JP4220361B2 - Photoresist underlayer film forming material and pattern forming method - Google Patents
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Description
本発明は、半導体素子などの製造工程における微細加工に用いられる反射防止膜材料として有効な下層膜形成材料及びこれを用いた遠紫外線、KrFエキシマレーザー光、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)露光に好適なレジストパターン形成方法に関するものである。 The present invention relates to an underlayer film forming material effective as an antireflection film material used for microfabrication in a manufacturing process of a semiconductor element or the like, and far ultraviolet light, KrF excimer laser light, ArF excimer laser light (193 nm), F 2 using the material. The present invention relates to a resist pattern forming method suitable for exposure to laser light (157 nm), Kr 2 laser light (146 nm), and Ar 2 laser light (126 nm).
近年、LSIの高集積化と高速度化に伴い、パターンルールの微細化が求められている中、現在汎用技術として用いられている光露光を用いたリソグラフィーにおいては、光源の波長に由来する本質的な解像度の限界に近づきつつある。 In recent years, with the increasing integration and speed of LSIs, there is a need for finer pattern rules. In lithography using light exposure, which is currently used as a general-purpose technology, the essence derived from the wavelength of the light source The resolution limit is approaching.
レジストパターン形成の際に使用するリソグラフィー用の光源として、水銀灯のg線(436nm)もしくはi線(365nm)を光源とする光露光が広く用いられており、更なる微細化のための手段として、露光光を短波長化する方法が有効とされてきた。このため、64MビットDRAM加工方法の量産プロセスには、露光光源としてi線(365nm)に代わって短波長のKrFエキシマレーザー(248nm)が利用された。しかし、更に微細な加工技術(加工寸法が0.13μm以下)を必要とする集積度1G以上のDRAMの製造には、より短波長の光源が必要とされ、特にArFエキシマレーザー(193nm)を用いたリソグラフィーが検討されてきている。 As a light source for lithography used in forming a resist pattern, light exposure using a mercury lamp g-line (436 nm) or i-line (365 nm) as a light source is widely used, and as a means for further miniaturization, A method of shortening the wavelength of exposure light has been considered effective. For this reason, a short wavelength KrF excimer laser (248 nm) was used as an exposure light source in place of the i-line (365 nm) in the mass production process of the 64-Mbit DRAM processing method. However, in order to manufacture a DRAM having a degree of integration of 1G or more, which requires a finer processing technique (processing dimension is 0.13 μm or less), a light source with a shorter wavelength is required, and in particular, an ArF excimer laser (193 nm) is used. Lithography has been studied.
一方、従来、段差基板上に高アスペクト比のパターンを形成するには2層レジスト法が優れていることが知られており、更に、2層レジスト膜を一般的なアルカリ現像液で現像するためには、ヒドロキシ基やカルボキシル基等の親水基を有する高分子シリコーン化合物が必要である。 On the other hand, conventionally, it is known that a two-layer resist method is excellent for forming a pattern with a high aspect ratio on a stepped substrate, and further, a two-layer resist film is developed with a general alkaline developer. Requires a high molecular silicone compound having a hydrophilic group such as a hydroxy group or a carboxyl group.
シリコーン系化学増幅ポジ型レジスト材料としては、安定なアルカリ可溶性シリコーンポリマーであるポリヒドロキシベンジルシルセスキオキサンのフェノール性水酸基の一部をt−Boc基(t−ブトキシカルボニル基)で保護したものをベース樹脂として使用し、これと酸発生剤とを組み合わせたKrFエキシマレーザー用シリコーン系化学増幅ポジ型レジスト材料が提案された(特許文献1、非特許文献1等)。また、ArFエキシマレーザー用としては、シクロヘキシルカルボン酸を酸不安定基で置換したタイプのシルセスキオキサンをベースにしたポジ型レジストが提案されている(特許文献2〜3、非特許文献2)。更に、F2レーザー用としては、ヘキサフルオロイソプロパノールを溶解性基として持つシルセスキオキサンをベースにしたポジ型レジストが提案されている(特許文献4)。上記ポリマーは、トリアルコキシシシラン、又はトリハロゲン化シランの縮重合によるラダー骨格を含むポリシルセスキオキサンを主鎖に含むものである。
As the silicone-based chemically amplified positive resist material, a part of the phenolic hydroxyl group of polyhydroxybenzylsilsesquioxane, which is a stable alkali-soluble silicone polymer, is protected with a t-Boc group (t-butoxycarbonyl group). A silicone-based chemically amplified positive resist material for KrF excimer laser, which is used as a base resin and is combined with an acid generator, has been proposed (
珪素が側鎖にペンダントされたレジスト用ベースポリマーとしては、珪素含有(メタ)アクリルエステル系ポリマーが提案されている(特許文献5、非特許文献3)。
As a resist base polymer in which silicon is pendant on a side chain, a silicon-containing (meth) acrylic ester-based polymer has been proposed (
2層レジスト法の下層膜としては、酸素ガスによるエッチングが可能な炭化水素化合物であり、更にその下の基板をエッチングする場合におけるマスクになるため、高いエッチング耐性を有することが必要である。酸素ガスエッチングにおいては、珪素原子を含まない炭化水素のみで構成される必要がある。また、上層の珪素含有レジストの線幅制御性を向上させ、定在波によるパターン側壁の凹凸とパターンの崩壊を低減させるためには、反射防止膜としての機能も有し、具体的には下層膜からレジスト膜内への反射率を1%以下に抑える必要がある。 The lower layer film of the two-layer resist method is a hydrocarbon compound that can be etched with oxygen gas, and further serves as a mask when etching the underlying substrate, and therefore needs to have high etching resistance. In oxygen gas etching, it is necessary to be composed only of hydrocarbons that do not contain silicon atoms. In addition, in order to improve the line width controllability of the upper-layer silicon-containing resist and reduce pattern sidewall irregularities and pattern collapse due to standing waves, it also has a function as an antireflection film, specifically the lower layer It is necessary to suppress the reflectance from the film into the resist film to 1% or less.
ここで、単層レジストプロセス用の下地反射防止膜は、その下がポリシリコンやアルミニウムなどの高反射基板の場合では、最適な屈折率(n値)、吸光係数(k値)の材料を適切な膜厚に設定することによって、基板からの反射を1%以下に低減でき、極めて大きな効果を発揮することができる。例えば、波長193nmにおいて、レジストの屈折率が1.7として、下層反射防止膜の屈折率(屈折率の実数部)n=1.5、消光係数(屈折率の虚数部)k=0.5、膜厚42nmであれば、反射率が0.5%以下になる(図2参照)。しかし、下地に段差がある場合は、段差上で反射防止膜の膜厚が大きく変動する。下地の反射防止効果は、光の吸収だけでなく、最適な膜厚を設定することによる干渉効果も利用しているため、干渉効果が強い40〜45nmの第一底辺はそれだけ反射防止効果も高いが、膜厚の変動によって大きく反射率が変動する。反射防止膜材料に用いるベース樹脂の分子量を上げて段差上での膜厚変動を抑えコンフォーマル性を高めた材料が提案されているが(特許文献6)、ベース樹脂の分子量が高くなると、スピンコート後にピンホールが発生し易くなる問題や、濾過できなくなるといった問題、経時的に粘度変動が生じ膜厚が変化するといった問題、ノズルの先端に結晶物が析出するといった問題が生じ、また、コンフォーマル性が発揮できるのは比較的高さの低い段差に限定される。 Here, when the underlying antireflection film for the single layer resist process is a highly reflective substrate such as polysilicon or aluminum, a material having an optimum refractive index (n value) and extinction coefficient (k value) is appropriately used. By setting the film thickness to a small value, reflection from the substrate can be reduced to 1% or less, and a very large effect can be exhibited. For example, at a wavelength of 193 nm, the refractive index of the resist is 1.7, the refractive index of the lower antireflection film (real part of refractive index) n = 1.5, and the extinction coefficient (imaginary part of refractive index) k = 0.5. If the film thickness is 42 nm, the reflectance is 0.5% or less (see FIG. 2). However, when there is a step on the base, the thickness of the antireflection film varies greatly on the step. The antireflection effect of the base uses not only the absorption of light but also the interference effect by setting the optimum film thickness, so the first base of 40 to 45 nm where the interference effect is strong also has a high antireflection effect. However, the reflectivity greatly varies depending on the film thickness. A material has been proposed in which the molecular weight of the base resin used for the antireflection film material is increased to suppress the film thickness fluctuation on the step and the conformal property is improved (Patent Document 6). There are problems such as pinholes that tend to occur after coating, problems that cannot be filtered, problems that the viscosity fluctuates over time and the film thickness changes, and problems that crystals deposit on the tip of the nozzle. Formality can be exhibited only at steps with relatively low height.
次に、膜厚変動による反射率の変動が比較的小さい第3底辺以上の膜厚(170nm以上)を採用する方法においては、k値が0.2〜0.3の間で膜厚が170nm以上であれば膜厚の変化に対する反射率の変動が小さく、しかも反射率を1.5%以下に抑えることができる。しかしながら、上層レジストのエッチング負荷を考えると、反射防止膜の厚膜化は限界があり、せいぜい100nm以下の第2底辺程度の厚膜化が限界である。 Next, in a method employing a film thickness of the third base or more (170 nm or more) in which the reflectance variation due to film thickness variation is relatively small, the k value is between 0.2 and 0.3 and the film thickness is 170 nm. If it is above, the fluctuation | variation of the reflectance with respect to the change of a film thickness is small, and also a reflectance can be restrained to 1.5% or less. However, considering the etching load of the upper layer resist, there is a limit to increasing the thickness of the antireflection film, and at most, increasing the thickness of the second bottom of about 100 nm or less is the limit.
反射防止膜の下地が酸化膜や窒化膜などの透明膜で、更にその透明膜の下に段差がある場合、透明膜の表面がCMPなどで平坦化されていたとしても、透明膜の膜厚が変動する。この場合、その上の反射防止膜の膜厚は一定にすることは可能であるが、反射防止膜の下地透明膜の膜厚が変動すると最低反射膜の厚みが透明膜の膜厚分だけずれることになる。反射防止膜の膜厚を、下地が反射膜の時の最低反射膜厚に設定しても、透明膜の膜厚変動によって反射率が高くなる場合がある。 When the base of the antireflection film is a transparent film such as an oxide film or a nitride film, and there is a step under the transparent film, the film thickness of the transparent film is not limited even if the surface of the transparent film is flattened by CMP or the like. Fluctuates. In this case, it is possible to make the film thickness of the antireflection film thereover constant, but if the film thickness of the base transparent film of the antireflection film varies, the thickness of the minimum reflection film shifts by the film thickness of the transparent film. It will be. Even if the film thickness of the antireflection film is set to the minimum reflection film thickness when the base is a reflection film, the reflectance may increase due to the film thickness variation of the transparent film.
反射防止膜の材料は、無機系と有機系に大別できる。無機系はSiON膜が挙げられる。これは、シランとアンモニアの混合ガスによるCVDなどで形成され、レジストに対するエッチング選択比が大きいため、レジストへのエッチングの負荷が小さい利点があるが、剥離が困難なため、適用できる場合に制限がある。窒素原子を含む塩基性基板であるため、ポジレジストではフッティング、ネガレジストではアンダーカットプロファイルになり易いという欠点もある。 Antireflection film materials can be broadly classified into inorganic and organic materials. An inorganic system is a SiON film. This is formed by CVD using a mixed gas of silane and ammonia, and has a large etching selection ratio with respect to the resist. Therefore, there is an advantage that the etching load on the resist is small. is there. Since it is a basic substrate containing nitrogen atoms, there is a disadvantage that it tends to have a footing in a positive resist and an undercut profile in a negative resist.
有機系はスピンコート可能でCVDやスパッタリングなどの特別な装置を必要としない点、レジストと同時に剥離可能な点、裾引き等の発生がなく、形状が素直で、レジストとの接着性も良好である点が利点であり、多くの有機材料をベースとした反射防止膜が提案された。例えば、特許文献7に記載のジフェニルアミン誘導体とホルムアルデヒド変性メラミン樹脂との縮合体、アルカリ可溶性樹脂と吸光剤とからなるものや、特許文献8に記載の無水マレイン酸共重合体とジアミン型吸光剤の反応物、特許文献9に記載の樹脂バインダーとメチロールメラミン系熱架橋剤を含有するもの、特許文献10に記載のカルボン酸基とエポキシ基と吸光基を同一分子内に有するアクリル樹脂ベース型、特許文献11に記載のメチロールメラミンとベンゾフェノン系吸光剤からなるもの、特許文献12に記載のポリビニルアルコール樹脂に低分子吸光剤を添加したもの等が挙げられる。これらのすべては、バインダーポリマーに吸光剤を添加、あるいはポリマーに置換基として導入する方法をとっている。しかし、吸光剤の多くが芳香族基、あるいは2重結合を有するため、吸光剤の添加によってドライエッチング耐性が高まり、レジストとのドライエッチング選択比がそれほど高くないという欠点がある。微細化が進行し、レジストの薄膜化にも拍車がかかっており、更に次世代のArF露光においては、レジスト材料にアクリル又は脂環族のポリマーを使うことになるため、レジストのエッチング耐性が低下する。更に、前述の通り、反射防止膜の膜厚を厚くしなければならないという問題もある。このため、エッチングは深刻な問題であり、レジストに対してエッチング選択比の高い、即ち、エッチングスピードが速い反射防止膜が求められている。
Organic systems can be spin-coated, do not require special equipment such as CVD or sputtering, can be peeled off at the same time as the resist, do not cause tailing, have a straight shape, and have good adhesion to the resist. There is an advantage, and antireflection films based on many organic materials have been proposed. For example, a condensate of a diphenylamine derivative and a formaldehyde-modified melamine resin described in
一方、2層レジストプロセス用の下層膜における反射防止膜として要求される機能は、単層レジストのそれとは異なっている。2層レジストプロセス用の下層膜は、基板をエッチングするときのマスクとなるため、基板エッチングの条件で高いエッチング耐性を有しなければならない。単層レジストプロセスにおける反射防止膜として、単層レジストへの負荷を軽くするために早いエッチング速度が要求されるのに対して、逆の特性が要求される。また、十分な基板エッチング耐性を確保するため、下層膜の膜厚は単層レジストと同等程度又はそれ以上の300nm以上にまで厚くしなければならない。300nm以上の膜厚では、膜厚の変化による反射率の変動はほぼ収束し、位相差制御による反射防止効果は期待できない。 On the other hand, the function required as an antireflection film in the lower layer film for the two-layer resist process is different from that of the single-layer resist. Since the lower layer film for the two-layer resist process serves as a mask when etching the substrate, it must have high etching resistance under the conditions of substrate etching. As an antireflection film in a single layer resist process, a high etching rate is required to lighten the load on the single layer resist, whereas the reverse characteristics are required. Further, in order to ensure sufficient substrate etching resistance, the thickness of the lower layer film must be increased to 300 nm or more, which is equal to or higher than that of the single layer resist. When the film thickness is 300 nm or more, the change in reflectance due to the change in film thickness almost converges, and the antireflection effect by phase difference control cannot be expected.
ここで、最大500nmの膜厚までの反射率を計算した結果を図3と図4に示す。露光波長は193nm、上層レジストのn値を1.74、k値を0.02と仮定し、図3では下層膜のk値を0.3に固定し、縦軸にn値を1.0〜2.0、横軸に膜厚0〜500nmの範囲で変動させたときの基板反射率を示す。膜厚が300nm以上の2層レジスト用下層膜を想定した場合、上層レジストと同程度かあるいはそれよりも少し屈折率が高い1.6〜1.9の範囲で反射率を1%以下にできる最適値が存在する。 Here, the results of calculating the reflectance up to a maximum film thickness of 500 nm are shown in FIGS. Assuming that the exposure wavelength is 193 nm, the n value of the upper layer resist is 1.74, and the k value is 0.02, the k value of the lower layer film is fixed at 0.3 in FIG. -2.0, the horizontal axis represents the substrate reflectance when the film thickness is varied in the range of 0 to 500 nm. Assuming a lower layer film for a two-layer resist having a film thickness of 300 nm or more, the reflectance can be reduced to 1% or less in the range of 1.6 to 1.9, which is the same as or slightly higher than the upper layer resist. An optimal value exists.
図4では、n値を1.5に固定し、k値を0.1〜0.8の範囲で変動させたときの反射率を示す。k値が0.24〜0.15の範囲で反射率を1%以下にすることが可能である。一方、40nm程度の薄膜で用いられる単層レジスト用の反射防止膜の最適k値は0.4〜0.5であり、300nm以上の2層レジスト用下層の最適k値とは異なる。2層レジスト用下層では、より低いk値、即ちより高透明な下層膜が必要であることが示されている。 FIG. 4 shows the reflectance when the n value is fixed at 1.5 and the k value is varied in the range of 0.1 to 0.8. The reflectance can be reduced to 1% or less when the k value is in the range of 0.24 to 0.15. On the other hand, the optimum k value of the antireflection film for a single layer resist used in a thin film of about 40 nm is 0.4 to 0.5, which is different from the optimum k value of the lower layer for a two layer resist of 300 nm or more. It has been shown that a lower layer for a two-layer resist requires a lower k value, that is, a higher transparent lower layer film.
ここで、193nm用の下層膜形成材料として、非特許文献4に紹介されているようにポリヒドロキシスチレンとアクリルの共重合体が検討されている。ポリヒドロキシスチレンは193nmに非常に強い吸収を持ち、そのもの単独ではk値が0.6前後と高い値である。そこで、k値が殆ど0であるアクリルと共重合させることによって、k値を0.25前後に調整しているのである。
Here, as an underlayer film forming material for 193 nm, a copolymer of polyhydroxystyrene and acrylic has been studied as introduced in
しかしながら、ポリヒドロキシスチレンに対して、アクリルの基板エッチングにおけるエッチング耐性は弱く、しかもk値を下げるためにかなりの割合のアクリルを共重合せざるを得ず、結果的に基板エッチングの耐性はかなり低下する。エッチングの耐性は、エッチング速度だけでなく、エッチング後の表面ラフネスの発生にも現れてくる。アクリルの共重合によってエッチング後の表面ラフネスの増大が深刻なほど顕著になっている。 However, with respect to polyhydroxystyrene, the etching resistance of acrylic on the substrate etching is weak, and in order to lower the k value, a considerable proportion of acrylic must be copolymerized, resulting in a considerable decrease in the resistance of substrate etching. To do. The resistance to etching appears not only in the etching rate but also in the occurrence of surface roughness after etching. The increase in surface roughness after etching becomes more prominent as a result of acrylic copolymerization.
