(57)【要約】【課題】  ハ−ドマスクや反射防止膜として使用できるレジスト下層膜を形成するためのリソグラフィ−用下層膜形成組成物を提供することである。【解決手段】  ポリシラン樹脂、ポリシロキサン樹脂、又はその混合物からなる樹脂（Ａ）、ポリカルボシラン樹脂（Ｂ）、架橋触媒（Ｃ）、及び溶剤（Ｄ）を含む半導体装置の製造のリソグラフィ−工程において使用されるレジスト下層膜形成組成物。樹脂（Ａ）と樹脂（Ｂ）の質量比が、１００質量部の樹脂（Ｂ）に対して１〜１００００質量部の樹脂（Ａ）の割合で含有している。基板にレジスト下層膜形成組成物によりレジスト下層膜を形成する工程、その上にレジスト膜を形成する工程、露光と現像によりレジストパタ−ンを形成する工程、レジストパタ−ンにより該下層膜をエッチングする工程、及びパタ−ン化された下層膜により半導体基板を加工する工程を含む半導体装置の製造方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリシラン樹脂、ポリシロキサン樹脂、又はその混合物からなる樹脂（Ａ）、ポリカルボシラン樹脂（Ｂ）、架橋触媒（Ｃ）、及び溶剤（Ｄ）を含む半導体装置の製造のリソグラフィ−工程において使用されるレジスト下層膜形成組成物。
【請求項２】
ポリシラン樹脂が式（１）：
【化１】
2008052203.tif 000014
（但し、Ｒはそれぞれ水素原子、ヒドロキシル基、炭素原子数１〜１０の環状又は鎖状アルキル基、炭素原子数１〜１０のアルコキシ基、炭素原子数７〜１５のアラルキル基、炭素原子数６〜１４のアリ−ル基、炭素原子数７〜１５のアリ−ルオキシアルキル基、炭素原子数２〜１０のアルケニル基、または炭素原子数２〜１０のアルコキシアルキル基を表し、ｍは繰り返し単位の数であって１０〜３００を示す。）、式（２）：
【化２】
2008052203.tif 000015
（但し、Ｒ及びｍは式（１）と同じ。）、又はそれらの組み合わせである請求項１に記載のレジスト下層膜形成組成物。
【請求項３】
ポリシロキサン樹脂が式（３）：
【化３】
2008052203.tif 000016
（但し、Ｒ及びｍは式（１）と同じ。）、式（４）：
【化４】
2008052203.tif 000017
（但し、Ｒ及びｍは式（１）と同じ。）、式（５）：
【化５】
2008052203.tif 000018
（但し、Ｒ及びｍは式（１）と同じ。）、又はそれらの組み合わせである請求項１又は請求項２に記載のレジスト下層膜形成組成物。
【請求項４】
ポリカルボシラン樹脂（Ｂ）が式（６）：
【化６】
2008052203.tif 000019
（但し、Ｒ及びｍは式（１）と同じ。）、式（７）：
【化７】
2008052203.tif 000020
（但し、Ｒ及びｍは式（１）と同じ。ｎは繰り返し単位の数であって１〜１０を示す。）、又はそれらの組み合わせである請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のレジスト下層膜形成組成物。
【請求項５】
ポリシラン樹脂が、式（２）の単位構造を全ポリシラン樹脂中に５０質量％以上含有するものである請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のレジスト下層膜形成組成物。
【請求項６】
ポリシロキサン樹脂が、式（４）の単位構造を全ポリシロキサン樹脂中に３０質量％以上含有するものである請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のレジスト下層膜形成組成物。
【請求項７】
ポリカルボシラン樹脂が、式（６）の単位構造を全ポリカルボシラン樹脂中に５０質量％以上含有するものである請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のレジスト下層膜形成組成物。
【請求項８】
樹脂（Ａ）と樹脂（Ｂ）の質量比が、１００質量部の樹脂（Ｂ）に対して１〜１００００質量部の樹脂（Ａ）の割合で含有しているものである請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のレジスト下層膜形成組成物。
【請求項９】
架橋触媒（Ｃ）が芳香族スルホン酸化合物である請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のレジスト下層膜形成組成物。
【請求項１０】
更に光酸発生剤を含む請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のレジスト下層膜形成組成物。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載のレジスト下層膜形成組成物を半導体基板上に塗布し焼成することによって得られるレジスト下層膜。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載のレジスト下層膜形成組成物を半導体基板上に塗布し焼成してレジスト下層膜を形成する工程を含む半導体の製造に用いられるフォトレジストパタ−ンの形成方法。
【請求項１３】
半導体基板に請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載のレジスト下層膜形成組成物によりレジスト下層膜を形成する工程、その上にレジスト膜を形成する工程、露光と現像によりレジストパタ−ンを形成する工程、レジストパタ−ンにより該下層膜をエッチングする工程、及びパタ−ン化された下層膜により半導体基板を加工する工程を含む半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
半導体基板に有機下層膜を形成する工程、その上に請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載のレジスト下層膜形成組成物によりレジスト下層膜を形成する工程、更にその上にレジスト膜を形成する工程、露光と現像によりレジストパタ−ンを形成する工程、レジストパタ−ンによりレジスト下層膜をエッチングする工程、パタ−ン化されたレジスト下層膜により有機下層膜をエッチングする工程、及びパタ−ン化された有機下層膜により半導体基板を加工する工程を含む半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造に使用される基板とフォトレジストの間に下層膜を形成するための組成物に関する。詳しくは、半導体装置製造のリソグラフィ−工程においてフォトレジストの下層に使用される下層膜を形成するためのリソグラフィ−用下層膜形成組成物に関する。また、当該下層膜形成組成物を用いたフォトレジストパタ−ンの形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から半導体装置の製造において、フォトレジストを用いたリソグラフィ−による微細加工が行われている。前記微細加工はシリコンウエハ−等の半導体基板上にフォトレジストの薄膜を形成し、その上に半導体デバイスのパタ−ンが描かれたマスクパタ−ンを介して紫外線などの活性光線を照射し、現像し、得られたフォトレジストパタ−ンを保護膜として基板をエッチング処理することにより、基板表面に、前記パタ−ンに対応する微細凹凸を形成する加工法である。ところが、近年、半導体デバイスの高集積度化が進み、使用される活性光線もＫｒＦエキシマレ−ザ−（２４８ｎｍ）からＡｒＦエキシマレ−ザ−（１９３ｎｍ）へと短波長化される傾向にある。これに伴い活性光線の半導体基板からの反射の影響が大きな問題となってきた。そこで、この問題を解決すべく、フォトレジストと基板の間に反射防止膜（ｂｏｔｔｏｍ  ａｎｔｉ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  ｃｏａｔｉｎｇ）を設ける方法が広く検討されている。かかる反射防止膜としては、その使用の容易さなどから、吸光基を有するポリマ−等からなる有機反射防止膜について数多くの検討が行われている。例えば、架橋反応基であるヒドロキシル基と吸光基を同一分子内に有するアクリル樹脂型反射防止膜や架橋反応基であるヒドロキシル基と吸光基を同一分子内に有するノボラック樹脂型反射防止膜等が挙げられる。
【０００３】
反射防止膜に要求される特性としては、光や放射線に対して大きな吸光度を有すること、フォトレジストとのインタ−ミキシングが起こらないこと（フォトレジスト溶剤に不溶であること）、加熱焼成時に反射防止膜から上層のフォトレジストへの低分子物質の拡散が生じないこと、フォトレジストに比べて大きなドライエッチング速度を有すること等がある。
【０００４】
また、近年、半導体装置のパタ−ンル−ル微細化の進行に伴い明らかになってきた配線遅延の問題を解決するために、配線材料として銅を使用する検討が行われている。そして、それと共に半導体基板への配線形成方法としてデュアルダマシンプロセスの検討が行われている。そして、デュアルダマシンプロセスでは、ビアホ−ルが形成されている、大きなアスペクト比を有する基板に対して反射防止膜が形成されることになる。そのため、このプロセスに使用される反射防止膜に対しては、ホ−ルを隙間なく充填することができる埋め込み特性や、基板表面に平坦な膜が形成されるようになる平坦化特性などが要求されている。
【０００５】
しかし、有機系反射防止膜用材料を大きなアスペクト比を有する基板に適用することは難しく、近年、埋め込み特性や平坦化特性に重点をおいた材料が開発されるようになってきた（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００６】
また、半導体などのデバイス製造において、誘電体層によるフォトレジスト層のポイズニング効果を減少させるために、架橋可能なポリマ−等を含む組成物より形成されるバリア層を誘電体層とフォトレジストの間に設けるという方法が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
