JP4847426B2 - Resist underlayer film material and pattern forming method using the same - Google Patents

Resist underlayer film material and pattern forming method using the same Download PDF

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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レジスト下層膜形成材料及びこれを用い、ArFエキシマレーザー光(193nm)を用いた液浸リソグラフィー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 a resist 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 a resist suitable for immersion lithography using ArF excimer laser light (193 nm) using the material. The present invention relates to a pattern forming method.

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130nm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 that requires a finer processing technique (processing dimension is 130 nm or less), a light source with a shorter wavelength is required, and in particular, lithography using an ArF excimer laser (193 nm). Has been considered.

ArFリソグラフィーの延命として、投影レンズとウェーハの間に水を設ける液浸リソグラフィーが検討されている。波長193nmにおける屈折率が1.44の水を用いることによって屈折率1.0の空気に比べて開口数(NA)を1.44倍高い投影レンズの設計が可能になる。NA1.3付近の投影レンズとの組み合わせでハーフピッチ45nmのパターン形成が可能になっている。   As a life extension of ArF lithography, immersion lithography in which water is provided between a projection lens and a wafer has been studied. By using water having a refractive index of 1.44 at a wavelength of 193 nm, a projection lens having a numerical aperture (NA) 1.44 times higher than that of air having a refractive index of 1.0 can be designed. A pattern with a half pitch of 45 nm can be formed in combination with a projection lens in the vicinity of NA 1.3.

ここで、NAの増加と共にレジストに入射する光の入射角が大きくなる。更に偏光照明によって入射角の大きな光の割合が増加することによって、基板からの反射が大きくなっていることが指摘されている。これに対して、2層のBARC(非特許文献1)、反射防止効果を有する珪素含有中間膜と下層膜による3層プロセス(非特許文献2)はNA1.0以上における反射低減効果が高いことが報告されている。しかしながらNA1.2以上においては2層の反射防止膜では不十分で、更なる反射率低減が必要である。これに対して、基板面に近いほど段階的に吸収が大きくなるBARCは、2層のBARCよりも反射率低減効果が高いことが報告されている(非特許文献1)。   Here, as the NA increases, the incident angle of light incident on the resist increases. Furthermore, it is pointed out that the reflection from the substrate is increased by increasing the proportion of light having a large incident angle by polarized illumination. In contrast, the two-layer BARC (Non-Patent Document 1) and the three-layer process (Non-Patent Document 2) with a silicon-containing intermediate film and an underlayer film having an antireflection effect have a high reflection reduction effect at NA of 1.0 or more. Has been reported. However, when the NA is 1.2 or more, the two-layer antireflection film is insufficient, and further reduction of the reflectance is necessary. On the other hand, it has been reported that BARC, whose absorption increases stepwise as it is closer to the substrate surface, has a higher reflectance reduction effect than two-layer BARC (Non-Patent Document 1).

様々な波長の光に対して反射防止を行うための多層膜による反射防止膜を用いることは古くから知られており光学レンズ等に用いられている。様々な波長に対して優れた反射防止効果を有する基板は、様々な入射角度に対応する反射防止基板でもある。多層膜の数を無限大にし、すなわち段階的に吸収を変化させた反射防止膜は極めて優れた反射防止膜となりうる。この原理をBARCに応用した例が特許文献1に提案されている。ここで、段階的な吸収変化を付けるための具体的な材料としては、ニトロン等の光退色性のある材料を用いている。   The use of an antireflection film composed of a multilayer film for preventing reflection of light of various wavelengths has been known for a long time and has been used for optical lenses and the like. A substrate having an excellent antireflection effect with respect to various wavelengths is also an antireflection substrate corresponding to various incident angles. An antireflection film in which the number of multilayer films is infinite, that is, the absorption is changed stepwise can be an extremely excellent antireflection film. An example in which this principle is applied to BARC is proposed in Patent Document 1. Here, as a specific material for applying a stepwise absorption change, a photobleachable material such as nitrone is used.

また、下地の被加工基板に段差がある場合、段差を平坦化させる必要がある。多層レジストプロセスにおいて下層膜の塗布によって平坦化し、その上に成膜する中間層やレジストの膜厚変動を抑え、リソグラフィーのフォーカスマージンを拡大することが出来る。   In addition, when there is a step in the substrate to be processed, it is necessary to flatten the step. In a multilayer resist process, it can be flattened by applying a lower layer film, and fluctuations in the film thickness of the intermediate layer and resist formed thereon can be suppressed, and the focus margin of lithography can be expanded.

レジスト下層膜をスピンコーティングによって形成した場合、基板の凹凸を埋め込むことが出来る長所がある。一方、メタンガス、エタンガス、アセチレンガスなどを原料に用いたCVDによって形成されたアモルファスカーボン下層膜は、原理的に段差を平坦に埋め込むことが困難である。一方、塗布型の材料においては、特許文献2に示すように、分子量が低く、分子量分布が広いノボラックを用いる方法、特許文献3に示されるようにベースポリマーに低融点の低分子化合物をブレンドする方法などによる埋めこみ特性の向上が図られた。しかし、特許文献2や特許文献3に示されるような低分子化合物を添加する埋めこみ改善を行うとパーティクルの発生を引き起こす等の問題があった。   When the resist underlayer film is formed by spin coating, there is an advantage that the unevenness of the substrate can be embedded. On the other hand, in an amorphous carbon underlayer film formed by CVD using methane gas, ethane gas, acetylene gas or the like as a raw material, it is difficult in principle to bury a step flatly. On the other hand, in a coating type material, as shown in Patent Document 2, a method using a novolak having a low molecular weight and a wide molecular weight distribution, and as shown in Patent Document 3, a low molecular compound having a low melting point is blended with a base polymer. The embedding characteristics were improved by the method. However, when the embedding improvement by adding a low molecular compound as shown in Patent Document 2 or Patent Document 3 is performed, there is a problem of causing generation of particles.

また、ヒドロキシスチレンとノルボルナジエン共重合ポリマーをベースとし、酸発生剤と架橋剤を添加した下層膜が提案されている(特許文献4)。この下層膜は反射防止膜機能としての最適な屈折率を有し、エッチング耐性に優れるが、埋め込み特性が劣るという問題があった。   In addition, an underlayer film based on hydroxystyrene and norbornadiene copolymer and having an acid generator and a crosslinking agent added has been proposed (Patent Document 4). This lower layer film has an optimum refractive index as an antireflection film function and is excellent in etching resistance, but has a problem of poor embedding characteristics.

このような背景の下、段差基板上での埋め込み特性に優れた珪素含有2層レジストプロセス、珪素含有中間層による3層レジストプロセスといった多層レジストプロセス用レジスト下層膜として有望な材料の開発が待たれていた。   Under such circumstances, development of a promising material as a resist underlayer film for a multilayer resist process such as a silicon-containing two-layer resist process having excellent embedding characteristics on a stepped substrate and a three-layer resist process using a silicon-containing intermediate layer is awaited. It was.

特開平9−45614号公報JP-A-9-45614 特開2002−47430号公報JP 2002-47430 A 特開平11−154638号公報JP-A-11-154638 特開2004−205658号公報JP 2004-205658 A SPIE Vol.6135 p61531J(2006)SPIE Vol. 6135 p61531J (2006) SPIE Vol.6135 p61530K(2006)SPIE Vol. 6135 p61530K (2006)

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、段差基板上での埋めこみ特性にも優れ、例えば、珪素含有2層レジストプロセス、あるいは珪素含有中間層による3層レジストプロセスといった多層レジストプロセス用レジスト下層膜として好適なレジスト下層膜材料を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and is excellent in embedding characteristics on a stepped substrate. For example, a multilayer resist process such as a silicon-containing two-layer resist process or a three-layer resist process using a silicon-containing intermediate layer. An object of the present invention is to provide a resist underlayer film material suitable as a resist underlayer film.

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、リソグラフィーで用いられる多層レジスト膜のレジスト下層膜材料であって下記特徴を有する。   The present invention has been made to solve the above problems, and is a resist underlayer film material for a multilayer resist film used in lithography, and has the following characteristics.

すなわち、本発明では、リソグラフィーで用いられる多層レジスト膜のレジスト下層膜材料であって、少なくとも下記一般式(1)で示される質量平均分子量が1,000〜100,000の範囲で波長193nmにおける消光係数(屈折率の虚数値;k値)が0.10〜0.38の高分子化合物と、下記一般式(2)乃至(7)から選ばれる波長193nmにおける消光係数(屈折率の虚数値;k値)が0.4〜1.1の範囲の化合物1種以上とをブレンドしてなることを特徴とするレジスト下層膜材料を提供する(請求項1)。

Figure 0004847426
(式中、R、Rは独立して水素原子又はメチル基、R、Rは水素原子あるいはR、R同士が結合してメチレン基を形成していても良く、R、Rは独立して水素原子、グリシジル基、あるいは酸不安定基である。m、nは1〜4の正数である。a1、a2及びbは正数であり、0≦a1/(a1+a2+b)≦0.3、0≦a2/(a1+a2+b)≦0.5、0<(a1+a2)/(a1+a2+b)≦0.5、0.3≦b/(a1+a2+b)<1.0の範囲である。)
Figure 0004847426
(式中、Rは水素原子又はメチル基、Rは独立して単結合、炭素数1〜30の直鎖状、分岐状、環状のアルキレン基、炭素数6〜30のアルケニレン基、炭素数6〜30のアリーレン基、炭素数8〜30の芳香族骨格を含む炭化水素基のいずれかであり、縮合多環式炭化水素基を有していてもよく、また、前記炭化水素基中にヘテロ原子を含んでいてもよい。R10は独立して水素原子、炭素数1〜30の直鎖状、分岐状、環状のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基のいずれかであり、前記アルキル基はアリール基によって置換されていてもよい。R、R11は独立して単結合又は炭素数1〜8のアルキレン基である。qは1〜4の正数であり、cは0.3≦c≦1.0の範囲であり、dは0.4≦d≦1.0、eは0.4≦e≦1.0、の範囲である。R12は水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基、R13、R14、R15、R16、R17は独立して炭素数6〜16のアリーレン基又はアレーントリイル基で、f、g、h、i、jはそれぞれ1又は2である。) That is, in the present invention, it is a resist underlayer film material of a multilayer resist film used in lithography, and at least a mass average molecular weight represented by the following general formula (1) is in a range of 1,000 to 100,000, and is extinguished at a wavelength of 193 nm. A polymer compound having a coefficient (imaginary value of refractive index; k value) of 0.10 to 0.38, and an extinction coefficient (imaginary value of refractive index; wavelength 193 nm selected from the following general formulas (2) to (7): A resist underlayer film material obtained by blending one or more compounds having a k value in the range of 0.4 to 1.1 is provided.
Figure 0004847426
(Wherein R 1 and R 5 are independently a hydrogen atom or methyl group, R 2 and R 3 are hydrogen atoms or R 2 and R 3 may be bonded to each other to form a methylene group, R 4 , R 6 is independently a hydrogen atom, a glycidyl group, or an acid labile group, m and n are positive numbers from 1 to 4, a1, a2 and b are positive numbers, and 0 ≦ a1 / ( a1 + a2 + b) ≦ 0.3, 0 ≦ a2 / (a1 + a2 + b) ≦ 0.5, 0 <(a1 + a2) / (a1 + a2 + b) ≦ 0.5, 0.3 ≦ b / (a1 + a2 + b) <1.0. .)
Figure 0004847426
(Wherein R 7 is a hydrogen atom or a methyl group, R 8 is independently a single bond, a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 30 carbon atoms, an alkenylene group having 6 to 30 carbon atoms, carbon Any one of an arylene group of 6 to 30 and a hydrocarbon group containing an aromatic skeleton of 8 to 30 carbon atoms, which may have a condensed polycyclic hydrocarbon group, and in the hydrocarbon group, R 10 is independently a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms. The alkyl group may be substituted with an aryl group, R 9 and R 11 are each independently a single bond or an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms, q is a positive number of 1 to 4, and c Is 0.3 ≦ c ≦ 1.0, d is 0.4 ≦ d ≦ 1.0, and e is 0.4. e ≦ 1.0, in the range of .R 12 is an alkyl group having 1 to 4 hydrogen atoms or carbon atoms, R 13, R 14, R 15, R 16, R 17 is independently C 6 -C 16 (In the arylene group or the arenetriyl group, f, g, h, i, and j are each 1 or 2.)

このように、質量平均分子量が1,000〜100,000の範囲で波長193nmにおける消光係数(屈折率の虚数値;k値)が0.10〜0.38の一般式(1)で示される高分子化合物と、一般式(2)乃至(7)から選ばれる波長193nmにおける消光係数(屈折率の虚数値;k値)が0.4〜1.1の範囲の化合物1種以上とをブレンドしたレジスト下層膜材料を用いることで、段差基板での埋めこみ特性に優れ、例えば、珪素含有2層レジストプロセス、あるいは珪素含有中間層による3層レジストプロセスといった多層レジストプロセス用レジスト下層膜を形成することができる。   Thus, the mass average molecular weight is in the range of 1,000 to 100,000, and the extinction coefficient (imaginary value of refractive index; k value) at a wavelength of 193 nm is represented by the general formula (1) of 0.10 to 0.38. A blend of a polymer compound and one or more compounds having an extinction coefficient (imaginary value of refractive index; k value) at a wavelength of 193 nm selected from general formulas (2) to (7) in the range of 0.4 to 1.1 By using the resist underlayer film material, it is excellent in embedding characteristics in a stepped substrate. For example, a resist underlayer film for a multilayer resist process such as a silicon-containing two-layer resist process or a three-layer resist process using a silicon-containing intermediate layer is formed. Can do.

また、前記レジスト下層膜材料において、前記波長193nmにおける消光係数(k値)が0.10〜0.38の範囲の上記一般式(1)で示される高分子化合物は、ヒドロキシ基が0モル%/g以上、0.29モル%/g以下であり、前記波長193nmにおける消光係数(k値)が0.4〜1.1の範囲の上記一般式(2)乃至(7)で示される化合物は、ヒドロキシ基が0.29モル%/g以上であるのが好ましい(請求項2)。   In the resist underlayer film material, the polymer compound represented by the general formula (1) having an extinction coefficient (k value) in the range of 0.10 to 0.38 at the wavelength of 193 nm has a hydroxyl group of 0 mol%. / G or more and 0.29 mol% / g or less, and the compound shown by said general formula (2) thru | or (7) whose extinction coefficient (k value) in the said wavelength 193nm is the range of 0.4-1.1. It is preferable that the hydroxy group is 0.29 mol% / g or more (claim 2).

このように、疎水性かつ吸収の小さいすなわちk値が小さい一般式(1)で示される高分子化合物と、親水性かつ吸収が大きくすなわちk値が大きい一般式(2)乃至(7)で示される化合物をブレンドしたものをレジスト下層膜材料として用いれば、レジスト下層膜の製膜時に表面(上層側)に疎水性の化合物を配向させ、基板面(基板側)に親水性の化合物を配向させることができ、膜表面から段階的に吸収が大きくなる反射防止効果の優れたレジスト下層膜を形成することができる。   Thus, the polymer compound represented by the general formula (1) that is hydrophobic and has a small absorption, that is, a small k value, and the general formulas (2) to (7) that are hydrophilic and have a large absorption, that is, a large k value. If a resist underlayer film material is used as a resist underlayer film material, a hydrophobic compound is aligned on the surface (upper layer side) and a hydrophilic compound is aligned on the substrate surface (substrate side) when the resist underlayer film is formed. It is possible to form a resist underlayer film having an excellent antireflection effect in which absorption increases stepwise from the film surface.

また、前記レジスト下層膜材料は、更に有機溶剤、酸発生剤、架橋剤のうちいずれか1つ以上を含有するものであることが好ましい(請求項3)。   The resist underlayer film material preferably further contains any one or more of an organic solvent, an acid generator, and a crosslinking agent.

このように、上記本発明のレジスト下層膜材料が、更に有機溶剤、酸発生剤、架橋剤のうちいずれか1つ以上のものを含有することで、基板上への塗布性を向上させたり、基板等へ塗布後のベーク等により、レジスト下層膜内での架橋反応を促進させたりすることができる。従って、このような材料から形成されたレジスト下層膜は、膜厚均一性が良くレジスト上層膜あるいはレジスト中間層膜とのインターミキシングの恐れが少なく、上層膜等への低分子成分の拡散が少ないものとすることができる。   As described above, the resist underlayer film material of the present invention further contains any one or more of an organic solvent, an acid generator, and a crosslinking agent, thereby improving the coating property on the substrate, The crosslinking reaction in the resist underlayer film can be promoted by baking after coating on the substrate or the like. Therefore, the resist underlayer film formed from such a material has good film thickness uniformity, and there is little risk of intermixing with the resist upper layer film or resist intermediate layer film, and the diffusion of low molecular components into the upper layer film and the like is small. Can be.

また、本発明では、リソグラフィーで用いられるレジスト下層膜が形成された基板であって、少なくとも、波長193nmにおける消光係数(k値)が0.10〜0.38の範囲の上記一般式(1)で示される高分子化合物と、波長193nmにおける消光係数(k値)が0.4〜1.1の範囲の上記一般式(2)乃至(7)で示される化合物1種以上とをブレンドした前記いずれかのレジスト下層膜材料を基板上に塗布、ベークすることによって、前記波長193nmにおける消光係数(k値)が0.10〜0.38の範囲の上記一般式(1)で示される高分子化合物が上層側、前記波長193nmにおける消光係数(k値)が0.4〜1.1の範囲の上記一般式(2)乃至(7)で示される化合物が基板側に配向してレジスト下層膜が形成されているものであることを特徴とする基板を提供する(請求項4)。   Moreover, in this invention, it is the board | substrate with which the resist lower layer film | membrane used by lithography was formed, Comprising: The said general formula (1) whose extinction coefficient (k value) in wavelength 193nm is the range of 0.10-0.38. And a polymer compound represented by formula (2) to (7) in which the extinction coefficient (k value) at a wavelength of 193 nm is in the range of 0.4 to 1.1 is blended. A polymer represented by the above general formula (1) in which the extinction coefficient (k value) at the wavelength of 193 nm is in the range of 0.10 to 0.38 by applying and baking any resist underlayer film material on the substrate. The compound is the upper layer side, the compound represented by the above general formulas (2) to (7) having an extinction coefficient (k value) in the range of 0.4 to 1.1 at the wavelength of 193 nm is oriented to the substrate side, and the resist lower layer film Shape Providing a substrate, wherein those which are (claim 4).

このように、上記本発明のレジスト下層膜材料を基板上に塗布、ベークすることによって得られる、k値の小さい上記一般式(1)で示される高分子化合物が上層側、k値の大きい上記一般式(2)乃至(7)で示される化合物が基板側に配向してレジスト下層膜が形成された基板であれば、基板エッチング条件でのエッチング耐性と段差基板での埋めこみ特性に優れたレジスト下層膜を有する基板となり、優れた反射防止効果を有する高品質な基板となる。   As described above, the polymer compound represented by the general formula (1) having a small k value obtained by applying and baking the resist underlayer film material of the present invention on a substrate is the upper layer side, and the above-mentioned high k value. If the substrate represented by the general formulas (2) to (7) is oriented to the substrate side to form a resist underlayer film, the resist has excellent etching resistance under substrate etching conditions and embedding characteristics in a stepped substrate. It becomes a board | substrate which has a lower layer film, and becomes a high quality board | substrate which has the outstanding antireflection effect.

さらに、本発明において、リソグラフィーにより基板にパターンを形成する方法であって、少なくとも、基板上に前記いずれかのレジスト下層膜材料を用いてレジスト下層膜を形成し、該レジスト下層膜の上にレジスト組成物のレジスト上層膜を形成して、2層レジスト膜とし、前記レジスト上層膜のパターン回路領域を露光した後、現像液で現像してレジストパターンを形成し、該パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにしてレジスト下層膜をエッチングし、少なくともパターンが形成されたレジスト下層膜をマスクにして基板をエッチングして基板にパターンを形成することを特徴とするパターン形成方法が提供される(請求項5)。   Furthermore, in the present invention, there is provided a method of forming a pattern on a substrate by lithography, wherein at least one of the resist underlayer film materials is formed on the substrate, and the resist underlayer film is formed on the resist underlayer film. A resist upper layer film of the composition is formed to form a two-layer resist film, the pattern circuit region of the resist upper layer film is exposed, developed with a developer to form a resist pattern, and the resist upper layer on which the pattern is formed A pattern forming method is provided, wherein the resist underlayer film is etched using the film as a mask, and the substrate is etched using at least the resist underlayer film on which the pattern is formed as a mask to form a pattern on the substrate (claim). Item 5).

このように、本発明のレジスト下層膜材料から形成した下層膜は、基板エッチング条件でのエッチング耐性にも優れる。このため、2層レジストプロセスに本発明のレジスト下層膜材料を用いることで、基板に高精度のパターンを形成することができる。   Thus, the underlayer film formed from the resist underlayer film material of the present invention is excellent in etching resistance under substrate etching conditions. For this reason, a highly accurate pattern can be formed on a substrate by using the resist underlayer film material of the present invention in a two-layer resist process.

この場合、前記レジスト上層膜を形成するレジスト組成物が珪素原子含有ポリマーを含み、前記レジスト上層膜をマスクにして行うレジスト下層膜のエッチングを、酸素ガス又は水素ガスを主体とするエッチングガスを用いて行うようにするのが好ましい(請求項6)。   In this case, the resist composition for forming the resist upper layer film contains a silicon atom-containing polymer, and etching of the resist lower layer film using the resist upper layer film as a mask is performed using an etching gas mainly composed of oxygen gas or hydrogen gas. (Claim 6).

本発明のレジスト下層膜材料から形成した下層膜は、レジスト上層膜として、ベース樹脂に珪素原子を含有したものを用い、前記レジスト上層膜をマスクにした下層膜のエッチングを、酸素ガス又は水素ガスを主体とするドライエッチングで行い、レジスト上層膜のレジストパターンをレジスト下層膜に転写するのに適したものとなっている。このため、本発明のレジスト下層膜材料を用いることで、基板により高精度のパターンを形成することができる。   The lower layer film formed from the resist lower layer film material of the present invention uses, as the resist upper layer film, a base resin containing silicon atoms, and etching of the lower layer film using the resist upper layer film as a mask is performed using oxygen gas or hydrogen gas. Is suitable for transferring the resist pattern of the resist upper layer film to the resist lower layer film. For this reason, by using the resist underlayer film material of the present invention, a highly accurate pattern can be formed on the substrate.

また、本発明において、さらに、リソグラフィーにより基板にパターンを形成する方法であって、少なくとも、基板上に前記いずれかのレジスト下層膜材料を用いてレジスト下層膜を形成し、該レジスト下層膜の上に珪素原子を含有するレジスト中間層膜材料を用いてレジスト中間層膜を形成し、該レジスト中間層膜の上にレジスト組成物のレジスト上層膜を形成して、3層レジスト膜とし、前記レジスト上層膜のパターン回路領域を露光した後、現像液で現像してレジストパターンを形成し、該パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにしてレジスト中間膜層をエッチングし、少なくともパターンが形成されたレジスト中間膜層膜をマスクにしてレジスト下層膜層をエッチングし、さらに少なくともパターンが形成されたレジスト下層膜をマスクにして基板をエッチングして基板にパターンを形成することを特徴とするパターン形成方法が提供される(請求項7)。   Further, in the present invention, there is further provided a method for forming a pattern on a substrate by lithography, wherein at least one of the resist underlayer film materials is formed on the substrate, and the resist underlayer film is formed on the resist underlayer film. Forming a resist intermediate layer film using a resist intermediate layer film material containing silicon atoms, and forming a resist upper layer film of a resist composition on the resist intermediate layer film to form a three-layer resist film; After exposing the pattern circuit area of the upper layer film, it was developed with a developing solution to form a resist pattern, and the resist intermediate film layer was etched using the resist upper layer film on which the pattern was formed as a mask, so that at least the pattern was formed The resist underlayer film layer is etched using the resist intermediate film layer as a mask, and at least under the resist where the pattern is formed. Pattern forming method and forming a pattern on a substrate by etching the substrate with a film as a mask is provided (claim 7).

