KR20210082177A - 막형성용 조성물 - Google Patents

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KR20210082177A
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유이치 고토
슌 쿠보데라
šœ 쿠보데라
사토시 타케다
켄 이시바시
마코토 나카지마
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닛산 가가쿠 가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 양호한 EUV레지스트 밀착성을 가질 뿐만 아니라, 불소계 에치레이트도 높으므로 양호한 에칭가공성도 갖는 레지스트 하층막을 형성할 수 있는 레지스트 하층막형성용 조성물로서 호적한 막형성용 조성물을 제공하는 것이다.
[해결수단] 예를 들어 식(E1)로 표시되는 폴리머와, 용매를 포함하는 막형성용 조성물이다.

Description

막형성용 조성물
막형성용 조성물에 관한 것이다.
종래부터 반도체장치의 제조에 있어서, 포토레지스트를 이용한 리소그래피에 의한 미세가공이 행해지고 있다. 상기 미세가공은 실리콘 웨이퍼 등의 반도체기판 상에 포토레지스트의 박막을 형성하고, 그 위에 반도체 디바이스의 패턴이 그려진 마스크패턴을 개재하여 자외선 등의 활성광선을 조사하고, 현상하여, 얻어진 포토레지스트패턴을 보호막으로 하여 기판을 에칭처리함으로써, 기판 표면에, 상기 패턴에 대응하는 미세요철을 형성하는 가공법이다.
최근, 최첨단 반도체 디바이스에 있어서, 레지스트의 박막화는 현저하다. 특히, 레지스트층, 실리콘함유 레지스트 하층막, 유기하층막으로 이루어지는 3층 프로세스에 있어서는, 실리콘함유 레지스트 하층막 상에 있어서의 레지스트의 리소그래피 특성뿐만 아니라, 높은 에칭속도가 필수가 되고 있다. 특히, EUV(Extreme Ultraviolet)리소그래피에서는, 리소그래피 특성의 향상을 위해 레지스트와 밀착성이 높은 관능기의 대량도입이나, 해상성을 향상시키는 광산발생제의 대량첨가가 필요불가결인 한편, 그에 수반하는 유기성분의 증대에 따른 에칭속도의 저하가 큰 문제가 되고 있다.
이러한 사정하, 오늄기를 갖는 실란 화합물을 포함하는 레지스트 하층막형성용 조성물이나 음이온기를 갖는 실란 화합물을 포함하는 레지스트 하층막이 보고되어 있다(특허문헌 1, 2).
그러나, 최근, 최첨단 반도체 디바이스에 대해서는 레지스트의 미세화가 현저하다. 그 중에서도, 상술한 3층 프로세스에 있어서는, 레지스트 하층막의 Si-HM에는, 우수한 리소그래피 특성뿐만 아니라, 고에치레이트화가 요구되고 있으며, 특히 EUV세대에 있어서는, 리소그래피 특성의 향상(특히 패턴무너짐 방지)을 위해 레지스트와 밀착성이 높은 관능기의 대량도입이 필수가 되고 있다.
국제공개 WO2010-021290 국제공개 WO2010-071155
본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 양호한 EUV레지스트 밀착성을 가질 뿐만 아니라, 불소계 에치레이트도 높으므로 양호한 에칭가공성도 갖는 레지스트 하층막을 형성할 수 있는 레지스트 하층막형성용 조성물로서 호적한 막형성용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는, 상기 목적을 달성하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 하이드록시알킬기 또는 알콕시알킬기를 그 질소원자 상에 갖는 아미드기 또는 아미노기를 포함하는 소정의 유기기를 갖는 가수분해성 실란, 그의 가수분해물 및 그의 가수분해축합물로부터 선택되는 적어도 1종과, 용매를 포함하는 조성물이, 양호한 EUV레지스트 밀착성을 갖고, 추가로 불소계 에치레이트가 높으므로 양호한 에칭가공성도 갖는 레지스트 하층막에 적합한 박막을 부여하는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시켰다.
즉, 본 발명은,
1. 가수분해성 실란, 그의 가수분해물 및 그의 가수분해축합물로부터 선택되는 적어도 1종과, 용매를 포함하는 막형성용 조성물로서,
상기 가수분해성 실란이, 식(1)로 표시되는 가교성기함유 실란을 포함하는 것을 특징으로 하는 막형성용 조성물,
[화학식 1]
Figure pct00001
(식(1) 중, R1은, 규소원자에 결합하는 기이며, 서로 독립적으로, 하이드록시알킬기 또는 알콕시알킬기를 그 질소원자 상에 갖는 아미드기 또는 아미노기를 포함하는 유기기를 나타내고,
R2는, 규소원자에 결합하는 기이며, 서로 독립적으로, 치환되어 있을 수도 있는 알킬기, 치환되어 있을 수도 있는 아릴기, 치환되어 있을 수도 있는 아랄킬기, 치환되어 있을 수도 있는 할로겐화알킬기, 치환되어 있을 수도 있는 할로겐화아릴기, 치환되어 있을 수도 있는 할로겐화아랄킬기, 치환되어 있을 수도 있는 알콕시알킬기, 치환되어 있을 수도 있는 알콕시아릴기, 치환되어 있을 수도 있는 알콕시아랄킬기, 혹은 치환되어 있을 수도 있는 알케닐기를 나타내거나, 또는 에폭시기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 메르캅토기, 아미노기 혹은 시아노기를 포함하는 유기기를 나타내고,
R3은, 규소원자에 결합하는 기 또는 원자이며, 서로 독립적으로, 알콕시기, 아랄킬옥시기, 아실옥시기 또는 할로겐원자를 나타내고,
a는, 0~2의 정수이다.)
2. 상기 하이드록시알킬기 또는 알콕시알킬기를 그 질소원자 상에 갖는 아미드기 또는 아미노기를 포함하는 유기기가, 하기 식(A1)~(A10) 중 어느 하나로 표시되는 기인 1의 막형성용 조성물,
[화학식 2]
Figure pct00002
(식(A1)~(A10) 중,
R101~R115는, 서로 독립적으로, 하이드록시알킬기 또는 알콕시알킬기를 나타내고,
L은, 서로 독립적으로, 알킬렌기를 나타내고,
RAC는, 서로 독립적으로, 알킬카르보닐기를 나타내고,
ra~rf는, 서로 독립적으로, 0~4의 정수이다.)
3. 상기 가수분해성 실란의 가수분해축합물을 포함하는 1 또는 2의 막형성용 조성물,
4. 상기 가수분해성 실란이, 상기 식(1)로 표시되는 가교성기함유 실란과, 하기 식(2)로 표시되는 기타 실란 및 하기 식(3)으로 표시되는 기타 실란으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 1~3 중 어느 하나의 막형성용 조성물,
[화학식 3]
Figure pct00003
(식(2) 중, R11은, 규소원자에 결합하는 기이며, 서로 독립적으로, 치환되어 있을 수도 있는 알킬기, 치환되어 있을 수도 있는 아릴기, 치환되어 있을 수도 있는 아랄킬기, 치환되어 있을 수도 있는 할로겐화알킬기, 치환되어 있을 수도 있는 할로겐화아릴기, 치환되어 있을 수도 있는 할로겐화아랄킬기, 치환되어 있을 수도 있는 알콕시알킬기, 치환되어 있을 수도 있는 알콕시아릴기, 치환되어 있을 수도 있는 알콕시아랄킬기, 혹은 치환되어 있을 수도 있는 알케닐기를 나타내거나, 또는 에폭시기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 메르캅토기, 아미노기 혹은 시아노기를 포함하는 유기기를 나타내고,
R12는, 규소원자에 결합하는 기 또는 원자이며, 서로 독립적으로, 알콕시기, 아랄킬옥시기, 아실옥시기, 또는 할로겐원자를 나타내고,
b는, 0~3의 정수를 나타내고,
식(3) 중, R21은, 규소원자에 결합하는 기이며, 서로 독립적으로, 치환되어 있을 수도 있는 알킬기, 치환되어 있을 수도 있는 아릴기, 치환되어 있을 수도 있는 아랄킬기, 치환되어 있을 수도 있는 할로겐화알킬기, 치환되어 있을 수도 있는 할로겐화아릴기, 치환되어 있을 수도 있는 할로겐화아랄킬기, 치환되어 있을 수도 있는 알콕시알킬기, 치환되어 있을 수도 있는 알콕시아릴기, 치환되어 있을 수도 있는 알콕시아랄킬기, 혹은 치환되어 있을 수도 있는 알케닐기를 나타내거나, 또는 에폭시기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 메르캅토기, 아미노기 혹은 시아노기를 포함하는 유기기를 나타내고,
R22는, 규소원자에 결합하는 기 또는 원자이며, 서로 독립적으로, 알콕시기, 아랄킬옥시기, 아실옥시기, 또는 할로겐원자를 나타내고,
Y는, 규소원자에 결합하는 기이며, 서로 독립적으로, 알킬렌기 또는 아릴렌기를 나타내고,
c는, 서로 독립적으로, 0~2의 정수를 나타낸다.)
5. 상기 가수분해성 실란이, 상기 식(1)로 표시되는 가교성기함유 실란과, 상기 식(2)로 표시되는 기타 실란을 포함하는 4의 막형성용 조성물,
6. 상기 가수분해성 실란이, 오늄기를 분자 내에 갖는 가수분해성 오가노실란을 추가로 포함하는 1~5 중 어느 하나의 막형성용 조성물,
7. 상기 용매가, 물을 포함하는 1~6 중 어느 하나의 막형성용 조성물,
8. pH조정제를 추가로 포함하는 1~7 중 어느 하나의 막형성용 조성물,
9. 리소그래피공정에 사용되는 레지스트 하층막형성용인 1~8 중 어느 하나의 막형성용 조성물,
10. 1~9 중 어느 하나의 막형성용 조성물로부터 얻어지는 레지스트 하층막,
11. 반도체기판과, 10의 레지스트 하층막을 구비하는 반도체 가공용 기판,
12. 반도체기판 상에, 1~9 중 어느 하나의 막형성용 조성물을 이용하여 레지스트 하층막을 형성하는 공정과,
상기 레지스트 하층막 위에, 레지스트막을 형성하는 공정과,
상기 레지스트막을 노광하는 공정과,
노광 후에, 해당 레지스트막을 현상하여, 레지스트패턴을 얻는 공정과,
상기 레지스트패턴에 의해, 레지스트 하층막을 에칭하는 공정과,
패턴화된 레지스트막과 레지스트 하층막에 의해 반도체기판을 가공하는 공정,
을 포함하는 반도체장치의 제조방법,
13. 반도체기판 상에, 유기하층막을 형성하는 공정과,
상기 유기하층막 위에, 1~9 중 어느 하나의 막형성용 조성물을 이용하여 레지스트 하층막을 형성하는 공정과,
상기 레지스트 하층막 위에, 레지스트막을 형성하는 공정과,
상기 레지스트막을 노광하는 공정과,
노광 후에, 해당 레지스트막을 현상하여, 레지스트패턴을 얻는 공정과,
상기 레지스트패턴에 의해, 레지스트 하층막을 에칭하는 공정과,
패턴화된 레지스트막과 레지스트 하층막에 의해 반도체기판을 가공하는 공정,
을 포함하는 반도체장치의 제조방법,
4. 식(1)로 표시되는 가교성기함유 실란
[화학식 4]
Figure pct00004
(식(1) 중, R1은, 규소원자에 결합하는 기이며, 서로 독립적으로, 하기 식(A1)~(A10) 중 어느 하나로 표시되는 기를 나타내고,
[화학식 5]
Figure pct00005
(식(A1)~(A10) 중,
R101~R115는, 서로 독립적으로, 하이드록시알킬기 또는 알콕시알킬기를 나타내고,
L은, 서로 독립적으로, 알킬렌기를 나타내고,
RAC는, 서로 독립적으로, 알킬카르보닐기를 나타내고,
ra~rf는, 서로 독립적으로, 0~4의 정수이다.)
R2는, 규소원자에 결합하는 기이며, 서로 독립적으로, 치환되어 있을 수도 있는 알킬기, 치환되어 있을 수도 있는 아릴기, 치환되어 있을 수도 있는 아랄킬기, 치환되어 있을 수도 있는 할로겐화알킬기, 치환되어 있을 수도 있는 할로겐화아릴기, 치환되어 있을 수도 있는 할로겐화아랄킬기, 치환되어 있을 수도 있는 알콕시알킬기, 치환되어 있을 수도 있는 알콕시아릴기, 치환되어 있을 수도 있는 알콕시아랄킬기, 혹은 치환되어 있을 수도 있는 알케닐기를 나타내거나, 또는 에폭시기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 메르캅토기, 아미노기 혹은 시아노기를 포함하는 유기기를 나타내고,
R3은, 규소원자에 결합하는 기 또는 원자이며, 서로 독립적으로, 알콕시기, 아랄킬옥시기, 아실옥시기 또는 할로겐원자를 나타내고,
a는, 0~2의 정수이다.)
을 제공한다.
본 발명의 조성물은, 하이드록시알킬기 또는 알콕시알킬기를 그 질소원자 상에 갖는 아미드기 또는 아미노기를 포함하는 소정의 유기기를 갖는 가수분해성 실란, 그의 가수분해물 및 그의 가수분해축합물로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하고, 해당 유기기가 EUV레지스트 중의 페놀과 아미노플라스트 가교반응을 일으키므로, 해당 조성물로부터 얻어지는 박막은, 양호한 EUV레지스트 밀착성을 갖는다. 또한, 해당 유기기는 질소, 산소기를 고농도로 포함하므로, 해당 조성물로부터 얻어지는 박막은, 불소계 에치레이트도 높기 때문에 양호한 에칭가공성도 갖는다. 그 결과, 미세한 레지스트의 형성과, 하지기판에의 높은 전사성의 발현이 가능해진다.
이하, 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명한다.
한편, 본 발명의 막형성용 조성물에 관하여 고형분이란, 해당 조성물에 포함되는 용매 이외의 성분을 의미한다.
또한, 후술하는 바와 같이, 본 발명의 막형성용 조성물은, 특정의 가수분해성 실란, 그의 가수분해물 및 그의 가수분해축합물로부터 선택되는 적어도 1종, 즉, 이들 중의 1, 2 또는 3종이 포함되는데, 이 가수분해물이나 가수분해축합물에는, 가수분해가 완전히 완료되지 않는 부분 가수분해물이나 부분 가수분해축합물이 포함된다.
본 발명의 막형성용 조성물은, 가수분해성 실란, 그의 가수분해물 및 그의 가수분해축합물로부터 선택되는 적어도 1종과, 용매를 포함하고, 해당 가수분해성 실란이, 식(1)로 표시되는 가교성기함유 실란을 포함하는 것이다.
[화학식 6]
Figure pct00006
R1은, 규소원자에 결합하는 기이며, 서로 독립적으로, 하이드록시알킬기 또는 알콕시알킬기를 그 질소원자 상에 갖는 아미드기 또는 아미노기를 포함하는 유기기를 나타낸다.
이러한 유기기로는, 하이드록시알킬기 또는 알콕시알킬기를 그 질소원자 상에 갖는 아미드기 또는 아미노기를 포함하는 한 특별히 한정되는 것은 아닌데, 그 구체예로는, 식(A1)~(A10) 중 어느 하나로 표시되는 기를 들 수 있다.
이들 중에서도, 식(A9) 또는 (A10) 중 어느 하나로 표시되는 기가 바람직하다.
[화학식 7]
Figure pct00007
R101~R115는, 서로 독립적으로, 하이드록시알킬기 또는 알콕시알킬기를 나타낸다.
하이드록시알킬기는, 하이드록시기가 치환된 알킬기이며, 직쇄상, 분지쇄상, 환상 중 어느 것이어도 된다.
하이드록시알킬기의 탄소수는, 특별히 한정되는 것은 아닌데, 바람직하게는 40 이하, 보다 바람직하게는 30 이하, 보다 한층 바람직하게는 20 이하, 더욱 바람직하게는 10 이하이다.
하이드록시기가 치환되는 직쇄상 또는 분지쇄상 알킬기의 구체예로는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, s-부틸기, t-부틸기, n-펜틸기, 1-메틸-n-부틸기, 2-메틸-n-부틸기, 3-메틸-n-부틸기, 1,1-디메틸-n-프로필기, 1,2-디메틸-n-프로필기, 2,2-디메틸-n-프로필기, 1-에틸-n-프로필기, n-헥실기, 1-메틸-n-펜틸기, 2-메틸-n-펜틸기, 3-메틸-n-펜틸기, 4-메틸-n-펜틸기, 1,1-디메틸-n-부틸기, 1,2-디메틸-n-부틸기, 1,3-디메틸-n-부틸기, 2,2-디메틸-n-부틸기, 2,3-디메틸-n-부틸기, 3,3-디메틸-n-부틸기, 1-에틸-n-부틸기, 2-에틸-n-부틸기, 1,1,2-트리메틸-n-프로필기, 1,2,2-트리메틸-n-프로필기, 1-에틸-1-메틸-n-프로필기, 1-에틸-2-메틸-n-프로필기 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
하이드록시기가 치환되는 환상 알킬기의 구체예로는, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 1-메틸-시클로프로필기, 2-메틸-시클로프로필기, 시클로펜틸기, 1-메틸-시클로부틸기, 2-메틸-시클로부틸기, 3-메틸-시클로부틸기, 1,2-디메틸-시클로프로필기, 2,3-디메틸-시클로프로필기, 1-에틸-시클로프로필기, 2-에틸-시클로프로필기, 시클로헥실기, 1-메틸-시클로펜틸기, 2-메틸-시클로펜틸기, 3-메틸-시클로펜틸기, 1-에틸-시클로부틸기, 2-에틸-시클로부틸기, 3-에틸-시클로부틸기, 1,2-디메틸-시클로부틸기, 1,3-디메틸-시클로부틸기, 2,2-디메틸-시클로부틸기, 2,3-디메틸-시클로부틸기, 2,4-디메틸-시클로부틸기, 3,3-디메틸-시클로부틸기, 1-n-프로필-시클로프로필기, 2-n-프로필-시클로프로필기, 1-이소프로필-시클로프로필기, 2-이소프로필-시클로프로필기, 1,2,2-트리메틸-시클로프로필기, 1,2,3-트리메틸-시클로프로필기, 2,2,3-트리메틸-시클로프로필기, 1-에틸-2-메틸-시클로프로필기, 2-에틸-1-메틸-시클로프로필기, 2-에틸-2-메틸-시클로프로필, 2-에틸-3-메틸-시클로프로필기 등의 시클로알킬기, 비시클로부틸기, 비시클로펜틸기, 비시클로헥실기, 비시클로헵틸기, 비시클로옥틸기, 비시클로노닐기, 비시클로데실기 등의 비시클로알킬기 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
이들 중에서도, 하이드록시메틸기, 2-하이드록시에틸기 등의 하이드록시 저급 알킬기가 바람직하다.
알콕시알킬기는, 알콕시기가 치환된 알킬기이며, 알콕시알킬기에 있어서의 알콕시기가 치환되는 알킬기는, 직쇄, 분지, 환상 중 어느 것이어도 되고, 이러한 알킬기의 구체예로는, 상술한 것과 동일한 것을 들 수 있다.
알콕시알킬기의 탄소수는, 특별히 한정되는 것은 아닌데, 바람직하게는 40 이하, 보다 바람직하게는 30 이하, 보다 한층 바람직하게는 20 이하, 더욱 바람직하게는 10 이하이다.
