WO2022075144A1 - 保護膜形成用組成物、保護膜、保護膜の形成方法、及び基板の製造方法 - Google Patents

保護膜形成用組成物、保護膜、保護膜の形成方法、及び基板の製造方法 Download PDF

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裕之 宮内
奈央 奥村
智晴 河津
慧 出井
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    • H01L21/56Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings

Definitions

  • the present invention relates to a composition for forming a protective film, a protective film, a method for forming the protective film, and a method for manufacturing a patterned substrate.
  • a multilayer resist process is used in which a resist film laminated on a substrate via a resist underlayer film such as an organic underlayer film or a silicon-containing film is exposed and developed to form a resist pattern. Has been done.
  • the resist underlayer film is etched using this resist pattern as a mask, and the substrate is further etched using the obtained resist underlayer film pattern as a mask to form a desired pattern on the substrate to obtain a patterned substrate.
  • a protective film-forming composition having excellent coatability is required for the protective film on the peripheral edge of the substrate.
  • An object of the present invention is to provide a composition for forming a protective film having excellent coatability, a protective film, a method for forming the protective film, and a method for producing a patterned substrate.
  • a composition for forming a protective film for forming a protective film only on the peripheral edge of the substrate A compound having an aromatic ring (hereinafter, also referred to as “[A] compound”) and Containing a solvent (hereinafter, also referred to as "[B] solvent”),
  • the [A] solvent includes the [B] solvent having a standard boiling point of 156 ° C. or higher and lower than 300 ° C.
  • the present invention relates to a composition for forming a protective film.
  • the present invention also relates to a protective film formed from a protective film forming composition in one embodiment.
  • the present invention in one embodiment, A step of directly or indirectly applying the protective film forming composition according to any one of claims 1 to 12 only to the peripheral edge of the substrate.
  • the present invention relates to a method for forming a protective film.
  • the present invention in one embodiment, The step of directly or indirectly applying the protective film forming composition according to any one of claims 1 to 12 only to the peripheral portion of the substrate.
  • the present invention relates to a method for manufacturing a patterned substrate, which comprises a step of performing etching using the resist pattern as a mask.
  • a step of directly or indirectly forming an organic underlayer film on a substrate having a protective film formed by the above coating step can be further included.
  • a step of directly or indirectly forming a silicon-containing film on the substrate can be further included.
  • the protective film forming composition of the present invention it is possible to form a protective film having excellent coatability at the peripheral edge of the substrate.
  • the protective film of the present invention is excellent in coatability at the peripheral edge of the substrate.
  • a protective film having excellent coatability can be obtained at the peripheral edge of the substrate.
  • a protective film having excellent coatability can be obtained at the peripheral edge of the substrate, so that a substrate having an excellent pattern shape can be obtained. Therefore, these can be suitably used for manufacturing semiconductor devices and the like, which are expected to be further miniaturized in the future.
  • composition for forming a protective film the protective film, the method for forming the protective film, and the method for producing the patterned substrate according to the embodiment of the present invention will be described in detail.
  • the protective film-forming composition as a protective film-forming composition for forming a protective film only on the peripheral edge of the substrate contains the compound [A] and the solvent [B].
  • the protective film-forming composition contains a second solvent (hereinafter, also referred to as “[C] solvent”), which is a solvent having a standard boiling point of less than 156 ° C., and other optional components, as long as the effects of the present invention are not impaired. It may be contained.
  • the protective film forming composition is used to form a protective film only on the peripheral edge of the substrate.
  • the peripheral portion of the substrate means, for example, the outer peripheral portion of the substrate whose length from the outer peripheral end portion of the substrate to the center of the substrate is within 3.0 cm.
  • the lengths from the outer peripheral edge of the substrate to the center of the substrate can be 2.0 cm, 1.0 cm, and 0.5 cm.
  • the substrate examples include a silicon substrate, an aluminum substrate, a nickel substrate, a chrome substrate, a molybdenum substrate, a tungsten substrate, a copper substrate, a tantalum substrate, a metal or semi-metal substrate such as a titanium substrate, and the like.
  • the substrate may be a substrate on which a silicon nitride film, an alumina film, a silicon dioxide film, a tantalum nitride film, a titanium nitride film, or the like is formed.
  • the compound [A] is a compound having an aromatic ring other than the solvent.
  • the compound [A] can be used without particular limitation as long as it has an aromatic ring.
  • the compound may be used alone or in combination of two or more.
  • aromatic ring examples include, for example.
  • Aromatic carbocycles such as benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, inden ring, pyrene ring, fluorenylidene biphenyl ring, fluorenylidene binaphthalene ring, furan ring, pyrrole ring, thiophene ring, phosphor ring, pyrazole ring, oxazole.
  • aromatic heterocycles such as a ring, an isooxazole ring, a thiazole ring, a pyridine ring, a pyrazine ring, a pyrimidine ring, a pyridazine ring, and a triazine ring.
  • aromatic carbocycles are preferred.
  • Examples of the compound [A] include a resin having an aromatic ring in the main chain, a resin such as a resin having no aromatic ring in the main chain and an aromatic ring in the side chain, and an aromatic ring having a molecular weight of 300 or more and 3,000 or less.
  • the contained compounds and the like can be mentioned.
  • the "resin” means a compound having two or more structural units.
  • the "aromatic ring-containing compound” refers to a compound having one structural unit.
  • the "main chain” is the longest chain composed of atoms in a resin.
  • Segment chain means a chain other than the longest chain composed of atoms in a resin.
  • Examples of the resin include polycondensation compounds and compounds obtained by reactions other than polycondensation.
  • the resin examples include novolak resin, resol resin, styrene resin, acenaphthylene resin, triazine resin and the like.
  • the novolak resin is a resin obtained by reacting a phenolic compound with an aldehyde or a divinyl compound using an acidic catalyst. A plurality of phenolic compounds may be mixed and reacted with aldehydes, divinyl compounds and the like.
  • phenolic compound examples include phenol, cresol, xylenol, resorcinol, bisphenol A, p-tert-butylphenol, p-octylphenol, 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene, and 9,9-bis (3-).
  • Phenols such as hydroxyphenyl) fluorene, ⁇ -naphthol, ⁇ -naphthol, 1,5-dihydroxynaphthalene, 2,7-dihydroxynaphthalene, 9,9-bis (6-hydroxynaphthyl) fluorene and other naphthols, 9- Examples thereof include anthrols such as anthrol and pyrenols such as 1-hydroxypyrene and 2-hydroxypyrene.
  • aldehydes examples include aldehydes such as formaldehyde, benzaldehyde, 1-naphthaldehyde, 2-naphthaldehyde and 1-formylpyrene, and aldehyde sources such as paraformaldehyde and trioxane.
  • divinyl compounds examples include divinylbenzene, dicyclopentadiene, tetrahydroindene, 4-vinylcyclohexene, 5-vinylnoborna-2-ene, divinylpyrene, limonene, 5-vinylnorbornadiene and the like.
  • novolak resin examples include dihydroxynaphthalene and a resin having a structural unit derived from formaldehyde, fluorenbisphenol and a resin having a structural unit derived from formaldehyde, fluorenbisnaphthol and a resin having a structural unit derived from formaldehyde, hydroxypyrene and the like.
  • examples include resins having structural units derived from formaldehyde, resins having structural units derived from phenol compounds and formaldehyde, and resins in which some or all of the hydrogen atoms of the phenolic hydroxyl groups of these resins are replaced with propargyl groups or the like. be able to.
  • the resole resin is a resin obtained by reacting a phenolic compound with aldehydes using an alkaline catalyst.
  • Styrene resin is a resin having a structural unit derived from a compound having an aromatic ring and a polymerizable carbon-carbon double bond.
  • the styrene resin may have structural units derived from acrylic monomers, vinyl ethers, and the like.
  • styrene resin examples include polystyrene, polyvinylnaphthalene, polyhydroxystyrene, polyphenyl (meth) acrylate, and a resin combining these.
  • the acenaphthylene resin is a resin having a structural unit derived from a compound having an acenaphthylene skeleton.
  • acenaphthylene resin a copolymer of acenaphthylene and hydroxymethylacenaphthylene is preferable from the viewpoint of further improving the coatability of the protective film.
  • the triazine resin is a resin having a structural unit derived from a compound having a triazine skeleton.
  • Examples of the compound having a triazine skeleton include a melamine compound and a cyanuric acid compound.
  • the polystyrene-equivalent weight average molecular weight (Mw) of the compound [A] by gel permeation chromatography (GPC) is 2,000. It is preferably more than 3,000, more preferably 3,000 or more, and even more preferably 5,000 or more.
  • the Mw is preferably 100,000 or less, more preferably 50,000 or less, and even more preferably 30,000 or less.
  • calixarene resin examples include a cyclic 4- to 12-mer formed from a phenol compound such as phenol and naphthol and formaldehyde, and a cyclic 4- to 12-mer formed from a phenol compound such as phenol and naphthol and a benzaldehyde compound.
  • examples thereof include resins in which the hydrogen atom of the phenolic hydroxyl group of these cyclic bodies is replaced with a propargyl group or the like.
  • the aromatic ring-containing compound is a compound having an aromatic ring and having a molecular weight of 300 or more and 3,000 or less.
  • the molecular weight of the aromatic ring-containing compound is, for example, a polystyrene-equivalent weight average molecular weight (Mw) by gel permeation chromatography (GPC).
  • aromatic ring-containing compound examples include a compound having a fluorene bisphenol skeleton, a compound having a spiroinden skeleton, a compound having a Torxene skeleton, and a compound having a triphenylbenzene skeleton.
  • the lower limit of the content ratio of the [A] polymer in the composition is preferably 2% by mass, more preferably 4% by mass, and further 5% by mass, based on the total mass of the [A] polymer and the [B] solvent. It is preferable, and 6% by mass is particularly preferable.
  • the upper limit of the content ratio is preferably 30% by mass, more preferably 25% by mass, further preferably 20% by mass, and particularly preferably 18% by mass in the total mass of the polymer [A] and the solvent [B].
  • [[A] Compound synthesis method] The compound [A] may be synthesized according to a known method, or a commercially available commercially available product may be used.
  • the solvent of the present invention dissolves or disperses the compound [A] and any components contained as necessary.
  • the solvent includes a first solvent having a standard boiling point of 156 ° C. or higher and lower than 300 ° C. (hereinafter, also referred to as “[B] solvent”). Further, the solvent may further contain a second solvent having a standard boiling point of less than 156 ° C. (hereinafter, also referred to as “[C] solvent”).
  • the solvent may contain other solvents other than the [B] solvent and the [C] solvent as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • Each component of the above-mentioned [B] solvent, [C] solvent and other solvents may be used alone or in combination of two or more. Hereinafter, each component will be described in detail.
  • the content ratio of the solvent in the protective film forming composition is preferably 10% by mass or more and 90% by mass or less, and may be 20% by mass or more and 80% by mass or less.
  • the solvent is a solvent having a standard boiling point of 156 ° C. or higher and lower than 300 ° C.
  • the solvent contains the solvent [B], which is a high boiling point component, evaporation of the solvent during heating of the coating film is suppressed, and the fluidity of the constituent components of the coating film containing the solvent is improved. As a result, the coatability of the protective film can be improved.
  • the standard boiling point of the [B] solvent is preferably 205 ° C. or higher.
  • the upper limit of the standard boiling point of the solvent is preferably 250 ° C, more preferably 240 ° C, and particularly preferably 230 ° C.