また、近年、半導体基板とフォトレジストとの間の下層膜として、シリコンやチタン等の金属元素を含むハ−ドマスクとして知られる膜を使用することが行なわれている（例えば、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７参照）。この場合、フォトレジストとハ−ドマスクでは、その構成成分に大きな違いが有るため、それらのドライエッチングによって除去される速度は、ドライエッチングに使用されるガス種に大きく依存する。そして、ガス種を適切に選択することにより、フォトレジストの膜厚の大きな減少を伴うことなく、ハ−ドマスクをドライエッチングによって除去することが可能となる。そのため、フォトレジストとハ−ドマスクとを使用した場合は、フォトレジストが薄膜であっても、半導体基板加工のための保護膜（フォトレジストとハ−ドマスクよりなる）としての十分な膜厚を確保できると考えられている。
【０００８】
このように、近年の半導体装置の製造においては、反射防止効果を初め、さまざまな効果を達成するために、半導体基板とフォトレジストの間に下層膜が配置されるようになってきている。そして、これまでも下層膜用の組成物の検討が行なわれてきているが、その要求される特性の多様性などから、下層膜用の新たな材料の開発が望まれている。
【０００９】
ところで、シリコンとシリコンの結合を有する化合物を用いた組成物やパタ−ン形成方法が知られている（例えば、特許文献８、特許文献９、特許文献１０参照）。
【００１０】
ノボラック状シランを含むポリマ−を含有する反射防止層形成用組成物が開示されている。これは主鎖にノボラック基と側鎖にクラスタ−状シランを有するものである。そして、酸発生剤及び架橋性化合物を含有することができるものである（特許文献１１参照）。
【００１１】
ポリカルボシランを含む樹脂を用いるハ−ドマスク材料が開示されている（例えば特許文献１２、特許文献１３）。
【特許文献１】特開２００２−４７４３０号公報
【特許文献２】国際公開第０２／０５０３５号パンフレット
【特許文献３】特開２００２−１２８８４７号公報
【特許文献４】特開平１１−２５８８１３号公報
【特許文献５】特開２００１−５３０６８号公報
【特許文献６】特開２００５−５５８９３号公報
【特許文献７】特開２００５−１５７７９号公報
【特許文献８】特開平１０−２０９１３４号公報
【特許文献９】特開平１０−２６８５２６号公報
【特許文献１０】特開２００２−１０７９３８号公報
【特許文献１１】特開２００５−１１５３８０号公報
【特許文献１２】特開２００１−９３８２４号公報
【特許文献１３】特開２００５−７０７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、半導体装置の製造に用いることのできるリソグラフィ−用下層膜形成組成物を提供することにある。詳しくは、ハ−ドマスクとして使用できるレジスト下層膜を形成するためのリソグラフィ−用下層膜形成組成物を提供することである。また、反射防止膜として使用できるレジスト下層膜を形成するためのリソグラフィ−用下層膜形成組成物を提供することである。また、フォトレジストとのインタ−ミキシングを起こさず、フォトレジストに比較して大きなドライエッチング速度を有するリソグラフィ−用下層膜及び該下層膜を形成するための下層膜形成組成物を提供することである。
【００１３】
そして、該リソグラフィ−用下層膜形成組成物を用いたフォトレジストパタ−ンの形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は第１観点として、ポリシラン樹脂、ポリシロキサン樹脂、又はその混合物からなる樹脂（Ａ）、ポリカルボシラン樹脂（Ｂ）、架橋触媒（Ｃ）、及び溶剤（Ｄ）を含む半導体装置の製造のリソグラフィ−工程において使用されるレジスト下層膜形成組成物、
第２観点として、ポリシラン樹脂が式（１）：
【００１５】
【化１】
2008052203.tif 000003
【００１６】
（但し、Ｒはそれぞれ水素原子、ヒドロキシル基、炭素原子数１〜１０の環状又は鎖状アルキル基、炭素原子数１〜１０のアルコキシ基、炭素原子数７〜１５のアラルキル基、炭素原子数６〜１４のアリ−ル基、炭素原子数７〜１５のアリ−ルオキシアルキル基、炭素原子数２〜１０のアルケニル基、または炭素原子数２〜１０のアルコキシアルキル基を表し、ｍは繰り返し単位の数であって１０〜３００を示す。）、式（２）：
【００１７】
【化２】
2008052203.tif 000004
【００１８】
（但し、Ｒ及びｍは式（１）と同じ。）、又はそれらの組み合わせである第１観点に記載のレジスト下層膜形成組成物、
第３観点として、ポリシロキサン樹脂が式（３）：
【００１９】
【化３】
2008052203.tif 000005
【００２０】
（但し、Ｒ及びｍは式（１）と同じ。）、式（４）：
【００２１】
【化４】
2008052203.tif 000006
【００２２】
（但し、Ｒ及びｍは式（１）と同じ。）、式（５）：
【００２３】
【化５】
2008052203.tif 000007
【００２４】
（但し、Ｒ及びｍは式（１）と同じ。）、又はそれらの組み合わせである第１観点又は第２観点に記載のレジスト下層膜形成組成物、
第４観点として、ポリカルボシラン樹脂（Ｂ）が式（６）：
【００２５】
【化６】
2008052203.tif 000008
【００２６】
（但し、Ｒ及びｍは式（１）と同じ。）、式（７）：
【００２７】
【化７】
2008052203.tif 000009
【００２８】
（但し、Ｒ及びｍは式（１）と同じ。ｎは繰り返し単位の数であって１〜１０を示す。）、又はそれらの組み合わせである第１観点乃至第３観点のいずれか一つに記載のレジスト下層膜形成組成物、
第５観点として、ポリシラン樹脂が、式（２）の単位構造を全ポリシラン樹脂中に５０質量％以上含有するものである第１観点乃至第４観点のいずれか一つに記載のレジスト下層膜形成組成物、
第６観点として、ポリシロキサン樹脂が、式（４）の単位構造を全ポリシロキサン樹脂中に３０質量％以上含有するものである第１観点乃至第５観点のいずれか一つに記載のレジスト下層膜形成組成物、
第７観点として、ポリカルボシラン樹脂が、式（６）の単位構造を全ポリカルボシラン樹脂中に５０質量％以上含有するものである第１観点乃至第６観点のいずれか一つに記載のレジスト下層膜形成組成物、
第８観点として、樹脂（Ａ）と樹脂（Ｂ）の質量比が、１００質量部の樹脂（Ｂ）に対して１〜１００００質量部の樹脂（Ａ）の割合で含有しているものである第１観点乃至第７観点のいずれか一つに記載のレジスト下層膜形成組成物、
第９観点として、架橋触媒（Ｃ）が芳香族スルホン酸化合物である第１観点乃至第８観点のいずれか一つに記載のレジスト下層膜形成組成物、
第１０観点として、更に光酸発生剤を含む第１観点乃至第９観点のいずれか一つに記載のレジスト下層膜形成組成物、
第１１観点として、第１観点乃至第１０観点のいずれか一つに記載のレジスト下層膜形成組成物を半導体基板上に塗布し焼成することによって得られるレジスト下層膜、
第１２観点として、第１観点乃至第１０観点のいずれか一つに記載のレジスト下層膜形成組成物を半導体基板上に塗布し焼成してレジスト下層膜を形成する工程を含む半導体の製造に用いられるフォトレジストパタ−ンの形成方法、
第１３観点として、半導体基板に第１観点乃至第１０観点のいずれか一つに記載のレジスト下層膜形成組成物によりレジスト下層膜を形成する工程、その上にレジスト膜を形成する工程、露光と現像によりレジストパタ−ンを形成する工程、レジストパタ−ンにより該下層膜をエッチングする工程、及びパタ−ン化された下層膜により半導体基板を加工する工程を含む半導体装置の製造方法、及び
第１４観点として、半導体基板に有機下層膜を形成する工程、その上に第１観点乃至第１０観点のいずれか一つに記載のレジスト下層膜形成組成物によりレジスト下層膜を形成する工程、更にその上にレジスト膜を形成する工程、露光と現像によりレジストパタ−ンを形成する工程、レジストパタ−ンによりレジスト下層膜をエッチングする工程、パタ−ン化されたレジスト下層膜により有機下層膜をエッチングする工程、及びパタ−ン化された有機下層膜により半導体基板を加工する工程を含む半導体装置の製造方法である。
【発明の効果】
【００２９】
本発明のリソグラフィ−用下層膜形成組成物により、ＫｒＦエキシマレ−ザ−（波長２４８ｎｍ）及びＡｒＦエキシマレ−ザ−（波長１９３ｎｍ）等を用いた微細加工において、フォトレジストとのインタ−ミキシングを起こさず、基板からの反射光を効果的に吸収して反射防止膜として機能する下層膜を提供することができる。
【００３０】
また、本発明の下層膜形成組成物により、反射防止効果を初め、種々の効果を有する優れた下層膜を提供することができる。
また、本発明のリソグラフィ−用下層膜形成組成物を用いることにより、良好な形状のフォトレジストパタ−ンを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本願発明は、ポリシラン樹脂（Ａ１）、ポリシロキサン樹脂（Ａ２）、又はその混合物からなる樹脂（Ａ）、ポリカルボシラン樹脂（Ｂ）、架橋触媒（Ｃ）、及び溶剤（Ｄ）を含む半導体装置の製造のリソグラフィ−工程において使用されるレジスト下層膜形成組成物である。
【００３２】
本願発明のレジスト下層膜形成組成物における固形分の割合は、各成分が均一に溶解している限りは特に限定はないが、例えば１〜５０質量％であり、または５〜４０質量％であり、または１０〜３０質量％である。ここで固形分とは、リソグラフィー用下層膜形成組成物の全成分から溶剤成分を除いたものである。
本願発明において樹脂成分は、ポリシラン樹脂（Ａ１）とポリカルボシラン樹脂（Ｂ）との組み合わせからなる樹脂混合物、ポリシロキサン樹脂（Ａ２）とポリカルボシラン樹脂（Ｂ）との組み合わせからなる樹脂混合物、及びポリシラン樹脂（Ａ１）とポリシロキサン樹脂（Ａ２）とポリカルボシラン樹脂（Ｂ）との組み合わせからなる樹脂混合物が挙げられる。
