WO2012053600A1 - フッ素系添加剤を有するシリコン含有レジスト下層膜形成組成物 - Google Patents

フッ素系添加剤を有するシリコン含有レジスト下層膜形成組成物 Download PDF

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resist
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裕太 菅野
中島　誠
朋子 三崎
元信 松山
将幸 原口
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日産化学工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a composition for forming a lower layer film between a substrate used for manufacturing a semiconductor device and a resist (for example, a photoresist or an electron beam resist). More specifically, the present invention relates to a resist underlayer film forming composition for lithography for forming an underlayer film used as a lower layer of a photoresist in a lithography process for manufacturing a semiconductor device. Further, the present invention relates to a method for forming a resist pattern using the underlayer film forming composition, and thus to a method for manufacturing a semiconductor device.
  • a resist underlayer film forming composition for lithography for forming an underlayer film used as a lower layer of a photoresist in a lithography process for manufacturing a semiconductor device.
  • the present invention relates to a method for forming a resist pattern using the underlayer film forming composition, and thus to a method for manufacturing a semiconductor device.
  • an antireflection film As such an antireflection film, many studies have been made on an organic antireflection film made of a polymer having a light-absorbing group because of its ease of use. For example, an acrylic resin-type antireflection film having a hydroxyl group and a light-absorbing group in the same molecule as a cross-linking reaction group, a novolak resin-type anti-reflection film having a hydroxyl group and a light-absorbing group in the same molecule as a cross-linking reaction group, etc. Can be mentioned.
  • the properties required for an antireflection film include a large absorbance to light and radiation, no intermixing with a photoresist (insoluble in a photoresist solvent), and an antireflection film during heating and baking. In other words, the low molecular weight material does not diffuse from the upper photoresist to the upper photoresist, and the dry etching rate is higher than that of the photoresist.
  • a dual damascene process is being studied as a method for forming wiring on a semiconductor substrate.
  • an antireflection film is formed on a substrate having a large aspect ratio in which via holes are formed.
  • antireflection films used in this process are required to have filling characteristics that allow holes to be filled without gaps and planarization characteristics that allow a flat film to be formed on the substrate surface.
  • a film known as a hard mask containing a metal element such as silicon or titanium is used as a lower layer film between a semiconductor substrate and a photoresist.
  • Patent Literature A method of forming an antireflection film containing a fluorine-containing methacrylate polymer and an oligomer has been proposed as a technique for eliminating the edge bulge generated on the end face of the substrate when the resist underlayer film as described above is applied to the substrate (Patent Literature). 1).
  • An object of the present invention is to provide a resist underlayer film forming composition for lithography that can be used for manufacturing a semiconductor device. Specifically, it is to provide a resist underlayer film forming composition for lithography for forming a resist underlayer film that can be used as a hard mask. Moreover, it is providing the resist underlayer film forming composition for lithography for forming the resist underlayer film which can be used as an antireflection film. Another object of the present invention is to provide a resist underlayer film for lithography that does not cause intermixing with the resist and has a higher dry etching rate than the resist, and a resist underlayer film forming composition for forming the underlayer film. And it is providing the formation method of the resist pattern using this resist underlayer film forming composition for lithography, and the manufacturing method of a semiconductor device by extension.
  • the present invention provides, as a first aspect, as a component (I), a monomer A having two or more radical polymerizable double bonds in the molecule, a fluoroalkyl group and at least one radical polymerizable double bond in the molecule.
  • the component (I) is a monomer A having two or more radical polymerizable double bonds in the molecule, and a monomer having a fluoroalkyl group and at least one radical polymerizable double bond in the molecule.
  • the resist underlayer film forming composition according to the first aspect which is a fluorine-containing highly branched polymer obtained by polymerizing in the presence of a polymerization initiator C having a fluoroalkyl group in the molecule of 200 mol% or less
  • the resist underlayer film forming composition according to the first aspect or the second aspect wherein the monomer A of the component (I) is a compound having either one or both of a vinyl group and a (meth) acryl group.
  • the resist underlayer film forming composition according to any one of the first to third aspects wherein the monomer A of the component (I) is a divinyl compound or a di (meth) acrylate compound
  • the resist underlayer film forming composition according to any one of the first to third aspects wherein the monomer A of the component (I) is ethylene glycol di (meth) acrylate
  • the component (I) includes the monomer A, the monomer B, and the monomer D in an amount of 0.05 to 3 mol of monomer B and 0.05 to 3 mol of monomer D with respect to 1 mol of monomer A
  • the resist underlayer film forming composition according to any one of the first aspect to the fifth aspect which is obtained by using at a ratio of 5 mol
  • the monomer B and the monomer D of the component (I) are compounds each having at least one of a vinyl group or a (meth) acryl group, and any one of
  • the resist underlayer film forming composition according to any one of the first to seventh aspects which is a compound represented by:
  • the monomer D of the component (I) is represented by the following formula (3):
  • R 3 represents a hydrogen atom or a methyl group
  • R 4 , R 5 , and R 6 are each an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, carbon
  • 1 represents an alkenyl group having 2 to 10 atoms, an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, or a halogen substituent thereof
  • o represents an integer of 1 to 10.
  • the resist underlayer film forming composition according to any one of the ninth aspect As an eleventh aspect, the resist underlayer film forming composition according to any one of the first aspect to the tenth aspect, in which the polymerization initiator C of the component (I) is an azo polymerization initiator, As a twelfth aspect, the composition for forming a resist underlayer film according to the eleventh aspect, in which the polymerization initiator C as the component (I) is dimethyl 2,2′-azobisisobutyrate, As a thirteenth aspect, the composition for forming a resist underlayer film according to the eleventh aspect, in which the polymerization initiator C as the component (I) is 2,2′-azobis (2,4,4-trimethylpentane), As a fourteenth aspect, the silicon-containing compound of the component (II) is represented by the formula (4): (In formula (4), R 7 is a monovalent organic group having an alkyl group, an aryl group, a halogenated alkyl group,
  • R 8 represents an alkoxy group, an acyloxy group, or a halogen atom
  • a represents an integer of 0 to 3.
  • R 9 represents an alkyl group
  • R 10 represents an alkoxy group, an acyloxy group or a halogen atom
  • Y represents an alkylene group or an arylene group
  • b represents an integer of 0 or 1
  • At least one hydrolyzable selected from the group consisting of silane compounds The resist underlayer film forming composition according to any one of the first aspect to the thirteenth aspect, which is a silicon-containing compound that is a silane compound, a hydrolyzate thereof, a hydrolysis condensate thereof, or a combination thereof.
  • the resist underlayer film forming composition according to the fourteenth aspect wherein the component (II) includes a polymer composed of a hydrolysis condensate of a silane compound represented by the formula (4),
  • the resist underlayer film forming composition according to any one of the first aspect to the fifteenth aspect further including an acid as a hydrolysis catalyst,
  • the resist underlayer film forming composition according to any one of the first aspect 1 to the sixteenth aspect further including water
  • a resist underlayer film obtained by applying and baking the resist underlayer film forming composition according to any one of the first aspect to the seventeenth aspect on a semiconductor substrate The resist underlayer film forming composition according to any one of the first aspect to the seventeenth aspect is applied onto a semiconductor substrate and baked to form a resist underlayer film, and the resist underlayer film is formed on the resist underlayer film.
  • a step of applying a composition to form a resist film, a step of exposing the resist film, a step of developing the resist after exposure to obtain a resist pattern, a step of etching the resist underlayer film like a resist pattern, and patterning A method of manufacturing a semiconductor device, including a step of processing a semiconductor substrate according to a resist film and a resist underlayer film, As a twentieth aspect, a step of forming an organic underlayer film on a semiconductor substrate, and a resist underlayer film forming composition according to any one of the first aspect to the seventeenth aspect are applied and baked thereon to form a resist A step of forming an underlayer film, a step of applying a resist composition on the resist underlayer film to form a resist film, a step of exposing the resist film, a step of developing a resist after exposure to obtain a resist pattern, Etching the resist underlayer film like a resist pattern, etching the organic underlayer film like a patterned resist underlayer pattern, and processing the semiconductor substrate like a patterned organic underlayer
  • the resist underlayer film forming composition of the present invention is a resist underlayer film forming composition containing the fluorine-containing hyperbranched polymer as component (I), and removes unnecessary films that adhere to the substrate end face when applied to the substrate. It is possible to reduce the raised height in the process, which is useful in the process.
  • the resist underlayer film obtained from the resist underlayer film forming composition of the present invention functions as a hard mask.
  • hydrolyzable groups such as alkoxy groups, acyloxy groups, and halogen atoms in the structure of the silicon-containing compound (II) (compounds represented by formula (4) and formula (5)) are hydrolyzed or A polymer having a polysiloxane structure is formed by partial hydrolysis followed by a condensation reaction of silanol groups, and this polyorganosiloxane structure has a sufficient function as a hard mask.
  • the resist underlayer film formed by the resist underlayer film forming composition of the present invention has sufficient dry etching resistance against an oxygen-based dry etching gas, and the resist underlayer film exists in the lower layer. It is effective as a hard mask in etching of an organic underlayer film or oxygen dry etching used for substrate processing (etching).
  • a resist underlayer film is formed on a substrate by a coating method, or a resist underlayer film is formed on a substrate by using the above composition via an organic underlayer film, and the resist underlayer film is formed.
  • a resist film for example, a photoresist or an electron beam resist
  • a resist pattern is formed by exposure and development, and the resist underlayer film is dry-etched like the resist pattern to transfer the pattern, and the substrate is processed according to the pattern, or the organic underlayer film is transferred by etching.
  • the substrate is processed like the pattern of the organic underlayer film.
  • the resist underlayer film of the present invention existing in the lower layer using the pattern as a mask is dry-etched with a halogen-containing gas to transfer the pattern to the resist underlayer film, and the resist underlayer Using the pattern transferred to the film as a mask, substrate processing is performed using a halogen-containing gas.
  • the pattern transferred to the resist underlayer film is used as a mask
  • the organic underlayer film underneath is dry-etched with an oxygen-based gas to transfer the pattern to the organic underlayer film
  • the pattern-transferred organic underlayer film is used as a mask. Then, substrate processing is performed using a halogen-containing gas.
  • the resist film thickness tends to be thin in order to prevent pattern collapse.
  • the lower layer film In order to transfer a good pattern to the underlying film (resist underlayer film) by reducing the thickness of the resist film, the lower layer film must have an etching rate higher than the dry etching rate of the upper layer resist film. It is done.
  • the organic underlayer film is interposed on the substrate, or the organic underlayer film is not covered with the resist underlayer film containing the inorganic silicon compound, and the resist is formed thereon. The configuration of coating a film (organic resist film) was examined.
  • the dry etching rate differs greatly between the organic component film and the inorganic component film depending on the selection of the etching gas. That is, the organic component film is oxygen-based gas and the dry etching rate is increased. In this film, paying attention to the point that the dry etching rate is increased by the halogen-containing gas, and by appropriately selecting these etching gases, it becomes possible to make the dry etching rates of the two laminated layers greatly different. As a result, the present invention has been completed. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
  • the resist underlayer film forming composition of the present invention contains a fluorine-containing highly branched polymer as the component (I), a silicon-containing compound as the component (II), and a solvent. And the resist underlayer film forming composition of the present invention includes, as optional components, acid, water, alcohol, curing catalyst, acid generator, other organic polymer compound, light-absorbing compound, surfactant, rheology modifier, and adhesion aid. Etc., and other additives generally used in the resist underlayer film forming composition.
  • the solid content in the resist underlayer film forming composition of the present invention is, for example, 0.5 to 50% by mass, 1 to 30% by mass, or 1 to 25% by mass.
  • the solid content is (resist underlayer film) obtained by removing the solvent component from all components of the film-forming composition.
  • the proportion of the silicon-containing compound (II) component (hydrolyzable organosilane, its hydrolyzate, its hydrolyzed condensate, or a combination thereof) in the solid content is 20% by mass or more, for example 50 To 99.9% by mass, or 60 to 99.9% by mass, or 70 to 99.7% by mass.
  • the component (I) and the component (II) are used in the range of 0.1 to 5% by mass, or 0.3 to 1.5% by mass with respect to the component (II). can do.
  • the component (I) and the component (II) are used in an amount of 0.00005 to 1 part by weight, preferably 0.001 part of the fluorine-containing highly branched polymer of the component (I) with respect to 1 part by weight of the component (II). It can be used in the range of up to 0.1 parts by mass.
  • the fluorine-containing highly branched polymer (I) used in the present invention comprises a monomer A having two or more radical polymerizable double bonds in the molecule, a fluoroalkyl group and at least one radical polymerizable in the molecule.
  • a monomer B having a double bond and an organic group having a silicon atom in the molecule and a monomer D having at least one radical polymerizable double bond are combined in a total mole of the monomer A, the monomer B, and the monomer D.
  • it is obtained by polymerizing in the presence of 5 to 200 mol% of polymerization initiator C.
  • the fluorine-containing highly branched polymer (I) is composed of a monomer A having two or more radical polymerizable double bonds in the molecule, a fluoroalkyl group and at least one radical polymerizable double bond in the molecule.
  • the monomer A having two or more radically polymerizable double bonds in the molecule preferably has one or both of a vinyl group and a (meth) acryl group, and in particular, a divinyl compound or di (meta).
  • An acrylate compound is preferred.
  • the (meth) acrylate compound refers to both an acrylate compound and a methacrylate compound.
  • (meth) acrylic acid refers to acrylic acid and methacrylic acid.
  • (A1) Vinyl hydrocarbon compound: (A1-1) Aliphatic vinyl hydrocarbon compound; isoprene, butadiene, 3-methyl-1,2-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 1,2-polybutadiene, pentadiene, hexadiene, octadiene (A1-2) Alicyclic vinyl hydrocarbon compounds; cyclopentadiene, cyclohexadiene, cyclooctadiene, norbornadiene, etc.
  • divinylbenzene, ethylene glycol di (meth) acrylate and tricyclodecane dimethanol di (meth) acrylate are preferable, and ethylene glycol di (meth) acrylate is particularly preferable.
  • the monomer B having a fluoroalkyl group and at least one radical polymerizable double bond in the molecule preferably has at least one of either a vinyl group or a (meth) acryl group.
  • a compound represented by the formula (1) is preferable, and a compound represented by the formula (2) is more preferable.
  • Examples of such a monomer B include 2,2,2-trifluoroethyl (meth) acrylate, 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl (meth) acrylate, 2- (perfluorobutyl) ethyl ( (Meth) acrylate, 2- (perfluorohexyl) ethyl (meth) acrylate, 2- (perfluorooctyl) ethyl (meth) acrylate, 2- (perfluorodecyl) ethyl (meth) acrylate, 2- (perfluoro-3 -Methylbutyl) ethyl (meth) acrylate, 2- (perfluoro-5-methylhexyl) ethyl (meth) acrylate, 2- (perfluoro-7-methyloctyl) ethyl (meth) acrylate, 1H, 1H, 3H-tetra Fluoropropyl (meth
  • the ratio of copolymerizing the monomer B is preferably from 0.05 to 3.0 mol, particularly from 1 to 1 mol of the monomer A, from the viewpoint of reactivity and surface modification effect. Preferably it is 0.1 mol-1.5 mol.
  • the monomer D having an organic group having a silicon atom and at least one radical polymerizable double bond in the molecule preferably has at least one of either a vinyl group or a (meth) acryl group.
  • the compound represented by the formula (3) is preferable.
  • R 3 represents a hydrogen atom or a methyl group
  • R 4 , R 5 and R 6 are each independently an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
  • o represents an integer of 1 to 10, preferably an integer of 2 to 10.
  • the halogen substituent is a group in which at least one hydrogen atom in the aforementioned alkoxy group, alkyl group, alkenyl group, or alkynyl group is substituted with a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom).
  • a halogen atom fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom.
  • alkynyl group examples include ethynyl group, 1-propynyl group, 2-propynyl group, 1-butynyl group, 2-butynyl group, 3-butynyl group, 1-methyl-2-propynyl group, 1-pentynyl group, 2-pentynyl group, 3-pentynyl group, 4-pentynyl group, 1-methyl-2-butynyl group, 1-methyl-3-butynyl group, 2-methyl-3-butynyl group, 3-methyl-1-butynyl group 1,1-dimethyl-2-propynyl group, 2-ethyl-2-propynyl group, 1-hexynyl group, 2-hexynyl group, 3-hexynyl group, 4-hexynyl group, 5-hexynyl group, 1-methyl- 2-pentynyl group, 1-methyl-3-pentynyl group, 1-methyl-4-pentyn
  • the monomer D examples include 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-acryloyloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloyloxypropyltrimethoxysilane, and the like.
  • the proportion of the monomer D to be copolymerized is preferably 0.05 mol to 5 mol, particularly preferably 1 mol of the monomer A with respect to 1 mol of the monomer A from the viewpoint of reactivity and surface modification effect. 0.1 mol to 1.5 mol.
  • Monomer E> In the present invention, monomer E can be further copolymerized in addition to monomer A, monomer B and monomer D described above. This monomer E is a compound having at least one radical polymerizable double bond in the molecule and having no fluoroalkyl group.
  • the compound and maleimide compound which have at least one of any one of a vinyl group or a (meth) acryl group are preferable.
  • vinyl ether group-containing (meth) acrylate compounds such as 2- (2-vinyloxyethoxy) ethyl acrylate; epoxy group-containing (meth) acrylate compounds such as glycidyl methacrylate; 3-alkoxysilyl groups such as methacryloxypropyltriethoxysilane
  • maleimide compounds such as cyclohexylmaleimide and N-benzylmaleimide
  • acrylic acid ester compounds containing a structural unit represented by the following formula (6) are examples of the following formula (6).
  • R 11 represents a hydrogen atom or a methyl group
  • R 12 represents a monovalent organic group represented by the following (6-1) to Formula (6-19):
  • R is a group linked to the oxygen atom of the (meth) acrylate group, and is a direct bond or a linear alkylene group, a branched alkylene group, an ether bond, an amide bond, an ester bond, a sulfide bond. Or a combination thereof.
  • the linear or branched alkylene group is a divalent organic group derived from an alkyl group. Examples of the alkyl group include formula (4) and formula (II) in the silicon-containing compound (II) described later.
  • the alkyl group illustrated to the definition of group in the silane compound represented by (5) can be mentioned.
  • the proportion of the monomer E to be copolymerized is preferably 0.05 mol to 3.0 mol of the monomer E with respect to 1 mol of the monomer A, particularly from the viewpoint of reactivity and surface modification effect. Preferably it is 0.1 mol-1.5 mol.
  • an azo polymerization initiator is preferably used.
  • the azo polymerization initiator include the compounds shown in the following (1) to (6).
  • Azonitrile compound 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 1,1′-azobis ( 1-cyclohexanecarbonitrile), 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 2- (carbamoylazo) isobutyronitrile and the like;
  • Azoamide compound 2,2′-azobis ⁇ 2-methyl-N- [1,1-bis (hydroxymethyl) -2-hydroxyethyl] propionamide ⁇ , 2,2′-azobis ⁇ 2-methyl-N- [2- ( 1-hydroxybutyl)] propionamide ⁇ , 2,2′-azobis [2-methyl-N- [2- ( 1-hydroxybutyl)] propionamide ⁇ , 2,2′-
  • azo polymerization initiators those having a relatively low polarity substituent are desirable from the viewpoint of the surface energy of the resulting hyperbranched polymer, and in particular, dimethyl 2,2′-azobisisobutyrate or 2,2′-azobis (2,4,4-trimethylpentane) is preferred.
  • 4,4′-azobis (4-cyanopentanoic acid-2- (perfluoromethyl) ethyl), 4,4′-azobis (4-cyanopentanoic acid-2-) as fluoroalkyl group-containing azo polymerization initiators. (Perfluorohexyl) ethyl) can be preferably used.
  • the polymerization initiator C is used in an amount of 5 mol% to 200 mol%, preferably 15 mol% to 200 mol%, more preferably based on the total number of moles of the monomer A, the monomer B, and the monomer D. Is used in an amount of 15 mol% to 170 mol%, more preferably 50 mol% to 100 mol%.
  • the fluorine-containing hyperbranched polymer used in the present invention is obtained by polymerizing the aforementioned monomer A, monomer B and monomer D in the presence of a predetermined amount of polymerization initiator C, and is known as the polymerization method.
  • the method include solution polymerization, dispersion polymerization, precipitation polymerization, and bulk polymerization. Among them, solution polymerization or precipitation polymerization is preferable. In particular, it is preferable to carry out the reaction by solution polymerization in an organic solvent from the viewpoint of molecular weight control.
  • organic solvents used here include aromatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, and tetralin; aliphatic or alicyclic hydrocarbon solvents such as n-hexane, n-heptane, mineral spirit, and cyclohexane Solvent: Halogen solvents such as methyl chloride, methyl bromide, methyl iodide, methylene dichloride, chloroform, carbon tetrachloride, trichloroethylene, perchloroethylene, orthodichlorobenzene; ethyl acetate, butyl acetate, methoxybutyl acetate, methyl cellosolve acetate , Ethyl cellosolve acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate and other ester-based or ester ether-based solvents; diethyl ether, tetrahydrofuran, 1,4-
  • aromatic hydrocarbon solvents aromatic hydrocarbon solvents, halogen solvents, ester solvents, ether solvents, ketone solvents, alcohol solvents, amide solvents, sulfoxide solvents, and the like are preferable.
  • the content of the organic solvent in the entire polymerization reaction product is preferably 1 to 100 parts by weight, more preferably 5 to 50 parts by weight with respect to 1 part by weight of the monomer A. It is.
  • the polymerization reaction is carried out under normal pressure, under pressure and under pressure, or under reduced pressure, and is preferably carried out under normal pressure in view of simplicity of the apparatus and operation. Further, preferably carried out in an atmosphere of inert gas such as N 2.
  • the temperature of the polymerization reaction is preferably 50 to 200 ° C, more preferably 70 to 150 ° C. More preferably, the polymerization reaction is performed at a temperature that is 20 ° C.
  • the polymerization reaction is preferably carried out by dropping a solution containing the polymerization initiator C and the organic solvent into the organic solvent maintained at a temperature 20 ° C. or more higher than the 10-hour half-life temperature of the polymerization initiator C. . It is even more preferable to carry out the polymerization reaction at the reflux temperature of the organic solvent under a reaction pressure.
  • the obtained fluorine-containing hyperbranched polymer is collected by an arbitrary method, and post-treatment such as washing is performed as necessary.
  • Examples of a method for recovering the polymer from the reaction solution include a method such as reprecipitation.
  • the weight average molecular weight (hereinafter abbreviated as Mw) of the obtained fluorine-containing highly branched polymer is preferably 1,000 to 200,000, more preferably 2,000 to 100,000 in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC). 000, most preferably 5,000 to 60,000.
  • the resist underlayer film forming composition of the present invention includes, as component (II), a hydrolyzable silane compound, a hydrolyzate of the hydrolyzable silane compound, a hydrolyzate condensate of the hydrolyzable silane compound, or a combination thereof. Contains certain silicon-containing compounds.
  • the silicon-containing compound (II) is at least one hydrolyzable silane selected from the group consisting of the silicon-containing compound represented by the formula (4) and the silicon-containing compound represented by the formula (5).
  • Compounds, their hydrolysates, their hydrolytic condensates, or combinations thereof can be used.
  • the silicon-containing compounds selected from the group consisting of the silicon-containing compound represented by the formula (4) and the silicon-containing compound represented by the formula (5) the silicon-containing compound represented by the formula (4) is used. It is preferable to do. Among them, it is preferable to use a hydrolyzed condensate (polyorganosiloxane) of a silicon-containing compound represented by the formula (4).
  • Specific examples of the organic group having a methacryloyl group, a mercapto group, or a cyano group, and further an alkoxy group, an acyloxy group, or a halogen atom in R 2 and R 4 can be exemplified below.
  • alkyl group examples include straight-chain or branched alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, cyclopropyl group, n-butyl.
  • aryl group examples include aryl groups having 6 to 20 carbon atoms, such as a phenyl group, o-methylphenyl group, m-methylphenyl group, p-methylphenyl group, o-chlorophenyl group, m-chlorophenyl group, p -Chlorophenyl group, o-fluorophenyl group, p-fluorophenyl group, o-methoxyphenyl group, p-methoxyphenyl group, p-nitrophenyl group, p-cyanophenyl group, ⁇ -naphthyl group, ⁇ -naphthyl group, o-biphenylyl group, m-biphenylyl group, p-biphenylyl group, 1-anthryl group, 2-anthryl group, 9-anthryl group, 1-phenanthryl group, 2-phenanthryl group, 3-phenanthryl group, 4-phenan
  • alkenyl group examples include alkenyl groups having 2 to 10 carbon atoms such as ethenyl group (vinyl group), 1-propenyl group, 2-propenyl group, 1-methyl-1-ethenyl group, 1-butenyl group, 2 -Butenyl group, 3-butenyl group, 2-methyl-1-propenyl group, 2-methyl-2-propenyl group, 1-ethylethenyl group, 1-methyl-1-propenyl group, 1-methyl-2-propenyl group, 1-pentenyl group, 2-pentenyl group, 3-pentenyl group, 4-pentenyl group, 1-n-propylethenyl group, 1-methyl-1-butenyl group, 1-methyl-2-butenyl group, 1-methyl -3-butenyl, 2-ethyl-2-propenyl, 2-methyl-1-butenyl, 2-methyl-2-butenyl, 2-methyl-3-butenyl, 3-methyl-1-but Nyl group, 3-methyl-2-
  • halogenated alkyl group and the halogenated aryl group an alkyl group or an aryl group in which one or more hydrogen atoms in the above alkyl group or aryl group are substituted with a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom. Is mentioned.
  • Examples of the organic group having an epoxy group include a glycidoxymethyl group, a glycidoxyethyl group, a glycidoxypropyl group, a glycidoxybutyl group, and an epoxycyclohexyl group.
  • Examples of the organic group having an acryloyl group include an acryloylmethyl group, an acryloylethyl group, and an acryloylpropyl group.
  • Examples of the organic group having a methacryloyl group include a methacryloylmethyl group, a methacryloylethyl group, and a methacryloylpropyl group.
  • Examples of the organic group having a mercapto group include a mercaptoethyl group, a mercaptobutyl group, a mercaptohexyl group, and a mercaptooctyl group.
  • Examples of the organic group having a cyano group include a cyanoethyl group and a cyanopropyl group.
  • alkoxy group examples include an alkoxy group having a linear, branched, or cyclic alkyl moiety having 1 to 20 carbon atoms, For example, methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, i-propoxy group, n-butoxy group, i-butoxy group, s-butoxy group, t-butoxy group, n-pentyloxy group (amyloxy group), 1-methyl -N-butoxy group, 2-methyl-n-butoxy group, 3-methyl-n-butoxy group, 1,1-dimethyl-n-propoxy group, 1,2-dimethyl-n-propoxy group, 2,2- Dimethyl-n-propoxy group, 1-ethyl-n-propoxy group, n-hexyloxy group, 1-methyl-n-pentyloxy group, 2-methyl-n-pentyloxy group, 3-methyl-n-pentyloxy Group, 4-methyl-n-pentyloxy group, 1,1-dimethyl-n-
  • acyloxy group examples include acyloxy groups having 2 to 20 carbon atoms, such as methylcarbonyloxy group (acetoxy group), ethylcarbonyloxy group, n-propylcarbonyloxy group, i-propylcarbonyloxy group, cyclopropylcarbonyloxy group.
