下层膜形成用材料、抗蚀剂下层膜及层叠体的制作方法

技术特征：
1.一种下层膜形成用材料，其为在多层抗蚀剂工艺中使用的下层膜形成用材料，该下层膜形成用材料的固体成分满足以下(i)～(iii)，(i)由以下数学式(1)定义的元素构成比率re为1.5～2.8，(ii)玻璃化转变温度为30～250℃，(iii)包含具有下述通式(a)所示的结构单元的树脂以及具有下述通式(b)所示的结构单元的树脂，数学式(1)中，n
h
为下层膜形成用材料的固体成分中的氢原子的数目，n
c
为下层膜形成用材料的固体成分中的碳原子的数目，n
o
为下层膜形成用材料的固体成分中的氧原子的数目，通式(a)中，ar1表示至少被羟基和/或缩水甘油基氧基取代的2价的芳香族基团，r
a
表示选自氢原子、碳原子数1～10的烷基、碳原子数6～10的芳基、碳原子数7～10的芳烷基、碳原子数2～10的烷氧基烷基、碳原子数7～10的芳氧基烷基中的任一取代基，通式(b)中，r
c
各自独立地表示氢原子、碳原子数1～10的烷基、碳原子数6～10的芳基、碳原子数7～10的芳烷基、碳原子数2～10的烷氧基烷基、碳原子数7～10的芳氧基烷基，ar
11
表示2价的芳香族基团，所述2价的芳香族基团可以取代也可以未取代，ar
12
表示以下通式(b1)～(b3)所示结构的任一者，通式(b1)～(b3)中，r
d
在存在多个的情况下，各自独立地表示选自碳原子数1～10的烷基、碳原子数6～20的芳基、碳原子数1～10的烷氧基、碳原子数6～20的芳氧基、碳原子数2～10的烷氧基烷基、碳
原子数7～20的芳氧基烷基、碳原子数2～20的烷氧基羰基、碳原子数3～10的二烷基氨基羰基、碳原子数7～20的芳氧基羰基、碳原子数8～20的烷基芳基氨基羰基、碳原子数3～20的烷氧基羰基烷基、碳原子数8～20的烷氧基羰基芳基、碳原子数8～20的芳氧基羰基烷基、碳原子数3～20的烷氧基烷基氧基羰基和碳原子数4～20的烷氧基羰基烷基氧基羰基中的任一者，r1为1以上(6
‑
q1)以下，q1为0以上5以下，r2为1以上(4
‑
q2)以下，q2为0以上3以下，r3为0以上4以下，r4为0以上4以下，其中r3 r4为1以上，q3为0以上4以下，q4为0以上4以下，其中q3 q4为7以下，x表示单键或碳原子数1～3的亚烷基。2.根据权利要求1所述的下层膜形成用材料，该下层膜形成用材料的固体成分的由以下数学式(2)定义的元素构成比率re’为1.5～2.8，数学式(2)中，n
h
为下层膜形成用材料的固体成分中的氢原子的数目，n
c
为下层膜形成用材料的固体成分中的碳原子的数目，n
o
为下层膜形成用材料的固体成分中的氧原子的数目，n
n
为下层膜形成用材料的固体成分中的氮原子的数目。3.根据权利要求1或2所述的下层膜形成用材料，所述通式(a)所示的结构单元包含以下通式(a1)或通式(a2)所示的结构单元，通式(a1)和(a2)中，m1为1～4，n1为0～3，其中m1 n1为1以上4以下，m2为1～6，n2为0～5，其中m2 n2为1以上6以下，r在存在多个的情况下，各自独立地为氢原子或缩水甘油基，r
a
与式(a)中的r
a
含义相同，r
b
在存在多个的情况下，各自独立地为选自碳原子数1～10的烷基、碳原子数6～20的芳基、碳原子数1～10的烷氧基、碳原子数6～20的芳氧基、碳原子数2～10的烷氧基烷基、碳原子数7～20的芳氧基烷基、碳原子数2～20的烷氧基羰基、碳原子数3～10的二烷基氨基羰基、碳原子数7～20的芳氧基羰基、碳原子数8～20的烷基芳基氨基羰基、碳原子数3～20的
烷氧基羰基烷基、碳原子数8～20的烷氧基羰基芳基、碳原子数8～20的芳氧基羰基烷基、碳原子数3～20的烷氧基烷基氧基羰基和碳原子数4～20的烷氧基羰基烷基氧基羰基中的任一者，n为2以上时，多个存在的r
b
