들 수 있다.
Specifically, brand name: APEX-X (made by Rohm and Hass electronics materials) (former Shipley company), brand name: PAR710 (made by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), brand name: SEPR430 (Shin-Etsu Chemical Co. Ltd.). , Ltd.), etc. are mentioned.
본 발명에서는, 반도체 제조 장치의 제조에 이용되는 포토레지스트 패턴의 형성 방법에 있어서, 노광은 소정의 패턴을 형성하기 위한 마스크(레티클)를 통해 노광을 한다. 노광에는, KrF 엑시머 레이저, ArF 엑시머 레이저 등을 사용할 수 있다. 노광 후, 필요에 따라서 노광후 가열(Post Exposure Bake)을 한다. 노광 후 가열의 조건으로는, 가열 온도 80 내지 150℃, 가열 시간 0.3 내지 60분 중에서 적당히 선택된다. 레지스트 하층막과 포토레지스트막으로 피복된 반도체 기판을, 포토마스크를 이용하여 노광을 실시하고, 그 후에 현상하는 공정에 의해 반도체 장치를 제조한다.
In this invention, in the formation method of the photoresist pattern used for manufacture of a semiconductor manufacturing apparatus, exposure exposes through the mask (reticle) for forming a predetermined | prescribed pattern. KrF excimer laser, ArF excimer laser, etc. can be used for exposure. After exposure, post exposure baking is performed as needed. As conditions for post-exposure heating, it selects from heating temperature 80-150 degreeC and heating time 0.3-60 minutes suitably. A semiconductor device is manufactured by the process of exposing the semiconductor substrate covered with the resist underlayer film and the photoresist film using a photomask, and developing after that.
현상에 이용되는 현상액으로는, 예를 들면, 수산화칼륨, 수산화나트륨 등의 알칼리금속 수산화물의 수용액, 수산화 테트라메틸 암모늄, 수산화 테트라에틸 암모늄, 코린 등의 수산화 4급 암모늄의 수용액, 에탄올아민, 프로필아민, 에틸렌디아민 등의 아민 수용액 등의 알칼리성 수용액 등을 들 수 있다.
As a developing solution used for image development, For example, aqueous solution of alkali metal hydroxides, such as potassium hydroxide and sodium hydroxide, aqueous solution of quaternary ammonium hydroxides, such as tetramethyl ammonium hydroxide, tetraethyl ammonium hydroxide, and corin, ethanolamine, and propylamine And alkaline aqueous solutions, such as amine aqueous solutions, such as ethylenediamine, etc. are mentioned.
현상 조건으로는, 현상 온도 5 내지 50℃, 현상 시간 10 내지 300초에서 적당히 선택된다. 본 발명의 레지스트 하층막 형성 조성물로부터 형성되는 레지스트 하층막은, 포토레지스트의 현상에 널리 사용되고 있는 2.38 질량%의 수산화 테트라메틸 암모늄 수용액을 이용하여, 실온에서 용이하게 현상할 수 있다.
As image development conditions, it is suitably selected from image development temperature 5-50 degreeC and image development time 10-300 second. The resist underlayer film formed from the resist underlayer film forming composition of this invention can be easily developed at room temperature using the 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution widely used for image development of a photoresist.
실시예Example
이하, 실시예 및 비교예를 들어서, 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은, 이들 실시예로 한정되는 것이 아니다.
Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated in more detail, this invention is not limited to these Examples.
<합성례 1><Synthesis example 1>
100 mL의 플라스크에 트리페닐설포늄 2-메타크릴로일옥시-1,1-디플루오로에탄설포네이트(모노머 1) 2.80g(일본 특허공개 2009-091350호 공보 및 일본 특허공개 2009-091351호 공보 참조)과 2-하이드록시프로필메타크릴레이트 2.10g, 2,2,2-트리플루오로에틸메타크릴레이트 2.10g에 프로필렌글리콜모노메틸에테르 20.93g을 첨가했다. 다음에, 이 반응 용기를 차광한 후, 70℃로 가열하고, 질소 분위기 하에서, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 7.00g에 2,2'-아조비스이소부티로니트릴 0.07g을 용해시킨 용액을 조금씩 반응 용기 내에 적하하였다. 적하 종료 후, 70℃에서 24시간 반응시켜서, 고분자 화합물의 용액을 얻었다. 얻어진 용액의 점도는 57.8 cP(TOKI SANGYO CO., LTD., VISCOMETER TV-20)였다. 이것을 폴리머 1로 하였다.2.80 g of triphenylsulfonium 2-methacryloyloxy-1,1-difluoroethanesulfonate (monomer 1) in a 100 mL flask (JP-A-2009-091350 and JP-A-2009-091351) 20.93 g of propylene glycol monomethyl ether was added to 2.10 g of 2-hydroxypropyl methacrylates and 2.10 g of 2,2,2-trifluoroethyl methacrylates. Subsequently, after shielding this reaction container, it heated at 70 degreeC, and the solution which melt | dissolved 0.07 g of 2,2'- azobisisobutyronitriles in 7.00 g of propylene glycol monomethyl ethers little by little under the nitrogen atmosphere was made into reaction container. It dripped in the inside. After completion of the dropwise addition, the mixture was reacted at 70 ° C for 24 hours to obtain a solution of a high molecular compound. The viscosity of the obtained solution was 57.8 cP (TOKI SANGYO CO., LTD., VISCOMETER® TV-20). This was set as polymer 1.