  • Examples of the solvent component include esters, alcohols, ethers, carbonates, ketones, amide-based solvents and the like.
  • the temperature (° C.) in () of each solvent exemplified below indicates the value of the standard boiling point.
  • esters examples include, for example.
  • carboxylic acid esters include 2-ethylbutyl acetate (160 ° C), 2-ethylhexyl acetate (199 ° C), benzyl acetate (212 ° C), cyclohexyl acetate (172 ° C), methylcyclohexyl acetate (201 ° C), n-nonyl acetate.
  • Acetic acid ester such as (208 ° C.), acetic acid ester such as methyl acetoacetate (169 ° C.), ethyl acetoacetate (181 ° C.), propionic acid ester such as iso-amyl propionate (156 ° C.), diethyl oxalate (185 ° C.). ° C.), oxalic acid ester such as di-n-butyl oxalate (239 ° C.), lactic acid ester such as n-butyl lactic acid (185 ° C.), malonic acid ester such as diethyl malonate (199 ° C.), dimethyl phthalate (°C).
  • Phthalates such as 283 ° C), ⁇ -propiolactone (162 ° C), ⁇ -butyrolactone (204 ° C), ⁇ -valerolactone (207 ° C), ⁇ -undecalactone (286 ° C) and other lactones, 1 , 6-Diacetoxyhexane (260 ° C.), alkylene glycol diacetate such as 1,3-butylene glycol diacetate (232 ° C.) and the like can be mentioned.
  • Examples of the alcohols include, for example.
  • Examples of monoalcohols include 3-methoxybutanol (157 ° C.), n-hexanol (157 ° C.), n-octanol (194 ° C.), sec-octanol (174 ° C.), n-nonyl alcohol (215 ° C.), n-decanol. (228 ° C), phenol (182 ° C), cyclohexanol (161 ° C), benzyl alcohol (205 ° C), etc.
  • polyhydric alcohols examples include ethylene glycol (197 ° C.), 1,2-propylene glycol (188 ° C.), 1,3-butylene glycol (208 ° C.), 2,4-pentanediol (201 ° C.), and 2-methyl-. 2,4-Pentanediol (196 ° C), 2,5-hexanediol (216 ° C), triethylene glycol (165 ° C), dipropylene glycol (230 ° C), glycerin (290 ° C), etc.
  • ethylene glycol monobutyl ether (171 ° C), ethylene glycol monophenyl ether (244 ° C), diethylene glycol monomethyl ether (194 ° C), diethylene glycol monoethyl ether (202 ° C), triethylene glycol monomethyl ether ( 249 ° C.), Diethylene glycol monoisopropyl ether (207 ° C.), Diethylene glycol monobutyl ether (231 ° C.), Triethylene glycol monobutyl ether (271 ° C.), Ethylene glycol monoisobutyl ether (161 ° C.), Diethylene glycol monoisobutyl ether (220 ° C.), Ethylene glycol monohexyl ether (208 ° C), diethylene glycol monohexyl ether (259 ° C), ethylene glycol mono2-ethylhexyl ether (229 ° C), diethylene glycol mono2-ethylhexyl ether
  • Dipropylene glycol monopropyl ether (212 ° C.), propylene glycol monobutyl ether (170 ° C.), dipropylene glycol monobutyl ether (231 ° C.), propylene glycol monophenyl ether (243 ° C.) and the like.
  • Examples of the ethers include, for example.
  • Examples of the dialkylene glycol monoalkyl ether acetate include dipropylene glycol monomethyl ether acetate (213 ° C.), diethylene glycol monoethyl ether acetate (217 ° C.), diethylene glycol monobutyl ether acetate (247 ° C.), and the like.
  • Examples of the alkylene glycol monoalkyl ether acetates include butylene glycol monomethyl ether acetate (172 ° C.) and ethylene glycol monobutyl ether acetate (188 ° C.).
  • dialkylene glycol dialkyl ethers examples include diethylene glycol dimethyl ether (162 ° C.), diethylene glycol methyl ethyl ether (176 ° C.), diethylene glycol diethyl ether (189 ° C.), diethylene glycol dibutyl ether (255 ° C.), dipropylene glycol dimethyl ether (171 ° C.), and the like.
  • trialkylene glycol dialkyl ethers triethylene glycol dimethyl ether (216 ° C.) and the like are used.
  • tetraalkylene glycol dialkyl ethers tetraethylene glycol dimethyl ether (275 ° C.) and the like are used.
  • dihydrocarbon group ethers examples include diisopentyl ether (171 ° C.), anisole (155 ° C.), ethylbenzyl ether (189 ° C.), diphenyl ether (259 ° C.), dibenzyl ether (297 ° C.), and dihexyl ether (226 ° C.). ) Etc.
  • the cyclic ethers include 1,8-cineole (176 ° C.) and the like.
  • Examples of the carbonates include ethylene carbonate (244 ° C.) and propylene carbonate (242 ° C.).
  • ketones examples include ethyl amylketone (167 ° C.), dibutylketone (186 ° C.), diamylketone (228 ° C.) and the like.
  • amide solvent examples include N-methylpyrrolidone (204 ° C.), N, N-dimethylacetamide (165 ° C.), formamide (210 ° C.), N-ethylacetamide (206 ° C.), and N-methylacetamide (206 ° C.). °C) etc. can be raised.
  • Examples of the other (A2) solvent include furfural (162 ° C.), dimethyl sulfoxide (189 ° C.), sulfolane (287 ° C.), succinonitrile (265 ° C.), nitrobenzene (211 ° C.), and the like.
  • esters, alcohols, ethers, carbonates or combinations thereof are preferable, and carboxylic acid esters, monoalcohols, polyhydric alcohols, polyhydric alcohol partial ethers, dialkylene glycol monoalkyl ethers.
  • Acetates and dialkylene glycol dialkyl ethers are more preferable, ⁇ -butyrolactone, benzyl alcohol, dipropylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monobutyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether acetate, Diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate and propylene carbonate are more preferable, and dipropylene glycol monomethyl ether acetate and diethylene glycol monoethyl ether acetate are particularly preferable.
  • the upper limit of the value of the relative evaporation rate of the [B] solvent 10 is preferable, 8 is more preferable, 6 is more preferable, and 4 is particularly preferable when the evaporation rate of butyl acetate is 100.
  • the "relative evaporation rate” means the value of the evaporation rate measured according to ASTM-D3539 under the condition of 25 ° C. and 1 atm.
  • the numerical value in () of each solvent indicates the value of the relative evaporation rate when butyl acetate is 100), for example, propylene glycol.
  • the viscosity of the solvent is preferably 0.8 mPa ⁇ s or more and 10.0 mPa ⁇ s or less.
  • viscosity indicates the difficulty of flowing a liquid (fluid) of a substance, and is also referred to as viscosity.
  • viscosity the value measured at 25 ° C. described in "Solvent Handbook” or the like can be referred to.
  • the viscosity of the solvent not described in the above solvent handbook is a value measured at 25 ° C. by the method described in JIS-Z8803: 2011.
  • the lower limit of the viscosity of the solvent is preferably 1.0 mPa ⁇ s, more preferably 1.5 mPa ⁇ s.
  • the upper limit of the viscosity of the solvent [B] is preferably 8.0 mPa ⁇ s, more preferably 6.0 mPa ⁇ s, further preferably 5.0 mPa ⁇ s, and particularly preferably 3.5 mPa ⁇ s.
  • the numerical value in () of each solvent indicates the value of the viscosity at 25 ° C.
  • dipropylene glycol monomethyl ether acetate 1.7 mPa ⁇ s.
  • Diethylene glycol monoethyl ether acetate 2.5 mPa ⁇ s
  • Diethylene glycol monobutyl ether acetate 3.1 mPa ⁇ s
  • Dipropylene glycol dimethyl ether 1.0 mPa ⁇ s
  • Dipropylene glycol monomethyl ether (3.6 mPa ⁇ s).
  • Dipropylene glycol monobutyl ether (4.5 mPa ⁇ s), tripropylene glycol monomethyl ether (5.3 mPa ⁇ s), ⁇ -butyrolactone (1.8 mPa ⁇ s), propylene carbonate (2.3 mPa ⁇ s), tetra.
  • Ethylene glycol dimethyl ether (3.8 mPa ⁇ s), 1,6-diacetoxyhexane (3.9 mPa ⁇ s), dipropylene glycol (20 mPa ⁇ s), 1,3-butylene glycol diacetate (2.9 mPa ⁇ s) Etc. can be given.
  • the content ratio of the [B] solvent in the solvent in the protective film forming composition can be, for example, 0.1% by mass or more and less than 100% by mass.
  • the lower limit of the content ratio 10% by mass is more preferable, 30% by mass is further preferable, 40% by mass is particularly preferable, and 45% by mass is further particularly preferable.
  • the coatability can be further improved.
  • the upper limit of the content ratio 80% by mass is more preferable, 70% by mass is further preferable, 60% by mass is particularly preferable, and 55% by mass is further particularly preferable.
  • the coatability can be further improved.
  • the solvent is a solvent having a standard boiling point of less than 156 ° C.
  • the upper limit of the standard boiling point of the solvent is preferably 155 ° C, more preferably 147 ° C.
  • the lower limit of the standard boiling point of the solvent is preferably 100 ° C, more preferably 120 ° C.
  • monoalcohols include methanol (65 ° C), ethanol (78 ° C), n-propanol (97 ° C), iso-propanol (82 ° C), n-butanol (117 ° C), iso-butanol (108 ° C), sec.
  • carboxylic acid esters examples include propionic acid esters such as iso-butyl propionic acid (138 ° C.) and lactic acid esters such as ethyl lactate (151 ° C.).
  • alkylene glycol monoalkyl ethers examples include ethylene glycol monomethyl ether (125 ° C), ethylene glycol monoethyl ether (135 ° C), propylene glycol monomethyl ether (121 ° C), propylene glycol monoethyl ether (133 ° C), and propylene glycol monopropyl. Ether (149.8 ° C) etc.
  • alkylene glycol monoalkyl ether acetates include ethylene glycol monomethyl ether acetate (145 ° C.) and propylene glycol monomethyl ether acetate (146 ° C.).
  • the solvent [C] is preferably alkylene glycol monoalkyl ethers, alkylene glycol monoalkyl ether acetates, or a combination thereof, preferably propylene.
  • Glycol monoalkyl ether acetates are more preferred, and propylene glycol monomethyl ether acetates are even more preferred.
  • the lower limit of the content ratio of the [C] solvent in the solvent in the protective film forming composition 10% by mass is more preferable, 30% by mass is further preferable, 40% by mass is particularly preferable, and 45% by mass is further particularly preferable. .. Further, as the upper limit of the content ratio, 80% by mass is more preferable, 70% by mass is further preferable, 60% by mass is particularly preferable, and 55% by mass is further particularly preferable. [C] By setting the content ratio of the solvent in the above range, the coatability can be further improved.
  • the protective film-forming composition contains, for example, an acid generator, a polymer additive, a surfactant, a cross-linking agent, and the like as components other than the [A] compound, the [B] solvent, and the [C] solvent. be able to.
  • the acid generator is a compound that generates acid by irradiation and / or heating with radiation.
  • the protective film-forming composition may contain one or more acid generators.
  • Examples of the acid generator include onium salt compounds and N-sulfonyloxyimide compounds.
  • polymer additive examples include (poly) oxyalkylene polymer compounds, fluorine-containing polymer compounds, non-fluoropolymer compounds and the like.
