KR20160022251A - 자외선흡수제, 레지스트 하층막 형성용 조성물, 및 패턴 형성방법 - Google Patents

자외선흡수제, 레지스트 하층막 형성용 조성물, 및 패턴 형성방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20160022251A
KR20160022251A KR1020150109746A KR20150109746A KR20160022251A KR 20160022251 A KR20160022251 A KR 20160022251A KR 1020150109746 A KR1020150109746 A KR 1020150109746A KR 20150109746 A KR20150109746 A KR 20150109746A KR 20160022251 A KR20160022251 A KR 20160022251A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
film
resist
acid
layer film
Prior art date
Application number
KR1020150109746A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101831745B1 (ko
Inventor
츠토무 오기하라
다이스케 코리
Original Assignee
신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 filed Critical 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
Publication of KR20160022251A publication Critical patent/KR20160022251A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101831745B1 publication Critical patent/KR101831745B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/16—Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/34—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring
    • C08K5/3467—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring having more than two nitrogen atoms in the ring
    • C08K5/3477—Six-membered rings
    • C08K5/3492—Triazines
    • C08K5/34924—Triazines containing cyanurate groups; Tautomers thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D251/00—Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings
    • C07D251/02—Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings not condensed with other rings
    • C07D251/12—Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings not condensed with other rings having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D251/26—Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings not condensed with other rings having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with only hetero atoms directly attached to ring carbon atoms
    • C07D251/30—Only oxygen atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D183/00—Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D183/04—Polysiloxanes
    • C09D7/1241—
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/075—Silicon-containing compounds
    • G03F7/0752—Silicon-containing compounds in non photosensitive layers or as additives, e.g. for dry lithography
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/09—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/091—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers characterised by antireflection means or light filtering or absorbing means, e.g. anti-halation, contrast enhancement
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/09—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/094—Multilayer resist systems, e.g. planarising layers
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/09—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/11—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers having cover layers or intermediate layers, e.g. subbing layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31127—Etching organic layers
    • H01L21/31133—Etching organic layers by chemical means
    • H01L21/31138—Etching organic layers by chemical means by dry-etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31144—Etching the insulating layers by chemical or physical means using masks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/0271—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers
    • H01L21/0273—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers characterised by the treatment of photoresist layers
    • H01L21/0274—Photolithographic processes
    • H01L21/0276—Photolithographic processes using an anti-reflective coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/033—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers
    • H01L21/0332—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their composition, e.g. multilayer masks, materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Silicon Polymers (AREA)

Abstract

[과제] 레지스트 하층막 형성용 조성물에 첨가함으로써, 특히 자외선 레이저에 의한 리소그래피 프로세스에 있어서, 종래의 규소 함유 레지스트 하층막을 사용한 경우보다 반사를 억제하여, 패턴형상을 개선할 수 있는 한편, 레지스트 패턴에 대한 밀착성이나 드라이에칭 마스크성능에 대한 영향이 없는 자외선흡수제를 제공한다.
[해결수단] 하기 일반식(A-1)로 표시되는 화합물을 포함하는 자외선흡수제.
[화학식 1]
Figure pat00024

(식 중, R은, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 및 알릴기 중 어느 하나를 나타내고, R1, R2, R3, R4는, 각각 동일할 수도 상이할 수도 있고, 수소원자, 벤조일기, 톨루오일기, 나프토일기, 및 안트라노일기 중 어느 하나를 나타낸다.)

Description

자외선흡수제, 레지스트 하층막 형성용 조성물, 및 패턴 형성방법{ULTRAVIOLET ABSORBENT, COMPOSITION FOR FORMING RESIST UNDER LAYER FILM AND PATTERNING PROCESS}
본 발명은, 자외선흡수제, 이것을 함유하는 레지스트 하층막 형성용 조성물, 및 이것을 이용한 패턴 형성방법에 관한 것이다.
레지스트 패턴 형성시에 사용하는 노광광으로서, 1980년대에는 수은등의 g선(436nm) 또는 i선(365nm)을 광원으로 하는 광노광이 널리 이용되었다. 추가적인 미세화를 위한 수단으로서, 노광파장을 단파장화하는 방법이 유효하다고 여겨졌으며, 1990년대의 64M비트(가공치수가 0.25μm 이하) DRAM(다이나믹·랜덤·액세스·메모리) 이후의 양산 프로세스에는, 노광광원으로서 i선(365nm)에 대신하여 단파장의 KrF 엑시머 레이저(248nm)가 이용되었다. 그러나, 더욱 미세한 가공기술(가공치수가 0.2μm 이하)을 필요로 하는 집적도 256M 및 1G 이상의 DRAM의 제조에는, 보다 단파장의 광원이 필요해져, 10년 전쯤부터 ArF 엑시머 레이저(193nm)를 이용한 포토리소그래피가 본격적으로 검토되어 왔다.
당초 ArF 리소그래피는 180nm 노드의 디바이스 제작에서부터 적용되어야만 했지만, KrF 엑시머 리소그래피는 130nm 노드 디바이스 양산까지 연명되었으며, ArF 리소그래피의 본격 적용은 90nm 노드부터이다. 또한, NA를 0.9까지 높인 렌즈와 조합하여 65nm 노드 디바이스의 양산이 이루어지고 있다. 다음의 45nm 노드 디바이스에는 노광파장의 단파장화가 추진되어, 파장 157nm의 F2 리소그래피를 후보로 들었다.
그러나, 투영렌즈에 고가의 CaF2 단결정을 대량으로 이용함에 따른 스캐너의 비용상승, 소프트 펠리클(pellicle)의 내구성이 매우 낮은 것으로 인한 하드 펠리클 도입에 수반하는 광학계의 변경, 레지스트막의 에칭내성 저하 등의 각종 문제로 인해, F2 리소그래피의 개발이 중지되어, ArF 액침 리소그래피가 도입되었다.
ArF 액침 리소그래피에 있어서는, 투영렌즈와 웨이퍼 사이에 굴절률 1.44의 물이 partial fill 방식에 의해 삽입되고, 이에 따라 고속스캔이 가능해지고, NA 1.3급의 렌즈에 의해 45nm 노드 디바이스의 양산이 이루어지고 있다.
32nm 노드의 리소그래피 기술로는, 파장 13.5nm의 진공자외광(EUV) 리소그래피를 후보로 들 수 있다. EUV리소그래피의 문제점으로는 레이저의 고출력화, 레지스트막의 고감도화, 고해상도화, 저라인에지러프니스(LER)화, 무결함 MoSi 적층 마스크, 반사미러의 저수차화 등을 들 수 있고, 극복해야할 문제가 산적되어 있다.
32nm 노드의 또 하나의 후보인 고굴절률 액침 리소그래피는, 고굴절률 렌즈 후보인 LUAG의 투과율이 낮은 점과, 액체의 굴절률이 목표의 1.8에 도달하지 못한 점으로 인해 개발이 중지되었다.
이상과 같이, 범용기술로서 이용되고 있는 광노광에서는, 광원의 파장에 유래하는 본질적인 해상도의 한계에 가까워지고 있다. 이에, 최근, 종래의 알칼리 현상에 의한 포지티브톤에 의한 패턴 형성에서는 달성할 수 없는 매우 미세한 홀패턴을, 유기용제 현상에 의한 네가티브톤에 의해 패턴 형성하는 유기용제 현상이 다시 각광을 받고 있다. 이는, 해상성이 높은 포지티브형 레지스트 조성물을 이용하여 유기용제 현상에 의해 네가티브 패턴을 형성하는 프로세스이다. 나아가, 알칼리 현상과 유기용제 현상의 2회의 현상을 조합함으로써, 2배의 해상력을 얻는 검토도 진행되고 있다(특허문헌 1~3).
이러한 리소그래피 패턴을 기판에 전사하는 방법 중 하나로, 다층 레지스트법이 있다. 이 방법은, 포토레지스트막, 즉 레지스트 상층막과 에칭 선택성이 상이한 중간막, 예를 들어 규소 함유 레지스트 하층막을 레지스트 상층막과 피가공기판 사이에 개재시키고, 레지스트 상층막에 패턴을 얻은 후, 상층 레지스트 패턴을 드라이에칭 마스크로 하여, 드라이에칭에 의해 레지스트 하층막에 패턴을 전사하고, 또 레지스트 하층막을 드라이에칭 마스크로 하여, 드라이에칭에 의해 피가공기판에 패턴을 전사하는 방법이다.
이러한 다층 레지스트법에서 사용되는 것으로서, 규소 함유 막형성용 조성물이 잘 알려져 있다. 예를 들어, CVD에 의한 규소 함유 무기막, 예를 들어 SiO2막(특허문헌 4)이나 SiON막(특허문헌 5), 회전도포에 의해 막을 얻을 수 있는 것으로는, SOG(스핀온글라스)막(특허문헌 6)이나 가교성 실세스퀴옥산막(특허문헌 7) 등이 있다.
일본특허공개 2008-281974호 공보 일본특허공개 2008-281980호 공보 일본특허공개 2009-053657호 공보 일본특허공개 H7-183194호 공보 일본특허공개 H7-181688호 공보 일본특허공개 2007-302873호 공보 일본특허공표 2005-520354호 공보
본 발명자들은, 지금까지 규소 함유 레지스트 하층막 형성용 조성물의 리소그래피 특성이나 안정성에 대하여 예의 검토하고, 특허 4716037호 공보에 개시되어 있는 바와 같은 규소 함유 레지스트 하층막 형성용 조성물을 드라이에칭 마스크재료로서 제공함으로써, 에칭 선택성과 보존안정성이 양호한 규소 함유 레지스트 하층막을 제공할 수 있었다.
그러나, 반도체장치의 미세화는 기판패턴 선폭의 세선화라고 하는 가로방향의 미세화뿐만 아니라, 깊이방향으로의 적층화, 소위 3차원화에 따른 고밀도화가 진행되어, 기판가공의 프로세스로서 높이방향의 가공이 중요해졌다. 이에, 에칭 마스크로서의 도포막의 막두께가 필요해졌고, 지금까지 드라이에칭 마스크가 불필요하다고 여겨졌던 엄격하지 않은 디자인 패턴에 있어서도, 드라이에칭 마스크가 필요해졌다.
또한, 포토리소그래피에 의한 패턴 형성방법에 있어서는, 노광광의 반사를 억제할 목적으로 반사방지막이 이용되는 경우가 있으나, 이전보다 드라이에칭 마스크 자체에 반사방지기능을 갖게 하기 위해, 드라이에칭 마스크재료인 레지스트 하층막 형성용 조성물에 유기물로 이루어진 반사방지제를 첨가하는 시도가 이루어지고 있다(일본특허공표 2005-509913호 공보, 일본특허공표 2005-512309호 공보, 일본특허공표 2007-520737호 공보 등). 그러나, 상기 서술한 바와 같은 규소 함유 레지스트 하층막 형성용 조성물에 유기물로 이루어진 반사방지제를 첨가하면, 통상, 레지스트 패턴에 대한 밀착성이 악화되거나, 에칭레이트가 변하여 드라이에칭 마스크로서의 성능이 열화되거나 한다는 문제가 있었다.
본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 레지스트 하층막 형성용 조성물에 첨가함으로써, 특히 자외선 레이저에 의한 리소그래피 프로세스에 있어서, 종래의 규소 함유 레지스트 하층막을 사용한 경우보다 반사를 억제하여, 패턴형상을 개선할 수 있는 한편, 레지스트 패턴에 대한 밀착성이나 드라이에칭 마스크성능에 대해서는 영향이 없는 자외선흡수제를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는, 하기 일반식(A-1)로 표시되는 화합물을 포함하는 자외선흡수제를 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
(식 중, R은, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 및 알릴기 중 어느 하나를 나타내고, R1, R2, R3, R4는, 각각 동일할 수도 상이할 수도 있고, 수소원자, 벤조일기, 톨루오일기, 나프토일기, 및 안트라노일기 중 어느 하나를 나타낸다. 단, R1과 R2는 동시에 수소원자가 되지는 않고, R3과 R4도 동시에 수소원자가 되지는 않는다. 또한, R1과 R2가 수소원자와 벤조일기일 때, R3과 R4는 수소원자와 벤조일기가 아니고, R1과 R2가 수소원자와 톨루오일기일 때, R3과 R4는 수소원자와 톨루오일기가 아니다.)
이러한 자외선흡수제이면, 레지스트 하층막 형성용 조성물에 첨가함으로써, 특히 ArF 레이저나 KrF 레이저 등의 자외선 레이저에 의한 리소그래피 프로세스에 있어서 자외선을 흡수하여 반사를 억제하여, 패턴형상을 개선할 수 있는 한편, 그 위에 형성되는 레지스트 패턴에 대한 밀착성이나 드라이에칭 마스크성능에 대해서는 영향이 없는 자외선흡수제가 된다.
또한 이때, 상기 일반식(A-1) 중의 R1, R2, R3, R4 중 3개 이상이, 벤조일기, 톨루오일기, 나프토일기, 및 안트라노일기 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는, 상기 자외선흡수제 및 폴리실록산을 함유하는 레지스트 하층막 형성용 조성물을 제공한다.
이러한 레지스트 하층막 형성용 조성물이면, 특히 ArF 레이저나 KrF 레이저 등의 자외선 레이저에 의한 리소그래피 프로세스에 있어서의 반사가 억제되고, 레지스트 하층막 상에 형성된 레지스트 패턴과의 밀착성이 양호하고, 레지스트 하층막의 상층인 레지스트 상층막과, 하층인 예를 들어 유기 하층막 사이에서 양호한 드라이에칭 선택성을 갖는 레지스트 하층막을 형성할 수 있다.
또한 이때, 상기 폴리실록산이 하기 일반식(B-1)로 표시되는 화합물, 이들의 가수분해물, 이들의 축합물, 이들의 가수분해 축합물 중 1종류 이상을 함유하는 것이 바람직하다.
R1B B1R2B B2R3B B3Si(OR0B)(4-B1-B2-B3) (B-1)
(식 중, R0B는 탄소수 1~6의 탄화수소기이고, R1B, R2B, R3B는 수소원자 또는 1가의 유기기이다. 또한, B1, B2, B3은 0 또는 1이고, 0≤B1+B2+B3≤3이다.)
이러한 폴리실록산을 함유하는 레지스트 하층막 형성용 조성물이면, 상기 밀착성 및 드라이에칭 선택성이 더욱 우수한 것이 된다.
나아가, 본 발명에서는, 피가공체 상에 도포형 유기 하층막재료를 이용하여 유기 하층막을 형성하고, 이 유기 하층막 상에 상기 레지스트 하층막 형성용 조성물을 이용하여 레지스트 하층막을 형성하고, 이 레지스트 하층막 상에 레지스트 상층막을 형성하고, 이 레지스트 상층막에 레지스트 패턴을 형성하고, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 레지스트 하층막에 드라이에칭으로 패턴을 전사하고, 이 패턴이 전사된 레지스트 하층막을 마스크로 하여 상기 유기 하층막에 드라이에칭으로 패턴을 전사하고, 다시 이 패턴이 전사된 유기 하층막을 마스크로 하여 상기 피가공체에 드라이에칭으로 패턴을 전사하는 패턴 형성방법을 제공한다.
이처럼, 본 발명의 레지스트 하층막 형성용 조성물을 이용한 3층 레지스트법에 의한 패턴 형성방법이면, 기판에 미세한 패턴을 고정도(高精度)로 형성할 수 있다.
또한 이때, 상기 피가공체로서, 반도체장치 기판, 또는 이 반도체장치 기판에 금속막, 금속탄화막, 금속산화막, 금속질화막, 금속산화탄화막, 및 금속산화질화막 중 어느 하나가 성막된 것을 이용하는 것이 바람직하다.
또한 이때, 상기 피가공체를 구성하는 금속이, 규소, 티탄, 텅스텐, 하프늄, 지르코늄, 크롬, 게르마늄, 구리, 은, 금, 알루미늄, 인듐, 갈륨, 비소, 팔라듐, 철, 탄탈, 이리듐, 몰리브덴, 또는 이들의 합금을 포함하는 것이 바람직하다.
이처럼, 본 발명의 패턴 형성방법에서는, 상기와 같은 피가공체를 가공하여 패턴을 형성할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 자외선흡수제이면, 예를 들어 폴리실록산 함유 레지스트 하층막 형성용 조성물에 첨가함으로써, 특히 ArF 레이저나 KrF 레이저 등의 자외선 레이저에 의한 리소그래피 프로세스에 있어서 자외선을 흡수하여 반사를 억제할 수 있고, 그 위에 형성된 레지스트 패턴에 대해서는 양호한 밀착성을 나태내고, 또한 상부에 형성된 레지스트 패턴과, 하부에 형성된 예를 들어 유기 하층막의 양방에 대하여 높은 에칭 선택성을 나타내는 레지스트 하층막을 형성할 수 있다. 이에 따라, 형성된 레지스트 패턴을 레지스트 하층막, 유기 하층막 순으로 드라이에칭 프로세스를 이용하여 전사할 때에, 양호한 패턴형상으로 패턴을 전사할 수 있다. 이로써, 최종적으로는, 상층 레지스트로 형성된 패턴을 기판에 높은 정도(精度)로 전사할 수 있다.
상기 서술한 바와 같이, 레지스트 하층막 형성용 조성물에 첨가함으로써, 특히 ArF 레이저나 KrF 레이저 등의 자외선 레이저에 의한 리소그래피 프로세스에 있어서, 종래의 규소 함유 레지스트 하층막을 사용한 경우보다 반사를 억제하여, 패턴형상을 개선할 수 있는 한편, 레지스트 패턴에 대한 밀착성이나 드라이에칭 마스크성능에 대해서는 영향이 없는 자외선흡수제의 개발이 요구되고 있었다.
본 발명자들은, 상기 과제에 대하여 예의검토를 거듭한 결과, 본 발명의 자외선흡수제를 레지스트 하층막 형성용 조성물에 첨가함으로써, 상기 과제를 달성할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시켰다.
즉, 본 발명은, 하기 일반식(A-1)로 표시되는 화합물을 포함하는 자외선흡수제이다.
[화학식 2]
Figure pat00002
(식 중, R은, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 및 알릴기 중 어느 하나를 나타내고, R1, R2, R3, R4는, 각각 동일할 수도 상이할 수도 있고, 수소원자, 벤조일기, 톨루오일기, 나프토일기, 및 안트라노일기 중 어느 하나를 나타낸다. 단, R1과 R2는 동시에 수소원자가 되지는 않고, R3과 R4도 동시에 수소원자가 되지는 않는다. 또한, R1과 R2가 수소원자와 벤조일기일 때, R3과 R4는 수소원자와 벤조일기가 아니고, R1과 R2가 수소원자와 톨루오일기일 때, R3과 R4는 수소원자와 톨루오일기가 아니다.)
이하, 본 발명에 대하여 상세하게 설명하나, 본 발명은 이것들로 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 명세서 중, Me는 메틸기, Et는 에틸기를 나타낸다.
<자외선흡수제>
본 발명의 자외선흡수제는, 상기 일반식(A-1)로 표시되는 화합물을 포함하는 것이다. 상기 일반식(A-1) 중의 R1~R4의 벤조일기, 톨루오일기, 나프토일기, 및 안트라노일기는 자외선을 흡수하는 기(이하, 자외선흡수기라고도 함)로서, 흡수파장의 관계로부터, ArF(193nm) 노광용으로는 벤조일기 또는 톨루오일기를 함유하는 것이 바람직하고, KrF(248nm) 노광용으로는 나프토일기 또는 안트라노일기를 함유하는 것이 바람직하다.
또한, 일반식(A-1) 중의 R1, R2, R3, R4 중 3개 이상이, 벤조일기, 톨루오일기, 나프토일기, 및 안트라노일기 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
상기 일반식(A-1)로 표시되는 화합물로는, 구체적으로는 이하의 화합물을 예시할 수 있다.
[화학식 3]
Figure pat00003

