CN106575083A - 光刻用下层膜形成用组合物、光刻用下层膜以及图案形成方法 - Google Patents

光刻用下层膜形成用组合物、光刻用下层膜以及图案形成方法 Download PDF

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Abstract

本发明的光刻用下层膜形成用组合物含有特定式(1)所示的化合物以及溶剂成分(S)20～99质量％，除前述溶剂成分(S)以外的成分(A)中包含27～100质量％的该式(1)所示的化合物。

Description

光刻用下层膜形成用组合物、光刻用下层膜以及图案形成 方法
技术领域
本发明涉及含有特定结构的化合物的光刻用下层膜形成用组合物、使用该组合物而形成的光刻用下层膜以及使用该组合物的图案形成方法。
背景技术
半导体器件的制造中，通过使用光致抗蚀材料的光刻进行微细加工，近年来随着LSI的高集成化和高速化，要求根据图案规则的进一步的微细化。作为目前的通用技术使用的利用曝光的光刻，正逐步接近源自光源波长的固有分辨率的极限。
形成抗蚀图案时使用的光刻用光源由KrF准分子激光器(248nm)至ArF准分子激光器(193nm)而被短波长化。然而，抗蚀图案的微细化推进时，出现分辨率的问题或显影后抗蚀图案崩溃的问题，因此需要抗蚀层的薄膜化。对于这样的要求，若仅进行抗蚀层的薄膜化，则在基板加工中难以得到足够的抗蚀图案的膜厚。因此，越来越需要如下工艺：不仅使抗蚀图案具有作为掩模的功能，而且在抗蚀层与要加工的半导体基板之间制作抗蚀下层膜，使该抗蚀下层膜也具有作为基板加工时的掩模的功能。
目前，作为这样的工艺用抗蚀下层膜，已知有各种抗蚀下层膜。例如，可以举出与现有的蚀刻速度快的抗蚀下层膜不同的、具有接近抗蚀层的干蚀刻速度的选择比的光刻用抗蚀下层膜。作为用于形成这样的光刻用抗蚀下层膜的材料，提出了含有树脂成分和溶剂的多层抗蚀层工艺用下层膜形成材料，所述树脂成分至少具有通过施加规定的能量而使末端基团脱离，从而生成磺酸残基的取代基(例如，参照专利文献1)。另外，可以举出具有干蚀刻速度的选择比小于抗蚀层的光刻用抗蚀下层膜。作为用于形成这样的光刻用抗蚀下层膜的材料，提出了包含具有特定的重复单元的聚合物的抗蚀下层膜材料(例如，参照专利文献2)。进而，可以举出具有干蚀刻速度的选择比小于半导体基板的光刻用抗蚀下层膜。作为用于形成这样的光刻用抗蚀下层膜的材料，提出了包含使苊烯类的重复单元与具有取代或非取代羟基的重复单元共聚而成的聚合物的抗蚀下层膜材料(例如，参照专利文献3)。
另一方面，作为此种抗蚀下层膜中具有高耐蚀刻性的材料，利用将甲烷气体、乙烷气体、乙炔气体等作为原料的CVD而形成的无定形碳下层膜为人所知。
另外，作为光学特性和耐蚀刻性优异且可溶于溶剂、可适用湿式工艺的材料，本发明人等提出了含有包含特定结构单元的萘甲醛聚合物以及有机溶剂的光刻用下层膜形成组合物(例如，参照专利文献4和5)。
需要说明的是，关于3层工艺中的抗蚀下层膜的形成中使用的中间层的形成方法，已知有例如氮化硅膜的形成方法(例如，参照专利文献6)、氮化硅膜的CVD形成方法(例如，参照专利文献7)。另外，作为3层工艺用的中间层材料，已知有包含倍半硅氧烷基质的硅化合物的材料(例如，参照专利文献8和9)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-177668号公报
专利文献2：日本特开2004-271838号公报
专利文献3：日本特开2005-250434号公报
专利文献4：国际公开第2009/072465号小册子
专利文献5：国际公开第2011/034062号小册子
专利文献6：日本特开2002-334869号公报
专利文献7：国际公开第2004/066377号小册子
专利文献8：日本特开2007-226170号公报
专利文献9：日本特开2007-226204号公报
发明内容
发明要解决的问题
如上述那样，以往提出了大量光刻用下层膜形成材料，但还没有不仅可适用旋涂法、丝网印刷等湿式工艺的具有高溶剂溶解性还以高水平兼顾耐热性和耐蚀刻性的材料，需要开发新材料。
本发明是鉴于上述课题做出的，提供可适用湿式工艺、耐热性和耐蚀刻性优异的光刻用下层膜形成用组合物以及使用该组合物的图案形成方法。
用于解决问题的方案
本发明人等为了解决上述课题，反复进行了深入研究，结果发现，通过使用特定量的具有特定结构的化合物能够解决上述课题，从而完成了本发明。即，本发明如下。
[1]
一种光刻用下层膜形成用组合物，其含有下述式(1)所示的化合物以及溶剂成分(S)20～99质量％，
除前述溶剂成分(S)以外的成分(A)中包含27～100质量％的前述式(1)所示的化合物。
(式(1)中，Ar1和Ar2各自独立地表示苯结构、萘结构或联苯结构，Ra各自独立地表示氢原子、碳数1～6的烷基、碳数6～12的芳基、碳数1～4的烷氧基、或碳数1～6的烷基与碳数6～12的芳基组合而成的基团，Rb、Rc、Rf和Rg各自独立地表示氢原子、碳数1～6的烷基或碳数6～12的芳基，Rd和Re各自独立地表示氢原子、碳数1～6的烷基、碳数6～12的芳基、碳数1～4的烷氧基或羟基，此处，Ar1和Ar2的取代基能选择任意位置，p表示氰酸酯基的键合个数，为1～3的整数；q表示Ra的键合个数，此处，Ar1为苯结构时，q为4-p，Ar1为萘结构时，q为6-p，Ar1为联苯结构时，q为8-p；t表示1～50的整数。)
[2]
根据[1]所述的光刻用下层膜形成用组合物，其中，前述式(1)所示的化合物为下述式(2)所示的化合物。
(式(2)中，R1和R2各自独立地表示氢原子或碳数1～6的烷基，为相同的基团或不同的基团，此处，R1和R2能选择芳环的任意位置，n表示1～50的整数。)
[3]
根据[1]所述的光刻用下层膜形成用组合物，其中，前述式(1)所示的化合物为下述式(3)所示的化合物。
(式(3)中，R1～R4各自独立地表示氢原子或碳数1～6的烷基，为相同的基团或不同的基团，n表示1～50的整数。)
[4]
根据[1]所述的光刻用下层膜形成用组合物，其中，前述式(1)所示的化合物为下述式(4)所示的化合物。
(式(4)中，R1～R4各自独立地表示氢原子或碳数1～6的烷基，为相同的基团或不同的基团，n表示1～50的整数。)
[5]
根据[2]所述的光刻用下层膜形成用组合物，其中，前述式(2)所示的化合物为下述式(5)所示的化合物。
(式(5)中，n表示1～50的整数。)
[6]
根据[3]所述的光刻用下层膜形成用组合物，其中，前述式(3)所示的化合物为下述式(6)所示的化合物。
[7]
根据[4]所述的光刻用下层膜形成用组合物，其中，前述式(4)所示的化合物为下述式(7)所示的化合物。
(式(7)中，n表示1～50的整数。)
[8]
根据[1]～[7]中任一项所述的光刻用下层膜形成用组合物，其中，前述成分(A)还含有产酸剂。
[9]
根据[1]～[8]中任一项所述的光刻用下层膜形成用组合物，其中，前述成分(A)还含有交联剂。
[10]
一种光刻用下层膜，其是使用[1]～[9]中任一项所述的光刻用下层膜形成用组合物而形成的。
[11]
一种抗蚀图案形成方法，其具有：
工序(A-1)：使用[1]～[9]中任一项所述的下层膜形成用组合物在基板上形成下层膜；
工序(A-2)：在前述下层膜上形成至少1层光致抗蚀层；以及
工序(A-3)：在前述工序(A-2)之后，对前述光致抗蚀层的规定区域照射辐射线并进行显影。
[12]
一种电路图案形成方法，其具有：
工序(B-1)：使用[1]～[9]中任一项所述的下层膜形成用组合物在基板上形成下层膜；
工序(B-2)：使用含有硅原子的抗蚀中间层膜材料在前述下层膜上形成中间层膜；
工序(B-3)：在前述中间层膜上形成至少1层光致抗蚀层；
工序(B-4)：在前述工序(B-3)之后，对该光致抗蚀层的规定区域照射辐射线并进行显影而形成抗蚀图案；以及
工序(B-5)：在前述工序(B-4)之后，将前述抗蚀图案作为掩模对前述中间层膜进行蚀刻，将得到的中间层膜图案作为蚀刻掩模对前述下层膜进行蚀刻，将得到的下层膜图案作为蚀刻掩模对基板进行蚀刻，从而在基板上形成图案。
发明的效果
本发明的光刻用下层膜用组合物可适用湿式工艺，耐热性和耐蚀刻性优异。
具体实施方式
下面，对本发明的实施方式(以下，称为本实施方式)进行说明。需要说明的是，本实施方式是用于说明本发明的例示，本发明不限于本实施方式。
[光刻用下层膜形成用组合物]
本实施方式的光刻用下层膜形成用组合物含有下述式(1)所示的化合物以及溶剂成分(S)20～99质量％，除前述溶剂成分(S)以外的成分(A)中包含27～100质量％的前述式(1)所示的化合物。
(式(1)中，Ar1和Ar2各自独立地表示苯结构、萘结构或联苯结构，Ra各自独立地表示氢原子、碳数1～6的烷基、碳数6～12的芳基、碳数1～4的烷氧基、或碳数1～6的烷基与碳数6～12的芳基组合而成的基团，Rb、Rc、Rf和Rg各自独立地表示氢原子、碳数1～6的烷基或碳数6～12的芳基，Rd和Re各自独立地表示氢原子、碳数1～6的烷基、碳数6～12的芳基、碳数1～4的烷氧基或羟基，此处，Ar1和Ar2的取代基能选择任意位置，p表示氰酸酯基的键合个数，为1～3的整数；q表示Ra的键合个数，此处，Ar1为苯结构时，q为4-p，Ar1为萘结构时，q为6-p，Ar1为联苯结构时，q为8-p；t表示1～50的整数。)
由于如上述那样地构成，因此对于本实施方式的光刻用下层膜形成用组合物，可适用湿式工艺，耐热性和耐蚀刻性优异。需要说明的是，本实施方式的光刻用下层膜形成用组合物含有具有芳香族结构且具有氰酸酯基的化合物，即使单独，通过高温烘焙，该氰酸酯基也会发生交联反应而表现出高耐热性。其结果，高温烘焙时的膜的劣化被抑制，能够形成对氧等离子蚀刻等的耐蚀刻性也优异的下层膜。而且，本实施方式的光刻用下层膜形成用组合物虽然具有芳香族结构，但对有机溶剂的溶解性高，对安全溶剂的溶解性高，而且制品品质的稳定性良好。而且，本实施方式的光刻用下层膜用组合物与抗蚀层、抗蚀中间层膜材料的密合性也优异，因此能够得到优异的抗蚀图案。
从耐热性和耐蚀刻性的观点出发，上述成分(A)中的下述式(1)所示的化合物的含量为27～100质量％，优选为30～100质量％，更优选为50～100质量％，进一步优选为70～100质量％，更进一步优选为90～100质量％。另外，上述成分(A)中，从降低热重减少的观点出发，特别优选下述式(1)所示的化合物为100质量％。