  • Examples of the (poly) oxyalkylene polymer compound include polyoxyalkylenes such as (poly) oxyethylene (poly) oxypropylene adduct, diethylene glycol heptyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxypropylene butyl ether, and polyoxyethylene.
  • polyoxyalkylenes such as (poly) oxyethylene (poly) oxypropylene adduct, diethylene glycol heptyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxypropylene butyl ether, and polyoxyethylene.
  • Polyoxypropylene-2-ethylhexyl ethers such as oxyethyleneoxypropylene adducts to higher alcohols having 12 to 14 carbon atoms, polyoxypropylene phenyl ethers, polyoxyethylene nonylphenyl ethers and the like
  • Poly Oxyalkylene (alkyl) aryl ethers, 2,4,7,9-tetramethyl-5-decine-4,7-diol, 2,5-dimethyl-3-hexine-2,5-diol, 3-
  • Oxyalkylene fatty acid esters such as acetylene ethers obtained by addition-polymerizing alkylene oxide to acetylene alcohol such as methyl-1-butin-3-ol, diethylene glycol oleic acid ester, diethylene glycol lauric acid ester, and ethylene glycol distearate ester.
  • Polyoxyethylene sorbitan monolauric acid ester (poly) oxyalkylene sorbitan fatty acid esters such as polyoxyethylene sorbitan trioleic acid ester, polyoxypropylene methyl ether sodium sulfate, polyoxyethylene dodecylphenol ether sodium sulfate (poly) Oxyalkylene alkyl (aryl) ether sulfate ester salts, (poly) oxyalkylene alkyl phosphates such as (poly) oxyethylene stearyl phosphate, (poly) oxyalkylene alkyl amines such as polyoxyethylene laurylamine, etc. Can be mentioned.
  • fluorine-containing polymer compound examples include a repeating unit derived from a (meth) acrylate compound having a fluorine atom and two or more (preferably 5 or more) alkyleneoxy groups (preferably ethyleneoxy groups and propyleneoxy groups). Examples thereof include compounds containing a repeating unit derived from a (meth) acrylate compound having.
  • non-fluoropolymer compound examples include lauryl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, isooctyl (meth) acrylate, and isostearyl (meth).
  • Examples thereof include compounds containing one or more repeating units
  • surfactants include, for example, “Newcol 2320”, “Newcol 714-F”, “Newcol 723”, “Newcol 2307”, “Newcol 2303” (all manufactured by Nippon Emulsorium Co., Ltd.), and “Pionin”.
  • the cross-linking agent is a component that forms a cross-linking bond between components such as the [A] compound by the action of heat or acid. Even when the compound [A] has an intermolecular bond-forming group, the protective film-forming composition can further increase the hardness of the protective film by further containing a cross-linking agent.
  • the cross-linking agent may be used alone or in combination of two or more.
  • cross-linking agent examples include polyfunctional (meth) acrylate compounds such as trimethylolpropane tri (meth) acrylate and pentaerythritol tri (meth) acrylate, epoxy compounds such as novolak type epoxy resin and bisphenol type epoxy resin, and 2-hydroxy.
  • polyfunctional (meth) acrylate compounds such as trimethylolpropane tri (meth) acrylate and pentaerythritol tri (meth) acrylate
  • epoxy compounds such as novolak type epoxy resin and bisphenol type epoxy resin, and 2-hydroxy.
  • Methyl-4,6-dimethylphenol 4,4'-(1- (4- (1- (4-hydroxy-3,5-bis (methoxymethyl) phenyl) -1-methylethyl) phenyl) ethylidene) bis Hydroxymethyl group-substituted phenol compounds such as (2,6-bis (methoxymethyl) phenol), methoxymethyl group-containing phenol compounds, alkoxyalkyl group-containing phenol compounds such as ethoxymethyl group-containing phenol compounds, (poly) methylolated melamine, Examples thereof include compounds having an alkoxyalkylated amino group such as (poly) methylolated glycol uryl.
  • the lower limit of the content of the other optional components is preferably 0.1 part by mass, preferably 0.5 part by mass with respect to 100 parts by mass of the compound [A]. Parts by mass are more preferred, and parts by mass are even more preferred.
  • the upper limit of the content is preferably 20 parts by mass, more preferably 10 parts by mass, and even more preferably 5 parts by mass.
  • the protective film-forming composition is preferably a mixture obtained by mixing [A] compound, [B] solvent, and if necessary, [C] solvent, [D] and other optional components in a predetermined ratio.
  • the protective film of the present invention is formed from the protective film forming composition.
  • the protective film has excellent coatability.
  • the method for forming the protective film of the present invention is A step of directly or indirectly applying the protective film forming composition only to the peripheral portion of the substrate (hereinafter, also referred to as “coating step”) is included.
  • the composition for forming the protective film is used in the coating process, it is possible to form a protective film having excellent coatability.
  • the method for forming the protective film further includes a step of heating the coating film formed by the above coating step (hereinafter, also referred to as "heating step").
  • the protective film forming composition is directly or indirectly applied only to the peripheral edge of the substrate.
  • the above coating method can be carried out by rotary coating.
  • a coating film is formed by rotating the substrate and discharging the protective film-forming composition on the peripheral edge of the substrate, and the cross-linking reaction of the compound [A] contained in the coating film and the volatilization of the solvent are carried out. By happening, a protective film is formed.
  • the heating of the coating film is usually performed in the atmosphere, but may be performed in a nitrogen atmosphere.
  • As the lower limit of the temperature in heating 150 ° C. is preferable, and 200 ° C. is more preferable.
  • the upper limit of the temperature is preferably 600 ° C, more preferably 400 ° C.
  • the lower limit of the heating time is preferably 15 seconds, more preferably 30 seconds.
  • the upper limit of the time is preferably 1,200 seconds, more preferably 600 seconds.
  • the lower limit of the average thickness of the protective film formed is preferably 30 nm, more preferably 50 nm, and even more preferably 100 nm.
  • the upper limit of the average thickness is preferably 3,000 nm, more preferably 2,000 nm, and even more preferably 500 nm.
  • the average thickness of the protective film is such that the protective film-forming composition is discharged to the center of the substrate, and the film formed by the protective film-forming composition over the entire substrate by the rotary coating method is measured by a spectroscopic ellipsometer (JA. It is a value obtained by measuring the film thickness at arbitrary 9 points at intervals of 5 cm including the center of the substrate using "M2000D" manufactured by WOOLLAM, and calculating the average value of those film thicknesses.
  • the method for manufacturing the patterned substrate is as follows.
  • a step of directly or indirectly applying the protective film forming composition only to the peripheral portion of the substrate (hereinafter, also referred to as “coating step”).
  • a step of directly or indirectly forming a resist pattern on a substrate having the protective film formed by the above coating step (hereinafter, also referred to as “resist pattern forming step”). It includes a step of performing etching using the resist pattern as a mask (hereinafter, also referred to as an “etching step”).
  • the protective film having excellent coatability is formed in the coating process, so that the patterned substrate having a good pattern shape can be manufactured.
  • the method for manufacturing the patterned substrate directly or indirectly forms an organic underlayer film on the substrate having the protective film formed by the coating process before the resist pattern forming step, if necessary.
  • a step (hereinafter, also referred to as an “organic underlayer film forming step”) may be further provided.
  • the method for manufacturing the patterned substrate directly or indirectly forms a silicon-containing film on the substrate having the protective film formed by the coating process before the resist pattern forming step, if necessary.
  • a step (hereinafter, also referred to as a “silicon-containing film forming step”) may be further provided.
  • the protective film forming composition is directly or indirectly applied only to the peripheral portion of the substrate. This step is the same as the coating step in the method for forming the protective film described above.
  • Organic underlayer film forming process In this step, an organic underlayer film is directly or indirectly formed on the substrate having the protective film.
  • the organic underlayer film can be formed by coating an organic underlayer film forming composition or the like.
  • a method of forming the organic underlayer film by coating the composition for forming the organic underlayer film for example, the coating formed by directly or indirectly applying the composition for forming the organic underlayer film to the substrate having the protective film. Examples thereof include a method of curing the film by heating or exposing the film.
  • the composition for forming an organic underlayer film for example, "HM8006" manufactured by JSR Corporation can be used. Various conditions of heating and exposure can be appropriately determined depending on the type of the organic underlayer film forming composition to be used and the like.
  • Silicon-containing film forming step In this step, a silicon-containing film is directly or indirectly formed on the substrate having the protective film.
  • the silicon-containing film can be formed by coating a composition for forming a silicon-containing film, a chemical vapor deposition (CVD) method, an atomic layer deposition (ALD), or the like.
  • a method of forming a silicon-containing film by coating a silicon-containing film-forming composition for example, a coating formed by directly or indirectly applying a silicon-containing film-forming composition to the protective film. Examples thereof include a method of curing the film by exposing and / or heating it.
  • a commercially available product for forming the silicon-containing film for example, "NFC SOG01", “NFC SOG04", “NFC SOG080" (all manufactured by JSR Corporation) and the like can be used.
  • a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon nitride film, or an amorphous silicon film can be formed by a chemical vapor deposition (CVD) method or an atomic layer deposition (ALD).
  • a resist pattern is formed directly or indirectly on the protective film.
  • the method for performing this step include a method using a resist composition, a method using a nanoimprint method, and a method using a self-assembling composition.
  • cases where a resist pattern is indirectly formed on the protective film include a case where the method for manufacturing the patterned substrate includes the silicon-containing film forming step and a case where the resist pattern is formed on the silicon-containing film. Can be given.
  • the method using the resist composition is to volatilize the solvent in the coating film by applying the resist composition so that the resist film to be formed has a predetermined thickness and then prebaking the resist composition. To form a resist film.
  • the resist composition examples include a positive-type or negative-type chemically amplified resist composition containing a radiation-sensitive acid generator, a positive-type resist composition containing an alkali-soluble resin and a quinonediazide-based photosensitive agent, and an alkali.
  • examples thereof include a negative resist composition containing a soluble resin and a cross-linking agent.
  • a commercially available resist composition can be used as it is.
  • the radiation used for the exposure can be appropriately selected depending on the type of the radiation-sensitive acid generator used in the resist composition, and for example, visible light, ultraviolet rays, far ultraviolet rays, X-rays, ⁇ -rays and the like can be selected. Examples include electromagnetic waves, electron beams, molecular beams, particle beams such as ion beams, and the like. Among these, far ultraviolet rays are preferable, and KrF excimer laser light (248 nm), ArF excimer laser light (193 nm), F2 excimer laser light (wavelength 157 nm), Kr2 excimer laser light ( wavelength 147 nm), ArKr excimer laser light.
  • post-baking can be performed to improve the resolution, pattern profile, developability, etc.
  • the temperature and time of this post-bake can be appropriately determined depending on the type of resist composition used and the like.
  • the exposed resist film is developed with a developing solution to form a resist pattern.
  • This development may be alkaline development or organic solvent development.
  • the developing solution include basic aqueous solutions such as ammonia, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), and tetraethylammonium hydroxide in the case of alkaline development.
  • An appropriate amount of a water-soluble organic solvent such as alcohols such as methanol and ethanol, a surfactant and the like can be added to these basic aqueous solutions.
  • examples of the developing solution include various organic solvents exemplified as the [B] solvent of the above-mentioned composition.
  • a predetermined resist pattern is formed by washing and drying after development with the above developer.
  • etching is performed using the resist pattern as a mask.
  • the number of times of etching may be once or a plurality of times, that is, the pattern obtained by etching may be used as a mask for sequential etching, but from the viewpoint of obtaining a pattern having a better shape, a plurality of times is preferable.