ベンゼン環よりも193nmにおける透明性が高く、エッチング耐性が高いものの一つにナフタレン環がある。特許文献13にナフタレン環、アントラセン環を有する下層膜が提案されている。しかしながら、ナフトール共縮合ノボラック樹脂、ポリビニルナフタレン樹脂のk値は0.3〜0.4の間であり、目標の0.1〜0.3の透明性には未達であり、更に透明性を上げなくてはならない。また、ナフトール共縮合ノボラック樹脂、ポリビニルナフタレン樹脂の193nmにおけるn値は低く、本発明者らの測定した結果では、ナフトール共縮合ノボラック樹脂で1.4、ポリビニルナフタレン樹脂に至っては1.2である。特許文献14〜15で示されるアセナフチレン重合体においても、波長248nmに比べて193nmにおけるn値が低く、k値は高く、共に目標値には達していない。n値が高く、k値が低く透明でかつエッチング耐性が高い下層膜が求められている。 One of the ones having higher transparency at 193 nm and higher etching resistance than a benzene ring is a naphthalene ring. Patent Document 13 proposes a lower layer film having a naphthalene ring and an anthracene ring. However, the k value of naphthol co-condensed novolak resin and polyvinyl naphthalene resin is between 0.3 and 0.4, and the target transparency of 0.1 to 0.3 has not been achieved. I have to raise it. Further, the n value at 193 nm of the naphthol co-condensed novolak resin and the polyvinyl naphthalene resin is low, and as a result of measurement by the present inventors, it is 1.4 for the naphthol co-condensed novolak resin and 1.2 for the polyvinyl naphthalene resin. . Also in the acenaphthylene polymer shown by patent documents 14-15, the n value in 193 nm is low compared with wavelength 248 nm, k value is high, and both have not reached the target value. There is a need for a lower layer film that has a high n value, a low k value, is transparent, and has high etching resistance.
本発明が解決しようとする課題は、特に、珪素含有2層レジストプロセス用下層膜として、優れた反射防止膜として機能し、248nm、193nm、157nmの全ての波長に対応し、ポリヒドロキシスチレン、クレゾールノボラック、ナフトールノボラックなどよりも最適なn値、k値を有し、しかも基板加工におけるエッチング耐性が優れた下層膜形成材料、及びパターン形成方法を提供するものである。 The problem to be solved by the present invention is that it functions as an excellent antireflection film, particularly as a lower layer film for a silicon-containing two-layer resist process, and corresponds to all wavelengths of 248 nm, 193 nm, and 157 nm. It is an object of the present invention to provide an underlayer film forming material and a pattern forming method that have optimum n and k values than novolak, naphthol novolak, etc., and have excellent etching resistance in substrate processing.
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、所定の置換基で置換された置換ポリヒドロキシスチレンにおいて、置換基の種類と置換率によって248nm、193nm、157nmにおいて最適なn値、k値を有し、かつエッチング耐性にも優れる珪素含有2層レジストプロセス用下層膜として有望な材料であることを見出し、本発明をなすに至った。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the inventors of the present invention have found that in a substituted polyhydroxystyrene substituted with a predetermined substituent, an optimum n is obtained at 248 nm, 193 nm, and 157 nm depending on the type of substituent and the substitution rate. It has been found that the material is a promising material as a lower layer film for a silicon-containing two-layer resist process having a value and a k value and excellent in etching resistance, and has led to the present invention.
即ち、本発明は、珪素含有バイレイヤープロセスに適用可能な新規な下層膜として、特に波長248nm、193nm、157nmにおける膜厚200nm以上の反射防止効果に優れ、かつエッチング耐性に優れる、所定の置換基で置換された置換ポリスチレンをベースにする材料を提案するもので、このものは、最適なn値、k値を有することによって膜厚200nm以上における基板反射を抑えることが可能であり、基板エッチングの条件におけるエッチング耐性に優れる特徴がある。 That is, the present invention is a novel lower layer film applicable to a silicon-containing bilayer process, and is particularly excellent in an antireflection effect with a film thickness of 200 nm or more at wavelengths of 248 nm, 193 nm, and 157 nm, and is excellent in etching resistance. This material proposes a material based on a substituted polystyrene substituted with, which can suppress substrate reflection at a film thickness of 200 nm or more by having an optimum n value and k value. It is characterized by excellent etching resistance under conditions.
従って、本発明は、下記のパターン形成方法及びこれに用いる下層膜形成材料を提供する。
下記一般式(1)で表される繰り返し単位を含んでなるポリマーを含有する、フォトレジスト層の下層膜を形成するためのフォトレジスト下層膜形成材料を提供する。
また、この材料を用いて基板上に下層膜を形成するステップと、該下層膜の上にフォトレジスト組成物を用いてフォトレジスト膜を形成するステップと、該フォトレジスト膜のパターン回路領域を露光するステップと、その後の現像液で現像して該フォトレジスト膜にレジストパターンを形成するステップと、該レジストパターンが形成されたフォトレジスト膜をマスクにして該下層膜及び該基板をエッチングするステップを含んでなるパターン形成方法を提供する。
さらに、この材料を用いて基板上に下層膜を形成するステップと、該下層膜の上にフォトレジスト組成物を用いてフォトレジスト膜を形成するステップと、該フォトレジスト膜のパターン回路領域を露光するステップと、その後の現像液で現像して該フォトレジスト膜にレジストパターンを形成するステップと、該レジストパターンが形成されたフォトレジスト膜をマスクにして該下層膜をエッチングするステップと、さらにパターンが形成された下層膜をマスクにして該基板をエッチングして該基板にパターンを形成するステップを含んでなるパターン形成方法を提供する。
なお、露光は、好ましくは波長300nm以下の高エネルギー線又は電子線を用い、より好ましくは、遠紫外線、KrFエキシマレーザー光、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)を用いる。
Accordingly, the present invention provides the following pattern forming method and a lower layer film forming material used therefor.
Provided is a photoresist underlayer film forming material for forming an underlayer film of a photoresist layer, which contains a polymer comprising a repeating unit represented by the following general formula (1).
Also, a step of forming a lower layer film on the substrate using the material, a step of forming a photoresist film using a photoresist composition on the lower layer film, and exposing a pattern circuit region of the photoresist film A step of developing with a developing solution to form a resist pattern on the photoresist film, and a step of etching the lower layer film and the substrate using the photoresist film on which the resist pattern is formed as a mask. A pattern forming method is provided.
Further, a step of forming a lower layer film on the substrate using the material, a step of forming a photoresist film using a photoresist composition on the lower layer film, and exposing a pattern circuit region of the photoresist film A step of developing with a developing solution to form a resist pattern on the photoresist film, a step of etching the lower layer film using the photoresist film on which the resist pattern is formed as a mask, and a pattern A pattern forming method comprising a step of etching the substrate using the lower layer film on which is formed as a mask to form a pattern on the substrate.
The exposure is preferably performed using a high energy beam or electron beam having a wavelength of 300 nm or less, and more preferably far ultraviolet light, KrF excimer laser light, ArF excimer laser light (193 nm), F 2 laser light (157 nm), or Kr 2. Laser light (146 nm) and Ar 2 laser light (126 nm) are used.
本発明の下層膜形成材料は、屈折率のn値が1.5〜1.9、k値が0.15〜0.4の範囲であり、200nm以上の膜厚で十分な反射防止効果を発揮できるだけの吸光係数であり、基板加工に用いられるCF4/CHF3ガス及びCl2/BCl3系ガスエッチングの速度もノボラック樹脂と同程度であり、高いエッチング耐性を有する。また、パターニング後のレジスト形状も良好である。 The underlayer film forming material of the present invention has a refractive index n value of 1.5 to 1.9, k value of 0.15 to 0.4, and a sufficient antireflection effect with a film thickness of 200 nm or more. It has an extinction coefficient that can be exhibited, and the etching rate of CF 4 / CHF 3 gas and Cl 2 / BCl 3 gas used for substrate processing is comparable to that of novolak resin and has high etching resistance. Also, the resist shape after patterning is good.
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明のパターン形成方法は、フォトレジスト下層膜として所定の置換基で置換された置換ポリスチレンを含むフォトレジスト下層膜を基板上に適用し、該下層膜の上にフォトレジスト組成物の層を適用し、パターン回路領域に放射線を照射し、現像液で現像してレジストパターンを形成し、ドライエッチング装置でフォトレジスト層をマスクにして下層膜層及び基板を加工するものである。ここで用いる下層膜形成材料は、(A)所定の置換基で置換された置換ポリスチレンを必須成分とし、好ましくは、(B)有機溶剤、(C)架橋剤、及び(D)酸発生剤からなる一群から選ばれる一以上を含むものである。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
In the pattern forming method of the present invention, a photoresist underlayer film containing a substituted polystyrene substituted with a predetermined substituent is applied as a photoresist underlayer film on a substrate, and a layer of a photoresist composition is applied over the underlayer film. Then, the pattern circuit region is irradiated with radiation, developed with a developing solution to form a resist pattern, and the lower layer film layer and the substrate are processed using a photoresist layer as a mask with a dry etching apparatus. The lower layer film forming material used here has (A) a substituted polystyrene substituted with a predetermined substituent as an essential component, preferably from (B) an organic solvent, (C) a crosslinking agent, and (D) an acid generator. It contains one or more selected from the group.
上記(A)成分の所定の置換基で置換された置換ポリスチレンとしては、上記一般式(1)で表されるものが好ましい。
一般式(1)に挙げられる繰り返し単位を得るためのヒドロキシスチレンは、o−ヒドロキシスチレン、m−ヒドロキシスチレン、p−ヒドロキシスチレン、αメチル−p−ヒドロキシスチレン、p−アセトキシスチレン、p−ピバロイロキシスチレン、p−エトキシエトキシスチレン、p−tブトキシスチレン、p−tアミロキシスチレン等を挙げることができる。
一般式(2)で示される置換基−R4−R5は、具体的には下記に挙げることができる。
As substituted polystyrene substituted by the predetermined substituent of the said (A) component, what is represented by the said General formula (1) is preferable.
Hydroxystyrene for obtaining the repeating unit listed in the general formula (1) is o-hydroxystyrene, m-hydroxystyrene, p-hydroxystyrene, α-methyl-p-hydroxystyrene, p-acetoxystyrene, p-pivalloy. Examples include loxystyrene, p-ethoxyethoxystyrene, pt butoxystyrene, pt amyloxystyrene, and the like.
Specific examples of the substituent —R 4 —R 5 represented by the general formula (2) include the following.
これらの中で248nm用には、アントラセンメチル基が最も好ましく用いられる。エッチング耐性と193nmでの透明性向上のためには脂環構造を持つものや、ナフタレン構造を持つものが好ましく用いられる。一方、波長157nmにおいてベンゼン環は透明性が向上するウィンドウがあるため、吸収波長をずらして吸収を上げてやる必要がある。フラン環はベンゼン環よりも吸収が短波長化して157nmの吸収が若干向上するが効果は小さい。ナフタレン環やアントラセン環、ピレン環は吸収波長が長波長化することによって吸収が増大し、これらの芳香族環はエッチング耐性も向上する効果もあり好ましく用いられる。 Among these, an anthracene methyl group is most preferably used for 248 nm. In order to improve etching resistance and transparency at 193 nm, those having an alicyclic structure and those having a naphthalene structure are preferably used. On the other hand, since the benzene ring has a window with improved transparency at a wavelength of 157 nm, it is necessary to increase the absorption by shifting the absorption wavelength. The furan ring has a shorter absorption than the benzene ring and slightly improves the absorption at 157 nm, but the effect is small. Naphthalene rings, anthracene rings, and pyrene rings are preferably used because absorption increases when the absorption wavelength is increased, and these aromatic rings also have an effect of improving etching resistance.
一般式(2)の置換基の導入方法としては下記一般式(3)で示されるアルコールを酸触媒存在下フェノールのヒドロキシ基のオルソ位に導入する方法が挙げられる。
一般式(2)の置換基は、重合前のモノマーに導入することができるし、重合後のポリマーに導入することもできる。 The substituent of General formula (2) can be introduce | transduced into the monomer before superposition | polymerization, and can also be introduce | transduced into the polymer after superposition | polymerization.
本発明は、置換スチレンの重合体をベースとするが、他のモノマーと共重合したものを用いることもできる。共重合可能なモノマーとしては、インデン、インドール、アクリル誘導体、メタクリル誘導体、ノルボルナジエン誘導体、ノルボルネン誘導体、無水マレイン酸、マレイミド誘導体、アセナフチレン誘導体、ビニルナフタレン誘導体、ビニルアントラセン誘導体、ビニルエーテル誘導体、アリルエーテル誘導体、酢酸ビニル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、ビニルピロリドン、テトラフルオロエチレンなどが挙げられ、これらのものを加えた2元以上の共重合体であっても構わない。
なお、一般式(2)の置換基がペンダントされていないヒドロキシスチレンを共重合することもできる。
共重合体を用いる場合には、本発明の置換スチレンモノマーを、好ましくは、5モル%以上100モル%未満含有する重合体とする。
Although the present invention is based on a polymer of substituted styrene, it may be copolymerized with other monomers. Examples of the copolymerizable monomer include indene, indole, acrylic derivative, methacryl derivative, norbornadiene derivative, norbornene derivative, maleic anhydride, maleimide derivative, acenaphthylene derivative, vinyl naphthalene derivative, vinyl anthracene derivative, vinyl ether derivative, allyl ether derivative, acetic acid. Examples thereof include vinyl, acrylonitrile, methacrylonitrile, vinyl pyrrolidone, tetrafluoroethylene, and the like, and a binary or higher copolymer including these may be used.
It is also possible to copolymerize hydroxystyrene in which the substituent of the general formula (2) is not pendant.
When a copolymer is used, the substituted styrene monomer of the present invention is preferably a polymer containing 5 mol% or more and less than 100 mol%.
本発明の用いる共重合体としては、好ましくは、一般式(1)と(2)の繰り返し単位に加えて、下記一般式(4)〜(6)から選ばれる繰り返し単位を含む。
一般式(4)〜(6)中、R6とR7は独立して炭素数1〜6の直鎖状、分岐状、環状のアルキル基、又は炭素数6〜10のアリール基を表し、R8は水素原子、炭素数1〜6の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基、ヒドロキシ基、又はアルコキシカルボニル基を表し、Xはメチレン基、酸素原子、又は硫黄原子を表し、pとqはそれぞれ独立して0又は1〜4の整数である。 In general formulas (4) to (6), R 6 and R 7 independently represent a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, R 8 represents a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxy group, or an alkoxycarbonyl group, X represents a methylene group, an oxygen atom, or a sulfur atom, and p and q is each independently 0 or an integer of 1-4.
これら、高分子化合物を合成するには、1つの方法としてはヒドロキシスチレンモノマーを有機溶剤中、ラジカル開始剤を加え加熱重合を行う。ヒドロキシ基を含むモノマーを共重合させることもできるが、アセトキシ基で置換させておき、得られた高分子化合物を有機溶剤中アルカリ加水分解を行い、アセトキシ基を脱保護した方が分子量を狭分散化できる利点がある。 In order to synthesize these polymer compounds, one method is to carry out heat polymerization by adding a radical initiator to a hydroxystyrene monomer in an organic solvent. Monomers containing a hydroxy group can be copolymerized, but the molecular weight is narrowly dispersed by replacing the acetoxy group with an acetoxy group and subjecting the resulting polymer compound to alkali hydrolysis in an organic solvent to deprotect the acetoxy group. There is an advantage that can be realized.
重合時に使用する有機溶剤としては、トルエン、ベンゼン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン等が例示できる。重合開始剤としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジメチル2,2−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド等が例示でき、好ましくは50℃から80℃に加熱して重合できる。反応時間としては2〜100時間、好ましくは5〜20時間である。アルカリ加水分解時の塩基としては、アンモニア水、トリエチルアミン等が使用できる。また反応温度としては−20〜100℃、好ましくは0〜60℃であり、反応時間としては0.2〜100時間、好ましくは0.5〜20時間である。
Examples of the organic solvent used at the time of polymerization include toluene, benzene, tetrahydrofuran, diethyl ether, dioxane and the like. As polymerization initiators, 2,2′-azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile),
本発明に用いるポリマーの重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)を用いポリスチレン換算で1,500〜200,000の範囲が好ましく、より好ましくは2,000〜100,000の範囲である。分子量分布は特に制限がなく、分画によって低分子体及び高分子体を除去し、分散度を小さくすることも可能であり、分子量、分散度が異なる2つ以上の一般式(1)の重合体の混合、あるいは組成比の異なる2種以上一般式(1)の重合体を混合してもかまわない。 The weight average molecular weight of the polymer used in the present invention is preferably in the range of 1,500 to 200,000, more preferably in the range of 2,000 to 100,000, in terms of polystyrene using gel permeation chromatography (GPC). The molecular weight distribution is not particularly limited, and low molecular weight and high molecular weight substances can be removed by fractionation to reduce the degree of dispersion. The weight of two or more general formulas (1) having different molecular weights and degrees of dispersion can be reduced. Two or more polymers of the general formula (1) having different composition ratios may be mixed.
本発明の一般式(1)の樹脂の193nmにおける透明性を更に向上させるために、水素添加を行うことができる。好ましい水素添加の割合は、フェノールなどの芳香族基の80モル%以下である。 Hydrogenation can be performed in order to further improve the transparency at 193 nm of the resin of the general formula (1) of the present invention. A preferable hydrogenation ratio is 80 mol% or less of an aromatic group such as phenol.
本発明の下層膜形成材料用のベース樹脂は、特定置換基含有ポリスチレンを含むことを特徴とするが、前述の反射防止膜材料として挙げられている従来のポリマーとブレンドすることもできる。置換ポリヒドロキシスチレンのガラス転移点は150℃以上であり、このもの単独ではビアホールなどの深いホールの埋め込み特性が劣る場合がある。ホールをボイドを発生させずに埋め込むためには、ガラス転移点の低いポリマーを用い、架橋温度よりも低い温度で熱フローさせながらホールの底にまで樹脂を埋め込む手法がとられる(特許文献16)。ガラス転移点の低いポリマー、特にガラス転移点が180℃以下、とりわけ100〜170℃のポリマー、例えばアクリル誘導体、ビニルアルコール、ビニルエーテル類、アリルエーテル類、スチレン誘導体、アリルベンゼン誘導体、エチレン、プロピレン、ブタジエンなどのオレフィン類、メタセシス開環重合などによるポリマーとブレンドすることによってガラス転移点を低下させ、ビアホールの埋め込み特性を向上させることができる。 The base resin for the underlayer film-forming material of the present invention is characterized by containing specific substituent-containing polystyrene, but can also be blended with conventional polymers mentioned as the above-mentioned antireflection film material. Substituted polyhydroxystyrene has a glass transition point of 150 ° C. or higher, and this alone may have poor deep hole filling characteristics such as via holes. In order to embed holes without generating voids, a technique is adopted in which a polymer having a low glass transition point is used and resin is embedded in the bottom of the holes while heat-flowing at a temperature lower than the crosslinking temperature (Patent Document 16). . Polymers having a low glass transition point, especially polymers having a glass transition point of 180 ° C. or lower, particularly 100 to 170 ° C., such as acrylic derivatives, vinyl alcohol, vinyl ethers, allyl ethers, styrene derivatives, allylbenzene derivatives, ethylene, propylene, butadiene By blending with olefins such as the above, polymers by metathesis ring-opening polymerization, etc., the glass transition point can be lowered, and the via hole filling properties can be improved.