另外，从溶解性和涂布性的观点出发，本实施方式的光刻用下层膜形成用组合物中的下述式(1)所示的化合物的含量优选为1～80质量％，更优选为1～50质量％，进一步优选为2～40质量％，更进一步优选为2～20质量％。
[式(1)所示的化合物]
本实施方式的光刻用下层膜形成用组合物中使用的化合物为上述式(1)所示的氰酸酯系化合物。上述式(1)所示的化合物中，Ar1和Ar2各自独立地表示苯结构、萘结构或联苯结构。
上述式(1)所示的化合物中，Ra各自独立地表示氢原子、碳数1～6的烷基、碳数6～12的芳基、碳数1～4的烷氧基、或碳数1～6的烷基与碳数6～12的芳基组合而成的基团。此处，Ra能选择芳环的任意位置。
碳数1～6的烷基不限于以下，例如可以举出甲基、乙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、异构体戊基等。
碳数6～12的芳基不限于以下，例如可以举出苯基、萘基、联苯基等。
碳数1～4的烷氧基不限于以下，例如可以举出甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等。
碳数1～6的烷基与碳数6～12的芳基组合而成的基团不限于以下，例如可以举出甲苯基等具有上述烷基的烷基苯基、甲基萘基等具有上述烷基的烷基萘基、甲基联苯基等具有上述烷基的烷基联苯基、苄基等具有上述芳基的芳基甲基，萘基乙基等具有上述芳基的芳基乙基、联苯丙基等具有上述芳基的芳基丙基等。
上述式(1)所示的化合物中，Rb、Rc、Rf和Rg各自独立地表示氢原子、碳数1～6的烷基或碳数6～12的芳基。对碳数1～6的烷基和碳数6～12的芳基的具体例子没有特别限制，可以举出与上述同样的基团。
Rd、Re各自独立地表示氢原子、碳数1～6的烷基、碳数6～12的芳基、碳数1～4的烷氧基或羟基。对碳数1～6的烷基、碳数6～12的芳基和碳数1～4的烷氧基的具体例子没有特别限制，可以举出与上述同样的基团。
上述式(1)所示的化合物中，p表示氰酸酯基的键合个数，为1～3的整数。q表示Ra的键合个数，Ar1为苯结构时，q为4-p，Ar1为萘结构时，q为6-p，Ar1为联苯结构时，q为8-p。
上述式(1)所示的化合物中，t表示1～50的整数。t优选为1～40的整数，更优选为1～30的整数，特别优选为1～10的整数。另外，本实施方式的光刻用下层膜形成用组合物也可以包含t不同的化合物的混合物。
对上述式(1)所示的化合物的分子量没有特别限制，聚苯乙烯换算的重均分子量(Mw)优选为500～300000，更优选为550～200000。另外，从提高交联效率且抑制烘焙中的挥发成分的观点出发，具有上述式(1)所示结构的化合物优选分散度(重均分子量Mw/数均分子量Mn)在1.1～7的范围内的化合物，更优选在1.1～5的范围内的化合物。需要说明的是，上述Mw、Mn、分散度可通过后述实施例中记载的方法而求出。
从湿式工艺的应用变得更容易等的观点出发，上述式(1)所示的化合物优选对溶剂的溶解性高的化合物。具体而言，对于本实施方式的式(1)所示的化合物，优选的是，将1-甲氧基-2-丙醇(PGME)和/或丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)作为溶剂时，对该溶剂的溶解度为10质量％以上。此处，对PGME和/或PGMEA的溶解度被定义为“化合物的质量÷(化合物的质量+溶剂的质量)×100(质量％)”。例如，被评价为化合物10g溶解于PGMEA90g的情况是下层膜形成材料在PGMEA的溶解度为“10质量％以上”的情况；被评价为不溶解的情况是该溶解度为“小于10质量％”的情况。
从原料的获得性和经济性的观点出发，上述式(1)所示的化合物中，优选式(2)～(4)所示的化合物，更优选式(5)～(7)所示的化合物。
(式(2)中，R1和R2各自独立地表示氢原子或碳数1～6的烷基，为相同的基团或不同的基团，n表示1～50的整数，R1和R2能选择芳环的任意位置。)
(式(3)中，R1～R4各自独立地表示氢原子或碳数1～6的烷基，为相同的基团或不同的基团，n表示1～50的整数。)
(式(4)中，R1～R4各自独立地表示氢原子或碳数1～6的烷基，为相同的基团或不同的基团，n表示1～50的整数。)
(式(5)中，n表示1～50的整数。)
(式(7)中，n表示1～50的整数。)
[式(1)所示的化合物的制造方法]
本实施方式中使用的式(1)所示的化合物(氰酸酯化合物)例如可以通过对下述通式(8)所示的羟基取代芳香族化合物所具有的羟基进行氰酸酯化而得到。对氰酸酯化方法没有特别限制，可以使用公知的方法。
上述式(8)中，Ar1、Ar2、Ra、Rb、Rc、Rd、Re、Rf、Rg、q和t与上述式(1)相同。P表示羟基的键合个数。
具体而言，已知有：使羟基取代芳香族化合物与卤化氰在溶剂中、碱性化合物存在下反应的方法；在溶剂中、碱的存在下，使卤化氰经常比碱过量地存在，从而使羟基取代芳香族化合物与卤化氰反应的方法(例如，参照美国专利第3553244号说明书)；作为碱而使用叔胺，比卤化氰过量地使用所述叔胺，并且在溶剂的存在下向羟基取代芳香族化合物中添加叔胺，然后滴加卤化氰，或者同时滴加卤化氰和叔胺的方法(例如，日本专利第3319061号说明书)；以连续活塞式流动方式，使羟基取代芳香族化合物、三烷基胺和卤化氰反应的方法(例如，参照日本专利第3905559号说明书)；将使羟基取代芳香族化合物与卤化氰在叔胺的存在下、非水溶液中反应时副产的叔铵卤化物用阳离子和阴离子交换对进行处理的方法(例如，参照日本专利第4055210号说明书)；在可与水进行分液的溶剂的存在下，向羟基取代芳香族化合物同时添加叔胺和卤化氰而反应之后，进行水洗分液，使用仲醇或叔醇类或烃的不良溶剂从得到的溶液中进行沉淀纯化的方法(例如，参照日本专利第2991054号说明书)；将羟基取代芳香族化合物、卤化氰以及叔胺在水与有机溶剂的二相系溶剂中、酸性条件下反应的方法(例如，参照日本专利第5026727号说明书)等，本实施方式中，可以适宜地使用这些方法来得到式(1)所示的化合物(氰酸酯化合物)。
在使用将上述羟基取代芳香族化合物与卤化氰在溶剂中、碱性化合物存在下反应的方法时，优选将作为反应基质的羟基取代芳香族化合物预先溶解于卤化氰溶液或碱性化合物溶液中的任一者之后，使卤化氰溶液与碱性化合物溶液接触。作为使该卤化氰溶液与碱性化合物溶液接触的方法，可以举出：(A)向搅拌混合的卤化氰溶液中注入碱性化合物溶液的方法；(B)向搅拌混合的碱性化合物溶液中注入卤化氰溶液的方法；(C)连续地交替地或同时供给卤化氰溶液和碱性化合物溶液的方法等。从能够抑制副反应、以高收率得到更高纯度的氰酸酯化合物的观点出发，优选以前述(A)～(C)的方法中的(A)的方法进行。
另外，使前述卤化氰溶液与碱性化合物溶液的接触方法可以以半连续形式或连续流通形式中的任一者来进行。
尤其在使用(A)的方法时，从能够不残留羟基取代芳香族化合物具有的羟基而使反应结束且能够以高收率得到更高纯度的氰酸酯化合物出发，优选分批注入碱性化合物。对分批次数没有特别限制，优选1～5次。另外，作为碱性化合物的种类，每次分批可以相同也可以不同。
卤化氰不限于以下，例如可以举出氯化氰和溴化氰。卤化氰可以使用通过使氰化氢或金属氰化物与卤素反应的方法等公知的制造方法而得到的卤化氰，也可以使用市售品。另外，也可以直接使用含有将氰化氢或金属氰化物与卤素反应而得到的卤化氰的反应液。
氰酸酯化工序中的卤化氰相对于羟基取代芳香族化合物的用量为：相对于羟基取代芳香族化合物的羟基1摩尔，通常可以设为0.5～5摩尔，优选为1.0～3.5摩尔。设为这样的用量时，有能够有效地防止未反应的羟基取代芳香族化合物的残留从而能够进一步提高氰酸酯化合物收率的倾向。
卤化氰溶液中使用的溶剂不限于以下，例如可以使用丙酮、甲乙酮、甲基异丁酮等酮系溶剂；正己烷、环己烷、异辛烷、环己酮、环戊酮、2-丁酮等脂肪族系溶剂；苯、甲苯、二甲苯等芳香族系溶剂；二乙醚、二甲基溶纤剂、二乙二醇二甲醚、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、二氧杂环己烷、四甘醇二甲醚等醚系溶剂；二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、二氯乙烷、三氯乙烷、氯苯、溴苯等卤化烃系溶剂；甲醇、乙醇、异丙醇、甲基溶纤剂、丙二醇单甲醚等醇系溶剂；N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、二甲基亚砜等非质子性极性溶剂；乙腈、苯甲腈等腈系溶剂；硝基甲烷、硝基苯等硝基系溶剂；乙酸乙酯、苯甲酸乙酯等酯系溶剂；环己烷等烃系溶剂；水溶剂等中的任一者，根据反应基质可以组合使用1种或2种以上。
对氰酸酯化工序中使用的碱性化合物没有特别限制，可以使用有机碱、无机碱中的任一者。
对有机碱没有特别限制，优选三甲胺、三乙胺、三正丁胺、三戊胺、二异丙基乙胺、二乙基正丁基胺、甲基二正丁基胺、甲基乙基正丁基胺、十二烷基二甲基胺、三苄基胺、三乙醇胺、N,N-二甲基苯胺、N,N-二乙基苯胺、二苯基甲胺、吡啶、二乙基环己胺、三环己胺、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷、1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯、1,5-二氮杂双环[4.3.0]-5-壬烯等叔胺。其中，从能够收率良好地得到目标产物等出发，更优选三甲胺、三乙胺、三正丁胺、二异丙基乙胺，进一步优选三乙胺。
对于前述有机碱的用量，相对于羟基取代芳香族化合物的羟基1摩尔，通常可以设为0.1～8摩尔，优选使用1.0～3.5摩尔。设为这样的用量时，有能够有效地防止未反应的羟基取代芳香族化合物的残留从而能够进一步提高氰酸酯化合物收率的倾向。
对无机碱没有特别限制，优选碱金属的氢氧化物。对碱金属的氢氧化物没有特别限制，例如可以举出工业上通常使用的氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂等。从能够廉价地获得的方面出发，更优选氢氧化钠。
