JP2019200244A - Film-forming material for lithography, film-forming composition for lithography, underlay film for lithography and patterning method - Google Patents
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Abstract
【課題】湿式プロセスが適用可能であり、耐熱性、エッチング耐性、段差基板への埋め込み特性及び膜の平坦性に優れるフォトレジスト下層膜を形成するために有用なリソグラフィー用膜形成材料等の提供。【解決手段】オキサジン化合物を含有する、リソグラフィー用膜形成材料。【選択図】なしPROBLEM TO BE SOLVED: To provide a film forming material for lithography useful for forming a photoresist underlayer film which is applicable to a wet process and is excellent in heat resistance, etching resistance, burying property on a stepped substrate and film flatness. A film-forming material for lithography containing an oxazine compound. [Selection diagram] None
Description
本発明は、リソグラフィー用膜形成材料、該材料を含有するリソグラフィー用膜形成用組成物、該組成物を用いて形成されるリソグラフィー用下層膜及び該組成物を用いるパターン形成方法(例えば、レジストパターン方法又は回路パターン方法)に関する。 The present invention relates to a film forming material for lithography, a composition for forming a film for lithography containing the material, a lower layer film for lithography formed using the composition, and a pattern forming method using the composition (for example, a resist pattern). Method or circuit pattern method).
半導体デバイスの製造において、フォトレジスト材料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。近年、LSIの高集積化と高速度化に伴い、パターンルールによる更なる微細化が求められている。そして、現在汎用技術として用いられている光露光を用いたリソグラフィーにおいては、光源の波長に由来する本質的な解像度の限界に近づきつつある。 In the manufacture of semiconductor devices, fine processing by lithography using a photoresist material is performed. In recent years, with the higher integration and higher speed of LSI, further miniaturization by a pattern rule is required. In lithography using light exposure, which is currently used as a general-purpose technology, the limit of the essential resolution derived from the wavelength of the light source is approaching.
レジストパターン形成の際に使用するリソグラフィー用の光源は、KrFエキシマレーザー(248nm)からArFエキシマレーザー(193nm)へと短波長化されている。しかしながら、レジストパターンの微細化が進むと、解像度の問題若しくは現像後にレジストパターンが倒れるといった問題が生じてくるため、レジストの薄膜化が望まれるようになる。ところが、単にレジストの薄膜化を行うと、基板加工に十分なレジストパターンの膜厚を得ることが難しくなる。そのため、レジストパターンだけではなく、レジストと加工する半導体基板との間にレジスト下層膜を作製し、このレジスト下層膜にも基板加工時のマスクとしての機能を持たせるプロセスが必要になってきた。 The light source for lithography used in forming the resist pattern is shortened from KrF excimer laser (248 nm) to ArF excimer laser (193 nm). However, as the miniaturization of the resist pattern progresses, there arises a problem of resolution or a problem that the resist pattern collapses after development. Therefore, it is desired to reduce the thickness of the resist. However, simply thinning the resist makes it difficult to obtain a resist pattern film thickness sufficient for substrate processing. Therefore, not only a resist pattern but also a process in which a resist underlayer film is formed between the resist and a semiconductor substrate to be processed and the resist underlayer film also has a function as a mask during substrate processing has become necessary.
現在、このようなプロセス用のレジスト下層膜として、種々のものが知られている。例えば、従来のエッチング速度の速いレジスト下層膜とは異なり、レジストに近いドライエッチング速度の選択比を持つリソグラフィー用レジスト下層膜を実現するものとして、所定のエネルギーが印加されることにより末端基が脱離してスルホン酸残基を生じる置換基を少なくとも有する樹脂成分と溶媒とを含有する多層レジストプロセス用下層膜形成材料が提案されている(特許文献1参照。)。また、レジストに比べて小さいドライエッチング速度の選択比を持つリソグラフィー用レジスト下層膜を実現するものとして、特定の繰り返し単位を有する重合体を含むレジスト下層膜材料が提案されている(特許文献2参照。)。さらに、半導体基板に比べて小さいドライエッチング速度の選択比を持つリソグラフィー用レジスト下層膜を実現するものとして、アセナフチレン類の繰り返し単位と、置換又は非置換のヒドロキシ基を有する繰り返し単位とを共重合してなる重合体を含むレジスト下層膜材料が提案されている(特許文献3参照。)。 Currently, various resist underlayer films for such processes are known. For example, unlike a conventional resist underlayer film having a high etching rate, a terminal layer is removed by applying a predetermined energy as a resist underlayer film for lithography having a dry etching rate selection ratio close to that of a resist. A material for forming an underlayer film for a multilayer resist process has been proposed, which contains at least a resin component having a substituent that generates a sulfonic acid residue and a solvent (see Patent Document 1). Also, a resist underlayer film material containing a polymer having a specific repeating unit has been proposed as a material for realizing a resist underlayer film for lithography having a lower dry etching rate selectivity than that of a resist (see Patent Document 2). .) Furthermore, in order to realize a resist underlayer film for lithography having a low dry etching rate selection ratio compared with a semiconductor substrate, a repeating unit of acenaphthylenes and a repeating unit having a substituted or unsubstituted hydroxy group are copolymerized. A resist underlayer film material containing a polymer is proposed (see Patent Document 3).
一方、この種のレジスト下層膜において高いエッチング耐性を持つ材料としては、メタンガス、エタンガス、アセチレンガス等を原料に用いたCVDによって形成されたアモルファスカーボン下層膜がよく知られている。 On the other hand, as a material having high etching resistance in this type of resist underlayer film, an amorphous carbon underlayer film formed by CVD using methane gas, ethane gas, acetylene gas or the like as a raw material is well known.
また、本発明者らは、光学特性及びエッチング耐性に優れるとともに、溶媒に可溶で湿式プロセスが適用可能な材料として、特定の構成単位を含むナフタレンホルムアルデヒド重合体及び有機溶媒を含有するリソグラフィー用下層膜形成組成物(特許文献4及び5参照。)を提案している。 In addition, the inventors of the present invention provide a lithographic lower layer containing a naphthalene formaldehyde polymer containing a specific structural unit and an organic solvent as a material that is excellent in optical characteristics and etching resistance and is soluble in a solvent and applicable to a wet process. A film-forming composition (see Patent Documents 4 and 5) is proposed.
なお、3層プロセスにおけるレジスト下層膜の形成において用いられる中間層の形成方法に関しては、例えば、シリコン窒化膜の形成方法(特許文献6参照。)や、シリコン窒化膜のCVD形成方法(特許文献7参照。)が知られている。また、3層プロセス用の中間層材料としては、シルセスキオキサンベースの珪素化合物を含む材料が知られている(特許文献8及び9参照。)。 As for a method for forming an intermediate layer used in forming a resist underlayer film in a three-layer process, for example, a silicon nitride film formation method (see Patent Document 6) or a silicon nitride film CVD method (Patent Document 7). See.) Is known. As an intermediate layer material for a three-layer process, a material containing a silsesquioxane-based silicon compound is known (see Patent Documents 8 and 9).
上述したように、従来数多くのリソグラフィー用膜形成材料が提案されているが、スピンコート法やスクリーン印刷等の湿式プロセスが適用可能な高い溶媒溶解性を有するのみならず、耐熱性、エッチング耐性、段差基板への埋め込み特性及び膜の平坦性を高い次元で両立させたものはなく、新たな材料の開発が求められている。 As described above, a large number of film forming materials for lithography have been proposed, but not only have high solvent solubility to which wet processes such as spin coating and screen printing can be applied, but also heat resistance, etching resistance, There is nothing that combines the characteristics of embedding in a stepped substrate and the flatness of a film at a high level, and the development of new materials is required.
本発明は、上述の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、湿式プロセスが適用可能であり、耐熱性、エッチング耐性、段差基板への埋め込み特性及び膜の平坦性に優れるフォトレジスト下層膜を形成するために有用な、リソグラフィー用膜形成材料、該材料を含有するリソグラフィー用膜形成用組成物、並びに、該組成物を用いたリソグラフィー用下層膜及びパターン形成方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to apply a wet process, and a photoresist underlayer excellent in heat resistance, etching resistance, step-filling characteristics and film flatness. To provide a film forming material for lithography useful for forming a film, a composition for forming a film for lithography containing the material, and a lower layer film for lithography and a pattern forming method using the composition .
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、特定構造を有する化合物を用いることにより、前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに到った。すなわち、本発明は次のとおりである。
[1]
オキサジン化合物を含有する、リソグラフィー用膜形成材料。
[2]
前記オキサジン化合物が、環員原子として1つの酸素原子、1つの窒素原子及び4つの炭素原子を含む6員環と、芳香族環との縮合環を含む、[1]に記載のリソグラフィー用膜形成材料。
[3]
前記オキサジン化合物が下記式(a)〜(f)で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種である、[2]に記載のリソグラフィー用膜形成材料。
[式中、
R1及びR2は、独立して、炭素数1〜30の有機基であり、
R3〜R6は、独立して、水素又は炭素数1〜6の炭化水素基であり、
Xは、単結合、−O−、−S−、−S−S−、−SO2−、−CO−、−CONH−、−NHCO−、−C(CH3)2−、−C(CF3)2−、−(CH2)m−、−O−(CH2)m−O−、又は−S−(CH2)m−S−であり、
mは1〜6の整数であり、
Yは、独立して、単結合、−O−、−S−、−CO−、−C(CH3)2−、−C(CF3)2−、又は炭素数1〜3のアルキレンである]。
[4]
下記式(0)の基:
を有する化合物をさらに含有する、[1]〜[3]のいずれかに記載のリソグラフィー用膜形成材料。
[5]
架橋剤をさらに含有する、[1]〜[4]のいずれかに記載のリソグラフィー用膜形成材料。
[6]
前記架橋剤が、フェノール化合物、エポキシ化合物、シアネート化合物、アミノ化合物、メラミン化合物、グアナミン化合物、グリコールウリル化合物、ウレア化合物、イソシアネート化合物及びアジド化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種である、[5]に記載のリソグラフィー用膜形成材料。
[7]
架橋促進剤をさらに含有する、[1]〜[6]のいずれか一項に記載のリソグラフィー用膜形成材料。
[8]
ラジカル重合開始剤をさらに含有する、[1]〜[7]のいずれか一項に記載のリソグラフィー用膜形成材料。
[9]
[1]〜[8]のいずれか一項に記載のリソグラフィー用膜形成材料と溶媒とを含有する、リソグラフィー用膜形成用組成物。
[10]
酸発生剤をさらに含有する、[9]に記載のリソグラフィー用膜形成用組成物。
[11]
リソグラフィー用膜がリソグラフィー用下層膜である、[10]に記載のリソグラフィー用膜形成用組成物。
[12]
[11]に記載のリソグラフィー用膜形成用組成物を用いて形成される、リソグラフィー用下層膜。
[13]
基板上に、[11]に記載のリソグラフィー用膜形成用組成物を用いて下層膜を形成する工程、
該下層膜上に、少なくとも1層のフォトレジスト層を形成する工程、及び
該フォトレジスト層の所定の領域に放射線を照射し、現像を行う工程、
を含む、レジストパターン形成方法。
[14]
基板上に、[11]に記載のリソグラフィー用膜形成用組成物を用いて下層膜を形成する工程、
該下層膜上に、珪素原子を含有するレジスト中間層膜材料を用いて中間層膜を形成する工程、
該中間層膜上に、少なくとも1層のフォトレジスト層を形成する工程、
該フォトレジスト層の所定の領域に放射線を照射し、現像してレジストパターンを形成する工程、
該レジストパターンをマスクとして前記中間層膜をエッチングする工程、
得られた中間層膜パターンをエッチングマスクとして前記下層膜をエッチングする工程、及び
得られた下層膜パターンをエッチングマスクとして基板をエッチングすることで基板にパターンを形成する工程、
を含む、回路パターン形成方法。
[15]
[1]〜[8]のいずれか一項に記載のリソグラフィー用膜形成材料を、溶媒に溶解させて有機相を得る工程と、
前記有機相と酸性の水溶液とを接触させて、前記リソグラフィー用膜形成材料中の不純物を抽出する第一抽出工程と、
を含み、
前記有機相を得る工程で用いる溶媒が、水と任意に混和しない溶媒を含む、精製方法。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that the above problems can be solved by using a compound having a specific structure, and have completed the present invention. That is, the present invention is as follows.
[1]
A film forming material for lithography containing an oxazine compound.
[2]
The film formation for lithography according to [1], wherein the oxazine compound includes a condensed ring of a six-membered ring containing one oxygen atom, one nitrogen atom and four carbon atoms as ring member atoms, and an aromatic ring. material.
[3]
The film forming material for lithography according to [2], wherein the oxazine compound is at least one selected from the group consisting of compounds represented by the following formulas (a) to (f).
[Where:
R 1 and R 2 are independently an organic group having 1 to 30 carbon atoms,
R 3 to R 6 are independently hydrogen or a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms,
X represents a single bond, —O—, —S—, —S—S—, —SO 2 —, —CO—, —CONH—, —NHCO—, —C (CH 3 ) 2 —, —C (CF 3) 2 -, - (CH 2) m -, - O- (CH 2) m -O-, or -S- (CH 2) a m -S-,
m is an integer of 1-6,
Y is independently a single bond, —O—, —S—, —CO—, —C (CH 3 ) 2 —, —C (CF 3 ) 2 —, or alkylene having 1 to 3 carbon atoms. ].
[4]
Group of the following formula (0):
The film forming material for lithography according to any one of [1] to [3], further comprising a compound having:
[5]
The film forming material for lithography according to any one of [1] to [4], further containing a crosslinking agent.
[6]
The cross-linking agent is at least one selected from the group consisting of phenol compounds, epoxy compounds, cyanate compounds, amino compounds, melamine compounds, guanamine compounds, glycoluril compounds, urea compounds, isocyanate compounds and azide compounds, [5] The film forming material for lithography described in 1.
[7]
The film forming material for lithography according to any one of [1] to [6], further comprising a crosslinking accelerator.
[8]
The film forming material for lithography according to any one of [1] to [7], further comprising a radical polymerization initiator.
[9]
A composition for forming a film for lithography, comprising the film forming material for lithography according to any one of [1] to [8] and a solvent.
[10]
The film forming composition for lithography according to [9], further comprising an acid generator.
[11]
The composition for forming a film for lithography according to [10], wherein the film for lithography is an underlayer film for lithography.
[12]
A lower layer film for lithography formed by using the composition for forming a film for lithography according to [11].
[13]
Forming a lower layer film on the substrate using the composition for forming a film for lithography according to [11],
A step of forming at least one photoresist layer on the lower layer film; and a step of irradiating a predetermined region of the photoresist layer with radiation and developing
A resist pattern forming method.
[14]
Forming a lower layer film on the substrate using the composition for forming a film for lithography according to [11],
Forming an intermediate layer film on the lower layer film using a resist intermediate layer film material containing silicon atoms;
Forming at least one photoresist layer on the intermediate film;
Irradiating a predetermined region of the photoresist layer with radiation and developing to form a resist pattern;
Etching the intermediate layer film using the resist pattern as a mask;
A step of etching the lower layer film using the obtained intermediate layer film pattern as an etching mask, and a step of forming a pattern on the substrate by etching the substrate using the obtained lower layer film pattern as an etching mask,
A circuit pattern forming method.
[15]
The step of dissolving the film forming material for lithography according to any one of [1] to [8] in a solvent to obtain an organic phase;
A first extraction step of bringing the organic phase into contact with an acidic aqueous solution to extract impurities in the film forming material for lithography,
Including
A purification method, wherein the solvent used in the step of obtaining the organic phase includes a solvent that is not arbitrarily miscible with water.
本発明によれば、湿式プロセスが適用可能であり、耐熱性、エッチング耐性、段差基板への埋め込み特性及び膜の平坦性に優れるフォトレジスト下層膜を形成するために有用な、リソグラフィー用膜形成材料、該材料を含有するリソグラフィー用膜形成用組成物、並びに、該組成物を用いたリソグラフィー用下層膜及びパターン形成方法を提供することができる。 According to the present invention, a wet process is applicable, and a film forming material for lithography that is useful for forming a photoresist underlayer film that is excellent in heat resistance, etching resistance, step-filling characteristics and film flatness. A composition for forming a film for lithography containing the material, and a lower layer film for lithography and a pattern forming method using the composition can be provided.
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明はその実施の形態のみに限定されない。 Embodiments of the present invention will be described below. In addition, the following embodiment is an illustration for demonstrating this invention, and this invention is not limited only to the embodiment.
[リソグラフィー用膜形成材料]
本発明の実施形態のひとつであるリソグラフィー用膜形成材料は、オキサジン化合物を含有する。
[Film forming materials for lithography]
The film forming material for lithography which is one embodiment of the present invention contains an oxazine compound.
本実施形態のリソグラフィー用膜形成材料中の、オキサジン化合物の含有量は、耐熱性の観点から、5〜100質量%であることが好ましく、51〜100質量%であることがより好ましく、60〜100質量%であることがさらに好ましく、70〜100質量%であることがよりさらに好ましく、80〜100質量%であることが特に好ましい。 From the viewpoint of heat resistance, the content of the oxazine compound in the film forming material for lithography of the present embodiment is preferably 5 to 100% by mass, more preferably 51 to 100% by mass, and 60 to More preferably, it is 100 mass%, More preferably, it is 70-100 mass%, It is especially preferable that it is 80-100 mass%.
本実施形態のリソグラフィー用膜形成材料に用いられるオキサジン化合物としては、特に限定されないが、原料入手性と量産化に対応した製造の観点から、環員原子として1つの酸素原子、1つの窒素原子及び4つの炭素原子を含む6員環と、芳香族環との縮合環を含むことが好ましい。ここで、芳香族環がベンゼン環であるオキサジン化合物をベンゾオキサジン化合物、芳香族環がナフタレン環であるオキサジン化合物をナフトオキサジン化合物とも称する。 Although it does not specifically limit as an oxazine compound used for the film formation material for lithography of this embodiment, From a viewpoint of manufacture corresponding to raw material availability and mass production, one oxygen atom, one nitrogen atom, and It preferably contains a condensed ring of a 6-membered ring containing 4 carbon atoms and an aromatic ring. Here, an oxazine compound whose aromatic ring is a benzene ring is also called a benzoxazine compound, and an oxazine compound whose aromatic ring is a naphthalene ring is also called a naphthoxazine compound.
オキサジン化合物としては、エッチング耐性の観点から、下記一般式(a)〜(f)に示す化合物が好ましい。なお下記一般式において、環の中心に向けて表示されている結合は、環を構成しかつ置換基の結合が可能ないずれかの炭素に結合していることを示す。 As the oxazine compound, compounds represented by the following general formulas (a) to (f) are preferable from the viewpoint of etching resistance. In the following general formula, the bond displayed toward the center of the ring indicates that it is bonded to any carbon that forms the ring and can be bonded to a substituent.
一般式(a)〜(f)において、
R1及びR2は、独立して、炭素数1〜30の有機基であり、
R3〜R6は、独立して、水素又は炭素数1〜6の炭化水素基であり、
Xは、単結合、−O−、−S−、−S−S−、−SO2−、−CO−、−CONH−、−NHCO−、−C(CH3)2−、−C(CF3)2−、−(CH2)m−、−O−(CH2)m−O−、又は−S−(CH2)m−S−であり、
mは1〜6の整数であり、
Yは、独立して、単結合、−O−、−S−、−CO−、−C(CH3)2−、−C(CF3)2−、又は炭素数1〜3のアルキレンである。
In general formulas (a) to (f),
R 1 and R 2 are independently an organic group having 1 to 30 carbon atoms,
R 3 to R 6 are independently hydrogen or a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms,
X represents a single bond, —O—, —S—, —S—S—, —SO 2 —, —CO—, —CONH—, —NHCO—, —C (CH 3 ) 2 —, —C (CF 3) 2 -, - (CH 2) m -, - O- (CH 2) m -O-, or -S- (CH 2) a m -S-,
m is an integer of 1-6,
Y is independently a single bond, —O—, —S—, —CO—, —C (CH 3 ) 2 —, —C (CF 3 ) 2 —, or alkylene having 1 to 3 carbon atoms. .
また、オキサジン化合物には、オキサジン構造を側鎖に有するオリゴマーやポリマー、オキサジン構造を主鎖中に有するオリゴマーやポリマーが含まれる。 The oxazine compound includes an oligomer or polymer having an oxazine structure in the side chain, and an oligomer or polymer having an oxazine structure in the main chain.
オキサジン化合物は、国際公開2004/009708号パンフレット、特開平11−12258号公報、特開2004−352670号公報に記載の方法と同様の方法で製造することができる。 The oxazine compound can be produced by the same method as described in International Publication No. 2004/009708, JP-A-11-12258, and JP-A-2004-352670.
本実施形態のリソグラフィー用膜形成材料は、湿式プロセスへの適用が可能である。また、本実施形態のリソグラフィー用膜形成材料は、芳香族構造を有しており、また剛直なオキサジン骨格を有しており、単独でも高温ベークによって、そのオキサジン骨格が架橋反応を起こし、高い耐熱性を発現する。その結果、高温ベーク時の膜の劣化が抑制され、酸素プラズマエッチング等に対するエッチング耐性に優れた下層膜を形成することができる。さらに、本実施形態のリソグラフィー用膜形成材料は、芳香族構造を有しているにも関わらず、有機溶媒に対する溶解性が高く、安全溶媒に対する溶解性が高い。さらに、後述する本実施形態のリソグラフィー用膜形成用組成物からなるリソグラフィー用下層膜は段差基板への埋め込み特性及び膜の平坦性に優れ、製品品質の安定性が良好であるだけでなく、レジスト層やレジスト中間層膜材料との密着性にも優れるので、優れたレジストパターンを得ることができる。 The film forming material for lithography of this embodiment can be applied to a wet process. In addition, the film forming material for lithography according to the present embodiment has an aromatic structure and a rigid oxazine skeleton, and even by itself, the oxazine skeleton undergoes a crosslinking reaction by high-temperature baking, resulting in high heat resistance. Expresses sex. As a result, deterioration of the film during high-temperature baking is suppressed, and a lower layer film having excellent etching resistance against oxygen plasma etching or the like can be formed. Furthermore, although the film forming material for lithography of this embodiment has an aromatic structure, it has high solubility in an organic solvent and high solubility in a safe solvent. Furthermore, the lower layer film for lithography composed of the composition for forming a film for lithography of the present embodiment to be described later is not only excellent in the embedding property to the stepped substrate and the flatness of the film, and the stability of the product quality is good. Since the adhesiveness to the layer and the resist intermediate layer film material is excellent, an excellent resist pattern can be obtained.
[マレイミド化合物]
本発明の実施形態のひとつであるリソグラフィー用膜形成材料は、以下の下記式(0)の基:
を有する化合物(以下、本明細書において「マレイミド化合物」ということがある。)をさらに含有することが好ましい。マレイミド化合物は、例えば、分子内に1個以上の第1級アミノ基を有する化合物と無水マレイン酸との脱水閉環反応により得ることができる。また、例えば、無水マレイン酸の代わりに無水シトラコン酸等を使用して同様にメチルマレイミド化されたもの等も含まれる。マレイミド化合物としては、例えば、ポリマレイミド化合物及びマレイミド樹脂を挙げることができる。
[Maleimide compound]
A film forming material for lithography that is one embodiment of the present invention is a group represented by the following formula (0):
It is preferable to further contain a compound having the following (hereinafter sometimes referred to as “maleimide compound” in the present specification). The maleimide compound can be obtained, for example, by a dehydration ring-closing reaction between a compound having one or more primary amino groups in the molecule and maleic anhydride. Further, for example, those obtained by methylmaleimidization using citraconic anhydride or the like instead of maleic anhydride are also included. Examples of maleimide compounds include polymaleimide compounds and maleimide resins.
本実施形態のリソグラフィー用膜形成材料中の、マレイミド化合物の含有量は、耐熱性及びエッチング耐性の観点から、51〜95質量%であることが好ましく、60〜95質量%であることがより好ましく、70〜95質量%であることがさらに好ましく、80〜95質量%であることが特に好ましい。 The content of the maleimide compound in the film forming material for lithography of the present embodiment is preferably 51 to 95% by mass, more preferably 60 to 95% by mass from the viewpoints of heat resistance and etching resistance. 70 to 95% by mass is more preferable, and 80 to 95% by mass is particularly preferable.
本実施形態のリソグラフィー用膜形成材料に用いられるポリマレイミド化合物及びマレイミド樹脂としては、原料入手性と量産化に対応した製造の観点からビスマレイミド化合物及び付加重合型マレイミド樹脂が好ましい。 As the polymaleimide compound and maleimide resin used for the film forming material for lithography of this embodiment, a bismaleimide compound and an addition polymerization type maleimide resin are preferable from the viewpoint of raw material availability and production corresponding to mass production.
<ビスマレイミド化合物>
ビスマレイミド化合物は、下記式(1)で表される化合物であることが好ましい。
式(1)中、Zはヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜100の2価の炭化水素基である。炭化水素基の炭素数は、1〜80、1〜60、1〜40、1〜20等であってもよい。ヘテロ原子としては、酸素、窒素、硫黄、フッ素、ケイ素等を挙げることができる。
<Bismaleimide compound>
The bismaleimide compound is preferably a compound represented by the following formula (1).
In formula (1), Z is a C1-C100 bivalent hydrocarbon group which may contain a hetero atom. 1-80, 1-60, 1-40, 1-20 grade | etc., May be sufficient as carbon number of a hydrocarbon group. Examples of the hetero atom include oxygen, nitrogen, sulfur, fluorine, silicon and the like.
ビスマレイミド化合物は、下記式(1A)で表される化合物であることがより好ましい。
式(1A)中、
Xはそれぞれ独立に、単結合、−O−、−CH2−、−C(CH3)2−、−CO−、−C(CF3)2−、−CONH−又は−COO−であり、
Aは、単結合、酸素原子、ヘテロ原子(例えば、酸素、窒素、硫黄、フッ素)を含んでいてもよい炭素数1〜80の2価の炭化水素基であり、
R1はそれぞれ独立に、ヘテロ原子(例えば、酸素、窒素、硫黄、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素)を含んでいてもよい炭素数0〜30の基であり、
m1はそれぞれ独立に、0〜4の整数である。
The bismaleimide compound is more preferably a compound represented by the following formula (1A).
In formula (1A),
Each X is independently a single bond, —O—, —CH 2 —, —C (CH 3 ) 2 —, —CO—, —C (CF 3 ) 2 —, —CONH— or —COO—;
A is a C1-C80 bivalent hydrocarbon group which may contain a single bond, an oxygen atom, or a heteroatom (for example, oxygen, nitrogen, sulfur, fluorine),
Each R 1 is independently a group having 0 to 30 carbon atoms which may contain a heteroatom (eg, oxygen, nitrogen, sulfur, fluorine, chlorine, bromine, iodine);
m1 is an integer of 0-4 each independently.
より好ましくは、耐熱性及びエッチング耐性向上の観点から、式(1A)中、
Xはそれぞれ独立に、単結合、−O−、−CH2−、−C(CH3)2−、−CO−、−C(CF3)2−、−CONH−又は−COO−であり、
Aは、単結合、酸素原子、−(CH2)n−、−CH2C(CH3)2CH2−、−(C(CH3)2)n−、−(O(CH2)m2)n−、−(О(C6H4))n−、又は以下の構造のいずれかであり、
Yは単結合、−O−、−CH2−、−C(CH3)2−、−C(CF3)2−、
であり、
R1はそれぞれ独立に、ヘテロ原子(例えば、酸素、窒素、硫黄、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素)を含んでいてもよい炭素数0〜30の基であり、
nは、0〜20の整数であり、
m1及びm2はそれぞれ独立に、0〜4の整数である。
More preferably, from the viewpoint of improving heat resistance and etching resistance, in the formula (1A),
Each X is independently a single bond, —O—, —CH 2 —, —C (CH 3 ) 2 —, —CO—, —C (CF 3 ) 2 —, —CONH— or —COO—;
A represents a single bond, an oxygen atom, - (CH 2) n - , - CH 2 C (CH 3) 2 CH 2 -, - (C (CH 3) 2) n -, - (O (CH 2) m2 ) N −, — (O (C 6 H 4 )) n −, or any of the following structures:
Y is a single bond, —O—, —CH 2 —, —C (CH 3 ) 2 —, —C (CF 3 ) 2 —,
And
Each R 1 is independently a group having 0 to 30 carbon atoms which may contain a heteroatom (eg, oxygen, nitrogen, sulfur, fluorine, chlorine, bromine, iodine);
n is an integer of 0 to 20,
m1 and m2 are each independently an integer of 0 to 4.
Xは、耐熱性の観点から、単結合であることが好ましく、溶解性の観点から、−COO−であることが好ましい。
Yは、耐熱性向上の観点から、単結合であることが好ましい。
R1は、ヘテロ原子(例えば、酸素、窒素、硫黄、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素)を含んでいてもよい炭素数0〜20又は0〜10の基であることが好ましい。R1は、有機溶媒への溶解性向上の観点から、炭化水素基であることが好ましい。例えば、R1として、アルキル基(例えば、炭素数1〜6又は1〜3のアルキル基)等が挙げられ、具体的にはメチル基、エチル基等が挙げられる。
m1は、0〜2の整数であることが好ましく、原料入手性及び溶解性向上の観点から、1又は2であることがより好ましい。
m2は、2〜4の整数であることが好ましい。
nは、0〜2の整数であることが好ましく、耐熱性向上の観点から、1〜2の整数であることがより好ましい。
X is preferably a single bond from the viewpoint of heat resistance, and is preferably —COO— from the viewpoint of solubility.
Y is preferably a single bond from the viewpoint of improving heat resistance.
R 1 is preferably a group having 0 to 20 or 0 to 10 carbon atoms which may contain a hetero atom (for example, oxygen, nitrogen, sulfur, fluorine, chlorine, bromine, iodine). R 1 is preferably a hydrocarbon group from the viewpoint of improving solubility in an organic solvent. For example, examples of R 1 include an alkyl group (for example, an alkyl group having 1 to 6 or 1 to 3 carbon atoms), and specific examples include a methyl group and an ethyl group.
m1 is preferably an integer of 0 to 2, and is more preferably 1 or 2 from the viewpoint of improving raw material availability and solubility.
m2 is preferably an integer of 2 to 4.
n is preferably an integer of 0 to 2, and more preferably an integer of 1 to 2 from the viewpoint of improving heat resistance.
式(1A)で表される化合物の一実施形態としては、
Xはそれぞれ独立に、単結合、−O−、−CO−、又は−COO−であり、
Aは、単結合、酸素原子、−(CH2)n1−、−CH2C(CH3)2CH2−、−(O(CH2)n2)n3−、又は以下の構造であり、
n1は1〜10の整数であり、
n2は1〜4の整数であり、
n3は1〜20の整数であり、
Yは−C(CH3)2−又は−C(CF3)2−であり、
R1はそれぞれ独立に、アルキル基(例えば、炭素数1〜6又は1〜3のアルキル基)であり、
m1はそれぞれ独立に、0〜4の整数である。
As one embodiment of the compound represented by the formula (1A),
Each X is independently a single bond, —O—, —CO—, or —COO—;
A represents a single bond, an oxygen atom, - (CH 2) n1 - , - CH 2 C (CH 3) 2 CH 2 -, - (O (CH 2) n2) n3 -, or following a structure,
n1 is an integer of 1 to 10,
n2 is an integer of 1 to 4,
n3 is an integer of 1 to 20,
Y is —C (CH 3 ) 2 — or —C (CF 3 ) 2 —,
Each R 1 is independently an alkyl group (for example, an alkyl group having 1 to 6 or 1 to 3 carbon atoms);
m1 is an integer of 0-4 each independently.
式(1A)で表される化合物の一実施形態としては、
Xは単結合であり、
Aは−(CH2)n1−であり、
n1は1〜10の整数であり、
R1はそれぞれ独立に、アルキル基(例えば、炭素数1〜6又は1〜3のアルキル基)であり、
m1はそれぞれ独立に、0〜4の整数である。
ここで、n1は1〜6又は1〜3であることが好ましい。
As one embodiment of the compound represented by the formula (1A),
X is a single bond,
A is — (CH 2 ) n1 —,
n1 is an integer of 1 to 10,
Each R 1 is independently an alkyl group (for example, an alkyl group having 1 to 6 or 1 to 3 carbon atoms);
m1 is an integer of 0-4 each independently.
Here, n1 is preferably 1 to 6 or 1 to 3.
式(1A)で表される化合物の一実施形態としては、
Xはそれぞれ独立に、−CO−又は−COO−であり、
Aは−(O(CH2)n2)n3−であり、
n2は1〜4の整数であり、
n3は1〜20の整数であり、
R1はそれぞれ独立に、アルキル基(例えば、炭素数1〜6又は1〜3のアルキル基)であり、
m1はそれぞれ独立に、0〜4の整数である。
ここで、−X−A−X−は−CO−(O(CH2)n2)n3−COO−であることが好ましい。
As one embodiment of the compound represented by the formula (1A),
Each X is independently -CO- or -COO-;
A is — (O (CH 2 ) n2 ) n3 —,
n2 is an integer of 1 to 4,
n3 is an integer of 1 to 20,
Each R 1 is independently an alkyl group (for example, an alkyl group having 1 to 6 or 1 to 3 carbon atoms);
m1 is an integer of 0-4 each independently.
Here, -X-A-X- is -CO- (O (CH 2) n2 ) n3 -COO- be preferable is.
式(1A)で表される化合物の一実施形態としては、
Xは−O−であり、
Aは以下の構造
であり、
Yは−C(CH3)2−又は−C(CF3)2−であり、
R1はそれぞれ独立に、アルキル基(例えば、炭素数1〜6又は1〜3のアルキル基)であり、
m1はそれぞれ独立に、0〜4の整数である。
ここで、Aは以下の構造
であることが好ましい。
As one embodiment of the compound represented by the formula (1A),
X is —O—,
A is the following structure
And
Y is —C (CH 3 ) 2 — or —C (CF 3 ) 2 —,
Each R 1 is independently an alkyl group (for example, an alkyl group having 1 to 6 or 1 to 3 carbon atoms);
m1 is an integer of 0-4 each independently.
Where A is the following structure
It is preferable that
ビスマレイミド化合物は、下記式(1B)で表される化合物であることが好ましい。
式(1B)中、Z1はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜100の2価の直鎖状、分岐状、あるいは環状の炭化水素基である。ヘテロ原子としては、酸素、窒素、硫黄、フッ素、ケイ素等を挙げることができる。
The bismaleimide compound is preferably a compound represented by the following formula (1B).
In formula (1B), Z1 is a C1-C100 bivalent linear, branched or cyclic hydrocarbon group which may contain a hetero atom. Examples of the hetero atom include oxygen, nitrogen, sulfur, fluorine, silicon and the like.
<付加重合型マレイミド樹脂>
前記付加重合型マレイミド樹脂は、下記式(2)又は下記式(3)で表される樹脂であることがエッチング耐性向上の観点から好ましい。
The addition polymerization maleimide resin is preferably a resin represented by the following formula (2) or the following formula (3) from the viewpoint of improving etching resistance.
前記式(2)中、R2はそれぞれ独立に、ヘテロ原子(例えば、酸素、窒素、硫黄、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素)を含んでいてもよい炭素数0〜10の基である。また、R2は、有機溶媒への溶解性向上の観点から、炭化水素基であることが好ましい。例えば、R2として、アルキル基(例えば、炭素数1〜6又は1〜3のアルキル基)等が挙げられ、具体的にはメチル基、エチル基等が挙げられる。
m2はそれぞれ独立に0〜3の整数である。また、m2は、0又は1であることが好ましく、原料入手性の観点から、0であることがより好ましい。
m2´はそれぞれ独立に、0〜4の整数である。また、m2´は、0又は1であることが好ましく、原料入手性の観点から、0であることがより好ましい。
nは、0〜4の整数である。また、nは、1〜4又は0〜2の整数であることが好ましく、耐熱性向上の観点から、1〜2の整数であることがより好ましい。
In the formula (2), each R 2 is independently a group having 0 to 10 carbon atoms which may contain a hetero atom (for example, oxygen, nitrogen, sulfur, fluorine, chlorine, bromine, iodine). R 2 is preferably a hydrocarbon group from the viewpoint of improving solubility in an organic solvent. For example, examples of R 2 include an alkyl group (for example, an alkyl group having 1 to 6 or 1 to 3 carbon atoms), and specific examples include a methyl group and an ethyl group.
m2 is an integer of 0-3 each independently. M2 is preferably 0 or 1, and more preferably 0 from the viewpoint of raw material availability.
m2 'is an integer of 0-4 each independently. M2 ′ is preferably 0 or 1, and more preferably 0 from the viewpoint of raw material availability.
n is an integer of 0-4. Further, n is preferably an integer of 1 to 4 or 0 to 2, and more preferably an integer of 1 to 2 from the viewpoint of improving heat resistance.
前記式(3)中、R3及びR4はそれぞれ独立に、ヘテロ原子(例えば、酸素、窒素、硫黄、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素)を含んでいてもよい炭素数0〜10の基である。また、R3及びR4は、有機溶媒への溶解性向上の観点から、炭化水素基であることが好ましい。例えば、R3及びR4として、アルキル基(例えば、炭素数1〜6又は1〜3のアルキル基)等が挙げられ、具体的にはメチル基、エチル基等が挙げられる。
m3はそれぞれ独立に0〜4の整数である。また、m3は、0〜2の整数であることが好ましく、原料入手性の観点から、0であることがより好ましい。
m4はそれぞれ独立に、0〜4の整数である。また、m4は、0〜2の整数であることが好ましく、原料入手性の観点から、0であることがより好ましい。
nは、0〜4の整数である。また、nは、1〜4又は0〜2の整数であることが好ましく、原料入手性の観点から、1〜2の整数であることがより好ましい。
In the formula (3), R 3 and R 4 are each independently a group having 0 to 10 carbon atoms which may contain a hetero atom (for example, oxygen, nitrogen, sulfur, fluorine, chlorine, bromine, iodine). is there. R 3 and R 4 are preferably hydrocarbon groups from the viewpoint of improving solubility in organic solvents. For example, examples of R 3 and R 4 include an alkyl group (for example, an alkyl group having 1 to 6 or 1 to 3 carbon atoms), and specific examples include a methyl group and an ethyl group.
m3 is an integer of 0-4 each independently. M3 is preferably an integer of 0 to 2, and more preferably 0 from the viewpoint of raw material availability.
m4 is each independently an integer of 0 to 4. M4 is preferably an integer of 0 to 2, and more preferably 0 from the viewpoint of raw material availability.
n is an integer of 0-4. Moreover, it is preferable that n is an integer of 1-4 or 0-2, and it is more preferable that it is an integer of 1-2 from a viewpoint of raw material availability.
本実施形態のリソグラフィー用膜形成材料は、湿式プロセスへの適用が可能である。また、本実施形態のリソグラフィー用膜形成材料は、芳香族構造を有しており、また剛直なマレイミド骨格を有しており、単独でも高温ベークによって、そのマレイミド基が架橋反応を起こし、高い耐熱性を発現する。その結果、高温ベーク時の膜の劣化が抑制され、酸素プラズマエッチング等に対するエッチング耐性に優れた下層膜を形成することができる。さらに、本実施形態のリソグラフィー用膜形成材料は、芳香族構造を有しているにも関わらず、有機溶媒に対する溶解性が高く、安全溶媒に対する溶解性が高い。さらに、後述する本実施形態のリソグラフィー用膜形成用組成物からなるリソグラフィー用下層膜は段差基板への埋め込み特性及び膜の平坦性に優れ、製品品質の安定性が良好であるだけでなく、レジスト層やレジスト中間層膜材料との密着性にも優れるので、優れたレジストパターンを得ることができる。 The film forming material for lithography of this embodiment can be applied to a wet process. In addition, the film forming material for lithography according to the present embodiment has an aromatic structure and a rigid maleimide skeleton, and the maleimide group causes a crosslinking reaction by high-temperature baking alone, resulting in high heat resistance. Expresses sex. As a result, deterioration of the film during high-temperature baking is suppressed, and a lower layer film having excellent etching resistance against oxygen plasma etching or the like can be formed. Furthermore, although the film forming material for lithography of this embodiment has an aromatic structure, it has high solubility in an organic solvent and high solubility in a safe solvent. Furthermore, the lower layer film for lithography composed of the composition for forming a film for lithography of the present embodiment to be described later is not only excellent in the embedding property to the stepped substrate and the flatness of the film, and the stability of the product quality is good. Since the adhesiveness to the layer and the resist intermediate layer film material is also excellent, an excellent resist pattern can be obtained.
本実施形態で使用されるビスマレイミド化合物は、具体的には、m−フェニレンビスマレイミド、4−メチル−1,3−フェニレンビスマレイミド、4,4−ジフェニルメタンビスマレイミド、4,4‘−ジフェニルスルホンビスマレイミド、1,3−ビス(3−マレイミドフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−マレイミドフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(3−マレイミドフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−マレイミドフェノキシ)ベンゼン等のフェニレン骨格含有ビスマレイミド;ビス(3−エチル−5−メチル−4−マレイミドフェニル)メタン、1,1−ビス(3−エチル−5−メチル−4−マレイミドフェニル)エタン、2,2−ビス(3−エチル−5−メチル−4−マレイミドフェニル)プロパン、N,N'−4,4'−[3,3'−ジメチル−ジフェニルメタン]ビスマレイミド、N,N'−4,4'−[3,3'−ジメチル−1,1−ジフェニルエタン]ビスマレイミド、N,N'−4,4'−[3,3'−ジメチル−1,1−ジフェニルプロパン]ビスマレイミド、N,N'−4,4'−[3,3'−ジエチル−ジフェニルメタン]ビスマレイミド、N,N'−4,4'−[3,3'−ジn−プロピル−ジフェニルメタン]ビスマレイミド、N,N'−4,4'−[3,3'−ジn−ブチル−ジフェニルメタン]ビスマレイミド等のジフェニルアルカン骨格含有ビスマレイミド、N,N'−4,4'−[3,3'−ジメチル−ビフェニレン]ビスマレイミド、N,N'−4,4'−[3,3'−ジエチル−ビフェニレン]ビスマレイミド等のビフェニル骨格含有ビスマレイミド、1,6−ヘキサンビスマレイミド、1,6-ビスマレイミド−(2,2,4−トリメチル)ヘキサン、1,3−ジメチレンシクロヘキサンビスマレイミド、1,4−ジメチレンシクロヘキサンビスマレイミドなどの脂肪族骨格ビスマレイミド、及び1,3−ビス(3−アミノプロピル)−1,1,2,2−テトラメチルジシロキサン、1,3−ビス(3−アミノブチル)−1,1,2,2−テトラメチルジシロキサン、ビス(4−アミノフェノキシ)ジメチルシラン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)テトラメチルジシロキサン、1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ビス(4−アミノフェニル)ジシロキサン、1,1,3,3−テトラフェノキシ−1,3−ビス(2−アミノエチル)ジシロキサン、1,1,3,3−テトラフェニル−1,3−ビス(2−アミノエチル)ジシロキサン、1,1,3,3−テトラフェニル−1,3−ビス(3−アミノプロピル)ジシロキサン、1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ビス(2−アミノエチル)ジシロキサン、1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ビス(3−アミノプロピル)ジシロキサン、1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ビス(4−アミノブチル)ジシロキサン、1,3−ジメチル−1,3−ジメトキシ−1,3−ビス(4−アミノブチル)ジシロキサン、1,1,3,3,5,5−ヘキサメチル−1,5−ビス(4−アミノフェニル)トリシロキサン、1,1,5,5−テトラフェニル−3,3−ジメチル−1,5−ビス(3−アミノプロピル)トリシロキサン、1,1,5,5−テトラフェニル−3,3−ジメトキシ−1,5−ビス(4−アミノブチル)トリシロキサン、1,1,5,5−テトラフェニル−3,3−ジメトキシ−1,5−ビス(5−アミノペンチル)トリシロキサン、1,1,5,5−テトラメチル−3,3−ジメトキシ−1,5−ビス(2−アミノエチル)トリシロキサン、1,1,5,5−テトラメチル−3,3−ジメトキシ−1,5−ビス(4−アミノブチル)トリシロキサン、1,1,5,5−テトラメチル−3,3−ジメトキシ−1,5−ビス(5−アミノペンチル)トリシロキサン、1,1,3,3,5,5−ヘキサメチル−1,5−ビス(3−アミノプロピル)トリシロキサン、1,1,3,3,5,5−ヘキサエチル−1,5−ビス(3−アミノプロピル)トリシロキサン、1,1,3,3,5,5−ヘキサプロピル−1,5−ビス(3−アミノプロピル)トリシロキサン等のジアミノシロキサンからなるビスマレイミド化合物等が挙げられる。 Specific examples of the bismaleimide compound used in this embodiment include m-phenylene bismaleimide, 4-methyl-1,3-phenylene bismaleimide, 4,4-diphenylmethane bismaleimide, and 4,4′-diphenyl sulfone. Bismaleimide, 1,3-bis (3-maleimidophenoxy) benzene, 1,3-bis (4-maleimidophenoxy) benzene, 1,4-bis (3-maleimidophenoxy) benzene, 1,4-bis (4- Phenylene skeleton-containing bismaleimide such as maleimidophenoxy) benzene; bis (3-ethyl-5-methyl-4-maleimidophenyl) methane, 1,1-bis (3-ethyl-5-methyl-4-maleimidophenyl) ethane, 2,2-bis (3-ethyl-5-methyl-4-maleimidophenyl) propane, N, N'- 4,4 ′-[3,3′-dimethyl-diphenylmethane] bismaleimide, N, N′-4,4 ′-[3,3′-dimethyl-1,1-diphenylethane] bismaleimide, N, N ′ -4,4 '-[3,3'-dimethyl-1,1-diphenylpropane] bismaleimide, N, N'-4,4'-[3,3'-diethyl-diphenylmethane] bismaleimide, N, N '-4,4'-[3,3'-di-n-propyl-diphenylmethane] bismaleimide, N, N'-4,4 '-[3,3'-di-n-butyl-diphenylmethane] bismaleimide, etc. Diphenylalkane skeleton-containing bismaleimide, N, N′-4,4 ′-[3,3′-dimethyl-biphenylene] bismaleimide, N, N′-4,4 ′-[3,3′-diethyl-biphenylene] Bismaleimide containing biphenyl skeleton such as bismaleimide Aliphatic skeletons such as 1,6-hexane bismaleimide, 1,6-bismaleimide- (2,2,4-trimethyl) hexane, 1,3-dimethylenecyclohexane bismaleimide, 1,4-dimethylenecyclohexane bismaleimide Bismaleimide, 1,3-bis (3-aminopropyl) -1,1,2,2-tetramethyldisiloxane, 1,3-bis (3-aminobutyl) -1,1,2,2-tetra Methyldisiloxane, bis (4-aminophenoxy) dimethylsilane, 1,3-bis (4-aminophenoxy) tetramethyldisiloxane, 1,1,3,3-tetramethyl-1,3-bis (4-amino) Phenyl) disiloxane, 1,1,3,3-tetraphenoxy-1,3-bis (2-aminoethyl) disiloxane, 1,1,3,3-tetraphene 1,3-bis (2-aminoethyl) disiloxane, 1,1,3,3-tetraphenyl-1,3-bis (3-aminopropyl) disiloxane, 1,1,3,3-tetra Methyl-1,3-bis (2-aminoethyl) disiloxane, 1,1,3,3-tetramethyl-1,3-bis (3-aminopropyl) disiloxane, 1,1,3,3-tetra Methyl-1,3-bis (4-aminobutyl) disiloxane, 1,3-dimethyl-1,3-dimethoxy-1,3-bis (4-aminobutyl) disiloxane, 1,1,3,3 5,5-hexamethyl-1,5-bis (4-aminophenyl) trisiloxane, 1,1,5,5-tetraphenyl-3,3-dimethyl-1,5-bis (3-aminopropyl) trisiloxane 1,1,5,5-tetraphenyl-3 , 3-dimethoxy-1,5-bis (4-aminobutyl) trisiloxane, 1,1,5,5-tetraphenyl-3,3-dimethoxy-1,5-bis (5-aminopentyl) trisiloxane, 1,1,5,5-tetramethyl-3,3-dimethoxy-1,5-bis (2-aminoethyl) trisiloxane, 1,1,5,5-tetramethyl-3,3-dimethoxy-1, 5-bis (4-aminobutyl) trisiloxane, 1,1,5,5-tetramethyl-3,3-dimethoxy-1,5-bis (5-aminopentyl) trisiloxane, 1,1,3,3 , 5,5-hexamethyl-1,5-bis (3-aminopropyl) trisiloxane, 1,1,3,3,5,5-hexaethyl-1,5-bis (3-aminopropyl) trisiloxane, , 1,3,3,5,5-he Sapuropiru 1,5-bis (3-aminopropyl) bismaleimide compound consisting diaminosiloxane trisiloxane such like.
ビスマレイミド化合物の中でも特にビス(3−エチル−5−メチル−4−マレイミドフェニル)メタン、N,N'−4,4'−[3,3'−ジメチル−ジフェニルメタン]ビスマレイミド、N,N'−4,4'−[3,3'−ジエチルジフェニルメタン]ビスマレイミドが、溶剤溶解性や耐熱性にも優れるため、好ましい。 Among the bismaleimide compounds, bis (3-ethyl-5-methyl-4-maleimidophenyl) methane, N, N′-4,4 ′-[3,3′-dimethyl-diphenylmethane] bismaleimide, N, N ′ -4,4 '-[3,3'-diethyldiphenylmethane] bismaleimide is preferable because it is excellent in solvent solubility and heat resistance.
本実施形態で使用される付加重合型マレイミド樹脂としては、例えば、ビスマレイミドM−20(三井東圧化学社製、商品名)、BMI−2300(大和化成工業株式会社製、商品名)、BMI−3200(大和化成工業株式会社製、商品名)、MIR−3000(日本化薬株式会社製、製品名)等が挙げられる。この中でも特にBMI−2300が溶解性や耐熱性にも優れるため、好ましい。 Examples of the addition polymerization type maleimide resin used in this embodiment include bismaleimide M-20 (trade name, manufactured by Mitsui Toatsu Chemical Co., Ltd.), BMI-2300 (trade name, manufactured by Daiwa Kasei Kogyo Co., Ltd.), and BMI. -200 (manufactured by Daiwa Kasei Kogyo Co., Ltd., product name), MIR-3000 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., product name) and the like. Among these, BMI-2300 is particularly preferable because of its excellent solubility and heat resistance.
<架橋剤>
本実施形態のリソグラフィー用膜形成材料は、オキサジン化合物に加え、硬化温度の低下やインターミキシングを抑制する等の観点から、必要に応じて、架橋剤をさらに含有していてもよい。
<Crosslinking agent>
In addition to the oxazine compound, the film forming material for lithography of the present embodiment may further contain a crosslinking agent as necessary from the viewpoint of suppressing a decrease in curing temperature and intermixing.
架橋剤としてはオキサジン化合物と架橋反応すれば特に限定されず、公知のいずれの架橋システムを適用できるが、本実施形態で使用可能な架橋剤の具体例としては、例えば、フェノール化合物、エポキシ化合物、シアネート化合物、アミノ化合物、アクリレート化合物、メラミン化合物、グアナミン化合物、グリコールウリル化合物、ウレア化合物、イソシアネート化合物、アジド化合物等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらの架橋剤は、1種を単独で、或いは2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でもエポキシ化合物又はシアネート化合物が好ましい。 The cross-linking agent is not particularly limited as long as it undergoes a cross-linking reaction with the oxazine compound, and any known cross-linking system can be applied. Specific examples of the cross-linking agent that can be used in this embodiment include, for example, phenol compounds, epoxy compounds, Examples include cyanate compounds, amino compounds, acrylate compounds, melamine compounds, guanamine compounds, glycoluril compounds, urea compounds, isocyanate compounds, azide compounds, and the like. These crosslinking agents can be used alone or in combination of two or more. Among these, an epoxy compound or a cyanate compound is preferable.
オキサジン化合物と架橋剤との架橋反応では、例えば、これらの架橋剤が有する活性基(フェノール性水酸基、エポキシ基、シアネート基又はアミノ基)が、ベンゾオキサジンの脂環部位が開環してなるフェノール性水酸基と反応する。 In a crosslinking reaction between an oxazine compound and a crosslinking agent, for example, a phenol formed by opening an alicyclic portion of benzoxazine with an active group (phenolic hydroxyl group, epoxy group, cyanate group or amino group) possessed by these crosslinking agents. Reacts with functional hydroxyl groups.
前記フェノール化合物としては、公知のものが使用できる。例えば、フェノール類としては、フェノールの他、クレゾール類、キシレノール類等のアルキルフェノール類、ヒドロキノン等の多価フェノール類、ナフトール類、ナフタレンジオール類等の多環フェノール類、ビスフェノールA、ビスフェノールF等のビスフェノール類、あるいはフェノールノボラック、フェノールアラルキル樹脂等の多官能性フェノール化合物等が挙げられる。好ましくは、耐熱性及び溶解性の点から、アラルキル型フェノール樹脂が望ましい。 A well-known thing can be used as said phenolic compound. Examples of phenols include phenols, alkylphenols such as cresols and xylenols, polyhydric phenols such as hydroquinone, polycyclic phenols such as naphthols and naphthalenediols, and bisphenols such as bisphenol A and bisphenol F. Or polyfunctional phenol compounds such as phenol novolac and phenol aralkyl resin. Preferably, an aralkyl type phenol resin is desirable from the viewpoint of heat resistance and solubility.
前記エポキシ化合物としては、公知のものが使用でき、1分子中にエポキシ基を2個以上有するものの中から選択される。例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、3,3',5,5’−テトラメチル−ビスフェノールF、ビスフェノールS、フルオレンビスフェノール、2,2'−ビフェノール、3,3',5,5’−テトラメチル−4,4’−ジヒドロキシビフェノール、レゾルシン、ナフタレンジオール類等の2価のフェノール類のエポキシ化物、トリス−(4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1,2,2−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、トリス(2,3−エポキシプロピル)イソシアヌレート、トリメチロールメタントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、トリエチロールエタントリグリシジルエーテル、フェノールノボラック、o−クレゾールノボラック等の3価以上のフェノール類のエポキシ化物、ジシクロペンタジエンとフェノール類の共縮合樹脂のエポキシ化物、フェノール類とパラキシリレンジクロライド等から合成されるフェノールアラルキル樹脂類のエポキシ化物、フェノール類とビスクロロメチルビフェニル等から合成されるビフェニルアラルキル型フェノール樹脂のエポキシ化物、ナフトール類とパラキシリレンジクロライド等から合成されるナフトールアラルキル樹脂類のエポキシ化物等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、単独でもよいし、2種以上を併用してもよい。好ましくは、耐熱性と溶解性という点から、フェノールアラルキル樹脂類、ビフェニルアラルキル樹脂類から得られるエポキシ樹脂等の常温で固体状エポキシ樹脂である。 As the epoxy compound, known compounds can be used, and are selected from those having two or more epoxy groups in one molecule. For example, bisphenol A, bisphenol F, 3,3 ′, 5,5′-tetramethyl-bisphenol F, bisphenol S, fluorene bisphenol, 2,2′-biphenol, 3,3 ′, 5,5′-tetramethyl- Epoxidized dihydric phenols such as 4,4′-dihydroxybiphenol, resorcin, naphthalenediols, tris- (4-hydroxyphenyl) methane, 1,1,2,2-tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethane Tris (2,3-epoxypropyl) isocyanurate, trimethylol methane triglycidyl ether, trimethylol propane triglycidyl ether, triethylol ethane triglycidyl ether, phenol novolac, o-cresol novolac, etc. Epo Biphenyl synthesized from silicidates, epoxidized products of co-condensation resins of dicyclopentadiene and phenols, epoxidized products of phenol aralkyl resins synthesized from phenols and paraxylylene dichloride, etc., phenols and bischloromethylbiphenyl, etc. Examples thereof include epoxidized products of aralkyl type phenol resins, and epoxidized products of naphthol aralkyl resins synthesized from naphthols and paraxylylene dichloride. These epoxy resins may be used alone or in combination of two or more. From the viewpoint of heat resistance and solubility, an epoxy resin that is solid at room temperature such as an epoxy resin obtained from phenol aralkyl resins or biphenyl aralkyl resins is preferable.
前記シアネート化合物としては、1分子中に2個以上のシアネート基を有する化合物であれば特に制限なく、公知のものを使用することができる。例えば、WO 2011108524に記載されているものが挙げられるが、本実施形態において、好ましいシアネート化合物としては、1分子中に2個以上の水酸基を有する化合物の水酸基をシアネート基に置換した構造のものが挙げられる。また、シアネート化合物は、芳香族基を有するものが好ましく、シアネート基が芳香族基に直結した構造のものを好適に使用することができる。このようなシアネート化合物としては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールM、ビスフェノールP、ビスフェノールE、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ジシクロペンタジエンノボラック樹脂、テトラメチルビスフェノールF、ビスフェノールAノボラック樹脂、臭素化ビスフェノールA、臭素化フェノールノボラック樹脂、3官能フェノール、4官能フェノール、ナフタレン型フェノール、ビフェニル型フェノール、フェノールアラルキル樹脂、ビフェニルアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、ジシクロペンタジエンアラルキル樹脂、脂環式フェノール、リン含有フェノール等の水酸基をシアネート基に置換した構造のものが挙げられる。これらのシアネート化合物は、単独で又は2種以上を適宜組み合わせて使用してもよい。また、上記したシアネート化合物は、モノマー、オリゴマー及び樹脂のいずれの形態であってもよい。 The cyanate compound is not particularly limited as long as it is a compound having two or more cyanate groups in one molecule, and known compounds can be used. Examples thereof include those described in WO 2011108524. In this embodiment, preferred cyanate compounds are those having a structure in which the hydroxyl group of a compound having two or more hydroxyl groups in one molecule is substituted with a cyanate group. Can be mentioned. Further, the cyanate compound preferably has an aromatic group, and a cyanate compound having a structure in which the cyanate group is directly connected to the aromatic group can be suitably used. Examples of such cyanate compounds include bisphenol A, bisphenol F, bisphenol M, bisphenol P, bisphenol E, phenol novolac resin, cresol novolac resin, dicyclopentadiene novolac resin, tetramethylbisphenol F, bisphenol A novolac resin, bromine. Bisphenol A, brominated phenol novolak resin, trifunctional phenol, tetrafunctional phenol, naphthalene type phenol, biphenyl type phenol, phenol aralkyl resin, biphenyl aralkyl resin, naphthol aralkyl resin, dicyclopentadiene aralkyl resin, alicyclic phenol, phosphorus The thing of the structure which substituted hydroxyl groups, such as containing phenol, by the cyanate group is mentioned. These cyanate compounds may be used alone or in combination of two or more. The cyanate compound described above may be in any form of a monomer, an oligomer, and a resin.
前記アミノ化合物としては、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルプロパン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’−ジアミノジフェニルスルフィド、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4'−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−アミノ−3−クロロフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−アミノ−3−フルオロフェニル)フルオレン、O−トリジン、m−トリジン、4,4’−ジアミノベンズアニリド、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノビフェニル、4−アミノフェニル−4−アミノベンゾエート、2−(4−アミノフェニル)−6−アミノベンゾオキサゾール等が例示される。これらの中でも、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルプロパン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4'−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル等の芳香族アミン類、ジアミノシクロヘキサン、ジアミノジシクロヘキシルメタン、ジメチルジアミノジシクロヘキシルメタン、テトラメチルジアミノジシクロヘキシルメタン、ジアミノジシクロヘキシルプロパン、ジアミノビシクロ[2.2.1]ヘプタン、ビス(アミノメチル)−ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、3(4),8(9)−ビス(アミノメチル)トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン、イソホロンジアミン等の脂環式アミン類、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等の脂肪族アミン類等が挙げられる。 Examples of the amino compound include m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenylpropane, 4,4′-diaminodiphenyl ether, 3,4′-diaminodiphenyl ether, 3 , 3'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl sulfone, 3,4'-diaminodiphenyl sulfone, 3,3'-diaminodiphenyl sulfone, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 3,4'-diaminodiphenyl Sulfide, 3,3′-diaminodiphenyl sulfide, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,4-bis (3-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (3-aminophenoxy ) Benzene, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfone, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl ] Propane, 4,4′-bis (4-aminophenoxy) biphenyl, 4,4′-bis (3-aminophenoxy) biphenyl, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] ether, bis [4- ( 3-aminophenoxy) phenyl] ether, 9,9-bis (4-aminophenyl) fluorene, 9,9-bis (4-amino-3-chlorophenyl) fluorene, 9,9-bis (4-amino-3- Fluorophenyl) fluorene, O-tolidine, m-tolidine, 4,4'-diaminobenzanilide, 2,2'-bis (trifluoromethyl) -4, '- diamino biphenyl, 4-aminophenyl-4-amino benzoate, 2- (4-aminophenyl) -6-amino-benzoxazole and the like. Among these, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenylpropane, 4,4′-diaminodiphenyl ether, 3,4′-diaminodiphenyl ether, 3,3′-diaminodiphenyl ether, 4,4′- Diaminodiphenyl sulfone, 3,3′-diaminodiphenyl sulfone, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,4-bis (3-aminophenoxy) Benzene, 1,3-bis (3-aminophenoxy) benzene, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfone, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane, 2,2 -Bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] propane, 4,4′-bis (4-amino Aromatic amines such as phenoxy) biphenyl, 4,4′-bis (3-aminophenoxy) biphenyl, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] ether, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] ether Diaminocyclohexane, diaminodicyclohexylmethane, dimethyldiaminodicyclohexylmethane, tetramethyldiaminodicyclohexylmethane, diaminodicyclohexylpropane, diaminobicyclo [2.2.1] heptane, bis (aminomethyl) -bicyclo [2.2.1] heptane Alicyclic amines such as 3 (4), 8 (9) -bis (aminomethyl) tricyclo [5.2.1.02,6] decane, 1,3-bisaminomethylcyclohexane, isophoronediamine, ethylenediamine , Hexamethylenediamy , Octamethylene diamine, decamethylene diamine, diethylene triamine, aliphatic amines such as triethylenetetramine, and the like.
前記メラミン化合物の具体例としては、例えば、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、ヘキサメチロールメラミンの1〜6個のメチロール基がメトキシメチル化した化合物又はその混合物、ヘキサメトキシエチルメラミン、ヘキサアシロキシメチルメラミン、ヘキサメチロールメラミンのメチロール基の1〜6個がアシロキシメチル化した化合物又はその混合物等が挙げられる。 Specific examples of the melamine compound include hexamethylol melamine, hexamethoxymethyl melamine, a compound in which 1 to 6 methylol groups of hexamethylol melamine are methoxymethylated, or a mixture thereof, hexamethoxyethyl melamine, hexaacyloxymethyl. Examples include a compound in which 1 to 6 methylol groups of melamine and hexamethylolmelamine are acyloxymethylated, or a mixture thereof.
前記グアナミン化合物の具体例としては、例えば、テトラメチロールグアナミン、テトラメトキシメチルグアナミン、テトラメチロールグアナミンの1〜4個のメチロール基がメトキシメチル化した化合物又はその混合物、テトラメトキシエチルグアナミン、テトラアシロキシグアナミン、テトラメチロールグアナミンの1〜4個のメチロール基がアシロキシメチル化した化合物又はその混合物等が挙げられる。 Specific examples of the guanamine compound include, for example, tetramethylolguanamine, tetramethoxymethylguanamine, a compound in which 1 to 4 methylol groups of tetramethylolguanamine are methoxymethylated, or a mixture thereof, tetramethoxyethylguanamine, tetraacyloxyguanamine , A compound in which 1 to 4 methylol groups of tetramethylolguanamine are acyloxymethylated, or a mixture thereof.
前記グリコールウリル化合物の具体例としては、例えば、テトラメチロールグリコールウリル、テトラメトキシグリコールウリル、テトラメトキシメチルグリコールウリル、テトラメチロールグリコールウリルのメチロール基の1〜4個がメトキシメチル化した化合物又はその混合物、テトラメチロールグリコールウリルのメチロール基の1〜4個がアシロキシメチル化した化合物又はその混合物等が挙げられる。 Specific examples of the glycoluril compound include, for example, tetramethylol glycoluril, tetramethoxyglycoluril, tetramethoxymethylglycoluril, a compound in which 1 to 4 methylol groups of tetramethylolglycoluril are methoxymethylated, or a mixture thereof, Examples thereof include compounds in which 1 to 4 methylol groups of tetramethylol glycoluril are acyloxymethylated, or mixtures thereof.
前記ウレア化合物の具体例としては、例えば、テトラメチロールウレア、テトラメトキシメチルウレア、テトラメチロールウレアの1〜4個のメチロール基がメトキシメチル化した化合物又はその混合物、テトラメトキシエチルウレア等が挙げられる。 Specific examples of the urea compound include tetramethylol urea, tetramethoxymethyl urea, a compound in which 1 to 4 methylol groups of tetramethylol urea are methoxymethylated, a mixture thereof, tetramethoxyethyl urea, and the like.
また、本実施形態において、架橋性向上の観点から、少なくとも1つのアリル基を有する架橋剤を用いてもよい。少なくとも1つのアリル基を有する架橋剤の具体例としては、2,2−ビス(3−アリル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2,2−ビス(3−アリル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3−アリル−4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(3−アリル−4−ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス(3−アリル−4−ヒドロキシフェニル)エ−テル等のアリルフェノール類、2,2−ビス(3−アリル−4−シアナトフェニル)プロパン、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2,2−ビス(3−アリル−4−シアナトフェニル)プロパン、ビス(3−アリル−4−シアナトシフェニル)スルホン、ビス(3−アリル−4−シアナトフェニル)スルフィド、ビス(3−アリル−4−シアナトフェニル)エ−テル等のアリルシアネート類、ジアリルフタレート、ジアリルイソフタレート、ジアリルテレフタレート、トリアリルイソシアヌレート、トリメチロールプロパンジアリルエーテル、ペンタエリスリトールアリルエーテル等が挙げられるが、これら例示されたものに限定されるものではない。これらは単独でも、2種類以上の混合物であってもよい。これらの中でも、ビスマレイミド化合物及び/又は付加重合型マレイミド樹脂との相溶性に優れるという観点から、2,2−ビス(3−アリル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2,2−ビス(3−アリル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3−アリル−4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(3−アリル−4−ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス(3−アリル−4−ヒドロキシフェニル)エ−テル等のアリルフェノール類が好ましい。 Moreover, in this embodiment, you may use the crosslinking agent which has an at least 1 allyl group from a viewpoint of a crosslinking property improvement. Specific examples of the crosslinking agent having at least one allyl group include 2,2-bis (3-allyl-4-hydroxyphenyl) propane, 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2,2 -Bis (3-allyl-4-hydroxyphenyl) propane, bis (3-allyl-4-hydroxyphenyl) sulfone, bis (3-allyl-4-hydroxyphenyl) sulfide, bis (3-allyl-4-hydroxyphenyl) ) Allylphenols such as ether, 2,2-bis (3-allyl-4-cyanatophenyl) propane, 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2,2-bis (3 -Allyl-4-cyanatophenyl) propane, bis (3-allyl-4-cyanatosiphenyl) sulfone, bis (3-allyl-4-cyanatophenyl) sulfide, bis (3- Examples include allyl cyanates such as (ryl-4-cyanatophenyl) ether, diallyl phthalate, diallyl isophthalate, diallyl terephthalate, triallyl isocyanurate, trimethylolpropane diallyl ether, pentaerythritol allyl ether, and the like. It is not limited to what was done. These may be used alone or as a mixture of two or more. Among these, from the viewpoint of excellent compatibility with the bismaleimide compound and / or the addition polymerization type maleimide resin, 2,2-bis (3-allyl-4-hydroxyphenyl) propane, 1,1,1,3, 3,3-hexafluoro-2,2-bis (3-allyl-4-hydroxyphenyl) propane, bis (3-allyl-4-hydroxyphenyl) sulfone, bis (3-allyl-4-hydroxyphenyl) sulfide, Allylphenols such as bis (3-allyl-4-hydroxyphenyl) ether are preferred.
本実施形態のリソグラフィー用膜形成材料は、オキサジン化合物を単独で、あるいは前記架橋剤を配合させた後、公知の方法で架橋、硬化させて、本実施形態のリソグラフィー用膜を形成することができる。架橋方法としては、熱硬化、光硬化等の手法が挙げられる。 The film forming material for lithography according to the present embodiment can form the film for lithography according to the present embodiment by combining an oxazine compound alone or by blending the crosslinking agent, followed by crosslinking and curing by a known method. . Examples of the crosslinking method include methods such as thermosetting and photocuring.
前記架橋剤の含有割合は、オキサジン化合物を100質量部とした場合に、例えば、0.1〜100質量部の範囲であり、好ましくは、耐熱性及び溶解性の観点から1〜50質量部の範囲であり、より好ましくは1〜30質量部の範囲である。 The content of the crosslinking agent is, for example, in the range of 0.1 to 100 parts by mass when the oxazine compound is 100 parts by mass, preferably 1 to 50 parts by mass from the viewpoint of heat resistance and solubility. It is a range, More preferably, it is the range of 1-30 mass parts.
本実施形態のリソグラフィー用膜形成材料には、必要に応じて架橋、硬化反応を促進させるための架橋促進剤を用いることができる。 In the film forming material for lithography of the present embodiment, a crosslinking accelerator for accelerating the crosslinking and curing reaction can be used as necessary.
前記架橋促進剤としては、架橋、硬化反応を促進させるものであれば、特に限定されないが、例えば、アミン類、イミダゾール類、有機ホスフィン類、ルイス酸等が挙げられる。これらの架橋促進剤は、1種を単独で、或いは2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でもイミダゾール類又は有機ホスフィン類が好ましく、架橋温度の低温化の観点から、イミダゾール類がより好ましい。 The crosslinking accelerator is not particularly limited as long as it promotes crosslinking and curing reaction. Examples thereof include amines, imidazoles, organic phosphines, and Lewis acids. These crosslinking accelerators can be used alone or in combination of two or more. Among these, imidazoles or organic phosphines are preferable, and imidazoles are more preferable from the viewpoint of lowering the crosslinking temperature.
前記架橋促進剤としては、以下に限定されないが、例えば、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール等の三級アミン、2−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、2−へプタデシルイミダゾール、2,4,5−トリフェニルイミダゾール等のイミダゾール類、トリブチルホスフィン、メチルジフェニルホスフイン、トリフェニルホスフィン、ジフェニルホスフィン、フェニルホスフィン等の有機ホスフィン類、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウム・エチルトリフェニルボレート、テトラブチルホスホニウム・テトラブチルボレート等のテトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレート、2−エチル−4−メチルイミダゾール・テトラフェニルボレート、N−メチルモルホリン・テトラフェニルボレート等のテトラフェニルボロン塩等が挙げられる。
架橋促進剤の配合量としては、通常、オキサジン化合物を100質量部とした場合に、好ましくは0.1〜10質量部の範囲であり、より好ましくは、制御のし易さ及び経済性の観点からの0.1〜5質量部の範囲であり、さらに好ましくは0.1〜3質量部の範囲である。
Examples of the crosslinking accelerator include, but are not limited to, for example, 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7, triethylenediamine, benzyldimethylamine, triethanolamine, dimethylaminoethanol, tris (dimethylamino). Tertiary amines such as methyl) phenol, 2-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 2-heptadecylimidazole, 2,4,5- Imidazoles such as triphenylimidazole, organic phosphines such as tributylphosphine, methyldiphenylphosphine, triphenylphosphine, diphenylphosphine, phenylphosphine, tetraphenylphosphonium tetraphenylborate, tetrapheny Tetrasubstituted boron such as phosphonium / ethyltriphenylborate, tetrabutylphosphonium / tetrabutylborate, tetraphenylboron such as 2-ethyl-4-methylimidazole / tetraphenylborate, N-methylmorpholine / tetraphenylborate Examples include salts.
As a compounding quantity of a crosslinking accelerator, when an oxazine compound is 100 mass parts normally, Preferably it is the range of 0.1-10 mass parts, More preferably, it is a viewpoint of ease of control and economical efficiency. From 0.1 to 5 parts by mass, more preferably from 0.1 to 3 parts by mass.
<ラジカル重合開始剤>
本実施形態のリソグラフィー用膜形成材料には、必要に応じてラジカル重合開始剤を配合することができる。ラジカル重合開始剤としては、光によりラジカル重合を開始させる光重合開始剤であってもよいし、熱によりラジカル重合を開始させる熱重合開始剤であってもよい。
<Radical polymerization initiator>
A radical polymerization initiator can be blended in the film forming material for lithography of the present embodiment as necessary. The radical polymerization initiator may be a photopolymerization initiator that initiates radical polymerization with light or a thermal polymerization initiator that initiates radical polymerization with heat.
このようなラジカル重合開始剤としては、特に制限されず、従来用いられているものを適宜採用することができる。例えば、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンジルジメチルケタール、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−1−{4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオニル)−ベンジル]フェニル}−2−メチルプロパン−1−オン、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド等のケトン系光重合開始剤、メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド、メチルシクロヘキサノンパーオキサイド、メチルアセトアセテートパーオキサイド、アセチルアセテートパーオキサイド、1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)−シクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−2−メチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−シクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロドデカン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)ブタン、2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、p−メンタンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、t−ヘキシルハイドロパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド、α,α’−ビス(t−ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、ジクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3、イソブチリルパーオキサイド、3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ステアロイルパーオキサイド、スクシン酸パーオキサイド、m−トルオイルベンゾイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ジ−n−プロピルパーオキシジカーボネート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ビス(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、ジ−2−エトキシエチルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エトキシヘキシルパーオキシジカーボネート、ジ−3−メトキシブチルパーオキシジカーボネート、ジ−s−ブチルパーオキシジカーボネート、ジ(3−メチル−3−メトキシブチル)パーオキシジカーボネート、α,α’−ビス(ネオデカノイルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、クミルパーオキシネオデカノエート、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシネオデカノエート、1−シクロヘキシル−1−メチルエチルパーオキシネオデカノエート、t−ヘキシルパーオキシネオデカノエート、t−ブチルパーオキシネオデカノエート、t−ヘキシルパーオキシピバレート、t−ブチルパーオキシピバレート、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノオエート、2,5−ジメチル−2,5−ビス(2−エチルヘキサノイルパーオキシ)ヘキサノエート、1−シクロヘキシル−1−メチルエチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ヘキシルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオキシマレート、t−ブチルパーオキシ−3,5,5−トリメトルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシラウレート、t−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシアセテート、t−ブチルパーオキシ−m−トルイルベンゾエート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、ビス(t−ブチルパーオキシ)イソフタレート、2,5−ジメチル−2,5−ビス(m−トルイルパーオキシ)ヘキサン、t−ヘキシルパーオキシベンゾエート、2,5−ジメチル−2,5−ビス(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルパーオキシアリルモノカーボネート、t−ブチルトリメチルシリルパーオキサイド、3,3’,4,4’−テトラ(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、2,3−ジメチル−2,3−ジフェニルブタン等の有機過酸化物系重合開始剤が挙げられる。 Such radical polymerization initiator is not particularly limited, and those conventionally used can be appropriately employed. For example, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, benzyl dimethyl ketal, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 1- [4- (2-hydroxyethoxy) -phenyl] -2-hydroxy-2 -Methyl-1-propan-1-one, 2-hydroxy-1- {4- [4- (2-hydroxy-2-methyl-propionyl) -benzyl] phenyl} -2-methylpropan-1-one, 2 , 4,6-trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphine oxide, ketone photopolymerization initiators such as bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide, methyl ethyl ketone peroxide, cyclohexanone peroxide, methylcyclohexanone peroxide Oxide, methyl acetoacetate Oxide, acetyl acetate peroxide, 1,1-bis (t-hexylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane, 1,1-bis (t-hexylperoxy) -cyclohexane, 1,1-bis ( t-butylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane, 1,1-bis (t-butylperoxy) -2-methylcyclohexane, 1,1-bis (t-butylperoxy) -cyclohexane, 1 , 1-bis (t-butylperoxy) cyclododecane, 1,1-bis (t-butylperoxy) butane, 2,2-bis (4,4-di-t-butylperoxycyclohexyl) propane, p -Mentane hydroperoxide, diisopropylbenzene hydroperoxide, 1,1,3,3-tetramethylbutylhydride Peroxide, cumene hydroperoxide, t-hexyl hydroperoxide, t-butyl hydroperoxide, α, α'-bis (t-butylperoxy) diisopropylbenzene, dicumyl peroxide, 2,5-dimethyl-2 , 5-bis (t-butylperoxy) hexane, t-butylcumyl peroxide, di-t-butyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-bis (t-butylperoxy) hexyne-3, Isobutyryl peroxide, 3,5,5-trimethylhexanoyl peroxide, octanoyl peroxide, lauroyl peroxide, stearoyl peroxide, succinic acid peroxide, m-toluoylbenzoyl peroxide, benzoyl peroxide, di-n -Propylpa Oxydicarbonate, diisopropyl peroxydicarbonate, bis (4-t-butylcyclohexyl) peroxydicarbonate, di-2-ethoxyethyl peroxydicarbonate, di-2-ethoxyhexyl peroxydicarbonate, di-3- Methoxybutyl peroxydicarbonate, di-s-butylperoxydicarbonate, di (3-methyl-3-methoxybutyl) peroxydicarbonate, α, α'-bis (neodecanoylperoxy) diisopropylbenzene, kumi Luperoxyneodecanoate, 1,1,3,3-tetramethylbutylperoxyneodecanoate, 1-cyclohexyl-1-methylethylperoxyneodecanoate, t-hexylperoxyneodecanoate, t-Butylperoxyneodeca Ate, t-hexyl peroxypivalate, t-butyl peroxypivalate, 1,1,3,3-tetramethylbutylperoxy-2-ethylhexanoate, 2,5-dimethyl-2,5-bis (2-ethylhexanoylperoxy) hexanoate, 1-cyclohexyl-1-methylethylperoxy-2-ethylhexanoate, t-hexylperoxy-2-ethylhexanoate, t-butylperoxy-2- Ethyl hexanoate, t-hexyl peroxyisopropyl monocarbonate, t-butyl peroxyisobutyrate, t-butyl peroxymalate, t-butyl peroxy-3,5,5-trimethylhexanoate, t -Butyl peroxylaurate, t-butyl peroxyisopropyl monocarbonate, t- Butyl peroxy-2-ethylhexyl monocarbonate, t-butyl peroxyacetate, t-butyl peroxy-m-toluyl benzoate, t-butyl peroxybenzoate, bis (t-butylperoxy) isophthalate, 2,5- Dimethyl-2,5-bis (m-toluylperoxy) hexane, t-hexylperoxybenzoate, 2,5-dimethyl-2,5-bis (benzoylperoxy) hexane, t-butylperoxyallyl monocarbonate, Organic peroxide polymerization initiators such as t-butyltrimethylsilyl peroxide, 3,3 ′, 4,4′-tetra (t-butylperoxycarbonyl) benzophenone, 2,3-dimethyl-2,3-diphenylbutane Is mentioned.
また、2−フェニルアゾ−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、1−[(1−シアノ−1−メチルエチル)アゾ]ホルムアミド、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)ジヒドロクロリド、2,2’−アゾビス(2−メチル−N−フェニルプロピオンアミジン)ジヒドロクロリド、2,2’−アゾビス[N−(4−クロロフェニル)−2−メチルプロピオンアミジン]ジヒドリドクロリド、2,2’−アゾビス[N−(4−ヒドロフェニル)−2−メチルプロピオンアミジン]ジヒドロクロリド、2,2’−アゾビス[2−メチル−N−(フェニルメチル)プロピオンアミジン]ジヒドロクロリド、2,2’−アゾビス[2−メチル−N−(2−プロペニル)プロピオンアミジン]ジヒドロクロリド、2,2’−アゾビス[N−(2−ヒドロキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン]ジヒドロクロリド、2,2’−アゾビス[2−(5−メチル−2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]ジヒドロクロリド、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]ジヒドロクロリド、2,2´−アゾビス[2−(4,5,6,7−テトラヒドロ−1H−1,3−ジアゼピン−2−イル)プロパン]ジヒドロクロリド、2,2’−アゾビス[2−(3,4,5,6−テトラヒドロピリミジン−2−イル)プロパン]ジヒドロクロリド、2,2’−アゾビス[2−(5−ヒドロキシ−3,4,5,6−テトラヒドロピリミジン−2−イル)プロパン]ジヒドロクロリド、2,2’−アゾビス[2−[1−(2−ヒドロキシエチル)−2−イミダゾリン−2−イル]プロパン]ジヒドロクロリド、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]、2,2’−アゾビス[2−メチル−N−[1,1−ビス(ヒドロキシメチル)−2−ヒドロキシエチル]プロピオンアミド]、2,2’−アゾビス[2−メチル−N−[1,1−ビス(ヒドロキシメチル)エチル]プロピオンアミド]、2,2’−アゾビス[2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミド)、2,2’−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロパン)、ジメチル−2,2−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、4,4’−アゾビス(4−シアノペンタン酸)、2,2’−アゾビス[2−(ヒドロキシメチル)プロピオニトリル]等のアゾ系重合開始剤も挙げられる。本実施形態におけるラジカル重合開始剤としては、これらのうちの1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよく、他の公知の重合開始剤をさらに組み合わせて用いてもよい。 2-phenylazo-4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile, 1-[(1-cyano-1-methylethyl) azo] formamide, 1,1′-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile), 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile), 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobis ( 2-methylpropionamidine) dihydrochloride, 2,2′-azobis (2-methyl-N-phenylpropionamidine) dihydrochloride, 2,2′-azobis [N- (4-chlorophenyl) -2-methylpropionamidine] Dihydride chloride, 2,2′-azobis [N- (4-hydrophenyl) -2-methylpropionamidine] dihydrochloride 2,2′-azobis [2-methyl-N- (phenylmethyl) propionamidine] dihydrochloride, 2,2′-azobis [2-methyl-N- (2-propenyl) propionamidine] dihydrochloride, 2, 2′-azobis [N- (2-hydroxyethyl) -2-methylpropionamidine] dihydrochloride, 2,2′-azobis [2- (5-methyl-2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride, 2,2′-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride, 2,2′-azobis [2- (4,5,6,7-tetrahydro-1H-1,3-diazepine) -2-yl) propane] dihydrochloride, 2,2′-azobis [2- (3,4,5,6-tetrahydropyrimidin-2-yl) propane] Dihydrochloride, 2,2′-azobis [2- (5-hydroxy-3,4,5,6-tetrahydropyrimidin-2-yl) propane] dihydrochloride, 2,2′-azobis [2- [1- ( 2-hydroxyethyl) -2-imidazolin-2-yl] propane] dihydrochloride, 2,2′-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane], 2,2′-azobis [2-methyl -N- [1,1-bis (hydroxymethyl) -2-hydroxyethyl] propionamide], 2,2'-azobis [2-methyl-N- [1,1-bis (hydroxymethyl) ethyl] propionamide ], 2,2'-azobis [2-methyl-N- (2-hydroxyethyl) propionamide], 2,2'-azobis (2-methylpropionamide), 2,2 ' Azobis (2,4,4-trimethylpentane), 2,2'-azobis (2-methylpropane), dimethyl-2,2-azobis (2-methylpropionate), 4,4'-azobis (4- Also included are azo polymerization initiators such as cyanopentanoic acid) and 2,2′-azobis [2- (hydroxymethyl) propionitrile]. As the radical polymerization initiator in the present embodiment, one of these may be used alone, or two or more may be used in combination, or other known polymerization initiators may be used in further combination.
前記ラジカル重合開始剤の含有量としては、前記オキサジン化合物の質量に対して化学量論的に必要な量であればよいが、前記オキサジン化合物を100質量部とした場合に0.05〜25質量部であることが好ましく、0.1〜10質量部であることがより好ましい。ラジカル重合開始剤の含有量が0.05質量部以上である場合には、オキサジン化合物の硬化が不十分となることを防ぐことができる傾向にあり、他方、ラジカル重合開始剤の含有量が25質量部以下である場合には、リソグラフィー用膜形成材料の室温での長期保存安定性が損なわれることを防ぐことができる傾向にある。 The content of the radical polymerization initiator may be an amount stoichiometrically required with respect to the mass of the oxazine compound, but 0.05 to 25 mass when the oxazine compound is 100 mass parts. Part is preferable, and 0.1 to 10 parts by mass is more preferable. When the content of the radical polymerization initiator is 0.05 parts by mass or more, there is a tendency that the curing of the oxazine compound can be prevented from becoming insufficient, while the content of the radical polymerization initiator is 25. When the amount is less than or equal to part by mass, the long-term storage stability of the film forming material for lithography at room temperature tends to be prevented from being impaired.
[リソグラフィー用膜形成材料の精製方法]
前記リソグラフィー用膜形成材料は酸性水溶液で洗浄して精製することが可能である。前記精製方法は、リソグラフィー用膜形成材料を水と任意に混和しない有機溶媒に溶解させて有機相を得て、その有機相を酸性水溶液と接触させ抽出処理(第一抽出工程)を行うことにより、リソグラフィー用膜形成材料と有機溶媒とを含む有機相に含まれる金属分を水相に移行させたのち、有機相と水相とを分離する工程を含む。該精製により本発明のリソグラフィー用膜形成材料の種々の金属の含有量を著しく低減させることができる。
[Purification method of film forming material for lithography]
The film forming material for lithography can be purified by washing with an acidic aqueous solution. In the purification method, a film forming material for lithography is dissolved in an organic solvent which is not arbitrarily miscible with water to obtain an organic phase, and the organic phase is contacted with an acidic aqueous solution to perform an extraction process (first extraction step). And a step of separating the organic phase from the aqueous phase after the metal component contained in the organic phase containing the film forming material for lithography and the organic solvent is transferred to the aqueous phase. By this purification, the content of various metals in the film forming material for lithography of the present invention can be significantly reduced.
水と任意に混和しない前記有機溶媒としては、特に限定されないが、半導体製造プロセスに安全に適用できる有機溶媒が好ましい。使用する有機溶媒の量は、使用する該化合物に対して、通常1〜100質量倍程度使用される。 The organic solvent that is not miscible with water is not particularly limited, but an organic solvent that can be safely applied to a semiconductor manufacturing process is preferable. The amount of the organic solvent to be used is usually about 1 to 100 times by mass with respect to the compound to be used.
使用される有機溶媒の具体例としては、例えば、国際公開2015/080240に記載のものが挙げられる。これらの中でも、トルエン、2−ヘプタノン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチルイソブチルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、酢酸エチル等が好ましく、特にシクロヘキサノン、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。これらの有機溶媒はそれぞれ単独で用いることもできるし、また2種以上を混合して用いることもできる。 Specific examples of the organic solvent used include those described in International Publication No. 2015/080240. Among these, toluene, 2-heptanone, cyclohexanone, cyclopentanone, methyl isobutyl ketone, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl acetate and the like are preferable, and cyclohexanone and propylene glycol monomethyl ether acetate are particularly preferable. These organic solvents can be used alone or in combination of two or more.
前記酸性の水溶液としては、一般に知られる有機、無機系化合物を水に溶解させた水溶液の中から適宜選択される。例えば、国際公開2015/080240に記載のものが挙げられる。これら酸性の水溶液は、それぞれ単独で用いることもできるし、また2種以上を組み合わせて用いることもできる。酸性の水溶液としては、例えば、鉱酸水溶液及び有機酸水溶液を挙げることができる。鉱酸水溶液としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸及びリン酸からなる群より選ばれる1種以上を含む水溶液を挙げることができる。有機酸水溶液としては、例えば、酢酸、プロピオン酸、蓚酸、マロン酸、コハク酸、フマル酸、マレイン酸、酒石酸、クエン酸、メタンスルホン酸、フェノールスルホン酸、p−トルエンスルホン酸及びトリフルオロ酢酸からなる群より選ばれる1種以上を含む水溶液を挙げることができる。また、酸性の水溶液としては、硫酸、硝酸、及び酢酸、蓚酸、酒石酸、クエン酸等のカルボン酸の水溶液が好ましく、さらに、硫酸、蓚酸、酒石酸、クエン酸の水溶液が好ましく、特に蓚酸の水溶液が好ましい。蓚酸、酒石酸、クエン酸等の多価カルボン酸は金属イオンに配位し、キレート効果が生じるために、より金属を除去できると考えられる。また、ここで用いる水は、本発明の目的に沿って、金属含有量の少ないもの、例えばイオン交換水等が好ましい。 The acidic aqueous solution is appropriately selected from aqueous solutions in which generally known organic and inorganic compounds are dissolved in water. For example, the thing of international publication 2015/080240 is mentioned. These acidic aqueous solutions can be used alone or in combination of two or more. Examples of the acidic aqueous solution include a mineral acid aqueous solution and an organic acid aqueous solution. Examples of the mineral acid aqueous solution include an aqueous solution containing at least one selected from the group consisting of hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, and phosphoric acid. Examples of the organic acid aqueous solution include acetic acid, propionic acid, succinic acid, malonic acid, succinic acid, fumaric acid, maleic acid, tartaric acid, citric acid, methanesulfonic acid, phenolsulfonic acid, p-toluenesulfonic acid and trifluoroacetic acid. An aqueous solution containing one or more selected from the group consisting of: The acidic aqueous solution is preferably an aqueous solution of sulfuric acid, nitric acid, and carboxylic acid such as acetic acid, succinic acid, tartaric acid, and citric acid, more preferably an aqueous solution of sulfuric acid, succinic acid, tartaric acid, and citric acid, and particularly an aqueous solution of succinic acid. preferable. Since polyvalent carboxylic acids such as succinic acid, tartaric acid, and citric acid are coordinated to metal ions to produce a chelate effect, it is considered that the metal can be removed more. Moreover, the water used here is preferably one having a low metal content, such as ion-exchanged water, for the purpose of the present invention.
前記酸性の水溶液のpHは特に制限されないが、水溶液の酸性度があまり大きくなると、使用する化合物又は樹脂に悪影響を及ぼすことがあり好ましくない。通常、pH範囲は0〜5程度であり、より好ましくはpH0〜3程度である。 The pH of the acidic aqueous solution is not particularly limited, but if the acidity of the aqueous solution becomes too large, it may adversely affect the compound or resin used, which is not preferable. Usually, the pH range is about 0 to 5, more preferably about pH 0 to 3.
前記酸性の水溶液の使用量は特に制限されないが、その量があまりに少ないと、金属除去のための抽出回数多くする必要があり、逆に水溶液の量があまりに多いと全体の液量が多くなり操作上の問題を生ずることがある。水溶液の使用量は、通常、リソグラフィー用膜形成材料の溶液に対して10〜200質量部であり、好ましくは20〜100質量部である。 The amount of the acidic aqueous solution used is not particularly limited. However, if the amount is too small, it is necessary to increase the number of extractions for removing the metal. Conversely, if the amount of the aqueous solution is too large, the total amount of the liquid increases. The above problems may occur. The usage-amount of aqueous solution is 10-200 mass parts normally with respect to the solution of the film forming material for lithography, Preferably it is 20-100 mass parts.
前記酸性の水溶液と、リソグラフィー用膜形成材料及び水と任意に混和しない有機溶媒を含む溶液(B)とを接触させることにより金属分を抽出することができる。 The metal component can be extracted by bringing the acidic aqueous solution into contact with the film forming material for lithography and the solution (B) containing an organic solvent which is not arbitrarily miscible with water.
前記抽出処理を行う際の温度は通常、20〜90℃であり、好ましくは30〜80℃の範囲である。抽出操作は、例えば、撹拌等により、よく混合させたあと、静置することにより行われる。これにより、使用する該化合物と有機溶媒を含む溶液に含まれていた金属分が水相に移行する。また本操作により、溶液の酸性度が低下し、使用する該化合物の変質を抑制することができる。 The temperature at the time of performing the extraction treatment is usually 20 to 90 ° C, preferably 30 to 80 ° C. The extraction operation is performed, for example, by mixing the mixture well by stirring or the like and then allowing it to stand. Thereby, the metal component contained in the solution containing the compound to be used and the organic solvent moves to the aqueous phase. Moreover, the acidity of a solution falls by this operation, and the quality change of this compound to be used can be suppressed.
抽出処理後、使用する該化合物及び有機溶媒を含む溶液相と、水相とに分離させ、デカンテーション等により有機溶媒を含む溶液を回収する。静置する時間は特に制限されないが、静置する時間があまりに短いと有機溶媒を含む溶液相と水相との分離が悪くなり好ましくない。通常、静置する時間は1分間以上であり、より好ましくは10分間以上であり、さらに好ましくは30分間以上である。また、抽出処理は1回だけでもかまわないが、混合、静置、分離という操作を複数回繰り返して行うのも有効である。 After the extraction treatment, the solution is separated into a solution phase containing the compound to be used and an organic solvent and an aqueous phase, and a solution containing the organic solvent is recovered by decantation or the like. The standing time is not particularly limited. However, if the standing time is too short, the separation between the solution phase containing the organic solvent and the aqueous phase is not preferable. Usually, the time to stand still is 1 minute or more, More preferably, it is 10 minutes or more, More preferably, it is 30 minutes or more. The extraction process may be performed only once, but it is also effective to repeat the operations of mixing, standing, and separation a plurality of times.
酸性の水溶液を用いてこのような抽出処理を行った場合は、処理を行ったあとに、該水溶液から抽出し、回収した有機溶媒を含む有機相は、さらに水との抽出処理(第二抽出工程)を行うことが好ましい。抽出操作は、撹拌等により、よく混合させたあと、静置することにより行われる。そして得られる溶液は、化合物と有機溶媒とを含む溶液相と、水相とに分離するのでデカンテーション等により溶液相を回収する。また、ここで用いる水は、本発明の目的に沿って、金属含有量の少ないもの、例えばイオン交換水等が好ましい。抽出処理は1回だけでもかまわないが、混合、静置、分離という操作を複数回繰り返して行うのも有効である。また、抽出処理における両者の使用割合や、温度、時間等の条件は特に制限されないが、先の酸性の水溶液との接触処理の場合と同様で構わない。 When such an extraction process is performed using an acidic aqueous solution, the organic phase containing the recovered organic solvent extracted from the aqueous solution after the process is further extracted with water (second extraction). It is preferable to carry out (step). The extraction operation is performed by allowing the mixture to stand after mixing well by stirring or the like. And since the obtained solution isolate | separates into the solution phase containing a compound and an organic solvent, and an aqueous phase, a solution phase is collect | recovered by decantation etc. Moreover, the water used here is preferably one having a low metal content, such as ion-exchanged water, for the purpose of the present invention. The extraction process may be performed only once, but it is also effective to repeat the operations of mixing, standing, and separation a plurality of times. In addition, the use ratio of both in the extraction process, conditions such as temperature and time are not particularly limited, but may be the same as in the case of the contact process with the acidic aqueous solution.
こうして得られた、リソグラフィー用膜形成材料と有機溶媒とを含む溶液に混入する水分は減圧蒸留等の操作を施すことにより容易に除去できる。また、必要により有機溶媒を加え、化合物の濃度を任意の濃度に調整することができる。 The moisture mixed in the solution containing the film forming material for lithography and the organic solvent thus obtained can be easily removed by performing an operation such as vacuum distillation. If necessary, an organic solvent can be added to adjust the concentration of the compound to an arbitrary concentration.
得られた有機溶媒を含む溶液から、リソグラフィー用膜形成材料のみを得る方法は、減圧除去、再沈殿による分離、及びそれらの組み合わせ等、公知の方法で行うことができる。必要に応じて、濃縮操作、ろ過操作、遠心分離操作、乾燥操作等の公知の処理を行うことができる。 A method for obtaining only the film forming material for lithography from the obtained solution containing an organic solvent can be performed by a known method such as removal under reduced pressure, separation by reprecipitation, and a combination thereof. If necessary, known processes such as a concentration operation, a filtration operation, a centrifugal separation operation, and a drying operation can be performed.
[リソグラフィー用膜形成用組成物]
本実施形態のリソグラフィー用膜形成用組成物は、前記リソグラフィー用膜形成材料と溶媒とを含有する。リソグラフィー用膜は、例えば、リソグラフィー用下層膜である。
[Composition for forming a film for lithography]
The composition for film formation for lithography of this embodiment contains the said film formation material for lithography and a solvent. The lithography film is, for example, a lithography lower layer film.
本実施形態のリソグラフィー用膜形成用組成物は、基材に塗布し、その後、必要に応じて加熱して溶媒を蒸発させた後、加熱又は光照射して所望の硬化膜を形成することができる。本実施形態のリソグラフィー用膜形成用組成物の塗布方法は任意であり、例えば、スピンコート法、ディップ法、フローコート法、インクジェット法、スプレー法、バーコート法、グラビアコート法、スリットコート法、ロールコート法、転写印刷法、刷毛塗り、ブレードコート法、エアーナイフコート法等の方法を適宜採用できる。 The composition for forming a film for lithography of the present embodiment may be applied to a substrate, then heated as necessary to evaporate the solvent, and then heated or irradiated to form a desired cured film. it can. The method for applying the composition for forming a film for lithography of the present embodiment is arbitrary, for example, spin coating method, dipping method, flow coating method, ink jet method, spray method, bar coating method, gravure coating method, slit coating method, A roll coating method, a transfer printing method, a brush coating method, a blade coating method, an air knife coating method, or the like can be appropriately employed.
前記膜の加熱温度は、溶媒を蒸発させる目的では特に限定されず、例えば、40〜400℃で行うことができる。加熱方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、ホットプレートやオーブンを用いて、大気、窒素等の不活性ガス、真空中等の適切な雰囲気下で蒸発させればよい。加熱温度及び加熱時間は、目的とする電子デバイスのプロセス工程に適合した条件を選択すればよく、得られる膜の物性値が電子デバイスの要求特性に適合するような加熱条件を選択すればよい。光照射する場合の条件も特に限定されるものではなく、用いるリソグラフィー用膜形成材料に応じて、適宜な照射エネルギー及び照射時間を採用すればよい。 The heating temperature of the film is not particularly limited for the purpose of evaporating the solvent, and can be performed at 40 to 400 ° C., for example. The heating method is not particularly limited, and for example, it may be evaporated using a hot plate or an oven in an appropriate atmosphere such as air, an inert gas such as nitrogen, or in a vacuum. The heating temperature and the heating time may be selected under conditions suitable for the process steps of the target electronic device, and the heating conditions may be selected such that the physical properties of the obtained film meet the required characteristics of the electronic device. The conditions for light irradiation are not particularly limited, and an appropriate irradiation energy and irradiation time may be employed depending on the lithography film forming material to be used.
<溶媒>
本実施形態のリソグラフィー用膜形成用組成物に用いる溶媒としては、オキサジン化合物が少なくとも溶解するものであれば、特に限定されず、公知のものを適宜用いることができる。
<Solvent>
The solvent used in the composition for forming a film for lithography of the present embodiment is not particularly limited as long as it can dissolve at least the oxazine compound, and known solvents can be used as appropriate.
溶媒の具体例としては、例えば、国際公開2013/024779に記載のものが挙げられる。これらの溶媒は、1種を単独で、或いは2種以上を組み合わせて用いることができる。 Specific examples of the solvent include those described in International Publication 2013/024779. These solvents can be used alone or in combination of two or more.
前記溶媒の中で、安全性の点から、シクロヘキサノン、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、ヒドロキシイソ酪酸メチル、アニソールが特に好ましい。 Among these solvents, cyclohexanone, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl lactate, methyl hydroxyisobutyrate and anisole are particularly preferable from the viewpoint of safety.
前記溶媒の含有量は、特に限定されないが、溶解性及び製膜上の観点から、リソグラフィー用膜形成用材料中のオキサジン化合物を100質量部とした場合に、25〜9,900質量部であることが好ましく、400〜7,900質量部であることがより好ましく、900〜4,900質量部であることがさらに好ましい。 The content of the solvent is not particularly limited, but is 25 to 9,900 parts by mass when the oxazine compound in the film forming material for lithography is 100 parts by mass from the viewpoint of solubility and film formation. It is preferably 400 to 7,900 parts by mass, and more preferably 900 to 4,900 parts by mass.
<酸発生剤>
本実施形態のリソグラフィー用膜形成用組成物は、架橋反応をさらに促進させる等の観点から、必要に応じて酸発生剤を含有していてもよい。酸発生剤としては、熱分解によって酸を発生するもの、光照射によって酸を発生するもの等が知られているが、いずれのものも使用することができる。
<Acid generator>
The film forming composition for lithography of the present embodiment may contain an acid generator as necessary from the viewpoint of further promoting the crosslinking reaction. As the acid generator, those that generate an acid by thermal decomposition and those that generate an acid by light irradiation are known, and any of them can be used.
酸発生剤としては、例えば、国際公開2013/024779に記載のものが挙げられる。これらのなかでも、特に、トリフルオロメタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリナフチルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(2−ノルボニル)メチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、1,2’−ナフチルカルボニルメチルテトラヒドロチオフェニウムトリフレート等のオニウム塩;ビス(ベンゼンスルホニル)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(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(sec−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−プロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン等のジアゾメタン誘導体;ビス−(p−トルエンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−(n−ブタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム等のグリオキシム誘導体、ビスナフチルスルホニルメタン等のビススルホン誘導体;N−ヒドロキシスクシンイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−プロパンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド2−プロパンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−ペンタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドp−トルエンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシナフタルイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシナフタルイミドベンゼンスルホン酸エステル等のN−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エステル誘導体等が好ましく用いられる。 Examples of the acid generator include those described in International Publication No. 2013/024779. Among these, in particular, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, trifluoromethanesulfonic acid (p-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, trifluoromethanesulfonic acid tris (p-tert-butoxyphenyl) sulfonium, p-toluenesulfonic acid Triphenylsulfonium, p-toluenesulfonic acid (p-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, p-toluenesulfonic acid tris (p-tert-butoxyphenyl) sulfonium, trifluoromethanesulfonic acid trinaphthylsulfonium, trifluoromethanesulfonic acid cyclohexylmethyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium, trifluoromethanesulfonic acid (2-norbornyl) methyl (2-oxocyclohexyl) Sil) sulfonium, onium salts such as 1,2'-naphthylcarbonylmethyltetrahydrothiophenium triflate; bis (benzenesulfonyl) diazomethane, bis (p-toluenesulfonyl) diazomethane, bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane, bis (n- Diazomethane derivatives such as butylsulfonyl) diazomethane, bis (isobutylsulfonyl) diazomethane, bis (sec-butylsulfonyl) diazomethane, bis (n-propylsulfonyl) diazomethane, bis (isopropylsulfonyl) diazomethane, bis (tert-butylsulfonyl) diazomethane; Glyoxime derivatives such as bis- (p-toluenesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis- (n-butanesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, Bissulfone derivatives such as naphthylsulfonylmethane; N-hydroxysuccinimide methanesulfonate, N-hydroxysuccinimide trifluoromethanesulfonate, N-hydroxysuccinimide 1-propanesulfonate, N-hydroxysuccinimide 2-propanesulfonate, N-hydroxysuccinimide 1-pentanesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide p-toluenesulfonic acid ester, N-hydroxynaphthalimide methanesulfonic acid ester, N-hydroxynaphthalimide benzenesulfonic acid ester, etc. Acid ester derivatives and the like are preferably used.
本実施形態のリソグラフィー用膜形成用組成物において、酸発生剤の含有量は、特に限定されないが、リソグラフィー用膜形成材料中のオキサジン化合物を100質量部とした場合に、0〜50質量部であることが好ましく、より好ましくは0〜40質量部である。上述の好ましい範囲にすることで、架橋反応が高められる傾向にあり、また、レジスト層とのミキシング現象の発生が抑制される傾向にある。 In the composition for forming a film for lithography of the present embodiment, the content of the acid generator is not particularly limited, but is 0 to 50 parts by mass when the oxazine compound in the film forming material for lithography is 100 parts by mass. It is preferable that it is 0 to 40 parts by mass. By setting it as the above-mentioned preferable range, it exists in the tendency for a crosslinking reaction to be improved and it exists in the tendency for generation | occurrence | production of the mixing phenomenon with a resist layer to be suppressed.
<塩基性化合物>
さらに、本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物は、保存安定性を向上させる等の観点から、塩基性化合物を含有していてもよい。
<Basic compound>
Furthermore, the composition for forming a lower layer film for lithography of the present embodiment may contain a basic compound from the viewpoint of improving storage stability.
前記塩基性化合物は、酸発生剤より微量に発生した酸が架橋反応を進行させるのを防ぐための、酸に対するクエンチャーの役割を果たす。このような塩基性化合物としては、以下に限定されないが、例えば、国際公開2013−024779に記載されている、第一級、第二級又は第三級の脂肪族アミン類、混成アミン類、芳香族アミン類、複素環アミン類、カルボキシ基を有する含窒素化合物、スルホニル基を有する含窒素化合物、水酸基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合物、アミド誘導体又はイミド誘導体等が挙げられる。 The basic compound serves as a quencher for the acid to prevent the acid generated in a trace amount from the acid generator from causing the crosslinking reaction to proceed. Examples of such basic compounds include, but are not limited to, primary, secondary or tertiary aliphatic amines, hybrid amines, aromatics described in International Publication No. 2013-024779, for example. Group amines, heterocyclic amines, nitrogen-containing compounds having a carboxy group, nitrogen-containing compounds having a sulfonyl group, nitrogen-containing compounds having a hydroxyl group, nitrogen-containing compounds having a hydroxyphenyl group, alcoholic nitrogen-containing compounds, amide derivatives or Examples thereof include imide derivatives.
本実施形態のリソグラフィー用膜形成用組成物において、塩基性化合物の含有量は、特に限定されないが、リソグラフィー用膜形成材料中のオキサジン化合物を100質量部とした場合に、0〜2質量部であることが好ましく、より好ましくは0〜1質量部である。上述の好ましい範囲にすることで、架橋反応を過度に損なうことなく保存安定性が高められる傾向にある。 In the composition for forming a film for lithography of the present embodiment, the content of the basic compound is not particularly limited, but is 0 to 2 parts by mass when the oxazine compound in the film forming material for lithography is 100 parts by mass. It is preferable that it is 0 to 1 part by mass. By making it into the above preferable range, the storage stability tends to be enhanced without excessively impairing the crosslinking reaction.
さらに、本実施形態のリソグラフィー用膜形成用組成物は、公知の添加剤を含有していてもよい。公知の添加剤としては、以下に限定されないが、例えば、紫外線吸収剤、消泡剤、着色剤、顔料、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤等が挙げられる。 Furthermore, the composition for forming a film for lithography of the present embodiment may contain a known additive. Examples of known additives include, but are not limited to, ultraviolet absorbers, antifoaming agents, colorants, pigments, nonionic surfactants, anionic surfactants, and cationic surfactants.
[リソグラフィー用下層膜及びパターンの形成方法]
本実施形態のリソグラフィー用下層膜は、本実施形態のリソグラフィー用膜形成用組成物を用いて形成される。
[Liquid lower layer film and pattern forming method]
The underlayer film for lithography of this embodiment is formed using the composition for forming a film for lithography of this embodiment.
また、本実施形態のパターン形成方法は、基板上に、本実施形態のリソグラフィー用膜形成用組成物を用いて下層膜を形成する工程(A−1)と、前記下層膜上に、少なくとも1層のフォトレジスト層を形成する工程(A−2)と、前記工程(A−2)の後、前記フォトレジスト層の所定の領域に放射線を照射し、現像を行う工程(A−3)と、を有する。 Moreover, the pattern formation method of this embodiment is a process (A-1) which forms a lower layer film | membrane using the film | membrane formation composition for lithography of this embodiment on a board | substrate, and at least 1 on the said lower layer film | membrane. A step (A-2) of forming a photoresist layer as a layer, and a step (A-3) of performing development by irradiating a predetermined region of the photoresist layer with radiation after the step (A-2). Have.
さらに、本実施形態の他のパターン形成方法は、基板上に、本実施形態のリソグラフィー用膜形成用組成物を用いて下層膜を形成する工程(B−1)と、前記下層膜上に、珪素原子を含有するレジスト中間層膜材料を用いて中間層膜を形成する工程(B−2)と、前記中間層膜上に、少なくとも1層のフォトレジスト層を形成する工程(B−3)と、前記工程(B−3)の後、前記フォトレジスト層の所定の領域に放射線を照射し、現像してレジストパターンを形成する工程(B−4)と、前記工程(B−4)の後、前記レジストパターンをマスクとして前記中間層膜をエッチングし、得られた中間層膜パターンをエッチングマスクとして前記下層膜をエッチングし、得られた下層膜パターンをエッチングマスクとして基板をエッチングすることで基板にパターンを形成する工程(B−5)と、を有する。 Furthermore, another pattern forming method of this embodiment includes a step (B-1) of forming a lower layer film on the substrate using the film forming composition for lithography of the present embodiment, and on the lower layer film, A step of forming an intermediate layer film using a resist intermediate layer film material containing silicon atoms (B-2), and a step of forming at least one photoresist layer on the intermediate layer film (B-3) After the step (B-3), a step (B-4) in which a predetermined region of the photoresist layer is irradiated with radiation and developed to form a resist pattern, and the step (B-4) Then, the intermediate layer film is etched using the resist pattern as a mask, the lower layer film is etched using the obtained intermediate layer film pattern as an etching mask, and the substrate is etched using the obtained lower layer film pattern as an etching mask. Having a step (B-5) to form a pattern on a substrate with a.
本実施形態のリソグラフィー用下層膜は、本実施形態のリソグラフィー用膜形成用組成物から形成されるものであれば、その形成方法は特に限定されず、公知の手法を適用することができる。例えば、本実施形態のリソグラフィー用膜形成用組成物をスピンコートやスクリーン印刷等の公知の塗布法或いは印刷法等で基板上に付与した後、有機溶媒を揮発させる等して除去することで、下層膜を形成することができる。 If the lower layer film for lithography of this embodiment is formed from the composition for film formation for lithography of this embodiment, the formation method will not be specifically limited, A well-known method can be applied. For example, after applying the film forming composition for lithography of the present embodiment on a substrate by a known coating method such as spin coating or screen printing or a printing method, the organic solvent is volatilized and removed, An underlayer film can be formed.
下層膜の形成時には、上層レジストとのミキシング現象の発生を抑制するとともに架橋反応を促進させるために、ベークをすることが好ましい。この場合、ベーク温度は、特に限定されないが、80〜450℃の範囲内であることが好ましく、より好ましくは200〜400℃である。また、ベーク時間も、特に限定されないが、10〜300秒間の範囲内であることが好ましい。なお、下層膜の厚さは、要求性能に応じて適宜選定することができ、特に限定されないが、通常、30〜20,000nmであることが好ましく、より好ましくは50〜15,000nmであり、さらに好ましくは50〜1000nmである。 At the time of forming the lower layer film, baking is preferably performed in order to suppress the occurrence of the mixing phenomenon with the upper layer resist and to promote the crosslinking reaction. In this case, the baking temperature is not particularly limited, but is preferably in the range of 80 to 450 ° C, more preferably 200 to 400 ° C. Further, the baking time is not particularly limited, but is preferably within a range of 10 to 300 seconds. The thickness of the lower layer film can be appropriately selected according to the required performance and is not particularly limited, but is usually preferably 30 to 20,000 nm, more preferably 50 to 15,000 nm, More preferably, it is 50-1000 nm.
基板上に下層膜を作製した後、2層プロセスの場合はその上に珪素含有レジスト層、或いは通常の炭化水素からなる単層レジスト、3層プロセスの場合はその上に珪素含有中間層、さらにその上に珪素を含まない単層レジスト層を作製することが好ましい。この場合、このレジスト層を形成するためのフォトレジスト材料としては公知のものを使用することができる。 After forming the lower layer film on the substrate, in the case of a two-layer process, a silicon-containing resist layer thereon, or a single-layer resist made of ordinary hydrocarbon, in the case of a three-layer process, a silicon-containing intermediate layer thereon, It is preferable to form a single layer resist layer not containing silicon thereon. In this case, a well-known thing can be used as a photoresist material for forming this resist layer.
2層プロセス用の珪素含有レジスト材料としては、酸素ガスエッチング耐性の観点から、ベースポリマーとしてポリシルセスキオキサン誘導体又はビニルシラン誘導体等の珪素原子含有ポリマーを使用し、さらに有機溶媒、酸発生剤、必要により塩基性化合物等を含むポジ型のフォトレジスト材料が好ましく用いられる。ここで珪素原子含有ポリマーとしては、この種のレジスト材料において用いられている公知のポリマーを使用することができる。 As a silicon-containing resist material for a two-layer process, from the viewpoint of oxygen gas etching resistance, a silicon atom-containing polymer such as a polysilsesquioxane derivative or a vinylsilane derivative is used as a base polymer, and an organic solvent, an acid generator, If necessary, a positive photoresist material containing a basic compound or the like is preferably used. Here, as the silicon atom-containing polymer, a known polymer used in this type of resist material can be used.
3層プロセス用の珪素含有中間層としてはポリシルセスキオキサンベースの中間層が好ましく用いられる。中間層に反射防止膜として効果を持たせることによって、効果的に反射を抑えることができる傾向にある。例えば、193nm露光用プロセスにおいて、下層膜として芳香族基を多く含み基板エッチング耐性が高い材料を用いると、k値が高くなり、基板反射が高くなる傾向にあるが、中間層で反射を抑えることによって、基板反射を0.5%以下にすることができる。このような反射防止効果がある中間層としては、以下に限定されないが、193nm露光用としてはフェニル基又は珪素−珪素結合を有する吸光基を導入された、酸或いは熱で架橋するポリシルセスキオキサンが好ましく用いられる。 A polysilsesquioxane-based intermediate layer is preferably used as the silicon-containing intermediate layer for the three-layer process. By giving the intermediate layer an effect as an antireflection film, reflection tends to be effectively suppressed. For example, in a 193 nm exposure process, if a material containing many aromatic groups and high substrate etching resistance is used as the lower layer film, the k value increases and the substrate reflection tends to increase, but the reflection is suppressed in the intermediate layer. Thus, the substrate reflection can be reduced to 0.5% or less. The intermediate layer having such an antireflection effect is not limited to the following, but for 193 nm exposure, a polysilsesquioxy crosslinked with an acid or heat into which a light absorbing group having a phenyl group or a silicon-silicon bond is introduced. Sun is preferably used.
また、Chemical Vapour Deposition(CVD)法で形成した中間層を用いることもできる。CVD法で作製した反射防止膜としての効果が高い中間層としては、以下に限定されないが、例えば、SiON膜が知られている。一般的には、CVD法よりスピンコート法やスクリーン印刷等の湿式プロセスによる中間層の形成の方が、簡便でコスト的なメリットがある。なお、3層プロセスにおける上層レジストは、ポジ型でもネガ型でもどちらでもよく、また、通常用いられている単層レジストと同じものを用いることができる。 In addition, an intermediate layer formed by a chemical vapor deposition (CVD) method can also be used. The intermediate layer having a high effect as an antireflection film produced by the CVD method is not limited to the following, but for example, a SiON film is known. In general, the formation of the intermediate layer by a wet process such as spin coating or screen printing has a simpler and more cost-effective advantage than the CVD method. The upper layer resist in the three-layer process may be either a positive type or a negative type, and the same one as a commonly used single layer resist can be used.
さらに、本実施形態の下層膜は、通常の単層レジスト用の反射防止膜或いはパターン倒れ抑制のための下地材として用いることもできる。本実施形態の下層膜は、下地加工のためのエッチング耐性に優れるため、下地加工のためのハードマスクとしての機能も期待できる。 Furthermore, the lower layer film of this embodiment can also be used as an antireflection film for a normal single layer resist or a base material for suppressing pattern collapse. Since the lower layer film of this embodiment is excellent in etching resistance for the base processing, it can be expected to function as a hard mask for the base processing.
前記フォトレジスト材料によりレジスト層を形成する場合においては、前記下層膜を形成する場合と同様に、スピンコート法やスクリーン印刷等の湿式プロセスが好ましく用いられる。また、レジスト材料をスピンコート法等で塗布した後、通常、プリベークが行われるが、このプリベークは、80〜180℃で10〜300秒の範囲で行うことが好ましい。その後、常法にしたがい、露光を行い、ポストエクスポジュアーベーク(PEB)、現像を行うことで、レジストパターンを得ることができる。なお、レジスト膜の厚さは特に制限されないが、一般的には、30〜500nmが好ましく、より好ましくは50〜400nmである。 In the case of forming a resist layer from the photoresist material, a wet process such as spin coating or screen printing is preferably used as in the case of forming the lower layer film. Further, after the resist material is applied by spin coating or the like, prebaking is usually performed, but this prebaking is preferably performed at 80 to 180 ° C. for 10 to 300 seconds. Then, according to a conventional method, a resist pattern can be obtained by performing exposure, post-exposure baking (PEB), and development. The thickness of the resist film is not particularly limited, but generally 30 to 500 nm is preferable, and 50 to 400 nm is more preferable.
また、露光光は、使用するフォトレジスト材料に応じて適宜選択して用いればよい。一般的には、波長300nm以下の高エネルギー線、具体的には248nm、193nm、157nmのエキシマレーザー、3〜20nmの軟X線、電子ビーム、X線等を挙げることができる。 The exposure light may be appropriately selected and used depending on the photoresist material to be used. In general, high energy rays having a wavelength of 300 nm or less, specifically, excimer lasers of 248 nm, 193 nm, and 157 nm, soft X-rays of 3 to 20 nm, electron beams, X-rays and the like can be mentioned.
上述の方法により形成されるレジストパターンは、本実施形態の下層膜によってパターン倒れが抑制されたものとなる。そのため、本実施形態の下層膜を用いることで、より微細なパターンを得ることができ、また、そのレジストパターンを得るために必要な露光量を低下させ得る。 The resist pattern formed by the above-described method is one in which pattern collapse is suppressed by the lower layer film of this embodiment. Therefore, by using the lower layer film of this embodiment, a finer pattern can be obtained, and the exposure amount necessary for obtaining the resist pattern can be reduced.
次に、得られたレジストパターンをマスクにしてエッチングを行う。2層プロセスにおける下層膜のエッチングとしては、ガスエッチングが好ましく用いられる。ガスエッチングとしては、酸素ガスを用いたエッチングが好適である。酸素ガスに加えて、He、Ar等の不活性ガスや、CO、CO2、NH3、SO2、N2、NO2、H2ガスを加えることも可能である。また、酸素ガスを用いずに、CO、CO2、NH3、N2、NO2、H2ガスだけでガスエッチングを行うこともできる。特に後者のガスは、パターン側壁のアンダーカット防止のための側壁保護のために好ましく用いられる。 Next, etching is performed using the obtained resist pattern as a mask. Gas etching is preferably used as the etching of the lower layer film in the two-layer process. As gas etching, etching using oxygen gas is suitable. In addition to oxygen gas, it is also possible to add an inert gas such as He or Ar, or CO, CO 2 , NH 3 , SO 2 , N 2 , NO 2, or H 2 gas. Further, gas etching can be performed only with CO, CO 2 , NH 3 , N 2 , NO 2, and H 2 gas without using oxygen gas. In particular, the latter gas is preferably used for side wall protection for preventing undercut of the pattern side wall.
一方、3層プロセスにおける中間層のエッチングにおいても、ガスエッチングが好ましく用いられる。ガスエッチングとしては、上述の2層プロセスにおいて説明したものと同様のものが適用可能である。とりわけ、3層プロセスにおける中間層の加工は、フロン系のガスを用いてレジストパターンをマスクにして行うことが好ましい。その後、上述したように中間層パターンをマスクにして、例えば酸素ガスエッチングを行うことで、下層膜の加工を行うことができる。 On the other hand, gas etching is also preferably used in the etching of the intermediate layer in the three-layer process. As the gas etching, the same gas etching as described in the above two-layer process can be applied. In particular, the processing of the intermediate layer in the three-layer process is preferably performed using a fluorocarbon gas and a resist pattern as a mask. Thereafter, as described above, the lower layer film can be processed by, for example, oxygen gas etching using the intermediate layer pattern as a mask.
ここで、中間層として無機ハードマスク中間層膜を形成する場合は、CVD法やALD法等で、珪素酸化膜、珪素窒化膜、珪素酸化窒化膜(SiON膜)が形成される。窒化膜の形成方法としては、以下に限定されないが、例えば、特開2002−334869号公報(特許文献6)、WO2004/066377(特許文献7)に記載された方法を用いることができる。このような中間層膜の上に直接フォトレジスト膜を形成することができるが、中間層膜の上に有機反射防止膜(BARC)をスピンコートで形成して、その上にフォトレジスト膜を形成してもよい。 Here, when an inorganic hard mask intermediate layer film is formed as an intermediate layer, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film (SiON film) is formed by CVD or ALD. The method for forming the nitride film is not limited to the following, but for example, a method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-334869 (Patent Document 6) and WO 2004/066377 (Patent Document 7) can be used. A photoresist film can be formed directly on such an intermediate film, but an organic antireflection film (BARC) is formed on the intermediate film by spin coating, and a photoresist film is formed thereon. May be.
中間層として、ポリシルセスキオキサンベースの中間層も好ましく用いられる。レジスト中間層膜に反射防止膜として効果を持たせることによって、効果的に反射を抑えることができる傾向にある。ポリシルセスキオキサンベースの中間層の具体的な材料については、以下に限定されないが、例えば、特開2007−226170号(特許文献8)、特開2007−226204号(特許文献9)に記載されたものを用いることができる。 As the intermediate layer, a polysilsesquioxane-based intermediate layer is also preferably used. By providing the resist intermediate layer film with an effect as an antireflection film, reflection tends to be effectively suppressed. Specific materials of the polysilsesquioxane-based intermediate layer are not limited to the following, but are described, for example, in JP-A-2007-226170 (Patent Document 8) and JP-A-2007-226204 (Patent Document 9). Can be used.
また、次の基板のエッチングも、常法によって行うことができ、例えば、基板がSiO2、SiNであればフロン系ガスを主体としたエッチング、p−SiやAl、Wでは塩素系、臭素系ガスを主体としたエッチングを行うことができる。基板をフロン系ガスでエッチングする場合、2層レジストプロセスの珪素含有レジストと3層プロセスの珪素含有中間層は、基板加工と同時に剥離される。一方、塩素系或いは臭素系ガスで基板をエッチングした場合は、珪素含有レジスト層又は珪素含有中間層の剥離が別途行われ、一般的には、基板加工後にフロン系ガスによるドライエッチング剥離が行われる。 Etching of the next substrate can also be performed by a conventional method. For example, if the substrate is SiO 2 or SiN, etching mainly using a chlorofluorocarbon gas, if p-Si, Al, or W is chlorine or bromine, Etching mainly with gas can be performed. When the substrate is etched with a chlorofluorocarbon gas, the silicon-containing resist of the two-layer resist process and the silicon-containing intermediate layer of the three-layer process are peeled off simultaneously with the substrate processing. On the other hand, when the substrate is etched with a chlorine-based or bromine-based gas, the silicon-containing resist layer or the silicon-containing intermediate layer is separately peeled, and generally, dry etching peeling with a chlorofluorocarbon-based gas is performed after the substrate is processed. .
本実施形態の下層膜は、これら基板のエッチング耐性に優れる特徴がある。なお、基板は、公知のものを適宜選択して使用することができ、特に限定されないが、Si、α−Si、p−Si、SiO2、SiN、SiON、W、TiN、Al等が挙げられる。また、基板は、基材(支持体)上に被加工膜(被加工基板)を有する積層体であってもよい。このような被加工膜としては、Si、SiO2、SiON、SiN、p−Si、α−Si、W、W−Si、Al、Cu、Al−Si等種々のLow−k膜及びそのストッパー膜等が挙げられ、通常、基材(支持体)とは異なる材質のものが用いられる。なお、加工対象となる基板或いは被加工膜の厚さは、特に限定されないが、通常、50〜1,000,000nm程度であることが好ましく、より好ましくは75〜500,000nmである。 The lower layer film of this embodiment is characterized by excellent etching resistance of these substrates. The substrate may be appropriately selected and used those known, but are not limited to, include Si, α-Si, p- Si, SiO 2, SiN, SiON, W, TiN, Al and the like . The substrate may be a laminate having a film to be processed (substrate to be processed) on a base material (support). Such film to be processed, Si, SiO 2, SiON, SiN, p-Si, α-Si, W, W-Si, Al, Cu, Al-Si , etc. Various Low-k film and stopper film In general, a material different from the base material (support) is used. The thickness of the substrate to be processed or the film to be processed is not particularly limited, but is usually preferably about 50 to 1,000,000 nm, more preferably 75 to 500,000 nm.
以下、本発明を実施例、製造例、及び比較例によりさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example, a manufacture example, and a comparative example demonstrate this invention further in detail, this invention is not limited at all by these examples.
[分子量]
合成した化合物の分子量は、Water社製Acquity UPLC/MALDI−Synapt HDMSを用いて、LC−MS分析により測定した。
[Molecular weight]
The molecular weight of the synthesized compound was measured by LC-MS analysis using Water's Acquity UPLC / MALDI-Synapt HDMS.
[耐熱性の評価]
エスアイアイ・ナノテクノロジー社製EXSTAR6000TG−DTA装置を使用し、試料約5mgをアルミニウム製非密封容器に入れ、窒素ガス(100ml/min)気流中昇温速度10℃/minで500℃まで昇温することにより熱重量減少量を測定した。実用的観点からは、下記A又はB評価が好ましい。A又はB評価であれば、高い耐熱性を有し、高温ベークへの適用が可能である。
<評価基準>
A:400℃での熱重量減少量が、10%未満
B:400℃での熱重量減少量が、10%〜25%
C:400℃での熱重量減少量が、25%超
[Evaluation of heat resistance]
Using an EXSTAR6000TG-DTA apparatus manufactured by SII NanoTechnology, about 5 mg of a sample is put in an aluminum non-sealed container, and the temperature is raised to 500 ° C. at a rate of temperature increase of 10 ° C./min in a nitrogen gas (100 ml / min) stream. The amount of thermal weight loss was measured. From the practical viewpoint, the following A or B evaluation is preferable. If it is A or B evaluation, it has high heat resistance and can be applied to high temperature baking.
<Evaluation criteria>
A: Thermal weight loss at 400 ° C is less than 10% B: Thermal weight loss at 400 ° C is 10% to 25%
C: Thermal weight loss at 400 ° C exceeds 25%
[溶解性の評価]
50mlのスクリュー瓶にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)と化合物及び/又は樹脂を仕込み、23℃にてマグネチックスターラーで1時間撹拌後に、化合物及び/又は樹脂のPGMEAに対する溶解量を測定し、その結果を以下の基準で評価した。実用的観点からは、下記A又はB評価が好ましい。A又はB評価であれば、溶液状態で高い保存安定性を有し、半導体微細加工プロセスで広く用いられるエッジビートリンス液(PGME/PGMEA混合液)にも十分に適用が可能である。
<評価基準>
A:10質量%以上
B:5質量%以上10質量%未満
C:5質量%未満
[Evaluation of solubility]
A 50 ml screw bottle is charged with propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) and a compound and / or resin, and after stirring for 1 hour with a magnetic stirrer at 23 ° C., the amount of the compound and / or resin dissolved in PGMEA is measured. The results were evaluated according to the following criteria. From the practical viewpoint, the following A or B evaluation is preferable. If it is A or B evaluation, it has high storage stability in a solution state and can be sufficiently applied to an edge beat rinse liquid (PGME / PGMEA mixed liquid) widely used in a semiconductor microfabrication process.
<Evaluation criteria>
A: 10% by mass or more B: 5% by mass or more and less than 10% by mass C: Less than 5% by mass
<実施例1>
ビスマレイミド化合物として、BMI−70を5質量部、付加重合型マレイミド樹脂として、BMI−2300を5質量部使用した。また、下記式で表されるベンゾオキサジン(BF−BXZ;小西化学工業株式会社製)2質量部を使用し、架橋促進剤として2,4,5−トリフェニルイミダゾール(TPIZ)を0.1質量部配合し、リソグラフィー用膜形成材料とした。
熱重量測定の結果、得られたリソグラフィー用膜形成材料の400℃での熱重量減少量は10%未満(評価A)であった。また、PGMEAへの溶解性を評価した結果、10質量%以上(評価A)であり、得られたリソグラフィー用膜形成材料は優れた溶解性を有するものと評価された。
前記リソグラフィー用膜形成材料中のビスマレイミド化合物と付加重合型マレイミド樹脂との合計質量10質量部に対し、溶媒としてPGMEAを90質量部加え、室温下、スターラーで少なくとも3時間以上攪拌させることにより、リソグラフィー用膜形成用組成物を調製した。
<Example 1>
5 parts by mass of BMI-70 was used as the bismaleimide compound, and 5 parts by mass of BMI-2300 was used as the addition polymerization type maleimide resin. Further, 2 parts by mass of benzoxazine (BF-BXZ; manufactured by Konishi Chemical Industry Co., Ltd.) represented by the following formula is used, and 0.1 mass of 2,4,5-triphenylimidazole (TPIZ) is used as a crosslinking accelerator. Partly blended to form a film forming material for lithography.
As a result of thermogravimetry, the thermogravimetric decrease at 400 ° C. of the obtained film forming material for lithography was less than 10% (Evaluation A). Moreover, as a result of evaluating the solubility in PGMEA, it was 10 mass% or more (evaluation A), and the obtained film forming material for lithography was evaluated as having excellent solubility.
By adding 90 parts by mass of PGMEA as a solvent to the total mass of 10 parts by mass of the bismaleimide compound and the addition polymerization type maleimide resin in the film forming material for lithography, by stirring at least 3 hours or more at room temperature with a stirrer, A film forming composition for lithography was prepared.
<実施例2>
ビスマレイミド化合物として、BMI−1000Pを10質量部、また、上記式で表されるベンゾオキサジンBF−BXZを2質量部使用し、架橋促進剤としてTPIZを0.1質量部配合し、リソグラフィー用膜形成材料とした。
熱重量測定の結果、得られたリソグラフィー用膜形成材料の400℃での熱重量減少量は10%未満(評価A)であった。また、PGMEAへの溶解性を評価した結果、10質量%以上(評価A)であり、得られたリソグラフィー用膜形成材料は優れた溶解性を有するものと評価された。
前記ビスマレイミド化合物10質量部に対し、溶媒としてPGMEAを90質量部加え、室温下、スターラーで少なくとも3時間以上攪拌させることにより、リソグラフィー用膜形成用組成物を調製した。
<Example 2>
10 parts by mass of BMI-1000P as a bismaleimide compound, 2 parts by mass of benzoxazine BF-BXZ represented by the above formula, 0.1 parts by mass of TPIZ as a crosslinking accelerator are blended, and a film for lithography A forming material was obtained.
As a result of thermogravimetry, the thermogravimetric decrease at 400 ° C. of the obtained film forming material for lithography was less than 10% (Evaluation A). Moreover, as a result of evaluating the solubility in PGMEA, it was 10 mass% or more (evaluation A), and the obtained film forming material for lithography was evaluated as having excellent solubility.
90 parts by mass of PGMEA as a solvent was added to 10 parts by mass of the bismaleimide compound and stirred at least at least 3 hours at room temperature with a stirrer to prepare a film forming composition for lithography.
<実施例3>
ビスマレイミド化合物として、BMI−80を10質量部、また、上記式で表されるベンゾオキサジンBF−BXZを2質量部使用し、架橋促進剤としてTPIZを0.1質量部配合し、リソグラフィー用膜形成材料とした。
熱重量測定の結果、得られたリソグラフィー用膜形成材料の400℃での熱重量減少量は10%未満(評価A)であった。また、PGMEAへの溶解性を評価した結果、10質量%以上(評価A)であり、得られたリソグラフィー用膜形成材料は優れた溶解性を有するものと評価された。
前記ビスマレイミド化合物10質量部に対し、溶媒としてPGMEAを90質量部加え、室温下、スターラーで少なくとも3時間以上攪拌させることにより、リソグラフィー用膜形成用組成物を調製した。
<Example 3>
10 parts by mass of BMI-80 as a bismaleimide compound, 2 parts by mass of benzoxazine BF-BXZ represented by the above formula, 0.1 parts by mass of TPIZ as a crosslinking accelerator are blended, and a film for lithography A forming material was obtained.
As a result of thermogravimetry, the thermogravimetric decrease at 400 ° C. of the obtained film forming material for lithography was less than 10% (Evaluation A). Moreover, as a result of evaluating the solubility in PGMEA, it was 10 mass% or more (evaluation A), and the obtained film forming material for lithography was evaluated as having excellent solubility.
90 parts by mass of PGMEA as a solvent was added to 10 parts by mass of the bismaleimide compound and stirred at least at least 3 hours at room temperature with a stirrer to prepare a film forming composition for lithography.
<実施例4>
オキサジン化合物として、ベンゾオキサジンBF−BXZを10質量部を単独で用いて、リソグラフィー用膜形成材料とした。
熱重量測定の結果、得られたリソグラフィー用膜形成材料の400℃での熱重量減少量は10%未満(評価A)であった。また、PGMEAへの溶解性を評価した結果、10質量%以上(評価A)であり、得られたリソグラフィー用膜形成材料は必要な溶解性を有するものと評価された。
前記リソグラフィー用膜形成材料10質量部に対し、溶媒としてPGMEAを90質量部加え、室温下、スターラーで少なくとも3時間以上攪拌させることにより、リソグラフィー用膜形成用組成物を調製した。
<Example 4>
As an oxazine compound, 10 parts by mass of benzoxazine BF-BXZ was used alone to form a film forming material for lithography.
As a result of thermogravimetry, the thermogravimetric decrease at 400 ° C. of the obtained film forming material for lithography was less than 10% (Evaluation A). Moreover, as a result of evaluating the solubility in PGMEA, it was 10 mass% or more (evaluation A), and it was evaluated that the obtained film forming material for lithography had a required solubility.
90 parts by mass of PGMEA as a solvent was added to 10 parts by mass of the film forming material for lithography, and the mixture was stirred at least at least 3 hours at room temperature with a stirrer to prepare a film forming composition for lithography.
<実施例5>
ビスマレイミド化合物として、BMI−70を10質量部使用した。また、ベンゾオキサジンBF−BXZを2質量部使用し、光ラジカル重合開始剤として、イルガキュア184(BASF社製)を0.1質量部配合し、リソグラフィー用膜形成材料とした。
前記リソグラフィー用膜形成材料中のビスマレイミド化合物10質量部に対し、溶媒としてPGMEAを90質量部加え、室温下、スターラーで少なくとも3時間以上攪拌させることにより、リソグラフィー用膜形成用組成物を調製した。
<Example 5>
As a bismaleimide compound, 10 parts by mass of BMI-70 was used. Further, 2 parts by mass of benzoxazine BF-BXZ was used, and 0.1 part by mass of Irgacure 184 (manufactured by BASF) was blended as a radical photopolymerization initiator to obtain a film forming material for lithography.
A composition for forming a film for lithography was prepared by adding 90 parts by weight of PGMEA as a solvent to 10 parts by weight of the bismaleimide compound in the film forming material for lithography and stirring the mixture at room temperature with a stirrer for at least 3 hours. .
<実施例6>
ビスマレイミド化合物として、BMI−50Pを10質量部使用した。また、ベンゾオキサジンBF−BXZを2質量部使用し、光ラジカル重合開始剤として、イルガキュア184(BASF社製)を0.1質量部配合し、リソグラフィー用膜形成材料とした。
前記ビスマレイミド化合物10質量部に対し、溶媒としてPGMEAを90質量部加え、室温下、スターラーで少なくとも3時間以上攪拌させることにより、リソグラフィー用膜形成用組成物を調製した。
<Example 6>
As a bismaleimide compound, 10 parts by mass of BMI-50P was used. Further, 2 parts by mass of benzoxazine BF-BXZ was used, and 0.1 part by mass of Irgacure 184 (manufactured by BASF) was blended as a radical photopolymerization initiator to obtain a film forming material for lithography.
90 parts by mass of PGMEA as a solvent was added to 10 parts by mass of the bismaleimide compound and stirred at least at least 3 hours at room temperature with a stirrer to prepare a film forming composition for lithography.
<実施例7>
ビスマレイミド化合物として、BMI−1000Pを10質量部使用した。また、ベンゾオキサジンBF−BXZを2質量部使用し、光ラジカル重合開始剤として、イルガキュア184(BASF社製)を0.1質量部配合し、リソグラフィー用膜形成材料とした。
前記ビスマレイミド化合物10質量部に対し、溶媒としてPGMEAを90質量部加え、室温下、スターラーで少なくとも3時間以上攪拌させることにより、リソグラフィー用膜形成用組成物を調製した。
<Example 7>
As a bismaleimide compound, 10 parts by mass of BMI-1000P was used. Further, 2 parts by mass of benzoxazine BF-BXZ was used, and 0.1 part by mass of Irgacure 184 (manufactured by BASF) was blended as a radical photopolymerization initiator to obtain a film forming material for lithography.
90 parts by mass of PGMEA as a solvent was added to 10 parts by mass of the bismaleimide compound and stirred at least at least 3 hours at room temperature with a stirrer to prepare a film forming composition for lithography.
<実施例8>
ビスマレイミド化合物として、BMI−80を10質量部使用した。また、ベンゾオキサジンBF−BXZを2質量部使用し、光ラジカル重合開始剤として、イルガキュア184(BASF社製)を0.1質量部配合し、リソグラフィー用膜形成材料とした。
前記ビスマレイミド化合物10質量部に対し、溶媒としてPGMEAを90質量部加え、室温下、スターラーで少なくとも3時間以上攪拌させることにより、リソグラフィー用膜形成用組成物を調製した。
<Example 8>
As a bismaleimide compound, 10 parts by mass of BMI-80 was used. Further, 2 parts by mass of benzoxazine BF-BXZ was used, and 0.1 part by mass of Irgacure 184 (manufactured by BASF) was blended as a radical photopolymerization initiator to obtain a film forming material for lithography.
90 parts by mass of PGMEA as a solvent was added to 10 parts by mass of the bismaleimide compound and stirred at least at least 3 hours at room temperature with a stirrer to prepare a film forming composition for lithography.
<製造例1>
ジムロート冷却管、温度計及び攪拌翼を備えた、底抜きが可能な内容積10Lの四つ口フラスコを準備した。この四つ口フラスコに、窒素気流中、1,5−ジメチルナフタレン1.09kg(7mol、三菱ガス化学(株)製)、40質量%ホルマリン水溶液2.1kg(ホルムアルデヒドとして28mol、三菱ガス化学(株)製)及び98質量%硫酸(関東化学(株)製)0.97mlを仕込み、常圧下、100℃で還流させながら7時間反応させた。その後、希釈溶媒としてエチルベンゼン(和光純薬工業(株)製、試薬特級)1.8kgを反応液に加え、静置後、下相の水相を除去した。さらに、中和及び水洗を行い、エチルベンゼン及び未反応の1,5−ジメチルナフタレンを減圧下で留去することにより、淡褐色固体のジメチルナフタレンホルムアルデヒド樹脂1.25kgを得た。
得られたジメチルナフタレンホルムアルデヒド樹脂の分子量は、数平均分子量(Mn):562、重量平均分子量(Mw):1168、分散度(Mw/Mn):2.08であった。
<Production Example 1>
A four-necked flask with an internal volume of 10 L capable of bottoming was prepared, equipped with a Dimroth condenser, thermometer, and stirring blade. In this four-necked flask, in a nitrogen stream, 1.09 kg of 1,5-dimethylnaphthalene (7 mol, manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.), 2.1 kg of 40% by weight formalin aqueous solution (28 mol of formaldehyde, Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) )) And 98 mass% sulfuric acid (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) 0.97 ml were charged and reacted for 7 hours while refluxing at 100 ° C. under normal pressure. Then, 1.8 kg of ethylbenzene (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., reagent grade) as a diluent solvent was added to the reaction solution, and after standing, the lower aqueous phase was removed. Further, neutralization and washing with water were performed, and ethylbenzene and unreacted 1,5-dimethylnaphthalene were distilled off under reduced pressure to obtain 1.25 kg of a light brown solid dimethylnaphthalene formaldehyde resin.
The molecular weight of the obtained dimethylnaphthalene formaldehyde resin was number average molecular weight (Mn): 562, weight average molecular weight (Mw): 1168, and dispersity (Mw / Mn): 2.08.
続いて、ジムロート冷却管、温度計及び攪拌翼を備えた内容積0.5Lの四つ口フラスコを準備した。この四つ口フラスコに、窒素気流下で、上述のようにして得られたジメチルナフタレンホルムアルデヒド樹脂100g(0.51mol)とパラトルエンスルホン酸0.05gとを仕込み、190℃まで昇温させて2時間加熱した後、攪拌した。その後さらに、1−ナフトール52.0g(0.36mol)を加え、さらに220℃まで昇温させて2時間反応させた。溶剤希釈後、中和及び水洗を行い、溶剤を減圧下で除去することにより、黒褐色固体の変性樹脂(CR−1)126.1gを得た。
得られた樹脂(CR−1)は、Mn:885、Mw:2220、Mw/Mn:2.51であった。
熱重量測定(TG)の結果、得られた樹脂の400℃での熱重量減少量は25%超(評価C)であった。そのため、高温ベークへの適用が困難であるものと評価された。
PGMEAへの溶解性を評価した結果、10質量%以上(評価A)であり、優れた溶解性を有するものと評価された。
なお、上記のMn、Mw及びMw/Mnについては、以下の条件にてゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)分析を行い、ポリスチレン換算の分子量を求めることにより測定した。
装置:Shodex GPC−101型(昭和電工(株)製)
カラム:KF−80M×3
溶離液:THF 1mL/min
温度:40℃
Subsequently, a four-necked flask having an internal volume of 0.5 L equipped with a Dimroth condenser, a thermometer, and a stirring blade was prepared. This four-necked flask was charged with 100 g (0.51 mol) of the dimethylnaphthalene formaldehyde resin obtained as described above and 0.05 g of paratoluenesulfonic acid in a nitrogen stream, and the temperature was raised to 190 ° C. Stir after heating for hours. Thereafter, 52.0 g (0.36 mol) of 1-naphthol was further added, and the temperature was further raised to 220 ° C. to react for 2 hours. After the solvent was diluted, neutralization and water washing were performed, and the solvent was removed under reduced pressure to obtain 126.1 g of a dark brown solid modified resin (CR-1).
The obtained resin (CR-1) was Mn: 885, Mw: 2220, and Mw / Mn: 2.51.
As a result of thermogravimetry (TG), the amount of thermogravimetry at 400 ° C. of the obtained resin was more than 25% (Evaluation C). Therefore, it was evaluated that application to high temperature baking was difficult.
As a result of evaluating the solubility in PGMEA, it was 10% by mass or more (Evaluation A), and was evaluated as having excellent solubility.
In addition, about said Mn, Mw, and Mw / Mn, it measured by performing the gel permeation chromatography (GPC) analysis on the following conditions, and calculating | requiring the molecular weight of polystyrene conversion.
Apparatus: Shodex GPC-101 (made by Showa Denko KK)
Column: KF-80M x 3
Eluent: THF 1mL / min
Temperature: 40 ° C
<実施例1〜4、比較例1〜2>
実施例1〜4のとおり、リソグラフィー用膜形成用組成物を調製した。また、製造例1で得られた樹脂を用いて、比較例1〜2のリソグラフィー用膜形成用組成物を調製した。各組成物の組成は表1に示すとおりである。なお、架橋剤としてのフェニルアラルキル型エポキシ樹脂(NC−3000−L;日本化薬株式会社製)は下記式で表される。
次いで、実施例1〜4、比較例1〜2のリソグラフィー用膜形成用組成物をシリコン基板上に回転塗布し、その後、240℃で60秒間、さらに400℃で120秒間ベークして、膜厚200nmの下層膜を各々作製した。前記400℃でベーク前後の膜厚差から膜厚減少率(%)を算出して、各下層膜の膜耐熱性を評価した。そして、下記に示す条件にてエッチング耐性を評価した。
また、下記に示す条件にて、段差基板への埋め込み性、及び平坦性を評価した。
<Examples 1-4, Comparative Examples 1-2>
As in Examples 1 to 4, compositions for forming a film for lithography were prepared. Moreover, using the resin obtained in Production Example 1, compositions for film formation for lithography in Comparative Examples 1 and 2 were prepared. The composition of each composition is as shown in Table 1. In addition, the phenyl aralkyl type epoxy resin (NC-3000-L; made by Nippon Kayaku Co., Ltd.) as a crosslinking agent is represented by the following formula.
Next, the film forming compositions for lithography of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 2 were spin-coated on a silicon substrate, and then baked at 240 ° C. for 60 seconds and further at 400 ° C. for 120 seconds to obtain a film thickness. Each 200 nm lower layer film was produced. The film thickness reduction rate (%) was calculated from the film thickness difference before and after baking at 400 ° C., and the film heat resistance of each lower layer film was evaluated. And etching resistance was evaluated on the conditions shown below.
Moreover, the embedding property to a level | step difference board | substrate and the flatness were evaluated on the conditions shown below.
<実施例5〜8>
実施例5〜8のとおり、リソグラフィー用膜形成用組成物を調製した。各組成物の組成は表2に示すとおりである。次いで、実施例5〜8のリソグラフィー用膜形成用組成物をシリコン基板上に回転塗布し、その後、110℃で60秒間ベークして塗膜の溶媒を除去した後、高圧水銀ランプにより、積算露光量600mJ/cm2、照射時間20秒で硬化させて、さらに400℃で120秒間ベークして、膜厚200nmの下層膜を各々作製した。前記400℃でベーク前後の膜厚差から膜厚減少率(%)を算出して、各下層膜の膜耐熱性を評価した。そして、下記に示す条件にてエッチング耐性を評価した。
また、下記に示す条件にて、段差基板への埋め込み性、及び平坦性を評価した。
<Examples 5 to 8>
As in Examples 5 to 8, compositions for forming a film for lithography were prepared. The composition of each composition is as shown in Table 2. Next, the film-forming composition for lithography of Examples 5 to 8 was spin-coated on a silicon substrate, then baked at 110 ° C. for 60 seconds to remove the solvent of the coating film, and then integrated exposure with a high-pressure mercury lamp. It was cured in an amount of 600 mJ / cm 2 and an irradiation time of 20 seconds, and further baked at 400 ° C. for 120 seconds to produce 200 nm-thick underlayer films. The film thickness reduction rate (%) was calculated from the film thickness difference before and after baking at 400 ° C., and the film heat resistance of each lower layer film was evaluated. And etching resistance was evaluated on the conditions shown below.
Moreover, the embedding property to a level | step difference board | substrate and the flatness were evaluated on the conditions shown below.
[膜耐熱性の評価]
<評価基準>
S:400℃ベーク前後の膜厚減少率≦10%
A:400℃ベーク前後の膜厚減少率≦15%
B:400℃ベーク前後の膜厚減少率≦20%
C:400℃ベーク前後の膜厚減少率>20%
[Evaluation of heat resistance of film]
<Evaluation criteria>
S: Film thickness reduction rate before and after baking at 400 ° C. ≦ 10%
A: Film thickness reduction rate before and after baking at 400 ° C. ≦ 15%
B: Film thickness reduction rate before and after baking at 400 ° C. ≦ 20%
C: Film thickness reduction rate before and after baking at 400 ° C.> 20%
[エッチング試験]
エッチング装置:サムコインターナショナル社製 RIE−10NR
出力:50W
圧力:4Pa
時間:2min
エッチングガス
CF4ガス流量:O2ガス流量=5:15(sccm)
[Etching test]
Etching device: RIE-10NR manufactured by Samco International
Output: 50W
Pressure: 4Pa
Time: 2min
Etching gas CF 4 gas flow rate: O 2 gas flow rate = 5: 15 (sccm)
[エッチング耐性の評価]
エッチング耐性の評価は、以下の手順で行った。
まず、実施例1におけるリソグラフィー用膜形成材料に代えてノボラック(群栄化学社製PSM4357)を用い、乾燥温度を110℃にすること以外は、実施例1と同様の条件で、ノボラックの下層膜を作製した。そして、このノボラックの下層膜を対象として、上述のエッチング試験を行い、そのときのエッチングレートを測定した。
次に、実施例1〜8及び比較例1〜2の下層膜を対象として、前記エッチング試験を同様に行い、そのときのエッチングレートを測定した。
そして、ノボラックの下層膜のエッチングレートを基準として、以下の評価基準でエッチング耐性を評価した。実用的観点からは、下記S評価が特に好ましく、A評価及びB評価が好ましい。
<評価基準>
S:ノボラックの下層膜に比べてエッチングレートが、−30%未満
A:ノボラックの下層膜に比べてエッチングレートが、−30%以上〜−20%未満
B:ノボラックの下層膜に比べてエッチングレートが、−20%以上〜−10%未満
C:ノボラックの下層膜に比べてエッチングレートが、−10%以上0%以下
[Evaluation of etching resistance]
Etching resistance was evaluated according to the following procedure.
First, under the same conditions as in Example 1, except that novolak (PSM4357 manufactured by Gunei Chemical Co., Ltd.) is used instead of the film forming material for lithography in Example 1, and the drying temperature is 110 ° C. Was made. And the above-mentioned etching test was done for the lower layer film of this novolak, and the etching rate at that time was measured.
Next, the etching test was similarly performed on the lower layer films of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2, and the etching rate at that time was measured.
Then, the etching resistance was evaluated according to the following evaluation criteria based on the etching rate of the novolak underlayer film. From a practical viewpoint, the following S evaluation is particularly preferable, and A evaluation and B evaluation are preferable.
<Evaluation criteria>
S: Etching rate is less than −30% as compared to the novolac lower layer film A: Etching rate is from −30% to less than −20% as compared to the novolac lower layer film B: Etching rate as compared to the novolac lower layer film However, it is -20% or more to less than -10%.
[段差基板埋め込み性の評価]
段差基板への埋め込み性の評価は、以下の手順で行った。
リソグラフィー用下層膜形成用組成物を膜厚80nmの60nmラインアンドスペースのSiO2基板上に塗布して、240℃で60秒間ベークすることにより90nm下層膜を形成した。得られた膜の断面を切り出し、電子線顕微鏡にて観察し、段差基板への埋め込み性を評価した。
<評価基準>
A:60nmラインアンドスペースのSiO2基板の凹凸部分に欠陥無く下層膜が埋め込まれている。
C:60nmラインアンドスペースのSiO2基板の凹凸部分に欠陥があり下層膜が埋め込まれていない。
[Evaluation of step board embedding]
Evaluation of the embeddability to the stepped substrate was performed according to the following procedure.
The composition for forming a lower layer film for lithography was applied onto a 60 nm line and space SiO 2 substrate having a film thickness of 80 nm and baked at 240 ° C. for 60 seconds to form a 90 nm lower layer film. A cross section of the obtained film was cut out and observed with an electron beam microscope, and the embedding property to the stepped substrate was evaluated.
<Evaluation criteria>
A: The lower layer film is embedded in the concavo-convex part of the 60 nm line and space SiO 2 substrate without defects.
C: There is a defect in the concavo-convex part of the 60 nm line and space SiO 2 substrate, and the lower layer film is not embedded.
[平坦性の評価]
幅100nm、ピッチ150nm、深さ150nmのトレンチ(アスペクト比:1.5)及び幅5μm、深さ180nmのトレンチ(オープンスペース)が混在するSiO2段差基板上に、上記得られた膜形成用組成物をそれぞれ塗布した。その後、大気雰囲気下にて、240℃で120秒間焼成して、膜厚200nmのレジスト下層膜を形成した。このレジスト下層膜の形状を走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社の「S−4800」)にて観察し、トレンチ又はスペース上におけるレジスト下層膜の膜厚の最大値と最小値の差(ΔFT)を測定した。
<評価基準>
S:ΔFT<10nm(平坦性最良)
A:10nm≦ΔFT<20nm(平坦性良好)
B:20nm≦ΔFT<40nm(平坦性やや良好)
C:40nm≦ΔFT(平坦性不良)
[Evaluation of flatness]
The composition for film formation obtained above is formed on a SiO 2 stepped substrate in which a trench (aspect ratio: 1.5) having a width of 100 nm, a pitch of 150 nm and a depth of 150 nm and a trench (open space) having a width of 5 μm and a depth of 180 nm are mixed. Each object was applied. Thereafter, baking was performed at 240 ° C. for 120 seconds in an air atmosphere to form a resist underlayer film having a thickness of 200 nm. The shape of the resist underlayer film is observed with a scanning electron microscope (“S-4800” manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation), and the difference between the maximum value and the minimum value of the resist underlayer film on the trench or space (ΔFT) Was measured.
<Evaluation criteria>
S: ΔFT <10 nm (best flatness)
A: 10 nm ≦ ΔFT <20 nm (good flatness)
B: 20 nm ≦ ΔFT <40 nm (slightly flat)
C: 40 nm ≦ ΔFT (poor flatness)
<実施例9>
実施例1におけるリソグラフィー用膜形成用組成物を膜厚300nmのSiO2基板上に塗布して、240℃で60秒間、さらに400℃で120秒間ベークすることにより、膜厚70nmの下層膜を形成した。この下層膜上に、ArF用レジスト溶液を塗布し、130℃で60秒間ベークすることにより、膜厚140nmのフォトレジスト層を形成した。ArF用レジスト溶液としては、下記式(22)の化合物:5質量部、トリフェニルスルホニウムノナフルオロメタンスルホナート:1質量部、トリブチルアミン:2質量部、及びPGMEA:92質量部を配合して調製したものを用いた。
なお、下記式(22)の化合物は、次のように調製した。すなわち、2−メチル−2−メタクリロイルオキシアダマンタン4.15g、メタクリルロイルオキシ−γ−ブチロラクトン3.00g、3−ヒドロキシ−1−アダマンチルメタクリレート2.08g、アゾビスイソブチロニトリル0.38gを、テトラヒドロフラン80mLに溶解させて反応溶液とした。この反応溶液を、窒素雰囲気下、反応温度を63℃に保持して、22時間重合させた後、反応溶液を400mLのn−ヘキサン中に滴下した。このようにして得られる生成樹脂を凝固精製させ、生成した白色粉末をろ過し、減圧下40℃で一晩乾燥させて下記式で表される化合物を得た。
<Example 9>
The composition for forming a film for lithography in Example 1 was applied onto a 300 nm thick SiO 2 substrate and baked at 240 ° C. for 60 seconds and further at 400 ° C. for 120 seconds to form a lower layer film having a thickness of 70 nm. did. On this lower layer film, an ArF resist solution was applied and baked at 130 ° C. for 60 seconds to form a 140 nm-thick photoresist layer. The resist solution for ArF is prepared by blending a compound of the following formula (22): 5 parts by mass, triphenylsulfonium nonafluoromethanesulfonate: 1 part by mass, tributylamine: 2 parts by mass, and PGMEA: 92 parts by mass. What was done was used.
In addition, the compound of the following formula (22) was prepared as follows. That is, 4.15 g of 2-methyl-2-methacryloyloxyadamantane, 3.00 g of methacryloyloxy-γ-butyrolactone, 2.08 g of 3-hydroxy-1-adamantyl methacrylate, 0.38 g of azobisisobutyronitrile, The reaction solution was dissolved in 80 mL. This reaction solution was polymerized for 22 hours while maintaining the reaction temperature at 63 ° C. in a nitrogen atmosphere, and then the reaction solution was dropped into 400 mL of n-hexane. The product resin thus obtained was coagulated and purified, and the resulting white powder was filtered and dried overnight at 40 ° C. under reduced pressure to obtain a compound represented by the following formula.
前記式(22)中、40、40、20とあるのは各構成単位の比率を示すものであり、ブロック共重合体を示すものではない。 In the above formula (22), 40, 40 and 20 indicate the ratio of each structural unit, and do not indicate a block copolymer.
次いで、電子線描画装置(エリオニクス社製;ELS−7500,50keV)を用いて、フォトレジスト層を露光し、115℃で90秒間ベーク(PEB)し、2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液で60秒間現像することにより、ポジ型のレジストパターンを得た。評価結果を表3に示す。 Next, the photoresist layer was exposed using an electron beam lithography apparatus (manufactured by Elionix; ELS-7500, 50 keV), baked (PEB) at 115 ° C. for 90 seconds, and 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide ( A positive resist pattern was obtained by developing with an aqueous solution of TMAH for 60 seconds. The evaluation results are shown in Table 3.
<実施例10>
前記実施例1におけるリソグラフィー用下層膜形成用組成物の代わりに実施例2におけるリソグラフィー用下層膜形成用組成物を用いること以外は、実施例9と同様にして、ポジ型のレジストパターンを得た。評価結果を表3に示す。
<Example 10>
A positive resist pattern was obtained in the same manner as in Example 9, except that the composition for forming an underlayer film for lithography in Example 2 was used instead of the composition for forming an underlayer film for lithography in Example 1 above. . The evaluation results are shown in Table 3.
<実施例11>
前記実施例1におけるリソグラフィー用下層膜形成用組成物の代わりに実施例3におけるリソグラフィー用下層膜形成用組成物を用いること以外は、実施例9と同様にして、ポジ型のレジストパターンを得た。評価結果を表3に示す。
<Example 11>
A positive resist pattern was obtained in the same manner as in Example 9, except that the composition for forming an underlayer film for lithography in Example 3 was used instead of the composition for forming an underlayer film for lithography in Example 1. . The evaluation results are shown in Table 3.
<実施例12>
前記実施例1におけるリソグラフィー用下層膜形成用組成物の代わりに実施例4におけるリソグラフィー用下層膜形成用組成物を用いること以外は、実施例9と同様にして、ポジ型のレジストパターンを得た。評価結果を表3に示す。
<Example 12>
A positive resist pattern was obtained in the same manner as in Example 9, except that the composition for forming an underlayer film for lithography in Example 4 was used instead of the composition for forming an underlayer film for lithography in Example 1. . The evaluation results are shown in Table 3.
<比較例3>
下層膜の形成を行わないこと以外は、実施例9と同様にして、フォトレジスト層をSiO2基板上に直接形成し、ポジ型のレジストパターンを得た。評価結果を表3に示す。
<Comparative Example 3>
A photoresist layer was directly formed on the SiO 2 substrate in the same manner as in Example 9 except that the lower layer film was not formed to obtain a positive resist pattern. The evaluation results are shown in Table 3.
[評価]
実施例9〜12、及び比較例3のそれぞれについて、得られた55nmL/S(1:1)及び80nmL/S(1:1)のレジストパターンの形状を(株)日立製作所製の電子顕微鏡(S−4800)を用いて観察した。現像後のレジストパターンの形状については、パターン倒れがなく、矩形性が良好なものを良好とし、そうでないものを不良として評価した。また、当該観察の結果、パターン倒れが無く、矩形性が良好な最小の線幅を解像性として評価の指標とした。さらに、良好なパターン形状を描画可能な最小の電子線エネルギー量を感度として、評価の指標とした。
[Evaluation]
About each of Examples 9-12 and the comparative example 3, the shape of the obtained resist pattern of 55 nmL / S (1: 1) and 80 nmL / S (1: 1) was made into the electron microscope made from Hitachi, Ltd. ( S-4800). As for the shape of the resist pattern after development, the resist pattern was not collapsed and the rectangular shape was good, and the resist pattern was evaluated as bad. As a result of the observation, the minimum line width with no pattern collapse and good rectangularity was used as an evaluation index as the resolution. Furthermore, the minimum amount of electron beam energy that can draw a good pattern shape is used as an evaluation index as sensitivity.
表3から明らかなように、ベンゾオキサジン化合物を含む本実施形態のリソグラフィー用膜形成用組成物を用いた実施例9〜12は、比較例3と比較して、解像性及び感度ともに有意に優れていることが確認された。また、現像後のレジストパターン形状もパターン倒れがなく、矩形性が良好であることが確認された。さらに、現像後のレジストパターン形状の相違から、実施例1〜4のリソグラフィー用膜形成用組成物から得られる実施例9〜12の下層膜は、レジスト材料との密着性が良いことが示された。 As is clear from Table 3, Examples 9 to 12 using the composition for forming a film for lithography of the present embodiment containing a benzoxazine compound were significantly higher in resolution and sensitivity than Comparative Example 3. It was confirmed to be excellent. In addition, it was confirmed that the resist pattern shape after development did not collapse and the rectangularity was good. Furthermore, the difference in the resist pattern shape after development shows that the lower layer films of Examples 9 to 12 obtained from the compositions for film formation for lithography of Examples 1 to 4 have good adhesion to the resist material. It was.
本実施形態のリソグラフィー用膜形成材料は、耐熱性が比較的に高く、溶媒溶解性も比較的に高く、段差基板への埋め込み特性及び膜の平坦性に優れ、湿式プロセスが適用可能である。そのため、リソグラフィー用膜形成材料を含むリソグラフィー用膜形成用組成物はこれらの性能が要求される各種用途において、広く且つ有効に利用可能である。とりわけ、本発明は、リソグラフィー用下層膜及び多層レジスト用下層膜の分野において、特に有効に利用可能である。
The film forming material for lithography of the present embodiment has relatively high heat resistance and relatively high solvent solubility, is excellent in embedding characteristics in a stepped substrate and film flatness, and can be applied to a wet process. Therefore, the composition for forming a film for lithography containing the film forming material for lithography can be used widely and effectively in various applications that require these performances. In particular, the present invention can be used particularly effectively in the field of the lower layer film for lithography and the lower layer film for multilayer resist.
Claims (15)
[式中、
R1及びR2は、独立して、炭素数1〜30の有機基であり、
R3〜R6は、独立して、水素又は炭素数1〜6の炭化水素基であり、
Xは、単結合、−O−、−S−、−S−S−、−SO2−、−CO−、−CONH−、−NHCO−、−C(CH3)2−、−C(CF3)2−、−(CH2)m−、−O−(CH2)m−O−、又は−S−(CH2)m−S−であり、
mは1〜6の整数であり、
Yは、独立して、単結合、−O−、−S−、−CO−、−C(CH3)2−、−C(CF3)2−、又は炭素数1〜3のアルキレンである]。 The film forming material for lithography according to claim 2, wherein the oxazine compound is at least one selected from the group consisting of compounds represented by the following formulas (a) to (f).
[Where:
R 1 and R 2 are independently an organic group having 1 to 30 carbon atoms,
R 3 to R 6 are independently hydrogen or a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms,
X represents a single bond, —O—, —S—, —S—S—, —SO 2 —, —CO—, —CONH—, —NHCO—, —C (CH 3 ) 2 —, —C (CF 3) 2 -, - (CH 2) m -, - O- (CH 2) m -O-, or -S- (CH 2) a m -S-,
m is an integer of 1-6,
Y is independently a single bond, —O—, —S—, —CO—, —C (CH 3 ) 2 —, —C (CF 3 ) 2 —, or alkylene having 1 to 3 carbon atoms. ].
(式(0)中、Rは各々独立して、水素原子及び炭素数1〜4のアルキル基からなる群より選ばれる)
を有する化合物をさらに含有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載のリソグラフィー用膜形成材料。 Group of the following formula (0):
(In formula (0), each R is independently selected from the group consisting of a hydrogen atom and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms)
The film forming material for lithography according to any one of claims 1 to 3, further comprising a compound having:
該下層膜上に、少なくとも1層のフォトレジスト層を形成する工程、及び
該フォトレジスト層の所定の領域に放射線を照射し、現像を行う工程、
を含む、レジストパターン形成方法。 Forming a lower layer film on the substrate using the film forming composition for lithography according to claim 11;
Forming at least one photoresist layer on the lower layer film, and irradiating a predetermined region of the photoresist layer with radiation to perform development;
A resist pattern forming method.
該下層膜上に、珪素原子を含有するレジスト中間層膜材料を用いて中間層膜を形成する工程、
該中間層膜上に、少なくとも1層のフォトレジスト層を形成する工程、
該フォトレジスト層の所定の領域に放射線を照射し、現像してレジストパターンを形成する工程、
該レジストパターンをマスクとして前記中間層膜をエッチングする工程、
得られた中間層膜パターンをエッチングマスクとして前記下層膜をエッチングする工程、及び
得られた下層膜パターンをエッチングマスクとして基板をエッチングすることで基板にパターンを形成する工程、
を含む、回路パターン形成方法。 Forming a lower layer film on the substrate using the film forming composition for lithography according to claim 11;
Forming an intermediate layer film on the lower layer film using a resist intermediate layer film material containing silicon atoms;
Forming at least one photoresist layer on the intermediate layer film;
Irradiating a predetermined region of the photoresist layer with radiation and developing to form a resist pattern;
Etching the intermediate layer film using the resist pattern as a mask;
A step of etching the lower layer film using the obtained intermediate layer film pattern as an etching mask, and a step of forming a pattern on the substrate by etching the substrate using the obtained lower layer film pattern as an etching mask,
A circuit pattern forming method.
前記有機相と酸性の水溶液とを接触させて、前記リソグラフィー用膜形成材料中の不純物を抽出する第一抽出工程と、
を含み、
前記有機相を得る工程で用いる溶媒が、水と任意に混和しない溶媒を含む、精製方法。
A step of dissolving the film forming material for lithography according to any one of claims 1 to 8 in a solvent to obtain an organic phase;
A first extraction step of contacting the organic phase with an acidic aqueous solution to extract impurities in the film forming material for lithography,
Including
The purification method in which the solvent used in the step of obtaining the organic phase includes a solvent that is not arbitrarily miscible with water.
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