[화학식 14] [Formula 14]
<합성례 2><Synthesis example 2>
100 mL의 플라스크에 트리플루오로메탄설포닐 4-디메틸설포닐페닐메타크릴레이트(모노머 2) 2.80g(Hengpeng Wu 등 Adv. Funct. Mater. 2001, 11, No.4, August 참조)과 2-하이드록시프로필메타크릴레이트 2.10g, 2,2,2-트리플루오로에틸메타크릴레이트 2.10g에 유산에틸 20.93g을 첨가했다. 다음에, 이 반응 용기를 차광한 후, 70℃로 가열하고, 질소 분위기 하에서, 유산에틸 7.00g에 2,2'-아조비스이소부티로니트릴 0.07g을 용해시킨 용액을 조금씩 반응 용기 내에 적하하였다. 적하 종료 후, 70℃에서 24시간 반응시켜서, 고분자 화합물의 용액을 얻었다. 얻어진 용액의 점도는 55.0 cP(TOKI SANGYO CO., LTD., VISCOMETER TV-20)였다. 이것을 폴리머 2로 하였다.2.80 g of trifluoromethanesulfonyl 4-dimethylsulfonylphenylmethacrylate (monomer 2) in a 100 mL flask (see Engengeng Wu et al., Ad. Funct. Mater. 2001, 11, No. 4, August) and 2- 20.93 g of ethyl lactate was added to 2.10 g of hydroxypropyl methacrylate and 2.10 g of 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate. Next, after shielding this reaction container, it heated at 70 degreeC, and the solution which melt | dissolved 0.07 g of 2,2'- azobisisobutyronitrile in 7.00 g of ethyl lactates was dripped in the reaction container little by little under nitrogen atmosphere. . After completion of the dropwise addition, the mixture was reacted at 70 ° C for 24 hours to obtain a solution of a high molecular compound. The viscosity of the obtained solution was 55.0 cP (TOKI SANGYO CO., LTD., VISCOMETER® TV-20). This was referred to as polymer 2.
[화학식 15] [Formula 15]
<합성례 3><Synthesis example 3>
100 mL의 플라스크에 노나플루오로부탄설포닐 4-디메틸설포닐페닐메타크릴레이트(모노머 3) 4.00g(Hengpeng Wu 등 Adv. Funct. Mater. 2001, 11, No.4, August 참조)과 2-하이드록시프로필메타크릴레이트 3.00g, 2,2,2-트리플루오로에틸메타크릴레이트 3.00g에 유산에틸 29.90g을 첨가했다. 다음에, 이 반응 용기를 차광한 후, 70℃로 가열하고, 질소 분위기 하에서, 유산에틸 10.00g에 2,2'-아조비스이소부티로니트릴 0.10 g을 용해시킨 용액을 조금씩 반응 용기 내에 적하하였다. 적하 종료 후, 70℃에서 24시간 반응시켜서, 고분자 화합물의 용액을 얻었다. 얻어진 용액의 점도는 42.4 cP(TOKI SANGYO CO., LTD., VISCOMETER TV-20)였다. 이것을 폴리머 3으로 하였다.4.00 g of nonafluorobutanesulfonyl 4-dimethylsulfonylphenylmethacrylate (monomer 3) in a 100 mL flask (see Engengeng Wu et al. Ad. Funct. Mater. 2001, 11, No. 4, August) and 2- 29.90 g of ethyl lactate was added to 3.00 g of hydroxypropyl methacrylates and 3.00 g of 2,2,2-trifluoroethyl methacrylates. Next, after shielding this reaction container, it heated at 70 degreeC, and the solution which melt | dissolved 0.10 g of 2,2'- azobisisobutyronitrile in 10.00 g of ethyl lactates was dripped in the reaction container little by little under nitrogen atmosphere. . After completion of the dropwise addition, the mixture was reacted at 70 ° C for 24 hours to obtain a solution of a high molecular compound. The viscosity of the obtained solution was 42.4 cP (TOKI SANGYO CO., LTD., VISCOMETER® TV-20). This was set as polymer 3.
[화학식 16] [Formula 16]
<합성례 4><Synthesis example 4>
100 mL의 플라스크에 헵타데카플루오로옥탄설포닐 4-디메틸설포닐페닐메타크릴레이트(모노머 4) 4.00g(Hengpeng Wu 등 Adv. Funct. Mater. 2001, 11, No.4, August 참조)과 2-하이드록시프로필메타크릴레이트 3.00g, 2,2,2-트리플루오로에틸메타크릴레이트 3.00g에 유산에틸 29.90g을 첨가했다. 다음에, 이 반응 용기를 차광한 후, 70℃로 가열하고, 질소 분위기 하에서, 유산에틸 10.00g에 2,2'-아조비스이소부티로니트릴 0.10g을 용해시킨 용액을 조금씩 반응 용기 내에 적하하였다. 적하 종료 후, 70℃에서 24시간 반응시켜서, 고분자 화합물의 용액을 얻었다. 얻어진 용액의 점도는 18.1 cP(TOKI SANGYO CO., LTD., VISCOMETER TV-20)였다. 이것을 폴리머 4로 하였다.4.00 g of heptadecafluorooctanesulfonyl 4-dimethylsulfonylphenylmethacrylate (monomer 4) in a 100 mL flask (see Henppeng Wu et al. Adv.Funct. Mater. 2001, 11, No.4, August) and 2 29.90 g of ethyl lactate was added to 3.00 g of hydroxypropyl methacrylate and 3.00 g of 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate. Next, after shielding this reaction vessel, it was heated to 70 ° C, and a solution in which 0.10 g of 2,2'-azobisisobutyronitrile was dissolved in 10.00 g of ethyl lactate was added dropwise into the reaction vessel under a nitrogen atmosphere. . After completion of the dropwise addition, the mixture was reacted at 70 ° C for 24 hours to obtain a solution of a high molecular compound. The viscosity of the obtained solution was 18.1 cP (TOKI SANGYO CO., LTD., VISCOMETER® TV-20). This was set as polymer 4.
[화학식 17] [Formula 17]
<합성례 5><Synthesis example 5>
300 mL의 플라스크에 벤질메타크릴레이트 10.20g과 2-하이드록시프로필메타크릴레이트 9.90g, γ-부티로락톤메타크릴레이트 9.90g에 유산에틸 89.70g을 첨가했다. 다음에, 이 반응 용기를 70℃로 가열하고, 질소 분위기 하에서, 유산에틸 30.00g에 2,2'-아조비스이소부티로니트릴 0.30g을 용해시킨 용액을 조금씩 반응 용기 내에 적하하였다. 적하 종료 후, 70℃에서 24시간 반응시켜서, 고분자 화합물의 용액을 얻었다. 얻어진 용액의 중량 평균 분자량 Mw는 26000(폴리스티렌 환산)이었다. 이것을 폴리머 5로 하였다.To a 300 mL flask, 89.70 g of ethyl lactate was added to 10.20 g of benzyl methacrylate, 9.90 g of 2-hydroxypropyl methacrylate, and 9.90 g of γ-butyrolactone methacrylate. Next, this reaction container was heated to 70 degreeC, and the solution which melt | dissolved 0.30 g of 2,2'- azobisisobutyronitrile in 30.00 g of ethyl lactates was dripped in the reaction container little by little under nitrogen atmosphere. After completion of the dropwise addition, the mixture was reacted at 70 ° C for 24 hours to obtain a solution of a high molecular compound. The weight average molecular weight Mw of the obtained solution was 26000 (polystyrene conversion). This was referred to as Polymer 5.