このように、上記本発明のレジスト下層膜材料を用いて形成したレジスト下層膜は、必要により反射防止効果のあるレジスト中間層膜と併せることでさらに優れた反射防止効果をもたらす。しかも、基板エッチング時のエッチング耐性に優れる。従って、これを、3層レジストプロセスのレジスト下層膜として用いれば、さらに高精度で基板にパターンを形成することができる。   Thus, the resist underlayer film formed using the resist underlayer film material of the present invention brings about a further excellent antireflection effect when combined with a resist intermediate layer film having an antireflection effect if necessary. Moreover, it has excellent etching resistance during substrate etching. Therefore, if this is used as a resist underlayer film in a three-layer resist process, a pattern can be formed on the substrate with higher accuracy.

この場合、レジスト上層膜を形成するレジスト組成物が珪素原子を含有しないポリマーを含み、レジスト中間層膜をマスクにして行うレジスト下層膜のエッチングを、酸素ガス又は水素ガスを主体とするエッチングガスを用いて行うようにするのが好ましい(請求項8)。   In this case, the resist composition that forms the resist upper layer film contains a polymer that does not contain silicon atoms, and etching of the resist lower layer film that is performed using the resist intermediate layer film as a mask is performed using an etching gas mainly composed of oxygen gas or hydrogen gas. It is preferable to carry out using (claim 8).

レジスト上層膜に珪素原子含有ポリマーを含まないものは、珪素原子含有ポリマーを含むものと比較して、解像性に優れるという利点がある。したがって、レジスト中間層膜に転写されるパターン、さらには、該レジスト中間層膜をマスクにして酸素ガス又は水素ガスを主体とするドライエッチングにより下層膜に転写されるパターンも高精度のものとできる。従って、このようにパターンが転写されたレジスト下層膜をマスクにして基板をエッチングし、基板にパターンを形成すれば、より高精度のパターンを形成することができる。   Those in which the resist upper layer film does not contain a silicon atom-containing polymer has an advantage that the resolution is excellent as compared with those containing a silicon atom-containing polymer. Therefore, the pattern transferred to the resist intermediate layer film, and the pattern transferred to the lower layer film by dry etching mainly using oxygen gas or hydrogen gas with the resist intermediate layer film as a mask can be made highly accurate. . Therefore, if the substrate is etched using the resist underlayer film to which the pattern is transferred in this way as a mask and the pattern is formed on the substrate, a pattern with higher accuracy can be formed.

また、前記リソグラフィーにより基板にパターンを形成する方法において、ArFエキシマレーザーを用いて露光波長を193nmとし、開口数(NA)が1.0以上のレンズを用いて液浸リソグラフィーによってパターン形成を行うようにするのが好ましい(請求項9)。   In the method of forming a pattern on the substrate by lithography, the pattern is formed by immersion lithography using an ArF excimer laser with an exposure wavelength of 193 nm and a numerical aperture (NA) of 1.0 or more. (Claim 9).

本発明のパターン形成方法では、パターン回路領域の露光を、ArFエキシマレーザーを用いて露光波長を193nmとし、開口数(NA)が1.0以上のレンズを用いて液浸リソグラフィーによって基板にパターンを形成すれば、より微細な加工が可能となり、より高精度のパターンを形成することができる。   In the pattern forming method of the present invention, the pattern circuit region is exposed to light using an ArF excimer laser with an exposure wavelength of 193 nm and a numerical aperture (NA) of 1.0 or more to form a pattern on the substrate by immersion lithography. If formed, finer processing becomes possible, and a more accurate pattern can be formed.

以下、本発明について、さらに詳しく説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

本発明者らは、NA1.0以上のレンズを用いたArFエキシマレーザーの液浸露光において好適に用いることができ、かつ埋めこみ特性に優れ、ベーク時にアウトガスの発生が少ない、珪素含有2層レジストプロセスや珪素含有中間層による3層レジストプロセスといった多層レジストプロセス用レジスト下層膜として有望なレジスト下層膜材料を開発すべく鋭意検討を重ねた。   The present inventors have a silicon-containing two-layer resist process that can be preferably used in immersion exposure of an ArF excimer laser using a lens with NA of 1.0 or more, has excellent embedding characteristics, and generates less outgas during baking. In order to develop a resist underlayer film material that is promising as a resist underlayer film for a multilayer resist process such as a three-layer resist process using a silicon-containing intermediate layer.

液浸リソグラフィーにおいて、位相による干渉と吸収の両方を用いている通常の反射防止膜に対して、3層レジストプロセス用などの多層レジストプロセス用下層膜は膜厚が厚いために膜厚変化による反射率の振幅は収束しており、膜の吸収だけで反射防止を行っている。ここで、レジストの下に膜厚35nmでn値1.5、k値0.15の珪素含有中間層、その下に膜厚200nmの下層膜、その下に膜厚100nmのSiO膜、その下にSi基板の膜構成における、NA1.35、ダイポール照明、95%s偏光、6%ハーフトーン位相シフトマスクでの40nmラインアンドスペースにおけるレジストと珪素含有中間層間の反射を計算した結果を図1に示す。下層膜のn値とk値を変化させ、図1では横軸にk値、縦軸にn値を示している。寸法制御を行うためには反射率1%以下にする必要があり、そのためにはn値が1.5〜1.8、k値が0.1〜0.35の範囲内にする必要がある。 In immersion lithography, the lower layer film for multi-layer resist process such as for three-layer resist process is thicker than normal anti-reflective film that uses both interference and absorption due to phase. The amplitude of the rate converges, and antireflection is performed only by absorption of the film. Here, a silicon-containing intermediate layer having a thickness of 35 nm and an n value of 1.5 and a k value of 0.15 below the resist, a lower layer film having a thickness of 200 nm below it, a SiO 2 film having a thickness of 100 nm below it, The results of calculating the reflection between the resist and the silicon-containing intermediate layer in the 40 nm line and space with NA 1.35, dipole illumination, 95% s polarized light, 6% halftone phase shift mask in the film configuration of the Si substrate are shown in FIG. Shown in The n value and k value of the lower layer film are changed, and in FIG. 1, the horizontal axis indicates the k value and the vertical axis indicates the n value. In order to perform dimensional control, it is necessary to make the reflectance 1% or less, and for that purpose, the n value needs to be in the range of 1.5 to 1.8 and the k value must be in the range of 0.1 to 0.35. .

図2は、レジストの下に膜厚35nmでn値1.5、k値0.15の珪素含有中間層、その下にそれぞれ膜厚50nm(図2(a))、100nm(図2(b))、150nm(図2(c))の下層膜1、その下に膜厚50nmでn値が1.4、k値が0.6の下層膜2、その下に100nmのSiO膜、その下にSi基板の膜構成における、NA1.35、ダイポール照明、95%s偏光、6%ハーフトーン位相シフトマスクでの40nmラインアンドスペースにおけるレジストと珪素含有中間層間の反射を計算した結果である。図2において、下層膜1のn値とk値を変化させ、図1と同様に横軸にk値、縦軸にn値を示している。図1の膜厚200nm下層膜の反射率と、図2cでの下層膜1が150nm、下層膜2の50nmと合わせた200nmの下層膜の反射率は殆ど同一であることが分かる。図2において、下層膜1の膜厚が50nmぐらいの薄膜になっても反射率1%に抑えることが出来るn値とk値の最適な範囲は、下層膜1の膜厚150nmと比べてそれ程小さくならないことが判る。 FIG. 2 shows a silicon-containing intermediate layer having a film thickness of 35 nm and an n value of 1.5 and a k value of 0.15 below the resist, and below it a film thickness of 50 nm (FIG. 2A) and 100 nm, respectively (FIG. 2B )), A lower layer film 1 of 150 nm (FIG. 2C), a lower layer film 2 having a film thickness of 50 nm and an n value of 1.4 and a k value of 0.6, and a SiO 2 film of 100 nm below the lower layer film 2, Below that is the result of calculating the reflection between the resist and the silicon-containing intermediate layer at 40 nm line and space with NA 1.35, dipole illumination, 95% s polarized light, 6% halftone phase shift mask in the film configuration of the Si substrate. . In FIG. 2, the n value and the k value of the lower layer film 1 are changed, and similarly to FIG. 1, the horizontal axis indicates the k value and the vertical axis indicates the n value. It can be seen that the reflectivity of the 200 nm lower layer film in FIG. 1 is almost the same as the reflectivity of the 200 nm lower layer film, which is 150 nm for the lower layer film 1 in FIG. In FIG. 2, the optimum range of the n value and the k value that can be suppressed to a reflectance of 1% even when the film thickness of the lower layer film 1 is about 50 nm is so much as compared with the film thickness 150 nm of the lower layer film 1. It turns out that it does not become small.

一方、下層膜としてn値1.70、k値0.3の材料と、n値1.5、k値0.6の材料を3:1でブレンドした場合、相加平均によるn値は1.65、k値は0.43となる。ブレンドした材料が膜の深さ方向に均一に分散している場合、k値が高くなりすぎて図1に示されるように反射率が1%を超えてしまう。図1と図2の結果から、ブレンドした材料が成膜したときにk値が低い材料が上層、k値が高い材料が下層に分布するような配向が起きれば反射率が増大しないということが判った。   On the other hand, when a material having an n value of 1.70 and a k value of 0.3 and a material having an n value of 1.5 and a k value of 0.6 are blended at a ratio of 3: 1 as the lower layer film, the n value by the arithmetic mean is 1 .65 and the k value is 0.43. If the blended material is uniformly dispersed in the depth direction of the film, the k value becomes too high and the reflectivity exceeds 1% as shown in FIG. From the results shown in FIG. 1 and FIG. 2, when the blended material is deposited, the reflectance does not increase if an orientation occurs in which the material having a low k value is distributed in the upper layer and the material having a high k value is distributed in the lower layer. understood.

また、基板エッチング後の下層膜パターンの“うねり“が指摘されている。フルオロカーボン系のガスによる基板エッチング中に、下層膜の水素原子がフッ素原子で置換される現象が示されている(Proc.of Symp.Dry.Process, (2005) p11)。下層膜表面がテフロン(登録商標)化されることによって下層膜の体積増加により膨潤したり、ガラス転移点が低下することによって、より微細なパターンのよれが生じるものと考えられる。   Further, “undulation” of the lower layer film pattern after the substrate etching is pointed out. It has been shown that a hydrogen atom in a lower layer film is substituted with a fluorine atom during substrate etching with a fluorocarbon-based gas (Proc. Of Symp. Dry. Process, (2005) p11). It is considered that a finer pattern is produced when the surface of the lower layer film is made of Teflon (registered trademark) to swell due to an increase in the volume of the lower layer film or the glass transition point is lowered.

一方、フッ素ガスで現像後のレジスト表面をフッ素化し、レジストパターンの熱軟化点を下げて熱フローによってホールのサイズをシュリンクさせる技術が提案されている(SPIE vol.5753(2005)p195)。これによると、フッ素化の速度はクレゾールノボラックが最も早く、次いでポリヒドロキシスチレン、最も遅いのがポリメチルメタクリレートとなっている。フッ素による求電子反応は、脂環族基よりも芳香族基の方が早いことは一般的によく知られており、芳香族基の割合が最も高いクレゾールノボラックが最もフッ素化されやすいと考えられる。   On the other hand, a technique has been proposed in which the resist surface after development is fluorinated with fluorine gas, the thermal softening point of the resist pattern is lowered, and the hole size is shrunk by heat flow (SPIE vol. 5753 (2005) p195). According to this, the rate of fluorination is fastest for cresol novolac, followed by polyhydroxystyrene, and slowest for polymethylmethacrylate. It is generally well known that the electrophilic reaction with fluorine is faster in the aromatic group than in the alicyclic group, and the cresol novolak having the highest ratio of the aromatic group is considered to be most easily fluorinated. .

このような背景の下、ヒドロキシスチレン又はヒドロキシビニルナフタレンとノルボルナジエンとの共重合体を用いたレジスト下層膜が提案されている(特許文献4)。
ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2,5−ジエンであるノルボルナジエンはラジカル重合あるいはカチオン重合が可能で、メタセシス重合によるノルボルネン類を重合したポリノルボルネンや、ROMP(開環メタセシス重合)で問題であった脱金属触媒プロセスの必要がない。ノルボルナジエンを重合したノルトリシクレンは、炭素数7個の内、3級炭素が7個もある。ノルボルネンは炭素数7個の内の3級炭素数が4個である。1級、2級炭素よりも3級炭素の方が置換される水素原子が少ない分だけフッ素化されにくいために、エッチング中の水素原子のフッ素置換割合が少なくなることが予想され、エッチング後のパターンよれが少なくなることが期待される。
Under such a background, a resist underlayer film using a copolymer of hydroxystyrene or hydroxyvinylnaphthalene and norbornadiene has been proposed (Patent Document 4).
Norbornadiene, which is bicyclo [2.2.1] hepta-2,5-diene, can be radically polymerized or cationically polymerized, and there are problems with polynorbornene obtained by polymerizing norbornenes by metathesis polymerization and ROMP (ring-opening metathesis polymerization). There is no need for a demetallized catalytic process. Nortricyclene obtained by polymerizing norbornadiene has 7 tertiary carbons out of 7 carbon atoms. Norbornene has 4 tertiary carbon atoms out of 7 carbon atoms. Since tertiary carbon is less likely to be fluorinated than primary and secondary carbon by the amount of hydrogen atoms substituted, it is expected that the fluorine substitution ratio of hydrogen atoms during etching will be reduced. Expected to reduce pattern distortion.

しかし、上記の共重合ポリマーは反射防止膜機能としての屈折率、エッチング耐性は良いが、埋め込み特性が劣る問題があることを本発明者らは見出した。埋め込み特性が劣る理由としては、ベースポリマーのガラス転移点が高いことが挙げられる。シクロオレフィン構造を有しエッチング耐性に優れるポリマーは、一般的にはガラス転移点が高いために埋めこみ特性が低下する。そのため、埋め込み特性改善のために、特許文献2や特許文献3に示された低分子のフェノール化合物などを添加する手法は効果的であるが、ベーク時に低分子化合物が昇華することによってパーティクルが発生し、ベーク炉を汚染する問題が生じてしまう。そのため当該手法は、ベーク時にパーティクル低減の観点から用いることができないことが判った。   However, the present inventors have found that the above copolymer has a good refractive index and etching resistance as an antireflection film function, but has a problem of poor embedding characteristics. The reason why the embedding property is inferior is that the glass transition point of the base polymer is high. A polymer having a cycloolefin structure and excellent etching resistance generally has a high glass transition point, so that the embedding property is lowered. Therefore, the technique of adding a low molecular weight phenol compound or the like shown in Patent Document 2 or Patent Document 3 is effective for improving embedding characteristics, but particles are generated by sublimation of the low molecular weight compound during baking. In addition, a problem of contaminating the baking furnace occurs. Therefore, it was found that this method cannot be used from the viewpoint of particle reduction during baking.

一方、表面エネルギーが低い疎水性の材料と、表面エネルギーが高く親水性の材料をブレンドし、溶媒に溶解させてスピンコーティングなどの方法で成膜した膜は、表面エネルギーが低い材料によって膜表面が覆われていることが知られている。例えばレジストにパーフルオロアルキル基やジメチルシロキサンを有する界面活性剤を添加すると、スピンコート後のレジスト表面は界面活性剤の疎水性基で覆われる。
また、表面エネルギーは水との接触角で表すことも出来る。例えば10μLの水滴との接触角が60度以上ではおおよそ疎水性、50度以下では親水性である。露光前のレジストの接触角は55〜70度であるが、露光とPEBによってアルカリ可溶となっている部分の接触角は50度以下になる。
On the other hand, a film formed by blending a hydrophobic material with a low surface energy and a hydrophilic material with a high surface energy and dissolving in a solvent to form a film by a method such as spin coating can cause the film surface to be It is known to be covered. For example, when a surfactant having a perfluoroalkyl group or dimethylsiloxane is added to the resist, the resist surface after spin coating is covered with the hydrophobic group of the surfactant.
The surface energy can also be expressed as a contact angle with water. For example, when the contact angle with a 10 μL water droplet is 60 ° or more, it is approximately hydrophobic, and when it is 50 ° or less, it is hydrophilic. The contact angle of the resist before exposure is 55 to 70 degrees, but the contact angle of the portion that is alkali-soluble by exposure and PEB is 50 degrees or less.

以上の知見を基に、本発明者らは、波長193nmにおける消光係数(屈折率の虚数値;k値、吸収係数)が0.10〜0.38の範囲の高分子化合物と、波長193nmにおける消光係数(屈折率の虚数値;k値、吸収係数)が0.4〜1.1の範囲の化合物をブレンドしたレジスト下層膜材料を基板上にコーティングし、表面(上層側)に波長193nmにおける消光係数(k値、吸収係数)が0.10〜0.38の範囲の化合物を配向させ、基板面(基板側)に波長193nmにおける消光係数(k値、吸収係数)が0.4〜1.1の範囲の化合物を配向させ形成されたレジスト下層膜が、段差基板での埋めこみ特性に優れ、例えば、珪素含有2層レジストプロセス、あるいは珪素含有中間層による3層レジストプロセスといった多層レジストプロセス用レジスト下層膜として有望であることを見出し、本発明を完成した。   Based on the above knowledge, the present inventors have obtained a polymer compound having an extinction coefficient (imaginary value of refractive index; k value, absorption coefficient) at a wavelength of 193 nm and a wavelength of 193 nm. A resist underlayer film material blended with a compound having an extinction coefficient (imaginary value of refractive index; k value, absorption coefficient) in the range of 0.4 to 1.1 is coated on the substrate, and the surface (upper layer side) is at a wavelength of 193 nm. A compound having an extinction coefficient (k value, absorption coefficient) in the range of 0.10 to 0.38 is oriented, and the extinction coefficient (k value, absorption coefficient) at a wavelength of 193 nm on the substrate surface (substrate side) is 0.4 to 1. A resist underlayer film formed by orienting a compound in the range of .1 is excellent in embedding characteristics in a stepped substrate. For example, a multilayer including a silicon-containing two-layer resist process or a three-layer resist process using a silicon-containing intermediate layer It found to be promising as a resist underlayer film for resist process, and have completed the present invention.

すなわち、本発明におけるレジスト下層膜材料は、リソグラフィーで用いられる多層レジスト膜のレジスト下層膜材料であって、少なくとも下記一般式(1)で示される質量平均分子量が1,000〜100,000の範囲で波長193nmにおける消光係数(屈折率の虚数値;k値)が0.10〜0.38の高分子化合物と、下記一般式(2)乃至(7)から選ばれる波長193nmにおける消光係数(屈折率の虚数値;k値)が0.4〜1.1の範囲の化合物1種以上とをブレンドしてなることを特徴とするレジスト下層膜材料である。

Figure 0004847426
(式中、R、Rは独立して水素原子又はメチル基、R、Rは水素原子あるいはR、R同士が結合してメチレン基を形成していても良く、R、Rは独立して水素原子、グリシジル基、あるいは酸不安定基である。m、nは1〜4の正数である。a1、a2及びbは正数であり、0≦a1/(a1+a2+b)≦0.3、0≦a2/(a1+a2+b)≦0.5、0<(a1+a2)/(a1+a2+b)≦0.5、0.3≦b/(a1+a2+b)<1.0の範囲である。)
Figure 0004847426
(式中、Rは水素原子又はメチル基、Rは独立して単結合、炭素数1〜30の直鎖状、分岐状、環状のアルキレン基、炭素数6〜30のアルケニレン基、炭素数6〜30のアリーレン基、炭素数8〜30の芳香族骨格を含む炭化水素基のいずれかであり、縮合多環式炭化水素基を有していてもよく、また、前記炭化水素基中にヘテロ原子を含んでいてもよい。R10は独立して水素原子、炭素数1〜30の直鎖状、分岐状、環状のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基のいずれかであり、前記アルキル基はアリール基によって置換されていてもよい。R、R11は独立して単結合又は炭素数1〜8のアルキレン基である。qは1〜4の正数であり、cは0.3≦c≦1.0の範囲であり、dは0.4≦d≦1.0、eは0.4≦e≦1.0、の範囲である。R12は水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基、R13、R14、R15、R16、R17は独立して炭素数6〜16のアリーレン基又はアレーントリイル基で、f、g、h、i、jはそれぞれ1又は2である。) That is, the resist underlayer film material in the present invention is a resist underlayer film material of a multilayer resist film used in lithography, and has a mass average molecular weight of at least 1,000 to 100,000 represented by the following general formula (1). The extinction coefficient (refractive index imaginary value; k value) at a wavelength of 193 nm is a polymer compound having a 0.10 to 0.38 and the extinction coefficient (refractive index at a wavelength of 193 nm selected from the following general formulas (2) to (7) The resist underlayer film material is characterized by blending one or more compounds having an imaginary value of rate (k value) in the range of 0.4 to 1.1.
Figure 0004847426
(Wherein R 1 and R 5 are independently a hydrogen atom or methyl group, R 2 and R 3 are hydrogen atoms or R 2 and R 3 may be bonded to each other to form a methylene group, R 4 , R 6 is independently a hydrogen atom, a glycidyl group, or an acid labile group, m and n are positive numbers from 1 to 4, a1, a2 and b are positive numbers, and 0 ≦ a1 / ( a1 + a2 + b) ≦ 0.3, 0 ≦ a2 / (a1 + a2 + b) ≦ 0.5, 0 <(a1 + a2) / (a1 + a2 + b) ≦ 0.5, 0.3 ≦ b / (a1 + a2 + b) <1.0. .)
Figure 0004847426
(Wherein R 7 is a hydrogen atom or a methyl group, R 8 is independently a single bond, a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 30 carbon atoms, an alkenylene group having 6 to 30 carbon atoms, carbon Any one of an arylene group of 6 to 30 and a hydrocarbon group containing an aromatic skeleton of 8 to 30 carbon atoms, which may have a condensed polycyclic hydrocarbon group, and in the hydrocarbon group, R 10 is independently a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms. The alkyl group may be substituted with an aryl group, R 9 and R 11 are each independently a single bond or an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms, q is a positive number of 1 to 4, and c Is 0.3 ≦ c ≦ 1.0, d is 0.4 ≦ d ≦ 1.0, and e is 0.4. e ≦ 1.0, in the range of .R 12 is an alkyl group having 1 to 4 hydrogen atoms or carbon atoms, R 13, R 14, R 15, R 16, R 17 is independently C 6 -C 16 (In the arylene group or the arenetriyl group, f, g, h, i, and j are each 1 or 2.)

また、本発明では、疎水性の化合物と親水性の化合物をブレンドし、たとえば溶媒に溶解させた溶液をスピンコートし、製膜時に表面(上層側)に疎水性の化合物を配向させ、基板面(基板側)に親水性の化合物を配向させる。疎水性の化合物を吸収の小さいすなわちk値が小さい化合物とし、親水性の化合物を吸収が大きくk値が大きい化合物とし、これらをブレンドしたものをレジスト下層膜材料として用いれば、膜表面から段階的に吸収が大きくなるレジスト下層膜を形成することが出来る。このような膜表面から段階的に吸収が大きくなるレジスト下層膜は、様々な波長に対して優れた反射防止効果を有するものとなる。   Further, in the present invention, a hydrophobic compound and a hydrophilic compound are blended, for example, a solution dissolved in a solvent is spin-coated, and the hydrophobic compound is oriented on the surface (upper layer side) during film formation. A hydrophilic compound is oriented on the substrate side. If a hydrophobic compound is a compound having a small absorption, that is, a k value is small, a hydrophilic compound is a compound having a large absorption and a large k value, and a blend of these is used as a resist underlayer film material, it is stepped from the film surface. It is possible to form a resist underlayer film having a large absorption. Such a resist underlayer film whose absorption gradually increases from the film surface has an excellent antireflection effect for various wavelengths.

