WO2023037949A1 - レジスト下層膜形成組成物 - Google Patents

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WO2023037949A1
WO2023037949A1 PCT/JP2022/032852 JP2022032852W WO2023037949A1 WO 2023037949 A1 WO2023037949 A1 WO 2023037949A1 JP 2022032852 W JP2022032852 W JP 2022032852W WO 2023037949 A1 WO2023037949 A1 WO 2023037949A1
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underlayer film
resist underlayer
resist
group
forming
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PCT/JP2022/032852
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French (fr)
Inventor
祥 清水
諭 武田
宏大 加藤
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日産化学株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/09—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/11—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers having cover layers or intermediate layers, e.g. subbing layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34

Definitions

  • the present invention relates to a resist underlayer film-forming composition that can be used in lithography processes in semiconductor manufacturing, particularly in cutting-edge (ArF, EUV, EB, etc.) lithography processes.
  • the present invention also relates to a method for manufacturing a semiconductor substrate with a resist pattern to which a resist underlayer film obtained from the composition for forming a resist underlayer film is applied, and a method for manufacturing a semiconductor device.
  • microfabrication by lithography using a resist composition has been performed in the manufacture of semiconductor devices.
  • a thin film of a photoresist composition is formed on a semiconductor substrate such as a silicon wafer, exposed to actinic rays such as ultraviolet rays through a mask pattern on which a device pattern is drawn, and developed.
  • actinic rays such as ultraviolet rays
  • This is a processing method in which the substrate is etched using the obtained photoresist pattern as a protective film to form fine unevenness corresponding to the photoresist pattern on the substrate surface.
  • Patent Document 1 discloses an underlayer film-forming composition for lithography containing a naphthalene ring having a halogen atom.
  • Patent Document 2 discloses a halogenated antireflection coating.
  • Patent Document 3 discloses a composition for forming a resist underlayer film.
  • properties required for the resist underlayer film include, for example, no intermixing with the resist film formed on the upper layer (insolubility in the resist solvent), and a faster dry etching rate than the resist film. mentioned.
  • the line width of the formed resist pattern is 32 nm or less, and the resist underlayer film for EUV exposure is formed thinner than before.
  • it is difficult to form a defect-free uniform film because pinholes and aggregation are likely to occur due to the influence of the substrate surface, the polymer used, and the like.
  • the present invention provides a resist underlayer film-forming composition for forming a resist underlayer film capable of forming a desired resist pattern, a resist underlayer film obtained from the resist underlayer film-forming composition, and patterning using the resist underlayer film. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor substrate having a resist film formed thereon and a method for manufacturing a semiconductor device.
  • a resist underlayer film-forming composition containing a compound represented by the following formula (1) and a solvent.
  • each X independently represents a halogen atom or a monovalent organic group having at least one halogen atom.
  • Y represents an n-valent group.
  • n is 2 to 6 represents an integer of [2]
  • X 1 represents a monovalent hydrocarbon group having at least one halogen atom.
  • X 2 is —O—CO— *1 (*1 is a bond with X 1 .
  • a method of manufacturing a semiconductor substrate having a patterned resist film comprising: [14] forming, on a semiconductor substrate, a resist underlayer film comprising the resist underlayer film-forming composition according to any one of [1] to [11]; forming a resist film on the resist underlayer film; forming a resist pattern by irradiating the resist film with light or an electron beam and then developing; forming a patterned resist underlayer film by etching the resist underlayer film through the formed resist pattern; a step of processing a semiconductor substrate with the patterned resist underlayer film;
  • a method of manufacturing a semiconductor device comprising
  • a resist underlayer film-forming composition for forming a resist underlayer film capable of forming a desired resist pattern, a resist underlayer film obtained from the resist underlayer film-forming composition, and a composition using the resist underlayer film , a method for manufacturing a semiconductor substrate having a patterned resist film, and a method for manufacturing a semiconductor device.
  • the resist underlayer film-forming composition of the present invention contains a compound represented by the following formula (1) and a solvent.
  • the resist underlayer film-forming composition may contain other components such as a cross-linking agent and an acid generator.
  • each X independently represents a halogen atom or a monovalent organic group having at least one halogen atom.
  • Y represents an n-valent group.
  • n is 2 to 6 represents an integer of
  • the halogen atom includes a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom, preferably a fluorine atom or an iodine atom.
  • the halogen atom in the compound represented by formula (1) may be one type or a plurality of types. is preferable because it is easy to
  • n is preferably an integer of 2-5, more preferably an integer of 3-4.
  • the number of carbon atoms in the monovalent organic group of X is not particularly limited, but is preferably 1-50, more preferably 1-30, and particularly preferably 3-20.
  • the number of halogen atoms that X has is not particularly limited, and may be 1 or 2 or more, preferably 1 to 5, more preferably 1 to 3.
  • a plurality of X's may be the same or different, but are preferably the same from the viewpoint of facilitating the production of the compound represented by formula (1).
  • X may or may not have an aromatic hydrocarbon ring.
  • aromatic hydrocarbon rings include benzene ring, naphthalene ring, and anthracene ring.
  • At least one of the halogen atoms of X is preferably bonded to a carbon atom that is not a carbon atom constituting an aromatic hydrocarbon ring.
  • Such carbon atoms include, for example, carbon atoms that constitute an alkyl group.
  • X is preferably represented by the following formula (2).
  • X 1 represents a monovalent hydrocarbon group having at least one halogen atom.
  • X 2 is —O—CO— *1 (*1 is a bond with X 1 . represents.), -NR- (R represents a monovalent organic group having 1 to 12 carbon atoms.), or -S-.* represents a bond.)
  • the number of carbon atoms in the hydrocarbon group of X 1 is not particularly limited, but is preferably 1-20, more preferably 1-12, and particularly preferably 1-6.
  • the hydrocarbon group for X 1 includes, for example, an aromatic hydrocarbon group and a non-aromatic hydrocarbon group.
  • X 1 is preferably an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms and having at least one halogen atom, more preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and having at least one halogen atom.
  • the alkyl group having 1 to 12 carbon atoms and having at least one halogen atom is, in other words, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms in which at least one hydrogen atom is substituted with a halogen atom, and It is also referred to as a halogenated alkyl group of ⁇ 12.
  • halogenated alkyl groups include, when the halogen atom is a fluorine atom, trifluoromethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, perfluoroethyl group, 3,3,3-trifluoropropyl group, 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl group, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl group, 2,2,2-trifluoro-1-(trifluoromethyl)ethyl group, per fluoropropyl group, 4,4,4-trifluorobutyl group, 3,3,4,4,4-pentafluorobutyl group, 2,2,3,3,4,4,4-heptafluorobutyl group, per fluorobutyl group, 2,2,3,3,4,4,5,5,5-nonafluoropentyl group, 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl group, perfluoro pentyl group, 2,2,3,3,4,4,5,5,6,
  • halogenated alkyl group when the halogen atom is a chlorine atom, for example, a monochloromethyl group, 1-chloroethyl group, 2-chloroethyl group, 2-chloroisobutyl group, 1,2-dichloroethyl group, 1,3 -dichloroisopropyl group, 2,3-dichloro-t-butyl group, 1,2,3-trichloropropyl group and the like.
  • halogenated alkyl group when the halogen atom is a bromine atom, for example, bromomethyl group, 1-bromoethyl group, 2-bromoethyl group, 2-bromoisobutyl group, 1,2-dibromoethyl group, 1,3- Dibromoisopropyl group, 2,3-dibromo-t-butyl group, 1,2,3-tribromopropyl group, iodomethyl group, 1-iodoethyl group, 2-iodoethyl group, 2-iodoisobutyl group, 1,2-diiodoethyl and the like.
  • halogenated alkyl group when the halogen atom is an iodine atom, for example, iodomethyl group, 1-iodoethyl group, 2-iodoethyl group, 2-iodoisobutyl group, 1,2-diiodoethyl group, 1,3-di iodoisopropyl group, 2,3-diiodo-t-butyl group, 1,2,3-triiodopropyl group and the like.
  • iodine atom for example, iodomethyl group, 1-iodoethyl group, 2-iodoethyl group, 2-iodoisobutyl group, 1,2-diiodoethyl group, 1,3-di iodoisopropyl group, 2,3-diiodo-t-butyl group, 1,2,3-triiodopropyl group and the like.
  • X 2 is preferably —O—CO— *1 (*1 represents a bond with X 1) because the compound represented by formula ( 1 ) can be easily produced.
  • R of -NR- is not particularly limited as long as it is a monovalent organic group having 1 to 12 carbon atoms, for example, a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, a carbon having at least one halogen atom
  • Examples include hydrocarbon groups having 1 to 12 atoms.
  • Hydrocarbon groups include, for example, alkyl groups. Specific examples of the alkyl group having 1 to 12 carbon atoms and having at least one halogen atom are the same as above.
  • R is, for example, the same as X 1 which together constitute *-X 2 -X 1 .
  • Y is not particularly limited as long as it is an n-valent group, but the number of constituent atoms of Y is, for example, 5-30.
  • Y has, for example, a carbon atom and at least one of a nitrogen atom and an oxygen atom.
  • Y is preferably represented by the following formula (11), (12) or (13), more preferably represented by formula (11) or (12).
  • R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • R 2 represents a single bond or 1 carbon atom. represents an alkylene group of ⁇ 3.
  • n in formula (1) is usually 3.
  • n in formula (1) is 4.
  • n in formula (1) is usually 3.
  • R 1 and R 2 examples include a combination in which R 1 is a hydrogen atom and R 2 is a single bond, a combination in which R 1 is an ethyl group and R 2 is a methylene group, and the like.
  • the compound represented by formula (1) may be of one type or two or more types.
  • a mixture of two or more types of compounds represented by formula (1) may be obtained. Any mixture can be used.
  • the molecular weight of the compound represented by formula (1) is not particularly limited, it is preferably 200 to 2,000, more preferably 300 to 1,500, and particularly preferably 500 to 1,300.
  • the method for producing the compound represented by the formula (1) is not particularly limited, but for example, a production method of reacting a compound represented by the following formula (1A) with a compound represented by the following formula (1B). mentioned.
  • the compound represented by formula (1A) may be a manufactured product or a commercially available product.
  • Commercially available products include, for example, triglycidyl isocyanurate (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.), 1,3,4,6-tetraglycidyl glycoluril (manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd.), Denacol EX-614B (sorbitol polyglycidyl ether, Nagase Chemtex company), Denacol EX-313 (glycerol polyglycidyl ether, manufactured by Nagase ChemteX), Denacol EX-512 (polyglycerol polyglycidyl ether, manufactured by Nagase ChemteX), Denacol EX-321 (trimethylolpropane polyglycidyl ether) , manufactured by Nagase ChemteX Corporation), Denacol EX-321L (trimethylolpropane polyglycidyl
  • reaction form of the method for producing the compound represented by formula (1) is an addition reaction between a glycidyl group and a carboxyl group.
  • a quaternary ammonium salt, a phosphonium salt, or the like may be used as a catalyst.
  • quaternary ammonium salts include tetrabutylammonium tetrafluoroborate, tetrabutylammonium hexafluorophosphate, tetrabutylammonium hydrogensulfate, tetraethylammonium tetrafluoroborate, tetraethylammonium p-toluenesulfonate, N,N-dimethyl-N - benzylanilinium hexafluoroantimonate, N,N-dimethyl-N-benzylanilinium tetrafluoroborate, N,N-dimethyl-N-benzylpyridinium hexafluoroantimonate, N,N-diethyl-N-benzyltrifluoromethane sulfonate, N,N-dimethyl-N-(4-methoxybenzyl)pyridinium hexafluoroantimonate,
  • Phosphonium salts include, for example, triphenylbenzylphosphonium chloride, triphenylbenzylphosphonium bromide, triphenylbenzylphosphonium iodide, triethylbenzylphosphonium chloride, tetrabutylphosphonium bromide and the like.
  • the amount of catalyst used is not particularly limited.
  • the method for producing the compound represented by formula (1) may be carried out in the presence of an organic solvent or in the absence of a solvent.