[화학식 18] [Formula 18]
상기 중량 평균 분자량은, 겔퍼미에이션 크로마토그래피(GPC)에 의한 측정 결과이다.The said weight average molecular weight is a measurement result by gel permeation chromatography (GPC).
측정에는 Tosoh Corporation제 GPC 장치를 이용하였다.The GPC apparatus by Tosoh Corporation was used for the measurement.
장치명:GPC AS-8020Device name: GPC 'AS-8020
용리액:N,N-디메틸포름아미드(DMF)+LiBr?H2O(10 mmol)Eluent: N, N-dimethylformamide (DMF) + LiBr? H 2 O (10 mmol)
사용 컬럼:Asahipak[등록상표] (GF-710HG, GF-510HQ, GF-310HQ)Use column: Asahipak [registered trademark] (GF-710HG, GF-510HQ, GF-310HQ)
유량:0.600ml/분Flow rate: 0.600 ml / min
컬럼 온도:40℃
Column temperature: 40 degrees Celsius
<실시예 1><Example 1>
상기 합성례 5에서 얻은 고분자 화합물(폴리머 5) 0.57g을 함유한 유산에틸 용액 3.00g에 테트라메톡시메틸글리콜우릴 0.14g, 피리디늄-p-톨루엔설포네이트 0.01g, 첨가제로서 상기 합성례 1에서 얻은 고분자 화합물(폴리머 1) 0.03g을 함유한 프로필렌글리콜모노메틸에테르 용액 0.15g(폴리머 5의 고형분에 대해 5 질량%)을 혼합하고, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 4.4g, 유산에틸 10.2g에 용해시켜서 용액으로 했다. 그 후, 구멍 직경 0.10㎛의 폴리에틸렌제 마이크로 필터를 이용하여 여과시켜서, 레지스트 하층막 형성 조성물 용액을 조제했다.
To 3.00 g of an ethyl lactate solution containing 0.57 g of the polymer compound (polymer 5) obtained in Synthesis Example 5, 0.14 g of tetramethoxymethylglycoluril, 0.01 g of pyridinium-p-toluenesulfonate, and an additive were used in Synthesis Example 1 0.15 g of propylene glycol monomethyl ether solution containing 0.03 g of the obtained high molecular compound (polymer 1) (5% by mass relative to the solid content of Polymer 5) was mixed, dissolved in 4.4 g of propylene glycol monomethyl ether and 10.2 g of ethyl lactate. It made into a solution. Then, it filtered using the polyethylene microfilter of 0.10 micrometer of pore diameters, and prepared the resist underlayer film forming composition solution.
<실시예 2><Example 2>
상기 합성례 5에서 얻은 고분자 화합물(폴리머 5) 0.57g을 함유한 유산에틸 용액 3.00g에 테트라메톡시메틸글리콜우릴 0.14g, 피리디늄-p-톨루엔설포네이트 0.01g, 첨가제로서 상기 합성례 1에서 얻은 고분자 화합물(폴리머 1) 0.09g을 함유한 프로필렌글리콜모노메틸에테르 용액 0.45g(폴리머 5의 고형분에 대해 15 질량%)을 혼합하고, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 4.6g, 유산에틸 11.1g에 용해시켜서 용액으로 했다. 그 후, 구멍 직경 0.10㎛의 폴리에틸렌제 마이크로 필터를 이용하여 여과시켜서, 레지스트 하층막 형성 조성물 용액을 조제했다.
To 3.00 g of an ethyl lactate solution containing 0.57 g of the polymer compound (polymer 5) obtained in Synthesis Example 5, 0.14 g of tetramethoxymethylglycoluril, 0.01 g of pyridinium-p-toluenesulfonate, and an additive were used in Synthesis Example 1 0.45 g of a propylene glycol monomethyl ether solution containing 0.09 g of the obtained high molecular compound (polymer 1) (15 mass% based on the solid content of Polymer 5) was mixed, dissolved in 4.6 g of propylene glycol monomethyl ether and 11.1 g of ethyl lactate. It made into a solution. Then, it filtered using the polyethylene microfilter of 0.10 micrometer of pore diameters, and prepared the resist underlayer film forming composition solution.
<실시예 3><Example 3>
상기 합성례 5에서 얻은 고분자 화합물(폴리머 5) 0.57g을 함유한 유산에틸 용액 3.00g에 테트라메톡시메틸글리콜우릴 0.14g, 피리디늄-p-톨루엔설포네이트 0.01g, 첨가제로서 상기 합성례 2에서 얻은 고분자 화합물(폴리머 2) 0.03g을 함유한 유산에틸 용액 0.14g(폴리머 5의 고형분에 대해 5 질량%)을 혼합하고, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 4.5g, 유산에틸 10.1g에 용해시켜서 용액으로 했다. 그 후, 구멍 직경 0.10㎛의 폴리에틸렌제 마이크로 필터를 이용하여 여과시켜서, 레지스트 하층막 형성 조성물 용액을 조제했다.
To 3.00 g of an ethyl lactate solution containing 0.57 g of the polymer compound (polymer 5) obtained in Synthesis Example 5, 0.14 g of tetramethoxymethylglycoluril, 0.01 g of pyridinium-p-toluenesulfonate, and an additive were used in Synthesis Example 2 0.14 g (5 mass% with respect to solid content of Polymer 5) containing 0.03 g of the obtained high molecular compound (polymer 2) was mixed, and dissolved in 4.5 g of propylene glycol monomethyl ether and 10.1 g of ethyl lactate to obtain a solution. . Then, it filtered using the polyethylene microfilter of 0.10 micrometer of pore diameters, and prepared the resist underlayer film forming composition solution.