本発明では、下層膜が形成される際に、下層膜の表面(上層側)に配向する疎水性の化合物として、一般式(1)で示される波長193nmにおける消光係数(屈折率の虚数値;k値)が0.10〜0.38の高分子化合物を用いる。また、下層膜の下の方(基板側)に配向する親水性の化合物としては、一般式(2)〜(7)で示される193nmにおける消光係数(屈折率の虚数値;k値)が0.4〜1.1の範囲の化合物を用いるが、これらの化合物はガラス転移点が低くまたは低分子の化合物であり、埋めこみ特性を改善することができる。低分子材料のブレンドは前述の通りにアウトガスの発生原因となるリスクがあるが、本発明の下層膜のシステムでは、低分子化合物は下層膜の下の方に配向するために膜内部での架橋が進行し、アウトガス発生原因にはならない。従って、ベーク炉を汚染することなく、優れた埋め込み特性を持つレジスト下層膜を有する基板とすることができる。   In the present invention, when the lower layer film is formed, as a hydrophobic compound oriented on the surface (upper layer side) of the lower layer film, the extinction coefficient at the wavelength of 193 nm represented by the general formula (1) (imaginary value of refractive index; A high molecular compound having a k value of 0.10 to 0.38 is used. Moreover, as a hydrophilic compound orientated below the lower layer film (substrate side), the extinction coefficient (imaginary value of refractive index; k value) at 193 nm represented by the general formulas (2) to (7) is 0. Although compounds in the range of .4 to 1.1 are used, these compounds have low glass transition points or low molecular weight compounds, and can improve the embedding characteristics. As described above, blends of low molecular weight materials have a risk of causing outgassing. However, in the system of the lower layer film of the present invention, the low molecular weight compounds are oriented toward the lower side of the lower layer film, so that crosslinking occurs inside the film. Will not cause outgassing. Therefore, a substrate having a resist underlayer film having excellent embedding characteristics can be obtained without contaminating the baking furnace.

親水性あるいは疎水性のレベルはヒドロキシ基の割合によって示すことが出来る。親水性、疎水性は相対的であり、ヒドロキシ基が0モル%/g以上、0.29モル%/g以下の化合物は、ヒドロキシ基が0.29モル%/g以上の化合物よりも疎水性が高い。ヒドロキシ基が0モル%/g以上、0.29モル%/g以下の化合物と、ヒドロキシ基が0.29モル%/g以上の化合物をブレンドした材料を基板上に塗布した場合、ヒドロキシ基が0モル%/g以上、0.29モル%/g以下の疎水性の高い化合物によって膜表面が被われる。   The level of hydrophilicity or hydrophobicity can be indicated by the proportion of hydroxy groups. Hydrophilicity and hydrophobicity are relative, and a compound having a hydroxy group of 0 mol% / g or more and 0.29 mol% / g or less is more hydrophobic than a compound having a hydroxy group of 0.29 mol% / g or more. Is expensive. When a material blended with a compound having a hydroxy group of 0 mol% / g or more and 0.29 mol% / g or less and a compound having a hydroxy group of 0.29 mol% / g or more is applied on a substrate, The film surface is covered with a highly hydrophobic compound of 0 mol% / g or more and 0.29 mol% / g or less.

従って、一般式(1)で示される波長193nmにおける消光係数(屈折率の虚数値;k値)が0.10〜0.38の高分子化合物はヒドロキシ基が0モル%/g以上、0.29モル%/g以下の高分子化合物であるのが好ましく、より好ましくは0.01モル%/g以上、0.25モル%/g以下、さらにより好ましくは0.02モル%/g以上、0.24モル%/g以下である。一般式(2)〜(7)で示される193nmにおける消光係数(屈折率の虚数値;k値)が0.4〜1.1の範囲の化合物はヒドロキシ基が0.29モル%/g以上であるのが好ましく、より好ましくは0.32モル%/g以上であり、さらにより好ましくは0.35モル%/g以上である。   Therefore, the polymer compound having a quenching coefficient (imaginary value of refractive index; k value) at a wavelength of 193 nm represented by the general formula (1) has a hydroxy group of 0 mol% / g or more, 0. It is preferably a polymer compound of 29 mol% / g or less, more preferably 0.01 mol% / g or more, 0.25 mol% / g or less, still more preferably 0.02 mol% / g or more, It is 0.24 mol% / g or less. Compounds having the extinction coefficient (imaginary value of refractive index; k value) at 193 nm represented by the general formulas (2) to (7) in the range of 0.4 to 1.1 have a hydroxy group of 0.29 mol% / g or more. More preferably, it is 0.32 mol% / g or more, and still more preferably 0.35 mol% / g or more.

例えば、ヒドロキシスチレン10モル%、スチレン90モル%の割合で共重合したポリマーは0.19モル%/gであり、疎水性が高いために、ヒドロキシ基が0.29モル%/g以上の化合物とブレンドし、たとえばスピンコートによる製膜でヒドロキシスチレン10モル%、スチレン90モル%のポリマーを表面側に配向することが出来る。しかしながら、ヒドロキシスチレン10モル%、スチレン90モル%の共重合ポリマーの吸収は非常に大きく、k値が1付近であり、この様な高吸収の材料が表面側に配向された膜上の反射率は非常に高い。下層膜における反射防止機構の観点からは、前にも述べたように表面側(上層側)のk値が小さい場合、下方側(基板側)には吸収の大きな化合物があっても反射を大きくさせない。従って、ブレンドしてレジスト下層膜材料とする疎水性化合物、親水性化合物のそれぞれにおいて、ヒドロキシ基の割合とk値の両方を最適な範囲とすることが好ましい。   For example, the polymer copolymerized at a ratio of 10 mol% hydroxystyrene and 90 mol% styrene is 0.19 mol% / g, and since it has high hydrophobicity, it has a hydroxy group of 0.29 mol% / g or more. The polymer of 10% by mole of hydroxystyrene and 90% by mole of styrene can be oriented to the surface side by, for example, film formation by spin coating. However, the absorption of the copolymer of 10% by mole of hydroxystyrene and 90% by mole of styrene is very large, and the k value is around 1, and the reflectivity on a film in which such a high absorption material is oriented on the surface side. Is very expensive. From the viewpoint of the antireflection mechanism in the lower layer film, as described above, when the k value on the surface side (upper layer side) is small, the reflection is increased even if there is a compound with high absorption on the lower side (substrate side). I won't let you. Therefore, it is preferable to set both the ratio of hydroxy groups and the k value within the optimum ranges in each of the hydrophobic compound and the hydrophilic compound that are blended into the resist underlayer film material.

このように、一般式(1)で示される繰り返し単位を有する波長193nmにおける消光係数(屈折率の虚数値;k値)が0.10〜0.38の高分子化合物と下記一般式(2)〜(7)から選ばれる波長193nmにおける消光係数(屈折率の虚数値;k値)が0.4〜1.1の範囲の化合物1種以上とをブレンドしてなるレジスト下層膜材料は、例えば波長193nmといった短波長の露光において好適に用いることができ、かつ段差基板上での埋めこみ特性に優れ、例えば、珪素含有2層レジストプロセス、あるいは珪素含有中間層による3層レジストプロセスといった多層レジストプロセス用レジスト下層膜として好適である。
そして、例えば、即ち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透明性が高いものとすることができる。また、波長193nmといった短波長での露光において膜厚200nm以上とした時にも優れた反射防止効果を示す。
Thus, a high molecular compound having an extinction coefficient (imaginary value of refractive index; k value) at a wavelength of 193 nm having the repeating unit represented by the general formula (1) and the following general formula (2) A resist underlayer film material obtained by blending one or more compounds having an extinction coefficient (imaginary value of refractive index; k value) at a wavelength of 193 nm selected from (7) in the range of 0.4 to 1.1 is, for example, It can be suitably used for exposure at a short wavelength such as 193 nm and has excellent embedding characteristics on a stepped substrate. For example, for a multi-layer resist process such as a silicon-containing two-layer resist process or a three-layer resist process using a silicon-containing intermediate layer Suitable as a resist underlayer film.
For example, it can be made more transparent than polyhydroxystyrene, cresol novolak, naphthol novolak, and the like. In addition, it exhibits an excellent antireflection effect when the film thickness is 200 nm or more in exposure with a short wavelength such as 193 nm.

ここで、一般式(1)中の繰り返し単位a1、a2としては、例えば、下記式で示されるヒドロキシスチレン類又はヒドロキシインデン類のa1m、ヒドロキシビニルナフタレン類のa2mから得ることができ、一方、繰り返し単位bのノルトリシクレンは下記ノルボルナルジエンbm類の各モノマーによる重合から得ることができる。   Here, the repeating units a1 and a2 in the general formula (1) can be obtained from, for example, a1m of hydroxystyrenes or hydroxyindenes represented by the following formula, a2m of hydroxyvinylnaphthalenes, The nortricyclene of the unit b can be obtained by polymerization with each monomer of norbornaldiene bm below.

Figure 0004847426
(式中、R4‘、R6‘は独立してR、Rと同一でも良く、アセチル基、ピバロイル酸で、重合後アルカリ加水分解によってヒドロキシ基にしても良い。R、R、m、nについては前述と同様である。)
Figure 0004847426
(In the formula, R 4 ′ and R 6 ′ may independently be the same as R 4 and R 6, and may be an acetyl group or pivaloyl acid, and may be converted into a hydroxy group by alkaline hydrolysis after polymerization. R 1 and R 5 , M and n are the same as described above.)

また、繰り返し単位a1、a2、bを得るためのモノマーとしてヒドロキシ基をアセチル基やピバロイル基で置換しておいて、重合後アルカリ加水分解で脱保護しヒドロキシ基にしても良い。   Further, as a monomer for obtaining the repeating units a1, a2, and b, a hydroxy group may be substituted with an acetyl group or a pivaloyl group, and then deprotected by alkali hydrolysis after polymerization to form a hydroxy group.

一般式(1)中、R、Rが酸不安定基である場合、種々選定されるが、同一でも異なっていてもよく、ヒドロキシル基の水素原子、すなわち、一般式(1)中のR、Rの位置の水素原子が、特に下記式(A−1)、(A−2)で示される基、下記式(A−3)で示される炭素数4〜40の3級アルキル基、炭素数4〜20のオキソアルキル基、トリメチルシリル基等で置換されている構造のものが挙げられ、特に下記式(A−1)〜(A−3)で置換された基で示されるものが挙げられる。 In the general formula (1), when R 4 and R 6 are acid labile groups, they are variously selected, but they may be the same or different, and a hydroxyl group hydrogen atom, that is, in the general formula (1) The hydrogen atom at the position of R 4 and R 6 is particularly a group represented by the following formulas (A-1) and (A-2), a tertiary alkyl having 4 to 40 carbon atoms represented by the following formula (A-3) Groups having a structure substituted with a group, an oxoalkyl group having 4 to 20 carbon atoms, a trimethylsilyl group or the like, particularly those represented by groups substituted by the following formulas (A-1) to (A-3) Is mentioned.

Figure 0004847426
Figure 0004847426

一般式(A−1)において、R30は炭素数4〜20、好ましくは4〜15の3級アルキル基、各アルキル基がそれぞれ炭素数1〜6のトリアルキルシリル基、炭素数4〜20のオキソアルキル基又は上記一般式(A−3)で示される基を示し、3級アルキル基として具体的には、tert−ブチル基、tert−アミル基、1,1−ジエチルプロピル基、1−エチルシクロペンチル基、1−ブチルシクロペンチル基、1−エチルシクロヘキシル基、1−ブチルシクロヘキシル基、1−エチル−2−シクロペンテニル基、1−エチル−2−シクロヘキセニル基、2−メチル−2−アダマンチル基等が挙げられ、トリアルキルシリル基として具体的には、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ジメチル−tert−ブチルシリル基等が挙げられ、オキソアルキル基として具体的には、3−オキソシクロヘキシル基、4−メチル−2−オキソオキサン−4−イル基、5−メチル−2−オキソオキソラン−5−イル基等が挙げられる。a3は0〜6の整数である。 In General Formula (A-1), R 30 is a tertiary alkyl group having 4 to 20 carbon atoms, preferably 4 to 15 carbon atoms, each alkyl group is a trialkylsilyl group having 1 to 6 carbon atoms, and 4 to 20 carbon atoms. Or a group represented by the above general formula (A-3), specifically, as the tertiary alkyl group, a tert-butyl group, a tert-amyl group, a 1,1-diethylpropyl group, 1- Ethylcyclopentyl group, 1-butylcyclopentyl group, 1-ethylcyclohexyl group, 1-butylcyclohexyl group, 1-ethyl-2-cyclopentenyl group, 1-ethyl-2-cyclohexenyl group, 2-methyl-2-adamantyl group Specific examples of the trialkylsilyl group include a trimethylsilyl group, a triethylsilyl group, and a dimethyl-tert-butylsilyl group. Specific examples of the oxoalkyl group include a 3-oxocyclohexyl group, a 4-methyl-2-oxooxan-4-yl group, and a 5-methyl-2-oxooxolan-5-yl group. a3 is an integer of 0-6.

一般式(A−2)において、R31、R32は水素原子又は炭素数1〜18、好ましくは1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示し、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、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、2−エチルヘキシル基、n−オクチル基等を例示できる。R33は炭素数1〜18、好ましくは1〜10の酸素原子等のヘテロ原子を有してもよい1価の炭化水素基を示し、直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基、これらの水素原子の一部が水酸基、アルコキシ基、オキソ基、アミノ基、アルキルアミノ基等に置換されたものを挙げることができ、具体的には下記の置換アルキル基等が例示できる。 In the general formula (A-2), R 31 and R 32 represent a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, specifically a methyl group. , Ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, 2-ethylhexyl group, n-octyl group and the like. R 33 represents a monovalent hydrocarbon group which may have a hetero atom such as an oxygen atom having 1 to 18 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, a linear, branched or cyclic alkyl group, Examples include those in which a part of hydrogen atoms are substituted with a hydroxyl group, an alkoxy group, an oxo group, an amino group, an alkylamino group, and the like, and specific examples include the following substituted alkyl groups.

Figure 0004847426
Figure 0004847426

31とR32、R31とR33、R32とR33とは結合してこれらが結合する炭素原子と共に環を形成してもよく、環を形成する場合にはR31、R32、R33はそれぞれ炭素数1〜18、好ましくは1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示し、好ましくは環の炭素数は3〜10、特に4〜10である。 R 31 and R 32 , R 31 and R 33 , R 32 and R 33 may combine to form a ring together with the carbon atoms to which they are bonded, and in the case of forming a ring, R 31 , R 32 , R 33 represents a linear or branched alkylene group having 1 to 18 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, and preferably the ring has 3 to 10 carbon atoms, particularly 4 to 10 carbon atoms.

上記式(A−1)の酸不安定基としては、具体的にはtert−ブトキシカルボニル基、tert−ブトキシカルボニルメチル基、tert−アミロキシカルボニル基、tert−アミロキシカルボニルメチル基、1,1−ジエチルプロピルオキシカルボニル基、1,1−ジエチルプロピルオキシカルボニルメチル基、1−エチルシクロペンチルオキシカルボニル基、1−エチルシクロペンチルオキシカルボニルメチル基、1−エチル−2−シクロペンテニルオキシカルボニル基、1−エチル−2−シクロペンテニルオキシカルボニルメチル基、1−エトキシエトキシカルボニルメチル基、2−テトラヒドロピラニルオキシカルボニルメチル基、2−テトラヒドロフラニルオキシカルボニルメチル基等が例示できる。また、更に、下記式(A−1)−1〜(A−1)−10で示される置換基を挙げることもできる。   Specific examples of the acid labile group of the above formula (A-1) include tert-butoxycarbonyl group, tert-butoxycarbonylmethyl group, tert-amyloxycarbonyl group, tert-amyloxycarbonylmethyl group, 1,1 -Diethylpropyloxycarbonyl group, 1,1-diethylpropyloxycarbonylmethyl group, 1-ethylcyclopentyloxycarbonyl group, 1-ethylcyclopentyloxycarbonylmethyl group, 1-ethyl-2-cyclopentenyloxycarbonyl group, 1-ethyl Examples include 2-cyclopentenyloxycarbonylmethyl group, 1-ethoxyethoxycarbonylmethyl group, 2-tetrahydropyranyloxycarbonylmethyl group, 2-tetrahydrofuranyloxycarbonylmethyl group and the like. Furthermore, the substituent shown by following formula (A-1) -1-(A-1) -10 can also be mentioned.

Figure 0004847426
Figure 0004847426

ここで、R37は互いに同一又は異種の炭素数1〜10の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基、R38は水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基である。
また、R39は炭素数2〜10の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基である。aは0〜6の整数である。
Here, R 37 is the same or different from each other, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, R 38 is a hydrogen atom, or 1 to 1 carbon atoms. 10 linear, branched or cyclic alkyl groups.
R 39 is a linear, branched or cyclic alkyl group having 2 to 10 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. a is an integer of 0-6.

上記式(A−2)で示される酸不安定基のうち、直鎖状又は分岐状のものとしては、下記式(A−2)−1〜(A−2)−17のものを例示することができる。   Of the acid labile groups represented by the above formula (A-2), examples of the linear or branched groups include those of the following formulas (A-2) -1 to (A-2) -17. be able to.

Figure 0004847426
Figure 0004847426

また、上記式(A−2)で示される酸不安定基のうち、環状のものとしては、テトラヒドロフラン−2−イル基、2−メチルテトラヒドロフラン−2−イル基、テトラヒドロピラン−2−イル基、2−メチルテトラヒドロピラン−2−イル基等、あるいは下記式(A−2)−18〜(A−2)−35が挙げられる。   Among the acid labile groups represented by the above formula (A-2), the cyclic ones include tetrahydrofuran-2-yl group, 2-methyltetrahydrofuran-2-yl group, tetrahydropyran-2-yl group, A 2-methyltetrahydropyran-2-yl group or the like, or the following formulas (A-2) -18 to (A-2) -35 may be mentioned.

Figure 0004847426
Figure 0004847426

また、一般式(A−2a)あるいは(A−2b)で表される酸不安定基によってベース樹脂が分子間あるいは分子内架橋されていてもよい。   Further, the base resin may be intermolecularly or intramolecularly crosslinked by an acid labile group represented by the general formula (A-2a) or (A-2b).

Figure 0004847426
Figure 0004847426

上式中、R40、R41は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。又は、R40とR41は結合してこれらが結合する炭素原子と共に環を形成してもよく、環を形成する場合にはR40、R41は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。R42は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基、b1、d1は0又は1〜10、好ましくは0又は1〜5の整数、c1は1〜7の整数である。Aは、(c1+1)価の炭素数1〜50の脂肪族もしくは脂環式飽和炭化水素基、芳香族炭化水素基又はヘテロ環基を示し、これらの基はヘテロ原子を介在してもよく、又はその炭素原子に結合する水素原子の一部が水酸基、カルボキシル基、カルボニル基又はフッ素原子によって置換されていてもよい。Bは−CO−O−、−NHCO−O−又は−NHCONH−を示す。 In the above formula, R 40 and R 41 represent a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. Alternatively, R 40 and R 41 may combine to form a ring together with the carbon atom to which they are bonded, and when forming a ring, R 40 and R 41 are linear or branched having 1 to 8 carbon atoms. -Like alkylene group. R 42 is a straight-chain having 1 to 10 carbon atoms, branched or cyclic alkylene group, b1, d1 is 0 or 1 to 10, preferably 0 or an integer of 1 to 5, c1 is an integer of 1-7 . A represents a (c1 + 1) -valent aliphatic or alicyclic saturated hydrocarbon group having 1 to 50 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group or a heterocyclic group, and these groups may intervene a hetero atom, Alternatively, a part of hydrogen atoms bonded to the carbon atom may be substituted with a hydroxyl group, a carboxyl group, a carbonyl group, or a fluorine atom. B represents —CO—O—, —NHCO—O— or —NHCONH—.

この場合、好ましくは、Aは2〜4価の炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基、アルキルトリイル基、アルキルテトライル基、炭素数6〜30のアリーレン基であり、これらの基はヘテロ原子を介在していてもよく、またその炭素原子に結合する水素原子の一部が水酸基、カルボキシル基、アシル基又はハロゲン原子によって置換されていてもよい。また、c1は好ましくは1〜3の整数である。   In this case, preferably, A is a divalent to tetravalent C1-20 linear, branched or cyclic alkylene group, an alkyltriyl group, an alkyltetrayl group, or an arylene group having 6 to 30 carbon atoms. In these groups, a hetero atom may be interposed, and a part of hydrogen atoms bonded to the carbon atom may be substituted with a hydroxyl group, a carboxyl group, an acyl group, or a halogen atom. C1 is preferably an integer of 1 to 3.

上記式(A−2a)、(A−2b)で示される架橋型アセタール基は、具体的には下記式(A−2)−37〜(A−2)−44のものが挙げられる。   Specific examples of the crosslinked acetal groups represented by the above formulas (A-2a) and (A-2b) include those represented by the following formulas (A-2) -37 to (A-2) -44.

Figure 0004847426
Figure 0004847426

次に、上記式(A−3)においてR34、R35、R36は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基等の1価炭化水素基であり、酸素、硫黄、窒素、フッ素などのヘテロ原子を含んでもよく、R34とR35、R34とR36、R35とR36とは互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に、炭素数3〜20の環を形成してもよい。 Next, in the above formula (A-3), R 34 , R 35 and R 36 are monovalent hydrocarbon groups such as linear, branched or cyclic alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms, oxygen, sulfur May contain hetero atoms such as nitrogen, fluorine, etc., and R 34 and R 35 , R 34 and R 36 , R 35 and R 36 are bonded to each other, and together with the carbon atoms to which these are bonded, A ring may be formed.

上記式(A−3)に示される3級アルキル基としては、tert−ブチル基、トリエチルカルビル基、1−エチルノルボニル基、1−メチルシクロヘキシル基、1−エチルシクロペンチル基、2−(2−メチル)アダマンチル基、2−(2−エチル)アダマンチル基、tert−アミル基等を挙げることができる。   As the tertiary alkyl group represented by the above formula (A-3), a tert-butyl group, a triethylcarbyl group, a 1-ethylnorbornyl group, a 1-methylcyclohexyl group, a 1-ethylcyclopentyl group, 2- (2 -Methyl) adamantyl group, 2- (2-ethyl) adamantyl group, tert-amyl group and the like.

また、3級アルキル基としては、下記式(A−3)−1〜(A−3)−18を具体的に挙げることもできる。   Specific examples of the tertiary alkyl group include the following formulas (A-3) -1 to (A-3) -18.

Figure 0004847426
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上記式(A−3)−1〜(A−3)−18中、R43は同一又は異種の炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、又は炭素数6〜20のフェニル基等のアリール基を示す。R44、R46は独立して水素原子、又は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。R45は炭素数6〜20のフェニル基等のアリール基を示す。 Among the above formula (A-3) -1~ (A -3) -18, R 43 may be the same or different number 1-8 straight, branched or cyclic alkyl group, or a carbon number 6 to 20 An aryl group such as a phenyl group of R 44 and R 46 independently represent a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. R 45 represents an aryl group such as a phenyl group having 6 to 20 carbon atoms.

更に、下記式(A−3)−19、(A−3)−20に示すように、2価以上のアルキレン基、アリーレン基であるR47を含んで、ポリマーの分子内あるいは分子間が架橋されていてもよい。 Further, as shown in the following formulas (A-3) -19 and (A-3) -20, the polymer contains a divalent or higher valent alkylene group and R 47 which is an arylene group, and the polymer within or between the molecules is crosslinked. May be.

Figure 0004847426
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上記式(A−3)−19、(A−3)−20中、R43は前述と同様、R47は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキレン基、又はフェニレン基等のアリーレン基を示し、酸素原子や硫黄原子、窒素原子などのヘテロ原子を含んでいてもよい。e1は1〜3の整数である。 In the above formulas (A-3) -19 and (A-3) -20, R 43 is the same as described above, and R 47 is a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, or a phenylene group. An arylene group such as an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom. e1 is an integer of 1 to 3.