  • the silicon-containing film, the protective film, and the substrate are etched in this order.
  • the etching method include dry etching and wet etching. Among these, dry etching is preferable from the viewpoint of improving the shape of the pattern on the substrate.
  • gas plasma such as oxygen plasma is used.
  • the dry etching can be performed using, for example, a known dry etching apparatus.
  • the etching gas used for dry etching can be appropriately selected depending on the mask pattern, the elemental composition of the film to be etched, and the like. For example, CHF 3 , CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , SF 6 , etc.
  • Fluorine gas chlorine gas such as Cl 2 , BCl 3 , oxygen gas such as O 2 , O 3 , H 2 O, H 2 , NH 3 , CO, CO 2 , CH 4 , C 2 H 2 , Reducing gases such as C 2 H 4 , C 2 H 6 , C 3 H 4 , C 3 H 6 , C 3 H 8 , HF, HI, HBr, HCl, NO, NH 3 , BCl 3 , etc., He, N 2 , Ar and other inert gases can be mentioned. These gases can also be mixed and used. When the substrate is etched using the protective film pattern as a mask, a fluorine-based gas is usually used.
  • Mw Weight average molecular weight
  • the Mw of the polymer used was a GPC column manufactured by Toso Co., Ltd. (2 “G2000HXL”, 1 “G3000HXL”, and 1 “G4000HXL”), flow rate: 1.0 mL / min, elution solvent: tetrahydrofuran. , Column temperature: 40 ° C., measured by gel permeation chromatography (detector: differential refraction meter) using monodisperse polystyrene as a standard.
  • the average thickness of the protective film is such that the protective film-forming composition is ejected to the center of the substrate, and the film formed by the protective film-forming composition is spread over the entire substrate by the rotary coating method. This is a value obtained by measuring the film thickness at arbitrary 9 points at intervals of 5 cm including the center of the substrate using "M2000D" manufactured by M2000D) and calculating the average value of those film thicknesses.
  • A-1 Resin having a structural unit represented by the following formula (A-1)
  • A-2 Resin having a structural unit represented by the following formula (A-2)
  • A-3 Resin having a structural unit represented by the following formula (A-2)
  • A-4 A resin having a structural unit represented by the following formula (A-4).
  • the number attached to the structural unit of the above formula (A-1) indicates the content ratio (mol%) of the structural unit.
  • * R indicates a site bonded to an oxygen atom.
  • the reaction solution was put into a mixed solution of methanol / water (50/50 (mass ratio)) and reprecipitated.
  • the precipitate was collected with a filter paper and dried to obtain a polymer (A-1).
  • the Mw of the polymer (A-1) was 50,000.
  • B-1 1,6-diacetoxyhexane (standard boiling point: 260 ° C)
  • B-2 Carbonic acid carbonate (standard boiling point: 242 ° C)
  • B-3 Dipropylene glyco-lmethylether acetate (standard boiling point: 213 ° C)
  • B-4 Gamma-Butyrolactone (standard boiling point: 204 ° C)
  • B-5 Tripropylene glycol monomethyl ether (standard boiling point: 242 ° C)
  • B-6 Ethyl 3-ethoxypropionate (standard boiling point: 170 ° C)
  • D-1 Surfactant ("NBX-15” manufactured by Neos Co., Ltd.)
  • D-2 Surfactant ("F563" manufactured by DIC Corporation)
  • D-3 Poly (2-ethylhexyl acrylate)
  • Example 1 (Preparation of protective film forming composition (J-1)) [A] 10 parts by mass of (A-1) as a compound was dissolved in 100 parts by mass of (B-1) as a solvent of [B]. This solution was filtered through a polytetrafluoroethylene (PTFE) filter having a pore size of 0.2 ⁇ m to prepare a protective film-forming composition (J-1).
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the protective film forming composition of the present invention it is possible to form a protective film having excellent coatability at the peripheral edge of the substrate.
  • the protective film of the present invention is excellent in coatability at the peripheral edge of the substrate.
  • a protective film having excellent coatability can be obtained at the peripheral edge of the substrate.
  • a protective film having excellent coatability can be obtained at the peripheral edge of the substrate, so that a substrate having an excellent pattern shape can be obtained. Therefore, these can be suitably used for manufacturing semiconductor devices and the like, which are expected to be further miniaturized in the future.

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Abstract

塗工性に優れた保護膜形成用組成物、保護膜、保護膜の形成方法、及びパターニングされた基板の製造方法を提供する。 基板の周縁部のみに保護膜を形成するための保護膜形成用組成物であって、 芳香環を有する化合物と 溶媒と、 を含有し、 上記溶媒は、標準沸点が156℃以上300℃未満である第1溶媒を含む、 保護膜形成用組成物。

Description

保護膜形成用組成物、保護膜、保護膜の形成方法、及び基板の製造方法
 本発明は、保護膜形成用組成物、保護膜、保護膜の形成方法、及びパターニングされた基板の製造方法に関する。
 半導体デバイスの製造にあっては、例えば、基板上に有機下層膜、ケイ素含有膜などのレジスト下層膜を介して積層されたレジスト膜を露光及び現像してレジストパターンを形成する多層レジストプロセスが用いられている。このプロセスでは、このレジストパターンをマスクとしてレジスト下層膜をエッチングし、得られたレジスト下層膜パターンをマスクとしてさらに基板をエッチングすることで、基板に所望のパターンを形成し、パターニングされた基板を得ることができる(たとえば、特許文献1参照)。
 また、基板の周縁部に保護膜を形成することが提案されている(たとえば、特許文献2参照)。
特開2004-177668号公報 特開2016-136572号
 基板の周縁部の保護膜には、塗工性に優れる保護膜形成用組成物が要求される。
 本発明の目的は、塗工性に優れる保護膜形成用組成物、保護膜、保護膜の形成方法、及びパターニングされた基板の製造方法を提供することにある。
 本発明は、一実施形態において、
 基板の周縁部のみに保護膜を形成するための保護膜形成用組成物であって、
 芳香環を有する化合物(以下、「[A]化合物」ともいう)と、
 溶媒(以下、「[B]溶媒」ともいう)と
 を含有し、
 上記[A]溶媒は、標準沸点が156℃以上300℃未満である[B]溶媒を含む、
 保護膜形成用組成物に関する。
 また、本発明は、一実施形態において、保護膜形成用組成物から形成される保護膜に関する。
 一方、本発明は、一実施形態において、
 基板の周縁部のみに、直接又は間接に、請求項1~12のいずれか1項に記載の保護膜形成用組成物を塗工する工程、
 を含む、保護膜の形成方法に関する。
 他方、本発明は、一実施形態において、
 基板の周縁部のみに、直接又は間接に、請求項1~12のいずれか1項に記載の保護膜形成組成物を塗工する工程と、
 上記塗工工程により形成された保護膜を有する基板に、直接又は間接に、レジストパターンを形成する工程)と、
 上記レジストパターンをマスクとしたエッチングを行う工程と
 を含む、パターニングされた基板の製造方法に関する。
 また、当該製造方法は、別の実施形態において、
 上記レジストパターン形成工程より前に、
 上記塗工工程により形成された保護膜を有する基板に対して、直接又は間接に、有機下層膜を形成する工程
 をさらに含むことができる。
 また、当該製造方法は、別の実施形態において、
 上記レジストパターン形成工程より前に、上記基板に直接又は間接に、ケイ素含有膜を形成する工程
 をさらに含むことができる。
 本発明の保護膜形成用組成物によれば、基板の周縁部において塗工性に優れる保護膜を形成することができる。本発明の保護膜は、基板の周縁部において塗工性に優れる。本発明の保護膜の形成方法によれば、基板の周縁部において塗工性に優れる保護膜を得ることができる。本発明のパターニングされた基板の製造方法によれば、基板の周縁部において塗工性に優れる保護膜を得ることができるので、優れたパターン形状を有する基板を得ることができる。従って、これらは、今後さらに微細化が進行すると予想される半導体デバイスの製造等に好適に用いることができる。
 以下、本発明の実施形態に係る保護膜形成用組成物、保護膜、保護膜の形成方法、及びパターニングされた基板の製造方法について詳説する。
 <保護膜形成組成物>