알킬기로 치환하는 알콕시기의 구체예로는, 메톡시기, 에톡시기, n-프로폭시기, 이소프로폭시기, n-부톡시기, 이소부톡시기, s-부톡시기, t-부톡시기, n-펜틸옥시기, 1-메틸-n-부톡시기, 2-메틸-n-부톡시기, 3-메틸-n-부톡시기, 1,1-디메틸-n-프로폭시기, 1,2-디메틸-n-프로폭시기, 2,2-디메틸-n-프로폭시기, 1-에틸-n-프로폭시기, n-헥실옥시기, 1-메틸-n-펜틸옥시기, 2-메틸-n-펜틸옥시기, 3-메틸-n-펜틸옥시기, 4-메틸-n-펜틸옥시기, 1,1-디메틸-n-부톡시기, 1,2-디메틸-n-부톡시기, 1,3-디메틸-n-부톡시기, 2,2-디메틸-n-부톡시기, 2,3-디메틸-n-부톡시기, 3,3-디메틸-n-부톡시기, 1-에틸-n-부톡시기, 2-에틸-n-부톡시기, 1,1,2-트리메틸-n-프로폭시기, 1,2,2-트리메틸-n-프로폭시기, 1-에틸-1-메틸-n-프로폭시기, 1-에틸-2-메틸-n-프로폭시기 등의 쇄상 또는 분지상의 알콕시기, 시클로프로폭시기, 시클로부톡시기, 1-메틸-시클로프로폭시기, 2-메틸-시클로프로폭시기, 시클로펜틸옥시기, 1-메틸-시클로부톡시기, 2-메틸-시클로부톡시기, 3-메틸-시클로부톡시기, 1,2-디메틸-시클로프로폭시기, 2,3-디메틸-시클로프로폭시기, 1-에틸-시클로프로폭시기, 2-에틸-시클로프로폭시기, 시클로헥실옥시기, 1-메틸-시클로펜틸옥시기, 2-메틸-시클로펜틸옥시기, 3-메틸-시클로펜틸옥시기, 1-에틸-시클로부톡시기, 2-에틸-시클로부톡시기, 3-에틸-시클로부톡시기, 1,2-디메틸-시클로부톡시기, 1,3-디메틸-시클로부톡시기, 2,2-디메틸-시클로부톡시기, 2,3-디메틸-시클로부톡시기, 2,4-디메틸-시클로부톡시기, 3,3-디메틸-시클로부톡시기, 1-n-프로필-시클로프로폭시기, 2-n-프로필-시클로프로폭시기, 1-이소프로필-시클로프로폭시기, 2-이소프로필-시클로프로폭시기, 1,2,2-트리메틸-시클로프로폭시기, 1,2,3-트리메틸-시클로프로폭시기, 2,2,3-트리메틸-시클로프로폭시기, 1-에틸-2-메틸-시클로프로폭시기, 2-에틸-1-메틸-시클로프로폭시기, 2-에틸-2-메틸-시클로프로폭시기, 2-에틸-3-메틸-시클로프로폭시기 등의 환상 알콕시기 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
이들 중에서도, 알콕시알킬기에 있어서의 알콕시기는, 메톡시기, 에톡시기 등의 저급 알킬옥시기가 바람직하며, 메톡시기가 보다 바람직하다.
알콕시알킬기의 구체예로는, 메톡시메틸기, 에톡시메틸기, 1-에톡시에틸기, 2-에톡시에틸기, 에톡시메틸기 등의 저급 알킬옥시 저급 알킬기 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
L은, 서로 독립적으로, 알킬렌기(알칸디일기)를 나타낸다.
알킬렌기는, 상기 알킬기의 수소원자를 추가로 1개 제거하여 유도되는 2가의 기이며, 직쇄상, 분지쇄상, 환상 중 어느 것이어도 되고, 이러한 알킬기의 구체예로는, 상술한 것과 동일한 것을 들 수 있다.
알킬렌기의 탄소수는, 특별히 한정되는 것은 아닌데, 바람직하게는 40 이하, 보다 바람직하게는 30 이하, 보다 한층 바람직하게는 20 이하, 더욱 바람직하게는 10 이하이다.
알킬렌기의 구체예로는, 메틸렌기, 에틸렌기, 트리메틸렌기, 메틸에틸렌기, 테트라메틸렌기, 펜타메틸렌기, 헥사메틸렌기, 헵타메틸렌기, 옥타메틸렌기, 노나메틸렌기, 데카메틸렌기 등의 직쇄상 알킬렌기, 1-메틸트리메틸렌기, 2-메틸트리메틸렌기, 1,1-디메틸에틸렌기, 1-메틸테트라메틸렌기, 2-메틸테트라메틸렌기, 1,1-디메틸트리메틸렌기, 1,2-디메틸트리메틸렌기, 2,2-디메틸트리메틸렌기, 1-에틸트리메틸렌기 등의 분지쇄상 알킬렌기, 1,2-시클로프로판디일기, 1,2-시클로부탄디일, 1,3-시클로부탄디일기, 1,2-시클로헥산디일기, 1,3-시클로헥산디일기 등의 환상 알킬렌을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
이들 중에서도, 탄소수 1~10의 쇄상 알킬렌기가 바람직하며, 탄소수 1~5의 쇄상 알킬렌기가 보다 바람직하다.
RAC는, 서로 독립적으로, 알킬카르보닐기를 나타낸다.
알킬카르보닐기는, 알킬기가 결합한 카르보닐기이며, 알킬카르보닐기에 있어서의 알킬기는, 직쇄, 분지, 환상 중 어느 것이어도 되고, 그 구체예로는, 상술한 것과 동일한 것을 들 수 있다.
알킬카르보닐기의 탄소수는, 특별히 한정되는 것은 아닌데, 바람직하게는 40 이하, 보다 바람직하게는 30 이하, 보다 한층 바람직하게는 20 이하, 더욱 바람직하게는 10 이하이다.
이러한 알킬카르보닐기의 구체예로는, 메틸카르보닐기, 에틸카르보닐기, n-프로필카르보닐기, 이소프로필카르보닐기, n-부틸카르보닐기, 이소부틸카르보닐기, s-부틸카르보닐기, t-부틸카르보닐기, n-펜틸카르보닐기, 1-메틸-n-부틸카르보닐기, 2-메틸-n-부틸카르보닐기, 3-메틸-n-부틸카르보닐기, 1,1-디메틸-n-프로필카르보닐기, 1,2-디메틸-n-프로필카르보닐기, 2,2-디메틸-n-프로필카르보닐기, 1-에틸-n-프로필카르보닐기, n-헥실기, 1-메틸-n-펜틸카르보닐기, 2-메틸-n-펜틸카르보닐기, 3-메틸-n-펜틸카르보닐기, 4-메틸-n-펜틸카르보닐기, 1,1-디메틸-n-부틸카르보닐기, 1,2-디메틸-n-부틸카르보닐기, 1,3-디메틸-n-부틸카르보닐기, 2,2-디메틸-n-부틸카르보닐기, 2,3-디메틸-n-부틸카르보닐기, 3,3-디메틸-n-부틸카르보닐기, 1-에틸-n-부틸카르보닐기, 2-에틸-n-부틸카르보닐기, 1,1,2-트리메틸-n-프로필카르보닐기, 1,2,2-트리메틸-n-프로필카르보닐기, 1-에틸-1-메틸-n-프로필카르보닐기, 1-에틸-2-메틸-n-프로필카르보닐기 등의 쇄상 알킬카르보닐기, 시클로프로필카르보닐기, 시클로부틸카르보닐기, 1-메틸-시클로프로필카르보닐기, 2-메틸-시클로프로필카르보닐기, 시클로펜틸카르보닐기, 1-메틸-시클로부틸카르보닐기, 2-메틸-시클로부틸카르보닐기, 3-메틸-시클로부틸카르보닐기, 1,2-디메틸-시클로프로필카르보닐기, 2,3-디메틸-시클로프로필카르보닐기, 1-에틸-시클로프로필카르보닐기, 2-에틸-시클로프로필카르보닐기, 시클로헥실카르보닐기, 1-메틸-시클로펜틸카르보닐기, 2-메틸-시클로펜틸카르보닐기, 3-메틸-시클로펜틸카르보닐기, 1-에틸-시클로부틸카르보닐기, 2-에틸-시클로부틸카르보닐기, 3-에틸-시클로부틸카르보닐기, 1,2-디메틸-시클로부틸카르보닐기, 1,3-디메틸-시클로부틸카르보닐기, 2,2-디메틸-시클로부틸카르보닐기, 2,3-디메틸-시클로부틸카르보닐기, 2,4-디메틸-시클로부틸카르보닐기, 3,3-디메틸-시클로부틸카르보닐기, 1-n-프로필-시클로프로필카르보닐기, 2-n-프로필-시클로프로필카르보닐기, 1-이소프로필-시클로프로필카르보닐기, 2-이소프로필-시클로프로필카르보닐기, 1,2,2-트리메틸-시클로프로필카르보닐기, 1,2,3-트리메틸-시클로프로필카르보닐기, 2,2,3-트리메틸-시클로프로필카르보닐기, 1-에틸-2-메틸-시클로프로필카르보닐기, 2-에틸-1-메틸-시클로프로필카르보닐기, 2-에틸-2-메틸-시클로프로필기, 2-에틸-3-메틸-시클로프로필카르보닐기 등의 시클로알킬카르보닐기, 비시클로부틸카르보닐기, 비시클로펜틸카르보닐기, 비시클로헥실카르보닐기, 비시클로헵틸카르보닐기, 비시클로옥틸카르보닐기, 비시클로노닐카르보닐기, 비시클로데실카르보닐기 등의 비시클로알킬카르보닐기 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
이들 중에서도, 탄소수 1~4의 알킬카르보닐기가 바람직하며, 메틸카르보닐기가 보다 바람직하다.
ra~rf는, 환을 구성하는 메틸렌기의 수를 나타내며, 서로 독립적으로, 0~4의 정수인데, 바람직하게는 2 이하이고, ra, rb 및 re는, 보다 바람직하게는 1이고, rc, rd 및 rf는, 보다 바람직하게는 0이다.
R2는, 규소원자에 결합하는 기이며, 서로 독립적으로, 치환되어 있을 수도 있는 알킬기, 치환되어 있을 수도 있는 아릴기, 치환되어 있을 수도 있는 아랄킬기, 치환되어 있을 수도 있는 할로겐화알킬기, 치환되어 있을 수도 있는 할로겐화아릴기, 치환되어 있을 수도 있는 할로겐화아랄킬기, 치환되어 있을 수도 있는 알콕시알킬기, 치환되어 있을 수도 있는 알콕시아릴기, 치환되어 있을 수도 있는 알콕시아랄킬기, 혹은 치환되어 있을 수도 있는 알케닐기를 나타내거나, 또는 에폭시기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 메르캅토기, 아미노기 혹은 시아노기를 포함하는 유기기를 나타내고, 알킬기, 아릴기, 아랄킬기, 할로겐화알킬기, 할로겐화아릴기, 할로겐화아랄킬기, 알콕시알킬기, 알콕시아릴기, 알콕시아랄킬기 및 알케닐기의 치환기로는, 예를 들어, 알킬기, 아릴기, 아랄킬기, 할로겐화알킬기, 할로겐화아릴기, 할로겐화아랄킬기, 알콕시알킬기, 알콕시아릴기, 알콕시아랄킬기, 알케닐기, 알콕시기, 아릴옥시기, 아랄킬옥시기 등을 들 수 있고, 이들의 구체예 및 그들의 호적한 탄소수로는, 상술 또는 후술하는 것과 동일한 것을 들 수 있다. 또한, 치환기가 2 이상 존재하는 경우, 치환기끼리가 결합하여 환을 형성할 수도 있다.
아릴기는, 페닐기, 축합환방향족 탄화수소 화합물의 수소원자를 1개 제거하여 유도되는 1가의 기, 환연결방향족 탄화수소 화합물의 수소원자를 1개 제거하여 유도되는 1가의 기 중 어느 것이어도 되고, 그의 탄소수는, 특별히 한정되는 것은 아닌데, 바람직하게는 40 이하, 보다 바람직하게는 30 이하, 보다 한층 바람직하게는 20 이하이다.
그 구체예로는, 페닐기; 1-나프틸기, 2-나프틸기, 1-안트릴기, 2-안트릴기, 9-안트릴기, 1-페난트릴기, 2-페난트릴기, 3-페난트릴기, 4-페난트릴기, 9-페난트릴기, 1-나프타세닐기, 2-나프타세닐기, 5-나프타세닐기, 2-크리세닐기, 1-피레닐기, 2-피레닐기, 펜타세닐기, 벤조피레닐기, 트리페닐레닐기; 비페닐-2-일기, 비페닐-3-일기, 비페닐-4-일기, 파라터페닐-4-일기, 메타터페닐-4-일기, 오르토터페닐-4-일기, 1,1’-비나프틸-2-일기, 2,2’-비나프틸-1-일기 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
아랄킬기는, 아릴기가 치환된 알킬기이며, 이러한 아릴기 및 알킬기의 구체예로는, 상술한 것과 동일한 것을 들 수 있다.
아랄킬기의 탄소수는, 특별히 한정되는 것은 아닌데, 바람직하게는 40 이하, 보다 바람직하게는 30 이하, 보다 한층 바람직하게는 20 이하이다.
아랄킬기의 구체예로는, 페닐메틸기(벤질기), 2-페닐에틸렌기, 3-페닐-n-프로필기, 4-페닐-n-부틸기, 5-페닐-n-펜틸기, 6-페닐-n-헥실기, 7-페닐-n-헵틸기, 8-페닐-n-옥틸기, 9-페닐-n-노닐기, 10-페닐-n-데실기 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
할로겐화알킬기로는, 할로겐원자가 치환된 알킬기이며, 이러한 아릴기의 구체예로는, 상술한 것과 동일한 것을 들 수 있다.
할로겐화알킬기의 탄소수는, 특별히 한정되는 것은 아닌데, 바람직하게는 40 이하, 보다 바람직하게는 30 이하, 보다 한층 바람직하게는 20 이하, 더욱 바람직하게는 10 이하이다.
할로겐원자로는, 불소원자, 염소원자, 브롬원자, 요오드원자를 들 수 있다.
할로겐화알킬기의 구체예로는, 모노플루오로메틸기, 디플루오로메틸기, 트리플루오로메틸기, 브로모디플루오로메틸기, 2-클로로에틸기, 2-브로모에틸기, 1,1-디플루오로에틸기, 2,2,2-트리플루오로에틸기, 1,1,2,2-테트라플루오로에틸기, 2-클로로-1,1,2-트리플루오로에틸기, 펜타플루오로에틸기, 3-브로모프로필기, 2,2,3,3-테트라플루오로프로필기, 1,1,2,3,3,3-헥사플루오로프로필기, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판-2-일기, 3-브로모-2-메틸프로필기, 4-브로모부틸기, 퍼플루오로펜틸기 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
할로겐화아릴기는, 할로겐원자가 치환된 아릴기이며, 이러한 아릴기 및 할로겐원자의 구체예로는, 상술한 것과 동일한 것을 들 수 있다.
할로겐화아릴기의 탄소수는, 특별히 한정되는 것은 아닌데, 바람직하게는 40 이하, 보다 바람직하게는 30 이하, 보다 한층 바람직하게는 20 이하이다.
할로겐화아릴기의 구체예로는, 2-플루오로페닐기, 3-플루오로페닐기, 4-플루오로페닐기, 2,3-디플루오로페닐기, 2,4-디플루오로페닐기, 2,5-디플루오로페닐기, 2,6-디플루오로페닐기, 3,4-디플루오로페닐기, 3,5-디플루오로페닐기, 2,3,4-트리플루오로페닐기, 2,3,5-트리플루오로페닐기, 2,3,6-트리플루오로페닐기, 2,4,5-트리플루오로페닐기, 2,4,6-트리플루오로페닐기, 3,4,5-트리플루오로페닐기, 2,3,4,5-테트라플루오로페닐기, 2,3,4,6-테트라플루오로페닐기, 2,3,5,6-테트라플루오로페닐기, 펜타플루오로페닐기, 2-플루오로-1-나프틸기, 3-플루오로-1-나프틸기, 4-플루오로-1-나프틸기, 6-플루오로-1-나프틸기, 7-플루오로-1-나프틸기, 8-플루오로-1-나프틸기, 4,5-디플루오로-1-나프틸기, 5,7-디플루오로-1-나프틸기, 5,8-디플루오로-1-나프틸기, 5,6,7,8-테트라플루오로-1-나프틸기, 헵타플루오로-1-나프틸기, 1-플루오로-2-나프틸기, 5-플루오로-2-나프틸기, 6-플루오로-2-나프틸기, 7-플루오로-2-나프틸기, 5,7-디플루오로-2-나프틸기, 헵타플루오로-2-나프틸기 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
할로겐화아랄킬기는, 할로겐원자가 치환된 아랄킬기이며, 이러한 아랄킬기 및 할로겐원자의 구체예로는, 상술한 것과 동일한 것을 들 수 있다.
할로겐화아랄킬기의 탄소수는, 특별히 한정되는 것은 아닌데, 바람직하게는 40 이하, 보다 바람직하게는 30 이하, 보다 한층 바람직하게는 20 이하이다.
할로겐화아랄킬기의 구체예로는, 2-플루오로벤질기, 3-플루오로벤질기, 4-플루오로벤질기, 2,3-디플루오로벤질기, 2,4-디플루오로벤질기, 2,5-디플루오로벤질기, 2,6-디플루오로벤질기, 3,4-디플루오로벤질기, 3,5-디플루오로벤질기, 2,3,4-트리플루오로벤질기, 2,3,5-트리플루오로벤질기, 2,3,6-트리플루오로벤질기, 2,4,5-트리플루오로벤질기, 2,4,6-트리플루오로벤질기, 2,3,4,5-테트라플루오로벤질기, 2,3,4,6-테트라플루오로벤질기, 2,3,5,6-테트라플루오로벤질기, 2,3,4,5,6-펜타플루오로벤질기 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
알콕시아릴기는, 알콕시기가 치환된 아릴기이며, 이러한 알콕시기 및 아릴기의 구체예로는, 상술한 것과 동일한 것을 들 수 있다.
알콕시아릴기의 구체예로는, 2-메톡시페닐기, 3-메톡시페닐기, 4-메톡시페닐기, 2-(1-에톡시)페닐기, 3-(1-에톡시)페닐기, 4-(1-에톡시)페닐기, 2-(2-에톡시)페닐기, 3-(2-에톡시)페닐기, 4-(2-에톡시)페닐기, 2-메톡시나프탈렌-1-일기, 3-메톡시나프탈렌-1-일기, 4-메톡시나프탈렌-1-일기, 5-메톡시나프탈렌-1-일기, 6-메톡시나프탈렌-1-일기, 7-메톡시나프탈렌-1-일기 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
알콕시아랄킬기는, 알콕시기가 치환된 아랄킬기이며, 이러한 알콕시기 및 아랄킬기의 구체예로는, 상술한 것과 동일한 것을 들 수 있다.
알콕시알콕시기의 탄소수는, 특별히 한정되는 것은 아닌데, 바람직하게는 40 이하, 보다 바람직하게는 30 이하, 보다 한층 바람직하게는 20 이하이다.
알콕시아랄킬기의 구체예로는, 3-(메톡시페닐)벤질기, 4-(메톡시페닐)벤질기 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
알케닐기는, 직쇄상, 분지쇄상 중 어느 것이어도 되고, 그의 탄소수는, 특별히 한정되는 것은 아닌데, 바람직하게는 40 이하, 보다 바람직하게는 30 이하, 보다 한층 바람직하게는 20 이하, 더욱 바람직하게는 10 이하이다.