上記式(A−1)、(A−2)、(A−3)中のR30、R33、R36は、フェニル基、p−メチルフェニル基、p−エチルフェニル基、p−メトキシフェニル基等のアルコキシ置換フェニル基等の非置換又は置換アリール基、ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基等や、これらの基に酸素原子を有する、あるいは炭素原子に結合する水素原子が水酸基に置換されたり、2個の水素原子が酸素原子で置換されてカルボニル基を形成する下記式で示されるようなアルキル基、あるいはオキソアルキル基を挙げることができる。 R 30 , R 33 and R 36 in the above formulas (A-1), (A-2) and (A-3) are a phenyl group, a p-methylphenyl group, a p-ethylphenyl group and a p-methoxyphenyl. An unsubstituted or substituted aryl group such as an alkoxy-substituted phenyl group, an aralkyl group such as a benzyl group or a phenethyl group, or a hydrogen atom that has an oxygen atom or is bonded to a carbon atom is substituted with a hydroxyl group. Or an alkyl group represented by the following formula in which two hydrogen atoms are substituted with an oxygen atom to form a carbonyl group, or an oxoalkyl group.

Figure 0004847426
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また、上記一般式(1)中のR、Rが酸不安定基の場合、下層膜の架橋時の熱や酸によって脱保護反応が行われ、脱保護によって生じたヒドロキシ基によって架橋反応が進行する。予めヒドロキシ基を酸不安定基で置換しておくことによって溶媒への溶解性を上げることができる。 Further, when R 4 and R 6 in the general formula (1) are acid labile groups, the deprotection reaction is performed by heat and acid during the crosslinking of the lower layer film, and the crosslinking reaction is performed by the hydroxy group generated by the deprotection. Progresses. By preliminarily replacing the hydroxy group with an acid labile group, solubility in a solvent can be increased.

本発明のレジスト下層膜材料に含まれる共重合体、すなわち一般式(2)乃至(7)から選ばれる波長193nmにおける消光係数(k値)が0.4〜1.1の範囲の化合物のうち一種以上とブレンドする波長193nmにおける消光係数(k値)が0.10〜0.38の高分子化合物としては、一般式(1)で示されるヒドロキシスチレン類又は/及びヒドロキシナフタレン類と、ノルボルナジエンとの共重合体をベースとするが、さらに、(メタ)アクリレート類、ビニルエーテル類、無水マレイン酸、無水イタコン酸、マレイミド類、ビニルピロリドン、ビニルエーテル類、ジビニルエーテル類、ジ(メタ)アクリレート類、ジビニルベンゼン類、インデン類、アセナフチレン類、スチレン類、ビニルナフタレン類、ビニルカルバゾール、ビニルアントラセン類、ノルボルネン類、トリシクロデセン類、テトラシクロドデセン類などの他のオレフィン化合物と共重合させたものを用いることもできる。   Copolymers included in the resist underlayer film material of the present invention, that is, compounds having an extinction coefficient (k value) at a wavelength of 193 nm selected from the general formulas (2) to (7) in the range of 0.4 to 1.1 As a polymer compound having a quenching coefficient (k value) at a wavelength of 193 nm blended with one or more of 0.10 to 0.38, hydroxystyrenes or / and hydroxynaphthalenes represented by the general formula (1), norbornadiene, (Meth) acrylates, vinyl ethers, maleic anhydride, itaconic anhydride, maleimides, vinyl pyrrolidone, vinyl ethers, divinyl ethers, di (meth) acrylates, divinyl Benzenes, indenes, acenaphthylenes, styrenes, vinylnaphthalenes, vinylcarbazol , Vinyl anthracenes, norbornenes, tricyclodecene acids, can also be used those obtained by copolymerizing with other olefinic compounds, such as tetracyclododecene compounds.

ここで、a1、a2、bは前記の通りであるが、より好ましくは、0.05≦(a1+a2)/(a1+a2+b)≦0.3、0.4≦b/(a1+a2+b)<1.0、更に好ましくは0.1≦(a1+a2)/(a1+a2+b)≦0.3、0.5≦b/(a1+a2+b)<1.0である。   Here, a1, a2, and b are as described above. More preferably, 0.05 ≦ (a1 + a2) / (a1 + a2 + b) ≦ 0.3, 0.4 ≦ b / (a1 + a2 + b) <1.0, More preferably, 0.1 ≦ (a1 + a2) / (a1 + a2 + b) ≦ 0.3 and 0.5 ≦ b / (a1 + a2 + b) <1.0.

また、繰り返し単位a1、a2、bを除く他のオレフィン化合物由来の繰り返し単位を、pとした時、0≦p≦0.7であるのが好ましい。
そして、a1+a2+b+p=1であることが好ましいが、a1+a2+b+p=1とは、繰り返し単位a1、a2、b、pを含む高分子化合物(共重合体)において、繰り返し単位a1、a2、b、pの合計量が全繰り返し単位の合計量に対して100モル%であることを示す。
Moreover, when the repeating unit derived from other olefin compounds excluding the repeating units a1, a2, and b is p, it is preferable that 0 ≦ p ≦ 0.7.
And it is preferable that a1 + a2 + b + p = 1, but a1 + a2 + b + p = 1 is the total of repeating units a1, a2, b and p in a polymer compound (copolymer) containing repeating units a1, a2, b and p. It shows that the amount is 100 mol% with respect to the total amount of all repeating units.

これら本発明のレジスト下層膜材料に含まれる共重合体を合成するには、1つの方法としては、置換又は非置換のヒドロキシスチレン類又は/及びヒドロキシビニルナフタレン類と、ノルボルナジエンと、繰り返し単位pを得るための一種類以上のオレフィンモノマーを有機溶剤中、ラジカル開始剤あるいはカチオン重合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のヒドロキシ基をアセチル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、アセチル基を脱保護することもできる。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。ラジカル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50〜80℃に加熱して重合できる。カチオン重合開始剤としては、硫酸、燐酸、塩酸、硝酸、次亜塩素酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、カンファースルホン酸、トシル酸などの酸、BF、AlCl、TiCl、SnClなどのフリーデルクラフツ触媒のほか、I、(CCClのようにカチオンを生成しやすい物質が使用される。 In order to synthesize the copolymer contained in the resist underlayer film material of the present invention, one method is to substitute a substituted or unsubstituted hydroxystyrene or / and hydroxyvinylnaphthalene, norbornadiene, and a repeating unit p. One or more olefin monomers to be obtained are heated and polymerized in an organic solvent by adding a radical initiator or a cationic polymerization initiator. The hydroxy group of the monomer containing a hydroxy group can be substituted with an acetyl group, and the resulting polymer compound can be subjected to alkali hydrolysis in an organic solvent to deprotect the acetyl group. Examples of the organic solvent used at the time of polymerization include toluene, benzene, tetrahydrofuran, diethyl ether, dioxane and the like. Examples of the radical polymerization initiator include 2,2′-azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), dimethyl 2,2-azobis (2-methylpropio). Nate), benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, and the like, preferably polymerized by heating to 50 to 80 ° C. Examples of the cationic polymerization initiator include sulfuric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid, nitric acid, hypochlorous acid, trichloroacetic acid, trifluoroacetic acid, methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, camphorsulfonic acid, tosylic acid and the like, BF 3 , AlCl 3, TiCl 4, SnCl 4 other Friedel-Crafts catalyst such as, I 2, (C 6 H 5) 3 generated material susceptible to cationic as CCl are used.

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。またアルカリ加水分解時の反応温度としては−20〜100℃、好ましく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。   The reaction time is 2 to 100 hours, preferably 5 to 20 hours. Ammonia water, triethylamine, etc. can be used as the base during the alkali hydrolysis. The reaction temperature during alkali hydrolysis is -20 to 100 ° C, preferably 0 to 60 ° C, and the reaction time is 0.2 to 100 hours, preferably 0.5 to 20 hours.

本発明に係る一般式(1)で示される共重合体(高分子化合物)のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算質量平均分子量は、1,000〜100,000でなければならない。1,500〜100,000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。1,000未満であるとベーク時にアウトガス発生源となる問題が生じ、100,000より大きいと溶媒への溶解性が低下する問題が生じることがあるので好ましくない。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種以上の一般式(1)の重合体を混合してもかまわない。   The polystyrene-reduced mass average molecular weight of the copolymer (polymer compound) represented by the general formula (1) according to the present invention by gel permeation chromatography (GPC) must be 1,000 to 100,000. The range of 1,500-100,000 is preferable, More preferably, it is the range of 2,000-100,000. If it is less than 1,000, there will be a problem of becoming an outgas generation source at the time of baking, and if it is more than 100,000, there may be a problem that the solubility in a solvent may be lowered. 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. Mixtures of blends or two or more polymers of the general formula (1) having different composition ratios may be mixed.

また、本発明のレジスト下層膜材料に含まれる共重合体、特には一般式(1)で示される繰り返し単位を有する共重合体の波長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、芳香族基の80モル%以下、より好ましくは60モル%以下である。   Further, hydrogenation is performed to further improve the transparency at a wavelength of 193 nm of the copolymer contained in the resist underlayer film material of the present invention, particularly the copolymer having the repeating unit represented by the general formula (1). be able to. A preferable hydrogenation ratio is 80 mol% or less, more preferably 60 mol% or less of the aromatic group.

本発明のレジスト下層膜材料用のベース樹脂は、ヒドロキシスチレン類a1又は/及びヒドロキシビニルナフタレン類a2による繰り返し単位と、ノルボルナジエンによる繰り返し単位bを有する重合体と下記一般式(2)乃至(7)で示される化合物のうち一種以上とブレンドすることを特徴とする。   The base resin for the resist underlayer film material of the present invention includes a polymer having a repeating unit of hydroxystyrenes a1 and / or hydroxyvinylnaphthalenes a2 and a repeating unit b of norbornadiene, and the following general formulas (2) to (7): It is characterized by blending with one or more of the compounds represented by

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(式中、Rは水素原子又はメチル基、Rは独立して単結合、炭素数1〜30の直鎖状、分岐状、環状のアルキレン基、炭素数6〜30のアルケニレン基、炭素数6〜30のアリーレン基、炭素数8〜30の芳香族骨格を含む炭化水素基のいずれかであり、縮合多環式炭化水素基を有していてもよく、また、前記炭化水素基中にヘテロ原子を含んでいてもよい。R10は独立して水素原子、炭素数1〜30の直鎖状、分岐状、環状のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基のいずれかであり、前記アルキル基はアリール基によって置換されていてもよい。R、R11は独立して単結合又は炭素数1〜8のアルキレン基である。qは1〜4の正数であり、cは0.3≦c≦1.0の範囲であり、dは0.4≦d≦1.0、eは0.4≦e≦1.0、の範囲である。R12は水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基、R13、R14、R15、R16、R17は独立して炭素数6〜16のアリーレン基又はアレーントリイル基で、f、g、h、i、jはそれぞれ1又は2である。)
Figure 0004847426
(Wherein R 7 is a hydrogen atom or a methyl group, R 8 is independently a single bond, a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 30 carbon atoms, an alkenylene group having 6 to 30 carbon atoms, carbon Any one of an arylene group of 6 to 30 and a hydrocarbon group containing an aromatic skeleton of 8 to 30 carbon atoms, which may have a condensed polycyclic hydrocarbon group, and in the hydrocarbon group, R 10 is independently a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms. The alkyl group may be substituted with an aryl group, R 9 and R 11 are each independently a single bond or an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms, q is a positive number of 1 to 4, and c Is 0.3 ≦ c ≦ 1.0, d is 0.4 ≦ d ≦ 1.0, and e is 0.4. e ≦ 1.0, in the range of .R 12 is an alkyl group having 1 to 4 hydrogen atoms or carbon atoms, R 13, R 14, R 15, R 16, R 17 is independently C 6 -C 16 (In the arylene group or the arenetriyl group, f, g, h, i, and j are each 1 or 2.)

ここで一般式(2)はヒドロキシスチレンあるいはヒドロキシスチレンの共重合体である。共重合する場合は、ヒドロキシスチレンの割合が35モル%以上であるのが好ましく、共重合するモノマーとしては、スチレン、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン、ビニルカルバゾール、ビニルピレン、インデン、アセナフチレン、ノルボルナジエン等が挙げられる。   Here, the general formula (2) is hydroxystyrene or a copolymer of hydroxystyrene. In the case of copolymerization, the proportion of hydroxystyrene is preferably 35 mol% or more, and examples of the monomer to be copolymerized include styrene, vinylnaphthalene, vinylanthracene, vinylcarbazole, vinylpyrene, indene, acenaphthylene, norbornadiene and the like. .

一般式(3)に示される化合物は、ビスフェノール化合物であり、一般式(4)に示される化合物は、一般式(3)に示されるフェノール化合物のポリマー(ノボラック樹脂を含む)である。Rが炭素数8〜30の芳香族骨格を含む炭化水素基を示し、該炭化水素基中にヘテロ原子が含まれる場合、ヘテロ原子としては酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。R、Rとして好ましくはRとRの合計の炭素数が6以上、30以下のアルキル基、アリール基、縮合炭化水素基である。一般式(3)に示されるフェノール化合物及び一般式(4)のポリマーを得るためのフェノール化合物のモノマーは具体的には下記に例示することが出来る。 The compound represented by the general formula (3) is a bisphenol compound, and the compound represented by the general formula (4) is a polymer (including a novolac resin) of the phenol compound represented by the general formula (3). When R 8 represents a hydrocarbon group containing an aromatic skeleton having 8 to 30 carbon atoms, and the hetero atom is contained in the hydrocarbon group, examples of the hetero atom include an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom. R 8 and R 9 are preferably an alkyl group, an aryl group, or a condensed hydrocarbon group having a total carbon number of 6 or more and 30 or less of R 8 and R 9 . Specific examples of the phenol compound represented by the general formula (3) and the phenol compound monomer for obtaining the polymer represented by the general formula (4) are shown below.

Figure 0004847426
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Figure 0004847426
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一般式(5)に示される化合物は、フェノール化合物であり、一般式(6)に示される化合物は、一般式(5)に示されるフェノール化合物のポリマー(ノボラック樹脂を含む)である。R10として好ましくは炭素数が6以上、30以下のアルキル基、アリール基、縮合炭化水素基である。一般式(5)に示されるフェノール化合物及び一般式(6)のポリマーを得るためのフェノール化合物のモノマーは具体的には下記に例示することが出来る。 The compound represented by the general formula (5) is a phenol compound, and the compound represented by the general formula (6) is a polymer (including a novolak resin) of the phenol compound represented by the general formula (5). R 10 is preferably an alkyl group having 6 to 30 carbon atoms, an aryl group, or a condensed hydrocarbon group. Specific examples of the monomer of the phenol compound for obtaining the phenol compound represented by the general formula (5) and the polymer of the general formula (6) can be given below.

Figure 0004847426
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一般式(4)、(6)に示されるフェノール化合物のポリマーは単独重合体でも良いし、共重合を行っても良い。一般式(4)、一般式(6)に示される繰り返し単位に対応するモノマーと共重合可能なモノマーはフェノール系材料が好ましく、具体的にはフェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、2,3−ジメチルフェノール、2,5−ジメチルフェノール、3,4−ジメチルフェノール、3,5−ジメチルフェノール、2,4−ジメチルフェノール、2,6−ジメチルフェノール、2,3,5−トリメチルフェノール、3,4,5−トリメチルフェノール、2−t−ブチルフェノール、3−t−ブチルフェノール、4−t−ブチルフェノール、レゾルシノール、2−メチルレゾルシノール、4−メチルレゾルシノール、5−メチルレゾルシノール、カテコール、4−t−ブチルカテコール、2−メトキシフェノール、3−メトキシフェノール、2−プロピルフェノール、3−プロピルフェノール、4−プロピルフェノール、2−イソプロピルフェノール、3−イソプロピルフェノール、4−イソプロピルフェノール、2−メトキシ−5−メチルフェノール、2−t−ブチル−5−メチルフェノール、ピロガロール、チモール、イソチモール、1−ナフトール、2−ナフトール、2−メチル−1−ナフトール、4−メトキシ−1−ナフトール、7−メトキシ−2−ナフトール及び1,5−ジヒドロキシナフタレン、1,7−ジヒドロキシナフタレン、2,6−ジヒドロキシナフタレン等のジヒドロキシナフタレン、3−ヒドロキシ−ナフタレン−2−カルボン酸メチル、ヒドロキシインデン、ヒドロキシアントラセン等を挙げることができる。   The polymer of the phenol compound represented by the general formulas (4) and (6) may be a homopolymer or may be copolymerized. The monomer copolymerizable with the monomer corresponding to the repeating unit represented by the general formula (4) or general formula (6) is preferably a phenol-based material, specifically, phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol. 2,3-dimethylphenol, 2,5-dimethylphenol, 3,4-dimethylphenol, 3,5-dimethylphenol, 2,4-dimethylphenol, 2,6-dimethylphenol, 2,3,5-trimethyl Phenol, 3,4,5-trimethylphenol, 2-t-butylphenol, 3-t-butylphenol, 4-t-butylphenol, resorcinol, 2-methylresorcinol, 4-methylresorcinol, 5-methylresorcinol, catechol, 4- t-butylcatechol, 2-methoxyphenol, 3-metho Siphenol, 2-propylphenol, 3-propylphenol, 4-propylphenol, 2-isopropylphenol, 3-isopropylphenol, 4-isopropylphenol, 2-methoxy-5-methylphenol, 2-t-butyl-5 Methylphenol, pyrogallol, thymol, isothimol, 1-naphthol, 2-naphthol, 2-methyl-1-naphthol, 4-methoxy-1-naphthol, 7-methoxy-2-naphthol and 1,5-dihydroxynaphthalene, 1, Examples thereof include dihydroxynaphthalene such as 7-dihydroxynaphthalene and 2,6-dihydroxynaphthalene, methyl 3-hydroxy-naphthalene-2-carboxylate, hydroxyindene, and hydroxyanthracene.

また、一般式(4)、一般式(6)に係るノボラック樹脂を得るためには、一般式(4)、一般式(6)に対応するフェノール化合物のモノマーとアルデヒド類との縮合反応が用いられる。ここで用いられるアルデヒド類としては、例えばホルムアルデヒド、トリオキサン、パラホルムアルデヒド、ベンズアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピルアルデヒド、フェニルアセトアルデヒド、α−フェニルプロピルアルデヒド、β−フェニルプロピルアルデヒド、o−ヒドロキシベンズアルデヒド、m−ヒドロキシベンズアルデヒド、p−ヒドロキシベンズアルデヒド、o−クロロベンズアルデヒド、m−クロロベンズアルデヒド、p−クロロベンズアルデヒド、o−ニトロベンズアルデヒド、m−ニトロベンズアルデヒド、p−ニトロベンズアルデヒド、o−メチルベンズアルデヒド、m−メチルベンズアルデヒド、p−メチルベンズアルデヒド、p−エチルベンズアルデヒド、p−n−ブチルベンズアルデヒド、フルフラール等を挙げることができる。これらのうち、特にホルムアルデヒドを好適に用いることができる。これらのアルデヒド類は、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。上記アルデヒド類の使用量は、フェノール類1モルに対して0.2〜5モルが好ましく、より好ましくは0.5〜2モルである。   In addition, in order to obtain the novolak resin according to the general formula (4) and the general formula (6), a condensation reaction between a phenol compound monomer corresponding to the general formula (4) and the general formula (6) and an aldehyde is used. It is done. Examples of aldehydes used here include formaldehyde, trioxane, paraformaldehyde, benzaldehyde, acetaldehyde, propylaldehyde, phenylacetaldehyde, α-phenylpropylaldehyde, β-phenylpropylaldehyde, o-hydroxybenzaldehyde, m-hydroxybenzaldehyde, p. -Hydroxybenzaldehyde, o-chlorobenzaldehyde, m-chlorobenzaldehyde, p-chlorobenzaldehyde, o-nitrobenzaldehyde, m-nitrobenzaldehyde, p-nitrobenzaldehyde, o-methylbenzaldehyde, m-methylbenzaldehyde, p-methylbenzaldehyde, p -Ethylbenzaldehyde, pn-butylbenzaldehyde, furfural, etc. Can be mentioned. Of these, formaldehyde can be particularly preferably used. These aldehydes can be used alone or in combination of two or more. 0.2-5 mol is preferable with respect to 1 mol of phenols, and, as for the usage-amount of the said aldehyde, More preferably, it is 0.5-2 mol.

フェノール以外のモノマーとしては、不飽和脂環式化合物が挙げられ、具体的にはジシクロペンタジエン、ビシクロ(4,3,0)ノナ−3,7−ジエン、4−ビニルシクロヘキセン、ノルボルナジエン、5−ビニルノルボルナ−2−エン、α−ピネン、β−ピネン、リモネン等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。これらの中では特にジシクロペンタジエンが好ましく用いられる。ジシクロペンタジエンは、シクロペンタジエンの2量体であり、エンド体とエキソ体の二つの異性体が存在するが、本発明に用いられる樹脂の原料となるジシクロペンタジエンはいずれの異性体であってもよく、また二つの異性体の混合物であってもよい。異性体の混合物を用いる場合、異性体の比率は特に制限されない。上記一般式(3)、(5)に示されるフェノール化合物とこのような不飽和脂環式化合物とを共重合させる場合、酸触媒存在下、不飽和脂環式化合物とフェノール類を付加反応させることが好ましい。   Monomers other than phenol include unsaturated alicyclic compounds, and specifically include dicyclopentadiene, bicyclo (4,3,0) nona-3,7-diene, 4-vinylcyclohexene, norbornadiene, 5- Examples thereof include, but are not limited to, vinyl norborn-2-ene, α-pinene, β-pinene, and limonene. Of these, dicyclopentadiene is particularly preferably used. Dicyclopentadiene is a dimer of cyclopentadiene, and there are two isomers, an endo isomer and an exo isomer, but dicyclopentadiene that is a raw material for the resin used in the present invention is any isomer. It may also be a mixture of two isomers. When a mixture of isomers is used, the ratio of isomers is not particularly limited. When the phenolic compound represented by the general formulas (3) and (5) is copolymerized with such an unsaturated alicyclic compound, the unsaturated alicyclic compound and phenols are subjected to an addition reaction in the presence of an acid catalyst. It is preferable.

反応に用いる酸触媒は、三フッ化ホウ素のエタノール錯体や塩化アルミニウムなどのルイス酸、塩酸、硝酸、硫酸などの無機酸、メタンスルホン酸、n−ブタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、m−キシレンスルホン酸、p−キシレンスルホン酸、メジチレンスルホン酸などのスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ノナフルオロメタンスルホン酸、ペンタフルオロベンゼンスルホン酸などのパーフルオロスルホン酸のような超強酸、ナフィオンなどの末端スルホン酸基を持つパーフルオロアルキルポリマー、スルホン酸残基を持つポリスチレンなどのアニオン交換樹脂などが挙げられる。特にメタンスルホン酸、トシル酸、トリフルオロメタンスルホン酸が好ましく、その使用量は、メタンスルホン酸の場合原料に対して0.01〜10質量%、好ましくは0.05〜5質量%の範囲であり、トシル酸の場合で0.001〜10質量%、好ましくは0.005〜5質量%の範囲であり、トリフルオロメタンスルホン酸の場合で0.0001〜5質量%、好ましくは0.0005〜1質量%の範囲である。   The acid catalyst used in the reaction is an ethanol complex of boron trifluoride, a Lewis acid such as aluminum chloride, an inorganic acid such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, methanesulfonic acid, n-butanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfone. Super strong acids such as acids, m-xylene sulfonic acid, p-xylene sulfonic acid, sulfonic acid such as mesitylene sulfonic acid, perfluorosulfonic acid such as trifluoromethane sulfonic acid, nonafluoromethane sulfonic acid, pentafluorobenzene sulfonic acid And perfluoroalkyl polymers having terminal sulfonic acid groups such as Nafion, anion exchange resins such as polystyrene having sulfonic acid residues, and the like. In particular, methanesulfonic acid, tosylic acid, and trifluoromethanesulfonic acid are preferable, and the amount used is 0.01 to 10% by mass, preferably 0.05 to 5% by mass with respect to the raw material in the case of methanesulfonic acid. In the case of tosylic acid, it is in the range of 0.001 to 10% by mass, preferably 0.005 to 5% by mass, and in the case of trifluoromethanesulfonic acid, 0.0001 to 5% by mass, preferably 0.0005 to 1%. It is the range of mass%.