[화학식 4]
Figure pat00004

[화학식 5]
Figure pat00005
[화학식 6]
Figure pat00006

상기 일반식(A-1)로 표시되는 화합물을 얻는 수단으로는, 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어 하기 반응식으로 표시되는 바와 같은 에폭시 화합물(A-0)과 카르본산 화합물(R5-COOH)의 부가반응에 의해 일반식(A-1)로 표시되는 화합물을 얻는 수단을 들 수 있다.
[화학식 7]
Figure pat00007
(식 중, R, R1, R2, R3, 및 R4는 상기와 동일하고, R5는 페닐기, 톨릴기, 나프틸기, 및 안트라세닐기 중 어느 하나이다.)
에폭시 화합물(A-0)로는, 하기의 (A-0-1)~(A-0-4)를 예시할 수 있고, 이들 화합물 중에서도 원료조달의 용이성으로부터 (A-0-1) 및 (A-0-4)가 바람직하다.
[화학식 8]
Figure pat00008

R5-COOH로 표시되는 카르본산 화합물로는, 안식향산, 1-톨루산, 2-톨루산, 3-톨루산, 1-나프탈렌카르본산, 2-나프탈렌카르본산, 2-안트라센카르본산, 9-안트라센카르본산 등을 들 수 있고, 이들 화합물을 단독 또는 2종류 이상을 조합하여 사용할 수도 있다.
또한, 상기 서술한 바와 같이, 흡수파장의 관계로부터, ArF(193nm) 노광용의 화합물(자외선흡수제)을 합성하는 경우에는 벤조일기나 톨루오일기를 부가하기 위해 안식향산이나 톨루산을 이용하는 것이 바람직하고, KrF(248nm) 노광용의 화합물(자외선흡수제)을 합성하는 경우에는 나프토일기나 안트라노일기를 부가하기 위해 나프탈렌카르본산이나 안트라센카르본산을 이용하는 것이 바람직하다.
상기 반응에 있어서의 카르본산 화합물의 배합량은, 에폭시 화합물 중의 에폭시기 1몰에 대하여, 카르본산 화합물이 0.3~2.0몰이 되는 양이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5~1.5몰이 되는 양이고, 더욱 바람직하게는 0.75~1.25몰이 되는 양이다.
에폭시기 1몰에 대하여, 카르본산 화합물이 0.3몰 이상이면, 미반응의 에폭시기가 잔존하고, 결과적으로 단위중량당 자외선흡수기 양이 적어짐에 따라 반사방지기능이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 에폭시기 1몰에 대하여, 카르본산 화합물이 2.0몰 이하이면, 미반응의 카르본산 화합물의 잔존에 의해 아웃가스가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 용제용해성의 개선, 후술하는 폴리실록산과의 상용성 개선을 위해, 다른 모노카르본산 화합물을 이용할 수도 있다. 이러한 모노카르본산 화합물로는, 포름산, 아세트산, 프로피온산, 팔미트산, 스테아르산 등의 지방족 카르본산, 시클로헥산카르본산, 노보넨카르본산 등의 지환식 카르본산 등을 들 수 있다. 이들 모노카르본산 화합물의 배합량은, 전체의 카르본산 화합물 배합량에 대하여, 0.1~50몰%가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1~30몰%이다. 이러한 배합량이면, 자외선흡수능이나 에칭내성이 손상되는 경우가 없다.
상기 일반식(A-1)로 표시되는 화합물은, 상기와 같은 원료를 이용하여, 통상, 무용매 또는 용매 중에서 반응촉매존재하, 실온 또는 필요에 따라 냉각 또는 가열하에서 에폭시 화합물과 카르본산 화합물을 반응시킴으로써 얻을 수 있다.
반응에 이용되는 용매로는, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 부탄올, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 글리세롤, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 등의 알코올류; 디에틸에테르, 디부틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 테트라하이드로퓨란, 1,4-디옥산 등의 에테르류; 염화메틸렌, 클로로포름, 디클로로에탄, 트리클로로에틸렌 등의 염소계 용제류; 헥산, 헵탄, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 큐멘 등의 탄화수소류; 아세토니트릴 등의 니트릴류; 아세톤, 에틸메틸케톤, 이소부틸메틸케톤 등의 케톤류; 아세트산에틸, 아세트산n-부틸, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 등의 에스테르류; γ-부티로락톤 등의 락톤류; 디메틸설폭사이드, N,N-디메틸포름아미드, 헥사메틸포스포릭트리아미드 등의 비프로톤성 극성용매류 등을 예시할 수 있고, 이들을 단독 혹은 2종류 이상을 혼합하여 이용할 수 있다.
이들 용매는, 반응원료 100질량부에 대하여 0~2,000질량부의 범위에서 사용하는 것이 바람직하다.
반응촉매로는, 벤질트리에틸암모늄클로라이드, 벤질트리에틸암모늄브로마이드, 벤질트리메틸암모늄클로라이드, 테트라메틸암모늄클로라이드, 테트라메틸암모늄브로마이드, 테트라메틸암모늄아이오다이드, 테트라메틸암모늄하이드록사이드, 테트라에틸암모늄브로마이드, 테트라부틸암모늄클로라이드, 테트라부틸암모늄브로마이드, 테트라부틸암모늄아이오다이드, 테트라부틸암모늄하이드로겐설페이트, 트리옥틸메틸암모늄클로라이드, 트리부틸벤질암모늄클로라이드, 트리메틸벤질암모늄하이드록사이드, N-라우릴피리디늄클로라이드, N-라우릴4-피콜리늄클로라이드, N-라우릴피콜리늄클로라이드, 트리메틸페닐암모늄브로마이드, N-벤질피콜리늄클로라이드 등의 4급 암모늄염류; 테트라부틸포스포늄클로라이드, 테트라부틸포스포늄브로마이드, 테트라페닐포스포늄클로라이드 등의 4급포스포늄염; 트리스[2-(2-메톡시에톡시)에틸]아민, 트리스(3,6-디옥사헵틸)아민, 트리스(3,6-디옥사옥틸)아민 등의 3급 아민류 등을 들 수 있다.
반응촉매의 사용량은, 반응원료에 대하여 0.001~100질량%, 바람직하게는 0.005~50질량%의 범위이다.
반응온도는 -50℃ 내지 용매의 비점 정도가 바람직하고, 실온 내지 150℃가 더욱 바람직하다.
반응시간은 0.1~100시간으로 하는 것이 바람직하다.
반응방법으로는, 에폭시 화합물, 카르본산 화합물, 촉매를 일괄적으로 투입하는 방법, 에폭시 화합물과 카르본산 화합물을 분산 또는 용해 후, 촉매를 일괄첨가 또는 용매로 희석하여 적하하는 방법, 혹은 촉매를 분산 또는 용해 후, 에폭시 화합물과 카르본산 화합물을 일괄첨가 또는 용매로 희석하여 적하하는 방법이 있다. 반응종료 후, 자외선흡수제로서 그대로 이용할 수도 있는데, 계 내에 존재하는 미반응의 원료, 촉매 등을 제거하기 위하여 유기용제에 희석 후, 분액세정을 행해 회수할 수도 있다.
이때 사용하는 유기용제로는, 일반식(A-1)로 표시되는 화합물을 용해할 수 있고, 물과 혼합시키면 2층 분리되는 것이라면 특별한 제한은 없으나, 예를 들어 헥산, 헵탄, 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등의 탄화수소류; 아세트산에틸, 아세트산n-부틸, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 등의 에스테르류; 메틸에틸케톤, 메틸아밀케톤, 시클로헥사논, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤류; 디에틸에테르, 디이소프로필에테르, 메틸-t-부틸에테르, 에틸시클로펜틸메틸에테르 등의 에테르류; 염화메틸렌, 클로로포름, 디클로로에탄, 트리클로로에틸렌 등의 염소계 용제류; 및 이들의 혼합물 등을 들 수 있다.
또한, 이때 사용하는 세정수로는, 통상, 탈이온수나 초순수라 불리는 것을 사용하면 된다.
세정횟수는 1회 이상이면 되는데, 10회 이상 세정하여도 세정한 만큼의 효과는 얻어지지 않으므로, 바람직하게는 1~5회 정도이다.
또한, 분액세정시에, 미반응의 카르본산 화합물 또는 산성성분을 제거하기 위하여, 염기성 수용액으로 세정을 행할 수도 있다. 이때 사용하는 염기성 수용액에 포함되는 염기로는, 알칼리금속의 수산화물, 알칼리금속의 탄산염, 알칼리토류금속의 수산화물, 알칼리토류금속의 탄산염, 암모니아, 및 유기 암모늄 등을 들 수 있다.
나아가, 분액세정시에 계 내의 금속불순물 또는 염기성성분을 제거하기 위하여, 산성 수용액으로 세정을 행할 수도 있다. 이때 사용하는 산성 수용액에 포함되는 산으로는, 염산, 브롬화수소산, 황산, 질산, 인산, 헤테로폴리산 등의 무기산류, 옥살산, 트리플루오로아세트산, 메탄설폰산, 벤젠설폰산, p-톨루엔설폰산, 트리플루오로메탄설폰산 등의 유기산류 등을 들 수 있다.
염기성 수용액, 산성 수용액에 의한 분액수세는 어느 하나만으로 행할 수도 있는데, 조합하여 행할 수도 있다. 분액수세는 염기성 수용액, 산성 수용액 순으로 행하는 것이 금속불순물 제거의 관점에서 바람직하다.
상기, 염기성 수용액, 산성 수용액에 의한 분액수세 후, 계속해서 중성의 물로 세정할 수도 있다. 중성수로는, 상기에서 언급한 탈이온수나 초순수 등을 사용하면 된다. 세정횟수는 1회 이상이면 되고, 염기성성분, 산성성분을 충분히 제거하기 위해서는 복수회 행하는 것이 바람직하나, 10회 이상 세정하여도 세정한 만큼의 효과는 얻어지지 않으므로, 바람직하게는 1~5회 정도이다.
나아가, 분액조작 후의 반응생성물은, 감압 또는 상압에서 용제를 농축건고 또는 정출(晶出)조작을 행해 분체로서 회수할 수도 있는데, 레지스트 하층막 형성용 조성물을 조제할 때의 조작성 개선을 위해 적당한 농도의 용액상태로 해 두는 것도 가능하다.
이때의 농도로는, 0.1~50질량%가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.5~30질량%이다. 이러한 농도이면, 농도가 너무 높아 점도가 높아져 조작성을 손상시키거나, 농도가 너무 낮아서 용제의 양이 과대해져 비경제적으로 되는 경우가 없다.
이때 사용하는 최종적인 용제로는, 일반식(A-1)로 표시되는 화합물을 용해할 수 있는 것이라면 특별한 제한은 없으나, 구체예를 들면, 시클로헥사논, 메틸-2-아밀케톤 등의 케톤류; 3-메톡시부탄올, 3-메틸-3-메톡시부탄올, 1-메톡시-2-프로판올, 1-에톡시-2-프로판올 등의 알코올류; 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르 등의 에테르류; 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 유산에틸, 피루브산에틸, 아세트산부틸, 3-메톡시프로피온산메틸, 3-에톡시프로피온산에틸, 아세트산t-부틸, 프로피온산t-부틸, 프로필렌글리콜모노t-부틸에테르아세테이트 등의 에스테르류 등을 들 수 있고, 이들을 단독 혹은 2종류 이상을 혼합하여 이용할 수 있다.
또한, 상기 서술한 바와 같이, 일반식(A-1)로 표시되는 화합물 중의 자외선흡수기(벤조일기, 톨루오일기, 나프토일기, 안트라노일기)의 수를 증가시킴으로써, 자외선흡수효율을 향상시킬 수 있다.
자외선흡수기의 수를 증가시키는 방법으로는, 예를 들어 하기 반응식과 같이 아실화제를 이용하여 화합물 중의 수산기를 아실화하는 방법을 들 수 있다.
[화학식 9]
Figure pat00009
(R, R1, R2, R3, R4는 상기와 동일하고, R11, R12, R13, R14는, 각각 동일할 수도 상이할 수도 있고, 수소원자, 벤조일기, 톨루오일기, 나프토일기, 및 안트라노일기 중 어느 하나를 나타낸다. 단, R11, R12, R13, R14 중 3개 이상이, 벤조일기, 톨루오일기, 나프토일기, 및 안트라노일기 중 어느 하나이다.)
아실화반응은 공지의 방법에 의해 행할 수 있다. 이때 사용하는 아실화제로는, 안식향산, 1-톨루산, 2-톨루산, 3-톨루산, 1-나프탈렌카르본산, 2-나프탈렌카르본산, 2-안트라센카르본산, 9-안트라센카르본산 등에 대응하는 산클로라이드 또는 산무수물이 바람직하다.
산클로라이드를 이용하는 경우에는, 무용매 혹은 염화메틸렌, 아세토니트릴, 톨루엔, 헥산 등의 용매 중, 반응재료가 되는 화합물과 산클로라이드와, 트리에틸아민, 피리딘, 4-디메틸아미노피리딘 등의 염기를 순차 또는 동시에 첨가하고, 필요에 따라, 냉각 혹은 가열하거나 하여 반응을 행하는 것이 좋다.
또한, 산무수물을 이용하는 경우에는, 톨루엔 등의 용매 중, 반응재료가 되는 화합물과 산무수물과, 트리에틸아민, 피리딘, 4-디메틸아미노피리딘 등의 염기를 순차 또는 동시에 첨가하고, 필요에 따라, 냉각 혹은 가열하거나 하여 반응을 행하는 것이 좋다.
얻어진 반응생성물은 수세 등의 정제조작을 실시하여, 분체 또는 용액으로서 회수할 수 있다. 이때 사용하는 최종적인 용제로는, 상기 서술한 최종적인 용제로서 예로 든 것과 동일한 것을 예시할 수 있다. 또한, 이때의 농도로는, 0.1~50질량%가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.5~30질량%이다.
이러한 일반식(A-1)로 표시되는 화합물을 포함하는 자외선흡수제이면, 레지스트 하층막 형성용 조성물에 첨가함으로써, 특히 ArF 레이저나 KrF 레이저 등의 자외선 레이저에 의한 리소그래피 프로세스에 있어서 자외선을 흡수하여 반사를 억제하여, 패턴형상을 개선할 수 있는 한편, 그 위에 형성되는 레지스트 패턴에 대한 밀착성이나 드라이에칭 마스크성능에 대해서는 영향이 없는 자외선흡수제가 된다.
<레지스트 하층막 형성용 조성물>
또한 본 발명에서는, 상기 서술한 본 발명의 자외선흡수제 및 폴리실록산을 함유하는 레지스트 하층막 형성용 조성물을 제공한다.
한편, 본 발명의 레지스트 하층막 형성용 조성물에 있어서, 상기 서술한 본 발명의 자외선흡수제는 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
자외선흡수제의 첨가량은, 베이스폴리머(예를 들어, 후술의 폴리실록산) 100질량부에 대하여, 바람직하게는 0.01~50질량부, 보다 바람직하게는 0.1~40질량부이다.
[폴리실록산]
본 발명의 레지스트 하층막 형성용 조성물에 함유되는 폴리실록산은, 하기 일반식(B-1)로 표시되는 화합물, 이들의 가수분해물, 이들의 축합물, 이들의 가수분해 축합물 중 1종 이상을 함유하는 것이 바람직하다.
R1B B1R2B B2R3B B3Si(OR0B)(4-B1-B2-B3) (B-1)
(식 중, R0B는 탄소수 1~6의 탄화수소기이고, R1B, R2B, R3B는 수소원자 또는 1가의 유기기이다. 또한, B1, B2, B3은 0 또는 1이고, 0≤B1+B2+B3≤3이다.)
폴리실록산의 원료(출발물질)로서 사용되는, 일반식(B-1)로 표시되는 가수분해성 규소 화합물(알콕시실란)로서 이하의 것을 예시할 수 있다.
테트라알콕시실란으로는, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라프로폭시실란, 테트라이소프로폭시실란 등을 예시할 수 있다.
트리알콕시실란으로는, 트리메톡시실란, 트리에톡시실란, 트리프로폭시실란, 트리이소프로폭시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸트리프로폭시실란, 메틸트리이소프로폭시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 에틸트리프로폭시실란, 에틸트리이소프로폭시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리프로폭시실란, 비닐트리이소프로폭시실란, 프로필트리메톡시실란, 프로필트리에톡시실란, 프로필트리프로폭시실란, 프로필트리이소프로폭시실란, 이소프로필트리메톡시실란, 이소프로필트리에톡시실란, 이소프로필트리프로폭시실란, 이소프로필트리이소프로폭시실란, 부틸트리메톡시실란, 부틸트리에톡시실란, 부틸트리프로폭시실란, 부틸트리이소프로폭시실란, s-부틸트리메톡시실란, s-부틸트리에톡시실란, s-부틸트리프로폭시실란, s-부틸트리이소프로폭시실란, t-부틸트리메톡시실란, t-부틸트리에톡시실란, t-부틸트리프로폭시실란, t-부틸트리이소프로폭시실란, 시클로프로필트리메톡시실란, 시클로프로필트리에톡시실란, 시클로프로필트리프로폭시실란, 시클로프로필트리이소프로폭시실란, 시클로부틸트리메톡시실란, 시클로부틸트리에톡시실란, 시클로부틸트리프로폭시실란, 시클로부틸트리이소프로폭시실란, 시클로펜틸트리메톡시실란, 시클로펜틸트리에톡시실란, 시클로펜틸트리프로폭시실란, 시클로펜틸트리이소프로폭시실란, 시클로헥실트리메톡시실란, 시클로헥실트리에톡시실란, 시클로헥실트리프로폭시실란, 시클로헥실트리이소프로폭시실란, 시클로헥세닐트리메톡시실란, 시클로헥세닐트리에톡시실란, 시클로헥세닐트리프로폭시실란, 시클로헥세닐트리이소프로폭시실란, 시클로헥세닐에틸트리메톡시실란, 시클로헥세닐에틸트리에톡시실란, 시클로헥세닐에틸트리프로폭시실란, 시클로헥세닐에틸트리이소프로폭시실란, 시클로옥틸트리메톡시실란, 시클로옥틸트리에톡시실란, 시클로옥틸트리프로폭시실란, 시클로옥틸트리이소프로폭시실란, 시클로펜타디에닐프로필트리메톡시실란, 시클로펜타디에닐프로필트리에톡시실란, 시클로펜타디에닐프로필트리프로폭시실란, 시클로펜타디에닐프로필트리이소프로폭시실란, 비시클로헵테닐트리메톡시실란, 비시클로헵테닐트리에톡시실란, 비시클로헵테닐트리프로폭시실란, 비시클로헵테닐트리이소프로폭시실란, 비시클로헵틸트리메톡시실란, 비시클로헵틸트리에톡시실란, 비시클로헵틸트리프로폭시실란, 비시클로헵틸트리이소프로폭시실란, 아다만틸트리메톡시실란, 아다만틸트리에톡시실란, 아다만틸트리프로폭시실란, 아다만틸트리이소프로폭시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 페닐트리프로폭시실란, 페닐트리이소프로폭시실란, 벤질트리메톡시실란, 벤질트리에톡시실란, 벤질트리프로폭시실란, 벤질트리이소프로폭시실란, 톨릴트리메톡시실란, 톨릴트리에톡시실란, 톨릴트리프로폭시실란, 톨릴트리이소프로폭시실란, 아니실트리메톡시실란, 아니실트리에톡시실란, 아니실트리프로폭시실란, 아니실트리이소프로폭시실란, 페네틸트리메톡시실란, 페네틸트리에톡시실란, 페네틸트리프로폭시실란, 페네틸트리이소프로폭시실란, 나프틸트리메톡시실란, 나프틸트리에톡시실란, 나프틸트리프로폭시실란, 나프틸트리이소프로폭시실란 등을 예시할 수 있다.
디알콕시실란으로는, 디메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 메틸에틸디메톡시실란, 메틸에틸디에톡시실란, 디메틸디프로폭시실란, 디메틸디이소프로폭시실란, 디에틸디메톡시실란, 디에틸디에톡시실란, 디에틸디프로폭시실란, 디에틸디이소프로폭시실란, 디프로필디메톡시실란, 디프로필디에톡시실란, 디프로필디프로폭시실란, 디프로필디이소프로폭시실란, 디이소프로필디메톡시실란, 디이소프로필디에톡시실란, 디이소프로필디프로폭시실란, 디이소프로필디이소프로폭시실란, 디부틸디메톡시실란, 디부틸디에톡시실란, 디부틸디프로폭시실란, 디부틸디이소프로폭시실란, 디s-부틸디메톡시실란, 디s-부틸디에톡시실란, 디s-부틸디프로폭시실란, 디s-부틸디이소프로폭시실란, 디t-부틸디메톡시실란, 디t-부틸디에톡시실란, 디t-부틸디프로폭시실란, 디t-부틸디이소프로폭시실란, 디시클로프로필디메톡시실란, 디시클로프로필디에톡시실란, 디시클로프로필디프로폭시실란, 디시클로프로필디이소프로폭시실란, 디시클로부틸디메톡시실란, 디시클로부틸디에톡시실란, 디시클로부틸디프로폭시실란, 디시클로부틸디이소프로폭시실란, 디시클로펜틸디메톡시실란, 디시클로펜틸디에톡시실란, 디시클로펜틸디프로폭시실란, 디시클로펜틸디이소프로폭시실란, 디시클로헥실디메톡시실란, 디시클로헥실디에톡시실란, 디시클로헥실디프로폭시실란, 디시클로헥실디이소프로폭시실란, 디시클로헥세닐디메톡시실란, 디시클로헥세닐디에톡시실란, 디시클로헥세닐디프로폭시실란, 디시클로헥세닐디이소프로폭시실란, 디시클로헥세닐에틸디메톡시실란, 디시클로헥세닐에틸디에톡시실란, 디시클로헥세닐에틸디프로폭시실란, 디시클로헥세닐에틸디이소프로폭시실란, 디시클로옥틸디메톡시실란, 디시클로옥틸디에톡시실란, 디시클로옥틸디프로폭시실란, 디시클로옥틸디이소프로폭시실란, 디시클로펜타디에닐프로필디메톡시실란, 디시클로펜타디에닐프로필디에톡시실란, 디시클로펜타디에닐프로필디프로폭시실란, 디시클로펜타디에닐프로필디이소프로폭시실란, 비스(비시클로헵테닐)디메톡시실란, 비스(비시클로헵테닐)디에톡시실란, 비스(비시클로헵테닐)디프로폭시실란, 비스(비시클로헵테닐)디이소프로폭시실란, 비스(비시클로헵틸)디메톡시실란, 비스(비시클로헵틸)디에톡시실란, 비스(비시클로헵틸)디프로폭시실란, 비스(비시클로헵틸)디이소프로폭시실란, 디아다만틸디메톡시실란, 디아다만틸디에톡시실란, 디아다만틸디프로폭시실란, 디아다만틸디이소프로폭시실란, 디페닐디메톡시실란, 디페닐디에톡시실란, 메틸페닐디메톡시실란, 메틸페닐디에톡시실란, 디페닐디프로폭시실란, 디페닐디이소프로폭시실란 등을 예시할 수 있다.
모노알콕시실란으로는, 트리메틸메톡시실란, 트리메틸에톡시실란, 디메틸에틸메톡시실란, 디메틸에틸에톡시실란, 디메틸페닐메톡시실란, 디메틸페닐에톡시실란, 디메틸벤질메톡시실란, 디메틸벤질에톡시실란, 디메틸페네틸메톡시실란, 디메틸페네틸에톡시실란 등을 예시할 수 있다.
그 밖에 일반식(B-1)로 표시되는 화합물로는, 하기 구조로 표시된 규소 상에 가수분해성기: OR0B로서, 1~3개의 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기, 펜톡시기, 시클로펜톡시기, 헥실옥시기, 시클로헥실옥시기, 페녹시기를 포함하고 있는 것을 사용할 수 있다.
[화학식 10]
Figure pat00010