알케닐기의 구체예로는, 에테닐기, 1-프로페닐기, 2-프로페닐기, 1-메틸-1-에테닐기, 1-부테닐기, 2-부테닐기, 3-부테닐기, 2-메틸-1-프로페닐기, 2-메틸-2-프로페닐기, 1-에틸에테닐기, 1-메틸-1-프로페닐기, 1-메틸-2-프로페닐기, 1-펜테닐기, 2-펜테닐기, 3-펜테닐기, 4-펜테닐기, 1-n-프로필에테닐기, 1-메틸-1-부테닐기, 1-메틸-2-부테닐기, 1-메틸-3-부테닐기, 2-에틸-2-프로페닐기, 2-메틸-1-부테닐기, 2-메틸-2-부테닐기, 2-메틸-3-부테닐기, 3-메틸-1-부테닐기, 3-메틸-2-부테닐기, 3-메틸-3-부테닐기, 1,1-디메틸-2-프로페닐기, 1-이소프로필에테닐기, 1,2-디메틸-1-프로페닐기, 1,2-디메틸-2-프로페닐기, 1-시클로펜테닐기, 2-시클로펜테닐기, 3-시클로펜테닐기, 1-헥세닐기, 2-헥세닐기, 3-헥세닐기, 4-헥세닐기, 5-헥세닐기, 1-메틸-1-펜테닐기, 1-메틸-2-펜테닐기, 1-메틸-3-펜테닐기, 1-메틸-4-펜테닐기, 1-n-부틸에테닐기, 2-메틸-1-펜테닐기, 2-메틸-2-펜테닐기, 2-메틸-3-펜테닐기, 2-메틸-4-펜테닐기, 2-n-프로필-2-프로페닐기, 3-메틸-1-펜테닐기, 3-메틸-2-펜테닐기, 3-메틸-3-펜테닐기, 3-메틸-4-펜테닐기, 3-에틸-3-부테닐기, 4-메틸-1-펜테닐기, 4-메틸-2-펜테닐기, 4-메틸-3-펜테닐기, 4-메틸-4-펜테닐기, 1,1-디메틸-2-부테닐기, 1,1-디메틸-3-부테닐기, 1,2-디메틸-1-부테닐기, 1,2-디메틸-2-부테닐기, 1,2-디메틸-3-부테닐기, 1-메틸-2-에틸-2-프로페닐기, 1-s-부틸에테닐기, 1,3-디메틸-1-부테닐기, 1,3-디메틸-2-부테닐기, 1,3-디메틸-3-부테닐기, 1-이소부틸에테닐기, 2,2-디메틸-3-부테닐기, 2,3-디메틸-1-부테닐기, 2,3-디메틸-2-부테닐기, 2,3-디메틸-3-부테닐기, 2-이소프로필-2-프로페닐기, 3,3-디메틸-1-부테닐기, 1-에틸-1-부테닐기, 1-에틸-2-부테닐기, 1-에틸-3-부테닐기, 1-n-프로필-1-프로페닐기, 1-n-프로필-2-프로페닐기, 2-에틸-1-부테닐기, 2-에틸-2-부테닐기, 2-에틸-3-부테닐기, 1,1,2-트리메틸-2-프로페닐기, 1-t-부틸에테닐기, 1-메틸-1-에틸-2-프로페닐기, 1-에틸-2-메틸-1-프로페닐기, 1-에틸-2-메틸-2-프로페닐기, 1-이소프로필-1-프로페닐기, 1-이소프로필-2-프로페닐기, 1-메틸-2-시클로펜테닐기, 1-메틸-3-시클로펜테닐기, 2-메틸-1-시클로펜테닐기, 2-메틸-2-시클로펜테닐기, 2-메틸-3-시클로펜테닐기, 2-메틸-4-시클로펜테닐기, 2-메틸-5-시클로펜테닐기, 2-메틸렌-시클로펜틸기, 3-메틸-1-시클로펜테닐기, 3-메틸-2-시클로펜테닐기, 3-메틸-3-시클로펜테닐기, 3-메틸-4-시클로펜테닐기, 3-메틸-5-시클로펜테닐기, 3-메틸렌-시클로펜틸기, 1-시클로헥세닐기, 2-시클로헥세닐기, 3-시클로헥세닐기 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
에폭시기를 포함하는 유기기로는, 글리시독시메틸기, 글리시독시에틸기, 글리시독시프로필기, 글리시독시부틸기, 에폭시시클로헥실기 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
아크릴로일기를 포함하는 유기기로는, 아크릴로일메틸기, 아크릴로일에틸기, 아크릴로일프로필기 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
메타크릴로일기를 포함하는 유기기로는, 메타크릴로일메틸기, 메타크릴로일에틸기, 메타크릴로일프로필기 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
메르캅토기를 포함하는 유기기로는, 에틸메르캅토기, 부틸메르캅토기, 헥실메르캅토기, 옥틸메르캅토기 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
아미노기를 포함하는 유기기로는, 아미노기, 아미노메틸기, 아미노에틸기 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
시아노기를 포함하는 유기기로는, 시아노에틸기, 시아노프로필기 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
R3은, 규소에 결합하는 기 또는 원자이며, 서로 독립적으로, 알콕시기, 아랄킬옥시기, 아실옥시기 또는 할로겐원자를 나타내고, 알콕시기 및 할로겐원자의 구체예로는, 상술한 것과 동일한 것을 들 수 있다.
아랄킬옥시기는, 아랄킬알코올의 하이드록시기로부터 수소원자를 제거하여 유도되는 기이며, 이러한 아랄킬기의 구체예로는, 상술한 것과 동일한 것을 들 수 있다.
아랄킬옥시기의 탄소수는, 특별히 한정되는 것은 아닌데, 바람직하게는 40 이하, 보다 바람직하게는 30 이하, 보다 한층 바람직하게는 20 이하이다.
아랄킬옥시기의 구체예로는, 페닐메틸옥시기(벤질옥시기), 2-페닐에틸렌옥시기, 3-페닐-n-프로필옥시기, 4-페닐-n-부틸옥시기, 5-페닐-n-펜틸옥시기, 6-페닐-n-헥실옥시기, 7-페닐-n-헵틸옥시기, 8-페닐-n-옥틸옥시기, 9-페닐-n-노닐옥시기, 10-페닐-n-데실옥시기 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
아실옥시기는, 카르본산 화합물의 카르본산기로부터 수소원자를 제거하여 유도되는 기이며, 전형적으로는, 알킬카르본산, 아릴카르본산 또는 아랄킬카르본산의 카르본산기로부터 수소원자를 제거하여 유도되는 알킬카르보닐옥시기, 아릴카르보닐옥시기 또는 아랄킬카르보닐옥시기를 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다. 이러한 알킬카르본산, 아릴카르본산 및 아랄킬카르본산에 있어서의 알킬기, 아릴기 및 아랄킬기의 구체예로는, 상술한 것과 동일한 것을 들 수 있다.
아실옥시기의 구체예로는, 메틸카르보닐옥시기, 에틸카르보닐옥시기, n-프로필카르보닐옥시기, 이소프로필카르보닐옥시기, n-부틸카르보닐옥시기, 이소부틸카르보닐옥시기, s-부틸카르보닐옥시기, t-부틸카르보닐옥시기, n-펜틸카르보닐옥시기, 1-메틸-n-부틸카르보닐옥시기, 2-메틸-n-부틸카르보닐옥시기, 3-메틸-n-부틸카르보닐옥시기, 1,1-디메틸-n-프로필카르보닐옥시기, 1,2-디메틸-n-프로필카르보닐옥시기, 2,2-디메틸-n-프로필카르보닐옥시기, 1-에틸-n-프로필카르보닐옥시기, n-헥실카르보닐옥시기, 1-메틸-n-펜틸카르보닐옥시기, 2-메틸-n-펜틸카르보닐옥시기, 3-메틸-n-펜틸카르보닐옥시기, 4-메틸-n-펜틸카르보닐옥시기, 1,1-디메틸-n-부틸카르보닐옥시기, 1,2-디메틸-n-부틸카르보닐옥시기, 1,3-디메틸-n-부틸카르보닐옥시기, 2,2-디메틸-n-부틸카르보닐옥시기, 2,3-디메틸-n-부틸카르보닐옥시기, 3,3-디메틸-n-부틸카르보닐옥시기, 1-에틸-n-부틸카르보닐옥시기, 2-에틸-n-부틸카르보닐옥시기, 1,1,2-트리메틸-n-프로필카르보닐옥시기, 1,2,2-트리메틸-n-프로필카르보닐옥시기, 1-에틸-1-메틸-n-프로필카르보닐옥시기, 1-에틸-2-메틸-n-프로필카르보닐옥시기, 페닐카르보닐옥시기, 토실카르보닐옥시기 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
a는, 0~2의 정수인데, 바람직하게는 0 또는 1, 보다 바람직하게는 0이다.
이하, 식(1)로 표시되는 가교성기함유 실란의 구체예를 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다. 한편, 각 식 중, T는, 서로 독립적으로, 하이드록시기 또는 탄소수 1~3의 알콕시기를 나타내는데, 하이드록시기, 메톡시기, 에톡시기가 바람직하다.
[화학식 8]
Figure pct00008
[화학식 9]
Figure pct00009
[화학식 10]
Figure pct00010
[화학식 11]
Figure pct00011
[화학식 12]
Figure pct00012
[화학식 13]
Figure pct00013
[화학식 14]
Figure pct00014
[화학식 15]
Figure pct00015
[화학식 16]
Figure pct00016
[화학식 17]
Figure pct00017
[화학식 18]
Figure pct00018
[화학식 19]
Figure pct00019
[화학식 20]
Figure pct00020
[화학식 21]
Figure pct00021
[화학식 22]
Figure pct00022
[화학식 23]
Figure pct00023
[화학식 24]
Figure pct00024
[화학식 25]
Figure pct00025
[화학식 26]
Figure pct00026
[화학식 27]
Figure pct00027
본 발명의 막형성용 조성물은, 용매를 포함한다.
이러한 용매는, 상기 및 하기 가수분해성 실란, 그의 가수분해물 또는 그의 가수분해축합물이나 기타 성분을 용해하는 한 제한되는 것은 아니다.
그 구체예로는, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 프로필렌글리콜, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 메틸이소부틸카르비놀, 프로필렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 톨루엔, 자일렌, 메틸에틸케톤, 시클로펜탄온, 시클로헥사논, 2-하이드록시프로피온산에틸, 2-하이드록시-2-메틸프로피온산에틸, 에톡시아세트산에틸, 하이드록시아세트산에틸, 2-하이드록시-3-메틸부탄산메틸, 3-메톡시프로피온산메틸, 3-메톡시프로피온산에틸, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-에톡시프로피온산메틸, 피루브산메틸, 피루브산에틸, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜디메틸에테르, 프로필렌글리콜디에틸에테르, 프로필렌글리콜디프로필에테르, 프로필렌글리콜디부틸에테르, 유산에틸, 유산프로필, 유산이소프로필, 유산부틸, 유산이소부틸, 포름산메틸, 포름산에틸, 포름산프로필, 포름산이소프로필, 포름산부틸, 포름산이소부틸, 포름산아밀, 포름산이소아밀, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산아밀, 아세트산이소아밀, 아세트산헥실, 프로피온산메틸, 프로피온산에틸, 프로피온산프로필, 프로피온산이소프로필, 프로피온산부틸, 프로피온산이소부틸, 부티르산메틸, 부티르산에틸, 부티르산프로필, 부티르산이소프로필, 부티르산부틸, 부티르산이소부틸, 하이드록시아세트산에틸, 2-하이드록시-2-메틸프로피온산에틸, 3-메톡시-2-메틸프로피온산메틸, 2-하이드록시-3-메틸부티르산메틸, 메톡시아세트산에틸, 에톡시아세트산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산에틸, 3-메톡시부틸아세테이트, 3-메톡시프로필아세테이트, 3-메틸-3-메톡시부틸아세테이트, 3-메틸-3-메톡시부틸프로피오네이트, 3-메틸-3-메톡시부틸부티레이트, 아세토아세트산메틸, 톨루엔, 자일렌, 메틸에틸케톤, 메틸프로필케톤, 메틸부틸케톤, 2-헵탄온, 3-헵탄온, 4-헵탄온, 시클로헥사논, N,N-디메틸포름아미드, N-메틸아세트아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈, 4-메틸-2-펜탄올, γ-부티로락톤 등을 들 수 있고, 용매는 1종 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 막형성용 조성물은, 용매로서 물을 포함하고 있을 수도 있고, 그 함유량은, 해당 조성물이 포함하는 용매에 대하여, 바람직하게 30질량% 이하, 보다 바람직하게는 20질량% 이하, 보다 한층 바람직하게는 15질량% 이하이다.
본 발명에 있어서는, 막 밀도 등의 막 물성의 조정 등을 목적으로 하여, 상기 가수분해성 실란은, 식(1)로 표시되는 가교성기함유 실란과 함께, 식(2)로 표시되는 기타 실란 및 식(3)으로 표시되는 기타 실란으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하고 있을 수도 있다.
이들 중에서도, 식(2)로 표시되는 기타 실란이 바람직하다.
[화학식 28]
Figure pct00028
R11은, 규소원자에 결합하는 기이며, 서로 독립적으로, 치환되어 있을 수도 있는 알킬기, 치환되어 있을 수도 있는 아릴기, 치환되어 있을 수도 있는 아랄킬기, 치환되어 있을 수도 있는 할로겐화알킬기, 치환되어 있을 수도 있는 할로겐화아릴기, 치환되어 있을 수도 있는 할로겐화아랄킬기, 치환되어 있을 수도 있는 알콕시알킬기, 치환되어 있을 수도 있는 알콕시아릴기, 치환되어 있을 수도 있는 알콕시아랄킬기, 혹은 치환되어 있을 수도 있는 알케닐기를 나타내거나, 또는 에폭시기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 메르캅토기, 아미노기 혹은 시아노기를 포함하는 유기기를 나타내고, R12는, 규소에 결합하는 기 또는 원자이며, 서로 독립적으로, 알콕시기, 아랄킬옥시기, 아실옥시기, 또는 할로겐원자를 나타내고, R21은, 규소원자에 결합하는 기이며, 서로 독립적으로, 치환되어 있을 수도 있는 알킬기, 치환되어 있을 수도 있는 아릴기, 치환되어 있을 수도 있는 아랄킬기, 치환되어 있을 수도 있는 할로겐화알킬기, 치환되어 있을 수도 있는 할로겐화아릴기, 치환되어 있을 수도 있는 할로겐화아랄킬기, 치환되어 있을 수도 있는 알콕시알킬기, 치환되어 있을 수도 있는 알콕시아릴기, 치환되어 있을 수도 있는 알콕시아랄킬기, 혹은 치환되어 있을 수도 있는 알케닐기를 나타내거나, 또는 에폭시기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 메르캅토기, 아미노기 혹은 시아노기를 포함하는 유기기를 나타내고, R22는, 규소에 결합하는 기 또는 원자이며, 서로 독립적으로, 알콕시기, 아랄킬옥시기, 아실옥시기, 또는 할로겐원자를 나타내고, Y는, 알킬렌기 또는 아릴렌기를 나타내고, 이들 알킬기, 아릴기, 아랄킬기, 할로겐화알킬기, 할로겐화아릴기, 할로겐화아랄킬기, 알콕시알킬기, 알콕시아릴기, 알콕시아랄킬기, 알케닐기, 알콕시기, 아랄킬옥시기, 아실옥시기, 할로겐원자 및 에폭시기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 메르캅토기, 아미노기 또는 시아노기를 포함하는 유기기 및 알킬렌기 그리고 알킬기, 아릴기, 아랄킬기, 알킬기, 할로겐화아릴기, 할로겐화아랄킬기, 알콕시알킬기, 알콕시아릴기, 알콕시아랄킬기 및 알케닐기의 치환기의 구체예 및 그들의 호적한 탄소수로는, 상술한 것과 동일한 것을 들 수 있다.
아릴렌기는, 아릴기의 수소원자를 추가로 1개 제거하여 유도되는 2가의 기이며, 그러한 아릴기의 구체예로는, 상술한 것과 동일한 것을 들 수 있다.
아릴렌기의 탄소수는, 특별히 한정되는 것은 아닌데, 바람직하게는 40 이하, 보다 바람직하게는 30 이하, 보다 한층 바람직하게는 20 이하이다.
아릴렌기의 구체예로는, 1,2-페닐렌기, 1,3-페닐렌기, 1,4-페닐렌기; 1,5-나프탈렌디일기, 1,8-나프탈렌디일기, 2,6-나프탈렌디일기, 2,7-나프탈렌디일기, 1,2-안트라센디일기, 1,3-안트라센디일기, 1,4-안트라센디일기, 1,5-안트라센디일기, 1,6-안트라센디일기, 1,7-안트라센디일기, 1,8-안트라센디일기, 2,3-안트라센디일기, 2,6-안트라센디일기, 2,7-안트라센디일기, 2,9-안트라센디일기, 2,10-안트라센디일기, 9,10-안트라센디일기 등의 축합환방향족 탄화수소 화합물의 방향환 상의 수소원자를 2개 제거하여 유도되는 기; 4,4’-비페닐디일기, 4,4”-파라터페닐디일기의 환연결방향족 탄화수소 화합물의 방향환 상의 수소원자를 2개 제거하여 유도되는 기 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
b는, 0~3의 정수를 나타내는데, 바람직하게는 0 또는 1, 보다 바람직하게는 0이다.
c는, 서로 독립적으로, 0~2의 정수를 나타내는데, 바람직하게는 0 또는 1, 보다 바람직하게는 0이다.