  • organic solvent to be used include ethers, alkylene glycol monoalkyl ethers, alkylene glycol dialkyl ethers, esters, ketones and the like.
  • Ethers include, for example, diethyl ether, tetrahydrofuran, tetrahydropyran, diisopropyl ether, diphenyl ether, anisole, phenetol, guaiacol; alkylene glycols: ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol and the like.
  • Alkylene glycol monoalkyl ethers include, for example, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, butylene glycol monomethyl ether, butylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol mono and ethyl ether.
  • alkylene glycol dialkyl ethers examples include ethylene glycol dimethyl ether (DME), ethylene glycol diethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, butylene glycol dimethyl ether, butylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, and diethylene glycol diethyl ether.
  • DME ethylene glycol dimethyl ether
  • DME ethylene glycol diethyl ether
  • propylene glycol dimethyl ether propylene glycol dimethyl ether
  • propylene glycol diethyl ether propylene glycol diethyl ether
  • butylene glycol dimethyl ether butylene glycol diethyl ether
  • diethylene glycol dimethyl ether examples include ethylene glycol diethyl ether.
  • esters include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, butyl propionate, methyl formate, ethyl formate, propyl formate, butyl formate, and methyl benzoate.
  • ketones include acetone, acetylacetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone and the like.
  • the reaction temperature in the method for producing the compound represented by formula (1) is not particularly limited, but examples thereof include 20°C to 60°C.
  • the reaction time in the method for producing the compound represented by formula (1) is not particularly limited, but includes, for example, 1 hour to 72 hours.
  • a single compound represented by formula (1) may be obtained, or a mixture of two or more compounds represented by formula (1) may be obtained, or a mixture of one or more compounds represented by formula (1) and other compounds may be obtained.
  • the product obtained by the method for producing the compound represented by formula (1) is a mixture
  • the mixture may be purified and used for the preparation of the resist underlayer film-forming composition, or the mixture may be used without purification. You may use for preparation of a resist underlayer film forming composition.
  • the content of the compound represented by the formula (1) in the resist underlayer film-forming composition is not particularly limited, but from the viewpoint of solubility, it is 0.1% by mass relative to the entire resist underlayer film-forming composition. ⁇ 50% by mass is preferable, and 0.1% by mass to 10% by mass is more preferable.
  • the solvent used in the resist underlayer film-forming composition is not particularly limited as long as it can uniformly dissolve the components that are solid at room temperature, but organic solvents generally used in chemical solutions for semiconductor lithography processes are preferred. Specifically, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl Ether acetate, propylene glycol propyl ether acetate, toluene, xylene, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, 4-methyl-2-pentanol, methyl 2-hydroxyisobuty
  • propylene glycol monomethyl ether propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl lactate, butyl lactate, and cyclohexanone are preferred.
  • Propylene glycol monomethyl ether and propylene glycol monomethyl ether acetate are particularly preferred.
  • cross-linking agent contained as an optional component in the resist underlayer film-forming composition has a functional group that reacts with the secondary hydroxyl group of the compound represented by the formula (1).
  • cross-linking agents include hexamethoxymethylmelamine, tetramethoxymethylbenzoguanamine, 1,3,4,6-tetrakis(methoxymethyl)glycoluril (tetramethoxymethylglycoluril) (POWDERLINK (registered trademark) 1174), 1, 3,4,6-tetrakis(butoxymethyl)glycoluril, 1,3,4,6-tetrakis(hydroxymethyl)glycoluril, 1,3-bis(hydroxymethyl)urea, 1,1,3,3-tetrakis (butoxymethyl)urea and 1,1,3,3-tetrakis(methoxymethyl)urea.
  • the cross-linking agent is a nitrogen-containing compound having 2 to 6 substituents in one molecule represented by the following formula (1d) that binds to a nitrogen atom, as described in WO 2017/187969. good too.
  • R 1 represents a methyl group or an ethyl group. * represents a bond that bonds to a nitrogen atom.
  • the nitrogen-containing compound having 2 to 6 substituents represented by the formula (1d) in one molecule may be a glycoluril derivative represented by the following formula (1E).
  • R 1s each independently represent a methyl group or an ethyl group
  • R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a phenyl group.
  • glycoluril derivative represented by the formula (1E) examples include compounds represented by the following formulas (1E-1) to (1E-6).
  • the nitrogen-containing compound having 2 to 6 substituents represented by the formula (1d) in one molecule has 2 to 6 substituents in the molecule represented by the following formula (2d) bonded to the nitrogen atom. It can be obtained by reacting a nitrogen-containing compound with at least one compound represented by the following formula (3d).
  • R 1 represents a methyl group or an ethyl group
  • R 4 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms
  • * represents a bond bonding to a nitrogen atom.
  • the glycoluril derivative represented by the formula (1E) is obtained by reacting a glycoluril derivative represented by the following formula (2E) with at least one compound represented by the formula (3d).
  • a nitrogen-containing compound having 2 to 6 substituents represented by the above formula (2d) in one molecule is, for example, a glycoluril derivative represented by the following formula (2E).
  • R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a phenyl group, and R 4 each independently represent an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. represents.
  • glycoluril derivative represented by the formula (2E) examples include compounds represented by the following formulas (2E-1) to (2E-4). Furthermore, examples of the compound represented by the formula (3d) include compounds represented by the following formulas (3d-1) and (3d-2).
  • the content of the cross-linking agent is, for example, 1% by mass to 50% by mass, preferably 5% by mass to 30% by mass, relative to the compound represented by the formula (1). %.
  • thermal acid generator Either a thermal acid generator or a photoacid generator can be used as the acid generator contained as an optional component in the composition for forming a resist underlayer film, but it is preferable to use a thermal acid generator.
  • the thermal acid generator include p-toluenesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, pyridinium-p-toluenesulfonate (pyridinium-p-toluenesulfonic acid), pyridinium phenolsulfonic acid, pyridinium-p-hydroxybenzenesulfonic acid.
  • Examples of the photoacid generator include onium salt compounds, sulfonimide compounds, and disulfonyldiazomethane compounds.
  • Onium salt compounds include, for example, diphenyliodonium hexafluorophosphate, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium nonafluoro-normal butanesulfonate, diphenyliodonium perfluoro-normal octane sulfonate, diphenyliodonium camphorsulfonate, and bis(4-tert-butylphenyl).
  • Iodonium salt compounds such as iodonium camphorsulfonate and bis(4-tert-butylphenyl)iodonium trifluoromethanesulfonate, and triphenylsulfonium hexafluoroantimonate, triphenylsulfonium nonafluoron-butanesulfonate, triphenylsulfonium camphorsulfonate and triphenylsulfonium and sulfonium salt compounds such as trifluoromethanesulfonate.
  • sulfonimide compounds include N-(trifluoromethanesulfonyloxy)succinimide, N-(nonafluoro-normalbutanesulfonyloxy)succinimide, N-(camphorsulfonyloxy)succinimide and N-(trifluoromethanesulfonyloxy)naphthalimide. mentioned.
  • disulfonyldiazomethane compounds include bis(trifluoromethylsulfonyl)diazomethane, bis(cyclohexylsulfonyl)diazomethane, bis(phenylsulfonyl)diazomethane, bis(p-toluenesulfonyl)diazomethane, and bis(2,4-dimethylbenzenesulfonyl). ) diazomethane, and methylsulfonyl-p-toluenesulfonyl diazomethane.
  • the acid generator can be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the acid generator is, for example, 0.1% by mass to 50% by mass, preferably 1% by mass to 30% by mass, relative to the cross-linking agent. .
  • a surfactant may be further added to the composition for forming a resist underlayer film in order to further improve coatability against surface unevenness without generating pinholes, striations, and the like.
  • surfactants include polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene octylphenol ether, and polyoxyethylene nonylphenol ether.
  • Polyoxyethylene alkyl allyl ethers such as polyoxyethylene/polyoxypropylene block copolymers, sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan monooleate, sorbitan trioleate, sorbitan tristearate, etc.
  • sorbitan fatty acid esters polyoxyethylene sorbitan such as polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan trioleate, polyoxyethylene sorbitan tristearate
  • Nonionic surfactants such as fatty acid esters, F-top EF301, EF303, EF352 (manufactured by Tochem Products Co., Ltd., trade names), Megafac F171, F173, R-30 (manufactured by Dainippon Ink Co., Ltd., commercial products name), Florard FC430, FC431 (manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd., trade name), Asahiguard AG710, Surflon S-382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC106 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., trade name), etc.
  • organosiloxane polymer KP341 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
  • the blending amount of these surfactants is usually 2.0% by mass or less, preferably 1.0% by mass or less, based on the total solid content of the resist underlayer film-forming composition.
  • These surfactants may be added singly or in combination of two or more.
  • the non-volatile content contained in the resist underlayer film-forming composition is, for example, 0.01% by mass to 10% by mass.
  • the resist underlayer film according to the present invention can be produced by applying the resist underlayer film-forming composition described above onto a semiconductor substrate and baking the composition.
  • a resist underlayer film is a baked product of a coating film made of a resist underlayer film-forming composition.
  • Semiconductor substrates to which the resist underlayer film-forming composition of the present invention is applied include, for example, silicon wafers, germanium wafers, and compound semiconductor wafers such as gallium arsenide, indium phosphide, gallium nitride, indium nitride, and aluminum nitride. be done.
  • the inorganic film is formed by, for example, an ALD (atomic layer deposition) method, a CVD (chemical vapor deposition) method, a reactive sputtering method, an ion plating method, or a vacuum deposition method. It is formed by a spin coating method (spin on glass: SOG).
  • the inorganic film examples include a polysilicon film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a BPSG (Boro-Phospho Silicate Glass) film, a titanium nitride film, a titanium oxynitride film, a tungsten film, a gallium nitride film, and a gallium arsenide film. is mentioned.
  • the resist underlayer film-forming composition of the present invention is applied onto such a semiconductor substrate by a suitable coating method such as a spinner or coater. Thereafter, a resist underlayer film is formed by baking using a heating means such as a hot plate. Baking conditions are appropriately selected from a baking temperature of 100° C. to 400° C. and a baking time of 0.3 minutes to 60 minutes. Preferably, the baking temperature is 120° C. to 350° C. and the baking time is 0.5 minutes to 30 minutes, and more preferably the baking temperature is 150° C. to 300° C. and the baking time is 0.8 minutes to 10 minutes.
  • the film thickness of the resist underlayer film to be formed is, for example, 0.001 ⁇ m (1 nm) to 10 ⁇ m, 0.002 ⁇ m (2 nm) to 1 ⁇ m, 0.005 ⁇ m (5 nm) to 0.5 ⁇ m (500 nm), 0.001 ⁇ m (1 nm).
  • a method of manufacturing a semiconductor substrate having a patterned resist film includes at least the following steps.
  • a method of manufacturing a semiconductor device includes at least the following steps. - A step of forming a resist underlayer film comprising the resist underlayer film-forming composition of the present invention on a semiconductor substrate. - A step of forming a resist film on the resist underlayer film. - Irradiating the resist film with light or an electron beam, followed by A step of forming a resist pattern by development A step of forming a patterned resist underlayer film by etching the resist underlayer film through the formed resist pattern; ⁇ The process of processing a semiconductor substrate with a patterned resist underlayer film
  • a method for manufacturing a semiconductor substrate having a patterned resist film and a method for manufacturing a semiconductor device include, for example, the following steps. Usually, it is manufactured by forming a photoresist layer on a resist underlayer film.
  • the photoresist formed by coating and baking on the resist underlayer film by a known method is not particularly limited as long as it is sensitive to the light used for exposure. Both negative and positive photoresists can be used.
  • positive photoresist composed of novolac resin and 1,2-naphthoquinonediazide sulfonic acid ester;
  • a chemically amplified photoresist comprising a low-molecular compound that decomposes to increase the alkali dissolution rate of the photoresist, an alkali-soluble binder, and a photoacid generator, and a binder having a group that decomposes with an acid to increase the alkali dissolution rate.
  • Examples thereof include V146G (trade name) manufactured by JSR Corporation, APEX-E (trade name) manufactured by Shipley, PAR710 (trade name) manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., AR2772 (trade name) and SEPR430 (trade name) manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., and the like. Also, for example, Proc. SPIE, Vol. 3999, 330-334 (2000), Proc. SPIE, Vol. 3999, 357-364 (2000), and Proc. SPIE, Vol. 3999, 365-374 (2000).
  • resist compositions include the following compositions.
  • m represents an integer of 1-6.
  • R 1 and R 2 each independently represent a fluorine atom or a perfluoroalkyl group.
  • L 1 represents -O-, -S-, -COO-, -SO 2 -, or -SO 3 -.
  • L2 represents an optionally substituted alkylene group or a single bond.
  • W1 represents an optionally substituted cyclic organic group.
  • M + represents a cation.
  • a radiation-sensitive resin comprising a polymer having a first structural unit represented by the following formula (31) and a second structural unit represented by the following formula (32) containing an acid-labile group, and an acid generator. Composition.
  • Ar is a group obtained by removing (n+1) hydrogen atoms from arene having 6 to 20 carbon atoms.
  • R 1 is a hydroxy group, a sulfanyl group, or a monovalent group having 1 to 20 carbon atoms.
  • n is an integer of 0 to 11.
  • R 2 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.
  • R 3 is a monovalent group having 1 to 20 carbon atoms containing the acid dissociable group
  • Z is a single bond, an oxygen atom or a sulfur atom
  • R 4 is , a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.
  • R 2 represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may have a halogen atom, a hydrogen atom or a halogen atom
  • X 1 is a single bond
  • -CO-O-* or -CO-NR 4 -* * represents a bond with -Ar
  • R 4 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms
  • Ar is one or more groups selected from the group consisting of a hydroxy group and a carboxyl group represents an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms which may have ]
  • resist films examples include the following.
  • R A is each independently a hydrogen atom or a methyl group
  • R 1 and R 2 are each independently a tertiary alkyl group having 4 to 6 carbon atoms
  • Each R 3 is independently a fluorine atom or a methyl group
  • m is an integer of 0 to 4
  • X 1 is a single bond, a phenylene group or a naphthylene group, an ester bond, a lactone ring, or a phenylene is a linking group having 1 to 12 carbon atoms and containing at least one selected from a group and a naphthylene group
  • X 2 is a single bond, an ester bond or an amide bond.
  • resist materials include the following.
  • R A is a hydrogen atom or a methyl group.
  • X 1 is a single bond or an ester group.
  • X 2 is a linear, branched or cyclic carbon an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms or an arylene group having 6 to 10 carbon atoms, and part of the methylene groups constituting the alkylene group may be substituted with an ether group, an ester group or a lactone ring-containing group,
  • at least one hydrogen atom contained in X 2 is substituted with a bromine atom
  • X 3 is a single bond, an ether group, an ester group, or a linear, branched or cyclic group having 1 to 12 carbon atoms.
  • Rf 1 to Rf 4 independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom or a trifluoro a methyl group, at least one of which is a fluorine atom or a trifluoromethyl group, and Rf 1 and Rf 2 may combine to form a carbonyl group
  • R 1 to R 5 each independently linear, branched or cyclic alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, linear, branched or cyclic alkenyl groups having 2 to 12 carbon atoms, alkynyl groups having 2 to 12 carbon atoms, and 6 to 20 carbon atoms an aryl group, an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms, or an aryloxyalkyl group having 7 to 12 carbon atoms, and some or all of the hydrogen atoms of these groups are hydroxy groups, carboxy groups,
  • R A is a hydrogen atom or a methyl group.
  • R 1 is a hydrogen atom or an acid-labile group.
  • R 2 is a linear, branched or cyclic C 1 to 6 alkyl groups or halogen atoms other than bromine,
  • X 1 is a single bond or a phenylene group, or a linear, branched or cyclic C 1-12 group which may contain an ester group or a lactone ring is an alkylene group of X 2 is -O-, -O-CH 2 - or -NH-,
  • m is an integer of 1 to 4
  • u is an integer of 0 to 3, provided that , m+u are integers from 1 to 4.
  • the fluorine additive component (F) includes a structural unit (f1) containing a base dissociable group and a structural unit (f2) containing a group represented by the following general formula (f2-r-1): fluorine A resist composition containing a resin component (F1).
  • each Rf 21 is independently a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxyl group, a hydroxyalkyl group, or a cyano group.
  • n" is an integer of 0 to 2. * is a bond.
  • the structural unit (f1) includes a structural unit represented by the following general formula (f1-1) or a structural unit represented by the following general formula (f1-2).
  • each R is independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
  • X is a divalent linking group having no acid-labile site.
  • a aryl is an optionally substituted divalent aromatic cyclic group.
  • X 01 is a single bond or a divalent linking group.
  • Each R 2 is independently an organic group having a fluorine atom.
  • coatings examples include the following.
  • An inorganic oxo/hydroxo-based composition An inorganic oxo/hydroxo-based composition.
  • a coating solution comprising an organic solvent and a first organometallic compound represented by the formula RSnO (3/2-x/2) (OH) x where 0 ⁇ x ⁇ 3, wherein the solution from about 0.0025M to about 1.5M tin, and R is an alkyl or cycloalkyl group having 3 to 31 carbon atoms, wherein said alkyl or cycloalkyl group is a secondary or secondary A coating solution bonded to tin at a tertiary carbon atom.
  • RSnO (3/2-x/2) (OH) x where 0 ⁇ x ⁇ 3, wherein the solution from about 0.0025M to about 1.5M tin, and R is an alkyl or cycloalkyl group having 3 to 31 carbon atoms, wherein said alkyl or cycloalkyl group is a secondary or secondary A coating solution bonded to tin at a tertiary carbon atom.
  • An aqueous inorganic pattern-forming precursor comprising a mixture of water, a metal suboxide cation, a polyatomic inorganic anion, and a radiation-sensitive ligand comprising a peroxide group.
  • Exposure is performed through a mask (reticle) for forming a predetermined pattern, and for example, i-ray, KrF excimer laser, ArF excimer laser, EUV (extreme ultraviolet) or EB (electron beam) is used.
  • the resist underlayer film-forming composition of the invention is preferably applied for EB (electron beam) or EUV (extreme ultraviolet) exposure, and more preferably for EUV (extreme ultraviolet) exposure.
  • An alkaline developer is used for development, and the development temperature is selected from 5° C. to 50° C. and the development time is appropriately selected from 10 seconds to 300 seconds.
  • alkaline developer examples include inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, aqueous ammonia, primary amines such as ethylamine and n-propylamine, diethylamine, secondary amines such as di-n-butylamine; tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine; alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine; Aqueous solutions of alkalis such as quaternary ammonium salts, pyrrole, cyclic amines such as piperidine, and the like can be used.
  • inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, aqueous ammonia, primary amines such as ethylamine and n-propylamine, diethylamine, secondary amines such as di-n-butyl
  • an alcohol such as isopropyl alcohol or a nonionic surfactant may be added in an appropriate amount to the aqueous alkali solution.
  • preferred developers are aqueous solutions of quaternary ammonium salts, more preferably aqueous solutions of tetramethylammonium hydroxide and aqueous solutions of choline.
  • a surfactant or the like can be added to these developers. It is also possible to use a method of developing with an organic solvent such as butyl acetate instead of the alkaline developer, and developing the portion where the rate of alkali dissolution of the photoresist is not improved.
  • the resist underlayer film is dry-etched.
  • the semiconductor substrate is processed by a known method (dry etching method, etc.), and a semiconductor device can be manufactured.
  • the weight average molecular weights of the products shown in the synthesis examples of this specification are the results of measurement by gel permeation chromatography (hereinafter abbreviated as GPC).
  • GPC gel permeation chromatography
  • the solution does not become cloudy even when cooled to room temperature, and has good solubility in propylene glycol monomethyl ether.
  • GPC analysis revealed that the product in the resulting solution had a weight average molecular weight of 692 and a polydispersity of 1.31 in terms of standard polystyrene.
  • the main compounds obtained in this synthesis example are represented by the following formula (1a).
  • the solution does not become cloudy even when cooled to room temperature, and has good solubility in propylene glycol monomethyl ether.
  • GPC analysis revealed that the product in the resulting solution had a weight average molecular weight of 901 and a degree of dispersion of 1.34 in terms of standard polystyrene.
  • the main compounds obtained in this synthesis example are represented by the following formula (2a).
  • the solution does not become cloudy even when cooled to room temperature, and has good solubility in propylene glycol monomethyl ether.
  • GPC analysis revealed that the product in the obtained solution had a weight average molecular weight of 887 and a degree of dispersion of 1.24 in terms of standard polystyrene.
  • the main compounds obtained in this synthesis example are represented by the following formula (1b).
  • the solution does not become cloudy even when cooled to room temperature, and has good solubility in propylene glycol monomethyl ether.
  • GPC analysis revealed that the product in the resulting solution had a weight average molecular weight of 687 and a degree of dispersion of 1.21 in terms of standard polystyrene.
  • the main compounds obtained in this synthesis example are represented by the following formula (2c).
  • Example 3 To 7.18 g of the solution obtained in Synthesis Example 3 (solid content: 9.9% by weight), 0.25 g of tetramethoxymethyl glycoluril (manufactured by Nippon Cytec Industries Co., Ltd.), 0.036 g of pyridinium phenolsulfonic acid, 172.63 g of propylene glycol monomethyl ether and 19.90 g of propylene glycol monomethyl ether acetate were added and dissolved. Thereafter, the mixture was filtered using a polyethylene microfilter having a pore size of 0.05 ⁇ m to obtain a composition for forming a resist underlayer film for lithography.
  • Example 4 To 9.38 g of the solution obtained in Synthesis Example 4 (solid content: 9.1% by weight), 0.25 g of tetramethoxymethyl glycoluril (manufactured by Nippon Cytec Industries Co., Ltd.), 0.036 g of pyridinium phenolsulfonic acid, 170.39 g of propylene glycol monomethyl ether and 19.90 g of propylene glycol monomethyl ether acetate were added and dissolved. Thereafter, the mixture was filtered using a polyethylene microfilter having a pore size of 0.05 ⁇ m to obtain a composition for forming a resist underlayer film for lithography.
  • the present invention provides a resist underlayer film composition for forming a resist underlayer film capable of forming a desired resist pattern, a method for manufacturing a semiconductor substrate with a resist pattern using the resist underlayer film-forming composition, and a semiconductor device. It can be suitably used for the manufacturing method.

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Abstract

下記式（１）で表される化合物、及び溶剤を含む、レジスト下層膜形成組成物。（式（１）中、Ｘは、それぞれ独立して、ハロゲン原子、又は少なくとも１つのハロゲン原子を有する１価の有機基を表す。Ｙは、ｎ価の基を表す。ｎは、２～６の整数を表す。）

Description

レジスト下層膜形成組成物
　本発明は、半導体製造におけるリソグラフィープロセスにおいて、特に最先端（ＡｒＦ、ＥＵＶ、ＥＢ等）のリソグラフィープロセスに用いることができるレジスト下層膜形成組成物に関する。また、前記レジスト下層膜形成組成物から得られるレジスト下層膜を適用したレジストパターン付き半導体基板の製造方法、及び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、レジスト組成物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、シリコンウェハー等の半導体基板上にフォトレジスト組成物の薄膜を形成し、その上に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、前記フォトレジスト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も、従来使用されていたｉ線（波長３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）に加え、最先端の微細加工にはＥＵＶ光（波長１３．５ｎｍ）又はＥＢ（電子線）の実用化が検討されている。これに伴い、半導体基板等からの影響による、レジストパターン形成不良が大きな問題となっている。そこでこの問題を解決すべく、レジストと半導体基板の間にレジスト下層膜を設ける方法が広く検討されている。
　特許文献１には、ハロゲン原子を有するナフタレン環を含むリソグラフィー用下層膜形成組成物が開示されている。特許文献２には、ハロゲン化反射防止膜が開示されている。特許文献３には、レジスト下層膜形成用組成物が開示されている。
国際公開２００６／００３８５０号公報 特表２００５－５２６２７０号公報 国際公開２０２０／１１１０６８号公報
　レジスト下層膜に要求される特性としては、例えば、上層に形成されるレジスト膜とのインターミキシングが起こらないこと（レジスト溶剤に不溶であること）、レジスト膜に比べてドライエッチング速度が速いことが挙げられる。
　ＥＵＶ露光を伴うリソグラフィーの場合、形成されるレジストパターンの線幅は３２ｎｍ以下となり、ＥＵＶ露光用のレジスト下層膜は、従来よりも膜厚を薄く形成して用いられる。このような薄膜を形成する際、基板表面、使用するポリマーなどの影響により、ピンホール、凝集などが発生しやすく、欠陥のない均一な膜を形成することが困難であった。
　一方、レジストパターン形成の際、レジスト膜を溶解し得る溶剤（通常は有機溶剤）を用いて前記レジスト膜の未露光部を除去し、当該レジスト膜の露光部をレジストパターンとして残すネガ現像プロセスや、前記溶剤を用いて前記レジスト膜の露光部を除去し、当該レジスト膜の未露光部をレジストパターンとして残すポジ現像プロセスにおいては、現像の際のレジストパターンの密着性の改善が大きな課題となっている。
　また、レジストパターン形成時のＬＷＲ（Ｌｉｎｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ、ライン・ウィドス・ラフネス、線幅の揺らぎ（ラフネス））の悪化を抑制し、良好な矩形形状を有するレジストパターンを形成すること、及びレジスト感度の向上が求められている。
　本発明は、所望のレジストパターンを形成できるレジスト下層膜を形成するためのレジスト下層膜形成組成物、該レジスト下層膜形成組成物から得られるレジスト下層膜、並びに該レジスト下層膜を用いた、パターニングされたレジスト膜を有する半導体基板の製造方法、及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
　本発明は以下を包含する。
　［１］　下記式（１）で表される化合物、及び溶剤を含む、レジスト下層膜形成組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 （式（１）中、Ｘは、それぞれ独立して、ハロゲン原子、又は少なくとも１つのハロゲン原子を有する１価の有機基を表す。Ｙは、ｎ価の基を表す。ｎは、２～６の整数を表す。）
　［２］　Ｘが、下記式（２）で表される、［１］に記載のレジスト下層膜形成組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 （式（２）中、Ｘ１は、少なくとも１つのハロゲン原子を有する１価の炭化水素基を表す。Ｘ２は、－Ｏ－ＣＯ－＊１（＊１は、Ｘ１との結合手を表す。）、－ＮＲ－（Ｒは、炭素原子数１～１２の１価の有機基を表す。）、又は－Ｓ－を表す。＊は、結合手を表す。）
　［３］　Ｘ１が、少なくとも１つのハロゲン原子を有する炭素原子数１～１２のアルキル基である、［２］に記載のレジスト下層膜形成組成物。
　［４］　Ｙの構成原子数が、５～３０である、［１］～［３］のいずれかに記載のレジスト下層膜形成組成物。
　［５］　Ｙが、炭素原子と、窒素原子及び酸素原子の少なくともいずれかとを有する、［１］～［４］のいずれかに記載のレジスト下層膜形成組成物。
　［６］　Ｙが、下記式（１１）又は（１２）で表される、［１］～［５］のいずれかに記載のレジスト下層膜形成組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 （式（１１）及び（１２）中、＊は、結合手を表す。）
　［７］　Ｘが有するハロゲン原子の数が、１～５である、［１］～［６］のいずれかに記載のレジスト下層膜形成組成物。
　［８］　前記式（１）で表される化合物において、Ｙを前記化合物の中心部とした場合、Ｘが有するハロゲン原子の少なくとも１つは、前記化合物の末端に位置する、［１］～［７］のいずれかに記載のレジスト下層膜形成組成物。
　［９］　前記ハロゲン原子が、フッ素原子又はヨウ素原子である、［１］～［８］のいずれかに記載のレジスト下層膜形成組成物。
　［１０］　架橋剤をさらに含む、［１］～［９］のいずれかに記載のレジスト下層膜形成組成物。
　［１１］　酸発生剤をさらに含む、［１］～［１０］のいずれかに記載のレジスト下層膜形成組成物。
　［１２］　［１］～［１１］のいずれかに記載のレジスト下層膜形成組成物からなる塗布膜の焼成物であるレジスト下層膜。
　［１３］　半導体基板上に［１］～［１１］のいずれかに記載のレジスト下層膜形成組成物を塗布しベークしてレジスト下層膜を形成する工程と、
　前記レジスト下層膜上にレジストを塗布しベークしてレジスト膜を形成する工程と、
　前記レジスト下層膜と前記レジスト膜とで被覆された前記半導体基板を露光する工程と、
　露光後の前記レジスト膜を現像し、前記レジスト膜をパターニングする工程と、
を含む、パターニングされたレジスト膜を有する半導体基板の製造方法。
　［１４］　半導体基板上に、［１］～［１１］のいずれかに記載のレジスト下層膜形成組成物からなるレジスト下層膜を形成する工程と、
　前記レジスト下層膜の上にレジスト膜を形成する工程と、
　前記レジスト膜に対する光又は電子線の照射とその後の現像によりレジストパターンを形成する工程と、
　形成された前記レジストパターンを介して前記レジスト下層膜をエッチングすることによりパターン化されたレジスト下層膜を形成する工程と、
　パターン化された前記レジスト下層膜により半導体基板を加工する工程と、
を含む、半導体装置の製造方法。
　本発明によれば、所望のレジストパターンを形成できるレジスト下層膜を形成するためのレジスト下層膜形成組成物、該レジスト下層膜形成組成物から得られるレジスト下層膜、並びに該レジスト下層膜を用いた、パターニングされたレジスト膜を有する半導体基板の製造方法、及び半導体装置の製造方法を提供することができる。
＜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、下記式（１）で表される化合物、及び溶剤を含む。
　レジスト下層膜形成組成物は、その他の成分として、架橋剤、酸発生剤などを含んでいてもよい。
＜＜式（１）で表される化合物＞＞
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 （式（１）中、Ｘは、それぞれ独立して、ハロゲン原子、又は少なくとも１つのハロゲン原子を有する１価の有機基を表す。Ｙは、ｎ価の基を表す。ｎは、２～６の整数を表す。）
＜＜＜Ｘ＞＞＞
　ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられるが、フッ素原子又はヨウ素原子であることが好ましい。
　式（１）で表される化合物におけるハロゲン原子は、１種類であってもよいし、複数種類であってもよいが、１種類であることが、式（１）で表される化合物の製造が容易である点から好ましい。
　ｎは、２～５の整数が好ましく、３～４の整数がより好ましい。
　Ｘの１価の有機基における炭素原子数としては、特に制限されないが、１～５０が好ましく、１～３０がより好ましく、３～２０が特に好ましい。
　Ｘが有するハロゲン原子の数としては、特に制限されず、１であってもよいし、２以上であってもよいが、１～５が好ましく、１～３がより好ましい。
　複数のＸは、同じであってもよいし、異なっていてもよいが、式（１）で表される化合物の製造が容易である点から、同じであることが好ましい。
　Ｘは、芳香族炭化水素環を有していてもよいし、芳香族炭化水素環を有していなくてもよい。芳香族炭化水素環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環などが挙げられる。
　Ｘが有するハロゲン原子の少なくとも一つは、芳香族炭化水素環を構成する炭素原子ではない炭素原子に結合していることが好ましい。そのような炭素原子としては、例えば、アルキル基を構成する炭素原子が挙げられる。
　Ｘは、下記式（２）で表されることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 （式（２）中、Ｘ１は、少なくとも１つのハロゲン原子を有する１価の炭化水素基を表す。Ｘ２は、－Ｏ－ＣＯ－＊１（＊１は、Ｘ１との結合手を表す。）、－ＮＲ－（Ｒは、炭素原子数１～１２の１価の有機基を表す。）、又は－Ｓ－を表す。＊は、結合手を表す。）
　Ｘ１の炭化水素基における炭素原子数としては、特に限定されないが、１～２０が好ましく、１～１２がより好ましく、１～６が特に好ましい。
　Ｘ１における炭化水素基としては、例えば、芳香族炭化水素基、非芳香族炭化水素基が挙げられる。
　Ｘ１は、少なくとも１つのハロゲン原子を有する炭素原子数１～１２のアルキル基であることが好ましく、少なくとも１つのハロゲン原子を有する炭素原子数１～６のアルキル基であることがより好ましい。
　少なくとも１つのハロゲン原子を有する炭素原子数１～１２のアルキル基とは、言い換えれば、少なくとも１つの水素原子がハロゲン原子で置換された炭素原子数１～１２のアルキル基であり、炭素原子数１～１２のハロゲン化アルキル基ともいう。
　そのようなハロゲン化アルキル基としては、ハロゲン原子がフッ素原子の場合、例えば、トリフルオロメチル基、２，２，２－トリフルオロエチル基、パーフルオロエチル基、３，３，３－トリフルオロプロピル基、２，２，３，３，３－ペンタフルオロプロピル基、２，２，３，３－テトラフルオロプロピル基、２，２，２－トリフルオロ－１－（トリフルオロメチル）エチル基、パーフルオロプロピル基、４，４，４－トリフルオロブチル基、３，３，４，４，４－ペンタフルオロブチル基、２，２，３，３，４，４，４－ヘプタフルオロブチル基、パーフルオロブチル基、２，２，３，３，４，４，５，５，５－ノナフルオロペンチル基、２，２，３，３，４，４，５，５－オクタフルオロペンチル基、パーフルオロペンチル基、２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，６－ウンデカフルオロヘキシル基、２，２，３，３，４，４，５，５，６，６－デカフルオロヘキシル基、３，３，４，４，５，５，６，６，６－ノナフルオロヘキシル基、パーフルオロヘキシル基などが挙げられる。
　また、ハロゲン化アルキル基としては、ハロゲン原子が塩素原子の場合、例えば、モノクロロメチル基、１－クロロエチル基、２－クロロエチル基、２－クロロイソブチル基、１，２－ジクロロエチル基、１，３－ジクロロイソプロピル基、２，３－ジクロロ－ｔ－ブチル基、１，２，３－トリクロロプロピル基などが挙げられる。
　また、ハロゲン化アルキル基としては、ハロゲン原子が臭素原子の場合、例えば、ブロモメチル基、１－ブロモエチル基、２－ブロモエチル基、２－ブロモイソブチル基、１，２－ジブロモエチル基、１，３－ジブロモイソプロピル基、２，３－ジブロモ－ｔ－ブチル基、１，２，３－トリブロモプロピル基、ヨードメチル基、１－ヨードエチル基、２－ヨードエチル基、２－ヨードイソブチル基、１，２－ジヨードエチル基などが挙げられる。
　また、ハロゲン化アルキル基としては、ハロゲン原子がヨウ素原子の場合、例えば、ヨードメチル基、１－ヨードエチル基、２－ヨードエチル基、２－ヨードイソブチル基、１，２－ジヨードエチル基、１，３－ジヨードイソプロピル基、２，３－ジヨード－ｔ－ブチル基、１，２，３－トリヨードプロピル基などが挙げられる。
　Ｘ２は、式（１）で表される化合物の製造が容易である点から、－Ｏ－ＣＯ－＊１（＊１は、Ｘ１との結合手を表す。）であることが好ましい。
　－ＮＲ－のＲとしては、炭素原子数１～１２の１価の有機基であれば、特に限定されないが、例えば、炭素原子数１～１２の炭化水素基、少なくとも１つのハロゲン原子を有する炭素原子数１～１２の炭化水素基が挙げられる。炭化水素基としては、例えば、アルキル基が挙げられる。
　少なくとも１つのハロゲン原子を有する炭素原子数１～１２のアルキル基の具体例は上記と同じである。
　Ｒは、例えば、共に＊－Ｘ２－Ｘ１を構成するＸ１と同じである。
＜＜＜Ｙ＞＞＞
　Ｙは、ｎ価の基であれば、特に限定されないが、Ｙの構成原子の数は、例えば、５～３０である。
　Ｙは、例えば、炭素原子と、窒素原子及び酸素原子の少なくともいずれかとを有する。
　Ｙは、下記式（１１）、（１２）、又は（１３）で表されることが好ましく、式（１１）又は（１２）で表されることがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 （式（１１）～（１３）中、＊は、結合手を表す。Ｒ１は、水素原子又は炭素原子数１～６のアルキル基を表す。Ｒ２は、単結合、又は炭素原子数１～３のアルキレン基を表す。）
　なお、Ｙが式（１１）で表される場合、通常、式（１）中のｎは３である。Ｙが式（１２）で表される場合、通常、式（１）中のｎは４である。Ｙが式（１３）で表される場合、通常、式（１）中のｎは３である。
　Ｒ１及びＲ２の組み合わせとしては、例えば、Ｒ１が水素原子であり、Ｒ２が単結合である組み合わせ、Ｒ１がエチル基であり、Ｒ２がメチレン基である組み合わせなどが挙げられる。
　式（１）で表される化合物において、Ｙを前記化合物の中心部とした場合、例えば、Ｘが有するハロゲン原子の少なくとも１つは、前記化合物の末端に位置する。
　レジスト下層膜形成組成物において、式（１）で表される化合物は１種類であってもよし、２種類以上であってもよい。後述する式（１）で表される化合物の製造方法においては、２種類以上の式（１）で表される化合物の混合物が得られる場合があるが、レジスト下層膜形成組成物に、そのような混合物を用いてもい。
　式（１）で表される化合物の分子量としては、特に制限されないが、２００～２，０００が好ましく、３００～１，５００がより好ましく、５００～１，３００が特に好ましい。
＜＜式（１）で表される化合物の製造方法＞＞
　式（１）で表さる化合物の製造方法としては、特に制限されないが、例えば、下記式（１Ａ）で表される化合物と、下記式（１Ｂ）で表される化合物とを反応させる製造方法が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 （式（１Ａ）及び（１Ｂ）中、Ｘ、Ｙ、及びｎは、それぞれ式（１）中のＸ、Ｙ、及びｎと同義である。）
　式（１Ｂ）で表される化合物としては、例えば、下記式（１Ｂ－１）で表される化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 （式（１Ｂ－１）中、Ｘ１、及びＸ２は、それぞれ式（２）中のＸ１、及びＸ２と同義である。）
　式（１）で表さる化合物を製造する際の、式（１Ａ）で表される化合物と、式（１Ｂ）で表される化合物との配合モル比率（式（１Ａ）：式（１Ｂ））としては、１：ｎ～１：２ｎが挙げられる。ｎは、式（１Ａ）中のｎである。
　式（１Ａ）で表される化合物は、製造した物であってもよいし、市販品であってもよい。市販品としては、例えば、トリグリシジルイソシアヌル酸（日産化学社製）、１，３，４，６－テトラグリシジルグリコールウリル（四国化成社製）、デナコール　ＥＸ－６１４Ｂ（ソルビトールポリグリシジルエーテル、ナガセケムテックス社製）、デナコール　ＥＸ－３１３（グリセロールポリグリシジルエーテル、ナガセケムテックス社製）、デナコール　ＥＸ－５１２（ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、ナガセケムテックス社製）、デナコール　ＥＸ－３２１（トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、ナガセケムテックス社製）、デナコール　ＥＸ－３２１Ｌ（トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、ナガセケムテックス社製）などが挙げられる。これらは、単一の式（１Ａ）で表される化合物であってもよいし、２種以上の式（１Ａ）で表される化合物の混合物であってもよいし、１種又は２種以上の式（１Ａ）で表される化合物と他の化合物との混合物であってもよい。
　式（１）で表さる化合物の製造方法の反応形態の一例は、グリシジル基とカルボキシル基との付加反応である。その際、触媒として、四級アンモニウム塩、ホスホニウム塩などを用いてもよい。
　四級アンモニウム塩としては、例えば、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート、テトラブチルアンモニウムヘキサフルオロホスフェート、テトラブチルアンモニウムハイドロジェンサルフェート、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレート、テトラエチルアンモニウムｐ－トルエンスルホネート、Ｎ，Ｎ－ジメチル－Ｎ－ベンジルアニリニウムヘキサフルオロアンチモネート、Ｎ，Ｎ－ジメチル－Ｎ－ベンジルアニリニウムテトラフルオロボレート、Ｎ，Ｎ－ジメチル－Ｎ－ベンジルピリジニウムヘキサフルオロアンチモネート、Ｎ，Ｎ－ジエチル－Ｎ－ベンジルトリフルオロメタンスルホネート、Ｎ，Ｎ－ジメチル－Ｎ－（４－メトキシベンジル）ピリジニウムヘキサフルオロアンチモネート、Ｎ，Ｎ－ジエチル－Ｎ－（４－メトキシベンジル）トルイジニウムヘキサフルオロアンチモネートなどが挙げられる。
　ホスホニウム塩としては、例えば、トリフェニルベンジルホスホニウムクロライド、トリフェニルベンジルホスホニウムブロマイド、トリフェニルベンジルホスホニウムアイオダイド、トリエチルベンジルホスホニウムクロライド、テトラブチルホスホニウムブロマイドなどが挙げられる。
　触媒の使用量としては、特に限定されない。
　式（１）で表さる化合物の製造方法は、有機溶剤存在下で行ってもよいし、無溶剤下で行ってもよい。
　使用する有機溶剤としては、例えば、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類、アルキレングリコールジアルキルエーテル類、エステル類、ケトン類などが挙げられる。
　エーテル類としては、例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、ジイソプロピルエーテル、ジフェニルエーテル、アニソール、フェネトール、グアイアコールなど；アルキレングリコール類：エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールなどが挙げられる。
　アルキレングリコールモノアルキルエーテル類としては、例えば、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、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、ブチレングリコールモノメチルエーテル、ブ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などが挙げられる。
　アルキレングリコールジアルキルエーテル類としては、例えば、エチレングリコールジメチルエーテル（ＤＭＥ）、エチ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、ブチレングリコールジメチルエーテル、ブ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などが挙げられる。
　エステル類としては、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、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、プロピオン酸ブチル、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、ギ酸ブチル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、安息香酸ブチルなどが挙げられる。
　ケトン類としては、例えば、アセトン、アセチルアセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノンなどが挙げられる。
　式（１）で表さる化合物の製造方法における反応温度としては、特に限定されないが、例えば、２０℃～６０℃が挙げられる。
　式（１）で表さる化合物の製造方法における反応時間としては、特に限定されないが、例えば、１時間～７２時間が挙げられる。
　式（１）で表される化合物の製造方法においては、単一の式（１）で表される化合物が得られてもよいし、２種以上の式（１）で表される化合物の混合物が得られてもよいし、１種又は２種以上の式（１）で表される化合物とそれ以外の化合物との混合物が得られてもよい。式（１）で表される化合物の製造方法によって得られる生成物が混合物の場合、その混合物を精製してレジスト下層膜形成組成物の調製に用いてもよいし、その混合物を精製せずにレジスト下層膜形成組成物の調製に用いてもよい。
　レジスト下層膜形成組成物における前記式（１）で表される化合物の含有量としては、特に制限されないが、溶解性の観点から、レジスト下層膜形成組成物全体に対して、０．１質量％～５０質量％が好ましく、０．１質量％～１０質量％がより好ましい。
＜溶剤＞
　レジスト下層膜形成組成物に使用される溶剤は、常温で固体の含有成分を均一に溶解できる溶剤であれば特に限定は無いが、一般的に半導体リソグラフィー工程用薬液に用いられる有機溶剤が好ましい。具体的には、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、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、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、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、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プロピ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、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、４－メチル－２－ペンタノール、２－ヒドロキシイソ酪酸メチル、２－ヒドロキシイソ酪酸エチル、エトキシ酢酸エチル、酢酸２－ヒドロキシエチル、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、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、２－ヘプタノン、メトキシシクロペンタン、アニソール、γ－ブチロラクトン、Ｎ－メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、及びＮ，Ｎ－ジメチルアセトアミドが挙げられる。これらの溶剤は、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。
　これらの溶剤の中で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メチルエーテルアセテート、乳酸エチル、乳酸ブチル、及びシクロヘキサノンが好ましい。特にプロピレングリコールモノメチルエーテル及び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好ましい。
＜架橋剤＞
　レジスト下層膜形成組成物に任意成分として含まれる架橋剤は、前記式（１）で表される化合物が有する２級水酸基と反応する官能基を有する。
　架橋剤としては、例えば、ヘキサメトキシメチルメラミン、テトラメトキシメチルベンゾグアナミン、１，３，４，６－テトラキス（メトキシメチル）グリコールウリル（テトラメトキシメチルグリコールウリル）（ＰＯＷＤＥＲＬＩＮＫ〔登録商標〕１１７４）、１，３，４，６－テトラキス（ブトキシメチル）グリコールウリル、１，３，４，６－テトラキス（ヒドロキシメチル）グリコールウリル、１，３－ビス（ヒドロキシメチル）尿素、１，１，３，３－テトラキス（ブトキシメチル）尿素及び１，１，３，３－テトラキス（メトキシメチル）尿素などが挙げられる。
　また、架橋剤は、国際公開第２０１７／１８７９６９号公報に記載の、窒素原子と結合する下記式（１ｄ）で表される置換基を１分子中に２～６つ有する含窒素化合物であってもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 （式（１ｄ）中、Ｒ１はメチル基又はエチル基を表す。＊は窒素原子と結合する結合手を表す。）
　前記式（１ｄ）で表される置換基を１分子中に２～６つ有する含窒素化合物は下記式（１Ｅ）で表されるグリコールウリル誘導体であってよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 （式（１Ｅ）中、４つのＲ１はそれぞれ独立にメチル基又はエチル基を表し、Ｒ２及びＲ３はそれぞれ独立に水素原子、炭素原子数１～４のアルキル基、又はフェニル基を表す。）
　前記式（１Ｅ）で表されるグリコールウリル誘導体として、例えば、下記式（１Ｅ－１）～式（１Ｅ－６）で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
　前記式（１ｄ）で表される置換基を１分子中に２～６つ有する含窒素化合物は、窒素原子と結合する下記式（２ｄ）で表される置換基を１分子中に２～６つ有する含窒素化合物と下記式（３ｄ）で表される少なくとも１種の化合物とを反応させることで得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 （式（２ｄ）及び式（３ｄ）中、Ｒ１はメチル基又はエチル基を表し、Ｒ４は炭素原子数１～４のアルキル基を表す。＊は窒素原子と結合する結合手を表す。）
　前記式（１Ｅ）で表されるグリコールウリル誘導体は、下記式（２Ｅ）で表されるグリコールウリル誘導体と前記式（３ｄ）で表される少なくとも１種の化合物とを反応させることにより得られる。
　前記式（２ｄ）で表される置換基を１分子中に２～６つ有する含窒素化合物は、例えば、下記式（２Ｅ）で表されるグリコールウリル誘導体である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 （式（２Ｅ）中、Ｒ２及びＲ３はそれぞれ独立に水素原子、炭素原子数１～４のアルキル基、又はフェニル基を表し、Ｒ４はそれぞれ独立に炭素原子数１～４のアルキル基を表す。）
　前記式（２Ｅ）で表されるグリコールウリル誘導体として、例えば、下記式（２Ｅ－１）～式（２Ｅ－４）で表される化合物が挙げられる。さらに前記式（３ｄ）で表される化合物として、例えば下記式（３ｄ－１）及び式（３ｄ－２）で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
　前記窒素原子と結合する式（１ｄ）で表される置換基を１分子中に２～６つ有する含窒素化合物に係る内容については、ＷＯ２０１７／１８７９６９号公報の全開示が本願に援用される。
　前記架橋剤が使用される場合、当該架橋剤の含有割合は、前記式（１）で表される化合物に対し、例えば１質量％～５０質量％であり、好ましくは、５質量％～３０質量％である。
＜酸発生剤＞
　レジスト下層膜形成組成物に任意成分として含まれる酸発生剤は、熱酸発生剤、光酸発生剤何れも使用することができるが、熱酸発生剤を使用することが好ましい。
　前記熱酸発生剤としては、例えば、ｐ－トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ピリジニウム－ｐ－トルエンスルホネート（ピリジニウム－ｐ－トルエンスルホン酸）、ピリジニウムフェノールスルホン酸、ピリジニウム－ｐ－ヒドロキシベンゼンスルホン酸（ｐ－フェノールスルホン酸ピリジニウム塩）、ピリジニウム－トリフルオロメタンスルホン酸、サリチル酸、カンファースルホン酸、５－スルホサリチル酸、４－クロロベンゼンスルホン酸、４－ヒドロキシベンゼンスルホン酸、ベンゼンジスルホン酸、１－ナフタレンスルホン酸、クエン酸、安息香酸、ヒドロキシ安息香酸等のスルホン酸化合物及びカルボン酸化合物が挙げられる。
　前記光酸発生剤としては、例えば、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、例えば、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、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。
　前記酸発生剤は一種のみを使用することができ、または二種以上を組み合わせて使用することができる。
　前記酸発生剤が使用される場合、当該酸発生剤の含有割合は、前記架橋剤に対し、例えば０．１質量％～５０質量％であり、好ましくは、１質量％～３０質量％である。
＜その他の成分＞
　レジスト下層膜形成組成物には、ピンホールやストリエーション等の発生がなく、表面むらに対する塗布性をさらに向上させるために、さらに界面活性剤を添加することができる。界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタントリステアレート等のソルビタ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レート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類等のノニオン系界面活性剤、エフトップＥＦ３０１、ＥＦ３０３、ＥＦ３５２（（株）トーケムプロダクツ製、商品名）、メガファックＦ１７１、Ｆ１７３、Ｒ－３０（大日本インキ（株）製、商品名）、フロラードＦＣ４３０、ＦＣ４３１（住友スリーエム（株）製、商品名）、アサヒガードＡＧ７１０、サーフロンＳ－３８２、ＳＣ１０１、ＳＣ１０２、ＳＣ１０３、ＳＣ１０４、ＳＣ１０５、ＳＣ１０６（旭硝子（株）製、商品名）等のフッ素系界面活性剤、オルガノシロキサンポリマーＫＰ３４１（信越化学工業（株）製）等を挙げることができる。これらの界面活性剤の配合量は、レジスト下層膜形成組成物の全固形分に対して通常２．０質量％以下、好ましくは１．０質量％以下である。これらの界面活性剤は単独で添加してもよいし、また２種以上の組合せで添加することもできる。
　レジスト下層膜形成組成物が含む不揮発分、すなわち前記溶剤を除いた成分は例えば０．０１質量％～１０質量％である。
＜レジスト下層膜＞
　本発明に係るレジスト下層膜は、前述したレジスト下層膜形成組成物を半導体基板上に塗布し、焼成することにより製造することができる。
　レジスト下層膜は、レジスト下層膜形成組成物からなる塗布膜の焼成物である。
　本発明のレジスト下層膜形成組成物が塗布される半導体基板としては、例えば、シリコンウエハ、ゲルマニウムウエハ、及びヒ化ガリウム、リン化インジウム、窒化ガリウム、窒化インジウム、窒化アルミニウム等の化合物半導体ウエハが挙げられる。
　表面に無機膜が形成された半導体基板を用いる場合、当該無機膜は、例えば、ＡＬＤ（原子層堆積）法、ＣＶＤ（化学気相堆積）法、反応性スパッタ法、イオンプレーティング法、真空蒸着法、スピンコーティング法（スピンオングラス：ＳＯＧ）により形成される。前記無機膜として、例えば、ポリシリコン膜、酸化ケイ素膜、窒化珪素膜、ＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏ－Ｐｈｏｓｐｈｏ　Ｓｉｌｉｃａｔｅ　Ｇｌａｓｓ）膜、窒化チタン膜、窒化酸化チタン膜、タングステン膜、窒化ガリウム膜、及びヒ化ガリウム膜が挙げられる。
　このような半導体基板上に、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する。その後、ホットプレート等の加熱手段を用いてベークすることによりレジスト下層膜を形成する。ベーク条件としては、ベーク温度１００℃～４００℃、ベーク時間０．３分～６０分間の中から適宜、選択される。好ましくは、ベーク温度１２０℃～３５０℃、ベーク時間０．５分～３０分間、より好ましくは、ベーク温度１５０℃～３００℃、ベーク時間０．８分～１０分間である。
　形成されるレジスト下層膜の膜厚としては、例えば０．００１μｍ（１ｎｍ）～１０μｍ、０．００２μｍ（２ｎｍ）～１μｍ、０．００５μｍ（５ｎｍ）～０．５μｍ（５００ｎｍ）、０．００１μｍ（１ｎｍ）～０．０５μｍ（５０ｎｍ）、０．００２μｍ（２ｎｍ）～０．０５μｍ（５０ｎｍ）、０．００３μｍ（３ｎｍ）～０．０５μｍ（５０ｎｍ）、０．００４μｍ（４ｎｍ）～０．０５μｍ（５０ｎｍ）、０．００５μｍ（５ｎｍ）～０．０５μｍ（５０ｎｍ）、０．００３μｍ（３ｎｍ）～０．０３μｍ（３０ｎｍ）、０．００３μｍ（３ｎｍ）～０．０２μｍ（２０ｎｍ）、０．００５μｍ（５ｎｍ）～０．０２μｍ（２０ｎｍ）である。ベーク時の温度が、上記範囲より低い場合には架橋が不十分となる。一方、ベーク時の温度が上記範囲より高い場合は、レジスト下層膜が熱によって分解してしまうことがある。
＜パターンニングされたレジスト膜を有する半導体基板の製造方法、半導体装置の製造方法＞
　パターンニングされたレジスト膜を有する半導体基板の製造方法は、少なくとも以下の工程を含む。
　・半導体基板上に本発明のレジスト下層膜形成組成物を塗布しベークしてレジスト下層膜を形成する工程
　・レジスト下層膜上にレジストを塗布しベークしてレジスト膜を形成する工程
　・レジスト下層膜とレジスト膜とで被覆された半導体基板を露光する工程
　・露光後のレジスト膜を現像し、レジスト膜をパターニングする工程
　半導体装置の製造方法は、少なくとも以下の工程を含む。
　・半導体基板上に、本発明のレジスト下層膜形成組成物からなるレジスト下層膜を形成する工程
　・レジスト下層膜の上にレジスト膜を形成する工程
　・レジスト膜に対する光又は電子線の照射とその後の現像によりレジストパターンを形成する工程
　・形成されたレジストパターンを介してレジスト下層膜をエッチングすることによりパターン化されたレジスト下層膜を形成する工程と、
　・パターン化されたレジスト下層膜により半導体基板を加工する工程
　パターンニングされたレジスト膜を有する半導体基板の製造方法及び半導体装置の製造方法は、例えば、以下の工程を経る。通常、レジスト下層膜の上にフォトレジスト層を形成して製造される。レジスト下層膜の上に公知の方法で塗布、焼成して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。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、メタル元素を含有するレジストなどがある。例えば、ＪＳＲ（株）製商品名Ｖ１４６Ｇ、シプレー社製商品名ＡＰＥＸ－Ｅ、住友化学（株）製商品名ＰＡＲ７１０、及び信越化学工業（株）製商品名ＡＲ２７７２、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、ＷＯ２０１９／１８８５９５、ＷＯ２０１９／１８７８８１、ＷＯ２０１９／１８７８０３、ＷＯ２０１９／１６７７３７、ＷＯ２０１９／１６７７２５、ＷＯ２０１９／１８７４４５、ＷＯ２０１９／１６７４１９、ＷＯ２０１９／１２３８４２、ＷＯ２０１９／０５４２８２、ＷＯ２０１９／０５８９４５、ＷＯ２０１９／０５８８９０、ＷＯ２０１９／０３９２９０、ＷＯ２０１９／０４４２５９、ＷＯ２０１９／０４４２３１、ＷＯ２０１９／０２６５４９、ＷＯ２０１８／１９３９５４、ＷＯ２０１９／１７２０５４、ＷＯ２０１９／０２１９７５、ＷＯ２０１８／２３０３３４、ＷＯ２０１８／１９４１２３、特開２０１８－１８０５２５、ＷＯ２０１８／１９００８８、特開２０１８－０７０５９６、特開２０１８－０２８０９０、特開２０１６－１５３４０９、特開２０１６－１３０２４０、特開２０１６－１０８３２５、特開２０１６－０４７９２０、特開２０１６－０３５５７０、特開２０１６－０３５５６７、特開２０１６－０３５５６５、特開２０１９－１０１４１７、特開２０１９－１１７３７３、特開２０１９－０５２２９４、特開２０１９－００８２８０、特開２０１９－００８２７９、特開２０１９－００３１７６、特開２０１９－００３１７５、特開２０１８－１９７８５３、特開２０１９－１９１２９８、特開２０１９－０６１２１７、特開２０１８－０４５１５２、特開２０１８－０２２０３９、特開２０１６－０９０４４１、特開２０１５－１０８７８、特開２０１２－１６８２７９、特開２０１２－０２２２６１、特開２０１２－０２２２５８、特開２０１１－０４３７４９、特開２０１０－１８１８５７、特開２０１０－１２８３６９、ＷＯ２０１８／０３１８９６、特開２０１９－１１３８５５、ＷＯ２０１７／１５６３８８、ＷＯ２０１７／０６６３１９、特開２０１８－４１０９９、ＷＯ２０１６／０６５１２０、ＷＯ２０１５／０２６４８２、特開２０１６－２９４９８、特開２０１１－２５３１８５等に記載のレジスト組成物、感放射性樹脂組成物、有機金属溶液に基づいた高解像度パターニング組成物等のいわゆるレジスト組成物、金属含有レジスト組成物が使用できるが、これらに限定されない。
　レジスト組成物としては、例えば、以下の組成物が挙げられる。
　酸の作用により脱離する保護基で極性基が保護された酸分解性基を有する繰り返し単位を有する樹脂Ａ、及び、下記一般式（２１）で表される化合物を含む、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
 　一般式（２１）中、ｍは、１～６の整数を表す。
　Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、フッ素原子又はパーフルオロアルキル基を表す。
　Ｌ１は、－Ｏ－、－Ｓ－、－ＣＯＯ－、－ＳＯ２－、又は、－ＳＯ３－を表す。
　Ｌ２は、置換基を有していてもよいアルキレン基又は単結合を表す。
　Ｗ１は、置換基を有していてもよい環状有機基を表す。
　Ｍ＋は、カチオンを表す。
　金属－酸素共有結合を有する化合物と、溶媒とを含有し、上記化合物を構成する金属元素が、周期表第３族～第１５族の第３周期～第７周期に属する、極端紫外線又は電子線リソグラフィー用金属含有膜形成組成物。
　下記式（３１）で表される第１構造単位及び下記式（３２）で表され酸解離性基を含む第２構造単位を有する重合体と、酸発生剤とを含有する、感放射線性樹脂組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
 （式（３１）中、Ａｒは、炭素数６～２０のアレーンから（ｎ＋１）個の水素原子を除いた基である。Ｒ１は、ヒドロキシ基、スルファニル基又は炭素数１～２０の１価の有機基である。ｎは、０～１１の整数である。ｎが２以上の場合、複数のＲ１は同一又は異なる。Ｒ２は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。式（３２）中、Ｒ３は、上記酸解離性基を含む炭素数１～２０の１価の基である。Ｚは、単結合、酸素原子又は硫黄原子である。Ｒ４は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。）
　環状炭酸エステル構造を有する構造単位、下記式で表される構造単位及び酸不安定基を有する構造単位を含む樹脂（Ａ１）と、酸発生剤とを含有するレジスト組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 　［式中、
　Ｒ２は、ハロゲン原子を有してもよい炭素数１～６のアルキル基、水素原子又はハロゲン原子を表し、Ｘ１は、単結合、－ＣＯ－Ｏ－＊又は－ＣＯ－ＮＲ４－＊を表し、＊は－Ａｒとの結合手を表し、Ｒ４は、水素原子又は炭素数１～４のアルキル基を表し、Ａｒは、ヒドロキシ基及びカルボキシル基からなる群から選ばれる１以上の基を有していてもよい炭素数６～２０の芳香族炭化水素基を表す。］
　レジスト膜としては、例えば、以下が挙げられる。
　下記式（ａ１）で表される繰り返し単位及び／又は下記式（ａ２）で表される繰り返し単位と、露光によりポリマー主鎖に結合した酸を発生する繰り返し単位とを含むベース樹脂を含むレジスト膜。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
 （式（ａ１）及び式（ａ２）中、ＲＡは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基である。Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、炭素数４～６の３級アルキル基である。Ｒ３は、それぞれ独立に、フッ素原子又はメチル基である。ｍは、０～４の整数である。Ｘ１は、単結合、フェニレン基若しくはナフチレン基、又はエステル結合、ラクトン環、フェニレン基及びナフチレン基から選ばれる少なくとも１種を含む炭素数１～１２の連結基である。Ｘ２は、単結合、エステル結合又はアミド結合である。）
　レジスト材料としては、例えば、以下が挙げられる。
　下記式（ｂ１）又は式（ｂ２）で表される繰り返し単位を有するポリマーを含むレジスト材料。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
 （式（ｂ１）及び式（ｂ２）中、ＲＡは、水素原子又はメチル基である。Ｘ１は、単結合又はエステル基である。Ｘ２は、直鎖状、分岐状若しくは環状の炭素数１～１２のアルキレン基又は炭素数６～１０のアリーレン基であり、該アルキレン基を構成するメチレン基の一部が、エーテル基、エステル基又はラクトン環含有基で置換されていてもよく、また、Ｘ２に含まれる少なくとも１つの水素原子が臭素原子で置換されている。Ｘ３は、単結合、エーテル基、エステル基、又は炭素数１～１２の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキレン基であり、該アルキレン基を構成するメチレン基の一部が、エーテル基又はエステル基で置換されていてもよい。Ｒｆ１～Ｒｆ４は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又はトリフルオロメチル基であるが、少なくとも１つはフッ素原子又はトリフルオロメチル基である。また、Ｒｆ１及びＲｆ２が合わさってカルボニル基を形成してもよい。Ｒ１～Ｒ５は、それぞれ独立に、直鎖状、分岐状若しくは環状の炭素数１～１２のアルキル基、直鎖状、分岐状若しくは環状の炭素数２～１２のアルケニル基、炭素数２～１２のアルキニル基、炭素数６～２０のアリール基、炭素数７～１２のアラルキル基、又は炭素数７～１２のアリールオキシアルキル基であり、これらの基の水素原子の一部又は全部が、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ハロゲン原子、オキソ基、シアノ基、アミド基、ニトロ基、スルトン基、スルホン基又はスルホニウム塩含有基で置換されていてもよく、これらの基を構成するメチレン基の一部が、エーテル基、エステル基、カルボニル基、カーボネート基又はスルホン酸エステル基で置換されていてもよい。また、Ｒ１とＲ２とが結合して、これらが結合する硫黄原子と共に環を形成してもよい。）
　下記式（ａ）で表される繰り返し単位を含むポリマーを含むベース樹脂を含むレジスト材料。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
 （式（ａ）中、ＲＡは、水素原子又はメチル基である。Ｒ１は、水素原子又は酸不安定基である。Ｒ２は、直鎖状、分岐状若しくは環状の炭素数１～６のアルキル基、又は臭素以外のハロゲン原子である。Ｘ１は、単結合若しくはフェニレン基、又はエステル基若しくはラクトン環を含んでいてもよい直鎖状、分岐状若しくは環状の炭素数１～１２のアルキレン基である。Ｘ２は、－Ｏ－、－Ｏ－ＣＨ２－又は－ＮＨ－である。ｍは、１～４の整数である。ｕは、０～３の整数である。ただし、ｍ＋ｕは、１～４の整数である。）
　露光により酸を発生し、酸の作用により現像液に対する溶解性が変化するレジスト組成物であって、
　　酸の作用により現像液に対する溶解性が変化する基材成分（Ａ）及びアルカリ現像液に対して分解性を示すフッ素添加剤成分（Ｆ）を含有し、
　　前記フッ素添加剤成分（Ｆ）は、塩基解離性基を含む構成単位（ｆ１）と、下記一般式（ｆ２－ｒ－１）で表される基を含む構成単位（ｆ２）と、を有するフッ素樹脂成分（Ｆ１）を含有する、レジスト組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
 ［式（ｆ２－ｒ－１）中、Ｒｆ２１は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、水酸基、ヒドロキシアルキル基又はシアノ基である。ｎ”は、０～２の整数である。＊は結合手である。］
　前記構成単位（ｆ１）は、下記一般式（ｆ１－１）で表される構成単位、又は下記一般式（ｆ１－２）で表される構成単位を含む。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
 ［式（ｆ１－１）、（ｆ１－２）中、Ｒは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数１～５のアルキル基又は炭素数１～５のハロゲン化アルキル基である。Ｘは、酸解離性部位を有さない２価の連結基である。Ａａｒｙｌは、置換基を有していてもよい２価の芳香族環式基である。Ｘ０１は、単結合又は２価の連結基である。Ｒ２は、それぞれ独立に、フッ素原子を有する有機基である。］
　コーティング、コーティング溶液、及びコーティング組成物としては、例えば、以下が挙げられる。
　金属炭素結合および／または金属カルボキシラート結合により有機配位子を有する金属オキソ－ヒドロキソネットワークを含むコーティング。
　無機オキソ／ヒドロキソベースの組成物。
　コーティング溶液であって、有機溶媒；第一の有機金属組成物であって、式ＲｚＳｎＯ（２－（ｚ／２）－（ｘ／２））（ＯＨ）ｘ（ここで、０＜ｚ≦２および０＜（ｚ＋ｘ）≦４である）、式Ｒ’ｎＳｎＸ４－ｎ（ここで、ｎ＝１または２である）、またはそれらの混合物によって表され、ここで、ＲおよびＲ’が、独立して、１～３１個の炭素原子を有するヒドロカルビル基であり、およびＸが、Ｓｎに対する加水分解性結合を有する配位子またはそれらの組合せである、第一の有機金属組成物；および加水分解性の金属化合物であって、式ＭＸ’ｖ（ここで、Ｍが、元素周期表の第２～１６族から選択される金属であり、ｖ＝２～６の数であり、およびＸ’が、加水分解性のＭ－Ｘ結合を有する配位子またはそれらの組合せである）によって表される、加水分解性の金属化合物を含む、コーティング溶液。
　有機溶媒と、式ＲＳｎＯ（３／２－ｘ／２）（ＯＨ）ｘ（式中、０＜ｘ＜３）で表される第１の有機金属化合物とを含むコーティング溶液であって、前記溶液中に約０．００２５Ｍ～約１．５Ｍのスズが含まれ、Ｒが３～３１個の炭素原子を有するアルキル基またはシクロアルキル基であり、前記アルキル基またはシクロアルキル基が第２級または第３級炭素原子においてスズに結合された、コーティング溶液。
　水と、金属亜酸化物陽イオンと、多原子無機陰イオンと、過酸化物基を含んで成る感放射線リガンドとの混合物を含んで成る無機パターン形成前駆体水溶液。
　露光は、所定のパターンを形成するためのマスク（レチクル）を通して行われ、例えば、ｉ線、ＫｒＦエキシマレーザー、ＡｒＦエキシマレーザー、ＥＵＶ（極端紫外線）またはＥＢ（電子線）が使用されるが、本発明のレジスト下層膜形成組成物は、ＥＢ（電子線）又はＥＵＶ（極端紫外線）露光用に適用されることが好ましく、ＥＵＶ（極端紫外線）露光用に適用されることが好ましい。現像にはアルカリ現像液が用いられ、現像温度５℃～５０℃、現像時間１０秒～３００秒から適宜選択される。アルカリ現像液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、ｎ－プロピルアミン等の第一アミン類、ジエチルアミン、ジーｎ－ブチルアミン等の第二アミン類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の第三アミン類、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルコールアミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、コリン等の第４級アンモニウム塩、ピロール、ピペリジン等の環状アミン類、等のアルカリ類の水溶液を使用することができる。さらに、上記アルカリ類の水溶液にイソプロピルアルコール等のアルコール類、ノニオン系等の界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。これらの中で好ましい現像液は第四級アンモニウム塩の水溶液、さらに好ましくはテトラメチルアンモニウムヒドロキシドの水溶液及びコリンの水溶液である。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。アルカリ現像液に代えて、酢酸ブチル等の有機溶媒で現像を行い、フォトレジストのアルカリ溶解速度が向上していない部分を現像する方法を用いることもできる。上記工程を経て、パターンニングされたレジスト膜を有する半導体基板が製造できる。
　次いで、形成したレジストパターンをマスクとして、前記レジスト下層膜をドライエッチングする。その際、用いた半導体基板の表面に前記無機膜が形成されている場合、その無機膜の表面を露出させ、用いた半導体基板の表面に前記無機膜が形成されていない場合、その半導体基板の表面を露出させる。その後半導体基板を公知の方法（ドライエッチング法等）により半導体基板を加工する工程を経て、半導体装置が製造できる。
　次に実施例を挙げ本発明の内容を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
　本明細書の合成例に示す生成物の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（以下、ＧＰＣと略称する）による測定結果である。測定には東ソー（株）製ＧＰＣ装置を用い、測定条件等は次のとおりである。
　・ＧＰＣカラム：Ｓｈｏｄｅｘ　ＫＦ８０３Ｌ、Ｓｈｏｄｅｘ　ＫＦ８０２、Ｓｈｏｄｅｘ　ＫＦ８０１〔登録商標〕（昭和電工（株））
　・カラム温度：４０℃
　・溶媒：テトラヒドロキシフラン（ＴＨＦ）
　・流量：１．０ｍｌ／分
　・標準試料：ポリスチレン（東ソー（株）製）
＜合成例１＞
　トリグリシジルイソシアヌル酸（日産化学（株）製）５．００ｇ、３，３，３－トリフルオロプロピオン酸（東京化成工業（株）製）６．５７ｇ、及びテトラブチルホスホニウムブロマイド（ＡＣＲＯＳＳ社製）０．１９ｇを、反応容器中のプロピレングリコールモノメチルエーテル１７．６５ｇに加え溶解させた。反応容器を窒素置換後、１０５℃で２４時間反応させ、溶液を得た。当該溶液は、室温に冷却しても白濁等を生じることはなく、プロピレングリコールモノメチルエーテルに対する溶解性は良好である。ＧＰＣ分析を行ったところ、得られた溶液中の生成物は標準ポリスチレン換算にて重量平均分子量６９２、分散度は１．３１であった。本合成例で得られた主な化合物は、下記式（１ａ）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
＜合成例２＞
　トリグリシジルイソシアヌル酸（日産化学（株）製）５．００ｇ、３－ヨードプロピオン酸（東京化成工業（株）製）１０．９ｇ、及びテトラブチルホスホニウムブロマイド（ＡＣＲＯＳＳ社製）０．１９ｇを、反応容器中のプロピレングリコールモノメチルエーテル２４．１８ｇに加え溶解させた。反応容器を窒素置換後、４０℃で４８時間反応させ、溶液を得た。当該溶液は、室温に冷却しても白濁等を生じることはなく、プロピレングリコールモノメチルエーテルに対する溶解性は良好である。ＧＰＣ分析を行ったところ、得られた溶液中の生成物は標準ポリスチレン換算にて重量平均分子量９０１、分散度は１．３４であった。本合成例で得られた主な化合物は、下記式（２ａ）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
＜合成例３＞
　１，３，４，６－テトラグリシジルグリコールウリル（四国化成（株）製）７．００ｇ、３，３，３－トリフルオロプロピオン酸（東京化成工業（株）製）６．６１ｇ、及びテトラブチルホスホニウムブロマイド（ＡＣＲＯＳＳ社製）０．０８ｇを、反応容器中のプロピレングリコールモノメチルエーテル８．８９ｇに加え溶解させた。反応容器を窒素置換後、１０５℃で２４時間反応させ、溶液を得た。当該溶液は、室温に冷却しても白濁等を生じることはなく、プロピレングリコールモノメチルエーテルに対する溶解性は良好である。ＧＰＣ分析を行ったところ、得られた溶液中の生成物は標準ポリスチレン換算にて重量平均分子量８８７、分散度は１．２４であった。本合成例で得られた主な化合物は、下記式（１ｂ）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
＜合成例４＞
　１，３，４，６－テトラグリシジルグリコールウリル（四国化成（株）製）８．００ｇ、３－ヨードプロピオン酸（東京化成工業（株）製）５．５３ｇ、及びテトラブチルホスホニウムブロマイド（ＡＣＲＯＳＳ社製）０．０８ｇを、反応容器中のプロピレングリコールモノメチルエーテル６．６９ｇに加え溶解させた。反応容器を窒素置換後、１０５℃で２４時間反応させ、溶液を得た。当該溶液は、室温に冷却しても白濁等を生じることはなく、プロピレングリコールモノメチルエーテルに対する溶解性は良好である。ＧＰＣ分析を行ったところ、得られた溶液中の生成物は標準ポリスチレン換算にて重量平均分子量１１９７、分散度は１．４２であった。本合成例で得られた主な化合物は、下記式（２ｂ）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
＜比較合成例１＞
　トリグリシジルイソシアヌル酸（日産化学（株）製）５.００ｇ、プロピオン酸（東京化成工業（株）製）８．５５ｇ、及びテトラブチルホスホニウムブロマイド（ＡＣＲＯＳＳ社製）０．１９ｇを、反応容器中のプロピレングリコールモノメチルエーテル２４．１８ｇに加え溶解させた。反応容器を窒素置換後、１０５℃で２４時間反応させ、溶液を得た。当該溶液は、室温に冷却しても白濁等を生じることはなく、プロピレングリコールモノメチルエーテルに対する溶解性は良好である。ＧＰＣ分析を行ったところ、得られた溶液中の生成物は標準ポリスチレン換算にて重量平均分子量５６２、分散度は１．２１であった。本合成例で得られた主な化合物は、下記式（１ｃ）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
＜比較合成例２＞
　１，３，４，６－テトラグリシジルグリコールウリル（四国化成（株）製）８．００ｇ、プロピオン酸（東京化成工業（株）製）１１．０８ｇ、及びテトラブチルホスホニウムブロマイド（ＡＣＲＯＳＳ社製）０．１９ｇを、反応容器中のプロピレングリコールモノメチルエーテル２４．１８ｇに加え溶解させた。反応容器を窒素置換後、１０５℃で２４時間反応させ、溶液を得た。当該溶液は、室温に冷却しても白濁等を生じることはなく、プロピレングリコールモノメチルエーテルに対する溶解性は良好である。ＧＰＣ分析を行ったところ、得られた溶液中の生成物は標準ポリスチレン換算にて重量平均分子量６８７、分散度は１．２１であった。本合成例で得られた主な化合物は、下記式（２ｃ）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
＜実施例１＞
　上記合成例１で得られた溶液４．２５ｇ（固形分：１６．７重量％）に、テトラメトキシメチルグリコールウリル（日本サイテックインダストリーズ（株）製）０．２５ｇ、ピリジニウムフェノールスルホン酸０．０３６ｇ、プロピレングリコールモノメチルエーテル１７５．５３ｇ及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート１９．９２ｇを加え溶解させた。その後孔径０．０５μｍのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過して、リソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物とした。
＜実施例２＞
　上記合成例２で得られた溶液９．２４ｇ（固形分：１２．７重量％）に、テトラメトキシメチルグリコールウリル（日本サイテックインダストリーズ（株）製）０．４１ｇ、ピリジニウムフェノールスルホン酸０．０５９ｇ、プロピレングリコールモノメチルエーテル２６０．２６ｇ及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート２９．８３ｇを加え溶解させた。その後孔径０．０５μｍのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過して、リソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物とした。
＜実施例３＞
　上記合成例３で得られた溶液７．１８ｇ（固形分：９．９重量％）に、テトラメトキシメチルグリコールウリル（日本サイテックインダストリーズ（株）製）０．２５ｇ、ピリジニウムフェノールスルホン酸０．０３６ｇ、プロピレングリコールモノメチルエーテル１７２．６３ｇ及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート１９．９０ｇを加え溶解させた。その後孔径０．０５μｍのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過して、リソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物とした。
＜実施例４＞
　上記合成例４で得られた溶液９．３８ｇ（固形分：９．１重量％）に、テトラメトキシメチルグリコールウリル（日本サイテックインダストリーズ（株）製）０．２５ｇ、ピリジニウムフェノールスルホン酸０．０３６ｇ、プロピレングリコールモノメチルエーテル１７０．３９ｇ及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート１９．９０ｇを加え溶解させた。その後孔径０．０５μｍのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過して、リソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物とした。
＜比較例１＞
　上記比較合成例１で得られた溶液８．５７ｇ（固形分：１０．０重量％）に、テトラメトキシメチルグリコールウリル（日本サイテックインダストリーズ（株）製）０．２５ｇ、ピリジニウムフェノールスルホン酸０．０３６ｇ、プロピレングリコールモノメチルエーテル１７１．３９ｇ及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート１９．９０ｇを加え溶解させた。その後孔径０．０５μｍのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過して、リソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物とした。
＜比較例２＞
　上記比較合成例２で得られた溶液８．５７ｇ（固形分：１０．０重量％）に、テトラメトキシメチルグリコールウリル（日本サイテックインダストリーズ（株）製）０．２５ｇ、ピリジニウムフェノールスルホン酸０．０３６ｇ、プロピレングリコールモノメチルエーテル１７１．３９ｇ及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート１９．９０ｇを加え溶解させた。その後孔径０．０５μｍのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過して、リソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物とした。
〔フォトレジスト溶剤への溶出試験〕
　実施例１、実施例２、実施例３、実施例４及び比較例１、比較例２のレジスト下層膜形成組成物を、それぞれ、スピナーにより、半導体基板であるシリコンウェハー上に塗布した。そのシリコンウェハーをホットプレート上に配置し、２０５℃で１分間ベークし、レジスト下層膜（膜厚５ｎｍ）を形成した。これらのレジスト下層膜をフォトレジストに使用する溶剤である乳酸エチル／プロピレングリコールモノメチルエーテル＝７０／３０（質量比）の混合溶剤に浸漬し、それらの溶剤に不溶であることを確認した。
〔電子線描画装置によるポジ型レジストパターンの形成〕
　実施例１、実施例２、実施例３、実施例４及び比較例１、比較例２のレジスト下層膜形成組成物を、スピナーを用いてシリコンウェハー上にそれぞれ塗布した。そのシリコンウェハーを、ホットプレート上で２０５℃、６０秒間ベークし、膜厚５ｎｍのレジスト下層膜を得た。そのレジスト下層膜上に、ＥＵＶ用ポジ型レジスト溶液（メタクリルポリマー含有）をスピンコートし、１１０℃で６０秒間加熱し、ＥＵＶレジスト膜を形成した。そのレジスト膜に対し、電子線描画装置（ＥＬＳ－Ｇ１３０）を用い、所定の条件で露光した。露光後、９０℃で６０秒間ベーク（ＰＥＢ）を行い、クーリングプレート上で室温まで冷却し、アルカリ現像液（２．３８％ＴＭＡＨ）で現像した後、２２ｎｍライン／４４ｎｍピッチのレジストパターンを形成した。レジストパターンの測長には走査型電子顕微鏡（（株）日立ハイテクノロジーズ製、ＣＧ４１００）を用いた。上記レジストパターンの形成において、ＣＤサイズ２２ｎｍのラインパターンを形成した場合は「良好」、ラインパターンが倒れもしくは剥がれが見られた場合には「不良」と示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000033
　実施例１、実施例２、実施例３、実施例４においていずれも比較例１、比較例２と比較して、ラインパターンの倒れや剥がれが抑制可能であり、良好なパターン形成能を有することが示唆された。
　本発明は、所望のレジストパターンを形成できるレジスト下層膜を形成するためのレジスト下層膜組成物、並びに該レジスト下層膜形成組成物を用いた、レジストパターン付き半導体基板の製造方法、及び半導体装置の製造方法に好適に用いることができる。

Claims (14)

  1. 　下記式（１）で表される化合物、及び溶剤を含む、レジスト下層膜形成組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     （式（１）中、Ｘは、それぞれ独立して、ハロゲン原子、又は少なくとも１つのハロゲン原子を有する１価の有機基を表す。Ｙは、ｎ価の基を表す。ｎは、２～６の整数を表す。）
  2. 　Ｘが、下記式（２）で表される、請求項１に記載のレジスト下層膜形成組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
     （式（２）中、Ｘ１は、少なくとも１つのハロゲン原子を有する１価の炭化水素基を表す。Ｘ２は、－Ｏ－ＣＯ－＊１（＊１は、Ｘ１との結合手を表す。）、－ＮＲ－（Ｒは、炭素原子数１～１２の１価の有機基を表す。）、又は－Ｓ－を表す。＊は、結合手を表す。）
  3. 　Ｘ１が、少なくとも１つのハロゲン原子を有する炭素原子数１～１２のアルキル基である、請求項２に記載のレジスト下層膜形成組成物。
  4. 　Ｙの構成原子数が、５～３０である、請求項１に記載のレジスト下層膜形成組成物。
  5. 　Ｙが、炭素原子と、窒素原子及び酸素原子の少なくともいずれかとを有する、請求項１に記載のレジスト下層膜形成組成物。
  6. 　Ｙが、下記式（１１）又は（１２）で表される、請求項１に記載のレジスト下層膜形成組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
     （式（１１）及び（１２）中、＊は、結合手を表す。）
  7. 　Ｘが有するハロゲン原子の数が、１～５である、請求項１に記載のレジスト下層膜形成組成物。
  8. 　前記式（１）で表される化合物において、Ｙを前記化合物の中心部とした場合、Ｘが有するハロゲン原子の少なくとも１つは、前記化合物の末端に位置する、請求項１に記載のレジスト下層膜形成組成物。
  9. 　前記ハロゲン原子が、フッ素原子又はヨウ素原子である、請求項１に記載のレジスト下層膜形成組成物。
  10. 　架橋剤をさらに含む、請求項１に記載のレジスト下層膜形成組成物。
  11. 　酸発生剤をさらに含む、請求項１に記載のレジスト下層膜形成組成物。
  12. 　請求項１～１１のいずれかに記載のレジスト下層膜形成組成物からなる塗布膜の焼成物であるレジスト下層膜。
  13. 　半導体基板上に請求項１～１１のいずれかに記載のレジスト下層膜形成組成物を塗布しベークしてレジスト下層膜を形成する工程と、
    　前記レジスト下層膜上にレジストを塗布しベークしてレジスト膜を形成する工程と、
    　前記レジスト下層膜と前記レジスト膜とで被覆された前記半導体基板を露光する工程と、
    　露光後の前記レジスト膜を現像し、前記レジスト膜をパターニングする工程と、
    を含む、パターニングされたレジスト膜を有する半導体基板の製造方法。
  14. 　半導体基板上に、請求項１～１１のいずれかに記載のレジスト下層膜形成組成物からなるレジスト下層膜を形成する工程と、
    　前記レジスト下層膜の上にレジスト膜を形成する工程と、
    　前記レジスト膜に対する光又は電子線の照射とその後の現像によりレジストパターンを形成する工程と、
    　形成された前記レジストパターンを介して前記レジスト下層膜をエッチングすることによりパターン化されたレジスト下層膜を形成する工程と、
    　パターン化された前記レジスト下層膜により半導体基板を加工する工程と、
    を含む、半導体装置の製造方法。
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