[화학식 11]
Figure pat00011
[화학식 12]
Figure pat00012

[화학식 13]
Figure pat00013

본 발명의 레지스트 하층막 형성용 조성물에 함유되는 폴리실록산은, 상기 서술한 일반식(B-1)로 표시되는 화합물 이외에, 원료로서 하기 일반식(B-2)로 표시되는 가수분해성 금속화합물을 함유할 수도 있다.
L’(OR4B)B4(OR5B)B5(O)B6 (B-2)
(식 중, R4B 및 R5B은 수소원자 또는 탄소수 1~30의 유기기이고, B4+B5+B6은 L’의 종류에 따라 결정되는 가수이고, B4, B5, B6은 0 이상의 수이고, L’는 주기율표의 III족, IV족, 또는 V족의 원소에서 탄소를 제외한 것이다.)
일반식(B-2)로 표시되는 가수분해성 금속화합물로서, 이하의 것을 예시할 수 있다.
L’가 붕소인 경우, 일반식(B-2)로 표시되는 화합물로서, 보론메톡사이드, 보론에톡사이드, 보론프로폭사이드, 보론부톡사이드, 보론아밀옥사이드, 보론헥실옥사이드, 보론시클로펜톡사이드, 보론시클로헥실옥사이드, 보론알릴옥사이드, 보론페녹사이드, 보론메톡시에톡사이드, 붕산, 산화붕소 등을 예시할 수 있다.
L’가 알루미늄인 경우, 일반식(B-2)로 표시되는 화합물로서, 알루미늄메톡사이드, 알루미늄에톡사이드, 알루미늄프로폭사이드, 알루미늄부톡사이드, 알루미늄아밀옥사이드, 알루미늄헥실옥사이드, 알루미늄시클로펜톡사이드, 알루미늄시클로헥실옥사이드, 알루미늄알릴옥사이드, 알루미늄페녹사이드, 알루미늄메톡시에톡사이드, 알루미늄에톡시에톡사이드, 알루미늄디프로폭시에틸아세토아세테이트, 알루미늄디부톡시에틸아세토아세테이트, 알루미늄프로폭시비스에틸아세토아세테이트, 알루미늄부톡시비스에틸아세토아세테이트, 알루미늄2,4-펜탄디오네이트, 알루미늄2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오네이트 등을 예시할 수 있다.
L’가 갈륨인 경우, 일반식(B-2)로 표시되는 화합물로서, 갈륨메톡사이드, 갈륨에톡사이드, 갈륨프로폭사이드, 갈륨부톡사이드, 갈륨아밀옥사이드, 갈륨헥실옥사이드, 갈륨시클로펜톡사이드, 갈륨시클로헥실옥사이드, 갈륨알릴옥사이드, 갈륨페녹사이드, 갈륨메톡시에톡사이드, 갈륨에톡시에톡사이드, 갈륨디프로폭시에틸아세토아세테이트, 갈륨디부톡시에틸아세토아세테이트, 갈륨프로폭시비스에틸아세토아세테이트, 갈륨부톡시비스에틸아세토아세테이트, 갈륨2,4-펜탄디오네이트, 갈륨2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오네이트 등을 예시할 수 있다.
L’가 이트륨인 경우, 일반식(B-2)로 표시되는 화합물로서, 이트륨메톡사이드, 이트륨에톡사이드, 이트륨프로폭사이드, 이트륨부톡사이드, 이트륨아밀옥사이드, 이트륨헥실옥사이드, 이트륨시클로펜톡사이드, 이트륨시클로헥실옥사이드, 이트륨알릴옥사이드, 이트륨페녹사이드, 이트륨메톡시에톡사이드, 이트륨에톡시에톡사이드, 이트륨디프로폭시에틸아세토아세테이트, 이트륨디부톡시에틸아세토아세테이트, 이트륨프로폭시비스에틸아세토아세테이트, 이트륨부톡시비스에틸아세토아세테이트, 이트륨2,4-펜탄디오네이트, 이트륨2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오네이트 등을 예시할 수 있다.
L’가 게르마늄인 경우, 일반식(B-2)로 표시되는 화합물로서, 게르마늄메톡사이드, 게르마늄에톡사이드, 게르마늄프로폭사이드, 게르마늄부톡사이드, 게르마늄아밀옥사이드, 게르마늄헥실옥사이드, 게르마늄시클로펜톡사이드, 게르마늄시클로헥실옥사이드, 게르마늄알릴옥사이드, 게르마늄페녹사이드, 게르마늄메톡시에톡사이드, 게르마늄에톡시에톡사이드 등을 예시할 수 있다.
L’가 티탄인 경우, 일반식(B-2)로 표시되는 화합물로서, 티탄메톡사이드, 티탄에톡사이드, 티탄프로폭사이드, 티탄부톡사이드, 티탄아밀옥사이드, 티탄헥실옥사이드, 티탄시클로펜톡사이드, 티탄시클로헥실옥사이드, 티탄알릴옥사이드, 티탄페녹사이드, 티탄메톡시에톡사이드, 티탄에톡시에톡사이드, 티탄디프로폭시비스에틸아세토아세테이트, 티탄디부톡시비스에틸아세토아세테이트, 티탄디프로폭시비스2,4-펜탄디오네이트, 티탄디부톡시비스2,4-펜탄디오네이트 등을 예시할 수 있다.
L’가 하프늄인 경우, 일반식(B-2)로 표시되는 화합물로서, 하프늄메톡사이드, 하프늄에톡사이드, 하프늄프로폭사이드, 하프늄부톡사이드, 하프늄아밀옥사이드, 하프늄헥실옥사이드, 하프늄시클로펜톡사이드, 하프늄시클로헥실옥사이드, 하프늄알릴옥사이드, 하프늄페녹사이드, 하프늄메톡시에톡사이드, 하프늄에톡시에톡사이드, 하프늄디프로폭시비스에틸아세토아세테이트, 하프늄디부톡시비스에틸아세토아세테이트, 하프늄디프로폭시비스2,4-펜탄디오네이트, 하프늄디부톡시비스2,4-펜탄디오네이트 등을 예시할 수 있다.
L’가 주석인 경우, 일반식(B-2)로 표시되는 화합물로서, 메톡시주석, 에톡시주석, 프로폭시주석, 부톡시주석, 페녹시주석, 메톡시에톡시주석, 에톡시에톡시주석, 주석2,4-펜탄디오네이트, 주석2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오네이트 등을 예시할 수 있다.
L’가 비소인 경우, 일반식(B-2)로 표시되는 화합물로서, 메톡시비소, 에톡시비소, 프로폭시비소, 부톡시비소, 페녹시비소 등을 예시할 수 있다.
L’가 안티몬인 경우, 일반식(B-2)로 표시되는 화합물로서, 메톡시안티몬, 에톡시안티몬, 프로폭시안티몬, 부톡시안티몬, 페녹시안티몬, 아세트산안티몬, 프로피온산안티몬 등을 예시할 수 있다.
L’가 니오브인 경우, 일반식(B-2)로 표시되는 화합물로서, 메톡시니오브, 에톡시니오브, 프로폭시니오브, 부톡시니오브, 페녹시니오브 등을 예시할 수 있다.
L’가 탄탈인 경우, 일반식(B-2)로 표시되는 화합물로서, 메톡시탄탈, 에톡시탄탈, 프로폭시탄탈, 부톡시탄탈, 페녹시탄탈 등을 예시할 수 있다.
L’가 비스무트인 경우, 일반식(B-2)로 표시되는 화합물로서, 메톡시비스무트, 에톡시비스무트, 프로폭시비스무트, 부톡시비스무트, 페녹시비스무트 등을 예시할 수 있다.
L’가 인인 경우, 일반식(B-2)로 표시되는 화합물로서, 트리메틸포스파이트, 트리에틸포스파이트, 트리프로필포스파이트, 트리메틸포스페이트, 트리에틸포스페이트, 트리프로필포스페이트, 오산화이인 등을 예시할 수 있다.
L’가 바나듐인 경우, 일반식(B-2)로 표시되는 화합물로서, 바나듐옥사이드비스(2,4-펜탄디오네이트), 바나듐2,4-펜탄디오네이트, 바나듐트리부톡사이드옥사이드, 바나듐트리프로폭사이드옥사이드 등을 예시할 수 있다.
L’가 지르코늄인 경우, 일반식(B-2)로 표시되는 화합물로서, 메톡시지르코늄, 에톡시지르코늄, 프로폭시지르코늄, 부톡시지르코늄, 페녹시지르코늄, 지르코늄디부톡사이드비스(2,4-펜탄디오네이트), 지르코늄디프로폭사이드비스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오네이트) 등을 예시할 수 있다.
이들 화합물을 1종 이상 선택하여, 반응 전 또는 반응 중에 혼합하여 폴리실록산을 형성하기 위한 반응원료(모노머)로 할 수 있다.
본 발명의 레지스트 하층막 형성용 조성물에 이용되는 폴리실록산은, 예를 들어 상기 서술한 일반식(B-1)로 표시되는 화합물, 및 필요에 따라 상기 서술한 일반식(B-2)로 표시되는 화합물을 무기산, 지방족 설폰산, 및 방향족 설폰산으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 산촉매로서 이용하여, 가수분해 축합을 행함으로써 제조할 수 있다.
이때 사용되는 산촉매로는, 불산, 염산, 브롬화수소산, 황산, 질산, 과염소산, 인산, 메탄설폰산, 벤젠설폰산, 톨루엔설폰산 등을 들 수 있다. 촉매의 사용량은, 모노머 1몰에 대하여, 통상 10-6~10몰, 바람직하게는 10-5~5몰, 보다 바람직하게는 10-4~1몰이다.
이들 모노머로부터 가수분해 축합에 의해 폴리실록산을 얻을 때의 물의 양은, 모노머에 결합하고 있는 가수분해성 치환기 1몰당 0.01~100몰이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05~50몰, 더욱 바람직하게는 0.1~30몰이다. 첨가량이 100몰 이하이면, 반응에 사용하는 장치가 너무 과대해지지 않으므로, 경제적이다.
조작방법으로서, 촉매 수용액에 모노머를 첨가하여 가수분해 축합반응을 개시시킨다. 이때, 촉매 수용액에 유기용제를 첨가할 수도 있고, 모노머를 유기용제로 희석해 둘 수도 있고, 양방 행할 수도 있다. 반응온도는 0~100℃가 바람직하고, 보다 바람직하게는 5~80℃이다. 모노머의 적하시에 5~80℃로 온도를 유지하고, 그 후 20~80℃에서 숙성시키는 방법이 바람직하다.
촉매 수용액에 첨가할 수 있는, 또는 모노머를 희석할 수 있는 유기용제로는, 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 1-부탄올, 2-부탄올, 2-메틸-1-프로판올, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 아세톤, 아세토니트릴, 테트라하이드로퓨란, 톨루엔, 헥산, 아세트산에틸, 시클로헥사논, 메틸아밀케톤, 부탄디올모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 부탄디올모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 부탄디올모노프로필에테르, 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 프로필렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 피루브산에틸, 아세트산부틸, 3-메톡시프로피온산메틸, 3-에톡시프로피온산에틸, 아세트산t-부틸, 프로피온산t-부틸, 프로필렌글리콜모노t-부틸에테르아세테이트, γ-부티로락톤 및 이들의 혼합물 등이 바람직하다.
이들 용제 중에서 바람직한 것은 수용성인 것이다. 예를 들어, 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올 등의 알코올류; 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 등의 다가알코올; 부탄디올모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 부탄디올모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 부탄디올모노프로필에테르, 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르 등의 다가알코올 축합물 유도체; 아세톤, 아세토니트릴, 테트라하이드로퓨란 등을 들 수 있다. 이 중에서 특히 바람직한 것은, 비점이 100℃ 이하인 것이다.
한편, 유기용제의 사용량은, 모노머 1몰에 대하여 0~1,000mL, 특히 0~500mL가 바람직하다. 이러한 사용량이면, 반응용기가 너무 과대해지지 않으므로 경제적이다.
그 후, 필요하다면 촉매의 중화반응을 행하고, 가수분해 축합반응으로 생성된 알코올을 감압제거하여, 반응혼합물 수용액을 얻는다. 이때, 중화에 사용할 수 있는 알칼리성 물질의 양은, 촉매로 사용된 산에 대하여 0.1~2당량이 바람직하다. 이 알칼리성 물질은 수중에서 알칼리성을 나타내는 것이라면, 임의의 물질이면 된다.
계속해서, 반응혼합물로부터 가수분해 축합반응으로 생성된 알코올 등의 부생물을 제거하는 것이 바람직하다. 이때 반응혼합물을 가열하는 온도는, 첨가한 유기용제와 반응으로 발생한 알코올 등의 종류에 따라 다른데, 바람직하게는 0~100℃, 보다 바람직하게는 10~90℃, 더욱 바람직하게는 15~80℃이다. 또한 이때의 감압도는, 제거해야 할 유기용제 및 알코올 등의 종류, 배기장치, 응축장치, 및 가열온도에 따라 상이하지만, 바람직하게는 대기압 이하, 보다 바람직하게는 절대압으로 80kPa 이하, 더욱 바람직하게는 절대압으로 50kPa 이하이다. 이때 제거되는 알코올량을 정확하게 알기 어렵지만, 생성된 알코올 등의 약 80질량% 이상이 제거되는 것이 바람직하다.
다음에, 반응혼합물로부터 가수분해 축합에 사용한 산촉매를 제거할 수도 있다. 산촉매를 제거하는 방법으로서, 물과 폴리실록산을 혼합하고, 폴리실록산을 유기용제로 추출한다. 이때 사용하는 유기용제로는, 폴리실록산을 용해할 수 있고, 물과 혼합시키면 2층 분리되는 것이 바람직하다. 예를 들어 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 1-부탄올, 2-부탄올, 2-메틸-1-프로판올, 아세톤, 테트라하이드로퓨란, 톨루엔, 헥산, 아세트산에틸, 시클로헥사논, 메틸아밀케톤, 부탄디올모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 부탄디올모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 부탄디올모노프로필에테르, 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 프로필렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 피루브산에틸, 아세트산부틸, 3-메톡시프로피온산메틸, 3-에톡시프로피온산에틸, 아세트산t-부틸, 프로피온산t-부틸, 프로필렌글리콜모노t-부틸에테르아세테이트, γ-부티로락톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로펜틸메틸에테르 등, 및 이들의 혼합물을 들 수 있다.