对于前述无机碱的用量，相对于羟基取代芳香族化合物的羟基1摩尔，通常可以设为1.0～5.0摩尔，优选为1.0～3.5摩尔。设为这样的用量时，有能够有效地防止未反应的羟基取代芳香族化合物的残留从而能够进一步提高氰酸酯化合物收率的倾向。
碱性化合物如上所述，可以作为溶解于溶剂中的溶液使用。对上述溶剂没有特别限制，例如可以使用有机溶剂、水。
作为碱性化合物溶液中使用的溶剂的用量，将羟基取代芳香族化合物溶解于碱性化合物溶液中时，相对于羟基取代芳香族化合物1质量份，通常可以设为0.1～100质量份，优选为0.5～50质量份。
不将羟基取代芳香族化合物溶解于碱性化合物溶液中时，相对于碱性化合物1质量份，通常可以设为0.1～100质量份，优选为0.25～50质量份。
溶解碱性化合物的有机溶剂在该碱性化合物为有机碱的情况下可以优选地使用，不限于以下，根据碱性化合物、反应基质和反应中使用的溶剂而适宜地选择例如：丙酮、甲乙酮、甲基异丁酮等酮系溶剂；苯、甲苯、二甲苯等芳香族系溶剂；二乙醚、二甲基溶纤剂、二乙二醇二甲醚、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、二氧杂环己烷、四甘醇二甲醚等醚系溶剂；二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、二氯乙烷、三氯乙烷、氯苯、溴苯等卤化烃系溶剂；甲醇、乙醇、异丙醇、甲基溶纤剂、丙二醇单甲醚等醇系溶剂；N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、二甲基亚砜等非质子性极性溶剂；乙腈、苯甲腈等腈系溶剂；硝基甲烷、硝基苯等硝基系溶剂；乙酸乙酯、苯甲酸乙酯等酯系溶剂；环己烷等烃系溶剂等。它们可以使用1种或将2种以上组合而使用。
溶解碱性化合物的水在该碱性化合物为无机碱的情况下可以优选地使用，没有特别限制，可以是自来水，也可以是蒸馏水，还可以是去离子水。从有效地得到目标氰酸酯化合物方面出发，优选使用杂质少的蒸馏水、去离子水。
碱性化合物溶液中使用的溶剂为水的情况下，从确保反应速度的观点出发，优选使用催化剂量的有机碱作为表面活性剂。其中，优选副反应少的叔胺。对叔胺没有特别限制，可以是烷基胺、芳基胺、环烷基胺中的任一者，具体而言，例如可以举出三甲胺、三乙胺、三正丁胺、三戊胺、二异丙基乙胺、二乙基正丁基胺、甲基二正丁基胺、甲基乙基正丁基胺、十二烷基二甲基胺、三苄基胺、三乙醇胺、N,N-二甲基苯胺、N,N-二乙基苯胺、二苯基甲胺、吡啶、二乙基环己胺、三环己胺、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷、1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯、1,5-二氮杂双环[4.3.0]-5-壬烯等。其中，从对水的溶解度、能够收率良好地得到目标产物等出发，更优选三甲胺、三乙胺、三正丁胺、二异丙基乙胺，进一步优选三乙胺。
作为氰酸酯化工序中使用的溶剂的总量，从能够均匀地溶解羟基取代芳香族化合物、有效地制造氰酸酯化合物的观点出发，优选相对于羟基取代芳香族化合物1质量份为2.5～100质量份。
氰酸酯化工序中，对反应液的pH没有特别限制，优选保持pH小于7的状态来进行反应。通过将pH抑制为小于7，有能够抑制酰亚胺基碳酸酯、氰酸酯化合物的聚合物等副产物的生成从而能够有效地制造氰酸酯化合物的倾向。为了保持反应液的pH小于7的状态，优选添加酸的方法，作为该方法，优选在即将进行氰酸酯化工序前的卤化氰溶液中加入酸、反应中适宜地用pH计进行测定并且向反应系中添加酸，从而得以保持pH小于7的状态。作为此时使用的酸不限于以下，例如可以举出盐酸、硝酸、硫酸、磷酸等无机酸；乙酸、乳酸、丙酸等有机酸。
从抑制酰亚胺基碳酸酯、氰酸酯化合物的聚合物以及二烷基氰基酰胺等副产物的生成的观点、抑制反应液的凝结的观点、以及使用作为卤化氰的氯化氰时抑制氯化氰挥发的观点出发，氰酸酯化工序中的反应温度通常可以设为-20～50℃，优选为-15～15℃，更优选为-10～10℃。
氰酸酯化工序中的反应压力可以是常压，也可以是加压。根据需要，也可以向体系内通入氮气、氦气、氩气等非活性气体。
另外，对反应时间没有特别限制，前述接触方法为(A)和(B)时的注入时间以及为(C)时的接触时间，优选为1分钟～20小时，更优选为3分钟～10小时。而且，优选其后一边保持反应温度10分钟～10小时，一边进行搅拌。通过设为这样的范围，趋于能够更经济地且工业化地得到目标氰酸酯化合物。
氰酸酯化工序中的反应的进度可以用液相色谱法或IR光谱法等进行分析。副产的二氰、二烷基氰基酰胺等挥发成分可以用气相色谱法进行分析。
反应结束后，通过进行通常的后处理操作以及根据需要而进行分离·纯化操作，从而能够对目标氰酸酯化合物进行离析。具体而言，从反应液将包含氰酸酯化合物的有机溶剂层分馏，水洗后进行浓缩、沉淀化或晶析，或者水洗后进行溶剂置换即可。清洗时，为了去除过量的胺类，也可以采用使用稀盐酸等酸性水溶液的方法。为了从被充分清洗的反应液去除水分，可以使用硫酸钠、硫酸镁等通常的方法来进行干燥操作。浓缩和溶剂置换时，为了抑制氰酸酯化合物的聚合，在减压下、90℃以下的温度下进行加热而将有机溶剂蒸馏去除。沉淀化或晶析时，可以使用溶解度低的溶剂。例如可以采用将醚系溶剂、己烷等烃系溶剂或醇系溶剂滴加到反应溶液中或反向注入的方法。为了清洗得到的粗产物，可以采用将反应液的浓缩物、沉淀的晶体用醚系溶剂、己烷等烃系溶剂或醇系溶剂进行清洗的方法。可以将反应溶液浓缩而得到晶体，将所述晶体再次溶解之后进行重结晶。另外，进行晶析时，也可以将反应液简单地进行浓缩或冷却。
[式(1)所示的化合物的纯化方法]
对于上述式(1)所示的化合物，为了进一步提高纯度并且减少残留金属量，也可以根据需要进一步进行纯化。另外，从减少由酸催化剂和催化助剂的残留导致的光刻用下层膜形成用组合物的保存稳定性的降低、由碱性催化剂的残留导致的光刻用下层膜形成用组合物的灵敏度的降低的观点出发，也可以进行旨在减少上述催化剂的残留量的纯化。
对于纯化，只要式(1)所示的化合物不改性，就可以通过公知的方法来进行，没有特别限制，例如可以举出：用水清洗的方法；用酸性水溶液清洗的方法；用碱性水溶液清洗的方法；用离子交换树脂处理的方法；用硅胶柱色谱法处理的方法等。这些纯化方法优选将2种以上组合而进行。在后对用酸性水溶液清洗的纯化方法详述。
对酸性水溶液、碱性水溶液、离子交换树脂和硅胶柱色谱法没有特别限制，可以根据应去除的金属、酸性化合物和/或碱性化合物的量、种类，要纯化的式(1)所示的化合物的种类等来适宜地选择最佳的酸性水溶液、碱性水溶液、离子交换树脂和硅胶柱色谱法。例如，作为酸性水溶液，可以举出浓度为0.01～10mol/L的盐酸、硝酸、乙酸水溶液；作为碱性水溶液，可以举出浓度为0.01～10mol/L的氨水溶液；作为离子交换树脂，可以举出阳离子交换树脂、例如Organo Corporation制造的Amberlyst 15J-HG Dry等。
上述纯化后也可以进行干燥。干燥可以通过公知的方法来进行，没有特别限制，可以举出在式(1)所示的化合物不改性的条件下进行真空干燥、热风干燥的方法等。
[用酸性水溶液进行清洗的纯化方法]
对用酸性水溶液清洗上述式(1)所示的化合物而纯化的方法没有特别限制，例如可以举出以下叙述的方法。
首先，通过包括如下工序的方法而能够对式(1)所示的化合物进行纯化：将式(1)所示的化合物溶解于不与水任意混和的有机溶剂中，接着使该溶液与酸性水溶液接触而进行提取处理，从而将包含该化合物和有机溶剂的溶液(B)中所含金属成分转移到水相中，然后分离有机相和水相。通过该纯化，本实施方式的光刻用下层膜形成用组合物的各种金属的含量趋于减少。
对不与水任意混合的上述有机溶剂没有特别限制，优选能够安全地应用于半导体制造工艺的有机溶剂。使用的有机溶剂的量相对于使用的该化合物，通常使用1～100质量倍左右。
所使用的有机溶剂的具体例子不限于以下，可以举出二乙醚、二异丙基醚等醚类；乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸异戊酯等酯类；甲乙酮、甲基异丁酮、乙基异丁酮、环己酮、环戊酮、2-庚酮、2-戊酮等酮类；乙二醇单乙醚乙酸酯、乙二醇单丁醚乙酸酯、丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇单乙醚乙酸酯等二醇醚乙酸酯类；正己烷、正庚烷等脂肪族烃类；甲苯、二甲苯等芳香族烃类；二氯甲烷、氯仿等卤化烃类等。其中，优选甲苯、2-庚酮、环己酮、环戊酮、甲基异丁酮、丙二醇单甲醚乙酸酯、乙酸乙酯等，特别优选环己酮、丙二醇单甲醚乙酸酯。这些有机溶剂可以分别单独使用，或者可以将2种以上混合而使用。
作为上述酸性的水溶液，可以从通常已知的将有机、无机系化合物溶解于水中而成的水溶液中适宜地进行选择。上述酸性的水溶液的具体例子不限于以下，可以举出将盐酸、硫酸、硝酸、磷酸等无机酸溶解于水中而成的水溶液；或将乙酸、丙酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、富马酸、马来酸、酒石酸、柠檬酸、甲磺酸、苯酚磺酸、对甲苯磺酸、三氟乙酸等有机酸溶解于水中而成的水溶液。这些酸性的水溶液可以分别单独使用，或者将2种以上组合而使用。这些酸性的水溶液中，优选硫酸、硝酸以及乙酸、草酸、酒石酸、柠檬酸等羧酸的水溶液，更优选硫酸、草酸、酒石酸、柠檬酸的水溶液，进一步优选草酸的水溶液。可以认为，草酸、酒石酸、柠檬酸等多元羧酸与金属离子配位而产生螯合效果，因此能够进一步去除金属。另外，此处使用的水根据本实施方式的目的，优选金属含量少的水，例如优选离子交换水等。
对上述酸性的水溶液的pH没有特别限制，考虑到对使用的化合物或树脂的影响，优选调节水溶液的酸度。通常，pH范围为0～5左右，pH优选为0～3左右。
对上述酸性的水溶液的用量没有特别限制，从减少用于去除金属的提取次数的观点以及考虑总体的液量而确保操作性的观点出发，优选调节该用量。水溶液的用量通常相对于使用的化合物或树脂的溶液为10～200质量％，优选为20～100质量％。