【００３３】
ポリシラン樹脂（Ａ１）は例えば式（１）で示される単位構造を有する樹脂である。式（１）において、Ｒはそれぞれ水素原子、ヒドロキシル基、炭素原子数１〜１０の環状又は鎖状アルキル基、炭素原子数１〜１０のアルコキシ基、炭素原子数７〜１５のアラルキル基、炭素原子数６〜１４のアリ−ル基、炭素原子数７〜１５のアリ−ルオキシアルキル基、炭素原子数２〜１０のアルケニル基、または炭素原子数２〜１０のアルコキシアルキル基を示す。
【００３４】
アルキル基としては環状又は鎖状アルキル基が上げられる。
炭素原子数１〜１０の環状アルキル基としては、例えばシクロプロピル、シクロブチル、１−メチル−シクロプロピル、２−メチル−シクロプロピル、シクロペンチル、１−メチル−シクロブチル、２−メチル−シクロブチル、３−メチル−シクロブチル、１,２−ジメチル−シクロプロピル、２,３−ジメチル−シクロプロピル、１−エチル−シクロプロピル、２−エチル−シクロプロピル、シクロヘキシル、１−メチル−シクロペンチル、２−メチル−シクロペンチル、３−メチル−シクロペンチル、１−エチル−シクロブチル、２−エチル−シクロブチル、３−エチル−シクロブチル、１,２−ジメチル−シクロブチル、１,３−ジメチル−シクロブチル、２,２−ジメチル−シクロブチル、２,３−ジメチル−シクロブチル、２,４−ジメチル−シクロブチル、３,３−ジメチル−シクロブチル、１−ｎ−プロピル−シクロプロピル、２−ｎ−プロピル−シクロプロピル、１−i−プロピル−シクロプロピル、２−i−プロピル−シクロプロピル、１,２,２−トリメチル−シクロプロピル、１,２,３−トリメチル−シクロプロピル、２,２,３−トリメチル−シクロプロピル、１−エチル−２−メチル−シクロプロピル、２−エチル−１−メチル−シクロプロピル、２−エチル−２−メチル−シクロプロピル及び２−エチル−３−メチル−シクロプロピル等が挙げられる。
【００３５】
炭素原子数１〜１０の鎖状アルキル基としては、直鎖又は分枝を有するアルキル基であり、例えばメチル、エチル、ｎ−プロピル、i−プロピル、ｎ−ブチル、i−ブチル、ｓ−ブチル、t−ブチル、ｎ−ペンチル、１−メチル−ｎ−ブチル、２−メチル−ｎ−ブチル、３−メチル−ｎ−ブチル、１,１−ジメチル−ｎ−プロピル、１,２−ジメチル−ｎ−プロピル、２,２−ジメチル−ｎ−プロピル、１−エチル−ｎ−プロピル、ｎ−ヘキシル、１−メチル−ｎ−ペンチル、２−メチル−ｎ−ペンチル、３−メチル−ｎ−ペンチル、４−メチル−ｎ−ペンチル、１,１−ジメチル−ｎ−ブチル、１,２−ジメチル−ｎ−ブチル、１,３−ジメチル−ｎ−ブチル、２,２−ジメチル−ｎ−ブチル、２,３−ジメチル−ｎ−ブチル、３,３−ジメチル−ｎ−ブチル、１−エチル−ｎ−ブチル、２−エチル−ｎ−ブチル、１,１,２−トリメチル−ｎ−プロピル、１,２,２−トリメチル−ｎ−プロピル、１−エチル−１−メチル−ｎ−プロピル及び１−エチル−２−メチル−ｎ−プロピル等が挙げられる。
【００３６】
炭素原子数１〜１０のアルコキシ基としては、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、ｉ−プロポキシ、ｎ−ブトキシ、ｉ−ブトキシ、ｓ−ブトキシ、ｔ−ブトキシ、ｎ−ペントキシ、１−メチル−ｎ−ブトキシ、２−メチル−ｎ−ブトキシ、３−メチル−ｎ−ブトキシ、１，１−ジメチル−ｎ−プロポキシ、１，２−ジメチル−ｎ−プロポキシ、２，２−ジメチル−ｎ−プロポキシ、１−エチル−ｎ−プロポキシ、ｎ−ヘキシルオキシ、１−メチル−ｎ−ペンチルオキシ、２−メチル−ｎ−ペンチルオキシ、３−メチル−ｎ−ペンチルオキシ、４−メチル−ｎ−ペンチルオキシ、１，１−ジメチル−ｎ−ブトキシ、１，２−ジメチル−ｎ−ブトキシ、１，３−ジメチル−ｎ−ブトキシ、２，２−ジメチル−ｎ−ブトキシ、２，３−ジメチル−ｎ−ブトキシ、３，３−ジメチル−ｎ−ブトキシ、１−エチル−ｎ−ブトキシ、２−エチル−ｎ−ブトキシ、１，１，２−トリメチル−ｎ−プロピル、１，２，２，−トリメチル−ｎ−プロポキシ、１−エチル−１−メチル−ｎ−プロポキシ、及び１−エチル−２−メチル−ｎ−プロポキシ等が挙げられる。
【００３７】
炭素原子数７〜１５のアラルキル基としては、例えばベンジル基、ｏ-メチルベンジル基、ｍ-メチルベンジル基、ｐ-メチルベンジル基、ｏ-クロルベンジル基、ｍ-クロルベンジル基、ｐ-クロルベンジル基、ｏ-フルオロベンジル基、ｐ-フルオロベンジル基、ｏ-メトキシベンジル基、ｐ-メトキシベンジル基、ｐ-ニトロベンジル基、ｐ-シアノベンジル基、フェネチル基、ｏ-メチルフェネチル基、ｍ-メチルフェネチル基、ｐ-メチルフェネチル基、ｏ-クロルフェネチル基、ｍ -クロルフェネチル基、ｐ-クロルフェネチル基、ｏ-フルオロフェネチル基、ｐ-フルオロフェネチル基、ｏ-メトキシフェネチル基、ｐ-メトキシフェネチル基、ｐ-ニトロフェネチル基、ｐ-シアノフェネチル基、３-フェニルプロピル基、４-フェニルブチル基、５-フェニルペンチル基、6-フェニルヘキシル基、α-ナフチルメチル基、β-ナフチルメチル基、ｏ-ビフェニリルメチル基、ｍ-ビフェニリルメチル基、ｐ-ビフェニリルメチル基、１-アントリルメチル基、２-アントリルメチル基、９-アントリルメチル基、１-フェナントリルメチル基、２-フェナントリルメチル基、３-フェナントリルメチル基、４-フェナントリルメチル基、９-フェナントリルメチル基、α-ナフチルエチル基、β-ナフチルエチル基、ｏ-ビフェニリルエチル基、ｍ-ビフェニリルエチル基、ｐ-ビフェニリルエチル基、１-アントリルエチル基、２-アントリルエチル基、９-アントリルエチル基、１-フェナントリルエチル基、２-フェナントリルエチル基、３-フェナントリルエチル基、４-フェナントリルエチル基及び９-フェナントリルエチル基が挙げられる。
【００３８】
炭素原子数６〜１４のアリール基としては、例えばフェニル基、ｏ-メチルフェニル基、ｍ-メチルフェニル基、ｐ-メチルフェニル基、ｏ-クロルフェニル基、ｍ-クロルフェニル基、ｐ-クロルフェニル基、ｏ-フルオロフェニル基、ｐ-フルオロフェニル基、ｏ-メトキシフェニル基、ｐ-メトキシフェニル基、ｐ-ニトロフェニル基、ｐ-シアノフェニル基、α-ナフチル基、β-ナフチル基、ｏ-ビフェニリル基、ｍ-ビフェニリル基、ｐ-ビフェニリル基、１-アントリル基、２-アントリル基、９-アントリル基、１-フェナントリル基、２-フェナントリル基、３-フェナントリル基、４-フェナントリル基及び９-フェナントリル基が挙げられる
炭素原子数７〜１５のアリールオキシアルキル基としては、フェニルオキシメチル基、ｏ-メチルフェニルオキシエチル基、ｍ-メチルフェニルオキシメチル基、ｐ-メチルフェニルオキシプロピル基、ｏ-クロルフェニルオキシメチル基、ｍ-クロルフェニルオキシエチル基、ｐ-クロルフェニルオキシイソプロピル基、ｏ-フルオロフェニルオキシエチル基、ｐ-フルオロフェニルオキシブトキシ基、ｏ-メトキシフェニルオキシ−ｎ−ペンチル基、ｐ-メトキシフェニルオキシ−ｔ−ブチル基、ｐ-ニトロフェニルオキシメチル基、ｐ-シアノフェニルオキシ−ｓ−ブチル基、α-ナフチルオキシメチル基、β-ナフチルオキシエチル基、ｏ-ビフェニリルオキシメチル基、ｍ-ビフェニリルオキシメチル基、ｐ-ビフェニリルオキシメチル基、１-アントリルオキシメチル基、２-アントリルオキシメチル基、９-アントリルオキシメチル基、１-フェナントリルオキシメチル基、２-フェナントリルオキシメチル基、３-フェナントリルオキシメチル基、４-フェナントリルオキシメチル基及び９-フェナントリルオキシメチル基が挙げられる
炭素原子数２〜１０のアルケニル基としては、エテニル、１-プロペニル、２-プロペニル、１-メチル-１-エテニル、１-ブテニル、２-ブテニル、３-ブテニル、２-メチル-１-プロペニル、２-メチル-２-プロペニル、１-エチルエテニル、１-メチル-１-プロペニル、１-メチル-２-プロペニル、１-ペンテニル、２-ペンテニル、３-ペンテニル、４-ペンテニル、１-ｎ-プロピルエテニル、１-メチル-１-ブテニル、１-メチル-２-ブテニル、１-メチル-３-ブテニル、２-エチル-２-プロペニル、２-メチル-１-ブテニル、２-メチル-２-ブテニル、２-メチル-３-ブテニル、３-メチル-１-ブテニル、３-メチル-２-ブテニル、３-メチル-３-ブテニル、１,１-ジメチル-２-プロペニル、１-i-プロピルエテニル、１,２-ジメチル-１-プロペニル、１,２-ジメチル-２-プロペニル、１-シクロペンテニル、２-シクロペンテニル、３-シクロペンテニル、１-ヘキセニル、２-ヘキセニル、３-ヘキセニル、４-ヘキセニル、５-ヘキセニル、１-メチル-１-ペンテニル、１-メチル-２-ペンテニル、１-メチル-３-ペンテニル、１-メチル-４-ペンテニル、１-ｎ-ブチルエテニル、２-メチル-１-ペンテニル、２-メチル-２-ペンテニル、２-メチル-３-ペンテニル、２-メチル-４-ペンテニル、２-ｎ-プロピル-２-プロペニル、３-メチル-１-ペンテニル、３-メチル-２-ペンテニル、３-メチル-３-ペンテニル、３-メチル-４-ペンテニル、３-エチル-３-ブテニル、４-メチル-１-ペンテニル、４-メチル-２-ペンテニル、４-メチル-３-ペンテニル、４-メチル-４-ペンテニル、１,１-ジメチル-２-ブテニル、１,１-ジメチル-３-ブテニル、１,２-ジメチル-１-ブテニル、１,２-ジメチル-２-ブテニル、１,２-ジメチル-３-ブテニル、１-メチル-２-エチル-２-プロペニル、１-ｓ-ブチルエテニル、１,３-ジメチル-１-ブテニル、１,３-ジメチル-２-ブテニル、１,３-ジメチル-３-ブテニル、１-i-ブチルエテニル、２,２-ジメチル-３-ブテニル、２,３-ジメチル-１-ブテニル、２,３-ジメチル-２-ブテニル、２,３-ジメチル-３-ブテニル、２-i-プロピル-２-プロペニル、３,３-ジメチル-１-ブテニル、１-エチル-１-ブテニル、１-エチル-２-ブテニル、１-エチル-３-ブテニル、１-ｎ-プロピル-１-プロペニル、１-ｎ-プロピル-２-プロペニル、２-エチル-１-ブテニル、２-エチル-２-ブテニル、２-エチル-３-ブテニル、１,１,２-トリメチル-２-プロペニル、１-t-ブチルエテニル、１-メチル-１-エチル-２-プロペニル、１-エチル-２-メチル-１-プロペニル、１-エチル-２-メチル-２-プロペニル、１-i-プロピル-１-プロペニル、１-i-プロピル-２-プロペニル、１-メチル-２-シクロペンテニル、１-メチル-３-シクロペンテニル、２-メチル-１-シクロペンテニル、２-メチル-２-シクロペンテニル、２-メチル-３-シクロペンテニル、２-メチル-４-シクロペンテニル、２-メチル-５-シクロペンテニル、２-メチレン-シクロペンチル、３-メチル-１-シクロペンテニル、３-メチル-２-シクロペンテニル、３-メチル-３-シクロペンテニル、３-メチル-４-シクロペンテニル、３-メチル-５-シクロペンテニル、３-メチレン-シクロペンチル、１-シクロヘキセニル、２-シクロヘキセニル及び３-シクロヘキセニル等が挙げられる。