<실시예 4><Example 4>
상기 합성례 5에서 얻은 고분자 화합물(폴리머 5) 0.57g을 함유한 유산에틸 용액 3.00g에 테트라메톡시메틸글리콜우릴 0.14g, 피리디늄-p-톨루엔설포네이트 0.01g, 첨가제로서 상기 합성례 3에서 얻은 고분자 화합물(폴리머 3) 0.03g을 함유한 유산에틸 용액 0.14g(폴리머 5의 고형분에 대해 5 질량%)을 혼합하고, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 5.2g, 유산에틸 8.7g에 용해시켜서 용액으로 했다. 그 후, 구멍 직경 0.10㎛의 폴리에틸렌제 마이크로 필터를 이용하여 여과시켜서, 레지스트 하층막 형성 조성물 용액을 조제했다.
To 3.00 g of an ethyl lactate solution containing 0.57 g of the polymer compound (polymer 5) obtained in Synthesis Example 5, 0.14 g of tetramethoxymethylglycoluril, 0.01 g of pyridinium-p-toluenesulfonate, and an additive were used in Synthesis Example 3 0.14 g (5 mass% based on the solid content of Polymer 5) containing 0.03 g of the obtained high molecular compound (Polymer 3) was mixed, dissolved in 5.2 g of propylene glycol monomethyl ether acetate and 8.7 g of ethyl lactate to obtain a solution. did. Then, it filtered using the polyethylene microfilter of 0.10 micrometer of pore diameters, and prepared the resist underlayer film forming composition solution.
<실시예 5><Example 5>
상기 합성례 5에서 얻은 고분자 화합물(폴리머 5) 0.57g을 함유한 유산에틸 용액 3.00g에 테트라메톡시메틸글리콜우릴 0.14g, 피리디늄-p-톨루엔설포네이트 0.01g, 첨가제로서 상기 합성례 3에서 얻은 고분자 화합물(폴리머 3) 0.09g을 함유한 유산에틸 용액 0.43g(폴리머 5의 고형분에 대해 15 질량%)을 혼합하고, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 5.2g, 유산에틸 8.5g에 용해시켜서 용액으로 했다. 그 후, 구멍 직경 0.10㎛의 폴리에틸렌제 마이크로 필터를 이용하여 여과시켜서, 레지스트 하층막 형성 조성물 용액을 조제했다.
To 3.00 g of an ethyl lactate solution containing 0.57 g of the polymer compound (polymer 5) obtained in Synthesis Example 5, 0.14 g of tetramethoxymethylglycoluril, 0.01 g of pyridinium-p-toluenesulfonate, and an additive were used in Synthesis Example 3 0.43 g of ethyl lactate solution (15% by mass relative to the solid content of Polymer 5) containing 0.09 g of the obtained high molecular compound (polymer 3) was mixed, dissolved in 5.2 g of propylene glycol monomethyl ether acetate, and 8.5 g of ethyl lactate. did. Then, it filtered using the polyethylene microfilter of 0.10 micrometer of pore diameters, and prepared the resist underlayer film forming composition solution.
<실시예 6><Example 6>
상기 합성례 5에서 얻은 고분자 화합물(폴리머 5) 0.57g을 함유한 유산에틸 용액 3.00g에 테트라메톡시메틸글리콜우릴 0.14g, 피리디늄-p-톨루엔설포네이트 0.01g, 첨가제로서 상기 합성례 4에서 얻은 고분자 화합물(폴리머 4) 0.03g을 함유한 유산에틸 용액 0.14g(폴리머 5의 고형분에 대해 5 질량%)을 혼합하고, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 5.2g, 유산에틸 8.7g에 용해시켜서 용액으로 했다. 그 후, 구멍 직경 0.10㎛의 폴리에틸렌제 마이크로 필터를 이용하여 여과시켜서, 레지스트 하층막 형성 조성물 용액을 조제했다.
To 3.00 g of an ethyl lactate solution containing 0.57 g of the polymer compound (polymer 5) obtained in Synthesis Example 5, 0.14 g of tetramethoxymethylglycoluril, 0.01 g of pyridinium-p-toluenesulfonate, and an additive were used in Synthesis Example 4 0.14 g (5 mass% based on the solid content of Polymer 5) containing 0.03 g of the obtained high molecular compound (Polymer 4) was mixed, dissolved in 5.2 g of propylene glycol monomethyl ether acetate, and 8.7 g of ethyl lactate. did. Then, it filtered using the polyethylene microfilter of 0.10 micrometer of pore diameters, and prepared the resist underlayer film forming composition solution.
<실시예 7><Example 7>
상기 합성례 5에서 얻은 고분자 화합물(폴리머 5) 0.57g을 함유한 유산에틸 용액 3.00g에 테트라메톡시메틸글리콜우릴 0.14g, 피리디늄-p-톨루엔설포네이트 0.01g, 첨가제로서 상기 합성례 4에서 얻은 고분자 화합물(폴리머 4) 0.09g을 함유한 유산에틸 용액 0.43g(폴리머 5의 고형분에 대해 15 질량%)을 혼합하고, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 5.2g, 유산에틸 8.5g에 용해시켜서 용액으로 했다. 그 후, 구멍 직경 0.10㎛의 폴리에틸렌제 마이크로 필터를 이용하여 여과시켜서, 레지스트 하층막 형성 조성물 용액을 조제했다.
To 3.00 g of an ethyl lactate solution containing 0.57 g of the polymer compound (polymer 5) obtained in Synthesis Example 5, 0.14 g of tetramethoxymethylglycoluril, 0.01 g of pyridinium-p-toluenesulfonate, and an additive were used in Synthesis Example 4 0.43 g of ethyl lactate solution (15 mass% based on the solid content of Polymer 5) containing 0.09 g of the obtained high molecular compound (Polymer 4) was mixed, dissolved in 5.2 g of propylene glycol monomethyl ether acetate and 8.5 g of ethyl lactate. did. Then, it filtered using the polyethylene microfilter of 0.10 micrometer of pore diameters, and prepared the resist underlayer film forming composition solution.
<비교예 1><Comparative Example 1>
상기 합성례 5에서 얻은 고분자 화합물(폴리머 5) 0.57g을 함유한 유산에틸 용액 3.00g에 테트라메톡시메틸글리콜우릴 0.14g, 피리디늄-p-톨루엔설포네이트 0.01g을 혼합하고, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 5.2g, 유산에틸 8.8g에 용해시켜서 용액으로 했다. 그 후, 구멍 직경 0.10㎛의 폴리에틸렌제 마이크로 필터를 이용하여 여과시켜서, 레지스트 하층막 형성 조성물 용액을 조제했다.