  • n-butylcarbonyloxy group n-butylcarbonyloxy group, i-butylcarbonyloxy group, s-butylcarbonyloxy group, t-butylcarbonyloxy group, cyclobutylcarbonyloxy group, 1-methyl-cyclopropylcarbonyloxy group, 2-methyl- Cyclopropylcarbonyloxy group, n-pentylcarbonyloxy group, 1-methyl-n-butylcarbonyloxy group, 2-methyl-n-butylcarbonyloxy group, 3-methyl-n-butylcarbonyloxy group, 1,1- Dimethyl-n- Propylcarbonyloxy group, 1,2-dimethyl-n-propylcarbonyloxy group, 2,2-dimethyl-n-propylcarbonyloxy group, 1-ethyl-n-propylcarbonyloxy group, cyclopentylcarbonyloxy group, 1- Methyl-cyclobutylcarbonyloxy group, 2-methyl-
  • halogen atom examples include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
  • Examples of the silicon-containing compound represented by the formula (4) include tetramethoxysilane, tetrachlorosilane, tetraacetoxysilane, tetraethoxysilane, tetra n-propoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetra n-butoxysilane, methyltri Methoxysilane, methyltrichlorosilane, methyltriacetoxysilane, methyltripropoxysilane, methyltributoxysilane, methyltriamyloxysilane, methyltriphenoxysilane, methyltribenzyloxysilane, methyltriphenethyloxysilane, glycidoxymethyltri Methoxysilane, glycidoxymethyltriethoxysilane, ⁇ -glycidoxyethyltrimethoxysilane, ⁇ -glycidoxyethyltriethoxysilane,
  • Examples of the silicon-containing compound represented by the formula (5) include methylene bistrimethoxysilane, methylene bistrichlorosilane, methylene bistriacetoxysilane, ethylene bistriethoxysilane, ethylene bistrichlorosilane, ethylene bistriacetoxysilane, propylene bistriethoxysilane, and butylene.
  • Bistrimethoxysilane phenylenebistrimethoxysilane, phenylenebistriethoxysilane, phenylenebismethyldiethoxysilane, phenylenebismethyldimethoxysilane, naphthylenebistrimethoxysilane, bistrimethoxydisilane, bistriethoxydisilane, bisethyldiethoxydisilane, bismethyldimethoxy Examples include disilane.
  • the condensate (polyorganosiloxane) preferably has a weight average molecular weight of 1,000 to 1,000,000, or 1,000 to 100,000.
  • the molecular weights of these hydrolyzed condensates are molecular weights obtained in terms of polystyrene by GPC analysis.
  • GPC measurement conditions are, for example, GPC apparatus (trade name: HLC-8220 GPC, manufactured by Tosoh Corporation), GPC column (product) Name Shodex KF803L, KF802, KF801, manufactured by Showa Denko KK), column temperature is 40 ° C., eluent (elution solvent) is tetrahydrofuran, flow rate (flow rate) is 1.0 mL / min, standard sample is polystyrene (Showa Denko Co., Ltd.) )).
  • an alkoxysilyl group, an acyloxysilyl group, or a halogenated silyl group (that is, R 8 —Si— group, R 10 —Si— group) is 0.5 to Hydrolysis is carried out using 100 mol, preferably 1 to 10 mol of water. At this time, 0.001 to 10 mol, preferably 0.001 to 1 mol of hydrolysis catalyst can be used per mol of the hydrolyzable group.
  • the reaction temperature for the hydrolysis and condensation is usually 20 to 80 ° C.
  • the hydrolysis may be complete hydrolysis or partial hydrolysis, that is, as described above, a hydrolyzate or a monomer may remain in the hydrolysis condensate.
  • the by-product alcohol, the hydrolysis catalyst used in the reaction, and water can be simultaneously removed from the obtained hydrolysis-condensation product (polymer) by distillation under reduced pressure or the like.
  • the acid or base catalyst used for hydrolysis can be removed by neutralization or ion exchange.
  • hydrolysis catalyst examples include metal chelate compounds, organic acids, inorganic acids, organic bases, and inorganic bases.
  • metal chelate compound as the hydrolysis catalyst include triethoxy mono (acetylacetonato) titanium, tri-n-propoxy mono (acetylacetonato) titanium, tri-i-propoxy mono (acetylacetonato) titanium, Tri-n-butoxy mono (acetylacetonato) titanium, tri-sec-butoxy mono (acetylacetonato) titanium, tri-t-butoxy mono (acetylacetonato) titanium, diethoxybis (acetylacetonate) Titanium, di-n-propoxy bis (acetylacetonato) titanium, di-i-propoxy bis (acetylacetonato) titanium, di-n-butoxy bis (acetylacetonato) titanium, di-sec-butoxy Bis (acetylacetonate) titanium, di t-butoxy bis (
  • Examples of the organic acid as the hydrolysis catalyst include acetic acid, propionic acid, butanoic acid, pentanoic acid, hexanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, oxalic acid, maleic acid, methylmalonic acid, adipic acid, Sebacic acid, gallic acid, butyric acid, meritic acid, arachidonic acid, 2-ethylhexanoic acid, oleic acid, stearic acid, linoleic acid, linolenic acid, salicylic acid, benzoic acid, p-aminobenzoic acid, p-toluenesulfonic acid, benzene Examples include sulfonic acid, monochloroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, trifluoroacetic acid, formic acid, malonic acid, sulfonic acid,
  • Examples of the organic base as the hydrolysis catalyst include pyridine, pyrrole, piperazine, pyrrolidine, piperidine, picoline, trimethylamine, triethylamine, monoethanolamine, diethanolamine, dimethylmonoethanolamine, monomethyldiethanolamine, triethanolamine, diazabicyclooctane, Examples thereof include diazabicyclononane, diazabicycloundecene, and tetramethylammonium hydroxide.
  • Examples of the inorganic base include ammonia, sodium hydroxide, potassium hydroxide, barium hydroxide, calcium hydroxide and the like.
  • hydrolysis catalysts metal chelate compounds, organic acids, and inorganic acids are preferred, and these may be used alone or in combination of two or more.
  • organic solvent used in the hydrolysis examples include n-pentane, i-pentane, n-hexane, i-hexane, n-heptane, i-heptane, 2,2,4-trimethylpentane, n-octane, i- Aliphatic hydrocarbon solvents such as octane, cyclohexane and methylcyclohexane; benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, trimethylbenzene, methylethylbenzene, n-propyl benzene, i-propyl benzene, diethylbenzene, i-butylbenzene, triethylbenzene, di Aromatic hydrocarbon solvents such as i-propyl benzene and n-amyl naphthalene; methanol, ethanol, n-propanol, i
  • Monoalcohol solvents ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-butylene glycol, 2,4-pentanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 2,5-hexanediol, 2,4-heptanediol, Polyhydric alcohol solvents such as 2-ethyl-1,3-hexanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tripropylene glycol, glycerin; acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone , Diethyl ketone, methyl-i-butyl ketone, methyl-n-pentyl ketone, ethyl-n-butyl ketone, methyl-n-hexyl ketone, di-i-butyl ketone, trimethylnonanone, cycl
  • acetone methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, diethyl ketone, methyl-i-butyl ketone, methyl-n-pentyl ketone, ethyl-n-butyl ketone, methyl-n-hexyl
  • Ketone solvents such as ketones, di-i-butyl ketone, trimethylnonanone, cyclohexanone, methylcyclohexanone, 2,4-pentanedione, acetonylacetone, diacetone alcohol, acetophenone, and fenchon are used in terms of storage stability of the solution. preferable.
  • solvent used in the resist underlayer film forming composition of the present invention the above-mentioned (I) component: fluorine-containing hyperbranched polymer, (II) component: silicon-containing compound, and other components such as a curing catalyst described later are dissolved. Any solvent that can be used can be used without particular limitation.
  • solvents examples include methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, methyl isobutyl carbinol, propylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol mono Ether ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether acetate, toluene, xylene, methyl ethyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, ethyl 2-hydroxypropionate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, ethyl ethoxyacetate , Ethyl hydroxyacetate, 2-hy Methyl loxy-3-methylbutanoate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl
  • the resist underlayer film forming composition of the present invention can further contain a curing catalyst.
  • the curing catalyst functions to accelerate curing when a coating film containing a polyorganosiloxane composed of a hydrolysis condensate is heated and cured.
  • ammonium salts, phosphines, phosphonium salts, and sulfonium salts can be used.
  • ammonium salt examples include a quaternary ammonium salt represented by the formula (F-1) to the formula (F-5) and a tertiary ammonium salt represented by the following formula (F-6). .
  • R 22 , R 23 , R 24 and R 25 each independently represents an alkyl group or an aryl group, N represents a nitrogen atom, Z ⁇ represents an anion, and R 22 , R 23) , R 24 , and R 25 are each bonded to the nitrogen atom in the formula by a CN bond.
  • R 26 and R 27 each independently represents an alkyl group or an aryl group, and Z ⁇ represents an anion.
  • R 28 represents an alkyl group or an aryl group
  • Z ⁇ represents an anion.
  • R 29 and R 30 each independently represents an alkyl group or an aryl group, and Z ⁇ represents an anion.
  • r represents an integer of 2 to 11
  • s represents an integer of 2 to 3
  • H represents a hydrogen atom
  • Z ⁇ represents an anion.
  • Examples of the phosphonium salt include quaternary phosphonium salts represented by the following formula (F-7). (Wherein R 31 , R 32 , R 33 and R 34 each independently represents an alkyl group or an aryl group, P represents a phosphorus atom, Z ⁇ represents an anion, and R 31 , R 32) , R 33 , and R 34 are each bonded to the phosphorus atom in the formula by a CP bond.)
  • sulfonium salt examples include quaternary sulfonium salts represented by the following formula (F-8). Wherein R 35 , R 36 and R 37 each independently represents an alkyl group or an aryl group, S represents a sulfur atom, Z ⁇ represents an anion, and R 35 , R 36 and R 37 is bonded to the sulfur atom in the formula by a CS bond.)
  • the compound represented by the above formula (F-1) is a quaternary ammonium salt derived from an amine, wherein R 21 is an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, preferably 2 to 10 carbon atoms, Or an aryl group, for example, a linear alkyl group such as an ethyl group, a propyl group, or a butyl group; a branched or cyclic alkyl group such as a cyclohexyl group or a cyclohexylmethyl group; an aryl group such as a benzyl group; A pentadienyl group etc. are mentioned.
  • R 21 is an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, preferably 2 to 10 carbon atoms, Or an aryl group, for example, a linear alkyl group such as an ethyl group, a propyl group, or a butyl group; a branched or cyclic alkyl group such as
  • Anions (Z ⁇ ) include halogen ions such as chlorine ions (Cl ⁇ ), bromine ions (Br ⁇ ), iodine ions (I ⁇ ), carboxylates (—COO ⁇ ), sulfonates (—SO 3 ⁇ ). And ions containing an anionic group such as alcoholate (—O ⁇ ).
  • the compound represented by the above formula (F-2) is a quaternary ammonium salt derived from an amine, and R 22 , R 23 , R 24 and R 25 in the formula are each independently a carbon atom.
  • the quaternary ammonium salt represented by the above formula (F-2) can be obtained as a commercial product, for example, tetramethylammonium acetate, tetrabutylammonium acetate, triethylbenzylammonium chloride, triethylbenzylammonium bromide. , Trioctylmethylammonium chloride, tributylbenzylammonium chloride, trimethylbenzylammonium chloride and the like.
  • the compound represented by the above formula (F-3) is a quaternary ammonium salt derived from 1-substituted imidazole, and R 26 and R 27 in the formula each independently represent 1 to 18 and the total number of carbon atoms of R 26 and R 27 is preferably 7 or more.
  • R 26 can be exemplified by methyl, ethyl, propyl, phenyl, benzyl, etc.
  • R 27 can be exemplified by benzyl, octyl, octadecyl and the like.
  • Specific examples of the anion (Z ⁇ ) include those mentioned in the above formula (F-1).
  • the compound represented by the above formula (F-3) can be obtained as a commercial product, or, for example, an imidazole compound such as 1-methylimidazole and 1-benzylimidazole, benzyl bromide, bromide It can be produced by reacting alkyl halide such as methyl or aryl halide.
  • the compound represented by the above formula (F-4) is a quaternary ammonium salt derived from pyridine, wherein R 28 has 1 to 18 carbon atoms, preferably 4 to 18 carbon atoms.
  • R 28 has 1 to 18 carbon atoms, preferably 4 to 18 carbon atoms.
  • Specific examples of the anion (Z ⁇ ) include those mentioned in the above formula (F-1).
  • the compound represented by the above formula (F-4) can be obtained as a commercial product, or, for example, pyridine and lauryl chloride, benzyl chloride, benzyl bromide, methyl bromide, octyl bromide, etc. It can be produced by reacting an alkyl halide of the above or an aryl halide. Examples of the compound include N-laurylpyridinium chloride and N-benzylpyridinium bromide.
  • the compound represented by the above formula (F-5) is a quaternary ammonium salt derived from a substituted pyridine represented by picoline (methylpyridine) and the like.
  • R 29 in the formula represents an alkyl group or aryl group having 1 to 18 carbon atoms, preferably 4 to 18 carbon atoms, and examples thereof include a methyl group, an octyl group, a lauryl group, and a benzyl group.
  • R 30 represents an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms or an aryl group.
  • R 30 is a methyl group.
  • Specific examples of the anion (Z ⁇ ) include those mentioned in the above formula (F-1).
  • This compound represented by the above (F-5) can be obtained as a commercial product, or substituted pyridine such as picoline and methyl bromide, octyl bromide, lauryl chloride, benzyl chloride, bromide. It can be produced by reacting an alkyl halide such as benzyl or an aryl halide. Examples of the compound include N-benzylpicolinium chloride, N-benzylpicolinium bromide, N-laurylpicolinium chloride and the like.
  • the compound represented by the above formula (F-6) is a tertiary ammonium salt derived from an amine.
  • Specific examples of the anion (Z ⁇ ) in the formula include the above formula (F-1) Can be mentioned.
  • the compound represented by the above formula (F-6) can be produced, for example, by reacting an amine with a weak acid such as carboxylic acid or phenol.
  • carboxylic acid include formic acid and acetic acid
  • the anion (Z -) is -
  • the anion (HCOO) (Z -) is (CH 3 COO - )
  • the anion (Z ⁇ ) becomes (C 6 H 5 O ⁇ ).
  • R 31 , R 32 , R 33 , and R 34 are each independently an alkyl group or aryl group having 1 to 18 carbon atoms, or Si A silane compound bonded to a silicon atom by a —C bond.
  • three of the four groups of R 31 to R 34 are a phenyl group or a substituted phenyl group, and examples thereof include a phenyl group and a tolyl group, and the remaining one has 1 carbon atom.
  • Specific examples of the anion (Z ⁇ ) include those mentioned in the above formula (F-1).
  • halogenated tetraalkylphosphonium such as halogenated tetra-n-butylphosphonium, tetra-n-propylphosphonium halide, halogenated Halogenated trialkylbenzylphosphonium such as triethylbenzylphosphonium, halogenated triphenylmethylphosphonium, triphenylmonoalkylphosphonium halide such as triphenylethylphosphonium halide, and halogenated phenylmonoarylphosphonium such as triphenylbenzylphosphonium halide : Tetraphenylphosphonium halide; halogenated tolylyl monoarylphosphonium such as tolylyl monophenylphosphonium halide, or trihalogenated halogen Halogenated tolytriazole monoalkyl phosphonium such as Lil monomethyl
  • halogenated triphenylmonoalkylphosphonium such as triphenylmethylphosphonium halide, triphenylethylphosphonium halide, triphenylmonoarylphosphonium halide such as triphenylbenzylphosphonium halide; halogen such as tritolylmonophenylphosphonium halide Tritolyl monoarylphosphonium halide; a tolyl monoalkylphosphonium halide such as tolyl monomethylphosphonium halide (wherein the halogen atom is a chlorine atom or a bromine atom) is preferable.
  • the phosphines include methylphosphine, ethylphosphine, propylphosphine, isopropylphosphine, isobutylphosphine, phenylphosphine and other first phosphine, dimethylphosphine, diethylphosphine, diisopropylphosphine, diisoamylphosphine, diphenylphosphine and other second phosphine.
  • tertiary phosphine such as trimethylphosphine, triethylphosphine, triphenylphosphine, methyldiphenylphosphine, and dimethylphenylphosphine.
  • R 35 , R 36 and R 37 in the formula each independently represents an alkyl group or aryl group having 1 to 18 carbon atoms, Is a phenyl group or a substituted phenyl group among the three substituents of R 35 to R 37 , and examples thereof include a phenyl group and a tolyl group, and the remaining one has 1 carbon atom. 18 to 18 alkyl groups or aryl groups.
  • Specific examples of the anion (Z ⁇ ) include those mentioned in the above formula (F-1).
  • the compound represented by the formula (F-8) can be obtained as a commercial product.
  • halogenated trialkylsulfonium such as tri-n-butylsulfonium halide, tri-n-propylsulfonium halide
  • Halogenated dialkylbenzylsulfonium such as diethylbenzylsulfonium
  • Halogenated diphenylmethylsulfonium halogenated diphenylmonoalkylsulfonium, such as diphenylethylsulfonium
  • Halogenated triphenylsulfonium etc.
  • the halogen atom is a chlorine or bromine atom
  • Trialkylphosphonium carboxylates such as tri-n-butylsulfonium carboxylate and tri-n-propylsulfonium carboxylate
  • diethylbenzylsulfonium carboxylate Diphenylmethyl sulfonium carboxylate, diphenyl monoalkyl sulfonium carboxylates such as diphenylethyl sulfonium carboxylate; dialkyl benzyl sulfonium carboxylate triphenylsulfonium carboxylate and the like.
  • triphenylsulfonium halide and triphenylsulfonium carboxylate are preferable.
  • the addition amount is 0.01 to 10 parts by mass, 0.01 to 5 parts by mass, or 0 with respect to 100 parts by mass of the polyorganosiloxane composed of the aforementioned hydrolysis condensate. 0.01 to 3 parts by mass.
  • an organic acid, water, alcohol in the resist underlayer film forming composition for lithography of the present invention, an organic acid, water, alcohol, or a combination of two or more thereof can be added for stabilization.
  • the organic acid include oxalic acid, malonic acid, methylmalonic acid, succinic acid, maleic acid, malic acid, tartaric acid, phthalic acid, citric acid, glutaric acid, lactic acid, salicylic acid and the like. Of these, oxalic acid and maleic acid are preferred.
  • the addition amount is 0.1 to 5.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the aforementioned hydrolysis condensate (polyorganosiloxane).
  • the addition amount can be 1 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resist underlayer film forming composition.
  • alcohol to add what is easy to disperse
  • the addition amount can be 1 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resist underlayer film forming composition.
  • the underlayer film forming composition for lithography of the present invention can contain an organic polymer compound, a photoacid generator, a surfactant, and the like as necessary in addition to the above components.
  • Organic polymer compound By using an organic polymer compound, the dry etching rate (thickness reduction per unit time), attenuation coefficient, refractive index, etc. of the resist underlayer film formed from the underlayer film forming composition for lithography of the present invention are adjusted. can do.
  • the organic polymer compound is not particularly limited, and various organic polymers can be used. For example, polyester, polystyrene, polyimide, acrylic polymer, methacrylic polymer, polyvinyl ether, phenol novolac, naphthol novolak, polyether, polyamide, polycarbonate Addition polymerization polymers and condensation polymerization polymers such as can be used. When the organic polymer compound contains a hydroxy group, the hydroxy group can form a crosslinking reaction with the polyorganosiloxane.
  • the polymer compound When an addition polymerization polymer is used as the organic polymer compound, the polymer compound may be either a homopolymer or a copolymer.
  • An addition polymerizable monomer is used for the production of the addition polymerization polymer.
  • examples of such addition polymerizable monomers include acrylic acid, methacrylic acid, acrylic ester compounds, methacrylic ester compounds, acrylamide compounds, methacrylamide compounds, vinyl compounds, styrene compounds, maleimide compounds, maleic anhydride, acrylonitrile and the like. It is done.
  • acrylic ester compounds include methyl acrylate, ethyl acrylate, normal hexyl acrylate, isopropyl acrylate, cyclohexyl acrylate, benzyl acrylate, phenyl acrylate, naphthyl acrylate, anthryl methyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 3-chloro-2-hydroxy Propyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 2,2,2-trifluoroethyl acrylate, 2,2,2-trichloroethyl acrylate, 2-bromoethyl acrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, 2-methoxyethyl acrylate, tetrahydrofur Furyl acrylate, 2-methyl-2-adamantyl acrylate, 5-acryloyloxy-6-hydride Carboxymethyl-norbornene-2-carboxylic-6-lactone, 3-acryloxypropyl triethoxysilane, and
  • Methacrylic acid ester compounds include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, normal hexyl methacrylate, isopropyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, benzyl methacrylate, phenyl methacrylate, anthryl methacrylate, anthryl methyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, 2,2,2-trichloroethyl methacrylate, 2-bromoethyl methacrylate, 4-hydroxybutyl methacrylate, 2-methoxyethyl methacrylate, tetrahydrofurfuryl methacrylate, 2-methyl-2- Adamantyl methacrylate, 5-methacryloyloxy-6-hydroxy Ruborunen 2-carboxylic-6-lactone, 3-methacryloxypropyl triethoxysilane,
  • acrylamide compound examples include acrylamide, N-methylacrylamide, N-ethylacrylamide, N-benzylacrylamide, N-phenylacrylamide, N, N-dimethylacrylamide and N-anthrylacrylamide.
  • Examples include methacrylamide compounds, methacrylamide, N-methyl methacrylamide, N-ethyl methacrylamide, N-benzyl methacrylamide, N-phenyl methacrylamide, N, N-dimethyl methacrylamide and N-anthryl acrylamide.
  • vinyl compounds include vinyl alcohol, 2-hydroxyethyl vinyl ether, methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, benzyl vinyl ether, vinyl acetic acid, vinyl trimethoxysilane, 2-chloroethyl vinyl ether, 2-methoxyethyl vinyl ether, vinyl naphthalene, and vinyl anthracene. Can be mentioned.
  • styrene compound examples include styrene, hydroxystyrene, chlorostyrene, bromostyrene, methoxystyrene, cyanostyrene, and acetylstyrene.
  • maleimide compounds include maleimide, N-methylmaleimide, N-phenylmaleimide, N-cyclohexylmaleimide, N-benzylmaleimide and N-hydroxyethylmaleimide.
  • examples of such a polymer include a polycondensation polymer of a glycol compound and a dicarboxylic acid compound.
  • examples of the glycol compound include diethylene glycol, hexamethylene glycol, butylene glycol and the like.
  • examples of the dicarboxylic acid compound include succinic acid, adipic acid, terephthalic acid, maleic anhydride and the like.
  • polyesters such as polypyromellitimide, poly (p-phenylene terephthalamide), polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, polyamide, polyimide, phenol novolak, naphthol novolak, and the like.
  • an organic polymer having an aromatic ring structure such as a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, a triazine ring, a quinoline ring, and a quinoxaline ring that functions as a light absorption site is preferably used.
  • organic polymer compounds include addition polymerizable monomers such as benzyl acrylate, benzyl methacrylate, phenyl acrylate, naphthyl acrylate, anthryl methacrylate, anthryl methyl methacrylate, styrene, hydroxystyrene, benzyl vinyl ether, and N-phenylmaleimide.
  • addition-polymerized polymers containing as a structural unit, and polycondensation polymers such as phenol novolac and naphthol novolak.
  • the organic polymer compound has a weight average molecular weight of, for example, 1,000 to 1,000,000, or 3,000 to 300,000, or 5,000 to 200,000, or 10, Polymer compounds that are from 000 to 100,000 can be used. Only one organic polymer compound can be used, or two or more organic polymer compounds can be used in combination. When an organic polymer compound is used, the proportion thereof is 1 to 200 parts by mass, or 5 to 100 parts by mass, or 10 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the hydrolysis condensate (polyorganosiloxane). Or 20 to 30 parts by mass.
  • the resist underlayer film forming composition of the present invention may contain an acid generator.
  • the acid generator include a thermal acid generator and a photoacid generator.
  • the photoacid generator contained in the resist underlayer film forming composition of the present invention include onium salt compounds, sulfonimide compounds, and disulfonyldiazomethane compounds.
  • onium salt compounds include diphenyliodonium hexafluorophosphate, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium nonafluoronormalbutanesulfonate, diphenyliodonium perfluoronormaloctanesulfonate, diphenyliodonium camphorsulfonate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium camphor.
  • Iodonium salt compounds such as sulfonate and bis (4-tert-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, and triphenylsulfonium hexafluoroantimonate, triphenylsulfonium nonafluoronormal butanesulfonate, triphenylsulfonium camphorsulfonate, and triphenylsulfone Sulfonium salt compounds such as trifluoromethane sulfonate and the like.
  • sulfonimide compound examples include N- (trifluoromethanesulfonyloxy) succinimide, N- (nonafluoronormalbutanesulfonyloxy) succinimide, N- (camphorsulfonyloxy) succinimide, N- (trifluoromethanesulfonyloxy) naphthalimide, and the like. Can be mentioned.
  • disulfonyldiazomethane compound examples include bis (trifluoromethylsulfonyl) diazomethane, bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane, bis (phenylsulfonyl) diazomethane, bis (p-toluenesulfonyl) diazomethane, and bis (2,4-dimethylbenzenesulfonyl). And diazomethane, and methylsulfonyl-p-toluenesulfonyldiazomethane.
  • a photo-acid generator can use only 1 type, or can be used in combination of 2 or more type.
  • the ratio is 0.01 to 5 parts by mass, 0.1 to 3 parts by mass, or 0 with respect to 100 parts by mass of the hydrolysis condensate (polyorganosiloxane). .5 to 1 part by mass.
  • a rheology adjusting agent, an adhesion aid and the like can be added to the resist underlayer film forming composition of the present invention.
  • the rheology modifier is effective for improving the fluidity of the underlayer film forming composition.
  • the adhesion assistant is effective for improving the adhesion between the semiconductor substrate or resist and the lower layer film.
  • the method of manufacturing a semiconductor device using the resist underlayer film forming composition of the present invention comprises a step of applying the resist underlayer film forming composition of the present invention onto a semiconductor substrate and baking to form a resist underlayer film, the resist A step of forming a resist film by applying a resist composition on the lower layer film, a step of exposing the resist film, a step of developing the resist after exposure to obtain a resist pattern, and etching the resist lower layer film like a resist pattern And a step of processing the semiconductor substrate according to the patterned resist film and resist underlayer film.
  • a method for manufacturing a semiconductor device using such a resist underlayer film forming composition of the present invention is also an object of the present invention. The details will be described below along each step.
  • a substrate used for manufacturing a semiconductor device for example, a silicon wafer substrate, a silicon / silicon dioxide coated substrate, a silicon nitride substrate, a glass substrate, an ITO substrate, a polyimide substrate, and a low dielectric constant material (low-k material).
  • a coated substrate for example, a silicon wafer substrate, a silicon / silicon dioxide coated substrate, a silicon nitride substrate, a glass substrate, an ITO substrate, a polyimide substrate, and a low dielectric constant material (low-k material).
  • the resist underlayer film forming composition of the present invention is applied by an appropriate application method such as a spinner or a coater, and then baked to form a resist underlayer film.
  • the conditions for firing are appropriately selected from firing temperatures of 80 ° C. to 250 ° C. and firing times of 0.3 to 60 minutes.
  • the firing temperature is 150 ° C. to 250 ° C.
  • the firing time is 0.5 to 2 minutes.