 基板の周縁部のみに保護膜を形成するための保護膜形成組成物としての当該保護膜形成組成物は、[A]化合物と[B]溶媒とを含有する。当該保護膜形成組成物は、本発明の効果を損なわない範囲において、標準沸点が156℃未満である溶媒である第2溶媒(以下、「[C]溶媒」ともいう)、その他の任意成分を含有していてもよい。
 当該保護膜形成組成物は、基板の周縁部のみに保護膜を形成するために用いられる。
 上記基板の周縁部とは、例えば、基板の外周端部から基板の中心への長さが3.0cm以内である基板の外周部分をいう。上記基板の外周端部から基板の中心への長さは、2.0cm、1.0cm、0.5cmとすることができる。
 基板としては、例えば、シリコン基板、アルミニウム基板、ニッケル基板、クロム基板、モリブデン基板、タングステン基板、銅基板、タンタル基板、チタン基板等の金属又は半金属基板等が挙げられ、これらの中でもシリコン基板が好ましい。上記基板は、窒化ケイ素膜、アルミナ膜、二酸化ケイ素膜、窒化タンタル膜、窒化チタン膜等が形成された基板でもよい。
 [[A]化合物]
 [A]化合物は、溶媒以外の芳香環を有する化合物である。[A]化合物としては、芳香環を有するものであれば特に限定されず用いることができる。[A]化合物は1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
 上記芳香環としては、例えば、
 ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、インデン環、ピレン環、フルオレニリデンビフェニル環、フルオレニリデンビナフタレン環等の芳香族炭素環、フラン環、ピロール環、チオフェン環、ホスホール環、ピラゾール環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、トリアジン環等の芳香族複素環等をあげることができる。これらの中で、芳香族炭素環が好ましい。
 [A]化合物としては、例えば、主鎖に芳香環を有する樹脂、主鎖に芳香環を有さず側鎖に芳香環を有する樹脂等の樹脂、分子量が300以上3,000以下の芳香環含有化合物等をあげることができる。
 ここで、「樹脂」とは、構造単位を2つ以上有する化合物をいう。「芳香環含有化合物」とは、構造単位を1つ有する化合物をいう。「主鎖」とは、樹脂における原子により構成される鎖のうち最も長いものをいう。「側鎖」とは、樹脂における原子により構成される鎖のうち最も長いもの以外をいう。
 樹脂としては、例えば、重縮合化合物、重縮合以外の反応により得られる化合物等をあげることができる。
 樹脂としては、例えば、ノボラック樹脂、レゾール樹脂、スチレン樹脂、アセナフチレン樹脂、トリアジン樹脂等をあげることができる。
 (ノボラック樹脂)
 ノボラック樹脂は、フェノール性化合物と、アルデヒド類又はジビニル化合物等とを酸性触媒を用いて反応させて得られる樹脂である。複数のフェノール性化合物と、アルデヒド類又はジビニル化合物等を混合して反応させてもよい。
 フェノール性化合物としては、例えば、フェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシノール、ビスフェノールA、p-tert-ブチルフェノール、p-オクチルフェノール、9,9-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルオレン、9,9-ビス(3-ヒドロキシフェニル)フルオレン等のフェノール類、α-ナフトール、β-ナフトール、1,5-ジヒドロキシナフタレン、2,7-ジヒドロキシナフタレン、9,9-ビス(6-ヒドロキシナフチル)フルオレン等のナフトール類、9-アントロール等のアントロール類、1-ヒドロキシピレン、2-ヒドロキシピレン等のピレノール類等をあげることができる。
 アルデヒド類としては、例えば、ホルムアルデヒド、ベンズアルデヒド、1-ナフトアルデヒド、2-ナフトアルデヒド、1-ホルミルピレン等のアルデヒド、パラホルムアルデヒド、トリオキサン等のアルデヒド源等をあげることができる。
 ジビニル化合物類としては、例えば、ジビニルベンゼン、ジシクロペンタジエン、テトラヒドロインデン、4-ビニルシクロヘキセン、5-ビニルノボルナ-2-エン、ジビニルピレン、リモネン、5-ビニルノルボルナジエン等をあげることができる。
 ノボラック樹脂としては、例えば、ジヒドロキシナフタレン及びホルムアルデヒドに由来する構造単位を有する樹脂、フルオレンビスフェノール及びホルムアルデヒドに由来する構造単位を有する樹脂、フルオレンビスナフトール及びホルムアルデヒドに由来する構造単位を有する樹脂、ヒドロキシピレン及びホルムアルデヒドに由来する構造単位を有する樹脂、フェノール化合物及びホルミルピレンに由来する構造単位を有する樹脂、これらの樹脂のフェノール性水酸基の水素原子の一部又は全部をプロパルギル基等で置換した樹脂等をあげることができる。
 (レゾール樹脂)
 レゾール樹脂は、フェノール性化合物と、アルデヒド類とをアルカリ性触媒を用いて反応させて得られる樹脂である。
 (スチレン樹脂)
 スチレン樹脂は、芳香環及び重合性炭素-炭素二重結合を有する化合物に由来する構造単位を有する樹脂である。スチレン樹脂は、上記構造単位以外にも、アクリル系単量体、ビニルエーテル類等に由来する構造単位を有していてもよい。
 スチレン樹脂としては、例えば、ポリスチレン、ポリビニルナフタレン、ポリヒドロキシスチレン、ポリフェニル(メタ)アクリレート、これらを組み合わせた樹脂等をあげることができる。
 (アセナフチレン樹脂)
 アセナフチレン樹脂は、アセナフチレン骨格を有する化合物に由来する構造単位を有する樹脂である。
 アセナフチレン樹脂としては、保護膜の塗工性をより高める観点から、アセナフチレンとヒドロキシメチルアセナフチレンとの共重合体が好ましい。
 (トリアジン樹脂)
 トリアジン樹脂は、トリアジン骨格を有する化合物に由来する構造単位を有する樹脂である。
 トリアジン骨格を有する化合物としては、例えば、メラミン化合物、シアヌル酸化合物等をあげることができる。
 [A]化合物がノボラック樹脂、レゾール樹脂、スチレン樹脂、アセナフチレン樹脂又はトリアジン樹脂の場合、[A]化合物のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)としては、2,000を超えることが好ましく、3,000以上がより好ましく、5,000以上がさらに好ましい。また、上記Mwとしては、100,000以下が好ましく、50,000以下がより好ましく、30,000以下がさらに好ましい。
 (カリックスアレーン樹脂)
 カリックスアレーン樹脂は、ヒドロキシ基が結合する芳香環が炭化水素基を介して複数個環状に結合した環状オリゴマー又はこのヒドロキシ基、芳香環及び炭化水素基が有する水素原子の一部若しくは全部が置換されたものである。
 カリックスアレーン樹脂としては、例えば、フェノール、ナフトール等のフェノール化合物とホルムアルデヒドとから形成される環状4~12量体、フェノール、ナフトール等フェノール化合物とベンズアルデヒド化合物とから形成される環状4~12量体、これらの環状体が有するフェノール性水酸基の水素原子をプロパルギル基等で置換した樹脂等をあげることができる。
 (分子量が300以上3,000以下の芳香環含有化合物)
 芳香環含有化合物は、芳香環を有し、かつ分子量が300以上3,000以下の化合物である。芳香環含有化合物が分子量分布を有する場合、芳香環含有化合物の分子量は、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)である。
 上記芳香環含有化合物としては、例えば、フルオレンビスフェノール骨格を有する化合物、スピロインデン骨格を有する化合物、トルクセン骨格を有する化合物、トリフェニルベンゼン骨格を有する化合物等をあげることができる。
 当該組成物における[A]重合体の含有割合の下限としては、[A]重合体及び[B]溶媒の合計質量中、2質量%が好ましく、4質量%がより好ましく、5質量%がさらに好ましく、6質量%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、[A]重合体及び[B]溶媒の合計質量中、30質量%が好ましく、25質量%がより好ましく、20質量%がさらに好ましく、18質量%が特に好ましい。
 [[A]化合物の合成方法]
 [A]化合物は、公知の方法に従って合成してもよく、商業的に入手可能な市販品を用いてもよい。
 [溶媒]
 本発明の溶媒は、[A]化合物及び必要に応じて含有される任意成分を溶解又は分散する。上記溶媒は、標準沸点が156℃以上300℃未満である第1溶媒(以下、「[B]溶媒」ともいう)を含む。また、上記溶媒は、さらに標準沸点が156℃未満である第2溶媒(以下、「[C]溶媒」ともいう)を含むことができる。上記溶媒は、本発明の効果を損なわない範囲で、[B]溶媒及び[C]溶媒以外のその他の溶媒を含んでいてもよい。上記[B]溶媒、[C]溶媒及びその他の溶媒の各成分は、それぞれ単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。以下、各成分について詳述する。
 例えば、当該保護膜形成用組成物における上記溶媒の含有割合は、10質量%以上90質量%以下であることが好ましく、20質量%以上80質量%とすることもできうる。
 [[B]溶媒]
 [B]溶媒は、標準沸点が156℃以上300℃未満である溶媒である。上記溶媒が高沸点成分である[B]溶媒を含むことで、塗膜の加熱時における溶媒の蒸発が抑制されて溶媒を含む塗膜の構成成分の流動性が向上する。その結果、当該保護膜の塗工性を改善することができる。
 [B]溶媒の標準沸点の下限としては、170℃が好ましく、180℃がより好ましく、200℃がさらに好ましく、210℃が特に好ましい。[B]第1溶媒の標準沸点を上記下限以上とすることで、保護膜の塗工性をより効果的に改善することができる。
 例えば、[B]溶媒の標準沸点は、205℃以上であるものが、好ましい。
 [B]溶媒の標準沸点の上限としては、250℃が好ましく、240℃がより好ましく、230℃が特に好ましい。上記[B]第1溶媒の標準沸点を上記上限以下とすることで、保護膜形成後の溶媒の残渣を低減することができ、溶媒耐性をより向上させることができる。
 [B]溶媒の成分としては、例えば、エステル類、アルコール類、エーテル類、カーボネート類、ケトン類、アミド系溶媒等をあげることができる。以下に例示する各溶媒の( )中の温度(℃)は、標準沸点の値を示す。
 上記エステル類としては、例えば、
 カルボン酸エステル類として、酢酸2-エチルブチル(160℃)、酢酸2-エチルヘキシル(199℃)、酢酸ベンジル(212℃)、酢酸シクロヘキシル(172℃)、酢酸メチルシクロヘキシル(201℃)、酢酸n-ノニル(208℃)等の酢酸エステル、アセト酢酸メチル(169℃)、アセト酢酸エチル(181℃)等のアセト酢酸エステル、プロピオン酸iso-アミル(156℃)等のプロピオン酸エステル、シュウ酸ジエチル(185℃)、シュウ酸ジ-n-ブチル(239℃)等のシュウ酸エステル、乳酸n-ブチル(185℃)等の乳酸エステル、マロン酸ジエチル(199℃)等のマロン酸エステル、フタル酸ジメチル(283℃)等のフタル酸エステル、β-プロピオラクトン(162℃)、γ-ブチロラクトン(204℃)、γ-バレロラクトン(207℃)、γ-ウンデカラクトン(286℃)等のラクトン、1,6-ジアセトキシヘキサン(260℃)、1,3-ブチレングリコールジアセテート(232℃)等のアルキレングリコールジアセテート等をあげることができる。
 上記アルコール類としては、例えば、
 モノアルコール類として、3-メトキシブタノール(157℃)、n-ヘキサノール(157℃)、n-オクタノール(194℃)、sec-オクタノール(174℃)、n-ノニルアルコール(215℃)、n-デカノール(228℃)、フェノール(182℃)、シクロヘキサノール(161℃)、ベンジルアルコール(205℃)等が、
 多価アルコール類として、エチレングリコール(197℃)、1,2-プロピレングリコール(188℃)、1,3-ブチレングリコール(208℃)、2,4-ペンタンジオール(201℃)、2-メチル-2,4-ペンタンジオール(196℃)、2,5-ヘキサンジオール(216℃)、トリエチレングリコール(165℃)、ジプロピレングリコール(230℃)、グリセリン(290℃)等が、
 多価アルコール部分エーテル類として、エチレングリコールモノブチルエーテル(171℃)、エチレングリコールモノフェニルエーテル(244℃)、ジエチレングリコールモノメチルエーテル(194℃)、ジエチレングリコールモノエチルエーテル(202℃)、トリエチレングリコールモノメチルエーテル(249℃)、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル(207℃)、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(231℃)、トリエチレングリコールモノブチルエーテル(271℃)、エチレングリコールモノイソブチルエーテル(161℃)、ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル(220℃)、エチレングリコールモノヘキシルエーテル(208℃)、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル(259℃)、エチレングリコールモノ2-エチルヘキシルエーテル(229℃)、ジエチレングリコールモノ2-エチルヘキシルエーテル(272℃)、エチレングリコールモノアリルエーテル(159℃)、ジエチレングリコールモノフェニルエ-テル(283℃)、エチレングリコールモノベンジルエーテル(256℃)、ジエチレングリコールモノベンジルエーテル(302℃)、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(187℃)、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル(242℃)、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル(212℃)、プロピレングリコールモノブチルエーテル(170℃)、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル(231℃)、プロピレングリコールモノフェニルエーテル(243℃)等をあげることができる。
