JPWO2020145406A1 - 膜形成用組成物、レジスト組成物、感放射線性組成物、アモルファス膜の製造方法、レジストパターン形成方法、リソグラフィー用下層膜形成用組成物、リソグラフィー用下層膜の製造方法及び回路パターン形成方法 - Google Patents
膜形成用組成物、レジスト組成物、感放射線性組成物、アモルファス膜の製造方法、レジストパターン形成方法、リソグラフィー用下層膜形成用組成物、リソグラフィー用下層膜の製造方法及び回路パターン形成方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
[1]
式(1A)及び式(1B)で表される芳香族ヒドロキシ化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種のモノマー由来の繰り返し単位を有する多環ポリフェノール樹脂であって、前記繰り返し単位同士が、芳香環同士の直接結合によって連結している多環ポリフェノール樹脂を含む、膜形成用組成物。
[2]
前記式(1A)で表される芳香族ヒドロキシ化合物が、式(1)で表される芳香族ヒドロキシ化合物である、[1]に記載の膜形成用組成物。
[3]
前記式(1)で表される芳香族ヒドロキシ化合物が、下記式(1−1)で表される芳香族ヒドロキシ化合物である、[2]に記載の膜形成用組成物。
[4]
前記式(1−1)で表される芳香族ヒドロキシ化合物が、下記式(1−2)で表される芳香族ヒドロキシ化合物である、[3]に記載の膜形成用組成物。
[5]
前記式(1−2)で表される芳香族ヒドロキシ化合物が、下記式(1−3)で表される芳香族ヒドロキシ化合物である、[4]に記載の膜形成用組成物。
[6]
前記式(1A)で表される芳香族ヒドロキシ化合物が、下記式(2)で表される芳香族ヒドロキシ化合物である、[1]に記載の膜形成用組成物。
[7]
前記式(2)で表される芳香族ヒドロキシ化合物が、下記式(2−1)で表される芳香族ヒドロキシ化合物である、[6]に記載の膜形成用組成物。
[8]
前記式(2−1)で表される芳香族ヒドロキシ化合物が、下記式(2−2)で表される芳香族ヒドロキシ化合物である、[7]に記載の膜形成用組成物。
[9]
前記多環ポリフェノール樹脂が、架橋反応性のある化合物に由来する変性部分をさらに有する、[1]〜[8]のいずれかに記載の膜形成用組成物。
[10]
前記架橋反応性のある化合物が、アルデヒド類又はケトン類である、[9]に記載の膜形成用組成物。
[11]
前記多環ポリフェノール樹脂の重量平均分子量が400〜100000である、[1]〜[10]のいずれかに記載の膜形成用組成物。
[12]
前記R1が、RA−RBで表される基であり、ここで、当該RAはメチン基であり、当該RBは置換基を有していてもよい炭素数が6〜30のアリール基である、[2]〜[11]のいずれかに記載の膜形成用組成物。
[13]
前記式(1B)中のAが、縮合環である、[1]〜[12]のいずれかに記載の膜形成用組成物。
[14]
[1]〜[13]のいずれかに記載の膜形成用組成物からなる、レジスト組成物。
[15]
溶媒、酸発生剤及び酸拡散制御剤からなる群より選択される少なくとも1つをさらに含有する、[14]に記載のレジスト組成物。
[16]
[14]又は[15]に記載のレジスト組成物を用いて、基板上にレジスト膜を形成する工程と、
形成された前記レジスト膜の少なくとも一部を露光する工程と、
露光した前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程と、
を含む、レジストパターン形成方法。
[17]
[1]〜[13]のいずれかに記載の膜形成用組成物と、ジアゾナフトキノン光活性化合物と、溶媒と、を含有する感放射線性組成物であって、
前記溶媒の含有量が、前記感放射線性組成物の総量100質量%に対して20〜99質量%であり、
前記溶媒以外の固形分の含有量が、前記感放射線性組成物の総量100質量%に対して1〜80質量%である、感放射線性組成物。
[18]
前記固形分100質量%に対する、前記前記多環ポリフェノール樹脂と、前記ジアゾナフトキノン光活性化合物と、その他の任意成分と、の含有量比が、多環ポリフェノール樹脂/ジアゾナフトキノン光活性化合物/その他の任意成分として、1〜99質量%/99〜1質量%/0〜98質量%である、[17]に記載の感放射線性組成物。
[19]
スピンコートによりアモルファス膜を形成することができる、[17]又は[18]に記載の感放射線性組成物。
[20]
[17]〜[19]のいずれかに記載の感放射線性組成物を用いて、基板上にアモルファス膜を形成する工程を含む、アモルファス膜の製造方法。
[21]
[17]〜[19]のいずれかに記載の感放射線性組成物を用いて、基板上にレジスト膜を形成する工程と、
形成された前記レジスト膜の少なくとも一部を露光する工程と、
露光した前記レジスト膜を現像して、レジストパターンを形成する工程を含む、レジストパターン形成方法。
[22]
[1]〜[13]のいずれかに記載の膜形成用組成物からなる、リソグラフィー用下層膜形成用組成物。
[23]
溶媒、酸発生剤及び架橋剤からなる群より選択される少なくとも1つをさらに含有する、[22]に記載のリソグラフィー用下層膜形成用組成物。
[24]
[22]又は[23]に記載のリソグラフィー用下層膜形成用組成物を用いて、基板上に下層膜を形成する工程を含む、リソグラフィー用下層膜の製造方法。
[25]
[22]又は[23]に記載のリソグラフィー用下層膜形成用組成物を用いて、基板上に、下層膜を形成する工程と、
前記下層膜上に、少なくとも1層のフォトレジスト層を形成する工程と、
前記フォトレジスト層の所定の領域に放射線を照射し、現像してレジストパターンを形成する工程と、
を有する、レジストパターン形成方法。
[26]
[22]又は[23]に記載のリソグラフィー用下層膜形成用組成物を用いて、基板上に下層膜を形成する工程と、
前記下層膜上に、珪素原子を含有するレジスト中間層膜材料を用いて中間層膜を形成する工程と、
前記中間層膜上に、少なくとも1層のフォトレジスト層を形成する工程と、
前記フォトレジスト層の所定の領域に放射線を照射し、現像してレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして前記中間層膜をエッチングして、中間層膜パターンを形成する工程と、
前記中間層膜パターンをエッチングマスクとして前記下層膜をエッチングして、下層膜パターンを形成する工程と、
前記下層膜パターンをエッチングマスクとして前記基板をエッチングして、前記基板にパターンを形成する工程と、
を有する、回路パターン形成方法。
[27]
[1]〜[13]のいずれかに記載の膜形成用組成物からなる、光学部材形成用組成物。
[28]
溶媒、酸発生剤及び架橋剤からなる群より選択される少なくとも1つをさらに含有する、[27]に記載の光学部材形成用組成物。
本実施形態の膜形成用組成物は、多環ポリフェノール樹脂を含有する。本実施形態における多環ポリフェノール樹脂は、式(1A)及び式(1B)で表される芳香族ヒドロキシ化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種のモノマー由来の繰り返し単位を有する多環ポリフェノール樹脂であって、前記繰り返し単位同士が、芳香環同士の直接結合によって連結している。本実施形態の膜形成用組成物は、このように構成されていることから、優れた耐熱性及びエッチング耐性を発揮できる。
本実施形態における多環ポリフェノール樹脂は、以下に限定されないが、典型的には、下記(1)〜(4)の特性を有する。
(1)本実施形態における多環ポリフェノール樹脂は、有機溶媒(特に安全溶媒)に対する優れた溶解性を有する。このため、例えば、本実施形態における多環ポリフェノール樹脂をリソグラフィー用膜形成材料として用いると、スピンコート法やスクリーン印刷等の湿式プロセスによりリソグラフィー用膜を形成できる。
(2)本実施形態における多環ポリフェノール樹脂では、炭素濃度が比較的高く、酸素濃度が比較的低い。また、分子中にフェノール性水酸基を有するため、硬化剤との反応による硬化物の形成に有用であるが、単独でも高温ベーク時にフェノール性水酸基が架橋反応することにより硬化物を形成できる。これらに起因して、本実施形態における多環ポリフェノール樹脂は、高い耐熱性を発現でき、リソグラフィー用膜形成材料として用いると、高温ベーク時の膜の劣化が抑制され、酸素プラズマエッチング等に対するエッチング耐性に優れたリソグラフィー用膜を形成できる。
(3)本実施形態における多環ポリフェノール樹脂は、上記のように、高い耐熱性及びエッチング耐性を発現できるとともに、レジスト層やレジスト中間層膜材料との密着性に優れる。このため、リソグラフィー用膜形成材料として用いると、レジストパターン形成性に優れたリソグラフィー用膜を形成できる。なお、ここでいう「レジストパターン形成性」とは、レジストパターン形状に大きな欠陥が見られず、解像性及び感度ともに優れる性質をいう。
(4)本実施形態における多環ポリフェノール樹脂は、芳香環密度が高いため高屈折率であり、また低温から高温までの広範囲の熱処理によっても着色が抑制され、透明性に優れることから、各種光学部品形成材料としても有用である。
式(1A)中、Xは酸素原子、硫黄原子、単結合又は無架橋であることを示す。Xとしては、耐熱性の観点から、酸素原子が好ましい。
炭素数1〜60の2n価の基とは、例えば、2n価の炭化水素基であり、当該炭化水素基は、置換基として、後述する種々の官能基を有するものであってもよい。また、2n価の炭化水素基は、n=1のときには、炭素数1〜60のアルキレン基、n=2のときには、炭素数1〜60のアルカンテトライル基、n=3のときには、炭素数2〜60のアルカンヘキサイル基、n=4のときには、炭素数3〜60のアルカンオクタイル基のことを示す。該2n価の炭化水素基としては、例えば、2n+1価の炭化水素基と、直鎖状炭化水素基、分岐状炭化水素基又は脂環式炭化水素基とが結合した基等が挙げられる。ここで、脂環式炭化水素基については、有橋脂環式炭化水素基も含まれる。
2n+1価の炭化水素基としては、以下に限定されないが、例えば、3価のメチン基、エチン基等が挙げられる。
また、前記2n価の炭化水素基は、二重結合、ヘテロ原子及び/又は炭素数6〜59のアリール基を有していてもよい。なお、Yはフルオレンやベンゾフルオレン等のフルオレン骨格を有する化合物に由来する基を含んでいてもよいが、本明細書中、「アリール基」との用語は、フルオレンやベンゾフルオレン等のフルオレン骨格を有する化合物に由来する基を含まないものとして用いる。
2n価の基に含まれ得る置換基であって、脂環式炭化水素基および炭素数6〜60の芳香族基としては、特に限定されないが、例えば、無置換のフェニル基、ナフタレン基、ビフェニル基、アントラシル基、ピレニル基、シクロヘキシル基、シクロドデシル基、ジシクロペンチル基、トリシクロデシル基、アダマンチル基、フェニレン基、ナフタレンジイル基、ビフェニルジイル基、アントラセンジイル基、ピレンジイル基、シクロヘキサンジイル基、シクロドデカンジイル基、ジシクロペンタンジイル基、トリシクロデカンジイル基、アダマンタンジイル基、ベンゼントリイル基、ナフタレントリイル基、ビフェニルトリイル基、アントラセントリイル基、ピレントリイル基、シクロヘキサントリイル基、シクロドデカントリイル基、ジシクロペンタントリイル基、トリシクロデカントリイル基、アダマンタントリイル基、ベンゼンテトライル基、ナフタレンテトライル基、ビフェニルテトライル基、アントラセンテトライル基、ピレンテトライル基、シクロヘキサンテトライル基、シクロドデカンテトライル基、ジシクロペンタンテトライル基、トリシクロデカンテトライル基、アダマンタンテトライル基等が挙げられる。
ここで、R0の少なくとも1つは水酸基である。
炭素数6〜40のアリール基としては、以下に限定されないが、例えば、フェニル基、ナフタレン基、ビフェニル基、アントラシル基、ピレニル基、ペリレン基等が挙げられる。
炭素数2〜40のアルケニル基としては、以下に限定されないが、例えば、エチニル基、プロペニル基、ブチニル基、ペンチニル基等が挙げられる。
炭素数2〜40のアルキニル基としては、以下に限定されないが、例えば、等が挙げられる。アセチレン基、エチニル基、
炭素数1〜40のアルコキシ基としては、以下に限定されないが、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペントキシ等が挙げられる。
以下、さらに、本実施形態における芳香族ヒドロキシ化合物の具体例を示すが、ここで列挙した限りではない。
m´は1〜7の整数であり、m´´は1〜5の整数である。ここで、R2の少なくとも1つは水酸基である。
以下、さらに、本実施形態における芳香族ヒドロキシ化合物の具体例を示すが、ここで列挙した限りではない。
以下、さらに、本実施形態における芳香族ヒドロキシ化合物の具体例を示すが、ここで列挙した限りではない。
以下、さらに、本実施形態における芳香族ヒドロキシ化合物の具体例を示すが、ここで列挙した限りではない。
以下、さらに、本実施形態における芳香族ヒドロキシ化合物の具体例を示すが、ここで列挙した限りではない。
以下、さらに、本実施形態における芳香族ヒドロキシ化合物の具体例を示すが、ここで列挙した限りではない。
以下、さらに、本実施形態における芳香族ヒドロキシ化合物の具体例を示すが、ここで列挙した限りではない。
m11は0〜6の整数であり、m12は0〜7の整数であり、すべてのm11及びm12が同時に0となることはない。
ここで、R5及びR6の少なくとも1つは水酸基である。
以下、さらに、本実施形態における芳香族ヒドロキシ化合物の具体例を示すが、ここで列挙した限りではない。
m5’は各々独立して0〜4の整数であり、m6’は各々独立して0〜5の整数であり、すべてのm5’及びm6’が同時に0となることはない。
ここで、R5及びR6の少なくとも1つは水酸基である。
以下、さらに、本実施形態における芳香族ヒドロキシ化合物の具体例を示すが、ここで列挙した限りではない。
m11は0〜6の整数であり、m12は0〜7の整数であり、すべてのm11及びm12が同時に0となることはない。
ここで、R5及びR6の少なくとも1つは水酸基である。
以下、さらに、本実施形態における芳香族ヒドロキシ化合物の具体例を示すが、ここで列挙した限りではない。