식(2)로 표시되는 기타 실란의 구체예는, 테트라메톡시실란, 테트라클로르실란, 테트라아세톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라n-프로폭시실란, 테트라이소프로폭시실란, 테트라n-부톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리클로로실란, 메틸트리아세톡시실란, 메틸트리프로폭시실란, 메틸트리부톡시실란, 메틸트리아밀옥시실란, 메틸트리페녹시실란, 메틸트리벤질옥시실란, 메틸트리페네틸옥시실란, 글리시독시메틸트리메톡시실란, 글리시독시메틸트리에톡시실란, α-글리시독시에틸트리메톡시실란, α-글리시독시에틸트리에톡시실란, β-글리시독시에틸트리메톡시실란, β-글리시독시에틸트리에톡시실란, α-글리시독시프로필트리메톡시실란, α-글리시독시프로필트리에톡시실란, β-글리시독시프로필트리메톡시실란, β-글리시독시프로필트리에톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필트리에톡시실란, γ-글리시독시프로필트리프로폭시실란, γ-글리시독시프로필트리부톡시실란, γ-글리시독시프로필트리페녹시실란, α-글리시독시부틸트리메톡시실란, α-글리시독시부틸트리에톡시실란, β-글리시독시부틸트리에톡시실란, γ-글리시독시부틸트리메톡시실란, γ-글리시독시부틸트리에톡시실란, δ-글리시독시부틸트리메톡시실란, δ-글리시독시부틸트리에톡시실란, (3,4-에폭시시클로헥실)메틸트리메톡시실란, (3,4-에폭시시클로헥실)메틸트리에톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리에톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리프로폭시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리부톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리페녹시실란, γ-(3,4-에폭시시클로헥실)프로필트리메톡시실란, γ-(3,4-에폭시시클로헥실)프로필트리에톡시실란, δ-(3,4-에폭시시클로헥실)부틸트리메톡시실란, δ-(3,4-에폭시시클로헥실)부틸트리에톡시실란, 글리시독시메틸메틸디메톡시실란, 글리시독시메틸메틸디에톡시실란, α-글리시독시에틸메틸디메톡시실란, α-글리시독시에틸메틸디에톡시실란, β-글리시독시에틸메틸디메톡시실란, β-글리시독시에틸에틸디메톡시실란, α-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, α-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, β-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, β-글리시독시프로필에틸디메톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸디프로폭시실란, γ-글리시독시프로필메틸디부톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸디페녹시실란, γ-글리시독시프로필에틸디메톡시실란, γ-글리시독시프로필에틸디에톡시실란, γ-글리시독시프로필비닐디메톡시실란, γ-글리시독시프로필비닐디에톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리클로로실란, 비닐트리아세톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 메톡시페닐트리메톡시실란, 메톡시페닐트리에톡시실란, 메톡시페닐트리아세톡시실란, 메톡시페닐트리클로로실란, 메톡시벤질트리메톡시실란, 메톡시벤질트리에톡시실란, 메톡시벤질트리아세톡시실란, 메톡시벤질트리클로로실란, 메톡시페네틸트리메톡시실란, 메톡시페네틸트리에톡시실란, 메톡시페네틸트리아세톡시실란, 메톡시페네틸트리클로로실란, 에톡시페닐트리메톡시실란, 에톡시페닐트리에톡시실란, 에톡시페닐트리아세톡시실란, 에톡시페닐트리클로로실란, 에톡시벤질트리메톡시실란, 에톡시벤질트리에톡시실란, 에톡시벤질트리아세톡시실란, 에톡시벤질트리클로로실란, 이소프로폭시페닐트리메톡시실란, 이소프로폭시페닐트리에톡시실란, 이소프로폭시페닐트리아세톡시실란, 이소프로폭시페닐트리클로로실란, 이소프로폭시벤질트리메톡시실란, 이소프로폭시벤질트리에톡시실란, 이소프로폭시벤질트리아세톡시실란, 이소프로폭시벤질트리클로로실란, t-부톡시페닐트리메톡시실란, t-부톡시페닐트리에톡시실란, t-부톡시페닐트리아세톡시실란, t-부톡시페닐트리클로로실란, t-부톡시벤질트리메톡시실란, t-부톡시벤질트리에톡시실란, t-부톡시벤질트리아세톡시실란, t-부톡시디벤질트리클로로실란, 메톡시나프틸트리메톡시실란, 메톡시나프틸트리에톡시실란, 메톡시나프틸트리아세톡시실란, 메톡시나프틸트리클로로실란, 에톡시나프틸트리메톡시실란, 에톡시나프틸트리에톡시실란, 에톡시나프틸트리아세톡시실란, 에톡시나프틸트리클로로실란, γ-클로로프로필트리메톡시실란, γ-클로로프로필트리에톡시실란, γ-클로로프로필트리아세톡시실란, 3,3,3-트리플로로프로필트리메톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, γ-메르캅토프로필트리메톡시실란, γ-메르캅토프로필트리에톡시실란, β-시아노에틸트리에톡시실란, 클로로메틸트리메톡시실란, 클로로메틸트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 페닐메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 페닐메틸디에톡시실란, γ-클로로프로필메틸디메톡시실란, γ-클로로프로필메틸디에톡시실란, 디메틸디아세톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필메틸디메톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필메틸디에톡시실란, γ-메르캅토프로필메틸디메톡시실란, γ-메르캅토메틸디에톡시실란, 메틸비닐디메톡시실란, 메틸비닐디에톡시실란이나, 식(A-1)~(A-41)로 표시되는 실란 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
이들 중에서도, 본 발명의 조성물로부터 얻어지는 막의 가교밀도를 향상시켜, 레지스트막의 성분의 해당 얻어지는 막에의 확산 등을 억제하여, 해당 레지스트막의 레지스트 특성의 유지·개선하는 관점 등에서, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란 등의 4관능성의 실란이 바람직하다.
[화학식 29]
Figure pct00029
[화학식 30]
Figure pct00030
[화학식 31]
Figure pct00031
식(3)으로 표시되는 기타 실란의 구체예로는, 메틸렌비스트리메톡시실란, 메틸렌비스트리클로로실란, 메틸렌비스트리아세톡시실란, 에틸렌비스트리에톡시실란, 에틸렌비스트리클로로실란, 에틸렌비스트리아세톡시실란, 프로필렌비스트리에톡시실란, 부틸렌비스트리메톡시실란, 페닐렌비스트리메톡시실란, 페닐렌비스트리에톡시실란, 페닐렌비스메틸디에톡시실란, 페닐렌비스메틸디메톡시실란, 나프틸렌비스트리메톡시실란, 비스트리메톡시디실란, 비스트리에톡시디실란, 비스에틸디에톡시디실란, 비스메틸디메톡시디실란 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
본 발명에 있어서는, 상기 가수분해성 실란은, 오늄기를 분자 내에 갖는 가수분해성 오가노실란을 포함하고 있을 수도 있다. 오늄기를 분자 내에 갖는 가수분해성 오가노실란을 이용함으로써, 가수분해성 실란의 가교반응을 효과적으로 또한 효율적으로 촉진할 수 있다.
이러한 오늄기를 분자 내에 갖는 가수분해성 오가노실란의 호적한 일례는, 식(4)로 표시된다.
[화학식 32]
Figure pct00032
R31은, 규소원자에 결합하는 기이며, 서로 독립적으로, 오늄기 또는 그것을 포함하는 유기기이며, R32는, 규소원자에 결합하는 기이며, 서로 독립적으로, 치환되어 있을 수도 있는 알킬기, 치환되어 있을 수도 있는 아릴기, 치환되어 있을 수도 있는 아랄킬기, 치환되어 있을 수도 있는 할로겐화알킬기, 치환되어 있을 수도 있는 할로겐화아릴기, 치환되어 있을 수도 있는 할로겐화아랄킬기, 치환되어 있을 수도 있는 알콕시알킬기, 치환되어 있을 수도 있는 알콕시아릴기, 치환되어 있을 수도 있는 알콕시아랄킬기, 혹은 치환되어 있을 수도 있는 알케닐기를 나타내거나, 또는 에폭시기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 메르캅토기, 아미노기 혹은 시아노기를 포함하는 유기기이며, R33은, 서로 독립적으로, 규소원자에 결합하는 기 또는 원자이며, 알콕시기, 아랄킬옥시기, 아실옥시기, 또는 할로겐원자이며, e는, 1 또는 2를 나타내고, f는, 0 또는 1을 나타내고, 1≤e+f≤2를 만족한다.
이러한 알킬기, 아릴기, 아랄킬기, 할로겐화알킬기, 할로겐화아릴기, 할로겐화아랄킬기, 알콕시알킬기, 알콕시아릴기, 알콕시아랄킬기, 알케닐기, 알콕시기 및 에폭시기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 메르캅토기, 아미노기 또는 시아노기를 포함하는 유기기 그리고 알킬기, 아릴기, 아랄킬기, 알킬기, 할로겐화아릴기, 할로겐화아랄킬기, 알콕시알킬기, 알콕시아릴기, 알콕시아랄킬기 및 알케닐기의 치환기의 구체예 및 그들의 호적한 탄소수로는, 상술한 것과 동일한 것을 들 수 있다.
보다 상세히 서술하면, 오늄기의 구체예로는, 환상 암모늄기 또는 쇄상 암모늄기를 들 수 있고, 제3급 암모늄기 또는 제4급 암모늄기가 바람직하다.
즉, 오늄기 또는 그것을 포함하는 유기기의 호적한 구체예로는, 환상 암모늄기 혹은 쇄상 암모늄기 또는 이들 중 적어도 일방을 포함하는 유기기를 들 수 있고, 제3급 암모늄기 혹은 제4급 암모늄기 또는 이들 중 적어도 일방을 포함하는 유기기가 바람직하다.
한편, 오늄기가 환상 암모늄기인 경우, 암모늄기를 구성하는 질소원자가 환을 구성하는 원자를 겸한다. 이때, 환을 구성하는 질소원자와 실리콘원자가 직접 또는 2가의 연결기를 개재하여 결합되어 있는 경우와, 환을 구성하는 탄소원자와 실리콘원자가 직접적으로 또는 2가의 연결기를 개재하여 결합되어 있는 경우가 있다.
본 발명의 호적한 태양의 일례에 있어서는, R31은, 식(S1)로 표시되는 헤테로방향족 환상 암모늄기이다.
[화학식 33]
Figure pct00033
A1, A2, A3 및 A4는, 서로 독립적으로, 식(J1)~(J3) 중 어느 하나로 표시되는 기를 나타내는데, A1~A4 중 적어도 1개는, 식(J2)로 표시되는 기이며, 식(4)에 있어서의 규소원자가, A1~A4 중 어느 것과 결합하는지에 따라, A1~A4 각각과, 그들 각각에 인접하여 함께 환을 구성하는 원자와의 사이의 결합이, 단결합인지, 이중결합인지가, 구성되는 환이 방향족성을 나타내도록 정해진다.
[화학식 34]
Figure pct00034
R30은, 서로 독립적으로, 단결합, 수소원자, 알킬기, 아릴기, 아랄킬기, 할로겐화알킬기, 할로겐화아릴기, 할로겐화아랄킬기 또는 알케닐기를 나타내고, 알킬기, 아릴기, 아랄킬기, 할로겐화알킬기, 할로겐화아릴기, 할로겐화아랄킬기 및 알케닐기의 구체예 및 그들의 호적한 탄소수로는, 상술한 바와 동일한 것을 들 수 있다.
R34는, 서로 독립적으로, 알킬기, 아릴기, 아랄킬기, 할로겐화알킬기, 할로겐화아릴기, 할로겐화아랄킬기, 알케닐기 또는 하이드록시기를 나타내고, R34가 2개 이상 존재하는 경우, 2개의 R34는, 서로 결합하여 환을 형성하고 있을 수도 있고, 2개의 R34가 형성하는 환은 가교환구조일 수도 있고, 이러한 경우에 있어서는, 환상 암모늄기는, 아다만탄환, 노보넨환, 스피로환 등을 갖게 된다.
이러한 알킬기, 아릴기, 아랄킬기, 할로겐화알킬기, 할로겐화아릴기, 할로겐화아랄킬기 및 알케닐기의 구체예 및 그들의 호적한 탄소수로는, 상술한 바와 동일한 것을 들 수 있다.
n1은, 1~8의 정수이며, m1은, 0 또는 1이고, m2는, 0 또는 1로부터 단환 혹은 다환으로 치환가능한 최대수까지의 양의 정수이다.
m1이 0인 경우, A1~A4를 포함하는 (4+n1)원환이 구성된다. 즉, n1이 1일 때는 5원환, n1이 2일 때는 6원환, n1이 3일 때는 7원환, n1이 4일 때는 8원환, n1이 5일 때는 9원환, n1이 6일 때는 10원환, n1이 7일 때는 11원환, n1이 8일 때는 12원환이, 각각 구성된다.
m1이 1인 경우, A1~A3을 포함하는 (4+n1)원환과 A4를 포함하는 6원환이 축합된 축합환이 형성된다.
A1~A4는, 식(J1)~(J3) 중 어느 것인지에 따라서, 환을 구성하는 원자 상에 수소원자를 갖는 경우와, 수소원자를 갖지 않는 경우가 있는데, A1~A4가, 환을 구성하는 원자 상에 수소원자를 갖는 경우, 그 수소원자는, R34로 치환되어 있을 수도 있다. 또한, A1~A4 중의 환구성원자 이외의 환구성원자로, R34가 치환되어 있을 수도 있다. 이러한 사정으로부터, 상술한 바와 같이, m2는, 0 또는 1로부터 단환 혹은 다환으로 치환가능한 최대수까지의 정수로부터 선택된다.
식(S1)로 표시되는 헤테로방향족 환상 암모늄기의 결합수는, 이러한 단환 또는 축합환에 존재하는 임의의 탄소원자 또는 질소원자에 존재하며, 규소원자와 직접 결합하거나, 또는 연결기가 결합하여 환상 암모늄을 포함하는 유기기가 구성되며, 이것이 규소원자와 결합한다.
이러한 연결기로는, 알킬렌기, 아릴렌기, 알케닐렌기 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
알킬렌기 및 아릴렌기의 구체예 및 그들의 호적한 탄소수로는, 상술한 것과 동일한 것을 들 수 있다.
알케닐렌기는, 알케닐기의 수소원자를 추가로 1개 제거하여 유도되는 2가의 기이며, 이러한 알케닐기의 구체예로는, 상술한 것과 동일한 것을 들 수 있다.
알케닐렌기의 탄소수는, 특별히 한정되는 것은 아닌데, 바람직하게는 40 이하, 보다 바람직하게는 30 이하, 보다 한층 바람직하게는 20 이하이다.
그 구체예로는, 비닐렌, 1-메틸비닐렌, 프로페닐렌, 1-부테닐렌, 2-부테닐렌, 1-펜테닐렌, 2-펜테닐렌기 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
식(S1)로 표시되는 헤테로방향족 환상 암모늄기를 갖는 식(4)로 표시되는 가수분해성 오가노실란의 구체예를 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
[화학식 35]
Figure pct00035
[화학식 36]
Figure pct00036
[화학식 37]
Figure pct00037
본 발명의 호적한 태양의 기타 일례에 있어서는, R31은, 식(S2)로 표시되는 헤테로지방족 환상 암모늄기이다.
[화학식 38]
Figure pct00038
A5, A6, A7 및 A8은, 서로 독립적으로, 식(J4)~(J6) 중 어느 하나로 표시되는 기를 나타내는데, A5~A8 중 적어도 1개는, 식(J5)로 표시되는 기이며, 식(4)에 있어서의 실리콘원자가, A5~A8 중 어느 것과 결합하는지에 따라, A5~A8 각각과, 그들 각각에 인접하여 함께 환을 구성하는 원자의 결합이, 단결합인지, 이중결합인지가, 구성되는 환이 비방향족성을 나타내도록 정해진다.
[화학식 39]
Figure pct00039
R30은, 서로 독립적으로, 단결합, 수소원자, 알킬기, 아릴기, 아랄킬기, 할로겐화알킬기, 할로겐화아릴기, 할로겐화아랄킬기 또는 알케닐기를 나타내고, 알킬기, 아릴기, 아랄킬기, 할로겐화알킬기, 할로겐화아릴기, 할로겐화아랄킬기 및 알케닐기의 구체예 및 그들의 호적한 탄소수로는, 상술한 것과 동일한 것을 들 수 있다.
R35는, 서로 독립적으로, 알킬기, 아릴기, 아랄킬기, 할로겐화알킬기, 할로겐화아릴기, 할로겐화아랄킬기, 알케닐기 또는 하이드록시기를 나타내고, R35가 2개 이상 존재하는 경우, 2개의 R35는, 서로 결합하여 환을 형성하고 있을 수도 있고, 2개의 R35가 형성하는 환은 가교환구조일 수도 있고, 이러한 경우에 있어서는, 환상 암모늄기는, 아다만탄환, 노보넨환, 스피로환 등을 갖게 된다.
알킬기, 아릴기, 아랄킬기, 할로겐화알킬기, 할로겐화아릴기, 할로겐화아랄킬기 및 알케닐기의 구체예 및 그들의 호적한 탄소수로는, 상술한 것과 동일한 것을 들 수 있다.
n2는, 1~8의 정수이며, m3은, 0 또는 1이고, m4는, 0 또는 1로부터 단환 혹은 다환으로 치환가능한 최대수까지의 양의 정수이다.
m3이 0인 경우, A5~A8을 포함하는 (4+n2)원환이 구성된다. 즉, n2가 1일 때는 5원환, n2가 2일 때는 6원환, n2가 3일 때는 7원환, n2가 4일 때는 8원환, n2가 5일 때는 9원환, n2가 6일 때는 10원환, n2가 7일 때는 11원환, n2가 8일 때는 12원환이, 각각 구성된다.
m3이 1인 경우, A5~A7을 포함하는 (4+n2)원환과 A8을 포함하는 6원환이 축합된 축합환이 형성된다.
A5~A8은, 식(J4)~(J6) 중 어느 것인지에 따라서, 환을 구성하는 원자 상에 수소원자를 갖는 것과, 수소원자를 갖지 않는 것이 있는데, A5~A8이, 환을 구성하는 원자 상에 수소원자를 갖는 경우, 그 수소원자는, R35로 치환되어 있을 수도 있다. 또한, A5~A8 중의 환구성원자 이외의 환구성원자로, R35가 치환되어 있을 수도 있다.
이러한 사정으로부터, 상술한 바와 같이, m4는, 0 또는 1로부터 단환 혹은 다환으로 치환가능한 최대수까지의 정수로부터 선택된다.
식(S2)로 표시되는 헤테로지방족 환상 암모늄기의 결합수는, 이러한 단환 또는 축합환에 존재하는 임의의 탄소원자 또는 질소원자에 존재하며, 규소원자와 직접 결합하거나, 또는 연결기가 결합하여 환상 암모늄을 포함하는 유기기가 구성되며, 이것이 규소원자와 결합한다.
이러한 연결기로는, 알킬렌기, 아릴렌기 또는 알케닐렌기를 들 수 있고, 알킬렌기, 아릴렌기 및 알케닐렌기의 구체예 및 그들의 호적한 탄소수로는, 상술한 바와 동일한 것을 들 수 있다.
식(S2)로 표시되는 헤테로지방족 환상 암모늄기를 갖는 식(4)로 표시되는 가수분해성 오가노실란의 구체예를 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
[화학식 40]
Figure pct00040
[화학식 41]
Figure pct00041
본 발명의 호적한 태양의 기타 일례에 있어서는, R31은, 식(S3)으로 표시되는 쇄상 암모늄기이다.
[화학식 42]
Figure pct00042
R30은, 서로 독립적으로, 수소원자, 알킬기, 아릴기, 아랄킬기, 할로겐화알킬기, 할로겐화아릴기, 할로겐화아랄킬기 또는 알케닐기를 나타내고, 알킬기, 아릴기, 아랄킬기, 할로겐화알킬기, 할로겐화아릴기, 할로겐화아랄킬기 및 알케닐기의 구체예 및 그들의 호적한 탄소수로는, 상술한 바와 동일한 것을 들 수 있다.
식(S3)으로 표시되는 쇄상 암모늄기는, 규소원자와 직접 결합하거나, 또는 연결기가 결합하여 쇄상 암모늄기를 포함하는 유기기가 구성되며, 이것이 규소원자와 결합한다.
이러한 연결기로는, 알킬렌기, 아릴렌기 또는 알케닐렌기를 들 수 있고, 알킬렌기, 아릴렌기 및 알케닐렌기의 구체예로는, 상술한 바와 동일한 것을 들 수 있다.
식(S3)으로 표시되는 쇄상 암모늄기를 갖는 식(4)로 표시되는 가수분해성 오가노실란의 구체예를 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
[화학식 43]
Figure pct00043
[화학식 44]
Figure pct00044
본 발명의 막형성용 조성물은, 가수분해성 실란으로서, 설폰기를 갖는 실란이나, 설폰아미드기를 갖는 실란을 추가로 포함하고 있을 수도 있다.
이하, 그 구체예를 들 수 있는데, 이들로 한정되지 않는다.
[화학식 45]
Figure pct00045
[화학식 46]
Figure pct00046
[화학식 47]
Figure pct00047
본 발명의 바람직한 일 태양에 있어서는, 본 발명의 막형성용 조성물은, 적어도 상기 가수분해성 실란의 가수분해축합물을 포함한다.
본 발명의 바람직한 일 태양에 있어서는, 본 발명의 막형성용 조성물이 포함하는 가수분해축합물은, 식(1)로 표시되는 가교성기함유 실란 및 식(2)로 표시되는 기타 실란을 적어도 이용하여 얻어지는 가수분해축합물(폴리오가노실록산)을 포함하고, 본 발명의 보다 바람직한 일 태양에 있어서는, 본 발명의 막형성용 조성물이 포함하는 가수분해축합물은, 식(1)로 표시되는 가교성기함유 실란 및 식(2)로 표시되는 기타 실란을 적어도 이용하여 얻어지는 가수분해축합물(폴리오가노실록산)이다.
본 발명에 있어서의 가수분해축합물(폴리오가노실록산)의 중량평균분자량은, 통상 500~1,000,000인데, 조성물 중에서의 가수분해축합물의 석출 등을 억제하는 관점 등에서, 바람직하게는 500,000 이하, 보다 바람직하게는 250,000 이하, 보다 한층 바람직하게는 100,000 이하이고, 보존안정성과 도포성의 양립의 관점 등에서, 바람직하게는 700 이상, 보다 바람직하게는 1,000 이상이다.