もう一つのガラス転移点を下げるための方法としては、置換ポリヒドロキシスチレンのヒドロキシ基の水酸基を炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、t−ブチル基、t−アミル基、アセタールなどの酸不安定基、アセチル基、ピバロイル基などで置換する方法を挙げることができる。
このときの置換率は、置換ポリヒドロキシスチレンの水酸基の10〜60モル%、好ましくは15〜50モル%の範囲である。
As another method for lowering the glass transition point, a hydroxyl group of a hydroxy group of a substituted polyhydroxystyrene is a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a t-butyl group, a t-amyl group. A group, an acid labile group such as acetal, an acetyl group, a pivaloyl group, and the like.
The substitution rate at this time is in the range of 10 to 60 mol%, preferably 15 to 50 mol% of the hydroxyl group of the substituted polyhydroxystyrene.
反射防止膜を含む下層膜に要求される性能の一つとして、レジストとのインターミキシングがないこと、レジスト層ヘの低分子成分の拡散がないことが挙げられる(非特許文献5)。これらを防止するために、一般的に反射防止膜のスピンコート後のベークで熱架橋するという方法がとられている。そのため、反射防止膜材料の成分として架橋剤を添加する場合、ポリマーに架橋性の置換基を導入する方法がとられることがある。 One of the performances required for the lower layer film including the antireflection film is that there is no intermixing with the resist and that no low molecular component diffuses into the resist layer (Non-Patent Document 5). In order to prevent these problems, a method is generally employed in which thermal crosslinking is performed by baking after spin coating of the antireflection film. Therefore, when a crosslinking agent is added as a component of the antireflection film material, a method of introducing a crosslinkable substituent into the polymer may be used.
本発明で使用可能な架橋剤の具体例を列挙すると、メチロール基、アルコキシメチル基、アシロキシメチル基から選ばれる少なくとも一つの基で置換されたメラミン化合物、グアナミン化合物、グリコールウリル化合物又はウレア化合物、エポキシ化合物、チオエポキシ化合物、イソシアネート化合物、アジド化合物、アルケニルエーテル基などの2重結合を含む化合物を挙げることができる。これらは添加剤として用いてもよいが、ポリマー側鎖にペンダント基として導入してもよい。また、ヒドロキシ基を含む化合物も架橋剤として用いられる。 Specific examples of the crosslinking agent that can be used in the present invention include a melamine compound, a guanamine compound, a glycoluril compound, or a urea compound substituted with at least one group selected from a methylol group, an alkoxymethyl group, and an acyloxymethyl group. Examples of the compound include a double bond such as an epoxy compound, a thioepoxy compound, an isocyanate compound, an azide compound, and an alkenyl ether group. These may be used as additives, but may be introduced as pendant groups in the polymer side chain. A compound containing a hydroxy group is also used as a crosslinking agent.
架橋剤として使用できる前記諸化合物のうち、エポキシ化合物を例示すると、トリス(2,3−エポキシプロピル)イソシアヌレート、トリメチロールメ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、トリエチロールエタントリグリシジルエーテルなどが例示される。
メラミン化合物を具体的に例示すると、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、ヘキサメチロールメラミンの1〜6個のメチロール基がメトキシメチル化した化合物及びその混合物、ヘキサメトキシエチルメラミン、ヘキサアシロキシメチルメラミン、ヘキサメチロールメラミンのメチロール基の1〜6個がアシロキシメチル化した化合物又はその混合物が挙げられる。
グアナミン化合物としては、テトラメチロールグアナミン、テトラメトキシメチルグアナミン、テトラメチロールグアナミンの1〜4個のメチロール基がメトキシメチル化した化合物及びその混合物、テトラメトキシエチルグアナミン、テトラアシロキシグアナミン、テトラメチロールグアナミンの1〜4個のメチロール基がアシロキシメチル化した化合物及びその混合物が挙げられる。
グリコールウリル化合物としては、テトラメチロールグリコールウリル、テトラメトキシグリコールウリル、テトラメトキシメチルグリコールウリル、テトラメチロールグリコールウリルのメチロール基の1〜4個がメトキシメチル基化した化合物、又はその混合物、テトラメチロールグリコールウリルのメチロール基の1〜4個がアシロキシメチル化した化合物又はその混合物が挙げられる。
ウレア化合物としてはテトラメチロールウレア、テトラメトキシメチルウレア、テトラメチロールウレアの1〜4個のメチロール基がメトキシメチル基化した化合物又はその混合物、テトラメトキシエチルウレアなどが挙げられる。
Among the various compounds that can be used as the crosslinking agent, examples of the epoxy compound include tris (2,3-epoxypropyl) isocyanurate, trimethylolmethane triglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, triethylolethane triglycidyl ether, and the like. Is exemplified.
Specific examples of the melamine compound include hexamethylol melamine, hexamethoxymethyl melamine, a compound in which 1 to 6 methylol groups of hexamethylol melamine are methoxymethylated, and a mixture thereof, hexamethoxyethyl melamine, hexaacyloxymethyl melamine, Examples thereof include compounds in which 1 to 6 methylol groups of hexamethylolmelamine are acyloxymethylated, or a mixture thereof.
Examples of the guanamine compound include tetramethylolguanamine, tetramethoxymethylguanamine, a compound in which 1 to 4 methylol groups of tetramethylolguanamine are methoxymethylated, and a mixture thereof, tetramethoxyethylguanamine, tetraacyloxyguanamine, and tetramethylolguanamine. Examples include compounds in which 4 methylol groups are acyloxymethylated and mixtures thereof.
Examples of the glycoluril compound include tetramethylol glycoluril, tetramethoxyglycoluril, tetramethoxymethylglycoluril, a compound in which 1 to 4 of the methylol groups of tetramethylolglycoluril are methoxymethylated, or a mixture thereof, tetramethylolglycoluril Or a mixture thereof in which 1 to 4 of the methylol groups are acyloxymethylated.
Examples of the urea compound include tetramethylol urea, tetramethoxymethyl urea, a compound in which 1 to 4 methylol groups of tetramethylol urea are methoxymethylated, or a mixture thereof, tetramethoxyethyl urea, and the like.
架橋剤として使用できる、アルケニルエーテル基を含む化合物としては、エチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、1,2−プロパンジオールジビニルエーテル、1,4−ブタンジオールジビニルエーテル、テトラメチレングリコールジビニルエーテル、ネオペンチルグリコールジビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、1,4−シクロヘキサンジオールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル、ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、ソルビトールテトラビニルエーテル、ソルビトールペンタビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテルなどが挙げられる。 Examples of the compound containing an alkenyl ether group that can be used as a crosslinking agent include ethylene glycol divinyl ether, triethylene glycol divinyl ether, 1,2-propanediol divinyl ether, 1,4-butanediol divinyl ether, tetramethylene glycol divinyl ether, Neopentyl glycol divinyl ether, trimethylolpropane trivinyl ether, hexanediol divinyl ether, 1,4-cyclohexanediol divinyl ether, pentaerythritol trivinyl ether, pentaerythritol tetravinyl ether, sorbitol tetravinyl ether, sorbitol pentavinyl ether, trimethylolpropane trivinyl ether, etc. Is mentioned.
一般式(1)のフェノール−ジシクロペンタジエン樹脂のヒドロキシ基がグリシジル基で置換されている場合は、ヒドロキシ基を含む化合物の添加が有効である。特に分子内に2個以上のヒドロキシ基を含む化合物が好ましい。例えば、ナフトールノボラック、m−及びp−クレゾールノボラック、ナフトール−ジシクロペンタジエンノボラック、m−及びp−クレゾール−ジシクロペンタジエンノボラック、4,8−ビス(ヒドロキシメチル)トリシクロ[5.2.1.02,6]−デカン、ペンタエリトリトール、1,2,6−ヘキサントリオール、4,4’,4’’−メチリデントリスシクロヘキサノール、4,4’−[1−[4−[1−(4−ヒドロキシシクロヘキシル)−1−メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビスシクロヘキサノール、[1,1’−ビシクロヘキシル]−4,4’−ジオール、メチレンビスシクロヘキサノール、デカヒドロナフタレン−2,6−ジオール、[1,1’−ビシクロヘキシル]−3,3’,4,4’−テトラヒドロキシなどのアルコール基含有化合物、ビスフェノール、メチレンビスフェノール、2,2’−メチレンビス[4−メチルフェノール]、4,4’−メチリデン−ビス[2,6−ジメチルフェノール]、4,4’−(1−メチル−エチリデン)ビス[2−メチルフェノール]、4,4’−シクロヘキシリデンビスフェノール、4,4’−(1,3−ジメチルブチリデン)ビスフェノール、4,4’−(1−メチルエチリデン)ビス[2,6−ジーメチルフェノール]、4,4’−オキシビスフェノール、4,4’−メチレンビスフェノール、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタノン、4,4’−メチレンビス[2−メチルフェノール]、4,4’−[1,4−フェニレンビス(1−メチルエチリデン)]ビスフェノール、4,4’−(1,2−エタンジイル)ビスフェノール、4,4’−(ジエチルシリレン)ビスフェノール、4,4’−[2,2,2−トリフルオロ−1−(トリフルオロメチル)エチリデン]ビスフェノール、4,4’,4’’−メチリデントリスフェノール、4,4’−[1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビスフェノール、2,6−ビス[(2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)メチル]−4−メチルフェノール、4,4’,4’’−エチリジントリス[2−メチルフェノール]、4,4’,4’’−エチリジントリスフェノール、4,6−ビス[(4−ヒドロキシフェニル)メチル]1,3−ベンゼンジオール、4,4’−[(3,4−ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−メチルフェノール]、4,4’,4’’,4’’’−(1,2−エタンジイリデン)テトラキスフェノール、4,4’,4’’,4’’’−エタンジイリデン)テトラキス[2−メチルフェノール]、2,2’−メチレンビス[6−[(2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)メチル]−4−メチルフェノール]、4,4’,4’’,4’’’−(1,4−フェニレンジメチリジン)テトラキスフェノール、2,4,6−トリス(4−ヒドロキシフェニルメチル)1,3−ベンゼンジオール、2,4’,4’’−メチリデントリスフェノール、4,4’,4’’’−(3−メチル−1−プロパニル−3−イリデン)トリスフェノール、2,6−ビス[(4−ヒドロキシ−3−フロロフェニル)メチル]−4−フルオロフェノール、2,6−ビス[4−ヒドロキシ−3−フルオロフェニル]メチル]−4−フルオロフェノール、3,6−ビス「(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)メチル」1,2−ベンゼンジオール、4,6−ビス「(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)メチル」1,3−ベンゼンジオール、p−メチルカリックス[4]アレン、2,2’−メチレンビス[6−[(2,5/3,6−ジメチル−4/2−ヒドロキシフェニル)メチル]−4−メチルフェノール、2,2’−メチレンビス[6−[(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)メチル]−4−メチルフェノール、4,4’,4’’,4’’’−テトラキス[(1−メチルエチリデン)ビス(1,4−シクロヘキシリデン)]フェノール、6,6’−メチレンビス[4−(4−ヒドロキシフェニルメチル)−1,2,3−ベンゼントリオール、3,3’,5,5’−テトラキス[(5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)メチル]−[(1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジオール]などのフェノール低核体が挙げられる。 When the hydroxy group of the phenol-dicyclopentadiene resin of the general formula (1) is substituted with a glycidyl group, it is effective to add a compound containing a hydroxy group. Particularly preferred are compounds containing two or more hydroxy groups in the molecule. For example, naphthol novolak, m- and p-cresol novolak, naphthol-dicyclopentadiene novolak, m- and p-cresol-dicyclopentadiene novolak, 4,8-bis (hydroxymethyl) tricyclo [5.2.1.0. 2,6 ] -decane, pentaerythritol, 1,2,6-hexanetriol, 4,4 ′, 4 ″ -methylidenetriscyclohexanol, 4,4 ′-[1- [4- [1- (4 -Hydroxycyclohexyl) -1-methylethyl] phenyl] ethylidene] biscyclohexanol, [1,1'-bicyclohexyl] -4,4'-diol, methylenebiscyclohexanol, decahydronaphthalene-2,6-diol, Alcohols such as [1,1′-bicyclohexyl] -3,3 ′, 4,4′-tetrahydroxy Group-containing compounds, bisphenol, methylene bisphenol, 2,2′-methylene bis [4-methylphenol], 4,4′-methylidene-bis [2,6-dimethylphenol], 4,4 ′-(1-methyl-ethylidene ) Bis [2-methylphenol], 4,4′-cyclohexylidene bisphenol, 4,4 ′-(1,3-dimethylbutylidene) bisphenol, 4,4 ′-(1-methylethylidene) bis [2, 6-dimethylphenol], 4,4′-oxybisphenol, 4,4′-methylenebisphenol, bis (4-hydroxyphenyl) methanone, 4,4′-methylenebis [2-methylphenol], 4,4′- [1,4-phenylenebis (1-methylethylidene)] bisphenol, 4,4 ′-(1,2-ethanediyl) bisphenol, 4 4 ′-(diethylsilylene) bisphenol, 4,4 ′-[2,2,2-trifluoro-1- (trifluoromethyl) ethylidene] bisphenol, 4,4 ′, 4 ″ -methylidenetrisphenol, 4 , 4 ′-[1- (4-hydroxyphenyl) -1-methylethyl] phenyl] ethylidene] bisphenol, 2,6-bis [(2-hydroxy-5-methylphenyl) methyl] -4-methylphenol, 4, , 4 ′, 4 ″ -Ethyridinetris [2-methylphenol], 4,4 ′, 4 ″ -Ethiridinetrisphenol, 4,6-bis [(4-hydroxyphenyl) methyl] 1,3- Benzenediol, 4,4 ′-[(3,4-dihydroxyphenyl) methylene] bis [2-methylphenol], 4,4 ′, 4 ″, 4 ′ ″-(1,2-ethanediylidene) tetra Sphenol, 4,4 ′, 4 ″, 4 ′ ″-ethanediylidene) tetrakis [2-methylphenol], 2,2′-methylenebis [6-[(2-hydroxy-5-methylphenyl) methyl]- 4-methylphenol], 4,4 ′, 4 ″, 4 ′ ″-(1,4-phenylenedimethylidine) tetrakisphenol, 2,4,6-tris (4-hydroxyphenylmethyl) 1,3- Benzenediol, 2,4 ′, 4 ″ -methylidenetrisphenol, 4,4 ′, 4 ′ ″-(3-methyl-1-propanyl-3-ylidene) trisphenol, 2,6-bis [( 4-hydroxy-3-fluorophenyl) methyl] -4-fluorophenol, 2,6-bis [4-hydroxy-3-fluorophenyl] methyl] -4-fluorophenol, 3,6-bis "(3,5 -Dimethyl- 4-hydroxyphenyl) methyl "1,2-benzenediol, 4,6-bis" (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) methyl "1,3-benzenediol, p-methylcalix [4] arene, 2,2′-methylenebis [6-[(2,5 / 3,6-dimethyl-4 / 2-hydroxyphenyl) methyl] -4-methylphenol, 2,2′-methylenebis [6-[(3,5 -Dimethyl-4-hydroxyphenyl) methyl] -4-methylphenol, 4,4 ′, 4 ″, 4 ′ ″-tetrakis [(1-methylethylidene) bis (1,4-cyclohexylidene)] phenol 6,6′-methylenebis [4- (4-hydroxyphenylmethyl) -1,2,3-benzenetriol, 3,3 ′, 5,5′-tetrakis [(5-methyl-2-hydroxypheny ) Methyl] - [(1,1'-biphenyl) -4,4'-diol] phenol low nuclear bodies and the like.
本発明における架橋剤の配合量は、ベース樹脂(全樹脂分)100重量部に対して5〜50重量部が好ましく、特に10〜40重量部が好ましい。5重量部未満であるとレジストとミキシングを起こす場合があり、50重量部を超えると反射防止効果が低下したり、架橋後の膜にひび割れが入ることがある。 The blending amount of the crosslinking agent in the present invention is preferably 5 to 50 parts by weight, particularly preferably 10 to 40 parts by weight, based on 100 parts by weight of the base resin (total resin). If it is less than 5 parts by weight, it may cause mixing with the resist. If it exceeds 50 parts by weight, the antireflection effect may be reduced, or the film after crosslinking may be cracked.
本発明においては、熱による架橋反応を更に促進させるための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。 In the present invention, an acid generator for further promoting the crosslinking reaction by heat can be added. There are acid generators that generate an acid by thermal decomposition and those that generate an acid by light irradiation, and any of them can be added.
本発明で使用される酸発生剤としては、
i.下記一般式(P1a−1)、(P1a−2)、(P1a−3)又は(P1b)のオニウム塩、
ii.下記一般式(P2)のジアゾメタン誘導体、
iii.下記一般式(P3)のグリオキシム誘導体、
iv.下記一般式(P4)のビススルホン誘導体、
v.下記一般式(P5)のN−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エステル、
vi.β−ケトスルホン酸誘導体、
vii.ジスルホン誘導体、
viii.ニトロベンジルスルホネート誘導体、
ix.スルホン酸エステル誘導体
等が挙げられる。
As the acid generator used in the present invention,
i. An onium salt of the following general formula (P1a-1), (P1a-2), (P1a-3) or (P1b),
ii. A diazomethane derivative of the following general formula (P2):
iii. A glyoxime derivative of the following general formula (P3):
iv. A bissulfone derivative of the following general formula (P4):
v. A sulfonic acid ester of an N-hydroxyimide compound of the following general formula (P5),
vi. β-ketosulfonic acid derivatives,
vii. Disulfone derivatives,
viii. Nitrobenzyl sulfonate derivatives,
ix. Examples thereof include sulfonic acid ester derivatives.