【００３９】
炭素原子数２〜１０のアルコキシアルキル基としては、例えばメトキシメチル、エトキシメチル、ｎ−プロポキシエチル、ｉ−プロポキシメチル、ｎ−ブトキシメチル、ｉ−ブトキシエチル、ｓ−ブトキシメチル、ｔ−ブトキシエチル、ｎ−ペントキシ−ｉ−プロピル、１−メチル−ｎ−ブトキシメチル、２−メチル−ｎ−ブトキシエチル、３−メチル−ｎ−ブトキシエチル、１，１−ジメチル−ｎ−プロポキシメチル、１，２−ジメチル−ｎ−プロポキシエチル、２，２−ジメチル−ｎ−プロポキシエチル、１−エチル−ｎ−プロポキシ−ｔ−ブチル、ｎ−ヘキシルオキシメチル、１−メチル−ｎ−ペンチルオキシメチル、２−メチル−ｎ−ペンチルオキシエチル、３−メチル−ｎ−ペンチルオキシプロピル、４−メチル−ｎ−ペンチルオキシ−ｓ−ブチル、１，１−ジメチル−ｎ−ブトキシメチル、１，２−ジメチル−ｎ−ブトキシエチル、１，３−ジメチル−ｎ−ブトキシエチル、２，２−ジメチル−ｎ−ブトキシ−ｉ−プロピル、２，３−ジメチル−ｎ−ブトキシエチル、３，３−ジメチル−ｎ−ブトキシプロピル、１−エチル−ｎ−ブトキシエチル、２−エチル−ｎ−ブトキシメチル、１，１，２−トリメチル−ｎ−プロポキシ−ｔ−ブチル、１，２，２，−トリメチル−ｎ−プロポキシエチル、１−エチル−１−メチル−ｎ−プロポキシエチル、及び１−エチル−２−メチル−ｎ−プロポキシメチル等が挙げられる。
【００４０】
式（１）の単位構造を有する樹脂においてｍは繰り返し単位の数であって、１０〜３００の整数を示す。式（１）の単位構造を有する樹脂の重量平均分子量は４００〜１２０００、又は２０００ 〜１２０００である。
【００４１】
式（２）の単位構造を有する樹脂においてＲは上記式（１）で示された置換基の種類から選択することができる。またｍは上記式（１）と同じ範囲から選択することができる。
【００４２】
ポリシラン樹脂（Ａ１）において、式（１）の単位構造を有する樹脂、式（２）の単位構造を有する樹脂、式（１）と式（２）の単位構造を有する樹脂が上げられる。式（１）と式（２）の単位構造を単独で用いた樹脂の場合も、式（１）と式（２）の単位構造を組み合わせて用いた樹脂の場合も、それら繰り返し単位の数を合計した数は１０〜３００であって、重量平均分子量は４００〜１２０００、又は２０００ 〜１２０００である。
【００４３】
上記ポリシラン樹脂は、全ポリシラン樹脂中に式（２）の単位構造を５０質量％以上、好ましくは７０質量％以上含有することが好ましい。
【００４４】
ポリシラン樹脂（Ａ１）にはその樹脂の両末端には水酸基が存在する。この水酸基は式（１）〜式（２）の樹脂の間で、又はこれら樹脂とポリカルボシラン樹脂との間で、更にはポリシロキサン樹脂を含む樹脂間で熱焼成によって縮重合反応を起こし、３次元の架橋が進行する。その結果、溶媒に不溶となる。
【００４５】
ポリシロキサン樹脂（Ａ２）は例えば式（３）〜式（５）で示される単位構造を有する樹脂である。式（３）〜式（５）においてＲはそれぞれ上記式（１）で示された置換基の種類から選択することができる。またｍは上記式（１）と同じ範囲から選択することができる。ポリシロキサン樹脂（Ａ２）は、式（３）の単位構造を有する樹脂、式（４）の単位構造を有する樹脂、式（５）の単位構造を有する樹脂、式（３）と式（４）の単位構造を有する樹脂、式（３）と式（５）の単位構造を有する樹脂、式（４）と式（５）の単位構造を有する樹脂、式（３）と式（４）と式（５）の単位構造を有する樹脂が挙げられる。
ポリシロキサン樹脂（Ａ２）は、式（３）〜式（５）の単位構造を有する樹脂を単独で用いた樹脂の場合も、式（３）〜式（５）の単位構造を任意に組み合わせた樹脂の場合も、繰り返し単位の数ｍは１０〜３００の整数を示し、重量平均分子量は４００〜１２０００、又は２０００ 〜１２０００である。
上記ポリシロキサン樹脂は、全ポリシロキサン樹脂中に式（４）の単位構造を３０質量％以上、好ましくは４０質量％以上含有することが好ましい。
式（３）〜式（５）の構造を有する樹脂の両末端には水酸基が存在する。この水酸基は式（３）〜式（５）の樹脂の間で、又はこれら樹脂とポリカルボシラン樹脂との間で、更にはポリシラン樹脂を含む樹脂間で熱焼成によって縮重合反応を起こし、３次元の架橋が進行する。その結果、溶媒に不溶となる。
【００４６】
樹脂（Ａ）は、ポリシラン樹脂（Ａ１）を単独で用いる場合、ポリシロキサン樹脂を単独で用いる場合、ポリシラン樹脂（Ａ１）とポリシロキサン樹脂（Ａ２）を組み合わせて用いる場合がある。ポリシラン樹脂（Ａ１）とポリシロキサン樹脂（Ａ２）を組み合わせて用いる場合は、１００質量部のポリシラン樹脂（Ａ１）に対して、１〜１００００質量部のポリシロキサン樹脂（Ａ２）を組み合わせることができる。
ポリカルボシラン樹脂（Ｂ）は例えば式（６）と式（７）で示される単位構造を有する樹脂である。式（６）〜式（７）においてＲはそれぞれ上記式（１）で示された置換基の種類から選択することができる。またｍは上記式（１）と同じ範囲から選択することができる。ポリカルボシラン樹脂（Ｂ）において、式（６）の単位構造を有する樹脂、式（７）の単位構造を有する樹脂、式（６）と式（７）の単位構造を有する樹脂が上げられる。式（６）と式（７）の単位構造を単独で用いた樹脂の場合も、式（６）と式（７）の単位構造を組み合わせて用いた樹脂の場合も、それら繰り返し単位の数を合計した数は１０〜３００の整数を示し、重量平均分子量は４００〜１２０００、又は２０００ 〜１２０００である。
式（６）〜式（７）の構造を有する樹脂の両末端には水酸基が存在する。この水酸基は式（６）〜式（７）の樹脂の間で、又はこれら樹脂とポリシラン樹脂やポリシロキサン樹脂との間で熱焼成によって縮重合反応を起こし、３次元の架橋が進行する。その結果、溶媒に不溶となる。
上記ポリカルボシラン樹脂は、全ポリカルボシラン樹脂中に式（６）の単位構造を５０質量％以上、好ましくは７０質量％以上含有することが好ましい。
【００４７】
本願発明において樹脂成分は樹脂（Ａ）と樹脂（Ｂ）の質量比は、１００質量部の樹脂（Ｂ）に対して１〜１００００質量部の樹脂（Ａ）の割合で含有するものである。
【００４８】
本願発明において、樹脂（Ａ）と樹脂（Ｂ）の合計量は、レジスト下層膜形成組成物の固形分当たり１０質量％以上であり、例えば３０質量％〜９９質量％であり、例えば５０質量％〜９９質量％であり、例えば６５質量％〜９９質量％である。
【００４９】
本願発明に用いられる架橋触媒（Ｃ）は、例えばプロトン酸を使用することができる。例えば、ｐ−トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ピリジニウム−ｐ−トルエンスルホン酸、スルホサリチル酸及びカンファースルホン酸等のスルホン酸化合物が挙げられる。また、サリチル酸、クエン酸、安息香酸及びヒドロキシ安息香酸等のカルボン酸化合物が挙げられる。
【００５０】
架橋触媒（Ｃ）としては、芳香族スルホン酸化合物が好ましく使用することができる。芳香族スルホン酸化合物の具体例としては、ｐ−トルエンスルホン酸、ピリジニウム−ｐ−トルエンスルホン酸、スルホサリチル酸、４−クロロベンゼンスルホン酸、４−ヒドロキシベンゼンスルホン酸、ベンゼンジスルホン酸、１−ナフタレンスルホン酸、及びピリジニウム−１−ナフタレンスルホン酸等を挙げることができる。
【００５１】
架橋触媒（Ｃ）は、一種のみを使用することができ、また、二種以上を組み合わせて用いることもできる。
【００５２】
架橋触媒（Ｃ）は、樹脂（Ａ）と樹脂（Ｂ）の合計量１００質量部に対して、０．１〜１０質量部、または０．５〜５質量部、または１〜３質量部である。
本発明のリソグラフィー用下層膜形成組成物は、上記の成分の他、必要に応じてポリマー化合物、光酸発生剤及び界面活性剤等を含むことができる。
【００５３】
ポリマー化合物を使用することにより、本発明のリソグラフィー用下層膜形成組成物から形成される下層膜のドライエッチング速度（単位時間当たりの膜厚の減少量）、減衰係数及び屈折率等を調整することができる。
【００５４】
ポリマー化合物としては特に制限はなく、種々のポリマーを使用することができる。縮重合ポリマー及び付加重合ポリマー等を使用することができる。ポリエステル、ポリスチレン、ポリイミド、アクリルポリマー、メタクリルポリマー、ポリビニルエーテル、フェノールノボラック、ナフトールノボラック、ポリエーテル、ポリアミド、ポリカーボネート等の付加重合ポリマー及び縮重合ポリマーを使用することができる。吸光部位として機能するベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、トリアジン環、キノリン環、及びキノキサリン環等の芳香環構造を有するポリマーが好ましく使用される。
【００５５】