나아가, 수용성 유기용제와 수난용성 유기용제의 혼합물을 사용하는 것도 가능하다. 예를 들어 메탄올+아세트산에틸, 에탄올+아세트산에틸, 1-프로판올+아세트산에틸, 2-프로판올+아세트산에틸, 부탄디올모노메틸에테르+아세트산에틸, 프로필렌글리콜모노메틸에테르+아세트산에틸, 에틸렌글리콜모노메틸에테르+아세트산에틸, 부탄디올모노에틸에테르+아세트산에틸, 프로필렌글리콜모노에틸에테르+아세트산에틸, 에틸렌글리콜모노에틸에테르+아세트산에틸, 부탄디올모노프로필에테르+아세트산에틸, 프로필렌글리콜모노프로필에테르+아세트산에틸, 에틸렌글리콜모노프로필에테르+아세트산에틸, 메탄올+메틸이소부틸케톤, 에탄올+메틸이소부틸케톤, 1-프로판올+메틸이소부틸케톤, 2-프로판올+메틸이소부틸케톤, 프로필렌글리콜모노메틸에테르+메틸이소부틸케톤, 에틸렌글리콜모노메틸에테르+메틸이소부틸케톤, 프로필렌글리콜모노에틸에테르+메틸이소부틸케톤, 에틸렌글리콜모노에틸에테르+메틸이소부틸케톤, 프로필렌글리콜모노프로필에테르+메틸이소부틸케톤, 에틸렌글리콜모노프로필에테르+메틸이소부틸케톤, 메탄올+시클로펜틸메틸에테르, 에탄올+시클로펜틸메틸에테르, 1-프로판올+시클로펜틸메틸에테르, 2-프로판올+시클로펜틸메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르+시클로펜틸메틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르+시클로펜틸메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르+시클로펜틸메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르+시클로펜틸메틸에테르, 프로필렌글리콜모노프로필에테르+시클로펜틸메틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르+시클로펜틸메틸에테르, 메탄올+프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 에탄올+프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 1-프로판올+프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 2-프로판올+프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르+프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노메틸에테르+프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르+프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르+프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르+프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노프로필에테르+프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 등 조합이 바람직하나, 조합은 이것들로 한정되는 것은 아니다.
한편, 수용성 유기용제와 수난용성 유기용제의 혼합비율은, 적당히 선정되는데, 수난용성 유기용제 100질량부에 대하여, 수용성 유기용제 0.1~1,000질량부가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1~500질량부, 더욱 바람직하게는 2~100질량부이다.
계속해서, 중성수로 세정할 수도 있다. 이 물은, 통상 탈이온수나 초순수라 불리는 것을 사용하면 된다. 이 물의 양은, 폴리실록산 용액 1L에 대하여, 0.01~100L가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05~50L, 더욱 바람직하게는 0.1~5L이다. 이 세정의 방법은, 양방을 동일한 용기에 넣어 섞은 후, 정치하여 수층을 분리하면 된다. 세정횟수는, 1회 이상이면 되는데, 10회 이상 세정하여도 세정한 만큼의 효과는 얻어지지 않으므로, 바람직하게는 1~5회 정도이다.
그 밖에 산촉매를 제거하는 방법으로서, 이온교환 수지에 의한 방법이나, 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드 등의 에폭시 화합물로 중화한 후 제거하는 방법을 들 수 있다. 이들 방법은, 반응에 사용된 산촉매에 맞춰 적당히 선택할 수 있다.
이때의 수세조작에 의해, 폴리실록산의 일부가 수층으로 이동해, 실질적으로 분획조작과 동등한 효과가 얻어지고 있는 경우가 있으므로, 수세횟수나 세정수의 양은 촉매제거효과와 분획효과를 감안하여 적당히 선택하면 된다.
산촉매가 잔류해 있는 폴리실록산 용액 및 산촉매가 제거된 폴리실록산 용액, 어떠한 경우에도, 최종적인 용제를 첨가하고, 감압에서 용제 교환함으로써 폴리실록산 용액을 얻는다. 이때의 용제 교환의 온도는, 제거해야 할 반응용제나 추출용제의 종류에 따라 다르지만, 바람직하게는 0~100℃, 보다 바람직하게는 10~90℃, 더욱 바람직하게는 15~80℃이다. 또한 이때의 감압도는, 제거해야 할 추출용제의 종류, 배기장치, 응축장치, 및 가열온도에 따라 상이하지만, 바람직하게는 대기압 이하, 보다 바람직하게는 절대압으로 80kPa 이하, 더욱 바람직하게는 절대압으로 50kPa 이하이다.
이때, 용제가 변함에 따라 폴리실록산이 불안정해지는 경우가 있다. 이는 최종적인 용제와 폴리실록산의 상성(相性)에 의해 발생하는데, 이것을 방지하기 위해, 안정제로서 후술하는 환상 에테르를 치환기로서 갖는 1가 또는 2가 이상의 알코올을 첨가할 수도 있다. 첨가하는 양으로는 용제 교환 전의 용액 중의 폴리실록산 100질량부에 대하여 바람직하게는 0~25질량부, 보다 바람직하게는 0~15질량부, 더욱 바람직하게는 0~5질량부인데, 첨가하는 경우에는 0.5질량부 이상이 바람직하다. 용제 교환 전의 용액에, 필요하다면 안정제를 첨가하여 용제 교환조작을 행하면 된다.
또한, 폴리실록산 용액은 0.1~20질량%의 농도로 하는 것이 바람직하다. 이러한 농도로 함으로써, 폴리실록산의 축합반응이 진행되고, 유기용제에 대하여 재용해 불가능한 상태로 변하는 경우가 없다. 또한, 이러한 농도로 함으로써 용제의 양이 적량이므로 경제적이다.
폴리실록산 용액에 첨가하는 최종적인 용제로서 바람직한 것은 알코올계 용제이고, 특히 바람직한 것은 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 부탄디올 등의 모노알킬에테르 유도체이다. 구체적으로는, 부탄디올모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 부탄디올모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 부탄디올모노프로필에테르, 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르 등이 바람직하다.
이들 용제가 주성분이면, 보조용제로서, 비알코올계 용제를 첨가하는 것도 가능하다. 이 보조용제로는, 아세톤, 테트라하이드로퓨란, 톨루엔, 헥산, 아세트산에틸, 시클로헥사논, 메틸아밀케톤, 프로필렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 피루브산에틸, 아세트산부틸, 3-메톡시프로피온산메틸, 3-에톡시프로피온산에틸, 아세트산t-부틸, 프로피온산t-부틸, 프로필렌글리콜모노t-부틸에테르아세테이트, γ-부티로락톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로펜틸메틸에테르 등을 예시할 수 있다.
또한, 다른 반응조작으로는, 모노머 또는 모노머의 유기용액에, 물 또는 함수 유기용제를 첨가하고, 가수분해반응을 개시시킨다. 이때 촉매는 모노머 또는 모노머의 유기용액에 첨가할 수도 있고, 물 또는 함수 유기용제에 첨가해 둘 수도 있다. 반응온도는 0~100℃, 바람직하게는 10~80℃이다. 물의 적하시에 10~50℃로 가열하고, 그 후 20~80℃로 승온시켜 숙성시키는 방법이 바람직하다.
유기용제를 사용하는 경우에는, 수용성인 것이 바람직하고, 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 1-부탄올, 2-부탄올, 2-메틸-1-프로판올 등의 알코올류; 부탄디올모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 부탄디올모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 부탄디올모노프로필에테르, 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 프로필렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르 등의 다가알코올 축합물 유도체; 아세톤, 테트라하이드로퓨란, 아세토니트릴 등, 및 이들의 혼합물 등을 들 수 있다.
유기용제의 사용량은, 상기 양과 동일하면 된다. 얻어진 반응혼합물에 대하여, 상기와 동일한 방법으로 후처리를 행하여, 폴리실록산을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 레지스트 하층막 형성용 조성물에 이용되는 폴리실록산은, 예를 들어 상기 서술한 일반식(B-1)로 표시되는 화합물, 및 필요에 따라 상기 서술한 일반식(B-2)로 표시되는 화합물을, 염기촉매의 존재하에서, 가수분해 축합을 행함으로써 제조할 수도 있다.
이때 사용되는 염기촉매로는, 메틸아민, 에틸아민, 프로필아민, 부틸아민, 에틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 디메틸아민, 디에틸아민, 에틸메틸아민, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리프로필아민, 트리부틸아민, 시클로헥실아민, 디시클로헥실아민, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 디메틸모노에탄올아민, 모노메틸디에탄올아민, 트리에탄올아민, 디아자비시클로옥탄, 디아자비시클로시클로노넨, 디아자비시클로운데센, 헥사메틸렌테트라민, 아닐린, N,N-디메틸아닐린, 피리딘, N,N-디메틸아미노피리딘, 피롤, 피페라진, 피롤리딘, 피페리딘, 피콜린, 테트라메틸암모늄하이드로옥사이드, 콜린하이드로옥사이드, 테트라프로필암모늄하이드로옥사이드, 테트라부틸암모늄하이드로옥사이드, 암모니아, 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화바륨, 수산화칼슘 등을 들 수 있다. 촉매의 사용량은, 모노머 1몰에 대하여, 통상 10- 6몰~10몰, 바람직하게는 10- 5몰~5몰, 보다 바람직하게는 10- 4몰~1몰이다.
이들 모노머로부터 가수분해 축합에 의해 폴리실록산을 얻을 때의 물의 양은, 모노머에 결합하고 있는 가수분해성 치환기 1몰당 0.1~50몰을 첨가하는 것이 바람직하다. 첨가량이 50몰 이하이면, 반응에 사용하는 장치가 너무 과대해지지 않으므로, 경제적이다.
조작방법으로서, 촉매 수용액에 모노머를 첨가하여 가수분해 축합반응을 개시시킨다. 이때, 촉매 수용액에 유기용제를 첨가할 수도 있고, 모노머를 유기용제로 희석해 둘 수도 있고, 양방 행할 수도 있다. 반응온도는 0~100℃가 바람직하고, 보다 바람직하게는 5~80℃이다. 모노머의 적하시에 5~80℃로 온도를 유지하고, 그 후 20~80℃에서 숙성시키는 방법이 바람직하다.
염기촉매 수용액에 첨가할 수 있는, 또는 모노머를 희석할 수 있는 유기용제로는, 산촉매 수용액에 첨가할 수 있는 것으로서 예시한 유기용제와 동일한 것이 바람직하게 이용된다. 한편, 유기용제의 사용량은, 모노머 1몰에 대하여 0~1,000mL, 특히 0~500mL가 바람직하다. 이러한 사용량이면, 반응용기가 너무 과대해지지 않으므로 경제적이다.
그 후, 필요하다면 촉매의 중화반응을 행하고, 가수분해 축합반응으로 생성된 알코올을 감압제거하여, 반응혼합물 수용액을 얻는다. 이때, 중화에 사용할 수 있는 산성물질의 양은, 촉매로 사용된 염기성 물질에 대하여 0.1~2당량이 바람직하다. 이 산성물질은 수중에서 산성을 나타내는 것이라면, 임의의 물질이면 된다.