m5’は0〜4の整数であり、m6’は0〜5の整数であり、すべてのm5’及びm6’が同時に0となることはない。
ここで、R5及びR6の少なくとも1つは水酸基である。
また、上記Aは、上記した芳香族炭化水素環の他、ピリジン、ピロール、ピリダジン、チオフェン、イミダゾール、フラン、ピラゾール、オキサゾール、トリアゾール、チアゾールまたはこれらのベンゾ縮環体などのヘテロ環が挙げられる。
本実施形態において、上記Aは、芳香族炭化水素環、ヘテロ環であることが好ましく、より好ましくは芳香族炭化水素環である。
耐熱性の観点からは、フェノール性水酸基を有する芳香環のいずれか一つの炭素原子が芳香環同士の直接結合に関与することが好ましい。
本実施形態における多環ポリフェノール樹脂の質量平均分子量は、特に限定されないが、400〜100000の範囲であることが好ましく、500〜15000であることがより好ましく、3200〜12000であることがさらに好ましい。
質量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)は、その用途に応じて求められる比も異なることから、特にその範囲が限定されるものではないが、より均質な分子量を有するものとして、例えば、好ましいものは3.0以下の範囲のものが挙げられ、より好ましいものは1.05以上3.0以下の範囲のものが挙げられ、特に好ましいものとして1.05以上2.0未満のものが挙げられ、耐熱性の観点から一層好ましいものとして1.05以上1.5未満のものが挙げられる。
耐熱性の観点から、フェノール性水酸基を有する芳香環のいずれか一つの炭素原子が芳香環同士の直接結合に関与することが好ましい。
本実施形態における多環ポリフェノール樹脂の製造方法としては、以下に限定されないが、例えば、1種又は2種以上の前記芳香族ヒドロキシ化合物を酸化剤の存在下で重合させる工程を含むものとすることができる。
かかる工程を実施するに際しては、K. Matsumoto, Y. Shibasaki, S. Ando and M. Ueda, Polymer, 47, 3043 (2006)の内容を適宜参照することができる。すなわち、β−ナフトール型モノマーの酸化重合においては、そのモノマーに起因して一電子酸化されたラジカルがカップリングする酸化カップリング反応により、α-位のC−Cカップリングが選択的に生じるとされており、例えば、銅/ジアミン型触媒を用いることで、位置選択的重合を行うことができる。
本実施形態における酸化剤としては、酸化カップリング反応を生ずるものであれば特に限定されないが、銅、マンガン、鉄、コバルト、ルテニウム、鉛、ニッケル、銀、スズ、クロム若しくはパラジウムなどを含有する金属塩類、過酸化水素または過塩素酸類などの過酸化物、有機過酸化物が用いられる。これらの中でも銅、マンガン、鉄若しくはコバルトを含有する金属塩類又は金属錯体を好ましく用いることができる。
銅、マンガン、鉄、コバルト、ルテニウム、鉛、ニッケル、銀、スズ、クロム若しくはパラジウムなどの金属は、反応系中で還元することにより酸化剤として使用することもできる。これらは金属塩類に含まれる。
例えば、一般式(1A)で示される芳香族ヒドロキシ化合物を有機溶媒に溶解させ、さらに銅、マンガン又はコバルトを含有する金属塩類を添加し、例えば酸素又は酸素含有気体と反応させて酸化重合することにより、所望の多環ポリフェノール樹脂を得ることができる。
上記のような酸化重合による多環ポリフェノール樹脂の製造方法によれば、分子量制御が比較的容易であり、高分子量化に伴う原料モノマーや低分子成分を残さずに分子量分布の小さい樹脂を得ることができるため、高耐熱性や低昇華物の観点から優位となる傾向にある。
金属錯体としては、特に限定されず、公知のものを用いることができ。その具体例としては、以下に限定されないが、銅を含有する錯体触媒は、特公昭36−18692号、同40−13423号、特開昭49−490号等各公報に記載の触媒が挙げられ、マンガンを含有する錯体触媒は、特公昭40−30354号、同47−5111号、特開昭56−32523号、同57−44625号、同58−19329号、同60−83185号等各公報に記載の触媒が挙げられ、コバルトを含有する錯体触媒は、特公昭45−23555号公報に記載の触媒が挙げられる。
また、本実施形態の酸化反応は加圧下での反応とすることも可能であり、反応促進の観点から2kg/cm2〜15kg/cm2が好ましく、安全面と制御性の観点から3kg/cm2〜10kg/cm2がさらに好ましい。
前記精製方法によれば、樹脂に不純物として含まれ得る種々の金属の含有量を低減することができる。
より詳細には、前記樹脂を、水と任意に混和しない有機溶媒に溶解させて溶液(S)を得て、さらにその溶液(S)を酸性水溶液と接触させて抽出処理を行うことができる。これにより、上記溶液(S)に含まれる金属分を水相に移行させたのち、有機相と水相とを分離して金属含有量の低減された樹脂を得ることができる。
また、ここで用いる水は、本実施形態の目的に沿って、金属含有量の少ない水、例えば、イオン交換水等であることが好ましい。抽出処理は1回だけでもかまわないが、混合、静置、分離という操作を複数回繰り返して行うのも有効である。また、抽出処理における両者の使用割合や、温度、時間等の条件は特に限定されないが、先の酸性の水溶液との接触処理の場合と同様で構わない。
本実施形態に係る物質の精製方法によれば、上記樹脂中の種々の金属分の含有量を効果的に著しく低減することができる。これらの金属成分量は後述する実施例に記載の方法で測定することができる。
なお、本実施形態における「通液」とは、上記溶液がフィルターの外部から当該フィルターの内部を通過して再度フィルターの外部へと移動することを意味し、例えば、上記溶液を単にフィルターの表面で接触させる態様や、上記溶液を当該表面上で接触させつつイオン交換樹脂の外部で移動させる態様(すなわち、単に接触する態様)は除外される。
本実施形態におけるフィルター通液工程において、前記樹脂と溶媒とを含む溶液中の金属分の除去に用いられるフィルターは、通常、液体ろ過用として市販されているものを使用することができる。フィルターの濾過精度は特に限定されないが、フィルターの公称孔径は0.2μm以下であることが好ましく、より好ましくは0.2μm未満であり、さらに好ましくは0.1μm以下であり、よりさらに好ましくは0.1μm未満であり、一層好ましくは0.05μm以下である。また、フィルターの公称孔径の下限値は、特に限定されないが、通常、0.005μmである。ここでいう公称孔径とは、フィルターの分離性能を示す名目上の孔径であり、例えば、バブルポイント試験、水銀圧入法試験、標準粒子補足試験など、フィルターの製造元により決められた試験法により決定される孔径である。市販品を用いた場合、製造元のカタログデータに記載の値である。公称孔径を0.2μm以下にすることで、溶液を1回フィルターに通液させた後の金属分の含有量を効果的に低減することができる。本実施形態においては、溶液の各金属分の含有量をより低減させるために、フィルター通液工程を2回以上行ってもよい。
ポリオレフィン系フィルターとしては、以下に限定されないが、例えば、日本ポール(株)製のウルチプリーツPEクリーン、イオンクリーン、日本インテグリス(株)製のプロテゴシリーズ、マイクロガードプラスHC10、オプチマイザーD等を挙げることができる。
ポリエステル系フィルターとしては、以下に限定されないが、例えば、セントラルフィルター工業(株)製のジェラフローDFE、日本フィルター(株)製のブリーツタイプPMC等を挙げることができる。
ポリアクリロニトリル系フィルターとしては、以下に限定されないが、例えば、アドバンテック東洋(株)製のウルトラフィルターAIP−0013D、ACP−0013D、ACP−0053D等を挙げることができる。
フッ素樹脂系フィルターとしては、以下に限定されないが、例えば、日本ポール(株)製のエンフロンHTPFR、スリーエム(株)製のライフシュアFAシリーズ等を挙げることができる。
これらのフィルターはそれぞれ単独で用いても2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
イオン交換体を含むフィルターとして、以下に限定されないが、例えば、日本インテグリス(株)製のプロテゴシリーズ、倉敷繊維加工(株)製のクラングラフト等を挙げることができる。
また、ポリアミドポリアミンエピクロロヒドリンカチオン樹脂などの正のゼータ電位を有する物質を含むフィルターとしては(以下、商標)、以下に限定されないが、例えば、スリーエム(株)製ゼータプラス40QSHやゼータプラス020GN、あるいはライフアシュアEFシリーズ等が挙げられる。
溶媒の具体例としては、特に限定されないが、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒;プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のセロソルブ系溶媒;乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソアミル、乳酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、ヒドロキシイソ酪酸メチル等のエステル系溶媒;メタノール、エタノール、イソプロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール等のアルコール系溶媒;トルエン、キシレン、アニソール等の芳香族系炭化水素等が挙げられる。これらの溶媒は、1種を単独で、或いは2種以上を組み合わせて用いることができる。
本実施形態の膜形成用組成物は、上述した多環ポリフェノール樹脂を含有するものであるが、その具体的な用途に応じて様々な組成とすることができ、その用途ないし組成に応じ、以下では「レジスト組成物」、「感放射線性組成物」、「リソグラフィー用下層膜形成用組成物」と称する場合がある。
本実施形態のレジスト組成物は、本実施形態の膜形成用組成物からなる。すなわち、本実施形態のレジスト組成物は、本実施形態における多環ポリフェノール樹脂を必須成分として含有するものであり、レジスト材料として用いられることを考慮し、種々の任意成分をさらに含有することができる。具体的には、本実施形態のレジスト組成物は、溶媒、酸発生剤及び酸拡散制御剤からなる群より選択される少なくとも1つをさらに含有することが好ましい。
また、本実施形態のレジスト組成物が含みうる溶媒としては、特に限定されず、種々公知の有機溶媒を用いることができる。例えば、国際公開第2013/024778号に記載のものを用いることができる。これらの溶媒は、単独で又は2種以上を使用することができる。
本実施形態のレジスト組成物において、可視光線、紫外線、エキシマレーザー、電子線、極端紫外線(EUV)、X線及びイオンビームから選ばれるいずれかの放射線の照射により直接的又は間接的に酸を発生する酸発生剤(C)を一種以上含むことが好ましい。酸発生剤(C)は、特に限定されないが、例えば、国際公開第2013/024778号に記載のものを用いることができる。酸発生剤(C)は、単独で又は2種以上を使用することができる。
本実施形態において、酸架橋剤(G)を一種以上含むことが好ましい。酸架橋剤(G)とは、酸発生剤(C)から発生した酸の存在下で、成分(A)を分子内又は分子間架橋し得る化合物である。このような酸架橋剤(G)としては、例えば成分(A)を架橋し得る1種以上の基(以下、「架橋性基」という。)を有する化合物を挙げることができる。
本実施形態においては、放射線照射により酸発生剤から生じた酸のレジスト膜中における拡散を制御して、未露光領域での好ましくない化学反応を阻止する作用等を有する酸拡散制御剤(E)をレジスト組成物に配合してもよい。この様な酸拡散制御剤(E)を使用することにより、レジスト組成物の貯蔵安定性が向上する。また解像度が向上するとともに、放射線照射前の引き置き時間、放射線照射後の引き置き時間の変動によるレジストパターンの線幅変化を抑えることができ、プロセス安定性に極めて優れたものとなる。このような酸拡散制御剤(E)としては、特に限定されないが、例えば、窒素原子含有塩基性化合物、塩基性スルホニウム化合物、塩基性ヨードニウム化合物等の放射線分解性塩基性化合物が挙げられる。
本実施形態のレジスト組成物には、その他の成分(F)として、必要に応じて、溶解促進剤、溶解制御剤、増感剤、界面活性剤及び有機カルボン酸又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体等の各種添加剤を1種又は2種以上添加することができる。
低分子量溶解促進剤は、本実施形態における多環ポリフェノール樹脂の現像液に対する溶解性が低すぎる場合に、その溶解性を高めて、現像時の上記化合物の溶解速度を適度に増大させる作用を有する成分であり、必要に応じて、使用することができる。上記溶解促進剤としては、例えば、低分子量のフェノール性化合物を挙げることができ、例えば、ビスフェノール類、トリス(ヒドロキシフェニル)メタン等を挙げることができる。これらの溶解促進剤は、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
溶解制御剤は、本実施形態における多環ポリフェノール樹脂の現像液に対する溶解性が高すぎる場合に、その溶解性を制御して現像時の溶解速度を適度に減少させる作用を有する成分である。このような溶解制御剤としては、レジスト被膜の焼成、放射線照射、現像等の工程において化学変化しないものが好ましい。
溶解制御剤の配合量は、使用する上記化合物の種類に応じて適宜調節されるが、固形成分全重量の0〜49質量%が好ましく、0〜5質量%がより好ましく、0〜1質量%がさらに好ましく、0質量%が特に好ましい。
増感剤は、照射された放射線のエネルギーを吸収して、そのエネルギーを酸発生剤(C)に伝達し、それにより酸の生成量を増加する作用を有し、レジストの見掛けの感度を向上させる成分である。このような増感剤としては、例えば、ベンゾフェノン類、ビアセチル類、ピレン類、フェノチアジン類、フルオレン類等を挙げることができるが、特に限定はされない。これらの増感剤は、単独で又は2種以上を使用することができる。