フェノール類と不飽和脂環式化合物の比率は、フェノール類1モルに対して不飽和脂環式化合物が0.1〜2.0モルが好ましく、より好ましくは0.2〜1.8モルである。   The ratio of the phenol and unsaturated alicyclic compound is preferably 0.1 to 2.0 mol, more preferably 0.2 to 1.8 mol of the unsaturated alicyclic compound with respect to 1 mol of phenol. is there.

反応は、不飽和脂環式化合物がフェノール類の水酸基と付加反応し、エーテル化する第一段階と、そのエーテル体が転移反応によりフェノール樹脂が形成される第二段階とに分類される。反応温度は、20〜200℃が好ましく、より好ましくは40〜160℃の範囲である。反応終了後、未反応フェノール化合物を、任意の方法により留去して、フェノール−不飽和脂環式化合物樹脂を得ることができるが、本発明の目的に用いるに際しては、洗浄工程を導入することが望ましい。その洗浄方法は任意の方法でよいが、例示すれば、アルカリ金属の水酸化物を用い、アルカリ金属塩として水に不溶となる成分を除去する方法、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、アミルアルコール、イソアミルアルコール、ヘプタノール、2−ヘプタノール、オクタノール、イソオクタノール等の高級アルコール類等の有機溶剤を用いて水洗する方法、上記有機溶剤を用いて希塩酸洗浄する方法、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等の溶媒を用いてシリカゲル、アルミナ、活性炭等の吸着剤を用いて処理する方法等がある。これらのいずれかの方法、あるいはこれらの方法の組み合わせ等により、ゲル成分や酸性成分、金属イオン等の不純物を極力低減することが望ましい。   The reaction is classified into a first stage in which an unsaturated alicyclic compound undergoes an addition reaction with a hydroxyl group of a phenol and etherifies, and a second stage in which the ether body forms a phenol resin by a transfer reaction. The reaction temperature is preferably 20 to 200 ° C, more preferably 40 to 160 ° C. After completion of the reaction, the unreacted phenol compound can be distilled off by any method to obtain a phenol-unsaturated alicyclic compound resin, but when used for the purpose of the present invention, a washing step is introduced. Is desirable. The cleaning method may be any method. For example, an alkali metal hydroxide is used to remove components that are insoluble in water as an alkali metal salt, aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, and methyl ethyl ketone. , A method of washing with water using an organic solvent such as ketones such as methyl isobutyl ketone, amyl alcohol, isoamyl alcohol, heptanol, 2-heptanol, octanol, isooctanol and the like, and washing with dilute hydrochloric acid using the above organic solvent And a method of treating with an adsorbent such as silica gel, alumina and activated carbon using a solvent such as 1,2-dichloroethane, chloroform, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, dimethylformamide and dimethylacetamide. It is desirable to reduce impurities such as gel components, acidic components, and metal ions as much as possible by any of these methods, or a combination of these methods.

一般式(4)、一般式(6)に係るポリマーは、質量平均分子量は1,500〜200,000の範囲が好ましく、より好ましくは2,000〜10,000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つ以上のフェノール類−不飽和脂環式化合物樹脂の混合、あるいは組成比の異なる2種以上のフェノール類−不飽和脂環式化合物樹脂を混合してもかまわない。   The polymers according to general formula (4) and general formula (6) preferably have a mass average molecular weight in the range of 1,500 to 200,000, more preferably in the range of 2,000 to 10,000. The molecular weight distribution is not particularly limited, and it is possible to remove low molecular weight and high molecular weight materials by fractionation to reduce the degree of dispersion. Two or more phenols-unsaturated alicyclics having different molecular weights and degrees of dispersion Mixtures of formula compound resins or two or more phenols-unsaturated alicyclic compound resins having different composition ratios may be mixed.

なお、一般式(7)で示される化合物は特開2006−227398号に示されるフェノール基を有するフラーレン化合物である。   In addition, the compound shown by General formula (7) is a fullerene compound which has a phenol group shown by Unexamined-Japanese-Patent No. 2006-227398.

レジスト下層膜に要求される性能の一つとして、レジスト上層膜とのインターミキシングがないこと、レジスト上層膜ヘの低分子成分の拡散がないことが挙げられる(例えば、「Proc. SPIE vol.2195、p225−229(1994)」参照)。これらを防止するために、一般的にレジスト下層膜をスピンコート法などで基板に形成後、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、レジスト下層膜材料の成分として架橋剤を添加する方法、ポリマーに架橋性の置換基を導入する方法がある。   As performance required for the resist lower layer film, there is no intermixing with the resist upper layer film, and there is no diffusion of low molecular components into the resist upper layer film (for example, “Proc. SPIE vol. 2195”). P225-229 (1994). In order to prevent these problems, a method is generally employed in which a resist underlayer film is formed on a substrate by spin coating or the like and then thermally crosslinked by baking. Therefore, there are a method of adding a crosslinking agent as a component of the resist underlayer film material and a method of introducing a crosslinkable substituent into the polymer.

本発明のレジスト下層膜材料においては、架橋性基を有する架橋剤を添加することもできる。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、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等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することもできる。   In the resist underlayer film material of the present invention, a crosslinking agent having a crosslinkable group can also be added. 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 include compounds containing double bonds such as epoxy compounds, isocyanate compounds, azide compounds, and alkenyl ether groups. These may be used as additives, but can also be introduced as pendant groups in the polymer side chain.

また、本発明のレジスト下層膜材料においては、架橋反応を促進させるために酸発生剤を添加することも出来る。本発明のレジスト下層膜材料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。
In the resist underlayer film material of the present invention, an acid generator can be added in order to promote the crosslinking reaction. As an acid generator used in the resist underlayer film material of 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.

Figure 0004847426
(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、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及びR101dとR101eとR101fは炭素数3〜10のアルキレン基、又は図中の窒素原子を環の中に有する複素芳香族環を示す。)
Figure 0004847426
Wherein R 101a , R 101b and R 101c are each a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkenyl group, an oxoalkyl group or an oxoalkenyl group, and an aryl having 6 to 20 carbon atoms. Group, an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms or an aryloxoalkyl group, and a part or all of hydrogen atoms of these groups may be substituted with an alkoxy group, etc. In addition, R 101b and R 101c May form a ring, and in the case of forming a ring, R 101b and R 101c each represent an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, K represents a non-nucleophilic counter ion, R 101d , R 101e , R 101f , and R 101g are shown by adding a hydrogen atom to R 101a , R 101b , and R 101c , R 101d , R 101e , and R 101 d and R 101e and R 101f may form a ring, and in the case of forming a ring, R 101d and R 101e and R 101d , R 101e and R 101f are alkylene groups having 3 to 10 carbon atoms, or (A heteroaromatic ring having a nitrogen atom in the ring is shown.)

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。オキソアルケニル基としては、2−オキソ−4−シクロヘキセニル基、2−オキソ−4−プロペニル基等が挙げられる。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。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、ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、ビス(パーフルオロエチルスルホニル)イミド、ビス(パーフルオロブチルスルホニル)イミド等のイミド酸、トリス(トリフルオロメチルスルホニル)メチド、トリス(パーフルオロエチルスルホニル)メチドなどのメチド酸、更には下記一般式(K−2)示されるα位がフルオロ置換されたスルホネート、(K−1)に示される、α、β、γ位がフルオロ置換されたスルホネートが挙げられる。 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 an alkyl group, a methyl group, an ethyl group, a 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-methylcyclohexyl Group, cyclohexylmethyl group, norbornyl group, 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 oxoalkenyl group include 2-oxo-4-cyclohexenyl group and 2-oxo-4-propenyl group. 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 - a non-nucleophilic counter chloride ions as the ion, halide ions such as bromide ion, triflate, 1,1,1-trifluoroethane sulfonate, fluoroalkyl sulfonate such as nonafluorobutanesulfonate, tosylate, benzenesulfonate , 4-fluorobenzenesulfonate, arylsulfonates such as 1,2,3,4,5-pentafluorobenzenesulfonate, alkylsulfonates such as mesylate and butanesulfonate, bis (trifluoromethylsulfonyl) imide, bis (perfluoroethylsulfonyl) ) Imido acids such as imide and bis (perfluorobutylsulfonyl) imide, methide acids such as tris (trifluoromethylsulfonyl) methide and tris (perfluoroethylsulfonyl) methide, and Sulfonates formula (K-2) position alpha shown is fluoro substituted, as shown in (K-1), α, β, position γ can be mentioned sulfonates which are fluoro substituted.

Figure 0004847426
Figure 0004847426

一般式(K−1)中、R102は水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状、環状のアルキル基、アシル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基、アリーロキシ基である。一般式(K−2)中、R103は水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状、環状のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基である。 In general formula (K-1), R102 is a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an acyl group, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, or 6 to 20 carbon atoms. An aryl group and an aryloxy group. In general formula (K-2), R103 is a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. It is.

また、R101d、R101e、R101f、R101gが式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。 In addition, R 101d , R 101e , R 101f , and R 101g each have a heteroaromatic ring having a nitrogen atom in the formula 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 derivative, indoline derivative, quinoline derivative (for example, quinoline, 3-quinolinecarbonitrile, etc.), isoquinoline derivative, cinnoline derivative, quinazoline derivative, quinoki Phosphorus derivatives, phthalazine derivatives, purine derivatives, pteridine derivatives, carbazole derivatives, phenanthridine derivatives, acridine derivatives, phenazine derivatives, 1,10-phenanthroline derivatives, adenine derivatives, adenosine derivatives, guanine derivatives, guanosine derivatives, uracil derivatives, uridine derivatives Etc. are 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.

Figure 0004847426
(式中、R102a、R102bはそれぞれ炭素数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。)
Figure 0004847426
(Wherein R 102a and R 102b each represent a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. R 103 is a linear, branched or cyclic alkylene having 1 to 10 carbon atoms. R 104a and R 104b each represent a 2-oxoalkyl group having 3 to 7 carbon atoms, and K represents a non-nucleophilic counter ion.)

上記R102a、R102bのアルキル基として具体的には、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。R103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、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。R104a、R104bの2−オキソアルキル基としては、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。K-は一般式(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。 Specific examples of the alkyl group of R 102a and R 102b include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, a hexyl group, and a heptyl group. Octyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclopropylmethyl group, 4-methylcyclohexyl group, cyclohexylmethyl group and the like. As the alkylene group for R 103 , methylene group, ethylene group, propylene group, butylene group, pentylene group, hexylene group, heptylene group, octylene group, nonylene group, 1,4-cyclohexylene group, 1,2- Examples include cyclohexylene group, 1,3-cyclopentylene group, 1,4-cyclooctylene group, 1,4-cyclohexanedimethylene group and the like. Examples of the 2-oxoalkyl group of R 104a and R 104b include a 2-oxopropyl group, a 2-oxocyclopentyl group, a 2-oxocyclohexyl group, and a 2-oxocycloheptyl group. Examples of K are the same as those described in the general formulas (P1a-1), (P1a-2), and (P1a-3).

Figure 0004847426
(式中、R105、R106は炭素数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。)
Figure 0004847426
(Wherein R 105 and R 106 each represent a linear, branched or cyclic alkyl group or halogenated alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an aryl group or halogenated aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or a carbon number) 7 to 12 aralkyl groups are shown.)

105、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。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。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 alkyl group of 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, 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. As the aryl group, an alkoxyphenyl group such as a phenyl group, p-methoxyphenyl group, m-methoxyphenyl group, o-methoxyphenyl group, ethoxyphenyl group, p-tert-butoxyphenyl group, m-tert-butoxyphenyl group, Examples thereof include alkylphenyl groups such as 2-methylphenyl group, 3-methylphenyl group, 4-methylphenyl group, ethylphenyl group, 4-tert-butylphenyl group, 4-butylphenyl group, and dimethylphenyl group. 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 include a benzyl group and a phenethyl group.

Figure 0004847426
(式中、R107、R108、R109は炭素数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、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、R109はそれぞれ炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。R105は一般式(P2)のものと同様である。)
Figure 0004847426
(Wherein R 107 , R 108 and R 109 are each a linear, branched or cyclic alkyl group or halogenated alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an aryl group or halogenated aryl group having 6 to 20 carbon atoms, 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 in the case of forming a cyclic structure, R 108 and R 109 each have 1 to 6 carbon atoms. And R 105 is the same as that in formula (P2).

107、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.

Figure 0004847426
(式中、R101a、R101bは前記と同様である。)
Figure 0004847426
(Wherein, R 101a and R 101b are the same as described above.)

Figure 0004847426
(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又はアルコキシ基、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、アルケニル基又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、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、フッ素原子で置換されていてもよい。)
Figure 0004847426
(In the 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 carbon atoms. It may be substituted with a linear or branched alkyl group or alkoxy group having a number of 1 to 4, 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 part or all of the hydrogen atoms of these groups are further an alkyl group or alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms; A phenyl group which may be substituted with an alkyl group of 4 to 4, an alkoxy group, a nitro group or an acetyl group; a heteroaromatic group having 3 to 5 carbon atoms; or a phenyl group which may be substituted with a chlorine atom or a fluorine atom.

ここで、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、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、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。R111のアルキル基としては、R101a〜R101cと同様のものが、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、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。 Here, as the arylene group of R 110 , 1,2-phenylene group, 1,8-naphthylene group, etc., and as the alkylene group, methylene group, ethylene group, trimethylene group, tetramethylene group, phenylethylene group, norbornane Examples of the alkenylene group such as -2,3-diyl group include 1,2-vinylene group, 1-phenyl-1,2-vinylene group, 5-norbornene-2,3-diyl group and the like. The alkyl group of R 111 is the same as R 101a to R 101c, and the alkenyl group is 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 Groups such as alkoxyalkyl groups include methoxymethyl, ethoxymethyl, propoxymethyl, butoxymethyl, pentyloxymethyl, hexyloxymethyl, heptyloxymethyl, methoxyethyl, ethoxyethyl, Propoxyethyl group, butoxyethyl group, pentyloxyethyl group, hexyloxyethyl group Methoxypropyl group, ethoxypropyl group, propoxypropyl group, butoxypropyl group, methoxybutyl group, ethoxybutyl group, propoxybutyl group, methoxypentyl group, ethoxypentyl group, methoxyhexyl group, methoxyheptyl group and the like.

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、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、炭素数1〜4のアルキル基、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、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。   In addition, 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. As the alkoxy group of ˜4, a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, an n-butoxy group, an isobutoxy group, a tert-butoxy group and the like are an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group, and a nitro group. As the phenyl group which may be substituted with an acetyl group, a phenyl group, a tolyl group, a p-tert-butoxyphenyl group, a p-acetylphenyl group, a p-nitrophenyl group, etc. are heterocycles having 3 to 5 carbon atoms. Examples of the aromatic group include a pyridyl group and a furyl group.

酸発生剤は、具体的には、オニウム塩としては、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(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、トリエチルアンモニウムノナフレート、トリブチルアンモニウムノナフレート、テトラエチルアンモニウムノナフレート、テトラブチルアンモニウムノナフレート、トリエチルアンモニウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、トリエチルアンモニウムトリス(パーフルオロエチルスルホニル)メチド等のオニウム塩を挙げることができる。   Specific examples of the acid generator include onium salts such as tetramethylammonium trifluoromethanesulfonate, tetramethylammonium nonafluorobutanesulfonate, triethylammonium nonafluorobutanesulfonate, pyridinium nonafluorobutanesulfonate, camphorsulfone. Triethylammonium acid, pyridinium camphorsulfonate, tetra-n-butylammonium nonafluorobutanesulfonate, tetraphenylammonium nonafluorobutanesulfonate, tetramethylammonium p-toluenesulfonate, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, trifluoromethanesulfonic acid ( p-tert-butoxyphenyl) phenyliodonium, p-toluenesulfonic acid diphenyliodo , P-toluenesulfonic 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-toluene Bis (p-tert-butoxyphenyl) sulfonic acid phenylsulfonium, Tris (p-tert-butoxyphenyl) p-toluenesulfonic acid Sulfonium, triphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate, triphenylsulfonium butanesulfonate, trimethylsulfonium trifluoromethanesulfonate, trimethylsulfonium p-toluenesulfonate, cyclohexylmethyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, p-toluene Cyclohexylmethyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium sulfonate, dimethylphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, dimethylphenylsulfonium p-toluenesulfonate, dicyclohexylphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, dicyclohexylphenylsulfonium p-toluenesulfonate, trifluoromethanesulfonic acid Trinaphthylsulfoni , Trifluoromethanesulfonic acid (2-norbornyl) methyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium, ethylenebis [methyl (2-oxocyclopentyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate], 1,2'-naphthylcarbonylmethyltetrahydrothiophenium trif And onium salts such as triethylammonium nonaflate, tributylammonium nonaflate, tetraethylammonium nonaflate, tetrabutylammonium nonaflate, triethylammonium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide, triethylammonium tris (perfluoroethylsulfonyl) methide be able to.

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)ジアゾメタン等のジアゾメタン誘導体を挙げることができる。   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 And the like.

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のグリオキシム誘導体を挙げることができる。   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, and bis -O- (camphorsulfonyl)-.alpha.-glyoxime derivatives such as dimethylglyoxime.

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のビススルホン誘導体を挙げることができる。   Examples of bissulfone derivatives include bisnaphthylsulfonylmethane, bistrifluoromethylsulfonylmethane, bismethylsulfonylmethane, bisethylsulfonylmethane, bispropylsulfonylmethane, bisisopropylsulfonylmethane, bis-p-toluenesulfonylmethane, and bisbenzenesulfonylmethane. Bissulfone derivatives 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)プロパン等のβ−ケトスルホン誘導体を挙げることができる。   Examples of β-ketosulfone derivatives include β-ketosulfone derivatives such as 2-cyclohexylcarbonyl-2- (p-toluenesulfonyl) propane and 2-isopropylcarbonyl-2- (p-toluenesulfonyl) propane.

ジスルホン誘導体としては、ジフェニルジスルホン誘導体、ジシクロヘキシルジスルホン誘導体等のジスルホン誘導体を挙げることができる。   Examples of the disulfone derivative include disulfone derivatives such as diphenyl disulfone derivatives and dicyclohexyl disulfone derivatives.

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のニトロベンジルスルホネート誘導体を挙げることができる。   Examples of the nitrobenzyl sulfonate derivative include nitrobenzyl sulfonate derivatives such as 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)ベンゼン等のスルホン酸エステル誘導体を挙げることができる。   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). Mention may be made of sulfonic acid ester derivatives such as 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 -Sulphonic acid ester derivatives of N-hydroxyimide compounds such as dicarboximide p-toluenesulfonic acid ester.

特に、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好ましく用いられる。
なお、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。
In particular, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, trifluoromethanesulfonate (p-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, tris (p-tert-butoxyphenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium p-toluenesulfonate, p -Toluenesulfonic acid (p-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, p-toluenesulfonic acid tris (p-tert-butoxyphenyl) sulfonium, trifluoromethanesulfonic acid trinaphthylsulfonium, trifluoromethanesulfonic acid cyclohexylmethyl (2-oxocyclohexyl) ) Sulfonium, (2-norbornyl) methyl (2-oxocyclohexyl) sulfonyl trifluoromethanesulfonate Onium salts such as 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-O -Glyoxime derivatives such as-(p-toluenesulfonyl) -α-dimethylglyoxime and bis-O- (n-butanesulfonyl) -α-dimethylglyoxime, bisnaphthyl Bissulfone derivatives such as sulfonylmethane, 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. Derivatives are preferably used.
In addition, the said acid generator can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

酸発生剤の添加量は、ベースポリマー100部に対して好ましくは0.1〜50部、より好ましくは0.5〜40部である。0.1部以上であれば、十分な酸発生量が得られ、架橋反応が不十分になる恐れがなく、50部以下であれば、上層レジスト膜へ酸が移動することによるミキシング現象が起こる恐れが少ない。     The addition amount of the acid generator is preferably 0.1 to 50 parts, more preferably 0.5 to 40 parts with respect to 100 parts of the base polymer. If it is 0.1 part or more, a sufficient acid generation amount can be obtained, and there is no fear that the crosslinking reaction becomes insufficient. If it is 50 parts or less, a mixing phenomenon occurs due to the acid moving to the upper resist film. There is little fear.

更に、本発明のレジスト下層膜材料には、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。
塩基性化合物は、保存中等に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 resist underlayer film material of the present invention can be blended with a basic compound for improving storage stability.
The basic compound serves as a quencher for the acid to prevent the acid generated in a trace amount from the acid generator during storage and the like from causing the crosslinking reaction to proceed.

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、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、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。   Specifically, primary aliphatic amines include ammonia, methylamine, ethylamine, n-propylamine, isopropylamine, n-butylamine, isobutylamine, sec-butylamine, tert-butylamine, pentylamine, tert- Amylamine, cyclopentylamine, hexylamine, cyclohexylamine, heptylamine, octylamine, nonylamine, decylamine, dodecylamine, cetylamine, methylenediamine, ethylenediamine, tetraethylenepentamine, etc. are exemplified as secondary aliphatic amines. Dimethylamine, diethylamine, di-n-propylamine, diisopropylamine, di-n-butylamine, diisobutylamine, di-sec-butylamine, dipentylamine, disi Lopentylamine, dihexylamine, dicyclohexylamine, diheptylamine, dioctylamine, dinonylamine, didecylamine, didodecylamine, dicetylamine, N, N-dimethylmethylenediamine, N, N-dimethylethylenediamine, N, N-dimethyltetraethylenepenta Examples of tertiary aliphatic amines include trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, triisopropylamine, tri-n-butylamine, triisobutylamine, tri-sec-butylamine, and tripentylamine. , Tricyclopentylamine, trihexylamine, tricyclohexylamine, triheptylamine, trioctylamine, trinonylamine, tridecylamine, tridodecylamine, Examples include cetylamine, N, N, N ′, N′-tetramethylmethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetramethyltetraethylenepentamine and the like. Is done.

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、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、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。   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, and examples of the nitrogen-containing compound having a sulfonyl group include 3-pyridinesulfonic acid, pyridinium p-toluenesulfonate, and the like. Nitrogen-containing compounds having a hydroxyl group, nitrogen-containing compounds having a hydroxyphenyl group, and alcoholic nitrogen-containing compounds include 2-hydroxypyridine, aminocresol, 2,4-quinolinediol, and 3-indolemethanol. Drate, 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, piperidineethanol, 1- (2-hydroxyethyl) pyrrolidine, 1- (2-hydroxyethyl) -2-pyrrolidinone, 3-piperidino-1,2-propanediol, 3-pyrrolidino-1,2-propane Diol, 8-hydroxyuroli , 3-cuincridinol, 3-tropanol, 1-methyl-2-pyrrolidineethanol, 1-aziridineethanol, 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 the amide derivatives include formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, propionamide, benzamide and the like.
Examples of the imide derivative include phthalimide, succinimide, maleimide and the like.

塩基性化合物の配合量は全ベースポリマー100部に対して0.001〜2部、特に0.01〜1部が好適である。配合量が0.001部以上であれば配合効果が十分に得られ、2部以下であれば熱で発生した酸を全てトラップして架橋しなくなる恐れが減る。   The compounding amount of the basic compound is suitably 0.001 to 2 parts, particularly 0.01 to 1 part, based on 100 parts of the total base polymer. If the blending amount is 0.001 part or more, the blending effect is sufficiently obtained, and if it is 2 parts or less, the possibility of trapping all of the acid generated by heat and not crosslinking is reduced.