(上式中、R101a、R101b、R101cはそれぞれ炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、アルケニル基、オキソアルキル基又はオキソアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基、又は炭素数7〜12のアラルキル基又はアリールオキソアルキル基を示し、これらの基の水素原子の一部又は全部がアルコキシ基等によって置換されていてもよい。また、R101bとR101cとは環を形成してもよく、環を形成する場合には、R101b、R101cはそれぞれ炭素数1〜6のアルキレン基を示す。K-は非求核性対向イオンを表す。R101d、R101e、R101f、R101gは、R101a、R101b、R101cに水素原子を加えて示される。R101dとR101e、又はR101dとR101eとR101fとは環を形成してもよく、環を形成する場合には、R101dとR101e又はR101dとR101eとR101fは炭素数3〜10のアルキレン基、又は式(P1a−3)中の窒素原子を環の中に有する複素芳香族環を示す。) (In the above formula, each of R 101a , R 101b and R 101c is a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkenyl group, an oxoalkyl group or an oxoalkenyl group, and having 6 to 20 carbon atoms. An aryl group, an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms, or an aryloxoalkyl group, part or all of hydrogen atoms of which may be substituted with an alkoxy group, etc. R 101b and R 101c and may form a ring, when they form a ring, R 101b, .K indicating each is R 101c alkylene group having 1 to 6 carbon atoms - .R 101d is representative of a non-nucleophilic counter ion R 101e , R 101f and R 101g are represented by adding a hydrogen atom to R 101a , R 101b and R 101c , R 101d and R 101e , or R 101d and R 101e and R 101f form a ring. In the case of forming a ring, R 101d and R 101e or R 101d And R 101e and R 101f represent a C3-C10 alkylene group or a heteroaromatic ring having a nitrogen atom in the formula (P1a-3) in the ring.
上記R101a、R101b、R101c、R101d、R101e、R101f、R101gは、互いに同一であっても異なっていてもよく、具体的には、アルキル基として、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロプロピルメチル基、4−メチルシクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられる。アルケニル基としては、ビニル基、アリル基、プロぺニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基等が挙げられる。オキソアルキル基としては、2−オキソシクロペンチル基、2−オキソシクロヘキシル基等が挙げられ、2−オキソプロピル基、2−シクロペンチル−2−オキソエチル基、2−シクロヘキシル−2−オキソエチル基、2−(4−メチルシクロヘキシル)−2−オキソエチル基等を挙げることができる。アリール基としては、フェニル基、ナフチル基等や、p−メトキシフェニル基、m−メトキシフェニル基、o−メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、p−tert−ブトキシフェニル基、m−tert−ブトキシフェニル基等のアルコキシフェニル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、エチルフェニル基、4−tert−ブチルフェニル基、4−ブチルフェニル基、ジメチルフェニル基等のアルキルフェニル基、メチルナフチル基、エチルナフチル基等のアルキルナフチル基、メトキシナフチル基、エトキシナフチル基等のアルコキシナフチル基、ジメチルナフチル基、ジエチルナフチル基等のジアルキルナフチル基、ジメトキシナフチル基、ジエトキシナフチル基等のジアルコキシナフチル基等が挙げられる。アラルキル基としてはベンジル基、フェニルエチル基、フェネチル基等が挙げられる。アリールオキソアルキル基としては、2−フェニル−2−オキソエチル基、2−(1−ナフチル)−2−オキソエチル基、2−(2−ナフチル)−2−オキソエチル基等の2−アリール−2−オキソエチル基等が挙げられる。 R 101a , R 101b , R 101c , R 101d , R 101e , R 101f and R 101g may be the same as or different from each other. Specifically, as the alkyl group, a methyl group, an ethyl group, Propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclopropylmethyl group, 4- Examples thereof include a methylcyclohexyl group, a cyclohexylmethyl group, a norbornyl group, an adamantyl group and the like. Examples of the alkenyl group include a vinyl group, an allyl group, a propenyl group, a butenyl group, a hexenyl group, and a cyclohexenyl group. Examples of the oxoalkyl group include 2-oxocyclopentyl group, 2-oxocyclohexyl group, and the like. 2-oxopropyl group, 2-cyclopentyl-2-oxoethyl group, 2-cyclohexyl-2-oxoethyl group, 2- (4 -Methylcyclohexyl) -2-oxoethyl group and the like can be mentioned. Examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, a p-methoxyphenyl group, an m-methoxyphenyl group, an o-methoxyphenyl group, an ethoxyphenyl group, a p-tert-butoxyphenyl group, and an m-tert-butoxyphenyl group. Alkylphenyl groups such as alkoxyphenyl groups, 2-methylphenyl groups, 3-methylphenyl groups, 4-methylphenyl groups, ethylphenyl groups, 4-tert-butylphenyl groups, 4-butylphenyl groups, dimethylphenyl groups, etc. Alkyl naphthyl groups such as methyl naphthyl group and ethyl naphthyl group, alkoxy naphthyl groups such as methoxy naphthyl group and ethoxy naphthyl group, dialkyl naphthyl groups such as dimethyl naphthyl group and diethyl naphthyl group, dimethoxy naphthyl group and diethoxy naphthyl group Dialkoxynaphthyl group And the like. Examples of the aralkyl group include a benzyl group, a phenylethyl group, and a phenethyl group. As the aryloxoalkyl group, 2-aryl-2-oxoethyl group such as 2-phenyl-2-oxoethyl group, 2- (1-naphthyl) -2-oxoethyl group, 2- (2-naphthyl) -2-oxoethyl group and the like Groups and the like.
K-の非求核性対向イオンとしては、塩化物イオン、臭化物イオン等のハライドイオン、トリフレート、1,1,1−トリフルオロエタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート等のフルオロアルキルスルホネート、トシレート、ベンゼンスルホネート、4−フルオロベンゼンスルホネート、1,2,3,4,5−ペンタフルオロベンゼンスルホネート等のアリールスルホネート、メシレート、ブタンスルホネート等のアルキルスルホネートが挙げられる。 Non-nucleophilic counter ions of K − include halide ions such as chloride ions and bromide ions, triflate, fluoroalkyl sulfonates such as 1,1,1-trifluoroethanesulfonate, nonafluorobutanesulfonate, tosylate, and benzene. Examples thereof include aryl sulfonates such as sulfonate, 4-fluorobenzene sulfonate and 1,2,3,4,5-pentafluorobenzene sulfonate, and alkyl sulfonates such as mesylate and butane sulfonate.
また、R101d、R101e、R101f、R101gが式(P1a−3)中の窒素原子を環の中に有する複素芳香族環は、イミダゾール誘導体(例えばイミダゾール、4−メチルイミダゾール、4−メチル−2−フェニルイミダゾール等)、ピラゾール誘導体、フラザン誘導体、ピロリン誘導体(例えばピロリン、2−メチル−1−ピロリン等)、ピロリジン誘導体(例えばピロリジン、N−メチルピロリジン、ピロリジノン、N−メチルピロリドン等)、イミダゾリン誘導体、イミダゾリジン誘導体、ピリジン誘導体(例えばピリジン、メチルピリジン、エチルピリジン、プロピルピリジン、ブチルピリジン、4−(1−ブチルペンチル)ピリジン、ジメチルピリジン、トリメチルピリジン、トリエチルピリジン、フェニルピリジン、3−メチル−2−フェニルピリジン、4−tert−ブチルピリジン、ジフェニルピリジン、ベンジルピリジン、メトキシピリジン、ブトキシピリジン、ジメトキシピリジン、1−メチル−2−ピリドン、4−ピロリジノピリジン、1−メチル−4−フェニルピリジン、2−(1−エチルプロピル)ピリジン、アミノピリジン、ジメチルアミノピリジン等)、ピリダジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾリジン誘導体、ピペリジン誘導体、ピペラジン誘導体、モルホリン誘導体、インドール誘導体、イソインドール誘導体、1H−インダゾール誘導体、インドリン誘導体、キノリン誘導体(例えばキノリン、3−キノリンカルボニトリル等)、イソキノリン誘導体、シンノリン誘導体、キナゾリン誘導体、キノキサリン誘導体、フタラジン誘導体、プリン誘導体、プテリジン誘導体、カルバゾール誘導体、フェナントリジン誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、1,10−フェナントロリン誘導体、アデニン誘導体、アデノシン誘導体、グアニン誘導体、グアノシン誘導体、ウラシル誘導体、ウリジン誘導体等が例示される。 Further, R 101d , R 101e , R 101f and R 101g each have a heteroaromatic ring having a nitrogen atom in the formula (P1a-3) in the ring, such as an imidazole derivative (for example, imidazole, 4-methylimidazole, 4-methyl -2-phenylimidazole, etc.), pyrazole derivatives, furazane derivatives, pyrroline derivatives (eg pyrroline, 2-methyl-1-pyrroline etc.), pyrrolidine derivatives (eg pyrrolidine, N-methylpyrrolidine, pyrrolidinone, N-methylpyrrolidone etc.), Imidazoline derivatives, imidazolidine derivatives, pyridine derivatives (eg pyridine, methylpyridine, ethylpyridine, propylpyridine, butylpyridine, 4- (1-butylpentyl) pyridine, dimethylpyridine, trimethylpyridine, triethylpyridine, phenylpyridine, 3-methyl -2- Phenylpyridine, 4-tert-butylpyridine, diphenylpyridine, benzylpyridine, methoxypyridine, butoxypyridine, dimethoxypyridine, 1-methyl-2-pyridone, 4-pyrrolidinopyridine, 1-methyl-4-phenylpyridine, 2- ( 1-ethylpropyl) pyridine, aminopyridine, dimethylaminopyridine, etc.), pyridazine derivatives, pyrimidine derivatives, pyrazine derivatives, pyrazoline derivatives, pyrazolidine derivatives, piperidine derivatives, piperazine derivatives, morpholine derivatives, indole derivatives, isoindole derivatives, 1H-indazole Derivatives, indoline derivatives, quinoline derivatives (eg quinoline, 3-quinolinecarbonitrile, etc.), isoquinoline derivatives, cinnoline derivatives, quinazoline derivatives, quinoxaline derivatives Conductor, phthalazine derivative, purine derivative, pteridine derivative, carbazole derivative, phenanthridine derivative, acridine derivative, phenazine derivative, 1,10-phenanthroline derivative, adenine derivative, adenosine derivative, guanine derivative, guanosine derivative, uracil derivative, uridine derivative, etc. Is exemplified.
(P1a−1)と(P1a−2)は光酸発生剤、熱酸発生剤の両方の効果があるが、(P1a−3)は熱酸発生剤として作用する。 (P1a-1) and (P1a-2) have the effects of both a photoacid generator and a thermal acid generator, while (P1a-3) acts as a thermal acid generator.
(上式中、R102a、R102bはそれぞれ独立して炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。R103は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基を示す。R104a、R104bはそれぞれ独立して炭素数3〜7の2−オキソアルキル基を示す。K-は非求核性対向イオンを表す。) (In the above formula, R 102a and R 102b each independently represents a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. R 103 is a linear or branched structure having 1 to 10 carbon atoms. Or a cyclic alkylene group, R 104a and R 104b each independently represents a 2-oxoalkyl group having 3 to 7 carbon atoms, and K − represents a non-nucleophilic counter ion.)
上記R102a、R102bとして、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロプロピルメチル基、4−メチルシクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基等が挙げられる。 Specific examples of R 102a and R 102b include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, heptyl, and octyl. Group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclopropylmethyl group, 4-methylcyclohexyl group, cyclohexylmethyl group and the like.
R103としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、へキシレン基、へプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、1,4−シクロへキシレン基、1,2−シクロへキシレン基、1,3−シクロペンチレン基、1,4−シクロオクチレン基、1,4−シクロヘキサンジメチレン基等が挙げられる。 R 103 is methylene group, ethylene group, propylene group, butylene group, pentylene group, hexylene group, heptylene group, octylene group, nonylene group, 1,4-cyclohexylene group, 1,2-cyclohexylene. Group, 1,3-cyclopentylene group, 1,4-cyclooctylene group, 1,4-cyclohexanedimethylene group and the like.
R104a、R104bとしては、2−オキソプロピル基、2−オキソシクロペンチル基、2−オキソシクロヘキシル基、2−オキソシクロヘプチル基等が挙げられる。 Examples of R 104a and R 104b include a 2-oxopropyl group, a 2-oxocyclopentyl group, a 2-oxocyclohexyl group, and a 2-oxocycloheptyl group.
K-は、式(P1a−1)、(P1a−2)及び(P1a−3)で説明したものと同様のものを挙げることができる。 Examples of K − are the same as those described in the formulas (P1a-1), (P1a-2), and (P1a-3).
(上式中、R105、R106は独立して炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素数6〜20のアリール基又はハロゲン化アリール基、又は炭素数7〜12のアラルキル基を示す。) (In the above formula, R 105 and R 106 are each independently a linear, branched or cyclic alkyl group or halogenated alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, aryl group or halogenated aryl group having 6 to 20 carbon atoms. Or an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms.)
R105、R106のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、アミル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられる。ハロゲン化アルキル基としてはトリフルオロメチル基、1,1,1−トリフルオロエチル基、1,1,1−トリクロロエチル基、ノナフルオロブチル基等が挙げられる。 Examples of the alkyl group represented by R 105 and R 106 include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, Examples include amyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, norbornyl group, adamantyl group and the like. Examples of the halogenated alkyl group include a trifluoromethyl group, a 1,1,1-trifluoroethyl group, a 1,1,1-trichloroethyl group, and a nonafluorobutyl group.
R105、R106のアリール基としては、フェニル基、p−メトキシフェニル基、m−メトキシフェニル基、o−メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、p−tert−ブトキシフェニル基、m−tert−ブトキシフェニル基等のアルコキシフェニル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、エチルフェニル基、4−tert−ブチルフェニル基、4−ブチルフェニル基、ジメチルフェニル基等のアルキルフェニル基が挙げられる。ハロゲン化アリール基としてはフルオロフェニル基、クロロフェニル基、1,2,3,4,5−ペンタフルオロフェニル基等が挙げられる。
R105、R106のアラルキル基としては、ベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。
Examples of the aryl group of R 105 and R 106 include phenyl group, p-methoxyphenyl group, m-methoxyphenyl group, o-methoxyphenyl group, ethoxyphenyl group, p-tert-butoxyphenyl group, m-tert-butoxyphenyl. Alkylphenyl such as alkoxyphenyl group such as 2-methylphenyl group, 3-methylphenyl group, 4-methylphenyl group, ethylphenyl group, 4-tert-butylphenyl group, 4-butylphenyl group and dimethylphenyl group Groups. Examples of the halogenated aryl group include a fluorophenyl group, a chlorophenyl group, and 1,2,3,4,5-pentafluorophenyl group.
Examples of the aralkyl group for R 105 and R 106 include a benzyl group and a phenethyl group.
(上式中、R107とR108とR109は独立して炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素数6〜20のアリール基又はハロゲン化アリール基、又は炭素数7〜12のアラルキル基を示す。R108とR109は互いに結合して環状構造を形成してもよく、環状構造を形成する場合、R108とR109はそれぞれ独立して炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。) (In the above formula, R 107 , R 108 and R 109 are independently a linear, branched or cyclic alkyl group or halogenated alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, aryl group or halogen having 6 to 20 carbon atoms. An aryl group or an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms, R 108 and R 109 may be bonded to each other to form a cyclic structure, and when forming a cyclic structure, R 108 and R 109 are each independently And represents a linear or branched alkylene group having 1 to 6 carbon atoms.)
R107、R108、R109のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基、ハロゲン化アリール基、アラルキル基としては、R105、R106で説明したものと同様の基が挙げられる。なお、R108、R109のアルキレン基としてはメチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基等が挙げられる。 Examples of the alkyl group, halogenated alkyl group, aryl group, halogenated aryl group, and aralkyl group of R 107 , R 108 , and R 109 include the same groups as those described for R 105 and R 106 . Examples of the alkylene group for R 108 and R 109 include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, and a hexylene group.
(上式中、R110は炭素数6〜10のアリーレン基、炭素数1〜6のアルキレン基又は炭素数2〜6のアルケニレン基を示し、これらの基の水素原子の一部又は全部は更に炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキル基もしくはアルコキシ基、ニトロ基、アセチル基、又はフェニル基で置換されていてもよい。R111は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は置換のアルキル基、アルケニル基もしくはアルコキシアルキル基、フェニル基、又はナフチル基を示し、これらの基の水素原子の一部又は全部は更に炭素数1〜4のアルキル基又はアルコキシ基;炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基、ニトロ基又はアセチル基で置換されていてもよいフェニル基;炭素数3〜5のヘテロ芳香族基;又は塩素原子、又はフッ素原子で置換されていてもよい。) (In the above formula, R 110 represents an arylene group having 6 to 10 carbon atoms, an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkenylene group having 2 to 6 carbon atoms, and some or all of the hydrogen atoms of these groups are further It may be substituted with a linear or branched alkyl or alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a nitro group, an acetyl group, or a phenyl group, and R 111 is a linear or branched group having 1 to 8 carbon atoms. Or a substituted alkyl group, an alkenyl group or an alkoxyalkyl group, a phenyl group, or a naphthyl group, and some or all of the hydrogen atoms of these groups are further an alkyl group or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms; A phenyl group optionally substituted with an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a nitro group or an acetyl group; a heteroaromatic group having 3 to 5 carbon atoms; or a chlorine atom or a fluorine atom Replace It may be.)
R110のアリーレン基としては、1,2−フェニレン基、1,8−ナフチレン基等が挙げられ、アルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、フェニルエチレン基、ノルボルナン−2,3−ジイル基等が挙げられ、アルケニレン基としては、1,2−ビニレン基、1−フェニル−1,2−ビニレン基、5−ノルボルネン−2,3−ジイル基等が挙げられる。 Examples of the arylene group for R 110 include a 1,2-phenylene group and a 1,8-naphthylene group. Examples of the alkylene group include a methylene group, an ethylene group, a trimethylene group, a tetramethylene group, a phenylethylene group, and a norbornane- 2,3-diyl group etc. are mentioned, As the alkenylene group, 1,2-vinylene group, 1-phenyl-1,2-vinylene group, 5-norbornene-2,3-diyl group and the like can be mentioned.