可以彼此结合而形成环结构。4.根据权利要求1～3中任一项所述的下层膜形成用材料，所述通式(b)所示的结构单元包含以下通式(b)所示的结构单元，通式(b)中，r
c
与所述通式(b)中的r
c
含义相同，r
d
在存在多个的情况下，各自独立地与所述通式(b1)～(b3)中的r
d
含义相同，ar2为所述通式(b1)或(b2)所示的结构，p为0～4。5.根据权利要求1～4中任一项所述的下层膜形成用材料，除了包含具有所述通式(a)所示的结构单元的树脂以及具有所述通式(b)所示的结构单元的树脂以外，还进一步包含具有下述通式(1)所示的结构单元的树脂，通式(1)中，r1～r4各自独立地为选自由氢原子、碳原子数6～20的芳基、碳原子数6～20的芳氧基、碳原子数7～20的芳氧基烷基、碳原子数7～20的芳氧基羰基、碳原子数8～20的烷基芳基氨基羰基、碳原子数8～30的烷氧基羰基芳基和碳原子数8～20的芳氧基羰基烷基所组成的组中的任一基团，并且r1～r4中的至少1者为氢原子以外的基团，进一步，r1～r4可以彼此结合而形成环结构，n表示0～2的整数，x1和x2各自独立地表示
‑
ch2‑
或
‑
o
‑
。6.一种下层膜形成用材料，其为在多层抗蚀剂工艺中使用的下层膜形成用材料，该下层膜形成用材料的固体成分满足以下(i)～(iii)，(i)由以下数学式(1)定义的元素构成比率re为1.5～2.8，(ii)玻璃化转变温度为30～250℃，(iii)包含具有下述通式(1)所示的结构单元的树脂，
数学式(1)中，n
h
为下层膜形成用材料的固体成分中的氢原子的数目，n
c
为下层膜形成用材料的固体成分中的碳原子的数目，n
o
为下层膜形成用材料的固体成分中的氧原子的数目，通式(1)中，r1～r4各自独立地为选自由氢原子、碳原子数6～20的芳基、碳原子数6～20的芳氧基、碳原子数7～20的芳氧基烷基、碳原子数7～20的芳氧基羰基、碳原子数8～20的烷基芳基氨基羰基、碳原子数8～30的烷氧基羰基芳基和碳原子数8～20的芳氧基羰基烷基所组成的组中的任一基团，并且r1～r4中的至少1者为氢原子以外的基团，进一步，r1～r4可以彼此结合而形成环结构，n表示0～2的整数，x1和x2各自独立地表示
‑
ch2‑
或
‑
o
‑
。7.根据权利要求6所述的下层膜形成用材料，该下层膜形成用材料的固体成分的由以下数学式(2)定义的元素构成比率re’为1.5～2.8，数学式(2)中，n
h
为下层膜形成用材料的固体成分中的氢原子的数目，n
c
为下层膜形成用材料的固体成分中的碳原子的数目，n
o
为下层膜形成用材料的固体成分中的氧原子的数目，n
n
为下层膜形成用材料的固体成分中的氮原子的数目。8.根据权利要求6或7所述的下层膜形成用材料，除了包含具有所述通式(1)所示的结构单元的树脂以外，还进一步包含具有下述通式(b)所示的结构单元的树脂，通式(b)中，r
c
各自独立地表示氢原子、碳原子数1～10的烷基、碳原子数6～10的芳基、碳原子数7～10的芳烷基、碳原子数2～10的烷氧基烷基、碳原子数7～10的芳氧基烷基，
ar
11
表示2价的芳香族基团，所述2价的芳香族基团可以取代也可以未取代，ar
12
表示以下通式(b1)～(b3)所示结构的任一者，通式(b1)～(b3)中，r
d
在存在多个的情况下，各自独立地表示选自碳原子数1～10的烷基、碳原子数6～20的芳基、碳原子数1～10的烷氧基、碳原子数6～20的芳氧基、碳原子数2～10的烷氧基烷基、碳原子数7～20的芳氧基烷基、碳原子数2～20的烷氧基羰基、碳原子数3～10的二烷基氨基羰基、碳原子数7～20的芳氧基羰基、碳原子数8～20的烷基芳基氨基羰基、碳原子数3～20的烷氧基羰基烷基、碳原子数8～20的烷氧基羰基芳基、碳原子数8～20的芳氧基羰基烷基、碳原子数3～20的烷氧基烷基氧基羰基和碳原子数4～20的烷氧基羰基烷基氧基羰基中的任一者，r1为1以上(6