계속해서, 반응혼합물로부터 가수분해 축합반응으로 생성된 알코올 등의 부생물을 제거하는 것이 바람직하다. 이때 반응혼합물을 가열하는 온도 및 감압도는, 산촉매를 이용하는 경우와 동일하게 하면 된다.
다음에, 반응혼합물로부터 가수분해 축합에 사용한 염기촉매를 제거할 수도 있다. 염기촉매를 제거하는 방법으로서, 물과 폴리실록산을 혼합하고, 폴리실록산을 유기용제로 추출한다. 이때 사용하는 유기용제로는, 산촉매를 제거할 때에 이용되는 것으로서 구체적으로 예시한 상기 서술한 유기용제와 동일한 것을 이용할 수 있다.
나아가, 수용성 유기용제와 수난용성 유기용제의 혼합물을 사용하는 것도 가능하다. 이때 사용하는 수용성 유기용제와 수난용성 유기용제의 혼합물로는, 산촉매를 제거할 때에 이용되는 것으로서 구체적으로 예시한 상기 서술한 혼합물과 동일한 것을 이용할 수 있다.
한편, 수용성 유기용제와 수난용성 유기용제의 혼합비율은, 산촉매를 제거할 때에 이용되는 것과 동일하면 된다.
계속해서, 중성수로 세정할 수도 있다. 이 물은, 통상 탈이온수나 초순수라 불리는 것을 사용하면 된다. 이때의 물의 양, 세정방법, 세정횟수는, 산촉매를 이용하는 경우와 동일하게 하면 된다.
또한, 이때의 수세조작에 의해, 폴리실록산의 일부가 수층으로 피해, 실질적으로 분획조작과 동등한 효과가 얻어지고 있는 경우가 있으므로, 수세횟수나 세정수의 양은 촉매제거효과와 분획효과를 감안하여 적당히 선택하면 된다.
염기촉매가 잔류해 있는 폴리실록산 용액 및 염기촉매가 제거된 폴리실록산 용액, 어떠한 경우에도, 최종적인 용제를 첨가하고, 감압에서 용제 교환함으로써 폴리실록산 용액을 얻는다. 이때의 용제 교환의 온도나 감압도, 및 최종적인 폴리실록산 용액의 농도는 산촉매를 이용하는 경우와 동일하게 하면 된다.
또한, 폴리실록산 용액에 첨가하는 최종적인 용제도, 산촉매를 이용하는 경우와 동일한 것을 이용할 수 있다.
또한, 산촉매를 이용하는 경우와 마찬가지로, 안정제를 첨가할 수도 있다.
또한, 다른 반응조작으로는, 모노머 또는 모노머의 유기용액에, 물 또는 함수 유기용제를 첨가하고, 가수분해반응을 개시시킨다. 이때 촉매는 모노머 또는 모노머의 유기용액에 첨가할 수도 있고, 물 또는 함수 유기용제에 첨가해 둘 수도 있다. 반응온도는 0~100℃, 바람직하게는 10~80℃이다. 물의 적하시에 10~50℃로 가열하고, 그 후 20~80℃로 승온시켜 숙성시키는 방법이 바람직하다.
한편, 유기용제를 사용하는 경우에는, 산촉매를 이용하는 경우와 동일한 것을 이용할 수 있다.
얻어지는 폴리실록산의 분자량은, 모노머의 선택뿐만 아니라, 중합시의 반응조건 제어에 의해 조정할 수 있는데, 중량평균분자량이 100,000 이하, 보다 바람직하게는 200~50,000, 더 나아가 300~30,000인 것을 이용하는 것이 바람직하다. 중량평균분자량이 100,000 이하이면, 이물의 발생이나 도포얼룩이 생길 우려가 없다.
한편, 상기 중량평균분자량에 관한 데이터는, 검출기로서 RI, 용리용제로서 테트라하이드로퓨란을 이용한 겔 퍼미에이션 크로마토그래피(GPC)에 의해, 표준물질로서 폴리스티렌을 이용하여, 폴리스티렌 환산으로 분자량을 나타낸 것이다.
[기타 첨가성분]
본 발명의 레지스트 하층막 형성용 조성물에는, 안정성을 향상시키기 위해, 탄소수가 1~30인 1가 또는 2가 이상의 유기산을 첨가하는 것이 바람직하다. 이러한 유기산으로는, 포름산, 아세트산, 프로피온산, 부탄산, 펜탄산, 헥산산, 헵탄산, 옥탄산, 노난산, 데칸산, 올레산, 스테아르산, 리놀레산, 리놀렌산, 안식향산, 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 살리실산, 트리플루오로아세트산, 모노클로로아세트산, 디클로로아세트산, 트리클로로아세트산, 옥살산, 말론산, 메틸말론산, 에틸말론산, 프로필말론산, 부틸말론산, 디메틸말론산, 디에틸말론산, 석신산, 메틸석신산, 글루타르산, 아디프산, 이타콘산, 말레산, 푸마르산, 시트라콘산, 구연산 등을 예시할 수 있다. 특히 옥살산, 말레산, 포름산, 아세트산, 프로피온산, 구연산 등이 바람직하다. 또한, 안정성을 유지하기 위해, 2종 이상의 산을 혼합하여 사용할 수도 있다. 첨가량은 조성물에 포함되는 폴리실록산 100질량부에 대하여 0.001~25질량부가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.01~15질량부, 더욱 바람직하게는 0.1~5질량부이다.
혹은, 상기 유기산을 조성물의 pH로 환산하여, 바람직하게는 0≤pH≤7, 보다 바람직하게는 0.3≤pH≤6.5, 더욱 바람직하게는 0.5≤pH≤6이 되도록 배합하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 레지스트 하층막 형성용 조성물에는, 물을 첨가할 수도 있다. 물을 첨가하면, 폴리실록산이 수화되기 때문에, 리소그래피 성능이 향상된다. 조성물의 용제 성분에 있어서의 물의 함유율은 바람직하게는 0질량%를 초과하고 50질량% 미만이고, 보다 바람직하게는 0.3~30질량%, 더욱 바람직하게는 0.5~20질량%이다.
물을 포함하는 전체용제의 사용량은, 베이스폴리머(폴리실록산) 100질량부에 대하여 100~100,000질량부가 바람직하고, 보다 바람직하게는 200~50,000질량부이다. 이러한 첨가량으로 함으로써, 리소그래피 성능을 향상시킬 수 있고, 또한 도포막의 균일성이 악화되기 어려우므로, 튕김의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 레지스트 하층막 형성용 조성물에는, 광산발생제를 첨가할 수도 있다. 이러한 광산발생제로는, 구체적으로는, 일본특허공개 2009-126940호 공보의 (0160)단락부터 (0179)단락에 기재되어 있는 광산발생제를 들 수 있다.
또한, 본 발명의 레지스트 하층막 형성용 조성물에는, 조성물의 안정성을 향상시키기 위해, 안정제를 첨가할 수도 있다. 이러한 안정제로는, 환상 에테르를 치환기로서 갖는 1가 또는 2가 이상의 알코올 등의 에테르 화합물을 들 수 있으며, 구체적으로는, 일본특허공개 2009-126940호 공보의 (0180)단락부터 (0184)단락에 기재되어 있는 안정제를 들 수 있다.
또한, 본 발명의 레지스트 하층막 형성용 조성물에는, 필요에 따라 계면활성제를 첨가할 수도 있다. 이러한 계면활성제로는, 구체적으로는, 일본특허공개 2009-126940호 공보의 (0185)단락에 기재되어 있는 계면활성제를 들 수 있다.
이상 설명한 바와 같은, 본 발명의 레지스트 하층막 형성용 조성물이면, 특히 ArF 레이저나 KrF 레이저 등의 자외선 레이저에 의한 리소그래피 프로세스에 있어서의 반사가 억제되고, 레지스트 하층막 상에 형성된 레지스트 패턴과의 밀착성이 양호해지고, 레지스트 하층막의 상층인 레지스트 상층막과, 하층인 예를 들어 유기 하층막 사이에서 양호한 드라이에칭 선택성을 갖는 레지스트 하층막을 형성할 수 있다.
<패턴 형성방법>
본 발명에서는, 피가공체 상에 도포형 유기 하층막재료를 이용하여 유기 하층막을 형성하고, 이 유기 하층막 상에 상기 서술한 본 발명의 레지스트 하층막 형성용 조성물을 이용하여 레지스트 하층막을 형성하고, 이 레지스트 하층막 상에 레지스트 상층막을 형성하고, 이 레지스트 상층막에 레지스트 패턴을 형성하고, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 레지스트 하층막에 드라이에칭으로 패턴을 전사하고, 이 패턴이 전사된 레지스트 하층막을 마스크로 하여 상기 유기 하층막에 드라이에칭으로 패턴을 전사하고, 다시 이 패턴이 전사된 유기 하층막을 마스크로 하여 상기 피가공체에 드라이에칭으로 패턴을 전사하는 패턴 형성방법을 제공한다.
여기서, 피가공체로는, 반도체장치 기판, 또는 이 반도체장치 기판에 피가공층(피가공부분)으로서, 금속막, 금속탄화막, 금속산화막, 금속질화막, 금속산화탄화막, 및 금속산화질화막 중 어느 하나가 성막된 것 등을 이용할 수 있다.
반도체기판으로는 실리콘 기판이 일반적으로 이용되는데, 특별히 한정되는 것은 아니며, Si, 아몰퍼스 실리콘(α-Si), p-Si, SiO2, SiN, SiON, W, TiN, Al 등 피가공층과 상이한 재질인 것을 이용할 수도 있다.
피가공체를 구성하는 금속으로는, 규소, 티탄, 텅스텐, 하프늄, 지르코늄, 크롬, 게르마늄, 구리, 은, 금, 알루미늄, 인듐, 갈륨, 비소, 팔라듐, 철, 탄탈, 이리듐, 몰리브덴, 또는 이들의 합금을 포함하는 것을 이용할 수 있고, 이러한 금속을 포함하는 피가공층으로는, 예를 들어, Si, SiO2, SiN, SiON, SiOC, p-Si, α-Si, TiN, BPSG, SOG, Cr, CrO, CrON, MoSi, W, W-Si, Al, Cu, Al-Si 등 및 여러가지 저유전막 및 그 에칭 스토퍼막을 이용할 수 있고, 막두께는 50~10,000nm가 바람직하고, 100~5,000nm가 보다 바람직하다.
본 발명의 패턴의 형성방법에 있어서의 레지스트 하층막은, 상기 서술한 본 발명의 레지스트 하층막 형성용 조성물을 이용하여, 레지스트 상층막(포토레지스트막)과 마찬가지로 스핀코트법 등으로 피가공체 상에 형성된 유기 하층막 상에 성막하는 것이 가능하다. 스핀코트 후, 용제를 증발시킴으로써 레지스트 상층막과의 믹싱을 방지하고, 또한 가교반응을 촉진시키기 위해 베이크를 하는 것이 바람직하다. 베이크온도는 50~500℃의 범위 내가 바람직하고, 베이크시간은 10~300초의 범위 내가 바람직하다. 특히 바람직한 온도범위는, 제조되는 디바이스의 구조에 따라 다른데, 디바이스로의 열데미지를 줄이기 위해, 400℃ 이하가 바람직하다.
이처럼, 본 발명의 레지스트 하층막 형성용 조성물을 이용하여 레지스트 하층막을 형성함으로써, 특히 ArF 레이저나 KrF 레이저 등의 자외선 레이저에 의한 리소그래피 프로세스에 있어서의 반사가 억제되고, 레지스트 하층막 상에 형성된 레지스트 패턴과의 밀착성이 양호하고, 레지스트 하층막의 상층인 레지스트 패턴(레지스트 상층막)과, 하층인 유기 하층막 사이에서 양호한 드라이에칭 선택성을 갖는 레지스트 하층막을 형성할 수 있다.
본 발명의 패턴 형성방법에 있어서, 레지스트 패턴의 형성은, 레지스트 조성물을 이용한 포토리소그래피 등의 공지의 방법으로 행할 수 있다. 예를 들어, 화학증폭형 레지스트 조성물을 이용하여 레지스트 하층막 상에 포토레지스트막을 형성하고, 가열처리 후에 고에너지선으로 형성한 포토레지스트막을 노광하고, 그 후 현상을 행함으로써 레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 현상은, 알칼리 현상액을 이용하여 포토레지스트막의 노광부를 용해시키는 포지티브 현상으로 행할 수도 있고, 노광 후, 유기용제의 현상액을 이용하여 포토레지스트막의 미노광부를 용해시키는 네가티브 현상으로 행할 수도 있다.
본 발명의 패턴 형성방법에 있어서, 상기 서술한 바와 같은 포토리소그래피에 의한 레지스트 패턴의 형성에 이용되는 레지스트 조성물은, 화학증폭형이며, 알칼리 현상액을 이용한 포지티브형 현상 또는 유기용제의 현상액을 이용한 네가티브형 현상 등에 의해 패턴의 형성을 행할 수 있는 것이라면, 특별히 한정되지 않는다.
고에너지선을 이용하는 리소그래피법으로서 300nm 이하의 광을 이용한 리소그래피법, 특히 KrF 엑시머 레이저광에 의한 노광 프로세스가 바람직하고, 이 경우 상층의 포토레지스트막으로는, 통상의 KrF 엑시머 레이저광용 레지스트 조성물이 바람직하나, ArF 노광에서의 사용도 가능하다.
이러한 본 발명의 패턴 형성방법을 이용함으로써, 기판에 미세한 패턴을 고정도로 형성할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 자외선흡수제이면, 예를 들어 폴리실록산 함유 레지스트 하층막 형성용 조성물에 첨가함으로써, 특히 ArF 레이저나 KrF 레이저 등의 자외선 레이저에 의한 리소그래피 프로세스에 있어서 자외선을 흡수하여 반사를 억제할 수 있고, 그 위에 형성된 레지스트 패턴에 대해서는 양호한 밀착성을 나타내고, 또한 상부에 형성된 레지스트 패턴과, 하부에 형성된 예를 들어 유기 하층막의 양방에 대하여 높은 에칭 선택성을 나타내는 레지스트 하층막을 형성할 수 있다. 이에 따라, 형성된 레지스트 패턴을 레지스트 하층막, 유기 하층막 순으로 드라이에칭 프로세스를 이용하여 전사할 때에, 양호한 패턴형상으로 패턴을 전사할 수 있다. 이로써, 최종적으로는, 상층 레지스트로 형성된 패턴을 기판에 높은 정도로 전사할 수 있다.
[실시예]
이하, 합성예, 실시예, 및 비교예를 이용하여 본 발명을 구체적으로 설명하나, 본 발명은 이것들로 한정되는 것은 아니다.
[자외선흡수제에 이용되는 화합물의 합성]
일반식(A-1)로 표시되는 화합물(자외선흡수제로 이용되는 화합물)을 이하에 나타내는 방법으로 합성하였다(합성예 1-1~1-4).
(합성예 1-1) 화합물(D1)의 합성
[화학식 14]
Figure pat00014