R111のアルキル基としては、R101a〜R101cと同様のものが挙げられ、アルケニル基としては、ビニル基、1−プロペニル基、アリル基、1−ブテニル基、3−ブテニル基、イソプレニル基、1−ペンテニル基、3−ペンテニル基、4−ペンテニル基、ジメチルアリル基、1−ヘキセニル基、3−ヘキセニル基、5−ヘキセニル基、1−ヘプテニル基、3−ヘプテニル基、6−ヘプテニル基、7−オクテニル基等が挙げられ、アルコキシアルキル基としては、メトキシメチル基、エトキシメチル基、プロポキシメチル基、ブトキシメチル基、ペンチロキシメチル基、ヘキシロキシメチル基、ヘプチロキシメチル基、メトキシエチル基、エトキシエチル基、プロポキシエチル基、ブトキシエチル基、ペンチロキシエチル基、ヘキシロキシエチル基、メトキシプロピル基、エトキシプロピル基、プロポキシプロピル基、ブトキシプロピル基、メトキシブチル基、エトキシブチル基、プロポキシブチル基、メトキシペンチル基、エトキシペンチル基、メトキシヘキシル基、メトキシヘプチル基等が挙げられる。 Examples of the alkyl group of R 111 include the same groups as R 101a to R 101c, and examples of the alkenyl group include a vinyl group, 1-propenyl group, allyl group, 1-butenyl group, 3-butenyl group, isoprenyl group, 1-pentenyl group, 3-pentenyl group, 4-pentenyl group, dimethylallyl group, 1-hexenyl group, 3-hexenyl group, 5-hexenyl group, 1-heptenyl group, 3-heptenyl group, 6-heptenyl group, 7 -Octenyl group and the like, and as the alkoxyalkyl group, methoxymethyl group, ethoxymethyl group, propoxymethyl group, butoxymethyl group, pentyloxymethyl group, hexyloxymethyl group, heptyloxymethyl group, methoxyethyl group, Ethoxyethyl group, propoxyethyl group, butoxyethyl group, pentyloxyethyl group, hexyloxyethyl , Methoxypropyl, ethoxypropyl, propoxypropyl group, butoxy propyl group, methoxybutyl group, ethoxybutyl group, propoxybutyl group, a methoxy pentyl group, an ethoxy pentyl group, a methoxy hexyl group, a methoxy heptyl group.
なお、更に置換されていてもよい炭素数1〜4のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基等が挙げられ、炭素数1〜4のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、tert−ブトキシ基等が挙げられる。
炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基、ニトロ基又はアセチル基で置換されていてもよいフェニル基としては、フェニル基、トリル基、p−tert−ブトキシフェニル基、p−アセチルフェニル基、p−ニトロフェニル基等が挙げられ、炭素数3〜5のヘテロ芳香族基としては、ピリジル基、フリル基等が挙げられる。
Examples of the optionally substituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, and a tert-butyl group. Examples of the alkoxy group having 1 to 4 include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, an n-butoxy group, an isobutoxy group, and a tert-butoxy group.
Examples of the phenyl group which may be substituted with an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a nitro group or an acetyl group include a phenyl group, a tolyl group, a p-tert-butoxyphenyl group, p -Acetylphenyl group, p-nitrophenyl group, etc. are mentioned, As a C3-C5 heteroaromatic group, a pyridyl group, a furyl group, etc. are mentioned.
具体的には、オニウム塩として、例えばトリフルオロメタンスルホン酸テトラメチルアンモニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸テトラメチルアンモニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸トリエチルアンモニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸ピリジニウム、カンファースルホン酸トリエチルアンモニウム、カンファースルホン酸ピリジニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸テトラn−ブチルアンモニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸テトラフェニルアンモニウム、p−トルエンスルホン酸テトラメチルアンモニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ジフェニルヨードニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルヨードニウム、p−トルエンスルホン酸ジフェニルヨードニウム、p−トルエンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルヨードニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ビス(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸ビス(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、ブタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリメチルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、p−トルエンスルホン酸シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ジメチルフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸ジメチルフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ジシクロヘキシルフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸ジシクロヘキシルフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリナフチルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(2−ノルボニル)メチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、エチレンビス[メチル(2−オキソシクロペンチル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホナート]、1,2’−ナフチルカルボニルメチルテトラヒドロチオフェニウムトリフレート等が挙げられる。 Specifically, examples of onium salts include tetramethylammonium trifluoromethanesulfonate, tetramethylammonium nonafluorobutanesulfonate, triethylammonium nonafluorobutanesulfonate, pyridinium nonafluorobutanesulfonate, triethylammonium camphorsulfonate, camphorsulfone. Pyridinium acid, tetra-n-butylammonium nonafluorobutanesulfonate, tetraphenylammonium nonafluorobutanesulfonate, tetramethylammonium p-toluenesulfonate, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, trifluoromethanesulfonic acid (p-tert-butoxyphenyl) ) Phenyliodonium, p-toluenesulfonic acid diphenyliodonium, p-to Ensulfonic acid (p-tert-butoxyphenyl) phenyliodonium, trifluoromethanesulfonic acid triphenylsulfonium, trifluoromethanesulfonic acid (p-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, trifluoromethanesulfonic acid bis (p-tert-butoxyphenyl) Phenylsulfonium, trifluoromethanesulfonic acid tris (p-tert-butoxyphenyl) sulfonium, p-toluenesulfonic acid triphenylsulfonium, p-toluenesulfonic acid (p-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, p-toluenesulfonic acid bis ( p-tert-butoxyphenyl) phenylsulfonium, p-toluenesulfonic acid tris (p-tert-butoxyphenyl) sulfonium Nonafluorobutanesulfonic acid triphenylsulfonium, butanesulfonic acid triphenylsulfonium, trifluoromethanesulfonic acid trimethylsulfonium, p-toluenesulfonic acid trimethylsulfonium, trifluoromethanesulfonic acid cyclohexylmethyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium, p-toluenesulfonic acid Cyclohexylmethyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium, dimethylphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, dimethylphenylsulfonium p-toluenesulfonate, dicyclohexylphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, dicyclohexylphenylsulfonium p-toluenesulfonate, trinaphthyl trifluoromethanesulfonate Sulfonium, triflu Cyclohexylmethyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium olomethanesulfonate, trifluoromethanesulfonate (2-norbornyl) methyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium, ethylenebis [methyl (2-oxocyclopentyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate], 1 , 2'-naphthylcarbonylmethyltetrahydrothiophenium triflate and the like.
ジアゾメタン誘導体としては、ビス(ベンゼンスルホニル)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(キシレンスルホニル)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(シクロペンチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(sec−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−プロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−アミルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソアミルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(sec−アミルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(tert−アミルスルホニル)ジアゾメタン、1−シクロヘキシルスルホニル−1−(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、1−シクロヘキシルスルホニル−1−(tert−アミルスルホニル)ジアゾメタン、1−tert−アミルスルホニル−1−(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン等が挙げられる。 Diazomethane derivatives include bis (benzenesulfonyl) diazomethane, bis (p-toluenesulfonyl) diazomethane, bis (xylenesulfonyl) diazomethane, bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane, bis (cyclopentylsulfonyl) diazomethane, bis (n-butylsulfonyl) diazomethane Bis (isobutylsulfonyl) diazomethane, bis (sec-butylsulfonyl) diazomethane, bis (n-propylsulfonyl) diazomethane, bis (isopropylsulfonyl) diazomethane, bis (tert-butylsulfonyl) diazomethane, bis (n-amylsulfonyl) diazomethane Bis (isoamylsulfonyl) diazomethane, bis (sec-amylsulfonyl) diazomethane, bis (tert-amylsulfur) Nyl) diazomethane, 1-cyclohexylsulfonyl-1- (tert-butylsulfonyl) diazomethane, 1-cyclohexylsulfonyl-1- (tert-amylsulfonyl) diazomethane, 1-tert-amylsulfonyl-1- (tert-butylsulfonyl) diazomethane Etc.
グリオキシム誘導体としては、ビス−O−(p−トルエンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(p−トルエンスルホニル)−α−ジフェニルグリオキシム、ビス−O−(p−トルエンスルホニル)−α−ジシクロヘキシルグリオキシム、ビス−O−(p−トルエンスルホニル)−2,3−ペンタンジオングリオキシム、ビス−O−(p−トルエンスルホニル)−2−メチル−3,4−ペンタンジオングリオキシム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−α−ジフェニルグリオキシム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−α−ジシクロヘキシルグリオキシム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−2,3−ペンタンジオングリオキシム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−2−メチル−3,4−ペンタンジオングリオキシム、ビス−O−(メタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(トリフルオロメタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(1,1,1−トリフルオロエタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(tert−ブタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(パーフルオロオクタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(シクロヘキサンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(ベンゼンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(p−フルオロベンゼンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(p−tert−ブチルベンゼンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(キシレンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(カンファースルホニル)−α−ジメチルグリオキシム等が挙げられる。 Examples of glyoxime derivatives include bis-O- (p-toluenesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis-O- (p-toluenesulfonyl) -α-diphenylglyoxime, bis-O- (p-toluenesulfonyl)- α-dicyclohexylglyoxime, bis-O- (p-toluenesulfonyl) -2,3-pentanedione glyoxime, bis-O- (p-toluenesulfonyl) -2-methyl-3,4-pentanedione glyoxime, Bis-O- (n-butanesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis-O- (n-butanesulfonyl) -α-diphenylglyoxime, bis-O- (n-butanesulfonyl) -α-dicyclohexylglyoxime Bis-O- (n-butanesulfonyl) -2,3-pentanedione glyoxime, bis-O- ( -Butanesulfonyl) -2-methyl-3,4-pentanedione glyoxime, bis-O- (methanesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis-O- (trifluoromethanesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis -O- (1,1,1-trifluoroethanesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis-O- (tert-butanesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis-O- (perfluorooctanesulfonyl)- α-dimethylglyoxime, bis-O- (cyclohexanesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis-O- (benzenesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis-O- (p-fluorobenzenesulfonyl) -α- Dimethylglyoxime, bis-O- (p-tert-butylbenzenesulfonyl) α- dimethylglyoxime, bis -O- (xylene sulfonyl)-.alpha.-dimethylglyoxime, bis -O- (camphorsulfonyl)-.alpha.-dimethylglyoxime, and the like.
ビススルホン誘導体としては、ビスナフチルスルホニルメタン、ビストリフルオロメチルスルホニルメタン、ビスメチルスルホニルメタン、ビスエチルスルホニルメタン、ビスプロピルスルホニルメタン、ビスイソプロピルスルホニルメタン、ビス−p−トルエンスルホニルメタン、ビスベンゼンスルホニルメタン等が挙げられる。 Examples of bissulfone derivatives include bisnaphthylsulfonylmethane, bistrifluoromethylsulfonylmethane, bismethylsulfonylmethane, bisethylsulfonylmethane, bispropylsulfonylmethane, bisisopropylsulfonylmethane, bis-p-toluenesulfonylmethane, and bisbenzenesulfonylmethane. Can be mentioned.
β−ケトスルホン誘導体としては、2−シクロヘキシルカルボニル−2−(p−トルエンスルホニル)プロパン、2−イソプロピルカルボニル−2−(p−トルエンスルホニル)プロパン等が挙げられる。 Examples of the β-ketosulfone derivative include 2-cyclohexylcarbonyl-2- (p-toluenesulfonyl) propane and 2-isopropylcarbonyl-2- (p-toluenesulfonyl) propane.
ニトロベンジルスルホネート誘導体としては、p−トルエンスルホン酸2,6−ジニトロベンジル、p−トルエンスルホン酸2,4−ジニトロベンジル等が挙げられる。 Examples of the nitrobenzyl sulfonate derivative include 2,6-dinitrobenzyl p-toluenesulfonate and 2,4-dinitrobenzyl p-toluenesulfonate.
スルホン酸エステル誘導体としては、1,2,3−トリス(メタンスルホニルオキシ)ベンゼン、1,2,3−トリス(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ベンゼン、1,2,3−トリス(p−トルエンスルホニルオキシ)ベンゼン等が挙げられる。 Examples of sulfonic acid ester derivatives include 1,2,3-tris (methanesulfonyloxy) benzene, 1,2,3-tris (trifluoromethanesulfonyloxy) benzene, 1,2,3-tris (p-toluenesulfonyloxy). Examples include benzene.
N−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エステル誘導体としては、N−ヒドロキシスクシンイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドエタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−プロパンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド2−プロパンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−ペンタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−オクタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドp−トルエンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドp−メトキシベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド2−クロロエタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド−2,4,6−トリメチルベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−ナフタレンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド2−ナフタレンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ−2−フェニルスクシンイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシマレイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシマレイミドエタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ−2−フェニルマレイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシグルタルイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシグルタルイミドベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシフタルイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシフタルイミドベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシフタルイミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシフタルイミドp−トルエンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシナフタルイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシナフタルイミドベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミドp−トルエンスルホン酸エステル等が挙げられる Examples of sulfonic acid ester derivatives of N-hydroxyimide compounds include N-hydroxysuccinimide methanesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide trifluoromethanesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide ethanesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide 1-propanesulfonic acid. Ester, N-hydroxysuccinimide 2-propanesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide 1-pentanesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide 1-octanesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide p-toluenesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide p-methoxybenzenesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide 2-chloroethanesulfonic acid ester N-hydroxysuccinimide benzenesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide-2,4,6-trimethylbenzenesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide 1-naphthalenesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide 2-naphthalenesulfonic acid ester, N- Hydroxy-2-phenylsuccinimide methanesulfonate, N-hydroxymaleimide methanesulfonate, N-hydroxymaleimide ethanesulfonate, N-hydroxy-2-phenylmaleimide methanesulfonate, N-hydroxyglutarimide methanesulfonate Ester, N-hydroxyglutarimide benzenesulfonic acid ester, N-hydroxyphthalimide methanesulfonic acid ester, N-hydro Siphthalimidobenzenesulfonic acid ester, N-hydroxyphthalimide trifluoromethanesulfonic acid ester, N-hydroxyphthalimide p-toluenesulfonic acid ester, N-hydroxynaphthalimide methanesulfonic acid ester, N-hydroxynaphthalimide benzenesulfonic acid ester, N- Hydroxy-5-norbornene-2,3-dicarboximide methanesulfonate, N-hydroxy-5-norbornene-2,3-dicarboximide trifluoromethanesulfonate, N-hydroxy-5-norbornene-2,3 -Dicarboximide p-toluenesulfonic acid ester
好ましくは、トリフルオロメタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリナフチルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(2−ノルボニル)メチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、1,2’−ナフチルカルボニルメチルテトラヒドロチオフェニウムトリフレート等のオニウム塩、ビス(ベンゼンスルホニル)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(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(sec−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−プロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン等のジアゾメタン誘導体、ビス−O−(p−トルエンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム等のグリオキシム誘導体、ビスナフチルスルホニルメタン等のビススルホン誘導体、N−ヒドロキシスクシンイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−プロパンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド2−プロパンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−ペンタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドp−トルエンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシナフタルイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシナフタルイミドベンゼンスルホン酸エステル等のN−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エステル誘導体が用いられる。 Preferably, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, trifluoromethanesulfonic acid (p-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, trifluoromethanesulfonic acid tris (p-tert-butoxyphenyl) sulfonium, p-toluenesulfonic acid triphenylsulfonium, p-Toluenesulfonic acid (p-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, p-toluenesulfonic acid tris (p-tert-butoxyphenyl) sulfonium, trifluoromethanesulfonic acid trinaphthylsulfonium, trifluoromethanesulfonic acid cyclohexylmethyl (2-oxo (Cyclohexyl) sulfonium, trifluoromethanesulfonic acid (2-norbornyl) methyl (2-oxocyclohexyl) sulfurate Onium salts such as nium, 1,2'-naphthylcarbonylmethyltetrahydrothiophenium triflate, bis (benzenesulfonyl) diazomethane, bis (p-toluenesulfonyl) diazomethane, bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane, bis (n-butylsulfonyl) ) Diazomethane derivatives such as diazomethane, bis (isobutylsulfonyl) diazomethane, bis (sec-butylsulfonyl) diazomethane, bis (n-propylsulfonyl) diazomethane, bis (isopropylsulfonyl) diazomethane, bis (tert-butylsulfonyl) diazomethane, bis- Glyoxime derivatives such as O- (p-toluenesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis-O- (n-butanesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bis Bissulfone derivatives such as butylsulfonylmethane, N-hydroxysuccinimide methanesulfonate, N-hydroxysuccinimide trifluoromethanesulfonate, N-hydroxysuccinimide 1-propanesulfonate, N-hydroxysuccinimide 2-propanesulfonate, N-hydroxysuccinimide 1-pentanesulfonic acid ester, N-hydroxysuccinimide p-toluenesulfonic acid ester, N-hydroxynaphthalimide methanesulfonic acid ester, N-hydroxynaphthalimide benzenesulfonic acid ester, etc. Acid ester derivatives are used.
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。
酸発生剤の添加量は、ベース樹脂100重量部に対して、好ましくは0.1〜50重量部、より好ましくは0.5〜40重量部である。0.1重量部より少ないと酸発生量が少なく、架橋反応が不十分な場合があり、50重量部を超えると上層レジストへ酸が移動することによるミキシング現象が起こる場合がある。
The said acid generator can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
The addition amount of the acid generator is preferably 0.1 to 50 parts by weight, and more preferably 0.5 to 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the base resin. If the amount is less than 0.1 part by weight, the amount of acid generated is small and the crosslinking reaction may be insufficient. If the amount exceeds 50 parts by weight, a mixing phenomenon may occur due to the acid moving to the upper resist.
更に、本発明の下層膜形成材料には、保存安定性を向上させるための塩基性化合物を配合することができる。
塩基性化合物としては、酸発生剤より微量に発生した酸が架橋反応を進行させるのを防ぐための、酸に対するクエンチャーの役割を果たす。
Furthermore, the lower layer film-forming material of the present invention can be blended with a basic compound for improving storage stability.
As a basic compound, it plays the role of the quencher with respect to an acid in order to prevent the acid which generate | occur | produced in trace amount from the acid generator to advance a crosslinking reaction.
このような塩基性化合物としては、第一級、第二級、第三級の脂肪族アミン類、混成アミン類、芳香族アミン類、複素環アミン類、カルボキシ基を有する含窒素化合物、スルホニル基を有する含窒素化合物、水酸基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合物、アミド誘導体、イミド誘導体等が挙げられる。 Examples of such basic compounds include primary, secondary, and tertiary aliphatic amines, hybrid amines, aromatic amines, heterocyclic amines, nitrogen-containing compounds having a carboxy group, and sulfonyl groups. A nitrogen-containing compound having a hydroxyl group, a nitrogen-containing compound having a hydroxyl group, a nitrogen-containing compound having a hydroxyphenyl group, an alcoholic nitrogen-containing compound, an amide derivative, an imide derivative, and the like.
具体的には、第一級の脂肪族アミン類として、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、n−プロピルアミン、イソプロピルアミン、n−ブチルアミン、イソブチルアミン、sec−ブチルアミン、tert−ブチルアミン、ペンチルアミン、tert−アミルアミン、シクロペンチルアミン、ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、セチルアミン、メチレンジアミン、エチレンジアミン、テトラエチレンペンタミン等が例示される。 Specifically, primary aliphatic amines include ammonia, methylamine, ethylamine, n-propylamine, isopropylamine, n-butylamine, isobutylamine, sec-butylamine, tert-butylamine, pentylamine, tert- Examples include amylamine, cyclopentylamine, hexylamine, cyclohexylamine, heptylamine, octylamine, nonylamine, decylamine, dodecylamine, cetylamine, methylenediamine, ethylenediamine, tetraethylenepentamine and the like.