한편, 중량평균분자량은, GPC분석에 의한 폴리스티렌 환산으로 얻어지는 분자량이다. GPC분석은, 예를 들어 GPC장치(상품명 HLC-8220GPC, 토소(주)제), GPC컬럼(상품명 ShodexKF803L, KF802, KF801, 쇼와덴코(주)제)을 이용하고, 컬럼온도를 40℃로 하고, 용리액(용출용매)으로서 테트라하이드로푸란을 이용하고, 유량(유속)을 1.0ml/분으로 하고, 표준시료로서 폴리스티렌(쇼와덴코(주)제)을 이용하여, 행할 수 있다.
본 발명의 막형성용 조성물은, 그의 가수분해축합물의 안정화 등의 목적을 위해, 유기산, 물, 알코올 등을 포함하고 있을 수도 있다.
본 발명의 막형성용 조성물이 상기 목적을 위해 포함할 수 있는 유기산의 구체예로는, 옥살산, 말론산, 메틸말론산, 석신산, 말레산, 사과산, 주석산, 프탈산, 구연산, 글루타르산, 구연산, 유산, 살리실산 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다. 이들 중에서도, 옥살산, 말레산이 바람직하다.
본 발명의 막형성용 조성물이 유기산을 포함하는 경우, 그 함유량은, 가수분해성 실란, 그의 가수분해물 및 그의 가수분해축합물의 합계질량에 대하여, 0.1~5.0질량%이다.
본 발명의 막형성용 조성물이 상기 목적을 위해 포함할 수 있는 알코올은, 도포 후의 가열에 의해 증발되기 쉬운 것이 바람직하다. 그 구체예로는, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올 등의 저급 지방족 알코올을 들 수 있다.
본 발명의 막형성용 조성물이 알코올을 포함하는 경우, 그 함유량은, 조성물 100질량부에 대하여, 1~20질량부이다.
본 발명의 막형성용 조성물은, 필요에 따라서 유기폴리머 화합물, 광산발생제, 계면활성제 등을 추가로 포함하고 있을 수도 있다.
본 발명의 막형성용 조성물이 포함할 수 있는 유기폴리머 화합물은, 그 첨가 목적에 따라, 다양한 유기폴리머(축중합 폴리머 및 부가중합 폴리머) 중으로부터 적당히 선택되는 것이다.
그 구체예로는, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 폴리이미드, 아크릴폴리머, 메타크릴폴리머, 폴리비닐에테르, 페놀노볼락, 나프톨노볼락, 폴리에테르, 폴리아미드, 폴리카보네이트 등의 부가중합 폴리머 및 축중합 폴리머를 들 수 있다.
본 발명에 있어서는, 흡광부위로서 기능하는 벤젠환, 나프탈렌환, 안트라센환, 트리아진환, 퀴놀린환, 퀴녹살린환 등의 방향환이나 복소방향환을 포함하는 유기폴리머도, 그러한 기능이 필요한 경우에는, 호적하게 이용할 수 있다. 그러한 유기폴리머 화합물의 구체예로는, 벤질아크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 페닐아크릴레이트, 나프틸아크릴레이트, 안트릴메타크릴레이트, 안트릴메틸메타크릴레이트, 스티렌, 하이드록시스티렌, 벤질비닐에테르 및 N-페닐말레이미드 등의 부가중합성 모노머를 그의 구조단위로서 포함하는 부가중합 폴리머나, 페놀노볼락 및 나프톨노볼락 등의 축중합 폴리머를 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
유기폴리머 화합물로서 부가중합 폴리머가 사용되는 경우, 그 폴리머 화합물은, 단독중합체, 공중합체 중 어느 것일 수도 있다.
부가중합 폴리머의 제조에는 부가중합성 모노머가 사용되는데, 그러한 부가중합성 모노머의 구체예로는, 아크릴산, 메타크릴산, 아크릴산에스테르 화합물, 메타크릴산에스테르 화합물, 아크릴아미드 화합물, 메타크릴아미드 화합물, 비닐 화합물, 스티렌 화합물, 말레이미드 화합물, 말레산무수물, 아크릴로니트릴 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
아크릴산에스테르 화합물의 구체예로는, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 노말헥실아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 페닐아크릴레이트, 안트릴메틸아크릴레이트, 2-하이드록시에틸아크릴레이트, 3-클로로-2-하이드록시프로필아크릴레이트, 2-하이드록시프로필아크릴레이트, 2,2,2-트리플루오로에틸아크릴레이트, 2,2,2-트리클로로에틸아크릴레이트, 2-브로모에틸아크릴레이트, 4-하이드록시부틸아크릴레이트, 2-메톡시에틸아크릴레이트, 테트라하이드로푸르푸릴아크릴레이트, 2-메틸-2-아다만틸아크릴레이트, 5-아크릴로일옥시-6-하이드록시노보넨-2-카르복실릭-6-락톤, 3-아크릴옥시프로필트리에톡시실란, 글리시딜아크릴레이트 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
메타크릴산에스테르 화합물의 구체예로는, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 노말헥실메타크릴레이트, 이소프로필메타크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 페닐메타크릴레이트, 안트릴메틸메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸메타크릴레이트, 2-하이드록시프로필메타크릴레이트, 2,2,2-트리플루오로에틸메타크릴레이트, 2,2,2-트리클로로에틸메타크릴레이트, 2-브로모에틸메타크릴레이트, 4-하이드록시부틸메타크릴레이트, 2-메톡시에틸메타크릴레이트, 테트라하이드로푸르푸릴메타크릴레이트, 2-메틸-2-아다만틸메타크릴레이트, 5-메타크릴로일옥시-6-하이드록시노보넨-2-카르복실릭-6-락톤, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 글리시딜메타크릴레이트, 2-페닐에틸메타크릴레이트, 하이드록시페닐메타크릴레이트, 브로모페닐메타크릴레이트 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
아크릴아미드 화합물의 구체예로는, 아크릴아미드, N-메틸아크릴아미드, N-에틸아크릴아미드, N-벤질아크릴아미드, N-페닐아크릴아미드, N,N-디메틸아크릴아미드, N-안트릴아크릴아미드 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
메타크릴아미드 화합물의 구체예로는, 메타크릴아미드, N-메틸메타크릴아미드, N-에틸메타크릴아미드, N-벤질메타크릴아미드, N-페닐메타크릴아미드, N,N-디메틸메타크릴아미드, N-안트릴아크릴아미드 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
비닐 화합물의 구체예로는, 비닐알코올, 2-하이드록시에틸비닐에테르, 메틸비닐에테르, 에틸비닐에테르, 벤질비닐에테르, 비닐아세트산, 비닐트리메톡시실란, 2-클로로에틸비닐에테르, 2-메톡시에틸비닐에테르, 비닐나프탈렌, 비닐안트라센 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
스티렌 화합물의 구체예로는, 스티렌, 하이드록시스티렌, 클로로스티렌, 브로모스티렌, 메톡시스티렌, 시아노스티렌, 아세틸스티렌 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
말레이미드 화합물로는, 말레이미드, N-메틸말레이미드, N-페닐말레이미드, N-시클로헥실말레이미드, N-벤질말레이미드, N-하이드록시에틸말레이미드 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
폴리머로서 축중합 폴리머가 사용되는 경우, 그러한 폴리머로는, 예를 들어, 글리콜 화합물과 디카르본산 화합물과의 축중합 폴리머를 들 수 있다. 글리콜 화합물로는 디에틸렌글리콜, 헥사메틸렌글리콜, 부틸렌글리콜 등을 들 수 있다. 디카르본산 화합물로는, 석신산, 아디프산, 테레프탈산, 무수말레산 등을 들 수 있다. 또한, 예를 들어, 폴리피로멜리트이미드, 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드), 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리이미드를 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
유기폴리머 화합물이 하이드록시기를 포함하는 경우는, 이 하이드록시기는, 가수분해축합물 등과 가교반응을 할 수 있다.
본 발명의 막형성용 조성물이 포함할 수 있는 유기폴리머 화합물의 중량평균분자량은, 통상 1,000~1,000,000인데, 조성물 중에서의 석출을 억제하는 관점 등에서, 바람직하게는 300,000 이하, 보다 바람직하게는 200,000 이하, 보다 한층 바람직하게는 100,000이며, 폴리머로서의 기능의 효과를 충분히 얻는 관점 등에서, 바람직하게는 3,000 이상, 보다 바람직하게는 5,000 이상, 보다 한층 바람직하게는 10,000 이상이다.
이러한 유기폴리머 화합물은, 1종 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 이용할 수 있다.
본 발명의 막형성용 조성물이 유기폴리머 화합물을 포함하는 경우, 그 함유량은, 그 유기폴리머 화합물의 기능 등을 고려하여 적당히 정해지므로 일률적으로 규정할 수 없으나, 통상, 가수분해성 실란, 그의 가수분해물 및 그의 가수분해축합물의 합계질량에 대하여, 1~200질량%의 범위이며, 조성물 중에서의 석출을 억제하는 관점 등에서, 바람직하게는 100질량% 이하, 보다 바람직하게는 50질량% 이하, 보다 한층 바람직하게는 30질량% 이하이고, 그 효과를 충분히 얻는 관점 등에서, 바람직하게는 5질량% 이상, 보다 바람직하게는 10질량% 이상, 보다 한층 바람직하게는 30질량% 이상이다.
산발생제로는, 열산발생제나 광산발생제를 들 수 있다.
광산발생제로는, 오늄염 화합물, 설폰이미드 화합물, 디설포닐디아조메탄 화합물 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
오늄염 화합물의 구체예로는, 디페닐요오도늄헥사플루오로포스페이트, 디페닐요오도늄트리플루오로메탄설포네이트, 디페닐요오도늄노나플루오로노말부탄설포네이트, 디페닐요오도늄퍼플루오로노말옥탄설포네이트, 디페닐요오도늄캠퍼설포네이트, 비스(4-t-부틸페닐)요오도늄캠퍼설포네이트, 비스(4-t-부틸페닐)요오도늄트리플루오로메탄설포네이트 등의 요오도늄염 화합물, 트리페닐설포늄헥사플루오로안티모네이트, 트리페닐설포늄노나플루오로노말부탄설포네이트, 트리페닐설포늄캠퍼설포네이트, 트리페닐설포늄트리플루오로메탄설포네이트 등의 설포늄염 화합물 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
설폰이미드 화합물의 구체예로는, N-(트리플루오로메탄설포닐옥시)석신이미드, N-(노나플루오로노말부탄설포닐옥시)석신이미드, N-(캠퍼설포닐옥시)석신이미드, N-(트리플루오로메탄설포닐옥시)나프탈이미드 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
디설포닐디아조메탄 화합물의 구체예로는, 비스(트리플루오로메틸설포닐)디아조메탄, 비스(시클로헥실설포닐)디아조메탄, 비스(페닐설포닐)디아조메탄, 비스(p-톨루엔설포닐)디아조메탄, 비스(2,4-디메틸벤젠설포닐)디아조메탄, 메틸설포닐-p-톨루엔설포닐디아조메탄 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
산발생제는, 1종 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 이용할 수 있다.
본 발명의 막형성용 조성물이 산발생제를 포함하는 경우, 그 함유량은, 산발생제의 종류 등을 고려하여 적당히 정해지므로 일률적으로 규정할 수 없으나, 통상, 가수분해성 실란, 그의 가수분해물 및 그의 가수분해축합물의 합계질량에 대하여, 0.01~5질량%의 범위이며, 조성물 중에서의 산발생제의 석출을 억제하는 관점 등에서, 바람직하게는 3질량% 이하, 보다 바람직하게는 1질량% 이하이고, 그 효과를 충분히 얻는 관점 등에서, 바람직하게는 0.1질량% 이상, 보다 바람직하게는 0.5질량% 이상이다.
계면활성제는, 특히 본 발명의 막형성용 조성물을 리소그래피용 레지스트 하층막형성용 조성물로서 기판에 도포할 때에, 핀홀, 스트리에이션 등의 발생을 억제하는 데에 유효하다.
이러한 계면활성제의 구체예로는, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌스테아릴에테르, 폴리옥시에틸렌세틸에테르, 폴리옥시에틸렌올레일에테르 등의 폴리옥시에틸렌알킬에테르류, 폴리옥시에틸렌옥틸페놀에테르, 폴리옥시에틸렌노닐페놀에테르 등의 폴리옥시에틸렌알킬알릴에테르류, 폴리옥시에틸렌·폴리옥시프로필렌블록코폴리머류, 솔비탄모노라우레이트, 솔비탄모노팔미테이트, 솔비탄모노스테아레이트, 솔비탄모노올리에이트, 솔비탄트리올리에이트, 솔비탄트리스테아레이트 등의 솔비탄지방산에스테르류, 폴리옥시에틸렌솔비탄모노라우레이트, 폴리옥시에틸렌솔비탄모노팔미테이트, 폴리옥시에틸렌솔비탄모노스테아레이트, 폴리옥시에틸렌솔비탄트리올리에이트, 폴리옥시에틸렌솔비탄트리스테아레이트 등의 폴리옥시에틸렌솔비탄지방산에스테르류 등의 비이온계 계면활성제, 상품명 에프톱 EF301, EF303, EF352((주)토켐프로덕츠제), 상품명 메가팍 F171, F173, R-08, R-30, R-30N, R-40LM(DIC(주)제), 플루오라드 FC430, FC431(스미토모쓰리엠(주)제), 상품명 아사히가드 AG710, 서플론 S-382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC106(AGC(주)제) 등의 불소계 계면활성제, 오가노실록산폴리머 KP341(신에쓰화학공업(주)제) 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
계면활성제는, 1종 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 이용할 수 있다.
본 발명의 막형성용 조성물이 계면활성제를 포함하는 경우, 그 함유량은 축합물(폴리오가노실록산) 100질량부에 대하여, 통상 0.0001~5질량부의 범위 내인데, 조성물 중에서의 석출을 억제하는 관점 등에서, 바람직하게는 1질량부 이하이고, 그 효과를 충분히 얻는 관점 등에서, 바람직하게는 0.001질량부 이상, 보다 바람직하게는 0.01질량부 이상이다.
나아가, 본 발명의 막형성용 조성물에는, 레올로지 조정제, 접착보조제 등을 포함하고 있을 수도 있다. 레올로지 조정제는, 막형성용 조성물의 유동성을 향상시키는 데에 유효하다. 접착보조제는, 본 발명의 조성물로부터 얻어지는 레지스트 하층막과 반도체기판이나 레지스트와의 밀착성을 향상시키는 데에 유효하다.
본 발명에서 이용하는 가수분해물이나 가수분해축합물은, 상술한 가수분해성 실란을 가수분해함으로써 얻을 수 있다.
가수분해는, 완전한 가수분해일 수도, 부분적인 가수분해일 수도 있다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 막형성용 조성물이 포함하는 가수분해축합물 중에는, 완전 가수분해물과 함께, 부분 가수분해물이 포함되어 있을 수도 있다. 또한, 조성물 중에서는, 단량체(모노머)인 가수분해성 실란이 잔존해 있을 수도 있다.
본 발명에서 이용하는 가수분해성 실란은, 규소원자에 직접 결합하는 알콕시기, 아랄킬옥시기, 아실옥시기 또는 할로겐원자를 갖고, 알콕시실릴기, 아랄킬옥시실릴기, 아실옥시실릴기 또는 할로겐화실릴기인 가수분해성기를 포함하는 것이나, 그의 가수분해에는, 가수분해성기의 1몰당, 통상 0.5~100몰, 바람직하게는 1~10몰의 물을 이용한다.
가수분해시, 가수분해를 촉진할 목적 등으로, 가수분해촉매를 이용할 수도 있다.
그 구체예로는, 금속킬레이트 화합물, 유기산, 무기산, 유기염기, 무기염기 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
가수분해촉매는, 1종 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있고, 그 사용량은, 가수분해성기의 1몰당, 통상 0.001~10몰, 바람직하게는 0.001~1몰이다.
금속킬레이트 화합물의 구체예로는, 트리에톡시·모노(아세틸아세토네이트)티탄, 트리-n-프로폭시·모노(아세틸아세토네이트)티탄, 트리-이소프로폭시·모노(아세틸아세토네이트)티탄, 트리-n-부톡시·모노(아세틸아세토네이트)티탄, 트리-s-부톡시·모노(아세틸아세토네이트)티탄, 트리-t-부톡시·모노(아세틸아세토네이트)티탄, 디에톡시·비스(아세틸아세토네이트)티탄, 디-n-프로폭시·비스(아세틸아세토네이트)티탄, 디-이소프로폭시·비스(아세틸아세토네이트)티탄, 디-n-부톡시·비스(아세틸아세토네이트)티탄, 디-s-부톡시·비스(아세틸아세토네이트)티탄, 디-t-부톡시·비스(아세틸아세토네이트)티탄, 모노에톡시·트리스(아세틸아세토네이트)티탄, 모노-n-프로폭시·트리스(아세틸아세토네이트)티탄, 모노-이소프로폭시·트리스(아세틸아세토네이트)티탄, 모노-n-부톡시·트리스(아세틸아세토네이트)티탄, 모노-s-부톡시·트리스(아세틸아세토네이트)티탄, 모노-t-부톡시·트리스(아세틸아세토네이트)티탄, 테트라키스(아세틸아세토네이트)티탄, 트리에톡시·모노(에틸아세토아세테이트)티탄, 트리-n-프로폭시·모노(에틸아세토아세테이트)티탄, 트리-이소프로폭시·모노(에틸아세토아세테이트)티탄, 트리-n-부톡시·모노(에틸아세토아세테이트)티탄, 트리-s-부톡시·모노(에틸아세토아세테이트)티탄, 트리-t-부톡시·모노(에틸아세토아세테이트)티탄, 디에톡시·비스(에틸아세토아세테이트)티탄, 디-n-프로폭시·비스(에틸아세토아세테이트)티탄, 디-이소프로폭시·비스(에틸아세토아세테이트)티탄, 디-n-부톡시·비스(에틸아세토아세테이트)티탄, 디-s-부톡시·비스(에틸아세토아세테이트)티탄, 디-t-부톡시·비스(에틸아세토아세테이트)티탄, 모노에톡시·트리스(에틸아세토아세테이트)티탄, 모노-n-프로폭시·트리스(에틸아세토아세테이트)티탄, 모노-이소프로폭시·트리스(에틸아세토아세테이트)티탄, 모노-n-부톡시·트리스(에틸아세토아세테이트)티탄, 모노-s-부톡시·트리스(에틸아세토아세테이트)티탄, 모노-t-부톡시·트리스(에틸아세토아세테이트)티탄, 테트라키스(에틸아세토아세테이트)티탄, 모노(아세틸아세토네이트)트리스(에틸아세토아세테이트)티탄, 비스(아세틸아세토네이트)비스(에틸아세토아세테이트)티탄, 트리스(아세틸아세토네이트)모노(에틸아세토아세테이트)티탄 등의 티탄킬레이트 화합물; 트리에톡시·모노(아세틸아세토네이트)지르코늄, 트리-n-프로폭시·모노(아세틸아세토네이트)지르코늄, 트리-이소프로폭시·모노(아세틸아세토네이트)지르코늄, 트리-n-부톡시·모노(아세틸아세토네이트)지르코늄, 트리-s-부톡시·모노(아세틸아세토네이트)지르코늄, 트리-t-부톡시·모노(아세틸아세토네이트)지르코늄, 디에톡시·비스(아세틸아세토네이트)지르코늄, 디-n-프로폭시·비스(아세틸아세토네이트)지르코늄, 디-이소프로폭시·비스(아세틸아세토네이트)지르코늄, 디-n-부톡시·비스(아세틸아세토네이트)지르코늄, 디-s-부톡시·비스(아세틸아세토네이트)지르코늄, 디-t-부톡시·비스(아세틸아세토네이트)지르코늄, 모노에톡시·트리스(아세틸아세토네이트)지르코늄, 모노-n-프로폭시·트리스(아세틸아세토네이트)지르코늄, 모노-이소프로폭시·트리스(아세틸아세토네이트)지르코늄, 모노-n-부톡시·트리스(아세틸아세토네이트)지르코늄, 모노-s-부톡시·트리스(아세틸아세토네이트)지르코늄, 모노-t-부톡시·트리스(아세틸아세토네이트)지르코늄, 테트라키스(아세틸아세토네이트)지르코늄, 트리에톡시·모노(에틸아세토아세테이트)지르코늄, 트리-n-프로폭시·모노(에틸아세토아세테이트)지르코늄, 트리-이소프로폭시·모노(에틸아세토아세테이트)지르코늄, 트리-n-부톡시·모노(에틸아세토아세테이트)지르코늄, 트리-s-부톡시·모노(에틸아세토아세테이트)지르코늄, 트리-t-부톡시·모노(에틸아세토아세테이트)지르코늄, 디에톡시·비스(에틸아세토아세테이트)지르코늄, 디-n-프로폭시·비스(에틸아세토아세테이트)지르코늄, 디-이소프로폭시·비스(에틸아세토아세테이트)지르코늄, 디-n-부톡시·비스(에틸아세토아세테이트)지르코늄, 디-s-부톡시·비스(에틸아세토아세테이트)지르코늄, 디-t-부톡시·비스(에틸아세토아세테이트)지르코늄, 모노에톡시·트리스(에틸아세토아세테이트)지르코늄, 모노-n-프로폭시·트리스(에틸아세토아세테이트)지르코늄, 모노-이소프로폭시·트리스(에틸아세토아세테이트)지르코늄, 모노-n-부톡시·트리스(에틸아세토아세테이트)지르코늄, 모노-s-부톡시·트리스(에틸아세토아세테이트)지르코늄, 모노-t-부톡시·트리스(에틸아세토아세테이트)지르코늄, 테트라키스(에틸아세토아세테이트)지르코늄, 모노(아세틸아세토네이트)트리스(에틸아세토아세테이트)지르코늄, 비스(아세틸아세토네이트)비스(에틸아세토아세테이트)지르코늄, 트리스(아세틸아세토네이트)모노(에틸아세토아세테이트)지르코늄, 등의 지르코늄킬레이트 화합물; 트리스(아세틸아세토네이트)알루미늄, 트리스(에틸아세토아세테이트)알루미늄 등의 알루미늄킬레이트 화합물 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
유기산의 구체예로는, 아세트산, 프로피온산, 부탄산, 펜탄산, 헥산산, 헵탄산, 옥탄산, 노난산, 데칸산, 옥살산, 말레산, 메틸말론산, 아디프산, 세바스산, 몰식자산, 부티르산, 멜리트산, 아라키돈산, 2-에틸헥산산, 올레산, 스테아르산, 리놀산, 리놀레산, 살리실산, 안식향산, p-아미노안식향산, p-톨루엔설폰산, 벤젠설폰산, 모노클로로아세트산, 디클로로아세트산, 트리클로로아세트산, 트리플루오로아세트산, 포름산, 말론산, 설폰산, 프탈산, 푸마르산, 구연산, 주석산 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
무기산의 구체예로는, 염산, 질산, 황산, 불산, 인산 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
유기염기의 구체예로는, 피리딘, 피롤, 피페라진, 피롤리딘, 피페리딘, 피콜린, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 디메틸모노에탄올아민, 모노메틸디에탄올아민, 트리에탄올아민, 디아자비시클로옥탄, 디아자비시클로노난, 디아자비시클로운데센, 테트라메틸암모늄하이드록사이드, 테트라에틸암모늄하이드록사이드, 테트라프로필암모늄하이드록사이드, 테트라부틸암모늄하이드록사이드, 트리메틸페닐암모늄하이드록사이드, 벤질트리메틸암모늄하이드록사이드, 벤질트리에틸암모늄하이드록사이드 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
무기염기의 구체예로는, 암모니아, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화바륨, 수산화칼슘 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
이들 중에서도, 가수분해촉매로서는, 금속킬레이트 화합물, 유기산, 무기산이 바람직하다.