优选将包含式(1)所示的化合物和不与水任意混合的有机溶剂的溶液(B)与上述酸性的水溶液接触来提取金属成分。
进行上述提取处理时的温度通常为20～90℃，优选为30～80℃的范围。提取操作例如可以通过搅拌等充分混合之后进行静置来进行。由此，包含所使用的该化合物和有机溶剂的溶液中所含金属成分转移到水相中。另外，通过本操作，溶液的酸度降低，所使用的该化合物的变质趋于被抑制。
提取处理后，分离为包含所使用的该化合物和有机溶剂的溶液相以及水相，通过倾析等来回收包含有机溶剂的溶液是优选的。对静置的时间没有特别限制，从更良好地分离包含有机溶剂的溶液相和水相的观点出发，优选调节该静置的时间。通常，静置的时间为1分钟以上，优选为10分钟以上，更优选为30分钟以上。另外，提取处理也可以是仅1次，但将混合、静置、分离这样的操作重复多次进行也是有效的。
优选的是，在使用酸性的水溶液来进行这样的提取处理时，在进行该处理之后，从该水溶液提取，将回收的包含有机溶剂的溶液进一步供于利用水的提取处理。这样的利用水的提取操作例如可以通过搅拌等充分混合之后进行静置来进行。然后，所得溶液分离为包含化合物和有机溶剂的溶液相以及水相，因此通过倾析等来回收溶液相。另外，此处所使用的水根据本实施方式的目的，优选金属含量少的水、例如为离子交换水等。提取处理也可以是仅1次，但将混合、静置、分离这样的操作多次重复来进行也是有效的。另外，对提取处理中的两者的使用比率、温度、时间等条件没有特别限制，与先前的酸性的水溶液的接触处理的情况相同也无妨。
能够混入到如此得到的包含该化合物和有机溶剂的溶液中的水分可通过实施减压蒸馏等操作而容易地去除。另外，可根据需要加入有机溶剂，将化合物的浓度调节为任意的浓度。
对从得到的包含有机溶剂的溶液离析该化合物的方法没有特别限制，例如可以用减压去除、利用再沉淀的分离及它们的组合等公知的方法来进行。可根据需要进一步进行浓缩操作、过滤操作、离心分离操作、干燥操作等公知的处理。
[溶剂成分(S)]
作为本实施方式的光刻用下层膜形成用组合物中使用的溶剂(溶剂成分(S))，只要是至少溶解式(1)所示的化合物的溶剂，就可以适宜地使用公知的溶剂。作为溶剂成分(S)的具体例子，可以举出丙酮、甲乙酮、甲基异丁酮、环己酮等酮系溶剂；丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯等溶纤剂系溶剂；乳酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异戊酯、乳酸乙酯、甲氧基丙酸甲酯、羟基异丁酸甲酯等酯系溶剂；甲醇、乙醇、异丙醇、1-乙氧基-2-丙醇等醇系溶剂；甲苯、二甲苯、茴香醚等芳香族系烃等，但不限于此。这些溶剂可以单独使用1种或者将2种以上组合而使用。
上述溶剂中，从安全性的观点出发，优选环己酮、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、乳酸乙酯、羟基异丁酸甲酯、茴香醚。
对溶剂成分(S)的含量没有特别限制，从溶解性和制膜上的观点出发，相对于除溶剂成分(S)以外的成分(A)(即，包含式(1)所示的化合物的成分)100质量份，优选为25～9900质量份，更优选为150～4900质量份，进一步优选为400～4900质量份。
[交联剂、产酸剂、其它的成分]
对于本实施方式的光刻用下层膜形成用组合物，除上述式(1)所示的化合物和溶剂成分(S)以外，根据需要，也可以包含交联剂、产酸剂、其它的成分。下面，对这些任意成分进行说明。
本实施方式的光刻用下层膜形成用组合物中，从抑制混合等的观点出发，优选成分(A)含有交联剂。作为本实施方式中可使用的交联剂的具体例子，可以举出三聚氰胺化合物、胍胺化合物、甘脲化合物、脲化合物、环氧化合物、硫代环氧化合物、异氰酸酯化合物、叠氮基化合物、包含烯基醚基等双键的化合物，且具有选自羟甲基、烷氧基甲基、酰氧基甲基中的至少一个基团作为取代基(交联性基团)等，但不特别限于此。需要说明的是，这些交联剂可以单独使用1种或者将2种以上组合而使用。另外，它们也可以作为添加剂使用。需要说明的是，也可以将上述交联性基团作为侧基导入式(1)所示的化合物中。另外，包含羟基的化合物也可以作为交联剂使用。
三聚氰胺化合物的具体例子不限于以下，可以举出六羟甲基三聚氰胺、六甲氧基甲基三聚氰胺、六羟甲基三聚氰胺的1～6个羟甲基被甲氧基甲基化的化合物或其混合物；六甲氧基乙基三聚氰胺、六酰氧基甲基三聚氰胺、六羟甲基三聚氰胺的羟甲基的1～6个被酰氧基甲基化的化合物或其混合物等。环氧化合物的具体例子不限于以下，可以举出三(2,3-环氧丙基)异氰脲酸酯、三羟甲基甲烷三缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、三羟乙基乙烷三缩水甘油醚等。
胍胺化合物的具体例子不限于以下，可以举出四羟甲基胍胺、四甲氧基甲基胍胺、四羟甲基胍胺的1～4个羟甲基被甲氧基甲基化的化合物或其混合物；四甲氧基乙基胍胺、四酰氧基胍胺、四羟甲基胍胺的1～4个羟甲基被酰氧基甲基化的化合物或其混合物等。甘脲化合物的具体例子不限于以下，可以举出四羟甲基甘脲、四甲氧基甘脲、四甲氧基甲基甘脲、四羟甲基甘脲的羟甲基的1～4个被甲氧基甲基化的化合物或其混合物；四羟甲基甘脲的羟甲基的1～4个被酰氧基甲基化的化合物或其混合物等。脲化合物的具体例子不限于以下，可以举出四羟甲基脲、四甲氧基甲基脲、四羟甲基脲的1～4个羟甲基被甲氧基甲基化的化合物或其混合物；四甲氧基乙基脲等。
包含烯基醚基的化合物的具体例子不限于以下，可以举出：乙二醇二乙烯基醚、三乙二醇二乙烯基醚、1,2-丙二醇二乙烯基醚、1,4-丁二醇二乙烯基醚、四亚甲基二醇二乙烯基醚、新戊二醇二乙烯基醚、三羟甲基丙烷三乙烯基醚、己二醇二乙烯基醚、1,4-环己二醇二乙烯基醚、季戊四醇三乙烯基醚、季戊四醇四乙烯基醚、山梨糖醇四乙烯基醚、山梨糖醇五乙烯基醚、三羟甲基丙烷三乙烯基醚等。
本实施方式的光刻用下层膜形成用组合物中，对交联剂的含量没有特别限制，相对于上述式(1)所示的化合物100质量份，优选为0～50质量份，更优选为0～40质量份。通过设为上述优选的范围，趋于能够抑制与抗蚀层的混合现象的产生，另外，防反射效果趋于提高、交联后的膜形成性趋于提高。
本实施方式的光刻用下层膜形成用组合物中，从进一步促进利用热的交联反应等的观点出发，优选成分(A)含有产酸剂。作为产酸剂，已知有利用热分解而产生酸的物质、利用光照射而产生酸的物质等，可以使用任意的产酸剂。
作为产酸剂，可以举出：
1)下述通式(P1a-1)、P1a-2)、(P1a-3)或(P1b)的鎓盐，
2)下述通式(P2)的重氮甲烷衍生物，
3)下述通式(P3)的乙二肟衍生物，
4)下述通式(P4)的双砜衍生物，
5)下述通式(P5)的N-羟基酰亚胺化合物的磺酸酯，
6)β-酮磺酸(β-ketosulfone acid)衍生物，
7)二砜衍生物，
8)硝基苄基磺酸酯衍生物，
9)磺酸酯衍生物
等，但不限于此。需要说明的是，这些产酸剂可以单独使用1种或者将2种以上组合而使用。
(上述式中，R101a、R101b、R101c各自独立地表示碳数1～12的直链状、支链状或环状的烷基、烯基、氧代烷基或氧代烯基；碳数6～20的芳基；或碳数7～12的芳烷基或芳基氧代烷基，这些基团的氢原子的一部分或全部任选被烷氧基等取代。另外，R101b和R101c任选形成环，形成环时，R101b、R101c各自独立地表示碳数1～6的亚烷基。K-表示非亲核性反离子。R101d、R101e、R101f、R101g各自独立地在R101a、R101b、R101c上加上氢原子而示出。R101d与R101e、R101d与R101e与R101f任选形成环，形成环时，R101d与R101e以及R101d与R101e与R101f表示碳数3～10的亚烷基，或者表示环中具有式中的氮原子的杂芳香族环。)
上述R101a、R101b、R101c、R101d、R101e、R101f、R101g任选彼此相同或不同。具体而言，烷基不限于以下，例如可以举出：甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基、辛基、环戊基、环己基、环庚基、环丙基甲基、4-甲基环己基、环己基甲基、降冰片基、金刚烷基等。烯基不限于以下，例如可以举出乙烯基、烯丙基、丙烯基、丁烯基、己烯基、环己烯基等。氧代烷基不限于以下，例如可以举出2-氧代环戊基、2-氧代环己基等、2-氧代丙基、2-环戊基-2-氧代乙基、2-环己基-2-氧代乙基、2-(4-甲基环己基)-2-氧代乙基等。氧代烯基不限于以下，例如可以举出2-氧代-4-环己烯基、2-氧代-4-丙烯基等。芳基不限于以下，例如可以举出苯基、萘基等、对甲氧基苯基、间甲氧基苯基、邻甲氧基苯基、乙氧基苯基、对叔丁氧基苯基、间叔丁氧基苯基等烷氧基苯基；2-甲基苯基、3-甲基苯基、4-甲基苯基、乙苯基、4-叔丁基苯基、4-丁基苯基、二甲基苯基等烷基苯基；甲基萘基、乙基萘基等烷基萘基；甲氧基萘基、乙氧基萘基等烷氧基萘基；二甲基萘基、二乙基萘基等二烷基萘基；二甲氧基萘基、二乙氧基萘基等二烷氧基萘基等。芳烷基不限于以下，例如可以举出苄基、苯基乙基、苯乙基等。芳基氧代烷基不限于以下，例如可以举出2-苯基-2-氧代乙基、2-(1-萘基)-2-氧代乙基、2-(2-萘基)-2-氧代乙基等2-芳基-2-氧代乙基等。作为K-的非亲核性反离子不限于以下，例如可以举出氯化物离子、溴化物离子等卤化物离子；三氟甲磺酸酯、1,1,1-三氟乙烷磺酸酯、九氟丁烷磺酸酯等氟烷基磺酸酯；甲苯磺酸酯、苯磺酸酯、4-氟苯磺酸酯、1,2,3,4,5-五氟苯磺酸酯等芳基磺酸酯；甲磺酸酯(mesylate)、丁烷磺酸酯等烷基磺酸酯等。