‑
q1)以下，q1为0以上5以下，r2为1以上(4
‑
q2)以下，q2为0以上3以下，r3为0以上4以下，r4为0以上4以下，其中r3 r4为1以上，q3为0以上4以下，q4为0以上4以下，其中q3 q4为7以下，x表示单键或碳原子数1～3的亚烷基。9.根据权利要求8所述的下层膜形成用材料，结构单元(b)包含以下通式(b)所示的结构单元，通式(b)中，r
c
与所述通式(b)中的r
c
含义相同，r
d
在存在多个的情况下，各自独立地与所述通式(b1)～(b3)中的r
d
含义相同，ar2为所述通式(b1)或(b2)所示的结构，p为0～4。10.根据权利要求6或7所述的下层膜形成用材料，除了包含具有所述通式(1)所示的结构单元的树脂以外，还进一步包含具有下述通式(a)所示的结构单元的树脂，
通式(a)中，ar1表示至少被羟基和/或缩水甘油基氧基取代的2价的芳香族基团，r
a
表示选自氢原子、碳原子数1～10的烷基、碳原子数6～10的芳基、碳原子数7～10的芳烷基、碳原子数2～10的烷氧基烷基、碳原子数7～10的芳氧基烷基中的任一取代基。11.根据权利要求10所述的下层膜形成用材料，所述通式(a)所示的结构单元包含以下通式(a1)或通式(a2)所示的结构单元，所述通式(a1)和(a2)中，m1为1～4，n1为0～3，其中m1 n1为1以上4以下，m2为1～6，n2为0～5，其中m2 n2为1以上6以下，r在存在多个的情况下，各自独立地为氢原子或缩水甘油基，r
a
与式(a)中的r
a
含义相同，r
b
在存在多个的情况下，各自独立地为选自碳原子数1～10的烷基、碳原子数6～20的芳基、碳原子数1～10的烷氧基、碳原子数6～20的芳氧基、碳原子数2～10的烷氧基烷基、碳原子数7～20的芳氧基烷基、碳原子数2～20的烷氧基羰基、碳原子数3～10的二烷基氨基羰基、碳原子数7～20的芳氧基羰基、碳原子数8～20的烷基芳基氨基羰基、碳原子数3～20的烷氧基羰基烷基、碳原子数8～20的烷氧基羰基芳基、碳原子数8～20的芳氧基羰基烷基、碳原子数3～20的烷氧基烷基氧基羰基和碳原子数4～20的烷氧基羰基烷基氧基羰基中的任一者，n为2以上时，多个存在的r
b
可以彼此结合而形成环结构。12.一种抗蚀剂下层膜，其是由权利要求1～11中任一项所述的下层膜形成用材料形成的。13.一种层叠体，其具备：基板、以及在该基板的一面上由权利要求1～11中任一项所述的下层膜形成用材料形成的抗蚀剂下层膜。14.根据权利要求13所述的层叠体，所述抗蚀剂下层膜的与所述基板相反侧的表面α中，通过下述数学式算出的平坦度δft为0～5％，δft＝{(h
max
‑
h
min
)/h
av
}
×
100(％)所述数学式中，h
av
为在所述表面α的任意10处测定所述抗蚀剂下层膜的膜厚时的膜厚的平均值，h
max
为所述抗蚀剂下层膜的膜厚的最大值，h
min
为所述抗蚀剂下层膜的膜厚的最小值。
15.根据权利要求13或14所述的层叠体，在所述抗蚀剂下层膜的表面α的任意10处测定所述抗蚀剂下层膜的膜厚时的膜厚的平均值h
av
为5～500nm。16.根据权利要求13～15中任一项所述的层叠体，所述基板在至少一个表面具有凹凸结构，在所述凹凸结构上形成有所述抗蚀剂下层膜，所述凹凸结构的高度为5～500nm，凸
‑
凸间的间隔为1nm～10mm。

技术总结
一种在多层抗蚀剂工艺中使用的下层膜形成用材料，其满足：(i)由以下数学式(1)定义的元素构成比率Re为1.5～2.8，(ii)玻璃化转变温度为30～250℃，(iii)包含至少1种(优选为2种以上)具有特定结构单元的树脂。数学式(1)中，N


技术研发人员：井上浩二 川岛启介 藤井谦一 小田隆志
受保护的技术使用者：三井化学株式会社
技术研发日：2020.01.22
技术公布日：2021/9/7