そのようなポリマー化合物としては、例えば、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレート、フェニルアクリレート、ナフチルアクリレート、アントリルメタクリレート、アントリルメチルメタクリレート、スチレン、ヒドロキシスチレン、ベンジルビニルエーテル及びＮ−フェニルマレイミド等の付加重合性モノマーをその構造単位として含む付加重合ポリマーや、フェノールノボラック及びナフトールノボラック等の縮重合ポリマーが挙げられる。
【００５６】
ポリマー化合物として付加重合ポリマーが使用される場合、そのポリマー化合物は単独重合体でもよく共重合体であってもよい。付加重合ポリマーの製造には付加重合性モノマーが使用される。そのような付加重合性モノマーとしてはアクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル化合物、メタクリル酸エステル化合物、アクリルアミド化合物、メタクリルアミド化合物、ビニル化合物、スチレン化合物、マレイミド化合物、マレイン酸無水物、アクリロニトリル等が挙げられる。
【００５７】
アクリル酸エステル化合物としては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ノルマルヘキシルアクリレート、イソプロピルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ベンジルアクリレート、フェニルアクリレート、アントリルメチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、３-クロロ-２-ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２,２,２−トリフルオロエチルアクリレート、２,２,２−トリクロロエチルアクリレート、２−ブロモエチルアクリレート、４−ヒドロキシブチルアクリレート、２−メトキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、２−メチル−２−アダマンチルアクリレート、５−アクリロイルオキシ−６−ヒドロキシノルボルネン−２−カルボキシリック−６−ラクトン、３−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン及びグリシジルアクリレート等が挙げられる。
【００５８】
メタクリル酸エステル化合物としては、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ノルマルヘキシルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェニルメタクリレート、アントリルメチルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、２,２,２−トリフルオロエチルメタクリレート、２,２,２−トリクロロエチルメタクリレート、２−ブロモエチルメタクリレート、４−ヒドロキシブチルメタクリレート、２−メトキシエチルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、２−メチル−２−アダマンチルメタクリレート、５−メタクリロイルオキシ−６−ヒドロキシノルボルネン−２−カルボキシリック−６−ラクトン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、グリシジルメタクリレート、２−フェニルエチルメタクリレート、ヒドロキシフェニルメタクリレート及びブロモフェニルメタクリレート等が挙げられる。
【００５９】
アクリルアミド化合物としては、アクリルアミド、Ｎ−メチルアクリルアミド、Ｎ−エチルアクリルアミド、Ｎ−ベンジルアクリルアミド、Ｎ−フェニルアクリルアミド、Ｎ,Ｎ−ジメチルアクリルアミド及びＮ−アントリルアクリルアミド等が挙げられる。
【００６０】
メタクリルアミド化合物、メタクリルアミド、Ｎ−メチルメタクリルアミド、Ｎ−エチルメタクリルアミド、Ｎ−ベンジルメタクリルアミド、Ｎ−フェニルメタクリルアミド、Ｎ,Ｎ−ジメチルメタクリルアミド及びＮ−アントリルアクリルアミド等が挙げられる。
【００６１】
ビニル化合物としては、ビニルアルコール、２−ヒドロキシエチルビニルエーテル、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、ビニル酢酸、ビニルトリメトキシシラン、２−クロロエチルビニルエーテル、２−メトキシエチルビニルエーテル、ビニルナフタレン及びビニルアントラセン等が挙げられる。
【００６２】
スチレン化合物としては、スチレン、ヒドロキシスチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン、メトキシスチレン、シアノスチレン及びアセチルスチレン等が挙げられる。
【００６３】
マレイミド化合物としては、マレイミド、Ｎ−メチルマレイミド、Ｎ−フェニルマレイミド、Ｎ−シクロヘキシルマレイミド、Ｎ−ベンジルマレイミド及びＮ−ヒドロキシエチルマレイミド等が挙げられる。
【００６４】
ポリマーとして縮重合ポリマーが使用される場合、そのようなポリマーとしては、例えば、グリコール化合物とジカルボン酸化合物との縮重合ポリマーが挙げられる。グリコール化合物としてはジエチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ブチレングリコール等が挙げられる。ジカルボン酸化合物としては、コハク酸、アジピン酸、テレフタル酸、無水マレイン酸等が挙げられる。また、例えば、ポリピロメリットイミド、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリアミド、ポリイミドが挙げられる。
【００６５】
ポリマー化合物の具体例としては、ポリスチレン、ポリ（４−ヒドロキシ）スチレン、ポリメチルメタクリレート、メチルメタクリレートと４−ヒドロキシスチレンの共重合ポリマー、ポリ（２−ヒドロキシプロピル）メタクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレートとアントリルメチルメタアクリレートの共重合ポリマー、ビニルエーテルとメチルビニルエーテルの共重合ポリマー、２−ヒドロキシプロピルメタクリレートとベンジルメタクリレートの共重合ポリマー、２−ヒドロキシエチルアクリレートとマレイミドの共重合ポリマー、２−ヒドロキシプロピルメタクリレートとスチレンとメチルメタクリレートの共重合ポリマー、グリシジルメタクリレートと２−ヒドロキシプロピルメタクリレートの共重合ポリマー及び、スチレンと４−ヒドロキシスチレンの共重合ポリマー等を挙げることができる。
【００６６】
ポリマー化合物にヒドロキシル基が含有されている場合は、このヒドロキシル基は上記樹脂（Ａ）や樹脂（Ｂ）と架橋反応を形成することができる。
【００６７】
ポリマー化合物としては、重量平均分子量が、例えば１０００〜１００００００であり、または３０００〜３０００００であり、または５０００〜２０００００であり、または１００００〜１０００００であるポリマー化合物を使用することができる。
【００６８】
ポリマー化合物は一種のみを使用することができ、または二種以上を組み合わせて使用することができる。
ポリマー化合物が使用される場合、その割合としては、樹脂（Ａ）と樹脂（Ｂ）を合計した１００質量部に対して、１〜２００質量部、または５〜１００質量部、または１０〜５０質量部、または２０〜３０質量部である。
【００６９】
光酸発生剤は、フォトレジストの露光時に酸を生ずる。そのため、下層膜の酸性度の調整ができる。これは、下層膜の酸性度を上層のフォトレジストとの酸性度に合わせるための一方法である。また、下層膜の酸性度の調整によって、上層に形成されるフォトレジストのパターン形状の調整ができる。
【００７０】
本発明のリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物に含まれる光酸発生剤としては、オニウム塩化合物、スルホンイミド化合物、及びジスルホニルジアゾメタン化合物等が挙げられる。
【００７１】
オニウム塩化合物としてはジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフエート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムノナフルオロノルマルブタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムパーフルオロノルマルオクタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムカンファースルホネート、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムカンファースルホネート及びビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート等のヨードニウム塩化合物、及びトリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムノナフルオロノルマルブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムカンファースルホネート及びトリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート等のスルホニウム塩化合物等が挙げられる。
【００７２】
スルホンイミド化合物としては、例えばＮ−（トリフルオロメタンスルホニルオキシ）スクシンイミド、Ｎ−（ノナフルオロノルマルブタンスルホニルオキシ）スクシンイミド、Ｎ−（カンファースルホニルオキシ）スクシンイミド及びＮ−（トリフルオロメタンスルホニルオキシ）ナフタルイミド等が挙げられる。