  • the thickness of the lower layer film to be formed is, for example, 10 to 1000 nm, or 20 to 500 nm, or 50 to 300 nm, or 100 to 200 nm.
  • a resist underlayer film obtained using the resist underlayer film forming composition of the present invention is also an object of the present invention.
  • a resist layer such as a photoresist is formed on the resist underlayer film.
  • the formation of the resist layer can be performed by a well-known method, that is, by applying and baking a resist composition solution on the resist underlayer film.
  • the film thickness of the resist layer is, for example, 50 to 10,000 nm, or 100 to 2,000 nm, or 200 to 1,000 nm.
  • the photoresist formed on the resist underlayer film of the present invention is not particularly limited as long as it is sensitive to light used for exposure.
  • Either a negative photoresist or a positive photoresist can be used.
  • a positive photoresist comprising a novolac resin and 1,2-naphthoquinonediazide sulfonic acid ester
  • a chemically amplified photoresist comprising a binder having a group that decomposes with an acid to increase the alkali dissolution rate and a photoacid generator
  • Examples include chemically amplified photoresists composed of a low-molecular compound that decom
  • Specific examples include the product name APEX-E manufactured by Shipley Co., Ltd., the product name PAR710 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., and the product name SEPR430 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Also, for example, Proc. SPIE, Vol. 3999, 330-334 (2000), Proc. SPIE, Vol. 3999, 357-364 (2000), Proc. SPIE, Vol. 3999, 365-374 (2000), and fluorine-containing atom polymer-based photoresists.
  • a resist for electron beam lithography can be used as the resist instead of the photoresist.
  • the electron beam resist either a negative type or a positive type can be used.
  • a non-chemically amplified resist composed of a binder having a group that is decomposed by an electron beam to change the alkali dissolution rate a non-chemically amplified resist composed of a binder having a portion that is cut by an electron beam and changes the alkali dissolution rate, etc. is there.
  • a KrF excimer laser (wavelength 248 nm), an ArF excimer laser (wavelength 193 nm), an F2 excimer laser (wavelength 157 nm), or the like can be used.
  • post-exposure bake can be performed as necessary.
  • the post-exposure heating is performed under conditions appropriately selected from a heating temperature of 70 ° C. to 150 ° C. and a heating time of 0.3 to 10 minutes. Even when the above-mentioned electron beam resist is used, a resist pattern can be formed in the same manner as when a photoresist is used by using an electron beam as an irradiation source.
  • Developers include aqueous solutions of alkali metal hydroxides such as potassium hydroxide and sodium hydroxide, aqueous solutions of quaternary ammonium hydroxides such as tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide and choline, ethanolamine, propylamine, An alkaline aqueous solution such as an aqueous amine solution such as ethylenediamine can be mentioned as an example. Further, a surfactant or the like can be added to these developers.
  • the development conditions are appropriately selected from a temperature of 5 to 50 ° C. and a time of 10 to 600 seconds.
  • the resist underlayer film (intermediate layer) of the present invention is etched (removed) using the photoresist film (upper layer) pattern thus formed as a protective film.
  • the semiconductor substrate is processed using the patterned photoresist and the film made of the resist underlayer film (intermediate layer) of the present invention as a protective film.
  • the resist underlayer film (intermediate layer) of the present invention in a portion where the photoresist has been removed is removed by dry etching to expose the semiconductor substrate.
  • dry etching of the resist underlayer film of the present invention tetrafluoromethane (CF 4 ), perfluorocyclobutane (C 4 F 8 ), perfluoropropane (C 3 F 8 ), trifluoromethane (CHCF 3 ), difluoromethane ( CH 2 F 2 ), carbon monoxide, argon, oxygen, nitrogen, sulfur hexafluoride, difluoromethane, nitrogen trifluoride and chlorine trifluoride, chlorine, trichloroborane and dichloroborane can be used. .
  • a photoresist composed of an organic substance is basically difficult to remove, whereas an underlayer film containing a large amount of silicon atoms is quickly removed with a halogen-based gas.
  • a halogen-based gas is preferably used for dry etching of the resist underlayer film.
  • fluorine-based gas examples include tetrafluoromethane (CF 4 ), perfluorocyclobutane (C 4 F 8 ), and perfluoro.
  • fluorine-based gas examples include propane (C 3 F 8 ), trifluoromethane (CHCF 3 ), and difluoromethane (CH 2 F 2 ).
  • the semiconductor substrate is processed using the patterned photoresist and the film made of the resist underlayer film of the present invention as a protective film.
  • the processing of the semiconductor substrate is preferably performed by dry etching with a fluorine-based gas.
  • the fluorine-based gas include tetrafluoromethane (CF 4 ), perfluorocyclobutane (C 4 F 8 ), perfluoropropane (C 3 F 8 ), trifluoromethane (CHCF 3 ), and difluoromethane (CH 2 F). 2 ) etc.
  • the resist underlayer film of this invention after forming an organic underlayer film on a board
  • another semiconductor device manufacturing method of the present invention includes a step of forming an organic underlayer film on a semiconductor substrate, and a resist underlayer film forming composition of the present invention is applied and baked thereon to form a resist underlayer film.
  • the organic underlayer film can be formed using the same procedure as the underlayer film and the resist film.
  • the resist underlayer film of the present invention containing a large amount of silicon atoms is difficult to remove by dry etching with an oxygen-based gas, and the organic underlayer film (lower layer) is dry-etched with an oxygen-based gas. It is preferable to carry out by.
  • the semiconductor substrate is processed using the patterned resist film (upper layer), resist lower layer film (intermediate layer), and organic lower layer film (lower layer) as a protective film.
  • the pattern width of the photoresist can be narrowed, and even when the photoresist is thinly coated to prevent pattern collapse, an appropriate etching gas is selected.
  • the substrate can be processed. That is, in the resist underlayer film formed from the resist underlayer film forming composition of the present invention, A fluorine-based gas having a sufficiently high etching rate for the photoresist is used as an etching gas, and an oxygen-based gas having a sufficiently high etching rate for the resist underlayer film of the present invention is used as the etching gas for the organic underlayer film. Furthermore, the resist underlayer film, the organic underlayer film, and the substrate can be selectively processed by using a fluorine-based gas having an etching rate sufficiently high as compared with the organic underlayer film as an etching gas. Is possible.
  • an organic antireflection film can be formed on the resist underlayer film before the formation of the photoresist.
  • the antireflection film-forming composition used there is not particularly limited, and can be arbitrarily selected from those conventionally used in lithography processes, and can be used by a commonly used method, for example, An antireflection film can be formed by application and baking with a spinner or a coater.
  • the substrate to which the resist underlayer film forming composition of the present invention is applied may have an organic or inorganic antireflection film formed on the surface thereof by a CVD method or the like. It is also possible to form a resist underlayer film.
  • the resist underlayer film formed from the resist underlayer film forming composition of the present invention may also have absorption for light depending on the wavelength of light used in the lithography process. Therefore, in such a case, it can function as an antireflection film having an effect of preventing reflected light from the substrate.
  • the resist underlayer film of the present invention is a layer for preventing the interaction between the substrate and the photoresist, the material used for the photoresist, or the function for preventing the adverse effect on the substrate of the substance generated upon exposure to the photoresist. Used as a barrier layer to reduce the poisoning effect of the photoresist layer due to the dielectric layer of the semiconductor substrate It is also possible to do.
  • the resist underlayer film formed from the resist underlayer film forming composition of the present invention is applied to a substrate on which via holes used in the dual damascene process are formed, and can be used as a filling material that can fill the holes without any gaps. . Moreover, it can also be used as a planarizing material for planarizing the surface of an uneven semiconductor substrate.
  • MAIB Dimethyl 2,2′-azobisisobutyrate (manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd., product name: MAIB)
  • C6FA 2- (perfluorohexyl) ethyl acrylate (manufactured by Daikin Chemicals Sales, product name: R-1620)
  • TESMA 3-methacryloxypropyltriethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd., product name: KBE-503)
  • EGDMA ethylene glycol dimethacrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., product name: 1G)
  • GBLMA ⁇ -methacryloxy- ⁇ -butyrolactone (manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.)
  • THF tetrahydrofuran
  • the weight average molecular weight Mw measured by polystyrene conversion by GPC of the target product was 18,000, and the degree of dispersion: Mw (weight average molecular weight) / Mn (number average molecular weight) was 2.2.
  • the average molecular weight Mw measured by polystyrene conversion by GPC of the target product was 14,000, and the degree of dispersion: Mw (weight average molecular weight) / Mn (number average molecular weight) was 2.1.
  • the average molecular weight Mw measured by polystyrene conversion by GPC of the target product was 16,000, and the degree of dispersion: Mw (weight average molecular weight) / Mn (number average molecular weight) was 3.5.
  • the weight average molecular weight Mw measured by polystyrene conversion by GPC of a target object was 20,000, and dispersion degree: Mw (weight average molecular weight) / Mn (number average molecular weight) was 2.2.
  • the flask was transferred to an oil bath adjusted to 85 ° C. and reacted for 240 minutes under heating and reflux. Thereafter, the reaction solution is cooled to room temperature, 36 g of propylene glycol monomethyl ether acetate is added to the reaction solution, ethanol, water and hydrochloric acid as reaction by-products are distilled off under reduced pressure and concentrated to obtain propylene as a hydrolysis condensate (polymer). A glycol monomethyl ether acetate solution was obtained.
  • Propylene glycol monoethyl ether was added, and the solvent ratio of propylene glycol monomethyl ether acetate / propylene glycol monoethyl ether 20/80 was adjusted to 15 mass percent in terms of solid residue at 140 ° C.
  • the weight average molecular weight by GPC of the obtained silicon polymer 5 (Si polymer 5) was Mw 1,600 in terms of polystyrene.
  • the flask was transferred to an oil bath adjusted to 85 ° C. and reacted for 240 minutes under heating and reflux. Thereafter, the reaction solution is cooled to room temperature, 32 g of propylene glycol monomethyl ether acetate is added to the reaction solution, and ethanol, water and hydrochloric acid as reaction by-products are distilled off under reduced pressure and concentrated to produce propylene as a hydrolysis condensate (polymer). A glycol monomethyl ether acetate solution was obtained.
  • Propylene glycol monoethyl ether was added, and the solvent ratio of propylene glycol monomethyl ether acetate / propylene glycol monoethyl ether 20/80 was adjusted to 15 mass percent in terms of solid residue at 140 ° C.
  • the weight average molecular weight by GPC of the obtained silicon polymer 6 (Si polymer 6) was Mw 1,600 in terms of polystyrene.
  • maleic acid is MA
  • benzyltriethylammonium chloride is BTEAC
  • N- (3-triethoxysilylpropyl) -4,5-dihydroimidazole is IMIDTEOS
  • monotriphenylsulfonium maleate is TPS-Male
  • bisphenol S is BPS
  • propylene glycol monomethyl ether acetate is abbreviated as PGMEA
  • propylene glycol monoethyl ether is abbreviated as PGEE.
  • water ultrapure water was used. Each addition amount was shown in parts by mass.
  • the etcher and etching gas used for the measurement of the dry etching rate are as follows. -CF 4 gas etching: Etcher ES401 (trade name, manufactured by Nippon Scientific Co., Ltd.) ⁇ O 2 gas etching: Etcher RIE-10NR (trade name, manufactured by Samco Corporation)
  • the resist underlayer film forming composition solutions prepared in Examples 1 to 16 and Comparative Examples 1 to 7 were applied onto a silicon wafer using a spinner. Heating was performed at 240 ° C. for 1 minute on a hot plate to form resist underlayer films having film thicknesses of 0.20 ⁇ m and 0.04 ⁇ m, respectively.
  • the etching rate is measured using CF 4 gas as an etching gas for a resist underlayer film having a thickness of 0.20 ⁇ m, and the etching rate is measured using O 2 gas as an etching gas for a resist underlayer film having a thickness of 0.04 ⁇ m. did.
  • a photoresist solution (product name: UV113, manufactured by Shipley Co., Ltd.) is used to form a resist film of 0.20 ⁇ m and 0.04 ⁇ m on a silicon wafer using a spinner, and CF 4 gas (resist film thickness) is used as a etching gas. 0.20 ⁇ m) and O 2 gas (resist film thickness 0.04 ⁇ m) were used to measure the dry etching rate.
  • the comparison between the measured dry etching rate of the resist underlayer film and the dry etching rate of the resist film was evaluated as a ratio of both rates, that is, (resist underlayer film dry etching rate) / (resist dry etching rate). Table 4 shows the obtained results.
  • the contact angle of the resist underlayer film was measured using a fully automatic contact angle meter CA-W150 (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.).