 上記エーテル類としては、例えば、
 ジアルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類として、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(213℃)、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(217℃)、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(247℃)等が、
 アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類として、ブチレングリコールモノメチルエーテルアセテート(172℃)、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(188℃)等が、
 ジアルキレングリコールジアルキルエーテル類として、ジエチレングリコールジメチルエーテル(162℃)、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル(176℃)、ジエチレングリコールジエチルエーテル(189℃)、ジエチレングリコールジブチルエーテル(255℃)、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(171℃)等が、
 トリアルキレングリコールジアルキルエーテル類として、トリエチレングリコールジメチルエーテル(216℃)等が、
 テトラアルキレングリコールジアルキルエーテル類として、テトラエチレングリコールジメチルエーテル(275℃)等が、
 ジ炭化水素基エーテル類として、ジイソペンチルエーテル(171℃)、アニソール(155℃)、エチルベンジルエーテル(189℃)、ジフェニルエーテル(259℃)、ジベンジルエーテル(297℃)、ジヘキシルエーテル(226℃)等が、
 環状エーテル類として、1,8-シネオール(176℃)等をあげることができる。
 上記カーボネート類としては、例えば、エチレンカーボネート(244℃)、プロピレンカーボネート(242℃)等をあげることができる。
 上記ケトン類としては、例えば、エチルアミルケトン(167℃)、ジブチルケトン(186℃)、ジアミルケトン(228℃)等をあげることができる。
 上記アミド系溶媒としては、例えば、N-メチルピロリドン(204℃)、N,N-ジメチルアセトアミド(165℃)、ホルムアミド(210℃)、N-エチルアセトアミド(206℃)、N-メチルアセトアミド(206℃)等をあげることができる。
 その他の(A2)溶媒として、例えば、フルフラール(162℃)、ジメチルスルホキシド(189℃)、スルホラン(287℃)、スクシノニトリル(265℃)、ニトロベンゼン(211℃)等をあげることができる。
 これらの中で、エステル類、アルコール類、エーテル類、カーボネート類又はこれらの組み合わせが好ましく、カルボン酸エステル類、モノアルコール類、多価アルコール類、多価アルコール部分エーテル類、ジアルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類及びジアルキレングリコールジアルキルエーテル類がより好ましく、γ-ブチロラクトン、ベンジルアルコール、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、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、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート及びプロピレンカーボネートがさらに好ましく、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート及びジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテートが特に好ましい。
 [B]1溶媒を上記溶媒とすることで、保護膜の塗工性を向上することができる。
 [B]溶媒の相対蒸発速度の値の下限としては、酢酸ブチルの蒸発速度を100としたとき0.01が好ましく、0.05がより好ましく、0.1がさらに好ましい。[B]溶媒の相対蒸発速度の値を上記下限以上とすることで、保護膜形成後の溶媒の残渣を低減することができる。
 また、[B]溶媒の相対蒸発速度の値の上限としては、酢酸ブチルの蒸発速度を100としたとき10が好ましく、8がより好ましく、6がさらに好ましく、4が特に好ましい。[B]溶媒の相対蒸発速度を上記上限以下とすることで、塗膜の加熱時における溶媒の蒸発が抑制されて[B]溶媒を含む塗膜の構成成分の流動性がより向上するので、塗工性をより向上させることができる。
 なお、「相対蒸発速度」とは、25℃、1atmの条件下においてASTM-D3539に準拠して測定される蒸発速度の値をいう。
 上記範囲の相対蒸発速度の値を有する[B]溶媒(以下、各溶媒の( )中の数値は、酢酸ブチルを100としたときの相対蒸発速度の値を示す)としては、例えば、プロピレングリコールモノプロピルエーテル(21)、プロピレングリコールモノブチルエーテル(7)、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(1.5)、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(1)、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(1未満)、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(3)、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル(1)、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル(1未満)、γ-ブチロラクトン(1未満)等をあげることができる。
 [B]溶媒の粘度としては、0.8mPa・s以上10.0mPa・s以下が好ましい。[B]第1溶媒の粘度を上記範囲とすることで、塗膜の加熱時における[B]溶媒を含む塗膜構成成分の流動性がより向上するので、塗工性をより向上させることができる。
 なお、「粘度」とは、物質の液体(流体)の流れにくさを表わし、粘性率ともいう。粘度は、「溶剤ハンドブック」等に記載される25℃で測定された値を参照することができる。上記溶剤ハンドブックに記載のない溶媒の粘度としては、JIS-Z8803:2011に記載の方法により、25℃において測定した値である。
 [B]溶媒の粘度の下限としては、1.0mPa・sが好ましく、1.5mPa・sがより好ましい。
 また、[B]溶媒の粘度の上限としては、8.0mPa・sが好ましく、6.0mPa・sがより好ましく、5.0mPa・sがさらに好ましく、3.5mPa・sが特に好ましい。[B]溶媒の粘度を上記範囲とすることで、[B]溶媒の流動性がより向上するので、塗工性をより向上させることができる。
 上記範囲の粘度を有する[B]溶媒としては(以下、各溶媒の( )中の数値は、25℃における粘度の値を示す)は、例えば、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(1.7mPa・s)、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(2.5mPa・s)、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(3.1mPa・s)、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(1.0mPa・s)、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(3.6mPa・s)、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル(4.5mPa・s)、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル(5.3mPa・s)、γ-ブチロラクトン(1.8mPa・s)、プロピレンカーボネート(2.3mPa・s)、テトラエチレングリコールジメチルエーテル(3.8mPa・s)、1,6-ジアセトキシヘキサン(3.9mPa・s)、ジプロピレングリコール(20mPa・s)、1,3-ブチレングリコールジアセテート(2.9mPa・s)等をあげることができる。
 当該保護膜形成組成物中の溶媒における[B]溶媒の含有割合としては、例えば、0.1質量%以上100質量%未満とすることができる。上記含有割合の下限としては、10質量%がより好ましく、30質量%がさらに好ましく、40質量%が特に好ましく、45質量%がさらに特に好ましい。[B]溶媒の含有割合を上記下限以上とすることで、塗工性をより向上させることができる。また、上記含有割合の上限としては、80質量%がより好ましく、70質量%がさらに好ましく、60質量%が特に好ましく、55質量%がさらに特に好ましい。[B]溶媒の含有割合を上記上限以下とすることで、塗工性をより向上させることができる。
 [[C]溶媒]
 [C]溶媒は、標準沸点が156℃未満である溶媒である。
 [C]溶媒の標準沸点の上限としては、155℃が好ましく、147℃がより好ましい。[C]溶媒の標準沸点を上記上限以下とすることで、[A]化合物の溶解性を向上させることができる。[C]溶媒の標準沸点の下限としては、100℃が好ましく、120℃がより好ましい。[C]溶媒の標準沸点を上記下限以上とすることで、[A]化合物やその他の任意成分の溶解性を向上させることができ、当該保護膜形成組成物の保存安定性を向上することができる。
 [C]溶媒(( )中の温度(℃)は標準沸点の値を示す)としては、例えば、
 モノアルコール類として、メタノール(65℃)、エタノール(78℃)、n-プロパノール(97℃)、iso-プロパノール(82℃)、n-ブタノール(117℃)、iso-ブタノール(108℃)、sec-ブタノール(99℃)、tert-ブタノール(82℃)、n-ペンタノール(138℃)、iso-ペンタノール(132℃)、2-メチルブタノール(136℃)、sec-ペンタノール(118℃)、tert-ペンタノール(102℃)、2-メチルペンタノール(148℃)、2-エチルブタノール(146℃)等が、
 カルボン酸エステル類として、プロピオン酸iso-ブチル(138℃)等のプロピオン酸エステル、乳酸エチル(151℃)等の乳酸エステル等が、
 アルキレングリコールモノアルキルエーテル類として、エチレングリコールモノメチルエーテル(125℃)、エチレングリコールモノエチルエーテル(135℃)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(121℃)、プロピレングリコールモノエチルエーテル(133℃)、プロピレングリコールモノプロピルエーテル(149.8℃)等が、
 アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類として、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート(145℃)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(146℃)等をあげることができる。
 [A]化合物の溶解性をより向上させることができる観点から[C]溶媒としては、これらの中で、アルキレングリコールモノアルキルエーテル類、アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類又はこれらの組み合わせが好ましく、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類がより好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートがさらに好ましい。
 当該保護膜形成組成物中の溶媒における[C]溶媒の含有割合の下限としては、10質量%がより好ましく、30質量%がさらに好ましく、40質量%が特に好ましく、45質量%がさらに特に好ましい。また、上記含有割合の上限としては、80質量%がより好ましく、70質量%がさらに好ましく、60質量%が特に好ましく、55質量%がさらに特に好ましい。[C]溶媒の含有割合を上記範囲とすることで、塗工性をより向上させることができる。
 [[D]その他の任意成分]
 当該保護膜形成組成物は、[A]化合物、[B]溶媒、[C]溶媒以外の他の成分として、例えば、酸発生剤、高分子添加剤、界面活性剤、架橋剤等を含有することができる。
 酸発生剤は、放射線の照射及び/又は加熱により酸を発生する化合物である。当該保護膜形成組成物は、1種又は2種以上の酸発生剤を含有することができる。
 酸発生剤としては、例えばオニウム塩化合物、N-スルホニルオキシイミド化合物等が挙げられる。
 高分子添加剤としては、例えば(ポリ)オキシアルキレン系高分子化合物、含フッ素系高分子化合物、非フッ素系高分子化合物等が挙げられる。