【００７３】
ジスルホニルジアゾメタン化合物としては、例えば、ビス（トリフルオロメチルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（シクロヘキシルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（フェニルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（ｐ−トルエンスルホニル）ジアゾメタン、ビス（２，４−ジメチルベンゼンスルホニル）ジアゾメタン、及びメチルスルホニル−ｐ−トルエンスルホニルジアゾメタン等が挙げられる。
【００７４】
光酸発生剤は一種のみを使用することができ、または二種以上を組み合わせて使用することができる。
【００７５】
光酸発生剤が使用される場合、その割合としては、樹脂（Ａ）と樹脂（Ｂ）を合計した１００質量部に対して、０．０１〜５質量部、または０．１〜３質量部、または０．５〜１質量部である。
【００７６】
界面活性剤は、本発明のリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物を基板に塗布した際に、ピンホール及びストレーション等の発生を抑制するのに有効である。
【００７７】
本発明のリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物に含まれる界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンオクチルフエノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフエノールエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロツクコポリマー類、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタントリステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類等のノニオン系界面活性剤、商品名エフトップＥＦ３０１、ＥＦ３０３、ＥＦ３５２（（株）トーケムプロダクツ製）、商品名メガファックＦ１７１、Ｆ１７３、Ｒ−０８、Ｒ−３０（大日本インキ化学工業（株）製）、フロラードＦＣ４３０、ＦＣ４３１（住友スリーエム（株）製）、商品名アサヒガードＡＧ７１０，サーフロンＳ−３８２、ＳＣ１０１、ＳＣ１０２、ＳＣ１０３、ＳＣ１０４、ＳＣ１０５、ＳＣ１０６（旭硝子（株）製）等のフッ素系界面活性剤、及びオルガノシロキサンポリマ−ＫＰ３４１（信越化学工業（株）製）等を挙げることができる。これらの界面活性剤は単独で使用してもよいし、また二種以上の組み合わせで使用することもできる。界面活性剤が使用される場合、その割合としては、樹脂（Ａ）と樹脂（Ｂ）の合計量１００質量部に対して０．０００１〜５質量部、または０．００１〜１質量部、または０．０１〜０．５質量部である。
【００７８】
また、本発明のリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物には、レオロジー調整剤及び接着補助剤等を添加することができる。レオロジー調整剤は、下層膜形成組成物の流動性を向上させるのに有効である。接着補助剤は、半導体基板またはフォトレジストと下層膜の密着性を向上させるのに有効である。
【００７９】
本発明のリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物に使用される溶剤としては、前記の固形分を溶解できる溶剤であれば、特に制限なく使用することができる。そのような溶剤としては、例えば、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエテルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、２−ヒドロキシプロピオン酸エチル、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、２−ヒドロキシ−３−メチルブタン酸メチル、３−メトキシプロピオン酸メチル、３−メトキシプロピオン酸エチル、３−エトキシプロピオン酸エチル、３−エトキシプロピオン酸メチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、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プロピ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ジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテルプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジプロピルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸イソプロピル、乳酸ブチル、乳酸イソブチル、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、ギ酸イソプロピル、ギ酸ブチル、ギ酸イソブチル、ギ酸アミル、ギ酸イソアミル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸アミル、酢酸イソアミル、酢酸ヘキシル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸イソプロピル、プロピオン酸ブチル、プロピオン酸イソブチル、酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸プロピル、酪酸イソプロピル、酪酸ブチル、酪酸イソブチル、ヒドロキシ酢酸エチル、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオン酸エチル、３−メトキシ−２−メチルプロピオン酸メチル、２−ヒドロキシ−３−メチル酪酸メチル、メトキシ酢酸エチル、エトキシ酢酸エチル、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、３−メトキシプロピオン酸エチル、３−メトキシブチルアセテート、３−メトキシプロピルアセテート、３−メチル−３−メトキシブチルアセテート、３−メチル−３−メトキシブチルプロピオネート、３−メチル−３−メトキシブチルブチレート、アセト酢酸メチル、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルブチルケトン、２−ヘプタノン、３−ヘプタノン、４−ヘプタノン、シクロヘキサノン、Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ,Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、及びγ−ブチロラクトン等を挙げることができる。これらの溶剤は単独で、または二種以上の組み合わせで使用することができる。
【００８０】
以下、本発明のリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物の使用について説明する。
【００８１】
半導体装置の製造に使用される基板（例えば、シリコンウエハー基板、シリコン／二酸化シリコン被覆基板、シリコンナイトライド基板、ガラス基板、ＩＴＯ基板、ポリイミド基板、及び低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）被覆基板等）の上に、スピナー、コーター等の適当な塗布方法により本発明のリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物が塗布され、その後、焼成することによりレジスト下層膜が形成される。焼成する条件としては、焼成温度８０℃〜２５０℃、焼成時間０．３〜６０分間の中から適宜、選択される。好ましくは、焼成温度１５０℃〜２５０℃、焼成時間０．５〜２分間である。ここで、形成される下層膜の膜厚としては、例えば、１０〜１０００ｎｍであり、または２０〜５００ｎｍであり、または５０〜３００ｎｍであり、または１００〜２００ｎｍである。
【００８２】
次いで、そのレジスト下層膜の上に、フォトレジストの層が形成される。フォトレジストの層の形成は、周知の方法、すなわち、フォトレジスト組成物溶液の下層膜上への塗布及び焼成によって行なうことができる。フォトレジストの膜厚としては例えば５０〜１００００ｎｍであり、または１００〜２０００ｎｍであり、または２００〜１０００ｎｍである。
【００８３】
本発明のレジスト下層膜の上に形成されるフォトレジストとしては露光に使用される光に感光するものであれば特に限定はない。ネガ型フォトレジスト及びポジ型フォトレジストのいずれも使用できる。ノボラック樹脂と１，２−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステルとからなるポジ型フォトレジスト、酸により分解してアルカリ溶解速度を上昇させる基を有するバインダーと光酸発生剤からなる化学増幅型フォトレジスト、酸により分解してフォトレジストのアルカリ溶解速度を上昇させる低分子化合物とアルカリ可溶性バインダーと光酸発生剤とからなる化学増幅型フォトレジスト、及び酸により分解してアルカリ溶解速度を上昇させる基を有するバインダーと酸により分解してフォトレジストのアルカリ溶解速度を上昇させる低分子化合物と光酸発生剤からなる化学増幅型フォトレジストなどがある。例えば、シプレー社製商品名ＡＰＥＸ−Ｅ、住友化学工業（株）製商品名ＰＡＲ７１０、及び信越化学工業（株）製商品名ＳＥＰＲ４３０等が挙げられる。また、例えば、Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ，Ｖｏｌ．３９９９，３３０−３３４（２０００）、Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ，Ｖｏｌ．３９９９，３５７−３６４（２０００）、やＰｒｏｃ．ＳＰＩＥ，Ｖｏｌ．３９９９，３６５−３７４（２０００）に記載されているような、含フッ素原子ポリマー系フォトレジストを挙げることができる。