  • the resist underlayer film forming composition solutions prepared in Examples 1 to 16 and Comparative Examples 1 to 7 were applied onto a silicon wafer using a spinner. Heating was performed at 240 ° C. for 1 minute on a hot plate to form a resist underlayer film, and the contact angle was measured (without cleaning the film surface).
  • 1.0 g of tetramethoxymethylglycoluril (trade name Powder Link 1174, manufactured by Mitsui Cytec Co., Ltd.), 0.01 g of paratoluenesulfonic acid as a crosslinking catalyst, and MegaFac R- as a surfactant 30 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.
  • the organic underlayer film (A layer) forming composition containing the above polymer was applied onto a silicon wafer and heated on a hot plate at 240 ° C. for 1 minute to obtain an organic underlayer film (A layer) having a thickness of 250 nm. .
  • the Si-containing resist underlayer film (B layer) compositions obtained in Examples 1 to 16 and Comparative Examples 1 to 7 were respectively applied and heated on a hot plate at 240 ° C. for 1 minute.
  • a Si-containing resist underlayer film (B layer) having a thickness of 40 nm was obtained.
  • a commercially available photoresist solution (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., trade name: PAR855) was applied on each of them with a spinner, heated on a hot plate at 100 ° C. for 1 minute, and a 150 nm thick photoresist film (C Layer).
  • the resist patterning is performed using an immersion exposure machine TWINSCAN XT: 1900Gi scanner (wavelength: 193 nm, NA, ⁇ : 1.20, 0.94 / 0.74 (C-quad) immersion liquid: water) manufactured by ASML. It was.
  • the target is a so-called line-and-space (dense line) in which the photoresist line width and the width between the lines are 0.05 ⁇ m after development, and exposure is performed through a mask set so that 15 lines are formed. went. Thereafter, it was baked on a hot plate at 105 ° C. for 60 seconds, cooled, and developed with a 2.38% tetramethylammonium hydroxide developer in an industrial standard 60-second single paddle process. Further, the pattern width fluctuation (LWR) evaluation was calculated from the average value of the 11-point measurement with an S-9380 (II) type Hitachi high resolution FEB length measuring device manufactured by Hitachi High-Tech Fielding. The LWR, obtains the line width Wn at the measurement site y n with respect to the y direction of the data number N, there is shown the 3 ⁇ value (see FIG. 1). A low LWR value is good. Table 8 shows the obtained results.
  • LWR pattern width fluctuation
  • the F-based polymer having alkoxysilane which is a fluorine-containing hyperbranched polymer defined in the present invention, can be improved in various characteristics by being added to the resist underlayer film forming composition having a silicon atom in the main chain. was gotten.
  • the resist underlayer film obtained from the resist underlayer film forming compositions of Examples 1 to 16 was EBR compared to the resist underlayer film obtained from the resist underlayer film forming compositions of Comparative Examples 1 to 7. The result was obtained that the later shape and the height of the Hump were greatly improved.
  • the resist underlayer films obtained from the resist underlayer film forming compositions of Examples 1 to 16 are the same as the resist underlayer films obtained from the resist underlayer film forming compositions of Comparative Examples 1 to 7, and lithography characteristics. Although (shape) is the same, the result was obtained that the LWR was generally improved. In particular, in Examples 2 to 4 having a polar functional group, a large improvement trend was observed.
  • a resist underlayer film forming composition for lithography for forming a resist underlayer film that can be used as a hard mask can be provided.
  • the process of removing an unnecessary film adhering to the end face of the substrate when it is applied to the substrate it is possible to reduce the raised height, which is useful in the process.

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Abstract

【課題】塗布性能、パターン形状を改善することが可能なハードマスクとして使用できるレジスト下層膜を形成するためのリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物を提供することである。 【解決手段】（Ｉ）成分として分子内に２個以上のラジカル重合性二重結合を有するモノマーＡと、分子内にフルオロアルキル基及び少なくとも１個のラジカル重合性二重結合を有するモノマーＢと、分子内にケイ素原子を有する有機基及び少なくとも１個のラジカル重合性二重結合を有するモノマーＤとを、該モノマーＡ、該モノマーＢ及び該モノマーＤの合計モルに対して、５モル％以上２００モル％以下の重合開始剤Ｃの存在下で重合させることにより得られる含フッ素高分岐ポリマーと、（ＩＩ）成分として加水分解性シラン化合物、その加水分解物、その加水分解縮合物、又はそれらの組み合わせであるケイ素含有化合物とを含むリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物。

Description

フッ素系添加剤を有するシリコン含有レジスト下層膜形成組成物
　本発明は、半導体装置の製造に使用される基板とレジスト（例えば、フォトレジスト、電子線レジスト）の間に下層膜を形成するための組成物に関する。詳しくは、半導体装置製造のリソグラフィー工程においてフォトレジストの下層に使用される下層膜を形成するためのリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物に関する。また、当該下層膜形成組成物を用いたレジストパターンの形成方法、ひいては半導体装置の製造方法に関する。
　従来から半導体装置の製造において、フォトレジストを用いたリソグラフィーによる微細加工が行われている。前記微細加工はシリコンウエハー等の半導体基板上にフォトレジストの薄膜を形成し、その上に半導体デバイスのパターンが描かれたマスクパターンを介して紫外線などの活性光線を照射し、現像し、得られたフォトレジストパターンを保護膜として基板をエッチング処理することにより、基板表面に、前記パターンに対応する微細凹凸を形成する加工法である。
　近年、半導体デバイスの高集積度化が進み、使用される活性光線がＫｒＦエキシマレーザー（２４８ｎｍ）からＡｒＦエキシマレーザー（１９３ｎｍ）へと短波長化される傾向にある。これに伴い、活性光線の半導体基板からの反射の影響が大きな問題となってきた。そこで、この問題を解決すべく、フォトレジストと基板の間に反射防止膜（ｂｏｔｔｏｍ　ａｎｔｉ－ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ　ｃｏａｔｉｎｇ）を設ける方法が広く検討されている。
　かかる反射防止膜としては、その使用の容易さなどから、吸光基を有するポリマー等からなる有機反射防止膜について数多くの検討が行われている。例えば、架橋反応基であるヒドロキシル基と吸光基を同一分子内に有するアクリル樹脂型反射防止膜や、架橋反応基であるヒドロキシル基と吸光基を同一分子内に有するノボラック樹脂型反射防止膜等が挙げられる。
　反射防止膜に要求される特性としては、光や放射線に対して大きな吸光度を有すること、フォトレジストとのインターミキシングが起こらないこと（フォトレジスト溶剤に不溶であること）、加熱焼成時に反射防止膜から上層のフォトレジストへの低分子物質の拡散が生じないこと、フォトレジストに比べて大きなドライエッチング速度を有すること等がある。
　また、近年、半導体装置のパターンルール微細化の進行に伴い明らかになってきた配線遅延の問題を解決するために、配線材料として銅を使用する検討が行われている。そして、それと共に半導体基板への配線形成方法としてデュアルダマシンプロセスの検討が行われている。そして、デュアルダマシンプロセスでは、ビアホールが形成されている、大きなアスペクト比を有する基板に対して反射防止膜が形成されることになる。そのため、このプロセスに使用される反射防止膜に対しては、ホールを隙間なく充填することができる埋め込み特性や、基板表面に平坦な膜が形成されるようになる平坦化特性なども要求されている。
　また、半導体基板とフォトレジストとの間の下層膜として、シリコンやチタン等の金属元素を含むハードマスクとして知られる膜を使用することが行なわれている。
　上記のようなレジスト下層膜を基板に塗布する際に基板の端面に生じるエッジ盛り上がりを解消する手法として含フッ素メタクリレートポリマー及びオリゴマーを含有する反射防止膜を形成する方法が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００４－０３１５６９号公報
　本発明の目的は、半導体装置の製造に用いることのできるリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物を提供することにある。詳しくは、ハードマスクとして使用できるレジスト下層膜を形成するためのリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物を提供することである。また、反射防止膜として使用できるレジスト下層膜を形成するためのリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物を提供することである。また、レジストとのインターミキシングを起こさず、レジストに比較して大きなドライエッチング速度を有するリソグラフィー用レジスト下層膜及び該下層膜を形成するためのレジスト下層膜形成組成物を提供することである。
　そして、該リソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物を用いたレジストパターンの形成方法、ひいては半導体装置の製造方法を提供することである。
　本発明は、第１観点として、（Ｉ）成分として、分子内に２個以上のラジカル重合性二重結合を有するモノマーＡと、分子内にフルオロアルキル基及び少なくとも１個のラジカル重合性二重結合を有するモノマーＢと、分子内にケイ素原子を有する有機基及び少なくとも１個のラジカル重合性二重結合を有するモノマーＤとを、該モノマーＡ、該モノマーＢ及び該モノマーＤの合計モルに対して、５モル％以上２００モル％以下の重合開始剤Ｃの存在下で重合させることにより得られる含フッ素高分岐ポリマーと、（ＩＩ）成分として、加水分解性シラン化合物、その加水分解物、その加水分解縮合物、又はそれらの組み合わせであるケイ素含有化合物とを含むリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物、
　第２観点として、（Ｉ）成分が、分子内に２個以上のラジカル重合性二重結合を有するモノマーＡと、分子内にフルオロアルキル基及び少なくとも１個のラジカル重合性二重結合を有するモノマーＢと、分子内にケイ素原子を有する有機基及び少なくとも１個のラジカル重合性二重結合を有するモノマーＤを、該モノマーＡ、該モノマーＢ及び該モノマーＤの合計モルに対して、５モル％以上２００モル％以下の分子内にフルオロアルキル基を有する重合開始剤Ｃの存在下で重合させることにより得られる含フッ素高分岐ポリマーである、第１観点に記載のレジスト下層膜形成組成物、
　第３観点として、（Ｉ）成分のモノマーＡが、ビニル基又は（メタ）アクリル基の何れか一方又は双方を有する化合物である、第１観点又は第２観点に記載のレジスト下層膜形成組成物、
　第４観点として、（Ｉ）成分のモノマーＡが、ジビニル化合物又はジ（メタ）アクリレート化合物である、第１観点乃至第３観点のうち何れか一項に記載のレジスト下層膜形成組成物、
　第５観点として、（Ｉ）成分のモノマーＡが、エチレングリコールジ（メタ）アクリレートである、第１観点乃至第３観点のうち何れか一項に記載のレジスト下層膜形成組成物、
　第６観点として、（Ｉ）成分が、前記モノマーＡ、前記モノマーＢ及び前記モノマーＤを、モノマーＡ　１モルに対して、モノマーＢを０．０５乃至３モル、そしてモノマーＤを０．０５乃至５モルの割合で用いて得られるものである、第１観点乃至第５観点のうち何れか一項に記載のレジスト下層膜形成組成物、
　第７観点として、（Ｉ）成分のモノマーＢ及びモノマーＤが、それぞれビニル基又は（メタ）アクリル基の何れか一方を少なくとも１つ有する化合物である、第１観点乃至第６観点のうち何れか一項に記載のレジスト下層膜形成組成物、
　第８観点として、（Ｉ）成分のモノマーＢが下記式（１）：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 （式（１）中、Ｒ1は水素原子又はメチル基を表し、そしてＲ2はヒドロキシ基で置換されていても良い炭素原子数２乃至１２のフルオロアルキル基を表す。）で表される化合物である、第１観点乃至第７観点のうち何れか一項に記載のレジスト下層膜形成組成物、
　第９観点として、（Ｉ）成分のモノマーＢが下記式（２）：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 （式（２）中、Ｒ1は水素原子又はメチル基を表し、Ｘは水素原子又はフッ素原子を表し、ｍは１又は２の整数を表し、そしてｎは０乃至５の整数を表す。）で表される化合物である、第１観点乃至第７観点のうち何れか一項に記載のレジスト下層膜形成組成物、
　第１０観点として、（Ｉ）成分のモノマーＤが下記式（３）：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 （式（３）中、Ｒ3は水素原子又はメチル基を表し、Ｒ4、Ｒ5、及びＲ6はそれぞれ炭素原子数１乃至２０のアルコキシ基、炭素原子数１乃至１０のアルキル基、炭素原子数２乃至１０のアルケニル基、炭素原子数２乃至１０のアルキニル基、又はそれらのハロゲン置換基を表し、ｏは１乃至１０の整数を表す。）で表される化合物である、第１観点乃至第９観点のうち何れか１項に記載のレジスト下層膜形成組成物、
　第１１観点として、（Ｉ）成分の前記重合開始剤Ｃが、アゾ系重合開始剤である、第１観点乃至第１０観点のうち何れか一項に記載のレジスト下層膜形成組成物、
　第１２観点として、（Ｉ）成分の前記重合開始剤Ｃが、２，２’－アゾビスイソ酪酸ジメチルである、第１１観点に記載のレジスト下層膜形成組成物、
　第１３観点として、（Ｉ）成分の前記重合開始剤Ｃが、２，２’－アゾビス（２，４，４－トリメチルペンタン）である、第１１観点に記載のレジスト下層膜形成組成物、
　第１４観点として、（ＩＩ）成分のケイ素含有化合物が式（４）：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 （式（４）中、Ｒ7はアルキル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、アルケニル基、又はエポキシ基、アクリロイル基、メタクリロイル基、メルカプト基もしくはシアノ基を有する一価の有機基であり且つ式（４）中のケイ素原子とＳｉ－Ｃ結合により結合している有機基を表し、Ｒ8はアルコキシ基、アシルオキシ基、又はハロゲン原子を示し、ａは０～３の整数を示す。）で表されるシラン化合物、及び式（５）：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 （式（５）中、Ｒ9はアルキル基を表し、Ｒ10はアルコキシ基、アシルオキシ基又はハロゲン原子を表し、Ｙはアルキレン基又はアリーレン基を表し、ｂは０又は１の整数を表し、ｃは０又は１の整数を表し、ここでｂ＝０のとき、Ｓｉ－Ｓｉの単結合が形成されてなる。）で表されるシラン化合物からなる群より選ばれた少なくとも１種の加水分解性シラン化合物、それらの加水分解物、それらの加水分解縮合物、又はそれらの組み合わせであるケイ素含有化合物である、第１観点乃至第１３観点のうち何れか１項に記載のレジスト下層膜形成組成物、
　第１５観点として、（ＩＩ）成分が式（４）で表されるシラン化合物の加水分解縮合物からなるポリマーを含む、第１４観点に記載のレジスト下層膜形成組成物、
　第１６観点として、更に加水分解触媒として酸を含む、第１観点乃至第１５観点のうち何れか１項に記載のレジスト下層膜形成組成物、
　第１７観点として、更に水を含む、第１観点１乃至第１６観点のうち何れか１項に記載のレジスト下層膜形成組成物、
　第１８観点として、第１観点乃至第１７観点のうち何れか１項に記載のレジスト下層膜形成組成物を半導体基板上に塗布し焼成することによって得られるレジスト下層膜、　第１９観点として、第１観点乃至第１７観点のうち何れか１項に記載のレジスト下層膜形成組成物を半導体基板上に塗布し、焼成して、レジスト下層膜を形成する工程、前記レジスト下層膜の上にレジスト用組成物を塗布してレジスト膜を形成する工程、前記レジスト膜を露光する工程、露光後にレジストを現像し、レジストパターンを得る工程、レジストパターン様にレジスト下層膜をエッチングする工程、及びパターン化されたレジスト膜及びレジスト下層膜に従い半導体基板を加工する工程、を含む、半導体装置の製造方法、
　第２０観点として、半導体基板上に有機下層膜を形成する工程、その上に第１観点乃至第１７観点のうち何れか１項に記載のレジスト下層膜形成組成物を塗布し焼成して、レジスト下層膜を形成する工程、前記レジスト下層膜の上にレジスト用組成物を塗布してレジスト膜を形成する工程、前記レジスト膜を露光する工程、露光後にレジストを現像し、レジストパターンを得る工程、レジストパターン様にレジスト下層膜をエッチングする工程、パターン化されたレジスト下層膜のパターン様に有機下層膜をエッチングする工程、及びパターン化された有機下層膜のパターン様に半導体基板を加工する工程、を含む、半導体装置の製造方法である。
　本発明のレジスト下層膜形成組成物は、（Ｉ）成分である含フッ素高分岐ポリマーを含有するレジスト下層膜形成組成物であり、基板に塗布した際に基板端面に付着する不要な膜を取り除く工程で、その盛り上がり高さを低くすることが可能であり、工程上で有用である。
　そして、本発明のレジスト下層膜形成組成物より得られる当該レジスト下層膜は、ハードマスクとして機能するものである。すなわち、（ＩＩ）成分のケイ素含有化合物（式（４）及び式（５）で表される化合物等）の構造中のアルコキシ基やアシルオキシ基、ハロゲン原子等の加水分解性基は、加水分解乃至部分加水分解し、その後にシラノール基の縮合反応によりポリシロキサン構造のポリマーを形成してなり、このポリオルガノシロキサン構造がハードマスクとしての十分な機能を有している。このため、本発明のレジスト下層膜形成組成物により形成されるレジスト下層膜は、酸素系ドライエッチングガスに対して十分な耐ドライエッチング性を有するものとなり、該レジスト下層膜は、その下層に存在する有機下層膜のエッチングや、基板の加工（エッチング）に使用する酸素系ドライエッチングにおけるハードマスクとして有効である。
図１は、測定部位ｙnでの線幅Ｗnをｙ方向のデータ数Ｎに対して求め、その３σ値を示すことによりＬＷＲ（パターン幅揺らぎ）を評価するための模式図である。
　本発明が対象とするレジスト下層膜形成組成物は、具体的には後述するが、以下に示す適用がなされる。すなわち、基板上にレジスト下層膜を塗布法により形成するか、或いは、基板上に有機下層膜を介してその上に前記組成物を用いてレジスト下層膜を塗布法により形成し、そのレジスト下層膜上にレジスト膜（例えば、フォトレジスト、電子線レジスト）を形成する。そして、露光と現像によりレジストパターンを形成し、そのレジストパターン様にレジスト下層膜をドライエッチングしてパターンの転写を行い、そのパターンに従って基板を加工するか、又は有機下層膜をエッチングによりパターン転写しその有機下層膜のパターン様に基板の加工がなされる。
　具体的には、レジストパターンの形成後、該パターンをマスクとしてその下層に存在している本発明のレジスト下層膜をハロゲン含有ガスでドライエッチングしてレジスト下層膜にパターンを転写し、そのレジスト下層膜に転写されたパターンをマスクとして、ハロゲン含有ガスを用いて基板加工を行う。あるいは、レジスト下層膜に転写されたパターンをマスクとして、その下層の有機下層膜を酸素系ガスでドライエッチングして有機下層膜にパターン転写を行い、、そのパターン転写された有機下層膜をマスクとして、ハロゲン含有ガスを用いて基板加工を行う。
　近年、微細なパターンを形成する上で、パターン倒れを防ぐためにレジスト膜厚は薄くなる傾向がある。レジスト膜の薄膜化により、その下層に存在する膜（レジスト下層膜）に良好なパターンを転写するには、上層のレジスト膜のドライエッチング速度よりも高いエッチング速度を有する下層膜であることが求められる。
　こうした事情を鑑み、本発明では基板上に有機下層膜を介するか、又は有機下層膜を介さずに、その上を無機系シリコン系化合物を含有するレジスト下層膜にて被覆し、その上にレジスト膜（有機レジスト膜）を被覆するという構成について検討した。これは、有機系成分の膜と無機系成分の膜はエッチングガスの選択によりドライエッチング速度が大きく異なる点、すなわち、有機系成分の膜は酸素系ガスでドライエッチング速度が高くなり、無機系成分の膜はハロゲン含有ガスでドライエッチング速度が高くなる点に着目し、これらのエッチングガスを適宜選択することで、積層されてなる二層のドライエッチング速度を大きく異なるものとすることが可能となることを見出し、本発明を完成させた。
　以下、本発明について詳述する。
［レジスト下層膜形成組成物］
　本発明のレジスト下層膜形成組成物は、（Ｉ）成分として含フッ素高分岐ポリマーと、（ＩＩ）成分としてケイ素含有化合物と、溶剤とを含む。
　そして、本発明のレジスト下層膜形成組成物は、任意成分として酸、水、アルコール、硬化触媒、酸発生剤、他の有機ポリマー化合物、吸光性化合物、界面活性剤、レオロジー調整剤、接着補助剤等、レジスト下層膜形成組成物に一般に使用されるその他添加剤を含むことができる。
　本発明のレジスト下層膜形成組成物における固形分は、例えば０．５～５０質量％、１～３０質量％、又は１～２５質量％である。ここで固形分とは（レジスト下層膜）膜形成組成物の全成分から溶剤成分を除いたものである。
　上記固形分中に占める（ＩＩ）成分のケイ素含有化合物（加水分解性オルガノシラン、その加水分解物、その加水分解縮合物、又はそれらの組み合わせ）の割合は、２０質量％以上であり、例えば５０～９９．９質量％、又は６０～９９．９質量％、又は７０～９９．７質量％である。
　そして、上記（Ｉ）成分と上記（ＩＩ）成分は、成分（ＩＩ）に対して、成分（Ｉ）を０．１～５質量％、又は０．３～１．５質量％の範囲で使用することができる。
　あるいは上記（Ｉ）成分と上記（ＩＩ）成分は、成分（ＩＩ）の１質量部に対して、成分（Ｉ）の含フッ素高分岐ポリマーを０．００００５～１質量部、好ましくは０．００１～０．１質量部の範囲で使用することができる。
〔（Ｉ）成分：含フッ素高分岐ポリマー〕
　本発明に用いられる（Ｉ）成分の含フッ素高分岐ポリマーは、分子内に２個以上のラジカル重合性二重結合を有するモノマーＡと、分子内にフルオロアルキル基及び少なくとも１個のラジカル重合性二重結合を有するモノマーＢと、分子内にケイ素原子を有する有機基及び少なくとも１個のラジカル重合性二重結合を有するモノマーＤとを、該モノマーＡ、該モノマーＢ及び該モノマーＤの合計モルに対して、５モル％以上２００モル％以下の重合開始剤Ｃの存在下で重合させることにより得られる。
　また、（Ｉ）成分の含フッ素高分岐ポリマーは、分子内に２個以上のラジカル重合性二重結合を有するモノマーＡと、分子内にフルオロアルキル基及び少なくとも１個のラジカル重合性二重結合を有するモノマーＢと、分子内にケイ素原子を有する有機基及び少なくとも１個のラジカル重合性二重結合を有するモノマーＤを、該モノマーＡ、該モノマーＢ及び該モノマーＤの合計モルに対して、５モル％以上２００モル％以下の分子内にフルオロアルキル基を有する重合開始剤Ｃの存在下で重合させることにより得られる。
＜モノマーＡ＞
　本発明において、分子内に２個以上のラジカル重合性二重結合を有するモノマーＡは、ビニル基又は（メタ）アクリル基の何れか一方又は双方を有することが好ましく、特にジビニル化合物又はジ（メタ）アクリレート化合物であることが好ましい。なお、本発明では（メタ）アクリレート化合物とは、アクリレート化合物とメタクリレート化合物の両方をいう。例えば（メタ）アクリル酸は、アクリル酸とメタクリル酸をいう。
　このようなモノマーＡとしては、例えば、以下の（Ａ１）乃至（Ａ７）に示した有機化合物が例示される。
（Ａ１）ビニル系炭化水素化合物：
（Ａ１－１）脂肪族ビニル系炭化水素化合物；イソプレン、ブタジエン、３－メチル－１，２－ブタジエン、２，３－ジメチル－１，３－ブタジエン、１，２－ポリブタジエン、ペンタジエン、ヘキサジエン、オクタジエン等
（Ａ１－２）脂環式ビニル系炭化水素化合物；シクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、シクロオクタジエン、ノルボルナジエン等
（Ａ１－３）芳香族ビニル系炭化水素化合物；ジビニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルキシレン、トリビニルベンゼン、ジビニルビフェニル、ジビニルナフタレン、ジビニルフルオレン、ジビニルカルバゾール、ジビニルピリジン等
（Ａ２）ビニルエステル、アリルエステル、ビニルエーテル、アリルエーテル、ビニルケトン：
（Ａ２－１）ビニルエステル；アジピン酸ジビニル、マレイン酸ジビニル、フタル酸ジビニル、イソフタル酸ジビニル、イタコン酸ジビニル、ビニル（メタ）アクリレート等
（Ａ２－２）アリルエステル；マレイン酸ジアリル、フタル酸ジアリル、イソフタル酸ジアリル、アジピン酸ジアリル、アリル（メタ）アクリレート等
（Ａ２－３）ビニルエーテル；ジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル等
（Ａ２－４）アリルエーテル；ジアリルエーテル、ジアリルオキシエタン、トリアリルオキシエタン、テトラアリルオキシエタン、テトラアリルオキシプロパン、テトラアリルオキシブタン、テトラメタリルオキシエタン等
（Ａ２－５）ビニルケトン；ジビニルケトン、ジアリルケトン等
（Ａ３）（メタ）アクリル酸エステル：
エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレート、グリセロールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、アルコキシチタントリ（メタ）アクリレート、１，６－ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、２－メチル－１，８－オクタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，９－ノナンジオールジ（メタ）アクリレート、１，１０－デカンジオールジ（メタ）アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ（メタ）アクリレート、ジオキサングリコールジ（メタ）アクリレート、２－ヒドロキシ－１－アクリロイルオキシ－３－メタクリロイルオキシプロパン、２－ヒドロキシ－１，３－ジ（メタ）アクリロイルオキシプロパン、９，９－ビス［４－（２－（メタ）アクリロイルオキシエトキシ）フェニル］フルオレン、ウンデシレノキシエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ビス［４－（メタ）アクリロイルチオフェニル］スルフィド、ビス［２－（メタ）アクリロイルチオエチル］スルフィド、１，３－アダマンタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，３－アダマンタンジメタノールジ（メタ）アクリレート等