另外，R101d、R101e、R101f、R101g为环中具有式中的氮原子的杂芳香族环时，作为该杂芳香族环，可以例示出：咪唑衍生物(例如咪唑、4-甲基咪唑、4-甲基-2-苯基咪唑等)、吡唑衍生物、呋咱(furazan)衍生物、吡咯啉衍生物(例如吡咯啉、2-甲基-1-吡咯啉等)、吡咯烷衍生物(例如吡咯烷、N-甲基吡咯烷、吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮等)、咪唑啉衍生物、咪唑啉啶衍生物、吡啶衍生物(例如吡啶、甲基吡啶、乙基吡啶、丙基吡啶、丁基吡啶、4-(1-丁基戊基)吡啶、二甲基吡啶、三甲基吡啶、三乙基吡啶、苯基吡啶、3-甲基-2-苯基吡啶、4-叔丁基吡啶、二苯基吡啶、苄基吡啶、甲氧基吡啶、丁氧基吡啶、二甲氧基吡啶、1-甲基-2-吡啶酮、4-吡咯烷基吡啶、1-甲基-4-苯基吡啶、2-(1-乙基丙基)吡啶、氨基吡啶、二甲基氨基吡啶等)、哒嗪衍生物、嘧啶衍生物、吡嗪衍生物、吡唑啉衍生物、吡唑烷衍生物、哌啶衍生物、哌嗪衍生物、吗啉衍生物、吲哚衍生物、异吲哚衍生物、1H-吲唑衍生物、吲哚啉衍生物、喹啉衍生物(例如喹啉、3-氰基喹啉等)、异喹啉衍生物、噌啉衍生物、喹唑啉衍生物、喹喔啉衍生物、酞嗪衍生物、嘌呤衍生物、喋啶衍生物、咔唑衍生物、菲啶衍生物、吖啶衍生物、吩嗪衍生物、1,10-菲绕啉衍生物、腺嘌呤衍生物、腺苷衍生物、鸟嘌呤衍生物、鸟苷衍生物、尿嘧啶衍生物、尿苷衍生物等。
上述式(P1a-1)和式(P1a-2)的鎓盐具有作为光产酸剂和热产酸剂的功能。上述式(P1a-3)的鎓盐具有作为热产酸剂的功能。
(式(P1b)中，R102a、R102b各自独立地表示碳数1～8的直链状、支链状或环状的烷基。R103表示碳数1～10的直链状、支链状或环状的亚烷基。R104a、R104b各自独立地表示碳数3～7的2-氧代烷基。K-表示非亲核性反离子。)
上述R102a、R102b的具体例子不限于以下，可以举出：甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基、辛基、环戊基、环己基、环丙基甲基、4-甲基环己基、环己基甲基等。R103的具体例子不限于以下，可以举出：亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基、亚庚基、亚辛基、亚壬基、1,4-环亚己基、1,2-环亚己基、1,3-环亚戊基、1,4-环亚辛基、1,4-环己烷二亚甲基等。R104a、R104b的具体例子不限于以下，可以举出2-氧代丙基、2-氧代环戊基、2-氧代环己基、2-氧代环庚基等。K-可以举出与式(P1a-1)、(P1a-2)和(P1a-3)中说明的离子同样的离子。
上述式(P2)中，R105，R106各自独立地表示碳数1～12的直链状、支链状或环状的烷基或卤化烷基、碳数6～20的芳基或卤化芳基、或碳数7～12的芳烷基。
R105、R106的烷基不限于以下，例如可以举出：甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基、辛基、戊基、环戊基、环己基、环庚基、降冰片基、金刚烷基等。卤化烷基不限于以下，例如可以举出三氟甲基、1,1,1-三氟乙基、1,1,1-三氯乙基、九氟丁基等。芳基不限于以下，例如可以举出：苯基、对甲氧基苯基、间甲氧基苯基、邻甲氧基苯基、乙氧基苯基、对叔丁氧基苯基、间叔丁氧基苯基等烷氧基苯基；2-甲基苯基、3-甲基苯基、4-甲基苯基、乙苯基、4-叔丁基苯基、4-丁基苯基、二甲基苯基等烷基苯基等。卤化芳基不限于以下，例如可以举出氟苯基、氯苯基、1,2,3,4,5-五氟苯基等。芳烷基不限于以下，例如可以举出苄基、苯乙基等。
上述式(P3)中，R107、R108、R109各自独立地表示碳数1～12的直链状、支链状或环状的烷基或卤化烷基；碳数6～20的芳基或卤化芳基；或碳数7～12的芳烷基。R108、R109任选彼此键合而形成环状结构，形成环状结构时，R108、R109各自独立地表示碳数1～6的直链状或支链状的亚烷基。
作为R107、R108、R109的烷基、卤化烷基、芳基、卤化芳基、芳烷基，可以举出与R105、R106中说明的基团同样的基团。需要说明的是，R108、R109的亚烷基不限于以下，例如可以举出亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚己基等。
上述式(P4)中，R101a、R101b与上述相同。
上述式(P5)中，R110表示碳数6～10的亚芳基、碳数1～6的亚烷基或碳数2～6的亚烯基。这些基团的氢原子的一部分或全部也可以还被碳数1～4的直链状或支链状的烷基或烷氧基、硝基、乙酰基或苯基取代。R111表示碳数1～8的直链状、支链状或取代的烷基、烯基或烷氧基烷基、苯基或萘基。这些基团的氢原子的一部分或全部也可以还被碳数1～4的烷基或烷氧基、硝基、乙酰基或苯基取代。R111表示碳数1～8的直链状、支链状或取代的烷基、烯基或烷氧基烷基、苯基或萘基。这些基团的氢原子的一部分或全部也可以还被碳数1～4的烷基或烷氧基；碳数1～4的烷基、烷氧基、任选被硝基或乙酰基取代的苯基；碳数3～5的杂芳香族基；或氯原子、氟原子取代。
此处，R110的亚芳基不限于以下，例如可以举出1,2-亚苯基、1,8-亚萘基等。亚烷基不限于以下，例如可以举出亚甲基、亚乙基、三亚甲基、四亚甲基、苯基亚乙基、降冰片烷-2,3-二基等。亚烯基不限于以下，例如可以举出1,2-亚乙烯基、1-苯基-1,2-亚乙烯基、5-降冰片烯-2,3-二基等。作为R111的烷基，可以举出与R101a～R101c相同的基团。烯基不限于以下，例如可以举出乙烯基、1-丙烯基、烯丙基、1-丁烯基、3-丁烯基、异丙烯基、1-戊烯基、3-戊烯基、4-戊烯基、二甲基烯丙基、1-己烯基、3-己烯基、5-己烯基、1-庚烯基、3-庚烯基、6-庚烯基、7-辛烯基等。烷氧基烷基不限于以下，例如可以举出甲氧基甲基、乙氧基甲基、丙氧基甲基、丁氧基甲基、戊氧基甲基、己氧基甲基、庚氧基甲基、甲氧基乙基、乙氧基乙基、丙氧基乙基、丁氧基乙基、戊氧基乙基、己氧基乙基、甲氧基丙基、乙氧基丙基、丙氧基丙基、丁氧基丙基、甲氧基丁基、乙氧基丁基、丙氧基丁基、甲氧基戊基、乙氧基戊基、甲氧基己基、甲氧基庚基等。
需要说明的是，任选被进一步取代的碳数1～4的烷基不限于以下，例如可以举出甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基等。碳数1～4的烷氧基不限于以下，例如可以举出甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基等。碳数1～4的烷基、烷氧基、任选被硝基或乙酰基取代的苯基不限于以下，例如可以举出苯基、甲苯基、对叔丁氧基苯基、对乙酰基苯基、对硝基苯基等。碳数3～5的杂芳香族基不限于以下，例如可以举出吡啶基、呋喃基等。
产酸剂的具体例子不限于以下，可以举出：三氟甲磺酸四甲基铵、九氟丁烷磺酸四甲基铵、九氟丁烷磺酸三乙基铵、九氟丁烷磺酸吡啶鎓、樟脑磺酸三乙基铵、樟脑磺酸吡啶鎓、九氟丁烷磺酸四正丁基铵、九氟丁烷磺酸四苯基铵、对甲苯磺酸四甲基铵、三氟甲磺酸二苯基碘鎓、三氟甲磺酸(对叔丁氧基苯基)苯基碘鎓、对甲苯磺酸二苯基碘鎓、对甲苯磺酸(对叔丁氧基苯基)苯基碘鎓、三氟甲磺酸三苯基锍、三氟甲磺酸(对叔丁氧基苯基)二苯基锍、三氟甲磺酸双(对叔丁氧基苯基)苯基锍、三氟甲磺酸三(对叔丁氧基苯基)锍、对甲苯磺酸三苯基锍、对甲苯磺酸(对叔丁氧基苯基)二苯基锍、对甲苯磺酸双(对叔丁氧基苯基)苯基锍、对甲苯磺酸三(对叔丁氧基苯基)锍、九氟丁烷磺酸三苯基锍、丁烷磺酸三苯基锍、三氟甲磺酸三甲基锍、对甲苯磺酸三甲基锍、三氟甲磺酸环己基甲基(2-氧代环己基)锍、对甲苯磺酸环己基甲基(2-氧代环己基)锍、三氟甲磺酸二甲基苯基锍、对甲苯磺酸二甲基苯基锍、三氟甲磺酸二环己基苯基锍、对甲苯磺酸二环己基苯基锍、三氟甲磺酸三萘基锍、三氟甲磺酸环己基甲基(2-氧代环己基)锍、三氟甲磺酸(2-降冰片基)甲基(2-氧代环己基)锍、亚乙基双[甲基(2-氧代环戊基)锍三氟甲烷磺酸酯]、1,2’-萘基羰基甲基四氢噻吩三氟甲磺酸酯等鎓盐；双(苯磺酰基)重氮甲烷、双(对甲苯磺酰基)重氮甲烷、双(二甲苯磺酰基)重氮甲烷、双(环己基磺酰基)重氮甲烷、双(环戊基磺酰基)重氮甲烷、双(正丁基磺酰基)重氮甲烷、双(异丁基磺酰基)重氮甲烷、双(仲丁基磺酰基)重氮甲烷、双(正丙基磺酰基)重氮甲烷、双(异丙基磺酰基)重氮甲烷、双(叔丁基磺酰基)重氮甲烷、双(正戊基磺酰基)重氮甲烷、双(异戊基磺酰基)重氮甲烷、双(仲戊基磺酰基)重氮甲烷、双(叔戊基磺酰基)重氮甲烷、1-环己基磺酰基-1-(叔丁基磺酰基)重氮甲烷、1-环己基磺酰基-1-(叔戊基磺酰基)重氮甲烷、1-叔戊基磺酰基-1-(叔丁基磺酰基)重氮甲烷等重氮甲烷衍生物；双(对甲苯磺酰基)-α-二甲基乙二肟、双(对甲苯磺酰基)-α-二苯基乙二肟、双(对甲苯磺酰基)-α-二环己基乙二肟、双(对甲苯磺酰基)-2,3-戊二酮乙二肟、双(对甲苯磺酰基)-2-甲基-3,4-戊二酮乙二肟、双(正丁烷磺酰基)-α-二甲基乙二肟、双(正丁烷磺酰基)-α-二苯基乙二肟、双(正丁烷磺酰基)-α-二环己基乙二肟、双(正丁烷磺酰基)-2,3-戊二酮乙二肟、双(正丁烷磺酰基)-2-甲基-3,4-戊二酮乙二肟、双(甲烷磺酰基)-α-二甲基乙二肟、双(三氟甲烷磺酰基)-α-二甲基乙二肟、双(1,1,1-三氟乙烷磺酰基)-α-二甲基乙二肟、双(叔丁烷磺酰基)-α-二甲基乙二肟、双(全氟辛烷磺酰基)-α-二甲基乙二肟、双(环己烷磺酰基)-α-二甲基乙二肟、双(苯磺酰基)-α-二甲基乙二肟、双(p-氟苯磺酰基)-α-二甲基乙二肟、双(p-叔丁基苯磺酰基)-α-二甲基乙二肟、双(二甲苯磺酰基)-α-二甲基乙二肟、双(樟脑磺酰基)-α-二甲基乙二肟等乙二肟衍生物；双萘基磺酰基甲烷、双三氟甲基磺酰基甲烷、双甲基磺酰基甲烷、双乙基磺酰基甲烷、双丙基磺酰基甲烷、双异丙基磺酰基甲烷、双对甲苯磺酰基甲烷、双苯磺酰基甲烷等双砜衍生物；2-环己基羰基-2-(对甲苯磺酰基)丙烷、2-异丙基羰基-2-(对甲苯磺酰基)丙烷等β-酮砜(ketosulphone)衍生物；二苯基二砜衍生物、二环己基二砜衍生物等二砜衍生物、对甲苯磺酸2,6-二硝基苄基酯、对甲苯磺酸2,4-二硝基苄基酯等硝基苄基磺酸酯衍生物；1,2,3-三(甲烷磺酰基氧基)苯、1,2,3-三(三氟甲烷磺酰基氧基)苯、1,2,3-三(对甲苯磺酰基氧基)苯等磺酸酯衍生物；N-羟基琥珀酰亚胺甲磺酸酯、N-羟基琥珀酰亚胺三氟甲磺酸酯、N-羟基琥珀酰亚胺乙烷磺酸酯、N-羟基琥珀酰亚胺1-丙烷磺酸酯、N-羟基琥珀酰亚胺2-丙烷磺酸酯、N-羟基琥珀酰亚胺1-戊烷磺酸酯、N-羟基琥珀酰亚胺1-辛烷磺酸酯、N-羟基琥珀酰亚胺对甲苯磺酸酯、N-羟基琥珀酰亚胺对甲氧基苯磺酸酯、N-羟基琥珀酰亚胺2-氯乙烷磺酸酯、N-羟基琥珀酰亚胺苯磺酸酯、N-羟基琥珀酰亚胺-2,4,6-三甲基苯磺酸酯、N-羟基琥珀酰亚胺1-萘磺酸酯、N-羟基琥珀酰亚胺2-萘磺酸酯、N-羟基-2-苯基琥珀酰亚胺甲磺酸酯、N-羟基马来酰亚胺甲磺酸酯、N-羟基马来酰亚胺乙烷磺酸酯、N-羟基-2-苯基马来酰亚胺甲磺酸酯、N-羟基戊二酰亚胺甲磺酸酯、N-羟基戊二酰亚胺苯磺酸酯、N-羟基酞酰亚胺甲磺酸酯、N-羟基酞酰亚胺苯磺酸酯、N-羟基酞酰亚胺三氟甲磺酸酯、N-羟基酞酰亚胺对甲苯磺酸酯、N-羟基萘亚甲基酰亚胺甲磺酸酯、N-羟基萘亚甲基酰亚胺苯磺酸酯、N-羟基-5-降冰片烯-2,3-二羧基酰亚胺甲磺酸酯、N-羟基-5-降冰片烯-2,3-二羧基酰亚胺三氟甲磺酸酯、N-羟基-5-降冰片烯-2,3-二羧基酰亚胺对甲苯磺酸酯等N-羟基酰亚胺化合物的磺酸酯衍生物等。