 (ポリ)オキシアルキレン系高分子化合物としては、例えば(ポリ)オキシエチレン(ポリ)オキシプロピレン付加物等のポリオキシアルキレン類、ジエチレングリコールヘプチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシプロピレンブチルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン-2-エチルヘキシルエーテル、炭素数12~14の高級アルコールへのオキシエチレンオキシプロピレン付加物等の(ポリ)オキシアルキルエーテル類、ポリオキシプロピレンフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等の(ポリ)オキシアルキレン(アルキル)アリールエーテル類、2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオール、2,5-ジメチル-3-ヘキシン-2,5-ジオール、3-メチル-1-ブチン-3-オール等のアセチレンアルコールにアルキレンオキシドを付加重合させたアセチレンエーテル類、ジエチレングリコールオレイン酸エステル、ジエチレングリコールラウリル酸エステル、エチレングリコールジステアリン酸エステル等の(ポリ)オキシアルキレン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウリン酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタントリオレイン酸エステル等の(ポリ)オキシアルキレンソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシプロピレンメチルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンドデシルフェノールエーテル硫酸ナトリウム等の(ポリ)オキシアルキレンアルキル(アリール)エーテル硫酸エステル塩類、(ポリ)オキシエチレンステアリルリン酸エステル等の(ポリ)オキシアルキレンアルキルリン酸エステル類、ポリオキシエチレンラウリルアミン等の(ポリ)オキシアルキレンアルキルアミン類などが挙げられる。
 含フッ素系高分子化合物としては、例えばフッ素原子を有する(メタ)アクリレート化合物に由来する繰り返し単位と、2以上(好ましくは5以上)のアルキレンオキシ基(好ましくはエチレンオキシ基、プロピレンオキシ基)を有する(メタ)アクリレート化合物に由来する繰り返し単位とを含む化合物等が挙げられる。
 非フッ素系高分子化合物としては、例えばラウリル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート等の直鎖状又は分岐状のアルキル(メタ)アクリレート、メトキシエチル(メタ)アクリレート等のアルコキシエチル(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3-ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート等のアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコール(-(CHCHO)-構造を有する、n=1~17)(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレートモノマー等に由来する繰り返し単位を1種又は2種以上含む化合物等が挙げられる。
 界面活性剤の市販品としては、例えば「Newcol 2320」、「Newcol 714-F」、「Newcol 723」、「Newcol 2307」、「Newcol 2303」(以上、日本乳化剤(株)社製)、「パイオニンD-1107-S」、「パイオニンD-1007」、「パイオニンD-1106-DIR」、「ニューカルゲンTG310」、「ニューカルゲンTG310」、「パイオニンD-6105-W」、「パイオニンD-6112」、「パイオニンD-6512」(以上、竹本油脂(株)社製)、「サーフィノール420」、「サーフィノール440」、「サーフィノール465」、「サーフィノール2502」(以上、日本エアープロダクツ(株)社製)、「メガファックF171」、「同F172」、「同F173」、「同F176」、「同F177」、「同F141」、「同F142」、「同F143」、「同F144」、「同R30」、「同F437」、「同F475」、「同F479」、「同F482」、「同F562」、「同F563」、「同F780」、「同R-40」、「同DS-21」、「同RS-56」、「同RS-90」、「同RS-72-K」(以上、DIC(株)社製)、「フロラードFC430」、「同FC431」(以上、住友スリーエム(株)社製)、「アサヒガードAG710」、「サーフロンS-382」、「同SC-101」、「同SC-102」、「同SC-103」、「同SC-104」、「同SC-105」、「同SC-106」(以上、AGC(株)社製)、「FTX-218」、「NBX-15」((株)ネオス社製)等が挙げられる。
 架橋剤は、熱や酸の作用により、[A]化合物等の成分同士の架橋結合を形成する成分である。当該保護膜形成組成物は、[A]化合物が分子間結合形成基を有している場合であっても、さらに架橋剤を含有することで、保護膜の硬度を高めることができる。架橋剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
 架橋剤としては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート等の多官能(メタ)アクリレート化合物、ノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂等のエポキシ化合物、2-ヒドロキシメチル-4,6-ジメチルフェノール、4,4’-(1-(4-(1-(4-ヒドロキシ-3,5-ビス(メトキシメチル)フェニル)-1-メチルエチル)フェニル)エチリデン)ビス(2,6-ビス(メトキシメチル)フェノール)等のヒドロキシメチル基置換フェノール化合物、メトキシメチル基含有フェノール化合物、エトキシメチル基含有フェノール化合物等のアルコキシアルキル基含有フェノール化合物、(ポリ)メチロール化メラミン、(ポリ)メチロール化グリコールウリル等のアルコキシアルキル化されたアミノ基を有する化合物等をあげることができる。
 当該保護膜形成組成物がその他の任意成分を含有する場合、その他の任意成分の含有量の下限としては、[A]化合物100質量部に対して、0.1質量部が好ましく、0.5質量部がより好ましく、1質量部がさらに好ましい。上記含有量の上限としては、20質量部が好ましく、10質量部がより好ましく、5質量部がさらに好ましい。
 [保護膜形成用組成物の調製方法]
 保護膜形成組成物は、[A]化合物、[B]溶媒、及び必要に応じて、[C]溶媒、[D]その他の任意成分等を所定の割合で混合し、好ましくは得られた混合物を孔径0.1μm以下のメンブランフィルター等で濾過することにより調製できる。
 <保護膜>
 本発明の保護膜は、当該保護膜形成組成物から形成される。当該保護膜は、塗工性に優れる。
 <保護膜の形成方法>
 本発明の保護膜の形成方法は、
 基板の周縁部のみに、直接又は間接に、当該保護膜形成用組成物を塗工する工程(以下、「塗工工程」ともいう)を含む。
 当該保護膜の形成方法によれば、上記塗工工程において当該保護膜形成用組成物を用いるため、塗工性に優れる保護膜を形成することができる。
 当該保護膜の形成方法は、上記塗工工程により形成された塗工膜を加熱する工程(以下、「加熱工程」ともいう)をさらに含むことが好ましい。
 以下、各工程について説明する。
 [塗工工程]
 本工程では、基板の周縁部のみに、直接又は間接に、当該保護膜形成用組成物を塗工する。上記塗工方法は回転塗工で実施することができる。基板を回転させ、基板の周縁部に当該保護膜形成用組成物を吐出することこより塗工膜が形成され、この塗工膜に含まれる[A]化合物の架橋反応及び上記溶媒の揮発等が起こることにより保護膜が形成される。
 [加熱工程]
 本工程では、上記塗工工程により形成された塗工膜を加熱する。これにより保護膜の形成が促進される。
 上記塗工膜の加熱は、通常、大気下で行われるが、窒素雰囲気下で行ってもよい。加熱における温度の下限としては、150℃が好ましく、200℃がより好ましい。上記温度の上限としては、600℃が好ましく、400℃がより好ましい。加熱における時間の下限としては、15秒が好ましく、30秒がより好ましい。上記時間の上限としては、1,200秒が好ましく、600秒がより好ましい。
 形成される保護膜の平均厚みとの下限としては、30nmが好ましく、50nmがより好ましく、100nmがさらに好ましい。上記平均厚みの上限としては、3,000nmが好ましく、2,000nmがより好ましく、500nmがさらに好ましい。なお、保護膜の平均厚みは、基板の中央に保護膜形成組成物を吐出して、回転塗工法により、基板全体に保護膜形成組成物により形成された膜を、分光エリプソメータ(J.A.WOOLLAM社製の「M2000D」)を用いて、基板の中心を含む5cm間隔の任意の9点の位置で膜厚を測定し、それらの膜厚の平均値を算出した値である。
 <パターニングされた基板の製造方法>
 当該パターニングされた基板の製造方法は、
 基板の周縁部のみに、直接又は間接に、当該保護膜形成用組成物を塗工する工程(以下、「塗工工程」ともいう)と、
 上記塗工工程により形成された当該保護膜を有する基板に、直接又は間接に、レジストパターンを形成する工程(以下、「レジストパターン形成工程」ともいう)と、
 上記レジストパターンをマスクとしたエッチングを行う工程(以下、「エッチング工程」ともいう)とを含む。
 当該パターニングされた基板の製造方法によれば、上記塗工工程において塗工性に優れる当該保護膜が形成されるため、良好なパターン形状を有するパターニングされた基板を製造することができる。
 当該パターニングされた基板の製造方法は、必要に応じて、上記レジストパターン形成工程より前に、上記塗工工程により形成された当該保護膜を有する基板に、直接又は間接に、有機下層膜を形成する工程(以下、「有機下層膜形成工程」ともいう)をさらに備えていてもよい。
 当該パターニングされた基板の製造方法は、必要に応じて、上記レジストパターン形成工程より前に、上記塗工工程により形成された当該保護膜を有する基板に、直接又は間接に、ケイ素含有膜を形成する工程(以下、「ケイ素含有膜形成工程」ともいう)をさらに備えていてもよい。
 以下、各工程について説明する。
 [塗工工程]
 本工程では、基板の周縁部のみに、直接又は間接に、当該保護膜形成用組成物を塗工する。本工程は、上述の当該保護膜の形成方法における塗工工程と同様である。
 [有機下層膜形成工程]
 本工程では、当該保護膜を有する基板に、直接又は間接に、有機下層膜を形成する。
 有機下層膜は、有機下層膜形成用組成物の塗工等により形成することができる。有機下層膜を有機下層膜形成用組成物の塗工により形成する方法としては、例えば有機下層膜形成用組成物を当該保護膜を有する基板に直接又は間接に塗工して形成された塗工膜を加熱や露光を行うことにより硬化等させる方法等が挙げられる。上記有機下層膜形成用組成物としては、例えばJSR(株)社製の「HM8006」等を用いることができる。加熱や露光の諸条件については、用いる有機下層膜形成用組成物の種類等に応じて適宜決定することができる。
 [ケイ素含有膜形成工程]
 本工程では、当該保護膜を有する基板に、直接又は間接に、ケイ素含有膜を形成する。
 当該保護膜を有する基板に間接にケイ素含有膜を形成する場合としては、例えば、当該保護膜上に保護膜の表面改質膜が形成された場合等をあげることができる。
 ケイ素含有膜は、ケイ素含有膜形成用組成物の塗工、化学蒸着(CVD)法、原子層堆積(ALD)等により形成することができる。ケイ素含有膜をケイ素含有膜形成用組成物の塗工により形成する方法としては、例えば、ケイ素含有膜形成用組成物を当該保護膜に、直接又は間接に、塗工して形成された塗工膜を、露光及び/又は加熱することにより硬化等させる方法等をあげることができる。上記ケイ素含有膜形成用組成物の市販品としては、例えば、「NFC SOG01」、「NFC SOG04」、「NFC SOG080」(以上、JSR(株)社製)等を用いることができる。化学蒸着(CVD)法又は原子層堆積(ALD)により、酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、酸化窒化ケイ素膜、アモルファスケイ素膜を形成することができる。
 [レジストパターン形成工程]
 本工程では、当該保護膜に対し、直接又は間接に、レジストパターンを形成する。本工程を行う方法としては、例えば、レジスト組成物を用いる方法、ナノインプリント法を用いる方法、自己組織化組成物を用いる方法等をあげることができる。当該保護膜に間接にレジストパターンを形成する場合としては、例えば、上記パターニングされた基板の製造方法が上記ケイ素含有膜形成工程を含む場合において、上記ケイ素含有膜上にレジストパターンを形成する場合等をあげることができる。
 上記レジスト組成物を用いる方法は、具体的には、形成されるレジスト膜が所定の厚みとなるようにレジスト組成物を塗工した後、プレベークすることによって塗工膜中の溶媒を揮発させることにより、レジスト膜を形成する。
 上記レジスト組成物としては、例えば、感放射線性酸発生剤を含有するポジ型又はネガ型の化学増幅型レジスト組成物、アルカリ可溶性樹脂とキノンジアジド系感光剤とを含有するポジ型レジスト組成物、アルカリ可溶性樹脂と架橋剤とを含有するネガ型レジスト組成物等をあげることができる。なお、本工程では、市販のレジスト組成物をそのまま使用することもできる。
 次に、選択的な放射線照射により上記形成されたレジスト膜を露光する。露光に用いられる放射線としては、レジスト組成物に使用される感放射線性酸発生剤の種類に応じて適宜選択することができ、例えば、可視光線、紫外線、遠紫外線、X線、γ線等の電磁波、電子線、分子線、イオンビーム等の粒子線等をあげることができる。これらの中で、遠紫外線が好ましく、KrFエキシマレーザー光(248nm)、ArFエキシマレーザー光(193nm)、Fエキシマレーザー光(波長157nm)、Krエキシマレーザー光(波長147nm)、ArKrエキシマレーザー光(波長134nm)又は極端紫外線(波長13.5nm等、以下、「EUV」ともいう)がより好ましく、KrFエキシマレーザー光、ArFエキシマレーザー光又はEUVがさらに好ましい。