（Ａ４）ポリアルキレングリコール鎖を有するビニル系化合物：
ポリエチレングリコール（分子量３００）ジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコール（分子量５００）ジ（メタ）アクリレート等
（Ａ５）含窒素ビニル系化合物：
ジアリルアミン、ジアリルイソシアヌレート、ジアリルシアヌレート、メチレンビス（メタ）アクリルアミド、ビスマレイミド等
（Ａ６）含ケイ素ビニル系化合物：
ジメチルジビニルシラン、ジビニルメチルフェニルシラン、ジフェニルジビニルシラン、１，３－ジビニル－１，１，３，３－テトラメチルジシラザン、１，３－ジビニル－１，１，３，３－テトラフェニルジシラザン、ジエトキジビニルシラン等
（Ａ７）含フッ素ビニル系化合物：
１，４－ジビニルパーフルオロブタン、１，６－ジビニルパーフルオロヘキサン、１，８－ジビニルパーフルオロオクタン等
　これらのうち好ましいものは、上記（Ａ１－３）群の芳香族ビニル系炭化水素化合物、（Ａ２）群のビニルエステル、アリルエステル、ビニルエーテル、アリルエーテル及びビニルケトン、（Ａ３）群の（メタ）アクリル酸エステル、（Ａ４）群のポリアルキレングリコール鎖を有するビニル系化合物、並びに（Ａ５）群の含窒素ビニル系化合物である。
　特に好ましいのは、（Ａ１－３）群に属するジビニルベンゼン、（Ａ２－２）群に属するフタル酸ジアリル、（Ａ３）群に属するエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，３－アダマンタンジメタノールジ（メタ）アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ（メタ）アクリレート並びに（Ａ５）群に属するメチレンビス（メタ）アクリルアミドである。
　これらの中でもジビニルベンゼン、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート及びトリシクロデカンジメタノールジ（メタ）アクリレートが好ましく、特にエチレングリコールジ（メタ）アクリレートがより好ましい。
＜モノマーＢ＞
　本発明において、分子内にフルオロアルキル基及び少なくとも１個のラジカル重合性二重結合を有するモノマーＢは、ビニル基又は（メタ）アクリル基の何れか一方を少なくとも１つ有することが好ましく、特に前記式（１）で表される化合物が好ましく、より好ましくは式（２）で表される化合物であることが望ましい。
　このようなモノマーＢとしては、例えば２，２，２－トリフルオロエチル（メタ）アクリレート、２，２，３，３，３－ペンタフルオロプロピル（メタ）アクリレート、２－（パーフルオロブチル）エチル（メタ）アクリレート、２－（パーフルオロヘキシル）エチル（メタ）アクリレート、２－（パーフルオロオクチル）エチル（メタ）アクリレート、２－（パーフルオロデシル）エチル（メタ）アクリレート、２－（パーフルオロ－３－メチルブチル）エチル（メタ）アクリレート、２－（パーフルオロ－５－メチルヘキシル）エチル（メタ）アクリレート、２－（パーフルオロ－７－メチルオクチル）エチル（メタ）アクリレート、１Ｈ，１Ｈ，３Ｈ－テトラフルオロプロピル（メタ）アクリレート、１Ｈ，１Ｈ，５Ｈ－オクタフルオロペンチル（メタ）アクリレート、１Ｈ，１Ｈ，７Ｈ－ドデカフルオロヘプチル（メタ）アクリレート、１Ｈ，１Ｈ，９Ｈ－ヘキサデカフルオロノニル（メタ）アクリレート、１Ｈ－１－（トリフオロメチル）トリフルオロエチル（メタ）アクリレート、１Ｈ，１Ｈ，３Ｈ－ヘキサフルオロブチル（メタ）アクリレート、３－パーフルオロブチル－２－ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、３－パーフルオロヘキシル－２－ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、３－パーフルオロオクチル－２－ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、３－（パーフルオロ－３－メチルブチル）－２－ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、３－（パーフルオロ－５－メチルヘキシル）－２－ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、３－（パーフルオロ－７－メチルオクチル）－２－ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート等が挙げられる。
　本発明において、前記モノマーＢを共重合させる割合は、反応性や表面改質効果の観点から好ましくは前記モノマーＡの１モルに対して前記モノマーＢを０．０５モル乃至３．０モル、特に好ましくは０．１モル乃至１．５モルである。
＜モノマーＤ＞
　本発明において、分子内にケイ素原子を有する有機基及び少なくとも１個のラジカル重合性二重結合を有するモノマーＤは、ビニル基又は（メタ）アクリル基の何れか一方を少なくとも１つ有することが好ましく特に前記式（３）で表される化合物が好ましい。
　上記式（３）中、Ｒ3は水素原子又はメチル基を表し、Ｒ4、Ｒ5及びＲ6はそれぞれ独立して炭素原子数１乃至２０のアルコキシ基、炭素原子数１乃至１０のアルキル基、炭素原子数２乃至１０のアルケニル基、炭素原子数２乃至１０のアルキニル基、又はそれらのハロゲン置換基を表す。ｏは１乃至１０の整数、好ましくは２乃至１０の整数を表す。
　上記ハロゲン置換基は前述のアルコキシ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基における少なくとも１つの水素原子がハロゲン原子（フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子）に置換された基である。
　上記これらのアルコキシ基、アルキル基、アルケニル基、ハロゲン原子は、後述する（ＩＩ）成分のケイ素含有化合物における式（４）及び式（５）で表されるシラン化合物における基の定義に例示した基を挙げることができる。
　また、アルキニル基としては例えば、エチニル基、１－プロピニル基、２－プロピニル基、１－ブチニル基、２－ブチニル基、３－ブチニル基、１－メチル－２－プロピニル基、１－ペンチニル基、２－ペンチニル基、３－ペンチニル基、４－ペンチニル基、１－メチル－２－ブチニル基、１－メチル－３－ブチニル基、２－メチル－３－ブチニル基、３－メチル－１－ブチニル基、１，１－ジメチル－２－プロピニル基、２－エチル－２－プロピニル基、１－ヘキシニル基、２－ヘキシニル基、３－ヘキシニル基、４－ヘキシニル基、５－ヘキシニル基、１－メチル－２－ペンチニル基、１－メチル－３－ペンチニル基、１－メチル－４－ペンチニル基、２－メチル－３－ペンチニル基、２－メチル－４－ペンチニル基、３－メチル－１－ペンチニル基、３－メチル－４－ペンチニル基、４－メチル－１－ペンチニル基、４－メチル－２－ペンチニル基、１，１－ジメチル－２－ブチニル基、１，１－ジメチル－３－ブチニル基、１，２－ジメチル－３－ブチニル基、２，２－ジメチル－３－ブチニル基、３，３－ジメチル－１－ブチニル基、１－エチル－２－ブチニル基、１－エチル－３－ブチニル基、１－ｎ－プロピル－２－プロピニル基、２－エチル－３－ブチニル基、１－メチル－１－エチル－２－プロピニル基及び１－ｉ－プロピル－２－プロピニル基等が挙げられる。
　前記モノマーＤの具体例としては、例えば３－メタクリルオキシプロピルトリエトキシシラン、３－メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、３－アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、３－アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
　本発明において、前記モノマーＤを共重合させる割合は、反応性や表面改質効果の観点から好ましくは前記モノマーＡの１モルに対して前記モノマーＤを０．０５モル乃至５モル、特に好ましくは０．１モル乃至１．５モルである。
＜その他のモノマー：モノマーＥ＞
　本発明は上述のモノマーＡ、モノマーＢ及びモノマーＤに加えて、更にモノマーＥを共重合させることができる。このモノマーＥは分子内に少なくとも１個のラジカル重合性二重結合を有しフルオロアルキル基を有さない化合物である。
　このようなモノマーＥとしては、ビニル基又は（メタ）アクリル基の何れか一方を少なくとも１つ有する化合物及びマレイミド化合物が好ましい。
　中でも、２－（２－ビニルオキシエトキシ）エチルアクリレートなどのビニルエーテル基含有（メタ）アクリレート化合物；グリシジルメタクリレートなどのエポキシ基含有（メタ）アクリレート化合物；３－メタクリルオキシプロピルトリエトキシシランなどのアルコキシシリル基含有（メタ）アクリレート化合物；シクロヘキシルマレイミド、Ｎ－ベンジルマレイミドなどのマレイミド化合物；及び下記式（６）で表される構造単位を含む（メタ）アクリル酸エステル化合物等が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 （式（６）中、Ｒ11は水素原子又はメチル基を表し、Ｒ12は下記（６－１）乃至式（６－１９）で表される一価の有機基を表す。：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 （上記式中、Ｒは（メタ）アクリレート基の酸素原子と連結する基であり、直接結合、又は直鎖のアルキレン基、分枝鎖のアルキレン基、エーテル結合、アミド結合、エステル結合、スルフィド結合又はそれらの組み合わせを表す。））
　なお、上記直鎖又は分岐鎖のアルキレン基は、アルキル基から誘導される２価の有機基であり、該アルキル基としては、後述する（ＩＩ）成分のケイ素含有化合物における式（４）及び式（５）で表されるシラン化合物における基の定義に例示したアルキル基を挙げることができる。
　本発明において、前記モノマーＥを共重合させる割合は、反応性や表面改質効果の観点から好ましくは前記モノマーＡの１モルに対して前記モノマーＥを０．０５モル乃至３．０モル、特に好ましくは０．１モル乃至１．５モルである。
＜重合開始剤Ｃ＞
　本発明における重合開始剤Ｃとしては、好ましくはアゾ系重合開始剤が用いられる。アゾ系重合開始剤としては、例えば以下の（１）～（６）に示す化合物を挙げることができる。
（１）アゾニトリル化合物：
２，２’－アゾビスイソブチロニトリル、２，２’－アゾビス（２－メチルブチロニトリル）、２，２’－アゾビス（２，４－ジメチルバレロニトリル）、１，１’－アゾビス（１－シクロヘキサンカルボニトリル）、２，２’－アゾビス（４－メトキシ－２，４－ジメチルバレロニトリル）、２－（カルバモイルアゾ）イソブチロニトリル等；
（２）アゾアミド化合物：
２，２’－アゾビス｛２－メチル－Ｎ－［１，１－ビス（ヒドロキシメチル）－２－ヒドロキシエチル］プロピオンアミド｝、２，２’－アゾビス｛２－メチル－Ｎ－［２－（１－ヒドロキシブチル）］プロピオンアミド｝、２，２’－アゾビス［２－メチル－Ｎ－（２－ヒドロキシエチル）プロピオンアミド］、２，２’－アゾビス［Ｎ－（２－プロペニル）－２－メチルプロピオンアミド］、２，２’－アゾビス（Ｎ－ブチル－２－メチルプロピオンアミド）、２，２’－アゾビス（Ｎ－シクロヘキシル－２－メチルプロピオンアミド）等；
（３）環状アゾアミジン化合物：
２，２’－アゾビス［２－（２－イミダゾリン－２－イル）プロパン］ジヒドロクロリド、２，２’－アゾビス［２－（２－イミダゾリン－２－イル）プロパン］ジスルフェートジヒドレート、２，２’－アゾビス[２－［１－（２－ヒドロキシエチル）－２－イミダゾリン－２－イル］プロパン]ジヒドロクロリド、２，２’－アゾビス［２－（２－イミダゾリン－２－イル）プロパン］、２，２’－アゾビス（１－イミノ－１－ピロリジノ－２－メチルプロパン）ジヒドロクロリド等；
（４）アゾアミジン化合物：
２，２’－アゾビス（２－メチルプロピオンアミジン）ジヒドロクロリド、２，２’－アゾビス［Ｎ－（２－カルボキシエチル）－２－メチルプロピオンアミジン］テトラヒドレート等；
（５）その他：
２，２’－アゾビスイソ酪酸ジメチル、４，４’－アゾビス－４－シアノバレリン酸、２，２’－アゾビス（２，４，４－トリメチルペンタン）、１，１’－アゾビス（１－アセトキシ－１－フェニルエタン）、ジメチル－１，１’－アゾビス（１－シクロヘキサンカルボキシレート）、４，４’－アゾビス（４－シアノペンタン酸）等；
（６）フルオロアルキル基含有アゾ系重合開始剤：
４，４’－アゾビス（４－シアノペンタン酸－２－（パーフルオロメチル）エチル）、４，４’－アゾビス（４－シアノペンタン酸－２－（パーフルオロブチル）エチル）、４，４’－アゾビス（４－シアノペンタン酸－２－（パーフルオロヘキシル）エチル）等；
　上記アゾ系重合開始剤の中でも、得られる高分岐ポリマーの表面エネルギーの観点から、極性の比較的低い置換基を有するものが望ましく、特に２，２’－アゾビスイソ酪酸ジメチル又は２，２’－アゾビス（２，４，４－トリメチルペンタン）が好ましい。
　また、フルオロアルキル基含有アゾ系重合開始剤として４，４’－アゾビス（４－シアノペンタン酸－２－（パーフルオロメチル）エチル）、４，４’－アゾビス（４－シアノペンタン酸－２－（パーフルオロヘキシル）エチル）を好適に使用できる。
　前記重合開始剤Ｃは、前記モノマーＡ及び前記モノマーＢ及びモノマーＤの合計モル数に対して、５モル％乃至２００モル％の量で使用され、好ましくは１５モル％乃至２００モル％、より好ましくは１５モル％乃至１７０モル％、より好ましくは５０モル％乃至１００モル％の量で使用される。
＜含フッ素高分岐ポリマーの製造方法＞
　本発明に用いられる含フッ素高分岐ポリマーは、前述のモノマーＡ及びモノマーＢ及びモノマーＤに対して、所定量の重合開始剤Ｃの存在下で重合させて得られ、該重合方法としては公知の方法、例えば溶液重合、分散重合、沈殿重合、及び塊状重合等が挙げられ、中でも溶液重合又は沈殿重合が好ましい。特に分子量制御の点から、有機溶媒中での溶液重合によって反応を実施することが好ましい。
　このとき用いられる有機溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、テトラリン等の芳香族炭化水素系溶媒；ｎ－ヘキサン、ｎ－ヘプタン、ミネラルスピリット、シクロヘキサン等の脂肪族又は脂環式炭化水素系溶媒；塩化メチル、臭化メチル、ヨウ化メチル、メチレンジクロライド、クロロホルム、四塩化炭素、トリクロロエチレン、パークロロエチレン、オルトジクロロベンゼン等のハロゲン系溶媒；酢酸エチル、酢酸ブチル、メトキシブチルアセテート、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル系又はエステルエーテル系溶媒；ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、１，４－ジオキサン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のエーテル系溶媒；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジ－ｎ－ブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒；メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、イソプロパノール、ｎ－ブタノール、イソブタノール、ｔｅｒｔ－ブタノール、２－エチルヘキシルアルコール、ベンジルアルコール等のアルコール系溶媒；Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒；ジメチルスルホキシド等のスルホキシド系溶媒、Ｎ－メチル－２－ピロリドン等の複素環式化合物系溶媒、並びにこれらの２種以上の混合溶媒が挙げられる。
これらのうち好ましいのは、芳香族炭化水素系溶媒、ハロゲン系溶媒、エステル系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、アルコール系溶媒、アミド系溶媒、スルホキシド系溶媒等であり、特に好ましいものはトルエン、キシレン、オルトジクロロベンゼン、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、１，４－ジオキサン、メチルセロソルブ、メチルイソブチルケトン、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド等である。
　上記重合反応を有機溶媒の存在下で行う場合、重合反応物全体における有機溶媒の含量は、前記モノマーＡの１質量部に対し、好ましくは１～１００質量部、さらに好ましくは５～５０質量部である。
　重合反応は常圧、加圧密閉下、又は減圧下で行われ、装置及び操作の簡便さから常圧下で行うのが好ましい。また、Ｎ2等の不活性ガス雰囲気下で行うのが好ましい。
　重合反応の温度は好ましくは５０～２００℃、さらに好ましくは７０～１５０℃である。
　より好ましくは、重合反応の温度は前述の重合開始剤Ｃの１０時間半減期温度より２０℃以上高い温度で実施され、より具体的には、前記モノマーＡ、前記モノマーＢ、前記モノマーＤ、前記重合開始剤Ｃ及び有機溶媒を含む溶液を、該重合開始剤Ｃの１０時間半減期温度より２０℃以上高い温度に保たれた該有機溶媒中へ滴下することにより、重合反応を行うことが好ましい。
　また、さらにより好ましくは反応圧力下での前記有機溶媒の還流温度で重合反応を実施することが好ましい。
　重合反応の終了後、得られた含フッ素高分岐ポリマーを任意の方法で回収し、必要に応じて洗浄等の後処理を行なう。反応溶液から高分子を回収する方法としては、再沈殿等の方法が挙げられる。
　得られた含フッ素高分岐ポリマーの重量平均分子量（以下Ｍｗと略記）は、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）によるポリスチレン換算で好ましくは１，０００～２００，０００、さらに好ましくは２，０００～１００，０００、最も好ましくは５，０００～６０，０００である。
〔成分（ＩＩ）：ケイ素含有化合物〕
　本発明のレジスト下層膜形成組成物は成分（ＩＩ）として、加水分解性シラン化合物、該加水分解性シラン化合物の加水分解物、該加水分解性シラン化合物の加水分解縮合物、又はそれらの組み合わせであるケイ素含有化合物を含む。
　（ＩＩ）成分のケイ素含有化合物としては、前記式（４）で表されるケイ素含有化合物及び前記式（５）で表されるケイ素含有化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種の加水分解性シラン化合物、それらの加水分解物、それらの加水分解縮合物、又はそれらの組み合わせを用いることができる。
　前記式（４）で表されるケイ素含有化合物及び前記式（５）で表されるケイ素含有化合物から成る群より選ばれるケイ素含有化合物の中でも、式（４）で表されるケイ素含有化合物を使用することが好ましい。そして中でも、式（４）で表されるケイ素含有化合物の加水分解縮合物（ポリオルガノシロキサン）を用いることが好ましい。
　式（４）及び式（５）で表されるケイ素含有化合物中のＲ1及びＲ3におけるアルキル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、アルケニル基、又はエポキシ基、アクリロイル基、メタクリロイル基、メルカプト基、もしくはシアノ基を有する有機基、更にはＲ2及びＲ4におけるアルコキシ基、アシルオキシ基、又はハロゲン原子の具体例は、以下に例示することができる。
　アルキル基としては、直鎖又は分枝鎖を有する炭素原子数１～１０のアルキル基が挙げられ、例えばメチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、ｉ－プロピル基、シクロプロピル基、ｎ－ブチル基、ｉ－ブチル基、ｓ－ブチル基、ｔ－ブチル基、シクロブチル基、１－メチル－シクロプロピル基、２－メチル－シクロプロピル基、ｎ－ペンチル基、１－メチル－ｎ－ブチル基、２－メチル－ｎ－ブチル基、３－メチル－ｎ－ブチル基、１，１－ジメチル－ｎ－プロピル基、１，２－ジメチル－ｎ－プロピル基、２，２－ジメチル－ｎ－プロピル基、１－エチル－ｎ－プロピル基、シクロペンチル基、１－メチル－シクロブチル基、２－メチル－シクロブチル基、３－メチル－シクロブチル基、１，２－ジメチル－シクロプロピル基、２，３－ジメチル－シクロプロピル基、１－エチル－シクロプロピル基、２－エチル－シクロプロピル基、ｎ－ヘキシル基、１－メチル－ｎ－ペンチル基、２－メチル－ｎ－ペンチル基、３－メチル－ｎ－ペンチル基、４－メチル－ｎ－ペンチル基、１，１－ジメチル－ｎ－ブチル基、１，２－ジメチル－ｎ－ブチル基、１，３－ジメチル－ｎ－ブチル基、２，２－ジメチル－ｎ－ブチル基、２，３－ジメチル－ｎ－ブチル基、３，３－ジメチル－ｎ－ブチル基、１－エチル－ｎ－ブチル基、２－エチル－ｎ－ブチル基、１，１，２－トリメチル－ｎ－プロピル基、１，２，２－トリメチル－ｎ－プロピル基、１－エチル－１－メチル－ｎ－プロピル基、１－エチル－２－メチル－ｎ－プロピル基、シクロヘキシル基、１－メチル－シクロペンチル基、２－メチル－シクロペンチル基、３－メチル－シクロペンチル基、１－エチル－シクロブチル基、２－エチル－シクロブチル基、３－エチル－シクロブチル基、１，２－ジメチル－シクロブチル基、１，３－ジメチル－シクロブチル基、２，２－ジメチル－シクロブチル基、２，３－ジメチル－シクロブチル基、２，４－ジメチル－シクロブチル基、３，３－ジメチル－シクロブチル基、１－ｎ－プロピル－シクロプロピル基、２－ｎ－プロピル－シクロプロピル基、１－ｉ－プロピル－シクロプロピル基、２－ｉ－プロピル－シクロプロピル基、１，２，２－トリメチル－シクロプロピル基、１，２，３－トリメチル－シクロプロピル基、２，２，３－トリメチル－シクロプロピル基、１－エチル－２－メチル－シクロプロピル基、２－エチル－１－メチル－シクロプロピル基、２－エチル－２－メチル－シクロプロピル基及び２－エチル－３－メチル－シクロプロピル基等が挙げられる。
　アリール基としては炭素原子数６～２０のアリール基が挙げられ、例えばフェニル基、ｏ－メチルフェニル基、ｍ－メチルフェニル基、ｐ－メチルフェニル基、ｏ－クロロフェニル基、ｍ－クロロフェニル基、ｐ－クロロフェニル基、ｏ－フルオロフェニル基、ｐ－フルオロフェニル基、ｏ－メトキシフェニル基、ｐ－メトキシフェニル基、ｐ－ニトロフェニル基、ｐ－シアノフェニル基、α－ナフチル基、β－ナフチル基、ｏ－ビフェニリル基、ｍ－ビフェニリル基、ｐ－ビフェニリル基、１－アントリル基、２－アントリル基、９－アントリル基、１－フェナントリル基、２－フェナントリル基、３－フェナントリル基、４－フェナントリル基及び９－フェナントリル基が挙げられる。
　アルケニル基としては炭素原子数２～１０のアルケニル基が挙げられ、例えばエテニル基（ビニル基）、１－プロペニル基、２－プロペニル基、１－メチル－１－エテニル基、１－ブテニル基、２－ブテニル基、３－ブテニル基、２－メチル－１－プロペニル基、２－メチル－２－プロペニル基、１－エチルエテニル基、１－メチル－１－プロペニル基、１－メチル－２－プロペニル基、１－ペンテニル基、２－ペンテニル基、３－ペンテニル基、４－ペンテニル基、１－ｎ－プロピルエテニル基、１－メチル－１－ブテニル基、１－メチル－２－ブテニル基、１－メチル－３－ブテニル基、２－エチル－２－プロペニル基、２－メチル－１－ブテニル基、２－メチル－２－ブテニル基、２－メチル－３－ブテニル基、３－メチル－１－ブテニル基、３－メチル－２－ブテニル基、３－メチル－３－ブテニル基、１，１－ジメチル－２－プロペニル基、１－ｉ－プロピルエテニル基、１，２－ジメチル－１－プロペニル基、１，２－ジメチル－２－プロペニル基、１－シクロペンテニル基、２－シクロペンテニル基、３－シクロペンテニル基、１－ヘキセニル基、２－ヘキセニル基、３－ヘキセニル基、４－ヘキセニル基、５－ヘキセニル基、１－メチル－１－ペンテニル基、１－メチル－２－ペンテニル基、１－メチル－３－ペンテニル基、１－メチル－４－ペンテニル基、１－ｎ－ブチルエテニル基、２－メチル－１－ペンテニル基、２－メチル－２－ペンテニル基、２－メチル－３－ペンテニル基、２－メチル－４－ペンテニル基、２－ｎ－プロピル－２－プロペニル基、３－メチル－１－ペンテニル基、３－メチル－２－ペンテニル基、３－メチル－３－ペンテニル基、３－メチル－４－ペンテニル基、３－エチル－３－ブテニル基、４－メチル－１－ペンテニル基、４－メチル－２－ペンテニル基、４－メチル－３－ペンテニル基、４－メチル－４－ペンテニル基、１，１－ジメチル－２－ブテニル基、１，１－ジメチル－３－ブテニル基、１，２－ジメチル－１－ブテニル基、１，２－ジメチル－２－ブテニル基、１，２－ジメチル－３－ブテニル基、１－メチル－２－エチル－２－プロペニル基、１－ｓ－ブチルエテニル基、１，３－ジメチル－１－ブテニル基、１，３－ジメチル－２－ブテニル基、１，３－ジメチル－３－ブテニル基、１－ｉ－ブチルエテニル基、２，２－ジメチル－３－ブテニル基、２，３－ジメチル－１－ブテニル基、２，３－ジメチル－２－ブテニル基、２，３－ジメチル－３－ブテニル基、２－ｉ－プロピル－２－プロペニル基、３，３－ジメチル－１－ブテニル基、１－エチル－１－ブテニル基、１－エチル－２－ブテニル基、１－エチル－３－ブテニル基、１－ｎ－プロピル－１－プロペニル基、１－ｎ－プロピル－２－プロペニル基、２－エチル－１－ブテニル基、２－エチル－２－ブテニル基、２－エチル－３－ブテニル基、１，１，２－トリメチル－２－プロペニル基、１－ｔ－ブチルエテニル基、１－メチル－１－エチル－２－プロペニル基、１－エチル－２－メチル－１－プロペニル基、１－エチル－２－メチル－２－プロペニル基、１－ｉ－プロピル－１－プロペニル基、１－ｉ－プロピル－２－プロペニル基、１－メチル－２－シクロペンテニル基、１－メチル－３－シクロペンテニル基、２－メチル－１－シクロペンテニル基、２－メチル－２－シクロペンテニル基、２－メチル－３－シクロペンテニル基、２－メチル－４－シクロペンテニル基、２－メチル－５－シクロペンテニル基、２－メチレン－シクロペンチル基、３－メチル－１－シクロペンテニル基、３－メチル－２－シクロペンテニル基、３－メチル－３－シクロペンテニル基、３－メチル－４－シクロペンテニル基、３－メチル－５－シクロペンテニル基、３－メチレン－シクロペンチル基、１－シクロヘキセニル基、２－シクロヘキセニル基及び３－シクロヘキセニル基等が挙げられる。
　またハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基としては、前記アルキルキ又はアリール基において１つ以上の水素原子をフッ素原子、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子等のハロゲン原子で置換したアルキル基又はアリール基がが挙げられる。
　エポキシ基を有する有機基としては、グリシドキシメチル基、グリシドキシエチル基、グリシドキシプロピル基、グリシドキシブチル基、エポキシシクロヘキシル基等が挙げられる。
　アクリロイル基を有する有機基としては、アクリロイルメチル基、アクリロイルエチル基、アクリロイルプロピル基等が挙げられる。
　メタクリロイル基を有する有機基としては、メタクリロイルメチル基、メタクリロイルエチル基、メタクリロイルプロピル基等が挙げられる。
　メルカプト基を有する有機基としては、メルカプトエチル基、メルカプトブチル基、メルカプトヘキシル基、メルカプトオクチル基等が挙げられる。
　シアノ基を有する有機基としては、シアノエチル基、シアノプロピル基等が挙げられる。
　また、アルコキシ基としては、炭素原子数１～２０の直鎖、分枝鎖状、環状のアルキル部分を有するアルコキシ基が挙げられ、
例えばメトキシ基、エトキシ基、ｎ－プロポキシ基、ｉ－プロポキシ基、ｎ－ブトキシ基、ｉ－ブトキシ基、ｓ－ブトキシ基、ｔ－ブトキシ基、ｎ－ペンチルオキシ基（アミルオキシ基）、１－メチル－ｎ－ブトキシ基、２－メチル－ｎ－ブトキシ基、３－メチル－ｎ－ブトキシ基、１，１－ジメチル－ｎ－プロポキシ基、１，２－ジメチル－ｎ－プロポキシ基、２，２－ジメチル－ｎ－プロポキシ基、１－エチル－ｎ－プロポキシ基、ｎ－ヘキシルオキシ基、１－メチル－ｎ－ペンチルオキシ基、２－メチル－ｎ－ペンチルオキシ基、３－メチル－ｎ－ペンチルオキシ基、４－メチル－ｎ－ペンチルオキシ基、１，１－ジメチル－ｎ－ブトキシ基、１，２－ジメチル－ｎ－ブトキシ基、１，３－ジメチル－ｎ－ブトキシ基、２，２－ジメチル－ｎ－ブトキシ基、２，３－ジメチル－ｎ－ブトキシ基、３，３－ジメチル－ｎ－ブトキシ基、１－エチル－ｎ－ブトキシ基、２－エチル－ｎ－ブトキシ基、１，１，２－トリメチル－ｎ－プロポキシ基、１，２，２－トリメチル－ｎ－プロポキシ基、１－エチル－１－メチル－ｎ－プロポキシ基、及び１－エチル－２－メチル－ｎ－プロポキシ基等が挙げられる。
　アシルオキシ基としては炭素原子数２～２０のアシルオキシ基が挙げられ、例えばメチルカルボニルオキシ基（アセトキシ基）、エチルカルボニルオキシ基、ｎ－プロピルカルボニルオキシ基、ｉ－プロピルカルボニルオキシ基、シクロプロピルカルボニルオキシ基、ｎ－ブチルカルボニルオキシ基、ｉ－ブチルカルボニルオキシ基、ｓ－ブチルカルボニルオキシ基、ｔ－ブチルカルボニルオキシ基、シクロブチルカルボニルオキシ基、１－メチル－シクロプロピルカルボニルオキシ基、２－メチル－シクロプロピルカルボニルオキシ基、ｎ－ペンチルカルボニルオキシ基、１－メチル－ｎ－ブチルカルボニルオキシ基、２－メチル－ｎ－ブチルカルボニルオキシ基、３－メチル－ｎ－ブチルカルボニルオキシ基、１，１－ジメチル－ｎ－プロピルカルボニルオキシ基、１，２－ジメチル－ｎ－プロピルカルボニルオキシ基、２，２－ジメチル－ｎ－プロピルカルボニルオキシ基、１－エチル－ｎ－プロピルカルボニルオキシ基、シクロペンチルカルボニルオキシ基、１－メチル－シクロブチルカルボニルオキシ基、２－メチル－シクロブチルカルボニルオキシ基、３－メチル－シクロブチルカルボニルオキシ基、１，２－ジメチル－シクロプロピルカルボニルオキシ基、２，３－ジメチル－シクロプロピルカルボニルオキシ基、１－エチル－シクロプロピルカルボニルオキシ基、２－エチル－シクロプロピルカルボニルオキシ基、ｎ－ヘキシルカルボニルオキシ基、１－メチル－ｎ－ペンチルカルボニルオキシ基、２－メチル－ｎ－ペンチルカルボニルオキシ基、３－メチル－ｎ－ペンチルカルボニルオキシ基、４－メチル－ｎ－ペンチルカルボニルオキシ基、１，１－ジメチル－ｎ－ブチルカルボニルオキシ基、１，２－ジメチル－ｎ－ブチルカルボニルオキシ基、１，３－ジメチル－ｎ－ブチルカルボニルオキシ基、２，２－ジメチル－ｎ－ブチルカルボニルオキシ基、２，３－ジメチル－ｎ－ブチルカルボニルオキシ基、３，３－ジメチル－ｎ－ブチルカルボニルオキシ基、１－エチル－ｎ－ブチルカルボニルオキシ基、２－エチル－ｎ－ブチルカルボニルオキシ基、１，１，２－トリメチル－ｎ－プロピルカルボニルオキシ基等が挙げられる。
　ハロゲン原子としてはフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