其中，特别优选使用：三氟甲磺酸三苯基锍、三氟甲磺酸(对叔丁氧基苯基)二苯基锍、三氟甲磺酸三(对叔丁氧基苯基)锍、对甲苯磺酸三苯基锍、对甲苯磺酸(对叔丁氧基苯基)二苯基锍、对甲苯磺酸三(对叔丁氧基苯基)锍、三氟甲磺酸三萘基锍、三氟甲磺酸环己基甲基(2-氧代环己基)锍、三氟甲磺酸(2-降冰片基)甲基(2-氧代环己基)锍、1,2’-萘基羰基甲基四氢噻吩三氟甲磺酸酯等鎓盐；双(苯磺酰基)重氮甲烷、双(对甲苯磺酰基)重氮甲烷、双(环己基磺酰基)重氮甲烷、双(正丁基磺酰基)重氮甲烷、双(异丁基磺酰基)重氮甲烷、双(仲丁基磺酰基)重氮甲烷、双(正丙基磺酰基)重氮甲烷、双(异丙基磺酰基)重氮甲烷、双(叔丁基磺酰基)重氮甲烷等重氮甲烷衍生物；双(对甲苯磺酰基)-α-二甲基乙二肟、双(正丁烷磺酰基)-α-二甲基乙二肟等乙二肟衍生物、双萘基磺酰基甲烷等双砜衍生物；N-羟基琥珀酰亚胺甲磺酸酯、N-羟基琥珀酰亚胺三氟甲磺酸酯、N-羟基琥珀酰亚胺1-丙烷磺酸酯、N-羟基琥珀酰亚胺2-丙烷磺酸酯、N-羟基琥珀酰亚胺1-戊烷磺酸酯、N-羟基琥珀酰亚胺对甲苯磺酸酯、N-羟基萘亚甲基酰亚胺甲磺酸酯、N-羟基萘亚甲基酰亚胺苯磺酸酯等N-羟基酰亚胺化合物的磺酸酯衍生物等。
本实施方式的光刻用下层膜形成用组合物中，对产酸剂的含量没有特别限制，相对于上述式(1)所示的化合物100质量份优选为0～50质量份，更优选为0～40质量份。通过设为上述优选的范围，交联反应趋于提高，另外，趋于能够抑制与抗蚀层的混合现象的产生。
而且，本实施方式的光刻用下层膜形成用组合物中，从提高保存稳定性等观点出发，成分(A)优选含有碱性化合物。
碱性化合物发挥用于防止由产酸剂微量产生的酸进行交联反应的、对酸的猝灭剂的作用。作为这样的碱性化合物，例如可以举出：脂肪族伯胺、脂肪族仲胺或脂肪族叔胺类、混合胺类、芳香族胺类、杂环胺类、具有羧基的含氮化合物、具有磺酰基的含氮化合物、具有羟基的含氮化合物、具有羟基苯基的含氮化合物、醇性含氮化合物、酰胺衍生物、酰亚胺衍生物等，但不限于此。
具体而言，脂肪族伯胺类的具体例子不限于以下，可以举出：氨、甲胺、乙胺、正丙胺、异丙胺、正丁胺、异丁胺、仲丁胺、叔丁胺、戊胺、叔戊胺、环戊胺、己胺、环己胺、庚胺、辛胺、壬胺、癸胺、十二烷基胺、十六烷基胺、亚甲基二胺、亚乙基二胺、四亚乙基五胺等。脂肪族仲胺类的具体例子不限于以下，可以举出：二甲胺、二乙胺、二正丙胺、二异丙胺、二正丁胺、二异丁胺、二仲丁胺、二戊胺、二环戊胺、二己胺、二环己胺、二庚胺、二辛胺、二壬胺、二癸胺、二(十二烷基)胺、二(十六烷基)胺、N,N-二甲基亚甲基二胺、N,N-二甲基亚乙基二胺、N,N-二甲基四亚乙基五胺等。脂肪族叔胺类的具体例子不限于以下，可以举出：三甲胺、三乙胺、三正丙胺、三异丙胺、三正丁胺、三异丁胺、三仲丁胺、三戊胺、三环戊胺、三己胺、三环己胺、三庚胺、三辛胺、三壬胺、三癸胺、三(十二烷基)胺、三(十六烷基)胺、N,N,N’,N’-四甲基亚甲基二胺、N,N,N’,N’-四甲基亚乙基二胺、N,N,N’,N’-四甲基四亚乙基五胺等。
另外，混合胺类的具体例子不限于以下，可以举出：二甲基乙胺、甲基乙基丙胺、苄胺、苯乙胺、苄基二甲胺等。芳香族胺类和杂环胺类的具体例子不限于以下，可以举出：苯胺衍生物(例如苯胺、N-甲基苯胺、N-乙基苯胺、N-丙基苯胺、N,N-二甲基苯胺、2-甲基苯胺、3-甲基苯胺、4-甲基苯胺、乙基苯胺、丙基苯胺、三甲基苯胺、2-硝基苯胺、3-硝基苯胺、4-硝基苯胺、2,4-二硝基苯胺、2,6-二硝基苯胺、3,5-二硝基苯胺、N,N-二甲基甲苯胺等)、二苯基(对甲苯基)胺、甲基二苯胺、三苯胺、苯二胺、萘胺、二氨基萘、吡咯衍生物(例如吡咯、2H-吡咯、1-甲基吡咯、2,4-二甲基吡咯、2,5-二甲基吡咯、N-甲基吡咯等)、恶唑衍生物(例如恶唑、异恶唑等)、噻唑衍生物(例如噻唑、异噻唑等)、咪唑衍生物(例如咪唑、4-甲基咪唑、4-甲基-2-苯基咪唑等)、吡唑衍生物、呋咱衍生物、吡咯啉衍生物(例如吡咯啉、2-甲基-1-吡咯啉等)、吡咯烷衍生物(例如吡咯烷、N-甲基吡咯烷、吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮等)、咪唑啉衍生物、咪唑啉啶衍生物、吡啶衍生物(例如吡啶、甲基吡啶、乙基吡啶、丙基吡啶、丁基吡啶、4-(1-丁基戊基)吡啶、二甲基吡啶、三甲基吡啶、三乙基吡啶、苯基吡啶、3-甲基-2-苯基吡啶、4-叔丁基吡啶、二苯基吡啶、苄基吡啶、甲氧基吡啶、丁氧基吡啶、二甲氧基吡啶、1-甲基-2-吡啶酮、4-吡咯烷基吡啶、1-甲基-4-苯基吡啶、2-(1-乙基丙基)吡啶、氨基吡啶、二甲基氨基吡啶等)、哒嗪衍生物、嘧啶衍生物、吡嗪衍生物、吡唑啉衍生物、吡唑烷衍生物、哌啶衍生物、哌嗪衍生物、吗啉衍生物、吲哚衍生物、异吲哚衍生物、1H-吲唑衍生物、吲哚啉衍生物、喹啉衍生物(例如喹啉、3-氰基喹啉等)、异喹啉衍生物、噌啉衍生物、喹唑啉衍生物、喹喔啉衍生物、酞嗪衍生物、嘌呤衍生物、喋啶衍生物、咔唑衍生物、菲啶衍生物、吖啶衍生物、吩嗪衍生物、1,10-菲绕啉衍生物、腺嘌呤衍生物、腺苷衍生物、鸟嘌呤衍生物、鸟苷衍生物、尿嘧啶衍生物、尿苷衍生物等。
而且，具有羧基的含氮化合物的具体例子不限于以下，可以举出：氨基苯甲酸、吲哚羧酸、氨基酸衍生物(例如烟酸、丙氨酸、精氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、组氨酸、异亮氨酸、甘氨酰-亮氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、苯基丙氨酸、苏氨酸、赖氨酸、3-氨基吡嗪-2-羧酸、甲氧基丙氨酸)等。具有磺酰基的含氮化合物的具体例子不限于以下，可以举出：3-吡啶磺酸、对甲苯磺酸吡啶鎓等。具有羟基的含氮化合物、具有羟基苯基的含氮化合物、醇性含氮化合物的具体例子不限于以下，可以举出：2-羟基吡啶、氨基甲酚、2,4-喹啉二醇、3-吲哚甲醇水合物、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-乙基二乙醇胺、N,N-二乙基乙醇胺、三异丙醇胺、2,2’-亚氨基二乙醇、2-氨基乙醇、3-氨基-1-丙醇、4-氨基-1-丁醇、4-(2-羟基乙基)吗啉、2-(2-羟基乙基)吡啶、1-(2-羟基乙基)哌嗪、1-[2-(2-羟基乙氧基)乙基]哌嗪、哌啶乙醇、1-(2-羟基乙基)吡咯烷、1-(2-羟基乙基)-2-吡咯烷酮、3-哌啶基-1,2-丙二醇、3-四氢吡咯-1,2-丙二醇、8-羟基久洛尼定、3-奎宁环醇、3-托品醇、1-甲基-2-吡咯烷乙醇、1-氮丙啶乙醇、N-(2-羟基乙基)酞酰亚胺、N-(2-羟基乙基)异烟碱酰胺等。酰胺衍生物的具体例子不限于以下，可以举出：甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、乙酰胺、N-甲基乙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、丙酰胺、苯酰胺等。酰亚胺衍生物的具体例子不限于以下，可以举出：酞酰亚胺、琥珀酰亚胺、马来酰亚胺等。
本实施方式的光刻用下层膜形成用组合物中，对碱性化合物的含量没有特别限制，相对于上述式(1)所示的化合物100质量份，优选为0～2质量份，更优选为0～1质量份。通过设为上述优选的范围，不过度地有损交联反应而趋于提高保存稳定性。
另外，出于赋予热固化性、控制吸光度的目的，本实施方式的光刻用下层膜形成用组合物也可以含有其它的树脂和/或化合物。作为这样的其它的树脂和/或化合物，可以举出：萘酚树脂、二甲苯树脂萘酚改性树脂、萘树脂的苯酚改性树脂、多羟基苯乙烯、双环戊二烯树脂、(甲基)丙烯酸酯、二甲基丙烯酸酯、三甲基丙烯酸酯、四甲基丙烯酸酯、包含乙烯基萘、聚苊烯等萘环；菲醌、芴等联苯环；噻吩、茚等具有杂原子的杂环的树脂；不含芳香族环的树脂；松香系树脂、环糊精、金刚烷(多元)醇、三环癸烷(多元)醇及其衍生物等包含脂环结构的树脂或化合物等，但不特别限于此。而且，本实施方式的光刻用下层膜形成用组合物也可以含有公知的添加剂。公知的添加剂不限于以下，例如可以举出：紫外线吸收剂、表面活性剂、着色剂，非离子系表面活性剂。
[光刻用下层膜和图案的形成方法]
本实施方式的光刻用下层膜是使用本实施方式的光刻用下层膜形成用组合物而形成的。
另外，本实施方式的抗蚀图案形成方法具有：工序(A-1)：使用本实施方式的光刻用下层膜形成用组合物在基板上形成下层膜；工序(A-2)：在前述下层膜上形成至少1层光致抗蚀层；以及工序(A-3)：在前述第2形成工序之后，对前述光致抗蚀层的规定区域照射辐射线并进行显影。
而且，本实施方式的电路图案形成方法具有：工序(B-1)：使用本实施方式的光刻用下层膜形成用组合物在基板上形成下层膜；工序(B-2)：使用含有硅原子的抗蚀中间层膜材料在前述下层膜上形成中间层膜；工序(B-3)：在前述中间层膜上形成至少1层光致抗蚀层；工序(B-4)：在前述工序(B-3)之后，对前述光致抗蚀层的规定区域照射辐射线并进行显影而形成抗蚀图案；以及工序(B-5)：在前述工序(B-4)之后，将前述抗蚀图案作为掩模对前述中间层膜进行蚀刻，将得到的中间层膜图案作为蚀刻掩模对前述下层膜进行蚀刻，将得到的下层膜图案作为蚀刻掩模对基板进行蚀刻，从而在基板上形成图案。
本实施方式的光刻用下层膜只要是由本实施方式的光刻用下层膜形成用组合物形成的膜，对其形成方法就没有特别限制，可以使用公知的方法。例如，将本实施方式的光刻用下层膜形成用组合物用旋涂、丝网印刷等公知的涂布法或印刷法等涂布于基板上之后，使有机溶剂挥发等而去除，从而能够形成下层膜。
形成下层膜时，为了抑制与上层抗蚀层的混合现象的产生并且促进交联反应，优选进行烘焙。此时，对烘焙温度没有特别限制，优选为80～450℃的范围内，更优选为200～400℃。另外，对烘焙时间也没有特别限制，优选为10～300秒的范围内。需要说明的是，下层膜的厚度可根据要求性能而适宜地进行选择，没有特别限制，通常优选为30～20000nm左右，更优选为50～15000nm。
在基板上制作下层膜之后，对于2层工艺的情况，优选在其上制作含硅的抗蚀层或者由普通的烃形成的单层抗蚀层，对于3层工艺的情况，优选在其上制作含硅的中间层，进而在其上制作不含硅的单层抗蚀层。此时，作为用于形成该抗蚀层的光致抗蚀材料，可以使用公知的材料。
作为2层工艺用的含硅的抗蚀层材料，从氧气蚀刻耐性的观点出发，使用作为基础聚合物的聚倍半硅氧烷衍生物或乙烯基硅烷衍生物等含硅原子的聚合物，而且优选使用有机溶剂、产酸剂、根据需要包含碱性化合物等正型的光致抗蚀材料。此处，作为含硅原子的聚合物，可以使用该种的抗蚀层材料中所使用的公知的聚合物。
作为3层工艺用的含硅的中间层，优选使用聚倍半硅氧烷基质的中间层。对中间层带来作为防反射膜的效果，从而趋于能够有效地抑制反射。例如，在193nm曝光用工艺中，作为下层膜而使用大量包含芳香族基且基板耐蚀刻性高的材料时，k值变高，基板反射趋于变高，通过用中间层抑制反射，能够将基板反射设为0.5％以下。具有这样的防反射效果的中间层不限于以下，作为193nm曝光用，优选使用导入了具有苯基或硅-硅键的吸光基团的、因酸或热而发生交联的聚倍半硅氧烷。
另外，可以使用由化学气相沉积(CVD)法形成的中间层。作为由CVD法制作的防反射膜的效果高的中间层不限于以下，例如，已知有SiON膜。通常，与CVD法相比，利用旋涂法、丝网印刷等湿式工艺的中间层的形成的方简便且具有成本上的优势。需要说明的是，3层工艺中上层抗蚀层可以是正型或负型中的任一者，另外，也可以使用与通常使用的单层抗蚀层相同的抗蚀层。
而且，本实施方式的下层膜可以用作通常的单层抗蚀层用防反射膜或用于抑制图案崩溃(Pattern collapse)的基底材料。本实施方式的下层膜的用于基底加工的耐蚀刻性优异，因此还能够期待作为用于基底加工的硬掩模的功能。
通过上述光致抗蚀材料形成抗蚀层时，与形成上述下层膜时同样地优选使用旋涂法、丝网印刷等湿式工艺。另外，将抗蚀层材料用旋涂法等涂布之后，通常进行预烘焙，但该预烘焙优选在80～180℃下、10～300秒的范围内进行。其后，根据常规方法进行曝光，并进行曝光后烘焙(PEB)、显影，从而能够得到抗蚀图案。需要说明的是，对抗蚀膜的厚度没有特别限制，通常优选为30～500nm，更优选为50～400nm。
另外，曝光光束根据所使用的光致抗蚀材料而适宜地选择使用即可。通常，可以举出波长300nm以下的高能量线，具体而言，可以举出248nm、193nm、157nm的准分子激光、3～20nm的软X射线、电子束、X射线等。
通过上述方法形成的抗蚀图案通过本实施方式的下层膜能够抑制图案崩溃。因此，通过使用本实施方式的下层膜，能够得到更微细的图案，另外，为了得到该抗蚀图案，可以降低必要的曝光量。
接着，将得到的抗蚀图案作为掩模而进行蚀刻。作为2层工艺中的下层膜的蚀刻，优选地可以使用气体蚀刻。作为气体蚀刻，优选使用了氧气的蚀刻。除了氧气以外，也可以加入He、Ar等非活性气体、CO、CO2、NH3、SO2、N2、NO2、H2气体。另外，也可以不使用氧气，而仅用CO、CO2、NH3、N2、NO2、H2气体来进行气体蚀刻。尤其，后者气体优选用于防止图案侧壁的底切(undercut)的侧壁保护。
另一方面，在3层工艺中的中间层的蚀刻中，优选地可以使用气体蚀刻。作为气体蚀刻，可以使用与上述2层工艺中说明的气体蚀刻同样的气体蚀刻。尤其，3层工艺中的中间层的加工优选使用氟里昂系气体将抗蚀图案作为掩模来进行。其后，如上述那样将中间层图案作为掩模，例如进行氧气蚀刻，从而能够进行下层膜的加工。
此处，在形成作为中间层的无机硬掩模中间层膜的情况下，可用CVD法、ALD法等来形成硅氧化膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜(SiON膜)。氮化膜的形成方法不限于以下，例如可以使用日本特开2002-334869号公报(专利文献6)、WO2004/066377(专利文献7)中记载的方法。可在这样的中间层膜上直接形成光致抗蚀膜，但也可以用旋涂在中间层膜上形成有机防反射膜(BARC)从而在其上形成光致抗蚀膜。
作为中间层，也可以优选地使用聚倍半硅氧烷基质的中间层。通过使抗蚀中间层膜具有作为防反射膜的效果，趋于能够有效地抑制反射。聚倍半硅氧烷基质的中间层的具体的材料不限于以下，例如可以使用日本特开2007-226170号(专利文献8)、日本特开2007-226204号(专利文献9)中记载的材料。
另外，下面的基板的蚀刻也可以通过常规方法来进行，例如，基板若为SiO2、SiN，则可以进行以氟里昂系气体为主体的蚀刻、若为p-Si、Al、W，则可以进行以氯系、溴系气体为主体的蚀刻。在将用氟里昂系气体对基板进行蚀刻时，2层抗蚀层工艺的含硅的抗蚀层和3层工艺的含硅的中间层能够与基板加工同时剥离。另一方面，在用氯系或溴系气体对基板进行蚀刻时，另行进行含硅的抗蚀层或含硅的中间层的剥离，通常在基板加工后进行利用氟里昂系气体的干蚀刻剥离。
本实施方式的下层膜具有这些基板的耐蚀刻性优异的特征。需要说明的是，基板可以适宜选择公知的基板而使用，没有特别限制，可以举出Si、α-Si、p-Si、SiO2、SiN、SiON、W、TiN、Al等。另外，基板也可以是基材(支承体)上具有被加工膜(被加工基板)的层叠体。作为这样的被加工膜，可以举出Si、SiO2、SiON、SiN、p-Si、α-Si、W、W-Si、Al、Cu、Al-Si等各种Low-k膜及其阻止膜等，通常使用与基材(支承体)不同材质的被加工膜。需要说明的是，对成为加工对象的基板或被加工膜的厚度没有特别限制，通常优选为50～10000nm左右，更优选为75～5000nm。
实施例
下面，通过合成例和实施例对本实施方式进一步详细地说明，但本实施方式不限于这些例子。
[碳浓度和氧浓度]
通过有机元素分析测定碳浓度和氧浓度(质量％)。
装置：CHN coder MT-6(yaic.yanaco制)
[分子量]
通过LC-MS分析，使用Water公司制造的Acquity UPLC/MALDI-Synapt HDMS进行测定。
[聚苯乙烯换算分子量]
通过凝胶渗透色谱仪(GPC)分析，求出聚苯乙烯换算的重均分子量(Mw)、数均分子量(Mn)，并求出分散度(Mw/Mn)。
装置：Shodex GPC-101型(昭和电工株式会社制)
柱：KF-80M×3
洗脱液：THF 1mL/分钟
温度：40℃
[热分解温度(Tg)]
使用SII NanoTechnology Inc.制造的EXSTAR6000TG-DTA装置，将约5mg试样加入至铝制非密封容器中，在氮气(30mL/分钟)气流中、以升温速度10℃/分钟升温至500℃。此时，将基线显现减少部分的温度作为热分解温度(Tg)。
[溶解度]
在23℃下，测定化合物在丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)中的溶解量，用以下基准评价该结果。
评价A：10质量％以上
评价B：小于10质量％
(合成例1)1-萘酚芳烷基型氰酸酯化合物(以下，简称为SNCN)的合成
将1-萘酚芳烷基树脂(新日铁住金化学株式会社制造)300g(羟基换算1.28mol)和三乙胺194.6g(1.92mol)(相对于羟基1摩尔为1.5摩尔)溶解于二氯甲烷1800g，将其作为溶液1。
将氯化氰125.9g(2.05mol)(相对于羟基1摩尔为1.6摩尔)、二氯甲烷293.8g、36％盐酸194.5g(1.92mol)(相对于羟基1摩尔为1.5摩尔)、水1205.9g进行混合，将该混合液在搅拌下保持于液温-2～-0.5℃，并且用30分钟将溶液1注入到该混合液中。在结束溶液1的注入之后，在相同温度下搅拌30分钟，然后用10分钟注入将三乙胺65g(0.64mol)(相对于羟基1摩尔为0.5摩尔)溶解于二氯甲烷65g中的溶液(溶液2)。在结束溶液2的注入之后，在相同温度下搅拌30分钟使反应结束。
其后，将反应液静置而将有机相和水相分离。将得到的有机相用水1300g清洗5次。由水洗第5次的废水的电导率为5μS/cm，能够确认通过利用水的清洗能够充分地去除规定的离子性化合物。将水洗后的有机相在减压下进行浓缩，最终在90℃下浓缩并干燥固化1小时，从而得到式(9)所示的氰酸酯化合物SNCN(橙色粘性物)331g。
得到的氰酸酯化合物SNCN为Mn：350、Mw：600、Mw/Mn：1.71。另外，碳浓度为82.2质量％，氧浓度为7.1质量％，氮浓度为5.3质量％。SNCN的IR光谱显示出2250cm-1(氰酸酯基)的吸收，且未显示出羟基的吸收。
热重测定(TG)的结果，得到的化合物(SNCN)的10％热减少温度为400℃以上。因此，被评价为具有高耐热性且能够应用于高温烘焙的化合物。
关于对PGMEA的溶解性进行评价结果为10质量％以上(评价A)，化合物(SNCN)被评价为具有优异的溶解性。因此，化合物(SNCN)被评价为在溶液状态下具有高保存稳定性、还能够充分地应用于半导体微细加工工艺中广泛使用的去边缘光阻液(PGME/PGMEA混合液)的化合物。
(制造例1)
准备具备迪姆罗冷却管、温度计和搅拌桨叶的能够从底部排出的内容积10L的四颈烧瓶。在氮气气流中，向该四颈烧瓶投入1,5-二甲基萘1.09kg(7mol，三菱瓦斯化学株式会社制)、40质量％福尔马林水溶液2.1kg(作为甲醛为28mol，三菱瓦斯化学株式会社制)、以及98质量％硫酸(关东化学株式会社制)0.97mL，在常压下、100℃下边进行回流边反应7小时。其后，将作为稀释溶剂的乙苯(和光纯药工业株式会社制特等试剂)1.8kg加入至反应液中，静置后，去除下相的水相。进而，进行中和和水洗，将乙苯和未反应的1,5-二甲基萘在减压下进行蒸馏去除，从而得到淡褐色固体的二甲基萘甲醛树脂1.25kg。