界面活性剤は本実施形態のレジスト組成物の塗布性やストリエーション、レジストの現像性等を改良する作用を有する成分である。このような界面活性剤はアニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤あるいは両性界面活性剤のいずれでもよい。好ましい界面活性剤はノニオン系界面活性剤である。ノニオン系界面活性剤は、レジスト組成物の製造に用いる溶媒との親和性がよく、より効果がある。ノニオン系界面活性剤の例としては、ポリオキシエチレン高級アルキルエーテル類、ポリオキシエチレン高級アルキルフェニルエーテル類、ポリエチレングリコールの高級脂肪酸ジエステル類等が挙げられるが、特に限定されない。市販品としては、特に限定されないが、以下商品名で、例えば、エフトップ(ジェムコ社製)、メガファック(大日本インキ化学工業社製)、フロラード(住友スリーエム社製)、アサヒガード、サーフロン(以上、旭硝子社製)、ペポール(東邦化学工業社製)、KP(信越化学工業社製)、ポリフロー(共栄社油脂化学工業社製)等を挙げることができる。
感度劣化防止又はレジストパターン形状、引き置き安定性等の向上の目的で、さらに任意の成分として、有機カルボン酸又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体を含有させることができる。なお、有機カルボン酸又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体は、酸拡散制御剤と併用することもできるし、単独で用いてもよい。有機カルボン酸としては、例えば、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、安息香酸、サリチル酸などが好適である。リンのオキソ酸若しくはその誘導体としては、リン酸、リン酸ジ−n−ブチルエステル、リン酸ジフェニルエステルなどのリン酸又はそれらのエステルなどの誘導体、ホスホン酸、ホスホン酸ジメチルエステル、ホスホン酸ジ−n−ブチルエステル、フェニルホスホン酸、ホスホン酸ジフェニルエステル、ホスホン酸ジベンジルエステル等のホスホン酸又はそれらのエステルなどの誘導体、ホスフィン酸、フェニルホスフィン酸などのホスフィン酸及びそれらのエステルなどの誘導体が挙げられ、これらの中で特にホスホン酸が好ましい。
さらに、本実施形態のレジスト組成物には、必要に応じて、上記溶解制御剤、増感剤、、界面活性剤、及び有機カルボン酸又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体以外の添加剤を1種又は2種以上配合することができる。そのような添加剤としては、例えば、染料、顔料、及び接着助剤等が挙げられる。例えば、染料又は顔料を配合すると、露光部の潜像を可視化させて、露光時のハレーションの影響を緩和できるので好ましい。また、接着助剤を配合すると、基板との接着性を改善することができるので好ましい。さらに、他の添加剤としては、特に限定されないが、例えば、ハレーション防止剤、保存安定剤、消泡剤、形状改良剤等、具体的には4−ヒドロキシ−4’−メチルカルコン等を挙げることができる。
本実施形態のレジスト組成物において、本実施形態における多環ポリフェノール樹脂(成分(A))の含有量は、特に限定されないが、固形成分の全質量(多環ポリフェノール樹脂(A)、酸発生剤(C)、酸架橋剤(G)、酸拡散制御剤(E)及びその他の成分(F)(「任意成分(F)」とも記す。)などの任意に使用される成分を含む固形成分の総和、以下レジスト組成物について同様。)の50〜99.4質量%であることが好ましく、より好ましくは55〜90質量%、さらに好ましくは60〜80質量%、特に好ましくは60〜70質量%である。上記含有量の場合、解像度が一層向上し、ラインエッジラフネス(LER)が一層小さくなる傾向にある。
本実施形態のレジスト組成物は、スピンコートによりアモルファス膜を形成することができる。また、一般的な半導体製造プロセスに適用することができる。用いる現像液の種類によって、ポジ型レジストパターン及びネガ型レジストパターンのいずれかを作り分けることができる。
本実施形態の感放射線性組成物は、本実施形態の膜形成用組成物と、ジアゾナフトキノン光活性化合物(B)と、溶媒と、を含有する感放射線性組成物であって、前記溶媒の含有量が、前記感放射線性組成物の総量100質量%に対して、20〜99質量%であり、前記溶媒以外の成分の含有量が、前記感放射線性組成物の総量100質量%に対して、1〜80質量%である。すなわち、本実施形態の感放射線性組成物は、本実施形態における多環ポリフェノール樹脂と、ジアゾナフトキノン光活性化合物(B)と、溶媒とを必須成分として含有するものであり、感放射線性であることを考慮し、種々の任意成分をさらに含有することができる。
本実施形態の感放射線性組成物に含まれるジアゾナフトキノン光活性化合物(B)は、ポリマー性及び非ポリマー性ジアゾナフトキノン光活性化合物を含む、ジアゾナフトキノン物質であり、一般にポジ型レジスト組成物において、感光性成分(感光剤)として用いられているものであれば特に限定されず、1種又は2種以上を任意に選択して用いることができる。
本実施形態の感放射線性組成物に用いることにできる溶媒としては、特に限定されないが、例えば、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メチルエーテル、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2−ヘプタノン、アニソール、酢酸ブチル、プロピオン酸エチル、及び乳酸エチルが挙げられる。このなかでも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メチルエーテル、シクロヘキサノンが好ましい、溶媒は、1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
本実施形態の感放射線性組成物は、スピンコートによりアモルファス膜を形成することができる。また、一般的な半導体製造プロセスに適用することができる。用いる現像液の種類によって、ポジ型レジストパターン及びネガ型レジストパターンのいずれかを作り分けることができる。
ネガ型レジストパターンの場合、本実施形態の感放射線性組成物をスピンコートして形成したアモルファス膜のKrFエキシマレーザー、極端紫外線、電子線又はX線等の放射線により照射した後、又は、20〜500℃で加熱した後の露光した部分の、23℃における現像液に対する溶解速度は、5Å/sec以下が好ましく、0.05〜5Å/secがより好ましく、0.0005〜5Å/secがさらに好ましい。当該溶解速度が5Å/sec以下であると現像液に不溶で、レジストとすることができる。また、0.0005Å/sec以上の溶解速度を有すると、解像性が向上する場合もある。これは、成分(A)の露光前後の溶解性の変化により、現像液に溶解する未露光部と、現像液に溶解しない露光部との界面のコントラストが大きくなるからと推測される。またLERの低減、ディフェクトの低減効果がある。
本実施形態の感放射線性組成物において、成分(A)の含有量は、固形成分全重量(成分(A)、ジアゾナフトキノン光活性化合物(B)及びその他の成分(D)などの任意に使用される固形成分の総和、感放射線性組成物について以下同様。)に対して、好ましくは1〜99質量%であり、より好ましくは5〜95質量%、さらに好ましくは10〜90質量%、特に好ましくは25〜75質量%である。本実施形態の感放射線性組成物は、成分(A)の含有量が上記範囲内であると、高感度でラフネスの小さなパターンを得ることができる。
本実施形態の感放射線性組成物には、必要に応じて、溶媒、成分(A)及びジアゾナフトキノン光活性化合物(B)以外の成分として、上述の酸発生剤、酸架橋剤、酸拡散制御剤、溶解促進剤、溶解制御剤、増感剤、界面活性剤、有機カルボン酸又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体等の各種添加剤を1種又は2種以上添加することができる。なお、本実施形態の感放射線性組成物に関して、その他の成分(D)を任意成分(D)ということがある。
本実施形態のアモルファス膜の製造方法は、上記感放射線性組成物を用いて、基板上にアモルファス膜を形成する工程を含む。
本実施形態において、レジストパターンは、本実施形態のレジスト組成物を用いるか、あるいは、本実施形態の感放射線性組成物を用いることにより、形成することができる。
本実施形態のレジスト組成物を用いたレジストパターンの形成方法は、上述した本実施形態のレジスト組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成する工程と、形成されたレジスト膜の少なくとも一部を露光する工程と、露光した前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程とを備える。本実施形態におけるレジストパターンは多層プロセスにおける上層レジストとして形成することもできる。
本実施形態の感放射線性組成物を用いたレジストパターン形成方法は、上記感放射線性組成物を用いて、基板上にレジスト膜を形成する工程と、形成された前記レジスト膜の少なくとも一部を露光する工程と、露光した前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程と、を含む。なお、詳細には以下の、レジスト組成物を用いたレジストパターン形成方法と同様の操作とすることができる。
レジストパターンを形成する方法としては、特に限定されないが、例えば、以下の方法が挙げられる。まず、従来公知の基板上に上記本実施形態のレジスト組成物を、回転塗布、流延塗布、ロール塗布等の塗布手段によって塗布することによりレジスト膜を形成する。従来公知の基板とは、特に限定されず、例えば、電子部品用の基板や、これに所定の配線パターンが形成されたもの等を例表することができる。より具体的には、特に限定されないが、例えば、シリコンウェハー、銅、クロム、鉄、アルミニウム等の金属製の基板や、ガラス基板等が挙げられる。配線パターンの材料としては、特に限定されないが、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル、金等が挙げられる。また必要に応じて、前述基板上に無機系及び/又は有機系の膜が設けられたものであってもよい。無機系の膜としては、特に限定されないが、例えば、無機反射防止膜(無機BARC)が挙げられる。有機系の膜としては、特に限定されないが、例えば、有機反射防止膜(有機BARC)が挙げられる。ヘキサメチレンジシラザン等による表面処理を行ってもよい。
本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物は、膜形成用組成物からなるものである。すなわち、本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物は、本実施形態における多環ポリフェノール樹脂を必須成分として含有するものであり、リソグラフィー用下層膜形成材料として用いられることを考慮し、種々の任意成分をさらに含有することができる。具体的には、本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物は、溶媒、酸発生剤及び架橋剤からなる群より選択される少なくとも1つをさらに含有することが好ましい。
本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物において用いられる溶媒としては、上述した成分(A)が少なくとも溶解するものであれば、公知のものを適宜用いることができる。
本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物は、インターミキシングを抑制する等の観点から、必要に応じて架橋剤を含有していてもよい。本実施形態で使用可能な架橋剤としては、特に限定されないが、例えば、国際公開第2013/024779号や国際公開第2018/016614号に記載のものを用いることができる。なお、本実施形態において、架橋剤は、単独で又は2種以上を使用することができる。
本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物には、必要に応じて架橋、硬化反応を促進させるための架橋促進剤を用いることができる。
本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物には、必要に応じてラジカル重合開始剤を配合することができる。ラジカル重合開始剤としては、光によりラジカル重合を開始させる光重合開始剤であってもよいし、熱によりラジカル重合を開始させる熱重合開始剤であってもよい。ラジカル重合開始剤としては、例えば、ケトン系光重合開始剤、有機過酸化物系重合開始剤及びアゾ系重合開始剤からなる群より選ばれる少なくとも1種とすることができる。
本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物は、熱による架橋反応をさらに促進させるなどの観点から、必要に応じて酸発生剤を含有していてもよい。酸発生剤としては、熱分解によって酸を発生するもの、光照射によって酸を発生するものなどが知られているが、いずれのものも使用することができる。
さらに、本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物は、保存安定性を向上させる等の観点から、塩基性化合物を含有していてもよい。
また、本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物は、熱硬化性の付与や吸光度をコントロールする目的で、他の樹脂及び/又は化合物を含有していてもよい。このような他の樹脂及び/又は化合物としては、例えば、ナフトール樹脂、キシレン樹脂ナフトール変性樹脂、ナフタレン樹脂のフェノール変性樹脂、ポリヒドロキシスチレン、ジシクロペンタジエン樹脂、(メタ)アクリレート、ジメタクリレート、トリメタクリレート、テトラメタクリレート、ビニルナフタレン、ポリアセナフチレンなどのナフタレン環、フェナントレンキノン、フルオレンなどのビフェニル環、チオフェン、インデンなどのヘテロ原子を有する複素環を含む樹脂や芳香族環を含まない樹脂;ロジン系樹脂、シクロデキストリン、アダマンタン(ポリ)オール、トリシクロデカン(ポリ)オール及びそれらの誘導体等の脂環構造を含む樹脂又は化合物等が挙げられるが、これらに特に限定されない。さらに、本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物は、公知の添加剤を含有していてもよい。上記公知の添加剤としては、以下に限定されないが、例えば、紫外線吸収剤、界面活性剤、着色剤、ノニオン系界面活性剤等が挙げられる。