【００８４】
次に、所定のマスクを通して露光が行なわれる。露光には、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）及びＦ２エキシマレーザー（波長１５７ｎｍ）等を使用することができる。露光後、必要に応じて露光後加熱（ｐｏｓｔ ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｂａｋｅ）を行なうこともできる。露光後加熱は、加熱温度７０℃〜１５０℃、加熱時間０．３〜１０分間から適宜、選択された条件で行われる。
【００８５】
次いで、現像液によって現像が行なわれる。これにより、例えばポジ型フォトレジストが使用された場合は、露光された部分のフォトレジストが除去され、フォトレジストのパターンが形成される。
【００８６】
現像液としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属水酸化物の水溶液、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、コリンなどの水酸化四級アンモニウムの水溶液、エタノールアミン、プロピルアミン、エチレンジアミンなどのアミン水溶液等のアルカリ性水溶液を例として挙げることができる。さらに、これらの現像液に界面活性剤などを加えることもできる。現像の条件としては、温度５〜５０℃、時間１０〜３００秒から適宜選択される。
【００８７】
そして、このようにして形成されたフォトレジスト（上層）のパターンを保護膜として本発明のレジスト下層膜（中間層）の除去が行われ、次いでパターン化されたフォトレジスト及び本発明のレジスト下層膜（中間層）からなる膜を保護膜として、下地レジスト下層膜（下層）の除去が行われる。最後に、パターン化された本発明のレジスト下層膜（中間層）及び下地レジスト下層膜（下層）を保護膜として、半導体基板の加工が行なわれる。
【００８８】
まず、フォトレジストが除去された部分の本発明のレジスト下層膜（中間層）をドライエッチングによって取り除き、半導体基板を露出させる。本発明のレジスト下層膜のドライエッチングにはテトラフルオロメタン（ＣＦ4）、パーフルオロシクロブタン（Ｃ４Ｆ8）、パーフルオロプロパン（Ｃ３Ｆ８）、トリフルオロメタン、一酸化炭素、アルゴン、酸素、窒素、六フッ化硫黄、ジフルオロメタン、三フッ化窒素及び三フッ化塩素、塩素、トリクロロボラン及びジクロロボラン等のガスを使用することができる。レジスト下層膜のドライエッチングには塩素系ガスを使用することが好ましい。塩素系ガスによるドライエッチングでは、基本的に有機物質からなるフォトレジストは除去されにくい。それに対し、シリコン原子を多く含む本願発明のレジスト下層膜は塩素系ガスによって速やかに除去される。そのため、レジスト下層膜のドライエッチングに伴うフォトレジストの膜厚の減少を抑えることができる。そして、その結果、フォトレジストを薄膜で使用することが可能となる。塩素系ガスとしては、例えば、ジクロロボラン、トリクロロボラン、塩素、四塩化炭素、及びクロロホルム等である。
【００８９】
その後、パターン化されたフォトレジスト及び本発明のレジスト下層膜からなる膜を保護膜として下地レジスト下層膜の除去が行われる。下地レジスト下層膜（下層）は酸素系ガスによるドライエッチングによって行なわれることが好ましい。シリコン原子を多く含む本発明のレジスト下層膜は、酸素系ガスによるドライエッチングでは除去されにくいからである。
最後に、半導体基板の加工が行なわれる。半導体基板の加工はフッ素系ガスによるドライエッチングによって行なわれることが好ましい。
【００９０】
フッ素系ガスとしては、例えば、テトラフルオロメタン（ＣＦ4）、パーフルオロシクロブタン（Ｃ４Ｆ８）、パーフルオロプロパン（Ｃ３Ｆ８）、トリフルオロメタン、及びジフルオロメタン（ＣＨ２Ｆ２）等が挙げられる。
【００９１】
また、本発明のレジスト下層膜の最上層には、フォトレジストの形成前に有機系の反射防止膜を形成することができる。そこで使用される反射防止膜組成物としては特に制限はなく、これまでリソグラフィープロセスにおいて慣用されているものの中から任意に選択して使用することができ、また、慣用されている方法、例えば、スピナー、コーターによる塗布及び焼成によって反射防止膜の形成を行なうことができる。
【００９２】
本発明では基板上に有機下層膜を成膜した後、この上に本発明のレジスト下層膜を成膜し、更にその上にフォトレジストを被覆することができる。これによりフォトレジストのパターン幅が狭くなり、パターン倒れを防ぐ為にフォトレジストを薄く被覆した場合でも、適切なエッチングガスを選択することにより基板の加工が可能になる。例えば、フォトレジストに対して十分に早いエッチング速度となる塩素系ガスをエッチングガスとして本願発明のレジスト下層膜に加工が可能であり、また本願発明のレジスト下層膜に対して十分に早いエッチング速度となる酸素系ガスをエッチングガスとして有機下層膜の加工が可能であり、更に有機下層膜に対して十分に早いエッチング速度となるフッ素系ガスをエッチングガスとして基板の加工を行うことができる。
【００９３】
また、本発明のソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物が塗布される基板は、その表面にＣＶＤ法などで形成された無機系の反射防止膜を有するものであってもよく、その上に本発明の下層膜を形成することもできる。
【００９４】
本発明のリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物より形成されるレジスト下層膜は、また、リソグラフィープロセスにおいて使用される光の波長によっては、その光に対する吸収を有することがある。そして、そのような場合には、基板からの反射光を防止する効果を有する反射防止膜として機能することができる。さらに、本発明の下層膜は、基板とフォトレジストとの相互作用の防止するための層、フォトレジストに用いられる材料又はフォトレジストへの露光時に生成する物質の基板への悪作用を防ぐ機能とを有する層、加熱焼成時に基板から生成する物質の上層フォトレジストへの拡散を防ぐ機能を有する層、及び半導体基板誘電体層によるフォトレジスト層のポイズニング効果を減少させるためのバリア層等として使用することも可能である。
【００９５】
また、レジスト下層膜形成組成物より形成されるレジスト下層膜は、デュアルダマシンプロセスで用いられるビアホールが形成された基板に適用され、ホールを隙間なく充填することができる埋め込み材として使用できる。また、凹凸のある半導体基板の表面を平坦化するための平坦化材として使用することもできる。
【００９６】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、これによって本発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００９７】
実施例１ 
フェニルトリメトキシシラン４．００ｇ 、メチルトリエトキシシラン１０．９９ｇ、テトラメトキシシラン１５．３５ｇ、水７．０８ｇ及びｐ−トルエンスルホン酸０．３６５ｇをプロピレングリコールモノメチルエーテル４０．７１ｇに加え、８０℃で１時間攪拌し、式［１−１］の樹脂を得た。式［１−１］中でＳ１：Ｓ２：Ｓ３のモル比は、０．１１：０．３３：０．５６であった。式[１−１]で得られたポリシロキサン樹脂は重量平均分子量が１１０００であり、
数平均分子量が３４００であった。
【００９８】
【化１】
2008052203.tif 000010
【００９９】
次いで、この固形分濃度３９質量％の反応溶液５ｇに、式［１−２］：
【０１００】
【化２】
2008052203.tif 000011
【０１０１】
の単位構造よりなるポリカルボシラン（日本カーボン株式会社製、商品名ニプシＬ、数平均分子量 １０００、重量平均分子量４５００であった。）０．５４８ｇ、式［１−３］：
【０１０２】
【化３】
2008052203.tif 000012
【０１０３】
の単位構造よりなるポリシラン化合物ＳＩ−４０２０（大阪ガスケミカル(株)製、重量平均分子量５５００、数平均分子量１９００、式［１−３］のポリシラン中にＳ１構造単位を５０モル％、Ｓ２構造単位を５０モル％の割合で含有し、両末端はシラノール基を有する。式［１−３］のＳ１とＳ２の繰り返し単位の総数は約７０個であった。）０．２７４ｇ、ｐ−トルエンスルホン酸０．０９０ｇ、プロピレングリコールモノメチルエーテル５．９３ｇ、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート８．６７ｇ、及びシクロヘキサノン１７．３３ｇを加え、７．５質量％溶液とした。そして、孔径０．２μｍのポリエチレン製ミクロフィルターを用いて濾過し、下層膜形成組成物の溶液を調製した。
【０１０４】
実施例２
上記式［１−２］の単位構造よりなるポリカルボシラン（日本カーボン株式会社製、商品名ニプシＬ、 数平均分子量 １０００、重量平均分子量４５００であった。）０．５００ｇ、上記式［１−３］の単位構造よりなるポリシラン化合物ＳＩ−４０２０（大阪ガスケミカル(株)製、重量平均分子量５５００、数平均分子量１９００、式[１−３]のポリシラン中にＳ１構造単位を５０モル％、Ｓ２構造単位を５０モル％の割合で含有し、両末端はシラノール基を有する。式[１−３]のＳ１とＳ２の繰り返し単位の総数は約７０個であった。）５．００ｇ、ｐ−トルエンスルホン酸０．０９０ｇ、プロピレングリコールモノメチルエーテル１４．４６ｇ、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート１８．８９ｇ、及びシクロヘキサノン３７．７８ｇを加え、７．１質量％溶液とした。そして、孔径０．２μｍのポリエチレン製ミクロフィルターを用いて濾過し、下層膜形成組成物の溶液を調製した。