　式（４）で表されるケイ素含有化合物としては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラクロロシラン、テトラアセトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラｎ－プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラｎ－ブトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリクロロシラン、メチルトリアセトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリブトキシシラン、メチルトリアミロキシシラン、メチルトリフェノキシシラン、メチルトリベンジルオキシシラン、メチルトリフェネチルオキシシラン、グリシドキシメチルトリメトキシシラン、グリシドキシメチルトリエトキシシラン、α－グリシドキシエチルトリメトキシシラン、α－グリシドキシエチルトリエトキシシラン、β－グリシドキシエチルトリメトキシシラン、β－グリシドキシエチルトリエトキシシラン、α－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、α－グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β－グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ－グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ－グリシドキシプロピルトリプロポキシシラン、γ－グリシドキシプロピルトリブトキシシラン、γ－グリシドキシプロピルトリフェノキシシラン、α－グリシドキシブチルトリメトキシシラン、α－グリシドキシブチルトリエトキシシラン、β－グリシドキシブチルトリエトキシシラン、γ－グリシドキシブチルトリメトキシシラン、γ－グリシドキシブチルトリエトキシシラン、δ－グリシドキシブチルトリメトキシシラン、δ－グリシドキシブチルトリエトキシシラン、（３，４－エポキシシクロヘキシル）メチルトリメトキシシラン、（３，４－エポキシシクロヘキシル）メチルトリエトキシシラン、β－（３，４－エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、β－（３，４－エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン、β－（３，４－エポキシシクロヘキシル）エチルトリプロポキシシラン、β－（３，４－エポキシシクロヘキシル）エチルトリブトキシシラン、β－（３，４－エポキシシクロヘキシル）エチルトリフェノキシシラン、γ－（３，４－エポキシシクロヘキシル）プロピルトリメトキシシラン、γ－（３，４－エポキシシクロヘキシル）プロピルトリエトキシシラン、δ－（３，４－エポキシシクロヘキシル）ブチルトリメトキシシラン、δ－（３，４－エポキシシクロヘキシル）ブチルトリエトキシシラン、グリシドキシメチルメチルジメトキシシラン、グリシドキシメチルメチルジエトキシシラン、α－グリシドキシエチルメチルジメトキシシラン、α－グリシドキシエチルメチルジエトキシシラン、β－グリシドキシエチルメチルジメトキシシラン、β－グリシドキシエチルエチルジメトキシシラン、α－グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、α－グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β－グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、β－グリシドキシプロピルエチルジメトキシシラン、γ－グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ－グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ－グリシドキシプロピルメチルジプロポキシシラン、γ－グリシドキシプロピルメチルジブトキシシラン、γ－グリシドキシプロピルメチルジフェノキシシラン、γ－グリシドキシプロピルエチルジメトキシシラン、γ－グリシドキシプロピルエチルジエトキシシラン、γ－グリシドキシプロピルビニルジメトキシシラン、γ－グリシドキシプロピルビニルジエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリクロロシラン、フェニルトリアセトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、メトキシフェニルトリメトキシシラン、メトキシフェニルトリエトキシシラン、メトキシフェニルトリアセトキシシラン、メトキシフェニルトリクロロシラン、メトキシベンジルトリメトキシシラン、メトキシベンジルトリエトキシシラン、メトキシベンジルトリアセトキシシラン、メトキシベンジルトリクロロシラン、メトキシフェネチルトリメトキシシラン、メトキシフェネチルトリエトキシシラン、メトキシフェネチルトリアセトキシシラン、メトキシフェネチルトリクロロシラン、エトキシフェニルトリメトキシシラン、エトキシフェニルトリエトキシシラン、エトキシフェニルトリアセトキシシラン、エトキシフェニルトリクロロシラン、エトキシベンジルトリメトキシシラン、エトキシベンジルトリエトキシシラン、エトキシベンジルトリアセトキシシラン、エトキシベンジルトリクロロシラン、イソプロポキシフェニルトリメトキシシラン、イソプロポキシフェニルトリエトキシシラン、イソプロポキシフェニルトリアセトキシシラン、イソプロポキシフェニルトリクロロシラン、イソプロポキシベンジルトリメトキシシラン、イソプロポキシベンジルトリエトキシシラン、イソプロポキシベンジルトリアセトキシシラン、イソプロポキシベンジルトリクロロシラン、ｔ－ブトキシフェニルトリメトキシシラン、ｔ－ブトキシフェニルトリエトキシシラン、ｔ－ブトキシフェニルトリアセトキシシラン、ｔ－ブトキシフェニルトリクロロシラン、ｔ－ブトキシベンジルトリメトキシシラン、ｔ－ブトキシベンジルトリエトキシシラン、ｔ－ブトキシベンジルトリアセトキシシラン、ｔ－ブトキシシベンジルトリクロロシラン、メトキシナフチルトリメトキシシラン、メトキシナフチルトリエトキシシラン、メトキシナフチルトリアセトキシシラン、メトキシナフチルトリクロロシラン、エトキシナフチルトリメトキシシラン、エトキシナフチルトリエトキシシラン、エトキシナフチルトリアセトキシシラン、エトキシナフチルトリクロロシラン、γ－クロロプロピルトリメトキシシラン、γ－クロロプロピルトリエトキシシラン、γ－クロロプロピルトリアセトキシシラン、３，３，３－トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、γ－メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ－メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ－メルカプトプロピルトリエトキシシラン、β－シアノエチルトリエトキシシラン、クロロメチルトリメトキシシラン、クロロメチルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルメチルジエトキシシラン、γ－クロロプロピルメチルジメトキシシラン、γ－クロロプロピルメチルジエトキシシラン、ジメチルジアセトキシシラン、γ－メタクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ－メタクリロイルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ－メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ－メルカプトメチルジエトキシシラン、メチルビニルジメトキシシラン、メチルビニルジエトキシシラン等が挙げられる。
　式（５）で表されるケイ素含有化合物としては、例えば、メチレンビストリメトキシシラン、メチレンビストリクロロシラン、メチレンビストリアセトキシシラン、エチレンビストリエトキシシラン、エチレンビストリクロロシラン、エチレンビストリアセトキシシラン、プロピレンビストリエトキシシラン、ブチレンビストリメトキシシラン、フェニレンビストリメトキシシラン、フェニレンビストリエトキシシラン、フェニレンビスメチルジエトキシシラン、フェニレンビスメチルジメトキシシラン、ナフチレンビストリメトキシシラン、ビストリメトキシジシラン、ビストリエトキシジシラン、ビスエチルジエトキシジシラン、ビスメチルジメトキシジシラン等が挙げられる。
　式（４）で表されるケイ素含有化合物の加水分解縮合物（ポリオルガノシロキサン）、又は式（４）で表されるケイ素含有化合物と式（５）で表されるケイ素含有化合物との加水分解縮合物（ポリオルガノシロキサン）は、重量平均分子量１，０００～１，０００，０００、又は１，０００～１００，０００であることが好ましい。
　なお、これら加水分解縮合物の分子量はＧＰＣ分析によるポリスチレン換算で得られる分子量であり、ＧＰＣの測定条件は、例えばＧＰＣ装置（商品名：ＨＬＣ－８２２０ＧＰＣ、東ソー（株）製）、ＧＰＣカラム（商品名ＳｈｏｄｅｘＫＦ８０３Ｌ、ＫＦ８０２、ＫＦ８０１、昭和電工（株）製）、カラム温度は４０℃、溶離液（溶出溶媒）はテトラヒドロフラン、流量（流速）は１．０ｍＬ／分、標準試料はポリスチレン（昭和電工（株）製）を用いて行うことができる。
　上記加水分解縮合物を得るには、アルコキシシリル基、アシロキシシリル基、又はハロゲン化シリル基（すなわち、Ｒ8－Ｓｉ－基、Ｒ10－Ｓｉ－基）　合計１モル当たり、０．５～１００モル、好ましくは１～１０モルの水を用いて加水分解を行う。このとき、上記加水分解性基の１モル当たり０．００１～１０モル、好ましくは０．００１～１モルの加水分解触媒を用いることができる。
　加水分解と縮合を行う際の反応温度は、通常２０～８０℃である。
　加水分解は完全に加水分解を行うことも、部分加水分解することでも良く、即ち、前述したように加水分解縮合物中に加水分解物やモノマーが残存していても良い。
　加水分解縮合反応後、得られた加水分解縮合物（ポリマー）を減圧蒸留等により、副生成物のアルコールや、反応に用いた加水分解触媒、水を同時に除去することができる。また、加水分解に用いた酸や塩基触媒は、中和やイオン交換により取り除くことができる。
　上記加水分解触媒としては、金属キレート化合物、有機酸、無機酸、有機塩基、無機塩基を挙げることができる。
　加水分解触媒としての金属キレート化合物としては、例えばトリエトキシ・モノ（アセチルアセトナート）チタン、トリ－ｎ－プロポキシ・モノ（アセチルアセトナート）チタン、トリ－ｉ－プロポキシ・モノ（アセチルアセトナート）チタン、トリ－ｎ－ブトキシ・モノ（アセチルアセトナート）チタン、トリ－ｓｅｃ－ブトキシ・モノ（アセチルアセトナート）チタン、トリ－ｔ－ブトキシ・モノ（アセチルアセトナート）チタン、ジエトキシ・ビス（アセチルアセトナート）チタン、ジ－ｎ－プロポキシ・ビス（アセチルアセトナート）チタン、ジ－ｉ－プロポキシ・ビス（アセチルアセトナート）チタン、ジ－ｎ－ブトキシ・ビス（アセチルアセトナート）チタン、ジ－ｓｅｃ－ブトキシ・ビス（アセチルアセトナート）チタン、ジ－ｔ－ブトキシ・ビス（アセチルアセトナート）チタン、モノエトキシ・トリス（アセチルアセトナート）チタン、モノ－ｎ－プロポキシ・トリス（アセチルアセトナート）チタン、モノ－ｉ－プロポキシ・トリス（アセチルアセトナート）チタン、モノ－ｎ－ブトキシ・トリス（アセチルアセトナート）チタン、モノ－ｓｅｃ－ブトキシ・トリス（アセチルアセトナート）チタン、モノ－ｔ－ブトキシ・トリス（アセチルアセトナート）チタン、テトラキス（アセチルアセトナート）チタン、トリエトキシ・モノ（エチルアセトアセテート）チタン、トリ－ｎ－プロポキシ・モノ（エチルアセトアセテート）チタン、トリ－ｉ－プロポキシ・モノ（エチルアセトアセテート）チタン、トリ－ｎ－ブトキシ・モノ（エチルアセトアセテート）チタン、トリ－ｓｅｃ－ブトキシ・モノ（エチルアセトアセテート）チタン、トリ－ｔ－ブトキシ・モノ（エチルアセトアセテート）チタン、ジエトキシ・ビス（エチルアセトアセテート）チタン、ジ－ｎ－プロポキシ・ビス（エチルアセトアセテート）チタン、ジ－ｉ－プロポキシ・ビス（エチルアセトアセテート）チタン、ジ－ｎ－ブトキシ・ビス（エチルアセトアセテート）チタン、ジ－ｓｅｃ－ブトキシ・ビス（エチルアセトアセテート）チタン、ジ－ｔ－ブトキシ・ビス（エチルアセトアセテート）チタン、モノエトキシ・トリス（エチルアセトアセテート）チタン、モノ－ｎ－プロポキシ・トリス（エチルアセトアセテート）チタン、モノ－ｉ－プロポキシ・トリス（エチルアセトアセテート）チタン、モノ－ｎ－ブトキシ・トリス（エチルアセトアセテート）チタン、モノ－ｓｅｃ－ブトキシ・トリス（エチルアセトアセテート）チタン、モノ－ｔ－ブトキシ・トリス（エチルアセトアセテート）チタン、テトラキス（エチルアセトアセテート）チタン、モノ（アセチルアセトナート）トリス（エチルアセトアセテート）チタン、ビス（アセチルアセトナート）ビス（エチルアセトアセテート）チタン、トリス（アセチルアセトナート）モノ（エチルアセトアセテート）チタン、等のチタンキレート化合物；トリエトキシ・モノ（アセチルアセトナート）ジルコニウム、トリ－ｎ－プロポキシ・モノ（アセチルアセトナート）ジルコニウム、トリ－ｉ－プロポキシ・モノ（アセチルアセトナート）ジルコニウム、トリ－ｎ－ブトキシ・モノ（アセチルアセトナート）ジルコニウム、トリ－ｓｅｃ－ブトキシ・モノ（アセチルアセトナート）ジルコニウム、トリ－ｔ－ブトキシ・モノ（アセチルアセトナート）ジルコニウム、ジエトキシ・ビス（アセチルアセトナート）ジルコニウム、ジ－ｎ－プロポキシ・ビス（アセチルアセトナート）ジルコニウム、ジ－ｉ－プロポキシ・ビス（アセチルアセトナート）ジルコニウム、ジ－ｎ－ブトキシ・ビス（アセチルアセトナート）ジルコニウム、ジ－ｓｅｃ－ブトキシ・ビス（アセチルアセトナート）ジルコニウム、ジ－ｔ－ブトキシ・ビス（アセチルアセトナート）ジルコニウム、モノエトキシ・トリス（アセチルアセトナート）ジルコニウム、モノ－ｎ－プロポキシ・トリス（アセチルアセトナート）ジルコニウム、モノ－ｉ－プロポキシ・トリス（アセチルアセトナート）ジルコニウム、モノ－ｎ－ブトキシ・トリス（アセチルアセトナート）ジルコニウム、モノ－ｓｅｃ－ブトキシ・トリス（アセチルアセトナート）ジルコニウム、モノ－ｔ－ブトキシ・トリス（アセチルアセトナート）ジルコニウム、テトラキス（アセチルアセトナート）ジルコニウム、トリエトキシ・モノ（エチルアセトアセテート）ジルコニウム、トリ－ｎ－プロポキシ・モノ（エチルアセトアセテート）ジルコニウム、トリ－ｉ－プロポキシ・モノ（エチルアセトアセテート）ジルコニウム、トリ－ｎ－ブトキシ・モノ（エチルアセトアセテート）ジルコニウム、トリ－ｓｅｃ－ブトキシ・モノ（エチルアセトアセテート）ジルコニウム、トリ－ｔ－ブトキシ・モノ（エチルアセトアセテート）ジルコニウム、ジエトキシ・ビス（エチルアセトアセテート）ジルコニウム、ジ－ｎ－プロポキシ・ビス（エチルアセトアセテート）ジルコニウム、ジ－ｉ－プロポキシ・ビス（エチルアセトアセテート）ジルコニウム、ジ－ｎ－ブトキシ・ビス（エチルアセトアセテート）ジルコニウム、ジ－ｓｅｃ－ブトキシ・ビス（エチルアセトアセテート）ジルコニウム、ジ－ｔ－ブトキシ・ビス（エチルアセトアセテート）ジルコニウム、モノエトキシ・トリス（エチルアセトアセテート）ジルコニウム、モノ－ｎ－プロポキシ・トリス（エチルアセトアセテート）ジルコニウム、モノ－ｉ－プロポキシ・トリス（エチルアセトアセテート）ジルコニウム、モノ－ｎ－ブトキシ・トリス（エチルアセトアセテート）ジルコニウム、モノ－ｓｅｃ－ブトキシ・トリス（エチルアセトアセテート）ジルコニウム、モノ－ｔ－ブトキシ・トリス（エチルアセトアセテート）ジルコニウム、テトラキス（エチルアセトアセテート）ジルコニウム、モノ（アセチルアセトナート）トリス（エチルアセトアセテート）ジルコニウム、ビス（アセチルアセトナート）ビス（エチルアセトアセテート）ジルコニウム、トリス（アセチルアセトナート）モノ（エチルアセトアセテート）ジルコニウム等のジルコニウムキレート化合物；トリス（アセチルアセトナート）アルミニウム、トリス（エチルアセトアセテート）アルミニウム等のアルミニウムキレート化合物；などを挙げることができる。
　加水分解触媒としての有機酸としては、例えば酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、シュウ酸、マレイン酸、メチルマロン酸、アジピン酸、セバシン酸、没食子酸、酪酸、メリット酸、アラキドン酸、２－エチルヘキサン酸、オレイン酸、ステアリン酸、リノール酸、リノレイン酸、サリチル酸、安息香酸、ｐ－アミノ安息香酸、ｐ－トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、モノクロロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、ギ酸、マロン酸、スルホン酸、フタル酸、フマル酸、クエン酸、酒石酸等を挙げることができる。
　加水分解触媒としての無機酸としては、例えば塩酸、硝酸、硫酸、フッ酸、リン酸等を挙げることができる。
　加水分解触媒としての有機塩基としては、例えばピリジン、ピロール、ピペラジン、ピロリジン、ピペリジン、ピコリン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジメチルモノエタノールアミン、モノメチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジアザビシクロオクタン、ジアザビシクロノナン、ジアザビシクロウンデセン、テトラメチルアンモニウムヒドロオキシド等を挙げることができる。
　無機塩基としては、例えばアンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、水酸化カルシウム等を挙げることができる。
　これら加水分解触媒の中でも、金属キレート化合物、有機酸、無機酸が好ましく、また、これらは１種あるいは２種以上を同時に使用しても良い。
　加水分解に用いられる有機溶媒としては、例えばｎ－ペンタン、ｉ－ペンタン、ｎ－ヘキサン、ｉ－ヘキサン、ｎ－ヘプタン、ｉ－ヘプタン、２，２，４－トリメチルペンタン、ｎ－オクタン、ｉ－オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒；ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、トリメチルベンゼン、メチルエチルベンゼン、ｎ－プロピルベンセン、ｉ－プロピルベンセン、ジエチルベンゼン、ｉ－ブチルベンゼン、トリエチルベンゼン、ジ－ｉ－プロピルベンセン、ｎ－アミルナフタレン等の芳香族炭化水素系溶媒；メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、ｉ－プロパノール、ｎ－ブタノール、ｉ－ブタノール、ｓｅｃ－ブタノール、ｔ－ブタノール、ｎ－ペンタノール、ｉ－ペンタノール、２－メチルブタノール、ｓｅｃ－ペンタノール、ｔ－ペンタノール、３－メトキシブタノール、ｎ－ヘキサノール、２－メチルペンタノール、ｓｅｃ－ヘキサノール、２－エチルブタノール、ｓｅｃ－ヘプタノール、３－ヘプタノール、ｎ－オクタノール、２－エチルヘキサノール、ｓｅｃ－オクタノール、ｎ－ノニルアルコール、２，６－ジメチル－４－ヘプタノール、ｎ－デカノール、ｓｅｃ－ウンデシルアルコール、トリメチルノニルアルコール、ｓｅｃ－テトラデシルアルコール、ｓｅｃ－ヘプタデシルアルコール、フェノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、３，３，５－トリメチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、フェニルメチルカルビノール、ジアセトンアルコール、クレゾール等のモノアルコール系溶媒；エチレングリコール、プロピレングリコール、１，３－ブチレングリコール、２，４－ペンタンジオール、２－メチル－２，４－ペンタンジオール、２，５－ヘキサンジオール、２，４－ヘプタンジオール、２－エチル－１，３－ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール、グリセリン等の多価アルコール系溶媒；アセトン、メチルエチルケトン、メチル－ｎ－プロピルケトン、メチル－ｎ－ブチルケトン、ジエチルケトン、メチル－ｉ－ブチルケトン、メチル－ｎ－ペンチルケトン、エチル－ｎ－ブチルケトン、メチル－ｎ－ヘキシルケトン、ジ－ｉ－ブチルケトン、トリメチルノナノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、２，４－ペンタンジオン、アセトニルアセトン、ジアセトンアルコール、アセトフェノン、フェンチョン等のケトン系溶媒；エチルエーテル、ｉ－プロピルエーテル、ｎ－ブチルエーテル、ｎ－ヘキシルエーテル、２－エチルヘキシルエーテル、エチレンオキシド、１，２－プロピレンオキシド、ジオキソラン、４－メチルジオキソラン、ジオキサン、ジメチルジオキサン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールモノ－ｎ－ブチルエーテル、エチレングリコールモノ－ｎ－ヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノ－２－エチルブチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ－ｎ－ブチルエーテル、ジエチレングリコールジ－ｎ－ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ－ｎ－ヘキシルエーテル、エトキシトリグリコール、テトラエチレングリコールジ－ｎ－ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、テトラヒドロフラン、２－メチルテトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒；ジエチルカーボネート、酢酸メチル、酢酸エチル、γ－ブチロラクトン、γ－バレロラクトン、酢酸ｎ－プロピル、酢酸ｉ－プロピル、酢酸ｎ－ブチル、酢酸ｉ－ブチル、酢酸ｓｅｃ－ブチル、酢酸ｎ－ペンチル、酢酸ｓｅｃ－ペンチル、酢酸３－メトキシブチル、酢酸メチルペンチル、酢酸２－エチルブチル、酢酸２－エチルヘキシル、酢酸ベンジル、酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸ｎ－ノニル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、酢酸エチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノ－ｎ－ブチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノプロピルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノブチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジ酢酸グリコール、酢酸メトキシトリグリコール、プロピオン酸エチル、プロピオン酸ｎ－ブチル、プロピオン酸ｉ－アミル、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジ－ｎ－ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ｎ－ブチル、乳酸ｎ－アミル、マロン酸ジエチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル等のエステル系溶媒；Ｎ－メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ－ジエチルホルムアミド、アセトアミド、Ｎ－メチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド、Ｎ－メチルプロピオンアミド、Ｎ－メチルピロリドン等の含窒素系溶媒；硫化ジメチル、硫化ジエチル、チオフェン、テトラヒドロチオフェン、ジメチルスルホキシド、スルホラン、１，３－プロパンスルトン等の含硫黄系溶媒等を挙げることができる。これらの溶媒は１種又は２種以上の組み合わせで用いることができる。
　これらの中でも、特に、アセトン、メチルエチルケトン、メチル－ｎ－プロピルケトン、メチル－ｎ－ブチルケトン、ジエチルケトン、メチル－ｉ－ブチルケトン、メチル－ｎ－ペンチルケトン、エチル－ｎ－ブチルケトン、メチル－ｎ－ヘキシルケトン、ジ－ｉ－ブチルケトン、トリメチルノナノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、２，４－ペンタンジオン、アセトニルアセトン、ジアセトンアルコール、アセトフェノン、フェンチョン等のケトン系溶媒が溶液の保存安定性の点で好ましい。
〔溶剤〕
　本発明のレジスト下層膜形成組成物に使用される溶剤としては、前記の（Ｉ）成分：含フッ素高分岐ポリマー、（ＩＩ）成分：ケイ素含有化合物、並びに後述の硬化触媒等のその他成分を溶解できる溶剤であれば、特に制限なく使用することができる。そのような溶剤としては、例えば、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、メチルイソブチルカルビノール、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエテルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、２－ヒドロキシプロピオン酸エチル、２－ヒドロキシ－２－メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、２－ヒドロキシ－３－メチルブタン酸メチル、３－メトキシプロピオン酸メチル、３－メトキシプロピオン酸エチル、３－エトキシプロピオン酸エチル、３－エトキシプロピオン酸メチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジプロピルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸イソプロピル、乳酸ブチル、乳酸イソブチル、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、ギ酸イソプロピル、ギ酸ブチル、ギ酸イソブチル、ギ酸アミル、ギ酸イソアミル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸アミル、酢酸イソアミル、酢酸ヘキシル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸イソプロピル、プロピオン酸ブチル、プロピオン酸イソブチル、酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸プロピル、酪酸イソプロピル、酪酸ブチル、酪酸イソブチル、３－メトキシ－２－メチルプロピオン酸メチル、２－ヒドロキシ－３－メチル酪酸メチル、メトキシ酢酸エチル、３－メトキシブチルアセテート、３－メトキシプロピルアセテート、３－メチル－３－メトキシブチルアセテート、３－メチル－３－メトキシブチルプロピオネート、３－メチル－３－メトキシブチルブチレート、アセト酢酸メチル、メチルプロピルケトン、メチルブチルケトン、２－ヘプタノン、３－ヘプタノン、４－ヘプタノン、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、Ｎ－メチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド、Ｎ－メチルピロリドン、及びγ－ブチロラクトン等を挙げることができる。これらの溶剤は単独で、又は二種以上の組み合わせで使用することができる。
〔硬化触媒〕
　本発明のレジスト下層膜形成組成物は、さらに硬化触媒を含有することができる。硬化触媒は、加水分解縮合物からなるポリオルガノシロキサンを含有する塗布膜を加熱し硬化させる時に硬化を促進させる働きをする。
　硬化触媒としては、アンモニウム塩、ホスフィン類、ホスホニウム塩、スルホニウム塩を用いることができる。
　アンモニウム塩としては、式（Ｆ－１）～式（Ｆ－５）で表される第４級アンモニウム塩、及び下記式（Ｆ－６）で表される第３級アンモニウム塩を挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 （式中、ｐは２～１１の整数を表し、ｑは２～３の整数を表し、Ｒ21はアルキル基又はアリール基を表し、Ｚ-は陰イオンを示す。）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 （式中、Ｒ22、Ｒ23、Ｒ24及びＲ25は、それぞれ独立してアルキル基又はアリール基を表し、Ｎは窒素原子を表し、Ｚ-は陰イオンを表し、なおＲ22、Ｒ23、Ｒ24、及びＲ25はそれぞれ式中の窒素原子とそれぞれＣ－Ｎ結合により結合されている。）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 （式中、Ｒ26及びＲ27はそれぞれ独立してアルキル基又はアリール基を表し、Ｚ-は陰イオンを表す。）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 （式中、Ｒ28はアルキル基又はアリール基を表し、Ｚ-は陰イオンを表す。）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 （式中、Ｒ29及びＲ30はそれぞれ独立してアルキル基又はアリール基を表し、Ｚ-は陰イオンを表す。）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
 （式中、ｒは２～１１の整数を表し、ｓは２～３の整数を表し、Ｈは水素原子を表す、Ｚ-は陰イオンを表す。）
　また、前記ホスホニウム塩としては、下記式（Ｆ－７）で表される第４級ホスホニウム塩が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
 （式中、Ｒ31、Ｒ32、Ｒ33、及びＲ34はそれぞれ独立してアルキル基又はアリール基を表し、Ｐはリン原子を表す、Ｚ-は陰イオンを表し、なおＲ31、Ｒ32、Ｒ33、及びＲ34は式中のリン原子とそれぞれＣ－Ｐ結合により結合されている。）
　また、前記スルホニウム塩としては、下記式（Ｆ－８）で表される第４級スルホニウム塩が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
 （式中、Ｒ35、Ｒ36、及びＲ37はそれぞれ独立してアルキル基又はアリール基を表し、Ｓは硫黄原子を表し、Ｚ-は陰イオンを表し、なおＲ35、Ｒ36、及びＲ37は式中の硫黄原子とそれぞれＣ－Ｓ結合により結合されている。）
　上記の式（Ｆ－１）で表される化合物は、アミンから誘導される第４級アンモニウム塩であり、式中のＲ21は炭素原子数１～１８、好ましくは２～１０のアルキル基、又はアリール基を表し、例えば、エチル基、プロピル基、ブチル基等の直鎖アルキル基や、シクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基等の分岐状・環状のアルキル基、ベンジル基等のアリール基、またジシクロペンタジエニル基等が挙げられる。
　また陰イオン（Ｚ-）は、塩素イオン（Ｃｌ-）、臭素イオン（Ｂｒ-）、ヨウ素イオン（Ｉ-）等のハロゲンイオンや、カルボキシラート（－ＣＯＯ-）、スルホナート（－ＳＯ3 -）、アルコラート（－Ｏ-）等のアニオン性基を含むイオンを挙げることが出来る。
　上記の式（Ｆ－２）で表される化合物は、アミンから誘導される第４級アンモニウム塩であり、式中のＲ22、Ｒ23、Ｒ24及びＲ25は、それぞれ独立して炭素原子数１～１８のアルキル基、アリール基、又はＳｉ－Ｃ結合によりケイ素原子と結合しているシラン化合物を表す。
　これらアルキル基、アリール基、並びに陰イオン（Ｚ-）の具体例としては、上記式（Ｆ－１）で挙げたものを挙げることができる。
　上記式（Ｆ－２）で表される第４級アンモニウム塩は、市販品として入手する事が可能であり、例えばテトラメチルアンモニウムアセテート、テトラブチルアンモニウムアセテート、塩化トリエチルベンジルアンモニウム、臭化トリエチルベンジルアンモニウム、塩化トリオクチルメチルアンモニウム、塩化トリブチルベンジルアンモニウム、塩化トリメチルベンジルアンモニウム等が例示される。
　上記の式（Ｆ－３）で表される化合物は、１－置換イミダゾールから誘導される第４級アンモニウム塩であり、式中のＲ26及びＲ27は、それぞれ独立して炭素原子数１～１８であり、Ｒ26及びＲ27の炭素原子数の総和が７以上で有ることが好ましい。例えばＲ26はメチル基、エチル基、プロピル基、フェニル基、ベンジル基等を、Ｒ27はベンジル基、オクチル基、オクタデシル基等を例示する事が出来る。
　陰イオン（Ｚ-）の具体例としては、上記式（Ｆ－１）で挙げたものを挙げることができる。
　上記式（Ｆ－３）で表される化合物は、市販品で入手する事も可能であり、或いは、例えば１－メチルイミダゾール、１－ベンジルイミダゾール等のイミダゾール系化合物と、臭化ベンジル、臭化メチル等のハロゲン化アルキルやハロゲン化アリールを反応させて製造する事ができる。
　上記の式（Ｆ－４）で表される化合物は、ピリジンから誘導される第４級アンモニウム塩であり、式中のＲ28は炭素原子数１～１８、好ましくは炭素原子数４～１８のアルキル基又はアリール基を表し、例えばブチル基、オクチル基、ベンジル基、ラウリル基等を例示する事が出来る。
　陰イオン（Ｚ-）の具体例としては、上記式（Ｆ－１）で挙げたものを挙げることができる。
