説明

ポジ型感放射線性組成物、硬化パターン形成方法及び硬化パターン

【課題】パターン形状に優れると共に、硬化処理によるパターン変形がなく、半導体素子等の更なる高集積化や多層化に伴い要求されている低比誘電率の硬化パターンを形成することができるポジ型感放射線性組成物等を提供する。
【解決手段】本ポジ型感放射線性組成物は、(A)下式(1)で表される加水分解性シラン化合物、及び下式(2)で表される加水分解性シラン化合物から選ばれる少なくとも一種の加水分解性シラン化合物を加水分解縮合させて得られる重合体と、(B)感放射線性塩基発生剤と、(C)溶剤とを含有するものであって、pHが酸性である。


〔式中、Rは水素原子、フッ素原子、炭素数1〜5の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、シアノ基、シアノアルキル基又はアルキルカルボニルオキシ基、R及びRは、各々1価の有機基、aは1〜3の整数を示す。〕

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ポジ型感放射線性組成物、硬化パターン形成方法及び硬化パターンに関する。更に詳しくは、本発明は、低比誘電率の硬化パターンを形成できるポジ型感放射線性組成物、及びそれを用いた硬化パターン形成方法、並びに、該硬化パターン形成方法により得られる硬化パターンに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、半導体素子等における層間絶縁膜として、CVD法等の真空プロセスにより形成されたシリカ(SiO)膜が多用されている。
そして、近年、より均一な膜厚を有する層間絶縁膜を形成することを目的として、SOG(Spin on Glass)膜と呼ばれるテトラアルコキシシランの加水分解生成物を主成分とする塗布型の絶縁膜も使用されるようになっている(例えば、特許文献1参照)。また、半導体素子等の高集積化に伴い、有機SOGと呼ばれるポリオルガノシロキサンを主成分とする低比誘電率の層間絶縁膜の開発も行なわれている(例えば、特許文献2、3参照)。
【0003】
しかしながら、半導体素子等の更なる高集積化や多層化に伴い、より優れた導体間の電気絶縁性が要求されており、それに伴いより低比誘電率な層間絶縁膜が求められるようになっている。
【0004】
また、層間絶縁膜の加工は、通常、パターン転写処理の繰り返しによって行われる。一般的には、まず、層間絶縁膜層の上に多くの異なるマスク材料層を形成し、その最上部に感光性樹脂組成物を塗膜する。次いで、縮小投影露光、現像により所望の回路パターンを感光性樹脂組成物に形成した後、順次積層されたマスク材料層にパターンが転写される。そして、最後にマスク材料層から層間絶縁膜層にパターンが転写された後、マスク材料層が除去されて層間絶縁膜の加工が行われる(例えば、特許文献4参照)。
このように、一般に行われている層間絶縁膜の加工は非常に手間がかかり、非常に効率の悪いプロセスとなっているため、改善方法が求められている。また、特許文献4記載の発明では、パターン形成が可能な低比誘電率な層間絶縁膜について記載されているが、パターン形状やパターン変形の点において、未だ十分ではない。
【0005】
【特許文献1】特開平5−36684号公報
【特許文献2】特開2003−3120号公報
【特許文献3】特開2005−213492号公報
【特許文献4】特開2004−212983号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、パターン形状に優れると共に、硬化処理によるパターン変形がなく、半導体素子等の更なる高集積化や多層化に伴い要求されている低比誘電率の硬化パターンを形成することができるポジ型感放射線性組成物、及びそれを用いた硬化パターン形成方法、並びにこの硬化パターン形成方法により得られる硬化パターンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は以下の通りである。
[1](A)下記一般式(1)で表される加水分解性シラン化合物、及び下記一般式(2)で表される加水分解性シラン化合物から選ばれる少なくとも一種の加水分解性シラン化合物を加水分解縮合させて得られる重合体と、
(B)感放射線性塩基発生剤と、
(C)溶剤と、を含有するポジ型感放射線性組成物であって、
pHが酸性であることを特徴とするポジ型感放射線性組成物。
【化1】

〔一般式(1)において、Rは水素原子、フッ素原子、炭素数1〜5の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、シアノ基、シアノアルキル基、又はアルキルカルボニルオキシ基を表し、Rは1価の有機基を表し、aは1〜3の整数を示す。〕
【化2】

〔一般式(2)中、Rは1価の有機基を示す。〕
[2]pHが1〜4である前記[1]に記載のポジ型感放射線性組成物。
[3]更に、(D)熱酸発生剤を含む前記[1]又は[2]に記載のポジ型感放射線性組成物。
[4]前記(B)感放射線性塩基発生剤が、ベンジルカルバメート化合物、及びo−カルバモイルヒドロキシアミン類から選ばれる少なくとも一種である前記[1]乃至[3]のいずれかに記載のポジ型感放射線性組成物。
[5]前記(A)重合体のゲルパーミエーションカラムクロマトグラフィーによるポリスチレン換算の重量平均分子量が、1000〜10000である前記[1]乃至[4]のいずれかに記載のポジ型感放射線性組成物。
[6]前記(B)感放射線性塩基発生剤の含有量が、前記(A)重合体を100質量部とした場合に、1〜10質量部である前記[1]乃至[5]のいずれかに記載のポジ型感放射線性組成物。
[7](1)前記[1]乃至[6]のいずれかに記載のポジ型感放射線性組成物を基板に塗布し、被膜を形成する工程と、
(2)得られた被膜をベークする工程と、
(3)ベークされた被膜を露光する工程と、
(4)露光された被膜をベークする工程と、
(5)得られた被膜を現像液で現像し、ポジ型パターンを形成する工程と、
(6)得られたポジ型パターンに、高エネルギー線照射及び加熱のうちの少なくとも一方の硬化処理を施し、硬化パターンを形成する工程と、を備えていることを特徴とする硬化パターン形成方法。
[8]前記[7]に記載の硬化パターン形成方法によって得られることを特徴とする硬化パターン。
[9]比誘電率が1.5〜3である前記[8]に記載の硬化パターン。
【発明の効果】
【0008】
本発明のポジ型感放射線性組成物は、感放射線性の性質を有しており、パターニングが可能であるとともに、硬化処理によるパターン変形がなく、パターン形状に優れると共に、低比誘電率な硬化パターンを容易に形成することができる。そのため、LSI、システムLSI、DRAM、SDRAM、RDRAM、D−RDRAM等の半導体素子の微細加工用材料として用いることができるだけでなく、層間絶縁膜用材料としても優れており、特に銅ダマシンプロセスを含む半導体素子に有用である。
また、本発明の硬化パターン形成方法は、低比誘電率材料な層間絶縁膜を必要とする加工プロセス等において好適に用いることができ、従来の層間絶縁膜を用いた加工プロセスの効率を大幅に改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。また、本明細書における「(メタ)アクリル」は、「アクリル」又は「メタクリル」を意味し、「(メタ)アクリレート」は、「アクリレート」又は「メタクリレート」を意味する。
【0010】
[1]ポジ型感放射線性組成物
本発明のポジ型感放射線性組成物は、(A)特定の加水分解性シラン化合物を加水分解縮合させて得られる重合体〔以下、「重合体(A)」ともいう。〕と、(B)感放射線性塩基発生剤〔以下、「塩基発生剤(B)」ともいう。〕と、(C)溶剤〔以下、「溶剤(C)」という。〕と、を含有する。
【0011】
[1−1]重合体(A)
前記重合体(A)は、下記一般式(1)で表される加水分解性シラン化合物(以下、「化合物(1)」ともいう。)、及び下記一般式(2)で表される加水分解性シラン化合物(以下、「化合物(2)」ともいう。)から選ばれる少なくとも一種の加水分解性シラン化合物を加水分解縮合させて得られるものである。
【0012】
【化3】

〔一般式(1)において、Rは水素原子、フッ素原子、炭素数1〜5の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、シアノ基、シアノアルキル基、又はアルキルカルボニルオキシ基を表し、Rは1価の有機基を表し、aは1〜3の整数を示す。〕
【0013】
【化4】

〔一般式(2)中、Rは1価の有機基を示す。〕
【0014】
<化合物(1)>
前記一般式(1)のRにおける炭素数1〜5の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等が挙げられる。尚、これらのアルキル基における1又は2以上の水素原子は、フッ素原子等に置換されていてもよい。
また、前記Rにおけるシアノアルキル基としては、例えば、シアノエチル基、シアノプロピル基等が挙げられる。
更に、前記Rにおけるアルキルカルボニルオキシ基としては、例えば、メチルカルボニルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、プロピルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、ビニルカルボニルオキシ基、アリルカルボニルオキシ基等が挙げられる。
尚、前記Rが複数存在する場合(即ち、前記aが2又は3である場合)、各Rは全て同一であってもよいし、全て又は一部が異なっていてもよい。
【0015】
また、前記一般式(1)のRにおける1価の有機基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アリール基、アリル基、グリシジル基等が挙げられる。これらのなかでも、アルキル基、アリール基であることが好ましい。
前記アルキル基としては、例えば、炭素数1〜5の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基が挙げられる。具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等が挙げられる。尚、これらのアルキル基における1又は2以上の水素原子は、フッ素原子等に置換されていてもよい。
前記アリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、メチルフェニル基、エチルフェニル基、クロロフェニル基、ブロモフェニル基、フルオロフェニル基等が挙げられる。これらのなかでも、フェニル基が好ましい。
前記アルケニル基としては、例えば、ビニル基、プロペニル基、3−ブテニル基、3−ペンテニル基、3−ヘキセニル基等が挙げられる。
【0016】
前記一般式(1)で表される化合物(1)の具体例としては、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリ−n−プロポキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、メチルトリ−n−ブトキシシラン、メチルトリ−sec−ブトキシシラン、メチルトリ−tert−ブトキシシラン、メチルトリフェノキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリ−n−プロポキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリ−n−ブトキシシラン、エチルトリ−sec−ブトキシシラン、エチルトリ−tert−ブトキシシラン、エチルトリフェノキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、n−プロピルトリ−n−プロポキシシラン、n−プロピルトリイソプロポキシシラン、n−プロピルトリ−n−ブトキシシラン、n−プロピルトリ−sec−ブトキシシラン、n−プロピルトリ−tert−ブトキシシラン、n−プロピルトリフェノキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、イソプロピルトリエトキシシラン、イソプロピルトリ−n−プロポキシシラン、イソプロピルトリイソプロポキシシラン、イソプロピルトリ−n−ブトキシシラン、イソプロピルトリ−sec−ブトキシシラン、イソプロピルトリ−tert−ブトキシシラン、イソプロピルトリフェノキシシラン、n−ブチルトリメトキシシラン、n−ブチルトリエトキシシラン、n−ブチルトリ−n−プロポキシシラン、n−ブチルトリイソプロポキシシラン、n−ブチルトリ−n−ブトキシシラン、n−ブチルトリ−sec−ブトキシシラン、n−ブチルトリ−tert−ブトキシシラン、n−ブチルトリフェノキシシラン、
【0017】
sec−ブチルトリメトキシシラン、sec−ブチルイソトリエトキシシラン、sec−ブチルトリ−n−プロポキシシラン、sec−ブチルトリイソプロポキシシラン、sec−ブチルトリ−n−ブトキシシラン、sec−ブチルトリ−sec−ブトキシシラン、sec−ブチルトリ−tert−ブトキシシラン、sec−ブチルトリフェノキシシラン、tert−ブチルトリメトキシシラン、tert−ブチルトリエトキシシラン、tert−ブチルト−n−プロポキシシラン、tert−ブチルトリイソプロポキシシラン、tert−ブチルトリ−n−ブトキシシラン、tert−ブチルトリ−sec−ブトキシシラン、tert−ブチルトリ−tert−ブトキシシラン、tert−ブチルトリフェノキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジ−n−プロポキシシラン、ジメチルジイソプロポキシシラン、ジメチルジ−n−ブトキシシラン、ジメチルジ−sec−ブトキシシラン、ジメチルジ−tert−ブトキシシラン、ジメチルジフェノキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチルジ−n−プロポキシシラン、ジエチルジイソプロポキシシラン、ジエチルジ−n−ブトキシシラン、ジエチルジ−sec−ブトキシシラン、ジエチルジ−tert−ブトキシシラン、ジエチルジフェノキシシラン、ジ−n−プロピルジメトキシシラン、ジ−n−プロピルジエトキシシラン、ジ−n−プロピルジ−n−プロポキシシラン、ジ−n−プロピルジイソプロポキシシラン、ジ−n−プロピルジ−n−ブトキシシラン、ジ−n−プロピルジ−sec−ブトキシシラン、ジ−n−プロピルジ−tert−ブトキシシラン、ジ−n−プロピルジ−フェノキシシラン、
【0018】
ジイソプロピルジメトキシシラン、ジイソプロピルジエトキシシラン、ジイソプロピルジ−n−プロポキシシラン、ジイソプロピルジイソプロポキシシラン、ジイソプロピルジ−n−ブトキシシラン、ジイソプロピルジ−sec−ブトキシシラン、ジイソプロピルジ−tert−ブトキシシラン、ジイソプロピルジフェノキシシラン、ジ−n−ブチルジメトキシシラン、ジ−n−ブチルジエトキシシラン、ジ−n−ブチルジ−n−プロポキシシラン、ジ−n−ブチルジイソプロポキシシラン、ジ−n−ブチルジ−n−ブトキシシラン、ジ−n−ブチルジ−sec−ブトキシシラン、ジ−n−ブチルジ−tert−ブトキシシラン、ジ−n−ブチルジ−フェノキシシラン、ジ−sec−ブチルジメトキシシラン、ジ−sec−ブチルジエトキシシラン、ジ−sec−ブチルジ−n−プロポキシシラン、ジ−sec−ブチルジイソプロポキシシラン、ジ−sec−ブチルジ−n−ブトキシシラン、ジ−sec−ブチルジ−sec−ブトキシシラン、ジ−sec−ブチルジ−tert−ブトキシシラン、ジ−sec−ブチルジ−フェノキシシラン、ジ−tert−ブチルジメトキシシラン、ジ−tert−ブチルジエトキシシラン、ジ−tert−ブチルジ−n−プロポキシシラン、ジ−tert−ブチルジイソプロポキシシラン、ジ−tert−ブチルジ−n−ブトキシシラン、ジ−tert−ブチルジ−sec−ブトキシシラン、ジ−tert−ブチルジ−tert−ブトキシシラン、ジ−tert−ブチルジ−フェノキシシラン等が挙げられる。
【0019】
これらの化合物(1)のなかでも、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリ−n−プロポキシシラン、メチルトリ−iso−プロポキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン等が好ましい。
尚、これらの化合物(1)は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0020】
<化合物(2)>
前記一般式(2)のRにおける1価の有機基としては、前記一般式(1)のRにおける1価の有機基の説明をそのまま適用することができる。
【0021】
前記一般式(2)で表される化合物(2)の具体例としては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−n−プロポキシシラン、テトラ−iso−プロポキシシラン、テトラ−n−ブトキシラン、テトラ−sec−ブトキシシラン、テトラ−tert−ブトキシシラン、テトラフェノキシシラン等が挙げられる。
これらのなかでも、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランが好ましい。
尚、これらの化合物(2)は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0022】
<他の化合物>
前記重合体(A)を得るための加水分解性シラン化合物としては、前記化合物(1)及び(2)から選ばれる加水分解性シラン化合物のみを用いることが好ましいが、必要に応じて、化合物(1)及び(2)以外にも、下記一般式(3)で表わされる加水分解性シラン化合物(以下、「他の化合物(3)」ともいう。)を併用してもよい。
【0023】
【化5】

〔一般式(3)中、R〜Rは同一又は異なり、それぞれ1価の有機基を表し、x及びyは同一又は異なり、0〜2の数を示し、Rは酸素原子、フェニレン基、又は−(CH−で表される基(ここで、nは1〜6の整数である)を表し、zは0又は1を示す。〕
【0024】
前記一般式(3)のR〜Rにおける1価の有機基としては、それぞれ、前記一般式(1)のRにおける1価の有機基の説明をそのまま適用することができる。
また、前記一般式(3)で表され、且つz=0である場合の化合物の具体例としては、例えば、ヘキサメトキシジシラン、ヘキサエトキシジシラン、ヘキサフェノキシジシラン、1,1,1,2,2−ペンタメトキシ−2−メチルジシラン、1,1,1,2,2−ペンタエトキシ−2−メチルジシラン、1,1,1,2,2−ペンタフェノキシ−2−メチルジシラン、1,1,1,2,2−ペンタメトキシ−2−エチルジシラン、1,1,1,2,2−ペンタエトキシ−2−エチルジシラン、1,1,1,2,2−ペンタフェノキシ−2−エチルジシラン、1,1,1,2,2−ペンタメトキシ−2−フェニルジシラン、1,1,1,2,2−ペンタエトキシ−2−フェニルジシラン、1,1,1,2,2−ペンタフェノキシ−2−フェニルジシラン、1,1,2,2−テトラメトキシ−1,2−ジメチルジシラン、1,1,2,2−テトラエトキシ−1,2−ジメチルジシラン、1,1,2,2−テトラフェノキシ−1,2−ジメチルジシラン、1,1,2,2−テトラメトキシ−1,2−ジエチルジシラン、1,1,2,2−テトラエトキシ−1,2−ジエチルジシラン、1,1,2,2−テトラフェノキシ−1,2−ジエチルジシラン、1,1,2,2−テトラメトキシ−1,2−ジフェニルジシラン、1,1,2,2−テトラエトキシ−1,2−ジフェニルジシラン、1,1,2,2−テトラフェノキシ−1,2−ジフェニルジシラン、
【0025】
1,1,2−トリメトキシ−1,2,2−トリメチルジシラン、1,1,2−トリエトキシ−1,2,2−トリメチルジシラン、1,1,2−トリフェノキシ−1,2,2−トリメチルジシラン、1,1,2−トリメトキシ−1,2,2−トリエチルジシラン、1,1,2−トリエトキシ−1,2,2−トリエチルジシラン、1,1,2−トリフェノキシ−1,2,2−トリエチルジシラン、1,1,2−トリメトキシ−1,2,2−トリフェニルジシラン、1,1,2−トリエトキシ−1,2,2−トリフェニルジシラン、1,1,2−トリフェノキシ−1,2,2−トリフェニルジシラン、1,2−ジメトキシ−1,1,2,2−テトラメチルジシラン、1,2−ジエトキシ−1,1,2,2−テトラメチルジシラン、1,2−ジフェノキシ−1,1,2,2−テトラメチルジシラン、1,2−ジメトキシ−1,1,2,2−テトラエチルジシラン、1,2−ジエトキシ−1,1,2,2−テトラエチルジシラン、1,2−ジフェノキシ−1,1,2,2−テトラエチルジシラン、1,2−ジメトキシ−1,1,2,2−テトラフェニルジシラン、1,2−ジエトキシ−1,1,2,2−テトラフェニルジシラン、1,2−ジフェノキシ−1,1,2,2−テトラフェニルジシラン等を挙げることができる。
【0026】
これらのなかでも、ヘキサメトキシジシラン、ヘキサエトキシジシラン、1,1,2,2−テトラメトキシ−1,2−ジメチルジシラン、1,1,2,2−テトラエトキシ−1,2−ジメチルジシラン、1,1,2,2−テトラメトキシ−1,2−ジフェニルジシラン、1,2−ジメトキシ−1,1,2,2−テトラメチルジシラン、1,2−ジエトキシ−1,1,2,2−テトラメチルジシラン、1,2−ジメトキシ−1,1,2,2−テトラフェニルジシラン、1,2−ジエトキシ−1,1,2,2−テトラフェニルジシラン等が好ましい。
【0027】
更に、前記一般式(3)で表され、且つz=1である場合の化合物の具体例としては、例えば、ビス(トリメトキシシリル)メタン、ビス(トリエトキシシリル)メタン、ビス(トリ−n−プロポキシシリル)メタン、ビス(トリ−iso−プロポキシシリル)メタン、ビス(トリ−n−ブトキシシリル)メタン、ビス(トリ−sec−ブトキシシリル)メタン、ビス(トリ−tert−ブトキシシリル)メタン、1,2−ビス(トリメトキシシリル)エタン、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン、1,2−ビス(トリ−n−プロポキシシリル)エタン、1,2−ビス(トリ−iso−プロポキシシリル)エタン、1,2−ビス(トリ−n−ブトキシシリル)エタン、1,2−ビス(トリ−sec−ブトキシシリル)エタン、1,2−ビス(トリ−tert−ブトキシシリル)エタン、1−(ジメトキシメチルシリル)−1−(トリメトキシシリル)メタン、1−(ジエトキシメチルシリル)−1−(トリエトキシシリル)メタン、1−(ジ−n−プロポキシメチルシリル)−1−(トリ−n−プロポキシシリル)メタン、1−(ジ−iso−プロポキシメチルシリル)−1−(トリ−iso−プロポキシシリル)メタン、1−(ジ−n−ブトキシメチルシリル)−1−(トリ−n−ブトキシシリル)メタン、1−(ジ−sec−ブトキシメチルシリル)−1−(トリ−sec−ブトキシシリル)メタン、1−(ジ−tert−ブトキシメチルシリル)−1−(トリ−tert−ブトキシシリル)メタン、1−(ジメトキシメチルシリル)−2−(トリメトキシシリル)エタン、1−(ジエトキシメチルシリル)−2−(トリエトキシシリル)エタン、1−(ジ−n−プロポキシメチルシリル)−2−(トリ−n−プロポキシシリル)エタン、1−(ジ−iso−プロポキシメチルシリル)−2−(トリ−iso−プロポキシシリル)エタン、1−(ジ−n−ブトキシメチルシリル)−2−(トリ−n−ブトキシシリル)エタン、1−(ジ−sec−ブトキシメチルシリル)−2−(トリ−sec−ブトキシシリル)エタン、1−(ジ−tert−ブトキシメチルシリル)−2−(トリ−tert−ブトキシシリル)エタン、
【0028】
ビス(ジメトキシメチルシリル)メタン、ビス(ジエトキシメチルシリル)メタン、ビス(ジ−n−プロポキシメチルシリル)メタン、ビス(ジ−iso−プロポキシメチルシリル)メタン、ビス(ジ−n−ブトキシメチルシリル)メタン、ビス(ジ−sec−ブトキシメチルシリル)メタン、ビス(ジ−tert−ブトキシメチルシリル)メタン、1,2−ビス(ジメトキシメチルシリル)エタン、1,2−ビス(ジエトキシメチルシリル)エタン、1,2−ビス(ジ−n−プロポキシメチルシリル)エタン、1,2−ビス(ジ−iso−プロポキシメチルシリル)エタン、1,2−ビス(ジ−n−ブトキシメチルシリル)エタン、1,2−ビス(ジ−sec−ブトキシメチルシリル)エタン、1,2−ビス(ジ−tert−ブトキシメチルシリル)エタン、1,2−ビス(トリメトキシシリル)ベンゼン、1,2−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼン、1,2−ビス(トリ−n−プロポキシシリル)ベンゼン、1,2−ビス(トリ−iso−プロポキシシリル)ベンゼン、1,2−ビス(トリ−n−ブトキシシリル)ベンゼン、1,2−ビス(トリ−sec−ブトキシシリル)ベンゼン、1,2−ビス(トリ−tert−ブトキシシリル)ベンゼン、1,3−ビス(トリメトキシシリル)ベンゼン、1,3−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼン、1,3−ビス(トリ−n−プロポキシシリル)ベンゼン、1,3−ビス(トリ−iso−プロポキシシリル)ベンゼン、1,3−ビス(トリ−n−ブトキシシリル)ベンゼン、1,3−ビス(トリ−sec−ブトキシシリル)ベンゼン、1,3−ビス(トリ−tert−ブトキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(トリメトキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(トリ−n−プロポキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(トリ−iso−プロポキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(トリ−n−ブトキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(トリ−sec−ブトキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(トリ−tert−ブトキシシリル)ベンゼン等を挙げることができる。
【0029】
これらのなかでも、ビス(トリメトキシシリル)メタン、ビス(トリエトキシシリル)メタン、1,2−ビス(トリメトキシシリル)エタン、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン、1−(ジメトキシメチルシリル)−1−(トリメトキシシリル)メタン、1−(ジエトキシメチルシリル)−1−(トリエトキシシリル)メタン、1−(ジメトキシメチルシリル)−2−(トリメトキシシリル)エタン、1−(ジエトキシメチルシリル)−2−(トリエトキシシリル)エタン、ビス(ジメトキシメチルシリル)メタン、ビス(ジエトキシメチルシリル)メタン、1,2−ビス(ジメトキシメチルシリル)エタン、1,2−ビス(ジエトキシメチルシリル)エタン、1,2−ビス(トリメトキシシリル)ベンゼン、1,2−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼン、1,3−ビス(トリメトキシシリル)ベンゼン、1,3−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(トリメトキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼン等が好ましい。
尚、前記一般式(3)で表されるこれらの化合物は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0030】
<加水分解性シラン化合物由来の構成単位の含有割合>
前記重合体(A)における、前記化合物(1)由来の構成単位の含有割合は、重合体(A)に含まれる全ての構成単位の合計を100モル%とした場合に、30〜100モル%であることが好ましく、より好ましくは60〜100モル%、更に好ましくは70〜100モル%である。この含有割合が30〜100モル%である場合には、硬化処理時のプロセスマージンと硬化膜の膜物性のバランスが良好であるため好ましい。
また、前記化合物(2)由来の構成単位の含有割合は、重合体(A)に含まれる全ての構成単位の合計を100モル%とした場合に、0〜70モル%であることが好ましく、より好ましくは0〜40モル%、更に好ましくは0〜30モル%である。この含有割合が0〜70モル%である場合には、硬化処理時のプロセスマージンと硬化膜の膜物性のバランスが良好であるため好ましい。
更に、前記化合物(1)由来の構成単位、及び化合物(2)由来の構成単位の合計は、重合体(A)に含まれる全ての構成単位の合計を100モル%とした場合に、100モル%以下であることが好ましく、より好ましくは30〜100モル%、更に好ましくは60〜100モル%である。この含有割合の合計が30〜100モル%である場合には、パターン形成に対する重合体(A)中の前記化合物(1)や化合物(2)に由来する構成単位の効果を得られるため好ましい。
また、前記化合物(3)由来の構成単位の含有割合は、重合体(A)に含まれる全ての構成単位の合計を100モル%とした場合に、50モル%以下であることが好ましく、より好ましくは0〜40モル%、更に好ましくは0〜30モル%である。この含有量が50モル%以下である場合には、パターン形成に対する重合体(A)中の前記化合物(1)や化合物(2)に由来する構成単位の効果を甚大に阻害せず、パターン形成に対する化合物(3)由来の構成単位の効果を得られるため好ましい。
【0031】
<重合体(A)の分子量>
前記重合体(A)のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)は、1000〜100000であることが好ましく、より好ましくは1000〜10000である。このMwが100000を超える場合、ゲル化が生じやすい。一方、1000未満の場合、塗布性や保存安定性に問題が生じやすい。
【0032】
<重合体(A)の調製方法>
前記重合体(A)は、加水分解性シラン化合物[前記化合物(1)〜(3)]を出発原料として用いて、加水分解縮合反応させることにより得ることができる。具体的には、例えば、前記出発原料を有機溶媒中に溶解し、この溶液中に水を断続的に或いは連続的に添加して、加水分解縮合反応させることにより調製することができる。このとき、触媒は、予め有機溶媒中に溶解又は分散させておいてもよく、添加される水中に溶解又は分散させておいてもよい。また、加水分解縮合反応を行うための温度は、通常、0〜100℃である。
尚、重合体(A)を調製する際においては、(1)前記化合物(1)、(2)及び(3)の混合物を加水分解縮合反応させてもよいし、(2)各化合物の加水分解物及びその縮合物のうちの少なくとも一方や、選択された化合物の混合物の加水分解物及びその縮合物のうちの少なくとも一方を用いて、加水分解縮合反応又は縮合反応させてもよい。
【0033】
前記加水分解縮合反応を行うための水としては、特に限定されないが、イオン交換水を用いることが好ましい。また、前記水は、用いられる加水分解性シラン化合物のアルコキシル基1モル当たり0.25〜3モル、好ましくは0.3〜2.5モルとなる量で用いられる。上述の範囲の量で水を用いることにより、形成される塗膜の均一性が低下するおそれがなく、且つ、組成物の保存安定性が低下するおそれが少ない。
【0034】
前記有機溶媒としては、この種の用途に使用される有機溶媒であれば特に限定されず、例えば、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル等が挙げられる。
【0035】
前記触媒としては、例えば、金属キレート化合物、有機酸、無機酸等が挙げられる。
前記金属キレート化合物としては、例えば、チタンキレート化合物、ジルコニウムキレート化合物、アルミニウムキレート化合物等が挙げられる。具体的には、特開2000−356854号公報等に記載されている化合物等を用いることができる。
前記有機酸としては、例えば、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、シュウ酸、マレイン酸、メチルマロン酸、アジピン酸、セバシン酸、没食子酸、酪酸、メリット酸、アラキドン酸、ミキミ酸、2−エチルヘキサン酸、オレイン酸、ステアリン酸、リノール酸、リノレイン酸、サリチル酸、安息香酸、p−アミノ安息香酸、p−トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、モノクロロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、ギ酸、マロン酸、スルホン酸、フタル酸、フマル酸、クエン酸、酒石酸等が挙げられる。
前記無機酸としては、例えば、塩酸、硝酸、硫酸、フッ酸、リン酸等が挙げられる。
【0036】
これらの触媒のなかでも、金属キレート化合物、有機酸及び無機酸が好ましい。前記触媒は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、前記触媒は、前記加水分解性シラン化合物100質量部に対して、通常、0.001〜10質量部、好ましくは0.01〜10質量部の範囲で用いられる。
【0037】
また、加水分解縮合反応を行った後には、例えば、メタノール、エタノール等の低級アルコール類等の反応副生成物の除去処理を行うことが好ましい。これにより、前記有機溶媒の純度が高くなるため、優れた塗布性を有し、しかも、良好な保存安定性を有する組成物を得ることができる。
反応副生成物の除去処理の方法としては、加水分解物及び/又はその縮合物の反応が進行しない方法であれば特に限定されず、例えば、反応副生成物の沸点が前記有機溶媒の沸点より低いものである場合には、減圧によって留去することができる。
【0038】
また、本発明における重合体(A)は、重合体溶液から単離して用いてもよいし、重合体溶液のまま用いてもよい。尚、重合体溶液として用いる場合、必要に応じて、後述の溶媒(C)に溶剤置換されたものであってもよい。
【0039】
[1−2]感放射線性塩基発生剤(B)
前記塩基発生剤(B)は、露光により塩基を発生するものであり、酸性成分又は後述の熱酸発生剤(D)を樹脂中に含む場合、露光により発生する塩基の作用によって樹脂中の酸性成分が中和され、後述する露光後のベーク時に、樹脂成分が不溶化されず、アルカリ現像液に易溶性となり、ポジ型のレジストパターンを形成する作用を有するものである。
【0040】
前記塩基発生剤(B)としては、例えば、トリフェニルスルホニウム化合物、トリフェニルメタノール;ベンジルカルバメート化合物及びベンゾインカルバメート化合物等の光活性なカルバメート類;o−カルバモイルヒドロキシルアミン類、o−カルバモイルオキシム類;アロマティックスルホンアミド、アルファーラクタム、及びN−(2−アリルエチニル)アミド等のアミド;オキシムエステル、α−アミノアセトフェノン、コバルト錯体等を挙げることができる。これらのなかでも、ベンジルカルバメート化合物、及びo−カルバモイルヒドロキシアミン類から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
【0041】
具体的な塩基発生剤(B)としては、例えば、下記一般式(4)で表される光塩基発生剤(以下、「塩基発生剤(B1)」ともいう。);2−ニトロベンジルシクロヘキシルカルバメート、[〔(2,6−ジニトロベンジル)オキシ〕カルボニル]シクロヘキシルアミン、N−(2−ニトロベンジルオキシカルボニル)ピロリジン、ビス[〔(2−ニトロベンジル)オキシ〕カルボニル]ヘキサン1,6−ジアミンから選ばれるカルバメート系の光塩基発生剤(以下、「塩基発生剤(B2)」ともいう。);トリフェニルメタノール、o−カルバモイルヒドロキシルアミド、o−カルバモイルオキシム、4−(メチルチオベンゾイル)−1−メチル−1−モルホリノエタン、(4−モルホリノベンゾイル)−1−ベンジル−1−ジメチルアミノプロパン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタノン、ヘキサアンミンコバルト(III)トリス(トリフェニルメチルボレート)等が挙げられる。これらのなかでも、光塩基発生剤(B1)、光塩基発生剤(B2)が好ましく、光塩基発生剤(B1)が特に好ましい。
【0042】
【化6】

〔一般式(4)において、R〜R10は、それぞれ独立して、アルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子を示し、n〜nは、それぞれ独立して、0〜3の整数である。〕
【0043】
前記一般式(4)におけるR〜R10のアルキル基は特に限定されないが、炭素数1〜5のアルキル基であることが好ましい。また、このアルキル基は、直鎖状又は分岐状であることが好ましい。特に、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基であることが好ましい。
前記R〜R10のアルコキシ基は特に限定されないが、炭素数1〜5のアルコキシ基であることが好ましい。また、このアルコキシ基は、直鎖状又は分岐状であることが好ましい。特に、メトキシ基、エトキシ基であることが好ましい。
前記R〜R10のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。これらのなかでも、フッ素原子が好ましい。
【0044】
また、一般式(4)におけるn〜nは、それぞれ独立して、0〜3の整数であり、好ましくは0又は1である。尚、n〜nは全て同一であってもよいし、異なっていてもよい。特に、n〜nのいずれもが0である場合が最も好ましい。
【0045】
ここで、前記光塩基発生剤(B1)の好適な具体例としては、下記式(4−1)の化合物を挙げることができる。また、前記光塩基発生剤(B2)の好適な具体例としては、2−ニトロベンジルシクロヘキシルカルバメートが挙げられる。
【0046】
【化7】

【0047】
前記塩基発生剤(B)は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
この塩基発生剤(B)の含有量は、ポジ型感放射線性組成物のpH、感放射線性塩基発生剤の種類及び露光量により適宜調整される。つまり、PEB後の露光部が、pH=6〜8の中性領域になるように適宜調整される。通常、重合体(A)100質量部に対して、1〜10質量部である。この含有量が1〜10質量部である場合、パターン形状により優れ、硬化処理によるパターン変形がなく、比誘電率が十分に低い硬化パターンを形成することができるポジ型感放射線性組成物が得られるため好ましい。更には、露光余裕度(ELマージン)が大きくなると共に、露光による塩基発生効率が高まって感度が向上する。
【0048】
[1−3]溶剤(C)
前記溶剤(C)としては、有機溶剤を用いることが好ましく、通常は各成分(前記重合体(A)、塩基発生剤(B)、後述の酸発生剤及び添加剤等)が、この有機溶剤に溶解又は分散される。
前記有機溶剤としては、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、脂肪族炭化水素系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤、及び含ハロゲン溶剤からなる群から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
【0049】
前記アルコール系溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、i−プロパノール、n−ブタノール、i−ブタノール、sec−ブタノール、t−ブタノール、n−ペンタノール、i−ペンタノール、2−メチルブタノール、sec−ペンタノール、t−ペンタノール、3−メトキシブタノール、n−ヘキサノール、2−メチルペンタノール、sec−ヘキサノール、2−エチルブタノール、sec−ヘプタノール、3−ヘプタノール、n−オクタノール、2−エチルヘキサノール、sec−オクタノール、n−ノニルアルコール、2,6−ジメチル−4−ヘプタノール、n−デカノール、sec−ウンデシルアルコール、トリメチルノニルアルコール、sec−テトラデシルアルコール、sec−ヘプタデシルアルコール、フルフリルアルコール、フェノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、3,3,5−トリメチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、ジアセトンアルコール等のモノアルコール系溶剤;
エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、2,4−ペンタンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2,5−ヘキサンジオール、2,4−ヘプタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール等の多価アルコール系溶剤;
【0050】
エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノ−2−エチルブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル等の多価アルコール部分エーテル系溶剤等を挙げることができる。
これらのアルコール系溶剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。
【0051】
前記ケトン系溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン、ジエチルケトン、メチル−i−ブチルケトン、メチル−n−ペンチルケトン、エチル−n−ブチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、ジ−i−ブチルケトン、トリメチルノナノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、シクロオクタノン、2−ヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、2,4−ペンタンジオン、アセトニルアセトン、ジアセトンアルコール、アセトフェノン、フェンチョン等が挙げられる。これらのケトン系溶剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。
【0052】
前記アミド系溶剤としては、例えば、N,N−ジメチルイミダゾリジノン、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルプロピオンアミド、N−メチルピロリドン等の含窒素系溶剤が挙げられる。これらのアミド系溶剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。
【0053】
前記エーテル系溶剤としては、例えば、エチルエーテル、i−プロピルエーテル、n−ブチルエーテル、n−ヘキシルエーテル、2−エチルヘキシルエーテル、エチレンオキシド、1,2−プロピレンオキシド、ジオキソラン、4−メチルジオキソラン、ジオキサン、ジメチルジオキサン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、エチレングリコールモノ−n−ヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノ−2−エチルブチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ヘキシルエーテル、エトキシトリグリコール、テトラエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジフェニルエーテル、アニソール等が挙げられる。これらのエーテル系溶剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。
【0054】
前記エステル系溶剤としては、例えば、ジエチルカーボネート、プロピレンカーボネート、酢酸メチル、酢酸エチル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、酢酸n−プロピル、酢酸i−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、酢酸sec−ブチル、酢酸n−ペンチル、酢酸sec−ペンチル、酢酸3−メトキシブチル、酢酸メチルペンチル、酢酸2−エチルブチル、酢酸2−エチルヘキシル、酢酸ベンジル、酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸n−ノニル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、酢酸エチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノプロピルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノブチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジ酢酸グリコール、酢酸メトキシトリグリコール、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n−ブチル、プロピオン酸i−アミル、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジ−n−ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n−ブチル、乳酸n−アミル、マロン酸ジエチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル等が挙げられる。これらのエステル系溶剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。
【0055】
前記脂肪族炭化水素系溶剤としては、例えば、n−ペンタン、i−ペンタン、n−ヘキサン、i−ヘキサン、n−ヘプタン、i−ヘプタン、2,2,4−トリメチルペンタン、n−オクタン、i−オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等が挙げられる。これらの脂肪族炭化水素系溶剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。
【0056】
前記芳香族炭化水素系溶剤としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、トリメチルベンゼン、メチルエチルベンゼン、n−プロピルベンセン、i−プロピルベンセン、ジエチルベンゼン、i−ブチルベンゼン、トリエチルベンゼン、ジ−i−プロピルベンセン、n−アミルナフタレン、トリメチルベンゼン等が挙げられる。これらの芳香族炭化水素系溶剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。
【0057】
前記含ハロゲン溶剤としては、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、フロン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等が挙げられる。これらの含ハロゲン溶剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。
【0058】
これらの溶剤(C)のなかでも、沸点が150℃未満の有機溶剤を使用することが好ましい。特に、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤及びエステル系溶剤のうちの1種又は2種以上を使用することが好ましい。
尚、これらの溶剤(C)は、重合体(A)の合成に用いたものと同じものであってもよい。
【0059】
[1−4]熱酸発生剤(D)
本発明のポジ型感放射線性組成物には、熱酸発生剤〔以下、「熱酸発生剤(D)」〕が配合されていてもよい。熱酸発生剤(D)は、加熱により酸を発生するものであり、この成分を添加することによって、PEB時に酸が発生し、重合体(A)の硬化が促進され、良好なコントラストを得ることができる。
前記熱酸発生剤(D)としては、例えば、2,4,4,6−テトラブロモシクロヘキサジエノン、ベンゾイントシレート、2−ニトロベンジルトシレート、その他の有機スルホン酸のアルキルエステル等が挙げられる。
更には、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、ベンゾチアゾニウム塩、アンモニウム塩、ホスホニウム塩等のオニウム塩等が挙げられる。具体的には、例えば、4−アセトキシフェニルジメチルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、ベンジル−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、4−アセトキシフェニルベンジルメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジベンジル−4−ヒドロキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、4−アセトキシフェニルベンジルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、3−ベンジルベンゾチアゾリウムヘキサフルオロアンチモネート等のフッ化金属化合物の塩;下記式(5−1)で表される化合物や下記式(5−2)で表される化合物等の有機スルホン酸の塩等が挙げられる。
【0060】
【化8】

【0061】
これらのオニウム塩のなかでも、特に、有機スルホン酸のアンモニウム塩が好ましく、特に、下記式(5−3)で表される化合物が好ましい。
【0062】
【化9】

【0063】
前記一般式(5−3)におけるR11は、炭素数1〜15のアルキル基である。このアルキル基の炭素数は3〜15であることが好ましく、より好ましくは3〜12である。また、このアルキル基は、直鎖状であってもよいし、分岐状であってもよいが、直鎖状であることがより好ましい。特に、このアルキル基としては、ドデシル基が好ましい。
また、一般式(5−3)におけるxは1〜3の整数であり、より好ましくは1である。このxが2又は3である場合、複数のR11は、それぞれ、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
尚、ベンゼン環におけるR11の結合位置は特に限定されないが、入手の容易さ等を考慮すると、少なくとも、−SOの結合位置に対してパラ位に結合していることが好ましい。
【0064】
前記一般式(5−3)におけるR12〜R14は、それぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキル基である。このアルキル基の炭素数は1〜5であることがより好ましい。また、このアルキル基は、直鎖状であってもよいし、分岐状であってもよい。特に、このアルキル基は、メチル基であることが好ましい。
また、一般式(5−3)におけるR15は、炭素数1〜5のヒドロキシアルキル基である。このヒドロキシアルキル基は、直鎖状又は分岐状であることが好ましい。なかでも、−(CHOH[式中、mは1〜4の整数である。]で表される基が好ましく、特に、−CHCHOHが好ましい。
【0065】
前記熱酸発生剤(D)は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、この熱酸発生剤(D)の含有量は、前記重合体(A)100質量部に対して、1〜10質量部であることが好ましく、より好ましくは1〜8質量部、更に好ましくは1〜6質量部である。この含有量が1〜6質量部である場合、パターン形状により優れ、硬化処理によるパターン変形がなく、比誘電率が十分に低い硬化パターンを形成することができるポジ型感放射線性組成物が得られるため好ましい。
【0066】
[1−5]添加剤
本発明のポジ型感放射線性組成物には、有機ポリマー、界面活性剤等の添加剤成分が配合されていてもよい。
【0067】
<有機ポリマー>
前記有機ポリマーとしては、例えば、糖鎖構造を有する重合体、ビニルアミド系重合体、(メタ)アクリル系重合体、芳香族ビニル化合物系重合体、デンドリマー、ポリイミド,ポリアミック酸、ポリアリーレン、ポリアミド、ポリキノキサリン、ポリオキサジアゾール、フッ素系重合体、ポリアルキレンオキサイド構造を有する重合体等が挙げられる。
前記ポリアルキレンオキサイド構造を有する重合体としては、ポリメチレンオキサイド構造、ポリエチレンオキサイド構造、ポリプロピレンオキサイド構造、ポリテトラメチレンオキサイド構造、ポリブチレンオキシド構造等が挙げられる。具体的には、ポリオキシメチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエテチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステロールエーテル、ポリオキシエチレンラノリン誘導体、アルキルフェノールホルマリン縮合物の酸化エチレン誘導体、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックコポリマー、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル等のエーテル型化合物、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸アルカノールアミド硫酸塩等のエーテルエステル型化合物、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、エチレングリコール脂肪酸エステル、脂肪酸モノグリセリド、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル等のエーテルエステル型化合物等が挙げられる。
【0068】
また、前記ポリオキシチレンポリオキシプロピレンブロックコポリマーとしては、下記のブロック構造を有する化合物が挙げられる。
−(X’)−(Y’)
−(X’)−(Y’)−(X’)
〔式中、X’は−CHCHO−で表される基を示し、Y’は−CHCH(CH)O−で表される基を示し、lは1〜90、mは10〜99、nは0〜90の数を示す。〕
【0069】
これらの有機ポリマーのなかでも、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックコポリマー、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル等のエーテル型化合物が好ましい。
尚、これらの有機ポリマーは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0070】
<界面活性剤>
前記界面活性剤は、塗布性、ストリエーション、現像性等を改良する作用を示す成分であり、例えば、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、両性界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、ポリアルキレンオキシド系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、ポリ(メタ)アクリレート系界面活性剤等が挙げられる。具体的には、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンn−オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンn−ノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等のノニオン系界面活性剤の他、以下商品名で、SH8400 FLUID(Toray Dow Corning Silicone Co.製)、KP341(信越化学工業(株)製)、ポリフローNo.75,同No.95(以上、共栄社化学(株)製)、エフトップEF301、同EF303、同EF352(以上、トーケムプロダクツ(株)製)、メガファックスF171、同F173(以上、大日本インキ化学工業(株)製)、フロラードFC430、同FC431(以上、住友スリーエム(株)製)、アサヒガードAG710,サーフロンS−382、同SC−101、同SC−102、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC−106(以上、旭硝子(株)製)等を挙げることができる。これらのなかでも、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤が好ましい。
尚、これらは1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0071】
また、前記界面活性剤は、前記重合体(A)100質量部に対して、通常、0.00001〜1質量部の範囲で用いられる。
【0072】
[1−6]ポジ型感放射線性組成物のpH
本発明のポジ型感放射線性組成物のpHは酸性であれば限定されないが、通常、1〜4であり、より好ましくは3〜4である。このpHが1未満の場合、保存安定性の悪化や、解像度の悪化がおこる場合がある。一方、pHが4を超える場合、露光余裕度(ELマージン)が不足する場合がある。
尚、このpHは、以下のように測定した値である。
<pHの測定方法>
メタノール/イオン交換水混合溶媒〔3/1(w/w)〕4.5gと、重合体溶液[重合体の固形分濃度:30質量%、溶媒:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート]0.5gと、の混合溶液を測定試料として用い、pHメーター(型番「S20」、メトラートレド社製)にてpHを測定。
【0073】
[2]ポジ型感放射線性組成物の調製
本発明のポジ型放射線性組成物は、前記重合体(A)と、前記塩基発生剤(B)と、前記溶剤(C)と、必要に応じて前記熱酸発生剤(D)や前記他の添加剤と、を混合することより得られる。尚、重合体(A)は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、ポジ型放射線性組成物の固形分濃度は使用目的に応じて適宜調整されるが、例えば、1〜50質量%、特に5〜40質量%とすることができる。この固形分濃度が1〜50質量%である場合には、塗膜の膜厚が適当な範囲となる。
【0074】
[3]硬化パターン形成方法
本発明の硬化パターン形成方法は、(1)ポジ型感放射線性組成物を基板に塗布し、被膜を形成する工程[以下、「工程(1)」という。]と、(2)得られた被膜をベークする工程[以下、「工程(2)」という。]と、(3)ベークされた被膜を露光する工程[以下、「工程(3)」という。]と、(4)露光された被膜をベークする工程[以下、「工程(4)」という。]と、(5)ベークされた被膜を現像液で現像し、ポジ型パターンを形成する工程[以下、「工程(5)」という。]と、(6)得られたポジ型パターンに、高エネルギー線照射及び加熱のうちの少なくとも1種の硬化処理を施し、硬化パターンを形成する工程[以下、「工程(6)」という。]と、を備える。
【0075】
前記工程(1)では、基板にポジ型感放射線性組成物が塗布され、被膜が形成される。尚、ポジ型感放射線性組成物については、前述の説明をそのまま適用することができる。
ポジ型感放射線性組成物を塗布する方法としては、例えば、回転塗布、流延塗布、ロール塗布等が挙げられる。この際、得られる被膜が所定の膜厚となるように塗布される。
前記基板としては、Si、SiO、SiN、SiC、SiCN、SiON等のSi含有層で被覆されたウエハー等が挙げられる。尚、ポジ型感放射線性組成物の潜在能力を最大限に引き出すため、例えば、特公平6−12452号公報(特開昭59−93448号公報)等に開示されているように、使用される基板上に有機系或いは無機系の反射防止膜を形成しておくこともできる。
【0076】
前記工程(2)では、被膜をベーク処理(以下、「PB」という。)し、塗膜中の溶剤が揮発される。
このPBの加熱条件は、組成物の配合組成によって適宜選定されるが、通常、60〜150℃であり、好ましくは70〜120℃である。
【0077】
前記工程(3)では、所定のポジ型パターンが得られるように、ベークされた被膜の所定領域が露光される。
この露光に使用される放射線としては、使用される酸発生剤の種類に応じて、可視光線、紫外線、遠紫外線、X線、電子線等の荷電粒子線等を適宜選定して使用されるが、ArFエキシマレーザー(波長193nm)或いはKrFエキシマレーザー(波長248nm)で代表される遠紫外線、電子線が好ましい。
また、露光量等の露光条件は、感放射線性組成物の配合組成や添加剤の種類等に応じて適宜選定される。
【0078】
前記工程(4)では、露光後にベーク処理(PEB)が行われる。このPEBにより、塗膜中の酸/塩基中和反応及び未露光部の重合体の不溶化が進行する。このPEBの加熱条件は、組成物の配合組成によって適宜選定されるが、通常、30〜200℃であり、好ましくは50〜170℃である。
【0079】
前記工程(5)では、露光後にベークされた被膜が現像されることにより、所定のポジ型パターンが形成される。
この現像に使用される現像液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、けい酸ナトリウム、メタけい酸ナトリウム、アンモニア水、エチルアミン、n−プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、エチルジメチルアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、ピロール、ピペリジン、コリン、1,8−ジアザビシクロ−[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ−[4.3.0]−5−ノネン等のアルカリ性化合物の少なくとも1種を溶解したアルカリ性水溶液が好ましい。これらのなかでも、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドが特に好ましい。
【0080】
また、この現像に使用される現像液としては、有機溶媒を使用することもできる。この有機溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルi−ブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、3−メチルシクロペンタノン、2,6−ジメチルシクロヘキサノン等のケトン類;メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、i−プロピルアルコール、n−ブチルアルコール、t−ブチルアルコール、シクロペンタノール、シクロヘキサノール、1,4−ヘキサンジオール、1,4−ヘキサンジメチロール等のアルコール類;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸i−アミル等のエステル類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類や、フェノール、アセトニルアセトン、ジメチルホルムアミド等を挙げることができる。尚、これらの有機溶媒は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらの現像液には、界面活性剤等を適量添加することもできる。
尚、現像液で現像したのちは、一般に、水で洗浄して乾燥する。
【0081】
前記工程(6)では、得られたポジ型パターンに硬化処理が施され、硬化パターンが形成される。
前記硬化処理方法としては、加熱処理、電子線や紫外線等の高エネルギー線照射処理、プラズマ処理等が挙げられる。これらのなかでも、加熱処理及び高エネルギー線照射処理のうちの少なくとも1種が好ましい。尚、これらの処理は併用することができる。
加熱処理により硬化を行なう場合は、ポジ型パターンを不活性雰囲気下又は減圧下で80〜450℃で加熱することが好ましく、より好ましくは300℃〜450℃である。この際の加熱方法としては、ホットプレート、オーブン、ファーネス等を使用することができる。
また、ポジ型パターンの硬化速度を制御するため、必要に応じて、段階的に加熱したり、或いは窒素、空気、酸素、減圧等の雰囲気を選択したりすることができる。このような工程により、低比誘電率のシリカ系膜(硬化パターン)の製造を行なうことができる。
前記硬化処理を行うことにより、配向分極の大きい置換基や分子が低減され、また膜中のポアの割合が増加するため、膜の比誘電率を低下させることができる。
【0082】
[4]硬化パターンの比誘電率
本発明のポジ型感放射線性組成物を用いて得られる硬化パターンの比誘電率は、1.5〜3であることが好ましく、より好まくは2〜3である。この比誘電率が、1.5〜3である場合には、低比誘電率材料として好適に用いることができる。従って、この硬化パターンは、LSI、システムLSI、DRAM、SDRAM、RDRAM、D−RDRAM等の半導体素子の微細加工用材料として用いることができるだけでなく、層間絶縁膜用材料として優れており、特に銅ダマシンプロセスを含む半導体素子に有用である。
尚、この比誘電率は、樹脂組成や硬化処理条件の変更により調節することができる。
【実施例】
【0083】
以下、実施例を挙げて、本発明の実施の形態を更に具体的に説明する。但し、本発明は、これらの実施例に何ら制約されるものではない。ここで、「部」及び「%」は、特記しない限り質量基準である。
【0084】
[1]重合体溶液の製造
下記合成例(合成例1〜3)に示すように、樹脂溶液No.1〜3の各重合体溶液を調製した。
尚、各合成例で得られる重合体の重量平均分子量(Mw)の測定は、下記の方法により行った。
【0085】
<重量平均分子量(Mw)の測定>
下記の各合成例で得られる重合体の重量平均分子量(Mw)は、下記条件によるサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)法により測定した。
試料:濃度10mmol/LのLiBr−HPOの2−メトキシエタノール溶液を溶媒として使用し、加水分解縮合物0.1gを100ccの10mmol/L LiBr−HPOの2−メトキシエタノール溶液に溶解して調製した。
標準試料:WAKO社製、ポリエチレンオキサイドを使用した。
装置:東ソー(株)社製、高速GPC装置(モデル HLC−8120GPC)を使用した。
カラム:東ソー(株)社製、TSK−GEL SUPER AWM−H(長さ15cm)を直列に3本設置して使用した。
測定温度:40℃
流速:0.6ml/min.
検出器:東ソー(株)社製、高速GPC装置(モデル HLC−8120GPC)内臓のRIにより検出した。
【0086】
<合成例1>(樹脂溶液No.1)
窒素置換された石英製三口フラスコ内に、20%マレイン酸水溶液1.39g及び超純水90.99gを加えて75℃に加熱した。次いで、メチルトリメトキシシラン116.1g(0.852モル)、テトラメトキシシラン32.4g(0.213モル)、及びエトキシプロパノール9.10gを混合した溶液を1時間かけて反応容器に滴下し、75℃で2時間撹拌させた。その後、この反応液を室温まで戻し、固形分濃度が25%となるまで減圧下で濃縮し、重合体溶液270gを得た。この重合体溶液中における重合体を重合体(A−1)とする〔構成単位は下式(A−1)参照〕。
尚、前記重合体(A−1)のMwは8800であった。
【0087】
【化10】

【0088】
<合成例2>(樹脂溶液No.2)
窒素置換された石英製三口フラスコ内に、20%マレイン酸水溶液1.33g及び超純水87.22gを加えて60℃に加熱した。次いで、メチルトリメトキシシラン129.2g(0.948モル)、テトラメトキシシラン16.0g(0.105モル)、及びエトキシプロパノール16.2gを混合した溶液を1時間かけて反応容器に滴下し、60℃で2時間撹拌させた。その後、この反応液を室温まで戻し、固形分濃度が25%となるまで減圧下で濃縮し、重合体溶液270gを得た。この重合体溶液中における重合体を重合体(A−2)とする〔構成単位は下式(A−2)参照〕。
尚、前記重合体(A−2)のMwは4800であった。
【0089】
【化11】

【0090】
<合成例3>(重合体溶液No.3)
窒素置換された石英製三口フラスコ内に、20%マレイン酸水溶液1.33g及び超純水87.22gを加えて60℃に加熱した。次いで、オクチルトリメトキシシラン129.2g(0.948モル)、及びエトキシプロパノール16.2gを混合した溶液を1時間かけて反応容器に滴下し、60℃で2時間撹拌させた。その後、この反応液を室温まで戻し、固形分濃度が25%となるまで減圧下で濃縮し、重合体溶液270gを得た。この重合体溶液中における重合体を重合体(A−3)とする〔構成単位は下式(A−3)参照〕。
尚、前記ケイ素含有樹脂(A−3)のMwは1100であった。
【0091】
【化12】

【0092】
[2]ポジ型感放射線性組成物の調製
(組成物1〜6)
表1に示す割合で、(A)重合体溶液(固形分;25%)と、(B)塩基発生剤と、(D)熱酸発生剤と、(E)界面活性剤を混合し、各ポジ型感放射線性組成物(組成物1〜6)を調製した。また、これらの組成物は固形分濃度が17%となるように、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを添加した。
【0093】
また、各組成物のpHを以下のように測定し、その値を表1に併記した。
<pHの測定方法>
メタノール/イオン交換水混合溶媒〔3/1(w/w)〕4.5gと、重合体溶液[重合体の固形分濃度:30質量%、溶媒:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート]0.5gと、の混合溶液を測定試料として用い、pHメーター(型番「S20」、メトラートレド社製)にてpHを測定した。
【0094】
【表1】

【0095】
尚、表1における(B)塩基発生剤、(D)熱酸発生剤、及び(E)界面活性剤の詳細は下記の通りである。
<(B)塩基発生剤>
B−1:2−ニトロベンジルシクロヘキシルカルバメート
B−2:o−カルバモイルヒドロキシルアミン
<(D)熱酸発生剤>
D−1:4−アセトキシフェニルジメチルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート
D−2:ベンジル−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート
<(E)界面活性剤>
E−1:SH8400 FLUID(Toray Dow Corning Silicone Co.製)
【0096】
[3]ポジ型感放射線性組成物の評価
表1に示す各組成物を用いて、以下の各種評価を行った。これらの評価結果を表2に示す。
(1)感度
(1−1)KrF露光(実施例1〜4及び比較例1〜2)
基板として、表面に膜厚60nmの下層反射防止膜(「DUV42−6」、日産化学工業株式会社製)を形成した8インチシリコンウエハを用いた。尚、反射防止膜の形成には、「CLEAN TRACK ACT8」(東京エレクトロン株式会社製)を用いた。
次いで、表1の感放射線性組成物(組成物1〜6)を前記基板上に、前記CLEAN TRACK ACT8にて、スピンコートし、表2の条件でベーク(PB)を行うことにより、膜厚600nmの被膜を形成した。この被膜に、KrFエキシマレーザー露光装置(「NSR S203B」、NIKON製)にてNA=0.68、σ=0.75−1/2輪帯照明の条件で、マスクパターンを介して露光した。その後、表2に示す条件でPEBを行ったのち、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液により、23℃で60秒間現像し、水洗し、乾燥して、ポジ型のパターンを形成した。このとき、線幅250nmのライン・アンド・スペースパターン(1L1S)を1対1の線幅に形成する露光量を最適露光量とし、この最適露光量を感度とした。尚、線幅の測長には走査型電子顕微鏡(「S−9380」、株式会社日立ハイテクノロジーズ社製)を用いた。
【0097】
(1−2)g線、h線、i線露光(実施例5〜7)
感放射線性組成物(組成物1)を8インチシリコンウエハ上に、前記CLEAN TRACK ACT8にて、スピンコートし、90℃で2分間ホットプレート上でプレベークを行うことにより、膜厚700nmの被膜を形成した(尚、得られた被膜には、クラック等の不良は見られず平滑な塗膜であった。)。この被膜に、4.0μm□ドット・2.0μmスペースパターンを有するパターンマスクを介して、ニコン(株)製NSR1755i7A縮小投影露光機[NA=0.50、λ=365nm(i線)、405nm(h線)、436nm(g線)]で露光を行った。その後、70℃で1分間加熱を行った後、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液により、23℃で60秒間現像し、水洗し、乾燥して、ポジ型のパターンを形成した。このとき、線幅350nmのライン・アンド・スペースパターン(1L1S)を1対1の線幅に形成する露光量を最適露光量とし、この最適露光量を感度とした。
【0098】
(2)パターンの断面形状
(2−1)実施例1〜4及び比較例1〜2
前記(1−1)と同様にして形成した線幅250nmのライン・アンド・スペースパターン(1L1S)の断面形状を観察した。この際、図1に示す断面形状で、(b)、(c)又は(d)の場合を「良好」とし、(a)、(e)又は(f)の場合を「不良」とした。
尚、断面形状の観察には、株式会社日立ハイテクノロジーズ社製「S−4800」を用いた。
【0099】
(2−2)実施例5〜7
前記(1−2)と同様にして形成した線幅350nmのライン・アンド・スペースパターン(1L1S)の断面形状を観察した。この際、図1に示す断面形状で、(b)、(c)又は(d)の場合を「良好」とし、(a)、(e)又は(f)の場合を「不良」とした。
尚、断面形状の観察には、株式会社日立ハイテクノロジーズ社製「S−4800」を用いた。
【0100】
(3)パターン変形
(3−1)実施例1〜4及び比較例1〜2
前記(1−1)と同様にして形成した線幅250nmのライン・アンド・スペースパターン(1L1S)の耐熱性を評価するため、UVキュア装置(「RapidCure FC」、Axcelis社製)にて、250℃、窒素雰囲気下の条件で2分間硬化処理を行い、処理前後でのパターン変形を評価した。この際、UVキュア前後でパターン形状が変化したものを「有」とし、変化しなかったものを「無」とした。
【0101】
(3−2)実施例5〜7
前記(1−2)と同様にして形成した線幅350nmのライン・アンド・スペースパターン(1L1S)の耐熱性を評価するため、UVキュア装置(「RapidCure FC」、Axcelis社製)にて、250℃、窒素雰囲気下の条件で2分間硬化処理を行い、処理前後でのパターン変形を評価した。この際、UVキュア前後でパターン形状が変化したものを「有」とし、変化しなかったものを「無」とした。
【0102】
(4)比誘電率測定
(4−1)実施例1〜7及び比較例1〜2
基板として、0.1Ω・cm以下の抵抗率を有する8インチのN型シリコンウエハを用いた。次いで、表1の各感放射線性組成物(組成物1〜6)を前記基板上に、CLEAN TRACK ACT8にて、スピンコートし、100℃で1分間ベーク(PB)を行うことにより、膜厚600nmの被膜を形成した。この被膜に、KrFエキシマレーザー液浸露光装置(「NSR S203B」、NIKON製)にてNA=0.68、σ=0.75の条件でマスクを介さずにウエハー全面を露光した。その後、100℃で1分間加熱を行った後、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液により、23℃で60秒間現像し、水洗し、乾燥した。次いで、窒素雰囲気下420℃で30分間加熱し、硬化膜を得た。
得られた膜に、蒸着法によりアルミニウム電極パターンを形成し、比誘電率測定用サンプルを作成した。該サンプルについて、周波数100kHzの周波数で、アジデント社製、「HP16451B電極」及び「HP4284AプレシジョンLCRメーター」を用いてCV法により、室温(24℃)及び200℃における当該膜の比誘電率を測定した。
【0103】
【表2】

【0104】
表2から明らかなように、これらの実施例の結果から、本発明におけるポジ型感放射線性組成物は十分なパターン形成能を有することが確認された。また、本発明におけるポジ型感放射線性組成物を成膜し、420℃での加熱による硬化処理をすることにより形成された硬化膜(硬化パターン)の比誘電率は2.8以下であることが確認された。
従って、本発明におけるポジ型感放射線性組成物は、それ自身が感放射線性の性質を有して、パターニング可能であると同時に、硬化処理を施すことにより低比誘電率となるため、半導体素子等の層間絶縁膜として好適である。
【図面の簡単な説明】
【0105】
【図1】パターンの断面形状を模式的に示す説明図である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
(A)下記一般式(1)で表される加水分解性シラン化合物、及び下記一般式(2)で表される加水分解性シラン化合物から選ばれる少なくとも一種の加水分解性シラン化合物を加水分解縮合させて得られる重合体と、
(B)感放射線性塩基発生剤と、
(C)溶剤と、を含有するポジ型感放射線性組成物であって、
pHが酸性であることを特徴とするポジ型感放射線性組成物。
【化1】

〔一般式(1)において、Rは水素原子、フッ素原子、炭素数1〜5の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、シアノ基、シアノアルキル基、又はアルキルカルボニルオキシ基を表し、Rは1価の有機基を表し、aは1〜3の整数を示す。〕
【化2】

〔一般式(2)中、Rは1価の有機基を示す。〕
【請求項2】
pHが1〜4である請求項1に記載のポジ型感放射線性組成物。
【請求項3】
更に、(D)熱酸発生剤を含む請求項1又は2に記載のポジ型感放射線性組成物。
【請求項4】
前記(B)感放射線性塩基発生剤が、ベンジルカルバメート化合物、及びo−カルバモイルヒドロキシアミン類から選ばれる少なくとも一種である請求項1乃至3のいずれか1項に記載のポジ型感放射線性組成物。
【請求項5】
前記(A)重合体のゲルパーミエーションカラムクロマトグラフィーによるポリスチレン換算の重量平均分子量が、1000〜10000である請求項1乃至4のいずれか1項に記載のポジ型感放射線性組成物。
【請求項6】
前記(B)感放射線性塩基発生剤の含有量が、前記(A)重合体を100質量部とした場合に、1〜10質量部である請求項1乃至5のいずれか1項に記載のポジ型感放射線性組成物。
【請求項7】
(1)請求項1乃至6のいずれか1項に記載のポジ型感放射線性組成物を基板に塗布し、被膜を形成する工程と、
(2)得られた被膜をベークする工程と、
(3)ベークされた被膜を露光する工程と、
(4)露光された被膜をベークする工程と、
(5)得られた被膜を現像液で現像し、ポジ型パターンを形成する工程と、
(6)得られたポジ型パターンに、高エネルギー線照射及び加熱のうちの少なくとも一方の硬化処理を施し、硬化パターンを形成する工程と、を備えていることを特徴とする硬化パターン形成方法。
【請求項8】
請求項7に記載の硬化パターン形成方法によって得られることを特徴とする硬化パターン。
【請求項9】
比誘電率が1.5〜3である請求項8に記載の硬化パターン。

【図1】
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【公開番号】特開2010−117439(P2010−117439A)
【公開日】平成22年5月27日(2010.5.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−289191(P2008−289191)
【出願日】平成20年11月11日(2008.11.11)
【出願人】(000004178)JSR株式会社 (3,320)
【Fターム(参考)】