本発明のレジスト下層膜材料において使用可能な有機溶剤としては、前記のベースポリマー、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。本発明のレジスト下層膜材料においては、これら有機溶剤の中でもシクロヘキサノン、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 resist underlayer film material of the present invention is not particularly limited as long as it dissolves the base polymer, acid generator, crosslinking agent, and other additives. 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. Among these organic solvents, cyclohexanone, diethylene glycol dimethyl ether, 1-ethoxy-2-propanol, ethyl lactate, propylene glycol monomethyl ether acetate and mixed solvents thereof are preferably used in the resist underlayer film material of the present invention.

有機溶剤の配合量は、全ベースポリマー100部に対して200〜10,000部が好ましく、特に300〜5,000部とすることが好ましい。   The blending amount of the organic solvent is preferably 200 to 10,000 parts, particularly preferably 300 to 5,000 parts with respect to 100 parts of the total base polymer.

また、本発明の下層膜材料として、界面活性剤を添加することが出来る。
界面活性剤の例としては、特に限定されるものではないが、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレインエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノール等のポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノバルミテート、ソルビタンモノステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノバルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルのノニオン系界面活性剤、エフトップEF301、EF303、EF352(トーケムプロダクツ)、メガファックF171、F172、F173(大日本インキ化学工業)、フロラードFC−430、FC−431、FC−4430(住友スリーエム)、アサヒガードAG710、サーフロンS−381、S−382、SC101、SC102,SC103、SC104、SC105、SC106、サーフィノールE1004、KH−10、KH−20、KH−30、KH−40(旭硝子)等のフッ素系界面活性剤、オルガノシロキサンポリマーKP−341、X−70−092、X−70−093(信越化学工業)、アクリル酸系又はメタクリル酸系ポリフローNo.75,No.95(共栄社油脂化学工業)等が挙げられ、中でもFC−430、FC−4430、サーフロンS−381、サーフィノールE1004、KH−20、KH−30が好適である。これらは単独あるいは2種以上の組み合わせで用いることができる。
Further, a surfactant can be added as the lower layer film material of the present invention.
Examples of the surfactant include, but are not limited to, polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene lauryl ether, polyethylene stearyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene olein ether, and polyoxyethylene Polyoxyethylene alkyl allyl ethers such as octylphenol ether and polyoxyethylene nonylphenol, polyoxyethylene polyoxypropylene block copolymers, sorbitan fatty acid esters such as sorbitan monolaurate, sorbitan monovalmitate, sorbitan monostearate, poly Oxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monovalmitate, polyoxyethylene sorbitan monostearate Nonionic surfactants of polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters such as polyoxyethylene sorbitan trioleate and polyoxyethylene sorbitan tristearate, F-top EF301, EF303, EF352 (Tochem Products), MegaFuck F171, F172, F173 ( Dainippon Ink & Chemicals), Florard FC-430, FC-431, FC-4430 (Sumitomo 3M), Asahi Guard AG710, Surflon S-381, S-382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC106, Surfy Fluorine surfactants such as Nord E1004, KH-10, KH-20, KH-30, KH-40 (Asahi Glass), organosiloxane polymers KP-341, X-70-092, X-7 -093 (Shin-Etsu Chemical), acrylic acid or methacrylic acid Polyflow No. 75, no. 95 (Kyoeisha Yushi Chemical Industry Co., Ltd.), etc., among which FC-430, FC-4430, Surflon S-381, Surfynol E1004, KH-20, KH-30 are preferred. These can be used alone or in combination of two or more.

本発明の下層膜の硬化には加熱によって行うことが出来る。加熱温度は150℃以上、450℃以下が好ましく、より好ましくは180℃以上400℃以下であり、10秒以上300秒以下である。   The underlayer film of the present invention can be cured by heating. The heating temperature is preferably from 150 ° C. to 450 ° C., more preferably from 180 ° C. to 400 ° C., and from 10 seconds to 300 seconds.

以上のような構成のレジスト下層膜材料、すなわち、少なくとも、波長193nmにおける消光係数(k値)が0.10〜0.38の範囲の上記一般式(1)で示される高分子化合物と、波長193nmにおける消光係数(k値)が0.4〜1.1の範囲の上記一般式(2)乃至(7)から選ばれる化合物一種以上とをブレンドしたレジスト下層膜材料を基板上に塗布、ベークすることによって、前記波長193nmにおける消光係数(k値)が0.10〜0.38の範囲の上記一般式(1)で示される高分子化合物が上層側、前記波長193nmにおける消光係数(k値)が0.4〜1.1の範囲の上記一般式(2)乃至(7)で示される化合物が基板側に配向してレジスト下層膜が形成されている基板を得ることができる。このような基板は、基板エッチング条件でのエッチング耐性と段差基板上での埋めこみ特性に優れ、例えば、珪素含有2層レジストプロセス、あるいは、珪素含有中間層による3層レジストプロセスといった多層レジストプロセスにおいて好適に用いることができる。   The resist underlayer film material having the above-described configuration, that is, at least a polymer compound represented by the above general formula (1) having a quenching coefficient (k value) in the range of 0.10 to 0.38 at a wavelength of 193 nm, and a wavelength A resist underlayer film material blended with one or more compounds selected from the above general formulas (2) to (7) having an extinction coefficient (k value) at 193 nm in the range of 0.4 to 1.1 is coated on a substrate and baked. The polymer compound represented by the above general formula (1) having an extinction coefficient (k value) at a wavelength of 193 nm in the range of 0.10 to 0.38 is the upper layer side, and the extinction coefficient (k value) at the wavelength of 193 nm is ) Is in the range of 0.4 to 1.1, the substrate represented by the above general formulas (2) to (7) is oriented on the substrate side to obtain a substrate on which a resist underlayer film is formed. Such a substrate is excellent in etching resistance under substrate etching conditions and embedding characteristics on a stepped substrate, and is suitable for a multilayer resist process such as a silicon-containing two-layer resist process or a three-layer resist process using a silicon-containing intermediate layer. Can be used.

また、本発明は、リソグラフィーにより基板にパターンを形成する方法であって、少なくとも、基板上に前記いずれかのレジスト下層膜材料を用いてレジスト下層膜を形成し、該レジスト下層膜の上にレジスト組成物のレジスト上層膜を形成して、2層レジスト膜とし、前記レジスト上層膜のパターン回路領域を露光した後、現像液で現像してレジストパターンを形成し、該パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにしてレジスト下層膜をエッチングし、少なくともパターンが形成されたレジスト下層膜をマスクにして基板をエッチングして基板にパターンを形成することを特徴とするパターン形成方法を提供する。   The present invention is also a method for forming a pattern on a substrate by lithography, wherein at least one of the resist underlayer film materials is formed on the substrate, and the resist underlayer film is formed on the resist underlayer film. A resist upper layer film of the composition is formed to form a two-layer resist film, the pattern circuit region of the resist upper layer film is exposed, developed with a developer to form a resist pattern, and the resist upper layer on which the pattern is formed There is provided a pattern forming method characterized in that a resist underlayer film is etched using a film as a mask, and a substrate is etched using at least the resist underlayer film on which a pattern is formed as a mask to form a pattern on the substrate.

この場合、前記レジスト上層膜を形成するレジスト組成物が、珪素含有ポリマーを含み、前記レジスト上層膜をマスクにして行うレジスト下層膜のエッチングを、酸素ガス又は水素ガスを主体とするエッチングガスを用いて行うことが好ましい。   In this case, the resist composition for forming the resist upper layer film contains a silicon-containing polymer, and etching of the resist lower layer film using the resist upper layer film as a mask is performed using an etching gas mainly composed of oxygen gas or hydrogen gas. It is preferable to carry out.

さらに、本発明は、リソグラフィーにより基板にパターンを形成する方法であって、少なくとも、基板上に前記いずれかのレジスト下層膜材料を用いてレジスト下層膜を形成し、該レジスト下層膜の上に珪素原子を含有するレジスト中間層膜材料を用いてレジスト中間層膜を形成し、該レジスト中間層膜の上にレジスト組成物のレジスト上層膜を形成して、3層レジスト膜とし、前記レジスト上層膜のパターン回路領域を露光した後、現像液で現像してレジストパターンを形成し、該パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにしてレジスト中間膜層をエッチングし、少なくともパターンが形成されたレジスト中間膜層膜をマスクにしてレジスト下層膜層をエッチングし、さらに少なくともパターンが形成されたレジスト下層膜をマスクにして基板をエッチングして基板にパターンを形成することを特徴とするパターン形成方法を提供する。   Furthermore, the present invention is a method for forming a pattern on a substrate by lithography, wherein at least a resist underlayer film is formed on the substrate using any of the resist underlayer film materials, and silicon is formed on the resist underlayer film. A resist intermediate layer film is formed using a resist intermediate layer film material containing atoms, and a resist upper layer film of a resist composition is formed on the resist intermediate layer film to form a three-layer resist film, and the resist upper layer film After exposing the pattern circuit area, a resist pattern is formed by developing with a developer, the resist intermediate film layer is etched using the resist upper layer film on which the pattern is formed as a mask, and at least the resist intermediate layer on which the pattern is formed Etch the resist underlayer film layer using the film layer film as a mask, and then mask at least the resist underlayer film with the pattern formed A pattern forming method and forming a pattern on a substrate the substrate is etched in.

この場合、前記レジスト上層膜を形成するレジスト組成物が、珪素原子を含有しないポリマーを含み、レジスト中間層膜をマスクにして行うレジスト下層膜のエッチングを、酸素ガス又は水素ガスを主体とするエッチングガスを用いて行うようにするのが好ましい。   In this case, the resist composition that forms the resist upper layer film contains a polymer that does not contain silicon atoms, and the etching of the resist lower layer film using the resist intermediate layer film as a mask is performed mainly using oxygen gas or hydrogen gas. It is preferable to use gas.

以下、図3、4を参照して、これらの本発明のパターン形成方法について説明する。図3は2層レジスト加工プロセス、図4は3層レジスト加工プロセスの説明図である。   Hereinafter, these pattern forming methods of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is an explanatory diagram of the two-layer resist processing process, and FIG. 4 is an explanatory diagram of the three-layer resist processing process.

パターン形成に用いる被加工基板11は、図3、4に示したように、被加工層11aとベース層11bとで構成されてもよい。基板11のベース層11bとしては、特に限定されるものではなく、Si、アモルファスシリコン(α−Si)、p−Si、SiO2、SiN、SiON、W、TiN、Al等で、被加工層11aと異なる材質のものが用いられてもよい。被加工層11aとしては、Si、SiO2、SiON、SiN、p−Si、α−Si、W、W−Si、Al、Cu、Al−Si等及び種々の低誘電膜及びエッチング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。 As shown in FIGS. 3 and 4, the substrate 11 to be used for pattern formation may be composed of a layer to be processed 11 a and a base layer 11 b. The base layer 11b of the substrate 11 is not particularly limited, and may be Si, amorphous silicon (α-Si), p-Si, SiO 2 , SiN, SiON, W, TiN, Al, etc. Different materials may be used. The layer to be processed 11a, Si, SiO 2, SiON , SiN, p-Si, α-Si, W, W-Si, Al, Cu, Al-Si , etc., and various low dielectric films and etching stopper film is used In general, it can be formed to a thickness of 50 to 10,000 nm, particularly 100 to 5,000 nm.

先ず、図3の2層レジスト加工プロセスについて説明する。
図3(A)に示すように、基板11上に前記本発明のレジスト下層膜材料を用いてレジスト下層膜12を形成し、該レジスト下層膜12の上にレジスト組成物のレジスト上層膜材料を用いてレジスト上層膜13を形成し、2層レジスト膜とする。
First, the two-layer resist processing process of FIG. 3 will be described.
As shown in FIG. 3A, a resist underlayer film 12 is formed on a substrate 11 using the resist underlayer film material of the present invention, and a resist upper layer film material of a resist composition is formed on the resist underlayer film 12. The resist upper layer film 13 is formed by using the two-layer resist film.

レジスト下層膜12は、通常のレジスト膜の形成法と同様にスピンコート法などで基板11上に形成することが可能である。スピンコート法などでレジスト下層膜12を形成した後、有機溶剤を蒸発させ、レジスト上層膜13との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80〜500℃の範囲内で、10〜300秒の範囲内が好ましく用いられる。なお、このレジスト下層膜12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。   The resist underlayer film 12 can be formed on the substrate 11 by a spin coat method or the like in the same manner as a normal resist film formation method. After the resist underlayer film 12 is formed by a spin coating method or the like, it is desirable to evaporate the organic solvent and perform baking to promote the crosslinking reaction in order to prevent mixing with the resist upper layer film 13. The baking temperature is preferably in the range of 80 to 500 ° C. and in the range of 10 to 300 seconds. Although the thickness of the resist underlayer film 12 is appropriately selected, it is preferably 100 to 20,000 nm, particularly 150 to 15,000 nm.

レジスト上層膜13を形成するための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等の点から、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等のレジスト組成物が使用されることが好ましい。なお、珪素原子含有ポリマーとしては、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。
なお、レジスト上層膜13の厚さは特に制限されないが、30〜500nm、特に50〜400nmが好ましい。
As the resist composition for forming the resist upper layer film 13, a known composition can be used. From the point of oxygen gas etching resistance, etc., using a silicon atom-containing polymer such as a polysilsesquioxane derivative or vinylsilane derivative as a base polymer, and a positive type containing an organic solvent, an acid generator, and a basic compound if necessary The resist composition is preferably used. In addition, as a silicon atom containing polymer, the well-known polymer used for this kind of resist composition can be used.
The thickness of the resist upper layer film 13 is not particularly limited, but is preferably 30 to 500 nm, particularly 50 to 400 nm.

上記レジスト組成物のレジスト上層膜材料を用いてレジスト上層膜13を形成する場合、前記レジスト下層膜12を形成する場合と同様に、スピンコート法などが好ましく用いられる。レジスト上層膜13をスピンコート法などで形成後、プリベークを行うが、80〜180℃で、10〜300秒の範囲で行うのが好ましい。   When forming the resist upper layer film 13 using the resist upper layer film material of the resist composition, a spin coat method or the like is preferably used as in the case of forming the resist lower layer film 12. Pre-baking is performed after the resist upper layer film 13 is formed by spin coating or the like, but it is preferably performed at 80 to 180 ° C. for 10 to 300 seconds.

その後、常法に従い、レジスト上層膜のパターン回路領域を露光した後(図3(B)参照)、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3(C)参照)。なお、図3(B)において、13’は露光部分である。   Then, after exposing the pattern circuit region of the resist upper layer film according to a conventional method (see FIG. 3B), post-exposure baking (PEB) and development are performed to obtain a resist pattern (see FIG. 3C). ). In FIG. 3B, reference numeral 13 'denotes an exposed portion.

また、前記露光する工程を液体を介して露光する液浸露光により行うことができ、たとえば、ArFエキシマレーザーを用いて193nmの露光波長とし、開口数(NA)が1.0以上のレンズを用い、前記レジスト材料を塗布した基板とレンズの間に液体を挿入し、該液体を介して前記基板を露光することができる。なお、液浸露光に用いる液体としては、水等が挙げられる。このような条件の液浸リソグラフィーによって基板にパターンを形成すれば、より微細な加工が可能となり、より高精度のパターンを形成することができる。   In addition, the exposure step can be performed by immersion exposure in which exposure is performed through a liquid. For example, an exposure wavelength of 193 nm using an ArF excimer laser and a numerical aperture (NA) of 1.0 or more are used. A liquid can be inserted between the lens-coated substrate and the lens, and the substrate can be exposed through the liquid. In addition, water etc. are mentioned as a liquid used for immersion exposure. If a pattern is formed on the substrate by immersion lithography under such conditions, finer processing becomes possible and a pattern with higher accuracy can be formed.

現像は、アルカリ水溶液を用いたパドル法、ディップ法などが用いられ、特にはテトラメチルアンモニウムヒドロキシドの2.38質量%水溶液を用いたパドル法が好ましく用いられ、たとえば室温で10秒〜300秒の範囲で行われ、その後純水でリンスし、スピンドライあるいは窒素ブロー等によって乾燥される。   For the development, a paddle method using an alkaline aqueous solution, a dip method, or the like is used, and in particular, a paddle method using a 2.38% by mass aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide is preferably used, for example, at room temperature for 10 seconds to 300 seconds. Then, the substrate is rinsed with pure water and dried by spin drying or nitrogen blowing.

次に、図3(D)に示すように、レジストパターンが形成されたレジスト上層膜13をマスクにして酸素ガス又は水素ガスを主体とするエッチングガスを用いたドライエッチングなどで、レジスト下層膜12のエッチングを行う。
このエッチングは常法によって行うことができる。酸素ガスを主体とするドライエッチングの場合、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, as shown in FIG. 3D, the resist underlayer film 12 is formed by dry etching using an etching gas mainly composed of oxygen gas or hydrogen gas using the resist upper layer film 13 on which the resist pattern is formed as a mask. Etching is performed.
This etching can be performed by a conventional method. In the case of dry etching mainly using oxygen gas, in addition to oxygen gas, it is also possible to add inert gas such as He and Ar, and CO, CO 2 , NH 3 , SO 2 , N 2 and NO 2 gas. is there. In particular, the latter gas is used for side wall protection for preventing undercut of the pattern side wall.

次に、図3(E)に示すように、少なくともパターンが形成されたレジスト下層膜12をマスクにして基板11をエッチングして基板11にパターンを形成する。
この基板11のエッチングも、常法によって行うことができ、例えば基板がSiO2、SiNであればフロン系ガスを主体としたエッチング、ポリシリコン(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。本発明のレジスト下層膜は、これら基板エッチング時のエッチング耐性に優れる特徴がある。この時、レジスト上層膜は必要に応じ、除去した後に基板のエッチングをしてもよいし、レジスト上層膜をそのまま残して基板のエッチングを行うこともできる。
Next, as shown in FIG. 3E, the substrate 11 is etched using at least the resist underlayer film 12 on which the pattern is formed as a mask to form a pattern on the substrate 11.
Etching of the substrate 11 can also be performed by a conventional method. For example, if the substrate is SiO 2 or SiN, etching mainly using a chlorofluorocarbon gas, if polysilicon (p-Si), Al, or W is chlorine, bromine Etching mainly using a system gas. The resist underlayer film of the present invention is characterized by excellent etching resistance when etching these substrates. At this time, if necessary, the resist upper layer film may be removed and then the substrate may be etched, or the resist upper layer film may be left as it is and the substrate may be etched.

次に、図4の3層レジスト加工プロセスについて説明する。
図4(A)に示すように、基板11上に本発明のレジスト下層膜材料を用いてレジスト下層膜12を形成し、該レジスト下層膜12の上に珪素原子を含有するレジスト中間層膜材料を用いてレジスト中間層膜14を形成し、該レジスト中間層膜14の上にレジスト組成物のレジスト上層膜材料を用いてレジスト上層膜13を形成し、3層レジスト膜とする。
Next, the three-layer resist processing process of FIG. 4 will be described.
As shown in FIG. 4A, a resist underlayer film 12 is formed on a substrate 11 using the resist underlayer film material of the present invention, and a resist intermediate layer film material containing silicon atoms on the resist underlayer film 12 Is used to form a resist intermediate layer film 14, and a resist upper layer film 13 is formed on the resist intermediate layer film 14 using a resist upper layer film material of a resist composition to form a three-layer resist film.

このように、3層レジスト加工プロセスの場合は、レジスト下層膜12とレジスト上層膜13との間に珪素原子を含有するレジスト中間層膜14を介在させる。この場合、レジスト中間層膜14を形成する材料としては、ポリシルセスキオキサンをベースとするシリコーンポリマーあるいはテトラオルソシリケートガラス(TEOS)のような材料が挙げられる。そして、これらの材料のスピンコートによって作製される膜や、CVDで作製されるSiO2、SiN、SiON膜を用いることができる。
このレジスト中間層膜14の厚さとしては、10〜1,000nmが好ましい。
また、レジスト組成物のレジスト上層膜材料が、珪素原子含有ポリマーを含まないことが好ましい。レジスト上層膜に珪素原子含有ポリマーを含まないものは、珪素原子を含有するポリマーを含むものと比較して、解像性に優れるという利点がある。
なお、その他の構成は、図3の2層レジスト加工プロセスの場合と同様である。
Thus, in the case of the three-layer resist processing process, the resist intermediate layer film 14 containing silicon atoms is interposed between the resist lower layer film 12 and the resist upper layer film 13. In this case, the material for forming the resist intermediate layer film 14 may be a material such as a silicone polymer based on polysilsesquioxane or tetraorthosilicate glass (TEOS). A film produced by spin coating of these materials or a SiO 2 , SiN, or SiON film produced by CVD can be used.
The thickness of the resist intermediate layer film 14 is preferably 10 to 1,000 nm.
Moreover, it is preferable that the resist upper layer film material of a resist composition does not contain a silicon atom containing polymer. Those in which the resist upper layer film does not contain a silicon atom-containing polymer has an advantage that the resolution is excellent as compared with a film containing a silicon atom-containing polymer.
The other configuration is the same as that of the two-layer resist processing process of FIG.

その後、図3の2層レジスト加工プロセスの場合と同様に、常法に従い、レジスト上層膜のパターン回路領域を露光した後(図4(B)参照)、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4(C)参照)。なお、図4(B)において、13’は露光部分である。   Thereafter, as in the case of the two-layer resist processing process of FIG. 3, after exposing the pattern circuit region of the resist upper layer film according to a conventional method (see FIG. 4B), post-exposure baking (PEB), development To obtain a resist pattern (see FIG. 4C). In FIG. 4B, reference numeral 13 'denotes an exposed portion.

また、2層レジスト加工プロセスの場合と同様に、前記露光する工程は液体を介して露光する液浸露光により行うことができ、たとえば、ArFエキシマレーザーを用いて193nmの露光波長とし、開口数(NA)が1.0以上のレンズを用い、前記レジスト材料を塗布した基板とレンズの間に液体を挿入し、該液体を介して前記基板を露光することができる。なお、液浸露光に用いる液体としては、水等が挙げられる。このような条件で、液浸リソグラフィーによって基板にパターンを形成すれば、3層レジスト加工プロセスにおいても、より微細な加工が可能となり、さらに高精度のパターンを形成することができる。   Similarly to the case of the two-layer resist processing process, the exposing step can be performed by immersion exposure through a liquid. For example, an exposure wavelength of 193 nm using an ArF excimer laser and a numerical aperture ( Using a lens having an NA) of 1.0 or more, a liquid can be inserted between the substrate coated with the resist material and the lens, and the substrate can be exposed through the liquid. In addition, water etc. are mentioned as a liquid used for immersion exposure. If a pattern is formed on the substrate by immersion lithography under such conditions, finer processing is possible even in a three-layer resist processing process, and a pattern with higher accuracy can be formed.

次に、図4(D)に示すように、レジストパターンが形成されたレジスト上層膜13をマスクにして、フロン系ガスを主体とするエッチングガスを用いたドライエッチングなどで、レジスト中間層膜14をエッチングする。
このエッチングは常法によって行うことができる。フロン系ガスを主体とするドライエッチングの場合、CF4、CHF3、C26、C38、C410などを一般的に用いることができる。
Next, as shown in FIG. 4D, the resist intermediate layer film 14 is formed by dry etching or the like using an etching gas mainly composed of chlorofluorocarbon gas using the resist upper layer film 13 on which the resist pattern is formed as a mask. Etch.
This etching can be performed by a conventional method. In the case of dry etching mainly using a chlorofluorocarbon gas, CF 4 , CHF 3 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 10 and the like can be generally used.

このように、レジスト中間層膜14をエッチングした後、図4(E)に示すように、少なくともパターンが形成されたレジスト中間層膜14をマスクにして、O2(酸素ガス)又はH2(水素ガス)を主体とするエッチングガスを用いたドライエッチングなどで、レジスト下層膜12のエッチングを行う。この場合、O2、H2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。 Thus, after the resist intermediate layer film 14 is etched, as shown in FIG. 4E, at least the pattern of the resist intermediate layer film 14 is used as a mask, and O 2 (oxygen gas) or H 2 ( The resist underlayer film 12 is etched by dry etching using an etching gas mainly composed of hydrogen gas. In this case, in addition to O 2 and H 2 gases, inert gases such as He and Ar, and CO, CO 2 , NH 3 , SO 2 , N 2 and NO 2 gases can be added. In particular, the latter gas is used for side wall protection for preventing undercut of the pattern side wall.

次に、図4(F)に示すように、少なくともパターンが形成されたレジスト下層膜12をマスクにして基板11をエッチングして基板11にパターンを形成する。
基板11のエッチングも、常法によって行うことができ、図3の2層レジスト加工プロセスの場合と同様に、例えば基板がSiO2、SiNであればフロン系ガスを主体としたエッチング、ポリシリコン(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。本発明のレジスト下層膜は、これら基板のエッチング時のエッチング耐性に優れる特徴がある。この時、レジスト中間層膜等は必要に応じ、除去した後に基板のエッチングをしてもよいし、レジスト中間層膜等をそのまま残して基板のエッチングを行うこともできる。
Next, as shown in FIG. 4F, the substrate 11 is etched using at least the resist underlayer film 12 on which the pattern is formed as a mask to form a pattern on the substrate 11.
Etching of the substrate 11 can also be performed by a conventional method. For example, if the substrate is SiO 2 or SiN, etching mainly using a fluorocarbon gas, polysilicon ( For p-Si), Al, and W, etching is mainly performed using a chlorine-based or bromine-based gas. The resist underlayer film of the present invention is characterized by excellent etching resistance when etching these substrates. At this time, if necessary, the resist intermediate layer film or the like may be removed and then the substrate may be etched, or the resist intermediate layer film or the like may be left as it is, and the substrate may be etched.

以下、実施例、比較例等を示して本発明をさらに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。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example, a comparative example, etc. are shown and this invention is demonstrated further more concretely, this invention is not limited by these description.

[合成例1]
1Lのフラスコに4−アセトキシスチレン28.4g、2,5−ノルボルナジエン73.6g、溶媒として1,2−ジクロロエタンを80g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、重合開始剤としてトリフルオロホウ素1g加え、60℃まで昇温後、15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2.5L、水0.2L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、白色重合体を得た。このポリマーをメタノール0.5L、テトラヒドロフラン1.0Lに再度溶解し、トリエチルアミン70g、水15gを加え、アセチル基の脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン0.5Lに溶解し、上記と同様の沈殿、濾過、乾燥を行い、白色重合体を得た。
[Synthesis Example 1]
To a 1 L flask, 28.4 g of 4-acetoxystyrene, 73.6 g of 2,5-norbornadiene, and 80 g of 1,2-dichloroethane as a solvent were added. In a nitrogen atmosphere, 1 g of trifluoroboron was added as a polymerization initiator to the reaction vessel, and the temperature was raised to 60 ° C., followed by reaction for 15 hours. The reaction solution was concentrated to 1/2 and precipitated in a mixed solution of 2.5 L of methanol and 0.2 L of water, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer. . This polymer was dissolved again in 0.5 L of methanol and 1.0 L of tetrahydrofuran, 70 g of triethylamine and 15 g of water were added, the acetyl group was deprotected, and neutralized with acetic acid. The reaction solution was concentrated and then dissolved in 0.5 L of acetone, and precipitation, filtration and drying were performed in the same manner as above to obtain a white polymer.

得られた重合体を13C−NMR、H−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(モル比)
4−ヒドロキシスチレン:2,5−ノルボルナジエン=0.2:0.8
質量平均分子量(Mw)=9500
分子量分布(Mw/Mn)=1.61
この重合体を(ポリマー1)とする。
このポリマーのヒドロキシ基の含有量は0.21mol%/gである。
When the obtained polymer was subjected to 13 C-NMR, 1 H-NMR, and GPC measurement, the following analysis results were obtained.
Copolymer composition ratio (molar ratio)
4-hydroxystyrene: 2,5-norbornadiene = 0.2: 0.8
Mass average molecular weight (Mw) = 9500
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.61
This polymer is referred to as (Polymer 1).
The hydroxy group content of this polymer is 0.21 mol% / g.

Figure 0004847426
Figure 0004847426

[合成例2]
1Lのフラスコに4−アセトキシ−αメチルスチレン28.4g、2,5−ノルボルナジエン73.6g、溶媒として1,2−ジクロロエタンを80g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、重合開始剤としてトリフルオロホウ素1g加え、60℃まで昇温後、15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2.5L、水0.2L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、白色重合体を得た。このポリマーをメタノール0.5L、テトラヒドロフラン1.0Lに再度溶解し、トリエチルアミン70g、水15gを加え、アセチル基の脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン0.5Lに溶解し、上記と同様の沈殿、濾過、乾燥を行い、白色重合体を得た。
[Synthesis Example 2]
To a 1 L flask, 28.4 g of 4-acetoxy-α-methylstyrene, 73.6 g of 2,5-norbornadiene, and 80 g of 1,2-dichloroethane as a solvent were added. In a nitrogen atmosphere, 1 g of trifluoroboron was added as a polymerization initiator to the reaction vessel, and the temperature was raised to 60 ° C., followed by reaction for 15 hours. The reaction solution was concentrated to 1/2 and precipitated in a mixed solution of 2.5 L of methanol and 0.2 L of water, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer. . This polymer was dissolved again in 0.5 L of methanol and 1.0 L of tetrahydrofuran, 70 g of triethylamine and 15 g of water were added, the acetyl group was deprotected, and neutralized with acetic acid. The reaction solution was concentrated and then dissolved in 0.5 L of acetone, and precipitation, filtration and drying were performed in the same manner as above to obtain a white polymer.

得られた重合体を13C−NMR、H−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(モル比)
4−ヒドロキシ−αメチルスチレン:2,5−ノルボルナジエン=0.2:0.8
質量平均分子量(Mw)=8200
分子量分布(Mw/Mn)=1.58
この重合体を(ポリマー2)とする。
このポリマーのヒドロキシ基の含有量は0.20mol%/gである。
When the obtained polymer was subjected to 13 C-NMR, 1 H-NMR, and GPC measurement, the following analysis results were obtained.
Copolymer composition ratio (molar ratio)
4-hydroxy-α-methylstyrene: 2,5-norbornadiene = 0.2: 0.8
Mass average molecular weight (Mw) = 8200
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.58
This polymer is referred to as (Polymer 2).
The hydroxy group content of this polymer is 0.20 mol% / g.

Figure 0004847426
Figure 0004847426

[合成例3]
1Lのフラスコに4−アセトキシスチレン26.4g、テトラシクロドデセン48g、2,5−ノルボルナジエン46g、溶媒として1,2−ジクロロエタンを80g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、重合開始剤としてトリフルオロホウ素1g加え、60℃まで昇温後、15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2.5L、水0.2L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、白色重合体を得た。
[Synthesis Example 3]
To a 1 L flask, 26.4 g of 4-acetoxystyrene, 48 g of tetracyclododecene, 46 g of 2,5-norbornadiene and 80 g of 1,2-dichloroethane as a solvent were added. In a nitrogen atmosphere, 1 g of trifluoroboron was added as a polymerization initiator to the reaction vessel, and the temperature was raised to 60 ° C., followed by reaction for 15 hours. The reaction solution was concentrated to 1/2 and precipitated in a mixed solution of 2.5 L of methanol and 0.2 L of water, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer. .

得られた重合体を13C−NMR、H−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(モル比)
4−ヒドロキシスチレン:テトラシクロドデセン:2,5−ノルボルナジエン=0.2:0.3:0.5
質量平均分子量(Mw)=6300
分子量分布(Mw/Mn)=1.55
この重合体を(ポリマー3)とする。
このポリマーのヒドロキシ基の含有量は0.20mol%/gである。
When the obtained polymer was subjected to 13 C-NMR, 1 H-NMR, and GPC measurement, the following analysis results were obtained.
Copolymer composition ratio (molar ratio)
4-hydroxystyrene: tetracyclododecene: 2,5-norbornadiene = 0.2: 0.3: 0.5
Mass average molecular weight (Mw) = 6300
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.55
This polymer is referred to as (Polymer 3).
The hydroxy group content of this polymer is 0.20 mol% / g.

Figure 0004847426
Figure 0004847426

[合成例4]
1Lのフラスコに4−アセトキシスチレン28.4g、2,5−ノルボルナジエン55.2g、アセナフチレン30.4g、溶媒として1,2−ジクロロエタンを80g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、重合開始剤としてトリフルオロホウ素1g加え、60℃まで昇温後、15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2.5L、水0.2L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、白色重合体を得た。このポリマーをメタノール0.5L、テトラヒドロフラン1.0Lに再度溶解し、トリエチルアミン70g、水15gを加え、アセチル基の脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン0.5Lに溶解し、上記と同様の沈殿、濾過、乾燥を行い、白色重合体を得た。
[Synthesis Example 4]
To a 1 L flask, 28.4 g of 4-acetoxystyrene, 55.2 g of 2,5-norbornadiene, 30.4 g of acenaphthylene, and 80 g of 1,2-dichloroethane as a solvent were added. In a nitrogen atmosphere, 1 g of trifluoroboron was added as a polymerization initiator to the reaction vessel, and the temperature was raised to 60 ° C., followed by reaction for 15 hours. The reaction solution was concentrated to 1/2 and precipitated in a mixed solution of 2.5 L of methanol and 0.2 L of water, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer. . This polymer was dissolved again in 0.5 L of methanol and 1.0 L of tetrahydrofuran, 70 g of triethylamine and 15 g of water were added, the acetyl group was deprotected, and neutralized with acetic acid. The reaction solution was concentrated and then dissolved in 0.5 L of acetone, and precipitation, filtration and drying were performed in the same manner as above to obtain a white polymer.

得られた重合体を13C−NMR、H−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(モル比)
4−ヒドロキシスチレン:2,5−ノルボルナジエン:アセナフチレン=0.2:0.6:0.2
質量平均分子量(Mw)=4800
分子量分布(Mw/Mn)=1.55
この重合体を(ポリマー4)とする。
このポリマーのヒドロキシ基の含有量は0.19mol%/gである。
When the obtained polymer was subjected to 13 C-NMR, 1 H-NMR, and GPC measurement, the following analysis results were obtained.
Copolymer composition ratio (molar ratio)
4-hydroxystyrene: 2,5-norbornadiene: acenaphthylene = 0.2: 0.6: 0.2
Mass average molecular weight (Mw) = 4800
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.55
This polymer is referred to as (Polymer 4).
The hydroxy group content of this polymer is 0.19 mol% / g.

Figure 0004847426
Figure 0004847426

[合成例5]
1Lのフラスコに4−アセトキシインデン28.4g、2,5−ノルボルナジエン73.6g、溶媒として1,2−ジクロロエタンを80g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、重合開始剤としてトリフルオロホウ素1g加え、60℃まで昇温後、15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2.5L、水0.2L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、白色重合体を得た。このポリマーをメタノール0.5L、テトラヒドロフラン1.0Lに再度溶解し、トリエチルアミン70g、水15gを加え、アセチル基の脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン0.5Lに溶解し、上記と同様の沈殿、濾過、乾燥を行い、白色重合体を得た。
[Synthesis Example 5]
To a 1 L flask, 28.4 g of 4-acetoxyindene, 73.6 g of 2,5-norbornadiene, and 80 g of 1,2-dichloroethane as a solvent were added. In a nitrogen atmosphere, 1 g of trifluoroboron was added as a polymerization initiator to the reaction vessel, and the temperature was raised to 60 ° C., followed by reaction for 15 hours. The reaction solution was concentrated to 1/2 and precipitated in a mixed solution of 2.5 L of methanol and 0.2 L of water, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer. . This polymer was dissolved again in 0.5 L of methanol and 1.0 L of tetrahydrofuran, 70 g of triethylamine and 15 g of water were added, the acetyl group was deprotected, and neutralized with acetic acid. The reaction solution was concentrated and then dissolved in 0.5 L of acetone, and precipitation, filtration and drying were performed in the same manner as above to obtain a white polymer.

得られた重合体を13C−NMR、H−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(モル比)
4−ヒドロキシインデン:2,5−ノルボルナジエン=0.2:0.8
質量平均分子量(Mw)=6500
分子量分布(Mw/Mn)=1.61
この重合体を(ポリマー5)とする。
このポリマーのヒドロキシ基の含有量は0.20mol%/gである。
When the obtained polymer was subjected to 13 C-NMR, 1 H-NMR, and GPC measurement, the following analysis results were obtained.
Copolymer composition ratio (molar ratio)
4-hydroxyindene: 2,5-norbornadiene = 0.2: 0.8
Mass average molecular weight (Mw) = 6500
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.61
This polymer is referred to as (Polymer 5).
The hydroxy group content of this polymer is 0.20 mol% / g.

Figure 0004847426
Figure 0004847426

[合成例6]
1Lのフラスコに6−アセトキシ−2−ビニルナフタレン74.2g、2,5−ノルボルナジエン59.8g、溶媒として1,2−ジクロロエタンを80g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、重合開始剤としてトリフルオロホウ素1g加え、60℃まで昇温後、15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2.5L、水0.2L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、白色重合体を得た。このポリマーをメタノール0.5L、テトラヒドロフラン1.0Lに再度溶解し、トリエチルアミン70g、水15gを加え、アセチル基の脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン0.5Lに溶解し、上記と同様の沈殿、濾過、乾燥を行い、白色重合体を得た。
[Synthesis Example 6]
To a 1 L flask, 74.2 g of 6-acetoxy-2-vinylnaphthalene, 59.8 g of 2,5-norbornadiene and 80 g of 1,2-dichloroethane as a solvent were added. In a nitrogen atmosphere, 1 g of trifluoroboron was added as a polymerization initiator to the reaction vessel, and the temperature was raised to 60 ° C., followed by reaction for 15 hours. The reaction solution was concentrated to 1/2 and precipitated in a mixed solution of 2.5 L of methanol and 0.2 L of water, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer. . This polymer was dissolved again in 0.5 L of methanol and 1.0 L of tetrahydrofuran, 70 g of triethylamine and 15 g of water were added, the acetyl group was deprotected, and neutralized with acetic acid. The reaction solution was concentrated and then dissolved in 0.5 L of acetone, and precipitation, filtration and drying were performed in the same manner as above to obtain a white polymer.

得られた重合体を13C−NMR、H−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(モル比)
6−ヒドロキシ−2−ビニルナフタレン:2,5−ノルボルナジエン=0.35:0.65
質量平均分子量(Mw)=8600
分子量分布(Mw/Mn)=1.58
この重合体を(ポリマー6)とする。
このポリマーのヒドロキシ基の含有量は0.26mol%/gである。
When the obtained polymer was subjected to 13 C-NMR, 1 H-NMR, and GPC measurement, the following analysis results were obtained.
Copolymer composition ratio (molar ratio)
6-hydroxy-2-vinylnaphthalene: 2,5-norbornadiene = 0.35: 0.65
Mass average molecular weight (Mw) = 8600
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.58
This polymer is referred to as (Polymer 6).
The hydroxy group content of this polymer is 0.26 mol% / g.

Figure 0004847426
Figure 0004847426

[合成例7]
1Lのフラスコに上記合成例1で得られたポリマー1(4−ヒドロキシスチレン−ノルボルナジエン樹脂)125g、エピクロルヒドリン300gを入れ溶解させ、80℃に加熱し、撹拌しながら20%水酸化ナトリウム220gを3時間かけて滴下し、1時間の熟成撹拌の後、下層の食塩水を分離、未反応のエピクトルヒドリンを150℃加熱で蒸留除去した後MIBK(メチルイソブチルケトン)を300g加えて溶解させた後、水洗分離を3回繰り返して下層の水層を除去、乾燥濾過、150℃加熱によりMIBKを脱溶媒し、白色個体を得た。
[Synthesis Example 7]
In a 1 L flask, 125 g of the polymer 1 (4-hydroxystyrene-norbornadiene resin) obtained in Synthesis Example 1 and 300 g of epichlorohydrin were placed and dissolved, heated to 80 ° C., and 220 g of 20% sodium hydroxide was stirred for 3 hours. After dripping over 1 hour, the lower layer saline solution was separated, unreacted epiocthydrin was distilled off by heating at 150 ° C., and 300 g of MIBK (methyl isobutyl ketone) was added and dissolved. The lower aqueous layer was removed by repeating the water washing separation three times, dried and filtered, and MIBK was removed by heating at 150 ° C. to obtain a white solid.

得られた重合体を13C−NMR、H−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(モル比)
4−グリシジルエーテルスチレン:4−ヒドロキシスチレン:2,5−ノルボルナジエン=0.16:0.04:0.8
質量平均分子量(Mw)=9700
分子量分布(Mw/Mn)=1.61
この重合体を(ポリマー7)とする。
このポリマーのヒドロキシ基の含有量は0.04mol%/gである。
When the obtained polymer was subjected to 13 C-NMR, 1 H-NMR, and GPC measurement, the following analysis results were obtained.
Copolymer composition ratio (molar ratio)
4-glycidyl ether styrene: 4-hydroxystyrene: 2,5-norbornadiene = 0.16: 0.04: 0.8
Mass average molecular weight (Mw) = 9700
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.61
This polymer is referred to as (Polymer 7).
The hydroxy group content of this polymer is 0.04 mol% / g.

Figure 0004847426
Figure 0004847426

[合成例8]
1Lのフラスコに上記合成例1で得られたポリマー1(4−ヒドロキシスチレン−ノルボルナジエン樹脂)125gをテトラヒドロフラン500mlに溶解させ、触媒量のメタンスルホン酸を添加した後、20℃で撹拌しながらエチルビニルエーテル20gを添加した。1時間反応させた後に、濃アンモニア水により中和し、水5Lに中和反応液を滴下したところ、白色固体が得られた。これを濾過後、アセトン500mlに溶解させ、水10Lに滴下し、濾過後、真空乾燥し、白色個体を得た。
[Synthesis Example 8]
In a 1 L flask, 125 g of the polymer 1 (4-hydroxystyrene-norbornadiene resin) obtained in Synthesis Example 1 was dissolved in 500 ml of tetrahydrofuran, a catalytic amount of methanesulfonic acid was added, and ethyl vinyl ether was stirred at 20 ° C. 20 g was added. After reacting for 1 hour, the mixture was neutralized with concentrated aqueous ammonia, and the neutralized reaction solution was added dropwise to 5 L of water to obtain a white solid. This was filtered, dissolved in 500 ml of acetone, added dropwise to 10 L of water, filtered and dried in vacuo to obtain a white solid.

得られた重合体を13C−NMR、H−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(モル比)
4−エトキシエトキシスチレン:4−ヒドロキシスチレン:2,5−ノルボルナジエン=0.14:0.06:0.8
質量平均分子量(Mw)=9700
分子量分布(Mw/Mn)=1.61
この重合体を(ポリマー8)とする。
このポリマーのヒドロキシ基の含有量は0.04mol%/gである。
When the obtained polymer was subjected to 13 C-NMR, 1 H-NMR, and GPC measurement, the following analysis results were obtained.
Copolymer composition ratio (molar ratio)
4-ethoxyethoxystyrene: 4-hydroxystyrene: 2,5-norbornadiene = 0.14: 0.06: 0.8
Mass average molecular weight (Mw) = 9700
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.61
This polymer is referred to as (Polymer 8).
The hydroxy group content of this polymer is 0.04 mol% / g.

Figure 0004847426
Figure 0004847426

[合成例9]
500mLのフラスコに4−アセトキシスチレンを97.2g、1−ビニルナフタレンを61.6g、溶媒としてトルエンを100g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、白色重合体を得た。このポリマーをメタノール0.5L、テトラヒドロフラン1.0Lに再度溶解し、トリエチルアミン70g、水15gを加え、アセチル基の脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン0.5Lに溶解し、上記と同様の沈殿、濾過、乾燥を行い、白色重合体を得た。
[Synthesis Example 9]
To a 500 mL flask, 97.2 g of 4-acetoxystyrene, 61.6 g of 1-vinylnaphthalene, and 100 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 a white polymer. This polymer was dissolved again in 0.5 L of methanol and 1.0 L of tetrahydrofuran, 70 g of triethylamine and 15 g of water were added, the acetyl group was deprotected, and neutralized with acetic acid. The reaction solution was concentrated and then dissolved in 0.5 L of acetone, and precipitation, filtration and drying were performed in the same manner as above to obtain a white polymer.

得られた重合体を13C−NMR、H−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(モル比)
4−ヒドロキシスチレン:1−ビニルナフタレン=0.6:0.4
質量平均分子量(Mw)=4600
分子量分布(Mw/Mn)=1.48
この重合体を(ポリマー9)とする。
このポリマーのヒドロキシ基の含有量は0.45mol%/gである。
When the obtained polymer was subjected to 13 C-NMR, 1 H-NMR, and GPC measurement, the following analysis results were obtained.
Copolymer composition ratio (molar ratio)
4-hydroxystyrene: 1-vinylnaphthalene = 0.6: 0.4
Mass average molecular weight (Mw) = 4600
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.48
This polymer is referred to as (Polymer 9).
The hydroxy group content of this polymer is 0.45 mol% / g.

Figure 0004847426
Figure 0004847426

[合成例10]
300mlのフラスコに4,4’−(9H−フルオレン−9−イリデン)ビスフェノール180g、37%ホルマリン水溶液75g、シュウ酸5gを加え、撹拌しながら100℃で24時間撹拌させた。反応後メチルイソブチルケトン500mlに溶解し、十分な水洗により触媒と金属不純物を除去し、溶媒を減圧除去し、150℃、2mmHgまで減圧し、水分、未反応モノマーを除き、163gのポリマー10を得た。
[Synthesis Example 10]
To a 300 ml flask, 180 g of 4,4 ′-(9H-fluorene-9-ylidene) bisphenol, 75 g of 37% formalin aqueous solution and 5 g of oxalic acid were added and stirred at 100 ° C. for 24 hours with stirring. After the reaction, it is dissolved in 500 ml of methyl isobutyl ketone, the catalyst and metal impurities are removed by washing with sufficient water, the solvent is removed under reduced pressure, the pressure is reduced to 150 ° C. and 2 mmHg, and moisture and unreacted monomers are removed to obtain 163 g of polymer 10. It was.

得られた重合体を13C−NMR、H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
重合組成比(モル比)
4,4’−(9H−フルオレン−9−イリデン)ビスフェノール=1.0
質量平均分子量(Mw)=6100
分子量分布(Mw/Mn)=4.90
この高分子化合物を(ポリマー10)とする。
このポリマーのヒドロキシ基の含有量は0.55mol%/gである。
When the obtained polymer was subjected to 13 C-NMR, 1 H-NMR, and GPC measurement, the following analysis results were obtained.
Polymerization composition ratio (molar ratio)
4,4 ′-(9H-Fluorene-9-ylidene) bisphenol = 1.0
Mass average molecular weight (Mw) = 6100
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 4.90
This polymer compound is referred to as (Polymer 10).
The hydroxy group content of this polymer is 0.55 mol% / g.

Figure 0004847426
Figure 0004847426

[合成例11]
300mLのフラスコにフェノール94g、トリフルオロメタンスルホン酸0.01gを加え、50℃で撹拌しながらジシクロペンタジエン40gを1時間滴下した。同温度で1時間撹拌後、150℃にまで昇温、2時間撹拌し、反応を終了させた。未反応物を減圧蒸留で除去し、200gの1,2−ジクロロエタンに溶解させ、水洗により触媒と金属不純物を除去し、1,2−ジクロロエタンを減圧除去することによって、白色重合体を得た。
[Synthesis Example 11]
94 g of phenol and 0.01 g of trifluoromethanesulfonic acid were added to a 300 mL flask, and 40 g of dicyclopentadiene was added dropwise for 1 hour while stirring at 50 ° C. After stirring at the same temperature for 1 hour, the temperature was raised to 150 ° C. and stirred for 2 hours to complete the reaction. Unreacted substances were removed by distillation under reduced pressure, dissolved in 200 g of 1,2-dichloroethane, the catalyst and metal impurities were removed by washing with water, and 1,2-dichloroethane was removed under reduced pressure to obtain a white polymer.

得られた重合体を13C−NMR、H−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(モル比)
フェノール:ジシクロペンタジエン=0.6:0.4
質量平均分子量(Mw)=8300
分子量分布(Mw/Mn)=1.58
この重合体を(ポリマー11)とする。
このポリマーのヒドロキシ基の含有量は0.54mol%/gである。
When the obtained polymer was subjected to 13 C-NMR, 1 H-NMR, and GPC measurement, the following analysis results were obtained.
Copolymer composition ratio (molar ratio)
Phenol: dicyclopentadiene = 0.6: 0.4
Mass average molecular weight (Mw) = 8300
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.58
This polymer is referred to as (Polymer 11).
The hydroxy group content of this polymer is 0.54 mol% / g.

Figure 0004847426
Figure 0004847426

[比較合成例1]
1Lのフラスコに4−アセトキシスチレン70.4g、2,5−ノルボルナジエン37.2g、溶媒として1,2−ジクロロエタンを80g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、重合開始剤としてトリフルオロホウ素1g加え、60℃まで昇温後、15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2.5L、水0.2L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、白色重合体を得た。このポリマーをメタノール0.5L、テトラヒドロフラン1.0Lに再度溶解し、トリエチルアミン70g、水15gを加え、アセチル基の脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン0.5Lに溶解し、上記と同様の沈殿、濾過、乾燥を行い、白色重合体を得た。
[Comparative Synthesis Example 1]
To a 1 L flask, 70.4 g of 4-acetoxystyrene, 37.2 g of 2,5-norbornadiene, and 80 g of 1,2-dichloroethane as a solvent were added. In a nitrogen atmosphere, 1 g of trifluoroboron was added as a polymerization initiator to the reaction vessel, and the temperature was raised to 60 ° C., followed by reaction for 15 hours. The reaction solution was concentrated to 1/2 and precipitated in a mixed solution of 2.5 L of methanol and 0.2 L of water, and the resulting white solid was filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white polymer. . This polymer was dissolved again in 0.5 L of methanol and 1.0 L of tetrahydrofuran, 70 g of triethylamine and 15 g of water were added, the acetyl group was deprotected, and neutralized with acetic acid. The reaction solution was concentrated and then dissolved in 0.5 L of acetone, and precipitation, filtration and drying were performed in the same manner as above to obtain a white polymer.

得られた重合体を13C−NMR、H−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(モル比)
4−ヒドロキシスチレン:2,5−ノルボルナジエン=0.4:0.6
質量平均分子量(Mw)=10600
分子量分布(Mw/Mn)=1.86
この重合体を(比較ポリマー1)とする。
このポリマーのヒドロキシ基の含有量は0.38mol%/gである。
When the obtained polymer was subjected to 13 C-NMR, 1 H-NMR, and GPC measurement, the following analysis results were obtained.
Copolymer composition ratio (molar ratio)
4-hydroxystyrene: 2,5-norbornadiene = 0.4: 0.6
Mass average molecular weight (Mw) = 10600
Molecular weight distribution (Mw / Mn) = 1.86
This polymer is referred to as (Comparative Polymer 1).
The hydroxy group content of this polymer is 0.38 mol% / g.

Figure 0004847426
Figure 0004847426

また、ブレンドフェノール低核体1〜4、フェノールフラーレンの構造式と、それぞれのヒドロキシ含有量を以下に示す。   In addition, the structural formulas of blend phenol low-nuclei 1 to 4 and phenol fullerene and the respective hydroxy contents are shown below.

Figure 0004847426
Figure 0004847426

また、本実施例、比較例等において使用した酸発生剤、架橋剤及び有機溶剤を以下に示す。   Moreover, the acid generator, the crosslinking agent, and the organic solvent which were used in a present Example, the comparative example, etc. are shown below.

酸発生剤:AG1(下記構造式参照)   Acid generator: AG1 (see structural formula below)

Figure 0004847426
Figure 0004847426

架橋剤:CR1(下記構造式参照)   Cross-linking agent: CR1 (see structural formula below)

Figure 0004847426
Figure 0004847426

有機溶剤:CyH(シクロヘキサノン)
PGMEA(プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート)
Organic solvent: CyH (cyclohexanone)
PGMEA (propylene glycol-1-monomethyl ether-2-acetate)

上記で調製したポリマー1〜11、比較ポリマー1をそれぞれ有機溶剤中に表1に示す割合で溶解させ、溶液をシリコン基板上に塗布して、120℃で60秒間ベークしてそれぞれ膜厚100nmの膜を形成し、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193nmにおける屈折率(n値,k値)と水滴5μLにおける接触角を求め、その結果を表1に示した。   Polymers 1 to 11 and Comparative polymer 1 prepared above were each dissolved in an organic solvent in the proportions shown in Table 1, and the solution was applied on a silicon substrate and baked at 120 ° C. for 60 seconds, each having a thickness of 100 nm. Forming a film; A. The refractive index (n value, k value) at a wavelength of 193 nm and the contact angle at a water droplet of 5 μL were determined by a spectroscopic ellipsometer (VASE) with variable incident angle from Woollam, and the results are shown in Table 1.

Figure 0004847426
Figure 0004847426

表1の結果、ポリマー1〜8はk値が低く、ヒドロキシ基の割合が低く水との接触角が高いために上層(上層側)に配向する成分(上層配向成分)、ポリマー9〜11、フェノール低核体1〜4、フェノールフラーレン、比較ポリマー1はk値が高く、ヒドロキシ基の割合が高く水との接触角が低いために下層(基板側)に配向する成分(下層配向成分)であることが判る。   As a result of Table 1, the polymers 1 to 8 have a low k value, a low hydroxy group ratio and a high contact angle with water, and therefore a component (upper layer alignment component) that is oriented in the upper layer (upper layer side), polymers 9 to 11, Phenol low nuclei 1-4, phenol fullerene, comparative polymer 1 is a component (lower layer alignment component) that is oriented to the lower layer (substrate side) because the k value is high and the ratio of hydroxy groups is high and the contact angle with water is low. I know that there is.

次に実施例として、表2に示される割合で上層配向成分であるポリマー1〜8と下層配向成分であるポリマー9〜11、フェノール低核体1〜4、フェノールフラーレンとをブレンドし、有機溶剤、場合によっては架橋剤と酸発生剤を添加し、シリコン基板に塗布し、100℃で60秒、次いで180℃で60ベークすることによって膜厚200nmの下層膜を形成した。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)で上層配向成分からなる上層と下層配向成分からなる下層のそれぞれの厚さと、それぞれが混合しているミキシング層の厚さを求めた(実施例1〜17)。また、比較例として、表3に示される割合でポリマー1〜6単独成分のもの(比較例1〜6)、下層配向成分であるポリマー9、フェノール低核体1と、同じく下層配向成分である比較ポリマー1をブレンドしたもの(比較例7、8)、共に上層配向成分であるポリマー1とポリマー2をブレンドしたもの(比較例9)を、実施例と同様に調整し、シリコン基板に塗布、ベークし、ブレンドしたそれぞれの化合物からなる上層、下層の厚さ、ミキシング層の厚さを求めた。これらの結果を表2、表3に示した。   Next, as an example, polymers 1 to 8 which are upper layer alignment components, polymers 9 to 11 which are lower layer alignment components, phenol low nuclei 1 to 4, phenol fullerenes are blended in the proportions shown in Table 2, and organic solvents. In some cases, a cross-linking agent and an acid generator were added, applied to a silicon substrate, and a lower layer film having a thickness of 200 nm was formed by baking at 100 ° C. for 60 seconds and then at 180 ° C. for 60 seconds. J. et al. A. The thickness of each of the upper layer composed of the upper layer alignment component and the lower layer composed of the lower layer alignment component and the thickness of the mixing layer mixed with each other were determined by a spectroscopic ellipsometer (VASE) with variable incident angle from Woollam (Example) 1-17). Moreover, as a comparative example, it is a polymer 1-6 single component (Comparative Examples 1-6) in the ratio shown in Table 3, the polymer 9 which is a lower layer orientation component, the phenol low nucleus 1, and the lower layer orientation component. A blend of Comparative Polymer 1 (Comparative Examples 7 and 8) and a blend of Polymer 1 and Polymer 2 (Comparative Example 9), both of which are upper layer orientation components, were prepared in the same manner as in Example, and applied to a silicon substrate. The thicknesses of the upper layer, the lower layer, and the mixing layer made of each of the baked and blended compounds were determined. These results are shown in Tables 2 and 3.

Figure 0004847426
Figure 0004847426

Figure 0004847426
Figure 0004847426

表2、表3より、実施例1〜17では上層との下層分離が確認され、ミキシング層が僅かであった。一方、比較例7、8では膜の殆どがブレンドした化合物がミキシングしている層が形成されていることが判る。   From Table 2 and Table 3, in Examples 1-17, the lower layer separation with the upper layer was confirmed, and the mixing layer was few. On the other hand, in Comparative Examples 7 and 8, it can be seen that a layer in which the compound blended in most of the films is mixed is formed.

次にシリコン基板上に製膜した厚み300nmの熱酸化膜に空けたホール径180nmの1:1のホールパターン上に、上記組成の下層膜材料(実施例1〜17、比較例1〜9)を塗布し、100℃で60秒ベークし、次いで180℃で60秒間ベークして、それぞれ膜厚200nmのレジスト下層膜を形成した。得られたウェーハを割断し、ホールパターンの下層膜による埋めこみ状態を観察した。観察したポイントは、ホールの底が埋めこまれているかどうか、ホールの上側が平坦化されているかどうかである。その結果を表4に示す。   Next, a lower layer film material having the above composition (Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1 to 9) was formed on a 1: 1 hole pattern with a hole diameter of 180 nm formed in a 300 nm thick thermal oxide film formed on a silicon substrate. Was baked at 100 ° C. for 60 seconds, and then baked at 180 ° C. for 60 seconds to form a resist underlayer film having a thickness of 200 nm. The obtained wafer was cleaved, and the embedded state of the hole pattern with the lower layer film was observed. The observed points are whether the bottom of the hole is buried and whether the upper side of the hole is flattened. The results are shown in Table 4.

Figure 0004847426
Figure 0004847426

表4より、本発明のレジスト下層膜材料(実施例1〜17)を用いて形成した下層膜は、埋めこみ特性に優れ、ホール上部が十分に平坦化されていることが判る。一方、比較例1〜6、9のレジスト下層膜材料を用いて形成した下層膜は、ホール底の埋めこみが不十分であり、ホール上部の平坦化も不足していることが判る。なお、比較例7、8のレジスト下層膜材料を用いた場合、埋めこみ、平坦化の程度は共に良好であったが、表3に示されるように、ミキシング層の厚さが厚くなってしまっており好ましくない。   From Table 4, it can be seen that the underlayer film formed using the resist underlayer film material (Examples 1 to 17) of the present invention has excellent embedding characteristics and the hole upper portion is sufficiently flattened. On the other hand, it can be seen that the lower layer films formed by using the resist lower layer film materials of Comparative Examples 1 to 6 and 9 are insufficiently filled in the hole bottom and insufficiently flattened at the upper part of the hole. In addition, when the resist underlayer film materials of Comparative Examples 7 and 8 were used, the degree of embedding and planarization was good, but as shown in Table 3, the thickness of the mixing layer was increased. It is not preferable.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

3層レジストプロセスにおける下層膜の膜厚を200nm固定で、n値、k値を変化させたときの基板反射率の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship of a board | substrate reflectance when changing the n value and the k value by fixing the film thickness of the lower layer film in a three-layer resist process to 200 nm. 3層レジストプロセスにおける下層膜1の膜厚をそれぞれ50nm(a)、100nm(b)、150nm(c)とし下層膜1の下に膜厚50nmでn値が1.4、k値が0.6の下層膜2を形成し、下層膜1のn値、k値を変化させたときの基板反射率の関係を示すグラフである。The film thickness of the lower layer film 1 in the three-layer resist process is 50 nm (a), 100 nm (b), and 150 nm (c), respectively, and the n value is 1.4 and the k value is 0. 6 is a graph showing the relationship of the substrate reflectivity when the lower layer film 2 is formed and the n value and k value of the lower layer film 1 are changed. 2層レジスト加工プロセスの一例の説明図である。It is explanatory drawing of an example of a 2 layer resist processing process. 3層レジスト加工プロセスの一例の説明図である。It is explanatory drawing of an example of a 3 layer resist processing process.

符号の説明Explanation of symbols

11…基板、 11a…被加工層、 11b…ベース層、 12…レジスト下層膜、
13…レジスト上層膜、 13’…露光部分、 14…レジスト中間層膜。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Board | substrate, 11a ... Processed layer, 11b ... Base layer, 12 ... Resist underlayer film,
13: resist upper layer film, 13 ': exposed portion, 14 ... resist intermediate layer film.

Claims (9)

リソグラフィーで用いられる多層レジスト膜のレジスト下層膜材料であって、少なくとも下記一般式(1)で示される質量平均分子量が1,000〜100,000の範囲で波長193nmにおける消光係数(屈折率の虚数値;k値)が0.10〜0.38の高分子化合物と、下記一般式(2)乃至(7)から選ばれる波長193nmにおける消光係数(屈折率の虚数値;k値)が0.4〜1.1の範囲の化合物1種以上とをブレンドしてなることを特徴とするレジスト下層膜材料。
Figure 0004847426
(式中、R、Rは独立して水素原子又はメチル基、R、Rは水素原子あるいはR、R同士が結合してメチレン基を形成していても良く、R、Rは独立して水素原子、グリシジル基、あるいは酸不安定基である。m、nは1〜4の正数である。a1、a2及びbは正数であり、0≦a1/(a1+a2+b)≦0.3、0≦a2/(a1+a2+b)≦0.5、0<(a1+a2)/(a1+a2+b)≦0.5、0.3≦b/(a1+a2+b)<1.0の範囲である。)
Figure 0004847426
(式中、Rは水素原子又はメチル基、Rは独立して単結合、炭素数1〜30の直鎖状、分岐状、環状のアルキレン基、炭素数6〜30のアルケニレン基、炭素数6〜30のアリーレン基、炭素数8〜30の芳香族骨格を含む炭化水素基のいずれかであり、縮合多環式炭化水素基を有していてもよく、また、前記炭化水素基中にヘテロ原子を含んでいてもよい。R10は独立して水素原子、炭素数1〜30の直鎖状、分岐状、環状のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基のいずれかであり、前記アルキル基はアリール基によって置換されていてもよい。R、R11は独立して単結合又は炭素数1〜8のアルキレン基である。qは1〜4の正数であり、cは0.3≦c≦1.0の範囲であり、dは0.4≦d≦1.0、eは0.4≦e≦1.0、の範囲である。R12は水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基、R13、R14、R15、R16、R17は独立して炭素数6〜16のアリーレン基又はアレーントリイル基で、f、g、h、i、jはそれぞれ1又は2である。)
A resist underlayer film material of a multilayer resist film used in lithography, wherein at least a mass average molecular weight represented by the following general formula (1) is in the range of 1,000 to 100,000, and an extinction coefficient (imaginary refractive index) at a wavelength of 193 nm. A high-molecular compound having a numerical value (k value) of 0.10 to 0.38 and an extinction coefficient (imaginary value of refractive index; k value) at a wavelength of 193 nm selected from the following general formulas (2) to (7) are 0. A resist underlayer film material obtained by blending one or more compounds in the range of 4 to 1.1.
Figure 0004847426
(Wherein R 1 and R 5 are independently a hydrogen atom or methyl group, R 2 and R 3 are hydrogen atoms or R 2 and R 3 may be bonded to each other to form a methylene group, R 4 , R 6 is independently a hydrogen atom, a glycidyl group, or an acid labile group, m and n are positive numbers from 1 to 4, a1, a2 and b are positive numbers, and 0 ≦ a1 / ( a1 + a2 + b) ≦ 0.3, 0 ≦ a2 / (a1 + a2 + b) ≦ 0.5, 0 <(a1 + a2) / (a1 + a2 + b) ≦ 0.5, 0.3 ≦ b / (a1 + a2 + b) <1.0. .)
Figure 0004847426
(Wherein R 7 is a hydrogen atom or a methyl group, R 8 is independently a single bond, a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 30 carbon atoms, an alkenylene group having 6 to 30 carbon atoms, carbon Any one of an arylene group of 6 to 30 and a hydrocarbon group containing an aromatic skeleton of 8 to 30 carbon atoms, which may have a condensed polycyclic hydrocarbon group, and in the hydrocarbon group, R 10 is independently a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms. The alkyl group may be substituted with an aryl group, R 9 and R 11 are each independently a single bond or an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms, q is a positive number of 1 to 4, and c Is 0.3 ≦ c ≦ 1.0, d is 0.4 ≦ d ≦ 1.0, and e is 0.4. e ≦ 1.0, in the range of .R 12 is an alkyl group having 1 to 4 hydrogen atoms or carbon atoms, R 13, R 14, R 15, R 16, R 17 is independently C 6 -C 16 (In the arylene group or the arenetriyl group, f, g, h, i, and j are each 1 or 2.)
前記波長193nmにおける消光係数(k値)が0.10〜0.38の範囲の上記一般式(1)で示される高分子化合物は、ヒドロキシ基が0モル%/g以上、0.29モル%/g以下であり、前記波長193nmにおける消光係数(k値)が0.4〜1.1の範囲の上記一般式(2)乃至(7)で示される化合物は、ヒドロキシ基が0.29モル%/g以上であることを特徴とする請求項1に記載のレジスト下層膜材料。   The polymer compound represented by the general formula (1) having an extinction coefficient (k value) in the range of 0.10 to 0.38 at the wavelength of 193 nm has a hydroxy group of 0 mol% / g or more and 0.29 mol%. / G or less, and the compound represented by the general formulas (2) to (7) having an extinction coefficient (k value) in the range of 0.4 to 1.1 at the wavelength of 193 nm has a hydroxy group of 0.29 mol. The resist underlayer film material according to claim 1, wherein the resist underlayer film material is at least% / g. 前記レジスト下層膜材料が、更に有機溶剤、酸発生剤、架橋剤のうちいずれか1つ以上を含有するものであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のレジスト下層膜材料。   The resist underlayer film material according to claim 1 or 2, wherein the resist underlayer film material further contains any one or more of an organic solvent, an acid generator, and a crosslinking agent. リソグラフィーで用いられるレジスト下層膜が形成された基板であって、少なくとも、波長193nmにおける消光係数(k値)が0.10〜0.38の範囲の上記一般式(1)で示される高分子化合物と、波長193nmにおける消光係数(k値)が0.4〜1.1の範囲の上記一般式(2)乃至(7)で示される化合物1種以上とをブレンドした請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のレジスト下層膜材料を基板上に塗布、ベークすることによって、前記波長193nmにおける消光係数(k値)が0.10〜0.38の範囲の上記一般式(1)で示される高分子化合物が上層側、前記波長193nmにおける消光係数(k値)が0.4〜1.1の範囲の上記一般式(2)乃至(7)で示される化合物が基板側に配向してレジスト下層膜が形成されているものであることを特徴とする基板。   A substrate on which a resist underlayer film used in lithography is formed, and at least a polymer compound represented by the above general formula (1) having an extinction coefficient (k value) at a wavelength of 193 nm in the range of 0.10 to 0.38 And an extinction coefficient (k value) at a wavelength of 193 nm blended with one or more compounds represented by the general formulas (2) to (7) in the range of 0.4 to 1.1. The general formula (1) in which the extinction coefficient (k value) at the wavelength of 193 nm is in the range of 0.10 to 0.38 by applying and baking the resist underlayer film material according to any one of the above on a substrate. The polymer compound represented by formula (2) to (7) with the extinction coefficient (k value) in the range of 0.4 to 1.1 at the wavelength of 193 nm is oriented on the substrate side And resist Substrate, characterized in that the layer film is formed. リソグラフィーにより基板にパターンを形成する方法であって、少なくとも、基板上に請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のレジスト下層膜材料を用いてレジスト下層膜を形成し、該レジスト下層膜の上にレジスト組成物のレジスト上層膜を形成して、2層レジスト膜とし、前記レジスト上層膜のパターン回路領域を露光した後、現像液で現像してレジストパターンを形成し、該パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにしてレジスト下層膜をエッチングし、少なくともパターンが形成されたレジスト下層膜をマスクにして基板をエッチングして基板にパターンを形成することを特徴とするパターン形成方法。   A method of forming a pattern on a substrate by lithography, wherein at least a resist underlayer film is formed on the substrate using the resist underlayer film material according to any one of claims 1 to 3, and the resist underlayer A resist upper layer film of a resist composition is formed on the film to form a two-layer resist film, the pattern circuit region of the resist upper layer film is exposed, and then developed with a developer to form a resist pattern. A pattern forming method comprising: etching a resist lower layer film using the formed resist upper layer film as a mask; and etching the substrate using at least the resist lower layer film having a pattern as a mask to form a pattern on the substrate. 前記レジスト上層膜を形成するレジスト組成物が珪素原子含有ポリマーを含み、前記レジスト上層膜をマスクにして行うレジスト下層膜のエッチングを、酸素ガス又は水素ガスを主体とするエッチングガスを用いて行うことを特徴とする請求項5に記載のパターン形成方法。   Etching of the resist underlayer film, wherein the resist composition for forming the resist upper layer film contains a silicon atom-containing polymer and is performed using the resist upper layer film as a mask, is performed using an etching gas mainly composed of oxygen gas or hydrogen gas. The pattern forming method according to claim 5. リソグラフィーにより基板にパターンを形成する方法であって、少なくとも、基板上に請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のレジスト下層膜材料を用いてレジスト下層膜を形成し、該レジスト下層膜の上に珪素原子を含有するレジスト中間層膜材料を用いてレジスト中間層膜を形成し、該レジスト中間層膜の上にレジスト組成物のレジスト上層膜を形成して、3層レジスト膜とし、前記レジスト上層膜のパターン回路領域を露光した後、現像液で現像してレジストパターンを形成し、該パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにしてレジスト中間膜層をエッチングし、少なくともパターンが形成されたレジスト中間膜層膜をマスクにしてレジスト下層膜層をエッチングし、さらに少なくともパターンが形成されたレジスト下層膜をマスクにして基板をエッチングして基板にパターンを形成することを特徴とするパターン形成方法。   A method of forming a pattern on a substrate by lithography, wherein at least a resist underlayer film is formed on the substrate using the resist underlayer film material according to any one of claims 1 to 3, and the resist underlayer A resist interlayer film material containing silicon atoms is formed on the film, and a resist interlayer film of a resist composition is formed on the resist interlayer film to form a three-layer resist film. Then, after exposing the pattern circuit region of the resist upper layer film, developing with a developing solution to form a resist pattern, etching the resist intermediate film layer using the resist upper layer film on which the pattern is formed as a mask, and at least the pattern is The resist underlayer film layer is etched using the formed resist intermediate film layer as a mask, and at least a pattern is formed in the resist underlayer Pattern forming method, characterized in that as a mask to form a pattern on the substrate by etching the substrate. 前記レジスト上層膜を形成するレジスト組成物が珪素原子を含有しないポリマーを含み、レジスト中間層膜をマスクにして行うレジスト下層膜のエッチングを、酸素ガス又は水素ガスを主体とするエッチングガスを用いて行うことを特徴とする請求項7に記載のパターン形成方法。   The resist composition for forming the resist upper layer film includes a polymer containing no silicon atom, and etching of the resist lower layer film using the resist intermediate layer film as a mask is performed using an etching gas mainly composed of oxygen gas or hydrogen gas. The pattern forming method according to claim 7, wherein the pattern forming method is performed. 前記リソグラフィーにより基板にパターンを形成する方法において、ArFエキシマレーザーを用いて露光波長を193nmとし、開口数(NA)が1.0以上のレンズを用いて液浸リソグラフィーによってパターン形成を行うことを特徴とする請求項5から請求項8のいずれか一項に記載のパターン形成方法。   In the method of forming a pattern on a substrate by lithography, the pattern is formed by immersion lithography using an ArF excimer laser with an exposure wavelength of 193 nm and a numerical aperture (NA) of 1.0 or more. The pattern formation method as described in any one of Claims 5-8.
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