　上記式（Ｆ－４）で表される化合物は、市販品として入手する事も可能であり、或いは、、例えばピリジンと、塩化ラウリル、塩化ベンジル、臭化ベンジル、臭化メチル、臭化オクチル等のハロゲン化アルキル、又はハロゲン化アリールを反応させて製造する事が出来る。上記化合物は例えば、塩化Ｎ－ラウリルピリジニウム、臭化Ｎ－ベンジルピリジニウム等を例示する事が出来る。
　上記の式（Ｆ－５）で表される化合物は、ピコリン（メチルピリジン）等に代表される置換ピリジンから誘導される第４級アンモニウム塩である。
　式中のＲ29は炭素原子数１～１８、好ましくは４～１８のアルキル基又はアリール基を表し、例えばメチル基、オクチル基、ラウリル基、ベンジル基等を例示する事が出来る。またＲ30は炭素原子数１～１８のアルキル基又はアリール基を表し、例えばピコリンから誘導される第４級アンモニウムである場合はＲ30はメチル基である。
　陰イオン（Ｚ-）の具体例としては、上記式（Ｆ－１）で挙げたものを挙げることができる。
　上記（Ｆ－５）で表されるこの化合物は市販品として入手する事も可能であり、或いは、例えばピコリン等の置換ピリジンと、臭化メチル、臭化オクチル、塩化ラウリル、塩化ベンジル、臭化ベンジル等のハロゲン化アルキル、又はハロゲン化アリールを反応させて製造する事が出来る。上記化合物は例えば、Ｎ－ベンジルピコリニウムクロリド、Ｎ－ベンジルピコリニウムブロミド、Ｎ－ラウリルピコリニウムクロリド等を例示することが出来る。
　上記の式（Ｆ－６）で表される化合物は、アミンから誘導される第３級アンモニウム塩であり、式中の陰イオン（Ｚ-）の具体例としては、上記式（Ｆ－１）で挙げたものを挙げることができる。
　上記式（Ｆ－６）で表される化合物は、例えばアミンとカルボン酸やフェノール等の弱酸との反応によって製造する事が出来る。
　カルボン酸としてはギ酸や酢酸が挙げられ、ギ酸を使用した場合は、陰イオン（Ｚ-）は（ＨＣＯＯ-）であり、酢酸を使用した場合は、陰イオン（Ｚ-）は（ＣＨ3ＣＯＯ-）となる。またフェノールを使用した場合は、陰イオン（Ｚ-）は（Ｃ6Ｈ5Ｏ-）となる。
　上記の式（Ｆ－７）で表される化合物において、式中のＲ31、Ｒ32、Ｒ33、及びＲ34はそれぞれ独立して炭素原子数１～１８のアルキル基又はアリール基、又はＳｉ－Ｃ結合によりケイ素原子と結合しているシラン化合物を表す。
　好ましくはＲ31～Ｒ34の４つの基の内で３つがフェニル基又は置換されたフェニル基であり、例えばフェニル基やトリル基を例示する事が出来、また残りの１つは炭素原子数１～１８のアルキル基、アリール基、又はＳｉ－Ｃ結合によりケイ素原子と結合しているシラン化合物である。
　陰イオン（Ｚ-）の具体例としては、上記式（Ｆ－１）で挙げたものを挙げることができる。
　上記式（Ｆ－７）で表される化合物は市販品として入手する事が可能であり、例えばハロゲン化テトラｎ－ブチルホスホニウム、ハロゲン化テトラｎ－プロピルホスホニウム等のハロゲン化テトラアルキルホスホニウム、ハロゲン化トリエチルベンジルホスホニウム等のハロゲン化トリアルキルベンジルホスホニウム、ハロゲン化トリフェニルメチルホスホニウム、ハロゲン化トリフェニルエチルホスホニウム等のハロゲン化トリフェニルモノアルキルホスホニウム、ハロゲン化トリフェニルベンジルホスホニウム等のハロゲン化取りフェニルモノアリールホスホニウム：ハロゲン化テトラフェニルホスホニウム；ハロゲン化トリトリルモノフェニルホスホニウム等のハロゲン化トリトリルモノアリールホスホニウム、或いはハロゲン化トリトリルモノメチルホスホニウム等のハロゲン化トリトリルモノアルキルホスホニウム等（以上、ハロゲン原子は塩素原子又は臭素原子）が挙げられる。特に、ハロゲン化トリフェニルメチルホスホニウム、ハロゲン化トリフェニルエチルホスホニウム等のハロゲン化トリフェニルモノアルキルホスホニウム、ハロゲン化トリフェニルベンジルホスホニウム等のハロゲン化トリフェニルモノアリールホスホニウム；ハロゲン化トリトリルモノフェニルホスホニウム等のハロゲン化トリトリルモノアリールホスホニウム；ハロゲン化トリトリルモノメチルホスホニウム等のハロゲン化トリトリルモノアルキルホスホニウム（以上、ハロゲン原子は塩素原子又は臭素原子）が好ましい。
　また、ホスフィン類としては、メチルホスフィン、エチルホスフィン、プロピルホスフィン、イソプロピルホスフィン、イソブチルホスフィン、フェニルホスフィン等の第一ホスフィン、ジメチルホスフィン、ジエチルホスフィン、ジイソプロピルホスフィン、ジイソアミルホスフィン、ジフェニルホスフィン等の第二ホスフィン、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、ジメチルフェニルホスフィン等の第三ホスフィン等が挙げられる。
　上記の式（Ｆ－８）で表される化合物において、式中のＲ35、Ｒ36、及びＲ37は、それぞれ独立して炭素原子数１～１８のアルキル基又はアリール基を表し、、好ましくはＲ35～Ｒ37の３つの置換基の内で２つがフェニル基又は置換されたフェニル基であり、例えばフェニル基やトリル基を例示する事が出来、また残りの１つは炭素原子数１～１８のアルキル基、又はアリール基である。
　陰イオン（Ｚ-）の具体例としては、上記式（Ｆ－１）で挙げたものを挙げることができる。
　上記式（Ｆ－８）で表される化合物は市販品として入手する事が可能であり、例えばハロゲン化トリｎ－ブチルスルホニウム、ハロゲン化トリｎ－プロピルスルホニウム等のハロゲン化トリアルキルスルホニウム；ハロゲン化ジエチルベンジルスルホニウム等のハロゲン化ジアルキルベンジルスルホニウム；ハロゲン化ジフェニルメチルスルホニウム、ハロゲン化ジフェニルエチルスルホニウム等のハロゲン化ジフェニルモノアルキルスルホニウム；ハロゲン化トリフェニルスルホニウム等（以上、ハロゲン原子は塩素原子又は臭素原子）；トリｎ－ブチルスルホニウムカルボキシラート、トリｎ－プロピルスルホニウムカルボキシラート等のトリアルキルホスフォニウムカルボキシラート；ジエチルベンジルスルホニウムカルボキシラート等のジアルキルベンジルスルホニウムカルボキシラート；ジフェニルメチルスルホニウムカルボキシラート、ジフェニルエチルスルホニウムカルボキシラート等のジフェニルモノアルキルスルホニウムカルボキシラート；トリフェニルスルホニウムカルボキシラート等が挙げられる。特に、ハロゲン化トリフェニルスルホニウム、トリフェニルスルホニウムカルボキシラートが好ましい。
　これら硬化触媒を配合する場合、その添加量は、前述の加水分解縮合物からなるポリオルガノシロキサン１００質量部に対して、０．０１～１０質量部、又は０．０１～５質量部、又は０．０１～３質量部である。
〔有機酸、水、アルコール〕
　また本発明のリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物においてその安定化のために有機酸、水、アルコール、又はそれらの２種以上の組み合わせを添加することができる。
　上記有機酸としては、例えばシュウ酸、マロン酸、メチルマロン酸、コハク酸、マレイン酸、リンゴ酸、酒石酸、フタル酸、クエン酸、グルタル酸、乳酸、サリチル酸等が挙げられる。中でも、シュウ酸、マレイン酸等が好ましい。有機酸を添加する場合、その添加量は前述の加水分解縮合物（ポリオルガノシロキサン）１００質量部に対して０．１～５．０質量部である。
　また添加する水としては、純水、超純水、イオン交換水等を用いることができ、その添加量はレジスト下層膜形成組成物１００質量部に対して１～２０質量部とすることができる。
　また添加するアルコールとしては、塗布後の加熱により飛散しやすいものが好ましく、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール等が挙げられる。その添加量は、レジスト下層膜形成組成物１００質量部に対して１～２０質量部とすることができる。
　本発明のリソグラフィー用下層膜形成組成物は、上記の成分の他、必要に応じて有機ポリマー化合物、光酸発生剤及び界面活性剤等を含むことができる。
〔有機ポリマー化合物〕
　有機ポリマー化合物を使用することにより、本発明のリソグラフィー用下層膜形成組成物から形成されるレジスト下層膜のドライエッチング速度（単位時間当たりの膜厚の減少量）、減衰係数及び屈折率等を調整することができる。
　有機ポリマー化合物としては特に制限はなく、種々の有機ポリマーを使用することができ、例えば、ポリエステル、ポリスチレン、ポリイミド、アクリルポリマー、メタクリルポリマー、ポリビニルエーテル、フェノールノボラック、ナフトールノボラック、ポリエーテル、ポリアミド、ポリカーボネート等の付加重合ポリマー及び縮重合ポリマーを使用することができる。
　なお有機ポリマー化合物にヒドロキシ基が含有されている場合は、このヒドロキシ基はポリオルガノシロキサンと架橋反応を形成することができる。
　有機ポリマー化合物として付加重合ポリマーが使用される場合、そのポリマー化合物は単独重合体、共重合体のいずれであってもよい。付加重合ポリマーの製造には付加重合性モノマーが使用される。そのような付加重合性モノマーとしてはアクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル化合物、メタクリル酸エステル化合物、アクリルアミド化合物、メタクリルアミド化合物、ビニル化合物、スチレン化合物、マレイミド化合物、マレイン酸無水物、アクリロニトリル等が挙げられる。
　アクリル酸エステル化合物としては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ノルマルヘキシルアクリレート、イソプロピルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ベンジルアクリレート、フェニルアクリレート、ナフチルアクリレート、アントリルメチルアクリレート、２－ヒドロキシエチルアクリレート、３－クロロ－２－ヒドロキシプロピルアクリレート、２－ヒドロキシプロピルアクリレート、２，２，２－トリフルオロエチルアクリレート、２，２，２－トリクロロエチルアクリレート、２－ブロモエチルアクリレート、４－ヒドロキシブチルアクリレート、２－メトキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、２－メチル－２－アダマンチルアクリレート、５－アクリロイルオキシ－６－ヒドロキシノルボルネン－２－カルボキシリック－６－ラクトン、３－アクリロキシプロピルトリエトキシシラン及びグリシジルアクリレート等が挙げられる。
　メタクリル酸エステル化合物としては、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ノルマルヘキシルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェニルメタクリレート、アントリルメタクリレート、アントリルメチルメタクリレート、２－ヒドロキシエチルメタクリレート、２－ヒドロキシプロピルメタクリレート、２，２，２－トリフルオロエチルメタクリレート、２，２，２－トリクロロエチルメタクリレート、２－ブロモエチルメタクリレート、４－ヒドロキシブチルメタクリレート、２－メトキシエチルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、２－メチル－２－アダマンチルメタクリレート、５－メタクリロイルオキシ－６－ヒドロキシノルボルネン－２－カルボキシリック－６－ラクトン、３－メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、グリシジルメタクリレート、２－フェニルエチルメタクリレート、ヒドロキシフェニルメタクリレート及びブロモフェニルメタクリレート等が挙げられる。
　アクリルアミド化合物としては、アクリルアミド、Ｎ－メチルアクリルアミド、Ｎ－エチルアクリルアミド、Ｎ－ベンジルアクリルアミド、Ｎ－フェニルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアクリルアミド及びＮ－アントリルアクリルアミド等が挙げられる。
　メタクリルアミド化合物、メタクリルアミド、Ｎ－メチルメタクリルアミド、Ｎ－エチルメタクリルアミド、Ｎ－ベンジルメタクリルアミド、Ｎ－フェニルメタクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルメタクリルアミド及びＮ－アントリルアクリルアミド等が挙げられる。
　ビニル化合物としては、ビニルアルコール、２－ヒドロキシエチルビニルエーテル、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、ビニル酢酸、ビニルトリメトキシシラン、２－クロロエチルビニルエーテル、２－メトキシエチルビニルエーテル、ビニルナフタレン及びビニルアントラセン等が挙げられる。
　スチレン化合物としては、スチレン、ヒドロキシスチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン、メトキシスチレン、シアノスチレン及びアセチルスチレン等が挙げられる。
　マレイミド化合物としては、マレイミド、Ｎ－メチルマレイミド、Ｎ－フェニルマレイミド、Ｎ－シクロヘキシルマレイミド、Ｎ－ベンジルマレイミド及びＮ－ヒドロキシエチルマレイミド等が挙げられる。
　ポリマーとして縮重合ポリマーが使用される場合、そのようなポリマーとしては、例えば、グリコール化合物とジカルボン酸化合物との縮重合ポリマーが挙げられる。グリコール化合物としてはジエチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ブチレングリコール等が挙げられる。ジカルボン酸化合物としては、コハク酸、アジピン酸、テレフタル酸、無水マレイン酸等が挙げられる。
　また重縮合ポリマーとしては、例えば、ポリピロメリットイミド、ポリ（ｐ－フェニレンテレフタルアミド）、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、或いはフェノールノボラックやナフトールノボラック等も挙げられる。
　中でも、吸光部位として機能するベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、トリアジン環、キノリン環、及びキノキサリン環等の芳香環構造を有する有機ポリマーが好ましく使用される。
　そのような有機ポリマー化合物としては、例えば、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレート、フェニルアクリレート、ナフチルアクリレート、アントリルメタクリレート、アントリルメチルメタクリレート、スチレン、ヒドロキシスチレン、ベンジルビニルエーテル及びＮ－フェニルマレイミド等の付加重合性モノマーをその構造単位として含む付加重合ポリマーや、フェノールノボラック及びナフトールノボラック等の縮重合ポリマーが挙げられる。
　上記有機ポリマー化合物としては、重量平均分子量が、例えば１，０００～１，０００，０００であり、又は３，０００～３００，０００であり、又は５，０００～２００，０００であり、又は１０，０００～１００，０００であるポリマー化合物を使用することができる。
　有機ポリマー化合物は一種のみを使用することができ、又は二種以上を組み合わせて使用することができる。
　有機ポリマー化合物が使用される場合、その割合としては、前記加水分解縮合物（ポリオルガノシロキサン）１００質量部に対して、１～２００質量部、又は５～１００質量部、又は１０～５０質量部、又は２０～３０質量部である。
〔酸発生剤〕
　本発明のレジスト下層膜形成組成物では酸発生剤を含有することができる。酸発生剤としては、熱酸発生剤や光酸発生剤が挙げられ、本発明では光酸発生剤の使用が好ましい。
　光酸発生剤は、レジストの露光時に酸を生ずることから、下層膜の酸性度の調整ができ、すなわち光酸発生剤の添加は、下層膜の酸性度を上層のレジストとの酸性度に合わせるための一方法である。また、下層膜の酸性度の調整によって、上層に形成されるレジストのパターン形状の調整も可能となる。
　本発明のレジスト下層膜形成組成物に含まれる光酸発生剤としては、オニウム塩化合物、スルホンイミド化合物、及びジスルホニルジアゾメタン化合物等が挙げられる。
　オニウム塩化合物としてはジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフエート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムノナフルオロノルマルブタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムパーフルオロノルマルオクタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムカンファースルホネート、ビス（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）ヨードニウムカンファースルホネート及びビス（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート等のヨードニウム塩化合物、及びトリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムノナフルオロノルマルブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムカンファースルホネート及びトリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート等のスルホニウム塩化合物等が挙げられる。
　スルホンイミド化合物としては、例えばＮ－（トリフルオロメタンスルホニルオキシ）スクシンイミド、Ｎ－（ノナフルオロノルマルブタンスルホニルオキシ）スクシンイミド、Ｎ－（カンファースルホニルオキシ）スクシンイミド及びＮ－（トリフルオロメタンスルホニルオキシ）ナフタルイミド等が挙げられる。
　ジスルホニルジアゾメタン化合物としては、例えば、ビス（トリフルオロメチルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（シクロヘキシルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（フェニルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（ｐ－トルエンスルホニル）ジアゾメタン、ビス（２，４－ジメチルベンゼンスルホニル）ジアゾメタン、及びメチルスルホニル－ｐ－トルエンスルホニルジアゾメタン等が挙げられる。
　光酸発生剤は一種のみを使用することができ、又は二種以上を組み合わせて使用することができる。
　光酸発生剤を使用する場合、その割合としては、上記加水分解縮合物（ポリオルガノシロキサン）１００質量部に対して、０．０１～５質量部、又は０．１～３質量部、又は０．５～１質量部である。
　また、本発明のレジスト下層膜形成組成物には、レオロジー調整剤及び接着補助剤等を添加することができる。レオロジー調整剤は、下層膜形成組成物の流動性を向上させるのに有効である。接着補助剤は、半導体基板又はレジストと下層膜の密着性を向上させるのに有効である。
［半導体装置の製造方法］
　本発明のレジスト下層膜形成組成物を用いた半導体装置の製造方法は、本発明のレジスト下層膜形成組成物を半導体基板上に塗布し、焼成して、レジスト下層膜を形成する工程、前記レジスト下層膜の上にレジスト用組成物を塗布してレジスト膜を形成する工程、前記レジスト膜を露光する工程、露光後にレジストを現像し、レジストパターンを得る工程、レジストパターン様にレジスト下層膜をエッチングする工程、及びパターン化されたレジスト膜及びレジスト下層膜に従い半導体基板を加工する工程を含む。
　こうした本発明のレジストの下層膜形成組成物を用いた半導体装置の製造方法も本発明の対象である。以下各工程に沿って詳述する。
　半導体装置の製造に使用される基板としては、例えば、シリコンウエハー基板、シリコン／二酸化シリコン被覆基板、シリコンナイトライド基板、ガラス基板、ＩＴＯ基板、ポリイミド基板、及び低誘電率材料（ｌｏｗ－ｋ材料）被覆基板等が挙げられる。
　この基板上に、スピナー、コーター等の適当な塗布方法により本発明のレジスト下層膜形成組成物を塗布し、その後、焼成することによりレジスト下層膜が形成される。
　焼成する条件としては、焼成温度８０℃～２５０℃、焼成時間０．３～６０分間の中から適宜、選択される。好ましくは、焼成温度１５０℃～２５０℃、焼成時間０．５～２分間である。
　ここで、形成される下層膜の膜厚としては、例えば、１０～１０００ｎｍであり、又は２０～５００ｎｍであり、又は５０～３００ｎｍであり、又は１００～２００ｎｍである。
　なお本発明のレジストの下層膜形成組成物を用いて得られるレジスト下層膜も本発明の対象である。
　次いでそのレジスト下層膜の上に、例えばフォトレジスト等のレジスト層（膜）を形成する。レジスト層の形成は、周知の方法、すなわち、レジスト組成物溶液のレジスト下層膜上への塗布及び焼成によって行なうことができる。
　レジスト層の膜厚としては例えば５０～１０，０００ｎｍであり、又は１００～２，０００ｎｍであり、又は２００～１，０００ｎｍである。
　本発明のレジスト下層膜の上に形成されるフォトレジストとしては、露光に使用される光に感光するものであれば特に限定はない。ネガ型フォトレジスト及びポジ型フォトレジストのいずれも使用できる。例えば、ノボラック樹脂と１，２－ナフトキノンジアジドスルホン酸エステルとからなるポジ型フォトレジスト、酸により分解してアルカリ溶解速度を上昇させる基を有するバインダーと光酸発生剤からなる化学増幅型フォトレジスト、酸により分解してフォトレジストのアルカリ溶解速度を上昇させる低分子化合物とアルカリ可溶性バインダーと光酸発生剤とからなる化学増幅型フォトレジスト、及び酸により分解してアルカリ溶解速度を上昇させる基を有するバインダーと酸により分解してフォトレジストのアルカリ溶解速度を上昇させる低分子化合物と光酸発生剤からなる化学増幅型フォトレジストなどが挙げられる。
　具体例としては、シプレー社製商品名ＡＰＥＸ－Ｅ、住友化学工業（株）製商品名ＰＡＲ７１０、及び信越化学工業（株）製商品名ＳＥＰＲ４３０等が挙げられる。また、例えば、Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ，Ｖｏｌ．３９９９，３３０－３３４（２０００）、Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ，Ｖｏｌ．３９９９，３５７－３６４（２０００）、やＰｒｏｃ．ＳＰＩＥ，Ｖｏｌ．３９９９，３６５－３７４（２０００）に記載されているような、含フッ素原子ポリマー系フォトレジストを挙げることができる。
　また、本発明ではレジストとしてフォトレジストに替えて電子線リソグラフィー用レジストを用いることができる。電子線レジストとしてはネガ型、ポジ型いずれも使用できる。例えば、電子線によって分解してアルカリ溶解速度を変化させる基を有するバインダーからなる非化学増幅型レジスト、電子線によって切断されアルカリ溶解速度を変化させる部位を有するバインダーからなる非化学増幅型レジストなどがある。
　次に、所定のマスクを通して露光を行なう。露光には、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）及びＦ２エキシマレーザー（波長１５７ｎｍ）等を使用することができる。露光後、必要に応じて露光後加熱（ｐｏｓｔ　ｅｘｐｏｓｕｒｅ　ｂａｋｅ）を行なうこともできる。露光後加熱は、加熱温度７０℃～１５０℃、加熱時間０．３～１０分間から適宜、選択された条件で行われる。
　また、前述の電子線レジストを用いた場合においても、照射源を電子線とすることにより、フォトレジストを用いた場合と同様にレジストパターンを形成することができる。
　次いで、現像液によって現像が行なわれる。これにより、例えばポジ型レジストが使用された場合は、露光された部分のフォトレジストが除去され、レジストのパターンが形成される。
　現像液としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属水酸化物の水溶液、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、コリンなどの水酸化四級アンモニウムの水溶液、エタノールアミン、プロピルアミン、エチレンジアミンなどのアミン水溶液等のアルカリ性水溶液を例として挙げることができる。さらに、これらの現像液に界面活性剤などを加えることもできる。現像の条件としては、温度５～５０℃、時間１０～６００秒から適宜選択される。
　そして、このようにして形成されたフォトレジスト膜（上層）のパターンを保護膜として本発明のレジスト下層膜（中間層）のエッチング（除去）を実施する。次いでパターン化されたフォトレジスト及び本発明のレジスト下層膜（中間層）からなる膜を保護膜として、半導体基板の加工を行なう。
　まず、フォトレジストが除去された部分の本発明のレジスト下層膜（中間層）をドライエッチングによって取り除き、半導体基板を露出させる。
　本発明のレジスト下層膜のドライエッチングには、テトラフルオロメタン（ＣＦ4）、パーフルオロシクロブタン（Ｃ4Ｆ8）、パーフルオロプロパン（Ｃ3Ｆ8）、トリフルオロメタン（ＣＨＣＦ3）、ジフルオロメタン（ＣＨ2Ｆ2）、一酸化炭素、アルゴン、酸素、窒素、六フッ化硫黄、ジフルオロメタン、三フッ化窒素及び三フッ化塩素、塩素、トリクロロボラン及びジクロロボラン等のガスを使用することができる。
　なかでも、ハロゲン系ガスによるドライエッチングでは、基本的に有機物質からなるフォトレジストは除去されにくく、それに対し、ケイ素原子を多く含む下層膜はハロゲン系ガスによって速やかに除去されことから、本発明のレジスト下層膜のドライエッチングにはハロゲン系ガスを使用することが好ましい。これにより、レジスト下層膜のドライエッチングに伴うフォトレジストの膜厚の減少を抑えることができ、その結果、フォトレジストを薄膜で使用することが可能となる。
　本発明のレジスト下層膜のドライエッチングには、特にフッ素系ガスを用いることが好ましく、フッ素系ガスとしては、例えば、テトラフルオロメタン（ＣＦ4）、パーフルオロシクロブタン（Ｃ4Ｆ8）、パーフルオロプロパン（Ｃ3Ｆ8）、トリフルオロメタン（ＣＨＣＦ3）、及びジフルオロメタン（ＣＨ2Ｆ2）等が挙げられる。
　その後、パターン化されたフォトレジスト及び本発明のレジスト下層膜からなる膜を保護膜として、半導体基板の加工が行う。半導体基板の加工はフッ素系ガスによるドライエッチングによって行なわれることが好ましい。
　フッ素系ガスとしては、例えば、テトラフルオロメタン（ＣＦ4）、パーフルオロシクロブタン（Ｃ4Ｆ8）、パーフルオロプロパン（Ｃ3Ｆ8）、トリフルオロメタン（ＣＨＣＦ3）、及びジフルオロメタン（ＣＨ2Ｆ2）等が挙げられる。
　また本発明では、基板上に有機下層膜を形成した後、この上に本発明のレジスト下層膜を成膜し、更にその上にフォトレジストを被覆することができる。
　すなわち、本発明の別の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に有機下層膜を形成する工程、その上に本発明のレジスト下層膜形成組成物を塗布し焼成して、レジスト下層膜を形成する工程、前記レジスト下層膜の上にレジスト用組成物を塗布してレジスト膜を形成する工程、前記レジスト膜を露光する工程、露光後にレジストを現像し、レジストパターンを得る工程、レジストパターン様にレジスト下層膜をエッチングする工程、パターン化されたレジスト下層膜のパターン様に有機下層膜をエッチングする工程、及び
パターン化された有機下層膜のパターン様に半導体基板を加工する工程を含むものである。
　上記有機下層膜は、下層膜やレジスト膜と同様の手順を用いて成膜可能である。
　そして有機下層膜のエッチングにあたっては、ケイ素原子を多く含む本発明のレジスト下層膜は、酸素系ガスによるドライエッチングでは除去されにくい点を考慮し、有機下層膜（下層）を酸素系ガスによるドライエッチングによって行なうことが好ましい。
　最後に、パターン化されたレジスト膜（上層）、レジスト下層膜（中間層）及び有機下層膜（下層）を保護膜として、半導体基板の加工を行なう。
　本発明において、基板の上に有機下層膜を形成することにより、フォトレジストのパターン幅を狭くすることができ、パターン倒れを防ぐ為にフォトレジストを薄く被覆した場合でも、適切なエッチングガスを選択することにより基板の加工が可能になる。
　すなわち、本発明のレジスト下層膜形成組成物より形成されたレジスト下層膜には、
フォトレジストに対して十分に早いエッチング速度を有するフッ素系ガスをエッチングガスとして用い、有機下層膜には、また本発明のレジスト下層膜に対して十分に早いエッチング速度を有する酸素系ガスをエッチングガスとして用い、更に、基板には、有機下層膜に対して十分に早いエッチング速度を有するフッ素系ガスをエッチングガスとして用いることにより、レジスト下層膜、有機下層膜そして基板をそれぞれ選択的に加工することが可能である。
　また、本発明においてレジスト下層膜の上層には、フォトレジストの形成前に、有機系の反射防止膜を形成することができる。そこで使用される反射防止膜形成組成物としては特に制限はなく、これまでリソグラフィープロセスにおいて慣用されているものの中から任意に選択して使用することができ、また、慣用されている方法、例えば、スピナー、コーターによる塗布及び焼成によって反射防止膜の形成を行なうことができる。
　また、本発明のレジスト下層膜形成組成物を塗布する基板は、その表面にＣＶＤ法などで形成された有機系又は無機系の反射防止膜を有するものであってもよく、その上に本発明のレジスト下層膜を形成することもできる。
　本発明のレジスト下層膜形成組成物より形成されるレジスト下層膜はまた、リソグラフィープロセスにおいて使用される光の波長によっては、その光に対する吸収を有し得る。そのため、そのような場合には、基板からの反射光を防止する効果を有する反射防止膜として機能することができる。
　さらに、本発明のレジスト下層膜は、基板とフォトレジストとの相互作用の防止するための層、フォトレジストに用いられる材料又はフォトレジストへの露光時に生成する物質の基板への悪作用を防ぐ機能とを有する層、加熱焼成時に基板から生成する物質の上層フォトレジストへの拡散を防ぐ機能を有する層、及び半導体基板誘電体層によるフォトレジスト層のポイズニング効果を減少させるためのバリア層等として使用することも可能である。
　また、本発明のレジスト下層膜形成組成物より形成されるレジスト下層膜は、デュアルダマシンプロセスで用いられるビアホールが形成された基板に適用され、ホールを隙間なく充填することができる埋め込み材として使用できる。また、凹凸のある半導体基板の表面を平坦化するための平坦化材として使用することもできる。
　以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、これによって本発明が限定されるものではない。
　略語は以下の意味を表す。
ＭＡＩＢ：２，２’－アゾビスイソ酪酸ジメチル（大塚化学（株）製、製品名：ＭＡＩＢ）
Ｃ６ＦＡ：２－（パーフルオロヘキシル）エチルアクリレート（ダイキン化成品販売（株）製、製品名：Ｒ－１６２０）
ＴＥＳＭＡ：３－メタクリルオキシプロピルトリエトキシシラン（信越シリコーン（株）製、製品名：ＫＢＥ－５０３）
ＥＧＤＭＡ：エチレングリコールジメタクリレート（新中村化学工業（株）製、製品名：１Ｇ）
ＧＢＬＭＡ：α－メタクリロキシ－γ－ブチロラクトン（大阪有機化学工業（株）製）
ＴＨＦ：テトラヒドロフラン
（合成例１：含フッ素高分岐ポリマー１（Ｆポリマー１）の合成）
　反応フラスコに、トルエン１６ｇを仕込み、撹拌しながら５分間窒素を流し込み、内液が還流するまで（およそ温度１１０℃）加熱した。
　別の４つ口フラスコに、ＭＡＩＢ１．２ｇ（５ｍｍｏｌ）、Ｃ６ＦＡ２．１ｇ（５ｍｍｏｌ）、ＴＥＳＭＡ１．５ｇ（５ｍｍｏｌ）、ＥＧＤＭＡ２．０ｇ（１０ｍｍｏｌ）及びトルエン１６ｇを仕込み、撹拌しながら５分間窒素を流し込み窒素置換を行い、氷浴にて０℃まで冷却を行った。
　前述の加熱還流下のトルエン中に、ＥＧＤＭＡ、Ｃ６ＦＡ、ＴＥＳＭＡ及びＭＡＩＢが仕込まれたトルエン溶液を、滴下ポンプを用いて３０分間かけて滴下した。滴下終了後、１時間熟成させた。
　次に、この反応液からロータリーエバポレーターを用いてトルエン２８ｇを留去後、この反応液をヘキサン１９８ｇに添加してポリマーをスラリー状態で沈殿させた。沈殿物を減圧濾取し、真空乾燥することで目的の高分岐のＦポリマー１（３．４ｇ）を白色粉末にて得た。
　また、目的物のＧＰＣによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Ｍｗは１８，０００、分散度：Ｍｗ（重量平均分子量）／Ｍｎ（数平均分子量）は２．２であった。
（合成例２：含フッ素高分岐ポリマー２（Ｆポリマー２）の合成）