질소분위기하에서, 온도계, 환류관을 부착한 3구 플라스크에 MA-DGIC(Shikoku Chemicals Corporation제) 10.0g(35.6mmol), 2-나프토산 12.2g(71.1mmol), PGME(1-메톡시프로판올) 50.0g을 첨가하였다. 내온 80℃까지 승온하여 균일용액으로 한 후, 벤질트리에틸암모늄클로라이드 0.81g(3.6mmol)을 첨가하고, 130℃의 오일배스 중에서 6시간 반응을 행하였다. 반응정지 후, 톨루엔 200mL로 희석하고, 분액깔때기에 옮겨, 초순수 50mL로 4회 세정을 행하였다. 유기상을 회수하고, 농축건고함으로써 화합물(D1) 20.9g을 얻었다.
한편, 얻어진 화합물은, IR 및 1H-NMR을 이용한 분석을 통해, 상기 구조식으로 표시되는 화합물(D1)이라고 동정(同定)되었다.
IR(ATR법):ν=3477, 3054, 2960, 1695, 1593, 1576, 1510, 1457, 1347, 1278, 1243, 1197, 1136, 1076, 1037, 1018, 934, 816, 784, 734cm-1.
1H-NMR(600MHz in DMSO-d6):δ=8.58~8.63(2H,m), 8.0~8.15(8H,m), 7.5~7.6(4H,m), 5.6~5.8(1H,m), 5.4~5.45(2H,OH,m), 5.0~5.1(2H,m), 4.0~4.3(8H,m), 3.7~4.0(4H, m)ppm.
(합성예 1-2) 화합물(D2)의 합성
[화학식 15]
Figure pat00015