第二級の脂肪族アミン類として、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジ−n−ブチルアミン、ジイソブチルアミン、ジ−sec−ブチルアミン、ジペンチルアミン、ジシクロペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジヘプチルアミン、ジオクチルアミン、ジノニルアミン、ジデシルアミン、ジドデシルアミン、ジセチルアミン、N,N−ジメチルメチレンジアミン、N,N−ジメチルエチレンジアミン、N,N−ジメチルテトラエチレンペンタミン等が例示される。 Secondary aliphatic amines include dimethylamine, diethylamine, di-n-propylamine, diisopropylamine, di-n-butylamine, diisobutylamine, di-sec-butylamine, dipentylamine, dicyclopentylamine, dihexylamine, Examples include dicyclohexylamine, diheptylamine, dioctylamine, dinonylamine, didecylamine, didodecylamine, dicetylamine, N, N-dimethylmethylenediamine, N, N-dimethylethylenediamine, N, N-dimethyltetraethylenepentamine and the like.
第三級の脂肪族アミン類として、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリイソプロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリイソブチルアミン、トリ−sec−ブチルアミン、トリペンチルアミン、トリシクロペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリシクロヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、トリノニルアミン、トリデシルアミン、トリドデシルアミン、トリセチルアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルメチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルテトラエチレンペンタミン等が例示される。 Tertiary aliphatic amines include trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, triisopropylamine, tri-n-butylamine, triisobutylamine, tri-sec-butylamine, tripentylamine, tricyclopentylamine, tri Hexylamine, tricyclohexylamine, triheptylamine, trioctylamine, trinonylamine, tridecylamine, tridodecylamine, tricetylamine, N, N, N ′, N′-tetramethylmethylenediamine, N, N, Examples thereof include N ′, N′-tetramethylethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetramethyltetraethylenepentamine and the like.
また、混成アミン類としては、例えばジメチルエチルアミン、メチルエチルプロピルアミン、ベンジルアミン、フェネチルアミン、ベンジルジメチルアミン等が例示される。 Examples of hybrid amines include dimethylethylamine, methylethylpropylamine, benzylamine, phenethylamine, and benzyldimethylamine.
芳香族アミン類及び複素環アミン類の具体例としては、アニリン誘導体(例えばアニリン、N−メチルアニリン、N−エチルアニリン、N−プロピルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、2−メチルアニリン、3−メチルアニリン、4−メチルアニリン、エチルアニリン、プロピルアニリン、トリメチルアニリン、2−ニトロアニリン、3−ニトロアニリン、4−ニトロアニリン、2,4−ジニトロアニリン、2,6−ジニトロアニリン、3,5−ジニトロアニリン、N,N−ジメチルトルイジン等)、ジフェニル(p−トリル)アミン、メチルジフェニルアミン、トリフェニルアミン、フェニレンジアミン、ナフチルアミン、ジアミノナフタレン、ピロール誘導体(例えばピロール、2H−ピロール、1−メチルピロール、2,4−ジメチルピロール、2,5−ジメチルピロール、N−メチルピロール等)、オキサゾール誘導体(例えばオキサゾール、イソオキサゾール等)、チアゾール誘導体(例えばチアゾール、イソチアゾール等)、イミダゾール誘導体(例えばイミダゾール、4−メチルイミダゾール、4−メチル−2−フェニルイミダゾール等)、ピラゾール誘導体、フラザン誘導体、ピロリン誘導体(例えばピロリン、2−メチル−1−ピロリン等)、ピロリジン誘導体(例えばピロリジン、N−メチルピロリジン、ピロリジノン、N−メチルピロリドン等)、イミダゾリン誘導体、イミダゾリジン誘導体、ピリジン誘導体(例えばピリジン、メチルピリジン、エチルピリジン、プロピルピリジン、ブチルピリジン、4−(1−ブチルペンチル)ピリジン、ジメチルピリジン、トリメチルピリジン、トリエチルピリジン、フェニルピリジン、3−メチル−2−フェニルピリジン、4−tert−ブチルピリジン、ジフェニルピリジン、ベンジルピリジン、メトキシピリジン、ブトキシピリジン、ジメトキシピリジン、1−メチル−2−ピリドン、4−ピロリジノピリジン、1−メチル−4−フェニルピリジン、2−(1−エチルプロピル)ピリジン、アミノピリジン、ジメチルアミノピリジン等)、ピリダジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾリジン誘導体、ピペリジン誘導体、ピペラジン誘導体、モルホリン誘導体、インドール誘導体、イソインドール誘導体、1H−インダゾール誘導体、インドリン誘導体、キノリン誘導体(例えばキノリン、3−キノリンカルボニトリル等)、イソキノリン誘導体、シンノリン誘導体、キナゾリン誘導体、キノキサリン誘導体、フタラジン誘導体、プリン誘導体、プテリジン誘導体、カルバゾール誘導体、フェナントリジン誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、1,10−フェナントロリン誘導体、アデニン誘導体、アデノシン誘導体、グアニン誘導体、グアノシン誘導体、ウラシル誘導体、ウリジン誘導体等が例示される。 Specific examples of aromatic amines and heterocyclic amines include aniline derivatives (eg, aniline, N-methylaniline, N-ethylaniline, N-propylaniline, N, N-dimethylaniline, 2-methylaniline, 3- Methylaniline, 4-methylaniline, ethylaniline, propylaniline, trimethylaniline, 2-nitroaniline, 3-nitroaniline, 4-nitroaniline, 2,4-dinitroaniline, 2,6-dinitroaniline, 3,5- Dinitroaniline, N, N-dimethyltoluidine, etc.), diphenyl (p-tolyl) amine, methyldiphenylamine, triphenylamine, phenylenediamine, naphthylamine, diaminonaphthalene, pyrrole derivatives (eg pyrrole, 2H-pyrrole, 1-methylpyrrole, 2,4-dim Lupyrrole, 2,5-dimethylpyrrole, N-methylpyrrole, etc.), oxazole derivatives (eg oxazole, isoxazole etc.), thiazole derivatives (eg thiazole, isothiazole etc.), imidazole derivatives (eg imidazole, 4-methylimidazole, 4 -Methyl-2-phenylimidazole, etc.), pyrazole derivatives, furazane derivatives, pyrroline derivatives (eg pyrroline, 2-methyl-1-pyrroline etc.), pyrrolidine derivatives (eg pyrrolidine, N-methylpyrrolidine, pyrrolidinone, N-methylpyrrolidone etc.) ), Imidazoline derivatives, imidazolidine derivatives, pyridine derivatives (eg pyridine, methylpyridine, ethylpyridine, propylpyridine, butylpyridine, 4- (1-butylpentyl) pyridine, dimethyl) Lysine, trimethylpyridine, triethylpyridine, phenylpyridine, 3-methyl-2-phenylpyridine, 4-tert-butylpyridine, diphenylpyridine, benzylpyridine, methoxypyridine, butoxypyridine, dimethoxypyridine, 1-methyl-2-pyridone, 4-pyrrolidinopyridine, 1-methyl-4-phenylpyridine, 2- (1-ethylpropyl) pyridine, aminopyridine, dimethylaminopyridine, etc.), pyridazine derivatives, pyrimidine derivatives, pyrazine derivatives, pyrazoline derivatives, pyrazolidine derivatives, piperidine Derivatives, piperazine derivatives, morpholine derivatives, indole derivatives, isoindole derivatives, 1H-indazole derivatives, indoline derivatives, quinoline derivatives (eg quinoline, 3-quinoline carbo Nitriles), isoquinoline derivatives, cinnoline derivatives, quinazoline derivatives, quinoxaline derivatives, phthalazine derivatives, purine derivatives, pteridine derivatives, carbazole derivatives, phenanthridine derivatives, acridine derivatives, phenazine derivatives, 1,10-phenanthroline derivatives, adenine derivatives, adenosine Examples include derivatives, guanine derivatives, guanosine derivatives, uracil derivatives, uridine derivatives and the like.
更に、カルボキシ基を有する含窒素化合物としては、例えばアミノ安息香酸、インドールカルボン酸、アミノ酸誘導体(例えばニコチン酸、アラニン、アルギニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、グリシルロイシン、ロイシン、メチオニン、フェニルアラニン、スレオニン、リジン、3−アミノピラジン−2−カルボン酸、メトキシアラニン)等が例示される。 Furthermore, examples of the nitrogen-containing compound having a carboxy group include aminobenzoic acid, indolecarboxylic acid, amino acid derivatives (for example, nicotinic acid, alanine, arginine, aspartic acid, glutamic acid, glycine, histidine, isoleucine, glycylleucine, leucine, methionine. , Phenylalanine, threonine, lysine, 3-aminopyrazine-2-carboxylic acid, methoxyalanine) and the like.
スルホニル基を有する含窒素化合物として3−ピリジンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸ピリジニウム等が例示される。 Examples of the nitrogen-containing compound having a sulfonyl group include 3-pyridinesulfonic acid and pyridinium p-toluenesulfonate.
水酸基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合物としては、2−ヒドロキシピリジン、アミノクレゾール、2,4−キノリンジオール、3−インドールメタノールヒドレート、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、2,2’−イミノジエタノール、2−アミノエタノ−ル、3−アミノ−1−プロパノール、4−アミノ−1−ブタノール、4−(2−ヒドロキシエチル)モルホリン、2−(2−ヒドロキシエチル)ピリジン、1−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン、1−[2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル]ピペラジン、ピペリジンエタノール、1−(2−ヒドロキシエチル)ピロリジン、1−(2−ヒドロキシエチル)−2−ピロリジノン、3−ピペリジノ−1,2−プロパンジオール、3−ピロリジノ−1,2−プロパンジオール、8−ヒドロキシユロリジン、3−クイヌクリジノール、3−トロパノール、1−メチル−2−ピロリジンエタノール、1−アジリジンエタノール、N−(2−ヒドロキシエチル)フタルイミド、N−(2−ヒドロキシエチル)イソニコチンアミド等が例示される。 As a nitrogen-containing compound having a hydroxyl group, a nitrogen-containing compound having a hydroxyphenyl group, and an alcoholic nitrogen-containing compound, 2-hydroxypyridine, aminocresol, 2,4-quinolinediol, 3-indolemethanol hydrate, monoethanolamine, Diethanolamine, triethanolamine, N-ethyldiethanolamine, N, N-diethylethanolamine, triisopropanolamine, 2,2'-iminodiethanol, 2-aminoethanol, 3-amino-1-propanol, 4-amino-1 -Butanol, 4- (2-hydroxyethyl) morpholine, 2- (2-hydroxyethyl) pyridine, 1- (2-hydroxyethyl) piperazine, 1- [2- (2-hydroxyethoxy) ethyl] piperazine, piperidine ethanol 1- (2-hydroxyethyl) pyrrolidine, 1- (2-hydroxyethyl) -2-pyrrolidinone, 3-piperidino-1,2-propanediol, 3-pyrrolidino-1,2-propanediol, 8-hydroxyurolo Lysine, 3-cuincridinol, 3-tropanol, 1-methyl-2-pyrrolidine ethanol, 1-aziridine ethanol, N- (2-hydroxyethyl) phthalimide, N- (2-hydroxyethyl) isonicotinamide, etc. Illustrated.
アミド誘導体としては、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、プロピオンアミド、ベンズアミド等が例示される。イミド誘導体としては、フタルイミド、サクシンイミド、マレイミド等が例示される。 Examples of amide derivatives include formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, propionamide, benzamide and the like. Examples of imide derivatives include phthalimide, succinimide, maleimide and the like.
塩基性化合物の配合量は、全ベース樹脂100重量部に対して0.001〜2重量部、特に0.01〜1重量部が好適である。配合量が0.001重量部より少ないと配合効果がない場合があり、2重量部を超えると熱で発生した酸を全てトラップして架橋しなくなる場合がある。 The compounding amount of the basic compound is preferably 0.001 to 2 parts by weight, particularly 0.01 to 1 part by weight based on 100 parts by weight of the total base resin. If the blending amount is less than 0.001 part by weight, the blending effect may not be obtained. If the blending amount exceeds 2 parts by weight, all of the acid generated by heat may be trapped and may not be crosslinked.
本発明の下層膜形成材料において使用可能な有機溶剤としては、前記のベース樹脂、酸発生剤、架橋剤、その他添加剤等が溶解するものであれば特に制限はない。その具体例を列挙すると、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メチルエーテルアセテート、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、これらの1種又は2種以上を混合使用できるが、これらに限定されるものではない。本発明においては、これら有機溶剤の中でもジエチレングリコールジメチルエーテルや1−エトキシ−2−プロパノール、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート及びこれらの混合溶剤が好ましく使用される。 The organic solvent that can be used in the lower layer film-forming material of the present invention is not particularly limited as long as the base resin, the acid generator, the cross-linking agent, and other additives can be dissolved. Specific examples thereof include ketones such as cyclohexanone and methyl-2-amyl ketone; 3-methoxybutanol, 3-methyl-3-methoxybutanol, 1-methoxy-2-propanol, 1-ethoxy-2-propanol and the like. Alcohols: ethers such as propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether; propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, lactic acid Ethyl, ethyl pyruvate, butyl acetate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate , Tert-butyl acetate, tert-butyl propionate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol mono tert-butyl ether acetate and the like, and one or more of these can be used in combination. It is not limited. In the present invention, among these organic solvents, diethylene glycol dimethyl ether, 1-ethoxy-2-propanol, ethyl lactate, propylene glycol monomethyl ether acetate and mixed solvents thereof are preferably used.
溶剤の配合量は、全ベース樹脂100重量部に対して200〜10,000重量部が好ましく、特に300〜5,000重量部とすることが好ましい。 The blending amount of the solvent is preferably 200 to 10,000 parts by weight, particularly preferably 300 to 5,000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total base resin.
本発明は、このフォトレジスト下層膜形成材料を用いて基板上に下層膜を形成するステップと、該下層膜の上にフォトレジスト組成物を用いてフォトレジスト膜を形成するステップと、該フォトレジスト膜のパターン回路領域を露光するステップと、その後の現像液で現像して該フォトレジスト膜にレジストパターンを形成するステップと、該レジストパターンが形成されたフォトレジスト膜をマスクにして該下層膜及び該基板をエッチングするステップを含んでなるパターン形成方法を提供する。 The present invention includes a step of forming a lower layer film on a substrate using the photoresist lower layer film forming material, a step of forming a photoresist film using a photoresist composition on the lower layer film, and the photoresist. A step of exposing a pattern circuit region of the film, a step of developing with a developing solution thereafter to form a resist pattern on the photoresist film, and the lower layer film and the photoresist film on which the resist pattern is formed as a mask There is provided a pattern forming method comprising the step of etching the substrate.
また、本発明は、フォトレジスト膜形成材料を用いて基板上に下層膜を形成するステップと、該下層膜の上にフォトレジスト組成物を用いてフォトレジスト膜を形成するステップと、該フォトレジスト膜のパターン回路領域を露光するステップと、その後の現像液で現像して該フォトレジスト膜にレジストパターンを形成するステップと、該レジストパターンが形成されたフォトレジスト膜をマスクにして該下層膜をエッチングするステップと、さらにパターンが形成された下層膜をマスクにして該基板をエッチングして該基板にパターンを形成するステップを含んでなるパターン形成方法を提供する。 The present invention also includes a step of forming a lower layer film on a substrate using a photoresist film forming material, a step of forming a photoresist film using a photoresist composition on the lower layer film, and the photoresist. A step of exposing a pattern circuit region of the film; a step of developing with a developer thereafter to form a resist pattern on the photoresist film; and a step of forming the lower layer film using the photoresist film on which the resist pattern is formed as a mask. There is provided a pattern forming method including an etching step and a step of forming a pattern on the substrate by etching the substrate using a lower layer film on which a pattern is formed as a mask.
これらのパターン形成方法について図1を参照して説明する。
本発明の下層膜10は、フォトレジストと同様にスピンコート法などで被加工基板上に作製することが可能である。スピンコート後、溶媒を蒸発し、上層レジストとミキシング防止のため、架橋反応を促進させるためにベークをすることが望ましい。ベーク温度は80〜300℃の範囲内で、10〜300秒の範囲内が好ましく用いられる。なお、この下層膜の厚さは適宜選定されるが、100〜20,000nm、特に150〜15,000nmとすることが好ましい。下層膜を作製した後、その上にフォトレジスト膜11を作製する。
These pattern forming methods will be described with reference to FIG.
The
このレジスト層を形成するためのフォトレジスト組成物としては、公知のものを使用することができる。酸素ガスエッチング耐性の点から好ましくは、ベースポリマーとしてポリシルセスキオキサン誘導体又はビニルシラン誘導体等の珪素原子含有ポリマーを使用し、更に有機溶剤、酸発生剤、必要により塩基性化合物等を含むポジ型のフォトレジスト組成物が使用される。ポリシルセスキオキサン誘導体としては、好ましくは、酸不安定基で置換されたカルボキシレートをペンダントとするラダー骨格の繰り返し単位を有するシルセスキオキサンであり、ビニルシラン誘導体としては、好ましくは、(a)ビニルシランと、(b)無水マレイン酸と、(c)酸不安定基で置換されたメタクリレート、酸不安定基で置換されたアクリレート及び酸不安定基で置換されたノルボルニルカルボキシレートからなる一群から選ばれる一つとの三元共重合体である。珪素原子含有ポリマーとしては、これに限定されず、この種のレジスト組成物に用いられる公知のポリマーを使用することができる。レジスト組成物に用いる有機溶剤、酸発生剤、塩基性化合物の種類や添加量は、例えば、下層膜形成材料の(B)である有機溶剤、(D)成分である酸発生剤、塩基性化合物と同様である。また、レジスト組成物中のベース樹脂の添加量も、例えば、下層膜形成材料の(A)成分である一般式(1)のポリマーの添加量と同様である。 As a photoresist composition for forming this resist layer, a well-known thing can be used. From the point of resistance to oxygen gas etching, preferably, a positive type containing a silicon atom-containing polymer such as a polysilsesquioxane derivative or a vinylsilane derivative as a base polymer, and further containing an organic solvent, an acid generator, and a basic compound as necessary. The photoresist composition is used. The polysilsesquioxane derivative is preferably a silsesquioxane having a ladder skeleton repeating unit pendant of a carboxylate substituted with an acid labile group, and the vinylsilane derivative is preferably (a ) Vinyl silane, (b) maleic anhydride, (c) methacrylate substituted with acid labile groups, acrylate substituted with acid labile groups and norbornyl carboxylate substituted with acid labile groups A terpolymer with one selected from a group. As a silicon atom containing polymer, it is not limited to this, The well-known polymer used for this kind of resist composition can be used. The type and amount of the organic solvent, acid generator, and basic compound used in the resist composition are, for example, the organic solvent that is (B) of the lower layer film forming material, the acid generator that is (D) component, and the basic compound. It is the same. Moreover, the addition amount of the base resin in the resist composition is, for example, the same as the addition amount of the polymer of the general formula (1) that is the component (A) of the lower layer film forming material.