本実施形態のリソグラフィー用下層膜の形成方法は、本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物を用いて、基板上に下層膜を形成する工程を含む。
本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物を用いたレジストパターン形成方法は、本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物を用いて、基板上に下層膜を形成する工程(A−1)と、前記下層膜上に、少なくとも1層のフォトレジスト層を形成する工程(A−2)と、前記フォトレジスト層の所定の領域に放射線を照射し、現像してレジストパターンを形成する工程(A−3)と、を有する。
本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物を用いた回路パターン形成方法は、本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物を用いて、基板上に下層膜を形成する工程(B−1)と、前記下層膜上に、珪素原子を含有するレジスト中間層膜材料を用いて中間層膜を形成する工程(B−2)と、前記中間層膜上に、少なくとも1層のフォトレジスト層を形成する工程(B−3)と、前記工程(B−3)の後、前記フォトレジスト層の所定の領域に放射線を照射し、現像してレジストパターンを形成する工程(B−4)と、前記工程(B−4)の後、前記レジストパターンをマスクとして前記中間層膜をエッチングして、中間層膜パターンを形成する工程(B−5)と、得られた中間層膜パターンをエッチングマスクとして前記下層膜をエッチングして、下層膜パターンを形成する工程(B−6)と、得られた下層膜パターンをエッチングマスクとして基板をエッチングすることで基板にパターンを形成する工程(B−7)と、を有する。
なお、本実施形態の膜形成用組成物を用いてレジスト永久膜を作製することもできる、本実施形態の膜形成用組成物を基材等に塗布してなるレジスト永久膜は、必要に応じてレジストパターンを形成した後、最終製品にも残存する永久膜として好適である。永久膜の具体例としては、特に限定されないが、例えば、半導体デバイス関係では、ソルダーレジスト、パッケージ材、アンダーフィル材、回路素子等のパッケージ接着層や集積回路素子と回路基板の接着層、薄型ディスプレー関連では、薄膜トランジスタ保護膜、液晶カラーフィルター保護膜、ブラックマトリクス、スペーサーなどが挙げられる。特に、本実施形態の膜形成用組成物からなる永久膜は、耐熱性や耐湿性に優れている上に昇華成分による汚染性が少ないという非常に優れた利点も有する。特に表示材料において、重要な汚染による画質劣化の少ない高感度、高耐熱、吸湿信頼性を兼ね備えた材料となる。
本実施形態の膜形成用組成物は、光学部品形成用として使用することもできる。すなわち、本実施形態の光学部品形成用組成物は、本実施形態の膜形成用組成物を含有するものである。換言すると、本実施形態の光学部品形成用組成物は、本実施形態における多環ポリフェノール樹脂を必須成分として含有するものである。ここで、「光学部品」とは、フィルム状、シート状の部品の他、プラスチックレンズ(プリズムレンズ、レンチキュラーレンズ、マイクロレンズ、フレネルレンズ、視野角制御レンズ、コントラスト向上レンズ等)、位相差フィルム、電磁波シールド用フィルム、プリズム、光ファイバー、フレキシブルプリント配線用ソルダーレジスト、メッキレジスト、多層プリント配線板用層間絶縁膜、感光性光導波路をいう。本実施形態における多環ポリフェノール樹脂はこれら光学部品形成用途に有用である。本実施形態の光学部品形成用組成物は、光学部品形成材料として用いられることを考慮し、種々の任意成分をさらに含有することができる。具体的には、本実施形態の光学部品形成用組成物は、溶媒、酸発生剤及び架橋剤からなる群より選択される少なくとも1つをさらに含有することが好ましい。溶媒、酸発生剤及び架橋剤として使用し得る具体例としては、前述した本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物に含まれ得る各成分と同様とすることができ、その配合比としても、具体的な用途を考慮して適宜設定することができる。
1H−NMR測定については、Bruker社製「Advance600II spectrometer」を用いて、次の条件にて行った。
周波数:400MHz
溶媒:d6−DMSO
内部標準:TMS
測定温度:23℃
多環ポリフェノール樹脂の分子量は、Water社製Acquity UPLC/MALDI−Synapt HDMSを用いて、LC−MS分析により測定した。
<ポリスチレン換算分子量>
ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)分析により、ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)を求め、分散度(Mw/Mn)を求めた。
装置:Shodex GPC−101型(昭和電工(株)製)
カラム:KF−80M×3
溶離液:THF 1mL/min
温度:40℃
エスアイアイ・ナノテクノロジー社製EXSTAR6000TG/DTA装置を使用し、試料約5mgをアルミニウム製非密封容器に入れ、窒素ガス(30mL/min)気流中昇温速度10℃/minで700℃まで昇温した。その際、5重量%の熱減量が観測される温度を熱分解温度(Tg)とし、以下の基準で耐熱性を評価した。
評価A:熱分解温度が450℃以上
評価B:熱分解温度が300℃以上
評価C:熱分解温度が300℃未満
多環ポリフェノール樹脂のを使用して作成した樹脂膜の膜厚は干渉膜厚計「OPTM−A1」(大塚電子社製)により測定した。
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積500mLの容器に、2,6−ジヒドロキシナフタレン(関東化学社製試薬)を16.8g(105mmol)と、フタル酸モノブチル銅を10.1g(20mmol)とを仕込み、溶媒として1−ブタノールを30mL加えて、反応液を110℃で6時間撹拌して反応を行った。冷却後に析出物を濾過し、得られた粗体を酢酸エチル100mLに溶解させた。次に塩酸5mLを加え、室温で攪拌後、炭酸水素ナトリウムで中和処理を行った。酢酸エチル溶液を濃縮し、メタノール200mLを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。得られた固形物を乾燥させることにより、下記式で表される構造を有する目的樹脂(R−DHN)27.3gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:3578、Mw:4793、Mw/Mn:1.34であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.7〜9.8(2H,O−H)、7.0〜7.9(4H,Ph−H)
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積500mLの容器に、2,7−ジヒドロキシナフタレン(関東化学社製試薬)を16.8g(105mmol)と、フタル酸モノブチル銅を15.2g(30mmol)とを仕込み、溶媒として1−ブタノールを40mL加えて、反応液を110℃で6時間撹拌して反応を行った。冷却後に析出物を濾過し、得られた粗体を酢酸エチル100mLに溶解させた。次に塩酸5mLを加え、室温で攪拌後、炭酸水素ナトリウムで中和処理を行った。酢酸エチル溶液を濃縮し、メタノール200mLを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。得られた固形物を乾燥させることにより、下記式で表される構造を有する目的樹脂(R−2,7DHN)24.7gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:2832、Mw:3476、Mw/Mn:1.23であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.7〜9.8(2H,O−H)、7.0〜7.9(4H,Ph−H)
合成例1−2の2,7−ジヒドロキシナフタレン(関東化学社製試薬)を2,3−ジヒドロキシナフタレン(関東化学社製試薬)に変更した以外は合成例1−2と同様にして実施し、下記式で表される構造を有する目的樹脂(R−2,3DHN)29.2gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:3124、Mw:4433、Mw/Mn:1.42であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.5〜9.6(2H,O−H)、7.0〜7.9(4H,Ph−H)
合成例1−2の2,7−ジヒドロキシナフタレン(関東化学社製試薬)を1,5−ジヒドロキシナフタレン(関東化学社製試薬)に変更した以外は合成例1−2と同様にして実施し、下記式で表される構造を有する目的樹脂(R−1,5DHN)25.8gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:2988、Mw:3773、Mw/Mn:1.26であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.8〜9.9(2H,O−H)、7.1〜8.0(4H,Ph−H)
合成例1−2の2,7−ジヒドロキシナフタレン(関東化学社製試薬)を1,6−ジヒドロキシナフタレン(関東化学社製試薬)に変更した以外は合成例1−2と同様にして実施し、下記式で表される構造を有する目的樹脂(R−1,6DHN)23.2gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:2687、Mw:3693、Mw/Mn:1.37であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.8〜9.9(2H,O−H)、6.8〜7.9(4H,Ph−H)
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積500mLの容器に、6,6’−(9H−フルオレン−9,9−ジイル)ビス(2−ナフトール)(関東化学社製試薬)を47.3g(105mmol)、2,6−ジヒドロキシナフタレン(関東化学社製試薬)を16.8g(105mmol)、フタル酸モノブチル銅を10.1g(20mmol)とを仕込み、溶媒として4−ブチロラクトンを120mL加えて、反応液を120℃で8時間撹拌して反応を行った。冷却後に析出物を濾過し、得られた粗体を酢酸エチル150mLに溶解させた。次に塩酸5mLを加え、室温で攪拌後、炭酸水素ナトリウムで中和処理を行った。酢酸エチル溶液を濃縮し、蒸留水300mLを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。得られた固形物を乾燥させることにより、下記式で表される構造を有する目的樹脂(R−FLBNDHN)51.6gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:4128、Mw:5493、Mw/Mn:1.33であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.7〜9.9(2H,O−H)、9.1〜9.3(2H,O−H)、7.1〜8.0(22H,Ph−H)
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積500mLの容器に、4,4−ビフェノール(関東化学社製試薬)を19.2g(105mmol)と、フタル酸モノブチル銅を10.1g(20mmol)とを仕込み、溶媒として4−ブチロラクトンを80mL加えて、反応液を120℃で6時間撹拌して反応を行った。冷却後に析出物を濾過し、得られた粗体を酢酸エチル100mLに溶解させた。次に塩酸5mLを加え、室温で攪拌後、炭酸水素ナトリウムで中和処理を行った。酢酸エチル溶液を濃縮し、メタノール200mLを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。得られた固形物を乾燥させることにより、下記式で表される構造を有する目的樹脂(R−BiF)21.2gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:4128、Mw:5493、Mw/Mn:1.33であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.1〜9.3(2H,O−H)、7.1〜8.2(6H,Ph−H)
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積500mLの容器に、1,4−ジヒドロキシベンゼン(関東化学社製試薬)20.0g(200mmol)と、4−ビフェニルアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)18.2g(100mmol)と、1,4−ジオキサン100mLとを仕込み、95%の硫酸5mLを加えて、100℃で6時間撹拌して反応を行った。次に、24%水酸化ナトリウム水溶液にて反応液を中和後、純水50gを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。得られた固形物を乾燥させた後、カラムクロマトによる分離精製を行うことにより、下記式で表される目的化合物(BisN−1)20.6gを得た。
なお、400MHz−1H−NMRにより以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
1H−NMR:(d−DMSO、内部標準TMS)
δ(ppm)9.4(2H,O−H)、7.2〜8.1(13H,Ph−H)、6.5(1H,C−H)