합성예 1-1에 있어서, 2-나프토산 12.2g에 대신해 1-나프토산 12.2g을 이용한 것을 제외하고는 합성예 1-1과 동일하게 하여 합성을 행하여, 화합물(D2) 21.0g을 얻었다.
한편, 얻어진 화합물은, IR 및 1H-NMR을 이용한 분석을 통해, 상기 구조식으로 표시되는 화합물(D2)이라고 동정되었다.
IR(ATR법):ν=3469, 3051, 2956, 1689, 1625, 1523, 1471, 1414, 1349, 1318, 1288, 1264, 1234, 1200, 1173, 1152, 1088, 1015, 893, 848, 793, 762, 733cm-1.
1H-NMR(600MHz in DMSO-d6):δ=8.6~8.8(2H,m), 8.1~8.2(4H,m), 7.5~7.7(6H,m), 5.6~5.8(1H,m), 5.35~5.5(2H,OH,m), 5.05~5.20(2H,m), 4.0~4.40(8H,m), 3.7~3.95(4H,m)ppm.
(합성예 1-3) 화합물(D3)의 합성
[화학식 16]
Figure pat00016

합성예 1-1에 있어서, 2-나프토산 12.2g에 대신해 9-안트라센카르본산 15.8g을 이용한 것을 제외하고는 합성예 1-1과 동일하게 하여 합성을 행하여, 화합물(D3) 24.2g을 얻었다.
한편, 얻어진 화합물은, IR, 1H-NMR, 및 13C-NMR을 이용한 분석을 통해, 상기 구조식으로 표시되는 화합물(D3)이라고 동정되었다.
IR(ATR법):ν=3488, 3053, 2955, 1690, 1456, 1413, 1348, 1319, 1288, 1264, 1199, 1172, 1152, 1016, 893, 847, 793, 766, 733cm-1.
1H-NMR(600MHz in DMSO-d6):δ=8.75(2H,s), 8.15(4H,d), 8.09(4H,d), 7.54~7.58(8H,m), 5.70(1H,m), 5.49(2H, -OH,d), 5.15(1H,d), 5.07(1H,d), 4.57(4H,m), 4.15~4.25(4H,m), 3.81~3.92(4H,m)ppm.
13C-NMR(150MHz in DMSO-d6):δ=168.51, 149.29, 148.76, 131.77, 130.39, 129.18, 128.85, 128.53, 127.65, 127.53, 127.24, 125.70, 124.83, 116.88, 67.31, 65.39, 44.5, 45.1ppm.
(합성예 1-4) 화합물(D4)의 합성
[화학식 17]
Figure pat00017

합성예 1-1에 있어서, MA-DGIC 10.0g에 대신해 Me-DGIC(Shikoku Chemicals Corporation제) 10.0g, 2-나프토산 12.2g에 대신해 9-안트라센카르본산 17.4g을 이용한 것을 제외하고는 합성예 1-1과 동일하게 하여 합성을 행하여, 화합물(D4) 26.2g을 얻었다.
한편, 얻어진 화합물은, IR, 1H-NMR, 및 13C-NMR을 이용한 분석을 통해, 상기 구조식으로 표시되는 화합물(D4)이라고 동정되었다.
IR(ATR법):ν=3469, 3051, 2956, 1689, 1625, 1523, 1471, 1414, 1349, 1318, 1288, 1264, 1234, 1200, 1173, 1152, 1088, 1015, 893, 848, 793, 762, 733cm-1.
1H-NMR(600MHz in DMSO-d6):δ=8.76(2H,s), 8.15(4H,d), 8.08(4H,d), 7.5~7.6(8H,m), 5.47(2H,OH,d-d), 4.5~4.6(4H,m), 4.18(2H,m), 3.75~3.9(4H,m), 3.01(3H,s-d)ppm.
13C-NMR(150MHz in DMSO-d6):δ=168.49, 149.29, 149.19, 130.39, 129.21, 128.55, 127.63, 127.53, 127.25, 125.70, 124.82, 67.32, 65.37, 45.07, 45.06ppm.
[폴리실록산의 합성]
일반식(B-1)로 표시되는 폴리실록산을 이하에 나타낸 방법으로 합성하였다(합성예 2-1~2-3).
(합성예 2-1) 폴리실록산 1의 합성
에탄올 260g, 메탄설폰산 0.2g, 및 탈이온수 260g의 혼합물에 메틸트리메톡시실란 34.1g 및 테트라에톡시실란 52.2g의 혼합물을 첨가하고, 12시간, 40℃로 유지하여, 가수분해 축합시켰다. 반응종료 후, 프로필렌글리콜에틸에테르(PGEE) 300g을 첨가하고, 부생 알코올 및 과잉의 수분을 감압유거하여, 폴리실록산 1의 PGEE용액 260g(화합물농도 11.2%)을 얻었다. 폴리실록산 1의 폴리스티렌 환산분자량을 측정한 결과 Mw=2,300이었다.
(합성예 2-2) 폴리실록산 2의 합성
에탄올 260g, 메탄설폰산 0.2g, 및 탈이온수 260g의 혼합물에 페닐트리메톡시실란 5.0g 및 테트라에톡시실란 99.2g의 혼합물을 첨가하고, 12시간, 40℃로 유지하여, 가수분해 축합시켰다. 반응종료 후, 프로필렌글리콜에틸에테르(PGEE) 300g을 첨가하고, 부생 알코올 및 과잉의 수분을 감압유거하여, 폴리실록산 2의 PGEE용액 290g(화합물농도 10.1%)을 얻었다. 폴리실록산 2의 폴리스티렌 환산분자량을 측정한 결과 Mw=1,900이었다.
(합성예 2-3) 폴리실록산 3의 합성
에탄올 260g, 메탄설폰산 0.2g, 및 탈이온수 260g의 혼합물에 메틸트리메톡시실란 68.1g을 첨가하고, 12시간, 40℃로 유지하여, 가수분해 축합시켰다. 반응종료 후, 프로필렌글리콜에틸에테르(PGEE) 300g을 첨가하고, 부생 알코올 및 과잉의 수분을 감압유거하여, 폴리실록산 3의 PGEE용액 310g(화합물농도 10.1%)을 얻었다. 폴리실록산 3의 폴리스티렌 환산분자량을 측정한 결과 Mw=2,200이었다.
[실시예, 비교예]
상기 합성예 2-1~2-3에서 얻어진 폴리실록산 1~3, 자외선흡수제로서 합성예 1-1~1-4에서 얻어진 화합물(D1~D4), 가교촉진제, 용제, 첨가물(H2O)을 표 1에 나타내는 비율로 혼합하고, 0.1μm의 불소수지제의 필터로 여과함으로써, 레지스트 하층막 형성용 조성물 용액을 각각 조제하고, 각각 Sol. 1~10으로 하였다.
[표 1]
Figure pat00018
TPSMA: 말레산모노(트리페닐설포늄)
TPSOAc: 아세트산(트리페닐설포늄)
(광학특성의 평가)
Sol. 1~10을 회전도포하고, 200℃에서 60초간 가열성막하여, 막두께 80nm의 폴리실록산 함유 막(Film 1~10으로 함)을 형성하고, J.A. Woollam Co.의 입사각도 가변의 분광 엘립소미터(VUV-VASE)로 파장 248nm에 있어서의 Film 1~10의 광학상수(굴절률 n, 소쇠계수 k)를 구한 결과를 표 2에 나타낸다.
[표 2]
Figure pat00019

표 2에 나타낸 바와 같이, 자외선흡수제를 포함하지 않는 Sol. 9, 10을 이용하여 형성한 Film 9, 10과 비교할 때, 본 발명의 자외선흡수제를 포함하는 Sol. 1~8을 이용하여 형성한 Film 1~8은, 굴절률이 억제되었고, 또한 소쇠계수가 양호하고, KrF 노광에 있어서의 반사를 1% 이하로 억제할 수 있었다.
(패터닝 시험)
실리콘 웨이퍼 상에, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.제 스핀온 카본막 형성용 조성물 ODL-69(카본함유량 86질량%)를 막두께 2.0μm로 도포하고, 300℃에서 60초간 가열하여 유기 하층막을 형성하였다. 그 위에 레지스트 하층막 형성용 조성물로서 상기 서술한 Sol. 1~10을 도포하고, 200℃에서 60초간 가열하여 막두께 80nm의 레지스트 하층막으로서 Film 1~10을 형성하였다.
계속해서, Film 1~10 상에 표 3에 기재된 KrF 레지스트 용액(PR-1)을 도포하고, 100℃에서 90초간 베이크하여 막두께 250nm의 포토레지스트층(레지스트 상층막)을 형성하였다.
이어서, 이들을 KrF 액침 노광장치(Nikon Corporation제; NSR-S206D(NA=0.68)로 노광하고, 110℃에서 60초간 베이크(PEB)하고, 2.38질량% 테트라메틸암모늄하이드록사이드(TMAH) 수용액으로 현상하여, 130nm의 라인앤스페이스 패턴을 얻었다. 이 웨이퍼의 단면형상을 Hitachi, Ltd.제 전자현미경(S-9380)으로 측정한 결과를 표 4에 나타낸다.
[표 3]
Figure pat00020

KrF 레지스트폴리머: 분자량(Mw)=15,000
분산도(Mw/Mn)=1.98
[화학식 18]
Figure pat00021

PAG1(산발생제): 10-캠퍼설폰산(4-부톡시페닐)디페닐설포늄
PAG2(산발생제): 비스(시클로헥실설포닐)디아조메탄
Base(염기성 화합물): 트리스(2-메톡시에틸)아민
계면활성제: FC-4430(Sumitomo 3M Ltd.제)
용제 A: 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(PGMEA)
용제 B: 유산에틸
[표 4]
Figure pat00022

표 4에 나타낸 바와 같이, 자외선흡수제를 포함하지 않는 Sol. 9, 10을 이용하여 레지스트 하층막을 형성하고 패터닝을 행한 경우에는, 얻어진 패턴의 단면형상이 테이퍼형상으로 되어 있었던 것에 반해, 본 발명의 자외선흡수제를 포함하는 Sol. 1~8을 이용하여 레지스트 하층막을 형성하고 패터닝을 행한 경우에는, 단면형상이 직사각형인 패턴을 얻을 수 있었다.
이상의 점으로부터, 본 발명의 자외선흡수제를 함유하는 레지스트 하층막 형성용 조성물을 이용하여 패턴 형성을 행함으로써, 특히 KrF 레이저 등의 자외선 레이저에 의한 리소그래피 프로세스에 있어서의 반사를 억제하는 것이 가능해지고, 직사각형의 패턴형상을 갖는 패턴을 형성할 수 있음이 명백해졌다. 또한, 본 발명의 자외선흡수제이면, 폴리실록산 함유 레지스트 하층막 형성용 조성물에 첨가하여도, 그 위에 형성되는 레지스트 패턴에 대한 밀착성이나 드라이에칭 마스크성능에 대한 악영향이 없으므로, 폴리실록산 함유 레지스트 하층막을 이용한 포토리소그래피에 호적하게 이용할 수 있음이 명백해졌다.
한편, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태는 단지 예시이며, 본 발명의 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 가지며, 동일한 작용 효과를 나타내는 것은 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

Claims (9)

  1. 하기 일반식(A-1)로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선흡수제.
    [화학식 1]
    Figure pat00023