上記フォトレジスト組成物によりレジスト膜11を形成する場合、下層膜10を形成する場合と同様に、スピンコート法が好ましく用いられる。レジストをスピンコート後、プリベークを行うが、80〜180℃で10〜300秒の範囲が好ましい。その後常法に従い、露光を行い、ポストエクスポジュアーベーク(PEB)、現像を行い、レジストパターンを得る(図1(a))。なお、レジスト膜の厚さは特に制限されないが、30〜500nm、特に50〜400nmが好ましい。
When forming the resist
次に、得られたレジストパターンをマスクにして、好ましくはドライエッチング、より好ましくは酸素ガスを主体とするエッチングを行う。このエッチングは常法によって行うことができる。この時、酸素ガスに加えて、He、Arなどの不活性ガスや、CO、CO2、NH3、SO2、N2、NO2ガスを加えることも可能である。特に後者のガスはパターン側壁のアンダーカット防止のための側壁保護のために用いられる。 Next, using the obtained resist pattern as a mask, dry etching is preferably performed, more preferably etching mainly using oxygen gas. This etching can be performed by a conventional method. At this time, in addition to the oxygen gas, an inert gas such as He or Ar, or CO, CO 2 , NH 3 , SO 2 , N 2 , or NO 2 gas can be added. In particular, the latter gas is used for side wall protection for preventing undercut of the pattern side wall.
次の基板12のエッチングは、常法、好ましくはドライエッチングによって行うことができ、例えば下地基板12b上の被加工基板12aがSiO2、SiN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では塩素系、臭素系ガスを主体としたエッチングを行う。基板ドライエッチング後のパターンのパターンを図1(b)に示す。本発明の下層膜は、これら被加工基板12aのエッチング耐性に優れる特徴がある。
The
なお、被加工基板12aは、下地基板12b上に形成される。
基板としては、特に限定されるものではなく、Si、α−Si、p−Si、SiO2、SiN、SiON、W、TiN、Al等で被加工膜(被加工基板)と異なる材質のものが用いられる。被加工膜としては、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厚さに形成し得る。
The substrate to be processed 12a is formed on the
There is no particular limitation on the substrate, and Si, α-Si, p-Si, SiO 2 , SiN, SiON, W, TiN, Al, etc. may be made of a material different from the film to be processed (substrate to be processed). Used. Various low-k films such as Si, SiO 2 , SiON, SiN, p-Si, α-Si, W, W-Si, Al, Cu, Al-Si, and their stopper films are used as the work film. Usually, it can be formed to a thickness of 50 to 10,000 nm, particularly 100 to 5,000 nm.
以下、合成例、重合例及び実施例と比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの記載によって限定されるものではない。
合成例1
300mLのフラスコに重量平均分子量(Mw)14000、重量平均分子量と数平均分子量との比(Mw/Mn)1.67のポリ−p−ヒドロキシスチレン120g、9−アントラセンメタノール41gをTHF溶媒に溶解させ、トシル酸0.5gを加え、80℃で24時間撹拌させた。水洗により触媒と金属不純物を除去し、THFを減圧除去することによって、155gのポリマー1を得た。
GPCにより重量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を求め、1H−NMR分析によりポリマー中のアントラセンメチル基の比率を求め、以下の結果を得た。
共重合組成比 p−ヒドロキシ−m−アントラセンメチルスチレン:p−ヒドロキシスチレン(モル比)=0.20:0.80、
重量平均分子量(Mw)=15,000
分子量分布(Mw/Mn)=1.70であった。
EXAMPLES Hereinafter, although a synthesis example, a polymerization example, an Example, and a comparative example are shown and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited by these description.
Synthesis example 1
In a 300 mL flask, 120 g of poly-p-hydroxystyrene having a weight average molecular weight (Mw) of 14000 and a ratio of the weight average molecular weight to the number average molecular weight (Mw / Mn) of 1.67 and 41 g of 9-anthracenemethanol are dissolved in a THF solvent. Then, 0.5 g of tosylic acid was added, and the mixture was stirred at 80 ° C. for 24 hours. The catalyst and metal impurities were removed by washing with water, and THF was removed under reduced pressure to obtain 155 g of
The weight average molecular weight (Mw) and dispersity (Mw / Mn) were determined by GPC, the ratio of anthracene methyl groups in the polymer was determined by 1 H-NMR analysis, and the following results were obtained.
Copolymerization composition ratio p-hydroxy-m-anthracenemethylstyrene: p-hydroxystyrene (molar ratio) = 0.20: 0.80,
Weight average molecular weight (Mw) = 15,000
The molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.70.
合成例2
500mLのフラスコに4−ヒドロキシスチレン80g、2,5−ノルボルナジエン−2−カルボン酸メチル45g、溶媒としてトルエンを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを4.1g加え、80℃まで昇温後、24時間反応させた。この反応溶液を1/2まで濃縮し、メタノール300mL、水50mLの混合溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体98gを得た。
得られた重合体を1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比 4−ヒドロキシスチレン:2,5−ノルボルナジエン−2−カルボン酸メチル=0.67:0.33
重量平均分子量(Mw)=8120
分子量分布(Mw/Mn)=1.96
次いで、300mLのフラスコに上記方法によって得られたポリ−4−ヒドロキシスチレン−2,5−ノルボルナジエン−2−カルボン酸メチル98gと9−アントラセンメタノール33gをTHF溶媒に溶解させ、トシル酸0.5gを加え、80℃で24時間撹拌させた。水洗により触媒と金属不純物を除去し、THFを減圧除去することによって、124gのポリマー2を得た。
得られた重合体の1H−NMR及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比 p−ヒドロキシ−m−アントラセンメチルスチレン:4−ヒドロキシスチレン:2,5−ノルボルナジエン−2−カルボン酸メチル=0.23:0.37:0.33
重量平均分子量(Mw)=9100
分子量分布(Mw/Mn)=1.88
Synthesis example 2
To a 500 mL flask, 80 g of 4-hydroxystyrene, 45 g of
When the obtained polymer was measured by 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Copolymerization composition ratio 4-hydroxystyrene:
Weight average molecular weight (Mw) = 8120
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.96
Next, 98 g of poly-4-hydroxystyrene-2,5-norbornadiene-2-carboxylate and 33 g of 9-anthracenemethanol obtained by the above method were dissolved in a THF solvent in a 300 mL flask, and 0.5 g of tosylic acid was added. In addition, the mixture was stirred at 80 ° C. for 24 hours. The catalyst and metal impurities were removed by washing with water, and THF was removed under reduced pressure to obtain 124 g of
When the 1 H-NMR and GPC measurement of the obtained polymer was carried out, the following analysis results were obtained.
Copolymerization composition ratio p-hydroxy-m-anthracene methylstyrene: 4-hydroxystyrene:
Weight average molecular weight (Mw) = 9100
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.88
合成例3
300mLのフラスコにポリ−4−ヒドロキシスチレン−2,5−ノルボルナジエン−2−カルボン酸メチル98gと1−アダマンタンメタノール78gをTHF溶媒に溶解させ、トシル酸0.5gを加え、80℃で24時間撹拌させた。 水洗により触媒と金属不純物を除去し、THFを減圧除去することによって、124gのポリマー3を得た。
得られた重合体を1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比 p−ヒドロキシ−m−アダマンタンメチルスチレン:4−ヒドロキシスチレン:2,5−ノルボルナジエン−2−カルボン酸メチル=0.58:0.09:0.33
重量平均分子量(Mw)=9200
分子量分布(Mw/Mn)=1.86
Synthesis example 3
In a 300 mL flask, 98 g of methyl poly-4-hydroxystyrene-2,5-norbornadiene-2-carboxylate and 78 g of 1-adamantane methanol were dissolved in a THF solvent, 0.5 g of tosylic acid was added, and the mixture was stirred at 80 ° C. for 24 hours. I let you. The catalyst and metal impurities were removed by washing with water, and THF was removed under reduced pressure to obtain 124 g of
When the obtained polymer was measured by 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Copolymerization composition ratio p-hydroxy-m-adamantane methylstyrene: 4-hydroxystyrene:
Weight average molecular weight (Mw) = 9200
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.86
合成例4
300mLのフラスコに重量平均分子量(Mw)13300、分子量分布(Mw/Mn)1.55の20モル%が水素添加されたポリ−4−ヒドロキシスチレン114gと1−アダマンタンメタノール78gをTHF溶媒に溶解させ、トシル酸0.5gを加え、80℃で24時間撹拌させた。水洗により触媒と金属不純物を除去し、THFを減圧除去することによって、153gのポリマー4を得た。
得られた重合体を1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比 p−ヒドロキシ−m−アダマンタンメチルスチレン:4−ヒドロキシスチレン:水素添加4−ヒドロキシスチレン=0.85:0.15:0.20
重量平均分子量(Mw)=14300
分子量分布(Mw/Mn)=1.56
Synthesis example 4
In a 300 mL flask, 114 g of poly-4-hydroxystyrene in which 20 mol% of a weight average molecular weight (Mw) of 13300 and a molecular weight distribution (Mw / Mn) of 1.55 was hydrogenated and 78 g of 1-adamantane methanol were dissolved in a THF solvent. Then, 0.5 g of tosylic acid was added, and the mixture was stirred at 80 ° C. for 24 hours. The catalyst and metal impurities were removed by washing with water, and THF was removed under reduced pressure to obtain 153 g of
When the obtained polymer was measured by 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Copolymerization composition ratio p-hydroxy-m-adamantane methylstyrene: 4-hydroxystyrene: hydrogenated 4-hydroxystyrene = 0.85: 0.15: 0.20
Weight average molecular weight (Mw) = 14300
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.56
合成例5
500mLのフラスコに4−ヒドロキシスチレン80g、2−アクリル酸―1−アダマンタン64g、溶媒としてトルエンを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを4.1g加え、80℃まで昇温後、24時間反応させた。この反応溶液を1/2まで濃縮し、メタノール300mL、水50mLの混合溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体134gを得た。
得られた重合体を1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比 4−ヒドロキシスチレン:2−アクリル酸―1−アダマンタン=0.69:0.31
重量平均分子量(Mw)=11600
分子量分布(Mw/Mn)=1.71
次いで300mLのフラスコに上記方法によって得られたポリ−ヒドロキシスチレン−2−アクリル酸―1−アダマンタン134gと1−アダマンタンメタノール88gをTHF溶媒に溶解させ、トシル酸0.5gを加え、80℃で24時間撹拌させた。 水洗により触媒と金属不純物を除去し、THFを減圧除去することによって、178gのポリマー5を得た。
得られた重合体を1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比 p−ヒドロキシ−m−アダマンタンメチルスチレン:4−ヒドロキシスチレン:2−アクリル酸―1−アダマンタン=0.53:0.18:0.32
重量平均分子量(Mw)=12900
分子量分布(Mw/Mn)=1.68
Synthesis example 5
To a 500 mL flask, 80 g of 4-hydroxystyrene, 64 g of 2-acrylic acid-1-adamantane, and 40 g of toluene as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 4.1 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 80 ° C. and reacted for 24 hours. This reaction solution was concentrated to 1/2, precipitated in a mixed solution of 300 mL of methanol and 50 mL of water, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain 134 g of a white polymer.
When the obtained polymer was measured by 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Copolymerization composition ratio 4-hydroxystyrene: 2-acrylic acid-1-adamantane = 0.69: 0.31
Weight average molecular weight (Mw) = 11600
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.71
Next, 134 g of poly-hydroxystyrene-2-acrylic acid-1-adamantane and 88 g of 1-adamantane methanol obtained by the above method were dissolved in a THF solvent in a 300 mL flask, 0.5 g of tosylic acid was added, and the mixture was stirred at 80 ° C. for 24 hours. Stir for hours. The catalyst and metal impurities were removed by washing with water, and THF was removed under reduced pressure to obtain 178 g of
When the obtained polymer was measured by 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Copolymerization composition ratio p-hydroxy-m-adamantane methylstyrene: 4-hydroxystyrene: 2-acrylic acid-1-adamantane = 0.53: 0.18: 0.32
Weight average molecular weight (Mw) = 12900
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.68
合成例6
500mLのフラスコに4−ヒドロキシスチレン80g、ビニルナフタレン68g、溶媒としてトルエンを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを4.1g加え、80℃まで昇温後、24時間反応させた。この反応溶液を1/2まで濃縮し、メタノール300mL、水50mLの混合溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体139gを得た。
得られた重合体を1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比 4−ヒドロキシスチレン:ビニルナフタレン=0.52:0.48
重量平均分子量(Mw)=10900
分子量分布(Mw/Mn)=1.71
500mLのフラスコに上記ポリ−4−ヒドロキシスチレン−ビニルナフタレン120gと1−アダマンタンメタノール88gをTHF溶媒に溶解させ、トシル酸0.5gを加え、80℃で24時間撹拌させた。水洗により触媒と金属不純物を除去し、THFを減圧除去することによって、188gのポリマー6を得た。
得られた重合体を1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比
p−ヒドロキシ−m−アダマンタンメチルスチレン:4−ヒドロキシスチレン:ビニルナフタレン=0.44:0.08:0.48
重量平均分子量(Mw)=15,100
分子量分布(Mw/Mn)=1.68
Synthesis Example 6
To a 500 mL flask, 80 g of 4-hydroxystyrene, 68 g of vinylnaphthalene, and 40 g of toluene as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 4.1 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 80 ° C. and reacted for 24 hours. This reaction solution was concentrated to 1/2, precipitated in a mixed solution of 300 mL of methanol and 50 mL of water, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain 139 g of a white polymer.
When the obtained polymer was measured by 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Copolymerization composition ratio 4-hydroxystyrene: vinylnaphthalene = 0.52: 0.48
Weight average molecular weight (Mw) = 10900
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.71
In a 500 mL flask, 120 g of the above poly-4-hydroxystyrene-vinylnaphthalene and 88 g of 1-adamantane methanol were dissolved in a THF solvent, 0.5 g of tosylic acid was added, and the mixture was stirred at 80 ° C. for 24 hours. The catalyst and metal impurities were removed by washing with water, and THF was removed under reduced pressure to obtain 188 g of
When the obtained polymer was measured by 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Copolymerization composition ratio p-hydroxy-m-adamantane methylstyrene: 4-hydroxystyrene: vinylnaphthalene = 0.44: 0.08: 0.48
Weight average molecular weight (Mw) = 15,100
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.68
合成例7
300mLのフラスコにMw14000、Mw/Mn1.67のポリ−p−ヒドロキシスチレン120g、1−ピレンメタノール62gをTHF溶媒に溶解させ、トシル酸0.5gを加え、80℃で24時間撹拌させた。水洗により触媒と金属不純物を除去し、THFを減圧除去することによって、166gのポリマー7を得た。
GPCにより分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を求め、1H−NMR分析によりポリマー中のアントラセンメチル基の比率を求めると、以下の結果となった。
共重合組成比 p−ヒドロキシ−m−ピレンメチルスチレン:p−ヒドロキシスチレン(モル比)=0.23:0.77
重量平均分子量(Mw)=15,900
分子量分布(Mw/Mn)=1.70
Synthesis example 7
In a 300 mL flask, 120 g of poly-p-hydroxystyrene having Mw 14000 and Mw / Mn 1.67 and 62 g of 1-pyrenemethanol were dissolved in a THF solvent, 0.5 g of tosylic acid was added, and the mixture was stirred at 80 ° C. for 24 hours. The catalyst and metal impurities were removed by washing with water, and THF was removed under reduced pressure to obtain 166 g of
When molecular weight (Mw) and dispersity (Mw / Mn) were determined by GPC, and the ratio of anthracene methyl groups in the polymer was determined by 1 H-NMR analysis, the following results were obtained.
Copolymerization composition ratio p-hydroxy-m-pyrenemethylstyrene: p-hydroxystyrene (molar ratio) = 0.23: 0.77
Weight average molecular weight (Mw) = 15,900
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.70
合成例8
300mLのフラスコにMw8,000、Mw/Mn2.01のポリ−p−ヒドロキシスチレン−co−インデン70:30を120g、9−アントラセンメタノール41gをTHF溶媒に溶解させ、トシル酸0.5gを加え、80℃で24時間撹拌させた。 水洗により触媒と金属不純物を除去し、THFを減圧除去することによって、153gのポリマー8を得た。なお、「ポリ−モノマー1−co−モノマー2」の表現は、モノマー1と2を含んでなる共重合体を表す。
GPCにより分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を求め、1H−NMR分析によりポリマー中のアントラセンメチル基の比率を以下のように求めた。
ポリマー1;p−ヒドロキシ−m−アントラセンメチルスチレン:p−ヒドロキシスチレン:インデン(モル比)=0.20:0.50:0.3 Mw8,800、Mw/Mn2.06
Synthesis example 8
In a 300 mL flask, 120 g of poly-p-hydroxystyrene-co-indene 70:30 having Mw 8,000 and Mw / Mn 2.01 and 41 g of 9-anthracenemethanol were dissolved in THF solvent, 0.5 g of tosylic acid was added, Stir at 80 ° C. for 24 hours. The catalyst and metal impurities were removed by washing with water, and THF was removed under reduced pressure to obtain 153 g of
The molecular weight (Mw) and dispersity (Mw / Mn) were determined by GPC, and the ratio of anthracene methyl groups in the polymer was determined by 1 H-NMR analysis as follows.
合成例9
300mLのフラスコにMw7,000、Mw/Mn2.11のポリ−p−ヒドロキシスチレン−co−アセナフチレン 70:30を120g、9−アントラセンメタノール41gをTHF溶媒に溶解させ、トシル酸0.5gを加え、80℃で24時間撹拌させた。 水洗により触媒と金属不純物を除去し、THFを減圧除去することによって、156gのポリマー9を得た。
GPCにより分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を求め、1H−NMR分析によりポリマー中のアントラセンメチル基の比率を以下のように求めた。
ポリマー1;p−ヒドロキシ−m−アントラセンメチルスチレン:p−ヒドロキシスチレン:アセナフチレン(モル比)=0.20:0.50:0.3 Mw7,900、Mw/Mn2.13
Synthesis Example 9
In a 300 mL flask, 120 g of poly-p-hydroxystyrene-co-acenaphthylene 70:30 having Mw 7,000 and Mw / Mn 2.11 and 41 g of 9-anthracenemethanol were dissolved in THF solvent, 0.5 g of tosylic acid was added, Stir at 80 ° C. for 24 hours. The catalyst and metal impurities were removed by washing with water, and THF was removed under reduced pressure to obtain 156 g of
The molecular weight (Mw) and dispersity (Mw / Mn) were determined by GPC, and the ratio of anthracene methyl groups in the polymer was determined by 1 H-NMR analysis as follows.