【０１０５】
実施例３
上記式［１−２］の単位構造よりなるポリカルボシラン（日本カーボン株式会社製、商品名ニプシL  数平均分子量 １０００、重量平均分子量４５００であった。）２．００ｇ、上記式［１−３］の単位構造よりなるポリシラン化合物ＳＩ−４０２０（大阪ガスケミカル(株)製、重量平均分子量５５００、数平均分子量１９００、式[１−３]のポリシラン中にＳ１構造単位を５０モル％、Ｓ２構造単位を５０モル％の割合で含有し、両末端はシラノール基を有する。式[１−３]のＳ１とＳ２の繰り返し単位の総数は約７０個であった。）３．００ｇ、ｐ−トルエンスルホン酸０．０９０ｇ、プロピレングリコールモノメチルエーテル８．３２ｇ、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート１２．７４ｇ、及びシクロヘキサノン２５．４９ｇを加え、９．７重量％溶液とした。そして、孔径０．２μｍのポリエチレン製ミクロフィルターを用いて濾過し、下層膜形成組成物の溶液を調製した。
比較例１
式［１−４］：
【０１０６】
【化４】
2008052203.tif 000013
【０１０７】
の単位構造よりなるポリシラン化合物ＳＩ−５０１０（大阪ガスケミカル(株)製、重量平均分子量５０００、数平均分子量１５００、式［１−４］のポリシラン中にＳ１構造単位を５０モル％、Ｓ２構造単位を５０モル％の割合で含有し、両末端はシラノール基を有する。式［１−４］のＳ１とＳ２の繰り返し単位の総数は約６０個であった。）３．００ｇ、エチルトリフェニルホスホニウムブロマイド（アルドリッチ製）０．０１５ｇ、プロピレングリコールモノメチルエーテル８．１４ｇ、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート１９．０ｇを加え、１０．０重量％溶液とした。そして、孔径０．２μｍのポリエチレン製ミクロフィルターを用いて濾過し、下層膜形成組成物の溶液を調製した。
【０１０８】
（フォトレジスト溶剤への溶出試験）
実施例１〜３及び比較例１で得たそれぞれのレジスト下層膜形成組成物の溶液をスピナーにより、シリコンウエハー基板上にそれぞれ塗布した。ホットプレート上、２７０℃で５分間焼成し、レジスト下層膜（膜厚０．１８μｍ）を形成した。実施例１から得られた膜厚は０．１８μｍ、実施例２から得られた膜厚は０．１５μｍ、実施例３から得られた膜厚は０．２２μｍ、比較例１から得られた膜厚は０．２３μｍであった。このレジスト下層膜をフォトレジストに使用する溶剤、例えば乳酸エチル及びプロピレングリコールモノメチルエーテルに浸漬し、それらの溶剤に不溶であることを確認した。
【０１０９】
（フォトレジストとのインターミキシングの試験）
前記と同様にして、実施例１〜３及び比較例１で得たそれぞれのレジスト下層膜形成組成物の溶液より、シリコンウエハー基板上にそれぞれレジスト下層膜（膜厚０．１８μｍ）を形成した。このレジスト下層膜の上層に、フォトレジスト溶液（シプレー社製、商品名ＡＰＥＸ−Ｅ）をスピナーにより塗布した。ホットプレート上、９０℃で１分間焼成して、フォトレジストを形成した。そして、フォトレジストを露光後、露光後加熱を９０℃で１．５分間行なった。フォトレジストを現像させた後、レジスト下層膜の膜厚を測定し、レジスト下層膜とフォトレジストとのインターミキシングが大きく起こっていないこと確認した。
【０１１０】
（光学パラメータの測定）
前記と同様にして、実施例１〜３及び比較例１で得たそれぞれのレジスト下層膜形成組成物の溶液より、シリコンウエハー基板上にそれぞれレジスト下層膜（膜厚０．１８μｍ）を形成した。そして、分光エリプソメーターにより、下層膜の波長１９３ｎｍでの屈折率（ｎ値）及び減衰係数（ｋ値）を測定した。
【０１１１】
（ドライエッチング速度の試験）
前記と同様にして、実施例１〜３及び比較例１で得たそれぞれのレジスト下層膜形成組成物の溶液より、シリコンウエハー基板上にそれぞれレジスト下層膜（膜厚０．１８μｍ）を形成した。そして、日本サイエンティフィック製ＲＩＥシステムＥＳ４０１を用い、ドライエッチングガスとしてＣＦ4を使用した条件下で、そのレジスト下層膜のドライエッチング速度を測定した。また、ドライエッチングガスとしてＯ２を使用した条件下で、そのレジスト下層膜のドライエッチング速度を測定した。
[表１]
表１
――――――――――――――――――――――――――――――――――
ｎ値        ｋ値          rate１      rate２
――――――――――――――――――――――――――――――――――
実施例１      １．６８    ０．１５      ２２．０      ０．４
実施例２      １．６３    ０．０８      １６．０      ０．４５
実施例３      １．７０    ０．０８      １８．０      ０．４
比較例１      １．５４    ０．１２      １６．０      ０．５
――――――――――――――――――――――――――――――――――
表１中でrate１はドライエッチングガスとしてＣＦ4を使用した条件下で、その下層膜のドライエッチング速度を測定した値（単位はｎｍ／分）である。rate２はドライエッチングガスとしてＯ２を使用した条件下で、その下層膜のドライエッチング速度を測定した値（単位はｎｍ／分）である。
（平坦化率、充填性の試験）
実施例１〜３及び比較例１で得たレジスト下層膜形成組成物の溶液を、それぞれスピナーによりホール（直径０．３５μｍ、深さ１．０μｍ）を有する二酸化シリコン（ＳｉＯ２）ウエハー基板上に塗布した。使用した基板は図１に示すようなホールのＩｓｏ（粗）とＤｅｎｓｅ（密）パターンを有する基板である。Ｉｓｏパターンは、ホール中心から隣のホール中心までの間隔が、当該ホールの直径の５倍であるパターンである。また、Ｄｅｎｓｅパターンは、ホール中心から隣のホール中心までの間隔が、当該ホールの直径の１倍であるパターンである。ホールの深さは１．０μｍであり、ホールの直径は０．１８μｍである。
【０１１２】
塗布後、ホットプレート上、２７０℃で５分間焼成し、レジスト下層膜を形成した。膜厚は、ホールパターンが近傍に無いオープンエリアで０．２２μｍであった。そして、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて基板の断面形状を観察することにより、下層膜による平坦化率を評価した。平坦化率は、下式に従い求めた。基板上のホールを完全に平坦化できたときの平坦化率は１００％である。
【０１１３】
平坦化率（％）＝｛1−〔（ホール中心部での下層膜の凹み深さａ）／（ホールの深さｂ）〕｝×１００
Ｉｓｏ部、Ｄｅｎｓｅ部のそれぞれの平坦化率を求め、Ｉｓｏ部とＤｅｎｓｅ部の平坦化率の差をＢｉａｓとして表示した。
【０１１４】
また、ホール内部にボイド（隙間）の発生は観察されず、ホール内部が下層膜で充填されていることが観察された。
［表２］
表２
――――――――――――――――――――――――――――――――――
カルボシラン含有率              平坦化率（％）
質量％           Ｉｓｏ  Ｄｅｎｓｅ  Ｂｉａｓ
――――――――――――――――――――――――――――――――――
実施例１             １９               ８７      ４９      ３８
実施例２             １０               ８５      ４０      ４５
実施例３             ４０               ９１      ６４      ２７
比較例１               ０               ８４      ３０      ５４
――――――――――――――――――――――――――――――――――
実施例１〜３のレジスト下層膜形成組成物から得られた膜の平坦化率は、比較例１の膜の平坦化率に比較して高く、特に条件の厳しいＤｅｎｓｅパターンでの平坦化性に優れる。
【０１１５】
また、比較例１が基板の段差に沿って付着しているのに対し、実施例１〜３がホール近傍からホールへ流れ込んでいるため、実施例１〜３で被覆された基板表面は平坦になっている。
【０１１６】
実施例１〜３に関して、基板上の単位面積当たりのホールの数が、Ｉｓｏ部に比べて多いＤｅｎｓｅ部においても、レジスト下層膜形成組成物の溶液が、多数のホールへより大きな流動性を持って流れ込むため、平坦化度の差が小さくなったものと考えられる。
【０１１７】
比較例１のレジスト下層膜形成組成物に比べて、実施例１〜３のレジスト下層膜形成組成物が高平坦化率を有している理由は、ポリカルボシラン樹脂が優れた流動性を有することであるためである。
ポリカルボシラン樹脂がケイ素原子を含んでいるため、レジスト下層膜中のケイ素含有比率を低下させずに、酸素プラズマエッチング耐性の付与、並びに可塑剤の効果の両方を同時に付与することができることを見出した。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】図１はホールを有する基板に下層膜を形成した状態の断面図である。
【符号の説明】
【０１１９】
ａはホール中心での下層膜の凹み深さである。
【０１２０】
ｂは使用した基板における当初のホールの深さである。
【０１２１】
ｃは本発明の下層膜である。
【０１２２】
ｄは基板である。
【図１】
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