가수분해를 할 때, 용매로서 유기용매를 이용할 수도 있고, 그 구체예로는, 예를 들어 n-펜탄, 이소펜탄, n-헥산, 이소헥산, n-헵탄, 이소헵탄, 2,2,4-트리메틸펜탄, n-옥탄, 이소옥탄, 시클로헥산, 메틸시클로헥산 등의 지방족 탄화수소계 용매; 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 에틸벤젠, 트리메틸벤젠, 메틸에틸벤젠, n-프로필벤젠, 이소프로필벤젠, 디에틸벤젠, 이소부틸벤젠, 트리에틸벤젠, 디-이소프로필벤젠, n-아밀나프탈렌, 트리메틸벤젠 등의 방향족 탄화수소계 용매; 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, n-부탄올, 이소부탄올, s-부탄올, t-부탄올, n-펜탄올, 이소펜탄올, 2-메틸부탄올, s-펜탄올, t-펜탄올, 3-메톡시부탄올, n-헥산올, 2-메틸펜탄올, s-헥산올, 2-에틸부탄올, s-헵탄올, 헵탄올-3, n-옥탄올, 2-에틸헥산올, s-옥탄올, n-노닐알코올, 2,6-디메틸헵탄올-4, n-데칸올, s-운데실알코올, 트리메틸노닐알코올, s-테트라데실알코올, s-헵타데실알코올, 페놀, 시클로헥산올, 메틸시클로헥산올, 3,3,5-트리메틸시클로헥산올, 벤질알코올, 페닐메틸카르비놀, 디아세톤알코올, 크레졸 등의 모노알코올계 용매; 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,3-부틸렌글리콜, 2,4-펜탄디올, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 2,5-헥산디올, 2,4-헵탄디올, 2-에틸-1,3-헥산디올, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 트리프로필렌글리콜, 글리세린 등의 다가 알코올계 용매; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸-n-프로필케톤, 메틸-n-부틸케톤, 디에틸케톤, 메틸-이소부틸케톤, 메틸-n-펜틸케톤, 에틸-n-부틸케톤, 메틸-n-헥실케톤, 디-이소부틸케톤, 트리메틸노난온, 시클로헥사논, 메틸시클로헥사논, 2,4-펜탄디온, 아세토닐아세톤, 디아세톤알코올, 아세토페논, 펜촌 등의 케톤계 용매; 에틸에테르, 이소프로필에테르, n-부틸에테르, n-헥실에테르, 2-에틸헥실에테르, 에틸렌옥사이드, 1,2-프로필렌옥사이드, 디옥솔란, 4-메틸디옥솔란, 디옥산, 디메틸디옥산, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜디에틸에테르, 에틸렌글리콜모노-n-부틸에테르, 에틸렌글리콜모노-n-헥실에테르, 에틸렌글리콜모노페닐에테르, 에틸렌글리콜모노-2-에틸부틸에테르, 에틸렌글리콜디부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노-n-부틸에테르, 디에틸렌글리콜디-n-부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노-n-헥실에테르, 에톡시트리글리콜, 테트라에틸렌글리콜디-n-부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 프로필렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노에틸에테르, 디프로필렌글리콜모노프로필에테르, 디프로필렌글리콜모노부틸에테르, 트리프로필렌글리콜모노메틸에테르, 테트라하이드로푸란, 2-메틸테트라하이드로푸란 등의 에테르계 용매; 디에틸카보네이트, 아세트산메틸, 아세트산에틸, γ-부티로락톤, γ-발레로락톤, 아세트산n-프로필, 아세트산이소프로필, 아세트산n-부틸, 아세트산이소부틸, 아세트산s-부틸, 아세트산n-펜틸, 아세트산s-펜틸, 아세트산3-메톡시부틸, 아세트산메틸펜틸, 아세트산2-에틸부틸, 아세트산2-에틸헥실, 아세트산벤질, 아세트산시클로헥실, 아세트산메틸시클로헥실, 아세트산n-노닐, 아세토아세트산메틸, 아세토아세트산에틸, 아세트산에틸렌글리콜모노메틸에테르, 아세트산에틸렌글리콜모노에틸에테르, 아세트산디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 아세트산디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 아세트산디에틸렌글리콜모노-n-부틸에테르, 아세트산프로필렌글리콜모노메틸에테르, 아세트산프로필렌글리콜모노에틸에테르, 아세트산프로필렌글리콜모노프로필에테르, 아세트산프로필렌글리콜모노부틸에테르, 아세트산디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 아세트산디프로필렌글리콜모노에틸에테르, 디아세트산글리콜, 아세트산메톡시트리글리콜, 프로피온산에틸, 프로피온산n-부틸, 프로피온산이소아밀, 옥살산디에틸, 옥살산디-n-부틸, 유산메틸, 유산에틸, 유산n-부틸, 유산n-아밀, 말론산디에틸, 프탈산디메틸, 프탈산디에틸 등의 에스테르계 용매; N-메틸포름아미드, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디에틸포름아미드, 아세트아미드, N-메틸아세트아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸프로피온아미드, N-메틸피롤리돈 등의 함질소계 용매; 황화디메틸, 황화디에틸, 티오펜, 테트라하이드로티오펜, 디메틸설폭사이드, 설포란, 1,3-프로판설톤 등의 함황계 용매 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다. 이들 용매는, 1종 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 이용할 수 있다.
이들 중에서도, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸-n-프로필케톤, 메틸-n-부틸케톤, 디에틸케톤, 메틸-이소부틸케톤, 메틸-n-펜틸케톤, 에틸-n-부틸케톤, 메틸-n-헥실케톤, 디-이소부틸케톤, 트리메틸노난온, 시클로헥사논, 메틸시클로헥사논, 2,4-펜탄디온, 아세토닐아세톤, 디아세톤알코올, 아세토페논, 펜촌 등의 케톤계 용매가 용액의 보존안정성의 점에서 바람직하다.
또한, pH조정제로서, 비스페놀S, 또는 비스페놀S 유도체를 첨가할 수 있다. 비스페놀S, 또는 비스페놀S 유도체는 폴리오가노실록산 100질량부에 대하여, 0.01~20질량부, 또는 0.01~10질량부, 또는 0.01~5질량부이다.
이하, 비스페놀S나 비스페놀S 유도체의 구체예를 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
[화학식 48]
Figure pct00048
가수분해나 축합의 반응온도는, 통상 20~80℃이다.
가수분해성 실란으로서, 식(1)로 표시되는 가교성기함유 실란 이외의 실란을 이용하는 경우, 식(1)로 표시되는 가교성기함유 실란의 투입량은, 전체 가수분해성 실란 중, 통상 0.1몰% 이상인데, 본 발명의 상기 효과를 재현성 좋게 얻는 관점에서, 바람직하게는 0.5몰% 이상, 보다 바람직하게는 1몰% 이상, 보다 한층 바람직하게는 5몰% 이상이다.
가수분해성 실란으로서, 식(2)로 표시되는 기타 실란 또는 식(3)으로 표시되는 기타 실란을 이용하는 경우, 이들 기타 실란의 투입량은, 전체 가수분해성 실란 중, 통상 0.1몰% 이상, 바람직하게는 1몰% 이상이고, 보다 바람직하게는 5몰% 이상이고, 통상 99.9몰% 이하, 바람직하게는 99몰% 이하, 보다 바람직하게는 95몰% 이하이다.
가수분해성 실란으로서, 식(4)로 표시되는 가수분해성 오가노실란을 이용하는 경우, 해당 오가노실란의 투입량은, 전체 가수분해성 실란 중, 통상 0.01몰% 이상, 바람직하게는 0.1몰% 이상이고, 통상 30몰% 이하, 바람직하게는 10몰% 이하이다.
이상 설명한 조건하, 가수분해성 실란을 가수분해함으로써, 가수분해물이나 가수분해축합물을 제조할 수 있다.
반응 종료 후, 반응용액을 그대로 또는 희석 혹은 농축하고, 그것을 중화함으로써, 혹은 이온교환 수지를 이용하여 처리함으로써, 가수분해에 이용한 산이나 염기촉매를 제거할 수 있다. 또한, 이러한 처리 전 또는 후에, 감압증류 등에 의해, 반응용액으로부터 부생성물의 알코올이나 물, 촉매 등을 제거할 수도 있다.
필요하면, 이러한 정제를 한 후에, 가수분해축합물이 포함되는 용액으로부터 용매를 전부 또는 일부를 유거함으로써, 가수분해축합물을 고체로서 또는 가수분해축합물을 포함하는 용액으로서 얻을 수 있다.
본 발명의 막형성용 조성물은, 상기 가수분해성 실란, 그의 가수분해물 및/또는 그의 가수분해축합물과, 용매와, 기타 성분이 포함되는 경우에는 해당 기타 성분을 혼합함으로써 제조할 수 있다. 이때, 가수분해축합물 등을 포함하는 용액을 미리 준비하고, 이 용액을, 용매나 기타 성분과 혼합할 수도 있다.
혼합순서는 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 가수분해축합물 등을 포함하는 용액에, 용매를 첨가하여 혼합하고, 그 혼합물에 기타 성분을 첨가할 수도 있고, 가수분해축합물 등을 포함하는 용액과, 용매와, 기타 성분을 동시에 혼합할 수도 있다.
필요하면, 마지막에 더욱 용매를 추가로 첨가하거나, 용매에 비교적 녹기 쉬운 일부의 성분을 혼합물 중에 포함시키지 않고 그것을 마지막에 첨가하거나 할 수도 있는데, 구성성분의 응집이나 분리를 억제하고, 균일성이 우수한 조성물을 재현성 좋게 조제하는 관점에서, 가수분해축합물 등이 양호하게 용해된 용액을 미리 준비하고, 이것을 이용하여 조성물을 조제하는 것이 바람직하다. 한편, 가수분해축합물 등은, 함께 혼합되는 용매의 종류나 양, 기타 성분의 양이나 성질 등에 따라서는, 이들이 혼합될 때에 응집 또는 침전할 가능성이 있는 점에 유의한다. 또한, 가수분해축합물 등이 용해된 용액을 이용하여 조성물을 조제하는 경우, 최종적으로 얻어지는 조성물 중의 가수분해축합물 등이 원하는 양이 되도록, 가수분해축합물 등의 용액의 농도나 그 사용량을 정할 필요가 있는 점도 유의한다.
조성물을 조제할 때는, 성분이 분해되거나 변질되거나 하지 않는 범위에서, 적당히 가열할 수도 있다.
본 발명에 있어서는, 막형성용 조성물은, 조성물을 제조하는 도중단계에서 또는 모든 성분을 혼합한 후에, 서브마이크로미터 오더의 필터 등을 이용하여 여과할 수도 있다.
본 발명의 막형성용 조성물에 있어서의 고형분의 농도는, 해당 조성물의 질량에 대하여, 통상 0.1~50질량%인데, 고형분의 석출을 억제하는 관점 등에서, 바람직하게는 30질량% 이하, 보다 바람직하게는 25질량% 이하이다.
고형분 중의 가수분해성 실란, 그의 가수분해물 및 그의 가수분해축합물의 합계비율은, 상술한 본 발명의 효과를 재현성 좋게 얻는 관점에서, 통상 50질량% 이상, 바람직하게는 60질량% 이상, 보다 바람직하게는 70질량% 이상, 보다 한층 바람직하게는 80질량% 이상, 더욱 바람직하게는 90질량% 이상이다.
본 발명에서는 막형성용 조성물을, 리소그래피공정에 사용되는 레지스트 하층막형성용 조성물로서 이용할 수 있다.
본 발명의 일 태양에 있어서는, 반도체장치의 제조에 사용되는 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼기판, 실리콘/이산화실리콘 피복기판, 실리콘나이트라이드기판, 유리기판, ITO기판, 폴리이미드기판, 및 저유전율재료(low-k재료) 피복기판 등)의 위에, 스피너, 코터 등의 적당한 도포방법에 의해, 본 발명의 막형성용 조성물로 이루어지는 레지스트 하층막형성용 조성물이 도포되고, 그 후, 소성됨으로써, 본 발명의 레지스트 하층막이 형성된다.
소성조건은, 통상, 소성온도 80℃~250℃, 소성시간 0.3~60분간 중으로부터 적당히 선택되는데, 바람직하게는, 소성온도 150℃~250℃, 소성시간 0.5~2분간이다.
본 발명의 레지스트 하층막의 막두께로는, 예를 들어, 10~1,000nm이고, 또는 20~500nm이고, 또는 50~300nm이고, 또는 100~200nm이다.
이어서, 본 발명의 레지스트 하층막 위에, 예를 들어 포토레지스트층이 형성된다. 포토레지스트의 층의 형성은, 주지의 방법, 즉, 본 발명의 레지스트 하층막 위에, 포토레지스트 조성물을 도포하고 소성함으로써 행할 수 있다. 포토레지스트의 막두께는, 예를 들어 50~10,000nm이고, 또는 100~2,000nm이고, 또는 200~1,000nm이다.
본 발명의 기타 태양에 있어서는, 기판 상에 유기하층막을 형성한 후, 이 위에 본 발명의 레지스트 하층막을 형성하고, 추가로 그 위에 포토레지스트층을 형성할 수 있다. 이에 따라, 포토레지스트의 패턴폭이 좁아지며, 패턴무너짐을 방지하기 위해 포토레지스트를 얇게 피복한 경우에도, 적절한 에칭가스를 선택함으로써 기판의 가공이 가능해진다. 예를 들어, 포토레지스트에 대하여 충분히 빠른 에칭속도가 되는 불소계 가스를 에칭가스로 하여 본 발명의 레지스트 하층막에 가공이 가능하고, 또한 본 발명의 레지스트 하층막에 대하여 충분히 빠른 에칭속도가 되는 산소계 가스를 에칭가스로 하여 유기하층막의 가공이 가능하며, 추가로 유기하층막에 대하여 충분히 빠른 에칭속도가 되는 불소계 가스를 에칭가스로 하여 기판의 가공을 행할 수 있다.
본 발명의 레지스트 하층막 위에 형성되는 포토레지스트로는, 노광에 사용되는 광에 감광하는 것이면 특별히 한정은 없다. 네가티브형 포토레지스트 및 포지티브형 포토레지스트 어느 것이나 사용할 수 있고, 그 구체예로는, 노볼락 수지와 1,2-나프토퀴논디아지드설폰산에스테르로 이루어지는 포지티브형 포토레지스트, 산에 의해 분해되어 알칼리 용해속도를 상승시키는 기를 갖는 바인더와 광산발생제로 이루어지는 화학증폭형 포토레지스트, 산에 의해 분해되어 포토레지스트의 알칼리 용해속도를 상승시키는 저분자 화합물과 알칼리가용성 바인더와 광산발생제로 이루어지는 화학증폭형 포토레지스트, 및 산에 의해 분해되어 알칼리 용해속도를 상승시키는 기를 갖는 바인더와 산에 의해 분해되어 포토레지스트의 알칼리 용해속도를 상승시키는 저분자 화합물과 광산발생제로 이루어지는 화학증폭형 포토레지스트 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
상품으로서 입수가능한 구체예로는, 시프레사제 상품명 APEX-E, 스미토모화학(주)제 상품명 PAR710, 신에쓰화학공업(주)제 상품명 SEPR430 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, Proc.SPIE, Vol.3999, 330-334(2000), Proc.SPIE, Vol.3999, 357-364(2000)이나, Proc.SPIE, Vol.3999, 365-374(2000)에 기재되어 있는 바와 같은, 함불소원자 폴리머계 포토레지스트도 호적하게 이용할 수 있다.
다음에, 소정의 마스크를 통하여 노광이 행해진다. 노광에는, KrF엑시머레이저(파장 248nm), ArF엑시머레이저(파장 193nm), F2엑시머레이저(파장 157nm) 등을 사용할 수 있다.
노광 후, 필요에 따라서 노광 후 가열(postexposurebake)을 행할 수도 있다. 노광 후 가열은, 가열온도 70℃~150℃, 가열시간 0.3~10분간으로부터 적당히 선택된 조건으로 행해진다.
본 발명에 있어서는, 레지스트로서 포토레지스트를 대신하여, 전자선 리소그래피용 레지스트나 EUV리소그래피용 레지스트를 이용할 수 있다.
전자선 리소그래피용 레지스트로는, 네가티브형, 포지티브형을 어느 것이나 사용할 수 있고, 그 구체예로는, 산발생제와 산에 의해 분해되어 알칼리 용해속도를 변화시키는 기를 갖는 바인더로 이루어지는 화학증폭형 레지스트, 알칼리가용성 바인더와 산발생제와 산에 의해 분해되어 레지스트의 알칼리 용해속도를 변화시키는 저분자 화합물로 이루어지는 화학증폭형 레지스트, 산발생제와 산에 의해 분해되어 알칼리 용해속도를 변화시키는 기를 갖는 바인더와 산에 의해 분해되어 레지스트의 알칼리 용해속도를 변화시키는 저분자 화합물로 이루어지는 화학증폭형 레지스트, 전자선에 의해 분해되어 알칼리 용해속도를 변화시키는 기를 갖는 바인더로 이루어지는 비화학증폭형 레지스트, 전자선에 의해 절단되어 알칼리 용해속도를 변화시키는 부위를 갖는 바인더로 이루어지는 비화학증폭형 레지스트 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다. 이들 전자선 리소그래피용 레지스트를 이용한 경우도, 조사원을 전자선으로서 포토레지스트를 이용한 경우와 마찬가지로, 레지스트패턴을 형성할 수 있다.
EUV리소그래피용 레지스트로는, 메타크릴레이트 수지계 레지스트를 이용할 수 있다.
이어서, 현상액(예를 들어 알칼리현상액)에 의해 현상이 행해진다. 이에 따라, 예를 들어 포지티브형 포토레지스트가 사용된 경우는, 노광된 부분의 포토레지스트가 제거되어, 포토레지스트의 패턴이 형성된다.
현상액의 구체예로는, 수산화칼륨, 수산화나트륨 등의 알칼리금속수산화물의 수용액, 수산화테트라메틸암모늄, 수산화테트라에틸암모늄, 콜린 등의 수산화4급 암모늄의 수용액, 에탄올아민, 프로필아민, 에틸렌디아민 등의 아민수용액 등의 알칼리성 수용액 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
본 발명에 있어서는, 현상액으로서 유기용매를 이용할 수 있다. 즉, 노광 후에 현상액(유기용매)에 의해 현상이 행해진다. 이에 따라, 예를 들어 포지티브형 포토레지스트가 사용된 경우는, 노광되지 않은 부분의 포토레지스트가 제거되어, 포토레지스트의 패턴이 형성된다.
그러한 현상액으로서 이용할 수 있는 유기용매의 구체예로는, 아세트산메틸, 아세트산부틸, 아세트산에틸, 아세트산이소프로필, 아세트산아밀, 아세트산이소아밀, 메톡시아세트산에틸, 에톡시아세트산에틸, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노페닐에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노페닐에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 2-메톡시부틸아세테이트, 3-메톡시부틸아세테이트, 4-메톡시부틸아세테이트, 3-메틸-3-메톡시부틸아세테이트, 3-에틸-3-메톡시부틸아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 2-에톡시부틸아세테이트, 4-에톡시부틸아세테이트, 4-프로폭시부틸아세테이트, 2-메톡시펜틸아세테이트, 3-메톡시펜틸아세테이트, 4-메톡시펜틸아세테이트, 2-메틸-3-메톡시펜틸아세테이트, 3-메틸-3-메톡시펜틸아세테이트, 3-메틸-4-메톡시펜틸아세테이트, 4-메틸-4-메톡시펜틸아세테이트, 프로필렌글리콜디아세테이트, 포름산메틸, 포름산에틸, 포름산부틸, 포름산프로필, 유산에틸, 유산부틸, 유산프로필, 탄산에틸, 탄산프로필, 탄산부틸, 피루브산메틸, 피루브산에틸, 피루브산프로필, 피루브산부틸, 아세토아세트산메틸, 아세토아세트산에틸, 프로피온산메틸, 프로피온산에틸, 프로피온산프로필, 프로피온산이소프로필, 2-하이드록시프로피온산메틸, 2-하이드록시프로피온산에틸, 메틸-3-메톡시프로피오네이트, 에틸-3-메톡시프로피오네이트, 에틸-3-에톡시프로피오네이트, 프로필-3-메톡시프로피오네이트 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
필요에 따라서, 현상액은, 계면활성제 등을 포함하고 있을 수도 있다.
현상은, 온도 5~50℃, 시간 10~600초로부터 적당히 선택된 조건으로 행해진다.
그리고, 이렇게 하여 형성된 포토레지스트(상층)의 패턴을 보호막으로 하여 본 발명의 레지스트 하층막(중간층)의 제거가 행해지며, 이어서 패턴화된 포토레지스트 및 본 발명의 레지스트 하층막(중간층)으로 이루어지는 막을 보호막으로 하여, 유기하층막(하층)의 제거가 행해진다. 마지막에, 패턴화된 본 발명의 레지스트 하층막(중간층) 및 유기하층막(하층)을 보호막으로 하여, 반도체기판의 가공이 행해진다.
우선, 포토레지스트가 제거된 부분의 본 발명의 레지스트 하층막(중간층)을 드라이에칭에 의해 제거하고, 반도체기판을 노출시킨다.
본 발명의 레지스트 하층막의 드라이에칭에는 테트라플루오로메탄(CF4), 퍼플루오로시클로부탄(C4F8), 퍼플루오로프로판(C3F8), 트리플루오로메탄, 일산화탄소, 아르곤, 산소, 질소, 육불화황, 디플루오로메탄, 삼불화질소, 삼불화염소, 염소, 트리클로로보란, 디클로로보란 등의 가스를 사용할 수 있다.
레지스트 하층막의 드라이에칭에는, 할로겐계 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 할로겐계 가스에 의한 드라이에칭에서는, 기본적으로 유기물질로 이루어지는 포토레지스트는 제거되기 어렵다. 그에 반해, 규소원자를 많이 포함하는 본 발명의 레지스트 하층막은 할로겐계 가스에 의해 신속하게 제거된다. 그러므로, 레지스트 하층막의 드라이에칭에 수반되는 포토레지스트의 막두께의 감소를 억제할 수 있다. 그리고, 그 결과, 포토레지스트를 박막으로 사용하는 것이 가능해진다. 레지스트 하층막의 드라이에칭은 불소계 가스에 의한 것이 바람직하며, 불소계 가스로는, 예를 들어, 테트라플루오로메탄(CF4), 퍼플루오로시클로부탄(C4F8), 퍼플루오로프로판(C3F8), 트리플루오로메탄, 디플루오로메탄(CH2F2) 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
그 후, 패턴화된 포토레지스트 및 본 발명의 레지스트 하층막으로 이루어지는 막을 보호막으로 하여 유기하층막의 제거가 행해진다. 유기하층막(하층)은 산소계 가스에 의한 드라이에칭에 의해 행해지는 것이 바람직하다. 규소원자를 많이 포함하는 본 발명의 레지스트 하층막은, 산소계 가스에 의한 드라이에칭으로는 제거되기 어렵기 때문이다.
마지막에, 반도체기판의 가공이 행해진다. 반도체기판의 가공은 불소계 가스에 의한 드라이에칭에 의해 행해지는 것이 바람직하다.
불소계 가스로는, 예를 들어, 테트라플루오로메탄(CF4), 퍼플루오로시클로부탄(C4F8), 퍼플루오로프로판(C3F8), 트리플루오로메탄, 디플루오로메탄(CH2F2) 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
본 발명의 레지스트 하층막의 상층에는, 포토레지스트의 형성 전에 유기계의 반사방지막을 형성할 수 있다. 거기에서 사용되는 반사방지막 조성물로는 특별히 제한은 없고, 예를 들어, 지금까지 리소그래피 프로세스에 있어서 관용되고 있는 것 중에서 임의로 선택하여 사용할 수 있고, 또한, 관용되고 있는 방법, 예를 들어, 스피너, 코터에 의한 도포 및 소성에 의해 반사방지막의 형성을 행할 수 있다.
본 발명의 막형성용 조성물로 이루어지는 레지스트 하층막형성용 조성물이 도포되는 기판은, 그 표면에 CVD법 등으로 형성된 유기계 또는 무기계의 반사방지막을 갖는 것일 수도 있고, 그 위에 본 발명의 레지스트 하층막을 형성할 수도 있다.
본 발명의 레지스트 하층막형성용 조성물로부터 형성되는 레지스트 하층막은, 또한, 리소그래피 프로세스에 있어서 사용되는 광의 파장에 따라서는, 그 광에 대한 흡수를 갖는 경우가 있다. 그리고, 그러한 경우에는, 기판으로부터의 반사광을 방지하는 효과를 갖는 반사방지막으로서 기능할 수 있다. 나아가, 본 발명의 레지스트 하층막은, 기판과 포토레지스트와의 상호작용을 방지하기 위한 층, 포토레지스트에 이용되는 재료 또는 포토레지스트에의 노광시에 생성되는 물질의 기판에의 악작용을 방지하는 기능을 갖는 층, 가열소성시에 기판으로부터 생성되는 물질의 상층 포토레지스트에의 확산을 방지하는 기능을 갖는 층, 및 반도체기판 유도체층에 의한 포토레지스트층의 포이즈닝 효과를 감소시키기 위한 배리어층 등으로서 사용하는 것도 가능하다.
본 발명의 레지스트 하층막형성용 조성물로부터 형성되는 레지스트 하층막은, 듀얼 다마신 프로세스에서 이용되는 비아홀이 형성된 기판에 적용되며, 홀을 간극 없이 충전할 수 있는 구멍메움재(매립재)로서 사용할 수 있다. 또한, 요철이 있는 반도체기판의 표면을 평탄화하기 위한 평탄화재로서 사용할 수도 있다.
EUV레지스트의 하층막으로는 하드마스크로서의 기능 이외에 이하의 목적으로도 사용할 수 있다. EUV레지스트와 인터믹싱하는 일 없이, EUV노광시에 있어서 바람직하지 않은 노광광, 예를 들어 상술한 심자외(DUV)광의 기판 또는 계면으로부터의 반사를 방지할 수 있는 EUV레지스트의 하층 반사방지막으로서, 상기 레지스트 하층막형성용 조성물을 이용할 수 있다. EUV레지스트의 하층으로 효율적으로 반사를 방지할 수 있다. EUV레지스트 하층막으로서 이용한 경우는, 프로세스는 포토레지스트용 하층막과 동일하게 행할 수 있다.
실시예
이하, 합성예 및 실시예를 들어, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하나, 본 발명은 하기로 한정되는 것은 아니다.
[1] 3-(메톡시메틸)-1-(3-(트리에톡시실릴)프로필)이미다졸리딘-2,4-디온(MOMHDITEOS)의 합성
[화학식 49]
Figure pct00049
1-알릴히단토인(도쿄화성공업(주)제) 50.00g, 탄산칼륨(관동화학 (주)제) 147.92g, N,N-디메틸포름아미드 500.00g을 투입하고, 40℃에서 30분 교반하였다. 교반 후, 0-5℃까지 냉각하고, 클로로메틸메틸에테르(도쿄화성공업(주)제) 86.17g을 <10℃에서 적하하였다. 적하 종료 후, 20-30℃까지 승온하고, 추가로 클로로메틸메틸에테르(도쿄화성공업(주)제) 28.72g을 <10℃에서 적하하였다. 아세트산에틸 1000.00g을 첨가하여 여과하였다. 물 500.00g을 첨가하여 분액하였다. 유기층을 물 500.00g으로 2회 세정을 행하였다. 얻어진 유기층을 농축하고, 1-알릴-3-메톡시메틸히단토인이 54.94g, 수율 41.8%로 얻어졌다.
얻어진 1-알릴-3-메톡시메틸히단토인 36.13g, Karstedt’s cat(알드리치제) 1.87g, 톨루엔 180.65g을 투입하고, 60℃까지 승온하였다. 거기에 트리에톡시실란(도쿄화성공업(주)제) 40.28g을 적하하였다. 그 후, 2시간까지 반응을 행하고, 농축하였다. 농축 후에 증류를 행함으로써 목적의 MOMHDITEOS가 40.00g, 수율 64.7로 얻어졌다.
1H NMR(500MHz,CDCl3)을 측정한 결과, δ4.90(s,2H),3.91(s,2H),3.81(q,6H),3.41(m,5H),1.69(tt,2H), 1.23 (t, 9H), 0.59 (t, 2H)였다.
[2] 폴리머(가수분해축합물)의 합성
(합성예 1)
테트라에톡시실란 20.2g, 메틸트리에톡시실란 4.9g, 3-(메톡시메틸)-1-(3-(트리에톡시실릴)프로필)이미다졸리딘-2,4-디온 4.8g, 아세톤 45.0g을 300mL의 플라스크에 넣고 교반하여, 얻어진 혼합용액을 마그네틱 스터러로 계속 교반하고, 거기에 0.01mol/L 질산수용액 25.0g을 적하하였다.
적하 후, 85℃로 조정된 오일배스에 플라스크를 옮기고, 240분간, 환류시켰다. 그 후, 프로필렌글리콜모노에틸에테르를 60g 첨가하고, 아세톤, 메탄올, 에탄올 및 물을 감압유거하고, 농축하여 가수분해축합물(폴리머)용액을 얻었다.
추가로 프로필렌글리콜모노에틸에테르를 첨가하고, 프로필렌글리콜모노에틸에테르 100%의 용매비율로 하여 140℃에 있어서의 고형잔물 환산으로 13중량퍼센트가 되도록 조정하였다.
얻어진 폴리머는 식(E1)에 상당하고, 그 중량평균분자량은, GPC에 의한 폴리스티렌 환산으로 Mw 2,000이었다.
[화학식 50]
Figure pct00050
(합성예 2)
테트라에톡시실란 18.1g, 3-(메톡시메틸)-1-(3-(트리에톡시실릴)프로필)이미다졸리딘-2,4-디온 13.0g, 아세톤 46.6g을 300mL의 플라스크에 넣고 교반하여, 얻어진 혼합용액을 마그네틱 스터러로 계속 교반하고, 거기에 0.01mol/L 질산수용액 22.4g을 적하하였다.
적하 후, 85℃로 조정된 오일배스에 플라스크를 옮기고, 240분간, 환류시켰다. 그 후, 프로필렌글리콜모노에틸에테르를 60g 첨가하고, 아세톤, 메탄올, 에탄올 및 물을 감압유거하고, 농축하여 가수분해축합물(폴리머)용액을 얻었다.
추가로 프로필렌글리콜모노에틸에테르를 첨가하고, 프로필렌글리콜모노에틸에테르 100%의 용매비율로 하여 140℃에 있어서의 고형잔물 환산으로 13중량퍼센트가 되도록 조정하였다.
얻어진 폴리머는 식(E2)에 상당하고, 그 중량평균분자량은, GPC에 의한 폴리스티렌 환산으로 Mw 1,800이었다.
[화학식 51]
Figure pct00051
(합성예 3)
테트라에톡시실란 21.9g, 메틸트리에톡시실란 5.1g, 3-(메톡시메틸)-1-(3-(트리에톡시실릴)프로필)이미다졸리딘-2,4-디온 5.2g, 아세톤 48.7g을 300mL의 플라스크에 넣고 교반하여, 얻어진 혼합용액을 마그네틱 스터러로 계속 교반하고, 거기에 0.2mol/L 질산수용액 18.8g, 디메틸아미노프로필트리메톡시실란 0.31g의 혼합용액을 적하하였다.
적하 후, 85℃로 조정된 오일배스에 플라스크를 옮기고, 240분간, 환류시켰다. 그 후, 프로필렌글리콜모노에틸에테르를 64g 첨가하고, 아세톤, 메탄올, 에탄올 및 물을 감압유거하고, 농축하여 가수분해축합물(폴리머)용액을 얻었다. 추가로 프로필렌글리콜모노에틸에테르를 첨가하고, 프로필렌글리콜모노에틸에테르 100%의 용매비율로 하여 140℃에 있어서의 고형잔물 환산으로 13중량퍼센트가 되도록 조정하였다.
얻어진 폴리머는 식(E3)에 상당하고, 그 중량평균분자량은, GPC에 의한 폴리스티렌 환산으로 Mw 2,500이었다.
[화학식 52]
Figure pct00052
(합성예 4)
테트라에톡시실란 19.5g, 메틸트리에톡시실란 2.4g, 3-(메톡시메틸)-1-(3-(트리에톡시실릴)프로필)이미다졸리딘-2,4-디온 4.7g, 4-에톡시에톡시페닐트리메톡시실란 3.8g, 아세톤 45.5g을 300mL의 플라스크에 넣고 교반하여, 얻어진 혼합용액을 마그네틱 스터러로 계속 교반하고, 거기에 0.01mol/L 질산수용액 24.1g을 적하하였다.
적하 후, 85℃로 조정된 오일배스에 플라스크를 옮기고, 240분간, 환류시켰다. 그 후, 프로필렌글리콜모노에틸에테르를 60g 첨가하고, 아세톤, 메탄올, 에탄올 및 물을 감압유거하고, 농축하여 가수분해축합물(폴리머)용액을 얻었다.
추가로 프로필렌글리콜모노에틸에테르를 첨가하고, 프로필렌글리콜모노에틸에테르 100%의 용매비율로 하여 140℃에 있어서의 고형잔물 환산으로 13중량퍼센트가 되도록 조정하였다.
얻어진 폴리머는 식(E4)에 상당하고, 그 중량평균분자량은, GPC에 의한 폴리스티렌 환산으로 Mw 2,600이었다.
[화학식 53]
Figure pct00053
(합성예 5)
테트라에톡시실란 19.8g, 메틸트리에톡시실란 2.4g, 3-(메톡시메틸)-1-(3-(트리에톡시실릴)프로필)이미다졸리딘-2,4-디온 4.7g, 글리시독시프로필트리메톡시실란 3.2g, 아세톤 45.3g을 300mL의 플라스크에 넣고 교반하여, 얻어진 혼합용액을 마그네틱 스터러로 계속 교반하고, 거기에 0.01mol/L 질산수용액 24.5g을 적하하였다.
적하 후, 85℃로 조정된 오일배스에 플라스크를 옮기고, 240분간, 환류시켰다. 그 후, 프로필렌글리콜모노에틸에테르를 60g 첨가하고, 아세톤, 메탄올, 에탄올 및 물을 감압유거하고, 농축하여 가수분해축합물(폴리머)용액을 얻었다.
추가로 프로필렌글리콜모노에틸에테르를 첨가하고, 프로필렌글리콜모노에틸에테르 100%의 용매비율로 하여 140℃에 있어서의 고형잔물 환산으로 13중량퍼센트가 되도록 조정하였다.
얻어진 폴리머는 식(E5)에 상당하고, 그 중량평균분자량은, GPC에 의한 폴리스티렌 환산으로 Mw 2,800이었다.
[화학식 54]
Figure pct00054
(합성예 6)
테트라에톡시실란 19.7g, 메틸트리에톡시실란 4.8g, 1,3-비스(메톡시메틸)-5-(3-(트리에톡시실릴)프로필)-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리온 5.7g, 아세톤 45.3g을 300mL의 플라스크에 넣고 교반하여, 얻어진 혼합용액을 마그네틱 스터러로 계속 교반하고, 거기에 0.01mol/L 질산수용액 24.4g을 적하하였다.
적하 후, 85℃로 조정된 오일배스에 플라스크를 옮기고, 240분간, 환류시켰다. 그 후, 프로필렌글리콜모노에틸에테르를 60g 첨가하고, 아세톤, 메탄올, 에탄올 및 물을 감압유거하고, 농축하여 가수분해축합물(폴리머)용액을 얻었다.
추가로 프로필렌글리콜모노에틸에테르를 첨가하고, 프로필렌글리콜모노에틸에테르 100%의 용매비율로 하여 140℃에 있어서의 고형잔물 환산으로 13중량퍼센트가 되도록 조정하였다.
얻어진 폴리머는 식(E6)에 상당하고, 그 중량평균분자량은, GPC에 의한 폴리스티렌 환산으로 Mw 2,200이었다.
한편, 1,3-비스(메톡시메틸)-5-(3-(트리에톡시실릴)프로필)-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리온은, WO2019/003767에 기재된 방법에 따라 합성하였다(이하 동일).
[화학식 55]
Figure pct00055
(합성예 7)
테트라에톡시실란 16.9g, 1,3-비스(메톡시메틸)-5-(3-(트리에톡시실릴)프로필)-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리온 14.7g, 아세톤 47.4g을 300mL의 플라스크에 넣고 교반하여, 얻어진 혼합용액을 마그네틱 스터러로 계속 교반하고, 거기에 0.01mol/L 질산수용액 20.9g을 적하하였다.
적하 후, 85℃로 조정된 오일배스에 플라스크를 옮기고, 240분간, 환류시켰다. 그 후, 프로필렌글리콜모노에틸에테르를 60g 첨가하고, 아세톤, 메탄올, 에탄올 및 물을 감압유거하고, 농축하여 가수분해축합물(폴리머)용액을 얻었다.
추가로 프로필렌글리콜모노에틸에테르를 첨가하고, 프로필렌글리콜모노에틸에테르 100%의 용매비율로 하여 140℃에 있어서의 고형잔물 환산으로 13중량퍼센트가 되도록 조정하였다.
얻어진 폴리머는 식(E7)에 상당하고, 그 중량평균분자량은, GPC에 의한 폴리스티렌 환산으로 Mw 2,000이었다.
[화학식 56]
Figure pct00056
(비교합성예 1)
테트라에톡시실란 24.1g, 페닐트리메톡시실란 1.8g, 트리에톡시메틸실란9.5g, 아세톤 53.0g을 300mL의 플라스크에 넣고, 혼합용액을 마그네틱 스터러로 계속 교반하고, 거기에 0.01mol/L 염산수용액 11.7g을 혼합용액에 적하하였다.
적하 후, 85℃로 조정된 오일배스에 플라스크를 옮기고, 240분간, 환류시켰다. 그 후, 프로필렌글리콜모노메틸에테르를 70g 첨가하고, 아세톤, 메탄올, 에탄올 및 물을 감압유거하고, 농축하여 가수분해축합물(폴리머)용액을 얻었다. 추가로 프로필렌글리콜모노메틸에테르를 첨가하고, 140℃에 있어서의 고형잔물 환산으로 13중량퍼센트가 되도록 조정하였다.
얻어진 폴리머는 식(C1)에 상당하고, 그 중량평균분자량은, GPC에 의한 폴리스티렌 환산으로 Mw 1,400이었다.
[화학식 57]
Figure pct00057
[3] 레지스트패턴에 도포되는 조성물의 조제
합성예 및 비교합성예에서 얻어진 폴리실록산(폴리머), 산 및 용매를 표 1에 나타내는 비율로 혼합하고, 얻어진 혼합물을 0.1μm의 불소 수지제의 필터로 여과함으로써, 레지스트패턴에 도포되는 조성물을 각각 조제하였다.
한편, 표 1 중의 폴리머의 첨가비율은, 폴리머용액의 첨가량이 아닌, 폴리머 자체의 첨가량을 나타냈다. 또한, DIW는, 초순수를, PGEE는 프로필렌글리콜모노에틸에테르를, PGMEA는 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트를, PGME는, 프로필렌글리콜모노메틸에테르를, MA는, 말레산을, TPSNO3은, 트리페닐설포늄질산염을, TPSML은, 트리페닐설포늄말레산염을, TPSTFA는, 트리페닐설포늄트리플루오로아세트산염을, TPSCI는, 트리페닐설포늄염산염을, TPSAc는, 트리페닐설포늄아세트산염을, 각각 의미한다.
[표 1]
Figure pct00058
[4] 유기레지스트 하층막형성용 조성물의 조제
질소하, 100mL의 4구 플라스크에 카바졸(6.69g, 0.040mol, 도쿄화성공업(주)제), 9-플루오레논(7.28g, 0.040mol, 도쿄화성공업(주)제), 파라톨루엔설폰산일수화물(0.76g, 0.0040mol, 도쿄화성공업(주)제)을 넣은 후, 거기에 1,4-디옥산(6.69g, 관동화학 (주)제)을 첨가하여 교반하고, 100℃까지 승온하여 고체를 용해시키고, 중합을 개시시켰다. 그리고, 24시간 후, 반응혼합물을 60℃까지 방랭하였다.
냉각한 반응혼합물에 클로로포름(34g, 관동화학(주)제)을 첨가하여 희석하고, 희석한 혼합물을 메탄올(168g, 관동화학(주)제)에 적하하였다.
얻어진 침전물을 여과하고, 여과물을 80℃에서 24시간 건조하여, 목적으로 하는 식(3-1)로 표시되는 폴리머(이하 PCzFL로 약기한다) 9.37g을 얻었다.
한편, PCzFL의 1H-NMR의 측정결과는 다음과 같았다.
1H-NMR(400MHz, DMSO-d6): δ7.03-7.55(br,12H),δ7.61-8.10(br,4H),δ11.18(br,1H)
또한, PCzFL의 중량평균분자량은, GPC에 의한 폴리스티렌 환산으로 Mw 2,800(Mw/Mn 1.77)이었다.
[화학식 58]
Figure pct00059
PCzFL 20g과, 가교제로서 테트라메톡시메틸글리콜우릴(일본사이텍·인더스트리즈(주)(구 미쯔이사이텍)(주)제, 상품명 파우더링크 1174) 3.0g과, 촉매로서 피리디늄파라톨루엔설포네이트 0.30g과, 계면활성제로서 메가팍 R-30(DIC화학(주)제, 상품명) 0.06g을 혼합하고, 혼합물을 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 88g에 용해시켰다. 얻어진 용액을 구멍직경 0.10μm의 폴리에틸렌제 마이크로 필터를 이용하여 여과하고, 추가로, 구멍직경 0.05μm의 폴리에틸렌제 마이크로 필터를 이용해 여과하여, 다층막에 의한 리소그래피 프로세스에 이용되는 유기레지스트 하층막형성용 조성물을 얻었다.
[5] 용매내성 및 현상액 용해성 시험
실시예 1~7 및 비교예 1~2에서 얻어진 조성물을, 스피너를 이용하여 실리콘 웨이퍼 상에 각각 도포하고, 핫플레이트 상에서 215℃에서 1분간 가열하여, Si함유 레지스트 하층막(막두께 20nm)을 각각 형성하였다.
그리고, 각 Si함유 레지스트 하층막 상에, 프로필렌글리콜모노메틸에테르/프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트의 혼합용매(7/3(V/V))를 도포하여 스핀건조하고, 도포한 후의 막두께의 변화의 유무를 평가한 도포 전의 막두께를 기준으로 하여, 도포 후의 막두께 변화가 1% 미만인 것을 「양호」, 1% 이상인 경우를 「불량」으로 하였다.
또한, 동일한 방법으로 형성한 각 Si함유 레지스트 하층막 상에, 알칼리현상액(TMAH 2.38% 수용액)을 도포하여 스핀건조하고, 도포한 후의 막두께의 변화의 유무를 평가하였다. 도포 전의 막두께를 기준으로 하여, 도포 후의 막두께 변화가 1% 미만인 것을 「양호」, 1% 이상인 경우를 「불량」으로 하였다.
[표 2]
Figure pct00060
[6] 드라이에칭속도의 측정
드라이에칭속도의 측정에서는, 다음의 에처 및 에칭가스를 이용하였다.
Lam2300(램 리서치사제): CF4/CHF3/N2 (불소계 가스)
RIE-10NR(삼코(주)제): O2 (산소계 가스)
실시예 1~7 및 비교예 2에서 얻어진 조성물을, 스피너를 이용하여 실리콘 웨이퍼 상에 각각 도포하고, 핫플레이트 상에서 215℃에서 1분간 가열하여, Si함유 도포막(막두께 20nm)을 각각 형성하였다.
얻어진 각 Si함유 도포막 부착 실리콘 웨이퍼를 이용하고, 에칭가스로서 CF4/CHF3/N2가스, O2가스를 사용하여 드라이에칭속도를 측정하였다.
한편, O2가스를 사용한 드라이에칭속도는, 유기레지스트 하층막에 대한 O2가스를 사용한 드라이에칭속도에 대한 비로 나타냈다. 유기레지스트 하층막은, 다음의 방법으로 준비하였다. 유기레지스트 하층막형성용 조성물을, 스피너를 이용하여 실리콘 웨이퍼 상에 도포하고, 핫플레이트 상에서 215℃에서 1분간 가열하여, 유기레지스트 하층막을 형성하였다(막두께 20nm).
[표 3]
Figure pct00061
[7] EUV노광에 의한 레지스트패턴의 형성: 포지티브형 알칼리현상
상기 유기레지스트 하층막형성용 조성물을, 스피너를 이용하여 실리콘 웨이퍼 상에 도포하고, 핫플레이트 상에서 215℃에서 1분간 가열하여, 막두께 90nm의 유기레지스트 하층막을 얻었다.
그 위에, 실시예 1에서 얻어진 레지스트 하층막형성용 조성물을, 스핀코트하고, 핫플레이트 상에서 215℃에서 1분간 가열함으로써, 레지스트 하층막(B)층(20nm)을 형성하였다.
다시 그 위에, EUV용 레지스트용액(메타크릴레이트 수지계·폴리하이드록시스티렌 수지계 하이브리드 레지스트)을 스핀코트하고, 핫플레이트 상에서 130℃에서 1분간 가열함으로써, EUV레지스트(C)층을 형성하고, 이것을, ASML제 EUV노광장치(NXE3300B)를 이용하여, NA=0.33, σ=0.67/0.90, Dipole의 조건으로 노광하였다.
노광 후, 노광 후 가열(110℃ 1분간)을 행하고, 쿨링 플레이트 상에서 실온까지 냉각하고, 알칼리현상액(2.38% TMAH수용액)을 이용하여 60초 현상하고, 린스처리를 하여, 레지스트패턴을 형성하였다.
동일한 수순으로, 실시예 2~7 및 비교예 2에서 얻어진 레지스트 하층막형성용 조성물을 이용하여, 레지스트패턴을 형성하였다.
그리고, 얻어진 각 패턴에 대해, 32nm피치, 16nm의 라인 앤 스페이스의 형성 유무를, 패턴 단면 관찰에 의한 패턴형상을 확인함으로써 평가하였다.
표 4 중, 「양호」란 풋팅으로부터 언더컷 사이의 형상이며, 또한 스페이스부에 현저한 잔사가 없다는 상태를 나타내고, 「무너짐」이란 레지스트패턴이 벗겨져 도괴되어 있다는 바람직하지 않은 상태를 나타내며, 「브릿지」란 레지스트패턴의 상부 혹은 하부끼리가 접촉되어 있다는 바람직하지 않은 상태를 의미한다.
[표 4]
Figure pct00062

Claims (14)

  1. 가수분해성 실란, 그의 가수분해물 및 그의 가수분해축합물로부터 선택되는 적어도 1종과, 용매를 포함하는 막형성용 조성물로서,
    상기 가수분해성 실란이, 식(1)로 표시되는 가교성기함유 실란을 포함하는 것을 특징으로 하는 막형성용 조성물.
    [화학식 1]
    Figure pct00063

    (식(1) 중, R1은, 규소원자에 결합하는 기이며, 서로 독립적으로, 하이드록시알킬기 또는 알콕시알킬기를 그 질소원자 상에 갖는 아미드기 또는 아미노기를 포함하는 유기기를 나타내고,
    R2는, 규소원자에 결합하는 기이며, 서로 독립적으로, 치환되어 있을 수도 있는 알킬기, 치환되어 있을 수도 있는 아릴기, 치환되어 있을 수도 있는 아랄킬기, 치환되어 있을 수도 있는 할로겐화알킬기, 치환되어 있을 수도 있는 할로겐화아릴기, 치환되어 있을 수도 있는 할로겐화아랄킬기, 치환되어 있을 수도 있는 알콕시알킬기, 치환되어 있을 수도 있는 알콕시아릴기, 치환되어 있을 수도 있는 알콕시아랄킬기, 혹은 치환되어 있을 수도 있는 알케닐기를 나타내거나, 또는 에폭시기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 메르캅토기, 아미노기 혹은 시아노기를 포함하는 유기기를 나타내고,
    R3은, 규소원자에 결합하는 기 또는 원자이며, 서로 독립적으로, 알콕시기, 아랄킬옥시기, 아실옥시기 또는 할로겐원자를 나타내고,
    a는, 0~2의 정수이다.)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하이드록시알킬기 또는 알콕시알킬기를 그 질소원자 상에 갖는 아미드기 또는 아미노기를 포함하는 유기기가, 하기 식(A1)~(A10) 중 어느 하나로 표시되는 기인 막형성용 조성물.
    [화학식 2]
    Figure pct00064

    (식(A1)~(A10) 중,
    R101~R115는, 서로 독립적으로, 하이드록시알킬기 또는 알콕시알킬기를 나타내고,
    L은, 서로 독립적으로, 알킬렌기를 나타내고,
    RAC는, 서로 독립적으로, 알킬카르보닐기를 나타내고,
    ra~rf는, 서로 독립적으로, 0~4의 정수이다.)
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가수분해성 실란의 가수분해축합물을 포함하는 막형성용 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가수분해성 실란이, 상기 식(1)로 표시되는 가교성기함유 실란과, 하기 식(2)로 표시되는 기타 실란 및 하기 식(3)으로 표시되는 기타 실란으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 막형성용 조성물.
    [화학식 3]
    Figure pct00065

    (식(2) 중, R11은, 규소원자에 결합하는 기이며, 서로 독립적으로, 치환되어 있을 수도 있는 알킬기, 치환되어 있을 수도 있는 아릴기, 치환되어 있을 수도 있는 아랄킬기, 치환되어 있을 수도 있는 할로겐화알킬기, 치환되어 있을 수도 있는 할로겐화아릴기, 치환되어 있을 수도 있는 할로겐화아랄킬기, 치환되어 있을 수도 있는 알콕시알킬기, 치환되어 있을 수도 있는 알콕시아릴기, 치환되어 있을 수도 있는 알콕시아랄킬기, 혹은 치환되어 있을 수도 있는 알케닐기를 나타내거나, 또는 에폭시기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 메르캅토기, 아미노기 혹은 시아노기를 포함하는 유기기를 나타내고,
    R12는, 규소원자에 결합하는 기 또는 원자이며, 서로 독립적으로, 알콕시기, 아랄킬옥시기, 아실옥시기, 또는 할로겐원자를 나타내고,
    b는, 0~3의 정수를 나타내고,
    식(3) 중, R21은, 규소원자에 결합하는 기이며, 서로 독립적으로, 치환되어 있을 수도 있는 알킬기, 치환되어 있을 수도 있는 아릴기, 치환되어 있을 수도 있는 아랄킬기, 치환되어 있을 수도 있는 할로겐화알킬기, 치환되어 있을 수도 있는 할로겐화아릴기, 치환되어 있을 수도 있는 할로겐화아랄킬기, 치환되어 있을 수도 있는 알콕시알킬기, 치환되어 있을 수도 있는 알콕시아릴기, 치환되어 있을 수도 있는 알콕시아랄킬기, 혹은 치환되어 있을 수도 있는 알케닐기를 나타내거나, 또는 에폭시기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 메르캅토기, 아미노기 혹은 시아노기를 포함하는 유기기를 나타내고,
    R22는, 규소원자에 결합하는 기 또는 원자이며, 서로 독립적으로, 알콕시기, 아랄킬옥시기, 아실옥시기, 또는 할로겐원자를 나타내고,
    Y는, 규소원자에 결합하는 기이며, 서로 독립적으로, 알킬렌기 또는 아릴렌기를 나타내고,
    c는, 서로 독립적으로, 0~2의 정수를 나타낸다.)
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가수분해성 실란이, 상기 식(1)로 표시되는 가교성기함유 실란과, 상기 식(2)로 표시되는 기타 실란을 포함하는 막형성용 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가수분해성 실란이, 오늄기를 분자 내에 갖는 가수분해성 오가노실란을 추가로 포함하는 막형성용 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용매가, 물을 포함하는 막형성용 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    pH조정제를 추가로 포함하는 막형성용 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    리소그래피공정에 사용되는 레지스트 하층막형성용인 막형성용 조성물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 막형성용 조성물로부터 얻어지는 레지스트 하층막.
  11. 반도체기판과, 제10항에 기재된 레지스트 하층막을 구비하는 반도체 가공용 기판.
  12. 반도체기판 상에, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 막형성용 조성물을 이용하여 레지스트 하층막을 형성하는 공정과,
    상기 레지스트 하층막 위에, 레지스트막을 형성하는 공정과,
    상기 레지스트막을 노광하는 공정과,
    노광 후에, 해당 레지스트막을 현상하여, 레지스트패턴을 얻는 공정과,
    상기 레지스트패턴에 의해, 레지스트 하층막을 에칭하는 공정과,
    패턴화된 레지스트막과 레지스트 하층막에 의해 반도체기판을 가공하는 공정,
    을 포함하는 반도체장치의 제조방법.
  13. 반도체기판 상에, 유기하층막을 형성하는 공정과,
    상기 유기하층막 위에, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 막형성용 조성물을 이용하여 레지스트 하층막을 형성하는 공정과,
    상기 레지스트 하층막 위에, 레지스트막을 형성하는 공정과,
    상기 레지스트막을 노광하는 공정과,
    노광 후에, 해당 레지스트막을 현상하여, 레지스트패턴을 얻는 공정과,
    상기 레지스트패턴에 의해, 레지스트 하층막을 에칭하는 공정과,
    패턴화된 레지스트막과 레지스트 하층막에 의해 반도체기판을 가공하는 공정,
    을 포함하는 반도체장치의 제조방법.
  14. 식(1)로 표시되는 가교성기함유 실란.
    [화학식 4]
    Figure pct00066

    (식(1) 중, R1은, 규소원자에 결합하는 기이며, 서로 독립적으로, 하기 식(A1)~(A10) 중 어느 하나로 표시되는 기를 나타내고,
    [화학식 5]
    Figure pct00067

    (식(A1)~(A10) 중,
    R101~R115는, 서로 독립적으로, 하이드록시알킬기 또는 알콕시알킬기를 나타내고,
    L은, 서로 독립적으로, 알킬렌기를 나타내고,
    RAC는, 서로 독립적으로, 알킬카르보닐기를 나타내고,
    ra~rf는, 서로 독립적으로, 0~4의 정수이다.)
    R2는, 규소원자에 결합하는 기이며, 서로 독립적으로, 치환되어 있을 수도 있는 알킬기, 치환되어 있을 수도 있는 아릴기, 치환되어 있을 수도 있는 아랄킬기, 치환되어 있을 수도 있는 할로겐화알킬기, 치환되어 있을 수도 있는 할로겐화아릴기, 치환되어 있을 수도 있는 할로겐화아랄킬기, 치환되어 있을 수도 있는 알콕시알킬기, 치환되어 있을 수도 있는 알콕시아릴기, 치환되어 있을 수도 있는 알콕시아랄킬기, 혹은 치환되어 있을 수도 있는 알케닐기를 나타내거나, 또는 에폭시기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 메르캅토기, 아미노기 혹은 시아노기를 포함하는 유기기를 나타내고,
    R3은, 규소원자에 결합하는 기 또는 원자이며, 서로 독립적으로, 알콕시기, 아랄킬옥시기, 아실옥시기 또는 할로겐원자를 나타내고,
    a는, 0~2의 정수이다.)
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