合成例10
300mLのフラスコにMw7,600、Mw/Mn2.05のポリ−p−ヒドロキシスチレン−co−2,5−ノルボルナジエン−2−カルボン酸メチル 70:30を120g、9−アントラセンメタノール41gをTHF溶媒に溶解させ、トシル酸0.5gを加え、80℃で24時間撹拌させた。 水洗により触媒と金属不純物を除去し、THFを減圧除去することによって、151gのポリマー10を得た。
GPCにより分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を求め、1H−NMR分析によりポリマー中のアントラセンメチル基の比率を以下のように求めた。
ポリマー1;p−ヒドロキシ−m−アントラセンメチルスチレン:p−ヒドロキシスチレン:2,5−ノルボルナジエン−2−カルボン酸メチル(モル比)=0.20:0.50:0.3 Mw8,500、Mw/Mn2.16
Synthesis Example 10
Dissolve 120 g of poly-p-hydroxystyrene-co-2,5-norbornadiene-2-carboxylate 70:30 with Mw 7,600 and Mw / Mn 2.05 in a 300 mL flask and 41 g of 9-anthracenemethanol in THF solvent. And 0.5 g of tosylic acid was added and allowed to stir at 80 ° C. for 24 hours. The catalyst and metal impurities were removed by washing with water, and THF was removed under reduced pressure to obtain 151 g of
The molecular weight (Mw) and dispersity (Mw / Mn) were determined by GPC, and the ratio of anthracene methyl groups in the polymer was determined by 1 H-NMR analysis as follows.
比較合成例1
500mLのフラスコに4−ヒドロキシスチレン96g、2−メタクリル酸―1−アントラセンメチル55g、溶媒としてトルエンを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを4.1g加え、80℃まで昇温後、24時間反応させた。この反応溶液を1/2まで濃縮し、メタノール300mL、水50mLの混合溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体140gを得た。
得られた重合体を1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比 4−ヒドロキシスチレン:2−メタクリル酸―1−アントラセンメチル=79:21
重量平均分子量(Mw)=13200
分子量分布(Mw/Mn)=1.75
Comparative Synthesis Example 1
To a 500 mL flask, 96 g of 4-hydroxystyrene, 55 g of 2-methacrylic acid-1-anthracenemethyl, and 40 g of toluene as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 4.1 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 80 ° C. and reacted for 24 hours. This reaction solution was concentrated to 1/2, precipitated in a mixed solution of 300 mL of methanol and 50 mL of water, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain 140 g of a white polymer.
When the obtained polymer was measured by 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Copolymerization composition ratio 4-hydroxystyrene: 2-methacrylic acid-1-anthracenemethyl = 79: 21
Weight average molecular weight (Mw) = 13200
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.75
比較合成例2
500mLのフラスコに4−ヒドロキシスチレン40g、2−メタクリル酸―1−アダマンタン160g、溶媒としてトルエンを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを4.1g加え、80℃まで昇温後、24時間反応させた。この反応溶液を1/2まで濃縮し、メタノール300mL、水50mLの混合溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体188gを得た。
得られた重合体を1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比 4−ヒドロキシスチレン:2−メタクリル酸―1−アダマンタン=0.32:0.68
重量平均分子量(Mw)=10900
分子量分布(Mw/Mn)=1.77
Comparative Synthesis Example 2
To a 500 mL flask, 40 g of 4-hydroxystyrene, 160 g of 2-methacrylic acid-1-adamantane, and 40 g of toluene as a solvent were added. The reaction vessel was cooled to −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, and vacuum degassing and nitrogen flow were repeated three times. After raising the temperature to room temperature, 4.1 g of AIBN was added as a polymerization initiator, and the temperature was raised to 80 ° C. and reacted for 24 hours. This reaction solution was concentrated to 1/2, precipitated in a mixed solution of 300 mL of methanol and 50 mL of water, and the obtained white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain 188 g of a white polymer.
When the obtained polymer was measured by 1 H-NMR and GPC, the following analysis results were obtained.
Copolymerization composition ratio 4-hydroxystyrene: 2-methacrylic acid-1-adamantane = 0.32: 0.68
Weight average molecular weight (Mw) = 10900
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.77
実施例、比較例
ポリマー1〜10で示される樹脂、比較例1、2で示される樹脂、珪素含有中間層用ポリマー、AG1,2で示される酸発生剤、CR1,2で示される架橋剤を、FC−430(住友スリーエム社製)0.1重量%を含む溶媒中に表1に示す割合で溶解させ、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下層膜溶液と中間層膜溶液をそれぞれ調製した。
下層膜形成材料の溶液と中間層膜溶液の溶液をシリコン基板上に塗布して、200℃で60秒間ベークして膜厚500nmの下層膜を形成し(以下、UDL1〜11と略称する)、膜厚100nmの珪素含有膜を形成し(以下、SOG1、2と略称する)、J.A.ウーラム社の入射角度可変の分光エリプソメーター(VASE)で波長248nm、193nm、157nmにおけるUDL1〜11、SOG1、2の屈折率(n,k)を求め、結果を表1に示した。
Examples, Comparative Examples Resins represented by
A solution of a lower layer film forming material and a solution of an intermediate layer film solution are applied on a silicon substrate and baked at 200 ° C. for 60 seconds to form a lower layer film having a thickness of 500 nm (hereinafter abbreviated as
下層膜形成材料の溶液(UDL−1、2、7、8)を膜厚300nmのSiO2基板上に塗布して、200℃で60秒間ベークして膜厚500nmの下層膜を形成した。表2に示す組成でKrF珪素含有ポリマー1、酸発生剤PAG1、塩基添加剤TMMEA、溶媒からなるKrF用珪素含有レジスト液1を調製した。このレジスト液を上記下層膜UDL−1、2、7上に塗布して、120℃で60秒間ベークし、膜厚200nmの珪素含有レジスト膜層を形成した。次いで、KrF露光装置(ニコン社製;S203B、NA0.68、σ0.75、2/3輪体照明、Crマスク)で露光し、130℃で90秒間ベーク(PEB)し、2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液で60秒間現像し、ポジ型のパターンを得た。得られたパターンの0.15μmL/Sのパターン形状を観察し、表3に示すように基板付近で裾引きやアンダーカット、インターミキシング現象が起きておらず、矩形のパターンが得られていることを確認した。
下層膜形成材料の溶液(UDL−3、4、5、6)を膜厚300nmのSiO2基板上に塗布して、200℃で60秒間ベークして膜厚500nmの下層膜を形成した。表2に示す組成でArF珪素含有ポリマー1、2、酸発生剤PAG1、塩基添加剤TAEA、溶媒からなるArF用珪素含有レジスト液1、2を調製した。このレジスト液を上記下層UDL−3、4、5、6上に塗布して、110℃で60秒間ベークし、膜厚200nmの珪素含有レジスト膜層を形成した。次いで、ArF露光装置(ニコン社製;S305B、NA0.68、σ0.85、2/3輪体照明、Crマスク)で露光し、110℃で90秒間ベーク(PEB)し、2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液で60秒間現像し、ポジ型のパターンを得た。得られたパターンの0.12μmL/Sのパターン形状を観察し、表3に示すように基板付近で裾引きやアンダーカット、インターミキシング現象が起きておらず、矩形のパターンが得られていることを確認した。
下層膜形成材料の溶液(UDL−8)を膜厚300nmのSiO2基板上に塗布して、200℃で60秒間ベークして膜厚500nmの下層膜を形成した。その上に珪素含有中間層材料溶液SOG1を塗布して200℃で60秒間ベークして膜厚100nmの中間層を形成した。表2に示す組成でKrFレジスト5溶液を調製した。このレジスト液を上記中間層SOG1上に塗布して、120℃で60秒間ベークし、膜厚200nmの単層レジスト膜層を形成した。 次いで、KrF露光装置(ニコン社製;S203B、NA0.68、σ0.75、2/3輪体照明、Crマスク)で露光し、120℃で90秒間ベーク(PEB)し、2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液で60秒間現像し、ポジ型のパターンを得た。得られたパターンの0.15μmL/Sのパターン形状を観察し、表3に示すように基板付近で裾引きやアンダーカット、インターミキシング現象が起きておらず、矩形のパターンが得られていることを確認した。
下層膜形成材料の溶液(UDL−9、10)を膜厚300nmのSiO2基板上に塗布して、200℃で60秒間ベークして膜厚500nmの下層膜を形成した。その上に珪素含有中間層材料溶液SOG2を塗布して200℃で60秒間ベークして膜厚100nmの中間層を形成した。 表2に示す組成でArFレジスト6溶液を調製した。このレジスト液を上記中間層SOG1上に塗布して、120℃で60秒間ベークし、膜厚200nmの単層レジスト膜層を形成した。次いで、ArF露光装置(ニコン社製;S305B、NA0.68、σ0.85、2/3輪体照明、Crマスク)で露光し、120℃で90秒間ベーク(PEB)し、2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液で60秒間現像し、ポジ型のパターンを得た。得られたパターンの0.25μmL/Sのパターン形状を観察し、表3に示すように基板付近で裾引きやアンダーカット、インターミキシング現象が起きておらず、矩形のパターンが得られていることを確認した。
The lower layer film forming material solution (UDL-1, 2, 7, 8) was applied on a 300 nm thick SiO 2 substrate and baked at 200 ° C. for 60 seconds to form a lower layer film having a thickness of 500 nm. A KrF silicon-containing resist
The lower layer film-forming material solution (UDL-3, 4, 5, 6) was applied onto a 300 nm thick SiO 2 substrate and baked at 200 ° C. for 60 seconds to form a lower film having a thickness of 500 nm. ArF silicon-containing resist
A lower layer film-forming material solution (UDL-8) was applied onto a 300 nm thick SiO 2 substrate and baked at 200 ° C. for 60 seconds to form a lower film having a thickness of 500 nm. A silicon-containing intermediate layer material solution SOG1 was applied thereon and baked at 200 ° C. for 60 seconds to form an intermediate layer having a thickness of 100 nm. A KrF resist 5 solution having the composition shown in Table 2 was prepared. This resist solution was applied onto the intermediate layer SOG1 and baked at 120 ° C. for 60 seconds to form a single-layer resist film layer having a thickness of 200 nm. Next, exposure was performed with a KrF exposure apparatus (Nikon Corp .; S203B, NA 0.68, σ0.75, 2/3 ring illumination, Cr mask), baked at 120 ° C. for 90 seconds (PEB), and 2.38 wt%. Development was performed with an aqueous tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution for 60 seconds to obtain a positive pattern. Observing the pattern shape of 0.15 μmL / S of the obtained pattern, as shown in Table 3, there is no skirting, undercut, or intermixing phenomenon near the substrate, and a rectangular pattern is obtained It was confirmed.
The lower layer film forming material solution (UDL-9, 10) was applied onto a 300 nm thick SiO 2 substrate and baked at 200 ° C. for 60 seconds to form a lower layer film having a thickness of 500 nm. A silicon-containing intermediate layer material solution SOG2 was applied thereon and baked at 200 ° C. for 60 seconds to form an intermediate layer having a thickness of 100 nm. An ArF resist 6 solution having the composition shown in Table 2 was prepared. This resist solution was applied onto the intermediate layer SOG1 and baked at 120 ° C. for 60 seconds to form a single-layer resist film layer having a thickness of 200 nm. Next, the film was exposed with an ArF exposure apparatus (Nikon Corp .; S305B, NA 0.68, σ 0.85, 2/3 ring illumination, Cr mask), baked at 120 ° C. for 90 seconds (PEB), and 2.38% by weight. Development was performed with an aqueous tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution for 60 seconds to obtain a positive pattern. Observe the pattern shape of 0.25 μmL / S of the obtained pattern, and as shown in Table 3, there is no skirting, undercut, or intermixing phenomenon near the substrate, and a rectangular pattern is obtained It was confirmed.
次いで、ドライエッチング耐性のテストを行った。まず、前記屈折率測定に用いたものと同じ下層膜(UDL1〜11)を作製し、これらの下層膜のCHF3/CF4系ガスでのエッチング試験として下記(1)の条件で試験した。この場合、東京エレクトロン株式会社製ドライエッチング装置TE−8500Pを用い、エッチング前後の下層膜及びレジストの膜厚差を測定した。結果を表4に示す。
(1)CHF3/CF4系ガスでのエッチング試験
エッチング条件は、下記に示す通りである。
チャンバー圧力 40.0Pa
RFパワー 1,300W
ギャップ 9mm
CHF3ガス流量 30ml/min
CF4ガス流量 30ml/min
Arガス流量 100ml/min
時間 60sec
Next, a dry etching resistance test was performed. First, the same lower layer films (UDL1 to 11) used for the refractive index measurement were prepared, and these lower layer films were tested under the following conditions (1) as an etching test with a CHF 3 / CF 4 gas. In this case, the difference in film thickness between the lower layer film and the resist before and after etching was measured using a dry etching apparatus TE-8500P manufactured by Tokyo Electron Limited. The results are shown in Table 4.
(1) Etching test with CHF 3 / CF 4 gas Etching conditions are as shown below.
Chamber pressure 40.0Pa
RF power 1,300W
Gap 9mm
CHF 3 gas flow rate 30ml / min
CF 4 gas flow rate 30ml / min
Ar gas flow rate 100ml / min
60 sec
更に、上記下層膜(UDL1〜11)を用いて、下記(2)の条件でCl2/BCl3系ガスでのエッチング試験を行った。この場合、日電アネルバ株式会社製ドライエッチング装置L−507D−Lを用い、エッチング前後のポリマー膜の膜厚差を求めた。結果を表5に示す。
(2)Cl2/BCl3系ガスでのエッチング試験
エッチング条件は下記に示す通りである。
チャンバー圧力 40.0Pa
RFパワー 300W
ギャップ 9mm
Cl2ガス流量 30ml/min
BCl3ガス流量 30ml/min
CHF3ガス流量 100ml/min
O2ガス流量 2ml/min
時間 60sec
Further, an etching test using a Cl 2 / BCl 3 gas was performed using the lower layer films (
(2) Etching test with Cl 2 / BCl 3 gas Etching conditions are as shown below.
Chamber pressure 40.0Pa
RF power 300W
Gap 9mm
Cl 2 gas flow rate 30ml / min
BCl 3 gas flow rate 30ml / min
CHF 3 gas flow rate 100ml / min
O 2 gas flow rate 2ml / min
60 sec
一方、上記ArF露光と現像後にて得られた0.10μmL/Sパターンの珪素含有レジストを酸素ガスによるエッチングを行った。
エッチング条件は下記に示す通りである。
チャンバー圧力 450mTorr
RFパワー 600W
Arガス流量 40sccm
O2ガス流量 60sccm
ギャップ 9mm
時間 20sec
On the other hand, a silicon-containing resist having a 0.10 μmL / S pattern obtained after the ArF exposure and development was etched with oxygen gas.
Etching conditions are as shown below.
Chamber pressure 450mTorr
RF power 600W
Ar gas flow rate 40sccm
O 2 gas flow rate 60sccm
Gap 9mm
Time 20sec
次に、(1)に示される条件でCHF3/CF4系ガスでのエッチングを行い、SiO2基板を加工した。
現像後、2層プロセスの場合は、酸素ガスエッチング後、基板加工のCHF3/CF4系ガスエッチング後のパターンの断面を、3層プロセスの場合は、珪素含有中間層の加工のCF4系ガスエッチング、下層膜加工の酸素ガスエッチング後、基盤加工のCHF3/CF4系ガスエッチング後のパターン断面を日立製作所製電子顕微鏡(S−4700)にて観察し、形状を比較し、表3、表6にまとめた。現像後は珪素含有レジストの断面形状、酸素エッチング後とCHF3/CF4エッチング後は下層膜の断面形状を観察した。
Next, etching with a CHF 3 / CF 4 gas was performed under the conditions shown in (1) to process the SiO 2 substrate.
After development, a two-layer process, after the oxygen gas etching, the cross section of the pattern after CHF 3 / CF 4 based gas etching of the substrate processing, three-layer case of the process, CF 4 based processing of silicon-containing intermediate layer After gas etching and oxygen gas etching for lower layer processing, pattern cross sections after substrate processing CHF 3 / CF 4 gas etching were observed with an electron microscope (S-4700) manufactured by Hitachi, Ltd., and the shapes were compared. The results are summarized in Table 6. After development, the cross-sectional shape of the silicon-containing resist was observed, and the cross-sectional shape of the lower layer film was observed after oxygen etching and after CHF 3 / CF 4 etching.
表1に示すように、本発明の下層膜の屈折率のn値が1.5〜1.9、k値が0.15〜0.4の範囲であり、これは200nm以上の膜厚で十分な反射防止効果を発揮できるだけの最適な屈折率(n)と消光係数(k)であり、また表5と表6に示すように、CF4/CHF3ガス及びCl2/BCl3系ガスエッチングの速度もノボラック樹脂と同程度であり、ポリヒドロキシスチレン/ヒドロキシエチルアクリレート共重合に比べるとエッチング速度が低く、高いエッチング耐性を有する。また、表3と表4に示すように、現像後のレジスト形状、酸素エッチング後、基板加工エッチング後の下層膜の形状も良好であることが認められた。 As shown in Table 1, the n value of the refractive index of the lower layer film of the present invention is 1.5 to 1.9 and the k value is in the range of 0.15 to 0.4, which is a film thickness of 200 nm or more. Optimum refractive index (n) and extinction coefficient (k) sufficient to exhibit a sufficient antireflection effect, and as shown in Tables 5 and 6, CF 4 / CHF 3 gas and Cl 2 / BCl 3 gas The etching rate is similar to that of the novolak resin, and the etching rate is lower than that of polyhydroxystyrene / hydroxyethyl acrylate copolymer, and the etching resistance is high. Further, as shown in Tables 3 and 4, it was confirmed that the resist shape after development, the shape of the lower layer film after the oxygen etching, and the substrate processing etching were also good.
10 下層膜
11 フォトレジスト膜
12 基板
12a 被加工基板
12b 下地基板
10
Claims (8)
A material for forming a lower layer film of a photoresist layer, which contains a polymer comprising a repeating unit represented by the following general formula (1).
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