To 3.00 g of an ethyl lactate solution containing 0.57 g of the polymer compound (polymer 5) obtained in Synthesis Example 5, 0.14 g of tetramethoxymethylglycoluril and 0.01 g of pyridinium-p-toluenesulfonate were mixed and propylene glycol monomethyl was added. It was dissolved in 5.2 g of ether acetate and 8.8 g of ethyl lactate to obtain a solution. Then, it filtered using the polyethylene microfilter of 0.10 micrometer of pore diameters, and prepared the resist underlayer film forming composition solution.
<비교예 2><Comparative Example 2>
상기 합성례 5에서 얻은 고분자 화합물(폴리머 5) 0.54g을 함유한 유산에틸 용액 2.73g에 테트라메톡시메틸글리콜우릴 0.13g, 피리디늄-p-톨루엔설포네이트 0.01g, 첨가제로서 상기 합성례 1에서 얻은 고분자 화합물(폴리머 1)의 전구체 화합물인 트리페닐설포늄 2-메타크릴로일옥시-1,1-디플루오로에탄설포네이트(모노머 1) 0.01g을 혼합하고, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 5.7g, 유산에틸 11.0g에 용해시켜서 용액으로 했다. 그 후, 구멍 직경 0.1㎛의 폴리에틸렌제 마이크로 필터를 이용하여 여과시켜서, 레지스트 하층막 형성 조성물을 조제했다. 또한, 모노머 1의 첨가량은, 폴리머 5의 고형분에 대해 2 질량%로 했다.
To 2.73 g of ethyl lactate solution containing 0.54 g of the polymer compound (polymer 5) obtained in Synthesis Example 5, 0.13 g of tetramethoxymethylglycoluril, 0.01 g of pyridinium-p-toluenesulfonate, and an additive were used in Synthesis Example 1 0.01 g of triphenylsulfonium 2-methacryloyloxy-1,1-difluoroethanesulfonate (monomer 1) which is a precursor compound of the obtained high molecular compound (polymer 1) is mixed, and 5.7 g of propylene glycol monomethyl ether It dissolved in 11.0 g of ethyl lactate to make a solution. Then, it filtered using the polyethylene microfilter of 0.1 micrometer of pore diameters, and prepared the resist underlayer film forming composition. In addition, the addition amount of the monomer 1 was 2 mass% with respect to the solid content of the polymer 5.
<비교예 3><Comparative Example 3>
상기 합성례 5에서 얻은 고분자 화합물(폴리머 5) 0.54g을 함유한 유산에틸 용액 2.73g에 테트라메톡시메틸글리콜우릴 0.13g, 피리디늄-p-톨루엔설포네이트 0.01g, 첨가제로서 상기 합성례 1에서 얻은 고분자 화합물(폴리머 1)의 전구체 화합물인 트리페닐설포늄 2-메타크릴로일옥시-1,1-디플루오로에탄설포네이트(모노머 1) 0.03g을 혼합하고, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 5.7g, 유산에틸 11.1g에 용해시켜서 용액으로 했다. 그 후, 구멍 직경 0.10㎛의 폴리에틸렌제 마이크로 필터를 이용하여 여과시켜서, 레지스트 하층막 형성 조성물을 조제했다. 또한, 모노머 1의 첨가량은, 실시예 1과 같이 폴리머 5의 고형분에 대해 5 질량%로 했다.
To 2.73 g of ethyl lactate solution containing 0.54 g of the polymer compound (polymer 5) obtained in Synthesis Example 5, 0.13 g of tetramethoxymethylglycoluril, 0.01 g of pyridinium-p-toluenesulfonate, and an additive were used in Synthesis Example 1 0.03 g of triphenylsulfonium 2-methacryloyloxy-1,1-difluoroethanesulfonate (monomer 1) which is a precursor compound of the obtained high molecular compound (polymer 1) is mixed, and 5.7 g of propylene glycol monomethyl ether It dissolved in 11.1 g of ethyl lactate to make a solution. Then, it filtered using the polyethylene micro filter of 0.10 micrometer of pore diameters, and prepared the resist underlayer film forming composition. In addition, the addition amount of the monomer 1 was 5 mass% with respect to the solid content of the polymer 5 like Example 1.
<비교예 4><Comparative Example 4>
상기 합성례 5에서 얻은 고분자 화합물(폴리머 5) 0.54 g을 함유한 유산에틸 용액 2.73 g에 테트라메톡시메틸글리콜우릴 0.13 g, 피리디늄-p-톨루엔설포네이트 0.01g, 첨가제로서 상기 합성례 2에서 얻은 고분자 화합물(폴리머 2)의 전구체 화합물인 트리플루오로메탄설포닐 4-디메틸설포닐페닐메타크릴레이트(모노머 2) 0.01g을 혼합하고, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 5.7g, 유산에틸 11.0g에 용해시켜서 용액으로 했다. 그 후, 구멍 직경 0.10㎛의 폴리에틸렌제 마이크로 필터를 이용하여 여과시켜서, 레지스트 하층막 형성 조성물을 조제했다. 또한, 모노머 2의 첨가량은, 폴리머 5의 고형분에 대해 2 질량%로 했다.
To 2.73 g of an ethyl lactate solution containing 0.54 g of the polymer compound (polymer 5) obtained in Synthesis Example 5, 0.13 g of tetramethoxymethylglycoluril, 0.01 g of pyridinium-p-toluenesulfonate, and an additive were used in Synthesis Example 2 0.01 g of trifluoromethanesulfonyl 4-dimethylsulfonylphenyl methacrylate (monomer 2), which is a precursor compound of the obtained high molecular compound (polymer 2), is mixed, and dissolved in 5.7 g of propylene glycol monomethyl ether and 11.0 g of ethyl lactate. It was made into a solution. Then, it filtered using the polyethylene micro filter of 0.10 micrometer of pore diameters, and prepared the resist underlayer film forming composition. In addition, the addition amount of the monomer 2 was 2 mass% with respect to the solid content of the polymer 5.