得到的二甲基萘甲醛树脂的分子量为Mn：562、Mw：1168、Mw/Mn：2.08。另外，碳浓度为84.2质量％，氧浓度为8.3质量％。
接着，准备具备迪姆罗冷却管、温度计和搅拌桨叶的内容积0.5L的四颈烧瓶。在氮气气流下，向该四颈烧瓶投入如上述那样而得到的二甲基萘甲醛树脂100g(0.51mol)和对甲苯磺酸0.05g，升温至190℃而加热2小时后，进行搅拌。其后，还加入1-萘酚52.0g(0.36mol)，进而升温至220℃而反应2小时。将溶剂稀释后，进行中和和水洗，将溶剂在减压下去除，从而得到黑褐色固体的改性树脂(CR-1)126.1g。
得到的改性树脂(CR-1)为Mn：885、Mw：2220、Mw/Mn：4.17。另外，碳浓度为89.1质量％，氧浓度为4.5质量％。
<实施例1～5、比较例3>
以成为表1所示组成的方式使用上述合成例1中得到的化合物、上述制造例1中得到的树脂、以及下面的材料，分别制备与实施例1～5和比较例1～2对应的光刻用下层膜形成材料。需要说明的是，表1中的各数值表示将光刻用下层膜形成材料总体设为100质量份时的质量份。
产酸剂：Green Chemical Co.,Ltd.制造的二叔丁基二苯基碘鎓九氟甲烷磺酸酯(DTDPI)
交联剂：三和化学公司制造的Nikalac MX270(Nikalac)
有机溶剂：丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)
接着，将实施例1～5、比较例1～2的光刻用下层膜形成用组合物旋转涂布于硅基板上，其后，在180℃下烘焙60秒钟，进而在400℃下烘焙120秒钟，从而分别制作膜厚200nm的下层膜。接着，在下述所示的条件下评价耐蚀刻性和热重减少量。将评价结果示于表1。
[蚀刻试验]
蚀刻装置：SAMCO International Inc.制造的RIE-10NR
输出功率：50W
压力：4Pa
时间：2分钟
蚀刻气体
CF4气体流量：O2气体流量＝5：15(sccm)
[耐蚀刻性的评价]
耐蚀刻性的评价按照以下步骤进行。
首先，替代实施例1中的化合物(SNCN)而使用酚醛清漆(群荣化学公司制造的PSM4357)，将干燥温度设为110℃，除此以外，在与实施例1同样的条件下制作酚醛清漆的下层膜。然后，以该酚醛清漆的下层膜为对象进行上述蚀刻试验，测定此时的蚀刻速率。
接着，以实施例1～5和比较例1～2的下层膜为对象，同样地进行上述蚀刻试验，测定此时的蚀刻速率。
然后，以酚醛清漆的下层膜的蚀刻速率为基准，用以下评价基准评价耐蚀刻性。从实用的观点出发，优选下述A或B评价。
<评价基准>
A：与酚醛清漆的下层膜相比，蚀刻速率小于-20％
B：与酚醛清漆的下层膜相比，蚀刻速率为-20％～0％
C：与酚醛清漆的下层膜相比，蚀刻速率大于0％
[热重减少量]
使用SII NanoTechnology Inc.制造的EXSTAR6000TG-DTA装置，将约5mg试样放入铝制非密封容器中，在氮气(30mL/分钟)气流中以升温速度10℃/分钟升温至500℃。从实用的观点出发，优选下述A或B评价。
<评价基准>
A：400℃下的热重减少量小于5％
B：400℃下的热重减少量为5％～25％
C：400℃下的热重减少量大于25％
[表1]
<实施例6>
接着，将实施例1中的光刻用下层膜形成用组合物涂布于膜厚300nm的SiO2基板上，从而在240℃下烘焙60秒钟，进而在400℃下烘焙120秒钟，从而形成膜厚70nm的下层膜。在该下层膜上涂布ArF用抗蚀溶液，在130℃下烘焙60秒钟，从而形成膜厚140nm的光致抗蚀层。作为ArF用抗蚀溶液，使用将下述式(10)的化合物：5质量份、三苯基锍九氟甲烷磺酸酯：1质量份、三丁胺：2质量份、以及PGMEA：92质量份配混而制备的溶液。
需要说明的是，下述式(10)的化合物是如下制备的。即，将2-甲基-2-甲基丙烯酰基氧基金刚烷4.15g、甲基丙烯酰氧基-γ-丁内酯3.00g、3-羟基-1-金刚烷基甲基丙烯酸酯2.08g、偶氮二异丁腈0.38g溶解于四氢呋喃80mL而作为反应溶液。在氮气气氛下，将反应温度保持至63℃，将该反应溶液聚合22小时之后，将反应溶液滴加到400mL的正己烷中。对如此而得到的生成树脂进行凝固纯化，过滤生成的白色粉末，在减压下、40℃下干燥一晩而得到下述式(10)所示的化合物。
上述式(10)中，40、40、20表示各结构单元的比率，不表示嵌段共聚物。
接着，使用电子束描绘装置(Elionix Inc.制造；ELS-7500，50keV)，将光致抗蚀层曝光，在115℃下烘焙(PEB)90秒钟，用2.38质量％四甲基氢氧化铵(TMAH)水溶液显影60秒钟，从而得到正型的抗蚀图案。
<实施例7>
替代实施例1中的光刻用下层膜形成用组合物而使用实施例2中的光刻用下层膜形成用组合物，除此以外，与实施例6同样地得到正型的抗蚀图案。
<比较例3>
除了不形成下层膜以外，与实施例6同样地在SiO2基板上直接形成光致抗蚀层，得到正型的抗蚀图案。
[评价]
分别对实施例6、7和比较例3，使用日立制作所株式会社制造的电子显微镜(S-4800)观察得到的55nmL/S(1：1)和80nmL/S(1：1)的抗蚀图案的形状。对于显影后的抗蚀图案的形状，将不存在图案崩溃、矩形性良好的形状评价为良好，将不是这样的形状评价为不良。另外，该观察的结果，将不存在图案崩溃、矩形性良好的最小的线宽作为分辨率，设为评价的指标。而且，将能够描绘良好的图案形状的最小的电子射线能量作为灵敏度，设为评价的指标。将该结果示于表2。
[表2]
如由表2明确的那样，能够确认实施例6和7与比较例3相比，分辨率和灵敏度均显著优异。另外能够确认，显影后的抗蚀图案形状也不存在图案崩溃，矩形性良好。而且，由显影后的抗蚀图案形状的差异显示出由实施例6和7的光刻用下层膜用组合物得到的下层膜的与抗蚀层材料的密合性良好。
本申请基于2014年8月8日申请的日本专利申请(日本特愿2014-162535号)，作为参照引入其内容。
产业上的可利用性
本发明的光刻用下层膜形成用组合物的耐热性较高，溶剂溶解性也较高，可适用湿式工艺。因此，本发明的光刻用下层膜形成用组合物和使用该组合物而形成的下层膜能够广泛且有效地利用于要求上述性能的各种用途。

Claims (12)

1.一种光刻用下层膜形成用组合物，其含有下述式(1)所示的化合物以及溶剂成分(S)20～99质量％，
除所述溶剂成分(S)以外的成分(A)中包含27～100质量％的所述式(1)所示的化合物，
式(1)中，Ar1和Ar2各自独立地表示苯结构、萘结构或联苯结构，Ra各自独立地表示氢原子、碳数1～6的烷基、碳数6～12的芳基、碳数1～4的烷氧基、或碳数1～6的烷基与碳数6～12的芳基组合而成的基团，Rb、Rc、Rf和Rg各自独立地表示氢原子、碳数1～6的烷基或碳数6～12的芳基，Rd和Re各自独立地表示氢原子、碳数1～6的烷基、碳数6～12的芳基、碳数1～4的烷氧基或羟基，此处，Ar1和Ar2的取代基能选择任意位置，p表示氰酸酯基的键合个数，为1～3的整数；q表示Ra的键合个数，此处，Ar1为苯结构时，q为4-p，Ar1为萘结构时，q为6-p，Ar1为联苯结构时，q为8-p；t表示1～50的整数。
2.根据权利要求1所述的光刻用下层膜形成用组合物，其中，所述式(1)所示的化合物为下述式(2)所示的化合物，
式(2)中，R1和R2各自独立地表示氢原子或碳数1～6的烷基，为相同的基团或不同的基团，此处，R1和R2能选择芳环的任意位置，n表示1～50的整数。
3.根据权利要求1所述的光刻用下层膜形成用组合物，其中，所述式(1)所示的化合物为下述式(3)所示的化合物，
式(3)中，R1～R4各自独立地表示氢原子或碳数1～6的烷基，为相同的基团或不同的基团，n表示1～50的整数。
4.根据权利要求1所述的光刻用下层膜形成用组合物，其中，所述式(1)所示的化合物为下述式(4)所示的化合物，
式(4)中，R1～R4各自独立地表示氢原子或碳数1～6的烷基，为相同的基团或不同的基团，n表示1～50的整数。
5.根据权利要求2所述的光刻用下层膜形成用组合物，其中，所述式(2)所示的化合物为下述式(5)所示的化合物，
式(5)中，n表示1～50的整数。
6.根据权利要求3所述的光刻用下层膜形成用组合物，其中，所述式(3)所示的化合物为下述式(6)所示的化合物，
。
7.根据权利要求4所述的光刻用下层膜形成用组合物，其中，所述式(4)所示的化合物为下述式(7)所示的化合物，
式(7)中，n表示1～50的整数。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的光刻用下层膜形成用组合物，其中，所述成分(A)还含有产酸剂。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的光刻用下层膜形成用组合物，其中，所述成分(A)还含有交联剂。
10.一种光刻用下层膜，其是使用权利要求1～9中任一项所述的光刻用下层膜形成用组合物而形成的。
11.一种抗蚀图案形成方法，其具有：
工序(A-1)：使用权利要求1～9中任一项所述的下层膜形成用组合物在基板上形成下层膜；
工序(A-2)：在所述下层膜上形成至少1层光致抗蚀层；以及
工序(A-3)：在所述工序(A-2)之后，对所述光致抗蚀层的规定区域照射辐射线并进行显影。
12.一种电路图案形成方法，其具有：
工序(B-1)：使用权利要求1～9中任一项所述的下层膜形成用组合物在基板上形成下层膜；
工序(B-2)：使用含有硅原子的抗蚀中间层膜材料在所述下层膜上形成中间层膜；
工序(B-3)：在所述中间层膜上形成至少1层光致抗蚀层；
工序(B-4)：在所述工序(B-3)之后，对该光致抗蚀层的规定区域照射辐射线并进行显影而形成抗蚀图案；以及
工序(B-5)：在所述工序(B-4)之后，将所述抗蚀图案作为掩模对所述中间层膜进行蚀刻，将得到的中间层膜图案作为蚀刻掩模对所述下层膜进行蚀刻，将得到的下层膜图案作为蚀刻掩模对基板进行蚀刻，从而在基板上形成图案。
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