 上記露光後、解像度、パターンプロファイル、現像性等を向上させるためポストベークを行うことができる。このポストベークの温度及び時間は、使用されるレジスト組成物の種類等に応じて適宜決定することができる。
 次に、上記露光されたレジスト膜を現像液で現像してレジストパターンを形成する。この現像は、アルカリ現像であっても有機溶媒現像であってもよい。現像液としては、アルカリ現像の場合、アンモニア、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、テトラエチルアンモニウムヒドロキシドなどの塩基性水溶液が挙げられる。これらの塩基性水溶液には、例えばメタノール、エタノール等のアルコール類などの水溶性有機溶媒、界面活性剤などを適量添加することもできる。また、有機溶媒現像の場合、現像液としては、例えば上述の当該組成物の[B]溶媒として例示した種々の有機溶媒等が挙げられる。
 上記現像液での現像後、洗浄し、乾燥することによって、所定のレジストパターンが形成される。
 [エッチング工程]
 本工程では、上記レジストパターンをマスクとしたエッチングを行う。エッチングの回数としては1回でも、複数回、すなわちエッチングにより得られるパターンをマスクとして順次エッチングを行ってもよいが、より良好な形状のパターンを得る観点からは、複数回が好ましい。複数回のエッチングを行う場合、ケイ素含有膜、保護膜及び基板の順に順次エッチングを行う。エッチングの方法としては、ドライエッチング、ウエットエッチング等をあげることができる。これらの中で、基板のパターンの形状をより良好なものとする観点から、ドライエッチングが好ましい。このドライエッチングには、例えば、酸素プラズマ等のガスプラズマ等が用いられる。上記エッチングにより、所定のパターンを有するパターニングされた基板が得られる。
 ドライエッチングとしては、例えば、公知のドライエッチング装置を用いて行うことができる。ドライエッチングに使用するエッチングガスとしては、マスクパターン、エッチングされる膜の元素組成等により適宜選択することができ、例えば、CHF、CF、C、C、SF等のフッ素系ガス、Cl、BCl等の塩素系ガス、O、O、HO等の酸素系ガス、H、NH、CO、CO、CH、C、C、C、C、C、C、HF、HI、HBr、HCl、NO、NH、BCl等の還元性ガス、He、N、Ar等の不活性ガス等をあげることができる。これらのガスは混合して用いることもできる。保護膜のパターンをマスクとして基板をエッチングする場合には、通常、フッ素系ガスが用いられる。
 以下、実施例を説明する。なお、以下に示す実施例は、本発明の代表的な実施例の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。
 [重量平均分子量(Mw)]
 重合体のMwは、東ソー(株)社製のGPCカラム(「G2000HXL」2本、「G3000HXL」1本、及び「G4000HXL」1本)を用い、流量:1.0mL/分、溶出溶媒:テトラヒドロフラン、カラム温度:40℃の分析条件で、単分散ポリスチレンを標準とするゲルパーミエーションクロマトグラフィー(検出器:示差屈折計)により測定した。
 [保護膜の平均厚み]
 保護膜の平均厚みは、基板の中央に保護膜形成組成物を吐出して、回転塗工法により、基板全体に保護膜形成組成物により形成された膜を、分光エリプソメータ(J.A.WOOLLAM社製の「M2000D」)を用いて、基板の中心を含む5cm間隔の任意の9点の位置で膜厚を測定し、それらの膜厚の平均値を算出した値である。
 <保護膜形成組成物の調製>
 保護膜形成組成物の調製に用いた[A]化合物、[B]溶媒、[C]溶媒、[D]その他の任意成分を以下に示す。下記表1における「-」は、該当する[B]溶媒、[C]溶媒、[D]その他の任意成分を使用しなかったことを示す。
 [[A]化合物]
 A-1:下記式(A-1)で表される構造単位を有する樹脂
 A-2:下記式(A-2)で表される構造単位を有する樹脂
 A-3:下記式(A-3)で表される構造単位を有する樹脂
 A-4:下記式(A-4)で表される構造単位を有する樹脂
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 <[A]化合物の合成>
 [A]化合物として、上記式(A-1)~(A-4)で表される重合体(以下、「重合体(A-1)~(A-4)」ともいう)を以下に示す手順により合成した。
 上記式(A-1)の構造単位に付した数字は、その構造単位の含有割合(モル%)を示す。上記式(A-4)中、*Rは、酸素原子に結合する部位を示す。
 [合成例1-1](重合体(A-1)の合成)
 反応容器に、窒素雰囲気下、m-クレゾール70g、p-クレゾール57.27g、37質量%ホルムアルデヒド水溶液95.52g及びメチルイソブチルケトン381.82gを加えて溶解させた。得られた溶液を40℃に加熱した後、p-トルエンスルホン酸2.03gを加え、85℃で4時間反応させた。反応液を30℃以下に冷却し、この反応液をメタノール/水(50/50(質量比))の混合溶液中に投入し再沈殿した。沈殿物をろ紙で回収し、乾燥して重合体(A-1)を得た。重合体(A-1)のMwは50,000であった。
 [合成例1-2](重合体(A-2)の合成)
 反応容器に、窒素雰囲気下、2,7-ジヒドロキシナフタレン150g、37質量%ホルムアルデヒド水溶液76.01g及びメチルイソブチルケトン450gを加えて溶解させた。得られた溶液を40℃に加熱した後、p-トルエンスルホン酸1.61gを加え、80℃で7時間反応させた。反応液を30℃以下に冷却し、この反応液をメタノール/水(50/50(質量比))の混合溶液中に投入し再沈殿した。沈殿物をろ紙で回収し、乾燥して重合体(A-2)を得た。重合体(A-2)のMwは3,000であった。
 [合成例1-3](重合体(A-3)の合成)
 合成例1-4における4,4’-(α-メチルベンジリデン)ビスフェノール15.12g、1-ヒドロキシピレン7.63g、1-ナフトール12.6g及びパラホルムアルデヒド4.52gを、ビスフェノールフルオレン37.9g及びパラホルムアルデヒド2.86gに変更した以外は合成例1-4と同様にして重合体(A-3)を得た。重合体(A-3)のMwは4,500であった。
 [合成例1-4](重合体(A-4)の合成)
 反応容器に、窒素雰囲気下、合成例1-2で合成した重合体(A-2)20g、N,N-ジメチルアセトアミド80g及び炭酸カリウム22gを仕込んだ。次に、80℃に加温し、臭化プロパルギル19gを添加した後、6時間攪拌して反応を行った。その後、反応溶液にメチルイソブチルケトン40g及び水80gを添加して分液操作を行った後、得られた有機相を多量のメタノール中に投入し、得られた沈殿物をろ過により回収することによって重合体(A-4)を得た。重合体(A-4)のMwは3,200であった。
 [[B]溶媒]
 B-1:1,6-ジアセトキシヘキサン(標準沸点:260℃)
 B-2:炭酸カーボネート(標準沸点:242℃)
 B-3:ジプロピレングリコ-ルメチルエ-テルアセテ-ト(標準沸点:213℃)
 B-4:ガンマブチロラクトン(標準沸点:204℃)
 B-5:トリプロピレングリコールモノメチルエーテル(標準沸点:242℃)
 B-6:3-エトキシプロピオン酸エチル(標準沸点:170℃)
 [[C]溶媒]
 C-1:酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル(標準沸点:146℃)
 C-2:乳酸エチル(標準沸点:154℃)
 C-3:3-メトキシプロピオン酸メチル(標準沸点:142℃)
 [[D]その他の任意成分]
 D-1:界面活性剤((株)ネオス社製の「NBX-15」)
 D-2:界面活性剤(DIC(株)社製の「F563」)
 D-3:ポリ(2-エチルヘキシルアクリレート)
 [実施例1](保護膜形成組成物(J-1)の調製)
 [A]化合物としての(A-1)10質量部を[B]溶媒としての(B-1)100質量部に溶解した。この溶液を孔径0.2μmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フィルターでろ過して、保護膜形成組成物(J-1)を調製した。
 [実施例2~23、比較例1~4](保護膜形成組成物(J-2)~(J-23)及び(CJ-1)~(CJ-4)の調製)
 下記表1に示す種類及び含有量の各成分を使用したこと以外は実施例1と同様にして、各保護膜形成組成物を調製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 <評価>
 上記得られた保護膜形成組成物(J-1)~(J-23)及び(CJ-1)~(CJ-4)を用い、下記方法により塗工性をした。評価結果を下記表2に合わせて示す。
 [塗工性]
 シリコン基板を、スピンコーター(東京エレクトロン(株)社製の「CLEAN TRACK ACT8」)を用いて、1,500rpmの条件で回転させ、この基板の外周端部から基板の中心への長さが1cmの位置から、上記調製した保護膜形成組成物(J-1)~(J-23)及び(CJ-1)~(CJ-4)を1秒あたり2mlの吐出量で5秒間、吐出した後、この基板を1,500rpm及び30秒間の条件で回転させた後、大気雰囲気下、250℃で60秒間加熱した後、23℃で60秒冷却することにより、保護膜が形成された保護膜付き基板を得た。塗工性について、形成された保護膜を光学顕微鏡で観察し、塗工ムラが見られない場合は「A」(良好)と、塗工ムラが見られる場合は「B」(不良)と評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表2の結果から明らかなように、実施例の保護膜形成組成物から形成される保護膜は、塗工性の全ての評価項目において良好な結果が得られた。これに対して、比較例の保護膜形成組成物から形成される保護膜は、塗工性において劣っていた。
 本発明の保護膜形成組成物によれば、基板の周縁部において塗工性に優れる保護膜を形成することができる。本発明の保護膜は、基板の周縁部において塗工性に優れる。本発明の保護膜の形成方法によれば、基板の周縁部において塗工性に優れる保護膜を得ることができる。本発明のパターニングされた基板の製造方法によれば、基板の周縁部において塗工性に優れる保護膜を得ることができるので、優れたパターン形状を有する基板を得ることができる。従って、これらは、今後さらに微細化が進行すると予想される半導体デバイスの製造等に好適に用いることができる。

Claims (17)

  1.  基板の周縁部のみに保護膜を形成するための保護膜形成用組成物であって、
     芳香環を有する化合物と、
     溶媒と
     を含有し、
     上記溶媒は、標準沸点が156℃以上300℃未満である第1溶媒を含む、
     保護膜形成用組成物。
  2.  上記溶媒における上記第1溶媒の含有割合は、20質量%以上100質量%以下である、保護膜形成用組成物。
  3.  上記溶媒における上記第1溶媒の含有割合は、40質量%以上60質量%以下である、請求項1又は2に記載の保護膜形成用組成物。
  4.  上記第1溶媒は、エステル類、アルコール類、エーテル類、カーボネート類又はこれらの組み合わせである、請求項1~3のいずれか1項に記載の保護膜形成用組成物。
  5.  上記第1溶媒の標準沸点は、205℃以上である、請求項1~4のいずれか1項に記載の保護膜形成用組成物。
  6.  上記溶媒は、エーテル類及びカーボネート類から選ばれる少なくとも1つの上記第1溶媒を含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の保護膜形成用組成物。
  7.  上記エーテル類は、ジアルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類である、請求項6に記載の保護膜形成用組成物。
  8.  上記保護膜形成用組成物に含まれる全成分に対する上記溶媒の含有割合は、10質量%以上90質量%以下である、請求項1~7のいずれか1項に記載の保護膜形成用組成物。
  9.  上記溶媒は、さらに標準沸点が156℃未満である第2溶媒を含む、請求項1~8のいずれか1項に記載の保護膜形成用組成物。
  10.  上記第2溶媒は、アルキレングリコールモノアルキルエーテル類、アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類又はこれらの組み合わせである、請求項に記載の保護膜形成用組成物。
  11.  上記芳香環を有する化合物は、ノボラック樹脂、スチレン樹脂、アセナフチレン樹脂又はこれらの組み合わせである、請求項1~10のいずれか1項に記載の保護膜形成用組成物。
  12.  上記第1溶媒の相対蒸発速度の値は、酢酸ブチルの値を100としたとき0.01以上10以下である、請求項1~11のいずれか1項に記載の保護膜形成用組成物。
  13.  請求項1~12のいずれか1項に記載の保護膜形成用組成物から形成される保護膜。
  14.  基板の周縁部のみに、直接又は間接に、請求項1~12のいずれか1項に記載の保護膜形成用組成物を塗工する工程、
     を含む、保護膜の形成方法。
  15.  基板の周縁部のみに、直接又は間接に、請求項1~12のいずれか1項に記載の保護膜形成用組成物を塗工する工程と、
     上記塗工工程により形成された保護膜を有する基板に、直接又は間接に、レジストパターンを形成する工程と、
     上記レジストパターンをマスクとしたエッチングを行う工程と
     を含む、パターニングされた基板の製造方法。
  16.  上記レジストパターン形成工程より前に、
     上記塗工工程により形成された保護膜を有する基板に対して、直接又は間接に、有機下層膜を形成する工程
     をさらに含む、請求項15に記載のパターニングされた基板の製造方法。
  17.  上記レジストパターン形成工程より前に、上記塗工工程により形成された保護膜を有する基板に、直接又は間接に、ケイ素含有膜を形成する工程
     をさらに含む請求項15又は請求項16に記載のパターニングされた基板の製造方法。
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