<비교예 5><Comparative Example 5>
상기 합성례 5에서 얻은 고분자 화합물(폴리머 5) 0.54g을 함유한 유산에틸 용액 2.73g에 테트라메톡시메틸글리콜우릴 0.13g, 피리디늄-p-톨루엔설포네이트 0.01g, 첨가제로서 상기 합성례 2에서 얻은 고분자 화합물(폴리머 2)의 전구체 화합물인 트리플루오로메탄설포닐 4-디메틸설포닐페닐메타크릴레이트(모노머 2) 0.03g을 혼합하고, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 5.7g, 유산에틸 11.1g에 용해시켜서 용액으로 했다. 그 후, 구멍 직경 0.10㎛의 폴리에틸렌제 마이크로 필터를 이용하여 여과시켜서, 레지스트 하층막 형성 조성물을 조제했다. 또한, 모노머 2의 첨가량은, 실시예 3과 같이 폴리머 5의 고형분에 대해 5 질량%로 했다.
To 2.73 g of an ethyl lactate solution containing 0.54 g of the polymer compound (polymer 5) obtained in Synthesis Example 5, 0.13 g of tetramethoxymethylglycoluril, 0.01 g of pyridinium-p-toluenesulfonate, and an additive were used in Synthesis Example 2 0.03 g of trifluoromethanesulfonyl 4-dimethylsulfonylphenyl methacrylate (monomer 2) which is a precursor compound of the obtained high molecular compound (polymer 2) is mixed, and dissolved in 5.7 g of propylene glycol monomethyl ether and 11.1 g of ethyl lactate. It was made into a solution. Then, it filtered using the polyethylene micro filter of 0.10 micrometer of pore diameters, and prepared the resist underlayer film forming composition. In addition, the addition amount of the monomer 2 was 5 mass% with respect to the solid content of the polymer 5 like Example 3.
[승화물 정량 시험][Sublimation quantitative examination]
이와 같이 조제한 레지스트 하층막 형성 조성물 용액(실시예 1 내지 4 및 비교예 2 내지 5)을 스핀 코터에 의해 실리콘 웨이퍼 상에 도포하고, 국제공개 제 2007/111147호에 기재된 승화물 정량 장치를 이용하여, 205℃의 핫 플레이트 상에서 60초간 가열했을 때에 발생하는 레지스트 하층막 형성 조성물 유래의 승화물량을 정량했다. 그 결과를 표 1 및 표 2에 나타내었다.
The resist underlayer film-forming composition solution (Examples 1 to 4 and Comparative Examples 2 to 5) thus prepared was applied onto a silicon wafer by a spin coater, using a sublimation determination device described in International Publication No. 2007/111147. And the sublimation amount derived from the resist underlayer film forming composition which generate | occur | produce when heated for 60 second on the 205 degreeC hotplate were quantified. The results are shown in Table 1 and Table 2.
표 1 및 표 2의 결과로부터, 본 발명의 레지스트 하층막 형성 조성물은, 폴리머화한 광산발생제를 포함함으로써, 종래의 저분자 타입의 광산발생제를 포함하는 레지스트 하층막 형성 조성물과 비교해서, 베이크 시에 광산발생제 성분의 승화를 억제할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
From the result of Table 1 and Table 2, the resist underlayer film forming composition of this invention contains the polymerized photoacid generator, and is compared with the resist underlayer film forming composition containing the conventional low molecular-type photoacid generator, and bake. It was confirmed that sublimation of the photoacid generator component could be suppressed at the time.
[레지스트 패턴 형성 시험][Resist pattern formation test]
상기와 같이 조제한 레지스트 하층막 형성 조성물 용액(실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 5)을 Coater Developer(Tokyo Electron Limited.제, CleanTrack-ACT8)에 의해 실리콘 웨이퍼 상에 도포하고, 핫 플레이트 상에서 205℃, 60초간 가열함으로써, 리소그래피용 레지스트 하층막(막두께 0.08㎛)을 형성했다. 이 레지스트 하층막의 상층에, ArF 리소그래피용 레지스트(Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.제, TArF-P6111ME) 용액을 도포하고, 핫 플레이트 상에서 130℃, 60초간 가열하여 레지스트막을 형성하였다. 이 막에, ArF 엑시머 레이저 노광 장치(Nikon Corporation제, S307E, NA=0.85)를 이용하여 레지스트의 라인 폭이 0.08㎛, 스페이스 폭이 0.10㎛가 되도록 라인 앤드 스페이스가 형성되는 마스크를 통해 노광한 후, 130℃, 60초간 가열(PEB)하고, 테트라메틸암모늄하이드록사이드의 2.38 질량% 수용액으로 60초간 현상함으로써, 레지스트 패턴(실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 5)을 얻었다.The resist underlayer film forming composition solution prepared as described above (Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 5) was applied onto a silicon wafer by Coater Developer (manufactured by Tokyo Electron Limited., CleanTrack-ACT8), and then 205 on a hot plate. By heating at 60 DEG C for 60 seconds, a resist underlayer film (film thickness of 0.08 mu m) for lithography was formed. The ArF lithography resist (TArF-P6111ME) solution was apply | coated to the upper layer of this resist underlayer film, and it heated on 130 degreeC for 60 second on the hotplate, and formed the resist film. The film was exposed to light using a ArF excimer laser exposure apparatus (S307E, manufactured by Nikon Corporation, NA = 0.85) through a mask in which a line and space was formed such that the line width of the resist was 0.08 μm and the space width was 0.10 μm. And 130 degreeC, it heated for 60 second (PEB), and developed for 60 second by 2.38 mass% aqueous solution of the tetramethylammonium hydroxide, and the resist pattern (Examples 1-8 and Comparative Examples 1-5) was obtained.
얻어진 레지스트 패턴은, 주사형 전자현미경(Hitachi High-Technologies Corporation제, S-4800)을 이용하여 레지스트의 패턴 형상을 관찰하였다. 그 결과를 표 3에 나타내었다.
As for the obtained resist pattern, the pattern shape of the resist was observed using the scanning electron microscope (S-4800 made by Hitachi High-Technologies Corporation). The results are shown in Table 3.
표 3의 결과로부터, 본 발명의 레지스트 하층막 형성 조성물은, 광산발생제 성분의 승화가 억제되기 때문에, 파장 193 nm의 ArF 엑시머 레이저에서의 노광 조건에 있어서, 해당 조성물로부터 형성된 레지스트 하층막 중에 포함된 광산발생제 성분으로부터 효율적으로 산이 발생함에 따라, 종래의 레지스트 하층막과 비교해서, 레지스트 패턴 형상을 스트레이트 형상으로 개선할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
From the results in Table 3, the resist underlayer film forming composition of the present invention is contained in the resist underlayer film formed from the composition under exposure conditions in an ArF excimer laser having a wavelength of 193 nm because the sublimation of the photoacid generator component is suppressed. As acid generated efficiently from the photoacid generator component thus obtained, it was confirmed that the resist pattern shape can be improved to a straight shape as compared with the conventional resist underlayer film.
이상, 본 발명의 리소그래피용 레지스트 하층막 형성 조성물의 실시 형태를 설명했지만, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시 형태에 기재된 범위로 한정되지 않는다. 상기 실시 형태에 다양한 변경 또는 개량을 추가할 수 있다.As mentioned above, although embodiment of the resist underlayer film forming composition for lithography of this invention was described, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. Various changes or improvement can be added to the said embodiment.
Claims (6)
[화학식 1]
{식(A-1) 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R2는 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬렌기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬렌기 또는 페닐렌기를 나타낸다(여기서, 상기 알킬렌기, 상기 시클로 알킬렌기 또는 상기 페닐렌기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환될 수도 있다.).
한편, 식(A-2) 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R2는 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬렌기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬렌기, 페닐렌기 또는 탄소 원자수 7 내지 10의 알킬페닐렌기를 나타낸다(여기서, 상기 알킬렌기, 상기 시클로 알킬렌기, 상기 페닐렌기 또는 상기 알킬페닐렌기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환될 수도 있고, 에테르기를 1개 이상 가질 수도 있다.).
R3, R4 및 R5는 동일 또는 상이한 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬기 또는 치환기를 가질 수도 있는 페닐기를 나타내고, R3와 R4, R3와 R5, R4와 R5는 각각 결합하여 환을 형성할 수도 있다.
R6는 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬기 또는 페닐기를 나타낸다(여기서, 상기 알킬기, 상기 시클로 알킬기 또는 상기 페닐기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환될 수도 있다.).}
The resist underlayer film forming composition containing the polymer which has a structural unit represented by a following formula (A-1) or a structural unit represented by a following formula (A-2).
[Formula 1]
In formula (A-1), R <1> represents a hydrogen atom or a methyl group, R <2> represents a C1-C8 alkylene group, a C4-C8 cycloalkylene group, or a phenylene group (wherein Some or all of the hydrogen atoms of the alkylene group, the cycloalkylene group or the phenylene group may be substituted with fluorine atoms.
In the formula (A-2), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2 represents an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkylene group having 4 to 8 carbon atoms, a phenylene group, or a carbon atom number 7-10 alkylphenylene group (wherein some or all of the hydrogen atoms of the alkylene group, the cycloalkylene group, the phenylene group or the alkylphenylene group may be substituted with a fluorine atom, and have at least one ether group) You can also).
R 3 , R 4 and R 5 represent the same or different alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms, cycloalkyl groups having 4 to 8 carbon atoms or phenyl groups which may have substituents, and R 3 and R 4 , R 3 and R 5 , R 4 and R 5 may be bonded to each other to form a ring.
R 6 represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl group or a phenyl group having 4 to 8 carbon atoms (wherein some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group, the cycloalkyl group or the phenyl group may be substituted with fluorine atoms) have.).}
[화학식 2]
{식(A-1) 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R2는 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬렌기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬렌기 또는 페닐렌기를 나타낸다(여기서, 상기 알킬렌기, 상기 시클로 알킬렌기 또는 상기 페닐렌기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환될 수도 있다.).
한편, 식(A-2) 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R2는 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬렌기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬렌기, 페닐렌기 또는 탄소 원자수 7 내지 10의 알킬페닐렌기를 나타낸다(여기서, 상기 알킬렌기, 상기 시클로 알킬렌기, 상기 페닐렌기 또는 상기 알킬페닐렌기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환될 수도 있고, 에테르기를 1개 이상 가질 수도 있다.).
R3, R4 및 R5는 동일 또는 상이한 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬기 또는 치환기를 가질 수도 있는 페닐기를 나타내고, R3와 R4, R3와 R5, R4와 R5는 각각 결합하여 환을 형성할 수도 있다.
R6는 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬기 또는 페닐기를 나타낸다(여기서, 상기 알킬기, 상기 시클로 알킬기 또는 상기 페닐기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환될 수도 있다.)
식(B) 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, A1은 -C(=O)O-, -O- 또는 직접 결합을 나타내고, X1은 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기, 아릴기 또는 아릴알킬기를 나타내고, 상기 알킬기, 상기 아릴기 또는 상기 아릴알킬기는 하이드록시기, 카르복실기 또는 에폭시기를 적어도 1개 가진다.
p 및 q는 상기 중합체에 포함되는 구조 단위를 얻기 위한 원료 모노머의 투입비(질량%)를 나타내고, p 및 q는 각각 0.05 내지 0.95의 범위이다. 단, p+q≤1을 만족한다.}
The resist underlayer film forming composition containing the polymer which has a structural unit represented by a following formula (A-1) or a structural unit represented by a following formula (A-2), and a structural unit represented by a following formula (B).
(2)
In formula (A-1), R <1> represents a hydrogen atom or a methyl group, R <2> represents a C1-C8 alkylene group, a C4-C8 cycloalkylene group, or a phenylene group (wherein Some or all of the hydrogen atoms of the alkylene group, the cycloalkylene group or the phenylene group may be substituted with fluorine atoms.
In the formula (A-2), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2 represents an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkylene group having 4 to 8 carbon atoms, a phenylene group, or a carbon atom number 7-10 alkylphenylene group (wherein some or all of the hydrogen atoms of the alkylene group, the cycloalkylene group, the phenylene group or the alkylphenylene group may be substituted with a fluorine atom, and have at least one ether group) You can also).
R 3 , R 4 and R 5 represent the same or different alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms, cycloalkyl groups having 4 to 8 carbon atoms or phenyl groups which may have substituents, and R 3 and R 4 , R 3 and R 5 , R 4 and R 5 may be bonded to each other to form a ring.