　反応フラスコに、トルエン３２ｇを仕込み、撹拌しながら５分間窒素を流し込んだ後、内温が還流するまで（湯浴温度１１０℃以上）加熱した。
　別の４つ口フラスコに、ＭＡＩＢ２．３ｇ（１０ｍｍｏｌ）、Ｃ６ＦＡ４．２ｇ（１０ｍｍｏｌ）、ＴＥＳＭＡ２．９ｇ（１０ｍｍｏｌ）、ＧＢＬＭＡ１．０ｇ（６ｍｍｏｌ）、ＥＧＤＭＡ４．０ｇ（２０ｍｍｏｌ）及びトルエン３２ｇを仕込み、撹拌しながら５分間窒素を流し込み、窒素置換を行いながら、氷浴にて５℃まで冷却を行った。
　前述の加熱還流下のトルエン中に、Ｃ６ＦＡ、ＴＥＳＭＡ、ＧＢＬＭＡ、ＥＧＤＭＡ及びＭＡＩＢが仕込まれたトルエン溶液を、滴下ポンプを用いて３０分かけて滴下した。滴下終了後、１時間加熱還流を行った。
　続いて、この反応混合物から溶媒を減圧留去し、ＴＨＦ２３ｇを加え溶媒置換した後、へキサン２７７ｇより再沈殿を行った。沈殿物を減圧濾取し、真空乾燥することで目的の高分岐のＦポリマー２（５．８ｇ）を白色粉末にて得た。
　また、目的物のＧＰＣによるポリスチレン換算で測定される平均分子量Ｍｗは１４，０００、分散度：Ｍｗ（重量平均分子量）／Ｍｎ（数平均分子量）は２．１であった。
（合成例３：含フッ素高分岐ポリマー３（Ｆポリマー３）の合成）
　反応フラスコに、トルエン３２ｇを仕込み、撹拌しながら５分間窒素を流し込んだ後、内温が還流するまで（湯浴温度１１０℃以上）加熱した。
　別の４つ口フラスコに、ＭＡＩＢ２．３ｇ（１０ｍｍｏｌ）、Ｃ６ＦＡ４．２ｇ（１０ｍｍｏｌ）、ＴＥＳＭＡ２．９ｇ（１０ｍｍｏｌ）、ＧＢＬＭＡ１．７ｇ（１０ｍｍｏｌ）、ＥＧＤＭＡ４．０ｇ（２０ｍｍｏｌ）及びトルエン３２ｇを仕込み、撹拌しながら５分間窒素を流し込み、窒素置換を行いながら、氷浴にて５℃まで冷却を行った。
　前述の加熱還流下のトルエン中に、Ｃ６ＦＡ、ＴＥＳＭＡ、ＧＢＬＭＡ、ＥＧＤＭＡ及びＭＡＩＢが仕込まれたトルエン溶液を、滴下ポンプを用いて３０分かけて滴下した。滴下終了後、１時間加熱還流を行った。
　続いて、この反応混合物から溶媒を減圧留去し、ＴＨＦ２０ｇを加え溶媒置換した後、へキサン２７７ｇより再沈殿を行った。沈殿物を減圧濾取し、真空乾燥することで目的の高分岐のＦポリマー３（１１ｇ）を白色粉末にて得た。
　また、目的物のＧＰＣによるポリスチレン換算で測定される平均分子量Ｍｗ１３，００００、分散度：Ｍｗ（重量平均分子量）／Ｍｎ（数平均分子量）は２．３であった。
（合成例４：含フッ素高分岐ポリマー４（Ｆポリマー４）の合成）
　反応フラスコに、トルエン３２ｇを仕込み、撹拌しながら５分間窒素を流し込んだ後、内温が還流するまで（湯浴温度１１０℃以上） 加熱した。
　別の４つ口フラスコに、ＭＡＩＢ２．３ｇ（１０ｍｍｏｌ）、Ｃ６ＦＡ４．２ｇ（１０ｍｍｏｌ）、ＴＥＳＭＡ２．９ｇ（１０ｍｍｏｌ）、ＧＢＬＭＡ２．４ｇ（１４ｍｍｏｌ）、ＥＧＤＭＡ４．０ｇ（２０ｍｍｏｌ）及びトルエン３２ｇを仕込み、撹拌しながら５分間窒素を流し込み、窒素置換を行いながら、氷浴にて５℃まで冷却を行った。
　前述の加熱還流下のトルエン中に、Ｃ６ＦＡ、ＴＥＳＭＡ、ＧＢＬＭＡ、ＥＧＤＭＡ及びＭＡＩＢが仕込まれたトルエン溶液を、滴下ポンプを用いて３０分かけて滴下した。滴下終了後、１時間加熱還流を行った。
　続いて、この反応混合物から溶媒を減圧留去し、ＴＨＦ１５ｇを加え溶媒置換した後、へキサン２７７ｇより再沈殿を行った。沈殿物を減圧濾取し、真空乾燥することで目的の高分岐のＦポリマー４（１２ｇ）を白色粉末にて得た。
　また、目的物のＧＰＣによるポリスチレン換算で測定される平均分子量Ｍｗは１６，０００、分散度：Ｍｗ（重量平均分子量）／Ｍｎ（数平均分子量）は３．５であった。
（合成例５：含フッ素高分岐ポリマー５（Ｆポリマー５）の合成）
　反応フラスコに、トルエン３２ｇを仕込み、撹拌しながら５分間窒素を流し込んだ後、内液が還流するまで（およそ温度１１０℃）加熱した。
　別の４つ口フラスコに、ＥＧＤＭＡ４．０ｇ（２０ｍｍｏｌ）、Ｃ６ＦＡ４．２ｇ（１０ｍｍｏｌ）、ＭＡＩＢ２．３ｇ（１０ｍｍｏｌ）及びトルエン３２ｇを仕込み、撹拌しながら５分間窒素を流し込み、窒素置換を行い、氷浴にて０℃まで冷却を行った。
　前述の加熱還流下のトルエン中、ＥＧＤＭＡ、Ｃ６ＦＡ及びＭＡＩＢが仕込まれたトルエン溶液を、滴下ポンプを用いて、内容物を３０分間かけて滴下した。滴下終了後、１時間熟成させた。
　次に、この反応液をヘキサン／トルエン（質量比４：１）２７７ｇに添加してポリマーをスラリー状態で沈殿させた。このスラリーを減圧濾過し、ＴＨＦ３６ｇを用い再溶解し、このポリマーのＴＨＦ溶液をヘキサン２７７ｇに添加してポリマーをスラリー状態で再沈殿させた。沈殿物を減圧濾取し、真空乾燥することで目的の高分岐のＦポリマー５（４．９ｇ）を白色粉末にて得た。
　また、目的物のＧＰＣによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Ｍｗは２０，０００、分散度：Ｍｗ（重量平均分子量）／Ｍｎ（数平均分子量）は２．２であった。
（合成例６：ケイ素ポリマー１（Ｓｉポリマー１）の合成）
　テトラエトキシシラン１４．５８ｇ、フェニルトリメトキシシラン０．９９ｇ、メチルトリエトキシシラン４．４６ｇ、アセトン３０．０５ｇを１００ｍＬのフラスコに入れて溶解させ、得られた混合溶液をマグネチックスターラーにて撹拌しながら加温し、還流させた。次に０．０１Ｍの塩酸水溶液６．６８ｇを混合溶液に添加した。２４０分反応させた後、得られた反応溶液を室温まで冷却した。その後、反応溶液にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート２０．００ｇを加え、反応副生物であるエタノール、水、塩酸を減圧留去し、加水分解縮合物溶液を得た。その後、加水分解縮合物溶液にプロピレングリコールジエチルエーテルを加え、最終的に、固形残物換算で１５質量％の加水分解縮合物溶液を得た。
　得られたケイ素ポリマー１（Ｓｉポリマー１）のＧＰＣによる重量平均分子量はポリスチレン換算でＭｗ１，６００であった。
（合成例７：ケイ素ポリマー２（Ｓｉポリマー２）の合成）
　テトラエトキシシラン２５．５９ｇ（７０ｍｏｌ％）、メチルトリエトキシシラン７．３５ｇ（２３．５ｍｏｌ％）、フェニルトリメトキシシラン１．７４ｇ（５ｍｏｌ％）、（４－メトキシベンジル）トリメトキシシラン０．６４ｇ（１．５ｍｏｌ％）、アセトン５２．９８ｇを２００ｍＬのフラスコに入れ、混合溶液をマグネチックスターラーにて撹拌しながら０．０１ｍｏｌ／Ｌの塩酸１１．７０ｇを混合溶液に滴下した。添加後、８５℃に調整されたオイルバスにフラスコを移し、加温還流下で２４０分反応させた。その後、反応溶液を室温まで冷却し、反応溶液にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート３５ｇを加え、反応副生物であるエタノール、水、塩酸を減圧留去し、濃縮して加水分解縮合物（ポリマー）のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液を得た。ここにプロピレングリコールモノエチルエーテルを加え、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート／プロピレングリコールモノエチルエーテル２０／８０の溶媒比率として１４０℃における固形残物換算で１５質量パーセントとなるように調整した。
　得られたケイ素ポリマー２（Ｓｉポリマー２）のＧＰＣによる重量平均分子量はポリスチレン換算でＭｗ１，６００であった。
（合成例８：ケイ素ポリマー３（Ｓｉポリマー３）の合成）
　テトラエトキシシラン２５．５２ｇ（７０ｍｏｌ％）、メチルトリエトキシシラン７．３３ｇ（２３．５ｍｏｌ％）、フェニルトリメトキシシラン１．７３ｇ（５ｍｏｌ％）、４－（エトキシエトキシ）トリメトキシシリルベンゼン０．７５ｇ（１．５ｍｏｌ％）、アセトン５３．２７ｇを２００ｍＬのフラスコに入れ、混合溶液をマグネチックスターラーにて撹拌しながら０．０１ｍｏｌ／Ｌの塩酸１１．６７ｇを混合溶液に滴下した。添加後、８５℃に調整されたオイルバスにフラスコを移し、加温還流下で２４０分反応させた。その後、反応溶液を室温まで冷却し、反応溶液にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート３５ｇを加え、反応副生物であるエタノール、水、塩酸を減圧留去し、濃縮して加水分解縮合物（ポリマー）のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液を得た。プロピレングリコールモノエチルエーテルを加え、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート／プロピレングリコールモノエチルエーテル２０／８０の溶媒比率として１４０℃における固形残物換算で１５質量パーセントとなるように調整した。
　得られたケイ素ポリマー３（Ｓｉポリマー３）のＧＰＣによる重量平均分子量はポリスチレン換算でＭｗ１，６００であった。
（合成例９：ケイ素ポリマー４（Ｓｉポリマー４）の合成）
　テトラエトキシシラン２４．５３ｇ（７０ｍｏｌ％）、メチルトリエトキシシラン７．５０ｇ（２５ｍｏｌ％）、３－（トリエトキシシリルプロピル）ジアリルイソシアヌレート３．４８ｇ（５ｍｏｌ％）、アセトン５３．２７ｇを２００ｍＬのフラスコに入れ、混合溶液をマグネチックスターラーにて撹拌しながら０．０１ｍｏｌ／Ｌの塩酸１１．２２ｇを混合溶液に滴下した。添加後、８５℃に調整されたオイルバスにフラスコを移し、加温還流下で２４０分反応させた。その後、反応溶液を室温まで冷却し、反応溶液にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート３２ｇを加え、反応副生物であるエタノール、水、塩酸を減圧留去し、濃縮して加水分解縮合物（ポリマー）のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液を得た。プロピレングリコールモノエチルエーテルを加え、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート／プロピレングリコールモノエチルエーテル２０／８０の溶媒比率として１４０℃における固形残物換算で１５質量パーセントとなるように調整した。
　得られたケイ素ポリマー４（Ｓｉポリマー４）のＧＰＣによる重量平均分子量はポリスチレン換算でＭｗ１，５００であった。
（合成例１０：ケイ素ポリマー５（Ｓｉポリマー５）の合成）
　テトラエトキシシラン２４．４４ｇ（７０ｍｏｌ％）、メチルトリエトキシシラン７．０２ｇ（２３．５ｍｏｌ％）、３－（トリエトキシシリルプロピル）ジアリルイソシアヌレート３．４７ｇ（５ｍｏｌ％）、（４－メトキシベンジル）トリメトキシシラン０．６１ｇ（１．５ｍｏｌ％）、アセトン５３．２７ｇを２００ｍＬのフラスコに入れ、混合溶液をマグネチックスターラーにて撹拌しながら０．０１ｍｏｌ／Ｌの塩酸１１．１７ｇを混合溶液に滴下した。添加後、８５℃に調整されたオイルバスにフラスコを移し、加温還流下で２４０分反応させた。その後、反応溶液を室温まで冷却し、反応溶液にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート３６ｇを加え、反応副生物であるエタノール、水、塩酸を減圧留去し、濃縮して加水分解縮合物（ポリマー）のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液を得た。プロピレングリコールモノエチルエーテルを加え、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート／プロピレングリコールモノエチルエーテル２０／８０の溶媒比率として１４０℃における固形残物換算で１５質量パーセントとなるように調整した。
　得られたケイ素ポリマー５（Ｓｉポリマー５）のＧＰＣによる重量平均分子量はポリスチレン換算でＭｗ１，６００であった。
（合成例１１：ケイ素ポリマー６（Ｓｉポリマー６）の合成）
　テトラエトキシシラン２４．３７ｇ（７０ｍｏｌ％）、メチルトリエトキシシラン７．００ｇ（２３．５ｍｏｌ％）、３－（トリエトキシシリルプロピル）ジアリルイソシアヌレート３．４６ｇ（５ｍｏｌ％）、４－（エトキシエトキシ）トリメトキシシリルベンゼン０．７２ｇ（１．５ｍｏｌ％）、アセトン５３．３２ｇを２００ｍＬのフラスコに入れ、混合溶液をマグネチックスターラーにて撹拌しながら０．０１ｍｏｌ／Ｌの塩酸１１．１４ｇを混合溶液に滴下した。添加後、８５℃に調整されたオイルバスにフラスコを移し、加温還流下で２４０分反応させた。その後、反応溶液を室温まで冷却し、反応溶液にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート３２ｇを加え、反応副生物であるエタノール、水、塩酸を減圧留去し、濃縮して加水分解縮合物（ポリマー）のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液を得た。プロピレングリコールモノエチルエーテルを加え、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート／プロピレングリコールモノエチルエーテル２０／８０の溶媒比率として１４０℃における固形残物換算で１５質量パーセントとなるように調整した。
　得られたケイ素ポリマー６（Ｓｉポリマー６）のＧＰＣによる重量平均分子量はポリスチレン換算でＭｗ１，６００であった。
（レジスト下層膜の調製）
　前記合成例１乃至合成例５で得られた含フッ素高分岐ポリマー１乃至含フッ素高分岐ポリマー５（Ｆポリマー１乃至Ｆポリマー５）、前記合成例６乃至合成例１１で得られたケイ素ポリマー１乃至ケイ素ポリマー６（Ｓｉポリマー１乃至Ｓｉポリマー６）、酸、硬化触媒、添加剤、溶媒、水を表１に示す割合で混合し、０．１μｍのフッ素樹脂製のフィルターで濾過することによって、レジスト下層膜形成用組成物の溶液をそれぞれ調製した。
　表中で、マレイン酸をＭＡ、ベンジルトリエチルアンモニウムクロリドをＢＴＥＡＣ、Ｎ－（３－トリエトキシシリルプロピル）－４，５－ジヒドロイミダゾールをＩＭＩＤＴＥＯＳ、マレイン酸モノトリフェニルスルホニウムをＴＰＳ－Ｍａｌｅ、ビスフェノールＳをＢＰＳ、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートをＰＧＭＥＡ、プロピレングリコールモノエチルエーテルをＰＧＥＥと略して記載した。水は超純水を用いた。各添加量は質量部で示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
（耐溶剤性試験）
　シリコンウェハー上に実施例１乃至実施例１６及び比較例１乃至比較例７で調製したレジスト下層膜形成組成物をスピンコート法にて塗布し、１４０℃のホットプレート上で１分間焼成させレジスト下層膜を形成した。その後、上塗りレジスト組成物の溶剤に用いられるプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに一分間浸漬し、浸漬の前後でのレジスト下層膜の膜厚の変化が１ｎｍ以下である場合、「良好：○」と判断した。得られた結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
（光学定数）
　実施例１乃至実施例１６及び比較例１乃至比較例７で調製したレジスト下層膜形成組成物をスピナーを用い、シリコンウェハー上に塗布した。ホットプレート上で２４０℃１分間加熱し、レジスト下層膜（膜厚０．０９μｍ）を形成した。そして、これらのレジスト下層膜を分光エリプソメーター（Ｊ．Ａ．Ｗｏｏｌｌａｍ社製、ＶＵＶ－ＶＡＳＥ　ＶＵ－３０２）を用い、波長１９３ｎｍでの屈折率（ｎ値）及び光学吸光係数（ｋ値、減衰係数とも呼ぶ）を測定した。得られた結果を表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
（ドライエッチング速度の測定）
　ドライエッチング速度の測定に用いたエッチャー及びエッチングガスは以下のとおりである。
・ＣＦ4ガスエッチング：エッチャー　ＥＳ４０１（商品名、日本サイエンティフィック（株）製）
・Ｏ2ガスエッチング：エッチャー　ＲＩＥ－１０ＮＲ（商品名、サムコ（株）製）
　実施例１乃至実施例１６及び比較例１乃至比較例７で調製したレジスト下層膜形成組成物の溶液をスピナーを用い、シリコンウェハー上に塗布した。ホットプレート上で２４０℃１分間加熱し、膜厚が０．２０μｍと０．０４μｍのレジスト下層膜をそれぞれ形成した。
　膜厚０．２０μｍのレジスト下層膜に対してエッチングガスとしてＣＦ4ガスを用いエッチング速度を測定し、膜厚０．０４μｍのレジスト下層膜に対してエッチングガスとしてＯ2ガスを用いエッチング速度を測定した。
　また、同様にフォトレジスト溶液（シプレー社製・商品名ＵＶ１１３）をスピナーを用い、シリコンウェハー上にそれぞれ０．２０μｍと０．０４μｍのレジスト膜を形成し、ッチングガスとしてＣＦ4ガス（レジスト膜　膜厚０．２０μｍ）及びＯ2ガス（レジスト膜　膜厚０．０４μｍ）を使用してドライエッチング速度を測定した。
　測定したレジスト下層膜のドライエッチング速度とレジスト膜のドライエッチング速度との比較を、両者の速度比、すなわち、（レジスト下層膜のドライエッチング速度）／（レジストのドライエッチング速度）として評価した。
　得られた結果を表４に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024
（接触角の測定）
　レジスト下層膜の接触角について、全自動接触角計ＣＡ－Ｗ１５０型（協和界面科学（株）製）を用い、超純水の接触角測定を行なった。
　実施例１乃至実施例１６及び比較例１乃至比較例７で調製したレジスト下層膜形成組成物の溶液をスピナーを用い、シリコンウェハー上に塗布した。ホットプレート上で２４０℃１分間加熱し、レジスト下層膜を形成し、接触角の測定を行なった（膜表面の洗浄なし）。
　また、製膜後、膜表面を１分間、ＯＫ７３シンナー（商品名、応化工業（株）製、ＰＧＭＥ：ＰＧＭＥＡ＝７：３の容積比にて混合されたシンナー）にて浸漬後、高速でスピンドライ、１００℃にて３０秒間乾燥させ、その後の接触角測定を行なった（膜表面の洗浄あり）。
　得られた結果を表５に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025
（ＥＢＲ後の形状／エッジ盛り上がり高さ（Ｈｕｍｐ高さ）の測定）
　基板端面に付着した不要な膜を除去するＥｄｇｅ　Ｂｅａｔ　Ｒｉｎｃｅ（ＥＢＲ）後の形状について、光学顕微鏡ＢＸ５１Ｍ－３４ＭＤ（オリンパス（株）製）を用い、形状評価を行なった。
　また、ＥＢＲの際に起こるエッジの盛り上がりの高さ（Ｈｕｍｐ高さ）について、表面形状測定装置Ｄｅｋｔａｋ６Ｍ（（株）アルバック製）を用い、Ｈｕｍｐ高さの測定を行なった。
　実施例１乃至実施例１６及び比較例１乃至比較例７で調製したレジスト下層膜形成組成物の溶液をスピナーを用い、シリコンウェハー上に塗布した。ホットプレート上で２４０℃１分間加熱し、レジスト下層膜を形成し、ＥＢＲ後の形状、Ｈｕｍｐの高さの測定を行なった。ＥＢＲ後の形状について、良好な場合を○、不良な場合を×として評価した。
　得られた結果を表６に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000026
（有機下層膜の調製）
　２００ｍＬのフラスコにアセナフチレンを１６．５ｇ、４－ヒドロキシスチレンを１．５ｇ、溶媒として１，２－ジクロロエタンを６０ｇ添加した。重合開始剤としてトリフルオロホウ素を１ｇ加え、６０℃まで昇温後、２４時間反応させた。この溶液にメタノール１Ｌ、水５００ｇを加え再沈殿精製を行い、得られた白色個体をろ過後、乾燥し、白色重合体１１ｇを得た。下記の得られたポリマー（下記式に示す２種の単位構造を含むポリマーに相当する）を13Ｃ－ＮＭＲ、1Ｈ－ＮＭＲ及びＧＰＣ測定したところ、アセナフチレン：４－ヒドロキシスチレン＝８６：１４（モル比）であった。Ｍｗ：６，０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．５であった。
　得られたポリマー１０ｇに、テトラメトキシメチルグリコールウリル（三井サイテック（株）製、商品名パウダーリンク１１７４）１．０ｇ、架橋触媒としてパラトルエンスルホン酸を０．０１ｇ、界面活性剤としてメガファックＲ－３０（大日本インキ化学工業（株）（現：ＤＩＣ（株））製、商品名）を０．０３ｇを加え、これらをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート１０１．５７ｇ、プロピレングリコールモノメチルエーテル２５．３９ｇに溶解させた。その後、孔径０．１０μｍのポリエチレン製ミクロフィルタを用いて濾過し、更に、孔径０．０５μｍのポリエチレン製ミクロフィルタを用いて濾過して、多層膜によるリソグラフィープロセスに用いるレジスト下層膜形成組成物の溶液（有機下層膜形成組成物）を調製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
（レジストパターニング評価）
上　記のポリマーを含む有機下層膜（Ａ層）形成組成物をシリコンウェハー上に塗布し、ホットプレート上で２４０℃で１分間加熱し、膜厚２５０ｎｍの有機下層膜（Ａ層）を得た。その上に、実施例１乃至実施例１６及び比較例１乃至比較例７で得られたＳｉ含有レジスト下層膜（Ｂ層）組成物をそれぞれ塗布し、ホットプレート上で２４０℃で１分間加熱し、膜厚４０ｎｍのＳｉ含有レジスト下層膜（Ｂ層）を得た。その上に市販のフォトレジスト溶液（住友化学工業（株）製、商品名ＰＡＲ８５５）をスピナーによりそれぞれ塗布し、ホットプレート上で１００℃にて１分間加熱し、膜厚１５０ｎｍのフォトレジスト膜（Ｃ層）を形成した。レジストのパターニングはＡＳＭＬ社製液浸露光機ＴＷＩＮＳＣＡＮ　ＸＴ：１９００Ｇｉスキャナー（波長１９３ｎｍ、ＮＡ、σ：１．２０、０．９４／０．７４（Ｃ－ｑｕａｄ）液浸液：水）を用いて行った。ターゲットは現像後にフォトレジストのライン幅及びそのライン間の幅が０．０５μｍである、いわゆるラインアンドスペース（デンスライン）であり、ライン本数が１５本形成されるように設定されたマスクを通して露光を行った。その後、ホットプレート上１０５℃で６０秒間ベークし、冷却後、工業規格の６０秒シングルパドル式工程にて２．３８％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド現像液で現像した。
　また、パターン幅揺らぎ（ＬＷＲ）評価は、日立ハイテクフィールディング社製Ｓ－９３８０（ＩＩ）形日立高分解能ＦＥＢ測長装置にて、１１点測定の平均値より算出した。
ＬＷＲとは、測定部位ynでの線幅Ｗｎをy方向のデータ数Ｎに対して求め、その３σ値を示したものである（図１参照）。ＬＷＲ値は低い値が良好である。
　得られた結果を表８に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000028
　本発明において規定するフッ素含有高分岐ポリマーであるアルコキシシランを有するＦ系ポリマーは、ケイ素原子を主鎖に有するレジスト下層膜形成組成物に添加することで、種々特性の改善が可能となるとする結果が得られた。
　まず、膜表面洗浄前後の接触角測定結果を比較すると、実施例１乃至実施例１６のレジスト下層膜形成組成物から得られたレジスト下層膜では洗浄前後の接触角に変化はほとんどみられなかったが、比較例２のレジスト下層膜形成組成物から得られたレジスト下層膜（アルコキシシランを含まないＦポリマー５を使用したもの）では、洗浄前後で接触角に変化が生じる結果となった。これは、実施例のレジスト下層膜において、Ｆ系ポリマーにアルコキシシランが含有していると、レジスト下層膜形成組成物中のシラノールと、Ｆ系ポリマーのアルコキシシランから発生したシラノールが縮合するために、膜表面にＦ系ポリマーが結合しているためと予想される。
　また、実施例１乃至実施例１６のレジスト下層膜形成組成物から得られたレジスト下層膜は、比較例１乃至比較例７のレジスト下層膜形成組成物から得られたレジスト下層膜に比べ、ＥＢＲ後の形状とＨｕｍｐの高さが大きく改善しているとする結果が得られた。
　さらに、実施例１乃至実施例１６のレジスト下層膜形成組成物から得られたレジスト下層膜は、比較例１乃至比較例７のレジスト下層膜形成組成物から得られたレジスト下層膜と、リソグラフィ特性（形状）に関しては同等であるが、全般にＬＷＲが改善しているとする結果が得られた。特に、極性官能基を有する実施例２～４において、大きな改善傾向が見られた。
　ハードマスクとして使用できるレジスト下層膜を形成するためのリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物を提供することができる。基板に塗布した際に基板端面に付着する不要な膜を取り除く工程で、その盛り上がり高さを低くすることが可能であり工程上で有用である。

Claims (20)

  1. （Ｉ）成分として、分子内に２個以上のラジカル重合性二重結合を有するモノマーＡと、分子内にフルオロアルキル基及び少なくとも１個のラジカル重合性二重結合を有するモノマーＢと、分子内にケイ素原子を有する有機基及び少なくとも１個のラジカル重合性二重結合を有するモノマーＤとを、該モノマーＡ、該モノマーＢ及び該モノマーＤの合計モルに対して、５モル％以上２００モル％以下の重合開始剤Ｃの存在下で重合させることにより得られる含フッ素高分岐ポリマーと、
    （ＩＩ）成分として、加水分解性シラン化合物、その加水分解物、その加水分解縮合物、又はそれらの組み合わせであるケイ素含有化合物
    とを含むリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物。
  2. （Ｉ）成分が、分子内に２個以上のラジカル重合性二重結合を有するモノマーＡと、分子内にフルオロアルキル基及び少なくとも１個のラジカル重合性二重結合を有するモノマーＢと、分子内にケイ素原子を有する有機基及び少なくとも１個のラジカル重合性二重結合を有するモノマーＤを、該モノマーＡ、該モノマーＢ及び該モノマーＤの合計モルに対して、５モル％以上２００モル％以下の分子内にフルオロアルキル基を有する重合開始剤Ｃの存在下で重合させることにより得られる含フッ素高分岐ポリマーである、請求項１に記載のレジスト下層膜形成組成物。
  3. （Ｉ）成分のモノマーＡが、ビニル基又は（メタ）アクリル基の何れか一方又は双方を有する化合物である、請求項１又は請求項２に記載のレジスト下層膜形成組成物。
  4. （Ｉ）成分のモノマーＡが、ジビニル化合物又はジ（メタ）アクリレート化合物である、請求項１乃至請求項３のうち何れか一項に記載のレジスト下層膜形成組成物。
  5. （Ｉ）成分のモノマーＡが、エチレングリコールジ（メタ）アクリレートである、請求項１乃至請求項３のうち何れか一項に記載のレジスト下層膜形成組成物。
  6. （Ｉ）成分が、前記モノマーＡ、前記モノマーＢ及び前記モノマーＤを、モノマーＡ　１モルに対して、モノマーＢを０．０５乃至３モル、そしてモノマーＤを０．０５乃至５モルの割合で用いて得られるものである、請求項１乃至請求項５のうち何れか一項に記載のレジスト下層膜形成組成物。
  7. （Ｉ）成分のモノマーＢ及びモノマーＤが、それぞれビニル基又は（メタ）アクリル基の何れか一方を少なくとも１つ有する化合物である、請求項１乃至請求項６のうち何れか一項に記載のレジスト下層膜形成組成物。
  8. （Ｉ）成分のモノマーＢが下記式（１）：
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     （式（１）中、Ｒ1は水素原子又はメチル基を表し、そしてＲ2はヒドロキシ基で置換されていても良い炭素原子数２乃至１２のフルオロアルキル基を表す。）で表される化合物である、請求項１乃至請求項７のうち何れか一項に記載のレジスト下層膜形成組成物。
  9. （Ｉ）成分のモノマーＢが下記式（２）：
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
     （式（２）中、Ｒ1は水素原子又はメチル基を表し、Ｘは水素原子又はフッ素原子を表し、ｍは１又は２の整数を表し、そしてｎは０乃至５の整数を表す。）で表される化合物である、請求項１乃至請求項７のうち何れか一項に記載のレジスト下層膜形成組成物。
  10. （Ｉ）成分のモノマーＤが下記式（３）：
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
     （式（３）中、Ｒ3は水素原子又はメチル基を表し、Ｒ4、Ｒ5、及びＲ6はそれぞれ炭素原子数１乃至２０のアルコキシ基、炭素原子数１乃至１０のアルキル基、炭素原子数２乃至１０のアルケニル基、炭素原子数２乃至１０のアルキニル基、又はそれらのハロゲン置換基を表し、ｏは１乃至１０の整数を表す。）で表される化合物である、請求項１乃至請求項９のうち何れか１項に記載のレジスト下層膜形成組成物。
  11. （Ｉ）成分の前記重合開始剤Ｃが、アゾ系重合開始剤である、請求項１乃至請求項１０のうち何れか一項に記載のレジスト下層膜形成組成物。
  12. （Ｉ）成分の前記重合開始剤Ｃが、２，２’－アゾビスイソ酪酸ジメチルである、請求項１１に記載のレジスト下層膜形成組成物。
  13. （Ｉ）成分の前記重合開始剤Ｃが、２，２’－アゾビス（２，４，４－トリメチルペンタン）である、請求項１１に記載のレジスト下層膜形成組成物。
  14. （ＩＩ）成分のケイ素含有化合物が式（４）：
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
     （式（４）中、Ｒ7はアルキル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、アルケニル基、又はエポキシ基、アクリロイル基、メタクリロイル基、メルカプト基もしくはシアノ基を有する一価の有機基であり且つ式（４）中のケイ素原子とＳｉ－Ｃ結合により結合している有機基を表し、Ｒ8はアルコキシ基、アシルオキシ基、又はハロゲン原子を示し、ａは０～３の整数を示す。）で表されるシラン化合物、及び式（５）：
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
     （式（５）中、Ｒ9はアルキル基を表し、Ｒ10はアルコキシ基、アシルオキシ基又はハロゲン原子を表し、Ｙはアルキレン基又はアリーレン基を表し、ｂは０又は１の整数を表し、ｃは０又は１の整数を表し、ここでｂ＝０のとき、Ｓｉ－Ｓｉの単結合が形成されてなる。）で表されるシラン化合物からなる群より選ばれた少なくとも１種の加水分解性シラン化合物、それらの加水分解物、それらの加水分解縮合物、又はそれらの組み合わせであるケイ素含有化合物である、請求項１乃至請求項１３のうち何れか１項に記載のレジスト下層膜形成組成物。
  15. （ＩＩ）成分が式（４）で表されるシラン化合物の加水分解縮合物からなるポリマーを含む、請求項１４に記載のレジスト下層膜形成組成物。
  16. 更に加水分解触媒として酸を含む、請求項１乃至請求項１５のうち何れか１項に記載のレジスト下層膜形成組成物。
  17. 更に水を含む、請求項１乃至請求項１６のうち何れか１項に記載のレジスト下層膜形成組成物。
  18. 請求項１乃至請求項１７のうち何れか１項に記載のレジスト下層膜形成組成物を半導体基板上に塗布し焼成することによって得られるレジスト下層膜。
  19. 請求項１乃至請求項１７のうち何れか１項に記載のレジスト下層膜形成組成物を半導体基板上に塗布し、焼成して、レジスト下層膜を形成する工程、
    前記レジスト下層膜の上にレジスト用組成物を塗布してレジスト膜を形成する工程、
    前記レジスト膜を露光する工程、
    露光後にレジストを現像し、レジストパターンを得る工程、
    レジストパターン様にレジスト下層膜をエッチングする工程、及び
    パターン化されたレジスト膜及びレジスト下層膜に従い半導体基板を加工する工程、
    を含む、半導体装置の製造方法。
  20. 半導体基板上に有機下層膜を形成する工程、
    その上に請求項１乃至請求項１７のうち何れか１項に記載のレジスト下層膜形成組成物を塗布し焼成して、レジスト下層膜を形成する工程、
    前記レジスト下層膜の上にレジスト用組成物を塗布してレジスト膜を形成する工程、
    前記レジスト膜を露光する工程、
    露光後にレジストを現像し、レジストパターンを得る工程、
    レジストパターン様にレジスト下層膜をエッチングする工程、
    パターン化されたレジスト下層膜のパターン様に有機下層膜をエッチングする工程、及び
    パターン化された有機下層膜のパターン様に半導体基板を加工する工程、
    を含む、半導体装置の製造方法。
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