また、LC−MS分析により、分子量が下記化学構造相当の366.1であることが確認された。
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積500mLの容器に、BisN−1を38.0g(105mmol)と、フタル酸モノブチル銅を10.1g(20mmol)仕込み、溶媒として1−ブタノールを100mL加えて、反応液を100℃で6時間撹拌して反応を行った。冷却後に析出物を濾過し、得られた粗体を酢酸エチル100mLに溶解させた。次に塩酸5mLを加え、室温で攪拌後、炭酸水素ナトリウムで中和処理を行った。酢酸エチル溶液を濃縮し、メタノール200mLを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。得られた固形物を乾燥させることにより、下記式で表される構造を有する目的樹脂(RBisN−1)28.2gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:3762、Mw:4905、Mw/Mn:1.30であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.3〜9.6(2H,O−H)、7.2〜8.7(17H,Ph−H)、6.8(1H,C−H)
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積500mLの容器に、2,6−ナフタレンジオール(シグマ−アルドリッチ社製試薬)32.0g(20mmol)と、4−ビフェニルアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)18.2g(100mmol)と、1,4−ジオキサン200mLとを仕込み、95%の硫酸10mLを加えて、100℃で6時間撹拌して反応を行った。次に、24%水酸化ナトリウム水溶液にて反応液を中和し、純水100gを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。得られた固形物を乾燥させた後、カラムクロマトによる分離精製を行うことにより、下記式で表される目的化合物(BisN−2)25.5gを得た。
なお、400MHz−1H−NMRにより以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。また、2,6−ジヒドロキシナフトールの置換位置が1位であることは、3位と4位のプロトンのシグナルがダブレットであることから確認した。
1H−NMR:(d−DMSO、内部標準TMS)
δ(ppm)9.7(2H,O−H)、7.2〜8.5(19H,Ph−H)、6.6(1H,C−H)
また、LC−MS分析により、分子量が下記化学構造相当の466.5であることが確認された。
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積500mLの容器に、BisN−2を50g(105mmol)とフタル酸モノブチル銅を10.1g(20mmol)仕込み、溶媒として1−ブタノールを100mL加えて、反応液を100℃で6時間撹拌して反応を行った。冷却後に析出物を濾過し、得られた粗体を酢酸エチル100mLに溶解させた。次に塩酸5mLを加え、室温で攪拌後、炭酸水素ナトリウムで中和処理を行った。酢酸エチル溶液を濃縮し、メタノール200mLを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。得られた固形物を乾燥させることにより、下記式で表される構造を有する目的樹脂(RBisN−2)38.2gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:4232、Mw:5502、Mw/Mn:1.30であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.3〜9.7(2H,O−H)、7.2〜8.5(17H,Ph−H)、6.7〜6.9(1H,C−H)
攪拌機、内圧制御弁を備えたコンデンサー及びビュレット、および底面に気体をバブリングしながら投入できるガス投入ノズルを備えた内容積500mLの容器に、BisN−2を50g(105mmol)と酢酸銅を1.8g(10mmol)仕込み、溶媒として1−ブタノールを100mL加えた後、撹拌機で撹拌しながらN2ガスで酸素濃度が5%となるように希釈した気体をバブリング状態で500mL/分の速度で投入し、内圧が0.2MPaとなるように制御しながら反応液を100℃で6時間撹拌して反応を行った。冷却後に析出物を濾過して回収し、得られた粗体を酢酸エチル100mLに溶解させた。次に塩酸5mLを加え、室温で攪拌後、炭酸水素ナトリウムで中和処理を行った。酢酸エチル溶液を濃縮し、メタノール200mLを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。得られた固形物を乾燥させることにより、下記式で表される構造を有する目的樹脂(RBisN−3)36.5gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:8795、Mw:10444、Mw/Mn:1.19であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.3〜9.7(2H,O−H)、7.2〜8.5(17H,Ph−H)、6.7〜6.9(1H,C−H)
攪拌機、内圧制御弁を備えたコンデンサー及びビュレット、および底面に気体をバブリングしながら投入できるガス投入ノズルを備えた内容積500mLの容器に、BisN−2を50g(105mmol)とフタル酸モノブチル銅を1.1g(2mmol)仕込み、溶媒として1−ブタノールを100mL加えた後、撹拌機で撹拌しながらN2ガスで酸素濃度が5%となるように希釈した気体をバブリング状態で50mL/分の速度で投入し、内圧が0.5MPaとなるように内圧制御弁を制御しながら反応液を100℃で6時間撹拌して反応を行った。冷却後に析出物を濾過して回収し、得られた粗体を酢酸エチル100mLに溶解させた。次に塩酸5mLを加え、室温で攪拌後、炭酸水素ナトリウムで中和処理を行った。酢酸エチル溶液を濃縮し、メタノール200mLを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。得られた固形物を乾燥させることにより、下記式で表される構造を有する目的樹脂(RBisN−4)37.1gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:9354、Mw:11298、Mw/Mn:1.21であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.3〜9.7(2H,O−H)、7.2〜8.5(17H,Ph−H)、6.7〜6.9(1H,C−H)
合成例4の4−ビフェニルアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)18.2g(100mmol)を4−トルイルアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)9.1g(100mmol)に変更したこと以外は合成例4と同様の操作を行い、下記式で表される目的化合物(BisN−3)23.2gを得た。
なお、400MHz−1H−NMRにより以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。また、2,6−ジヒドロキシナフトールの置換位置が1位であることは、3位と4位のプロトンのシグナルがダブレットであることから確認した。
1H−NMR:(d−DMSO、内部標準TMS)
δ(ppm)9.7(2H,O−H)、7.2〜8.4(14H,Ph−H)、6.6(1H,C−H)、1.9(3H,C−H3)
また、LC−MS分析により、分子量が下記化学構造相当の404.1であることが確認された。
合成例4−1のBisN−2を合成例4Aで得られたBisN−5に変更したこと以外は合成例4−1と同様にして、下記式で表される構造を有する目的樹脂(RBisN−5)を32.1g得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:3452、Mw:4802、Mw/Mn:1.39であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.3〜9.7(2H,O−H)、7.2〜8.5(12H,Ph−H)、6.7〜6.9(1H,C−H)、1.9(3H,C−H3)
合成例4の4−ビフェニルアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)18.2g(100mmol)を4−シクロヘキシルベンズアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)18.8g(100mmol)に変更したこと以外は合成例4と同様の操作を行い、下記式で表される目的化合物(BisN−6)33.5gを得た。
なお、400MHz−1H−NMRにより以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。また、2,6−ジヒドロキシナフトールの置換位置が1位であることは、3位と4位のプロトンのシグナルがダブレットであることから確認した。
1H−NMR:(d−DMSO、内部標準TMS)
δ(ppm)9.7(2H,O−H)、7.2〜8.4(14H,Ph−H)、6.6(1H,C−H)、2.5〜2.6(6H,C6−H5)
また、LC−MS分析により、分子量が下記化学構造相当の472.2であることが確認された。
合成例4−1のBisN−2を合成例4Bで得られたBisN−6に変更したこと以外は合成例4−1と同様にして、下記式で表される構造を有する目的樹脂(RBisN−6)を40.4g得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:3672、Mw:5080、Mw/Mn:1.38であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.3〜9.7(2H,O−H)、7.2〜8.5(12H,Ph−H)、6.7(1H,C−H)、2.5〜2.7(6H,C6−H5)
合成例4の4−ビフェニルアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)18.2g(100mmol)を2−ナフトアルデヒド(関東化学社製)g(100mmol)に変更したこと以外は合成例4と同様の操作を行い、合成例4Cの芳香族ヒドロキシ化合物を合成した。当該芳香族ヒドロキシ化合物を用いたこと以外は合成例4−1と同様にして、下記式で表される目的樹脂(RBisN−7)33.5gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:4174、Mw:5280、Mw/Mn:1.26であった。
なお、400MHz−1H−NMRにより以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。また、2,6−ジヒドロキシナフトールの置換位置が1位であることは、3位と4位のプロトンのシグナルがダブレットであることから確認した。
1H−NMR:(d−DMSO、内部標準TMS)
δ(ppm)9.6(2H,O−H)、7.0〜8.5(19H,Ph−H)、6.6(1H,C−H)、2.5H,Ph−H)、6.7(1H,C−H)
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積1Lの容器を準備した。この容器に、4,4−ビフェノール(東京化成社製試薬)150g(800mmol)と、4−ビフェニルアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)75g(410mmol)と、プロピレングリコールモノメチルエーテル300mLとを仕込み、p−トルエンスルホン酸(関東化学社製試薬)19.5g(105mmol)を加えて、反応液を調製した。この反応液を90℃で3時間撹拌して反応を行った。次に、24%水酸化ナトリウム水溶液にて反応液を中和し、蒸留水100gを加えて反応生成物を析出させ、5℃まで冷却した後、濾過を行って分離した。濾過により得られた固形物を乾燥させた後、カラムクロマトによる分離精製を行うことにより、下記式で表される目的化合物(BiF−1)25.8gを得た。
なお、400MHz−1H−NMRにより以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
1H−NMR:(d−DMSO、内部標準TMS)
δ(ppm)9.4(4H,O−H)、6.8〜7.8(22H,Ph−H)、6.2(1H,C−H)
また、LC−MS分析により、分子量が下記化学構造相当の536.2であることが確認された。
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積500mLの容器に、BiF−1を55.0g(105mmol)とフタル酸モノブチル銅を10.1g(20mmol)仕込み、溶媒として1−ブタノールを100mL加えて、反応液を100℃で6時間撹拌して反応を行った。冷却後に析出物を濾過し、得られた粗体を酢酸エチル100mLに溶解させた。次に塩酸5mLを加え、室温で攪拌後、炭酸水素ナトリウムで中和処理を行った。酢酸エチル溶液を濃縮し、メタノール200mLを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。得られた固形物を乾燥させることにより、下記式で表される構造を有する目的樹脂(RBiF−1)34.3gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:4532、Mw:5698、Mw/Mn:1.26であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.4〜9.7(4H,O−H)、6.8〜8.1(20H,Ph−H)、6.3〜6.5(1H,C−H)
攪拌機、内圧制御弁を備えたコンデンサー及びビュレット、および底面に気体をバブリングしながら投入できるガス投入ノズルを備えた内容積500mLの容器に、BiF−1を55.0g(105mmol)とフタル酸モノブチル銅を1.01g(2mmol)仕込み、溶媒として1−ブタノールを100mL加えた後、撹拌機で撹拌しながらN2ガスで酸素濃度が5%となるように希釈した気体をバブリング状態で500mL/分の速度で投入し、反応液を100℃で6時間撹拌して反応を行った。冷却後に析出物を濾過して回収、得られた粗体を酢酸エチル100mLに溶解させた。次に塩酸5mLを加え、室温で攪拌後、炭酸水素ナトリウムで中和処理を行った。酢酸エチル溶液を濃縮し、メタノール200mLを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。得られた固形物を乾燥させることにより、下記式で表される構造を有する目的樹脂(RBiF−2)35.3gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:9249、Mw:11286、Mw/Mn:1.26であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.4〜9.7(4H,O−H)、6.8〜8.1(20H,Ph−H)、6.3〜6.5(1H,C−H)
合成例5の4−ビフェニルアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)75g(410mmol)を4−トルイルアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)に変えた以外は、合成例5と同様にして、下記式で表される目的化合物(BiF−3)26.3gを得た。
なお、400MHz−1H−NMRにより以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
1H−NMR:(d−DMSO、内部標準TMS)
δ(ppm)9.4(4H,O−H)、6.8〜7.8(18H,Ph−H)、6.2(1H,C−H)、1.8(3H,C−H3)
また、LC−MS分析により、分子量が下記化学構造相当の474.5であることが確認された。
合成例5−1のBiF−1を合成例5Aで得られたBiF−3に変更すること以外は合成例5−1と同様にして、下記式で表される構造を有する目的樹脂(RBiF−3)を31.2g得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:4232、Mw:5288、Mw/Mn:1.25であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.4〜9.7(4H,O−H)、6.8〜8.1(16H,Ph−H)、6.3〜6.5(1H,C−H)、1.8〜1.9(3H,C−H3)
合成例5の4−ビフェニルアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)75g(410mmol)を4−シクロヘキシルベンズアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)に変えた以外は、合成例5と同様にして、下記式で表される目的化合物(BiF−4)32.1gを得た。
なお、400MHz−1H−NMRにより以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
1H−NMR:(d−DMSO、内部標準TMS)
δ(ppm)9.4(4H,O−H)、6.8〜7.8(18H,Ph−H)、6.2(1H,C−H)、2.4〜2.6(10H,C6H10)
また、LC−MS分析により、分子量が下記化学構造相当の542.7であることが確認された。
合成例5−1のBiF−1を合成例5Bで得られたBiF−4に変更すること以外は合成例5−1と同様にして、下記式で表される構造を有する目的樹脂(RBiF−4)を29.5g得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:4431、Mw:5568、Mw/Mn:1.26であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.4〜9.7(4H,O−H)、6.8〜8.1(16H,Ph−H)、6.3〜6.5(1H,C−H)、2.4〜2.9(10H,C6H10)
合成例5の4−ビフェニルアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)75g(410mmol)を2−ナフトアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)に変えた以外は、合成例5と同様にして、下記式で表される目的化合物(BiF−5)33.5gを得た。
なお、400MHz−1H−NMRにより以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
1H−NMR:(d−DMSO、内部標準TMS)
δ(ppm)9.4(4H,O−H)、6.8〜7.8(21H,Ph−H)、6.2(1H,C−H)
また、LC−MS分析により、分子量が下記化学構造相当の510.6であることが確認された。
合成例5−1のBiF−1を合成例5Cで得られたBiF−5に変更すること以外は合成例5−1と同様にして、下記式で表される構造を有する目的樹脂(RBiF−4)を29.5g得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:4133、Mw:5462、Mw/Mn:1.32であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.4〜9.7(4H,O−H)、6.8〜8.1(19H,Ph−H)、6.3〜6.5(1H,C−H)
(a)ジベンゾクリセンスルホン酸カルシウム塩の製造
メカニカル撹拌装置を備えた容量1Lの四つ口フラスコに、ジベンゾ[g,p]クリセン20g(0.06mol、HPLC純度:99.8%)と、95%硫酸(和光純薬工業株式会社製)200g(1.94mol)と、を仕込み、湯浴を用いて保温しながら内温80℃で2時間撹拌しながら反応させた。その結果、内容物は、均一な灰色粘調液体となった。
上記で得られた内容物が含まれたフラスコを氷浴で冷却しながら、蒸留水400gを添加した。尚、この添加の際には、発熱により内温が40℃を超えないように、測温しながら40℃以下の内温を維持しながら添加を行った。 次いで、上記蒸留水を添加したフラスコに、粉末状の水酸化カルシウム(和光純薬工業株式会社製)154.4g(2.08mol)を添加した。尚、この添加の際には、発熱により内温が45℃を超えないように、測温しながら45℃以下の内温を維持しながら添加を行った。この添加によって、硫酸カルシウムが白色固体として析出するとともに、内容物はスラリーとなった。また、その液性はアルカリ性であった。
上記で得られたスラリーをステンレス製ブフナーロートとNo.2ろ紙を用いた吸引ろ過を行って得られたろ液(淡黄色の液体)を回収した。更に、固形分残渣(主として硫酸カルシウム)を350gの蒸留水で洗浄し、その洗浄液も回収し、上記ろ液とともに上記濾液とともにロータリーエバポレーターを用いて減圧濃縮した。その結果、淡黄色粉状固体であるジベンゾクリセンスルホン酸カルシウム塩を36.5g得た(収率82.7%)。ジベンゾクリセンスルホン酸カルシウム塩は、後述するヒドロキシジベンゾクリセンのLC/MS分析の結果から、98%が4置換ジベンゾクリセンスルホン酸塩であり、残部が3置換ジベンゾクリセンスルホン酸塩である混合物であると考えられる。
(b)ヒドロキシジベンゾクリセンの製造
ニッケル製の容積100mLである筒状容器に85%水酸化カリウム粒(和光純薬工業株式会社製)14.0g(0.212mol)を投入し、ホットプレート(400℃)上で熱溶融させた。続いて、上記で得られたジベンゾクリセンスルホン酸カルシウム塩(混合物8)4.0g(0.0055mol)を添加した。この添加に際しては、ジベンゾクリセンスルホン酸カルシウム塩を、30分間でかけて上記のニッケル製筒状容器に投入するとともに、投入時にステンレス製さじで撹拌することによって反応を促した。更に、ジベンゾクリセンスルホン酸カルシウム塩の添加終了後30分間撹拌を継続した。その結果、赤褐色の粘調な液体が得られた。
上記で得られた赤褐色の粘調な液体(上記ニッケル製筒状容器の内容物)は、熱いうちにステンレス製の容積200mLカップに注ぎ入れて冷却固化した。続いて、このステンレス製カップに蒸留水40gを添加して固形物を水溶させて赤褐色のやや濁った液体を得た。
次いで、上記赤褐色の液体を、ガラス製の容積200mLビーカーに移し、マグネット式撹拌装置を用いて撹拌しながら、35%塩酸(和光純薬工業株式会社)を添加して褐色固体を含む内容物を得た。この添加に際しては、pHメーターでpH計測を行いながら内容物のpHがpH3となるまで添加を継続した。上記褐色固体は、中和時点で析出されるのが確認された。
その後、上記までに得られた内容物に、酢酸エチル(和光純薬工業株式会社)30gを添加しながら撹拌して上記褐色固体を溶解した。そして、得られた液体を静置して有機相と水相とに分離させた後、有機相を分取した。分取した有機層は、ガラス製ロートとNo.2ろ紙でろ過して不溶物を除去した後、ロータリーエバポレーターを用いて減圧濃縮し、褐色粉状固体1.6gを得た(収率73.9%)。上記操作で得られた褐色粉状固体をLC/MS分析に供した結果、褐色粉状固体は純度98%の4置換ヒドロキシジベンゾクリセンであった。
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積500mLの容器に、DB−1を80.0gとフタル酸モノブチル銅を10.1g(20mmol)仕込み、溶媒として1−ブタノールを100mL加えて、反応液を100℃で6時間撹拌して反応を行った。冷却後に析出物を濾過し、得られた粗体を酢酸エチル100mLに溶解させた。次に塩酸5mLを加え、室温で攪拌後、炭酸水素ナトリウムで中和処理を行った。酢酸エチル溶液を濃縮し、ヘプタン300mLを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。得られた固形物を乾燥させることにより、下記式で示される群から表される構造を有する目的樹脂(RDB−1)64.5gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:2512、Mw:3298、Mw/Mn:1.31であった。
窒素下、500mL四口フラスコに4,4’−メチレンビス(2−(ヒドロキシメチル)−6−メチルフェノール)(4,4’-methylenebis(2-(hydroxymethyl)-6-methylphenol)(18.0g;0.0624mol、旭有機材(株)製)、2,6−ジヒドロキシナフタレン(100.0g;0.624mol、東京化成工業(株)製)、塩酸(6.32g;0.0624mol、東京化成工業(株)製)を加え、さらに1−メトキシー2−プロパノール(以下「PGME」と称する。)200gを仕込み、撹拌し、60℃に昇温し溶解させ、重合を開始した。3時間後25℃まで放冷後、水1600gへ再沈殿させた。
得られた沈殿物をろ過し、減圧乾燥機で60℃、16時間乾燥させ、下記式(NFA01)で表される構造単位を有する目的とするオリゴマー65.4gを得た。得られたオリゴマーのGPCによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量は1730、分散度は2.60であった。
次に攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積500mLの容器に、上記にて得られたオリゴマー(NFA01)を40.0gとフタル酸モノブチル銅を10.1g(20mmol)仕込み、溶媒として1−ブタノールを100mL加えて、反応液を100℃で6時間撹拌して反応を行った。冷却後に析出物を濾過し、得られた粗体を酢酸エチル100mLに溶解させた。次に塩酸5mLを加え、室温で攪拌後、炭酸水素ナトリウムで中和処理を行った。酢酸エチル溶液を濃縮し、ヘプタン300mLを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。得られた固形物を乾燥させることにより、下記式で示される群から表される構造を有する目的樹脂(R−NFA01)24.5gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:4512、Mw:6298、Mw/Mn:1.40であった。
合成例1におけるR−DHNの合成方法において、2,6−ジヒドロキシナフタレンの代わりに2−ヒドロキシナフタレン(関東化学社製試薬)を15.1g(105mmol)使用したこと以外は合成例1と同様の方法により、下記式で表される構造を有する目的樹脂(R−DHN−A1)21.5gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:4567、Mw:5612、Mw/Mn:1.23であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.7〜9.8(2H,O−H)、7.0〜7.9(4H,Ph−H)
合成例1におけるR−DHNの合成方法において、2,6−ジヒドロキシナフタレンの代わりに1−ヒドロキシナフタレン(関東化学社製試薬)を15.1g(105mmol)使用したこと以外は合成例1と同様の方法により、下記式で表される構造を有する目的樹脂(R−DHN−A2)21.5gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:6137、Mw:7622、Mw/Mn:1.24であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.7〜9.8(2H,O−H)、7.0〜7.9(4H,Ph−H)
合成例1におけるR−DHNの合成方法において、2,6−ジヒドロキシナフタレンの代わりに2,3−ジヒドロキシナフタレン(関東化学社製試薬)を5.6g(35mmol)、2,6−ジヒドロキシナフタレン(関東化学社製試薬)を5.6g(35mmol)、1,5−ジヒドロキシナフタレン(関東化学社製試薬)を5.6g(35mmol)使用したこと以外は合成例1と同様の方法により、下記式で表される構造を有する目的樹脂(R−DHN−B1)20.4gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:7179、Mw:9541、Mw/Mn:1.34であった。また、得られた樹脂についてC13−NMR測定を行い、a:b:c=1:1:1の構成比であることを確認した。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.7〜9.8(2H,O−H)、7.0〜7.9(4H,Ph−H)
合成例1におけるR−DHNの合成方法において、2,6−ジヒドロキシナフタレンの代わりに2,3−ジヒドロキシナフタレン(関東化学社製試薬)を5.6g(35mmol)、2,6−ジヒドロキシナフタレン(関東化学社製試薬)を5.6g(35mmol)、2−ヒドロキシナフタレン(関東化学社製試薬)を5.1g(35mmol)使用したこと以外は合成例1と同様の方法により、下記式で表される構造を有する目的樹脂(R−DHN−B2)18.8gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:6912、Mw:8533、Mw/Mn:1.23であった。
また、得られた樹脂についてC13−NMR測定を行い、a:b:c=1:1:1の構成比であることを確認した。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.7〜9.8(2H,O−H)、7.0〜7.9(4H,Ph−H)
ジムロート冷却管、温度計及び攪拌翼を備えた、底抜きが可能な内容積10Lの四つ口フラスコを準備した。この四つ口フラスコに、窒素気流中、1,5−ジメチルナフタレン1.09kg(7mol、三菱ガス化学(株)製)、40質量%ホルマリン水溶液2.1kg(ホルムアルデヒドとして28mol、三菱ガス化学(株)製)及び98質量%硫酸(関東化学(株)製)0.97mLを仕込み、常圧下、100℃で還流させながら7時間反応させた。その後、希釈溶媒としてエチルベンゼン(和光純薬工業(株)製試薬特級)1.8kgを反応液に加え、静置後、下相の水相を除去した。さらに、中和及び水洗を行い、エチルベンゼン及び未反応の1,5−ジメチルナフタレンを減圧下で留去することにより、淡褐色固体のジメチルナフタレンホルムアルデヒド樹脂1.25kgを得た。
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積100mlの容器に、BisN−2 10g(21mmol)と、パラホルムアルデヒド0.7g(42mmol)、氷酢酸50mLとPGME50mLとを仕込み、95%の硫酸8mLを加えて、反応液を100℃で6時間撹拌して反応を行った。次に、反応液を濃縮し、メタノール1000mLを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。得られた固形物を濾過し、乾燥させることにより、下記式で示される構造を有する目的樹脂(NBisN−2)7.2gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:778、Mw:1793、Mw/Mn:2.30であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.7(2H,O−H)、7.2〜8.5(17H,Ph−H)、6.6(1H,C−H)、4.1(2H,−CH2)
合成例1〜合成例6−2、および比較合成例1〜2で得られた樹脂を用いて、以下に示す評価方法によって、耐熱性を評価した結果を表1に示す。
(耐熱性及びレジスト性能)
合成例1〜合成例6−1及び比較合成例1で得られた樹脂を用いて、下記の耐熱性試験及びレジスト性能評価を行った結果を表2に示す。
上記で合成した各樹脂を用いて、表2に示す配合でレジスト組成物を調製した。なお、表2中のレジスト組成物の各成分のうち、酸発生剤(C)、酸拡散制御剤(E)及び溶媒については、以下のものを用いた。
酸発生剤(C)
P−1:トリフェニルベンゼンスルホニウム トリフルオロメタンスルホネート(みどり化学(株))
酸拡散制御剤(E)
Q−1:トリオクチルアミン(東京化成工業(株))
溶媒
S−1:プロピレングリコールモノメチルエーテル(東京化成工業(株))
均一なレジスト組成物を清浄なシリコンウェハー上に回転塗布した後、110℃のオーブン中で露光前ベーク(PB)して、厚さ60nmのレジスト膜を形成した。得られたレジスト膜に対して、電子線描画装置(ELS−7500、(株)エリオニクス社製)を用いて、50nm間隔の1:1のラインアンドスペース設定の電子線を照射した。当該照射後に、レジスト膜を、それぞれ所定の温度で、90秒間加熱し、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)2.38質量%アルカリ現像液に60秒間浸漬して現像を行った。その後、レジスト膜を、超純水で30秒間洗浄、乾燥して、ポジ型のレジストパターンを形成した。形成されたレジストパターンについて、ラインアンドスペースを走査型電子顕微鏡((株)日立ハイテクノロジー製S−4800)により観察し、レジスト組成物の電子線照射による反応性を評価した。
(感放射線性組成物の調製)
表3記載の成分を調合し、均一溶液としたのち、得られた均一溶液を、孔径0.1μmのテフロン(登録商標)製メンブランフィルターで濾過して、感放射線性組成物を調製した。調製した各々の感放射線性組成物について以下の評価を行った。
PHS−1:ポリヒドロキシスチレン Mw=8000(シグマ−アルドリッチ社)
また、光活性化合物(B)として、次のものを用いた。
B−1:下記化学構造式(G)のナフトキノンジアジド系感光剤(4NT−300、東洋合成工業(株))
さらに、溶媒として、次のものを用いた。
S−1:プロピレングリコールモノメチルエーテル(東京化成工業(株))
上記で得られた感放射線性組成物を清浄なシリコンウェハー上に回転塗布した後、110℃のオーブン中で露光前ベーク(PB)して、厚さ200nmのレジスト膜を形成した。該レジスト膜に対して、紫外線露光装置(ミカサ製マスクアライナMA−10)を用いて紫外線を露光した。紫外線ランプは超高圧水銀ランプ(相対強度比はg線:h線:i線:j線=100:80:90:60)を使用した。照射後に、レジスト膜を、110℃で90秒間加熱し、TMAH2.38質量%アルカリ現像液に60秒間浸漬して現像を行った。その後、レジスト膜を、超純水で30秒間洗浄し、乾燥して、5μmのポジ型のレジストパターンを形成した。
(リソグラフィー用下層膜形成用組成物の調製)
表4に示す組成となるように、リソグラフィー用下層膜形成用組成物を調製した。次に、これらのリソグラフィー用下層膜形成用組成物をシリコン基板上に回転塗布し、その後、240℃で60秒間、さらに400℃で120秒間ベークして、膜厚200nmの下層膜を各々作製した。酸発生剤、架橋剤及び有機溶媒については以下のものを用いた。
酸発生剤:みどり化学社製 ジターシャリーブチルジフェニルヨードニウムノナフルオロメタンスルホナート(DTDPI)
架橋剤:三和ケミカル社製 ニカラックMX270(ニカラック)
有機溶媒:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)
ノボラック:群栄化学社製 PSM4357
エッチング装置:サムコインターナショナル社製 RIE−10NR
出力:50W
圧力:20Pa
時間:2min
エッチングガス
Arガス流量:CF4ガス流量:O2ガス流量=50:5:5(sccm)
エッチング耐性の評価は、以下の手順で行った。まず、ノボラック(群栄化学社製 PSM4357)を用いること以外は、上記条件と同様にしてノボラックの下層膜を作製した。このノボラックの下層膜を対象として、上記のエッチング試験を行い、そのときのエッチングレートを測定した。
[評価基準]
A:ノボラックの下層膜に比べてエッチングレートが、−20%未満
B:ノボラックの下層膜に比べてエッチングレートが、−20%〜0%
C:ノボラックの下層膜に比べてエッチングレートが、+0%超
次に、実施例19〜実施例24,比較例5で用いたリソグラフィー用下層膜形成用組成物を膜厚80nmの60nmラインアンドスペースのSiO2基板上に塗布して、240℃で60秒間ベークすることにより90nm下層膜を形成した。
埋め込み性の評価は、以下の手順で行った。上記条件で得られた膜の断面を切り出し、電子線顕微鏡にて観察し、埋め込み性を評価した。評価結果を表5に示す。
A:60nmラインアンドスペースのSiO2基板の凹凸部分に欠陥無く下層膜が埋め込まれている。
C:60nmラインアンドスペースのSiO2基板の凹凸部分に欠陥があり下層膜が埋め込まれていない。
次に、実施例19〜24で用いたリソグラフィー用下層膜形成用組成物を膜厚300nmのSiO2基板上に塗布して、240℃で60秒間、さらに400℃で120秒間ベークすることにより、膜厚85nmの下層膜を形成した。この下層膜上に、ArF用レジスト溶液を塗布し、130℃で60秒間ベークすることにより、膜厚140nmのフォトレジスト層を形成した。
下層膜の形成を行わないこと以外は、実施例31と同様にしてフォトレジスト層をSiO2基板上に直接形成し、ポジ型のレジストパターンを得た。
実施例31〜36及び比較例8のそれぞれについて、得られた45nmL/S(1:1)及び80nmL/S(1:1)のレジストパターンの形状を(株)日立製作所製電子顕微鏡(S−4800)を用いて観察した。現像後のレジストパターンの形状については、パターン倒れがなく、矩形性が良好なものを良好とし、そうでないものを不良として評価した。また、当該観察の結果、パターン倒れが無く、矩形性が良好な最小の線幅を解像性として評価の指標とした。さらに、良好なパターン形状を描画可能な最小の電子線エネルギー量を感度として、評価の指標とした。その結果を表6に示す。
実施例19で用いたリソグラフィー用下層膜形成用組成物を膜厚300nmのSiO2基板上に塗布して、240℃で60秒間、さらに400℃で120秒間ベークすることにより、膜厚90nmの下層膜を形成した。この下層膜上に、珪素含有中間層材料を塗布し、200℃で60秒間ベークすることにより、膜厚35nmの中間層膜を形成した。さらに、この中間層膜上に、前記ArF用レジスト溶液を塗布し、130℃で60秒間ベークすることにより、膜厚150nmのフォトレジスト層を形成した。なお、珪素含有中間層材料としては、特開2007−226170号公報<合成例1>に記載の珪素原子含有ポリマーを用いた。
レジストパターンのレジスト中間層膜へのエッチング条件
出力:50W
圧力:20Pa
時間:1min
エッチングガス
Arガス流量:CF4ガス流量:O2ガス流量=50:8:2(sccm)
レジスト中間膜パターンのレジスト下層膜へのエッチング条件
出力:50W
圧力:20Pa
時間:2min
エッチングガス
Arガス流量:CF4ガス流量:O2ガス流量=50:5:5(sccm)
レジスト下層膜パターンのSiO 2 膜へのエッチング条件
出力:50W
圧力:20Pa
時間:2min
エッチングガス
Arガス流量:C5F12ガス流量:C2F6ガス流量:O2ガス流量
=50:4:3:1(sccm)
上記のようにして得られた実施例37のパターン断面(エッチング後のSiO2膜の形状)を、(株)日立製作所製電子顕微鏡(S−4800)を用いて観察したところ、本発明の下層膜を用いた実施例は、多層レジスト加工におけるエッチング後のSiO2膜の形状は矩形であり、欠陥も認められず良好であることが確認された。
<樹脂膜の作成>
(実施例A01)
溶媒としてPGMEAを用い、合成例1の樹脂R−DHNを溶解して固形分濃度10質量%の樹脂溶液を作成した(実施例A01の樹脂溶液)。
作成した樹脂溶液をスピンコーターLithiusPro(東京エレクトロン社製)を用いて12インチシリコンウエハ上に成膜し、200nmの膜厚となるように回転数を調整しながら成膜後、ベーク温度を250℃1分の条件でベーク処理して合成例1の樹脂からなる膜を積層した基板を作成した。作成した基板を更に高温処理可能なホットプレートを使用し、350℃1分の条件でベークすることで硬化した樹脂膜を得た。この際、得られた硬化した樹脂膜をPGMEA槽に1分間浸漬する前後の膜厚変化が3%以下であれば、硬化したと判断した。硬化が不十分と判断される場合は硬化温度を50℃づつ変更して硬化する温度を調査し、硬化する温度範囲の中で一番温度が低い条件で硬化するベーク処理を行った。
<光学特性値評価>
作製した樹脂膜について、分光エリプソメトリーVUV−VASE(J.A.Woollam社製)を用いて光学特性値(光学定数として、屈折率nと、消衰係数k)の評価を行った。
使用した樹脂をR−DHNから表7に示す樹脂に変更したこと以外は実施例A01と同様にして樹脂膜を作成し、光学特性値評価を実施した。
(実施例B01)
実施例A01作製した樹脂膜について、ランプアニール炉を用いた耐熱性評価を行った。耐熱処理条件としては窒素雰囲気下450℃で加熱を継続し、加熱開始からの経過時間4分および10分の間の膜厚変化率を求めた。また、窒素雰囲気下550℃で加熱を継続し、加熱開始からの経過時間4分および550℃10分の間での膜厚変化率を求めた。これらの膜厚変化率を硬化膜耐熱性の指標として評価した。耐熱試験前後の膜厚は、干渉膜厚計で計測して膜厚の変動値を耐熱試験処理前の膜厚に対する比を膜厚変化率(百分率%)として求めた。
使用した樹脂をR−DHNから表8に示す樹脂に変更したこと以外は実施例B01と同様にして耐熱性評価を実施した。
<PE−CVD成膜評価>
12インチシリコンウエハに熱酸化処理を実施し、得られたシリコン酸化膜を有する基板上に、実施例A01と同様の方法により、実施例A01の樹脂溶液を用いて100nmの厚みで樹脂膜を作製した。当該樹脂膜上に、成膜装置TELINDY(東京エレクトロン社製)を用い、原料としてTEOS(テトラエチルシロキサン)を使用し、基板温度300℃にて膜厚70nmの酸化シリコン膜の成膜を行った。作成した酸化シリコン膜を積層した硬化膜付きウエハについて、更にKLA−Tencor SP−5を用いて欠陥検査を行い、21nm以上となる欠陥の個数を指標として、成膜した酸化膜の欠陥数の評価を行った。
A 欠陥数 ≦ 20個
B 20個 ≦ 欠陥数 ≦ 50個
C 50個 ≦ 欠陥数 ≦ 100個
D 100個 ≦ 欠陥数 ≦ 1000個
E 1000個 ≦ 欠陥数 ≦ 5000個
F 5000個 ≦ 欠陥数
上記と同様の方法により12インチシリコンウエハ上に100nmの厚みで熱酸化処理されたシリコン酸化膜を有する基板上に作製した硬化膜上に、成膜装置TELINDY(東京エレクトロン社製)を用い、原料としてSiN4(モノシラン)、アンモニアを使用し、基板温度350℃にて膜厚40nm、屈折率1.94、膜応力−54MPaのSiN膜の成膜を行った。作成したSiN膜を積層した硬化膜付きウエハについて、更にKLA−Tencor SP−5を用いて欠陥検査を行い、21nm以上となる欠陥の個数を指標として、成膜した酸化膜の欠陥数の評価を行った。
A 欠陥数 ≦ 20個
B 20個 ≦ 欠陥数 ≦ 50個
C 50個 ≦ 欠陥数 ≦ 100個
D 100個 ≦ 欠陥数 ≦ 1000個
E 1000個 ≦ 欠陥数 ≦ 5000個
F 5000個 ≦ 欠陥数
使用した樹脂をR−DHNから表9に示す樹脂に変更したこと以外は実施例C01と同様にして耐熱性評価を実施した。
<高温処理後のエッチング評価>
12インチシリコンウエハに熱酸化処理を実施し、得られたシリコン酸化膜を有する基板上に、実施例A01と同様の方法により、実施例A01の樹脂溶液を用いて100nmの厚みで樹脂膜を作製した。当該樹脂膜に対して、更に窒素雰囲気下で高温処理可能なホットプレートにより600℃4分の条件で加熱によるアニーリング処理を行い、アニーリングされた樹脂膜が積層されたウエハを作成した。作成したアニーリングされた樹脂膜を削り出し、元素分析により炭素含率を求めた。
更に、12インチシリコンウエハに熱酸化処理を実施し、得られたシリコン酸化膜を有する基板上に、実施例A01と同様の方法により、実施例A01の樹脂溶液を用いて100nmの厚みで樹脂膜を作製した。当該樹脂膜について、更に窒素雰囲気下で600℃4分の条件で加熱によりアニーリングされた樹脂膜を形成したのち、該基板をエッチング装置TELIUS(東京エレクトロン社製)を用い、エッチングガスとしてCF4/Arを用いた条件、およびCl2/Arを用いた条件でエッチング処理を行い、エッチングレートの評価を行った。エッチングレートの評価はリファレンスとしてSU8(日本化薬社製)を250℃1分アニーリング処理して作成した200nm膜厚の樹脂膜を用い、SU8に対するエッチングレートの速度比を相対値として求めて評価した。
使用した樹脂をR−DHNから表10に示す樹脂に変更したこと以外は実施例D01と同様にして耐熱性評価を実施した。
合成例で得られた多環ポリフェノール樹脂について、精製処理前後での品質評価を実施した。すなわち、多環ポリフェノール樹脂を用いてウエハ上に成膜した樹脂膜をエッチングにより基板側に転写したのち、欠陥評価を行うことで評価した。
12インチシリコンウエハに熱酸化処理を実施し、100nmの厚みのシリコン酸化膜を有する基板を得た。当該基板上に、多環ポリフェノール樹脂の樹脂溶液を100nmの厚みとなるようにスピンコート条件を調整して成膜後、150℃ベーク1分、続いて350℃ベーク1分を行うことで多環ポリフェノール樹脂を熱酸化膜付きシリコン上に積層した積層基板を作製した。
エッチング装置としてTELIUS(東京エレクトロン社製)を用い、CF4/O2/Arの条件で樹脂膜をエッチングし、酸化膜表面の基板を露出させた。更にCF4/Arのガス組成比にて酸化膜を100nmエッチングする条件でエッチング処理を行い、エッチングしたウエハを作成した。
作成したエッチングウエハを欠陥検査装置SP5(KLA−tencor社製)にて19nm以上の欠陥数を測定し、積層膜でのエッチング処理による欠陥評価として実施した。
1000mL容量の四つ口フラスコ(底抜き型)に、合成実施例1で得られたR−DHNをPGMEAに溶解させた溶液(10質量%)を150g仕込み、攪拌しながら80℃まで加熱した。次いで、蓚酸水溶液(pH1.3)37.5gを加え、5分間攪拌後、30分静置した。これにより油相と水相に分離したので、水相を除去した。この操作を1回繰り返した後、得られた油相に、超純水37.5gを仕込み、5分間攪拌後、30分静置し、水相を除去した。この操作を3回繰り返した後、80℃に加熱しながらフラスコ内を200hPa以下に減圧することで、残留水分及びPGMEAを濃縮留去した。その後、ELグレードのPGMEA(関東化学社製試薬)で希釈し、10質量%に濃度調整を行うことにより、金属含有量の低減されたR−DHNのPGMEA溶液を得た。作成した多環ポリフェノール樹脂溶液を日本インテグリス社性の公称孔径3nmのUPEフィルターにより0.5MPaの条件で濾過した溶液サンプルを作成した後、積層膜でのエッチング欠陥評価を実施した。
1000mL容量の四つ口フラスコ(底抜き型)に、合成実施例4−1で得られたRBisN−2をPGMEAに溶解させた溶液(10質量%)を140g仕込み、攪拌しながら60℃まで加熱した。次いで、蓚酸水溶液(pH1.3)37.5gを加え、5分間攪拌後、30分静置した。これにより油相と水相に分離したので、水相を除去した。この操作を1回繰り返した後、得られた油相に、超純水37.5gを仕込み、5分間攪拌後、30分静置し、水相を除去した。この操作を3回繰り返した後、80℃に加熱しながらフラスコ内を200hPa以下に減圧することで、残留水分及びPGMEAを濃縮留去した。その後、ELグレードのPGMEA(関東化学社製試薬)で希釈し、10質量%に濃度調整を行うことにより、金属含有量の低減されたRBisN−2のPGMEA溶液を得た。作成した多環ポリフェノール樹脂溶液を日本インテグリス社性の公称孔径3nmのUPEフィルターにより0.5MPaの条件で濾過した溶液サンプルを作成した後、積層膜でのエッチング欠陥評価を実施した。
クラス1000のクリーンブース内にて、1000mL容量の四つ口フラスコ(底抜き型)に、合成例1で得られた樹脂(R−DHN)をプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)に溶解させた濃度10質量%の溶液を500g仕込み、続いて釜内部の空気を減圧除去した後、窒素ガスを導入して大気圧まで戻し、窒素ガスを毎分100mLで通気下、内部の酸素濃度を1%未満に調整した後、攪拌しながら30℃まで加熱した。底抜きバルブから上記溶液を抜き出し、フッ素樹脂製の耐圧チューブを経由してダイヤフラムポンプで毎分100mLの流量で公称孔径が0.01μmのナイロン製中空糸膜フィルター(キッツマイクロフィルター(株)製、商品名:ポリフィックスナイロンシリーズ)に濾過圧が0.5MPaの条件となるように加圧濾過にて通液した。濾過後の樹脂溶液をELグレードのPGMEA(関東化学社製試薬)で希釈し、10質量%に濃度調整を行うことにより、金属含有量の低減されたR−DHNのPGMEA溶液を得た。作成した多環ポリフェノール樹脂溶液を日本インテグリス社性の公称孔径3nmのUPEフィルターにより0.5MPaの条件で濾過した溶液サンプルを作成した後、積層膜でのエッチング欠陥評価を実施した。なお、酸素濃度はアズワン株式会社製の酸素濃度計「OM−25MF10」により測定した(以下も同様)。
フィルターによる精製工程として、日本ポール社製のIONKLEEN、日本ポール社性のナイロンフィルター、更に日本インテグリス社性の公称孔径3nmのUPEフィルターをこの順番に直列に接続し、フィルターラインとして構築した。 0.1μmのナイロン製中空糸膜フィルターの代わりに、作製したフィルターラインを使用した以外は、実施例E03と同様にして濾過圧が0.5MPaの条件となるように加圧濾過により通液した。ELグレードのPGMEA(関東化学社製試薬)で希釈し、10質量%に濃度調整を行うことにより、金属含有量の低減されたR−DHNのPGMEA溶液を得た。作成した多環ポリフェノール樹脂溶液を日本インテグリス社性の公称孔径3nmのUPEフィルターにより濾過圧が0.5MPaの条件となるように加圧濾過した溶液サンプルを作成した後、積層膜でのエッチング欠陥評価を実施した。
実施例E01で作成した溶液サンプルを、さらに実施例E04で作成したフィルターラインを使用して濾過圧が0.5MPaの条件となるように加圧濾過した溶液サンプルを作成した後、積層膜でのエッチング欠陥評価を実施した。
(合成例4−3)で作成したRBisN−4について、実施例E05と同様の方法により精製した溶液サンプルを作成した後、積層膜でのエッチング欠陥評価を実施した。
上記の各実施例19〜24および比較例5で調製したリソグラフィー用下層膜形成材料の溶液と同組成の光学部品形成組成物を膜厚300nmのSiO2基板上に塗布して、260℃で300秒間ベークすることにより、膜厚100nmの光学部品用の膜を形成した。次いで、ジェー・エー・ウーラム・ジャパン社製 真空紫外域多入射角分光エリプソメーター(VUV−VASE)を用いて、633nmの波長における屈折率及び透明性試験を行い、以下の基準に従って屈折率及び透明性を評価した。評価結果を表7に示す。
A:屈折率が1.65以上
C:屈折率が1.65未満
A:吸光定数が0.03未満
C:吸光定数が0.03以上
Claims (28)
- 式(1A)及び式(1B)で表される芳香族ヒドロキシ化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種のモノマー由来の繰り返し単位を有する多環ポリフェノール樹脂であって、前記繰り返し単位同士が、芳香環同士の直接結合によって連結している多環ポリフェノール樹脂を含む、膜形成用組成物。
- 前記多環ポリフェノール樹脂が、架橋反応性のある化合物に由来する変性部分をさらに有する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の膜形成用組成物。
- 前記架橋反応性のある化合物が、アルデヒド類又はケトン類である、請求項9に記載の膜形成用組成物。
- 前記多環ポリフェノール樹脂の重量平均分子量が400〜100000である、請求項1〜10のいずれか1項に記載の膜形成用組成物。
- 前記R1が、RA−RBで表される基であり、ここで、当該RAはメチン基であり、当該RBは置換基を有していてもよい炭素数が6〜30のアリール基である、請求項2〜11のいずれか1項に記載の膜形成用組成物。
- 前記式(1B)中のAが、縮合環である、請求項1〜12のいずれか1項に記載の膜形成用組成物。
- 請求項1〜13のいずれか1項に記載の膜形成用組成物からなる、レジスト組成物。
- 溶媒、酸発生剤及び酸拡散制御剤からなる群より選択される少なくとも1つをさらに含有する、請求項14に記載のレジスト組成物。
- 請求項14又は15に記載のレジスト組成物を用いて、基板上にレジスト膜を形成する工程と、
形成された前記レジスト膜の少なくとも一部を露光する工程と、
露光した前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程と、
を含む、レジストパターン形成方法。 - 請求項1〜13のいずれか1項に記載の膜形成用組成物と、ジアゾナフトキノン光活性化合物と、溶媒と、を含有する感放射線性組成物であって、
前記溶媒の含有量が、前記感放射線性組成物の総量100質量%に対して20〜99質量%であり、
前記溶媒以外の固形分の含有量が、前記感放射線性組成物の総量100質量%に対して1〜80質量%である、感放射線性組成物。 - 前記固形分100質量%に対する、前記前記多環ポリフェノール樹脂と、前記ジアゾナフトキノン光活性化合物と、その他の任意成分と、の含有量比が、多環ポリフェノール樹脂/ジアゾナフトキノン光活性化合物/その他の任意成分として、1〜99質量%/99〜1質量%/0〜98質量%である、請求項17に記載の感放射線性組成物。
- スピンコートによりアモルファス膜を形成することができる、請求項17又は18に記載の感放射線性組成物。
- 請求項17〜19のいずれか1項に記載の感放射線性組成物を用いて、基板上にアモルファス膜を形成する工程を含む、アモルファス膜の製造方法。
- 請求項17〜19のいずれか1項に記載の感放射線性組成物を用いて、基板上にレジスト膜を形成する工程と、
形成された前記レジスト膜の少なくとも一部を露光する工程と、
露光した前記レジスト膜を現像して、レジストパターンを形成する工程を含む、レジストパターン形成方法。 - 請求項1〜13のいずれか1項に記載の膜形成用組成物からなる、リソグラフィー用下層膜形成用組成物。
- 溶媒、酸発生剤及び架橋剤からなる群より選択される少なくとも1つをさらに含有する、請求項22に記載のリソグラフィー用下層膜形成用組成物。
- 請求項22又は23に記載のリソグラフィー用下層膜形成用組成物を用いて、基板上に下層膜を形成する工程を含む、リソグラフィー用下層膜の製造方法。
- 請求項22又は23に記載のリソグラフィー用下層膜形成用組成物を用いて、基板上に、下層膜を形成する工程と、
前記下層膜上に、少なくとも1層のフォトレジスト層を形成する工程と、
前記フォトレジスト層の所定の領域に放射線を照射し、現像してレジストパターンを形成する工程と、
を有する、レジストパターン形成方法。 - 請求項22又は23に記載のリソグラフィー用下層膜形成用組成物を用いて、基板上に下層膜を形成する工程と、
前記下層膜上に、珪素原子を含有するレジスト中間層膜材料を用いて中間層膜を形成する工程と、
前記中間層膜上に、少なくとも1層のフォトレジスト層を形成する工程と、
前記フォトレジスト層の所定の領域に放射線を照射し、現像してレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして前記中間層膜をエッチングして、中間層膜パターンを形成する工程と、
前記中間層膜パターンをエッチングマスクとして前記下層膜をエッチングして、下層膜パターンを形成する工程と、
前記下層膜パターンをエッチングマスクとして前記基板をエッチングして、前記基板にパターンを形成する工程と、
を有する、回路パターン形成方法。 - 請求項1〜13のいずれか1項に記載の膜形成用組成物からなる、光学部材形成用組成物。
- 溶媒、酸発生剤及び架橋剤からなる群より選択される少なくとも1つをさらに含有する、請求項27に記載の光学部材形成用組成物。
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