R 6 represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl group or a phenyl group having 4 to 8 carbon atoms (wherein some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group, the cycloalkyl group or the phenyl group may be substituted with fluorine atoms) have.)
In formula (B), R <1> represents a hydrogen atom or a methyl group, A <1> represents -C (= O) O-, -O- or a direct bond, X <1> is a C1-C8 alkyl group, aryl Group or an arylalkyl group, wherein the alkyl group, the aryl group or the arylalkyl group has at least one hydroxyl group, carboxyl group or epoxy group.
p and q show the injection ratio (mass%) of the raw material monomer for obtaining the structural unit contained in the said polymer, and p and q are the ranges of 0.05-0.95, respectively. However, p + q≤1 is satisfied.
[화학식 3]
{식(A-1) 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R2는 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬렌기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬렌기 또는 페닐렌기를 나타낸다(여기서, 상기 알킬렌기, 상기 시클로 알킬렌기 또는 상기 페닐렌기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환될 수도 있다.).
한편, 식(A-2) 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R2는 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬렌기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬렌기, 페닐렌기 또는 탄소 원자수 7 내지 10의 알킬페닐렌기를 나타낸다(여기서, 상기 알킬렌기, 상기 시클로 알킬렌기, 상기 페닐렌기 또는 상기 알킬페닐렌기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환될 수도 있고, 에테르기를 1개 이상 가질 수도 있다.).
R3, R4 및 R5는 동일 또는 상이한 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬기 또는 치환기를 가질 수도 있는 페닐기를 나타내고, R3와 R4, R3와 R5, R4와 R5는 각각 결합하여 환을 형성할 수도 있다.
R6는 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기, 탄소 원자수 4 내지 8의 시클로 알킬기 또는 페닐기를 나타낸다(여기서, 상기 알킬기, 상기 시클로 알킬기 또는 상기 페닐기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환될 수도 있다.)
식(B) 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, A1은 -C(=O)O-, -O- 또는 직접 결합을 나타내고, X1은 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기, 아릴기 또는 아릴알킬기를 나타내고, 상기 알킬기, 상기 아릴기 또는 상기 아릴알킬기는 하이드록시기, 카르복실기 또는 에폭시기를 적어도 1개 가진다.
식(C) 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, A2는 -C(=O)O-, -O- 또는 직접 결합을 나타내고, X2는 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환된 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기를 나타낸다.
p, q 및 r은 상기 중합체에 포함된 구조 단위를 얻기 위한 원료 모노머의 투입비(질량%)를 나타내고, p, q 및 r은 각각 0.05 내지 0.95의 범위이다. 단, p+q+r≤1을 만족한다.}
Resist containing the polymer which has a structural unit represented by a following formula (A-1) or a structural unit represented by a following formula (A-2), a structural unit represented by a following formula (B), and a structural unit represented by a following formula (C) Underlayer film forming composition.
(3)
In formula (A-1), R <1> represents a hydrogen atom or a methyl group, R <2> represents a C1-C8 alkylene group, a C4-C8 cycloalkylene group, or a phenylene group (wherein Some or all of the hydrogen atoms of the alkylene group, the cycloalkylene group or the phenylene group may be substituted with fluorine atoms.
In the formula (A-2), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2 represents an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkylene group having 4 to 8 carbon atoms, a phenylene group, or a carbon atom number 7-10 alkylphenylene group (wherein some or all of the hydrogen atoms of the alkylene group, the cycloalkylene group, the phenylene group or the alkylphenylene group may be substituted with a fluorine atom, and have at least one ether group) You can also).
R 3 , R 4 and R 5 represent the same or different alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms, cycloalkyl groups having 4 to 8 carbon atoms or phenyl groups which may have substituents, and R 3 and R 4 , R 3 and R 5 , R 4 and R 5 may be bonded to each other to form a ring.
R 6 represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl group or a phenyl group having 4 to 8 carbon atoms (wherein some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group, the cycloalkyl group or the phenyl group may be substituted with fluorine atoms) have.)
In formula (B), R <1> represents a hydrogen atom or a methyl group, A <1> represents -C (= O) O-, -O- or a direct bond, X <1> is a C1-C8 alkyl group, aryl Group or an arylalkyl group, wherein the alkyl group, the aryl group or the arylalkyl group has at least one hydroxyl group, carboxyl group or epoxy group.
In formula (C), R <1> represents a hydrogen atom or a methyl group, A <2> represents -C (= O) O-, -O- or a direct bond, X <2> some or all of the hydrogen atoms are substituted by the fluorine atom And an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.
p, q, and r represent the input ratio (mass%) of the raw material monomer for obtaining the structural unit contained in the said polymer, and p, q, and r are the ranges of 0.05-0.95, respectively. However, p + q + r≤1 is satisfied.
상기 중합체는 첨가제인 레지스트 하층막 형성 조성물.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
A resist underlayer film forming composition wherein the polymer is an additive.
가교제, 가교 촉매 및 유기용제를 더 포함하는 레지스트 하층막 형성 조성물.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
A resist underlayer film forming composition further comprising a crosslinking agent, a crosslinking catalyst and an organic solvent.
형성된 상기 레지스트 하층막 상에 레지스트막을 형성하는 공정;
상기 레지스트막이 형성된 기판에, KrF 엑시머 레이저, ArF 엑시머 레이저, 극단 자외선(EUV) 및 전자선(EB)으로 이루어진 군에서 선택되는 방사선을 조사하는 공정;
조사 후에 상기 레지스트막을 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 공정; 및
형성된 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여 드라이 에칭에 의해 상기 기판 상에 패턴을 전사하는 공정을 포함하는
반도체 소자의 제작 방법.The process of apply | coating and baking the resist underlayer film forming composition of any one of Claims 1-5 on the board | substrate which has a process target film which forms a pattern, and forming a resist underlayer film;
Forming a resist film on the formed resist underlayer film;
Irradiating the substrate on which the resist film is formed with radiation selected from the group consisting of KrF excimer laser, ArF excimer laser, extreme ultraviolet (EUV) and electron beam (EB);
Developing the resist film after irradiation to form a resist pattern; And
Transferring the pattern onto the substrate by dry etching using the formed resist pattern as a mask;
Method of manufacturing a semiconductor device.
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