    (식 중, R은, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 및 알릴기 중 어느 하나를 나타내고, R1, R2, R3, R4는, 각각 동일할 수도 상이할 수도 있고, 수소원자, 벤조일기, 톨루오일기, 나프토일기, 및 안트라노일기 중 어느 하나를 나타낸다. 단, R1과 R2는 동시에 수소원자가 되지는 않고, R3과 R4도 동시에 수소원자가 되지는 않는다. 또한, R1과 R2가 수소원자와 벤조일기일 때, R3과 R4는 수소원자와 벤조일기가 아니고, R1과 R2가 수소원자와 톨루오일기일 때, R3과 R4는 수소원자와 톨루오일기가 아니다.)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 일반식(A-1) 중의 R1, R2, R3, R4 중 3개 이상이, 벤조일기, 톨루오일기, 나프토일기, 및 안트라노일기 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자외선흡수제.
  3. 제1항에 기재된 자외선흡수제 및 폴리실록산을 함유하는 것을 특징으로 하는 레지스트 하층막 형성용 조성물.
  4. 제2항에 기재된 자외선흡수제 및 폴리실록산을 함유하는 것을 특징으로 하는 레지스트 하층막 형성용 조성물.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 폴리실록산이 하기 일반식(B-1)로 표시되는 화합물, 이들의 가수분해물, 이들의 축합물, 이들의 가수분해 축합물 중 1종류 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 레지스트 하층막 형성용 조성물.
    R1B B1R2B B2R3B B3Si(OR0B)(4-B1-B2-B3) (B-1)
    (식 중, R0B는 탄소수 1~6의 탄화수소기이고, R1B, R2B, R3B는 수소원자 또는 1가의 유기기이다. 또한, B1, B2, B3은 0 또는 1이고, 0≤B1+B2+B3≤3이다.)
  6. 제4항에 있어서,
    상기 폴리실록산이 하기 일반식(B-1)로 표시되는 화합물, 이들의 가수분해물, 이들의 축합물, 이들의 가수분해 축합물 중 1종류 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 레지스트 하층막 형성용 조성물.
    R1B B1R2B B2R3B B3Si(OR0B)(4-B1-B2-B3) (B-1)
    (식 중, R0B는 탄소수 1~6의 탄화수소기이고, R1B, R2B, R3B는 수소원자 또는 1가의 유기기이다. 또한, B1, B2, B3은 0 또는 1이고, 0≤B1+B2+B3≤3이다.)
  7. 피가공체 상에 도포형 유기 하층막재료를 이용하여 유기 하층막을 형성하고, 이 유기 하층막 상에 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 레지스트 하층막 형성용 조성물을 이용하여 레지스트 하층막을 형성하고, 이 레지스트 하층막 상에 레지스트 상층막을 형성하고, 이 레지스트 상층막에 레지스트 패턴을 형성하고, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 레지스트 하층막에 드라이에칭으로 패턴을 전사하고, 이 패턴이 전사된 레지스트 하층막을 마스크로 하여 상기 유기 하층막에 드라이에칭으로 패턴을 전사하고, 다시 이 패턴이 전사된 유기 하층막을 마스크로 하여 상기 피가공체에 드라이에칭으로 패턴을 전사하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 피가공체로서, 반도체장치 기판, 또는 이 반도체장치 기판에 금속막, 금속탄화막, 금속산화막, 금속질화막, 금속산화탄화막, 및 금속산화질화막 중 어느 하나가 성막된 것을 이용하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 피가공체를 구성하는 금속이, 규소, 티탄, 텅스텐, 하프늄, 지르코늄, 크롬, 게르마늄, 구리, 은, 금, 알루미늄, 인듐, 갈륨, 비소, 팔라듐, 철, 탄탈, 이리듐, 몰리브덴, 또는 이들의 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성방법.
KR1020150109746A 2014-08-19 2015-08-03 자외선흡수제, 레지스트 하층막 형성용 조성물, 및 패턴 형성방법 KR101831745B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2014-166441 2014-08-19
JP2014166441A JP6196194B2 (ja) 2014-08-19 2014-08-19 紫外線吸収剤、レジスト下層膜形成用組成物、及びパターン形成方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160022251A true KR20160022251A (ko) 2016-02-29
KR101831745B1 KR101831745B1 (ko) 2018-02-23

Family

ID=55347751

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150109746A KR101831745B1 (ko) 2014-08-19 2015-08-03 자외선흡수제, 레지스트 하층막 형성용 조성물, 및 패턴 형성방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9624356B2 (ko)
JP (1) JP6196194B2 (ko)
KR (1) KR101831745B1 (ko)
TW (1) TWI535708B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022090309A (ja) * 2020-12-07 2022-06-17 信越化学工業株式会社 ケイ素含有レジスト下層膜形成用組成物及びパターン形成方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210043460A (ko) * 2019-10-10 2021-04-21 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 포토레지스트 하부층을 형성하기 위한 방법 및 이를 포함한 구조체

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07183194A (ja) 1993-12-24 1995-07-21 Sony Corp 多層レジストパターン形成方法
JPH07181688A (ja) 1993-12-24 1995-07-21 Sony Corp 多層レジストパターン形成方法
JP2005520354A (ja) 2002-07-11 2005-07-07 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション ハードマスク層としてのシリコン含有反射防止組成物
JP2007302873A (ja) 2006-04-11 2007-11-22 Shin Etsu Chem Co Ltd ケイ素含有膜形成用組成物、ケイ素含有膜、ケイ素含有膜形成基板及びこれを用いたパターン形成方法
JP2008281980A (ja) 2007-04-13 2008-11-20 Fujifilm Corp パターン形成方法、それに用いられるレジスト組成物、ネガ型現像用現像液及びネガ型現像用リンス液
JP2008281974A (ja) 2007-04-13 2008-11-20 Fujifilm Corp パターン形成方法、該パターン形成方法に用いられるレジスト組成物、該パターン形成方法に用いられるネガ型現像液及び該パターン形成方法に用いられるネガ型現像用リンス液
JP2009053657A (ja) 2007-04-13 2009-03-12 Fujifilm Corp パターン形成方法、該パターン形成方法に用いられるレジスト組成物、現像液及びリンス液

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11279523A (ja) * 1998-03-26 1999-10-12 Kyodo Chem Co Ltd 広域紫外線の吸収剤
US6824879B2 (en) 1999-06-10 2004-11-30 Honeywell International Inc. Spin-on-glass anti-reflective coatings for photolithography
US6268457B1 (en) * 1999-06-10 2001-07-31 Allied Signal, Inc. Spin-on glass anti-reflective coatings for photolithography
US6420088B1 (en) 2000-06-23 2002-07-16 International Business Machines Corporation Antireflective silicon-containing compositions as hardmask layer
US6368400B1 (en) * 2000-07-17 2002-04-09 Honeywell International Absorbing compounds for spin-on-glass anti-reflective coatings for photolithography
WO2003044600A1 (en) 2001-11-15 2003-05-30 Honeywell International Inc. Spin-on anti-reflective coatings for photolithography
EP1478682A4 (en) 2001-11-15 2005-06-15 Honeywell Int Inc ANTIREFLECTIVE LAYERS FOR PHOTOLITHOGRAPHY AND METHODS OF PREPARATION THEREOF
US7323289B2 (en) * 2002-10-08 2008-01-29 Brewer Science Inc. Bottom anti-reflective coatings derived from small core molecules with multiple epoxy moieties
DE60330798D1 (de) * 2002-10-09 2010-02-11 Nissan Chemical Ind Ltd Zusammensetzung zur bildung einer antireflexschicht für die lithographie
TWI358612B (en) * 2003-08-28 2012-02-21 Nissan Chemical Ind Ltd Polyamic acid-containing composition for forming a
US8053159B2 (en) 2003-11-18 2011-11-08 Honeywell International Inc. Antireflective coatings for via fill and photolithography applications and methods of preparation thereof
JP4126556B2 (ja) * 2004-04-09 2008-07-30 日産化学工業株式会社 トリアジントリオン構造を有する反射防止膜
JP4509106B2 (ja) * 2004-05-14 2010-07-21 日産化学工業株式会社 ビニルエーテル化合物を含む反射防止膜形成組成物
WO2007036982A1 (ja) * 2005-09-27 2007-04-05 Nissan Chemical Industries, Ltd. イソシアヌル酸化合物と安息香酸化合物との反応生成物を含む反射防止膜形成組成物
EP1845132B8 (en) 2006-04-11 2009-04-01 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Silicon-containing film-forming composition, silicon-containing film, silicon-containing film-bearing substrate, and patterning method
WO2007144452A1 (en) * 2006-06-13 2007-12-21 Braggone Oy Hybrid inorganic-organic polymer compositions for anti-reflective coatings
JP5041175B2 (ja) * 2006-06-19 2012-10-03 日産化学工業株式会社 水酸基含有縮合系樹脂を含有するレジスト下層膜形成組成物
JP4784784B2 (ja) * 2006-08-28 2011-10-05 日産化学工業株式会社 液状添加剤を含むレジスト下層膜形成組成物
US8034547B2 (en) 2007-04-13 2011-10-11 Fujifilm Corporation Pattern forming method, resist composition to be used in the pattern forming method, negative developing solution to be used in the pattern forming method and rinsing solution for negative development to be used in the pattern forming method
JPWO2009038126A1 (ja) * 2007-09-20 2011-01-06 日産化学工業株式会社 分岐型ポリヒドロキシスチレンを含むレジスト下層膜形成組成物
JP4793592B2 (ja) 2007-11-22 2011-10-12 信越化学工業株式会社 金属酸化物含有膜形成用組成物、金属酸化物含有膜、金属酸化物含有膜形成基板及びこれを用いたパターン形成方法
US20090274974A1 (en) * 2008-04-30 2009-11-05 David Abdallah Spin-on graded k silicon antireflective coating
JP5489280B2 (ja) * 2010-04-07 2014-05-14 信越化学工業株式会社 光半導体封止用エポキシ組成物
JP2015172606A (ja) 2012-07-25 2015-10-01 日産化学工業株式会社 リソグラフィー用レジスト上層膜形成組成物及びそれを用いた半導体装置の製造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07183194A (ja) 1993-12-24 1995-07-21 Sony Corp 多層レジストパターン形成方法
JPH07181688A (ja) 1993-12-24 1995-07-21 Sony Corp 多層レジストパターン形成方法
JP2005520354A (ja) 2002-07-11 2005-07-07 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション ハードマスク層としてのシリコン含有反射防止組成物
JP2007302873A (ja) 2006-04-11 2007-11-22 Shin Etsu Chem Co Ltd ケイ素含有膜形成用組成物、ケイ素含有膜、ケイ素含有膜形成基板及びこれを用いたパターン形成方法
JP2008281980A (ja) 2007-04-13 2008-11-20 Fujifilm Corp パターン形成方法、それに用いられるレジスト組成物、ネガ型現像用現像液及びネガ型現像用リンス液
JP2008281974A (ja) 2007-04-13 2008-11-20 Fujifilm Corp パターン形成方法、該パターン形成方法に用いられるレジスト組成物、該パターン形成方法に用いられるネガ型現像液及び該パターン形成方法に用いられるネガ型現像用リンス液
JP2009053657A (ja) 2007-04-13 2009-03-12 Fujifilm Corp パターン形成方法、該パターン形成方法に用いられるレジスト組成物、現像液及びリンス液

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022090309A (ja) * 2020-12-07 2022-06-17 信越化学工業株式会社 ケイ素含有レジスト下層膜形成用組成物及びパターン形成方法

Also Published As

Publication number Publication date
TWI535708B (zh) 2016-06-01
JP2016041791A (ja) 2016-03-31
US20160053087A1 (en) 2016-02-25
KR101831745B1 (ko) 2018-02-23
US9624356B2 (en) 2017-04-18
TW201612166A (en) 2016-04-01
JP6196194B2 (ja) 2017-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101737667B1 (ko) 규소 함유 표면개질제, 이것을 포함하는 레지스트 하층막 형성용 조성물 및 패턴 형성 방법
KR101737666B1 (ko) 규소 함유 표면개질제, 이것을 포함하는 레지스트 하층막 형성용 조성물 및 패턴 형성 방법
KR101778430B1 (ko) 패턴 형성 방법
JP6603115B2 (ja) ケイ素含有縮合物、ケイ素含有レジスト下層膜形成用組成物、及びパターン形成方法
KR101735856B1 (ko) 레지스트 하층막 형성용 조성물, 및 패턴 형성 방법
KR101570251B1 (ko) 규소 함유 반사 방지막 형성용 조성물, 규소 함유 반사 방지막 형성 기판 및 패턴 형성 방법
KR101776365B1 (ko) 레지스트 하층막 형성용 조성물 및 패턴 형성 방법
KR101801437B1 (ko) 티탄 함유 레지스트 하층막 형성용 조성물 및 패턴 형성 방법
KR101825254B1 (ko) 열가교촉진제, 이것을 함유하는 폴리실록산 함유 레지스트 하층막 형성용 조성물 및 이것을 이용한 패턴 형성 방법
KR101811483B1 (ko) 도포형 bpsg막 형성용 조성물, 해당 조성물로 막을 형성한 기판, 및 상기 조성물을 이용한 패턴 형성 방법
KR101765345B1 (ko) 규소 함유 레지스트 하층막 형성용 조성물 및 패턴 형성 방법
KR101724792B1 (ko) 티탄 함유 레지스트 하층막 형성용 조성물 및 패턴 형성 방법
KR20130119351A (ko) 규소 화합물, 규소 함유 화합물, 이것을 포함하는 레지스트 하층막 형성용 조성물 및 패턴 형성 방법
KR101840909B1 (ko) 4급 암모늄염 화합물, 레지스트 하층막 형성용 조성물, 및 패턴 형성 방법
KR101783513B1 (ko) 규소 함유 레지스트 하층막 형성용 조성물 및 패턴 형성 방법
KR101831745B1 (ko) 자외선흡수제, 레지스트 하층막 형성용 조성물, 및 패턴 형성방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant