JP7668766B2 - Composition for forming protective film against alkaline hydrogen peroxide solution, substrate for manufacturing semiconductor device, method for forming protective film, and method for forming pattern - Google Patents
Composition for forming protective film against alkaline hydrogen peroxide solution, substrate for manufacturing semiconductor device, method for forming protective film, and method for forming pattern Download PDFInfo
- Publication number
- JP7668766B2 JP7668766B2 JP2022079075A JP2022079075A JP7668766B2 JP 7668766 B2 JP7668766 B2 JP 7668766B2 JP 2022079075 A JP2022079075 A JP 2022079075A JP 2022079075 A JP2022079075 A JP 2022079075A JP 7668766 B2 JP7668766 B2 JP 7668766B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- protective film
- pattern
- forming
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Materials For Photolithography (AREA)
- Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
本発明は、半導体装置製造工程で使用されるウェットエッチング液に耐性を示す保護膜を与える保護膜形成組成物、該組成物を用いた半導体装置製造用基板、保護膜の形成方法、及び多層レジスト法によるパターン形成方法に関する。 The present invention relates to a protective film-forming composition that provides a protective film that is resistant to wet etching solutions used in the manufacturing process of a semiconductor device, a substrate for manufacturing a semiconductor device that uses the composition, a method for forming a protective film, and a method for forming a pattern using a multilayer resist method.
従来、半導体装置の高集積化と高速度化は、汎用技術として光露光を用いたリソグラフィー技術(光リソグラフィー)における光源の短波長化によるパターン寸法の微細化によって達成されてきた。このような微細な回路パターンを半導体装置基板(被加工基板)上に形成するためには、通常パターンが形成されたフォトレジスト膜をエッチングマスクとして、ドライエッチングにより被加工基板を加工する方法が用いられる。しかしながら、現実的にはフォトレジスト膜と被加工基板の間に完全なエッチング選択性を取ることのできるドライエッチング方法が存在しないため、近年では多層レジスト法による基板加工が一般化している。この方法は、フォトレジスト膜(以下、レジスト上層膜)とエッチング選択性が異なる中間膜をレジスト上層膜と被加工基板の間に介在させ、レジスト上層膜にパターンを得た後、レジスト上層膜パターンをドライエッチングマスクとして、ドライエッチングにより中間膜にパターンを転写し、更に中間膜をドライエッチングマスクとして、ドライエッチングにより被加工基板にパターンを転写する方法である。 Conventionally, the high integration and high speed of semiconductor devices have been achieved by miniaturizing the pattern dimensions by shortening the wavelength of the light source in the general-purpose lithography technology (photolithography) using light exposure. In order to form such fine circuit patterns on a semiconductor device substrate (substrate to be processed), a method is used in which the substrate to be processed is processed by dry etching using a photoresist film on which a pattern is usually formed as an etching mask. However, in reality, there is no dry etching method that can achieve perfect etching selectivity between the photoresist film and the substrate to be processed, so in recent years, substrate processing using the multilayer resist method has become common. In this method, an intermediate film with a different etching selectivity from the photoresist film (hereinafter referred to as the resist upper layer film) is interposed between the resist upper layer film and the substrate to be processed, and after obtaining a pattern on the resist upper layer film, the pattern is transferred to the intermediate film by dry etching using the resist upper layer film pattern as a dry etching mask, and the pattern is further transferred to the substrate to be processed by dry etching using the intermediate film as a dry etching mask.
多層レジスト法の一つに、単層レジスト法で使用されている一般的なレジスト組成物を用いて行うことができる3層レジスト法がある。この方法は、被加工基板上に有機樹脂含有組成物からなる有機下層膜材料を用いて塗布、焼成することにより有機下層膜(以下、有機膜)を成膜し、その上にケイ素含有樹脂含有組成物からなるレジスト中間膜材料を用いて塗布、焼成することによりケイ素含有膜(以下、ケイ素中間膜)として成膜し、その上に一般的な有機系フォトレジスト膜(以下、レジスト上層膜)を形成する。当該レジスト上層膜をパターニングした後、フッ素系ガスプラズマによるドライエッチングを行うと、有機系のレジスト上層膜はケイ素中間膜に対して良好なエッチング選択比を取ることが出来るため、レジスト上層膜パターンをケイ素中間膜に転写することができる。この方法によれば、直接被加工基板を加工するための十分な膜厚を持たないレジスト上層膜や、被加工基板の加工に十分なドライエッチング耐性を持たないレジスト上層膜を用いても、通常、ケイ素中間膜はレジスト上層膜に比べて同等以下の膜厚であるため、容易にケイ素中間膜にパターンを転写することができる。続いてパターン転写されたケイ素中間膜をドライエッチングマスクとして酸素系又は水素系ガスプラズマによるドライエッチングで有機下層膜にパターン転写すれば、基板の加工に十分なドライエッチング耐性を持つ有機下層膜にパターン転写することができる。このパターン転写された有機下層膜パターンをフッ素系ガスや塩素系ガスなどを用いてドライエッチングで基板にパターン転写することが出来る。 One of the multilayer resist methods is the three-layer resist method, which can be performed using a general resist composition used in the single-layer resist method. In this method, an organic underlayer film (hereinafter referred to as organic film) is formed on a substrate to be processed by applying and baking an organic underlayer film material made of an organic resin-containing composition, and a silicon-containing film (hereinafter referred to as silicon intermediate film) is formed on the organic underlayer film by applying and baking a resist intermediate film material made of a silicon-containing resin-containing composition on the organic underlayer film, and a general organic photoresist film (hereinafter referred to as resist upper layer film) is formed on the organic underlayer film. After patterning the resist upper layer film, dry etching with fluorine-based gas plasma is performed, and the organic resist upper layer film can have a good etching selectivity relative to the silicon intermediate film, so the resist upper layer film pattern can be transferred to the silicon intermediate film. According to this method, even if a resist upper layer film that does not have a sufficient film thickness to directly process the substrate to be processed or a resist upper layer film that does not have sufficient dry etching resistance to process the substrate to be processed is used, the silicon intermediate film usually has a film thickness equal to or less than that of the resist upper layer film, so the pattern can be easily transferred to the silicon intermediate film. Next, by using the silicon intermediate film with the transferred pattern as a dry etching mask to transfer the pattern to the organic underlayer film by dry etching with oxygen- or hydrogen-based gas plasma, the pattern can be transferred to an organic underlayer film that has sufficient dry etching resistance for processing the substrate. This pattern-transferred organic underlayer film pattern can be transferred to the substrate by dry etching using fluorine- or chlorine-based gases.
一方、半導体装置の製造工程における微細化は、光リソグラフィー用光源の波長に由来する本質的な限界に近づきつつある。そのため、近年においては微細化に頼らない半導体装置の高集積化が検討されており、その方法の一つとしてマルチゲート構造等の複雑な構造を有する半導体装置が検討されており、一部は既に実用化されている。このような構造を多層レジスト法で形成する場合、被加工基板上で形成されたホール、トレンチ、フィン等の微小パターンを空隙なく膜で埋め込んだり、段差やパターン密集部分とパターンのない領域を膜で埋め込んで平坦化(planarization)可能な有機膜材料を適用することが出来る。このような有機膜材料を用いて段差基板上に平坦な有機下層膜表面を形成することによって、その上に成膜するケイ素中間膜やレジスト上層膜の膜厚変動を抑え、光リソグラフィーの焦点裕度やその後の被加工基板の加工工程におけるマージン低下を抑制することが出来る。これにより、歩留まり良く半導体装置を製造することが可能となる。一方、単層レジスト法では、段差やパターンのある被加工基板を埋めるためには、上層レジスト膜の膜厚が厚くなり、それによる露光現像後のパターン倒れや、露光時の基板からの反射によりパターン形状劣化など、露光時のパターン形成裕度が狭くなり、歩留まり良く半導体装置を製造することが困難である。 On the other hand, miniaturization in the manufacturing process of semiconductor devices is approaching the essential limit due to the wavelength of the light source for photolithography. Therefore, in recent years, high integration of semiconductor devices without relying on miniaturization has been considered, and as one of the methods, semiconductor devices with complex structures such as multi-gate structures have been considered, and some have already been put to practical use. When such a structure is formed by the multi-layer resist method, it is possible to apply an organic film material that can fill micropatterns such as holes, trenches, and fins formed on the substrate to be processed with a film without gaps, or fill steps, dense pattern areas, and areas without patterns with a film to achieve planarization. By forming a flat organic lower layer surface on a stepped substrate using such an organic film material, it is possible to suppress the film thickness fluctuation of the silicon intermediate film and resist upper layer film formed thereon, and to suppress the focal tolerance of photolithography and the reduction in margins in the subsequent processing process of the substrate to be processed. This makes it possible to manufacture semiconductor devices with a high yield. On the other hand, in the single-layer resist method, in order to fill in the steps and patterns on the substrate to be processed, the thickness of the top resist film must be thick, which can lead to pattern collapse after exposure and development, and deterioration of the pattern shape due to reflection from the substrate during exposure. This narrows the tolerance for pattern formation during exposure, making it difficult to manufacture semiconductor devices with a high yield.
上記のような有機膜材料にはドライエッチングによる加工でアスペクト比の高いパターンを形成する必要があるため、有機膜には上記で述べた埋め込み・平坦化性能だけでなく、高いドライエッチング耐性も求められる。さらに有機膜の上のケイ素中間膜に対しても高いドライエッチング耐性が求められるため、スピンコートで形成されるケイ素中間膜よりもドライエッチング耐性が高いCVD、ALD法などで形成される無機系のハードマスクをケイ素中間膜として選択されることも多く、このハードマスクを形成する際の温度が通常300℃以上であるため、有機膜にはこれらに耐える高耐熱性も求められている。また、CVD、ALD法による無機系のハードマスク形成時に基板との剥がれが生じることがあるため被加工基板への密着力も求められている。プロセス裕度に優れた有機膜材料にはこれらの性能を具備することが重要となる。 Since it is necessary to form a pattern with a high aspect ratio by processing the organic film material by dry etching, the organic film is required to have not only the above-mentioned filling and planarization performance, but also high dry etching resistance. Furthermore, since high dry etching resistance is required for the silicon intermediate film on the organic film, an inorganic hard mask formed by CVD or ALD method, which has a higher dry etching resistance than the silicon intermediate film formed by spin coating, is often selected as the silicon intermediate film. Since the temperature when forming this hard mask is usually 300°C or higher, the organic film is also required to have high heat resistance to withstand these. In addition, peeling from the substrate may occur when forming an inorganic hard mask by CVD or ALD method, so adhesion to the processed substrate is also required. It is important for organic film materials with excellent process tolerance to have these properties.
更に次世代の半導体装置の高速度化の手法として、例えば、歪シリコンやガリウムヒ素などを用いた電子移動度の高い新規材料やオングストローム単位で制御された超薄膜ポリシリコン等の精密材料の適用も検討され始めている。しかしながら、このような新規精密材料が適用されている被加工基板では、上記のような有機下層膜材料による平坦化膜形成時の条件、例えば空気中、300℃以上の成膜条件においては、空気中の酸素によって当該材料が腐食され、半導体装置の高速度化が材料設計どおりの性能を発揮することが出来ず、工業的な生産として成り立つ歩留まりに達成しない可能性がある。そこで、このような高温条件下の空気による基板の腐食に起因する歩留まりの低下を避けるため、不活性ガス中で成膜出来る有機下層膜材料が期待されている。更には、化学薬品を用いたウェットエッチングによる基板加工が必要とされる場合もあり、その場合、加工マスクとなる有機下層膜には、ウェットエッチング液耐性も求められることとなる。 Furthermore, as a method for increasing the speed of next-generation semiconductor devices, the application of precision materials such as new materials with high electron mobility using, for example, strained silicon or gallium arsenide, and ultra-thin polysilicon controlled in angstrom units is also being considered. However, in a substrate to be processed using such new precision materials, the material is corroded by oxygen in the air under the conditions for forming a planarization film using the organic underlayer film material described above, for example, under film formation conditions in air at 300° C. or higher, and the semiconductor device cannot achieve the performance as designed for high speed operation, and there is a possibility that a yield sufficient for industrial production cannot be achieved. Therefore, in order to avoid a decrease in yield due to corrosion of the substrate by air under such high-temperature conditions, an organic underlayer film material that can be formed in an inert gas is expected. Furthermore, there are cases where substrate processing by wet etching using chemicals is required, and in such cases, the organic underlayer film that serves as the processing mask is also required to be resistant to wet etching solutions.
ここで、多層レジスト法に関してウェットエッチングプロセスに対応した材料が望まれる背景について、詳述する。半導体装置の性能向上のため、最先端の半導体装置では、3次元トランジスタや貫通配線等の技術が使用されている。このような半導体装置内の構造を形成するために使用されるパターニング工程においても、上記の多層レジスト法によるパターニングが行われている。このようなパターニングにおいては、パターン形成後、当該パターンにダメージを与えることなくケイ素中間膜を除去する工程が求められる場合がある。この除去が不十分である場合、即ち洗浄対象物を残存させたまま次工程の製造プロセスへウエハーを流品させた場合、デバイス製造歩留まりを確実に低下させてしまう。このように、素子の微細化に伴い、洗浄工程に要求される清浄度は高くなってきている。しかしながら、従来のケイ素中間膜の主要構成元素と半導体装置基板の主要構成元素はいずれもケイ素の場合が多く、ドライエッチングによりケイ素中間膜を選択的に除去しようとしても構成成分が近似しており、半導体装置基板へのダメージを抑えることは困難であった。この問題は、通常のフッ酸系剥離液を用いたウェットエッチングを行っても、解決することができない。そこで、半導体装置基板に対してダメージを与えない剥離液として、半導体製造プロセスにて一般的に使用されているSC1(Standard Clean-1)と呼ばれるアルカリ性過酸化水素水のウェットエッチング液としての適用が考えられる。この場合、逆に有機下層膜にはアルカリ性過酸化水素水耐性が必要となる。 Here, the background of the desire for a material compatible with the wet etching process in relation to the multilayer resist method will be described in detail. In order to improve the performance of semiconductor devices, state-of-the-art semiconductor devices use technologies such as three-dimensional transistors and through-wiring. In the patterning process used to form structures within such semiconductor devices, patterning using the above-mentioned multilayer resist method is also performed. In such patterning, after pattern formation, a process of removing the silicon intermediate film without damaging the pattern may be required. If this removal is insufficient, that is, if the wafer is sent to the next manufacturing process while the object to be cleaned remains, the device manufacturing yield will certainly decrease. Thus, with the miniaturization of elements, the cleanliness required for the cleaning process has been increasing. However, in many cases, the main constituent element of the conventional silicon intermediate film and the main constituent element of the semiconductor device substrate are both silicon, and even if an attempt is made to selectively remove the silicon intermediate film by dry etching, the constituent components are similar, making it difficult to suppress damage to the semiconductor device substrate. This problem cannot be solved even by performing wet etching using a normal hydrofluoric acid-based stripping solution. Therefore, it is possible to use an alkaline hydrogen peroxide solution called SC1 (Standard Clean-1), which is commonly used in semiconductor manufacturing processes, as a wet etching solution that does not damage the semiconductor device substrate. In this case, the organic underlayer film must be resistant to alkaline hydrogen peroxide.
他に、有機下層膜をエッチングマスクとして、アルカリ性過酸化水素水を用いて窒化チタン等の被加工基板をウェットエッチングするプロセスが検討されている。この場合も、有機下層膜にはアルカリ性過酸化水素水耐性が必要となる。 In addition, a process is being considered in which an organic underlayer film is used as an etching mask to wet etch a substrate such as titanium nitride using alkaline hydrogen peroxide. In this case, too, the organic underlayer film must be resistant to alkaline hydrogen peroxide.
以上のように、酸素を含まない不活性ガス下においても300℃以上の耐熱性、高度な埋め込み/平坦化特性、及び基板への密着性を備えるとともに、ウェットエッチングプロセスへの高い適合性(即ち、アルカリ性過酸化水素水耐性)をも備える半導体装置製造用有機下層膜材料、及びこれを用いたパターン形成方法が求められている。 As described above, there is a demand for an organic underlayer film material for semiconductor device manufacturing that has heat resistance of 300°C or more even in an oxygen-free inert gas, high-level filling/planarization properties, and adhesion to the substrate, as well as high compatibility with wet etching processes (i.e., resistance to alkaline hydrogen peroxide), and a pattern formation method using the same.
良好なアルカリ性過酸化水素水耐性を有する保護膜として特許文献1などが提案されている。しかしながら、該材料はアルカリ性過酸化水素水耐性を有するものの、段差基板上での平坦化性能および、該保護膜上にCVD、ALD法などでハードマスクを形成する際の高耐熱性という点では不十分であるという問題があった。
また、本発明に示されているイミド構造を有する例として特許文献2~6に記載されるイミド構造を有する化合物や、特許文献7~9に記載されるポリイミド構造を有する樹脂、ビスマレイミド構造を有する化合物を用いた特許文献10などが知られている。これらの材料についてはアルカリ性過酸化水素水耐性に関する記述はなく、ポリイミド構造を有する樹脂のアルカリ性過酸化水素水耐性については知られていない。
In addition, examples of compounds having an imide structure as shown in the present invention include compounds having an imide structure as described in
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、空気中のみならず、不活性ガス中での成膜条件でも硬化し、耐熱性や、基板に形成されたパターンの埋め込みや平坦化特性に優れるだけでなく、基板への密着性が良好な保護膜を形成できるとともに、優れたアルカリ性過酸化水素水耐性を備えた保護膜を形成できるイミド基を含有する重合体を用いた保護膜形成組成物、及び該材料を用いた半導体装置製造用基板、保護膜の形成方法、及びパターン形成方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and aims to provide a protective film-forming composition using a polymer containing imide groups that can be cured not only in air but also under film-forming conditions in an inert gas, and that can form a protective film that is excellent in heat resistance, filling and flattening properties of a pattern formed on a substrate, as well as good adhesion to the substrate and excellent resistance to alkaline hydrogen peroxide water, and a substrate for manufacturing semiconductor devices, a method for forming a protective film, and a method for forming a pattern that use the material.
上記課題を解決するために、本発明では、
(A)下記(I)及び(II)のうちのいずれかで表されるフッ素原子及び水酸基を有する重合体、又は下記(III)で表されるフッ素原子を有する重合体と水酸基を有する重合体との混合物、
(I)下記一般式(1A)で示される少なくとも1つ以上のフッ素原子及び水酸基を含む繰り返し単位を有するものであって、末端基が下記一般式(1B)及び(1C)のいずれかで示される基のものである重合体、
(II)下記一般式(2A)で示される少なくとも1つ以上のフッ素原子を含む繰り返し単位と、下記一般式(3A)で示される少なくとも1つ以上の水酸基を含む繰り返し単位とを有するものであって、末端基が下記一般式(1B)及び(1C)のいずれかで示される基のものである重合体、
(III)下記一般式(2A)で示される少なくとも1つ以上のフッ素原子を含む繰り返し単位を有するものであって、末端基が下記一般式(1B)及び(1C)のいずれかで示される基のものである重合体と、下記一般式(3A)で示される少なくとも1つ以上の水酸基を含む繰り返し単位を有するものであって、末端基が下記一般式(1B)及び(1C)のいずれかで示される基のものである重合体との混合物、及び
(B)有機溶剤
を含有するものであるアルカリ性過酸化水素水に対する保護膜形成組成物を提供する。
(A) a polymer having a fluorine atom and a hydroxyl group represented by any one of the following (I) and (II), or a mixture of a polymer having a fluorine atom and a polymer having a hydroxyl group represented by the following (III):
(I) A polymer having a repeating unit containing at least one fluorine atom and one hydroxyl group, represented by the following general formula (1A), and having a terminal group represented by any one of the following general formulas (1B) and (1C):
(II) A polymer having a repeating unit containing at least one fluorine atom, represented by the following general formula (2A), and a repeating unit containing at least one hydroxyl group, represented by the following general formula (3A), in which a terminal group is a group represented by any one of the following general formulas (1B) and (1C):
(III) Provided is a mixture of a polymer having a repeating unit containing at least one fluorine atom, represented by the following general formula (2A), and a terminal group represented by any one of the following general formulas (1B) and (1C), and a polymer having a repeating unit containing at least one hydroxyl group, represented by the following general formula (3A), and a terminal group represented by any one of the following general formulas (1B) and (1C), and (B) a protective film-forming composition for alkaline hydrogen peroxide, which contains an organic solvent.
このような保護膜形成組成物であれば、末端架橋基の作用により空気中のみならず不活性ガス中での成膜条件でも硬化する。また、ポリイミド骨格により主鎖を構成されているため高い耐熱性、基板への良好な密着性、高度な埋め込み/平坦化特性をも併せ持つ保護膜を形成することができるとともに、イミド基を含有する重合体中にフッ素原子および水酸基が存在することにより優れたアルカリ性過酸化水素水耐性を有する保護膜を形成することができる保護膜形成組成物となる。また、1種類以上のW1とW2、W3とW4、又はW5とW6を上記のような有機基の組み合せとすることで熱流動性、耐熱性、密着性をより良いものとすることができる。 Such a protective film-forming composition is cured under film-forming conditions not only in air but also in an inert gas due to the action of the terminal crosslinking group. In addition, since the main chain is composed of a polyimide skeleton, a protective film having high heat resistance, good adhesion to the substrate, and high embedding/flattening properties can be formed, and since fluorine atoms and hydroxyl groups are present in the polymer containing the imide group, the protective film-forming composition can form a protective film having excellent alkaline hydrogen peroxide resistance. In addition, by combining one or more of W1 and W2 , W3 and W4 , or W5 and W6 with the above-mentioned organic groups, the thermal fluidity, heat resistance, and adhesion can be improved.
また、前記一般式(1A)中のW2に少なくとも1つ以上のフッ素原子及び水酸基を含むことが好ましい。 It is also preferred that W2 in the general formula (1A) contains at least one fluorine atom and one hydroxyl group.
このような部分構造を主鎖に有することが密着性、優れたアルカリ性過酸化水素水耐性の両立の観点から好ましい。 Having such a partial structure in the main chain is preferable from the viewpoint of achieving both adhesion and excellent resistance to alkaline hydrogen peroxide solution.
また、前記一般式(1A)中のW2が下記一般式(1E)で示される基であることが好ましい。
このような部分構造を主鎖に有することが耐熱性、平坦性、密着性、さらにはアルカリ性過酸化水素水耐性の観点から好ましい。 Having such a partial structure in the main chain is preferable from the viewpoints of heat resistance, flatness, adhesion, and even alkaline hydrogen peroxide resistance.
また、前記一般式(1A)中のW1が下記一般式(1F)で示される基のうちのいずれかであることが好ましい。
このような部分構造を主鎖に有することが耐熱性と平坦性、さらにはアルカリ性過酸化水素水耐性の観点から好ましい。 Having such a partial structure in the main chain is preferable from the viewpoints of heat resistance, flatness, and resistance to alkaline hydrogen peroxide solution.
さらに、(A’)成分として、下記一般式(4A)で示される繰り返し単位を有するものであって、末端基が下記一般式(2C)で示される基のものである重合体(IV)を含有することが好ましい。
末端基に水酸基を有する重合体(IV)を含有することが、アルカリ性過酸化水素水耐性の観点から好ましい。 It is preferable to contain a polymer (IV) having a hydroxyl group at the end group from the viewpoint of resistance to alkaline hydrogen peroxide solution.
また、前記(A)成分の重量平均分子量が、1000~10000であることが好ましい。 It is also preferable that the weight average molecular weight of the (A) component is 1,000 to 10,000.
このようなMw範囲の(A)重合体を含む保護膜形成組成物であれば、有機溶剤への溶解性を損なわず、ベーク時のアウトガスを抑制できる。 A protective film-forming composition containing polymer (A) with such a Mw range can suppress outgassing during baking without impairing solubility in organic solvents.
また、前記(B)成分が、沸点が180℃未満の有機溶剤1種以上と、沸点が180℃以上の有機溶剤1種以上との混合物であることが好ましい。 It is also preferable that the (B) component is a mixture of one or more organic solvents having a boiling point of less than 180°C and one or more organic solvents having a boiling point of 180°C or higher.
このような保護膜形成組成物であれば、上記の(A)重合体に高沸点溶剤の添加による膜の熱流動性が付与されることで、高度な埋め込み/平坦化特性を併せ持つ保護膜形成組成物となる。 In such a protective film-forming composition, the addition of a high-boiling point solvent to the polymer (A) provides the film with thermal fluidity, resulting in a protective film-forming composition that has both high-level filling and planarizing properties.
また、前記保護膜形成組成物が、更に(C)酸発生剤、(D)界面活性剤、(E)架橋剤、及び(F)可塑剤のうち1種以上を含有するものであることが好ましい。 It is also preferable that the protective film-forming composition further contains one or more of (C) an acid generator, (D) a surfactant, (E) a crosslinking agent, and (F) a plasticizer.
このような成分を含む保護膜形成組成物であれば、塗布性、又は埋め込み/平坦化特性のより優れた保護膜形成組成物とすることができる。 A protective film-forming composition containing such components can be a protective film-forming composition with superior coatability or filling/planarization properties.
また、前記保護膜形成組成物が、アンモニア含有過酸化水素水に耐性を示す保護膜を与えるものであることが好ましい。 It is also preferable that the protective film-forming composition provides a protective film that is resistant to ammonia-containing hydrogen peroxide solution.
さらには、前記保護膜形成組成物が、前記保護膜を成膜したシリコン基板を、アンモニア0.5質量%を含む1.0質量%過酸化水素水に70℃で5分間浸漬した際に、前記保護膜の剥がれが観察されないものであることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the protective film forming composition is such that when a silicon substrate on which the protective film is formed is immersed in 1.0 mass % hydrogen peroxide solution containing 0.5 mass % ammonia at 70°C for 5 minutes, peeling of the protective film is not observed.
このような保護膜形成組成物であれば、十分なアルカリ性過酸化水素水耐性を有するものとなるため、加工可能な被加工基板やウェットエッチングで除去可能なケイ素中間膜等の選択肢を増やすことができる。 Such a protective film-forming composition has sufficient resistance to alkaline hydrogen peroxide, which increases the options for processable substrates and silicon intermediate films that can be removed by wet etching.
また、本発明では、基板上に、上記の保護膜形成組成物が硬化した保護膜が形成されたものである半導体装置製造用基板を提供する。 The present invention also provides a substrate for manufacturing a semiconductor device, which has a protective film formed on the substrate by curing the above-mentioned protective film-forming composition.
本発明の保護膜形成組成物が硬化した保護膜であれば、高度な埋め込み/平坦化特性を併せ持つことで、埋め込み不良による微小空孔や平坦性不足による保護膜表面の凹凸のない保護膜となる。このような保護膜で平坦化された半導体装置製造用基板は、パターニング時のプロセス裕度が広くなり、歩留まり良く半導体装置を製造することが可能となる。 A protective film formed from the cured protective film-forming composition of the present invention has both high filling and planarization properties, resulting in a protective film that is free of microvoids caused by poor filling or unevenness on the protective film surface caused by insufficient planarity. Substrates for manufacturing semiconductor devices that are planarized with such a protective film have a wide process margin during patterning, making it possible to manufacture semiconductor devices with a high yield.
また、本発明では、半導体装置の製造工程で適用される保護膜の形成方法であって、被加工基板上に上記の保護膜形成組成物を回転塗布し、該保護膜形成組成物が塗布された被加工基板を不活性ガス雰囲気下で50℃以上600℃以下の温度で10秒~7200秒の範囲で熱処理を加えて硬化膜を得る保護膜の形成方法を提供する。 The present invention also provides a method for forming a protective film that is applied in the manufacturing process of a semiconductor device, which comprises spin-coating the above-mentioned protective film-forming composition on a substrate to be processed, and then subjecting the substrate to which the protective film-forming composition has been applied to a heat treatment in an inert gas atmosphere at a temperature of 50°C or higher and 600°C or lower for a period of 10 to 7200 seconds to obtain a cured film.
また、本発明では、半導体装置の製造工程で適用される保護膜の形成方法であって、被加工基板上に上記の保護膜形成組成物を回転塗布し、該保護膜形成組成物が塗布された被加工基板を空気中で50℃以上250℃以下の温度で5秒~600秒の範囲で熱処理して塗布膜を形成し、続いて不活性ガス雰囲気下で200℃以上600℃以下の温度で10秒~7200秒の範囲で熱処理を加えて硬化膜を得る保護膜の形成方法を提供する。 The present invention also provides a method for forming a protective film that is applied in the manufacturing process of a semiconductor device, which comprises spin-coating the above-mentioned protective film-forming composition on a substrate to be processed, heat-treating the substrate to which the protective film-forming composition has been applied in air at a temperature of 50°C or higher and 250°C or lower for 5 to 600 seconds to form a coating film, and then heat-treating the substrate in an inert gas atmosphere at a temperature of 200°C or higher and 600°C or lower for 10 to 7200 seconds to obtain a cured film.
本発明の方法で形成された半導体装置の製造工程で適用される保護膜は、高い耐熱性と高度な埋め込み/平坦化特性を有しており、半導体装置の製造工程で用いると半導体装置の歩留まりが良好となる。 The protective film formed by the method of the present invention and applied in the manufacturing process of a semiconductor device has high heat resistance and advanced filling/planarization properties, and its use in the manufacturing process of a semiconductor device improves the yield of the semiconductor device.
このとき、前記不活性ガス中の酸素濃度を1%以下とすることが好ましい。 At this time, it is preferable that the oxygen concentration in the inert gas be 1% or less.
本発明の保護膜形成組成物であれば、このような不活性ガス雰囲気中で加熱しても、昇華物を発生することなく十分に硬化し、また、基板への密着性に優れる保護膜を形成することができる。 The protective film-forming composition of the present invention can be sufficiently cured without generating sublimates even when heated in such an inert gas atmosphere, and can form a protective film that has excellent adhesion to the substrate.
また、前記被加工基板として、高さ30nm以上の構造体又は段差を有する被加工基板を用いることが好ましい。 It is also preferable to use a substrate having a structure or step with a height of 30 nm or more as the substrate to be processed.
本発明の保護膜の形成方法は、このような被加工基板上に平坦な保護膜を形成する場合に特に有用である。 The protective film forming method of the present invention is particularly useful for forming a flat protective film on such a substrate.
また、本発明では、被加工基板にパターンを形成する方法であって、
(I-1)被加工基板上に上記の保護膜形成組成物を用いて保護膜を形成する工程、
(I-2)前記保護膜の上にケイ素含有レジスト中間膜材料を用いてケイ素含有レジスト中間膜を形成する工程、
(I-3)前記ケイ素含有レジスト中間膜の上にフォトレジスト組成物を用いてレジスト上層膜を形成する工程、
(I-4)前記レジスト上層膜に回路パターンを形成する工程、
(I-5)前記パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにして前記ケイ素含有レジスト中間膜にエッチングでパターンを転写する工程、
(I-6)前記パターンが転写されたケイ素含有レジスト中間膜をマスクにして前記保護膜にエッチングでパターンを転写する工程、及び
(I-7)前記パターンが転写された保護膜をマスクにして前記被加工基板にパターンを形成する工程、
を有するパターン形成方法を提供する。
The present invention also provides a method for forming a pattern on a workpiece substrate, comprising the steps of:
(I-1) A step of forming a protective film on a substrate to be processed using the protective film-forming composition;
(I-2) forming a silicon-containing resist intermediate film on the protective film using a silicon-containing resist intermediate film material;
(I-3) forming a resist upper layer film on the silicon-containing resist intermediate film using a photoresist composition;
(I-4) a step of forming a circuit pattern on the resist upper layer film;
(I-5) a step of transferring a pattern to the silicon-containing resist intermediate film by etching using the resist upper layer film on which the pattern has been formed as a mask;
(I-6) a step of transferring a pattern to the protective film by etching using the silicon-containing resist intermediate film to which the pattern has been transferred as a mask; and (I-7) a step of forming a pattern on the substrate to be processed using the protective film to which the pattern has been transferred as a mask.
The present invention provides a pattern forming method comprising the steps of:
さらに、本発明では、被加工基板にパターンを形成する方法であって、
(II-1)被加工基板上に上記の保護膜形成組成物を用いて保護膜を形成する工程、
(II-2)前記保護膜の上にケイ素含有レジスト中間膜材料を用いてケイ素含有レジスト中間膜を形成する工程、
(II-3)前記ケイ素含有レジスト中間膜の上に有機反射防止膜を形成する工程、
(II-4)前記有機反射防止膜上にフォトレジスト組成物を用いてレジスト上層膜を形成して4層膜構造とし、該レジスト上層膜に回路パターンを形成する工程、
(II-5)前記パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにして前記有機反射防止膜と前記ケイ素含有レジスト中間膜にエッチングでパターンを転写する工程、
(II-6)前記パターンが転写されたケイ素含有レジスト中間膜をマスクにして前記保護膜にエッチングでパターンを転写する工程、及び
(II-7)前記パターンが転写された保護膜をマスクにして前記被加工基板にパターンを形成する工程、
を有するパターン形成方法を提供する。
Further, the present invention provides a method for forming a pattern on a workpiece substrate, comprising the steps of:
(II-1) forming a protective film on a substrate to be processed using the protective film-forming composition;
(II-2) forming a silicon-containing resist intermediate film on the protective film using a silicon-containing resist intermediate film material;
(II-3) forming an organic anti-reflective coating on the silicon-containing resist intermediate film;
(II-4) forming a resist upper layer film on the organic antireflective film using a photoresist composition to form a four-layer film structure, and forming a circuit pattern on the resist upper layer film;
(II-5) a step of transferring a pattern to the organic antireflective film and the silicon-containing resist intermediate film by etching using the resist upper layer film on which the pattern has been formed as a mask;
(II-6) a step of transferring a pattern to the protective film by etching using the silicon-containing resist intermediate film to which the pattern has been transferred as a mask; and (II-7) a step of forming a pattern on the substrate to be processed using the protective film to which the pattern has been transferred as a mask.
The present invention provides a pattern forming method comprising the steps of:
また、本発明では、被加工基板にパターンを形成する方法であって、
(III-1)被加工基板上に上記の保護膜形成組成物を用いて保護膜を形成する工程、
(III-2)前記保護膜の上にケイ素酸化膜、ケイ素窒化膜、ケイ素酸化窒化膜、チタン酸化膜、チタン窒化膜から選ばれる無機ハードマスクを形成する工程、
(III-3)前記無機ハードマスクの上にフォトレジスト組成物を用いてレジスト上層膜を形成する工程、
(III-4)前記レジスト上層膜に回路パターンを形成する工程、
(III-5)前記パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにして前記無機ハードマスクにエッチングでパターンを転写する工程、
(III-6)前記パターンが転写された無機ハードマスクをマスクにして前記保護膜にエッチングでパターンを転写する工程、及び
(III-7)前記パターンが転写された保護膜をマスクにして前記被加工基板にパターンを形成する工程、
を有するパターン形成方法を提供する。
The present invention also provides a method for forming a pattern on a workpiece substrate, comprising the steps of:
(III-1) forming a protective film on a substrate to be processed using the protective film-forming composition;
(III-2) forming an inorganic hard mask selected from a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, a titanium oxide film, and a titanium nitride film on the protective film;
(III-3) forming a resist top layer film on the inorganic hard mask using a photoresist composition;
(III-4) forming a circuit pattern on the resist upper layer film;
(III-5) a step of transferring a pattern to the inorganic hard mask by etching using the resist top layer film on which the pattern has been formed as a mask;
(III-6) a step of transferring a pattern to the protective film by etching using the inorganic hard mask to which the pattern has been transferred as a mask; and (III-7) a step of forming a pattern on the substrate to be processed using the protective film to which the pattern has been transferred as a mask.
The present invention provides a pattern forming method comprising the steps of:
また、本発明では、被加工基板にパターンを形成する方法であって、
(IV-1)被加工基板上に上記の保護膜形成組成物を用いて保護膜を形成する工程、
(IV-2)前記保護膜の上にケイ素酸化膜、ケイ素窒化膜、ケイ素酸化窒化膜、チタン酸化膜、チタン窒化膜から選ばれる無機ハードマスクを形成する工程、
(IV-3)前記無機ハードマスクの上に有機反射防止膜を形成する工程、
(IV-4)前記有機反射防止膜上にフォトレジスト組成物を用いてレジスト上層膜を形成して4層膜構造とし、該レジスト上層膜に回路パターンを形成する工程、
(IV-5)前記パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにして前記有機反射防止膜と前記無機ハードマスクにエッチングでパターンを転写する工程、
(IV-6)前記パターンが転写された無機ハードマスクをマスクにして前記保護膜にエッチングでパターンを転写する工程、及び
(IV-7)前記パターンが転写された保護膜をマスクにして前記被加工基板にパターンを形成する工程、
を有するパターン形成方法を提供する。
The present invention also provides a method for forming a pattern on a workpiece substrate, comprising the steps of:
(IV-1) forming a protective film on a substrate to be processed using the protective film-forming composition;
(IV-2) forming an inorganic hard mask selected from a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, a titanium oxide film, and a titanium nitride film on the protective film;
(IV-3) forming an organic anti-reflective coating on the inorganic hard mask;
(IV-4) forming a resist upper layer film on the organic antireflective film using a photoresist composition to form a four-layer film structure, and forming a circuit pattern on the resist upper layer film;
(IV-5) a step of transferring a pattern to the organic anti-reflective film and the inorganic hard mask by etching using the resist top layer film on which the pattern has been formed as a mask;
(IV-6) a step of transferring a pattern to the protective film by etching using the inorganic hard mask to which the pattern has been transferred as a mask; and (IV-7) a step of forming a pattern on the substrate to be processed using the protective film to which the pattern has been transferred as a mask.
The present invention provides a pattern forming method comprising the steps of:
本発明の保護膜形成組成物は、ケイ素含有レジスト中間膜又は無機ハードマスクを用いた3層レジストプロセスや、これらに加えて有機反射防止膜を用いた4層レジストプロセスなどの種々のパターン形成方法に好適に用いることができる。半導体装置の製造工程において、このような本発明のパターン形成方法で回路パターンを形成すれば、歩留まり良く半導体装置を製造できる。更に、上記のように本発明の保護膜形成組成物を用いて形成した保護膜は良好なアルカリ性過酸化水素水耐性を有するため、アルカリ性過酸化水素水を用いたウェットエッチングプロセスにも適用可能である。 The protective film-forming composition of the present invention can be suitably used in various pattern formation methods, such as a three-layer resist process using a silicon-containing resist intermediate film or an inorganic hard mask, and in addition to these, a four-layer resist process using an organic anti-reflective film. If a circuit pattern is formed using such a pattern formation method of the present invention in the manufacturing process of a semiconductor device, the semiconductor device can be manufactured with a high yield. Furthermore, as described above, the protective film formed using the protective film-forming composition of the present invention has good resistance to alkaline hydrogen peroxide water, and therefore can also be applied to a wet etching process using alkaline hydrogen peroxide water.
また、前記無機ハードマスクを、CVD法あるいはALD法によって形成することが好ましい。 It is also preferable that the inorganic hard mask is formed by CVD or ALD.
本発明のパターン形成方法では、例えばこのような方法で無機ハードマスクを形成することができる。 In the pattern formation method of the present invention, for example, an inorganic hard mask can be formed in this manner.
また本発明では、前記(I-6)工程、又は(II-6)工程の後、更に、アルカリ性過酸化水素水を用いたウェットエッチングにより、前記パターンが転写されたケイ素含有レジスト中間膜を除去する工程を有するパターン形成方法とすることができる。 In addition, the present invention can be a pattern formation method that further includes a step of removing the silicon-containing resist intermediate film to which the pattern has been transferred by wet etching using alkaline hydrogen peroxide after the step (I-6) or (II-6).
本発明の保護膜形成組成物を用いて形成した保護膜は良好なアルカリ性過酸化水素水耐性を有するため、上記のようにアルカリ性過酸化水素水を用いたウェットエッチングでケイ素含有レジスト中間膜の除去を行うことができる。 The protective film formed using the protective film-forming composition of the present invention has good resistance to alkaline hydrogen peroxide, so that the silicon-containing resist intermediate film can be removed by wet etching using alkaline hydrogen peroxide as described above.
また本発明では、前記(I-7)工程、(II-7)工程、(III-7)工程、又は(IV-7)工程において、前記パターンが転写された保護膜をマスクにしてアルカリ性過酸化水素水を用いたウェットエッチングにより、前記被加工基板にパターンを転写する工程を有するパターン形成方法とすることができる。 In addition, in the present invention, in the step (I-7), step (II-7), step (III-7), or step (IV-7), the pattern forming method can include a step of transferring the pattern to the substrate to be processed by wet etching using alkaline hydrogen peroxide solution, using the protective film to which the pattern has been transferred as a mask.
本発明の保護膜形成組成物を用いて形成した保護膜は良好なアルカリ性過酸化水素水耐性を有するため、上記のようにアルカリ性過酸化水素水を用いたウェットエッチングで被加工基板へのパターン転写を行うことができる。 The protective film formed using the protective film-forming composition of the present invention has good resistance to alkaline hydrogen peroxide, so that a pattern can be transferred to a substrate to be processed by wet etching using alkaline hydrogen peroxide as described above.
また本発明では、前記(I-7)工程、(II-7)工程、(III-7)工程、又は(IV-7)工程において、前記パターンが転写された保護膜をマスクにしてイオン打込みを行うことにより、前記被加工基板をパターン加工する工程を有するパターン形成方法とすることができる。 In addition, in the present invention, the pattern forming method may include a step of performing ion implantation using the protective film to which the pattern has been transferred as a mask in step (I-7), step (II-7), step (III-7), or step (IV-7) to pattern the substrate to be processed.
このようなパターン形成方法は、特に表面に凹凸を有する基板のイオン打込み加工に好適である。 This type of pattern formation method is particularly suitable for ion implantation processing of substrates with uneven surfaces.
このとき、前記イオン打込みによって被加工基板をパターン加工する工程の後、更に、アルカリ性過酸化水素水を用いたウェットエッチングで、前記パターンが転写されたケイ素含有レジスト中間膜を除去する工程を有するようにしてもよい。 In this case, after the step of patterning the substrate to be processed by the ion implantation, a step of removing the silicon-containing resist intermediate film to which the pattern has been transferred by wet etching using alkaline hydrogen peroxide may be further included.
本発明の保護膜形成組成物を用いて形成した保護膜は良好なアルカリ性過酸化水素水耐性を有するため、上記のようにアルカリ性過酸化水素水を用いたウェットエッチングでイオン打込みによるパターン加工後のケイ素含有レジスト中間膜の除去を行うこともできる。 The protective film formed using the protective film-forming composition of the present invention has good resistance to alkaline hydrogen peroxide, so that the silicon-containing resist intermediate film after pattern processing by ion implantation can be removed by wet etching using alkaline hydrogen peroxide as described above.
また、前記回路パターンの形成において、波長が10nm以上300nm以下の光を用いたリソグラフィー、電子線による直接描画、ナノインプリンティング、又はこれらの組み合わせによって回路パターンを形成することが好ましい。 In addition, in forming the circuit pattern, it is preferable to form the circuit pattern by lithography using light having a wavelength of 10 nm or more and 300 nm or less, direct drawing with an electron beam, nanoimprinting, or a combination of these.
また、前記回路パターンの形成において、アルカリ現像又は有機溶剤によって回路パターンを現像することが好ましい。 In addition, in forming the circuit pattern, it is preferable to develop the circuit pattern using an alkaline developer or an organic solvent.
本発明のパターン形成方法では、このような回路パターンの形成手段及び現像手段を好適に用いることができる。 In the pattern formation method of the present invention, such circuit pattern forming means and developing means can be suitably used.
また、前記被加工基板として、半導体装置基板、又は該半導体装置基板上に金属膜、金属炭化膜、金属酸化膜、金属窒化膜、金属酸化炭化膜、及び金属酸化窒化膜のいずれかが成膜されたものを用いることが好ましい。 The substrate to be processed is preferably a semiconductor device substrate, or a semiconductor device substrate having a metal film, a metal carbide film, a metal oxide film, a metal nitride film, a metal oxide carbide film, or a metal oxide nitride film formed thereon.
このとき、前記被加工基板として、ケイ素、チタン、タングステン、ハフニウム、ジルコニウム、クロム、ゲルマニウム、銅、銀、金、アルミニウム、インジウム、ガリウム、ヒ素、パラジウム、鉄、タンタル、イリジウム、コバルト、マンガン、モリブデン、又はこれらの合金を含むものを用いることが好ましい。 In this case, it is preferable to use a substrate containing silicon, titanium, tungsten, hafnium, zirconium, chromium, germanium, copper, silver, gold, aluminum, indium, gallium, arsenic, palladium, iron, tantalum, iridium, cobalt, manganese, molybdenum, or an alloy thereof as the substrate to be processed.
本発明のパターン形成方法であれば、上記のような被加工基板を加工してパターンを形成することができる。 The pattern formation method of the present invention makes it possible to form a pattern by processing a substrate to be processed as described above.
以上説明したように、本発明の保護膜形成組成物は、基板の腐食が防止される不活性ガス中での成膜においても副生物を発生することなく硬化膜が形成でき、高度な埋め込みおよび平坦化特性を併せ持つ保護膜を形成するために有用である。また、本発明の保護膜形成組成物は、埋め込み/平坦化特性を有するとともに、耐熱性、エッチング耐性、密着性、アルカリ性過酸化水素水耐性等の諸特性を兼ね備えた保護膜を形成する材料となる。そのため、例えば、2層レジスト法、ケイ素含有中間膜を用いた3層レジスト法、ケイ素含有中間膜及び有機反射防止膜を用いた4層レジスト法といった多層レジスト法における保護膜材料、あるいは、半導体装置製造用平坦化材料として極めて有用である。また、本発明の保護膜形成組成物から形成される保護膜は、耐熱性に優れるため、当該保護膜上にCVDハードマスクを形成する場合でも熱分解による膜厚変動が無く、パターン形成に好適である。さらに、ウェットエッチング加工プロセスが用いられるパターン形成方法にも極めて有用である。 As described above, the protective film forming composition of the present invention can form a cured film without generating by-products even when formed in an inert gas that prevents corrosion of the substrate, and is useful for forming a protective film having both high filling and planarization properties. In addition, the protective film forming composition of the present invention is a material for forming a protective film that has filling/planarization properties and also has various properties such as heat resistance, etching resistance, adhesion, and alkaline hydrogen peroxide resistance. Therefore, it is extremely useful as a protective film material in multilayer resist methods such as a two-layer resist method, a three-layer resist method using a silicon-containing intermediate film, and a four-layer resist method using a silicon-containing intermediate film and an organic anti-reflective film, or as a planarization material for manufacturing semiconductor devices. In addition, the protective film formed from the protective film forming composition of the present invention has excellent heat resistance, so that even when a CVD hard mask is formed on the protective film, there is no film thickness variation due to thermal decomposition, and it is suitable for pattern formation. Furthermore, it is extremely useful for pattern formation methods using a wet etching processing process.
基板の腐食を防止するため、不活性ガス中の成膜条件、例えば、300℃以上においても副生物が発生することなく、基板上に形成されたパターンの埋め込みや平坦化特性に優れるだけでなく、基板加工時のドライエッチング耐性も良好な保護膜を形成できるとともに、当該保護膜上にCVDハードマスクを形成する場合においても、熱分解による保護膜の膜厚変動のなく、さらにはウェットエッチングプロセスへの高い適合性(即ち、アルカリ性過酸化水素水耐性)を有する保護膜形成組成物の開発が求められていた。 In order to prevent corrosion of the substrate, there was a demand for the development of a protective film-forming composition that can form a protective film that does not generate by-products even under film-forming conditions in an inert gas, for example at 300°C or higher, has excellent filling and planarizing properties for patterns formed on a substrate, and also has good resistance to dry etching during substrate processing. In addition, even when a CVD hard mask is formed on the protective film, there is no change in the thickness of the protective film due to thermal decomposition, and is highly compatible with wet etching processes (i.e., resistance to alkaline hydrogen peroxide).
本発明者らは、更に鋭意検討を重ね、上記一般式(1A)で示される少なくとも1つ以上のフッ素原子および水酸基を含むポリイミド構造を主骨格に有し、上記一般式(1B)、(1C)で示される、R1で示される三重結合を熱硬化基として有する基を末端基として導入した重合体、上記一般式(2A)で示される少なくとも1つ以上のフッ素原子を含むポリイミド構造と上記一般式(3A)で示される少なくとも1つ以上の水酸基を含むポリイミド構造とを主骨格に有し、上記一般式(1B)、(1C)で示される末端基を導入した重合体、又は上記一般式(2A)で示されるポリイミド構造を主骨格に有し上記一般式(1B)、(1C)で示される末端基を導入した重合体と、上記一般式(3A)で示されるポリイミド構造を主骨格に有し上記一般式(1B)、(1C)で示される末端基を導入した重合体との混合物を保護膜形成組成物に用いることで、空気中のみならず、不活性ガス中においても従来の下層膜材料と同等の熱硬化性を有し、かつ、熱流動性に優れるため高度な埋め込み/平坦化特性を有することを見出した。 The present inventors have further conducted intensive research and have discovered that a polyimide structure having at least one fluorine atom and one hydroxyl group represented by the above general formula (1A) in its main skeleton and a polyimide structure represented by the above general formulas (1B) and (1C) The present inventors have found that by using, in a protective film-forming composition, a polymer having, as an end group, a group having a triple bond as a thermosetting group, as represented by the general formula (1), a polymer having, in its main skeleton, a polyimide structure containing at least one fluorine atom, as represented by the general formula (2A), and a polyimide structure containing at least one hydroxyl group, as represented by the general formula (3A), and having an end group as represented by the general formula (1B) or (1C), or a mixture of a polymer having, in its main skeleton, a polyimide structure represented by the general formula (2A) and having an end group as represented by the general formula (1B) or (1C), and a polymer having, in its main skeleton, a polyimide structure represented by the general formula (3A) and having an end group as represented by the general formula (1B) or (1C), the protective film-forming composition has thermosetting properties equivalent to those of conventional underlayer film materials not only in air but also in an inert gas, and has excellent thermal fluidity and therefore has advanced filling/planarization properties.
また、上記保護膜形成組成物は、CVDハードマスクを形成する場合においても熱分解による塗布膜厚変動の無い高い耐熱性と基板への良好な密着性を有することを見出した。さらには、上記(I)、(II)で示される重合体、(III)で示される重合体の混合物を検討することにより、優れたアルカリ性過酸化水素水耐性を有する保護膜形成組成物を与えるものとなることを見出し、本発明を完成させた。 The inventors also found that the protective film-forming composition has high heat resistance and good adhesion to the substrate, without any change in coating thickness due to thermal decomposition, even when forming a CVD hard mask. Furthermore, they found that by examining a mixture of the polymers shown in (I) and (II) and the polymer shown in (III), a protective film-forming composition having excellent resistance to alkaline hydrogen peroxide water can be obtained, thus completing the present invention.
即ち、本発明は、(A)下記(I)及び(II)のうちのいずれかで表されるフッ素原子及び水酸基を有する重合体、又は下記(III)で表されるフッ素原子を有する重合体と水酸基を有する重合体との混合物、(I)下記一般式(1A)で示される少なくとも1つ以上のフッ素原子及び水酸基を含む繰り返し単位を有するものであって、末端基が下記一般式(1B)及び(1C)のいずれかで示される基のものである重合体、(II)下記一般式(2A)で示される少なくとも1つ以上のフッ素原子を含む繰り返し単位と、下記一般式(3A)で示される少なくとも1つ以上の水酸基を含む繰り返し単位とを有するものであって、末端基が下記一般式(1B)及び(1C)のいずれかで示される基のものである重合体、(III)下記一般式(2A)で示される少なくとも1つ以上のフッ素原子を含む繰り返し単位を有するものであって、末端基が下記一般式(1B)及び(1C)のいずれかで示される基のものである重合体と、下記一般式(3A)で示される少なくとも1つ以上の水酸基を含む繰り返し単位を有するものであって、末端基が下記一般式(1B)及び(1C)のいずれかで示される基のものである重合体との混合物、及び(B)有機溶剤を含有するものであるアルカリ性過酸化水素水に対する保護膜形成組成物である。
以下、本発明について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 The present invention is described in detail below, but is not limited to these.
<(A)成分>
本発明における(A)成分は、下記の重合体(I)及び重合体(II)のいずれか、又は重合体の混合物(III)である。
<Component (A)>
The component (A) in the present invention is either the following polymer (I) or polymer (II), or a mixture of polymers (III).
重合体(I)
本発明の保護膜形成組成物に用いられる保護膜形成用の重合体は、下記一般式(1A)で示される少なくとも1つ以上のフッ素原子及び水酸基を含む繰り返し単位を有するものであって、末端基が下記一般式(1B)及び(1C)のいずれかで示される基のものである重合体(重合体(I))である。
The polymer for forming a protective film used in the protective film-forming composition of the present invention is a polymer (polymer (I)) having a repeating unit containing at least one fluorine atom and one hydroxyl group, as represented by the following general formula (1A), and having an end group represented by either of the following general formulas (1B) and (1C).
上記(1A)、(1B)、(1C)のように予め閉環したポリイミド構造にしておくことでポリアミド酸などのポリイミド化合物の前駆体が熱閉環する際に副生する脱水などの脱離反応がなくなり、膜シュリンクが抑制され保護膜の平坦性を損なうことが無い。また、予め安定なイミド構造にしておくことによりポリアミド酸などのポリイミド化合物前駆体の平衡反応による分解などを抑制することができ保存安定性面でも優位となる。また、ポリイミド構造は耐熱性付与と伴に基板への密着力向上にも寄与する。密着力が向上することによりCVD法やALD法を用いた無機ハードマスクを保護膜直上に形成する際の膜剥がれを防止しプロセス裕度に優れた保護膜が形成可能となる。さらに、上記(1A)で示されるポリイミド構造の主骨格中にフッ素原子および水酸基を存在させることによりアルカリ性過酸化水素水耐性向上にも寄与する。これは、フッ素原子による保護膜のアルカリ性過酸化水素水への撥水性の効果と、水酸基による保護膜と被加工基板との密着性向上の効果が両方得られるため、アルカリ性過酸化水素水を用いたウェットエッチング中の剥離が抑制され、結果として良好なアルカリ性過酸化水素水耐性を示すものと考えられる。 By forming the polyimide structure in advance as in (1A), (1B), and (1C) above, the elimination reaction such as dehydration that occurs as a by-product when the precursor of the polyimide compound such as polyamic acid is thermally cyclized is eliminated, and the film shrink is suppressed and the flatness of the protective film is not impaired. In addition, by forming a stable imide structure in advance, the decomposition due to the equilibrium reaction of the polyimide compound precursor such as polyamic acid can be suppressed, and the storage stability is also superior. In addition, the polyimide structure contributes to improving adhesion to the substrate as well as imparting heat resistance. The improved adhesion prevents film peeling when an inorganic hard mask using the CVD method or the ALD method is formed directly on the protective film, making it possible to form a protective film with excellent process tolerance. Furthermore, the presence of fluorine atoms and hydroxyl groups in the main skeleton of the polyimide structure shown in (1A) above also contributes to improving resistance to alkaline hydrogen peroxide water. This is thought to be because fluorine atoms provide the protective film with water repellency against alkaline hydrogen peroxide, while hydroxyl groups provide improved adhesion between the protective film and the substrate being processed. This inhibits peeling during wet etching using alkaline hydrogen peroxide, resulting in good resistance to alkaline hydrogen peroxide.
上記式(1D)で示されるR1は熱架橋基として機能する。硬化性、耐熱性、原料入手の容易さからエチニル基、エチニルフェニル基であることが好ましい。 R1 in the above formula (1D) functions as a thermal crosslinking group, and is preferably an ethynyl group or an ethynylphenyl group in terms of curability, heat resistance, and ease of raw material availability.
上記一般式中のW1としては下記構造式などを例示することができ、これらの芳香環上に置換基を有してもよい。また、置換基としては、水酸基、トリフルオロメチル基、炭素数1~10のアルキル基、炭素数3~10のアルキニル基、アルケニル基、炭素数1~10のアルキルオキシ基、炭素数3~10のアルキニルオキシ基、アルケニルオキシ基、炭素数6~10のアリール基、ニトロ基、ハロゲン基、ニトリル基、炭素数1~10のアルコキシカルボニル基、炭素数1~10のアルカノイルオキシ基などを例示することができる。 Examples of W1 in the above general formula include the following structural formulas, which may have a substituent on the aromatic ring. Examples of the substituent include a hydroxyl group, a trifluoromethyl group, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkynyl group or alkenyl group having 3 to 10 carbon atoms, an alkyloxy group having 1 to 10 carbon atoms, an alkynyloxy group or alkenyloxy group having 3 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, a nitro group, a halogen group, a nitrile group, an alkoxycarbonyl group having 1 to 10 carbon atoms, and an alkanoyloxy group having 1 to 10 carbon atoms.
上記一般式中のW2としては下記構造式などを例示することができ、これらの芳香環上に置換基を有してもよい。また、置換基としては、水酸基、トリフルオロメチル基、炭素数1~10のアルキル基、炭素数3~10のアルキニル基、アルケニル基、炭素数1~10のアルキルオキシ基、炭素数3~10のアルキニルオキシ基、アルケニルオキシ基、炭素数6~10のアリール基、チオール基、ニトロ基、ハロゲン基、ニトリル基、スルホン酸基、炭素数1~10のアルコキシカルボニル基、炭素数1~10のアルカノイルオキシ基などを例示することができる。 Examples of W2 in the above general formula include the following structural formulas, and these may have a substituent on the aromatic ring. Examples of the substituent include a hydroxyl group, a trifluoromethyl group, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkynyl group or alkenyl group having 3 to 10 carbon atoms, an alkyloxy group having 1 to 10 carbon atoms, an alkynyloxy group or alkenyloxy group having 3 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, a thiol group, a nitro group, a halogen group, a nitrile group, a sulfonic acid group, an alkoxycarbonyl group having 1 to 10 carbon atoms, and an alkanoyloxy group having 1 to 10 carbon atoms.
1種類以上のW1とW2を上記のような有機基の組み合せとすることで熱流動性、耐熱性、密着性をより良いものとすることができる。W1とW2はそれぞれ1種類ずつでもよく、2種類以上の組み合わせでもよい。ただし、アルカリ性過酸化水素水耐性の観点から、選択されるW1とW2には少なくとも1つ以上のフッ素原子および水酸基を含まなくてはならない。即ち、W1とW2のうち少なくとも一方は1つ以上のフッ素原子を含み、W1とW2のうち少なくとも一方は1つ以上の水酸基を含む。 By using one or more types of W1 and W2 as a combination of organic groups as described above, it is possible to improve thermal fluidity, heat resistance, and adhesion. W1 and W2 may each be one type, or a combination of two or more types. However, from the viewpoint of resistance to alkaline hydrogen peroxide water, the selected W1 and W2 must contain at least one or more fluorine atoms and hydroxyl groups. That is, at least one of W1 and W2 contains one or more fluorine atoms, and at least one of W1 and W2 contains one or more hydroxyl groups.
さらに本発明の保護膜形成組成物に用いられる重合体(I)は、前記一般式(1A)中のW2に少なくとも1つ以上のフッ素原子及び水酸基を含むことが好ましい。 Furthermore, the polymer (I) used in the protective film-forming composition of the present invention preferably contains at least one fluorine atom and one hydroxyl group in W2 in the general formula (1A).
このような部分構造を主鎖に有することが密着性、優れたアルカリ性過酸化水素水耐性の両立の観点から好ましい。 Having such a partial structure in the main chain is preferable from the viewpoint of achieving both adhesion and excellent resistance to alkaline hydrogen peroxide solution.
さらに本発明の保護膜形成組成物に用いられる重合体(I)は、前記一般式(1A)中のW2が下記一般式(1E)で示される基であることが好ましい。
ヘキサフルオロイソプロピリデン基は主鎖に屈曲性が導入されることでイミド基同士の凝集が抑制するため、高度な埋め込み/平坦化特性と耐熱性とを両立することができる。さらに、上記一般式(1E)はヘキサフルオロイソプロピリデン基と水酸基を同時に有しているため、ヘキサフルオロイソプロピリデン基による保護膜のアルカリ性過酸化水素水への撥水性の効果と、水酸基による保護膜と被加工基板との密着性向上の効果が効率よく発揮されるため、アルカリ性過酸化水素水耐性の観点からも特に好ましい。 The hexafluoroisopropylidene group suppresses aggregation between imide groups by introducing flexibility into the main chain, making it possible to achieve both high-level embedding/flattening properties and heat resistance. Furthermore, since the above general formula (1E) simultaneously contains a hexafluoroisopropylidene group and a hydroxyl group, the hexafluoroisopropylidene group efficiently exerts the effect of water repellency of the protective film against alkaline hydrogen peroxide solution, and the hydroxyl group efficiently exerts the effect of improving adhesion between the protective film and the substrate to be processed, making it particularly preferable from the viewpoint of alkaline hydrogen peroxide solution resistance.
さらに本発明の保護膜形成組成物に用いられる重合体は、前記一般式(1A)中のW1が下記一般式(1F)で示される基であることが好ましい。
ヘキサフルオロイソプロピリデン基は主鎖に屈曲性が導入されることでイミド基同士の凝集が抑制するため、高度な埋め込み/平坦化特性と耐熱性とを両立することができる。さらに、ヘキサフルオロイソプロピリデン基はアルカリ性過酸化水素水への撥水性を向上できるので、アルカリ性過酸化水素水耐性の観点からも好ましい。また、上記の中でも主鎖の連結基としてヘキサフルオロイソプロピリデン基及びエーテル結合を有す構造が特に好ましい。エーテル結合は柔軟な連結基として機能し、熱流動性、溶剤溶解性を付与することが可能となるため、より高度な埋め込み/平坦化特性と耐熱性とを両立することができる。 The hexafluoroisopropylidene group suppresses aggregation between imide groups by introducing flexibility into the main chain, making it possible to achieve both high-level filling/planarization properties and heat resistance. Furthermore, the hexafluoroisopropylidene group can improve water repellency to alkaline hydrogen peroxide solution, so it is also preferable from the viewpoint of resistance to alkaline hydrogen peroxide solution. Among the above, a structure having a hexafluoroisopropylidene group and an ether bond as a linking group of the main chain is particularly preferable. The ether bond functions as a flexible linking group and can impart thermal fluidity and solvent solubility, making it possible to achieve both high-level filling/planarization properties and heat resistance.
さらに上記の重合体(I)のMw(重量平均分子量)が1000~10000であることが好ましく、1000~8000であることがより好ましく、1500~5000であることがさらに好ましい。なお、本発明において、重量平均分子量は、テトラヒドロフランを溶離液とした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の重量平均分子量(Mw)とすることができる。 Furthermore, the Mw (weight average molecular weight) of the above polymer (I) is preferably 1000 to 10000, more preferably 1000 to 8000, and even more preferably 1500 to 5000. In the present invention, the weight average molecular weight can be the polystyrene-equivalent weight average molecular weight (Mw) determined by gel permeation chromatography (GPC) using tetrahydrofuran as an eluent.
このような分子量であれば、有機溶剤への溶解性を確保でき、ベーク時に生じる昇華物を抑制することができる。また(A)成分の重合体(保護膜形成用重合体)の熱流動性が良好なものとなるため、保護膜形成組成物に配合した際に、基板上に形成されている微細構造を良好に埋め込むことが可能になるだけでなく、基板全体が平坦となる保護膜を形成することができる。 With such a molecular weight, solubility in organic solvents can be ensured and the generation of sublimates during baking can be suppressed. In addition, the polymer of component (A) (polymer for forming a protective film) has good thermal fluidity, so that when it is incorporated into a protective film-forming composition, not only can it effectively embed the microstructures formed on the substrate, but it can also form a protective film that flattens the entire substrate.
重合体(II)
また(A)フッ素原子及び水酸基を有する重合体としては、下記一般式(2A)で示される少なくとも1つ以上のフッ素原子を含む繰り返し単位と、下記一般式(3A)で示される少なくとも1つ以上の水酸基を含む繰り返し単位とを有するものであって、末端基が下記一般式(1B)及び(1C)のいずれかで示される基のものである重合体(重合体(II))とすることもできる。
The polymer (A) having a fluorine atom and a hydroxyl group may also be a polymer (polymer (II)) having a repeating unit containing at least one fluorine atom, represented by the following general formula (2A), and a repeating unit containing at least one hydroxyl group, represented by the following general formula (3A), and having a terminal group represented by any one of the following general formulas (1B) and (1C):
本発明で用いる(A)重合体は、ポリイミド構造の主骨格中にフッ素原子および水酸基を存在させることによりアルカリ性過酸化水素水耐性向上に寄与する。このため、(A)重合体は、一つの繰り返し単位中にフッ素原子および水酸基の両方を有する重合体(I)に限られず、フッ素原子のみを有する繰り返し単位と水酸基のみを有する繰り返し単位との共重合体(重合体(II))であってもよい。重合体(I)と同様、重合体(II)も良好な埋め込み/平坦化特性、耐熱性、密着性、及びアルカリ性過酸化水素水耐性を与えるものである。 The polymer (A) used in the present invention contributes to improving resistance to alkaline hydrogen peroxide by having fluorine atoms and hydroxyl groups in the main skeleton of the polyimide structure. Therefore, the polymer (A) is not limited to the polymer (I) having both fluorine atoms and hydroxyl groups in one repeating unit, but may be a copolymer (polymer (II)) of a repeating unit having only fluorine atoms and a repeating unit having only hydroxyl groups. Like the polymer (I), the polymer (II) also provides good filling/planarization properties, heat resistance, adhesion, and resistance to alkaline hydrogen peroxide.
上記一般式(2A)で示される少なくとも1つ以上のフッ素原子を含む繰り返し単位中、W3は1種類以上のフッ素原子を含んでいてもよい4価の有機基であれば特に限定はされないが、例えば、W1の具体例として上述したもののうち、水酸基を含まない基とすることができる。W4は1種類以上のフッ素原子を含んでいてもよい2価の有機基であれば特に限定はされないが、例えば、W2の具体例として上述したもののうち、水酸基を含まない基とすることができる。ただし、W3とW4のうち少なくとも一方は1つ以上のフッ素原子を含む。 In the repeating unit containing at least one or more fluorine atoms represented by the above general formula (2A), W3 is not particularly limited as long as it is a tetravalent organic group that may contain one or more types of fluorine atoms, but for example, it can be a group that does not contain a hydroxyl group among the above-mentioned specific examples of W1 . W4 is not particularly limited as long as it is a divalent organic group that may contain one or more types of fluorine atoms, but for example, it can be a group that does not contain a hydroxyl group among the above-mentioned specific examples of W2 . However, at least one of W3 and W4 contains one or more fluorine atoms.
上記一般式(3A)で示される少なくとも1つ以上の水酸基を含む繰り返し単位中、W5は1種類以上の水酸基を含んでいてもよい4価の有機基であれば特に限定はされないが、例えば、W1の具体例として上述したもののうち、フッ素原子を含まない基とすることができる。W6は1種類以上の水酸基を含んでいてもよい2価の有機基であれば特に限定はされないが、例えば、W2の具体例として上述したもののうち、フッ素原子を含まない基とすることができる。ただし、W5とW6のうち少なくとも一方は1つ以上の水酸基を含む。 In the repeating unit containing at least one hydroxyl group represented by the above general formula (3A), W5 is not particularly limited as long as it is a tetravalent organic group that may contain one or more types of hydroxyl groups, but for example, it can be a group that does not contain a fluorine atom among the specific examples of W1 . W6 is not particularly limited as long as it is a divalent organic group that may contain one or more types of hydroxyl groups, but for example, it can be a group that does not contain a fluorine atom among the specific examples of W2 . However, at least one of W5 and W6 contains one or more hydroxyl groups.
重合体(II)の末端基の構造、及び重量平均分子量については、重合体(I)で説明した通りである。 The end group structure and weight average molecular weight of polymer (II) are as described for polymer (I).
重合体の混合物(III)
また、本発明の(A)成分は、上記一般式(2A)で示される繰り返し単位と上記一般式(3A)で示される繰り返し単位との共重合体(重合体(II))の他にも、上記一般式(2A)で示される繰り返し単位を有する重合体(重合体(III-1))と上記一般式(3A)で示される繰り返し単位を有する重合体(重合体(III-2))との混合物(重合体の混合物(III))とすることもできる。
Polymer Mixture (III)
Furthermore, the component (A) of the present invention may be a copolymer (polymer (II)) of a repeating unit represented by the general formula (2A) and a repeating unit represented by the general formula (3A), or a mixture (polymer mixture (III)) of a polymer having a repeating unit represented by the general formula (2A) and a polymer having a repeating unit represented by the general formula (3A) (polymer (III-1)).
重合体(III-1)は、上記一般式(2A)で示される少なくとも1つ以上のフッ素原子を含む繰り返し単位を有するものであって、末端基が上記一般式(1B)及び(1C)のいずれかで示される基のものである重合体である。重合体(III-1)中、上記一般式(2A)で示される繰り返し単位、上記一般式(1B)及び(1C)のいずれかで示される末端基の構造、及び重量平均分子量については、重合体(II)のところで説明した通りである。 Polymer (III-1) is a polymer having a repeating unit containing at least one fluorine atom, as shown in the above general formula (2A), and an end group represented by either of the general formulas (1B) and (1C). In polymer (III-1), the repeating unit represented by the above general formula (2A), the structure of the end group represented by either of the general formulas (1B) and (1C), and the weight average molecular weight are as explained in the section on polymer (II).
重合体(III-2)は、上記一般式(3A)で示される少なくとも1つ以上の水酸基を含む繰り返し単位を有するものであって、末端基が上記一般式(1B)及び(1C)のいずれかで示される基のものである重合体である。重合体(III-2)中、上記一般式(3A)で示される繰り返し単位、上記一般式(1B)及び(1C)のいずれかで示される末端基の構造、及び重量平均分子量については、重合体(II)のところで説明した通りである。 Polymer (III-2) is a polymer having repeating units containing at least one hydroxyl group, as shown in the above general formula (3A), and having a terminal group represented by either of the general formulas (1B) and (1C). In polymer (III-2), the repeating units represented by the above general formula (3A), the structure of the terminal group represented by either of the general formulas (1B) and (1C), and the weight average molecular weight are as explained in the section on polymer (II).
本発明における(A)成分は、必ずしもポリイミド構造の主骨格中のフッ素原子および水酸基の両方が同じ重合体中に含まれていなくてもよく、ポリイミド構造の主骨格中のフッ素原子とポリイミド構造の主骨格中の水酸基とが別々の重合体中に含まれていても、同様にアルカリ性過酸化水素水耐性を向上させることができる。したがって、重合体(I)、(II)と同様、重合体の混合物(III)も良好な埋め込み/平坦化特性、耐熱性、密着性、及びアルカリ性過酸化水素水耐性を与えるものである。 In the present invention, the component (A) does not necessarily have to contain both the fluorine atom and the hydroxyl group in the main skeleton of the polyimide structure in the same polymer. Even if the fluorine atom in the main skeleton of the polyimide structure and the hydroxyl group in the main skeleton of the polyimide structure are contained in separate polymers, the alkaline hydrogen peroxide resistance can be improved in the same way. Therefore, like the polymers (I) and (II), the polymer mixture (III) also provides good filling/planarization properties, heat resistance, adhesion, and alkaline hydrogen peroxide resistance.
[(A)重合体の製造方法]
(A)成分の重合体の製造方法を、重合体(I)を例に説明するが、重合体(II)、重合体(III-1)、及び重合体(III-2)も同様の方法で製造することができる。
[(A) Method for producing polymer]
The method for producing the polymer of component (A) will be described taking polymer (I) as an example, but polymer (II), polymer (III-1), and polymer (III-2) can also be produced by the same method.
本発明の保護膜形成組成物に用いられる重合体を得る手段としては、下記に示されるジアミンとテトラカルボン酸無水物のいずれかを過剰に仕込み、末端にアミノ基またはカルボン酸無水物活性末端を有するポリアミド酸中間体(STEP1)を得る。その後、末端封止剤としてR1を置換基として持つフタル酸無水物誘導体またはアニリン誘導体によりポリイミド前駆体(STEP2)を合成後、さらに熱的または化学的イミド化(STEP3)を行うことにより(A)成分の重合体を合成することが出来る。STEP1のポリアミド酸化合物を合成する際に用いるジアミン化合物またはテトラカルボン酸無水物、STEP2の末端封止に用いるフタル酸無水物誘導体またはアニリン誘導体は単独または2種以上用いることもできる。これらは要求される特性に応じて適宜選択し組み合わせることができる。下記式中のW1、W2、R1は先記と同じである。
As a means for obtaining the polymer used in the protective film-forming composition of the present invention, either one of the diamines and tetracarboxylic anhydrides shown below is charged in excess to obtain a polyamic acid intermediate (STEP 1) having an amino group or a carboxylic anhydride active end at the end. Thereafter, a polyimide precursor (STEP 2) is synthesized using a phthalic anhydride derivative or an aniline derivative having R 1 as a substituent as an end-capping agent, and then thermal or chemical imidization (STEP 3) is performed to synthesize the polymer of component (A). The diamine compound or tetracarboxylic anhydride used in synthesizing the polyamic acid compound in
(ジアミン過剰条件)
(テトラカルボン酸過剰条件)
STEP1で示されるポリアミド酸中間体の合成は、通常、有機溶媒中で室温または必要に応じて冷却または加熱下で行うことが出来る。用いられる溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、グリセロール、エチ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、プロピレングリコールモノエチルエーテル等のアルコール類、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン等のエーテル類、塩化メチレン、クロロホルム、ジクロロエタン、トリクロロエチレン等の塩素系溶剤類、ヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、クメン等の炭化水素類、アセトニトリル等のニトリル類、アセトン、エチルメチルケトン、イソブチルメチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n-ブチル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、γ-ブチロラクトンなどのエステル類、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N,N-ジメチルホルムアミド、ヘキサメチルホスホリックトリアミド等の非プロトン性極性溶媒類等を例示でき、これらを単独あるいは2種類以上を混合して用いることができる。
The synthesis of the polyamic acid intermediate shown in
これらの合成には必要に応じて塩基触媒を用いることも可能であり、塩基触媒としては炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウム、炭酸セシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水素化ナトリウム、リン酸カリウム等の無機塩基化合物、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、N,N-ジメチルアニリン、ピリジン、4-ジメチルアミノピリジン等の有機塩基類が挙げられ、これらを単独でも2種以上を組み合わせて用いてもよい。 In these syntheses, a base catalyst can be used as necessary. Examples of base catalysts include inorganic base compounds such as sodium bicarbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, calcium carbonate, cesium carbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium hydride, and potassium phosphate, and organic bases such as triethylamine, diisopropylethylamine, N,N-dimethylaniline, pyridine, and 4-dimethylaminopyridine. These may be used alone or in combination of two or more.
反応方法としてはジアミン化合物、テトラカルボン酸無水物を溶媒中に一括で仕込む方法、ジアミン化合物、テトラカルボン酸無水物を各々または混合し、分散または溶解したものを滴下して仕込む方法、ジアミン化合物、テトラカルボン酸無水物のいずれか一方を溶媒中に分散または溶解後、溶剤に分散または溶解したもう一方を滴下して仕込む方法などがある。また、ジアミン化合物、テトラカルボン酸無水物をそれぞれ複数種類仕込む場合は、あらかじめ混合し反応させる方法としてもよいし、個別に順次反応させることもできる。触媒を用いる場合は、ジアミン化合物またはテトラカルボン酸無水物と一括に仕込む方法、触媒をあらかじめ分散または溶解した後に滴下する方法などが挙げられる。ジアミン化合物とテトラカルボン酸無水物を所望のMw範囲になるように任意の割合で仕込比率を調整することが可能である。例えば、次工程の末端封止剤としてアニリン誘導体を用いる際はジアミン化合物に対してテトラカルボン酸無水物を過剰に用いればよく、末端封止剤としてフタル酸無水物を用いる際はテトラカルボン酸無水物に対してジアミン化合物を過剰に用いることでポリアミド中間体を合成できる。得られたポリアミド酸中間体の反応溶液はSTEP2の末端封止反応に続けて進むこともできるが、反応中間体として系内に存在する未反応の原料、触媒等を除去するために有機溶剤へ希釈後、分液洗浄や貧溶剤で晶出して粉体として回収することもできる。
The reaction method includes a method of charging the diamine compound and the tetracarboxylic anhydride in a solvent all at once, a method of dropping the diamine compound and the tetracarboxylic anhydride dispersed or dissolved separately or mixed together, and a method of dropping one of the diamine compound and the tetracarboxylic anhydride dispersed or dissolved in a solvent and then dropping the other. In addition, when multiple types of diamine compounds and tetracarboxylic anhydrides are charged, they may be mixed and reacted in advance, or they can be reacted individually and sequentially. When a catalyst is used, the diamine compound or the tetracarboxylic anhydride are charged in a lump, and the catalyst is dispersed or dissolved in advance and then dropped. It is possible to adjust the charging ratio of the diamine compound and the tetracarboxylic anhydride to any ratio so that the Mw range of the desired range is obtained. For example, when an aniline derivative is used as the end-capping agent in the next step, the tetracarboxylic anhydride is used in excess relative to the diamine compound, and when phthalic anhydride is used as the end-capping agent, the diamine compound is used in excess relative to the tetracarboxylic anhydride to synthesize a polyamide intermediate. The resulting polyamic acid intermediate reaction solution can be continued to the terminal blocking reaction in
STEP2の末端封止工程は、上記のポリアミド酸中間体の反応液(粉体で回収した場合はあらかじめ溶液化後)について、末端封止剤との反応を行う。反応溶剤、反応触媒はSTEP1のポリアミド酸中間体と同じものを用いることができる。また、反応方法については基質がジアミン化合物とテトラカルボン酸無水物の代わりにポリアミド酸中間体と末端封止剤としてアニリン誘導体またはフタル酸無水物を用いるだけで、STEP1と同様の方法で行うことができる。得られたポリイミド前駆体の反応溶液はSTEP3のイミド化反応に続けて進むこともできるが、反応中間体として系内に存在する未反応の原料、触媒等を除去するために有機溶剤へ希釈後、分液洗浄や貧溶剤で晶出して粉体として回収することもできる。
In the terminal blocking step of
STEP3で示されるイミド化工程は、熱的または化学的イミド化により行うことができる。これらの方法は目的とするイミド化合物の架橋基の熱安定性、導入された置換基と化学的イミド化時に使用する試薬との反応性に応じて適宜、選択することができる。
The imidization step shown in
熱的イミド化を行う場合は、STEP2で得られたポリアミド酸の反応液(粉体で回収した場合はあらかじめ可溶な溶剤に溶解したもの)に、水と共沸可能な溶剤を添加し、100℃~250℃に加熱し、生成する水を除去しながら脱水閉環反応によりイミド化を行う。 When thermal imidization is performed, a solvent capable of forming an azeotropic mixture with water is added to the reaction liquid of the polyamic acid obtained in STEP 2 (if it is recovered as a powder, it is dissolved in a soluble solvent beforehand), and the mixture is heated to 100°C to 250°C. The imidization is performed by a dehydration ring-closing reaction while removing the water that is produced.
水と共沸可能な溶剤としては、γ-ブチロラクトンなどのエステル類、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N,N-ジメチルホルムアミドなどの極性溶剤、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレンなどの非極性溶媒などを用いることができ、これらの溶剤を単独または混合して加熱を行い閉環によって生成した水を系外に留出させながら脱水を行うことが好ましい。 Examples of solvents that can form an azeotropic mixture with water include esters such as γ-butyrolactone, polar solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, and N,N-dimethylformamide, and non-polar solvents such as benzene, toluene, xylene, and mesitylene. It is preferable to use these solvents alone or in combination and heat them to distill off the water produced by ring closure from the system while dehydrating.
化学的イミド化を行う場合は、STEP2で得られたポリイミド前駆体の反応液(粉体で回収した場合はあらかじめ可溶な溶剤に溶解したもの)に、塩基触媒と脱水剤として酸無水物などを添加し加熱しイミド化を行う。 When chemical imidization is performed, the reaction liquid of the polyimide precursor obtained in STEP 2 (if it is recovered as a powder, it is dissolved in a soluble solvent beforehand) is added with a base catalyst and an acid anhydride or the like as a dehydrating agent, and the mixture is heated to perform imidization.
化学的イミド化に用いる塩基触媒としてはピリジン、トリエチルアミン、トリメチルアミン、トリブチルアミン、トリオクチルアミンなどを挙げることができ、この中でピリジンは反応を進行させるのに適度な塩基性を持つので好ましい。脱水剤としては、無水酢酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、トリフルオロ酢酸無水物、ポリリン酸、五酸化リン、五塩化リン、塩化チオニルなどを挙げることができ、反応後の精製の観点から無水酢酸が好ましい。また、塩基触媒、脱水剤は各々、単独または2種類以上混合して用いても良く、これらは目的とする化合物の要求性能に合せてイミド化率を触媒量、脱水剤量、反応温度、反応時間を調節することにより適宜、コントロールすることができる。 Examples of base catalysts used in chemical imidization include pyridine, triethylamine, trimethylamine, tributylamine, and trioctylamine. Among these, pyridine is preferred because it has an appropriate basicity for promoting the reaction. Examples of dehydrating agents include acetic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, trifluoroacetic anhydride, polyphosphoric acid, phosphorus pentoxide, phosphorus pentachloride, and thionyl chloride. From the viewpoint of purification after the reaction, acetic anhydride is preferred. In addition, the base catalyst and dehydrating agent may be used alone or in combination of two or more types. The imidization rate can be appropriately controlled by adjusting the amount of catalyst, amount of dehydrating agent, reaction temperature, and reaction time according to the required performance of the target compound.
このときに用いられる溶媒としては、上記反応に不活性な溶剤であれば特に制限はないが、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン等のエーテル類、塩化メチレン、クロロホルム、ジクロロエタン、トリクロロエチレン等の塩素系溶剤類、ヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、クメン等の炭化水素類、アセトニトリル等のニトリル類、アセトン、エチルメチルケトン、イソブチルメチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n-ブチル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、γ-ブチロラクトンなどのエステル類、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N,N-ジメチルホルムアミド、ヘキサメチルホスホリックトリアミド等の非プロトン性極性溶媒類等を例示でき、これらを単独または混合して用いることができる。 The solvent used in this case is not particularly limited as long as it is inert to the above reaction, but examples include ethers such as diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, etc.; chlorine-based solvents such as methylene chloride, chloroform, dichloroethane, trichloroethylene, etc.; hydrocarbons such as hexane, heptane, benzene, toluene, xylene, cumene, etc.; nitriles such as acetonitrile, etc.; ketones such as acetone, ethyl methyl ketone, isobutyl methyl ketone, cyclohexanone, etc.; esters such as methyl acetate, ethyl acetate, n-butyl acetate, propylene glycol methyl ether acetate, γ-butyrolactone, etc.; aprotic polar solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, N,N-dimethylformamide, hexamethylphosphoric triamide, etc., which can be used alone or in combination.
反応終了後、保護膜形成組成物としてそのまま用いてもよいが、系内に存在する未反応の原料、触媒等を除去するために有機溶剤へ希釈後、分液洗浄を行って回収することもできる。 After the reaction is complete, the composition may be used as is as a protective film-forming composition, but it may also be diluted with an organic solvent to remove unreacted raw materials, catalysts, etc. present in the system, and then recovered by separation and washing.
分液洗浄に使用する有機溶剤としては、化合物を溶解でき、水と混合すると2層分離するものであれば特に制限はないが、ヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素類、酢酸エチル、酢酸n-ブチル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート等のエステル類、メチルエチルケトン、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、メチル-tert-ブチルエーテル、エチルシクロペンチルメチルエーテル等のエーテル類、塩化メチレン、クロロホルム、ジクロロエタン、トリクロロエチレン等の塩素系溶剤類、及びこれらの混合物等を挙げることができる。この際に使用する洗浄水としては、通常、脱イオン水や超純水と呼ばれているものを使用すればよい。洗浄回数は1回以上であればよいが、10回以上洗浄しても洗浄しただけの効果は得られるとは限らないため、好ましくは1~5回程度である。 The organic solvent used for the separation washing is not particularly limited as long as it can dissolve the compound and separate into two layers when mixed with water, but examples of the organic solvent include hydrocarbons such as hexane, heptane, benzene, toluene, and xylene, esters such as ethyl acetate, n-butyl acetate, and propylene glycol methyl ether acetate, ketones such as methyl ethyl ketone, methyl amyl ketone, cyclohexanone, and methyl isobutyl ketone, ethers such as diethyl ether, diisopropyl ether, methyl-tert-butyl ether, and ethylcyclopentyl methyl ether, chlorine-based solvents such as methylene chloride, chloroform, dichloroethane, and trichloroethylene, and mixtures thereof. The washing water used in this case is usually what is called deionized water or ultrapure water. The number of washings may be one or more times, but since washing ten or more times does not necessarily provide the same effect as washing, it is preferable to wash the material one to five times.
分液洗浄の際に系内の未反応原料または酸性成分を除去するため、塩基性水溶液で洗浄を行ってもよい。塩基としては、具体的には、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ金属の炭酸塩、アルカリ土類金属の水酸化物、アルカリ土類金属の炭酸塩、アンモニア、及び有機アンモニウム等が挙げられる。 In order to remove unreacted raw materials or acidic components from the system during separation washing, washing may be performed with a basic aqueous solution. Specific examples of bases include alkali metal hydroxides, alkali metal carbonates, alkaline earth metal hydroxides, alkaline earth metal carbonates, ammonia, and organic ammonium.
更に、分液洗浄の際に系内の未反応原料、金属不純物または塩基成分を除去するため、酸性水溶液で洗浄を行ってもよい。酸としては、具体的には、塩酸、臭化水素酸、硫酸、硝酸、リン酸、ヘテロポリ酸等の無機酸類、シュウ酸、フマル酸、マレイン酸、トリフルオロ酢酸、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等の有機酸類等が挙げられる。 Furthermore, in order to remove unreacted raw materials, metal impurities or base components from the system during separation washing, washing with an acidic aqueous solution may be performed. Specific examples of acids include inorganic acids such as hydrochloric acid, hydrobromic acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid and heteropolyacids, and organic acids such as oxalic acid, fumaric acid, maleic acid, trifluoroacetic acid, methanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid and trifluoromethanesulfonic acid.
上記の塩基性水溶液、酸性水溶液による分液洗浄はいずれか一方のみでもよいが、組み合わせて行うこともできる。分液洗浄は、塩基性水溶液、酸性水溶液の順に行うのが金属不純物除去の観点から好ましい。 Either the above-mentioned separation washing with a basic aqueous solution or an acidic aqueous solution may be performed, or a combination of the two may be performed. From the viewpoint of removing metal impurities, it is preferable to perform the separation washing in the order of a basic aqueous solution and then an acidic aqueous solution.
上記の塩基性水溶液、酸性水溶液による分液洗浄後、続けて中性の水で洗浄してもよい。洗浄回数は1回以上行えばよいが、好ましくは1~5回程度である。中性水としては、上記で述べた脱イオン水や超純水等を使用すればよい。洗浄回数は1回以上であればよいが、回数が少なくては塩基成分、酸性成分を除去できないことがある。10回以上洗浄しても洗浄しただけの効果は得られるとは限らないため、好ましくは1~5回程度である。
After the above-mentioned separation washing with the basic aqueous solution or acidic aqueous solution, washing with neutral water may be performed subsequently. Washing may be performed at least once, but preferably 1 to 5 times. As the neutral water, the above-mentioned deionized water or ultrapure water may be used. Washing may be performed at least once, but if the number of times is too few, the basic and acidic components may not be removed.
更に、分液操作後の反応生成物は減圧又は常圧で溶剤を濃縮乾固又は晶出操作を行い粉体として回収することもできるが、保護膜形成組成物を調製する際の操作性改善のため、適度な濃度の溶液状態にしておくことも可能である。このときの濃度としては、0.1~50質量%が好ましく、より好ましくは0.5~30質量%である。このような濃度であれば、粘度が高くなりにくいことから操作性を損なうことを防止することができ、また、溶剤の量が過大となることがないことから経済的になる。 Furthermore, the reaction product after the separation operation can be recovered as a powder by concentrating the solvent to dryness or crystallizing it under reduced or normal pressure, but it can also be left in a solution state of a moderate concentration to improve operability when preparing the protective film-forming composition. The concentration in this case is preferably 0.1 to 50% by mass, and more preferably 0.5 to 30% by mass. At such a concentration, the viscosity is unlikely to increase, preventing a loss of operability, and the amount of solvent is not excessive, making it economical.
このときの溶剤としては、反応生成物((A)成分の重合体)を溶解できるものであれば特に制限はないが、具体例を挙げると、シクロヘキサノン、メチル-2-アミルケトン等のケトン類;3-メトキシブタノール、3-メチル-3-メトキシブタノール、1-メトキシ-2-プロパノール、1-エトキシ-2-プロパノール等のアルコール類、プロピ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、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸ブチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、酢酸tert-ブチル、プロピオン酸tert-ブチル、プロピレングリコールモノtert-ブチルエーテルアセテート等のエステル類が挙げられ、これらを単独あるいは2種類以上を混合して用いることができる。 The solvent used in this case is not particularly limited as long as it can dissolve the reaction product (polymer of component (A)). Specific examples include ketones such as cyclohexanone and methyl-2-amyl ketone; alcohols such as 3-methoxybutanol, 3-methyl-3-methoxybutanol, 1-methoxy-2-propanol, and 1-ethoxy-2-propanol; ethers such as propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, and diethylene glycol dimethyl ether; and esters such as propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl lactate, ethyl pyruvate, butyl acetate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, tert-butyl acetate, tert-butyl propionate, and propylene glycol mono-tert-butyl ether acetate. These can be used alone or in combination of two or more.
上記のポリイミドの合成には、重合体の主鎖を構成するジアミン化合物、テトラカルボン酸無水物誘導体、末端封止めに用いられるフタル酸誘導体、アニリン誘導体を要求性能に合わせて組み合わせることが可能である。具体的には溶剤溶解性、密着性、埋め込み/平坦化特性の向上に寄与する置換基、エッチング耐性、成膜性に寄与する置換基、アルカリ性過酸化水素水耐性に寄与する置換基などを所望の要求性能に合せて導入することができる。これらの重合体を用いた保護膜形成組成物は埋め込み/平坦化特性と耐熱性、アルカリ性過酸化水素水耐性を高い次元で両立することが可能である。 In the synthesis of the above polyimide, it is possible to combine diamine compounds constituting the main chain of the polymer, tetracarboxylic anhydride derivatives, phthalic acid derivatives used for terminal blocking, and aniline derivatives according to the required performance. Specifically, it is possible to introduce substituents that contribute to improving solvent solubility, adhesion, and filling/planarization properties, substituents that contribute to etching resistance and film-forming properties, and substituents that contribute to alkaline hydrogen peroxide resistance, etc., according to the desired required performance. Protective film-forming compositions using these polymers are able to achieve a high level of both filling/planarization properties, heat resistance, and alkaline hydrogen peroxide resistance.
以上のように、(A)成分の重合体であれば、400℃以上の耐熱性、高度な埋め込み/平坦化特性及びアルカリ性過酸化水素水耐性を併せ持つ保護膜形成組成物を与えるものとなる。 As described above, the polymer of component (A) provides a protective film-forming composition that has heat resistance of 400°C or higher, high-level filling/planarization properties, and alkaline hydrogen peroxide resistance.
なお、本発明において、平坦化特性とは、基板の表面を平坦化する性能のことである。本発明の保護膜形成組成物であれば、例えば、図1に示されるように、基板1上に保護膜形成組成物3’を塗布し、加熱して保護膜3を形成することによって、基板1における100nmの段差を30nm以下まで低減することが可能である。なお、図1に示される段差形状は、半導体装置製造用基板における段差形状の典型例を示すものであって、本発明の保護膜形成組成物によって平坦化することのできる基板の段差形状は、もちろんこれに限定されるものではない。
In the present invention, the planarization characteristic refers to the ability to planarize the surface of a substrate. For example, as shown in FIG. 1, the protective film-forming composition of the present invention can reduce a 100 nm step in the
<保護膜形成組成物>
本発明では、アルカリ性過酸化水素水に対する保護膜形成組成物であって、(A)上述の重合体又は重合体の混合物、及び(B)有機溶剤を含有する保護膜形成組成物を提供する。なお、本発明の保護膜形成組成物において、上述の(A)成分は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
<Protective film forming composition>
The present invention provides a protective film-forming composition for alkaline hydrogen peroxide solution, which contains (A) the above-mentioned polymer or polymer mixture, and (B) an organic solvent. In the protective film-forming composition of the present invention, the above-mentioned component (A) can be used alone or in combination of two or more.
本発明の保護膜形成組成物において使用可能な有機溶剤としては、上記のベースポリマー、及び後述の酸発生剤、架橋剤、その他添加剤等の材料に含まれる構成成分が溶解するものであれば特に制限はない。具体的には、特開2007-199653号公報中の(0091)~(0092)段落に記載されている溶剤などの沸点が180℃未満の溶剤を使用することができる。中でも、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、2-ヘプタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン及びこれらのうち2種以上の混合物が好ましく用いられる。有機溶剤の配合量は、(A)成分100質量部に対して好ましくは200~10,000質量部、より好ましくは300~5,000質量部である。 The organic solvent that can be used in the protective film-forming composition of the present invention is not particularly limited as long as it dissolves the components contained in the above-mentioned base polymer, and the materials such as the acid generator, crosslinking agent, and other additives described below. Specifically, solvents with a boiling point of less than 180°C, such as those described in paragraphs (0091) to (0092) of JP-A-2007-199653, can be used. Among them, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, 2-heptanone, cyclopentanone, cyclohexanone, and mixtures of two or more of these are preferably used. The amount of the organic solvent is preferably 200 to 10,000 parts by mass, more preferably 300 to 5,000 parts by mass, per 100 parts by mass of component (A).
このような保護膜形成組成物であれば、回転塗布で塗布することができ、また上述のような(A)成分を含有するため、400℃以上の耐熱性、高度な埋め込み/平坦化特性及びアルカリ性過酸化水素水耐性を併せ持つ保護膜形成組成物となる。 Such a protective film-forming composition can be applied by spin coating, and because it contains the above-mentioned component (A), it is a protective film-forming composition that has heat resistance of 400°C or higher, high-level filling/planarization properties, and alkaline hydrogen peroxide resistance.
更に、本発明の保護膜形成組成物には有機溶剤として、上記の沸点が180℃未満の溶剤に沸点が180℃以上の高沸点溶剤を添加する事も可能である(沸点が180℃未満の溶剤と沸点が180℃以上の溶剤の混合物)。高沸点有機溶剤としては、(A)成分を溶解できるものであれば、炭化水素類、アルコール類、ケトン類、エステル類、エーテル類、塩素系溶剤等の制限は特にはないが、具体例として1-オクタノール、2-エチルヘキサノール、1-ノナノール、1-デカノール、1-ウンデカノール、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、グリセリン、酢酸n-ノニル、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ー2-エチルヘキシルエーテル、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ベンジルエーテル、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イソプロピルエーテル、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モノイソブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノベンジルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコール-n-ブチルエーテル、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、トリエチレングリコールジアセテート、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ-n-プロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノ-n-プロピルエーテル、トリプロピ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エチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリアセチン、プロピレングリコールジアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールメチル-n-プロピルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、1,4―ブタンジオールジアセテート、1,3―ブチレングリコールジアセテート、1,6-ヘキサンジオールジアセテート、トリエチレングリコールジアセテート、γ-ブチロラクトン、マロン酸ジヘキシル、コハク酸ジエチル、コハク酸ジプロピル、コハク酸ジブチル、コハク酸ジヘキシル、アジピン酸ジメチル、アジピン酸ジエチル、アジピン酸ジブチルなどを例示することができ、これらを単独または混合し用いても良い。 Furthermore, in the protective film-forming composition of the present invention, it is also possible to add a high-boiling point solvent having a boiling point of 180°C or higher to the above-mentioned solvents having a boiling point of less than 180°C as an organic solvent (a mixture of a solvent having a boiling point of less than 180°C and a solvent having a boiling point of 180°C or higher). The high-boiling organic solvent is not particularly limited as long as it can dissolve component (A), and may be any of hydrocarbons, alcohols, ketones, esters, ethers, chlorinated solvents, etc., but specific examples include 1-octanol, 2-ethylhexanol, 1-nonanol, 1-decanol, 1-undecanol, ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-butylene glycol, 2,4-pentanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 2,5-hexanediol, 2,4-heptanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tripropylene glycol, glycerin, n-nonyl acetate, and ethylene glycol monohexyl ether. , ethylene glycol mono-2-ethylhexyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol monobenzyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monoisopropyl ether, diethylene glycol mono-n-butyl ether, diethylene glycol monoisobutyl ether, diethylene glycol monohexyl ether, diethylene glycol monophenyl ether, diethylene glycol monobenzyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol butyl methyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol ethylene glycol mono-n-butyl ether, triethylene glycol butyl methyl ether, triethylene glycol diacetate, tetraethylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol mono-n-propyl ether, dipropylene glycol mono-n-butyl ether, tripropylene glycol dimethyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, tripropylene glycol mono-n-propyl ether, tripropylene glycol mono-n-butyl ether, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether Examples of the diethyl ether acetate include diethylene glycol monobutyl ether acetate, triacetin, propylene glycol diacetate, dipropylene glycol monomethyl ether acetate, dipropylene glycol methyl-n-propyl ether, dipropylene glycol methyl ether acetate, 1,4-butanediol diacetate, 1,3-butylene glycol diacetate, 1,6-hexanediol diacetate, triethylene glycol diacetate, γ-butyrolactone, dihexyl malonate, diethyl succinate, dipropyl succinate, dibutyl succinate, dihexyl succinate, dimethyl adipate, diethyl adipate, and dibutyl adipate. These may be used alone or in combination.
上記、高沸点溶剤の沸点は、保護膜形成組成物を熱処理する温度に合わせて適宜選択すればよく、添加する高沸点溶剤の沸点は180℃~300℃であることが好ましく、更に好ましくは200℃~300℃である。このような沸点であれば沸点が低すぎることによってベーク(熱処理)した際の揮発が速すぎる恐れがないため、十分な熱流動性を得ることができる。また、このような沸点であれば沸点が高いためベーク後も膜中に揮発せずに残存してしまうことがないため、エッチング耐性等の膜物性に悪影響を及ぼす恐れがない。 The boiling point of the high-boiling solvent may be appropriately selected according to the temperature at which the protective film-forming composition is heat-treated. The boiling point of the high-boiling solvent to be added is preferably 180°C to 300°C, and more preferably 200°C to 300°C. With such a boiling point, there is no risk of the solvent volatilizing too quickly during baking (heat treatment) due to a boiling point that is too low, and sufficient thermal fluidity can be obtained. In addition, with such a boiling point, the solvent is so high that it does not remain in the film after baking without volatilizing, and there is no risk of adversely affecting the film properties such as etching resistance.
また、上記高沸点溶剤を使用する場合、高沸点溶剤の配合量は、沸点180℃未満の溶剤100質量部に対して1~30質量部とすることが好ましい。このような配合量であれば、配合量が少なすぎてベーク時に十分な熱流動性が付与することができなくなったり、配合量が多すぎて膜中に残存しエッチング耐性などの膜物性の劣化につながったりする恐れがない。 When using the above-mentioned high boiling point solvent, the blending amount of the high boiling point solvent is preferably 1 to 30 parts by mass per 100 parts by mass of the solvent with a boiling point of less than 180°C. With such a blending amount, there is no risk of the blending amount being too small to impart sufficient thermal fluidity during baking, or the blending amount being too large to remain in the film and lead to deterioration of the film properties such as etching resistance.
このような保護膜形成組成物であれば、上記の(A)成分に高沸点溶剤の添加による熱流動性が付与されることで、より高度な埋め込み/平坦化特性を併せ持つ保護膜形成組成物となる。 In such a protective film-forming composition, the addition of a high-boiling point solvent to the above-mentioned component (A) gives it thermal fluidity, resulting in a protective film-forming composition that has both higher filling and planarizing properties.
<(A’)成分>
重合体(IV)
本発明の保護膜形成用組成物は、上記(A)成分に加えて、(A’)成分として、下記一般式(4A)で示される繰り返し単位を有するものであって、末端基が下記一般式(2C)で示される基のものである重合体(IV)をさらに含有することができる。
Polymer (IV)
The composition for forming a protective film of the present invention may further contain, as component (A'), a polymer (IV) having a repeating unit represented by the following general formula (4A) and having a terminal group represented by the following general formula (2C), in addition to the above-mentioned component (A).
また、重合体(IV)は、(A)成分100質量部に対して1~30質量部とすることが好ましく、1~10質量部とすることがより好ましい。このような配合量であれば、耐熱性を劣化させることなく、末端の水酸基によって基板との密着性が向上し、アルカリ性過酸化水素水耐性を向上させることができる。 The amount of polymer (IV) is preferably 1 to 30 parts by mass, and more preferably 1 to 10 parts by mass, per 100 parts by mass of component (A). With such an amount, the terminal hydroxyl groups improve adhesion to the substrate without deteriorating heat resistance, and resistance to alkaline hydrogen peroxide can be improved.
OR2で表される置換基は、流動性付与のためアルキルオキシ基、不活性ガス下での硬化性付与のためアルケニル、アルキニルオキシ基など、使用用途に合わせて適宜選択することも可能である。OR2で表される置換基を有することにより、適切な溶剤溶解性を示すことができるとともに、硬化後には優れた溶剤耐性及び耐熱性を示すことができる。 The substituent represented by OR2 can be appropriately selected according to the intended use, such as an alkyloxy group for imparting fluidity, an alkenyl or alkynyloxy group for imparting curability under an inert gas, etc. By having a substituent represented by OR2 , it is possible to exhibit appropriate solvent solubility and, after curing, to exhibit excellent solvent resistance and heat resistance.
さらに上記の重合体(IV)のMw(重量平均分子量)が1000~10000であることが好ましく、1000~8000であることがより好ましく、1500~5000であることがさらに好ましい。なお、本発明において、重量平均分子量は、テトラヒドロフランを溶離液とした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の重量平均分子量(Mw)とすることができる。 Furthermore, the Mw (weight average molecular weight) of the above polymer (IV) is preferably 1000 to 10000, more preferably 1000 to 8000, and even more preferably 1500 to 5000. In the present invention, the weight average molecular weight can be the polystyrene-equivalent weight average molecular weight (Mw) determined by gel permeation chromatography (GPC) using tetrahydrofuran as an eluent.
上記一般式(4A)中、W7の具体例としては、例えば、W1の具体例として上述したものがある。 In the above general formula (4A), specific examples of W7 include those mentioned above as specific examples of W1 .
上記一般式(4A)中、W8の具体例としては、例えば、W2の具体例として上述したものがある。 In the above general formula (4A), specific examples of W8 are those mentioned above as specific examples of W2 .
上記一般式(2C)で示される末端基としては下記構造式などを例示することができる。 Examples of the terminal group represented by the above general formula (2C) include the following structural formulas.
なお、重合体(IV)も、上述の(A)重合体の製造方法と同様の方法で製造することができる。 The polymer (IV) can also be produced by a method similar to the method for producing the polymer (A) described above.
本発明の保護膜形成組成物においては、硬化反応を更に促進させるために(C)酸発生剤を添加することができる。酸発生剤は熱分解によって酸を発生するものや、光照射によって酸を発生するものがあるが、いずれのものも添加することができる。具体的には、特開2007-199653号公報中の(0061)~(0085)段落に記載されている材料を添加することができるがこれらに限定されない。 In the protective film-forming composition of the present invention, an acid generator (C) can be added to further accelerate the curing reaction. There are acid generators that generate acid by thermal decomposition and those that generate acid by light irradiation, and either can be added. Specifically, the materials described in paragraphs (0061) to (0085) of JP-A-2007-199653 can be added, but are not limited to these.
上記酸発生剤は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。酸発生剤を添加する場合の添加量は、(A)成分100部に対して好ましくは0.05~50部、より好ましくは0.1~10部である。 The above acid generators can be used alone or in combination of two or more. When an acid generator is added, the amount added is preferably 0.05 to 50 parts, more preferably 0.1 to 10 parts, per 100 parts of component (A).
本発明の保護膜形成組成物には、スピンコーティングにおける塗布性を向上させるために(D)界面活性剤を添加することができる。界面活性剤としては、例えば、特開2009-269953号公報中の(0142)~(0147)記載のものを用いることができる。界面活性剤を添加する場合の添加量は、(A)成分100質量部に対して好ましくは0.01~10質量部、より好ましくは0.05~5質量部である。 A surfactant (D) can be added to the protective film-forming composition of the present invention in order to improve the coatability in spin coating. For example, the surfactants described in (0142) to (0147) of JP 2009-269953 A can be used. When a surfactant is added, the amount added is preferably 0.01 to 10 parts by mass, more preferably 0.05 to 5 parts by mass, per 100 parts by mass of component (A).
また、本発明の保護膜形成組成物には、硬化性を高め、上層膜とのインターミキシングを更に抑制するために、(E)架橋剤を添加することもできる。架橋剤としては、特に限定されることはなく、公知の種々の系統の架橋剤を広く用いることができる。一例として、メラミン系架橋剤、グリコールウリル系架橋剤、ベンゾグアナミン系架橋剤、ウレア系架橋剤、β-ヒドロキシアルキルアミド系架橋剤、イソシアヌレート系架橋剤、アジリジン系架橋剤、オキサゾリン系架橋剤、エポキシ系架橋剤を例示できる。 In addition, a crosslinking agent (E) can be added to the protective film-forming composition of the present invention in order to enhance the curability and further suppress intermixing with the upper layer film. There are no particular limitations on the crosslinking agent, and a wide variety of known crosslinking agents can be used. Examples include melamine-based crosslinking agents, glycoluril-based crosslinking agents, benzoguanamine-based crosslinking agents, urea-based crosslinking agents, β-hydroxyalkylamide-based crosslinking agents, isocyanurate-based crosslinking agents, aziridine-based crosslinking agents, oxazoline-based crosslinking agents, and epoxy-based crosslinking agents.
メラミン系架橋剤として、具体的には、ヘキサメトキシメチル化メラミン、ヘキサブトキシメチル化メラミン、これらのアルコキシ及び/又はヒドロキシ置換体、及びこれらの部分自己縮合体を例示できる。グリコールウリル系架橋剤として、具体的には、テトラメトキシメチル化グリコールウリル、テトラブトキシメチル化グリコールウリル、これらのアルコキシ及び/又はヒドロキシ置換体、及びこれらの部分自己縮合体を例示できる。ベンゾグアナミン系架橋剤として、具体的には、テトラメトキシメチル化ベンゾグアナミン、テトラブトキシメチル化ベンゾグアナミン、これらのアルコキシ及び/又はヒドロキシ置換体、及びこれらの部分自己縮合体を例示できる。ウレア系架橋剤として、具体的には、ジメトキシメチル化ジメトキシエチレンウレア、このアルコキシ及び/又はヒドロキシ置換体、及びこれらの部分自己縮合体を例示できる。β-ヒドロキシアルキルアミド系架橋剤として具体的には、N,N,N’,N’-テトラ(2-ヒドロキシエチル)アジピン酸アミドを例示できる。イソシアヌレート系架橋剤として具体的には、トリグリシジルイソシアヌレート、トリアリルイソシアヌレートを例示できる。アジリジン系架橋剤として具体的には、4,4’-ビス(エチレンイミノカルボニルアミノ)ジフェニルメタン、2,2-ビスヒドロキシメチルブタノール-トリス[3-(1-アジリジニル)プロピオナート]を例示できる。オキサゾリン系架橋剤として具体的には、2,2’-イソプロピリデンビス(4-ベンジル-2-オキサゾリン)、2,2’-イソプロピリデンビス(4-フェニル-2-オキサゾリン)、2,2’-メチレンビス4,5-ジフェニル-2-オキサゾリン、2,2’-メチレンビス-4-フェニル-2-オキサゾリン、2,2’-メチレンビス-4-tertブチル-2-オキサゾリン、2,2’-ビス(2-オキサゾリン)、1,3-フェニレンビス(2-オキサゾリン)、1,4-フェニレンビス(2-オキサゾリン)、2-イソプロペニルオキサゾリン共重合体を例示できる。エポキシ系架橋剤として具体的には、ジグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,4-シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、ポリ(メタクリル酸グリシジル)、トリメチロールエ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、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテルを例示できる。架橋剤を添加する場合の添加量は、(A)成分100質量部に対して好ましくは1~100質量部、より好ましくは5~50質量部である。 Specific examples of melamine-based crosslinking agents include hexamethoxymethylated melamine, hexabutoxymethylated melamine, alkoxy- and/or hydroxy-substituted derivatives thereof, and partial self-condensates thereof. Specific examples of glycoluril-based crosslinking agents include tetramethoxymethylated glycoluril, tetrabutoxymethylated glycoluril, alkoxy- and/or hydroxy-substituted derivatives thereof, and partial self-condensates thereof. Specific examples of benzoguanamine-based crosslinking agents include tetramethoxymethylated benzoguanamine, tetrabutoxymethylated benzoguanamine, alkoxy- and/or hydroxy-substituted derivatives thereof, and partial self-condensates thereof. Specific examples of urea-based crosslinking agents include dimethoxymethylated dimethoxyethyleneurea, alkoxy- and/or hydroxy-substituted derivatives thereof, and partial self-condensates thereof. Specific examples of β-hydroxyalkylamide-based crosslinking agents include N,N,N',N'-tetra(2-hydroxyethyl)adipic acid amide. Specific examples of the isocyanurate crosslinking agent include triglycidyl isocyanurate and triallyl isocyanurate.Specific examples of the aziridine crosslinking agent include 4,4'-bis(ethyleneiminocarbonylamino)diphenylmethane and 2,2-bishydroxymethylbutanol-tris[3-(1-aziridinyl)propionate]. Specific examples of the oxazoline crosslinking agent include 2,2'-isopropylidenebis(4-benzyl-2-oxazoline), 2,2'-isopropylidenebis(4-phenyl-2-oxazoline), 2,2'-methylenebis4,5-diphenyl-2-oxazoline, 2,2'-methylenebis-4-phenyl-2-oxazoline, 2,2'-methylenebis-4-tertbutyl-2-oxazoline, 2,2'-bis(2-oxazoline), 1,3-phenylenebis(2-oxazoline), 1,4-phenylenebis(2-oxazoline), and 2-isopropenyloxazoline copolymer. Specific examples of epoxy crosslinking agents include diglycidyl ether, ethylene glycol diglycidyl ether, 1,4-butanediol diglycidyl ether, 1,4-cyclohexanedimethanol diglycidyl ether, poly(glycidyl methacrylate), trimethylolethane triglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, and pentaerythritol tetraglycidyl ether. When a crosslinking agent is added, the amount added is preferably 1 to 100 parts by mass, more preferably 5 to 50 parts by mass, per 100 parts by mass of component (A).
また、本発明の保護膜形成組成物には、平坦化/埋め込み特性を更に向上させるために、(F)可塑剤を添加することができる。可塑剤としては、特に限定されることはなく、公知の種々の系統の可塑剤を広く用いることができる。一例として、フタル酸エステル類、アジピン酸エステル類、リン酸エステル類、トリメリット酸エステル類、クエン酸エステル類などの低分子化合物、ポリエーテル系、ポリエステル系、特開2013-253227記載のポリアセタール系重合体などのポリマーを例示できる。可塑剤を添加する場合の添加量は、(A)成分100質量部に対して好ましくは1~100質量部、より好ましくは5~50質量部である。 In addition, a plasticizer (F) can be added to the protective film-forming composition of the present invention in order to further improve the planarization/filling properties. The plasticizer is not particularly limited, and various known plasticizers can be widely used. Examples include low molecular weight compounds such as phthalates, adipic esters, phosphates, trimellitates, and citrates, and polymers such as polyethers, polyesters, and polyacetal polymers described in JP-A-2013-253227. When a plasticizer is added, the amount of the plasticizer is preferably 1 to 100 parts by mass, more preferably 5 to 50 parts by mass, per 100 parts by mass of component (A).
また、本発明の保護膜形成組成物には、埋め込み/平坦化特性を可塑剤と同じように付与するための添加剤として、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール構造を有する液状添加剤、又は30℃から250℃までの間の重量減少率が40質量%以上であり、かつ重量平均分子量が300~200,000である熱分解性重合体が好ましく用いられる。この熱分解性重合体は、下記一般式(DP1)、(DP1a)で示されるアセタール構造を有する繰り返し単位を含有するものであることが好ましい。上記液状添加剤又は熱分解性重合体を添加する場合の添加量は、(A)成分100質量部に対して好ましくは1~100質量部、より好ましくは5~50質量部である。 In addition, in the protective film-forming composition of the present invention, as an additive for imparting filling/flattening properties in the same manner as a plasticizer, for example, a liquid additive having a polyethylene glycol or polypropylene glycol structure, or a thermally decomposable polymer having a weight loss rate of 40% or more between 30°C and 250°C and a weight average molecular weight of 300 to 200,000 is preferably used. This thermally decomposable polymer preferably contains a repeating unit having an acetal structure represented by the following general formula (DP1) or (DP1a). When the above liquid additive or thermally decomposable polymer is added, the amount added is preferably 1 to 100 parts by mass, more preferably 5 to 50 parts by mass, per 100 parts by mass of component (A).
なお、本発明の保護膜形成組成物は、アンモニア含有過酸化水素水に耐性を示す保護膜を与えるものであることが好ましい。このような保護膜形成組成物であれば、良好なアルカリ性過酸化水素水耐性を有する保護膜を形成できるため、アルカリ性過酸化水素水を用いたウェットエッチングプロセスにも適用可能である。 The protective film-forming composition of the present invention preferably provides a protective film that is resistant to an ammonia-containing hydrogen peroxide solution. Such a protective film-forming composition can form a protective film that has good resistance to alkaline hydrogen peroxide solution, and can therefore be applied to a wet etching process that uses alkaline hydrogen peroxide solution.
アルカリ性過酸化水素水は、半導体ウエハー洗浄に一般的に用いられている。特に、脱イオン水5質量部、29質量%アンモニア水1質量部、30質量%過酸化水素水1質量部の混合液はSC1(Standard Clean-1)と呼ばれ、ウエハー表面の有機不純物、微粒子の洗浄除去用の標準的薬液となっている。この他、アルカリ性過酸化水素水により、一部の金属、金属化合物の他、ウェット剥離用に設計されたケイ素含有レジスト中間膜の剥離あるいはエッチング加工が可能である。これらの加工に用いられるアルカリ性過酸化水素水の組成は特に制限されないが、典型的には、脱イオン水、過酸化水素、アンモニアの混合物である。その場合の、過酸化水素の濃度としては、0.1~10質量%が好ましく、より好ましくは0.2~5質量%であり、アンモニアの濃度としては、0.1~10質量%が好ましく、より好ましくは0.2~5質量%である。処理温度としては、0~90℃が好ましく、より好ましくは20~80℃である。 Alkaline hydrogen peroxide is commonly used for cleaning semiconductor wafers. In particular, a mixture of 5 parts by mass of deionized water, 1 part by mass of 29% ammonia water, and 1 part by mass of 30% hydrogen peroxide is called SC1 (Standard Clean-1) and is a standard chemical solution for cleaning and removing organic impurities and fine particles from the wafer surface. In addition, alkaline hydrogen peroxide can be used to strip or etch some metals and metal compounds as well as silicon-containing resist intermediate films designed for wet stripping. The composition of the alkaline hydrogen peroxide used in these processes is not particularly limited, but is typically a mixture of deionized water, hydrogen peroxide, and ammonia. In this case, the concentration of hydrogen peroxide is preferably 0.1 to 10% by mass, more preferably 0.2 to 5% by mass, and the concentration of ammonia is preferably 0.1 to 10% by mass, more preferably 0.2 to 5% by mass. The processing temperature is preferably 0 to 90°C, more preferably 20 to 80°C.
ここで、保護膜のアルカリ性過酸化水素水耐性試験について説明する。まず、3cm角に切断したシリコンウエハー上に、後述する成膜条件に準じて、保護膜形成組成物を膜厚約100nmとなるように成膜する。このウエハー片を、アンモニア0.5質量%を含む1.0質量%過酸化水素水に70℃で5分間浸漬し、続いて、脱イオン水でリンス後に、目視によりウエハーからの保護膜の剥離の有無を検査することができる。保護膜の一部又は全部が剥がれ、シリコンウエハー表面が露出した場合は、試験に供した保護膜はアルカリ性過酸化水素水耐性が不十分と判断される。 Here, the alkaline hydrogen peroxide resistance test of the protective film will be described. First, a protective film-forming composition is formed into a film of approximately 100 nm thickness on a silicon wafer cut into 3 cm squares according to the film formation conditions described below. This wafer piece is immersed in 1.0 mass % hydrogen peroxide containing 0.5 mass % ammonia at 70°C for 5 minutes, and then rinsed with deionized water, after which the protective film can be visually inspected for peeling off from the wafer. If part or all of the protective film peels off, exposing the silicon wafer surface, the protective film used in the test is judged to have insufficient alkaline hydrogen peroxide resistance.
即ち、本発明の保護膜形成組成物から形成される保護膜は、保護膜を成膜したシリコン基板を、アンモニア0.5質量%を含む1.0質量%過酸化水素水に70℃で5分間浸漬した際に、上記保護膜の剥がれが観察されないものであることが好ましい。 That is, it is preferable that the protective film formed from the protective film-forming composition of the present invention is one in which peeling of the protective film is not observed when a silicon substrate on which the protective film is formed is immersed in 1.0 mass % hydrogen peroxide solution containing 0.5 mass % ammonia at 70°C for 5 minutes.
以上のように、本発明の保護膜形成組成物であれば、400℃以上の耐熱性、高度な埋め込み/平坦化特性及びアルカリ性過酸化水素水耐性を併せ持つ保護膜形成組成物となる。従って、本発明の保護膜形成組成物は、2層レジスト法、ケイ素含有レジスト中間膜又はケイ素含有無機ハードマスクを用いた3層レジスト法、ケイ素含有レジスト中間膜又はケイ素含有無機ハードマスク及び有機反射防止膜を用いた4層レジスト法等といった多層レジスト法の保護膜形成組成物として、極めて有用である。また、本発明の保護膜形成組成物は、不活性ガス中における成膜においても副生物が発生することなく、優れた埋め込み/平坦化特性を有するため、多層レジスト法以外の半導体装置製造工程における平坦化材料としても好適に用いることができる。さらに、ウェットエッチング加工プロセスが用いられるパターン形成方法にも極めて有用である。 As described above, the protective film-forming composition of the present invention is a protective film-forming composition that has heat resistance of 400° C. or more, high filling/planarization properties, and alkaline hydrogen peroxide resistance. Therefore, the protective film-forming composition of the present invention is extremely useful as a protective film-forming composition for multi-layer resist methods such as a two-layer resist method, a three-layer resist method using a silicon-containing resist intermediate film or a silicon-containing inorganic hard mask, and a four-layer resist method using a silicon-containing resist intermediate film or a silicon-containing inorganic hard mask and an organic anti-reflective film. In addition, the protective film-forming composition of the present invention does not generate by-products even when formed in an inert gas, and has excellent filling/planarization properties, so it can be suitably used as a planarization material in semiconductor device manufacturing processes other than the multi-layer resist method. Furthermore, it is extremely useful for pattern formation methods using a wet etching process.
<半導体装置製造用基板>
また、本発明では、基板上に、上記の保護膜形成組成物が硬化した保護膜が形成されたものである半導体装置製造用基板を提供する。
<Substrate for manufacturing semiconductor device>
The present invention also provides a substrate for manufacturing a semiconductor device, which comprises a substrate having a protective film formed thereon by curing the above-mentioned protective film-forming composition.
本発明の保護膜形成組成物が硬化した保護膜であれば、高度な埋め込み/平坦化特性を併せ持つことで、埋め込み不良による微小空孔や平坦性不足による保護膜表面の凹凸のない保護膜となる。このような保護膜で平坦化された半導体装置製造用基板は、パターニング時のプロセス裕度が広くなり、歩留まり良く半導体装置を製造することが可能となる。さらに、アルカリ性過酸化水素水耐性を有する保護膜となるので、ウェットエッチングプロセスへの高い適合性をも備える。 A protective film formed from the cured protective film-forming composition of the present invention has both high filling/planarization properties, resulting in a protective film that is free of microvoids due to poor filling or unevenness on the protective film surface due to insufficient flatness. Substrates for manufacturing semiconductor devices that are planarized with such a protective film have a wide process margin during patterning, making it possible to manufacture semiconductor devices with a high yield. Furthermore, the protective film has resistance to alkaline hydrogen peroxide water, making it highly compatible with wet etching processes.
<保護膜形成方法>
保護膜を形成するための加熱成膜工程は1段ベーク、2段ベークまたは3段以上の多段ベークを適用することが出来るが、1段ベークまたは2段ベークが経済的に好ましい。1段ベークによる成膜は、例えば、100℃以上600℃以下の温度で5~3600秒間の範囲で行うが、150℃以上500℃以下の温度で10~7200秒間の範囲で行うのが好ましい。このような条件で熱処理することで、熱流動による平坦化と架橋反応を促進させることが出来る。多層レジスト法ではこの得られた膜の上に塗布型ケイ素中間膜やCVDハードマスクを形成する場合がある。塗布型ケイ素中間膜を適用する場合は、ケイ素中間膜を成膜する温度より高い温度での成膜が好ましい。通常、ケイ素中間膜は100℃以上400℃以下、好ましくは150℃以上350℃以下で成膜される。この温度より高い温度で保護膜を成膜すると、ケイ素中間膜形成用組成物による保護膜の溶解を防ぎ、当該組成物とミキシングしない保護膜を形成することができる。
<Protective Film Forming Method>
The heating film formation process for forming the protective film can be performed by one-stage baking, two-stage baking, or multi-stage baking of three or more stages, but one-stage baking or two-stage baking is economically preferable. Film formation by one-stage baking is performed, for example, at a temperature of 100°C to 600°C in the range of 5 to 3600 seconds, but preferably at a temperature of 150°C to 500°C in the range of 10 to 7200 seconds. By performing heat treatment under such conditions, flattening due to thermal flow and crosslinking reaction can be promoted. In the multilayer resist method, a coating type silicon intermediate film or a CVD hard mask may be formed on the obtained film. When a coating type silicon intermediate film is applied, it is preferable to form the film at a temperature higher than the temperature at which the silicon intermediate film is formed. Usually, the silicon intermediate film is formed at a temperature of 100°C to 400°C, preferably 150°C to 350°C. If the protective film is formed at a temperature higher than this temperature, dissolution of the protective film by the composition for forming a silicon intermediate film can be prevented, and a protective film that does not mix with the composition can be formed.
CVDハードマスクを適用する場合は、CVDハードマスクを形成する温度より高い温度で保護膜を成膜することが好ましい。CVDハードマスクを形成する温度としては、150℃以上500℃以下の温度を例示することが出来る。 When using a CVD hard mask, it is preferable to form the protective film at a temperature higher than the temperature at which the CVD hard mask is formed. Examples of temperatures at which the CVD hard mask is formed include temperatures of 150°C or higher and 500°C or lower.
一方、2段ベークによる成膜は、一段目のベークとして、空気中の酸素による基板の腐食の影響を考えると、空気中での処理温度の上限は、例えば、300℃以下好ましくは250℃以下で10~600秒間の範囲で行う。2段目のベーク温度としては、1段目のベーク温度より高く、600℃以下好ましくは500℃以下の温度で、10~7200秒間の範囲で行うのが好ましい。多層レジスト法ではこの得られた膜の上に塗布型ケイ素中間膜やCVDハードマスクを形成する場合がある。塗布型ケイ素中間膜を適用する場合は、ケイ素中間膜を成膜する温度より高い温度での成膜が好ましい。通常、ケイ素中間膜は100℃以上400℃以下、好ましくは150℃以上350℃以下で成膜される。この温度より高い温度で保護膜を成膜すると、ケイ素中間膜形成用組成物による保護膜の溶解を防ぎ、当該組成物とミキシングしない保護膜を形成することができる。 On the other hand, in the case of film formation by two-stage baking, the upper limit of the treatment temperature in air is, for example, 300°C or less, preferably 250°C or less, in the range of 10 to 600 seconds, in consideration of the influence of corrosion of the substrate by oxygen in the air, in the first stage of baking. The second stage of baking is preferably performed at a temperature higher than the first stage of baking, 600°C or less, preferably 500°C or less, in the range of 10 to 7200 seconds. In the multilayer resist method, a coating type silicon intermediate film or a CVD hard mask may be formed on the obtained film. When a coating type silicon intermediate film is applied, it is preferable to form the film at a temperature higher than the temperature at which the silicon intermediate film is formed. Usually, the silicon intermediate film is formed at a temperature of 100°C or more and 400°C or less, preferably 150°C or more and 350°C or less. If the protective film is formed at a temperature higher than this temperature, it is possible to prevent the protective film from being dissolved by the composition for forming the silicon intermediate film, and to form a protective film that does not mix with the composition.
2段ベークでCVDハードマスクを適用する場合は、CVDハードマスクを形成する温度より高い温度で保護膜を成膜することが好ましい。CVDハードマスクを形成する温度としては、150℃以上500℃以下の温度を例示することが出来る。 When applying a CVD hard mask with two-stage baking, it is preferable to form the protective film at a temperature higher than the temperature at which the CVD hard mask is formed. Examples of temperatures at which the CVD hard mask is formed include temperatures of 150°C or higher and 500°C or lower.
また、本発明では、半導体装置の製造工程で使用される保護膜の形成方法であって、被加工基板の腐食を防止するため、被加工基板を酸素濃度1%以下の雰囲気で熱処理することにより硬化膜を形成する保護膜の形成方法を提供する。 The present invention also provides a method for forming a protective film used in the manufacturing process of a semiconductor device, which forms a hardened film by heat treating the substrate to be processed in an atmosphere with an oxygen concentration of 1% or less to prevent corrosion of the substrate to be processed.
この保護膜形成方法では、例えば、まず、上述の本発明の保護膜形成組成物を、被加工基板上に回転塗布する。回転塗布後、2段ベークでは、まず、空気中、300℃以下でベークした後、酸素濃度1%以下の雰囲気で2段目のベークする。1段ベークの場合は、初めの空気中での1段目のベークをスキップすればよい。なお、ベーク中の雰囲気としては、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを例示出来る。本発明の保護膜形成組成物であれば、このような不活性ガス雰囲気中で焼成しても、昇華物の発生することなく十分に硬化した保護膜を形成することができる。 In this method for forming a protective film, for example, the protective film-forming composition of the present invention described above is first spin-coated onto a substrate to be processed. After spin-coating, in a two-stage bake, the composition is first baked in air at 300°C or less, and then the second stage baked in an atmosphere with an oxygen concentration of 1% or less. In the case of a one-stage bake, the first stage bake in air may be skipped. Examples of the atmosphere during baking include inert gases such as nitrogen, argon, and helium. With the protective film-forming composition of the present invention, even when fired in such an inert gas atmosphere, a sufficiently hardened protective film can be formed without generating sublimates.
また、本発明の保護膜の形成方法では、高さ30nm以上の構造体又は段差を有する被加工基板を用いることが出来る。上述のように、本発明の保護膜形成組成物は、埋め込み/平坦化特性に優れるため、被加工基板に高さ30nm以上の構造体又は段差(凹凸)があっても、平坦な硬化膜を形成することができる。つまり、本発明の保護膜の形成方法は、このような被加工基板上に平坦な保護膜を形成する場合に特に有用である。 In addition, the method for forming a protective film of the present invention can be used with a substrate to be processed that has structures or steps with a height of 30 nm or more. As described above, the protective film-forming composition of the present invention has excellent filling/planarization properties, so that even if the substrate to be processed has structures or steps (unevenness) with a height of 30 nm or more, a flat cured film can be formed. In other words, the method for forming a protective film of the present invention is particularly useful when forming a flat protective film on such a substrate to be processed.
なお、形成される保護膜の厚さは適宜選定されるが、30~20,000nmとすることが好ましく、特に50~15,000nmとすることが好ましい。 The thickness of the protective film formed can be selected appropriately, but is preferably 30 to 20,000 nm, and more preferably 50 to 15,000 nm.
また、上記の保護膜の形成方法は、本発明の保護膜形成組成物を用いてパターン形成用の保護膜を形成する場合と、平坦化膜用の保護膜を形成する場合の両方に適用可能である。 The above-mentioned method for forming a protective film can be applied to both the formation of a protective film for pattern formation using the protective film-forming composition of the present invention and the formation of a protective film for a planarization film.
本発明では、半導体装置の製造工程で適用される保護膜の形成方法であって、被加工基板上に上記の保護膜形成組成物を回転塗布し、該保護膜形成組成物が塗布された被加工基板を不活性ガス雰囲気下で50℃以上600℃以下の温度で10秒~7200秒の範囲で熱処理を加えて硬化膜を得る保護膜の形成方法を提供する。 The present invention provides a method for forming a protective film that is applied in the manufacturing process of a semiconductor device, which comprises spin-coating the above-mentioned protective film-forming composition on a substrate to be processed, and then subjecting the substrate to which the protective film-forming composition has been applied to a heat treatment in an inert gas atmosphere at a temperature of 50°C or higher and 600°C or lower for a period of 10 to 7200 seconds to obtain a cured film.
さらに本発明では、半導体装置の製造工程で適用される保護膜の形成方法であって、被加工基板上に上記の保護膜形成組成物を回転塗布し、該保護膜形成組成物が塗布された被加工基板を空気中で50℃以上250℃以下の温度で5秒~600秒、好ましくは10~600秒の範囲で熱処理して塗布膜を形成し、続いて不活性ガス雰囲気下で200℃以上600℃以下、好ましくは250℃以上の温度で10秒~7200秒の範囲で熱処理を加えて硬化膜を得る保護膜の形成方法を提供する。 The present invention further provides a method for forming a protective film that is applied in the manufacturing process of a semiconductor device, which comprises spin-coating the above-mentioned protective film-forming composition on a substrate to be processed, heat-treating the substrate to which the protective film-forming composition has been applied in air at a temperature of 50°C or higher and 250°C or lower for 5 to 600 seconds, preferably 10 to 600 seconds, to form a coating film, and then heat-treating the substrate in an inert gas atmosphere at a temperature of 200°C or higher and 600°C or lower, preferably 250°C or higher, for 10 to 7200 seconds to obtain a cured film.
本発明の方法で形成された半導体装置の製造工程で適用される保護膜は、高い耐熱性と高度な埋め込み/平坦化特性を有しており、半導体装置の製造工程で用いると半導体装置の歩留まりが良好となる。 The protective film formed by the method of the present invention and applied in the manufacturing process of a semiconductor device has high heat resistance and advanced filling/planarization properties, and its use in the manufacturing process of a semiconductor device improves the yield of the semiconductor device.
この保護膜形成方法では、まず、上述の本発明の保護膜形成組成物を、被加工基板上に回転塗布(スピンコート)する。スピンコート法を用いることで、良好な埋め込み特性を得ることができる。回転塗布後、熱流動による平坦化と架橋反応を促進させるためにベーク(熱処理)を行う。なお、このベークにより、保護膜形成組成物中の溶媒を蒸発させることができるため、保護膜上にレジスト上層膜やケイ素含有レジスト中間膜を形成する場合にも、ミキシングを防止することができる。 In this method for forming a protective film, first, the protective film-forming composition of the present invention described above is spin-coated onto the substrate to be processed. By using the spin-coating method, good embedding properties can be obtained. After spin-coating, baking (heat treatment) is performed to promote flattening by thermal flow and crosslinking reaction. This baking can evaporate the solvent in the protective film-forming composition, so mixing can be prevented even when a resist top layer film or a silicon-containing resist intermediate film is formed on the protective film.
<パターン形成方法>
[ケイ素含有レジスト中間膜を用いた3層レジスト法]
また、本発明では、被加工基板にパターンを形成する方法であって、
(I-1)被加工基板上に上記の保護膜形成組成物を用いて保護膜を形成する工程、
(I-2)前記保護膜の上にケイ素含有レジスト中間膜材料を用いてケイ素含有レジスト中間膜を形成する工程、
(I-3)前記ケイ素含有レジスト中間膜の上にフォトレジスト組成物を用いてレジスト上層膜を形成する工程、
(I-4)前記レジスト上層膜に回路パターンを形成する工程、
(I-5)前記パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにして前記ケイ素含有レジスト中間膜にエッチングでパターンを転写する工程、
(I-6)前記パターンが転写されたケイ素含有レジスト中間膜をマスクにして前記保護膜にエッチングでパターンを転写する工程、及び
(I-7)前記パターンが転写された保護膜をマスクにして前記被加工基板にパターンを形成する工程、
を有するパターン形成方法を提供する。
<Pattern Formation Method>
[Three-layer resist method using silicon-containing resist intermediate film]
The present invention also provides a method for forming a pattern on a substrate to be processed, comprising the steps of:
(I-1) A step of forming a protective film on a substrate to be processed using the protective film-forming composition;
(I-2) forming a silicon-containing resist intermediate film on the protective film using a silicon-containing resist intermediate film material;
(I-3) forming a resist upper layer film on the silicon-containing resist intermediate film using a photoresist composition;
(I-4) a step of forming a circuit pattern on the resist upper layer film;
(I-5) a step of transferring a pattern to the silicon-containing resist intermediate film by etching using the resist upper layer film on which the pattern has been formed as a mask;
(I-6) a step of transferring a pattern to the protective film by etching using the silicon-containing resist intermediate film to which the pattern has been transferred as a mask; and (I-7) a step of forming a pattern on the substrate to be processed using the protective film to which the pattern has been transferred as a mask.
The present invention provides a pattern forming method comprising the steps of:
被加工基板としては、半導体装置基板、又は該半導体装置基板上に金属膜、金属炭化膜、金属酸化膜、金属窒化膜、金属酸化炭化膜、及び金属酸化窒化膜のいずれかが成膜されたものを用いることが好ましく、より具体的には、特に限定されないが、Si、α-Si、p-Si、SiO2、SiN、SiON、W、TiN、Al等の基板や、該基板上に被加工層として、上記の金属膜等が成膜されたもの等が用いられる。 As the substrate to be processed, it is preferable to use a semiconductor device substrate, or a semiconductor device substrate having any one of a metal film, a metal carbide film, a metal oxide film, a metal nitride film, a metal oxide carbide film, and a metal oxide nitride film formed thereon. More specifically, although not limited to, substrates such as Si, α-Si, p-Si, SiO 2 , SiN, SiON, W, TiN, Al, etc., and substrates having the above-mentioned metal films formed thereon as a layer to be processed, etc., can be used.
被加工層としては、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が用いられ、通常50~10,000nm、特に100~5,000nmの厚さに形成し得る。なお、被加工層を成膜する場合、基板と被加工層とは、異なる材質のものが用いられる。 As the processed layer, various low-k films and their stopper films such as Si, SiO 2 , SiON, SiN, p-Si, α-Si, W, W-Si, Al, Cu, and Al-Si are used, and can be formed to a thickness of usually 50 to 10,000 nm, particularly 100 to 5,000 nm. When forming the processed layer, the substrate and the processed layer are made of different materials.
なお、被加工基板を構成する金属は、ケイ素、チタン、タングステン、ハフニウム、ジルコニウム、クロム、ゲルマニウム、銅、銀、金、アルミニウム、インジウム、ガリウム、ヒ素、パラジウム、鉄、タンタル、イリジウム、コバルト、マンガン、モリブデン、又はこれらの合金であることが好ましい。 The metal constituting the substrate to be processed is preferably silicon, titanium, tungsten, hafnium, zirconium, chromium, germanium, copper, silver, gold, aluminum, indium, gallium, arsenic, palladium, iron, tantalum, iridium, cobalt, manganese, molybdenum, or an alloy thereof.
また、被加工基板として、高さ30nm以上の構造体又は段差を有する被加工基板を用いることが好ましい。 It is also preferable to use a substrate to be processed that has a structure or step with a height of 30 nm or more.
被加工基板上に本発明の保護膜形成組成物を用いて保護膜を形成する際には、上述の本発明の保護膜形成方法を適用すればよい。 When forming a protective film on a substrate to be processed using the protective film-forming composition of the present invention, the above-described protective film-forming method of the present invention may be applied.
次に、保護膜の上にケイ素原子を含有するレジスト中間膜材料を用いてレジスト中間膜(ケイ素含有レジスト中間膜)を形成する。ケイ素含有レジスト中間膜材料としては、ポリシロキサンベースの中間膜材料が好ましい。ケイ素含レジスト中間膜に反射防止効果を持たせることによって、反射を抑えることができる。特に193nm露光用としては、保護膜形成組成物として芳香族基を多く含み基板とのエッチング選択性の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が、ケイ素含有レジスト中間膜として適切なk値になるような吸収を持たせることで反射を抑えることが可能になり、基板反射を0.5%以下にすることができる。反射防止効果があるケイ素含有レジスト中間膜としては、248nm、157nm露光用としてはアントラセン、193nm露光用としてはフェニル基又はケイ素-ケイ素結合を有する吸光基をペンダント構造またはポリシロキサン構造中に有し、酸あるいは熱で架橋するポリシロキサンが好ましく用いられる。 Next, a resist intermediate film (silicon-containing resist intermediate film) is formed on the protective film using a resist intermediate film material containing silicon atoms. As the silicon-containing resist intermediate film material, a polysiloxane-based intermediate film material is preferable. By imparting an anti-reflection effect to the silicon-containing resist intermediate film, reflection can be suppressed. In particular, for 193 nm exposure, if a material containing many aromatic groups and having high etching selectivity with the substrate is used as the protective film forming composition, the k value becomes high and the substrate reflection becomes high, but by imparting absorption to the silicon-containing resist intermediate film so that the k value becomes appropriate, it is possible to suppress reflection and make the substrate reflection 0.5% or less. As a silicon-containing resist intermediate film with an anti-reflection effect, anthracene is preferably used for 248 nm and 157 nm exposure, and polysiloxane that has a phenyl group or a light-absorbing group having a silicon-silicon bond in a pendant structure or polysiloxane structure for 193 nm exposure and crosslinks with acid or heat is preferably used.
次に、ケイ素含有レジスト中間膜の上にフォトレジスト組成物からなるレジスト上層膜材料を用いてレジスト上層膜を形成する。レジスト上層膜材料としては、ポジ型でもネガ型でもどちらでもよく、通常用いられているフォトレジスト組成物と同じものを用いることができる。レジスト上層膜材料をスピンコート後、60~180℃で10~300秒間の範囲でプリベークを行うのが好ましい。その後常法に従い、露光を行い、更に、ポストエクスポージャーベーク(PEB)、現像を行い、レジスト上層膜パターンを得る。なお、レジスト上層膜の厚さは特に制限されないが、30~500nmが好ましく、特に50~400nmが好ましい。 Next, a resist upper layer film is formed on the silicon-containing resist intermediate film using a resist upper layer film material consisting of a photoresist composition. The resist upper layer film material may be either positive or negative, and the same as a commonly used photoresist composition can be used. After spin-coating the resist upper layer film material, it is preferable to perform pre-baking at 60 to 180°C for 10 to 300 seconds. Thereafter, exposure is performed according to a conventional method, and further post-exposure baking (PEB) and development are performed to obtain a resist upper layer film pattern. The thickness of the resist upper layer film is not particularly limited, but is preferably 30 to 500 nm, and more preferably 50 to 400 nm.
次に、レジスト上層膜に回路パターン(レジスト上層膜パターン)を形成する。回路パターンの形成においては、波長が10nm以上300nm以下の光を用いたリソグラフィー、電子線による直接描画、ナノインプリンティング、又はこれらの組み合わせによって回路パターンを形成することが好ましい。 Next, a circuit pattern (resist upper layer film pattern) is formed on the resist upper layer film. In forming the circuit pattern, it is preferable to form the circuit pattern by lithography using light having a wavelength of 10 nm or more and 300 nm or less, direct drawing with an electron beam, nanoimprinting, or a combination of these.
なお、露光光としては、波長300nm以下の高エネルギー線、具体的には遠紫外線、KrFエキシマレーザー光(248nm)、ArFエキシマレーザー光(193nm)、F2レーザー光(157nm)、Kr2レーザー光(146nm)、Ar2レーザー光(126nm)、3~20nmの軟X線(EUV)、電子ビーム(EB)、イオンビーム、X線等を挙げることができる。 Examples of the exposure light include high-energy rays having a wavelength of 300 nm or less, specifically far ultraviolet rays, KrF excimer laser light (248 nm), ArF excimer laser light (193 nm), F2 laser light (157 nm), Kr2 laser light (146 nm), Ar2 laser light (126 nm), soft X-rays (EUV) of 3 to 20 nm, electron beams (EB), ion beams, X-rays, and the like.
また、回路パターンの形成において、アルカリ現像又は有機溶剤によって回路パターンを現像することが好ましい。 In addition, when forming a circuit pattern, it is preferable to develop the circuit pattern using an alkaline developer or an organic solvent.
次に、回路パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにしてケイ素含有レジスト中間膜にエッチングでパターンを転写する。レジスト上層膜パターンをマスクにして行うケイ素含有レジスト中間膜のエッチングは、フルオロカーボン系のガスを用いて行うことが好ましい。これにより、ケイ素含有レジスト中間膜パターンを形成する。 Next, the pattern is transferred to the silicon-containing resist intermediate film by etching using the resist top layer film on which the circuit pattern has been formed as a mask. The etching of the silicon-containing resist intermediate film, which is performed using the resist top layer film pattern as a mask, is preferably performed using a fluorocarbon gas. In this way, a silicon-containing resist intermediate film pattern is formed.
次に、パターンが転写されたケイ素含有レジスト中間膜をマスクにして保護膜にエッチングでパターンを転写する。ケイ素含有レジスト中間膜は、酸素ガス又は水素ガスに対して有機物に比較して高いエッチング耐性を示すため、ケイ素含有レジスト中間膜パターンをマスクにして行う保護膜のエッチングは、酸素ガス又は水素ガスを主体とするエッチングガスを用いて行うことが好ましい。これにより、保護膜パターンを形成することが出来る。 Next, the pattern is transferred to the protective film by etching using the silicon-containing resist intermediate film with the transferred pattern as a mask. Since the silicon-containing resist intermediate film exhibits higher etching resistance to oxygen gas or hydrogen gas than organic materials, it is preferable to use an etching gas mainly composed of oxygen gas or hydrogen gas to etch the protective film using the silicon-containing resist intermediate film pattern as a mask. This allows the protective film pattern to be formed.
次に、パターンが転写された保護膜をマスクにして被加工基板にパターンを形成するが、例えば、パターンが転写された保護膜をマスクにして被加工基板にエッチングでパターンを転写する。次の被加工基板(被加工層)のエッチングは、常法によって行うことができ、例えば被加工基板がSiO2、SiN、シリカ系低誘電率絶縁膜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であれば塩素系、臭素系ガスを主体としたエッチングを行う。基板加工をフロン系ガスによるエッチングで行った場合、ケイ素含有レジスト中間膜パターンは基板加工と同時に剥離される。一方、基板加工を塩素系、臭素系ガスによるエッチングで行った場合は、ケイ素含有レジスト中間膜パターンを剥離するために、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を別途行う必要がある。 Next, a pattern is formed on the substrate to be processed using the protective film to which the pattern has been transferred as a mask. For example, the protective film to which the pattern has been transferred is used as a mask to transfer the pattern to the substrate to be processed by etching. The next etching of the substrate to be processed (layer to be processed) can be performed by a conventional method. For example, if the substrate to be processed is a SiO 2 , SiN, or silica-based low dielectric constant insulating film, etching is performed mainly with fluorocarbon gas, and if it is p-Si, Al, or W, etching is performed mainly with chlorine or bromine gas. When the substrate is processed by etching with fluorocarbon gas, the silicon-containing resist intermediate film pattern is peeled off at the same time as the substrate is processed. On the other hand, when the substrate is processed by etching with chlorine or bromine gas, it is necessary to separately perform dry etching stripping with fluorocarbon gas after the substrate is processed in order to strip the silicon-containing resist intermediate film pattern.
本発明の保護膜形成組成物を用いて得られる保護膜は、上記のような被加工基板のエッチング時のエッチング耐性に優れたものとすることができる。 The protective film obtained using the protective film-forming composition of the present invention can have excellent etching resistance when etching the substrate to be processed as described above.
[ケイ素含有レジスト中間膜と有機反射防止膜を用いた4層レジスト法]
さらに、本発明では、被加工基板にパターンを形成する方法であって、
(II-1)被加工基板上に上記の保護膜形成組成物を用いて保護膜を形成する工程、
(II-2)前記保護膜の上にケイ素含有レジスト中間膜材料を用いてケイ素含有レジスト中間膜を形成する工程、
(II-3)前記ケイ素含有レジスト中間膜の上に有機反射防止膜を形成する工程、
(II-4)前記有機反射防止膜上にフォトレジスト組成物を用いてレジスト上層膜を形成して4層膜構造とし、該レジスト上層膜に回路パターンを形成する工程、
(II-5)前記パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにして前記有機反射防止膜と前記ケイ素含有レジスト中間膜にエッチングでパターンを転写する工程、
(II-6)前記パターンが転写されたケイ素含有レジスト中間膜をマスクにして前記保護膜にエッチングでパターンを転写する工程、及び
(II-7)前記パターンが転写された保護膜をマスクにして前記被加工基板にパターンを形成する工程、
を有するパターン形成方法を提供する。
[Four-layer resist method using silicon-containing resist intermediate film and organic anti-reflective film]
Further, the present invention provides a method for forming a pattern on a workpiece substrate, comprising the steps of:
(II-1) forming a protective film on a substrate to be processed using the protective film-forming composition;
(II-2) forming a silicon-containing resist intermediate film on the protective film using a silicon-containing resist intermediate film material;
(II-3) forming an organic anti-reflective coating on the silicon-containing resist intermediate film;
(II-4) forming a resist upper layer film on the organic antireflective film using a photoresist composition to form a four-layer film structure, and forming a circuit pattern on the resist upper layer film;
(II-5) a step of transferring a pattern to the organic antireflective film and the silicon-containing resist intermediate film by etching using the resist upper layer film on which the pattern has been formed as a mask;
(II-6) a step of transferring a pattern to the protective film by etching using the silicon-containing resist intermediate film to which the pattern has been transferred as a mask; and (II-7) a step of forming a pattern on the substrate to be processed using the protective film to which the pattern has been transferred as a mask.
The present invention provides a pattern forming method comprising the steps of:
なお、この方法は、ケイ素含有レジスト中間膜とレジスト上層膜の間に有機反射防止膜(BARC)を形成する以外は、上記のケイ素含有レジスト中間膜を用いた3層レジスト法と同様にして行うことができる。 This method can be carried out in the same manner as the three-layer resist method using the silicon-containing resist intermediate film described above, except that an organic antireflective coating (BARC) is formed between the silicon-containing resist intermediate film and the resist top layer film.
有機反射防止膜は、公知の有機反射防止膜材料を用いてスピンコートで形成することができる。 The organic anti-reflective coating can be formed by spin coating using known organic anti-reflective coating materials.
[無機ハードマスクを用いた3層レジスト法]
また、本発明では、被加工基板にパターンを形成する方法であって、
(III-1)被加工基板上に上記の保護膜形成組成物を用いて保護膜を形成する工程、
(III-2)前記保護膜の上にケイ素酸化膜、ケイ素窒化膜、ケイ素酸化窒化膜、チタン酸化膜、チタン窒化膜から選ばれる無機ハードマスクを形成する工程、
(III-3)前記無機ハードマスクの上にフォトレジスト組成物を用いてレジスト上層膜を形成する工程、
(III-4)前記レジスト上層膜に回路パターンを形成する工程、
(III-5)前記パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにして前記無機ハードマスクにエッチングでパターンを転写する工程、
(III-6)前記パターンが転写された無機ハードマスクをマスクにして前記保護膜にエッチングでパターンを転写する工程、及び
(III-7)前記パターンが転写された保護膜をマスクにして前記被加工基板にパターンを形成する工程、
を有するパターン形成方法を提供する。
[Three-layer resist method using an inorganic hard mask]
The present invention also provides a method for forming a pattern on a substrate to be processed, comprising the steps of:
(III-1) forming a protective film on a substrate to be processed using the protective film-forming composition;
(III-2) forming an inorganic hard mask selected from a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, a titanium oxide film, and a titanium nitride film on the protective film;
(III-3) forming a resist top layer film on the inorganic hard mask using a photoresist composition;
(III-4) forming a circuit pattern on the resist upper layer film;
(III-5) a step of transferring a pattern to the inorganic hard mask by etching using the resist top layer film on which the pattern has been formed as a mask;
(III-6) a step of transferring a pattern to the protective film by etching using the inorganic hard mask to which the pattern has been transferred as a mask; and (III-7) a step of forming a pattern on the substrate to be processed using the protective film to which the pattern has been transferred as a mask.
The present invention provides a pattern forming method comprising the steps of:
なお、この方法は、保護膜の上にケイ素含有レジスト中間膜の代わりに無機ハードマスクを形成する以外は、上記のケイ素含有レジスト中間膜を用いた3層レジスト法と同様にして行うことができる。 This method can be carried out in the same manner as the three-layer resist method using the silicon-containing resist intermediate film described above, except that an inorganic hard mask is formed on the protective film instead of the silicon-containing resist intermediate film.
ケイ素酸化膜、ケイ素窒化膜、及びケイ素酸化窒化膜(SiON膜)から選ばれる無機ハードマスクは、CVD法やALD法等で形成することができる。ケイ素窒化膜の形成方法としては、例えば特開2002-334869号公報、国際公開第2004/066377号公報等に記載されている。無機ハードマスクの膜厚は好ましくは5~200nm、より好ましくは10~100nmである。無機ハードマスクとしては、反射防止膜としての効果が高いSiON膜が最も好ましく用いられる。SiON膜を形成するときの基板温度は300~500℃となるために、下層膜としては300~500℃の温度に耐える必要がある。本発明の保護膜形成組成物を用いて形成される保護膜は高い耐熱性を有しており、300℃~500℃の高温に耐えることができるため、CVD法又はALD法で形成された無機ハードマスクと、回転塗布法で形成された保護膜の組み合わせが可能である。 The inorganic hard mask selected from silicon oxide film, silicon nitride film, and silicon oxide nitride film (SiON film) can be formed by CVD method, ALD method, etc. Methods for forming silicon nitride film are described in, for example, JP 2002-334869 A and WO 2004/066377 A. The thickness of the inorganic hard mask is preferably 5 to 200 nm, more preferably 10 to 100 nm. As the inorganic hard mask, a SiON film, which has a high effect as an anti-reflection film, is most preferably used. Since the substrate temperature when forming the SiON film is 300 to 500°C, the underlayer film needs to withstand temperatures of 300 to 500°C. The protective film formed using the protective film forming composition of the present invention has high heat resistance and can withstand high temperatures of 300°C to 500°C, so it is possible to combine an inorganic hard mask formed by CVD method or ALD method with a protective film formed by spin coating method.
[無機ハードマスクと有機反射防止膜を用いた4層レジスト法]
また、本発明では、被加工基板にパターンを形成する方法であって、
(IV-1)被加工基板上に上記の保護膜形成組成物を用いて保護膜を形成する工程、
(IV-2)前記保護膜の上にケイ素酸化膜、ケイ素窒化膜、ケイ素酸化窒化膜、チタン酸化膜、チタン窒化膜から選ばれる無機ハードマスクを形成する工程、
(IV-3)前記無機ハードマスクの上に有機反射防止膜を形成する工程、
(IV-4)前記有機反射防止膜上にフォトレジスト組成物を用いてレジスト上層膜を形成して4層膜構造とし、該レジスト上層膜に回路パターンを形成する工程、
(IV-5)前記パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにして前記有機反射防止膜と前記無機ハードマスクにエッチングでパターンを転写する工程、
(IV-6)前記パターンが転写された無機ハードマスクをマスクにして前記保護膜にエッチングでパターンを転写する工程、及び
(IV-7)前記パターンが転写された保護膜をマスクにして前記被加工基板にパターンを形成する工程、
を有するパターン形成方法を提供する。
[Four-layer resist method using inorganic hard mask and organic anti-reflective coating]
The present invention also provides a method for forming a pattern on a workpiece substrate, comprising the steps of:
(IV-1) forming a protective film on a substrate to be processed using the protective film-forming composition;
(IV-2) forming an inorganic hard mask selected from a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, a titanium oxide film, and a titanium nitride film on the protective film;
(IV-3) forming an organic anti-reflective coating on the inorganic hard mask;
(IV-4) forming a resist upper layer film on the organic antireflective film using a photoresist composition to form a four-layer film structure, and forming a circuit pattern on the resist upper layer film;
(IV-5) a step of transferring a pattern to the organic anti-reflective film and the inorganic hard mask by etching using the resist top layer film on which the pattern has been formed as a mask;
(IV-6) a step of transferring a pattern to the protective film by etching using the inorganic hard mask to which the pattern has been transferred as a mask; and (IV-7) a step of forming a pattern on the substrate to be processed using the protective film to which the pattern has been transferred as a mask.
The present invention provides a pattern forming method comprising the steps of:
なお、この方法は、無機ハードマスクとレジスト上層膜の間に有機反射防止膜(BARC)を形成する以外は、上記の無機ハードマスクを用いた3層レジスト法と同様にして行うことができる。 This method can be carried out in the same manner as the three-layer resist method using the inorganic hard mask described above, except that an organic anti-reflective coating (BARC) is formed between the inorganic hard mask and the resist top layer.
特に、無機ハードマスクとしてSiON膜を用いた場合、SiON膜とBARCの2層の反射防止膜によって1.0を超える高NAの液浸露光においても反射を抑えることが可能となる。BARCを形成するもう一つのメリットとしては、SiON膜直上でのレジスト上層膜パターンの裾引きを低減させる効果があることである。 In particular, when a SiON film is used as an inorganic hard mask, the two-layer anti-reflection film of the SiON film and the BARC makes it possible to suppress reflections even in immersion exposure with a high NA exceeding 1.0. Another advantage of forming the BARC is that it has the effect of reducing the tailing of the resist top layer pattern directly above the SiON film.
ここで、本発明の3層レジスト法によるパターン形成方法の一例を図2(A)~(F)に示す。3層レジスト法の場合、図2(A)に示されるように、基板1の上に形成された被加工層2上に本発明の保護膜形成組成物を用いて保護膜3を形成した後、ケイ素含有レジスト中間膜4を形成し、その上にレジスト上層膜5を形成する。次いで、図2(B)に示されるように、レジスト上層膜5の露光部分6を露光し、PEB(ポストエクスポージャーベーク)を行う。次いで、図2(C)に示されるように、現像を行ってレジスト上層膜パターン5aを形成する。次いで、図2(D)に示されるように、レジスト上層膜パターン5aをマスクとして、フロン系ガスを用いてケイ素含有レジスト中間膜4をドライエッチング加工し、ケイ素含有レジスト中間膜パターン4aを形成する。次いで、図2(E)に示されるように、レジスト上層膜パターン5aを除去後、ケイ素含有レジスト中間膜パターン4aをマスクとして、保護膜3を酸素プラズマエッチングし、保護膜パターン3aを形成する。更に、図2(F)に示されるように、ケイ素含有レジスト中間膜パターン4aを除去後、保護膜パターン3aをマスクとして、被加工層2をエッチング加工し、パターン2aを形成する。
Here, an example of a pattern forming method using the three-layer resist method of the present invention is shown in Figures 2(A) to (F). In the case of the three-layer resist method, as shown in Figure 2(A), a
無機ハードマスクを形成する場合は、ケイ素含有レジスト中間膜4を無機ハードマスクに変更すればよく、BARCを形成する場合は、ケイ素含有レジスト中間膜4とレジスト上層膜5との間にBARCを形成すればよい。BARCのエッチングは、ケイ素含有レジスト中間膜4のエッチングに先立って連続して行ってもよいし、BARCだけのエッチングを行ってからエッチング装置を変える等してケイ素含有レジスト中間膜4のエッチングを行ってもよい。
When forming an inorganic hard mask, the silicon-containing resist
(特殊加工プロセス)
さらに、本発明のパターン形成方法を適用すれば、上記の一般的加工プロセスに加えて、様々な特殊加工プロセスの構築が可能となり、産業上の価値が高い。
(Special processing)
Furthermore, application of the pattern formation method of the present invention makes it possible to establish various special processing processes in addition to the above-mentioned general processing processes, and is therefore of great industrial value.
(第一態様)
まず、ケイ素含有レジスト中間膜の剥離に関しては、一般的には上記の通り、ドライエッチング剥離が必須であるが、本発明のパターン形成方法においては、保護膜がアルカリ性過酸化水素水耐性を有するため、アルカリ性過酸化水素水を用いてケイ素含有レジスト中間膜のみをウェット剥離することも選択肢となる。即ち、本発明の3層レジストプロセスによるパターン形成方法では、上記の(I-6)工程、又は(II-6)工程の後、更に、アルカリ性過酸化水素水を用いたウェットエッチングにより、パターンが転写されたケイ素含有レジスト中間膜を除去する工程を追加してもよい。
(First aspect)
First, as described above, dry etching stripping is generally essential for stripping the silicon-containing resist intermediate film, but in the pattern formation method of the present invention, since the protective film has resistance to alkaline hydrogen peroxide, wet stripping of only the silicon-containing resist intermediate film using alkaline hydrogen peroxide is also an option. That is, in the pattern formation method using the three-layer resist process of the present invention, after the above step (I-6) or step (II-6), a step of removing the silicon-containing resist intermediate film to which the pattern has been transferred by wet etching using alkaline hydrogen peroxide may be added.
(第二態様)
また、被加工基板がW、TiNなどの場合、本発明のパターン形成方法を適用すれば、アルカリ性過酸化水素水による基板のウェットエッチング加工も選択肢となりうる。即ち、本発明の3層、4層レジストプロセスによるパターン形成方法では、上記の(I-7)工程、(II-7)工程、(III-7)工程、又は(IV-7)工程のエッチング方法が、パターンが転写された保護膜をマスクにして、アルカリ性過酸化水素水を用いたウェットエッチングにより、被加工基板にパターンを転写する工程であってもよい。
(Second Aspect)
Furthermore, when the substrate to be processed is made of W, TiN, etc., wet etching of the substrate with alkaline hydrogen peroxide solution may be an option if the pattern formation method of the present invention is applied. That is, in the pattern formation method using the three-layer or four-layer resist process of the present invention, the etching method in the above step (I-7), step (II-7), step (III-7), or step (IV-7) may be a step of transferring a pattern to the substrate to be processed by wet etching using alkaline hydrogen peroxide solution, using the protective film to which the pattern has been transferred as a mask.
その場合のプロセスの一例では、まず、被加工基板上に保護膜を成膜、その上に必要に応じてケイ素含有レジスト中間膜を成膜した後、レジスト上層膜を成膜する。続いて、常法によりレジスト上層膜をパターニング、続いてエッチングによりパターンを保護膜まで転写する。最後に、保護膜をマスクとして、被加工基板をウェットエッチングによりパターニングすることができる。 In one example of such a process, a protective film is first formed on the substrate to be processed, and then a silicon-containing resist intermediate film is formed on top of the protective film, if necessary, followed by a resist top film. The resist top film is then patterned by a conventional method, and the pattern is then transferred to the protective film by etching. Finally, the substrate to be processed can be patterned by wet etching using the protective film as a mask.
(第三態様)
また、本発明の3層、4層レジストプロセスによるパターン形成方法では、上記の(I-7)工程、(II-7)工程、(III-7)工程、又は(IV-7)工程を、パターンが転写された保護膜をマスクにしてイオン打込みを行うことにより、被加工基板をパターン加工する工程としてもよい。このとき、イオン打込みによって被加工基板をパターン加工する工程の後、更に、アルカリ性過酸化水素水を用いたウェットエッチングで、パターンが転写されたケイ素含有レジスト中間膜を除去する工程を追加してもよい。
(Third Aspect)
In the pattern formation method using the three-layer or four-layer resist process of the present invention, the above-mentioned step (I-7), step (II-7), step (III-7), or step (IV-7) may be a step of patterning the workpiece substrate by ion implantation using the protective film to which the pattern has been transferred as a mask. In this case, after the step of patterning the workpiece substrate by ion implantation, a step of removing the silicon-containing resist intermediate film to which the pattern has been transferred by wet etching using an alkaline hydrogen peroxide solution may be added.
また、本発明のパターン形成方法は、高さ30nm以上の構造体又は段差を有するような段差基板の加工にも好適である。以下、このようなプロセスの一例について説明する。 The pattern formation method of the present invention is also suitable for processing substrates with structures or steps with heights of 30 nm or more. An example of such a process is described below.
まず、段差基板上に、保護膜を成膜して埋込・平坦化を行い、必要に応じてケイ素含有レジスト中間膜を成膜した後、レジスト上層膜を成膜する。次に、常法によりレジスト上層膜をパターニング、続いてエッチングによりパターンを保護膜まで転写する。次に、保護膜をマスクとして、イオン打込みにより基板をパターン加工することができる。残存したケイ素含有レジスト中間膜の剥離は、必要に応じて、ドライエッチング、ウェットエッチングから選択して行うことができる。最後に、保護膜をドライエッチングにより除去できる。 First, a protective film is formed on the stepped substrate to fill and planarize it, and if necessary, a silicon-containing resist intermediate film is formed, followed by a resist top film. Next, the resist top film is patterned by a conventional method, and the pattern is then transferred to the protective film by etching. Next, the substrate can be patterned by ion implantation using the protective film as a mask. The remaining silicon-containing resist intermediate film can be peeled off by a method selected from dry etching and wet etching, if necessary. Finally, the protective film can be removed by dry etching.
以上のように、本発明のパターン形成方法であれば、多層レジスト法によって、被加工基板に微細なパターンを高精度で形成することができる。 As described above, the pattern formation method of the present invention makes it possible to form fine patterns on a substrate to be processed with high precision using a multi-layer resist method.
以下、合成例、比較合成例、実施例、及び比較例を示して本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。なお、分子量及び分散度としては、テトラヒドロフランを溶離液とした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の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)を求め、分散度(Mw/Mn)を求めた。 The present invention will be explained in more detail below with reference to synthesis examples, comparative synthesis examples, working examples, and comparative examples, but the present invention is not limited to these. Note that the molecular weight and dispersity were determined by determining the weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC) using tetrahydrofuran as an eluent, and the dispersity (Mw/Mn).
合成例 保護膜形成組成物用重合体、及び末端基に水酸基を有する重合体の合成
保護膜形成組成物用の重合体(又は重合体の混合物)(A1)~(A9)、及び末端基に水酸基を有する重合体(A10)~(A12)の合成には下記に示すテトラカルボン酸無水物(B1)~(B5)、ジアミン化合物(C1)~(C8)、末端封止剤となるアニリン誘導体、フタル酸無水物誘導体として(D1)~(D10)を用いた。
Synthesis Example Synthesis of Polymer for Protective Film-Forming Composition, and Polymer Having Hydroxyl Group at Terminal Group The polymer (or polymer mixture) (A1) to (A9) for the protective film-forming composition, and the polymer (A10) to (A12) having a hydroxyl group at the terminal group were synthesized using the following tetracarboxylic acid anhydrides (B1) to (B5), diamine compounds (C1) to (C8), aniline derivatives serving as end-capping agents, and phthalic anhydride derivatives (D1) to (D10).
テトラカルボン酸無水物:
ジアミン化合物:
末端封止剤:
[合成例1]重合体(A1)の合成
テトラカルボン酸無水物(B1)17.77g、ジアミン化合物(C1)10.65gにNMP(N-メチル-2-ピロリドン)120gを加え、窒素雰囲気下、内温40℃で3時間反応を行った。得られたポリアミド酸中間体溶液に末端封止剤(D1)3.15gを追加し、内温40℃でさらに3時間反応を行い、ポリイミド前駆体溶液を得た。得られた反応液にo-キシレン150gを加え、内温180℃で生成する水を系内から除去しながら9時間反応を行いイミド化を行った。反応終了後、室温まで冷却しメチルイソブチルケトン400gを加え、有機層を3%硝酸水溶液100gで2回洗浄後、さらに純水100gで6回洗浄を行い、有機層を減圧乾固した。残渣にTHF(テトラヒドロフラン)100gを加え均一溶液とした後、ジイソプロピルエーテル400gで晶出した。沈降した結晶をろ過で分別し、ジイソプロピルエーテル300gで2回洗浄を行い回収した。回収した結晶を70℃で真空乾燥することで重合体(A1)を得た。GPCにより重量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を求めたところ、以下のような結果となった。
[Synthesis Example 1] Synthesis of polymer (A1) 17.77 g of tetracarboxylic anhydride (B1), 10.65 g of diamine compound (C1) were added with 120 g of NMP (N-methyl-2-pyrrolidone), and the mixture was reacted for 3 hours at an internal temperature of 40°C under a nitrogen atmosphere. 3.15 g of end-capping agent (D1) was added to the obtained polyamic acid intermediate solution, and the mixture was reacted for another 3 hours at an internal temperature of 40°C to obtain a polyimide precursor solution. 150 g of o-xylene was added to the obtained reaction solution, and the reaction was carried out for 9 hours while removing the water generated at an internal temperature of 180°C from the system to perform imidization. After the reaction was completed, the mixture was cooled to room temperature, 400 g of methyl isobutyl ketone was added, and the organic layer was washed twice with 100 g of a 3% aqueous nitric acid solution, and then washed six times with 100 g of pure water, and the organic layer was dried under reduced pressure. 100 g of THF (tetrahydrofuran) was added to the residue to obtain a homogeneous solution, and then crystallized with 400 g of diisopropyl ether. The precipitated crystals were separated by filtration, washed twice with 300 g of diisopropyl ether, and collected. The collected crystals were dried in vacuum at 70° C. to obtain a polymer (A1). The weight average molecular weight (Mw) and dispersity (Mw/Mn) were determined by GPC, and the results were as follows.
[合成例2]重合体(A2)の合成
テトラカルボン酸無水物(B2)15.61g、ジアミン化合物(C2)2.51g及びジアミン化合物(C3)1.94gにNMP(N-メチル-2-ピロリドン)90gを加え、窒素雰囲気下、内温40℃で3時間反応を行った。得られたポリアミド酸中間体溶液に末端封止剤(D2)5.80gを追加し、内温40℃でさらに3時間反応を行い、ポリイミド前駆体溶液を得た。得られた反応液にo-キシレン120gを加え、内温180℃で生成する水を系内から除去しながら9時間反応を行いイミド化を行った。反応終了後、室温まで冷却しメチルイソブチルケトン300gを加え、有機層を3%硝酸水溶液75gで2回洗浄後、さらに純水75gで6回洗浄を行い、有機層を減圧乾固した。残渣にTHF(テトラヒドロフラン)75gを加え均一溶液とした後、ジイソプロピルエーテル300gで晶出した。沈降した結晶をろ過で分別し、ジイソプロピルエーテル200gで2回洗浄を行い回収した。回収した結晶を70℃で真空乾燥することで重合体(A2)を得た。GPCにより重量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を求めたところ、以下のような結果となった。
[Synthesis Example 2] Synthesis of polymer (A2) 90 g of NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) was added to 15.61 g of tetracarboxylic anhydride (B2), 2.51 g of diamine compound (C2) and 1.94 g of diamine compound (C3), and the mixture was reacted for 3 hours at an internal temperature of 40 ° C. under a nitrogen atmosphere. 5.80 g of end-capping agent (D2) was added to the obtained polyamic acid intermediate solution, and the mixture was reacted for another 3 hours at an internal temperature of 40 ° C. to obtain a polyimide precursor solution. 120 g of o-xylene was added to the obtained reaction solution, and the reaction was carried out for 9 hours while removing the water generated at an internal temperature of 180 ° C. from the system to perform imidization. After the reaction was completed, the mixture was cooled to room temperature, and 300 g of methyl isobutyl ketone was added, and the organic layer was washed twice with 75 g of a 3% aqueous nitric acid solution, and then further washed six times with 75 g of pure water, and the organic layer was dried under reduced pressure. The residue was added with 75 g of THF (tetrahydrofuran) to obtain a homogeneous solution, and then crystallized with 300 g of diisopropyl ether. The precipitated crystals were separated by filtration, washed twice with 200 g of diisopropyl ether, and collected. The collected crystals were dried in a vacuum at 70° C. to obtain a polymer (A2). The weight average molecular weight (Mw) and dispersity (Mw/Mn) were determined by GPC, and the following results were obtained.
[合成例3]重合体(A3)の合成
テトラカルボン酸無水物(B3)19.28g、ジアミン化合物(C4)1.92g及びジアミン化合物(C5)1.30gにNMP(N-メチル-2-ピロリドン)90gを加え、窒素雰囲気下、内温40℃で3時間反応を行った。得られたポリアミド酸中間体溶液に末端封止剤(D3)4.22gを追加し、内温40℃でさらに3時間反応を行い、ポリイミド前駆体溶液を得た。得られた反応液にo-キシレン120gを加え、内温180℃で生成する水を系内から除去しながら9時間反応を行いイミド化を行った。反応終了後、室温まで冷却しメチルイソブチルケトン300gを加え、有機層を3%硝酸水溶液75gで2回洗浄後、さらに純水75gで6回洗浄を行い、有機層を減圧乾固した。残渣にTHF(テトラヒドロフラン)75gを加え均一溶液とした後、ジイソプロピルエーテル300gで晶出した。沈降した結晶をろ過で分別し、ジイソプロピルエーテル200gで2回洗浄を行い回収した。回収した結晶を70℃で真空乾燥することで重合体(A3)を得た。GPCにより重量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を求めたところ、以下のような結果となった。
[Synthesis Example 3] Synthesis of polymer (A3) 90 g of NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) was added to 19.28 g of tetracarboxylic anhydride (B3), 1.92 g of diamine compound (C4) and 1.30 g of diamine compound (C5), and the mixture was reacted for 3 hours at an internal temperature of 40 ° C. under a nitrogen atmosphere. 4.22 g of end-capping agent (D3) was added to the obtained polyamic acid intermediate solution, and the mixture was reacted for another 3 hours at an internal temperature of 40 ° C. to obtain a polyimide precursor solution. 120 g of o-xylene was added to the obtained reaction solution, and the mixture was reacted for 9 hours at an internal temperature of 180 ° C. while removing the water generated from the system to perform imidization. After the reaction was completed, the mixture was cooled to room temperature, and 300 g of methyl isobutyl ketone was added, and the organic layer was washed twice with 75 g of 3% aqueous nitric acid solution, and then further washed six times with 75 g of pure water, and the organic layer was dried under reduced pressure. The residue was added with 75 g of THF (tetrahydrofuran) to obtain a homogeneous solution, and then crystallized with 300 g of diisopropyl ether. The precipitated crystals were separated by filtration, washed twice with 200 g of diisopropyl ether, and collected. The collected crystals were dried in a vacuum at 70° C. to obtain a polymer (A3). The weight average molecular weight (Mw) and dispersity (Mw/Mn) were determined by GPC, and the following results were obtained.
[合成例4]重合体の混合物(A4)の合成
重合体の混合物(A4)に用いる重合体(A4-1)と重合体(A4-2)は、それぞれ以下のように合成した。
Synthesis Example 4 Synthesis of Polymer Mixture (A4) The polymers (A4-1) and (A4-2) used in the polymer mixture (A4) were each synthesized as follows.
[合成例4-1]重合体(A4-1)の合成
テトラカルボン酸無水物(B4)6.36g及びジアミン化合物(C6)3.84gにNMP(N-メチル-2-ピロリドン)60gを加え、窒素雰囲気下、内温40℃で3時間反応を行った。得られたポリアミド酸中間体溶液に末端封止剤(D4)2.34gを追加し、内温40℃でさらに3時間反応を行い、ポリイミド前駆体溶液を得た。得られた反応液にo-キシレン80gを加え、内温180℃で生成する水を系内から除去しながら9時間反応を行いイミド化を行った。反応終了後、室温まで冷却しメチルイソブチルケトン200gを加え、有機層を3%硝酸水溶液50gで2回洗浄後、さらに純水50gで6回洗浄を行い、有機層を減圧乾固した。残渣にTHF(テトラヒドロフラン)50gを加え均一溶液とした後、ジイソプロピルエーテル200gで晶出した。沈降した結晶をろ過で分別し、ジイソプロピルエーテル150gで2回洗浄を行い回収した。回収した結晶を70℃で真空乾燥することで重合体(A4-1)を得た。GPCにより重量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を求めたところ、以下のような結果となった。
[Synthesis Example 4-1] Synthesis of polymer (A4-1) 60 g of NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) was added to 6.36 g of tetracarboxylic anhydride (B4) and 3.84 g of diamine compound (C6), and the mixture was reacted for 3 hours at an internal temperature of 40°C under a nitrogen atmosphere. 2.34 g of end-capping agent (D4) was added to the obtained polyamic acid intermediate solution, and the mixture was reacted for another 3 hours at an internal temperature of 40°C to obtain a polyimide precursor solution. 80 g of o-xylene was added to the obtained reaction solution, and the reaction was carried out for 9 hours while removing the water generated at an internal temperature of 180°C from the system to perform imidization. After the reaction was completed, the mixture was cooled to room temperature, and 200 g of methyl isobutyl ketone was added. The organic layer was washed twice with 50 g of a 3% aqueous nitric acid solution, and then washed six times with 50 g of pure water, and the organic layer was dried under reduced pressure. 50 g of THF (tetrahydrofuran) was added to the residue to obtain a homogeneous solution, and then crystallized with 200 g of diisopropyl ether. The precipitated crystals were separated by filtration, washed twice with 150 g of diisopropyl ether, and collected. The collected crystals were dried in a vacuum at 70° C. to obtain a polymer (A4-1). The weight average molecular weight (Mw) and dispersity (Mw/Mn) were determined by GPC, and the results were as follows.
[合成例4-2]重合体(A4-2)の合成
テトラカルボン酸無水物(B4)6.36g及びジアミン化合物(C3)2.58gにNMP(N-メチル-2-ピロリドン)60gを加え、窒素雰囲気下、内温40℃で3時間反応を行った。得られたポリアミド酸中間体溶液に末端封止剤(D4)2.34gを追加し、内温40℃でさらに3時間反応を行い、ポリイミド前駆体溶液を得た。得られた反応液にo-キシレン80gを加え、内温180℃で生成する水を系内から除去しながら9時間反応を行いイミド化を行った。反応終了後、室温まで冷却しメチルイソブチルケトン200gを加え、有機層を3%硝酸水溶液50gで2回洗浄後、さらに純水50gで6回洗浄を行い、有機層を減圧乾固した。残渣にTHF(テトラヒドロフラン)50gを加え均一溶液とした後、ジイソプロピルエーテル200gで晶出した。沈降した結晶をろ過で分別し、ジイソプロピルエーテル150gで2回洗浄を行い回収した。回収した結晶を70℃で真空乾燥することで重合体(A4-2)を得た。GPCにより重量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を求めたところ、以下のような結果となった。
[Synthesis Example 4-2] Synthesis of polymer (A4-2) 60 g of NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) was added to 6.36 g of tetracarboxylic anhydride (B4) and 2.58 g of diamine compound (C3), and the mixture was reacted for 3 hours at an internal temperature of 40° C. under a nitrogen atmosphere. 2.34 g of end-capping agent (D4) was added to the obtained polyamic acid intermediate solution, and the mixture was reacted for another 3 hours at an internal temperature of 40° C. to obtain a polyimide precursor solution. 80 g of o-xylene was added to the obtained reaction solution, and the reaction was carried out for 9 hours while removing the water generated at an internal temperature of 180° C. from the system to perform imidization. After the reaction was completed, the mixture was cooled to room temperature, and 200 g of methyl isobutyl ketone was added. The organic layer was washed twice with 50 g of a 3% aqueous nitric acid solution, and then washed six times with 50 g of pure water, and the organic layer was dried under reduced pressure. 50 g of THF (tetrahydrofuran) was added to the residue to obtain a homogeneous solution, and then crystallized with 200 g of diisopropyl ether. The precipitated crystals were separated by filtration, washed twice with 150 g of diisopropyl ether, and collected. The collected crystals were dried in a vacuum at 70° C. to obtain a polymer (A4-2). The weight average molecular weight (Mw) and dispersity (Mw/Mn) were determined by GPC, and the results were as follows.
[合成例5]重合体(A5)の合成
テトラカルボン酸無水物(B3)9.64g、ジアミン化合物(C7)2.20gにNMP(N-メチル-2-ピロリドン)45gを加え、窒素雰囲気下、内温40℃で3時間反応を行った。得られたポリアミド酸中間体溶液に末端封止剤(D2)3.48gを追加し、内温40℃でさらに3時間反応を行い、ポリイミド前駆体溶液を得た。得られた反応液にo-キシレン60gを加え、内温180℃で生成する水を系内から除去しながら9時間反応を行いイミド化を行った。反応終了後、室温まで冷却しメチルイソブチルケトン150gを加え、有機層を3%硝酸水溶液40gで2回洗浄後、さらに純水40gで6回洗浄を行い、有機層を減圧乾固した。残渣にTHF(テトラヒドロフラン)40gを加え均一溶液とした後、ジイソプロピルエーテル150gで晶出した。沈降した結晶をろ過で分別し、ジイソプロピルエーテル120gで2回洗浄を行い回収した。回収した結晶を70℃で真空乾燥することで重合体(A5)を得た。GPCにより重量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を求めたところ、以下のような結果となった。
[Synthesis Example 5] Synthesis of polymer (A5) 45 g of NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) was added to 9.64 g of tetracarboxylic anhydride (B3) and 2.20 g of diamine compound (C7), and the mixture was reacted for 3 hours at an internal temperature of 40°C under a nitrogen atmosphere. 3.48 g of end-capping agent (D2) was added to the obtained polyamic acid intermediate solution, and the mixture was reacted for another 3 hours at an internal temperature of 40°C to obtain a polyimide precursor solution. 60 g of o-xylene was added to the obtained reaction solution, and the reaction was carried out for 9 hours while removing the water generated at an internal temperature of 180°C from the system to perform imidization. After the reaction was completed, the mixture was cooled to room temperature, and 150 g of methyl isobutyl ketone was added, and the organic layer was washed twice with 40 g of a 3% aqueous nitric acid solution, and then further washed six times with 40 g of pure water, and the organic layer was dried under reduced pressure. 40 g of THF (tetrahydrofuran) was added to the residue to obtain a homogeneous solution, and then crystallized with 150 g of diisopropyl ether. The precipitated crystals were separated by filtration, washed twice with 120 g of diisopropyl ether, and collected. The collected crystals were dried in vacuum at 70° C. to obtain a polymer (A5). The weight average molecular weight (Mw) and dispersity (Mw/Mn) were determined by GPC, and the results were as follows.
[合成例6]重合体(A6)の合成
テトラカルボン酸無水物(B1)10.88g、ジアミン化合物(C7)12.82gにNMP(N-メチル-2-ピロリドン)100gを加え、窒素雰囲気下、内温40℃で3時間反応を行った。得られたポリアミド酸中間体溶液に末端封止剤(D5)1.95g及び末端封止剤(D6)2.61gを追加し、内温40℃でさらに3時間反応を行い、ポリイミド前駆体溶液を得た。得られた反応液にo-キシレン130gを加え、内温180℃で生成する水を系内から除去しながら9時間反応を行いイミド化を行った。反応終了後、室温まで冷却しメチルイソブチルケトン350gを加え、有機層を3%硝酸水溶液90gで2回洗浄後、さらに純水90gで6回洗浄を行い、有機層を減圧乾固した。残渣にTHF(テトラヒドロフラン)90gを加え均一溶液とした後、ジイソプロピルエーテル350gで晶出した。沈降した結晶をろ過で分別し、ジイソプロピルエーテル250gで2回洗浄を行い回収した。回収した結晶を70℃で真空乾燥することで重合体(A6)を得た。GPCにより重量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を求めたところ、以下のような結果となった。
[Synthesis Example 6] Synthesis of polymer (A6) 100 g of NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) was added to 10.88 g of tetracarboxylic anhydride (B1) and 12.82 g of diamine compound (C7), and the mixture was reacted for 3 hours at an internal temperature of 40 ° C. under a nitrogen atmosphere. 1.95 g of terminal blocking agent (D5) and 2.61 g of terminal blocking agent (D6) were added to the obtained polyamic acid intermediate solution, and the mixture was reacted for another 3 hours at an internal temperature of 40 ° C. to obtain a polyimide precursor solution. 130 g of o-xylene was added to the obtained reaction solution, and the reaction was carried out for 9 hours while removing the water generated at an internal temperature of 180 ° C. from the system to perform imidization. After the reaction was completed, the mixture was cooled to room temperature, and 350 g of methyl isobutyl ketone was added, and the organic layer was washed twice with 90 g of 3% aqueous nitric acid solution, and then further washed six times with 90 g of pure water, and the organic layer was dried under reduced pressure. The residue was added with 90 g of THF (tetrahydrofuran) to obtain a homogeneous solution, and then crystallized with 350 g of diisopropyl ether. The precipitated crystals were separated by filtration, washed twice with 250 g of diisopropyl ether, and collected. The collected crystals were dried in a vacuum at 70° C. to obtain a polymer (A6). The weight average molecular weight (Mw) and dispersity (Mw/Mn) were determined by GPC, and the following results were obtained.
[合成例7]重合体(A7)の合成
テトラカルボン酸無水物(B5)15.71g、ジアミン化合物(C7)3.66gにNMP(N-メチル-2-ピロリドン)75gを加え、窒素雰囲気下、内温40℃で3時間反応を行った。得られたポリアミド酸中間体溶液に末端封止剤(D3)3.51gを追加し、内温40℃でさらに3時間反応を行い、ポリイミド前駆体溶液を得た。得られた反応液にo-キシレン90gを加え、内温180℃で生成する水を系内から除去しながら9時間反応を行いイミド化を行った。反応終了後、室温まで冷却しメチルイソブチルケトン250gを加え、有機層を3%硝酸水溶液60gで2回洗浄後、さらに純水60gで6回洗浄を行い、有機層を減圧乾固した。残渣にTHF(テトラヒドロフラン)60gを加え均一溶液とした後、ジイソプロピルエーテル250gで晶出した。沈降した結晶をろ過で分別し、ジイソプロピルエーテル180gで2回洗浄を行い回収した。回収した結晶を70℃で真空乾燥することで重合体(A7)を得た。GPCにより重量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を求めたところ、以下のような結果となった。
[Synthesis Example 7] Synthesis of polymer (A7) 15.71 g of tetracarboxylic anhydride (B5), 3.66 g of diamine compound (C7) were added with 75 g of NMP (N-methyl-2-pyrrolidone), and the mixture was reacted for 3 hours at an internal temperature of 40°C under a nitrogen atmosphere. 3.51 g of end-capping agent (D3) was added to the obtained polyamic acid intermediate solution, and the mixture was reacted for another 3 hours at an internal temperature of 40°C to obtain a polyimide precursor solution. 90 g of o-xylene was added to the obtained reaction solution, and the reaction was carried out for 9 hours while removing the water generated at an internal temperature of 180°C from the system to perform imidization. After the reaction was completed, the mixture was cooled to room temperature, and 250 g of methyl isobutyl ketone was added, and the organic layer was washed twice with 60 g of a 3% aqueous nitric acid solution, and then further washed six times with 60 g of pure water, and the organic layer was dried under reduced pressure. 60 g of THF (tetrahydrofuran) was added to the residue to obtain a homogeneous solution, and then crystallized with 250 g of diisopropyl ether. The precipitated crystals were separated by filtration, washed twice with 180 g of diisopropyl ether, and collected. The collected crystals were dried in vacuum at 70° C. to obtain a polymer (A7). The weight average molecular weight (Mw) and dispersity (Mw/Mn) were determined by GPC, and the results were as follows.
[合成例8]重合体(A8)の合成
テトラカルボン酸無水物(B5)7.86g、ジアミン化合物(C8)9.07g及びジアミン化合物(C7)2.75gにNMP(N-メチル-2-ピロリドン)75gを加え、窒素雰囲気下、内温40℃で3時間反応を行った。得られたポリアミド酸中間体溶液に末端封止剤(D7)4.30gを追加し、内温40℃でさらに3時間反応を行い、ポリイミド前駆体溶液を得た。得られた反応液にo-キシレン90gを加え、内温180℃で生成する水を系内から除去しながら9時間反応を行いイミド化を行った。反応終了後、室温まで冷却しメチルイソブチルケトン250gを加え、有機層を3%硝酸水溶液60gで2回洗浄後、さらに純水60gで6回洗浄を行い、有機層を減圧乾固した。残渣にTHF(テトラヒドロフラン)60gを加え均一溶液とした後、ジイソプロピルエーテル250gで晶出した。沈降した結晶をろ過で分別し、ジイソプロピルエーテル180gで2回洗浄を行い回収した。回収した結晶を70℃で真空乾燥することで重合体(A8)を得た。GPCにより重量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を求めたところ、以下のような結果となった。
[Synthesis Example 8] Synthesis of polymer (A8) 75 g of NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) was added to 7.86 g of tetracarboxylic anhydride (B5), 9.07 g of diamine compound (C8) and 2.75 g of diamine compound (C7), and the mixture was reacted for 3 hours at an internal temperature of 40 ° C. under a nitrogen atmosphere. 4.30 g of end-capping agent (D7) was added to the obtained polyamic acid intermediate solution, and the mixture was reacted for another 3 hours at an internal temperature of 40 ° C. to obtain a polyimide precursor solution. 90 g of o-xylene was added to the obtained reaction solution, and the reaction was carried out for 9 hours while removing the water generated at an internal temperature of 180 ° C. from the system to perform imidization. After the reaction was completed, the mixture was cooled to room temperature, and 250 g of methyl isobutyl ketone was added, and the organic layer was washed twice with 60 g of a 3% aqueous nitric acid solution, and then further washed six times with 60 g of pure water, and the organic layer was dried under reduced pressure. The residue was added with 60 g of THF (tetrahydrofuran) to obtain a homogeneous solution, and then crystallized with 250 g of diisopropyl ether. The precipitated crystals were separated by filtration, washed twice with 180 g of diisopropyl ether, and collected. The collected crystals were dried in a vacuum at 70° C. to obtain a polymer (A8). The weight average molecular weight (Mw) and dispersity (Mw/Mn) were determined by GPC, and the following results were obtained.
[合成例9]重合体(A9)の合成
テトラカルボン酸無水物(B5)7.54g、ジアミン化合物(C2)0.80g及びジアミン化合物(C7)0.88gにNMP(N-メチル-2-ピロリドン)40gを加え、窒素雰囲気下、内温40℃で3時間反応を行った。得られたポリアミド酸中間体溶液に末端封止剤(D4)1.69gを追加し、内温40℃でさらに3時間反応を行い、ポリイミド前駆体溶液を得た。得られた反応液にo-キシレン45gを加え、内温180℃で生成する水を系内から除去しながら9時間反応を行いイミド化を行った。反応終了後、室温まで冷却しメチルイソブチルケトン120gを加え、有機層を3%硝酸水溶液30gで2回洗浄後、さらに純水30gで6回洗浄を行い、有機層を減圧乾固した。残渣にTHF(テトラヒドロフラン)30gを加え均一溶液とした後、ジイソプロピルエーテル120gで晶出した。沈降した結晶をろ過で分別し、ジイソプロピルエーテル90gで2回洗浄を行い回収した。回収した結晶を70℃で真空乾燥することで重合体(A9)を得た。GPCにより重量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を求めたところ、以下のような結果となった。
[Synthesis Example 9] Synthesis of polymer (A9) 40 g of NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) was added to 7.54 g of tetracarboxylic anhydride (B5), 0.80 g of diamine compound (C2) and 0.88 g of diamine compound (C7), and the mixture was reacted for 3 hours at an internal temperature of 40 ° C. under a nitrogen atmosphere. 1.69 g of end-capping agent (D4) was added to the obtained polyamic acid intermediate solution, and the mixture was reacted for another 3 hours at an internal temperature of 40 ° C. to obtain a polyimide precursor solution. 45 g of o-xylene was added to the obtained reaction solution, and the reaction was carried out for 9 hours while removing the water generated at an internal temperature of 180 ° C. from the system to perform imidization. After the reaction was completed, the mixture was cooled to room temperature, and 120 g of methyl isobutyl ketone was added, and the organic layer was washed twice with 30 g of a 3% aqueous nitric acid solution, and then further washed six times with 30 g of pure water, and the organic layer was dried under reduced pressure. The residue was added with 30 g of THF (tetrahydrofuran) to obtain a homogeneous solution, and then crystallized with 120 g of diisopropyl ether. The precipitated crystals were separated by filtration, washed twice with 90 g of diisopropyl ether, and collected. The collected crystals were dried in a vacuum at 70° C. to obtain a polymer (A9). The weight average molecular weight (Mw) and dispersity (Mw/Mn) were determined by GPC, and the following results were obtained.
[合成例10]重合体(A10)の合成
テトラカルボン酸無水物(B3)16.07g、ジアミン化合物(C2)3.34gにNMP(N-メチル-2-ピロリドン)75gを加え、窒素雰囲気下、内温40℃で3時間反応を行った。得られたポリアミド酸中間体溶液に末端封止剤(D8)3.27gを追加し、内温40℃でさらに3時間反応を行い、ポリイミド前駆体溶液を得た。得られた反応液にo-キシレン90gを加え、内温180℃で生成する水を系内から除去しながら9時間反応を行いイミド化を行った。反応終了後、室温まで冷却しメチルイソブチルケトン250gを加え、有機層を3%硝酸水溶液60gで2回洗浄後、さらに純水60gで6回洗浄を行い、有機層を減圧乾固した。残渣にTHF(テトラヒドロフラン)60gを加え均一溶液とした後、ジイソプロピルエーテル250gで晶出した。沈降した結晶をろ過で分別し、ジイソプロピルエーテル180gで2回洗浄を行い回収した。回収した結晶を70℃で真空乾燥することで重合体(A10)を得た。GPCにより重量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を求めたところ、以下のような結果となった。
[Synthesis Example 10] Synthesis of polymer (A10) 75 g of NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) was added to 16.07 g of tetracarboxylic anhydride (B3) and 3.34 g of diamine compound (C2), and the mixture was reacted for 3 hours at an internal temperature of 40°C under a nitrogen atmosphere. 3.27 g of end-capping agent (D8) was added to the obtained polyamic acid intermediate solution, and the mixture was reacted for another 3 hours at an internal temperature of 40°C to obtain a polyimide precursor solution. 90 g of o-xylene was added to the obtained reaction solution, and the reaction was carried out for 9 hours while removing the water generated at an internal temperature of 180°C from the system to perform imidization. After the reaction was completed, the mixture was cooled to room temperature, and 250 g of methyl isobutyl ketone was added, and the organic layer was washed twice with 60 g of a 3% aqueous nitric acid solution, and then further washed six times with 60 g of pure water, and the organic layer was dried under reduced pressure. 60 g of THF (tetrahydrofuran) was added to the residue to obtain a homogeneous solution, and then crystallized with 250 g of diisopropyl ether. The precipitated crystals were separated by filtration, washed twice with 180 g of diisopropyl ether, and collected. The collected crystals were dried in vacuum at 70° C. to obtain a polymer (A10). The weight average molecular weight (Mw) and dispersity (Mw/Mn) were determined by GPC, and the results were as follows.
[合成例11]重合体(A11)の合成
テトラカルボン酸無水物(B3)16.07g、ジアミン化合物(C7)3.66gにNMP(N-メチル-2-ピロリドン)75gを加え、窒素雰囲気下、内温40℃で3時間反応を行った。得られたポリアミド酸中間体溶液に末端封止剤(D9)4.17gを追加し、内温40℃でさらに3時間反応を行い、ポリイミド前駆体溶液を得た。得られた反応液にo-キシレン90gを加え、内温180℃で生成する水を系内から除去しながら9時間反応を行いイミド化を行った。反応終了後、室温まで冷却しメチルイソブチルケトン250gを加え、有機層を3%硝酸水溶液60gで2回洗浄後、さらに純水60gで6回洗浄を行い、有機層を減圧乾固した。残渣にTHF(テトラヒドロフラン)60gを加え均一溶液とした後、ジイソプロピルエーテル250gで晶出した。沈降した結晶をろ過で分別し、ジイソプロピルエーテル180gで2回洗浄を行い回収した。回収した結晶を70℃で真空乾燥することで重合体(A11)を得た。GPCにより重量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を求めたところ、以下のような結果となった。
[Synthesis Example 11] Synthesis of polymer (A11) 75 g of NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) was added to 16.07 g of tetracarboxylic anhydride (B3) and 3.66 g of diamine compound (C7), and the mixture was reacted for 3 hours at an internal temperature of 40°C under a nitrogen atmosphere. 4.17 g of end-capping agent (D9) was added to the obtained polyamic acid intermediate solution, and the mixture was reacted for another 3 hours at an internal temperature of 40°C to obtain a polyimide precursor solution. 90 g of o-xylene was added to the obtained reaction solution, and the reaction was carried out for 9 hours while removing the water generated at an internal temperature of 180°C from the system to perform imidization. After the reaction was completed, the mixture was cooled to room temperature, and 250 g of methyl isobutyl ketone was added, and the organic layer was washed twice with 60 g of a 3% aqueous nitric acid solution, and then further washed six times with 60 g of pure water, and the organic layer was dried under reduced pressure. 60 g of THF (tetrahydrofuran) was added to the residue to obtain a homogeneous solution, and then crystallized with 250 g of diisopropyl ether. The precipitated crystals were separated by filtration, washed twice with 180 g of diisopropyl ether, and collected. The collected crystals were dried in vacuum at 70° C. to obtain a polymer (A11). The weight average molecular weight (Mw) and dispersity (Mw/Mn) were determined by GPC, and the results were as follows.
[合成例12]重合体(A12)の合成
テトラカルボン酸無水物(B5)15.71g、ジアミン化合物(C8)5.18gにNMP(N-メチル-2-ピロリドン)75gを加え、窒素雰囲気下、内温40℃で3時間反応を行った。得られたポリアミド酸中間体溶液に末端封止剤(D10)4.78gを追加し、内温40℃でさらに3時間反応を行い、ポリイミド前駆体溶液を得た。得られた反応液にo-キシレン90gを加え、内温180℃で生成する水を系内から除去しながら9時間反応を行いイミド化を行った。反応終了後、室温まで冷却しメチルイソブチルケトン250gを加え、有機層を3%硝酸水溶液60gで2回洗浄後、さらに純水60gで6回洗浄を行い、有機層を減圧乾固した。残渣にTHF(テトラヒドロフラン)60gを加え均一溶液とした後、ジイソプロピルエーテル250gで晶出した。沈降した結晶をろ過で分別し、ジイソプロピルエーテル180gで2回洗浄を行い回収した。回収した結晶を70℃で真空乾燥することで重合体(A12)を得た。GPCにより重量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を求めたところ、以下のような結果となった。
[Synthesis Example 12] Synthesis of polymer (A12) 75 g of NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) was added to 15.71 g of tetracarboxylic anhydride (B5) and 5.18 g of diamine compound (C8), and the mixture was reacted for 3 hours at an internal temperature of 40°C under a nitrogen atmosphere. 4.78 g of end-capping agent (D10) was added to the obtained polyamic acid intermediate solution, and the mixture was reacted for another 3 hours at an internal temperature of 40°C to obtain a polyimide precursor solution. 90 g of o-xylene was added to the obtained reaction solution, and the reaction was carried out for 9 hours while removing the water generated at an internal temperature of 180°C from the system to perform imidization. After the reaction was completed, the mixture was cooled to room temperature, and 250 g of methyl isobutyl ketone was added, and the organic layer was washed twice with 60 g of a 3% aqueous nitric acid solution, and then washed six times with 60 g of pure water, and the organic layer was dried under reduced pressure. 60 g of THF (tetrahydrofuran) was added to the residue to obtain a homogeneous solution, and then crystallized with 250 g of diisopropyl ether. The precipitated crystals were separated by filtration, washed twice with 180 g of diisopropyl ether, and collected. The collected crystals were dried in vacuum at 70° C. to obtain a polymer (A12). The weight average molecular weight (Mw) and dispersity (Mw/Mn) were determined by GPC, and the results were as follows.
比較例用の重合体(R1)~(R9)の合成には下記に示す化合物(E1)~(E10)および先記のテトラカルボン酸無水物(B1)、(B3)、(B5)、ジアミン化合物(C1)、(C7)、(C8)および末端封止剤(D3)、(D6)、(D7)を用いた。(E10)については60:40の異性体混合物を用いた。 Comparative polymers (R1) to (R9) were synthesized using the compounds (E1) to (E10) shown below, as well as the above-mentioned tetracarboxylic acid anhydrides (B1), (B3), and (B5), diamine compounds (C1), (C7), and (C8), and end-capping agents (D3), (D6), and (D7). For (E10), a 60:40 mixture of isomers was used.
[合成例13]重合体(R1)の合成
テトラカルボン酸無水物(B1)7.11g、ジアミン化合物(C7)14.65gにNMP(N-メチル-2-ピロリドン)120gを加え、窒素雰囲気下、内温40℃で3時間反応を行った。得られたポリアミド酸中間体溶液に末端封止剤として(E1)7.11gを追加し、内温40℃でさらに3時間反応を行いポリイミド前駆体溶液を得た。得られた反応液にo-キシレン150gを加え、内温180℃で生成する水を系内から除去しながら9時間反応を行いイミド化を行った。反応終了後、室温まで冷却しメチルイソブチルケトン400gを加え、有機層を3%硝酸水溶液100gで2回洗浄後、さらに純水100gで6回洗浄を行い、有機層を減圧乾固した。残渣にTHF(テトラヒドロフラン)100gを加え均一溶液とした後、ジイソプロピルエーテル400gで晶出した。沈降した結晶をろ過で分別し、ジイソプロピルエーテル300gで2回洗浄を行い回収した。回収した結晶を70℃で真空乾燥することで重合体(R1)を得た。GPCにより重量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を求めたところ、以下のような結果となった。
[Synthesis Example 13] Synthesis of polymer (R1) 120 g of NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) was added to 7.11 g of tetracarboxylic anhydride (B1) and 14.65 g of diamine compound (C7), and the mixture was reacted for 3 hours at an internal temperature of 40 ° C. under a nitrogen atmosphere. 7.11 g of (E1) was added as an end-capping agent to the obtained polyamic acid intermediate solution, and the mixture was reacted for another 3 hours at an internal temperature of 40 ° C. to obtain a polyimide precursor solution. 150 g of o-xylene was added to the obtained reaction solution, and the reaction was carried out for 9 hours while removing the water generated at an internal temperature of 180 ° C. from the system to perform imidization. After the reaction was completed, the mixture was cooled to room temperature, 400 g of methyl isobutyl ketone was added, and the organic layer was washed twice with 100 g of a 3% aqueous nitric acid solution, and then washed six times with 100 g of pure water, and the organic layer was dried under reduced pressure. 100 g of THF (tetrahydrofuran) was added to the residue to make a uniform solution, and then crystallized with 400 g of diisopropyl ether. The precipitated crystals were separated by filtration, washed twice with 300 g of diisopropyl ether, and collected. The collected crystals were vacuum dried at 70° C. to obtain a polymer (R1). The weight average molecular weight (Mw) and dispersity (Mw/Mn) were determined by GPC, and the results were as follows.
[合成例14]重合体(R2)の合成
テトラカルボン酸無水物(B1)13.33g、ジアミン化合物(C7)4.40gにNMP(N-メチル-2-ピロリドン)90gを加え、窒素雰囲気下、内温40℃で3時間反応を行った。得られたポリアミド酸中間体溶液に末端封止剤として(E2)3.35gを追加し、内温40℃でさらに3時間反応を行いポリイミド前駆体溶液を得た。得られた反応液にo-キシレン120gを加え、内温180℃で生成する水を系内から除去しながら9時間反応を行いイミド化を行った。反応終了後、室温まで冷却しメチルイソブチルケトン300gを加え、有機層を3%硝酸水溶液75gで2回洗浄後、さらに純水75gで6回洗浄を行い、有機層を減圧乾固した。残渣にTHF(テトラヒドロフラン)75gを加え均一溶液とした後、ジイソプロピルエーテル300gで晶出した。沈降した結晶をろ過で分別し、ジイソプロピルエーテル200gで2回洗浄を行い回収した。回収した結晶を70℃で真空乾燥することで重合体(R2)を得た。GPCにより重量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を求めたところ、以下のような結果となった。
[Synthesis Example 14] Synthesis of polymer (R2) 90 g of NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) was added to 13.33 g of tetracarboxylic anhydride (B1) and 4.40 g of diamine compound (C7), and the mixture was reacted for 3 hours at an internal temperature of 40 ° C. under a nitrogen atmosphere. 3.35 g of (E2) was added as an end-capping agent to the obtained polyamic acid intermediate solution, and the mixture was reacted for another 3 hours at an internal temperature of 40 ° C. to obtain a polyimide precursor solution. 120 g of o-xylene was added to the obtained reaction solution, and the reaction was carried out for 9 hours while removing the water generated at an internal temperature of 180 ° C. from the system to perform imidization. After the reaction was completed, the mixture was cooled to room temperature, and 300 g of methyl isobutyl ketone was added, and the organic layer was washed twice with 75 g of a 3% aqueous nitric acid solution, and then washed six times with 75 g of pure water, and the organic layer was dried under reduced pressure. 75 g of THF (tetrahydrofuran) was added to the residue to obtain a homogeneous solution, and then crystallized with 300 g of diisopropyl ether. The precipitated crystals were separated by filtration, washed twice with 200 g of diisopropyl ether, and collected. The collected crystals were dried in vacuum at 70° C. to obtain a polymer (R2). The weight average molecular weight (Mw) and dispersity (Mw/Mn) were determined by GPC, and the following results were obtained.
[合成例15]重合体(R3)の合成
テトラカルボン酸無水物(B5)12.57g、ジアミン化合物(C7)14.65gにNMP(N-メチル-2-ピロリドン)120gを加え、窒素雰囲気下、内温40℃で3時間反応を行った。得られたポリアミド酸中間体溶液に末端封止剤として(E3)3.92gを追加し、内温40℃でさらに3時間反応を行いポリイミド前駆体溶液を得た。得られた反応液にo-キシレン150gを加え、内温180℃で生成する水を系内から除去しながら9時間反応を行いイミド化を行った。反応終了後、室温まで冷却しメチルイソブチルケトン400gを加え、有機層を3%硝酸水溶液100gで2回洗浄後、さらに純水100gで6回洗浄を行い、有機層を減圧乾固した。残渣にTHF(テトラヒドロフラン)100gを加え均一溶液とした後、ジイソプロピルエーテル400gで晶出した。沈降した結晶をろ過で分別し、ジイソプロピルエーテル300gで2回洗浄を行い回収した。回収した結晶を70℃で真空乾燥することで重合体(R3)を得た。GPCにより重量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を求めたところ、以下のような結果となった。
[Synthesis Example 15] Synthesis of polymer (R3) 120 g of NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) was added to 12.57 g of tetracarboxylic anhydride (B5) and 14.65 g of diamine compound (C7), and the mixture was reacted for 3 hours at an internal temperature of 40 ° C. under a nitrogen atmosphere. 3.92 g of (E3) was added as an end-capping agent to the obtained polyamic acid intermediate solution, and the mixture was reacted for another 3 hours at an internal temperature of 40 ° C. to obtain a polyimide precursor solution. 150 g of o-xylene was added to the obtained reaction solution, and the reaction was carried out for 9 hours while removing the water generated at an internal temperature of 180 ° C. from the system to perform imidization. After the reaction was completed, the mixture was cooled to room temperature, 400 g of methyl isobutyl ketone was added, and the organic layer was washed twice with 100 g of a 3% aqueous nitric acid solution, and then further washed six times with 100 g of pure water, and the organic layer was dried under reduced pressure. 100 g of THF (tetrahydrofuran) was added to the residue to obtain a uniform solution, and then crystallized with 400 g of diisopropyl ether. The precipitated crystals were separated by filtration, washed twice with 300 g of diisopropyl ether, and collected. The collected crystals were dried in vacuum at 70° C. to obtain a polymer (R3). The weight average molecular weight (Mw) and dispersity (Mw/Mn) were determined by GPC, and the results were as follows.
[合成例16]重合体(R4)の合成
テトラカルボン酸無水物(B1)30.00gにN-メチルピロリドン150gを加え、窒素雰囲気下、内温40℃で均一溶液とした後、アミン化合物(E4)14.74gを加え内温40℃で3時間反応を行いアミド酸溶液を得た。得られたアミド酸溶液にo-キシレン200gを加え、内温150℃で生成する低沸物および生成する水を系内から除去しながら9時間反応し脱水イミド化を行った。反応終了後、室温まで冷却しジイソプロピルエーテル1000gに晶出した。沈降した結晶をろ過で分別し、ジイソプロピルエーテル500gで2回洗浄を行い回収した。回収した結晶を70℃で真空乾燥することでイミド化合物(R4’)を得た。
[Synthesis Example 16] Synthesis of polymer (R4) 150 g of N-methylpyrrolidone was added to 30.00 g of tetracarboxylic anhydride (B1), and the mixture was made into a homogeneous solution at an internal temperature of 40° C. under a nitrogen atmosphere. Then, 14.74 g of amine compound (E4) was added and reacted at an internal temperature of 40° C. for 3 hours to obtain an amic acid solution. 200 g of o-xylene was added to the obtained amic acid solution, and the mixture was reacted for 9 hours at an internal temperature of 150° C. while removing the low boiling point products and water produced from the system to perform dehydration imidization. After the reaction was completed, the mixture was cooled to room temperature and crystallized in 1000 g of diisopropyl ether. The precipitated crystals were separated by filtration, washed twice with 500 g of diisopropyl ether, and collected. The collected crystals were dried in a vacuum at 70° C. to obtain an imide compound (R4').
続いて、得られたイミド化合物(R4’)15.00g、アルデヒド化合物(E5)1.36g、及び2-メトキシ-1-プロパノール60gを窒素雰囲気下、内温80℃で均一溶液とした後、20%パラトルエンスルホン酸2-メトキシ-1-プロパノール溶液1.5gをゆっくり加え、内温110℃で8時間撹拌した。室温まで冷却後、メチルイソブチルケトン200gを加え、有機層を純水50gで5回洗浄後、有機層を減圧乾固した。残渣にTHF50gを加え、ヘキサン200gでポリマーを再沈させた。沈降したポリマーをろ過で分別し減圧乾燥して重合体(R4)を得た。GPCにより重量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を求めたところ、以下のような結果となった。 Next, 15.00 g of the obtained imide compound (R4'), 1.36 g of the aldehyde compound (E5), and 60 g of 2-methoxy-1-propanol were made into a homogeneous solution at an internal temperature of 80°C under a nitrogen atmosphere, and then 1.5 g of a 20% solution of paratoluenesulfonic acid in 2-methoxy-1-propanol was slowly added and stirred at an internal temperature of 110°C for 8 hours. After cooling to room temperature, 200 g of methyl isobutyl ketone was added, and the organic layer was washed five times with 50 g of pure water, and then the organic layer was dried under reduced pressure. 50 g of THF was added to the residue, and the polymer was reprecipitated with 200 g of hexane. The precipitated polymer was separated by filtration and dried under reduced pressure to obtain polymer (R4). The weight average molecular weight (Mw) and dispersity (Mw/Mn) were determined by GPC, and the following results were obtained.
[合成例17]重合体(R5)の合成
テトラカルボン酸無水物(B1)15.55g、ジアミン化合物(E6)14.62gにNMP(N-メチル-2-ピロリドン)120gを加え、窒素雰囲気下、内温40℃で3時間反応を行った。得られたポリアミド酸中間体溶液に末端封止剤(D7)5.16gを追加し、内温40℃でさらに3時間反応を行いポリイミド前駆体溶液を得た。得られた反応液にピリジン4.00gを加え、さらに無水酢酸12.25gをゆっくりと滴下した後、内温60℃で4時間反応を行いイミド化を行った。反応終了後、室温まで冷却しメチルイソブチルケトン400gを加え、有機層を3%硝酸水溶液100gで2回洗浄後、さらに純水100gで6回洗浄を行い、有機層を減圧乾固した。残渣にTHF(テトラヒドロフラン)100gを加え均一溶液とした後、メタノール400gで晶出した。沈降した結晶をろ過で分別し、メタノール300gで2回洗浄を行い回収した。回収した結晶を70℃で真空乾燥することで重合体(R5)を得た。GPCにより重量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を求めたところ、以下のような結果となった。
[Synthesis Example 17] Synthesis of polymer (R5) 120 g of NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) was added to 15.55 g of tetracarboxylic anhydride (B1) and 14.62 g of diamine compound (E6), and the reaction was carried out for 3 hours at an internal temperature of 40 ° C. under a nitrogen atmosphere. 5.16 g of end-capping agent (D7) was added to the obtained polyamic acid intermediate solution, and the reaction was carried out for another 3 hours at an internal temperature of 40 ° C. to obtain a polyimide precursor solution. 4.00 g of pyridine was added to the obtained reaction solution, and 12.25 g of acetic anhydride was slowly dropped, and then the reaction was carried out for 4 hours at an internal temperature of 60 ° C. to carry out imidization. After the reaction was completed, the mixture was cooled to room temperature, and 400 g of methyl isobutyl ketone was added, and the organic layer was washed twice with 100 g of a 3% aqueous nitric acid solution, and then further washed six times with 100 g of pure water, and the organic layer was dried under reduced pressure. 100 g of THF (tetrahydrofuran) was added to the residue to make a uniform solution, and then crystallized with 400 g of methanol. The precipitated crystals were separated by filtration, washed twice with 300 g of methanol, and collected. The collected crystals were dried in vacuum at 70° C. to obtain a polymer (R5). The weight average molecular weight (Mw) and dispersity (Mw/Mn) were determined by GPC, and the results were as follows.
[合成例18]重合体(R6)の合成
テトラカルボン酸無水物(B1)13.33g、ジアミン化合物(E7)7.32gにNMP(N-メチル-2-ピロリドン)70gを加え、窒素雰囲気下、内温40℃で3時間反応を行った。得られたポリアミド酸中間体溶液に末端封止剤(D3)2.11gを追加し、内温40℃でさらに3時間反応を行いポリイミド前駆体溶液を得た。得られた反応液にピリジン2.37gを加え、さらに無水酢酸7.35gをゆっくりと滴下した後、内温60℃で4時間反応を行いイミド化を行った。反応終了後、室温まで冷却しメチルイソブチルケトン240gを加え、有機層を3%硝酸水溶液60gで2回洗浄後、さらに純水60gで6回洗浄を行い、有機層を減圧乾固した。残渣にTHF(テトラヒドロフラン)60gを加え均一溶液とした後、メタノール240gで晶出した。沈降した結晶をろ過で分別し、メタノール240gで2回洗浄を行い回収した。回収した結晶を70℃で真空乾燥することで重合体(R6)を得た。GPCにより重量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を求めたところ、以下のような結果となった。
[Synthesis Example 18] Synthesis of polymer (R6) 70 g of NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) was added to 13.33 g of tetracarboxylic anhydride (B1) and 7.32 g of diamine compound (E7), and the mixture was reacted for 3 hours at an internal temperature of 40 ° C. under a nitrogen atmosphere. 2.11 g of end-capping agent (D3) was added to the obtained polyamic acid intermediate solution, and the mixture was reacted for another 3 hours at an internal temperature of 40 ° C. to obtain a polyimide precursor solution. 2.37 g of pyridine was added to the obtained reaction solution, and 7.35 g of acetic anhydride was slowly dropped, and the mixture was reacted for 4 hours at an internal temperature of 60 ° C. to perform imidization. After the reaction was completed, the mixture was cooled to room temperature, and 240 g of methyl isobutyl ketone was added, and the organic layer was washed twice with 60 g of a 3% aqueous nitric acid solution, and then washed six times with 60 g of pure water, and the organic layer was dried under reduced pressure. 60 g of THF (tetrahydrofuran) was added to the residue to make a uniform solution, and then crystallized with 240 g of methanol. The precipitated crystals were separated by filtration, washed twice with 240 g of methanol, and collected. The collected crystals were dried in vacuum at 70° C. to obtain a polymer (R6). The weight average molecular weight (Mw) and dispersity (Mw/Mn) were determined by GPC, and the results were as follows.
[合成例19]重合体(R7)の合成
テトラカルボン酸無水物(B3)7.71g、ジアミン化合物(C8)15.55gにNMP(N-メチル-2-ピロリドン)70gを加え、窒素雰囲気下、内温40℃で3時間反応を行った。得られたポリアミド酸中間体溶液に末端封止剤(D7)6.20gを追加し、内温40℃でさらに3時間反応を行いポリイミド前駆体溶液を得た。得られた反応液にピリジン2.37gを加え、さらに無水酢酸7.35gをゆっくりと滴下した後、内温60℃で4時間反応を行いイミド化を行った。反応終了後、室温まで冷却しメチルイソブチルケトン240gを加え、有機層を3%硝酸水溶液60gで2回洗浄後、さらに純水60gで6回洗浄を行い、有機層を減圧乾固した。残渣にTHF(テトラヒドロフラン)60gを加え均一溶液とした後、メタノール240gで晶出した。沈降した結晶をろ過で分別し、メタノール240gで2回洗浄を行い回収した。回収した結晶を70℃で真空乾燥することで重合体(R7)を得た。GPCにより重量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を求めたところ、以下のような結果となった。
[Synthesis Example 19] Synthesis of polymer (R7) 70 g of NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) was added to 7.71 g of tetracarboxylic anhydride (B3) and 15.55 g of diamine compound (C8), and the mixture was reacted for 3 hours at an internal temperature of 40 ° C. under a nitrogen atmosphere. 6.20 g of end-capping agent (D7) was added to the obtained polyamic acid intermediate solution, and the mixture was reacted for another 3 hours at an internal temperature of 40 ° C. to obtain a polyimide precursor solution. 2.37 g of pyridine was added to the obtained reaction solution, and 7.35 g of acetic anhydride was slowly dropped, and the mixture was reacted for 4 hours at an internal temperature of 60 ° C. to perform imidization. After the reaction was completed, the mixture was cooled to room temperature, and 240 g of methyl isobutyl ketone was added, and the organic layer was washed twice with 60 g of a 3% aqueous nitric acid solution, and then washed six times with 60 g of pure water, and the organic layer was dried under reduced pressure. 60 g of THF (tetrahydrofuran) was added to the residue to make a uniform solution, and then crystallized with 240 g of methanol. The precipitated crystals were separated by filtration, washed twice with 240 g of methanol, and collected. The collected crystals were dried in vacuum at 70° C. to obtain a polymer (R7). The weight average molecular weight (Mw) and dispersity (Mw/Mn) were determined by GPC, and the results were as follows.
[合成例20]重合体(R8)の合成
テトラカルボン酸無水物(E8)18.34g、ジアミン化合物(C8)8.30gにNMP(N-メチル-2-ピロリドン)100gを加え、窒素雰囲気下、内温40℃で3時間反応を行った。得られたポリアミド酸中間体溶液に末端封止剤(D3)5.62gを追加し、内温40℃でさらに3時間反応を行いポリイミド前駆体溶液を得た。得られた反応液にピリジン3.16gを加え、さらに無水酢酸9.80gをゆっくりと滴下した後、内温60℃で4時間反応を行いイミド化を行った。反応終了後、室温まで冷却しメチルイソブチルケトン320gを加え、有機層を3%硝酸水溶液80gで2回洗浄後、さらに純水80gで6回洗浄を行い、有機層を減圧乾固した。残渣にTHF(テトラヒドロフラン)80gを加え均一溶液とした後、メタノール320gで晶出した。沈降した結晶をろ過で分別し、メタノール240gで2回洗浄を行い回収した。回収した結晶を70℃で真空乾燥することで重合体(R8)を得た。GPCにより重量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を求めたところ、以下のような結果となった。
[Synthesis Example 20] Synthesis of polymer (R8) 18.34g of tetracarboxylic anhydride (E8), 8.30g of diamine compound (C8) were added with 100g of NMP (N-methyl-2-pyrrolidone), and the mixture was reacted for 3 hours at an internal temperature of 40°C under a nitrogen atmosphere. 5.62g of end-capping agent (D3) was added to the obtained polyamic acid intermediate solution, and the mixture was reacted for another 3 hours at an internal temperature of 40°C to obtain a polyimide precursor solution. 3.16g of pyridine was added to the obtained reaction solution, and 9.80g of acetic anhydride was slowly added dropwise, and the mixture was reacted for 4 hours at an internal temperature of 60°C to perform imidization. After the reaction was completed, the mixture was cooled to room temperature, and 320g of methyl isobutyl ketone was added, and the organic layer was washed twice with 80g of a 3% aqueous nitric acid solution, and then washed six times with 80g of pure water, and the organic layer was dried under reduced pressure. 80g of THF (tetrahydrofuran) was added to the residue to make a uniform solution, and then crystallized with 320g of methanol. The precipitated crystals were separated by filtration, washed twice with 240 g of methanol, and collected. The collected crystals were dried in vacuum at 70° C. to obtain a polymer (R8). The weight average molecular weight (Mw) and dispersity (Mw/Mn) were determined by GPC, and the results were as follows.
[合成例21]重合体(R9)の合成
化合物(E9)6.32gにTHF50gを加え、窒素雰囲気下、氷浴中で均一溶液とした。あらかじめNMP20gに溶解させたジアミン化合物(E10)4.00gおよびトリエチルアミン3.34gをゆっくりと滴下した後、室温で1時間反応を行った。さらに反応液に化合物(C1)14.28g、NMP100gを追加し、内温40℃で3時間反応を行った後、末端封止剤(D6)11.18gを添加しポリイミド前駆体を得た。得られた反応液にo-キシレン150gを加え、内温180℃で生成する低沸物および生成する水を系内から除去しながら9時間反応を行いイミド化を行った。反応終了後、室温まで冷却しジイソプロピルエーテル600gに晶出した。沈降した結晶をろ過で分別し、ジイソプロピルエーテル200gで2回洗浄を行い回収した。回収した結晶を70℃で真空乾燥することで(R9)を得た。GPCにより重量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を求めたところ、以下のような結果となった。
[Synthesis Example 21] Synthesis of polymer (R9) 50g of THF was added to 6.32g of compound (E9), and a homogeneous solution was prepared in an ice bath under a nitrogen atmosphere. 4.00g of diamine compound (E10) and 3.34g of triethylamine, which had been dissolved in 20g of NMP in advance, were slowly dropped, and the reaction was carried out at room temperature for 1 hour. 14.28g of compound (C1) and 100g of NMP were further added to the reaction solution, and the reaction was carried out at an internal temperature of 40°C for 3 hours, after which 11.18g of end-capping agent (D6) was added to obtain a polyimide precursor. 150g of o-xylene was added to the reaction solution obtained, and the reaction was carried out for 9 hours while removing the low boiling point products and water produced at an internal temperature of 180°C from the system, to carry out imidization. After the reaction was completed, the mixture was cooled to room temperature and crystallized in 600g of diisopropyl ether. The precipitated crystals were separated by filtration, washed twice with 200g of diisopropyl ether, and collected. The recovered crystals were dried in a vacuum at 70° C. to obtain (R9). The weight average molecular weight (Mw) and dispersity (Mw/Mn) were determined by GPC, and the results were as follows.
保護膜形成組成物(UDL-1~22、比較UDL-1~9)の調製
上記重合体(A1)~(A12)および(R1)~(R9)および高沸点溶剤として(S1)1,6-ジアセトキシヘキサン:沸点260℃、(S2)γ-ブチロラクトン:沸点204℃、(S3)トリプロピレングリコールモノメチルエーテル:沸点242℃を用いた。FC-4430(住友スリーエム(株)製)0.1質量%を含む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)およびシクロヘキサノン(CyHO)を用い表1に示す割合で溶解させた後、0.1μmのフッ素樹脂製のフィルターで濾過することによって保護膜形成組成物(UDL-1~22、比較UDL-1~9)をそれぞれ調製した。
Preparation of protective film-forming compositions (UDL-1 to 22, Comparative UDL-1 to 9) The above polymers (A1) to (A12) and (R1) to (R9) and high boiling point solvents (S1) 1,6-diacetoxyhexane: boiling point 260° C., (S2) γ-butyrolactone: boiling point 204° C., and (S3) tripropylene glycol monomethyl ether: boiling point 242° C. were used. Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) containing 0.1% by mass of FC-4430 (manufactured by Sumitomo 3M Limited) and cyclohexanone (CyHO) were used to dissolve the components in the proportions shown in Table 1, and then filtered through a 0.1 μm fluororesin filter to prepare protective film-forming compositions (UDL-1 to 22, Comparative UDL-1 to 9).
実施例1 溶媒耐性測定(実施例1-1~1-22、比較例1-1~1-9)
上記で調製した保護膜形成組成物(UDL-1~22、比較UDL-1~9)をシリコン基板上に塗布し、酸素濃度が0.2%以下に管理された窒素気流下450℃で60秒間焼成した後、膜厚を測定し、その上にPGMEA溶媒をディスペンスし、30秒間放置しスピンドライ、100℃で60秒間ベークしてPGMEAを蒸発させ、膜厚を測定しPGMEA処理前後の膜厚差を求めた。結果を表2に示す。
Example 1 Solvent resistance measurement (Examples 1-1 to 1-22, Comparative Examples 1-1 to 1-9)
The protective film-forming compositions (UDL-1 to 22, Comparative UDL-1 to 9) prepared above were applied onto silicon substrates, baked at 450°C for 60 seconds under a nitrogen flow with an oxygen concentration controlled to 0.2% or less, the film thickness was measured, PGMEA solvent was dispensed thereon, left for 30 seconds, spin-dried, and baked at 100°C for 60 seconds to evaporate the PGMEA, the film thickness was measured, and the difference in film thickness before and after the PGMEA treatment was determined. The results are shown in Table 2.
表2に示されるように、本発明の保護膜形成組成物(実施例1-1~1-22)は、PGMEA処理後の残膜率が99%以上あり、窒素雰囲気下においても架橋反応が起き十分な溶剤耐性が発現していることがわかる。それに対して架橋基がないポリイミドを用いた比較例1-1、1-2、1-4においてはPGMEA処理後の残膜率が70%ほどとなり十分な溶剤耐性が発現しなかった。これらの結果より置換基として導入したR1が熱架橋基として有効に機能していることがわかる。 As shown in Table 2, the protective film-forming compositions of the present invention (Examples 1-1 to 1-22) had a residual film rate of 99% or more after PGMEA treatment, and it was found that a crosslinking reaction occurred even in a nitrogen atmosphere, resulting in sufficient solvent resistance. In contrast, in Comparative Examples 1-1, 1-2, and 1-4, which used polyimide without a crosslinking group, the residual film rate after PGMEA treatment was about 70%, and sufficient solvent resistance was not achieved. These results show that R1 introduced as a substituent effectively functions as a thermal crosslinking group.
実施例2 耐熱特性評価(実施例2-1~2-22、比較例2-1~2-9)
上記の保護膜形成組成物(UDL-1~22、比較UDL-1~9)をそれぞれシリコン基板上に塗布し、大気中、180℃で60秒間、焼成して200nmの塗布膜を形成し、膜厚Aを測定した。この基板を更に酸素濃度が0.2%以下に管理された窒素気流下450℃でさらに10分間焼成して膜厚Bを測定した。これらの結果を表3に示す。
Example 2 Evaluation of heat resistance characteristics (Examples 2-1 to 2-22, Comparative Examples 2-1 to 2-9)
The above protective film-forming compositions (UDL-1 to 22, Comparative UDL-1 to 9) were each applied onto a silicon substrate and baked in air at 180° C. for 60 seconds to form a coating film of 200 nm, and the film thickness A was measured. This substrate was further baked for an additional 10 minutes at 450° C. in a nitrogen stream controlled to an oxygen concentration of 0.2% or less, and the film thickness B was measured. These results are shown in Table 3.
表3に示されるように、本発明の保護膜形成組成物(実施例2-1~2-22)は、450℃での焼成後も膜厚減少が1%未満となり、本発明の保護膜形成組成物は450℃焼成後においても高温ベーク前の膜厚を保持しており、高い耐熱性を有していることがわかる。それに対して架橋基がないポリイミドを用いた比較例2-1、比較例2-2、比較例2-4と比較すると本発明の保護膜形成組成物は末端架橋基R1による熱架橋により緻密な膜が形成され、優れた耐熱性を有する膜が形成されていることがわかる。また、架橋基としてビスマレイミド構造を持つ比較例2-3においては実施例1の条件においては熱架橋により溶剤耐性が発現するが、実施例2のような長時間に渡り高温処理する条件ではビスマレイミド構造による熱架橋では十分な耐熱性が発現しないことがわかる。 As shown in Table 3, the protective film-forming composition of the present invention (Examples 2-1 to 2-22) shows a film thickness reduction of less than 1% even after baking at 450°C, and the protective film-forming composition of the present invention maintains the film thickness before high-temperature baking even after baking at 450°C, and is found to have high heat resistance. In contrast, when compared with Comparative Examples 2-1, 2-2, and 2-4 using polyimide without a crosslinking group, it is found that the protective film-forming composition of the present invention forms a dense film by thermal crosslinking due to the terminal crosslinking group R 1 , and a film having excellent heat resistance is formed. In addition, in Comparative Example 2-3 having a bismaleimide structure as a crosslinking group, solvent resistance is expressed by thermal crosslinking under the conditions of Example 1, but it is found that sufficient heat resistance is not expressed by thermal crosslinking due to the bismaleimide structure under the conditions of long-term high-temperature treatment such as Example 2.
実施例3 埋め込み特性評価(実施例3-1~3-22、比較例3-1~3-9)
図3のように、上記の保護膜形成組成物(UDL-1~22、比較UDL-1~9)をそれぞれ、密集ホールパターン(ホール直径0.16μm、ホール深さ0.50μm、隣り合う二つのホールの中心間の距離0.32μm)を有するSiO2ウエハー基板上に塗布し、ホットプレートを用いて酸素濃度が0.2%以下に管理された窒素気流下450℃で60秒間焼成し、保護膜8を形成した。使用した基板は図3(G)(俯瞰図)及び(H)(断面図)に示すような密集ホールパターンを有する下地基板7(SiO2ウエハー基板)である。得られた各ウエハー基板の断面形状を、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察し、ホール内部にボイド(空隙)なく、保護膜で充填されているかどうかを確認した。結果を表4に示す。埋め込み特性に劣る保護膜形成組成物を用いた場合は、本評価において、ホール内部にボイドが発生する。埋め込み特性が良好な保護膜形成組成物を用いた場合は、本評価において、図3(I)に示されるようにホール内部にボイドなく保護膜が充填される。
Example 3: Evaluation of filling characteristics (Examples 3-1 to 3-22, Comparative Examples 3-1 to 3-9)
As shown in FIG. 3, the above protective film-forming compositions (UDL-1 to 22, Comparative UDL-1 to 9) were applied onto a SiO 2 wafer substrate having a dense hole pattern (hole diameter 0.16 μm, hole depth 0.50 μm, distance between the centers of two adjacent holes 0.32 μm), and baked for 60 seconds at 450° C. under a nitrogen gas flow with an oxygen concentration controlled to 0.2% or less using a hot plate to form a
表4に示されるように、本発明の保護膜形成組成物(実施例3-1~3-22)は、ボイドを発生すること無くホールパターンを充填することが可能であり、良好な埋め込み特性を有することが確認出来た。一方、比較例3-1~3-4では、ボイドが発生し埋め込み特性が不良であることが確認された。この結果から、本発明の保護膜形成組成物は、熱硬化反応により耐熱性が確保され、埋め込み特性が改善されていることがわかる。一方、比較例3-1~3-4は、溶剤耐性が発現している比較UDL-3であっても耐熱性が不足しているためボイドが発生し、良好な埋め込み特性が得られなかった。 As shown in Table 4, it was confirmed that the protective film-forming composition of the present invention (Examples 3-1 to 3-22) was capable of filling the hole pattern without generating voids and had good filling properties. On the other hand, in Comparative Examples 3-1 to 3-4, it was confirmed that voids were generated and the filling properties were poor. From this result, it can be seen that the protective film-forming composition of the present invention ensures heat resistance through the thermosetting reaction and improves the filling properties. On the other hand, in Comparative Examples 3-1 to 3-4, even though Comparative UDL-3 exhibits solvent resistance, voids were generated due to insufficient heat resistance, and good filling properties were not obtained.
実施例4 平坦化特性評価(実施例4-1~4-22、比較例4-1~4-9)
保護膜形成組成物(UDL-1~22、比較UDL-1~9)をそれぞれ、巨大孤立トレンチパターン(図4(J)、トレンチ幅10μm、トレンチ深さ0.10μm)を有する下地基板9(SiO2ウエハー基板)上に塗布し、酸素濃度が0.2%以下に管理された窒素気流下450℃で60秒間焼成した後、トレンチ部分と非トレンチ部分の保護膜10の段差(図4(K)中のdelta10)を、パークシステムズ社製NX10原子間力顕微鏡(AFM)を用いて観察した。結果を表5に示す。本評価において、段差が小さいほど、平坦化特性が良好であるといえる。なお、本評価では、深さ0.10μmのトレンチパターンを、通常膜厚約0.2μmの保護膜形成組成物を用いて平坦化しており、平坦化特性の優劣を評価するために厳しい評価条件となっている。
Example 4: Evaluation of planarization characteristics (Examples 4-1 to 4-22, Comparative Examples 4-1 to 4-9)
Each of the protective film-forming compositions (UDL-1 to 22, comparative UDL-1 to 9) was applied onto a base substrate 9 (SiO 2 wafer substrate) having a giant isolated trench pattern (FIG. 4(J),
表5に示されるように、本発明の保護膜形成組成物(実施例4-1~4-22)は、比較例4-1~4-4に比べて、トレンチ部分と非トレンチ部分の保護膜の段差が小さく、平坦化特性に優れることが確認された。比較例4-3においては実施例2の耐熱性評価の結果のとおり耐熱性に劣るため高温ベークによる生じる膜減りが大きいため、段差上部と段差下部の膜厚差が強調され平坦性が悪化するため上記のような結果となった。比較例4-1、4-2、4-4においても同様に非架橋性のポリイミドを用いているため高温処理による膜減りによる影響が大きく平坦性が悪い結果となった。また、高沸点溶剤を添加した実施例4-11~4-13、4-20~4-22と添加していない実施例4-3、4-5、4-7、4-17~4-19とそれぞれ比較すると高沸点溶剤の添加により平坦性がより改善していることがわかる。 As shown in Table 5, the protective film forming composition of the present invention (Examples 4-1 to 4-22) was confirmed to have a smaller step between the trench portion and the non-trench portion of the protective film and to have excellent planarization characteristics compared to Comparative Examples 4-1 to 4-4. Comparative Example 4-3 had poor heat resistance as shown in the heat resistance evaluation results of Example 2, and therefore the film thickness loss caused by high-temperature baking was large, emphasizing the difference in film thickness between the upper and lower portions of the step, and thus worsening the planarization, resulting in the above-mentioned results. Comparative Examples 4-1, 4-2, and 4-4 also used non-crosslinked polyimide, so the impact of film loss due to high-temperature treatment was large, resulting in poor planarization. In addition, when Examples 4-11 to 4-13, 4-20 to 4-22 in which a high-boiling point solvent was added were compared with Examples 4-3, 4-5, 4-7, and 4-17 to 4-19 in which no high-boiling point solvent was added, it was found that the addition of a high-boiling point solvent improved the planarization.
実施例5 アルカリ性過酸化水素水耐性評価(実施例5-1~5-22、比較例5-1~5-9)
上記の保護膜形成組成物(UDL-1~22、比較UDL-1~9)を、それぞれ、300nmのSiO2膜が形成されているシリコンウエハー基板上に塗布し、酸素濃度が0.2%以下に管理された窒素気流下450℃で60秒焼成し、膜厚200nmの保護膜(レジスト下層膜)を形成した。続いて、ウエハーを2cm幅に切断し、このウエハー片を、アンモニア0.5質量%を含む1.0質量%過酸化水素水に、70℃で5分間浸漬、脱イオン水でリンス、乾燥後に、目視によりウエハーからの保護膜の剥離の有無を検査した。保護膜の一部又は全部が剥がれ、シリコンウエハー表面が露出した場合は、試験に供した保護膜はアルカリ性過酸化水素水耐性が不十分と判断される。これらの評価結果を表6に示す。
Example 5: Evaluation of alkaline hydrogen peroxide resistance (Examples 5-1 to 5-22, Comparative Examples 5-1 to 5-9)
The above protective film forming compositions (UDL-1 to 22, Comparative UDL-1 to 9) were each applied onto a silicon wafer substrate on which a 300 nm SiO 2 film had been formed, and baked for 60 seconds at 450 ° C. under a nitrogen stream in which the oxygen concentration was controlled to 0.2% or less, to form a protective film (resist underlayer film) with a thickness of 200 nm. The wafer was then cut into 2 cm widths, and the wafer pieces were immersed in 1.0 mass % hydrogen peroxide solution containing 0.5 mass % ammonia at 70 ° C. for 5 minutes, rinsed with deionized water, and dried, and then visually inspected for peeling of the protective film from the wafer. If a part or all of the protective film peels off and the silicon wafer surface is exposed, the protective film used in the test is judged to have insufficient resistance to alkaline hydrogen peroxide solution. These evaluation results are shown in Table 6.
表6に示されるように、本発明の保護膜形成組成物(実施例5-1~5-22)は、いずれの場合も保護膜の剥離が見られなかった。一方、比較例5-1~5-9においては耐熱性や溶剤耐性が確保されているものであっても、保護膜の剥離が見られた。このことから、本発明のようなフッ素原子と水酸基が共存するポリイミド化合物は、アルカリ性過酸化水素耐性に優れることが分かった。さらに末端基に水酸基を含有するポリイミドを添加しても、アルカリ性過酸化水素耐性に優れることが分かった。 As shown in Table 6, no peeling of the protective film was observed in any of the protective film-forming compositions of the present invention (Examples 5-1 to 5-22). On the other hand, peeling of the protective film was observed in Comparative Examples 5-1 to 5-9, even though heat resistance and solvent resistance were ensured. This shows that polyimide compounds in which fluorine atoms and hydroxyl groups coexist, such as those of the present invention, have excellent alkaline hydrogen peroxide resistance. Furthermore, it was found that adding a polyimide containing a hydroxyl group at the terminal group also results in excellent alkaline hydrogen peroxide resistance.
実施例6 パターン形成試験(実施例6-1~6-22、比較例6-1~6-9)
上記の保護膜形成組成物(UDL-1~22、比較UDL-1~9)を、それぞれ、300nmのSiO2膜が形成されているシリコンウエハー基板上に塗布し、酸素濃度が0.2%以下に管理された窒素気流下450℃で60秒焼成し、膜厚200nmの保護膜(レジスト下層膜)を形成した。その上にCVD-SiONハードマスクを形成し、更に有機反射防止膜材料(ARC-29A:日産化学社製)を塗布して210℃で60秒間ベークして膜厚80nmの有機反射防止膜を形成し、その上にレジスト上層膜材料のArF用単層レジストを塗布し、105℃で60秒間ベークして膜厚100nmのフォトレジスト膜を形成した。フォトレジスト膜上に液浸保護膜材料(TC-1)を塗布し90℃で60秒間ベークし膜厚50nmの保護膜を形成した。
Example 6 Pattern formation test (Examples 6-1 to 6-22, Comparative Examples 6-1 to 6-9)
The above protective film forming compositions (UDL-1 to 22, comparative UDL-1 to 9) were each applied onto a silicon wafer substrate on which a 300 nm SiO 2 film had been formed, and baked for 60 seconds at 450 ° C. under a nitrogen stream in which the oxygen concentration was controlled to 0.2% or less to form a protective film (resist underlayer film) with a thickness of 200 nm. A CVD-SiON hard mask was formed thereon, and an organic anti-reflective film material (ARC-29A: manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) was further applied thereon and baked at 210 ° C. for 60 seconds to form an organic anti-reflective film with a thickness of 80 nm, and a single layer resist for ArF of the resist upper layer film material was applied thereon and baked at 105 ° C. for 60 seconds to form a photoresist film with a thickness of 100 nm. A liquid immersion protective film material (TC-1) was applied onto the photoresist film and baked at 90 ° C. for 60 seconds to form a protective film with a thickness of 50 nm.
レジスト上層膜材料(ArF用単層レジスト)としては、ポリマー(RP1)、酸発生剤(PAG1)、塩基性化合物(Amine1)を、FC-430(住友スリーエム(株)製)0.1質量%を含む溶媒中に表7の割合で溶解させ、0.1μmのフッ素樹脂製のフィルターで濾過することによって調製した。 The resist top layer material (ArF single layer resist) was prepared by dissolving the polymer (RP1), acid generator (PAG1), and basic compound (Amine1) in a solvent containing 0.1 mass% FC-430 (Sumitomo 3M Limited) in the proportions shown in Table 7, and filtering through a 0.1 μm fluororesin filter.
レジスト上層膜材料(ArF用単層レジスト)に用いたポリマー(RP1)、酸発生剤(PAG1)、及び塩基性化合物(Amine1)を以下に示す。 The polymer (RP1), acid generator (PAG1), and basic compound (Amine1) used in the resist top layer material (ArF single layer resist) are shown below.
液浸保護膜材料(TC-1)としては、保護膜ポリマー(PP1)を有機溶剤中に表8の割合で溶解させ、0.1μmのフッ素樹脂製のフィルターで濾過することによって調製した。 The immersion protective film material (TC-1) was prepared by dissolving the protective film polymer (PP1) in an organic solvent in the ratio shown in Table 8 and filtering through a 0.1 μm fluororesin filter.
液浸保護膜材料(TC-1)に用いたポリマー(PP1)を以下に示す。
次いで、ArF液浸露光装置((株)ニコン製;NSR-S610C,NA1.30、σ0.98/0.65、35度ダイポールs偏光照明、6%ハーフトーン位相シフトマスク)で露光し、100℃で60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30秒間現像し、55nm1:1のポジ型のラインアンドスペースパターンを得た。 Then, the film was exposed using an ArF immersion exposure system (Nikon Corporation; NSR-S610C, NA 1.30, σ 0.98/0.65, 35-degree dipole s-polarized illumination, 6% halftone phase shift mask), baked at 100°C for 60 seconds (PEB), and developed for 30 seconds with a 2.38% by weight aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH), yielding a 55 nm 1:1 positive line and space pattern.
次いで、東京エレクトロン製エッチング装置Teliusを用いてドライエッチングによりレジストパターンをマスクにして有機反射防止膜とCVD-SiONハードマスクをエッチング加工してハードマスクパターンを形成し、得られたハードマスクパターンをマスクにして保護膜をエッチングして保護膜パターンを形成した。エッチング条件は下記に示すとおりである。 Next, the organic anti-reflective film and the CVD-SiON hard mask were dry-etched using a Telium etching system manufactured by Tokyo Electron Co., Ltd., with the resist pattern as a mask to form a hard mask pattern, and the protective film was etched using the obtained hard mask pattern as a mask to form a protective film pattern. The etching conditions were as shown below.
レジストパターンのSiONハードマスクへの転写条件。
チャンバー圧力10.0Pa
RFパワー1,500W
CF4ガス流量75sccm
O2ガス流量15sccm
時間15sec
Conditions for transferring the resist pattern to the SiON hard mask.
Chamber pressure 10.0 Pa
RF power 1,500W
CF4 gas flow rate: 75 sccm
O2 gas flow rate: 15 sccm
Time 15 seconds
ハードマスクパターンの保護膜への転写条件。
チャンバー圧力2.0Pa
RFパワー500W
Arガス流量75sccm
O2ガス流量45sccm
時間120sec
Conditions for transferring the hard mask pattern to the protective film.
Chamber pressure: 2.0 Pa
RF power 500W
Ar gas flow rate: 75 sccm
O2 gas flow rate: 45 sccm
Time 120 seconds
保護膜パターン形成の可否は、保護膜エッチング後のウエハーを上空SEM観察(top-down SEM view)することにより確認した。続いて、ウエハーを2cm幅に切断し、このウエハー片を、アンモニア0.5質量%を含む1.0質量%過酸化水素水に、70℃で5分間浸漬、脱イオン水でリンス、乾燥後に、光学顕微鏡を用いて観察し、保護膜パターンの剥離有無を評価した。これらの評価結果を表9に示す。 The formation of the protective film pattern was confirmed by observing the wafer after the protective film etching with a top-down SEM view. The wafer was then cut into 2 cm widths, and the wafer pieces were immersed in 1.0% by mass hydrogen peroxide solution containing 0.5% by mass ammonia at 70°C for 5 minutes, rinsed with deionized water, and dried. The protective film pattern was then observed using an optical microscope to evaluate whether it had peeled off. The evaluation results are shown in Table 9.
表9に示されるように、本発明の保護膜形成組成物(実施例6-1~6-22)の結果より、いずれの場合もレジスト上層膜パターンが保護膜まで良好に転写されており、本発明の保護膜形成組成物は多層レジスト法による微細加工に好適に用いられることが確認された。さらに、形成した保護膜パターンのアルカリ性過酸化水素水耐性が良好であることも確認できた。比較例6-3においては耐熱性が不足するもののパターンを形成することはできた。さらに比較例6-1、6-2、6-4においては耐熱性と伴に溶剤耐性も不足するがパターンは形成することができた。一方、比較例6-1~6-9においては耐熱性や溶剤耐性が確保されているものであっても、形成した保護膜パターンに剥離が見られた。従って、本発明の保護膜形成組成物及びパターン形成方法はアルカリ性過酸化水素水等を用いた薬液エッチングと多層レジスト法を組み合わせた微細加工による半導体装置製造を可能とする上で特に有用である。 As shown in Table 9, the results of the protective film forming composition of the present invention (Examples 6-1 to 6-22) confirmed that in all cases, the resist upper layer film pattern was transferred well to the protective film, and the protective film forming composition of the present invention is suitable for use in microfabrication by the multilayer resist method. Furthermore, it was also confirmed that the formed protective film pattern had good resistance to alkaline hydrogen peroxide water. In Comparative Example 6-3, the heat resistance was insufficient, but a pattern could be formed. Furthermore, in Comparative Examples 6-1, 6-2, and 6-4, the heat resistance and solvent resistance were insufficient, but a pattern could be formed. On the other hand, in Comparative Examples 6-1 to 6-9, even though heat resistance and solvent resistance were ensured, peeling was observed in the formed protective film pattern. Therefore, the protective film forming composition and pattern forming method of the present invention are particularly useful in enabling the manufacture of semiconductor devices by microfabrication that combines chemical etching using alkaline hydrogen peroxide water or the like with the multilayer resist method.
実施例7 パターン形成試験(実施例7-1~7-22、比較例7-1~7-9)
上記の保護膜形成組成物(UDL-1~22、比較UDL-1~9)を、それぞれ、トレンチパターン(トレンチ幅10μm、トレンチ深さ0.10μm)を有するSiO2ウエハー基板上に塗布し、酸素濃度が0.2%以下に管理された窒素気流下450℃で60秒焼成した。実施例6と同じ方法で塗布膜を形成し、パターニング、ドライエッチングを行ない、保護膜パターンを形成した。さらに、得られた保護膜パターンをマスクにしてSiO2膜のエッチング加工を行った。エッチング条件は下記に示すとおりである。
Example 7 Pattern formation test (Examples 7-1 to 7-22, Comparative Examples 7-1 to 7-9)
The above protective film forming compositions (UDL-1 to 22, Comparative UDL-1 to 9) were each applied onto a SiO2 wafer substrate having a trench pattern (
保護膜パターンのSiO2膜への転写条件。
チャンバー圧力2.0Pa
RFパワー2,200W
C5F12ガス流量20sccm
C2F6ガス流量10sccm
Arガス流量300sccm
O2ガス流量60sccm
時間90sec
Conditions for transferring the protective film pattern to the SiO2 film.
Chamber pressure: 2.0 Pa
RF power 2,200W
C5F12 gas flow rate 20sccm
C2F6 gas
Ar gas flow rate: 300 sccm
O2 gas flow rate: 60 sccm
Time 90 seconds
パターン断面を(株)日立製作所製電子顕微鏡(S-4700)にて観察した結果を表10に示す。 The results of observing the cross section of the pattern using an electron microscope (S-4700) manufactured by Hitachi, Ltd. are shown in Table 10.
表10に示されるように、本発明の保護膜形成組成物(実施例7-1~7-22)の結果、いずれの場合もレジスト上層膜パターンが最終的に基板まで良好に転写されており、本発明の保護膜形成組成物は多層レジスト法による微細加工に好適に用いられることが確認された。一方、比較例7-1~7-4においては耐熱性や溶剤耐性が確保されているものであっても、パターンの埋め込みが不良であるためにパターン加工時にパターン倒れが発生し、最終的に良好なパターンを得ることが出来なかった。 As shown in Table 10, in the results of the protective film-forming composition of the present invention (Examples 7-1 to 7-22), in all cases the resist top layer film pattern was successfully transferred to the substrate, confirming that the protective film-forming composition of the present invention is suitable for use in microfabrication using the multilayer resist method. On the other hand, in Comparative Examples 7-1 to 7-4, even though heat resistance and solvent resistance were ensured, pattern collapse occurred during pattern processing due to poor pattern embedding, and ultimately a good pattern could not be obtained.
以上のことから、本発明の保護膜形成組成物であれば、酸素を含まない不活性ガス下においても400℃以上の耐熱性及び高度な埋め込み/平坦化特性を併せ持つため、多層レジスト法に用いる保護膜形成組成物として極めて有用であり、またこれを用いた本発明のパターン形成方法であれば、被加工体が段差を有する基板であっても、微細なパターンを高精度で形成できるため、半導体装置製造における微細パターニングのための多層レジストプロセスに好適に用いることができ、特には、ウェットエッチング加工を含む多層レジストプロセスにも適用可能であり、産業上極めて有用である。 From the above, the protective film-forming composition of the present invention has heat resistance of 400°C or more even under an oxygen-free inert gas, and has high filling/planarization properties, making it extremely useful as a protective film-forming composition for use in a multilayer resist method. Furthermore, the pattern formation method of the present invention using this composition can form fine patterns with high precision even when the workpiece is a substrate with steps, making it suitable for use in a multilayer resist process for fine patterning in the manufacture of semiconductor devices. In particular, it can be applied to a multilayer resist process including wet etching processing, making it extremely useful industrially.
本明細書は、以下の発明を包含する。 This specification includes the following inventions:
[1]:(A)下記(I)及び(II)のうちのいずれかで表されるフッ素原子及び水酸基を有する重合体、又は下記(III)で表されるフッ素原子を有する重合体と水酸基を有する重合体との混合物、(I)下記一般式(1A)で示される少なくとも1つ以上のフッ素原子及び水酸基を含む繰り返し単位を有するものであって、末端基が下記一般式(1B)及び(1C)のいずれかで示される基のものである重合体、(II)下記一般式(2A)で示される少なくとも1つ以上のフッ素原子を含む繰り返し単位と、下記一般式(3A)で示される少なくとも1つ以上の水酸基を含む繰り返し単位とを有するものであって、末端基が下記一般式(1B)及び(1C)のいずれかで示される基のものである重合体、(III)下記一般式(2A)で示される少なくとも1つ以上のフッ素原子を含む繰り返し単位を有するものであって、末端基が下記一般式(1B)及び(1C)のいずれかで示される基のものである重合体と、下記一般式(3A)で示される少なくとも1つ以上の水酸基を含む繰り返し単位を有するものであって、末端基が下記一般式(1B)及び(1C)のいずれかで示される基のものである重合体との混合物、及び(B)有機溶剤を含有するものであることを特徴とするアルカリ性過酸化水素水に対する保護膜形成組成物。
[2]:前記一般式(1A)中のW2に少なくとも1つ以上のフッ素原子及び水酸基を含むことを特徴とする上記[1]に記載のアルカリ性過酸化水素水に対する保護膜形成組成物。 [2]: A protective film-forming composition for alkaline hydrogen peroxide according to the above [1], characterized in that W2 in the general formula (1A) contains at least one fluorine atom and one hydroxyl group.
[3]:前記一般式(1A)中のW2が下記一般式(1E)で示される基であることを特徴とする上記[1]又は上記[2]に記載のアルカリ性過酸化水素水に対する保護膜形成組成物。
[4]:前記一般式(1A)中のW1が下記一般式(1F)で示される基のうちのいずれかであることを特徴とする上記[1]、上記[2]、又は上記[3]に記載のアルカリ性過酸化水素水に対する保護膜形成組成物。
[5]:さらに、(A’)成分として、下記一般式(4A)で示される繰り返し単位を有するものであって、末端基が下記一般式(2C)で示される基のものである重合体(IV)を含有することを特徴とする上記[1]、上記[2]、上記[3]、又は上記[4]に記載のアルカリ性過酸化水素水に対する保護膜形成組成物。
[6]:前記(A)成分の重量平均分子量が、1000~10000であることを特徴とする上記[1]、上記[2]、上記[3]、上記[4]、又は上記[5]に記載のアルカリ性過酸化水素水に対する保護膜形成組成物。 [6]: A protective film-forming composition for alkaline hydrogen peroxide according to [1], [2], [3], [4], or [5], characterized in that the weight average molecular weight of the component (A) is 1,000 to 10,000.
[7]:前記(B)成分が、沸点が180℃未満の有機溶剤1種以上と、沸点が180℃以上の有機溶剤1種以上との混合物であることを特徴とする上記[1]、上記[2]、上記[3]、上記[4]、上記[5]、又は上記[6]に記載のアルカリ性過酸化水素水に対する保護膜形成組成物。 [7]: A protective film-forming composition for alkaline hydrogen peroxide according to [1], [2], [3], [4], [5], or [6], characterized in that the (B) component is a mixture of one or more organic solvents having a boiling point of less than 180°C and one or more organic solvents having a boiling point of 180°C or higher.
[8]:前記保護膜形成組成物が、更に(C)酸発生剤、(D)界面活性剤、(E)架橋剤、及び(F)可塑剤のうち1種以上を含有するものであることを特徴とする上記[1]、上記[2]、上記[3]、上記[4]、上記[5]、上記[6]、又は上記[7]に記載のアルカリ性過酸化水素水に対する保護膜形成組成物。 [8]: A protective film-forming composition for alkaline hydrogen peroxide solution according to [1], [2], [3], [4], [5], [6], or [7], characterized in that the protective film-forming composition further contains one or more of (C) an acid generator, (D) a surfactant, (E) a crosslinking agent, and (F) a plasticizer.
[9]:前記保護膜形成組成物が、アンモニア含有過酸化水素水に耐性を示す保護膜を与えるものであることを特徴とする上記[1]、上記[2]、上記[3]、上記[4]、上記[5]、上記[6]、上記[7]、又は上記[8]に記載のアルカリ性過酸化水素水に対する保護膜形成組成物。 [9]: A protective film-forming composition for alkaline hydrogen peroxide solution according to [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], or [8], characterized in that the protective film-forming composition provides a protective film that is resistant to ammonia-containing hydrogen peroxide solution.
[10]:前記保護膜形成組成物が、前記保護膜を成膜したシリコン基板を、アンモニア0.5質量%を含む1.0質量%過酸化水素水に70℃で5分間浸漬した際に、前記保護膜の剥がれが観察されないものであることを特徴とする上記[9]に記載のアルカリ性過酸化水素水に対する保護膜形成組成物。 [10]: A protective film-forming composition for alkaline hydrogen peroxide solution as described in [9] above, characterized in that when a silicon substrate on which the protective film is formed is immersed in 1.0 mass % hydrogen peroxide solution containing 0.5 mass % ammonia at 70°C for 5 minutes, no peeling of the protective film is observed.
[11]:基板上に、上記[1]、上記[2]、上記[3]、上記[4]、上記[5]、上記[6]、上記[7]、上記[8]、上記[9]、又は上記[10]に記載の保護膜形成組成物が硬化した保護膜が形成されたものであることを特徴とする半導体装置製造用基板。 [11]: A substrate for manufacturing a semiconductor device, characterized in that a protective film is formed on the substrate by curing the protective film-forming composition described in [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], or [10].
[12]:半導体装置の製造工程で適用される保護膜の形成方法であって、被加工基板上に上記[1]、上記[2]、上記[3]、上記[4]、上記[5]、上記[6]、上記[7]、上記[8]、上記[9]、又は上記[10]に記載の保護膜形成組成物を回転塗布し、該保護膜形成組成物が塗布された被加工基板を不活性ガス雰囲気下で50℃以上600℃以下の温度で10秒~7200秒の範囲で熱処理を加えて硬化膜を得ることを特徴とする保護膜の形成方法。 [12]: A method for forming a protective film used in the manufacturing process of a semiconductor device, comprising spin-coating a protective film-forming composition according to any one of [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], and [10] above onto a substrate to be processed, and subjecting the substrate to which the protective film-forming composition has been applied to a heat treatment in an inert gas atmosphere at a temperature of 50°C or higher and 600°C or lower for a period of 10 to 7200 seconds to obtain a cured film.
[13]:半導体装置の製造工程で適用される保護膜の形成方法であって、被加工基板上に上記[1]、上記[2]、上記[3]、上記[4]、上記[5]、上記[6]、上記[7]、上記[8]、上記[9]、又は上記[10]に記載の保護膜形成組成物を回転塗布し、該保護膜形成組成物が塗布された被加工基板を空気中で50℃以上250℃以下の温度で5秒~600秒の範囲で熱処理して塗布膜を形成し、続いて不活性ガス雰囲気下で200℃以上600℃以下の温度で10秒~7200秒の範囲で熱処理を加えて硬化膜を得ることを特徴とする保護膜の形成方法。 [13]: A method for forming a protective film used in the manufacturing process of a semiconductor device, comprising spin-coating a protective film-forming composition according to [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], or [10] on a substrate to be processed, heat-treating the substrate to which the protective film-forming composition has been applied in air at a temperature of 50°C or higher and 250°C or lower for 5 to 600 seconds to form a coating film, and subsequently heat-treating the substrate in an inert gas atmosphere at a temperature of 200°C or higher and 600°C or lower for 10 to 7200 seconds to obtain a cured film.
[14]:前記不活性ガス中の酸素濃度を1%以下とすることを特徴とする上記[12]又は上記[13]に記載の保護膜の形成方法。 [14]: The method for forming a protective film according to [12] or [13] above, characterized in that the oxygen concentration in the inert gas is 1% or less.
[15]:前記被加工基板として、高さ30nm以上の構造体又は段差を有する被加工基板を用いることを特徴とする上記[12]、上記[13]、又は上記[14]に記載の保護膜の形成方法。 [15]: The method for forming a protective film according to [12], [13], or [14] above, characterized in that the processed substrate has a structure or step having a height of 30 nm or more.
[16]:被加工基板にパターンを形成する方法であって、(I-1)被加工基板上に上記[1]、上記[2]、上記[3]、上記[4]、上記[5]、上記[6]、上記[7]、上記[8]、上記[9]、又は上記[10]に記載の保護膜形成組成物を用いて保護膜を形成する工程、(I-2)前記保護膜の上にケイ素含有レジスト中間膜材料を用いてケイ素含有レジスト中間膜を形成する工程、(I-3)前記ケイ素含有レジスト中間膜の上にフォトレジスト組成物を用いてレジスト上層膜を形成する工程、(I-4)前記レジスト上層膜に回路パターンを形成する工程、(I-5)前記パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにして前記ケイ素含有レジスト中間膜にエッチングでパターンを転写する工程、(I-6)前記パターンが転写されたケイ素含有レジスト中間膜をマスクにして前記保護膜にエッチングでパターンを転写する工程、及び(I-7)前記パターンが転写された保護膜をマスクにして前記被加工基板にパターンを形成する工程、を有することを特徴とするパターン形成方法。 [16]: A method for forming a pattern on a workpiece substrate, comprising: (I-1) forming a protective film on a workpiece substrate using the protective film-forming composition described in [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], or [10]; (I-2) forming a silicon-containing resist intermediate film on the protective film using a silicon-containing resist intermediate film material; (I-3) forming a resist upper layer film on the silicon-containing resist intermediate film using a photoresist composition; (I-4) forming a circuit pattern on the resist upper layer film; (I-5) transferring a pattern to the silicon-containing resist intermediate film by etching using the resist upper layer film on which the pattern is formed as a mask; (I-6) transferring a pattern to the protective film by etching using the silicon-containing resist intermediate film on which the pattern is transferred as a mask; and (I-7) forming a pattern on the workpiece substrate using the protective film on which the pattern is transferred as a mask. The pattern forming method is characterized by comprising the steps of:
[17]:被加工基板にパターンを形成する方法であって、(II-1)被加工基板上に上記[1]、上記[2]、上記[3]、上記[4]、上記[5]、上記[6]、上記[7]、上記[8]、上記[9]、又は上記[10]に記載の保護膜形成組成物を用いて保護膜を形成する工程、(II-2)前記保護膜の上にケイ素含有レジスト中間膜材料を用いてケイ素含有レジスト中間膜を形成する工程、(II-3)前記ケイ素含有レジスト中間膜の上に有機反射防止膜を形成する工程、(II-4)前記有機反射防止膜上にフォトレジスト組成物を用いてレジスト上層膜を形成して4層膜構造とし、該レジスト上層膜に回路パターンを形成する工程、(II-5)前記パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにして前記有機反射防止膜と前記ケイ素含有レジスト中間膜にエッチングでパターンを転写する工程、(II-6)前記パターンが転写されたケイ素含有レジスト中間膜をマスクにして前記保護膜にエッチングでパターンを転写する工程、及び(II-7)前記パターンが転写された保護膜をマスクにして前記被加工基板にパターンを形成する工程、を有することを特徴とするパターン形成方法。 [17]: A method for forming a pattern on a workpiece substrate, comprising: (II-1) forming a protective film on a workpiece substrate using the protective film-forming composition described in [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], or [10]; (II-2) forming a silicon-containing resist intermediate film on the protective film using a silicon-containing resist intermediate film material; (II-3) forming an organic anti-reflective film on the silicon-containing resist intermediate film; and (II-4) forming a photoresist composition on the organic anti-reflective film. A pattern forming method characterized by comprising the steps of forming a resist top layer film to form a four-layer film structure, forming a circuit pattern on the resist top layer film, (II-5) using the resist top layer film on which the pattern has been formed as a mask to transfer the pattern to the organic anti-reflective film and the silicon-containing resist intermediate film by etching, (II-6) using the silicon-containing resist intermediate film on which the pattern has been transferred as a mask to transfer the pattern to the protective film by etching, and (II-7) using the protective film on which the pattern has been transferred as a mask to form a pattern on the processed substrate.
[18]:被加工基板にパターンを形成する方法であって、(III-1)被加工基板上に上記[1]、上記[2]、上記[3]、上記[4]、上記[5]、上記[6]、上記[7]、上記[8]、上記[9]、又は上記[10]に記載の保護膜形成組成物を用いて保護膜を形成する工程、(III-2)前記保護膜の上にケイ素酸化膜、ケイ素窒化膜、ケイ素酸化窒化膜、チタン酸化膜、チタン窒化膜から選ばれる無機ハードマスクを形成する工程、(III-3)前記無機ハードマスクの上にフォトレジスト組成物を用いてレジスト上層膜を形成する工程、(III-4)前記レジスト上層膜に回路パターンを形成する工程、(III-5)前記パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにして前記無機ハードマスクにエッチングでパターンを転写する工程、(III-6)前記パターンが転写された無機ハードマスクをマスクにして前記保護膜にエッチングでパターンを転写する工程、及び(III-7)前記パターンが転写された保護膜をマスクにして前記被加工基板にパターンを形成する工程、を有することを特徴とするパターン形成方法。 [18]: A method for forming a pattern on a substrate to be processed, comprising: (III-1) forming a protective film on the substrate to be processed using the protective film-forming composition described in [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], or [10]; (III-2) forming an inorganic hard mask selected from a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxide nitride film, a titanium oxide film, and a titanium nitride film on the protective film; and (III-3) forming a photoresist composition on the inorganic hard mask. A pattern forming method comprising the steps of: forming a resist top layer film; (III-4) forming a circuit pattern on the resist top layer film; (III-5) using the resist top layer film on which the pattern has been formed as a mask to transfer the pattern to the inorganic hard mask by etching; (III-6) using the inorganic hard mask on which the pattern has been transferred as a mask to transfer the pattern to the protective film by etching; and (III-7) forming a pattern on the processed substrate by using the protective film on which the pattern has been transferred as a mask.
[19]:被加工基板にパターンを形成する方法であって、(IV-1)被加工基板上に上記[1]、上記[2]、上記[3]、上記[4]、上記[5]、上記[6]、上記[7]、上記[8]、上記[9]、又は上記[10]に記載の保護膜形成組成物を用いて保護膜を形成する工程、(IV-2)前記保護膜の上にケイ素酸化膜、ケイ素窒化膜、ケイ素酸化窒化膜、チタン酸化膜、チタン窒化膜から選ばれる無機ハードマスクを形成する工程、(IV-3)前記無機ハードマスクの上に有機反射防止膜を形成する工程、(IV-4)前記有機反射防止膜上にフォトレジスト組成物を用いてレジスト上層膜を形成して4層膜構造とし、該レジスト上層膜に回路パターンを形成する工程、(IV-5)前記パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにして前記有機反射防止膜と前記無機ハードマスクにエッチングでパターンを転写する工程、(IV-6)前記パターンが転写された無機ハードマスクをマスクにして前記保護膜にエッチングでパターンを転写する工程、及び(IV-7)前記パターンが転写された保護膜をマスクにして前記被加工基板にパターンを形成する工程、を有することを特徴とするパターン形成方法。 [19]: A method for forming a pattern on a substrate to be processed, comprising: (IV-1) forming a protective film on a substrate to be processed using the protective film-forming composition described in [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], or [10]; (IV-2) forming an inorganic hard mask selected from a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxide nitride film, a titanium oxide film, and a titanium nitride film on the protective film; (IV-3) forming an organic anti-reflective film on the inorganic hard mask; (IV-4) forming a photoresist on the organic anti-reflective film. A pattern forming method comprising the steps of: forming a resist top layer film using a resist composition to form a four-layer film structure; forming a circuit pattern on the resist top layer film; (IV-5) using the resist top layer film on which the pattern has been formed as a mask to transfer the pattern to the organic antireflective film and the inorganic hard mask by etching; (IV-6) using the inorganic hard mask on which the pattern has been transferred as a mask to transfer the pattern to the protective film by etching; and (IV-7) using the protective film on which the pattern has been transferred as a mask to form a pattern on the substrate to be processed.
[20]:前記無機ハードマスクを、CVD法あるいはALD法によって形成することを特徴とする上記[18]又は上記[19]に記載のパターン形成方法。 [20]: The pattern formation method according to [18] or [19] above, characterized in that the inorganic hard mask is formed by a CVD method or an ALD method.
[21]:前記(I-6)工程、又は(II-6)工程の後、更に、アルカリ性過酸化水素水を用いたウェットエッチングにより、前記パターンが転写されたケイ素含有レジスト中間膜を除去する工程を有することを特徴とする上記[16]又は上記[17]に記載のパターン形成方法。 [21]: The pattern forming method according to [16] or [17] above, further comprising, after step (I-6) or step (II-6), a step of removing the silicon-containing resist intermediate film to which the pattern has been transferred by wet etching using an alkaline hydrogen peroxide solution.
[22]:前記(I-7)工程、(II-7)工程、(III-7)工程、又は(IV-7)工程において、前記パターンが転写された保護膜をマスクにしてアルカリ性過酸化水素水を用いたウェットエッチングにより、前記被加工基板にパターンを転写する工程を有することを特徴とする上記[16]、上記[17]、上記[18]、上記[19]、又は上記[20]に記載のパターン形成方法。 [22]: The pattern forming method according to [16], [17], [18], [19], or [20], characterized in that in the step (I-7), step (II-7), step (III-7), or step (IV-7), a step of transferring a pattern to the substrate to be processed by wet etching using an alkaline hydrogen peroxide solution, using the protective film to which the pattern has been transferred, as a mask.
[23]:前記(I-7)工程、(II-7)工程、(III-7)工程、又は(IV-7)工程において、前記パターンが転写された保護膜をマスクにしてイオン打込みを行うことにより、前記被加工基板をパターン加工する工程を有することを特徴とする上記[16]、上記[17]、上記[18]、上記[19]、又は上記[20]に記載のパターン形成方法。 [23]: The pattern forming method according to [16], [17], [18], [19], or [20], characterized in that in the step (I-7), step (II-7), step (III-7), or step (IV-7), a step of patterning the substrate to be processed by ion implantation using the protective film to which the pattern has been transferred as a mask is included.
[24]:前記イオン打込みによって被加工基板をパターン加工する工程の後、更に、アルカリ性過酸化水素水を用いたウェットエッチングで、前記パターンが転写されたケイ素含有レジスト中間膜を除去する工程を有することを特徴とする上記[23]に記載のパターン形成方法。 [24]: The pattern forming method according to [23] above, further comprising a step of removing the silicon-containing resist intermediate film to which the pattern has been transferred by wet etching using an alkaline hydrogen peroxide solution, after the step of patterning the substrate to be processed by the ion implantation.
[25]:前記回路パターンの形成において、波長が10nm以上300nm以下の光を用いたリソグラフィー、電子線による直接描画、ナノインプリンティング、又はこれらの組み合わせによって回路パターンを形成することを特徴とする上記[16]、上記[17]、上記[18]、上記[19]、上記[20]、上記[21]、上記[22]、上記[23]、又は上記[24]に記載のパターン形成方法。 [25]: The pattern forming method according to [16], [17], [18], [19], [20], [21], [22], [23], or [24], characterized in that in forming the circuit pattern, the circuit pattern is formed by lithography using light having a wavelength of 10 nm or more and 300 nm or less, direct drawing with an electron beam, nanoimprinting, or a combination thereof.
[26]:前記回路パターンの形成において、アルカリ現像又は有機溶剤によって回路パターンを現像することを特徴とする上記[16]、上記[17]、上記[18]、上記[19]、上記[20]、上記[21]、上記[22]、上記[23]、上記[24]、又は上記[25]に記載のパターン形成方法。 [26]: The pattern forming method according to [16], [17], [18], [19], [20], [21], [22], [23], [24], or [25], characterized in that in forming the circuit pattern, the circuit pattern is developed using an alkaline developer or an organic solvent.
[27]:前記被加工基板として、半導体装置基板、又は該半導体装置基板上に金属膜、金属炭化膜、金属酸化膜、金属窒化膜、金属酸化炭化膜、及び金属酸化窒化膜のいずれかが成膜されたものを用いることを特徴とする上記[16]、上記[17]、上記[18]、上記[19]、上記[20]、上記[21]、上記[22]、上記[23]、上記[24]、上記[25]、又は上記[26]に記載のパターン形成方法。 [27]: The pattern forming method according to [16], [17], [18], [19], [20], [21], [22], [23], [24], [25], or [26], characterized in that the processed substrate is a semiconductor device substrate, or a semiconductor device substrate on which a metal film, a metal carbide film, a metal oxide film, a metal nitride film, a metal oxide carbide film, or a metal oxide nitride film is formed.
[28]:前記被加工基板として、ケイ素、チタン、タングステン、ハフニウム、ジルコニウム、クロム、ゲルマニウム、銅、銀、金、アルミニウム、インジウム、ガリウム、ヒ素、パラジウム、鉄、タンタル、イリジウム、コバルト、マンガン、モリブデン、又はこれらの合金を含むものを用いることを特徴とする上記[27]に記載のパターン形成方法。 [28]: The pattern formation method described in [27] above, characterized in that the substrate to be processed contains silicon, titanium, tungsten, hafnium, zirconium, chromium, germanium, copper, silver, gold, aluminum, indium, gallium, arsenic, palladium, iron, tantalum, iridium, cobalt, manganese, molybdenum, or an alloy thereof.
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above-described embodiments. The above-described embodiments are merely examples, and anything that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and provides similar effects is included within the technical scope of the present invention.
1…基板、 2…被加工層、 2a…パターン(被加工層に形成されるパターン)、
3…保護膜、 3’…保護膜形成組成物、 3a…保護膜パターン、
4…ケイ素含有レジスト中間膜、 4a…ケイ素含有レジスト中間膜パターン、
5…レジスト上層膜、 5a…レジスト上層膜パターン、 6…露光部分、
7…密集ホールパターンを有する下地基板、 8…保護膜、
9…巨大孤立トレンチパターンを有する下地基板、 10…保護膜、
delta10…トレンチ部分と非トレンチ部分の保護膜10の段差。
1... substrate, 2... layer to be processed, 2a... pattern (pattern to be formed on the layer to be processed),
3... protective film, 3'... protective film-forming composition, 3a... protective film pattern,
4...silicon-containing resist intermediate film, 4a...silicon-containing resist intermediate film pattern,
5: resist upper layer film, 5a: resist upper layer film pattern, 6: exposed portion,
7... base substrate having a dense hole pattern; 8... protective film;
9... Underlying substrate having a giant isolated trench pattern; 10... Protective film;
delta10 . . . Step between the trench portion and the non-trench portion of the
Claims (28)
(I)下記一般式(1A)で示される少なくとも1つ以上のフッ素原子及び水酸基を含む繰り返し単位を有するものであって、末端基が下記一般式(1B)及び(1C)のいずれかで示される基のものである重合体、
(II)下記一般式(2A)で示される少なくとも1つ以上のフッ素原子を含む繰り返し単位と、下記一般式(3A)で示される少なくとも1つ以上の水酸基を含む繰り返し単位とを有するものであって、末端基が下記一般式(1B)及び(1C)のいずれかで示される基のものである重合体、
(III)下記一般式(2A)で示される少なくとも1つ以上のフッ素原子を含む繰り返し単位を有するものであって、末端基が下記一般式(1B)及び(1C)のいずれかで示される基のものである重合体と、下記一般式(3A)で示される少なくとも1つ以上の水酸基を含む繰り返し単位を有するものであって、末端基が下記一般式(1B)及び(1C)のいずれかで示される基のものである重合体との混合物、及び
(B)有機溶剤
を含有するものであることを特徴とするアルカリ性過酸化水素水に対する保護膜形成組成物。
(I) A polymer having a repeating unit containing at least one fluorine atom and one hydroxyl group, represented by the following general formula (1A), and having a terminal group represented by any one of the following general formulas (1B) and (1C):
(II) A polymer having a repeating unit containing at least one fluorine atom, represented by the following general formula (2A), and a repeating unit containing at least one hydroxyl group, represented by the following general formula (3A), in which a terminal group is a group represented by any one of the following general formulas (1B) and (1C):
(III) A protective film-forming composition for alkaline hydrogen peroxide, characterized in that it contains a mixture of a polymer having a repeating unit containing at least one fluorine atom, represented by the following general formula (2A), and an end group being a group represented by any one of the following general formulas (1B) and (1C), and a polymer having a repeating unit containing at least one hydroxyl group, represented by the following general formula (3A), and an end group being a group represented by any one of the following general formulas (1B) and (1C), and (B) an organic solvent.
(I-1)被加工基板上に請求項1に記載の保護膜形成組成物を用いて保護膜を形成する工程、
(I-2)前記保護膜の上にケイ素含有レジスト中間膜材料を用いてケイ素含有レジスト中間膜を形成する工程、
(I-3)前記ケイ素含有レジスト中間膜の上にフォトレジスト組成物を用いてレジスト上層膜を形成する工程、
(I-4)前記レジスト上層膜に回路パターンを形成する工程、
(I-5)前記パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにして前記ケイ素含有レジスト中間膜にエッチングでパターンを転写する工程、
(I-6)前記パターンが転写されたケイ素含有レジスト中間膜をマスクにして前記保護膜にエッチングでパターンを転写する工程、及び
(I-7)前記パターンが転写された保護膜をマスクにして前記被加工基板にパターンを形成する工程、
を有することを特徴とするパターン形成方法。 A method for forming a pattern on a workpiece substrate, comprising the steps of:
(I-1) A step of forming a protective film on a substrate to be processed using the protective film-forming composition according to claim 1;
(I-2) forming a silicon-containing resist intermediate film on the protective film using a silicon-containing resist intermediate film material;
(I-3) forming a resist upper layer film on the silicon-containing resist intermediate film using a photoresist composition;
(I-4) a step of forming a circuit pattern on the resist upper layer film;
(I-5) a step of transferring a pattern to the silicon-containing resist intermediate film by etching using the resist upper layer film on which the pattern has been formed as a mask;
(I-6) a step of transferring a pattern to the protective film by etching using the silicon-containing resist intermediate film to which the pattern has been transferred as a mask; and (I-7) a step of forming a pattern on the substrate to be processed using the protective film to which the pattern has been transferred as a mask.
A pattern forming method comprising the steps of:
(II-1)被加工基板上に請求項1に記載の保護膜形成組成物を用いて保護膜を形成する工程、
(II-2)前記保護膜の上にケイ素含有レジスト中間膜材料を用いてケイ素含有レジスト中間膜を形成する工程、
(II-3)前記ケイ素含有レジスト中間膜の上に有機反射防止膜を形成する工程、
(II-4)前記有機反射防止膜上にフォトレジスト組成物を用いてレジスト上層膜を形成して4層膜構造とし、該レジスト上層膜に回路パターンを形成する工程、
(II-5)前記パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにして前記有機反射防止膜と前記ケイ素含有レジスト中間膜にエッチングでパターンを転写する工程、
(II-6)前記パターンが転写されたケイ素含有レジスト中間膜をマスクにして前記保護膜にエッチングでパターンを転写する工程、及び
(II-7)前記パターンが転写された保護膜をマスクにして前記被加工基板にパターンを形成する工程、
を有することを特徴とするパターン形成方法。 A method for forming a pattern on a workpiece substrate, comprising the steps of:
(II-1) A step of forming a protective film on a substrate to be processed using the protective film-forming composition according to claim 1;
(II-2) forming a silicon-containing resist intermediate film on the protective film using a silicon-containing resist intermediate film material;
(II-3) forming an organic anti-reflective coating on the silicon-containing resist intermediate film;
(II-4) forming a resist upper layer film on the organic antireflective film using a photoresist composition to form a four-layer film structure, and forming a circuit pattern on the resist upper layer film;
(II-5) a step of transferring a pattern to the organic antireflective film and the silicon-containing resist intermediate film by etching using the resist upper layer film on which the pattern has been formed as a mask;
(II-6) a step of transferring a pattern to the protective film by etching using the silicon-containing resist intermediate film to which the pattern has been transferred as a mask; and (II-7) a step of forming a pattern on the substrate to be processed using the protective film to which the pattern has been transferred as a mask.
A pattern forming method comprising the steps of:
(III-1)被加工基板上に請求項1に記載の保護膜形成組成物を用いて保護膜を形成する工程、
(III-2)前記保護膜の上にケイ素酸化膜、ケイ素窒化膜、ケイ素酸化窒化膜、チタン酸化膜、チタン窒化膜から選ばれる無機ハードマスクを形成する工程、
(III-3)前記無機ハードマスクの上にフォトレジスト組成物を用いてレジスト上層膜を形成する工程、
(III-4)前記レジスト上層膜に回路パターンを形成する工程、
(III-5)前記パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにして前記無機ハードマスクにエッチングでパターンを転写する工程、
(III-6)前記パターンが転写された無機ハードマスクをマスクにして前記保護膜にエッチングでパターンを転写する工程、及び
(III-7)前記パターンが転写された保護膜をマスクにして前記被加工基板にパターンを形成する工程、
を有することを特徴とするパターン形成方法。 A method for forming a pattern on a workpiece substrate, comprising the steps of:
(III-1) A step of forming a protective film on a substrate to be processed using the protective film-forming composition according to claim 1;
(III-2) forming an inorganic hard mask selected from a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, a titanium oxide film, and a titanium nitride film on the protective film;
(III-3) forming a resist top layer film on the inorganic hard mask using a photoresist composition;
(III-4) forming a circuit pattern on the resist upper layer film;
(III-5) a step of transferring a pattern to the inorganic hard mask by etching using the resist top layer film on which the pattern has been formed as a mask;
(III-6) a step of transferring a pattern to the protective film by etching using the inorganic hard mask to which the pattern has been transferred as a mask; and (III-7) a step of forming a pattern on the substrate to be processed using the protective film to which the pattern has been transferred as a mask.
A pattern forming method comprising the steps of:
(IV-1)被加工基板上に請求項1に記載の保護膜形成組成物を用いて保護膜を形成する工程、
(IV-2)前記保護膜の上にケイ素酸化膜、ケイ素窒化膜、ケイ素酸化窒化膜、チタン酸化膜、チタン窒化膜から選ばれる無機ハードマスクを形成する工程、
(IV-3)前記無機ハードマスクの上に有機反射防止膜を形成する工程、
(IV-4)前記有機反射防止膜上にフォトレジスト組成物を用いてレジスト上層膜を形成して4層膜構造とし、該レジスト上層膜に回路パターンを形成する工程、
(IV-5)前記パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにして前記有機反射防止膜と前記無機ハードマスクにエッチングでパターンを転写する工程、
(IV-6)前記パターンが転写された無機ハードマスクをマスクにして前記保護膜にエッチングでパターンを転写する工程、及び
(IV-7)前記パターンが転写された保護膜をマスクにして前記被加工基板にパターンを形成する工程、
を有することを特徴とするパターン形成方法。 A method for forming a pattern on a workpiece substrate, comprising the steps of:
(IV-1) A step of forming a protective film on a substrate to be processed using the protective film-forming composition according to claim 1;
(IV-2) forming an inorganic hard mask selected from a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, a titanium oxide film, and a titanium nitride film on the protective film;
(IV-3) forming an organic anti-reflective coating on the inorganic hard mask;
(IV-4) forming a resist upper layer film on the organic antireflective film using a photoresist composition to form a four-layer film structure, and forming a circuit pattern on the resist upper layer film;
(IV-5) a step of transferring a pattern to the organic anti-reflective film and the inorganic hard mask by etching using the resist top layer film on which the pattern has been formed as a mask;
(IV-6) a step of transferring a pattern to the protective film by etching using the inorganic hard mask to which the pattern has been transferred as a mask; and (IV-7) a step of forming a pattern on the substrate to be processed using the protective film to which the pattern has been transferred as a mask.
A pattern forming method comprising the steps of:
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW112101667A TWI830581B (en) | 2022-01-21 | 2023-01-16 | Composition for forming protective film against alkaline aqueous hydrogen peroxide, substrate for producing semiconductor apparatus, method for forming protective film, and method for forming pattern |
| KR1020230007224A KR102844694B1 (en) | 2022-01-21 | 2023-01-18 | Composition for forming protective film against alkaline aqueous hydrogen peroxide, substrate for producing semiconductor apparatus, method for forming protective film, and method for forming pattern |
| EP23152242.6A EP4215988A1 (en) | 2022-01-21 | 2023-01-18 | Composition for forming protective film against alkaline aqueous hydrogen peroxide, substrate for producing semiconductor apparatus, method for forming protective film, and method for forming pattern |
| US18/156,089 US12588474B2 (en) | 2022-01-21 | 2023-01-18 | Composition for forming protective film against alkaline aqueous hydrogen peroxide, substrate for producing semiconductor apparatus, method for forming protective film, and method for forming pattern |
| CN202310058295.7A CN116478617B (en) | 2022-01-21 | 2023-01-19 | Protective film forming composition for alkaline hydrogen peroxide solution, substrate for semiconductor device manufacturing, and protective film forming method |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022008034 | 2022-01-21 | ||
| JP2022008034 | 2022-01-21 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023107180A JP2023107180A (en) | 2023-08-02 |
| JP7668766B2 true JP7668766B2 (en) | 2025-04-25 |
Family
ID=87473653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022079075A Active JP7668766B2 (en) | 2022-01-21 | 2022-05-12 | Composition for forming protective film against alkaline hydrogen peroxide solution, substrate for manufacturing semiconductor device, method for forming protective film, and method for forming pattern |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7668766B2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100555076B1 (en) | 1997-03-31 | 2006-02-24 | 컨데슨트 인터렉추얼 프로퍼티 서비시스 인코포레이티드 | Black Matrix with Conductive Coating |
| JP2016177262A (en) | 2015-03-20 | 2016-10-06 | 信越化学工業株式会社 | Pattern formation method |
| JP2018173521A (en) | 2017-03-31 | 2018-11-08 | 信越化学工業株式会社 | Resist underlayer film material, pattern forming method, and resist underlayer film forming method |
| JP2020193325A (en) | 2019-05-27 | 2020-12-03 | 信越化学工業株式会社 | Organic film forming material, substrate for manufacturing semiconductor device, formation method of organic film and pattern formation method |
| JP2021130763A (en) | 2020-02-19 | 2021-09-09 | 信越化学工業株式会社 | Organic film forming materials, pattern forming methods and polymers |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH098078A (en) * | 1995-06-16 | 1997-01-10 | Matsushita Electron Corp | Method of forming pad for external extraction |
-
2022
- 2022-05-12 JP JP2022079075A patent/JP7668766B2/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100555076B1 (en) | 1997-03-31 | 2006-02-24 | 컨데슨트 인터렉추얼 프로퍼티 서비시스 인코포레이티드 | Black Matrix with Conductive Coating |
| JP2016177262A (en) | 2015-03-20 | 2016-10-06 | 信越化学工業株式会社 | Pattern formation method |
| JP2018173521A (en) | 2017-03-31 | 2018-11-08 | 信越化学工業株式会社 | Resist underlayer film material, pattern forming method, and resist underlayer film forming method |
| JP2020193325A (en) | 2019-05-27 | 2020-12-03 | 信越化学工業株式会社 | Organic film forming material, substrate for manufacturing semiconductor device, formation method of organic film and pattern formation method |
| JP2021130763A (en) | 2020-02-19 | 2021-09-09 | 信越化学工業株式会社 | Organic film forming materials, pattern forming methods and polymers |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2023107180A (en) | 2023-08-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7672464B2 (en) | Pattern Formation Method | |
| JP7308168B2 (en) | Organic film forming material, semiconductor device manufacturing substrate, organic film forming method, pattern forming method, and organic film forming compound | |
| JP7271461B2 (en) | Organic film forming material and pattern forming method | |
| JP7540961B2 (en) | Material for forming organic film, substrate for manufacturing semiconductor device, method for forming organic film, method for forming pattern, and compound for forming organic film | |
| JP7406590B2 (en) | polymer | |
| JP7308167B2 (en) | Organic film forming material, semiconductor device manufacturing substrate, organic film forming method, pattern forming method, and organic film forming compound | |
| EP3985439B1 (en) | Material for forming organic film, substrate for manufacturing semiconductor device, method for forming organic film, patterning process, and compound for forming organic film | |
| KR102844694B1 (en) | Composition for forming protective film against alkaline aqueous hydrogen peroxide, substrate for producing semiconductor apparatus, method for forming protective film, and method for forming pattern | |
| JP7668766B2 (en) | Composition for forming protective film against alkaline hydrogen peroxide solution, substrate for manufacturing semiconductor device, method for forming protective film, and method for forming pattern | |
| JP7565259B2 (en) | Organic film forming material, substrate for manufacturing semiconductor device, organic film forming method, pattern forming method | |
| JP7541939B2 (en) | Material for forming organic film, substrate for manufacturing semiconductor device, method for forming organic film, method for forming pattern, and compound for forming organic film | |
| KR20260050330A (en) | Material for forming organic film, substrate for manufacturing semiconductor device, method for forming organic film, patterning process, compound for forming organic film, and aromatic carboxylic anhydride | |
| KR20250171178A (en) | Patterning process |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240524 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20250219 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20250325 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20250415 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7668766 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |