WO2019142897A1 - 化合物、樹脂、組成物及びパターン形成方法 - Google Patents

化合物、樹脂、組成物及びパターン形成方法 Download PDF

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acid
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越後 雅敏
悠 岡田
具明 瀧川
牧野嶋 高史
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三菱瓦斯化学株式会社
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    • G03F7/26Processing photosensitive materials; Apparatus therefor

Definitions

  • the present invention relates to a compound having a specific structure, a resin, and a composition containing the same.
  • the present invention also relates to a pattern forming method (a resist pattern forming method and a circuit pattern forming method) using the composition.
  • the molecular weight is as large as about 10,000 to 100,000, and the molecular weight distribution is also broad, so that roughness occurs on the surface of the pattern, making it difficult to control the pattern dimension and miniaturizing There is a limit. Therefore, various low molecular weight resist materials have been proposed so far to provide a resist pattern of higher resolution.
  • the low molecular weight resist material is expected to give a resist pattern having high resolution and small roughness because the molecular size is small.
  • an alkali-developable negative type radiation sensitive composition (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2) using a low molecular weight polynuclear polyphenol compound as a main component has been proposed, and a low molecular weight resist having high heat resistance.
  • an alkali-developable negative radiation-sensitive composition (see, for example, Patent Document 3 and Non-patent Document 1) using a low molecular weight cyclic polyphenol compound as a main component has also been proposed.
  • a base compound for resist materials it is known that polyphenol compounds can impart high heat resistance despite their low molecular weight, and are useful for improving the resolution and roughness of resist patterns (for example, Non-Patent Document 2) reference.).
  • the present inventors propose a resist composition (see Patent Document 4) containing a compound having a specific structure and an organic solvent as a material which is excellent in etching resistance and is soluble in a solvent and to which a wet process can be applied. doing.
  • Patent Document 7 proposes a resist underlayer film material containing a polymer obtained by the above method (see Patent Document 7).
  • an amorphous carbon underlayer film formed by CVD using methane gas, ethane gas, acetylene gas or the like as a raw material is well known.
  • a resist underlayer film material capable of forming a resist underlayer film by a wet process such as spin coating or screen printing is required.
  • the present inventors are excellent in etching resistance, high heat resistance, and soluble in a solvent, and as a material applicable to a wet process, a lower layer film forming composition for lithography containing a compound of a specific structure and an organic solvent An object (see Patent Document 8) is proposed.
  • middle layer used in formation of the resist underlayer film in 3 layer process the formation method (refer patent document 9) of a silicon nitride film (refer patent document 9) and CVD method of silicon nitride film (patent document 10) See.) Is known. Further, as an interlayer material for a three-layer process, materials containing silsesquioxane-based silicon compounds are known (see Patent Documents 11 and 12).
  • optical component formation composition Furthermore, various things are proposed as an optical component formation composition.
  • acrylic resin is mentioned (refer to patent documents 13 and 14).
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to form a photoresist and a lower layer film for photoresist, to which a wet process is applicable and which is excellent in heat resistance, solubility and etching resistance.
  • Compounds, resins, and compositions for example, compositions used for film formation or optical component formation for lithography
  • pattern formation methods resist pattern formation methods and circuit patterns
  • the present inventors discover that the said subject can be solved by using the compound or resin which has a specific structure, and came to complete this invention. That is, the present invention is as follows.
  • R Y is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 60 carbon atoms which may have a substituent and / or a hetero atom, or a carbon number of 6 to 6 which may have a substituent and / or a hetero atom 60 aryl groups
  • R Z is an N-valent group having 1 to 60 carbon atoms which may have a substituent and / or a hetero atom, or a single bond
  • R Y and R Z may form a 4- to 30-membered ring which may have a substituent and / or a hetero atom, including the carbon atom to which they are attached.
  • A is a group having 1 to 60 carbon atoms which may have a substituent and / or a hetero atom and which exhibits aromaticity
  • R T each independently represents an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent and / or a heteroatom, a carbon number of 6 to 6 which may have a substituent and / or a heteroatom
  • 40 aryl groups alkenyl groups having 2 to 30 carbon atoms that may have substituents and / or hetero atoms, and alkynyl groups having 2 to 30 carbon atoms that may have substituents and / or hetero atoms
  • R T each independently represents an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent and / or a heteroatom, a carbon number of 6 to 6 which may have a substituent and / or a heteroatom, and 40 aryl groups, alkenyl groups having 2 to 30 carbon atoms that may have substituents and / or hetero atoms, and alkynyl groups having 2 to 30 carbon atoms that may have substituents and / or hetero atoms
  • R 3A each independently has an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms which may have a substituent, and a substituent An alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms which may be substituted, an alkynyl group having 2 to 30 carbon atoms which may have a substituent, a halogen atom, a nitro group, an amino group, a carboxylic acid group or a thiol group, Each R 4A is independently a hydrogen atom, an acid crosslinking group or an acid dissociable group,
  • at least one selected from A, R Y , R Z , R 3A , R 4A , and X contains a sulfur atom
  • m 6A is each independently an integer of 0 to 5
  • m 7A is each independently an integer of 0 to 5
  • Each r is independently an integer of 0 to 2.
  • the compound as described in [3] whose compound represented by said Formula (2) is a compound represented by following formula (3).
  • R 0 has the same meaning as R Y in [3]
  • R 1 is an n-valent group having 1 to 60 carbon atoms or a single bond
  • R 2 to R 5 each independently represent an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms which may have a substituent, and a substituent
  • a hydrogen atom of a group, a halogen atom, a cyano group, a thiol group, a hydroxyl group or a hydroxyl group is substituted
  • R 0A is synonymous with R Y in [3]
  • R 1A is a C 1 to C 60 n A valent group or a single bond
  • R 2A each independently has an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms which may have a substituent, and a substituent Alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms which may be substituted, alkynyl group having 2 to 30 carbon atoms which may have a substituent, alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, halogen An atom, a cyano group, a thiol group, a hydroxyl group or a hydrogen atom of a hydroxyl group substituted with an acid dissociable group, wherein at least one of R 2A is a
  • X A represents an oxygen atom, a sulfur atom or no crosslinking
  • m 2A is each independently an integer of 0 to 7, provided that at least one m 2A is an integer of 1 to 7,
  • Each q A is independently 0 or 1.
  • R 0 , R 1 , R 4 , R 5 , n, p 2 to p 5 , m 4 and m 5 are as defined in [4]
  • R 6 and R 7 each independently represent an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms which may have a substituent, and a substituent
  • a halogen atom or a thiol group, m 6 and m 7 are each independently an integer of 0 to 7.
  • R 0A , R 1A , n A , q A and X A are as defined in [5]
  • R 3A is each independently a halogen atom, an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms which may have a substituent, a substituent A C 2-30 alkenyl group which may have a substituent, an alkynyl group having a carbon number of 2 to 30 which may have a substituent, or a carbon number of 1 to 30 which may have a substituent Is an alkoxy group
  • Each m 6A is independently an integer of 0 to 5.
  • L is a linear or branched alkylene group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, or a single bond
  • R 0A is synonymous with R Y in [3]
  • R 1A is a C 1 to C 60 n A valent group or a single bond
  • R 2A each independently has an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms which may have a substituent, and a substituent Alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms which may be substituted, alkynyl group having 2 to 30 carbon atoms which may have a substituent, alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, halogen An atom, a cyano group, a thiol group, a hydroxyl group or a hydrogen atom of a
  • X A represents an oxygen atom, a sulfur atom or no crosslinking
  • m 2A is each independently an integer of 0 to 7, provided that at least one m 2A is an integer of 1 to 6,
  • Each q A is independently 0 or 1.
  • [24] Forming a photoresist layer on the substrate using the composition according to [19]; Irradiating a predetermined area of the photoresist layer with radiation for development; A method of forming a resist pattern.
  • [25] Forming a photoresist layer using the composition according to [19] on a substrate, and irradiating a predetermined area of the photoresist layer with radiation to develop the photoresist layer; And a method of forming an insulating film.
  • [26] Forming an underlayer film using the composition described in [19] on a substrate; Forming at least one photoresist layer on the lower layer film, and irradiating a predetermined region of the photoresist layer with radiation for development.
  • a method of forming a resist pattern [27] Forming an underlayer film using the composition described in [19] on a substrate; Forming an interlayer film on the underlayer film using a resist interlayer film material, Forming at least one photoresist layer on the interlayer film; Irradiating a predetermined area of the photoresist layer with radiation for development to form a resist pattern; Etching the intermediate layer film using the resist pattern as a mask; A step of etching the lower layer film using the obtained intermediate layer film pattern as an etching mask, and a step of forming a pattern on the substrate by etching the substrate using the obtained lower layer film pattern as an etching mask, A method of forming a circuit pattern, including: [28] A method for purifying a compound according to any one of [1] to [8] or a resin according to any one of [9] to [13], A purification method comprising an extraction step of bringing a solution containing the compound or resin, and an organic solvent which is not miscible with water at random into
  • a wet process is applicable, and a compound, a resin, and a composition (for example, useful for forming a photoresist and an underlayer film for a photoresist which are excellent in heat resistance, solubility and etching resistance)
  • a composition used for film formation or optical component formation for lithography, and a pattern formation method (a resist pattern formation method and a circuit pattern formation method) using the composition can be provided.
  • the compound and resin of the present embodiment have high solubility in a safe solvent, good heat resistance and etching resistance, and the resist composition of the present embodiment gives a good resist pattern shape. Moreover, a wet process is applicable to the compound and resin of the present embodiment, and a compound, resin and film forming composition for lithography useful for forming a photoresist underlayer film excellent in heat resistance and etching resistance are realized. Can. And since this film formation composition for lithography uses a compound or resin having a specific structure, which is high in heat resistance and high in solvent solubility, deterioration of the film at the time of high temperature baking is suppressed, oxygen plasma etching, etc.
  • the compound of the present invention is represented by the following formula (1) or a formula (1 ′) described later. Since the compound of the present invention has such a structure, it has high heat resistance, a relatively high carbon concentration, a relatively low oxygen concentration, and a high solvent solubility. Moreover, it is a high refractive index by containing a sulfur atom. Furthermore, it has a low viscosity before curing and is excellent in planarization characteristics.
  • R Y is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 60 carbon atoms which may have a substituent and / or a hetero atom, or a carbon number of 6 to 6 which may have a substituent and / or a hetero atom 60 aryl groups
  • R Z is an N-valent group having 1 to 60 carbon atoms which may have a substituent and / or a hetero atom, or a single bond
  • R Y and R Z may form a 4- to 30-membered ring which may have a substituent and / or a hetero atom, including the carbon atom to which they are attached.
  • A is a group having 1 to 60 carbon atoms which may have a substituent and / or a hetero atom and which exhibits aromaticity
  • R T each independently represents an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent and / or a heteroatom, a carbon number of 6 to 6 which may have a substituent and / or a heteroatom
  • 40 aryl groups alkenyl groups having 2 to 30 carbon atoms which may have substituents and / or hetero atoms, alkynyl groups having 2 to 30 carbon atoms which may have substituents, substituents and / or Or an alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms which may have a hetero atom, an alkylthio group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent and / or a hetero atom, a halogen atom, a nitro group, an amino group A cyano group, a carboxylic acid group, a thiol group, a
  • alkyl group includes linear, branched and cyclic alkyl groups, unless otherwise specified.
  • alkyl group examples include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, n-butyl group, i-butyl group, t-butyl group, cyclopropyl group, cyclobutyl group and the like.
  • substituent for the alkyl group include a halogen atom, a nitro group, an amino group, a thiol group, a hydroxyl group, or a group in which a hydrogen atom of a thiol group or hydroxyl group is substituted with an acid crosslinkable group or an acid dissociable group.
  • aryl group for example, a phenyl group, a naphthyl group and the like can be mentioned.
  • a substituent for the aryl group for example, a halogen atom, a nitro group, an amino group, a thiol group, a hydroxyl group, a phenyl group, or a group in which a hydrogen atom of a thiol group or hydroxyl group is substituted by an acid crosslinkable group or an acid dissociable group Etc.
  • alkenyl group for example, propenyl group, butenyl group and the like can be mentioned.
  • substituent for the alkenyl group include a halogen atom, a nitro group, an amino group, a thiol group, a hydroxyl group, or a group in which a hydrogen atom of a thiol group or hydroxyl group is substituted with an acid crosslinkable group or an acid dissociable group.
  • alkynyl group for example, propargyl group, butanyl group and the like can be mentioned.
  • substituent for the alkynyl group include a halogen atom, a nitro group, an amino group, a thiol group, a hydroxyl group, or a group in which a hydrogen atom of a thiol group or hydroxyl group is substituted with an acid crosslinkable group or an acid dissociable group.
  • alkoxy group for example, a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a cyclohexyloxy group, a phenoxy group, a naphthoxy group and the like can be mentioned.
  • substituent for the alkoxy group include a halogen atom, a nitro group, an amino group, a thiol group, a hydroxyl group, or a group in which a hydrogen atom of a thiol group or hydroxyl group is substituted with an acid crosslinkable group or an acid dissociable group.
  • alkylthio examples include methylthio, ethylthio, n-propylthio, i-propylthio, n-butylthio, n-butylthio, i-butylthio, t-butylthio, cyclopropylthio, cyclobutylthio and the like. It can be mentioned.
  • substituent for the alkylthio group include a halogen atom, a nitro group, an amino group, a thiol group, a hydroxyl group, or a group in which a hydrogen atom of a thiol group or hydroxyl group is substituted with an acid crosslinkable group or an acid dissociable group.
  • halogen atom for example, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom and the like can be mentioned.
  • hetero atom for example, a sulfur atom, a nitrogen atom, an oxygen atom and the like can be mentioned.
  • the "acid-dissociable group” refers to a characteristic group that is cleaved in the presence of an acid to generate a functional group that changes the solubility, such as an alkali-soluble group.
  • the alkali-soluble group is not particularly limited, and examples thereof include a phenolic hydroxyl group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, a hexafluoroisopropanol group and the like, among them a phenolic hydroxyl group and a carboxyl group from the viewpoint of availability of introduced reagents. Groups are preferred, and phenolic hydroxyl groups are particularly preferred.
  • the acid-dissociable reactive group preferably has the property of causing a cleavage reaction in a chain in the presence of an acid in order to enable high sensitivity and high resolution pattern formation.
  • the acid-dissociable reactive group is not particularly limited, but, for example, among those proposed in hydroxystyrene resins, (meth) acrylic acid resins and the like used in chemically amplified resist compositions for KrF and ArF. It can be selected appropriately and used.
  • Preferred examples of the acid dissociable reactive group include a substituted methyl group, a 1-substituted ethyl group, a 1-substituted n-propyl group, a 1-branched alkyl group, a silyl group and an acyl group, which have the property of being dissociated by an acid.
  • a group selected from the group consisting of a 1-substituted alkoxymethyl group, a cyclic ether group, an alkoxycarbonyl group and an alkoxycarbonylalkyl group can be mentioned.
  • an acid dissociative reaction group does not have a crosslinkable functional group from a viewpoint of roughness property.
  • the substituted methyl group is not particularly limited, but is usually a substituted methyl group having 2 to 20 carbon atoms, preferably a substituted methyl group having 4 to 18 carbon atoms, and more preferably a substituted methyl group having 6 to 16 carbon atoms.
  • Specific examples of the substituted methyl group include, but are not limited to, methoxymethyl group, methylthiomethyl group, ethoxymethyl group, n-propoxymethyl group, isopropoxymethyl group, n-butoxymethyl group, t-butoxymethyl group, and the like.
  • R 2A is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Specific examples of R 2A include, but are not limited to, methyl group, ethyl group, isopropyl group, n-propyl group, t-butyl group, n-butyl group and the like.
  • the 1-substituted ethyl group is not particularly limited, but is usually a 1-substituted ethyl group having 3 to 20 carbon atoms, preferably a 1-substituted ethyl group having 5 to 18 carbon atoms, and is preferably a 7 to 16 carbon atoms Ethyl group is more preferred.
  • 1-substituted ethyl group examples include, but are not limited to, 1-methoxyethyl group, 1-methylthioethyl group, 1,1-dimethoxyethyl group, 1-ethoxyethyl group, 1-ethylthioethyl group, 1,1-Diethoxyethyl group, n-propoxyethyl group, isopropoxyethyl group, n-butoxyethyl group, t-butoxyethyl group, 2-methylpropoxyethyl group, 1-phenoxyethyl group, 1-phenylthioethyl Group, 1,1-diphenoxyethyl group, 1-cyclopentyloxyethyl group, 1-cyclohexyloxyethyl group, 1-phenylethyl group, 1,1-diphenylethyl group, and the following formula (Y-2) Substituents and the like can be mentioned.
  • R 2A is the same as the above.
  • the 1-substituted n-propyl group is not particularly limited, but is usually a 1-substituted n-propyl group having 4 to 20 carbon atoms, and the 1-substituted n-propyl group having 6 to 18 carbon atoms is Preferably, a 1-substituted n-propyl group having 8 to 16 carbon atoms is more preferable.
  • Specific examples of the 1-substituted n-propyl group include, but are not limited to, 1-methoxy-n-propyl group and 1-ethoxy-n-propyl group.
  • the 1-branched alkyl group is not particularly limited, but is usually a 1-branched alkyl group having 3 to 20 carbon atoms, preferably a 1-branched alkyl group having 5 to 18 carbon atoms, and is preferably a 7 to 16 carbon atoms branched Alkyl groups are more preferred.
  • Specific examples of the 1-branched alkyl group include, but are not limited to, isopropyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, 1,1-dimethylpropyl group, 1-methylbutyl group, 1,1-dimethylbutyl group And 2-methyladamantyl group and 2-ethyladamantyl group.
  • the silyl group is not particularly limited, but is usually a silyl group having 1 to 20 carbon atoms, preferably a silyl group having 3 to 18 carbon atoms, and more preferably a silyl group having 5 to 16 carbon atoms.
  • Specific examples of the silyl group include, but are not limited to, trimethylsilyl group, ethyldimethylsilyl group, methyldiethylsilyl group, triethylsilyl group, tert-butyldimethylsilyl group, tert-butyldiethylsilyl group, tert-butyldiphenylsilyl group. And tri-tert-butylsilyl and triphenylsilyl groups.
  • the acyl group is not particularly limited, but is usually an acyl group having 2 to 20 carbon atoms, preferably an acyl group having 4 to 18 carbon atoms, and more preferably an acyl group having 6 to 16 carbon atoms.
  • Specific examples of the acyl group include, but are not limited to, acetyl group, phenoxyacetyl group, propionyl group, butyryl group, heptanoyl group, heptanoyl group, hexanoyl group, valeryl group, pivaloyl group, isovaleryl group, lauroyl group, adamantyl carbonyl group, benzoyl group Groups and naphthoyl groups can be mentioned.
  • the 1-substituted alkoxymethyl group is not particularly limited, but is usually a 1-substituted alkoxymethyl group having 2 to 20 carbon atoms, preferably a 1-substituted alkoxymethyl group having 4 to 18 carbon atoms, and has 6 to 6 carbon atoms Sixteen 1-substituted alkoxymethyl groups are more preferred.
  • 1-substituted alkoxymethyl group examples include, but are not limited to, 1-cyclopentylmethoxymethyl group, 1-cyclopentylethoxymethyl group, 1-cyclohexylmethoxymethyl group, 1-cyclohexylethoxymethyl group, 1-cyclooctyl group Examples thereof include methoxymethyl group and 1-adamantylmethoxymethyl group.
  • the cyclic ether group is not particularly limited, but is usually a cyclic ether group having 2 to 20 carbon atoms, preferably a cyclic ether group having 4 to 18 carbon atoms, and more preferably a cyclic ether group having 6 to 16 carbon atoms.
  • Specific examples of cyclic ether groups include, but are not limited to, tetrahydropyranyl group, tetrahydrofuranyl group, tetrahydrothiopyranyl group, tetrahydrothiofuranyl group, 4-methoxytetrahydropyranyl group and 4-methoxytetrahydrothiopyranyl group. And the like.
  • the alkoxycarbonyl group is usually an alkoxycarbonyl group having 2 to 20 carbon atoms, preferably an alkoxycarbonyl group having 4 to 18 carbon atoms, and more preferably an alkoxycarbonyl group having 6 to 16 carbon atoms.
  • the alkoxycarbonylalkyl group is not particularly limited, but is usually an alkoxycarbonylalkyl group having 2 to 20 carbon atoms, preferably an alkoxycarbonylalkyl group having 4 to 18 carbon atoms, and is an alkoxycarbonylalkyl group having 6 to 16 carbon atoms. Is more preferred.
  • R 3A is a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and n is an integer of 0 to 4.
  • a substituted methyl group, a 1-substituted ethyl group, a 1-substituted alkoxymethyl group, a cyclic ether group, an alkoxycarbonyl group, and an alkoxycarbonylalkyl group are preferable, and a viewpoint of expressing higher sensitivity And more preferably a substituted methyl group, a 1-substituted ethyl group, an alkoxycarbonyl group and an alkoxycarbonylalkyl group, and an acid dissociation having a structure selected from a cycloalkane having 3 to 12 carbon atoms, a lactone and an aromatic ring of 6 to 12 More preferred are reactive groups.
  • the cycloalkane having 3 to 12 carbon atoms may be monocyclic or polycyclic, but is preferably polycyclic.
  • Specific examples of the cycloalkane having 3 to 12 carbon atoms include, but are not limited to, monocycloalkanes, bicycloalkanes, tricycloalkanes, tetracycloalkanes and the like, and more specifically, although not limited thereto, And monocycloalkanes such as cyclopropane, cyclobutane, cyclopentane and cyclohexane, and polycycloalkanes such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane and tetracyclodecane.
  • adamantane, tricyclodecane and tetracyclodecane are preferable, and adamantane and tricyclodecane are more preferable.
  • the C 3-12 cycloalkane may have a substituent.
  • lactones include, but are not limited to, butyrolactone or cycloalkane groups having 3 to 12 carbon atoms having a lactone group.
  • aromatic ring of 6 to 12 examples include, but are not limited to, benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, pyrene ring and the like, and benzene ring and naphthalene ring are preferable, and naphthalene ring is more preferable. .
  • an acid dissociable reactive group selected from the group consisting of each group represented by the following formula (Y-4) is particularly preferable because the resolution tends to be higher.
  • R 5A is a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms
  • R 6A is a hydrogen atom, a linear or 1 to 4 carbon atoms A branched alkyl group, a cyano group, a nitro group, a heterocyclic group, a halogen atom or a carboxyl group
  • n 1A is an integer of 0 to 4
  • n 2A is an integer of 1 to 5
  • n 0A is 0 to It is an integer of four.
  • the term "acid crosslinkable group” refers to a group that crosslinks in the presence or absence of a catalyst.
  • the acid crosslinkable group is not particularly limited, and examples thereof include an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, a group having an allyl group, a group having a (meth) acryloyl group, a group having an epoxy (meth) acryloyl group, and a hydroxyl group.
  • the group having an allyl group is not particularly limited, and examples thereof include a group represented by the following general formula (X-1). (In the general formula (X-1), n X1 is an integer of 1 to 5).
  • the group having a (meth) acryloyl group is not particularly limited, and examples thereof include a group represented by the following general formula (X-2).
  • X-2 In General Formula (X-2), n X2 is an integer of 1 to 5, and R X is a hydrogen atom or a methyl group.
  • the group having an epoxy (meth) acryloyl group is not particularly limited, and examples thereof include a group represented by the following general formula (X-3).
  • an epoxy (meth) acryloyl group means the group which epoxy (meth) acrylate and a hydroxyl group react and produce
  • n x 3 is an integer of 0 to 5
  • R X is a hydrogen atom or a methyl group.
  • the group having a urethane (meth) acryloyl group is not particularly limited, and examples thereof include a group represented by the following general formula (X-4).
  • X-4 a group represented by the following general formula (X-4).
  • n x 4 is an integer of 0 to 5
  • s is an integer of 0 to 3
  • R X is a hydrogen atom or a methyl group.
  • the group having a hydroxyl group is not particularly limited, and examples thereof include a group represented by the following general formula (X-5).
  • n x 5 is an integer of 1 to 5).
  • the group having a glycidyl group is not particularly limited, and examples thereof include a group represented by the following general formula (X-6). (In the general formula (X-6), n x 6 is an integer of 1 to 5).
  • the group having a vinyl-containing phenylmethyl group is not particularly limited, and examples thereof include a group represented by the following general formula (X-7).
  • X-7 a group represented by the following general formula (X-7).
  • n x 7 is an integer of 1 to 5).
  • the group having various alkynyl groups is not particularly limited, and examples thereof include groups represented by the following general formula (X-8).
  • n x 8 is an integer of 1 to 5).
  • Examples of the carbon-carbon double bond-containing group include a (meth) acryloyl group, a substituted or unsubstituted vinylphenyl group, and a group represented by the following formula (X-9-1).
  • a substituted or unsubstituted ethynyl group, a substituted or unsubstituted propargyl group a table represented by the following formulas (X-9-2), (X-9-3) And the like.
  • R X9A , R X9B and R X9C are each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.
  • R X9D , R X9E and R X9F are each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. is there.
  • a group having a (meth) acryloyl group, an epoxy (meth) acryloyl group, a urethane (meth) acryloyl group, a glycidyl group, or a styrene group is preferable, and (meth) acryloyl group is preferable.
  • Groups, epoxy (meth) acryloyl groups, and urethane (meth) acryloyl groups are more preferable, and (meth) acryloyl groups are more preferable.
  • groups having various alkynyl groups are also preferable.
  • R Y is preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent and / or a hetero atom, more preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms And more preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
  • R Z is preferably an N-valent group having 1 to 30 carbon atoms, more preferably a N-valent group having 3 to 30 carbon atoms including a ring, still more preferably 3 to 12 carbon atoms including a ring. It is an N-valent group, particularly preferably a C3-C12 N-valent group containing an aromatic ring.
  • the N-valent group may contain a sulfur atom.
  • the ring or aromatic ring may contain, as a ring member atom, a sulfur atom and / or a nitrogen atom.
  • the ring or aromatic ring may be substituted with a sulfur-containing substituent (eg, an alkylthio group), a hydroxyl group, a phenyl group, or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • a sulfur-containing substituent eg, an alkylthio group
  • a hydroxyl group e.g. 1, 3-butane
  • a phenyl group e.g., 1,3-diol
  • R Z is, for example, an alkyl group having 1 to 60 carbon atoms, an alkylene group having 1 to 60 carbon atoms, an alkanetriyl group having 2 to 60 carbon atoms, an alkanetetrayl group having 3 to 60 carbon atoms, or It may be up to 60 aromatic groups. These groups may have an alicyclic hydrocarbon group, a double bond, a hetero atom, or an aromatic group having 6 to 60 carbon atoms.
  • the alicyclic hydrocarbon group may be a bridged alicyclic hydrocarbon group.
  • R Y and R Z preferably form a 4- to 21-membered ring, including the carbon atom to which they are attached, more preferably, including the carbon atom to which they are attached Form a 13-membered ring.
  • the ring may be an alicyclic hydrocarbon ring, an aromatic ring, or a fused ring thereof.
  • the alicyclic hydrocarbon ring may be a bridged alicyclic hydrocarbon ring.
  • the ring may contain, as a ring member atom, a sulfur atom and / or a nitrogen atom.
  • the ring may be substituted with a sulfur-containing substituent (eg, an alkylthio group), a hydroxyl group, a phenyl group, or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • R Z or R Y —C—R Z for example, those having the following skeleton can be mentioned. From the viewpoint of improving the refractive index, it is preferable that a sulfur atom is contained in the skeleton.
  • A is preferably an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, more preferably a phenyl group or a naphthyl group.
  • RT is preferably each independently a thiol group, a hydroxyl group or a phenyl group.
  • the phenyl group may be substituted with a thiol group and / or a hydroxyl group.
  • the phenyl group may be bonded to A via a sulfide bond or a disulfide bond.
  • X is preferably an oxygen atom or no crosslinking.
  • M is preferably each independently an integer of 1 to 4, more preferably each independently is an integer of 1 to 3, and still more preferably each independently 1 or 2.
  • N is preferably an integer of 1 to 3, more preferably 1 or 2.
  • the compound represented by the above formula (1) has high heat resistance due to the rigidity of its structure although having a relatively low molecular weight, and therefore can be used under high temperature bake conditions. It is suitably used as a film-forming composition for lithography that can be used for producing a film for lithography.
  • the resist formation composition for lithography containing the compound represented by the said Formula (1) can give a good resist pattern shape.
  • sulfur atoms are contained, a sensitizing effect can be expected in EUV lithography applications.
  • the film is flat while being uniformly filled to every corner of the step.
  • the underlayer film forming composition for lithography using the same has good embedding and planarization properties.
  • the compound since the compound has a relatively high carbon concentration and contains a sulfur atom, it can also impart high etching resistance.
  • Optical parts are used in the form of film and sheet, and also plastic lenses (prism lenses, lenticular lenses, microlenses, Fresnel lenses, viewing angle control lenses, contrast improvement lenses, etc.), retardation films, electromagnetic wave shielding films, prisms
  • plastic lenses prisms
  • retardation films electromagnetic wave shielding films
  • Solder resist for flexible printed wiring plating resist, interlayer insulating film for multilayer printed wiring board, photosensitive optical waveguide, liquid crystal display, organic electroluminescence (EL) display, optical semiconductor (LED) element, solid-state imaging element, organic It is useful as a thin film solar cell, a dye-sensitized solar cell, and an organic thin film transistor (TFT).
  • EL organic electroluminescence
  • LED optical semiconductor
  • the embedded film and flattening film on the photodiode, the flattening film before and after the color filter, the microlens, the flattening film on the microlens, and the conformal which are members of a solid-state imaging device in which high refractive index is particularly required. It can be suitably used as a membrane.
  • the compound represented by the above formula (1) is preferably a compound represented by the following formula (1-1) from the viewpoint of solubility in an organic solvent.
  • R Y , R Z , A, X and N are as defined in the formula (1)
  • R 3A each independently has an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms which may have a substituent, and a substituent An alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms which may be substituted, an alkynyl group having 2 to 30 carbon atoms which may have a substituent, a halogen atom, a nitro group, an amino group, a carboxylic acid group or a thiol group
  • Each R 4A is independently a hydrogen atom, an acid crosslinking group or an acid dissociable group,
  • at least one selected from A, R Y , R Z , R 3A , R 4A , and X contains a sulfur atom
  • m 6A is each independently an integer of 0 to 5
  • Each m 7A is independently an integer of 0 to 5.
  • the formula (1-1) is represented by the following formula (1-2), or (1-3), (1-3-1), (1-3-2), ((1) 1-4) and (1-4-1) are preferable.
  • R Y is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms which may have a substituent
  • R Z is an N-valent group having 1 to 60 carbon atoms or a single bond
  • R T each independently has an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, an aryl group having 6 to 40 carbon atoms which may have a substituent, and a substituent Alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms which may be substituted, alkynyl group having 2 to 30 carbon atoms which may have a substituent, alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, halogen An atom, a
  • the compound represented by the formula (1-2) is not particularly limited, but from the viewpoint of suppression of coloring property and suppression of decomposability of the compound, one of the following (a) to (e) It is preferable to satisfy the above.
  • N is 1 to 2 and further 1.
  • R Y is a linear alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, or a phenyl group, and further, is a methyl group or a phenyl group.
  • R Z is an N-valent group having 1 to 60 carbon atoms.
  • the heat resistance is further enhanced, and the solvent solubility is also enhanced.
  • R 0 has the same meaning as that of the R Y, and may have a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, or a substituent It is a good C 6-30 aryl group.
  • R 0 is an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms which may have a substituent, oxidation decomposition of the present compound It is suppressed, coloration is suppressed, heat resistance is enhanced, and solvent solubility is improved.
  • R 1 is an n-valent group having 1 to 60 carbon atoms or a single bond, and each aromatic ring is bonded via this R 1 .
  • R 2 to R 5 each independently represent an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms which may have a substituent, and a substituent
  • At least one selected from R 0 , R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 contains a sulfur atom
  • m 2 and m 3 are each independently an integer of 0-8, and m 4 and m 5 are each independently an integer of 0-9.
  • m 2 , m 3 , m 4 and m 5 can not be 0 simultaneously.
  • n is an integer of 1 to 4;
  • p 2 to p 5 are each independently an integer of 0 to 2.
  • n is synonymous with said N, When n is an integer greater than or equal to 2, Structural formula in n [] may be same or different.
  • n valent group what has a linear hydrocarbon group, a branched hydrocarbon group, or an alicyclic hydrocarbon group etc. are mentioned, for example.
  • the alicyclic hydrocarbon group a bridged alicyclic hydrocarbon group is also included.
  • the n-valent group may have an aromatic group having 6 to 60 carbon atoms.
  • the n-valent hydrocarbon group may have an alicyclic hydrocarbon group, a double bond, a hetero atom or an aromatic group having 6 to 60 carbon atoms.
  • a bridged alicyclic hydrocarbon group is also included.
  • R 0 , R 1 , R 4 , R 5 , n, p 2 to p 5 , m 4 and m 5 are as defined in the formula (1-3),
  • R 6 and R 7 each independently represent an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms which may have a substituent, and a substituent
  • R U is independently a hydroxyl group or a thiol group
  • At least one selected from R 0 , R 1 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R U contains a sulfur atom
  • m 6 and m 7 are each independently
  • R 0 , R 1 , n and p 2 to p 5 are as defined in the formula (1-3), and R 6 , R 7 , m 6 and m 7 are a group of the formula (1-3-1) It is synonymous with the one described in R 8 and R 9 have the same meaning as R 6 and R 7 above, R U is independently a hydroxyl group or a thiol group, At least one selected from R 0 , R 1 , R 6 , R 7 , R 8 , R 9 , and R U contains a sulfur atom, m 8 and m 9 are each independently an integer of 0 to 8.
  • R 0A has the same meaning as the above R Y, and may have a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, or a substituent It is an aryl group having 6 to 30 carbon atoms.
  • R 1A is a C 1 to C 60 n A valent group or a single bond
  • R 2A each independently has an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms which may have a substituent, and a substituent Alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms which may be substituted, alkynyl group having 2 to 30 carbon atoms which may have a substituent, alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, halogen An atom, a cyano group, a thiol group, a hydroxyl group or a group in which a hydrogen atom of a hydroxyl group is substituted with an acid dissociable group,
  • at least one selected from R 0A , R 1A and R 2A contains a sulfur atom
  • n A is an integer of 1 to 4
  • n A is an integer of 2 or more in Formula (1-4)
  • X A represents that each independently, an oxygen atom, a sulfur atom or uncrosslinked.
  • X A is an oxygen atom or a sulfur atom, it is preferable because it tends to develop high heat resistance, and an oxygen atom is more preferable.
  • X A is preferably non-crosslinked.
  • Each m 2A is independently an integer of 0 to 6. However, at least one m 2A is an integer of 1 to 6.
  • Each q A is independently 0 or 1. When q A is 0, the site represented by the naphthalene structure in formula (1-4) shows a benzene structure, and when q A is 1, it shows a naphthalene structure.
  • Examples of the n A -valent group include those having a linear hydrocarbon group, a branched hydrocarbon group or an alicyclic hydrocarbon group.
  • the alicyclic hydrocarbon group a bridged alicyclic hydrocarbon group is also included.
  • the n A valent group may have an aromatic group having 6 to 60 carbon atoms.
  • a -valent hydrocarbon group may have an alicyclic hydrocarbon group, a double bond, a hetero atom or an aromatic group having 6 to 60 or 6 to 30 carbon atoms.
  • a bridged alicyclic hydrocarbon group is also included.
  • R 0A , R 1A , n A , q A and X A are as defined in the formula (1-4).
  • R 3A is each independently a halogen atom, an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms which may have a substituent, a substituent A C 2-30 alkenyl group which may have a substituent, an alkynyl group having a carbon number of 2 to 30 which may have a substituent, or a carbon number of 1 to 30 which may have a substituent Is an alkoxy group,
  • R U is independently a hydroxyl group or a thiol group, At least one selected from R 0A , R 1A , R 3A , and R U contains a sulfur atom,
  • Each m 6A is independently an integer of 0 to 5.
  • the compound of the present invention is also represented by the following formula (1 ′). Since the compound of the present invention has such a structure, it has high heat resistance, a relatively high carbon concentration, a relatively low oxygen concentration, and a high solvent solubility. Moreover, it is a high refractive index by containing a sulfur atom. Furthermore, it has a low viscosity before curing and is excellent in planarization characteristics.
  • R T each independently represents an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent and / or a heteroatom, a carbon number of 6 to 6 which may have a substituent and / or a heteroatom, and 40 aryl groups, alkenyl groups having 2 to 30 carbon atoms that may have substituents and / or hetero atoms, and alkynyl groups having 2 to 30 carbon atoms that may have substituents and / or hetero atoms
  • the compound represented by the above formula (1 ′) is preferably a compound represented by the following formula (1-1 ′) from the viewpoint of solubility in an organic solvent.
  • R T each independently represents an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent and / or a heteroatom, a carbon number of 6 to 6 which may have a substituent and / or a heteroatom, and 40 aryl groups, alkenyl groups having 2 to 30 carbon atoms that may have substituents and / or hetero atoms, and alkynyl groups having 2 to 30 carbon atoms that may have substituents and / or hetero atoms
  • the compound represented by the above formula (1-1 ′) is not particularly limited, but is exemplified by the following formula (1-2 ′).
  • the equation (1-2 ') has high etching resistance, high refractive index, and high transmittance.
  • R Y is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms which may have a substituent
  • R Z is an N-valent group having 1 to 60 carbon atoms or a single bond
  • R T each independently has an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, an aryl group having 6 to 40 carbon atoms which may have a substituent, and a substituent
  • the compound represented by the formula (2) is not particularly limited, but from the viewpoint of suppression of coloring property and suppression of decomposability of the compound, one or more of the following (a) to (e) It is preferable to satisfy.
  • N is 1 to 2 and further 1.
  • RY is a linear alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, or a phenyl group, and further, is a methyl group or a phenyl group.
  • R Z is an N-valent group having 1 to 60 carbon atoms.
  • the compound represented by the formula (2) is preferably a compound represented by the following formula (2-1) from the viewpoint of the easiness of crosslinking and the solubility in an organic solvent.
  • R Y ′ is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms which may have a substituent
  • R Z is an N-valent group having 1 to 60 carbon atoms or a single bond
  • R T ′ each independently has an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms which may have a substituent, and a substituent Alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms which may be substituted, alkynyl group having 2 to 30 carbon atoms which may have a substituent, alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, A group in which a hydrogen atom of
  • the compound represented by Formula (2) and the compound represented by Formula (2-1) will be described focusing on the compound represented by Formula (3) and the compound represented by Formula (4).
  • the compound represented by the formula (2) and the compound represented by the formula (2-1) are not limited to the compounds described below.
  • R 0 has the same meaning as that of R Y, and is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, or carbon which may have a substituent It is an aryl group of several 6 to 30.
  • R 0 is an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms which may have a substituent, oxidation decomposition of the present compound It is suppressed, coloration is suppressed, heat resistance is enhanced, and solvent solubility is improved.
  • R 1 is an n-valent group having 1 to 60 carbon atoms or a single bond, and each aromatic ring is bonded via this R 1 .
  • R 2 to R 5 each independently represent an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms which may have a substituent, and a substituent
  • R 2 to R 5 is a thiol group.
  • m 2 and m 3 are each independently an integer of 0-8, and m 4 and m 5 are each independently an integer of 0-9.
  • m 2 , m 3 , m 4 and m 5 can not be 0 simultaneously.
  • n is an integer of 1 to 4;
  • p 2 to p 5 are each independently an integer of 0 to 2.
  • n is synonymous with said N, When n is an integer greater than or equal to 2, Structural formula in n [] may be same or different.
  • n valent group what has a linear hydrocarbon group, a branched hydrocarbon group, or an alicyclic hydrocarbon group etc. are mentioned, for example.
  • the alicyclic hydrocarbon group a bridged alicyclic hydrocarbon group is also included.
  • the n-valent group may have an aromatic group having 6 to 60 carbon atoms.
  • the n-valent hydrocarbon group may have an alicyclic hydrocarbon group, a double bond, a hetero atom or an aromatic group having 6 to 60 carbon atoms.
  • a bridged alicyclic hydrocarbon group is also included.
  • the compound represented by the formula (3) can be used under high temperature bake conditions because it has high heat resistance due to the rigidity of its structure although it has a relatively low molecular weight.
  • it has tertiary carbon or quaternary carbon in the molecule, and is suitably used as a film forming composition for lithography which can suppress crystallinity and can be used for manufacturing a film for lithography. From the viewpoint of suppressing crystallinity, it is preferable to have quaternary carbon.
  • the resist formation composition for lithography of this embodiment has a favorable resist pattern shape. give.
  • the compound represented by the formula (3) has a relatively low molecular weight and a low viscosity, the corner of the step is present even in a substrate having a step (in particular, a fine space, a hole pattern, etc.) It is easy to enhance the flatness of the film while uniformly filling it uniformly, and as a result, the underlayer film forming composition for lithography using this can have the embedding and planarization characteristics relatively advantageously enhanced. . Moreover, since it is a compound having a relatively high carbon concentration, high etching resistance is also imparted.
  • the compounds represented by the formula (3) are useful as various optical component-forming compositions because they have a high refractive index and their coloration is suppressed by a wide range of heat treatment from low temperature to high temperature.
  • Optical parts are used in the form of film and sheet, and also plastic lenses (prism lenses, lenticular lenses, microlenses, Fresnel lenses, viewing angle control lenses, contrast improvement lenses, etc.), retardation films, electromagnetic wave shielding films, prisms
  • Optical fiber Solder resist for flexible printed wiring, plating resist, interlayer insulating film for multilayer printed wiring board, photosensitive optical waveguide, liquid crystal display, organic electroluminescence (EL) display, optical semiconductor (LED) element, solid-state imaging element, organic It is useful as a thin film solar cell, a dye-sensitized solar cell, and an organic thin film transistor (TFT).
  • TFT organic thin film transistor
  • the embedded film and flattening film on the photodiode, the flattening film before and after the color filter, the microlens, the flattening film on the microlens, and the conformal film which are members of a solid-state imaging device where high refractive index is required. It can be suitably used as
  • the compound represented by the formula (3) is preferably a compound represented by the following formula (3-1) from the viewpoint of the ease of crosslinking and the solubility in an organic solvent.
  • R 0 , R 1 , R 4 , R 5 , n, p 2 to p 5 , m 4 and m 5 are as defined in the formula (3)
  • R 6 and R 7 each independently represent an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms which may have a substituent, and a substituent
  • m 6 and m 7 are each independently an integer of 0 to 7.
  • the compound represented by the formula (3-1) is preferably a compound represented by the following formula (3-2) from the viewpoint of the ease of further crosslinking and the solubility in an organic solvent.
  • R 0 , R 1 , n and p 2 to p 5 are as defined in the formula (3), and R 6 , R 7 , m 6 and m 7 are as described in the formula (3-1) Is synonymous with R 8 and R 9 have the same meaning as R 6 and R 7 above, m 8 and m 9 are each independently an integer of 0 to 8.
  • R 0 to R 5 , m 2 to m 5 and n are as defined in the formula (3).
  • the compound represented by the formula (3a) is more preferably a compound represented by the following formula (3b) from the viewpoint of solubility in an organic solvent.
  • R 0, R 1, R 4, R 5, m 4, m 5, and n have the same meanings as those described by the formula (3), R 6, R 7, m 6 , And m 7 are as defined in the formula (3-1).
  • the compound represented by the formula (3a) is more preferably a compound represented by the following formula (3b ′).
  • R 0, R 1, R 4, R 5, m 4, m 5, and n have the same meanings as those described by the formula (3), R 6, R 7, m 6 and m 7 are as defined in the formula (3-1).
  • the compound represented by the formula (3b) is more preferably a compound represented by the following formula (3c) from the viewpoint of solubility in an organic solvent.
  • R 0, R 1, and n have the same meanings as those described in formula (3), R 6, R 7, m 6, and m 7 are described by the formula (3-1) R 8 , R 9 , m 8 and m 9 are as defined in the formula (3-2).
  • the compound represented by Formula (3b ′) is more preferably a compound represented by the following Formula (3c ′).
  • R 0, R 1, and n have the same meanings as those described in formula (3), R 6, R 7, m 6, and m 7 in formula (3-1) R 8 , R 9 , m 8 and m 9 are as defined in the formula (3-2).
  • the compound represented by the formula (3) is particularly preferably a compound represented by the following formula (3d-1) or (3d-2) from the viewpoint of the further solubility in an organic solvent.
  • R 0 , R 1 and n are as defined in the formula (3), and R 4 ′ and R 5 ′ each independently have a substituent.
  • n 4 ' and m 5' are an integer of 0 to 8
  • m 10 ' and m 11' are an integer of 1 to 9
  • m 4 ' + m 10' and m 5 ' + m 11' are each independently Is an integer of 1 to 9.
  • R 0 for example, a hydrogen atom, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, triacontyl group, phenyl Groups, naphthyl groups, anthracenyl groups, pyrenyl groups, biphenyl groups and heptacenyl groups.
  • R 4 ′ and R 5 ′ for example, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, triacontyl group , Cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group, cyclononyl group, cyclodecyl group, cycloundecyl group, cyclododecyl group, cyclotriacontyl group, norbornyl group, adamantyl group, phenyl Group, naphthyl group, anthracenyl group, pyrenyl group, biphenyl group, heptacenyl group, vinyl
  • R 0 , R 4 ′ and R 5 ′ includes isomers.
  • a butyl group includes an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group and a tert-butyl group.
  • R0 , R4 ' , R5 ' , m4 ' , m5 ' , m10 ' , and m11 ' are synonymous with what was demonstrated by said Formula (3d-1)
  • R 1 ′ is a monovalent group having 1 to 60 carbon atoms.
  • each R 14 is independently an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms which may have a substituent, and a substituent
  • An alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms which may have a substituent, an alkynyl group having 2 to 30 carbon atoms which may have a substituent, and an alkoxy having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent M 14 is an integer of 0 to 5
  • m 14 ′ is an integer of 0 to 4
  • m 14 ′ ′ is an integer of 0 to 3.
  • R 14 for example, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, triacontyl group, cyclopropyl group, Cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group, cyclononyl group, cyclodecyl group, cycloundecyl group, cyclododecyl group, cyclotriacontyl group, norbornyl group, adamantyl group, phenyl group, naphthyl group, Anthracenyl group, pyrenyl group, biphenyl group, heptacenyl group, vinyl group, allyl group, triacon
  • R 15 has an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms which may have a substituent, and a substituent
  • R 15 for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, triacontyl group, a cyclopropyl group, Cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group, cyclononyl group, cyclodecyl group, cycloundecyl group, cyclododecyl group, cyclotriacontyl group, norbornyl group, adamantyl group, phenyl group, naphthyl group, Anthracenyl group, pyrenyl group, biphenyl group, heptacenyl
  • R 16 is a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, or a carbon number of 6 to 30 which may have a substituent.
  • R 16 for example, methylene group, ethylene group, propene group, butene group, pentene group, hexene group, heptene group, octene group, nonene group, decene group, undecene group, dodecene group, triaconten group, cyclopropene group Cyclobutene group, cyclopentene group, cyclohexene group, cycloheptene group, cyclooctene group, cyclononene group, cyclodecene group, cycloundecene group, cyclododecene group, cyclotriaconten group, divalent norbornyl group, divalent adamantyl group, divalent Phenyl group, divalent naphthyl group, divalent anthracenyl group, divalent pyrene group, divalent biphenyl group, divalent heptacenyl group, divalent vinyl group,
  • each R 14 is independently an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms which may have a substituent, and substitution
  • M 14 is an integer of 0 to 5 and m 14 ′ is an integer of 0 to 4.
  • R 14 is, for example, methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, triacontyl, cyclopropyl, cyclobutyl Group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group, cyclononyl group, cyclodecyl group, cycloundecyl group, cyclododecyl group, cyclotricontyl group, norbornyl group, adamantyl group, phenyl group, naphthyl group, anthracenyl Group, pyrenyl group, biphenyl group, heptacenyl group, vinyl group, allyl group, triaccontenyl group, methoxy group, eth
  • R 0A has the same meaning as that of R Y, and is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, or the number of carbons which may have a substituent 6 to 30 aryl groups.
  • R 1A is a C 1 to C 60 n A valent group or a single bond
  • R 2A each independently has an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms which may have a substituent, and a substituent Alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms which may be substituted, alkynyl group having 2 to 30 carbon atoms which may have a substituent, alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, halogen An atom, a cyano group, a thiol group, a hydroxyl group or a group in which a hydrogen atom of a hydroxyl group is substituted with an acid dissociable group, In formula (4), at least one of R 2A is a thiol group.
  • n A is an integer of 1 to 4, and in the case where n A is an integer of 2 or more in Formula (4), structural formulas in n A [] may be the same or different.
  • X A represents that each independently, an oxygen atom, a sulfur atom or uncrosslinked.
  • X A is an oxygen atom or a sulfur atom, it is preferable because it tends to develop high heat resistance, and an oxygen atom is more preferable.
  • X A is preferably non-crosslinked.
  • Each m 2A is independently an integer of 0 to 6. However, at least one m 2A is an integer of 1 to 6.
  • Each q A is independently 0 or 1. Incidentally, sites shown by the naphthalene structure in the formula (4) when q A is 0, represents a benzene structure, showing the naphthalene structure when q A is 1.
  • Examples of the n A -valent group include those having a linear hydrocarbon group, a branched hydrocarbon group or an alicyclic hydrocarbon group.
  • the alicyclic hydrocarbon group a bridged alicyclic hydrocarbon group is also included.
  • the n A valent group may have an aromatic group having 6 to 60 carbon atoms.
  • a -valent hydrocarbon group may have an alicyclic hydrocarbon group, a double bond, a hetero atom or an aromatic group having 6 to 60 or 6 to 30 carbon atoms.
  • a bridged alicyclic hydrocarbon group is also included.
  • the compound represented by the formula (4) can be used under high temperature bake conditions because it has high heat resistance due to the rigidity of its structure although it has a relatively low molecular weight. Moreover, it has quaternary carbon in a molecule, crystallinity is suppressed, and it is used suitably as a film formation composition for lithography which can be used for film production for lithography.
  • the resist forming composition for lithography of the present embodiment has a good resist pattern shape. give.
  • the compound represented by the formula (4) has a relatively low molecular weight and a low viscosity, even if it is a substrate having a step (particularly, a fine space, a hole pattern, etc.), the step It is easy to enhance the flatness of the film while uniformly filling all the way, and as a result, the underlayer film forming composition for lithography using this can enhance the embedding and planarization characteristics relatively favorably . Moreover, since it is a compound having a relatively high carbon concentration, high etching resistance is also imparted.
  • the compound represented by the formula (4) is useful as various optical component-forming compositions because it has a high refractive index and the coloration is suppressed by a wide range of heat treatment from low temperature to high temperature.
  • Optical parts are used in the form of film and sheet, and also plastic lenses (prism lenses, lenticular lenses, microlenses, Fresnel lenses, viewing angle control lenses, contrast improvement lenses, etc.), retardation films, electromagnetic wave shielding films, prisms It is useful as an optical fiber, a solder resist for flexible printed wiring, a plating resist, an interlayer insulating film for a multilayer printed wiring board, and a photosensitive optical waveguide.
  • the compound represented by the formula (4) is preferably a compound represented by the following formula (4-1) from the viewpoint of the easiness of crosslinking and the solubility in an organic solvent.
  • R 0A , R 1A , n A , q A and X A are as defined in the formula (4).
  • R 3A is each independently a halogen atom, an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms which may have a substituent, a substituent A C 2-30 alkenyl group which may have a substituent, an alkynyl group having a carbon number of 2 to 30 which may have a substituent, or a carbon number of 1 to 30 which may have a substituent It is an alkoxy group.
  • Each m 6A is independently an integer of 0 to 5.
  • X A , R 0A to R 2A , m 2A and n A are as defined in the formula (4).
  • the compound represented by the formula (4) is particularly preferably a compound represented by the following formula (4d-1) or (4d-2) from the viewpoint of the further solubility in an organic solvent.
  • R 0A , R 1A , n A , q A and X A are as defined in the above formula (4), and R 3A ′ is independently a substituent Alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, aryl group having 6 to 30 carbon atoms which may have a substituent, and alkenyl having 2 to 30 carbon atoms which may have a substituent A group, an alkynyl group having 2 to 30 carbon atoms which may have a substituent, an alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, or a halogen atom.
  • m 3A ′ is an integer of 0 to 6
  • m 4A ′ is an integer of 1 to 7
  • m 3A ′ + m 4A ′ is each independently an integer of 1 to 7.
  • R 0A for example, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, triacontyl group, phenyl group, naphthyl And anthracenyl group, pyrenyl group, biphenyl group and heptacenyl group.
  • R 3A ′ for example, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, triacontyl group, cyclopropyl group , Cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group, cyclononyl group, cyclodecyl group, cycloundecyl group, cyclododecyl group, cyclotricontyl group, norbornyl group, adamantyl group, phenyl group, naphthyl group And anthracenyl group, pyrenyl group, biphenyl group, heptacenyl group, vinyl group, allyl group
  • R 0A and R 3A ′ contains an isomer.
  • a butyl group includes an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group and a tert-butyl group.
  • R 0A , q A and X A are as defined in the above formula (4), and R 3A ′ , m 3A ′ and m 4A ′ are the above formula (4d) And R 1A ′ is a monovalent group having 1 to 60 carbon atoms.
  • the compound represented by the formula (4) preferably has the following structure from the viewpoint of availability of raw materials.
  • R 0A is as defined in the formula (4)
  • R 1A ′ is as defined in the formula (4d-2).
  • the compound preferably has a xanthene skeleton or a thioxanthene skeleton from the viewpoint of heat resistance.
  • the compound represented by the formula (4) preferably has the following structure from the viewpoint of etching resistance.
  • R 0A is as defined in the formula (4)
  • R 1A ′ is as described in the formula (4d-2).
  • the compound preferably has a dibenzoxanthene skeleton from the viewpoint of heat resistance.
  • R 14 has an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms which may have a substituent, and a substituent
  • m 14 is an integer of 0 to 5
  • m 14 ′ is an integer of 0 to 4.
  • R 15 is an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms which may have a substituent, carbon which may have a substituent
  • R 16 is a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, and a divalent aryl having 6 to 30 carbon atoms which may have a substituent It is a group, a divalent alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms which may have a substituent, or an alkynyl group having 2 to 30 carbon atoms which may have a substituent.
  • the compound preferably has a xanthene skeleton from the viewpoint of heat resistance.
  • the compound represented by Formula (1) in this embodiment can be appropriately synthesized by applying a known method, and the synthesis method is not particularly limited.
  • a polyphenol compound can be obtained by subjecting a phenol and a corresponding aldehyde or ketone to a polycondensation reaction under an acid catalyst under normal pressure. It is preferable to use phenols containing a sulfur atom and / or aldehydes or ketones containing a sulfur atom. Moreover, it can also carry out under pressure as needed.
  • phenols examples include phenol, cresol, methoxybenzene, catechol, resorcinol, hydroquinone, trimethylhydroquinone, pyrogallol, phenylphenol, biphenol, methylbiphenol, methoxybiphenol, naphthol, methylnaphthol, methoxynaphthol, naphthalenediol, naphthalenetriol And the like, but not limited thereto. These can be used singly or in combination of two or more.
  • phenol cresol, catechol, resorcinol, hydroquinone, phenylphenol, biphenol, naphthol, naphthalenediol, naphthalenetriol
  • phenylphenol It is more preferable to use biphenol, naphthol, naphthalenediol and naphthalenetriol.
  • aldehydes examples include formaldehyde, trioxane, paraformaldehyde, benzaldehyde, acetaldehyde, propylaldehyde, phenylacetaldehyde, phenylpropylaldehyde, hydroxybenzaldehyde, chlorobenzaldehyde, nitrobenzaldehyde, methylbenzaldehyde, ethylbenzaldehyde, butylbenzaldehyde, biphenylaldehyde, Naphthoaldehyde, anthracenecarbaldehyde, phenanthrene carbaldehyde, pyrenecarbaldehyde, furfural, methylthiobenzaldehyde, thiophenecarboxaldehyde, methylthiothiophenecarboxaldehyde, formyltetrathiafulvalene, benzothiophene carbox
  • benzaldehyde phenylacetaldehyde, phenylpropylaldehyde, hydroxybenzaldehyde, chlorobenzaldehyde, nitrobenzaldehyde, nitrobenzaldehyde, methylbenzaldehyde, ethylbenzaldehyde, butylbenzaldehyde, cyclohexylbenzaldehyde, biphenylaldehyde, naphthaldehyde, anthracene
  • carbaldehyde phenanthrene carbaldehyde, pyrene carbaldehyde, furfural, methylthiobenzaldehyde, thiophenecarboxaldehyde, methylthiothiophene
  • ketones examples include acetone, methyl ethyl ketone, cyclobutanone, cyclopentanone, cyclohexanone, norbornanone, tricyclohexanone, tricyclodecanone, adamantanone, fluorenone, benzofluorenone, acenaphthenequinone, acenaphthenone, anthraquinone, acetophenone, diacetylbenzene , Triacetylbenzene, acetonaphthone, diphenylcarbonylnaphthalene, phenylcarbonylbiphenyl, diphenylcarbonylbiphenyl, benzophenone, diphenylcarbonylbenzene, triphenylcarbonylbenzene, benzonaphthone, diphenylcarbonylnaphthalene, phenylcarbonylbiphenyl, diphenylcarbonyl
  • aldehydes or ketones it is preferable to use an aldehyde-containing aldehyde or an aromatic-containing ketone from the viewpoint of providing both high heat resistance and high etching resistance.
  • the acid catalyst used for the above reaction can be appropriately selected from known ones and used without particular limitation.
  • inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, hydrobromic acid, hydrofluoric acid; oxalic acid Malonic acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, citric acid, fumaric acid, fumaric acid, maleic acid, formic acid, p-toluenesulfonic acid, methanesulfonic acid, trifluoroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, trifluoromethanesulfonic acid, benzene Organic acids such as sulfonic acid, naphthalenesulfonic acid and naphthalenedisulfonic acid; Lewis acids such as zinc chloride, aluminum chloride, iron chloride and boron trifluoride, or silico
  • organic acids and solid acids are preferable, and from the viewpoint of production such as availability and ease of handling, it is more preferable to use hydrochloric acid or sulfuric acid.
  • an acid catalyst it can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the amount of the acid catalyst used can be appropriately set according to the types of raw materials and catalysts used, as well as the reaction conditions, etc., and is not particularly limited, but 0.01 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the reaction raw materials Is preferred.
  • a reaction solvent may be used.
  • the reaction solvent is not particularly limited as long as the reaction between the aldehyde or ketone to be used and the phenol proceeds, and can be appropriately selected from known ones and used.
  • Examples of the reaction solvent include water, methanol, ethanol, propanol, butanol, tetrahydrofuran, dioxane, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, a mixed solvent thereof, and the like.
  • a solvent can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the amount of these reaction solvents used can be appropriately set according to the types of raw materials and catalysts used, as well as the reaction conditions, etc., and is not particularly limited. It is preferable that it is a range.
  • the reaction temperature in the above reaction can be appropriately selected depending on the reactivity of the reaction raw material and is not particularly limited, but it is usually in the range of 10 to 200 ° C.
  • the reaction temperature is preferably higher, and specifically, the range of 60 to 200 ° C. is preferable.
  • the reaction method may be appropriately selected and used a known method, and is not particularly limited. However, a method of charging phenols, aldehydes or ketones, and a catalyst at once, phenols, aldehydes or ketones Can be added dropwise in the presence of a catalyst. After completion of the polycondensation reaction, isolation of the obtained compound can be carried out according to a conventional method and is not particularly limited.
  • the temperature of the reaction kettle is raised to 130 to 230 ° C., and a general method such as removal of volatile components at about 1 to 50 mmHg is taken.
  • a general method such as removal of volatile components at about 1 to 50 mmHg is taken.
  • reaction conditions 1 mol to excess amount of phenols and 0.001 to 1 mol of acid catalyst are used with respect to 1 mol of aldehydes or ketones, under normal pressure at 50 to 150 ° C. for 20 minutes to The reaction may be performed for about 100 hours.
  • the desired product can be isolated by a known method.
  • the reaction solution is concentrated, pure water is added to precipitate a reaction product, and after cooling to room temperature, filtration is performed to separate, the obtained solid is filtered and dried, and then column chromatography is performed.
  • the reaction product is separated and purified from by-products, solvent evaporation, filtration and drying can be performed to obtain the compound represented by the above-mentioned formula (1), which is the desired product.
  • the compound represented by Formula (3) used by this embodiment can be suitably synthesize
  • the hydroxyl group of a polyphenol obtained by subjecting (i) biphenols, binaphthols or bianthraceneols to a corresponding ketones by a polycondensation reaction under acid catalysis is described in J. Am. Chem. Soc., Vol. 122, No.
  • a method of carrying out a polycondensation reaction of a biphenol, a binaphthol or a bianthracene with a corresponding ketone under an acid catalyst (a) a method carried out in an organic solvent, (b) in an aqueous solvent There are a method to carry out, a method to carry out without solvent (c) and the like.
  • biphenols examples include, but are not particularly limited to, biphenol, methyl biphenol, methoxy biphenol and the like. These can be used singly or in combination of two or more. Among these, it is more preferable to use biphenol in terms of stable supply of the raw material.
  • binaphthols examples include binaphthol, methyl binaphthol, methoxy binaphthol and the like, but are not particularly limited thereto. These can be used singly or in combination of two or more. Among these, it is more preferable to use a binaphthol in the point which raises a carbon atom concentration and improves heat resistance.
  • bianthraceneols examples include, but are not particularly limited to, bianthraceneol, methylbianthraceneol, methoxybianthraceneol and the like. These can be used singly or in combination of two or more. Among these, it is more preferable to use bianthraceneol in that the carbon atom concentration is increased to improve the heat resistance.
  • ketones examples include acetone, methyl ethyl ketone, acetophenone, diacetyl benzene, triacetyl benzene, acetonaphthone, diphenyl carbonyl naphthalene, phenyl carbonyl biphenyl, diphenyl carbonyl biphenyl, benzophenone, diphenyl carbonyl benzene, triphenyl carbonyl benzene, benzonaphthone, diphenyl carbonyl Examples thereof include naphthalene, phenylcarbonylbiphenyl, diphenylcarbonylbiphenyl and the like, but are not particularly limited thereto.
  • carbonylbiphenyl is preferable from the viewpoint of giving high heat resistance
  • the acid catalyst used for the reaction can be appropriately selected from known ones and used without particular limitation.
  • inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, hydrobromic acid, hydrofluoric acid and the like, oxalic acid Malonic acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, citric acid, fumaric acid, maleic acid, formic acid, p-toluenesulfonic acid, methanesulfonic acid, trifluoroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, trifluoromethanesulfonic acid, benzene Organic acids such as sulfonic acid, naphthalenesulfonic acid and naphthalenedisulfonic acid, Lewis acids such as zinc chloride, aluminum chloride, iron chloride and boron trifluoride, silicotungstic acid, phosphotungsten, sodium tungsten, sodium naric acid, sodium phosulfonic acid,
  • organic acids and solid acids are preferable from the viewpoint of production, and it is preferable to use hydrochloric acid or sulfuric acid from the viewpoint of production such as availability and ease of handling.
  • an acid catalyst it can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the amount of the acid catalyst used can be appropriately set according to the type of raw material used and the type of catalyst used, as well as the reaction conditions, etc., and is not particularly limited. It is preferable that it is a mass part.
  • the mercapto catalyst used in the reaction can be appropriately selected from known ones and used without particular limitation.
  • alkylthiols and mercaptocarboxylic acids are widely known.
  • alkylthiol alkyl mercaptan having 1 to 12 carbon atoms, preferably n-octyl mercaptan, n-decyl mercaptan, n-dodecyl
  • examples thereof include mercaptans
  • examples of mercaptocarboxylic acid include 2-mercaptopropionic acid and 3-mercaptopropionic acid, but not limited thereto.
  • n-octyl mercaptan, n-decyl mercaptan and n-dodecyl mercaptan are preferable from the viewpoint of production.
  • a mercapto catalyst it can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the amount of the mercapto catalyst used can be appropriately set according to the type of raw material used and the type of catalyst used, as well as the reaction conditions, etc., and is not particularly limited. It is preferable that it is a mass part.
  • a reaction solvent may be used.
  • the reaction solvent is not particularly limited as long as the reaction between the ketone to be used and the biphenols, binaphthols or bianthracenediol proceeds, and can be appropriately selected from known ones and used.
  • water, methanol, ethanol, propanol, butanol, tetrahydrofuran, dioxane, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether or a mixed solvent of these, and the like can be mentioned.
  • a solvent can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the amount of these solvents used can be appropriately set according to the type of raw materials used and the type of catalyst used, as well as the reaction conditions, etc., and is not particularly limited. It is preferable to be in the range of Furthermore, the reaction temperature in the above reaction can be appropriately selected depending on the reactivity of the reaction raw material and is not particularly limited, but it is usually in the range of 10 to 200 ° C.
  • the reaction temperature is preferably higher, and specifically, the range of 60 to 200 ° C. is preferable.
  • the reaction method may be appropriately selected from known methods and used, and is not particularly limited. However, biphenols, binaphthols or bianthracenediol, ketones, a method of preparing a batch of a catalyst, biphenols, binaphthols Alternatively, there is a method of dropping bianthracenediol or ketones in the presence of a catalyst. After completion of the polycondensation reaction, isolation of the obtained compound can be carried out according to a conventional method and is not particularly limited.
  • the temperature of the reaction kettle is raised to 130 to 230 ° C., and a general method such as removing volatile components at about 1 to 50 mmHg is taken.
  • a general method such as removing volatile components at about 1 to 50 mmHg is taken.
  • Preferred reaction conditions are: 1.0 mol to excess amount of biphenols, binaphthols or bianthracenediol, and 0.001 to 1 mol of an acid catalyst per 1 mol of ketones, under normal pressure, The reaction may be carried out at 150 ° C. for about 20 minutes to 100 hours.
  • the desired product can be isolated by a known method.
  • the reaction solution is concentrated, pure water is added to precipitate a reaction product, and after cooling to room temperature, filtration is performed to separate, and the obtained solid is filtered and dried, and then column chromatography is performed.
  • the product can be separated and purified from by-products, distilled off the solvent, filtered, and dried to obtain the compound represented by the above-mentioned formula (3), which is the desired product.
  • biphenol Compound (A) in which R Y of the compound represented by the above formula (3) is substituted with a hydrogen atom by subjecting an acid, a binaphthol or a bianthracene, and a corresponding aldehyde to a polycondensation reaction under acid catalysis Get).
  • a compound (B) in which the hydroxyl group of the compound (A) is substituted with a protecting group by a protecting group introducing agent is converted to a compound (B), and then a hydrogen atom corresponding to the R Y moiety of the compound represented by the formula (3)
  • an alkylating agent By reacting with an alkylating agent, an alkyl group corresponding to the R Y portion of the compound represented by the formula (3) is introduced.
  • the said Formula (3) is obtained by deprotecting the protective group which substituted the hydroxyl group by the said compound (B).
  • an acid dissociable group can be introduced to at least one phenolic hydroxyl group of the compound by a known method. Moreover, it can also carry out under pressure as needed.
  • the alkylating agent may be appropriately selected from known ones and used without particular limitation. For example, alkyl chloride, alkyl bromide, alkyl iodide and the like can be mentioned.
  • a hydrogen atom corresponding to the R Y part of the compound represented by the above formula (3) of the compound (B) is an alkyl group corresponding to the R Y part of the compound represented by the above formula (3)
  • the compound (B) is reacted with a halogenating agent as a method of introducing a compound represented by the above-mentioned formula (3)
  • the above formula (3) can also be obtained by substituting a hydrogen atom corresponding to the R Y portion of with a halogen atom and then reacting with an alkylating agent.
  • the alkylating agent can be appropriately selected from known ones and used without particular limitation. For example, Grignard reagent, alkyl lithium and the like can be mentioned.
  • biphenols examples include, but are not particularly limited to, biphenol, methyl biphenol, methoxy biphenol and the like. These can be used singly or in combination of two or more. Among these, it is more preferable to use biphenol in terms of stable supply of the raw material.
  • binaphthols examples include binaphthol, methyl binaphthol, methoxy binaphthol and the like, but are not particularly limited thereto. These can be used singly or in combination of two or more. Among these, it is more preferable to use a binaphthol in the point which raises a carbon atom concentration and improves heat resistance.
  • bianthraceneols examples include, but are not particularly limited to, bianthraceneol, methylbianthraceneol, methoxybianthraceneol and the like. These can be used singly or in combination of two or more. Among these, it is more preferable to use bianthraceneol in that the carbon atom concentration is increased to improve the heat resistance.
  • aldehydes examples include paraformaldehyde, benzaldehyde, acetaldehyde, propylaldehyde, phenylacetaldehyde, phenylpropylaldehyde, hydroxybenzaldehyde, chlorobenzaldehyde, nitrobenzaldehyde, methylbenzaldehyde, ethylbenzaldehyde, butylbenzaldehyde, biphenylaldehyde, naphthaldehyde, anthracene Examples include, but are not limited to, carboaldehyde, phenanthrene carbaldehyde, pyrene carbaldehyde, furfural and the like.
  • an acid dissociable group can be introduced into at least one phenolic hydroxyl group of the compound as follows.
  • Compounds for introducing an acid dissociable group can be synthesized or easily obtained by known methods, and for example, activated carboxylic acid derivative compounds such as acid chlorides, acid anhydrides, dicarbonates, alkyl halides, vinyl alkyl ethers, dihydro Examples thereof include pyrane and halocarboxylic acid alkyl ester, but not particularly limited.
  • the compound is dissolved or suspended in an aprotic solvent such as acetone, tetrahydrofuran (THF), propylene glycol monomethyl ether acetate and the like.
  • an aprotic solvent such as acetone, tetrahydrofuran (THF), propylene glycol monomethyl ether acetate and the like.
  • a vinyl alkyl ether such as ethyl vinyl ether or dihydropyran is added, and the reaction is performed at 20 to 60 ° C. for 6 to 72 hours under normal pressure in the presence of an acid catalyst such as pyridinium p-toluenesulfonate.
  • reaction solution is neutralized with an alkali compound, added to distilled water to precipitate a white solid, and the separated white solid is washed with distilled water and dried to replace the hydrogen atom of the hydroxyl group with an acid dissociable group. Can be obtained.
  • the compound having a hydroxyl group is dissolved or suspended in an aprotic solvent such as acetone, THF, propylene glycol monomethyl ether acetate and the like.
  • an alkyl halide such as ethyl chloromethyl ether or a halocarboxylic acid alkyl ester such as methyl bromoadamantyl ester is added and reacted at 20 to 110 ° C. for 6 to 72 hours in the presence of an alkali catalyst such as potassium carbonate. .
  • the reaction solution is neutralized with an acid such as hydrochloric acid, and added to distilled water to precipitate a white solid, and the separated white solid is washed with distilled water and dried, whereby the hydrogen atom of the hydroxyl group becomes an acid dissociable group.
  • Substituted compounds can be obtained.
  • the timing for introducing the acid dissociable group may be not only after the condensation reaction of binaphthols and ketones but also before the condensation reaction. Moreover, you may carry out after manufacturing of resin mentioned later.
  • the acid dissociable group refers to a characteristic group that is cleaved in the presence of an acid to generate a functional group that changes the solubility, such as an alkali-soluble group.
  • a phenolic hydroxyl group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, a hexafluoroisopropanol group etc. are mentioned, A phenolic hydroxyl group and a carboxyl group are preferable, and a phenolic hydroxyl group is especially preferable.
  • the acid-dissociable group preferably has a property of causing a cleavage reaction in a chain in the presence of an acid, in order to enable further high sensitivity and high resolution pattern formation.
  • the compound represented by Formula (4) used by this embodiment can be suitably synthesize
  • the phenolic hydroxyl group of the polyphenol obtained by subjecting (i) phenols, naphthols or anthraceneols to the corresponding ketones by polycondensation reaction under acid catalysis is described in J. Am. Chem. Soc., Vol. 122, No.
  • a compound represented by the above formula (4) can be obtained by subjecting naphthols or anthraceneol and the corresponding ketones to a polycondensation reaction under an acid and a mercapto catalyst.
  • an acid dissociable group can be introduced to at least one phenolic hydroxyl group of the compound by a known method.
  • this reaction can be performed under reduced pressure, normal pressure, or increased pressure.
  • the naphthols are not particularly limited, and examples thereof include naphthol, methyl naphthol, methoxy naphthol, naphthalene diol and the like, and the use of naphthalene diol is more preferable in that the xanthene structure can be easily formed.
  • the phenols are not particularly limited, and examples thereof include phenol, methylphenol, methoxybenzene, catechol, resorcinol, hydroquinone, trimethylhydroquinone and the like.
  • anthraceneols include, but are not particularly limited to, anthraceneol, methylanthraceneol, methoxyanthraceneol and the like. These can be used singly or in combination of two or more. Among these, it is more preferable to use anthraceneol in the point which raises a carbon atom concentration and improves heat resistance.
  • ketones examples include acetone, methyl ethyl ketone acetophenone, diacetyl benzene, triacetyl benzene, acetonaphthone, diphenyl carbonyl naphthalene, phenyl carbonyl biphenyl, diphenyl carbonyl biphenyl, benzophenone, diphenyl carbonyl benzene, triphenyl carbonyl benzene, benzonaphthone and diphenyl carbonyl naphthalene And phenylcarbonylbiphenyl, diphenylcarbonylbiphenyl and the like, but not limited thereto.
  • acetophenone diacetylbenzene, triacetylbenzene, acetonaphthone, diphenylcarbonylnaphthalene, phenylcarbonylbiphenyl, diphenylcarbonylbiphenyl, benzophenone, diphenylcarbonylbenzene, triphenylcarbonylbenzene, benzonaphthone, diphenylcarbonylnaphthalene, phenylcarbonylbiphenyl, It is preferable to use diphenylcarbonylbiphenyl from the viewpoint of giving high heat resistance.
  • the acid catalyst is not particularly limited, and can be appropriately selected from known inorganic acids, organic acids, Lewis acids, and solid acids.
  • inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, hydrobromic acid and hydrofluoric acid; oxalic acid, formic acid, p-toluenesulfonic acid, methanesulfonic acid, trifluoroacetic acid, trifluoromethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, naphthalene
  • Organic acids such as sulfonic acid and naphthalenedisulfonic acid
  • Lewis acids such as zinc chloride, aluminum chloride, iron chloride and boron trifluoride
  • solid acids such as silicotungstic acid, phosphotungstic acid, silicomolybdic acid or phosphomolybdic acid It can be mentioned.
  • hydrochloric acid or sulfuric acid from the viewpoint of production such as availability and handling.
  • an acid catalyst 1 type or 2 types or more can be used.
  • the amount of the acid catalyst used can be appropriately set according to the type of raw material used and the type of catalyst used, as well as the reaction conditions, etc., and is not particularly limited. It is preferable that it is a mass part.
  • the mercapto catalyst used in the reaction can be appropriately selected from known ones and used without particular limitation.
  • alkylthiols and mercaptocarboxylic acids are widely known.
  • alkylthiol alkyl mercaptan having 1 to 12 carbon atoms, preferably n-octyl mercaptan, n-decyl mercaptan, n-dodecyl
  • examples thereof include mercaptans
  • examples of mercaptocarboxylic acid include 2-mercaptopropionic acid and 3-mercaptopropionic acid, but not limited thereto.
  • n-octyl mercaptan, n-decyl mercaptan and n-dodecyl mercaptan are preferable from the viewpoint of production.
  • a mercapto catalyst it can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the amount of the mercapto catalyst used can be appropriately set according to the type of raw material used and the type of catalyst used, as well as the reaction conditions, etc., and is not particularly limited. It is preferable that it is a mass part.
  • the reaction solvent is not particularly limited as long as the reaction between the ketone used and the naphthols proceeds, but, for example, water, methanol, ethanol, propanol, butanol, tetrahydrofuran, dioxane or a mixed solvent thereof can be used.
  • the amount of the solvent is not particularly limited, and is, for example, in the range of 0 to 2000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the reaction raw material.
  • the reaction temperature is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the reactivity of the reaction raw material, but is preferably in the range of 10 to 200 ° C.
  • the lower the temperature, the higher the effect, and the range of 10 to 60 ° C. is more preferable.
  • the manufacturing method of the compound represented by said Formula (4) is not specifically limited, For example, the method of charging naphthols, ketones, and a catalyst collectively, naphthols and ketones are dripped in catalyst presence, There is a way to go. After completion of the polycondensation reaction, the temperature of the reaction kettle can be raised to 130 to 230 ° C. to remove volatile components at about 1 to 50 mmHg in order to remove unreacted raw materials, catalysts, etc. present in the system. .
  • the amount of the raw material for producing the compound represented by the formula (4) is not particularly limited. For example, 2 mol to an excess amount of naphthols etc. and 1 acid catalyst are preferable per 1 mol of ketones.
  • the reaction proceeds by reacting at about 20 minutes to about 100 hours at 20 to 60 ° C. under normal pressure, using 001 to 1 mole.
  • the target object is isolated by the well-known method after completion
  • the method for isolating the desired product is not particularly limited.
  • the reaction solution is concentrated, pure water is added to precipitate the reaction product, and after cooling to room temperature, filtration is performed to separate the obtained solid
  • the reaction product is filtered and dried, followed by column chromatography to separate and purify the by-product, solvent evaporation, filtration and drying to obtain the target compound.
  • the said Formula (4) is obtained by deprotecting the protecting group which substituted the hydroxyl group by the said compound (B ').
  • an acid dissociable group can be introduced to at least one phenolic hydroxyl group of the compound by a known method. Moreover, it can also carry out under pressure as needed.
  • the alkylating agent may be appropriately selected from known ones and used without particular limitation. For example, alkyl chloride, alkyl bromide, alkyl iodide and the like can be mentioned.
  • a hydrogen atom corresponding to the R Y portion of the compound represented by the above formula (4) of the compound (B ′) is an alkyl corresponding to the R Y portion of the compound represented by the above formula (4)
  • a compound (B ′) is reacted with a halogenating agent to obtain a compound represented by the above formula (4)
  • the above formula (4) can also be obtained by substituting a hydrogen atom corresponding to the R Y part of a compound with a halogen atom and then reacting it with an alkylating agent.
  • the alkylating agent can be appropriately selected from known ones and used without particular limitation. For example, Grignard reagent, alkyl lithium and the like can be mentioned.
  • phenols although a phenol, a methylphenol, a methoxyphenol etc. are mentioned, for example, it is not specifically limited to these. These can be used singly or in combination of two or more. Among these, use of phenol is more preferable in terms of stable supply of the raw material.
  • naphthols examples include naphthol, methyl naphthol, methoxy naphthol and the like, but not limited thereto. These can be used singly or in combination of two or more. Among these, it is more preferable to use naphthol in that the carbon atom concentration is increased to improve the heat resistance.
  • anthraceneols include, but are not particularly limited to, anthraceneol, methylanthraceneol, methoxyanthraceneol and the like. These can be used singly or in combination of two or more. Among these, it is more preferable to use anthraceneol in the point which raises a carbon atom concentration and improves heat resistance.
  • aldehydes examples include paraformaldehyde, benzaldehyde, acetaldehyde, propylaldehyde, phenylacetaldehyde, phenylpropylaldehyde, hydroxybenzaldehyde, chlorobenzaldehyde, nitrobenzaldehyde, methylbenzaldehyde, ethylbenzaldehyde, butylbenzaldehyde, biphenylaldehyde, naphthaldehyde, anthracene Examples include, but are not limited to, carboaldehyde, phenanthrene carbaldehyde, pyrene carbaldehyde, furfural and the like.
  • an acid dissociable group can be introduced into at least one phenolic hydroxyl group of the compound as follows.
  • Compounds for introducing an acid dissociable group can be synthesized or easily obtained by known methods, and for example, activated carboxylic acid derivative compounds such as acid chlorides, acid anhydrides, dicarbonates, alkyl halides, vinyl alkyl ethers, dihydro Examples thereof include pyrane and halocarboxylic acid alkyl ester, but not particularly limited.
  • the compound is dissolved or suspended in an aprotic solvent such as acetone, tetrahydrofuran (THF), propylene glycol monomethyl ether acetate and the like.
  • an aprotic solvent such as acetone, tetrahydrofuran (THF), propylene glycol monomethyl ether acetate and the like.
  • a vinyl alkyl ether such as ethyl vinyl ether or dihydropyran is added, and the reaction is performed at 20 to 60 ° C. for 6 to 72 hours under normal pressure in the presence of an acid catalyst such as pyridinium p-toluenesulfonate.
  • reaction solution is neutralized with an alkali compound, added to distilled water to precipitate a white solid, and the separated white solid is washed with distilled water and dried to replace the hydrogen atom of the hydroxyl group with an acid dissociable group. Can be obtained.
  • the compound having a hydroxyl group is dissolved or suspended in an aprotic solvent such as acetone, THF, propylene glycol monomethyl ether acetate and the like.
  • an alkyl halide such as ethyl chloromethyl ether or a halocarboxylic acid alkyl ester such as methyl bromoadamantyl ester is added and reacted at 20 to 110 ° C. for 6 to 72 hours in the presence of an alkali catalyst such as potassium carbonate. .
  • the reaction solution is neutralized with an acid such as hydrochloric acid, and added to distilled water to precipitate a white solid, and the separated white solid is washed with distilled water and dried, whereby the hydrogen atom of the hydroxyl group becomes an acid dissociable group.
  • Substituted compounds can be obtained.
  • the timing for introducing the acid dissociable group may be not only after the condensation reaction of naphthols and ketones but also before the condensation reaction. Moreover, you may carry out after manufacturing of resin mentioned later.
  • the acid dissociable group refers to a characteristic group that is cleaved in the presence of an acid to generate a functional group that changes the solubility, such as an alkali-soluble group.
  • a phenolic hydroxyl group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, a hexafluoroisopropanol group etc. are mentioned, A phenolic hydroxyl group and a carboxyl group are preferable, and a phenolic hydroxyl group is especially preferable.
  • the acid-dissociable group preferably has a property of causing a cleavage reaction in a chain in the presence of an acid, in order to enable further high sensitivity and high resolution pattern formation.
  • composition (1) used for film formation for lithography or optical component formation.
  • resin which contains the compound represented by said Formula (1) as a structural unit can also be used.
  • the resin is obtained, for example, by reacting the compound represented by the formula (1) with a compound having a crosslinking reactivity.
  • the composition in the present embodiment may contain a resin having a structure represented by the following formula (5).
  • R Y , R Z , A, R T , X and N are as defined in the formula (1), m is independently an integer of 0 to 8, and L is an alkylene group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent and / or a heteroatom, an arylene group having 6 to 30 carbons, which may have a substituent and / or a heteroatom, and substitution A C 1 to C 30 alkoxyl group which may have a group and / or a hetero atom, or a single bond, and the alkylene group, the arylene group, and the alkoxyl group are an ether bond, a thioether bond, May contain a ketone bond or an ester bond,
  • at least one selected from A, R Y , R Z , R T , X, and L contains a sulfur atom
  • At least one of RT includes a thiol group, a hydroxyl group, or a group in which a hydrogen atom
  • substituents for the alkylene group the arylene group and the alkoxylene group, as described above, those exemplified as the substituents for the alkyl group, the aryl group and the alkoxy group can be mentioned, respectively.
  • the compound represented by said Formula (3) can be used as it is in the film formation composition for lithography.
  • resin which contains the compound represented by said Formula (3) as a structural unit can also be used.
  • a resin obtained by reacting the compound represented by the formula (3) with a compound having crosslinking reactivity can also be used.
  • resin which contains the compound represented by said Formula (3) as a structural unit what has a structure represented by the following formula (6) is mentioned, for example. That is, the film formation composition for lithography of the present embodiment may contain a resin having a structure represented by the following formula (6).
  • L is a linear or branched alkylene group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, or a single bond.
  • R 0 , R 1 , R 2 to R 5 , m 2 to m 5 , p 2 to p 5 , and n are as defined in the formula (3), provided that m 2 to m 5 are simultaneously 0 And at least one of R 2 to R 5 is a thiol group.
  • the compound represented by said Formula (4) can be used as it is in the film formation composition for lithography.
  • resin which contains the compound represented by said Formula (4) as a structural unit can also be used.
  • a resin obtained by reacting the compound represented by the formula (4) with a compound having crosslinking reactivity can also be used.
  • resin which contains the compound represented by said Formula (4) as a structural unit what has a structure represented by following formula (7) is mentioned, for example. That is, the film formation composition for lithography of the present embodiment may contain a resin having a structure represented by the following formula (7).
  • L is a linear or branched alkylene group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, or a single bond.
  • R 0A , R 1A , R 2A , m 2A , n A , q A and X A are as defined in the above formula (4), When n A is an integer of 2 or more, structural formulas in n A [] may be the same or different. However, at least one of R 2A is a thiol group.
  • the resin in the present embodiment is obtained by reacting the compound of the present embodiment with a compound having crosslinking reactivity.
  • a compound having crosslinking reactivity known compounds can be used without particular limitation as long as they can oligomerize or polymerize the compound of the present embodiment. Specific examples thereof include, but not limited to, aldehydes, ketones, carboxylic acids, carboxylic acid halides, halogen-containing compounds, amino compounds, imino compounds, isocyanates, unsaturated hydrocarbon group-containing compounds, and the like.
  • the resin of the present embodiment for example, a resin which is made novolak by condensation reaction of the compound of the present embodiment with an aldehyde and / or ketone which is a compound having crosslinking reactivity can be mentioned.
  • aldehydes used for novolakizing the compound of the present embodiment include formaldehyde, trioxane, paraformaldehyde, benzaldehyde, acetaldehyde, propylaldehyde, phenylacetaldehyde, phenylpropylaldehyde, hydroxybenzaldehyde, chlorobenzaldehyde, nitrobenzaldehyde , Methyl benzaldehyde, ethyl benzaldehyde, butyl benzaldehyde, biphenyl aldehyde, naphthaldehyde, anthracenecarbaldehyde, phenanthrene carbaldehyde, pyrene carbaldehyde, furfural, methylthio benzaldehyde, thiophene carboxaldehyde, methyl thiothiophene carboxaldehyde, formy
  • ketones include the above-mentioned ketones.
  • mercaptobenzoic acid, methylthioacetophenone, acetylthiophene and acetylbenzothiophene having a sulfur atom introduced are more preferable.
  • formaldehyde is preferable from the viewpoint of productivity.
  • aldehydes and / or ketones can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the amount of the above-mentioned aldehyde and / or ketone is not particularly limited, but is preferably 0.2 to 5 moles, more preferably 0.5 to 2 moles with respect to 1 mole of the compound of the present embodiment. It is a mole.
  • An acid catalyst can also be used in the condensation reaction of the compound of the present embodiment with an aldehyde and / or a ketone.
  • the acid catalyst used herein can be appropriately selected from known ones and used without particular limitation.
  • an acid catalyst inorganic acid organic acid, Lewis acid, solid acid and the like are widely known, and, for example, inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, hydrobromic acid, hydrofluoric acid; oxalic acid, Malonic acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, citric acid, fumaric acid, maleic acid, formic acid, p-toluenesulfonic acid, methanesulfonic acid, trifluoroacetic acid, trifluoroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, trifluoromethanesulfonic acid, benzenesulfone Organic acids such as naphthalenesulfonic acid and n
  • organic acids and solid acids are preferable from the viewpoint of production, and hydrochloric acid or sulfuric acid is preferable from the viewpoint of production such as availability and ease of handling.
  • an acid catalyst it can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the amount of the acid catalyst used can be appropriately set according to the types of raw materials and catalysts used, as well as the reaction conditions, etc., and is not particularly limited, but 0.01 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the reaction raw materials Is preferred.
  • aldehydes are not necessarily required.
  • a reaction solvent can also be used in the condensation reaction of the compound of the present embodiment with an aldehyde and / or a ketone.
  • the reaction solvent in this polycondensation can be appropriately selected from known ones and used, and is not particularly limited. For example, water, methanol, ethanol, propanol, butanol, tetrahydrofuran, dioxane, mixed solvents of these, etc. It can be mentioned.
  • a solvent can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the amount of these solvents used can be appropriately set according to the types of raw materials and catalysts used, as well as the reaction conditions, etc., and is not particularly limited. Is preferred.
  • the reaction temperature can be appropriately selected according to the reactivity of the reaction raw material and is not particularly limited, but is usually in the range of 10 to 200 ° C.
  • the reaction method may be appropriately selected from known methods and used, and is not particularly limited.
  • the method according to the present embodiment is a method in which the compound, aldehyde and / or ketone of the present embodiment and catalyst are charged at once. The method of dripping a compound and aldehyde and / or ketones in catalyst presence is mentioned.
  • isolation of the obtained resin can be carried out according to a conventional method, and is not particularly limited.
  • the temperature of the reaction kettle is raised to 130 to 230 ° C., and a general method such as removal of volatile components at about 1 to 50 mmHg is taken.
  • a general method such as removal of volatile components at about 1 to 50 mmHg is taken.
  • the resin of the present embodiment may be a homopolymer of the compound of the present embodiment, but may be a copolymer with another phenol.
  • phenols that can be copolymerized here include phenol, cresol, dimethylphenol, trimethylphenol, butylphenol, phenylphenol, diphenylphenol, naphthylphenol, resorcinol, methylresorcinol, catechol, butylcatechol, methoxyphenol, methoxyphenol, Examples include propylphenol, pyrogallol, thymol, biphenol and the like, but are not particularly limited thereto.
  • the resin of the present embodiment may be copolymerized with a polymerizable monomer.
  • copolymerization monomers include, for example, naphthol, methyl naphthol, methoxy naphthol, dihydroxy naphthalene, naphthalene triol, indene, hydroxy indene, benzofuran, hydroxy anthracene, acenaphthylene, biphenyl, bisphenol, tris phenol, dicyclopentadiene, tetrahydro indene, 4 Vinyl cyclohexene, norbornadiene, vinyl norbornaene, pinene, limonene and the like, but not limited thereto.
  • the resin of the present embodiment is the same as the compound of the present embodiment even if it is a binary or higher (for example, 2- to 4-component) copolymer of the compound of the present embodiment and the above-mentioned phenol. Even if it is a binary or more (for example, a 2- to 4-component) copolymer with a copolymerizable monomer, a ternary or more component (for example, a copolymer of this embodiment, the above-mentioned phenol and the above-mentioned copolymerized monomer It may be a three- to four-component copolymer.
  • the molecular weight of the resin of the present embodiment is not particularly limited, but the weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene is preferably 500 to 30,000, and more preferably 750 to 20,000. Further, from the viewpoint of enhancing the crosslinking efficiency and suppressing the volatile component during baking, the degree of dispersion (weight average molecular weight Mw / number average molecular weight Mn) of the resin of the present embodiment is preferably in the range of 1-7. In addition, said Mw and Mn can be calculated
  • the resin of the present embodiment has high solubility in a solvent from the viewpoint of facilitating application of a wet process. More specifically, in the case of using 1-methoxy-2-propanol (PGME) and / or propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) as a solvent, the resin preferably has a solubility of 10% by mass or more in the solvent. .
  • the solubility in PGME and / or PGMEA is defined as “mass of resin ⁇ (mass of resin + mass of solvent) ⁇ 100 (mass%)”. For example, when 10 g of the resin is dissolved in 90 g of PGMEA, the solubility of the resin in PGMEA is "10% by mass or more", and when it is not dissolved, it is "less than 10% by mass”.
  • the resin represented by the above formula (5) is preferably a compound represented by the following formula (5-1) from the viewpoint of solubility in an organic solvent.
  • R Y , R Z , A, X and N are as defined in the formula (1)
  • R 3A and R 4A are as defined in the formula (1-1)
  • L is as defined in equation (5),
  • at least one selected from A, R Y , R Z , R 3A , R 4A , X and L contains a sulfur atom
  • m 6A is each independently an integer of 0 to 5
  • Each m 7A is independently an integer of 0 to 5.
  • a step of contacting to extract the compound and / or impurities in the resin (first extraction step), and the solvent used in the step of obtaining the solution (S) includes a solvent which is not miscible with water at all .
  • the resin is preferably a resin obtained by the reaction of the compound of the present embodiment with a compound having crosslinking reactivity. According to the purification method of this embodiment, the content of various metals that can be contained as impurities in the compound or resin having the specific structure described above can be reduced.
  • the compound and / or the resin is dissolved in an organic solvent that is not arbitrarily mixed with water to obtain a solution (S), and the solution (S) is further obtained.
  • An extraction process can be performed by contacting with an acidic aqueous solution.
  • the organic phase and the aqueous phase can be separated to obtain a compound and / or resin with a reduced metal content.
  • the compounds and / or resins used in the purification method of the present embodiment may be used alone or in combination of two or more.
  • the compounds and resins may contain various surfactants, various acid crosslinking agents, various acid generators, various stabilizers and the like.
  • the solvent used in the purification method of the present embodiment is not particularly limited, but is not particularly limited, but an organic solvent that can be safely applied to the semiconductor manufacturing process is preferable. Specifically, the solubility in water at room temperature is preferable. Is an organic solvent having a ratio of less than 30%, more preferably less than 20%, and even more preferably less than 10%.
  • the amount of the organic solvent used is preferably 1 to 100 times by mass the total amount of the compound and the resin to be used.
  • solvent which is not miscible with water optionally include, for example, those described in International Publication WO 2015/080240.
  • toluene, 2-heptanone, cyclohexanone, cyclopentanone, methyl isobutyl ketone, propylene glycol monomethyl ether acetate and ethyl acetate are preferable
  • methyl isobutyl ketone, ethyl acetate, cyclohexanone and propylene glycol monomethyl ether acetate are more preferable
  • methyl Isobutyl ketone and ethyl acetate are more preferred.
  • Methyl isobutyl ketone, ethyl acetate, etc. are removed by distilling off the solvent industrially or by drying since the saturated solubility of the above-mentioned compound and the resin containing the compound is relatively high and the boiling point is relatively low. It is possible to reduce the process load.
  • These solvents can be used alone or in combination of two or more.
  • the acidic aqueous solution used in the purification method of the present embodiment is appropriately selected from aqueous solutions in which generally known organic compounds or inorganic compounds are dissolved in water.
  • aqueous solutions in which generally known organic compounds or inorganic compounds are dissolved in water.
  • those described in International Publication WO 2015/080240 can be mentioned.
  • Each of these acidic aqueous solutions can be used alone or in combination of two or more.
  • one or more mineral acid aqueous solutions selected from the group consisting of hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid and phosphoric acid, or acetic acid, propionic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, fumaric acid, maleic acid
  • An aqueous solution of carboxylic acid such as tartaric acid and citric acid is more preferable, an aqueous solution of sulfuric acid, oxalic acid, tartaric acid and citric acid is more preferable, and an aqueous solution of oxalic acid is still more prefer
  • water used here is preferably water having a low metal content, such as ion exchanged water.
  • the pH of the acidic aqueous solution used in the purification method of the present embodiment is not particularly limited, but is preferably adjusted in consideration of the influence on the above-mentioned compounds and resins.
  • the pH of the acidic aqueous solution is usually about 0 to 5, preferably about 0 to 3.
  • the use amount of the acidic aqueous solution used in the purification method of the present embodiment is not particularly limited, but adjustment is performed from the viewpoint of reducing the number of extractions for metal removal and in terms of securing operability in consideration of the entire liquid volume.
  • the amount of the acidic aqueous solution used is preferably 10 to 200% by mass, more preferably 20 to 100% by mass, with respect to 100% by mass of the solution (S).
  • the metal component can be extracted from the compound in the solution (S) or the resin by bringing the acidic aqueous solution and the solution (S) into contact with each other.
  • the solution (S) preferably further includes an organic solvent optionally mixed with water.
  • the amount of the compound and / or resin can be increased, and the liquid separation property is improved, and purification is performed with high efficiency.
  • the method of adding an organic solvent which is optionally mixed with water is not particularly limited.
  • a method of adding it to a solution containing an organic solvent beforehand, a method of adding it to water or an acidic aqueous solution in advance, a solution containing an organic solvent and water or an acidic aqueous solution It may be any of the methods added after the contact.
  • the method of adding to a solution containing an organic solvent in advance is preferable from the viewpoint of the operability of operation and the ease of management of the preparation amount.
  • the organic solvent optionally mixed with water used in the purification method of the present embodiment is not particularly limited, but an organic solvent that can be safely applied to the semiconductor manufacturing process is preferable.
  • the use amount of the organic solvent optionally mixed with water is not particularly limited as long as the solution phase and the water phase are separated, but 0.1 to 100 times the mass of the total amount of the compound and the resin to be used Is preferably 0.1 to 50 times by mass, more preferably 0.1 to 20 times by mass.
  • organic solvent arbitrarily mixed with water used in the purification method of this embodiment for example, those described in International Publication WO 2015/080240 can be mentioned.
  • N-methyl pyrrolidone, propylene glycol monomethyl ether and the like are preferable, and N-methyl pyrrolidone and propylene glycol monomethyl ether are more preferable.
  • These solvents may be used alone or in combination of two or more.
  • the temperature at which the extraction treatment is carried out is usually 20 to 90 ° C., preferably 30 to 80 ° C.
  • the extraction operation is performed, for example, by allowing the mixture to be well mixed by stirring or the like and then leaving it to stand. Thereby, the metal contained in the solution (S) is transferred to the aqueous phase. In addition, by this operation, the acidity of the solution is lowered, and deterioration of the compound and / or the resin can be suppressed.
  • the mixed solution is separated into a solution phase containing a compound and / or a resin and an organic solvent upon standing and an aqueous phase, so that the solution phase is recovered by decantation or the like.
  • the time for standing is not particularly limited, but from the viewpoint of better separation of the solution phase containing the organic solvent and the aqueous phase, it is preferable to adjust the time for standing.
  • the standing time is 1 minute or more, preferably 10 minutes or more, and more preferably 30 minutes or more.
  • the extraction process may be performed only once, it is also effective to repeat the operation of mixing, standing, and separating several times.
  • a solution phase containing the compound or the resin is further brought into contact with water to extract impurities in the compound or the resin (second extraction).
  • second extraction It is preferable to include a process step).
  • the solution phase containing the recovered compound and / or resin and the organic solvent is further subjected to an extraction treatment with water.
  • the extraction process with water is not particularly limited, but can be performed, for example, by mixing the solution phase and water well by stirring or the like and then allowing the obtained mixed solution to stand.
  • the mixed solution after standing is separated into a solution phase containing a compound and / or a resin and an organic solvent and an aqueous phase, so that the solution phase can be recovered by decantation or the like.
  • the water used here is preferably water having a low metal content, for example, ion exchanged water or the like.
  • the extraction process may be performed only once, it is also effective to repeat the operation of mixing, standing, and separating several times.
  • conditions such as the use ratio of the both and temperature, time, and the like in the extraction process are not particularly limited, but may be the same as in the case of the previous contact process with the acidic aqueous solution.
  • the water which may be mixed in the solution containing the compound and / or the resin and the solvent thus obtained can be easily removed by an operation such as distillation under reduced pressure.
  • a solvent can be added to the solution to adjust the concentration of the compound and / or resin to an arbitrary concentration.
  • the method for isolating the compound and / or resin from the solution containing the obtained compound and / or resin and solvent is not particularly limited, and known methods such as removal under reduced pressure, separation by reprecipitation, and a combination thereof Can be done with If necessary, known treatments such as concentration operation, filtration operation, centrifugation operation, and drying operation can be performed.
  • the film formation composition for lithography in this embodiment contains the compound and / or resin of this embodiment.
  • the film formation composition for lithography for chemical amplification type resist applications (hereinafter also referred to as “resist composition”) in the present embodiment contains the compound and / or resin of the present embodiment as a resist base material.
  • the resist composition in this embodiment contains a solvent.
  • the solvent is not particularly limited.
  • ethylene glycol monoalkyl ether acetate such as ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol mono-n-propyl ether acetate, ethylene glycol mono-n-butyl ether acetate, etc.
  • Ethylene glycol monoalkyl ethers such as ethylene glycol monomethyl ether and ethylene glycol monoethyl ether; propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol mono-n-propyl ether acetate, propylene glycol mono Propylene glycol such as n-butyl ether acetate Monoalkyl ether acetates; propylene glycol monoalkyl ethers such as propylene glycol monomethyl ether (PGME) and propylene glycol monoethyl ether; methyl lactate, ethyl lactate, n-propyl lactate, n-butyl lactate, n-amyl lactate and the like Fatty acid esters of methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, n-butyl acetate, n-amyl lactate
  • the solvent used in the present embodiment is preferably a safe solvent, more preferably at least one selected from PGMEA, PGME, CHN, CPN, 2-heptanone, anisole, butyl acetate, ethyl propionate and ethyl lactate. It is a species, more preferably at least one selected from PGMEA, PGME and CHN.
  • the amounts of the solid component and the solvent are not particularly limited, but 1 to 80 mass% of the solid component and 20 to 99 mass% of the solvent with respect to 100 mass% of the total mass of the solid component and the solvent.
  • it is more preferably 1 to 50% by mass of solid component and 50 to 99% by mass of solvent, still more preferably 2 to 40% by mass of solid component and 60 to 98% by mass of solvent, particularly preferably 2 to 10% by mass of solid component And 90 to 98% by mass of the solvent.
  • the resist composition of the present embodiment contains, as another solid component, at least one selected from the group consisting of an acid generator (C), an acid crosslinking agent (G), an acid diffusion control agent (E) and another component (F). You may contain 1 type.
  • a "solid component” means components other than a solvent.
  • the acid generator (C) the acid crosslinking agent (G), the acid diffusion control agent (E) and the other components (F), known ones can be used, and there is no particular limitation. Those described in 2013/024778 are preferred.
  • the acid crosslinking agent (G) contains a compound that reacts with a thiol group, and a compound that reacts with a thiol group is not particularly limited.
  • a compound that reacts with a thiol group is not particularly limited.
  • epoxy group-containing compounds, episulfide group-containing compounds and isocyanates Group-containing compounds can be mentioned. These compounds may be used alone or in combination of two or more.
  • epoxy group-containing compound examples include, but are not limited to, bisphenol A epoxy resin, bisphenol F epoxy resin, bisphenol S epoxy resin and alicyclic epoxy resin, phenol novolac epoxy resin, heterocyclic epoxy resin, hydrogenated bisphenol A-type epoxy resin, hydrogenated bisphenol F-type epoxy resin, aliphatic epoxy resin, and spiro ring-containing epoxy resin can be used.
  • the episulfide group-containing compound is obtained by substituting an oxygen atom of an epoxy compound with a sulfur atom, and can be obtained, for example, by reacting the above-described epoxy compound with a sulfurizing agent such as thiocyanate or thiourea.
  • an isocyanate group containing compound the compound generally used for polyurethane or polyisocyanurate etc. can be used.
  • polyisocyanates include, but are not limited to, aromatic polyisocyanates, aliphatic polyisocyanates, alicyclic polyisocyanates, and modified products thereof, isocyanate group-terminated prepolymers, and the like.
  • the content of the compound and / or resin used as the resist base is not particularly limited, but the total mass of solid components (resist base, acid generator (C), acid crosslinker ( G) preferably 1 to 100% of the total of solid components including optionally used components such as acid diffusion control agent (E) and other components (F), and more preferably It is 50 to 99.4% by mass, more preferably 55 to 90% by mass, still more preferably 60 to 80% by mass, and particularly preferably 60 to 70% by mass.
  • the content of the compound and / or resin used as the resist substrate is in the above range, the resolution is further improved, and the line edge roughness (LER) tends to be further reduced.
  • the said content is the total amount of both components.
  • the resist composition according to the present embodiment may be, if necessary, a resist substrate, an acid generator (C), an acid crosslinking agent (G) and an acid diffusion control agent (E), as long as the object of the present invention is not impaired.
  • Various additives can be added singly or in combination of two or more.
  • the other component (F) may be referred to as an optional component (F).
  • a resist substrate hereinafter, also referred to as “component (A)”
  • component (A) an acid generator
  • component (C) an acid crosslinking agent
  • G an acid diffusion control agent
  • E an optional component
  • the content of (F) is represented by mass% based on solids.
  • 1 to 100/0 to 49/0 to 49/0 to 49/0 to 99 More preferably, 50 to 99.4 / 0.001 to 49 / 0.5 to 49 / 0.001 to 49/0 to 49, More preferably, 55 to 90/1 to 40 / 0.5 to 40 / 0.01 to 10/0 to 5; More preferably, 60 to 80/3 to 30/1 to 30 / 0.01 to 5/0 to 1; Particularly preferred is 60 to 70/10 to 25/2 to 20 / 0.01 to 3/0.
  • the compounding ratio of each component is selected from each range so that the sum total becomes 100 mass%. When the blending ratio of each component is in the above range, the performance such as sensitivity, resolution, and developability tends to be excellent.
  • the resist composition of the present embodiment is usually prepared by dissolving each component in a solvent at the time of use to form a uniform solution, and then filtering it with, for example, a filter with a pore diameter of about 0.2 ⁇ m, if necessary. Ru.
  • the resist composition of the present embodiment can contain other resins other than the resin of the present embodiment, as long as the object of the present invention is not hindered.
  • the other resin is not particularly limited.
  • novolak resin polyvinyl phenols, polyacrylic acid, epoxy resin, polyvinyl alcohol, styrene-maleic anhydride resin, and acrylic acid, vinyl alcohol, vinyl phenol, or maleimide compound And polymers containing these as monomer units or derivatives thereof.
  • the content of the other resin is not particularly limited and may be appropriately adjusted according to the type of the component (A) to be used, but is preferably 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the component (A) More preferably, it is 10 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or less, and particularly preferably 0 parts by mass.
  • An amorphous film can be formed by spin coating using the resist composition of the present embodiment.
  • the resist composition of this embodiment can be applied to a general semiconductor manufacturing process. Either a positive resist pattern or a negative resist pattern can be made separately depending on the type of compound and / or resin of the present embodiment and / or the type of developer used.
  • the dissolution rate of the amorphous film formed by spin coating the resist composition of this embodiment in a developer at 23 ° C. is preferably 5 ⁇ / sec or less, preferably 0.05 to 5 ⁇ / sec is more preferable, and 0.0005 to 5 ⁇ / sec is more preferable.
  • the dissolution rate is 5 ⁇ / sec or less, it tends to be insoluble in a developer and to be easy to form a resist.
  • the dissolution rate is 0.0005 ⁇ / sec or more, the resolution may be improved.
  • the dissolution rate in a developer at 23 ° C. of the amorphous film formed by spin coating the resist composition of the present embodiment is preferably 10 ⁇ / sec or more.
  • the dissolution rate is 10 ⁇ / sec or more, it is easily soluble in a developer and is suitable for a resist.
  • the dissolution rate is 10 ⁇ / sec or more, the resolution may be improved. It is presumed that this is because the micro surface area of the compound and / or resin of the present embodiment dissolves to reduce LER. Moreover, the reduction effect of a defect is also seen.
  • the dissolution rate can be determined by immersing the amorphous film in the developer for a predetermined time at 23 ° C., and measuring the film thickness before and after the immersion by a known method such as visual observation, ellipsometer or QCM method. .
  • the dissolution rate is preferably 10 ⁇ / sec or more. When the dissolution rate is 10 ⁇ / sec or more, it is easily soluble in a developer and is suitable for a resist. In addition, when the dissolution rate is 10 ⁇ / sec or more, the resolution may be improved. It is presumed that this is because the micro surface area of the compound and / or resin of the present embodiment dissolves to reduce LER. Moreover, the reduction effect of a defect is also seen.
  • the dissolution rate is preferably 5 ⁇ / sec or less, more preferably 0.05 to 5 ⁇ / sec, and still more preferably 0.0005 to 5 ⁇ / sec.
  • the dissolution rate is 5 ⁇ / sec or less, it tends to be insoluble in a developer and to be easy to form a resist.
  • the dissolution rate is 0.0005 ⁇ / sec or more, the resolution may be improved.
  • the component (A) to be contained in the film forming composition for lithography for non-chemical amplification type resist applications of the present embodiment (hereinafter, also referred to as "radiation sensitive composition”) is a diazonaphthoquinone photoactive compound (B) described later
  • a substrate for a positive resist which becomes a compound easily soluble in a developer, by irradiating it with g-ray, h-ray, i-ray, KrF excimer laser, ArF excimer laser, extreme ultraviolet light, electron beam or X-ray Useful as.
  • component (A) do not change significantly due to g-line, h-line, i-line, KrF excimer laser, ArF excimer laser, extreme ultraviolet light, electron beam or X-ray, but diazonaphthoquinone photoactivity poorly soluble in developer Since the compound (B) changes to a readily soluble compound, a resist pattern can be formed by the development step.
  • the component (A) to be contained in the radiation sensitive composition of the present embodiment is a compound having a relatively low molecular weight, so that the roughness of the obtained resist pattern is very small.
  • the radiation sensitive composition of the present embodiment contains the component (A) containing an iodine atom, the ability to absorb radiation such as electron beam, extreme ultraviolet (EUV) and X-ray increases, and as a result, the sensitivity is improved. Do.
  • the glass transition temperature of the component (A) to be contained in the radiation sensitive composition of the present embodiment is preferably 100 ° C. or more, more preferably 120 ° C. or more, still more preferably 140 ° C. or more, particularly preferably 150 ° C. or more .
  • the upper limit of the glass transition temperature of a component (A) is not specifically limited, For example, it is 400 degreeC.
  • the semiconductor lithography process has heat resistance capable of maintaining the pattern shape, and the performance such as high resolution tends to be improved.
  • the crystallization calorific value obtained by differential scanning calorimetry of the glass transition temperature of the component (A) to be contained in the radiation sensitive composition of the present embodiment is preferably less than 20 J / g. Further, (crystallization temperature)-(glass transition temperature) is preferably 70 ° C. or more, more preferably 80 ° C. or more, still more preferably 100 ° C. or more, particularly preferably 130 ° C. or more.
  • crystallization calorific value is less than 20 J / g, or (crystallization temperature)-(glass transition temperature) is within the above range, an amorphous film is easily formed by spin coating a radiation sensitive composition, and a resist Tends to be able to maintain the film forming properties required for the long term and to improve the resolution.
  • the crystallization calorific value, the crystallization temperature and the glass transition temperature can be determined by differential scanning calorimetry using DSC / TA-50WS manufactured by Shimadzu Corporation.
  • About 10 mg of a sample is placed in an aluminum non-sealed container, and heated to a temperature above the melting point at a heating rate of 20 ° C./minute in a nitrogen gas stream (50 mL / minute). After quenching, the temperature is raised again above the melting point at a heating rate of 20 ° C./min in a nitrogen gas stream (30 mL / min). After quenching, the temperature is raised again to 400 ° C. at a heating rate of 20 ° C./min in a nitrogen gas stream (30 mL / min).
  • the temperature at the middle point (where the specific heat changes to half) of the step difference of the base line is defined as the glass transition temperature (Tg), and the temperature of the exothermic peak appearing thereafter is the crystallization temperature.
  • the calorific value is determined from the area of the region surrounded by the calorific peak and the baseline, and is defined as the crystallization calorific value.
  • the component (A) to be contained in the radiation sensitive composition of the present embodiment is 100 ° C. or less under normal pressure, preferably 120 ° C. or less, more preferably 130 ° C. or less, still more preferably 140 ° C. or less, particularly preferably 150 ° C.
  • the sublimation property is preferably low.
  • the low sublimation property means that in thermogravimetric analysis, the weight loss when held at a predetermined temperature for 10 minutes is 10% or less, preferably 5% or less, more preferably 3% or less, still more preferably 1% or less, particularly preferably Indicates that it is 0.1% or less.
  • the low sublimation property can prevent the contamination of the exposure apparatus due to the outgas at the time of exposure. Also, good pattern shape can be obtained with low roughness.
  • Component (A) to be contained in the radiation sensitive composition of the present embodiment is propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monomethyl ether (PGME), cyclohexanone (CHN), cyclopentanone (CPN), 2-heptanone Selected from the group consisting of anisole, butyl acetate, ethyl propionate and ethyl lactate and exhibiting the highest dissolving power to the component (A) at 23 ° C., preferably at least 1% by mass, more preferably Is dissolved in an amount of 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more.
  • a solvent selected from the group consisting of PGMEA, PGME, CHN and exhibiting the highest solubility in component (A) at 20% by mass or more, particularly preferably PGMEA, at 23 ° C. 20% by mass or more at 23 ° C.
  • the diazonaphthoquinone photoactive compound (B) to be contained in the radiation sensitive composition of the present embodiment is a diazonaphthoquinone substance containing a polymeric and nonpolymeric diazonaphthoquinone photoactive compound, and in general, in a positive resist composition, There is no particular limitation as long as it is used as a color component (photosensitive agent), and one or two or more kinds can be arbitrarily selected and used.
  • component (B) a compound obtained by reacting naphthoquinone diazide sulfonic acid chloride, benzoquinone diazide sulfonic acid chloride, etc. with a low molecular weight compound or polymer compound having a functional group capable of condensation reaction with these acid chlorides Is preferred.
  • the functional group that can be condensed with the acid chloride is not particularly limited, and examples thereof include a hydroxyl group and an amino group, and a hydroxyl group is particularly preferable.
  • the compound which can be condensed with the acid chloride containing a hydroxyl group is not particularly limited.
  • hydroquinone, resorcinol, 2,4-dihydroxybenzophenone, 2,3, 4-trihydroxybenzophenone, 2,4,6-trihydroxybenzophenone 2,4,4'-trihydroxybenzophenone, 2,3,4,4'-tetrahydroxybenzophenone, 2,2 ', 4,4'-tetrahydroxybenzophenone, 2,2', 3,4,6 ' Hydroxybenzophenones such as pentahydroxybenzophenone; bis (2,4-dihydroxyphenyl) methane, bis (2,3,4-trihydroxyphenyl) methane, hydroxyphenylalkanes such as bis (2,4-dihydroxyphenyl) propane 4; 4 ′, 3 ′ ′, 4 ′ ′-tetrahydroxy-3, 5, Hydroxytriphenylmethane such as 3 ', 5'-tetramethyltriphenylmethane, 4,4', 2 ", 3", 4 "-pentahydroxy-3,5,3 ', 5'--
  • acid chlorides such as naphthoquinone diazide sulfonic acid chloride and benzoquinone diazide sulfonic acid chloride
  • 1,2-naphthoquinone diazide-5-sulfonyl chloride, 1,2-naphthoquinone diazide 4-sulfonyl chloride and the like are preferable. It can be mentioned.
  • the radiation sensitive composition of the present embodiment is prepared, for example, by dissolving each component in a solvent at the time of use to make a uniform solution, and then filtering it with, for example, a filter with a pore diameter of about 0.2 ⁇ m, if necessary. Preferably.
  • An amorphous film can be formed by spin coating using the radiation sensitive composition of the present embodiment. Moreover, the radiation sensitive composition of this embodiment can be applied to a general semiconductor manufacturing process. Depending on the type of developer used, either a positive resist pattern or a negative resist pattern can be made separately.
  • the dissolution rate of the amorphous film formed by spin coating the radiation sensitive composition of this embodiment in a developer at 23 ° C. is preferably 5 ⁇ / sec or less, The thickness is more preferably 5 ⁇ / sec, and further preferably 0.0005 to 5 ⁇ / sec.
  • the dissolution rate is 5 ⁇ / sec or less, it tends to be insoluble in a developer and to be easy to form a resist.
  • the dissolution rate is 0.0005 ⁇ / sec or more, the resolution may be improved.
  • the dissolution rate of the amorphous film formed by spin coating the radiation sensitive composition of this embodiment in a developer at 23 ° C. is preferably 10 ⁇ / sec or more.
  • the dissolution rate is 10 ⁇ / sec or more, it is easily soluble in a developer and is suitable for a resist.
  • the dissolution rate is 10 ⁇ / sec or more, the resolution may be improved. It is presumed that this is because the micro surface area of the compound and / or resin of the present embodiment dissolves to reduce LER. Moreover, the reduction effect of a defect is also seen.
  • the dissolution rate can be determined by immersing the amorphous film in the developer for a predetermined time at 23 ° C., and measuring the film thickness before and after the immersion by a known method such as visual observation, ellipsometer or QCM method. .
  • the amorphous film formed by spin coating the radiation sensitive composition of the present embodiment is irradiated with radiation such as KrF excimer laser, extreme ultraviolet light, electron beam or X-ray, or
  • the dissolution rate of the exposed part after heating at 500 ° C. in a developer at 23 ° C. is preferably 10 ⁇ / sec or more, more preferably 10 to 10000 ⁇ / sec, and still more preferably 100 to 1000 ⁇ / sec.
  • the dissolution rate is 10 ⁇ / sec or more, it is easily soluble in a developer and is suitable for a resist.
  • the dissolution rate is 10000 ⁇ / sec or less, the resolution may be improved. It is presumed that this is because the micro surface area of the compound and / or resin of the present embodiment dissolves to reduce LER. Moreover, the reduction effect of a defect is also seen.
  • the amorphous film formed by spin-coating the radiation sensitive composition of the present embodiment is irradiated with radiation such as KrF excimer laser, extreme ultraviolet light, electron beam or X-ray, or
  • the dissolution rate of the exposed portion after heating at 500 ° C. to the developer at 23 ° C. is preferably 5 ⁇ / sec or less, more preferably 0.05 to 5 ⁇ / sec, and 0.0005 to More preferably, it is 5 ⁇ / sec.
  • the dissolution rate is 5 ⁇ / sec or less, it tends to be insoluble in a developer and to be easy to form a resist.
  • the dissolution rate is 0.0005 ⁇ / sec or more, the resolution may be improved.
  • the content of the component (A) may be any one of solid component total weight (component (A), diazonaphthoquinone photoactive compound (B) and other components (D), etc.
  • the content of the diazonaphthoquinone photoactive compound (B) is preferably 1 to 99% by mass, more preferably 5 to 95% by mass, based on the total weight of the solid components. More preferably, it is 10 to 90% by mass, particularly preferably 25 to 75% by mass.
  • the radiation sensitive composition of the present embodiment tends to be able to obtain a pattern with high sensitivity and small roughness.
  • Crosslinking agent acid diffusion control agent, dissolution accelerator, dissolution control agent, sensitizer, surfactant, organic carboxylic acid or phosphorus oxo acid or derivative thereof, heat and / or photo curing catalyst, polymerization inhibitor, flame retardant Filler, coupling agent, thermosetting resin, photocurable resin, dye, pigment, thickener, lubricant, antifoamer, leveling agent, ultraviolet absorber, surfactant, coloring agent, nonionic surfactant Various additives such as agents can be added singly or in combination.
  • the other component (D) may be referred to as an optional component (D).
  • the blending ratio of each component is by mass% on the basis of solid component, Preferably, 1 to 99/99 to 1/0 to 98, More preferably 5 to 95/95 to 5/0 to 49, More preferably, 10 to 90/90 to 10/0 to 10, Still more preferably 20-80 / 80-20 / 0-5, Particularly preferred is 25 to 75/75 to 25/0.
  • the compounding ratio of each component is selected from each range so that the sum total becomes 100 mass%.
  • the radiation sensitive composition of the present embodiment may contain other resins other than the present embodiment as long as the object of the present invention is not hindered.
  • other resins novolak resin, polyvinyl phenols, polyacrylic acid, polyvinyl alcohol, styrene-maleic anhydride resin, and a polymer containing acrylic acid, vinyl alcohol or vinyl phenol as a monomer unit or These derivatives etc. are mentioned.
  • the compounding quantity of these resin is suitably adjusted according to the kind of component (A) to be used, it is preferable that it is 30 mass parts or less with respect to 100 mass parts of component (A), More preferably, 10 It is not more than mass part, more preferably not more than 5 mass parts, and particularly preferably 0 mass parts.
  • the radiation sensitive composition of this embodiment is an acid crosslinking agent and a crosslinking accelerator which are illustrated by the below-mentioned "film formation composition for lithography for lower layer films use” in the range which does not inhibit the object of the present invention.
  • a radical polymerization initiator, an acid generator, or a basic compound may be used.
  • Method of forming resist pattern or insulating film In the method for forming a resist pattern according to the present embodiment, after a photoresist layer is formed on a substrate using the resist composition or the radiation sensitive composition according to the present embodiment described above, radiation is applied to a predetermined region of the photoresist layer. And develop.
  • the insulating film can be formed by the same method as the method of forming the resist pattern. More specifically, a step of forming a resist film on a substrate using the resist composition or the radiation sensitive composition of the present embodiment described above, a step of exposing the formed resist film, and developing the resist film And forming a resist pattern.
  • the resist pattern in the present embodiment can also be formed as an upper layer resist in a multilayer process.
  • the method for forming a resist pattern is not particularly limited, and examples thereof include the following methods.
  • a resist film is formed by applying a resist composition or a radiation sensitive composition onto a conventionally known substrate by a coating means such as spin coating, cast coating, roll coating and the like.
  • the conventionally known substrate is not particularly limited, and examples thereof include a substrate for an electronic component and a substrate on which a predetermined wiring pattern is formed. More specifically, a silicon wafer, a metal substrate such as copper, chromium, iron, aluminum or the like, a glass substrate, etc. may be mentioned. Examples of the material of the wiring pattern include copper, aluminum, nickel, gold and the like.
  • inorganic and / or organic films may be provided on the aforementioned substrate.
  • inorganic films examples include inorganic antireflective films (inorganic BARCs).
  • An organic antireflective film (organic BARC) may be mentioned as the organic film.
  • Surface treatment with hexamethylene disilazane or the like may be performed on the substrate.
  • the substrate coated with the resist composition or the radiation sensitive composition is heated.
  • the heating conditions vary depending on the composition of the resist composition or the radiation sensitive composition, but it is preferably 20 to 250 ° C., more preferably 20 to 150 ° C. It is preferable because heating tends to improve the adhesion of the resist to the substrate.
  • the resist film is exposed to a desired pattern by any radiation selected from the group consisting of visible light, ultraviolet light, excimer laser, electron beam, extreme ultraviolet (EUV), X-ray, and ion beam.
  • the exposure conditions and the like are appropriately selected according to the composition and the like of the resist composition or the radiation sensitive composition.
  • the heating conditions vary depending on the composition of the resist composition or the radiation sensitive composition, but it is preferably 20 to 250 ° C., more preferably 20 to 150 ° C.
  • the exposed resist film is developed with a developer to form a predetermined resist pattern.
  • a solvent having a solubility parameter (SP value) close to that of the compound or resin of the present embodiment.
  • SP value solubility parameter
  • polar solvents such as ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, ether solvents and the like, hydrocarbon solvents or alkaline aqueous solution described in International Publication WO2013 / 024778 can be used.
  • the water content of the whole developer is preferably less than 70% by mass, more preferably less than 50% by mass, and less than 30% by mass It is further preferred that the water content be less than 10% by mass, and it is particularly preferable that the water content be substantially free. That is, the content of the organic solvent in the developer is preferably 30% by mass to 100% by mass, and more preferably 50% by mass to 100% by mass, with respect to the total amount of the developer. It is more preferable that the content be 100% by mass or more, still more preferably 90% by mass or more and 100% by mass or less, and particularly preferably 95% by mass or more and 100% by mass or less.
  • At least one solvent selected from ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents and ether solvents is used.
  • the developer contained is preferred.
  • the vapor pressure of the developing solution at 20 ° C. is preferably 5 kPa or less, more preferably 3 kPa or less, and still more preferably 2 kPa or less.
  • the vapor pressure of the developing solution is 5 kPa or less, evaporation of the developing solution on the substrate or in the developing cup is suppressed, temperature uniformity in the wafer surface is improved, and as a result, dimensional uniformity in the wafer surface is good.
  • Specific examples of the developer having a vapor pressure of 5 kPa or less at 20 ° C. include, for example, those described in International Publication WO 2013/024778.
  • Specific examples of the developer having a vapor pressure of 2 kPa or less at 20 ° C. include, for example, those described in International Publication WO2013 / 024778.
  • the surfactant is not particularly limited, but for example, ionic or nonionic fluorine-based and / or silicon-based surfactants can be used.
  • fluorine and / or silicon surfactants for example, JP-A-62-36663, JP-A-61-226746, JP-A-61-226745, JP-A-62-170950.
  • the surfactants described in JP-A-5,360,692, JP-A-5529881, JP-A-5296330, JP-A-54,360,98, JP-A-5,576,143, and JP-A-5,294,451 are disclosed. It can mention, Preferably, it is nonionic surfactant.
  • the nonionic surfactant is not particularly limited, but is preferably a fluorine-based surfactant or a silicon-based surfactant.
  • the amount of surfactant used is usually 0.001 to 5% by mass, preferably 0.005 to 2% by mass, and more preferably 0.01 to 0.5% by mass, based on the total amount of the developer.
  • a developing method for example, a method of immersing the substrate in a bath filled with a developer for a certain time (dip method), a method of raising the developer on the substrate surface by surface tension and standing still for a certain time (paddle method)
  • a method of spraying the developer onto the surface spray method
  • a method of continuously coating the developer while scanning the developer coating nozzle at a constant speed on the substrate rotating at a constant speed dynamic dispense method
  • the time for developing the pattern is not particularly limited, but is preferably 10 seconds to 90 seconds.
  • the rinse solution used in the rinse step after development is not particularly limited as long as it does not dissolve the resist pattern cured by crosslinking, and a solution containing a common organic solvent or water can be used.
  • a rinse solution it is preferable to use a rinse solution containing at least one organic solvent selected from hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents and ether solvents.
  • the development is followed by a washing step using a rinse solution containing at least one organic solvent selected from the group consisting of ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, and amide solvents.
  • the development is followed by a washing step using a rinse solution containing an alcohol solvent or an ester solvent.
  • the development is followed by a washing step using a rinse solution containing a monohydric alcohol.
  • development is followed by a step of washing with a rinse solution containing a monohydric alcohol having 5 or more carbon atoms.
  • the time to rinse the pattern is not particularly limited, but is preferably 10 seconds to 90 seconds.
  • examples of the monohydric alcohol used in the rinse step after development include linear, branched, and cyclic monohydric alcohols, and for example, those described in International Publication WO 2013/024778 can be used.
  • Particularly preferable monohydric alcohols having 5 or more carbon atoms include 1-hexanol, 2-hexanol, 4-methyl-2-pentanol, 1-pentanol, 3-methyl-1-butanol and the like.
  • Each of the components may be mixed, or mixed with an organic solvent other than the above.
  • the water content in the rinse solution is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and still more preferably 3% by mass or less. By setting the water content in the rinse solution to 10% by mass or less, better developing characteristics tend to be obtained.
  • the vapor pressure of the rinse solution used after development is preferably 0.05 kPa or more and 5 kPa or less at 20 ° C., more preferably 0.1 kPa or more and 5 kPa or less, and 0.12 kPa or more and 3 kPa or less Is more preferred.
  • the vapor pressure of the rinse solution is 0.05 kPa or more and 5 kPa or less, the temperature uniformity in the wafer surface is further improved, and further, the swelling due to the penetration of the rinse solution is further suppressed, and the dimension uniformity in the wafer surface Sex tends to improve.
  • An appropriate amount of surfactant may be added to the rinse solution.
  • the wafer subjected to development is washed using the above-mentioned rinse solution containing an organic solvent.
  • the method of the cleaning process is not particularly limited, for example, a method of continuously applying the rinse liquid onto the substrate rotating at a constant speed (rotation coating method), and immersing the substrate in a bath filled with the rinse liquid for a predetermined time
  • a method (dip method), a method of spraying a rinse solution on the substrate surface (spray method) or the like can be applied, among which the cleaning process is performed by the spin coating method and the substrate is rotated at a rotation speed of 2000 rpm to 4000 rpm after cleaning.
  • the rinse solution is preferably removed from the substrate.
  • the patterned wiring board can be obtained by etching.
  • the etching method can be performed by a known method such as dry etching using plasma gas and wet etching using an alkali solution, a cupric chloride solution, a ferric chloride solution or the like.
  • Plating can also be performed after forming a resist pattern.
  • Examples of the plating method include copper plating, solder plating, nickel plating, gold plating and the like.
  • the remaining resist pattern after etching can be peeled off with an organic solvent.
  • organic solvent examples include PGMEA (propylene glycol monomethyl ether acetate), PGME (propylene glycol monomethyl ether), EL (ethyl lactate) and the like.
  • PGMEA propylene glycol monomethyl ether acetate
  • PGME propylene glycol monomethyl ether
  • EL ethyl lactate
  • the wiring substrate on which the resist pattern is formed may be a multilayer wiring substrate, and may have a small diameter through hole.
  • the wiring substrate in the present embodiment can also be formed by a method in which metal is deposited in vacuum after forming a resist pattern, and then the resist pattern is dissolved with a solution, that is, a lift-off method.
  • the film forming composition for lithography for lower layer film use in the present embodiment contains the compound and / or resin of the present embodiment.
  • the above-mentioned substance is preferably 1 to 100% by mass, more preferably 10 to 100% by mass, in the solid component of the lower layer film-forming material from the viewpoint of coatability and quality stability.
  • the content is more preferably 100% by mass, still more preferably 80% by mass to 100% by mass, and particularly preferably 100% by mass.
  • the film forming composition for lithography for lower layer film applications in the present embodiment can also be used as an optical component forming composition.
  • the optical component forming film can be formed, for example, by applying or casting the optical component forming composition on a substrate.
  • the lower layer film forming material of the present embodiment can be applied to a wet process, and is excellent in heat resistance and etching resistance. Furthermore, since the lower layer film forming material of the present embodiment uses the above-mentioned substance, deterioration of the film at the time of high temperature baking is suppressed, and a lower layer film excellent in etching resistance to oxygen plasma etching and the like can be formed. . Furthermore, since the underlayer film forming material of the present embodiment is also excellent in adhesion to the resist layer, an excellent resist pattern can be obtained. In addition, the lower layer film forming material of the present embodiment may include the already known lower layer film forming material for lithography and the like within the range where the effects of the present invention are not impaired.
  • the lower layer film-forming material in the present embodiment may contain a solvent.
  • the solvent used for the lower layer film-forming material is not particularly limited as long as it can dissolve at least the above-mentioned substances, and known solvents can be used appropriately.
  • ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and cyclohexanone
  • Cellosolv solvents such as propylene glycol monomethyl ether and propylene glycol monomethyl ether acetate
  • ethyl lactate methyl acetate
  • Ester solvents such as ethyl acetate, butyl acetate, isoamyl acetate, ethyl lactate, methyl methoxypropionate and methyl hydroxyisobutyrate
  • alcohol solvents such as methanol, ethanol, isopropanol and 1-ethoxy-2-propanol
  • aromatic hydrocarbons such as anisole.
  • cyclohexanone, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl lactate, methyl hydroxyisobutyrate and anisole are particularly preferable from the viewpoint of safety.
  • the content of the solvent is not particularly limited, but is preferably 100 to 10,000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the compound and / or resin of the present embodiment from the viewpoint of solubility and film formation.
  • the amount is more preferably 200 to 5,000 parts by mass, and still more preferably 200 to 1,000 parts by mass.
  • the material for forming a lower layer film in the present embodiment may contain an acid crosslinking agent as necessary, from the viewpoint of suppressing intermixing and the like.
  • the acid crosslinking agent is not particularly limited, and, for example, those described in WO 2013/024779 can be used.
  • These acid crosslinking agents can be used singly or in combination of two or more. Among these, benzoxazine compounds, epoxy compounds or cyanate compounds are preferable, and from the viewpoint of improving etching resistance, benzoxazine compounds are more preferable.
  • phenol compound in addition to phenols, cresols, alkylphenols such as xylenols, polyhydric phenols such as hydroquinone, naphthols, polycyclic phenols such as naphthalenediols, bisphenols such as bisphenol A and bisphenol F
  • polyfunctional phenol compounds such as phenol novolak and phenol aralkyl resin.
  • aralkyl type phenolic resins are preferable from the viewpoint of heat resistance and solubility.
  • a well-known thing can be used as said epoxy compound, It selects from among what has 2 or more of epoxy groups in 1 molecule.
  • Epoxides of aralkyl type phenol resins, epoxidates of naphthol aralkyl resins synthesized from naphthols and paraxylylene dichloride, etc. may be mentioned. These epoxy resins may be used alone or in combination of two or more. Among them, in view of heat resistance and solubility, solid epoxy resins at room temperature such as epoxy resins obtained from phenol aralkyl resins and biphenyl aralkyl resins are preferable.
  • Any known cyanate compound can be used without particular limitation as long as it is a compound having two or more cyanate groups in one molecule.
  • a preferable cyanate compound the thing of the structure which substituted the hydroxyl group of the compound which has a 2 or more hydroxyl group in 1 molecule by the cyanate group is mentioned.
  • the cyanate compound is preferably one having an aromatic group, and one having a structure in which the cyanate group is directly linked to the aromatic group can be suitably used.
  • a cyanate compound for example, bisphenol A, bisphenol F, bisphenol M, bisphenol P, bisphenol E, phenol novolac resin, cresol novolac resin, dicyclopentadiene novolac resin, tetramethyl bisphenol F, bisphenol A novolac resin, bromine Bisphenol A, brominated phenol novolac resin, trifunctional phenol, tetrafunctional phenol, naphthalene type phenol, biphenyl type phenol, phenol aralkyl resin, biphenyl aralkyl resin, naphthol aralkyl resin, dicyclopentadiene aralkyl resin, alicyclic phenol, phosphorus
  • cyanate compounds may be used alone or in combination of two or more.
  • the above-mentioned cyanate compound may be in any form of a monomer, an oligomer and a
  • amino compound examples include m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenylpropane, 4,4′-diaminodiphenyl ether, 3,4′-diaminodiphenyl ether, 3 3,3'-Diaminodiphenylether, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, 3,4'-diaminodiphenylsulfone, 3,3'-diaminodiphenylsulfone, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 3,4'-diaminodiphenyl Sulfide, 3,3'-diaminodiphenyl sulfide, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,4-bis (3
  • benzoxazine compounds examples include P-d-type benzoxazines obtained from bifunctional diamines and monofunctional phenols, and Fa-type benzooxazines obtained from monofunctional diamines and difunctional phenols.
  • the melamine compound include, for example, hexamethylolmelamine, hexamethoxymethylmelamine, a compound in which 1 to 6 methylol groups of hexamethylolmelamine are methoxymethylated, or a mixture thereof, hexamethoxyethylmelamine, hexaacyloxymethyl
  • melamine a compound in which 1 to 6 of methylol groups of hexamethylolmelamine are acyloxymethylated, or a mixture thereof.
  • the guanamine compound include, for example, tetramethylol guanamine, tetramethoxymethyl guanamine, a compound in which 1 to 4 methylol groups of tetramethylol guanamine are methoxymethylated, or a mixture thereof, tetramethoxyethyl guanamine, tetraacyloxyguanamine And compounds in which 1 to 4 methylol groups of tetramethylol guanamine are acyloxymethylated or a mixture thereof.
  • glycoluril compound examples include, for example, tetramethylol glycoluril, tetramethoxy glycoluril, tetramethoxymethyl glycoluril, a compound in which 1 to 4 methylol groups of tetramethylol glycoluril are methoxymethylated, or a mixture thereof.
  • examples thereof include compounds in which 1 to 4 of methylol groups of tetramethylol glycoluril are acyloxymethylated, a mixture thereof, and the like.
  • urea compound examples include tetramethylolurea, tetramethoxymethylurea, a compound in which 1 to 4 methylol groups of methoxyethylurea are methoxymethylated or a mixture thereof, and tetramethoxyethylurea.
  • an acid crosslinking agent having at least one allyl group may be used from the viewpoint of improving the crosslinkability.
  • the acid crosslinking agent having at least one allyl group include 2,2-bis (3-allyl-4-hydroxyphenyl) propane, 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2, 2-Bis (3-allyl-4-hydroxyphenyl) propane, bis (3-allyl-4-hydroxyphenyl) sulfone, bis (3-allyl-4-hydroxyphenyl) sulfide, bis (3-allyl-4-hydroxy Allylphenols such as phenyl) ether, 2,2-bis (3-allyl-4-cyanatophenyl) propane, 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2,2-bis ( 3-allyl-4-cyanatophenyl) propane, bis (3-allyl-4-cyanatophenyl) sulfone, bis (3-allyl-4-cyanatophenyl) sulfide, bis (3 And allyl
  • the content of the acid crosslinking agent in the lower layer film-forming material is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the compound and / or resin of the present embodiment.
  • the amount is more preferably 50 parts by mass, still more preferably 10 to 40 parts by mass.
  • Crosslinking accelerator In the lower layer film-forming material of the present embodiment, a crosslinking accelerator for promoting crosslinking and curing reaction can be used, if necessary.
  • the crosslinking accelerator is not particularly limited as long as it promotes crosslinking and curing reaction, and examples thereof include amines, imidazoles, organic phosphines, and Lewis acids. These crosslinking accelerators can be used alone or in combination of two or more. Among these, imidazoles or organic phosphines are preferable, and imidazoles are more preferable from the viewpoint of lowering the crosslinking temperature.
  • crosslinking accelerator examples include, but are not limited to, for example, 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecen-7, triethylenediamine, benzyldimethylamine, triethanolamine, dimethylaminoethanol, tris (dimethylamino) Tertiary amines such as methyl) phenol, 2-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 2-heptadecylimidazole, 2,4,5- Imidazoles such as triphenylimidazole, tributyl phosphine, methyl diphenyl phosphine, triphenyl phosphine, organic phosphines such as diphenyl phosphine and phenyl phosphine, tetraphenyl phosphonium tetraphenyl borate, tetraphenyl Tetra-substi
  • the compounding amount of the crosslinking accelerator is usually 0.1 to 10 parts by mass, preferably 100 parts by mass, with respect to 100 parts by mass of the compound and / or resin of the present embodiment, and more preferably ease of control. And from the viewpoint of economy, 0.1 to 5 parts by mass, more preferably 0.1 to 3 parts by mass.
  • a radical polymerization initiator can be blended with the material for forming a lower layer film of the present embodiment as required.
  • the radical polymerization initiator may be a photopolymerization initiator that initiates radical polymerization by light, or may be a thermal polymerization initiator that initiates radical polymerization by heat.
  • Such a radical polymerization initiator is not particularly limited, and those conventionally used can be appropriately adopted.
  • 2-phenylazo-4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile 1-[(1-cyano-1-methylethyl) azo] formamide, 1,1'-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile), 2,2'-azobis (2-methylbutyronitrile), 2,2'-azobisisobutyronitrile, 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobis ( 2-Methylpropionamidine) dihydrochloride, 2,2'-azobis (2-methyl-N-phenylpropionamidine) dihydrochloride, 2,2'-azobis [N- (4-chlorophenyl) -2-methylpropionamidine] Dihydridochloride, 2,2'-azobis [N- (4-hydrophenyl) -2-methylpropionamidine] dihydro black 2,2'-azobis [2-methyl-N- (phenylmethyl) propionamidine] dihydrochloride,
  • the content of the radical polymerization initiator may be a stoichiometrically necessary amount, but when the compound and / or the resin of the present embodiment is 100 parts by mass, the content is 0.05 to 25 parts by mass. And preferably 0.1 to 10 parts by mass. If the content of the radical polymerization initiator is 0.05 parts by mass or more, the curing tends to be insufficient, and on the other hand, the content of the radical polymerization initiator is 25 parts by mass or less In such a case, the long-term storage stability at room temperature of the underlayer film-forming material tends to be prevented from being impaired.
  • the material for forming a lower layer film in the present embodiment may contain an acid generator as needed, from the viewpoint of further promoting a crosslinking reaction by heat.
  • an acid generator although what generate
  • the acid generator for example, those described in WO 2013/024779 can be used.
  • the content of the acid generator in the lower layer film-forming material is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 50 parts by mass, and more preferably 100 parts by mass of the compound and / or resin of the present embodiment. Is 0.5 to 40 parts by mass.
  • the lower layer film-forming material in the present embodiment may contain a basic compound from the viewpoint of, for example, improving storage stability.
  • the basic compound plays the role of a quencher for the acid to prevent the acid generated in a small amount from the acid generator from proceeding with the crosslinking reaction.
  • a basic compound is not particularly limited, and examples thereof include those described in WO 2013/024779.
  • the content of the basic compound in the lower layer film-forming material is not particularly limited, but is preferably 0.001 to 2 parts by mass, and more preferably 100 parts by mass of the compound and / or resin of the present embodiment. Is 0.01 to 1 part by mass.
  • the lower layer film-forming material in the present embodiment may contain another resin and / or compound for the purpose of imparting the curability by heat or light and controlling the absorbance.
  • resins and / or compounds include, but are not particularly limited to, resins or compounds containing an alicyclic structure such as cyclodextrin, cyclodextrin, phenol modified resin of naphthalene resin; polyhydroxystyrene, dicyclopentadiene resin, (meth) acrylate, dimethacrylate, trimethacrylate, Resin containing naphthalene ring such as tetramethacrylate, vinyl naphthalene, polyacenaphthylene, biphenyl ring such as phenanthrene quinone, fluorene, hetero ring having hetero atom such as thiophene, indene or resin containing no aromatic ring; rosin based resin Examples thereof include, but are not particularly limited to, resins or compounds containing an alicycl
  • the underlayer film forming material in the present embodiment may contain known additives.
  • known additives include, but are not limited to, heat and / or light curing catalysts, polymerization inhibitors, flame retardants, fillers, coupling agents, thermosetting resins, photocurable resins, dyes, and pigments.
  • the underlayer film for lithography in the present embodiment is formed of the above-mentioned underlayer film forming material.
  • an underlayer film is formed on a substrate using the above composition, and at least one photoresist layer is formed on the underlayer film, and then the photoresist layer is formed.
  • the process includes irradiating a predetermined area with radiation and performing development. More specifically, the step (A-1) of forming an underlayer film using the underlayer film forming material of the present embodiment on a substrate, and the step of forming at least one photoresist layer on the underlayer film A-2) and a step (A-3) of performing development after irradiating the predetermined region of the photoresist layer after the step (A-2).
  • an underlayer film is formed on a substrate using the above composition, and an interlayer film is formed on the underlayer film using a resist interlayer film material, and the interlayer Forming at least one photoresist layer on the film; Irradiating a predetermined area of the photoresist layer with radiation for development to form a resist pattern;
  • the intermediate layer film is etched using the resist pattern as a mask, the lower layer film is etched using the obtained intermediate layer film pattern as an etching mask, and the substrate is etched using the obtained lower layer film pattern as an etching mask. Forming a pattern.
  • the lower layer film for lithography in the present embodiment is not particularly limited as long as it is formed of the material for forming a lower layer film of the present embodiment, and known methods can be applied.
  • the lower layer film material of the present embodiment is applied on a substrate by a known coating method such as spin coating or screen printing or printing method, the organic solvent is removed by volatilization, etc.
  • the lower layer film for lithography of this embodiment can be formed by crosslinking and curing. Examples of the crosslinking method include methods such as heat curing and light curing.
  • the lower layer film can be formed by removing the organic solvent by volatilization or the like.
  • the baking temperature is not particularly limited, but is preferably in the range of 80 to 450 ° C., more preferably 200 to 400 ° C.
  • the baking time is also not particularly limited, but is preferably in the range of 10 to 300 seconds.
  • the thickness of the lower layer film can be appropriately selected according to the required performance, and is not particularly limited, but usually, it is preferably about 30 to 20,000 nm, more preferably 50 to 15,000 nm. .
  • a silicon-containing resist layer or a single-layer resist made of ordinary hydrocarbon can be formed on the lower layer film.
  • the photoresist material for forming the resist layer can be appropriately selected from known materials and used, and is not particularly limited.
  • a silicon-containing resist material for a two-layer process a silicon atom-containing polymer such as a polysilsesquioxane derivative or a vinylsilane derivative is used as a base polymer from the viewpoint of oxygen gas etching resistance, and an organic solvent, an acid generator, A positive photoresist material containing a basic compound and the like as needed is preferably used.
  • the silicon atom-containing polymer known polymers used in this type of resist material can be used.
  • an intermediate layer based on polysilsesquioxane is preferably used as a silicon-containing intermediate layer for the three-layer process.
  • the reflection can be effectively suppressed by giving the intermediate layer an effect as an antireflective film.
  • the k value tends to be high and the substrate reflection tends to be high. Can make the substrate reflection 0.5% or less.
  • the intermediate layer having such an antireflective effect is not limited to the following, but for exposure at 193 nm, an acid or thermally crosslinked polysilsesqui having a light absorbing group having a phenyl group or a silicon-silicon bond is introduced. Oxane is preferably used.
  • an intermediate layer formed by a chemical vapor deposition (CVD) method can also be used.
  • a SiON film is known as an intermediate layer produced by a CVD method and having high effect as an antireflective film, although not limited thereto.
  • forming the intermediate layer by a wet process such as spin coating or screen printing rather than the CVD method is simpler and more cost effective.
  • the upper layer resist in the three-layer process may be either positive or negative, and may be the same as a commonly used single layer resist.
  • the lower layer film in the present embodiment can also be used as a general antireflective film for a single layer resist or a base material for suppressing pattern collapse.
  • the lower layer film of the present embodiment is excellent in etching resistance for base processing, so that a function as a hard mask for base processing can also be expected.
  • the resist layer is formed of the photoresist material
  • a wet process such as spin coating or screen printing is preferably used as in the case of forming the lower layer film.
  • pre-baking is usually carried out, but it is preferable to carry out this pre-baking at 80 to 180 ° C. for 10 to 300 seconds.
  • exposure is performed according to a conventional method, and post-exposure baking (PEB) and development are performed, whereby a resist pattern can be obtained.
  • PEB post-exposure baking
  • the thickness of the resist film is not particularly limited, in general, it is preferably 30 to 500 nm, and more preferably 50 to 400 nm.
  • the exposure light may be appropriately selected and used according to the photoresist material to be used.
  • high energy rays having a wavelength of 300 nm or less, specifically 248 nm, 193 nm, 157 nm excimer lasers, soft X-rays of 3 to 20 nm, electron beams, X-rays, etc. can be mentioned.
  • the resist pattern formed by the above-described method is such that the lower layer film suppresses the pattern collapse. Therefore, by using the lower layer film in the present embodiment, a finer pattern can be obtained, and the amount of exposure required to obtain the resist pattern can be reduced.
  • gas etching is preferably used as the etching of the lower layer film in the two-layer process.
  • gas etching etching using oxygen gas is preferable.
  • oxygen gas it is also possible to add an inert gas such as He or Ar, or CO, CO 2 , NH 3 , SO 2 , N 2 , NO 2 , H 2 gas.
  • gas etching can be performed using only CO, CO 2 , NH 3 , N 2 , NO 2 , and H 2 gas without using oxygen gas.
  • the latter gas is preferably used for sidewall protection for preventing undercut of the pattern sidewall.
  • gas etching is also preferably used in etching the intermediate layer in the three-layer process.
  • gas etching the same one as described in the above two-layer process is applicable.
  • the processing of the intermediate layer in the three-layer process is preferably performed using a fluorocarbon-based gas with the resist pattern as a mask.
  • the lower layer film can be processed by, for example, performing oxygen gas etching using the intermediate layer pattern as a mask.
  • a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxynitride film are formed by a CVD method, an ALD method, or the like.
  • the method for forming the nitride film is not limited to the following, but, for example, the methods described in JP-A-2002-334869 and WO 2004/066377 can be used.
  • a photoresist film can be formed directly on such an interlayer film, an organic antireflective film (BARC) is formed by spin coating on the interlayer film, and a photoresist film is formed thereon. You may
  • an intermediate layer based on polysilsesquioxane is also preferably used.
  • the specific material of the polysilsesquioxane-based intermediate layer is not limited to the following, but, for example, those described in JP-A-2007-226170 and JP-A-2007-226204 can be used.
  • the etching of the next substrate can also be carried out by a conventional method, for example, etching using a fluorocarbon gas as the main component if the substrate is SiO 2 or SiN, chlorine or bromine if it is p-Si, Al or W Gas-based etching can be performed.
  • a fluorocarbon gas as the main component if the substrate is SiO 2 or SiN
  • chlorine or bromine if it is p-Si, Al or W Gas-based etching can be performed.
  • the silicon-containing resist layer or the silicon-containing intermediate layer is separately peeled off, and in general, the dry etching peeling by fluorocarbon-based gas is performed after processing the substrate. .
  • the lower layer film in the present embodiment is characterized in that the etching resistance of the substrate is excellent.
  • a substrate a well-known thing can be selected suitably and can be used, It does not specifically limit, Si, alpha-Si, p-Si, SiO2, SiN, SiON, W, TiN, Al etc. are mentioned.
  • the substrate may be a laminate having a film to be processed (substrate to be processed) on a base material (support).
  • various low-k films and stopper films thereof such as Si, SiO2, SiON, SiN, p-Si, ⁇ -Si, W, W-Si, Al, Cu, Al-Si, etc.
  • the thickness of the substrate to be processed or the film to be processed is not particularly limited, but generally, it is preferably about 50 to 10,000 nm, and more preferably 75 to 5,000 nm.
  • the resist permanent film formed by applying the composition in the present embodiment is suitable as a permanent film remaining also in the final product after forming a resist pattern as needed.
  • permanent films include solder resists, package materials, underfill materials, package adhesive layers such as circuit elements for semiconductor devices, adhesive layers for integrated circuit elements and circuit boards, thin film transistor protective films for thin displays, A liquid crystal color filter protective film, a black matrix, a spacer etc. are mentioned.
  • the permanent film made of the composition in the present embodiment is excellent in heat resistance and moisture resistance, and also has a very excellent advantage that the contamination by the sublimation component is small.
  • the material has high image quality, high heat resistance, and moisture absorption reliability with little deterioration in image quality due to important contamination.
  • composition in this embodiment is used for a resist permanent film application, in addition to a curing agent, if necessary, other resins, surfactants, dyes, fillers, acid crosslinking agents, dissolution accelerators, etc.
  • a composition for a resist permanent film can be obtained.
  • the film forming composition for lithography and the composition for a resist permanent film in the present embodiment can be prepared by blending the above-mentioned components and mixing them using a stirrer or the like.
  • the composition for a resist lower layer film or the composition for a resist permanent film in the present embodiment contains a filler or a pigment, it is dispersed or mixed using a disperser such as a dissolver, a homogenizer, or a 3-roll mill. It can be prepared.
  • the molecular weight of the compound was determined by LC-MS analysis using Acquity UPLC / MALDI-Synapt HDMS manufactured by Water. In addition, gel permeation chromatography (GPC) analysis was performed under the following conditions to determine polystyrene-equivalent weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn), and dispersion degree (Mw / Mn).
  • GPC gel permeation chromatography
  • Synthesis Example 1A Synthesis of BiP-1A
  • a 300 mL container equipped with a stirrer, a condenser and a burette 19.7 g of 2,7-dihydroxynaphthalene (reagent manufactured by Sigma-Aldrich), benzo [b] thiophene 10.0 g of -2-carboxaldehyde (reagent made by Sigma-Aldrich) and 3 g of concentrated sulfuric acid are added to 120 g of 1,4-dioxane, and the contents are stirred at 110 ° C. for 2 hours to carry out a reaction to obtain a reaction solution.
  • reaction solution was concentrated, 100 g of pure water was added to the concentrate to precipitate a reaction product, and after cooling to room temperature, filtration was performed to separate a solid.
  • the obtained solid is filtered and dried, and then separated and purified by column chromatography to obtain 2.0 g of the objective compound (BiP-1A-MeBOC) represented by the following formula (BiP-1A-MeBOC) Obtained.
  • the molecular weight of the obtained compound (BiP-1A-MeBOC) was measured by the above method and found to be 674.
  • the obtained compound (BiP-1A-MeBOC) was subjected to NMR measurement under the above measurement conditions, and the following peaks were found, confirming that the compound has the chemical structure of the following formula (BiP-1A-MeBOC) did. ⁇ (ppm): 6.8 to 7.8 (15 H, Ph-H), 6.7 (1 H, CH), 5.0 (4 H, -CH2-), 1.4 (18 H, -CH3) )
  • the molecular weight of the obtained compound (BiP-1A-Prop) was measured by the above method and found to be 494.
  • the obtained compound (BiP-1A-Prop) was subjected to NMR measurement under the above measurement conditions, and the following peaks were found, confirming that the compound has the chemical structure of the following formula (BiP-1A-Prop) did.
  • the reaction solution was cooled, insolubles were filtered off, 10 g of 1-methoxy-2-propanol was added, and then the reaction product was crystallized with hexane and collected by filtration.
  • the recovered product was dissolved in 100 mL of ethyl acetate (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.), 50 mL of pure water was added, and the mixture was extracted with ethyl acetate. Next, pure water was added to separate the solution to neutrality, followed by dehydration and concentration to obtain a solution.
  • the obtained solution was separated by column chromatography to obtain 1.0 g of a target compound (R-BiP-2A) represented by the following formula (R-BiP-2A). (In the formula (R-BiP-2A), q represents the number of repeating units.)
  • Synthesis Example 13A Synthesis of R-BiP-3A A reaction was performed in the same manner as in Synthesis Example 12A except that BiP-3 obtained in Synthesis Example 3A was used instead of BiP-2A, and the following formula (R 0.8 g of a target resin (R-BiP-3A) represented by -BiP-3A) was obtained. (In the formula (RBiP-3A), q represents the number of repeating units.)
  • Synthesis Example 14A Synthesis of BiP-10A
  • 12 g (69.0 mmol) of o-phenylphenol (reagent made by Sigma-Aldrich) was melted at 120 ° C.
  • 0.27 g of sulfuric acid is added, 2.7 g (13.8 mmol) of 4-acetylbiphenyl (reagent manufactured by Sigma-Aldrich Co.) is added, and the contents are stirred at 120 ° C. for 6 hours for reaction.
  • composition comparative example 1A A four-necked flask with an inner volume of 10 L capable of removing bottom and equipped with a Dimroth condenser, a thermometer and a stirrer was prepared.
  • 1.09 kg of 1,5-dimethylnaphthalene (7 mol, manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) 1.09 kg of 1,5-dimethylnaphthalene (7 mol, manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.), 2.1 kg of a 40% by mass formalin aqueous solution (28 mol as formaldehyde, Mitsubishi Gas Chemical (stock ) And 98 mass% sulfuric acid (Kanto Kagaku Co., Ltd. product) were charged and reacted for 7 hours while refluxing at 100 ° C. under normal pressure.
  • ethylbenzene (reagent special grade manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a dilution solvent was added to the reaction liquid, and after standing, the lower aqueous phase was removed. Further, neutralization and washing with water were performed, and ethylbenzene and unreacted 1,5-dimethylnaphthalene were distilled off under reduced pressure to obtain 1.25 kg of a light brown solid dimethylnaphthalene formaldehyde resin.
  • the molecular weight of the obtained dimethyl naphthalene formaldehyde resin was Mn: 562, Mw: 1168, and the dispersion degree was Mw / Mn: 2.08.
  • a 0.5 L four-necked flask equipped with a Dimroth condenser, a thermometer and a stirring blade was prepared.
  • 100 g (0.51 mol) of dimethyl naphthalene formaldehyde resin obtained as described above and 0.05 g of para-toluenesulfonic acid are charged under a nitrogen stream, and the temperature is raised to 190 ° C. 2 After heating for a while, it was stirred. Thereafter, 52.0 g (0.36 mol) of 1-naphthol was further added, and the temperature was raised to 220 ° C. for reaction for 2 hours.
  • the solvent was diluted, neutralized and washed with water, and the solvent was removed under reduced pressure to obtain 126.1 g of a black-brown solid modified resin (CR-1).
  • the molecular weight of the obtained resin (CR-1) was Mn: 885, Mw: 2220, and the degree of dispersion was Mw / Mn: 4.17.
  • Synthesis Comparative Example 2A Synthesis of BiP-C2 Using 4-methylbenzaldehyde and 2,6-dihydroxynaphthalene in place of benzo [b] thiophene-2-carboxaldehyde and 2,7-dihydroxynaphthalene of Synthesis Example 1A
  • a polyphenol compound represented by the following formula (BiP-C2) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1A except for the above.
  • Example 1A to 14A and Comparative Example 1A The solubility test was carried out using the compounds described in the above-mentioned Synthesis Examples 1A to 13A and 15A, and CR-1 described in Synthesis Comparative Example 1A. The results are shown in Table 2. Moreover, the underlayer film forming material for lithography of the composition shown in Table 2 was prepared, respectively. Next, these materials for forming a lower layer film for lithography were spin-coated on a silicon substrate and then baked at 240 ° C. for 60 seconds and further at 400 ° C. for 120 seconds to form lower layer films each having a film thickness of 200 nm. The following were used as the acid generator, the acid crosslinking agent and the organic solvent.
  • Acid generator Midori Chemical Co., Ltd.
  • DTDPI Ditertiary butyldiphenyliodonium nonafluoromethanesulfonate
  • Acid cross-linking agent manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd.
  • Organic solvent Propylene glycol monomethyl ether (PGME)
  • the underlayer film forming material for lithography of the composition shown in the following Table 3 was prepared, respectively.
  • the underlayer film forming material for lithography is spin-coated on a silicon substrate and baked at 110 ° C. for 60 seconds to remove the solvent of the coating, and then the integrated exposure amount is 600 mJ / cm with a high pressure mercury lamp.
  • the curing was carried out with an irradiation time of 20 seconds to prepare lower films each having a film thickness of 200 nm. The following were used about the radical photopolymerization initiator, the acid crosslinking agent, and the organic solvent.
  • Photoradical polymerization initiator IRGACURE 184 manufactured by BASF Acid cross-linking agent: manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd.
  • Organic solvent Propylene glycol monomethyl ether (PGME)
  • etching resistance was evaluated by the following evaluation criteria.
  • evaluation criteria A: The etching rate is less than -10% compared to the novolak underlayer film.
  • each solution of the underlayer film forming material for lithography containing BiP-1A to BiP-9A, BiP-1A-Prop, R-BiP-2A to 3A, and SBiP-10A is coated on a 300 nm thick SiO 2 substrate.
  • the resultant was baked at 240 ° C. for 60 seconds and further at 400 ° C. for 120 seconds to form an underlayer film having a thickness of 70 nm.
  • a resist solution for ArF was coated on this lower layer film, and baked at 130 ° C. for 60 seconds to form a photoresist layer with a film thickness of 140 nm.
  • the reaction solution was polymerized under a nitrogen atmosphere at a reaction temperature of 63 ° C. for 22 hours, and then the reaction solution was dropped into 400 ml of n-hexane.
  • the product resin thus obtained was coagulated and purified, and the produced white powder was filtered and dried at 40 ° C. under reduced pressure overnight to obtain a compound of formula (A).
  • 40, 40 and 20 indicate the ratio of each structural unit, and do not indicate a block copolymer.
  • the photoresist layer is exposed using an electron beam lithography system (manufactured by Elionix; ELS-7500, 50 keV), baked at 115 ° C. for 90 seconds (PEB), 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide ( By developing with TMAH) aqueous solution for 60 seconds, a positive resist pattern was obtained.
  • ELS-7500 electron beam lithography system
  • PEB baked at 115 ° C. for 90 seconds
  • TMAH 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide
  • the shape of the resist pattern after development was evaluated as “good” with no pattern collapse and good rectangularity, and evaluated as “defect” with the others. Moreover, as a result of the said observation, there is no pattern fall and the minimum line
  • Examples 40A to 53A A solution of the underlayer film forming material for lithography of Examples 1A to 14A is coated on a 300 nm thick SiO 2 substrate, and baked at 240 ° C. for 60 seconds and further at 400 ° C. for 120 seconds to form an 80 nm thick underlayer. A film was formed. A silicon-containing intermediate layer material was coated on this lower layer film and baked at 200 ° C. for 60 seconds to form an intermediate layer film with a film thickness of 35 nm. Further, the resist solution for ArF was coated on the intermediate layer film and baked at 130 ° C. for 60 seconds to form a photoresist layer having a film thickness of 150 nm.
  • the silicon-containing intermediate layer material As the silicon-containing intermediate layer material, the silicon atom-containing polymer described in JP 2007-226170 A ⁇ Synthesis example 1> was used.
  • the photoresist layer is mask-exposed using an electron beam lithography system (manufactured by Elionix; ELS-7500, 50 keV), baked at 115 ° C. for 90 seconds (PEB), 2.38% by mass tetramethyl ammonium hydroxide By developing with an aqueous solution (TMAH) for 60 seconds, a 55 nm L / S (1: 1) positive resist pattern was obtained.
  • ELS-7500 electron beam lithography system
  • Conditions for etching resist underlayer film pattern on SiO 2 substrate Output: 50 W Pressure: 20 Pa Time: 2 min Etching gas Ar gas flow rate: C 5 F 12 gas flow rate: C 2 F 6 gas flow rate: O 2 gas flow rate 50: 4: 3: 1 (sccm)
  • Example 54A to 66A An optical component-forming composition was prepared using each compound synthesized in the synthesis example or the modified resin CR-1 synthesized in the synthesis comparative example, with the composition shown in Table 5 below.
  • an acid crosslinking agent and a solvent, the following were used.
  • Acid generator Midori Chemical Co., Ltd.
  • DTDPI Ditertiary butyldiphenyliodonium nonafluoromethanesulfonate
  • Acid cross-linking agent manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd.
  • Organic solvent Propylene glycol monomethyl ether (PGMEA)
  • optical component-forming composition in a uniform state was spin-coated on a clean silicon wafer and then prebaked (PB) in an oven at 110 ° C. to form an optical component-forming film with a thickness of 1 ⁇ m.
  • the prepared optical component forming composition was evaluated as “A” when film formation was good, and “C” when there was a defect in the formed film.
  • the uniform optical component forming composition was spin coated on a clean silicon wafer and then PB in an oven at 110 ° C. to form a 1 ⁇ m thick film.
  • the prepared film was evaluated as “A” when the refractive index is 1.70 or more, “B” when it is 1.60 or more and less than 1.70, and “C” when it is less than 1.60. .
  • a resist composition was prepared by using the compounds synthesized in the above synthesis examples and the formulations shown in Table 6 below. In addition, about the radical generating agent of the resist composition in Table 6, a radical diffusion inhibitor, and the solvent, the following were used.
  • Radical generator BASF IRGACURE 184 Radical diffusion inhibitor: BASF IRGACURE 1010
  • Organic solvent Propylene glycol monomethyl ether (PGME)
  • the formed resist pattern was observed for line and space by a scanning electron microscope (S-4800 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation), and the reactivity of the resist composition by electron beam irradiation was evaluated.
  • the sensitivity is indicated by the minimum amount of energy per unit area required to obtain a pattern, and was evaluated according to the following.
  • the obtained pattern shape is used for SEM (Scanning Electron Microscope) Observed and evaluated according to the following.
  • C A non-rectangular pattern is obtained
  • Carbon concentration and oxygen concentration Carbon concentration and oxygen concentration (mass%) were measured by organic elemental analysis.
  • Synthesis Example 1B Synthesis of BiP-1B After melting 12 g (69.0 mmol) of o-phenylphenol (reagent manufactured by Sigma-Aldrich Co.) at 120 ° C. in a 300 mL container equipped with a stirrer, a condenser and a burette Add 0.27 g of sulfuric acid, add 2.7 g (13.8 mmol) of 4-acetylbiphenyl (reagent made by Sigma-Aldrich Co.), stir the contents at 120 ° C. for 6 hours to react and react Obtained.
  • o-phenylphenol (reagent manufactured by Sigma-Aldrich Co.)
  • composition example 3B A four-necked flask with an inner volume of 10 L capable of removing bottom and equipped with a Dimroth condenser, a thermometer and a stirrer was prepared.
  • 1.09 kg of 1,5-dimethylnaphthalene (7 mol, manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) 1.09 kg of 1,5-dimethylnaphthalene (7 mol, manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.), 2.1 kg of a 40% by mass formalin aqueous solution (28 mol as formaldehyde, Mitsubishi Gas Chemical (stock ) And 98 mass% sulfuric acid (Kanto Chemical Co., Ltd. product) were charged and reacted for 7 hours under reflux at 100 ° C. under normal pressure.
  • ethylbenzene (reagent special grade manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a dilution solvent was added to the reaction liquid, and after standing, the lower aqueous phase was removed. Further, neutralization and washing with water were performed, and ethylbenzene and unreacted 1,5-dimethylnaphthalene were distilled off under reduced pressure to obtain 1.25 kg of a light brown solid dimethylnaphthalene formaldehyde resin.
  • the molecular weight of the obtained dimethyl naphthalene formaldehyde was Mn: 562, Mw: 1168, Mw / Mn: 2.08.
  • a 0.5 L four-necked flask equipped with a Dimroth condenser, a thermometer and a stirring blade was prepared.
  • 100 g (0.51 mol) of dimethyl naphthalene formaldehyde resin obtained as described above and 0.05 g of para-toluenesulfonic acid were charged under a nitrogen stream, and the temperature was raised to 190 ° C. 2 After heating for a while, it was stirred. Thereafter, 52.0 g (0.36 mol) of 1-naphthol was further added, and the temperature was further raised to 220 ° C. for reaction for 2 hours.
  • the solvent was diluted, neutralized and washed with water, and the solvent was removed under reduced pressure to obtain 126.1 g of a black-brown solid modified resin (CR-1).
  • the obtained resin (CR-1) was Mn: 885, Mw: 2220, Mw / Mn: 4.17.
  • the carbon concentration was 89.1% by mass, and the oxygen concentration was 4.5% by mass.
  • Examples 1B and 2B and Comparative Example 1B The solubility test was performed for the SBiP-1B and CR-1. The results are shown in Table 7. Moreover, the lower layer film forming material for lithography of the composition shown in Table 7 was prepared, respectively. Next, these materials for forming a lower layer film for lithography were spin-coated on a silicon substrate and then baked at 240 ° C. for 60 seconds and further at 400 ° C. for 120 seconds to form lower layer films each having a film thickness of 200 nm. The following were used as the acid generator, the crosslinking agent and the organic solvent. Acid generator: Midori Chemical Co., Ltd.
  • DTDPI Ditertiary butyldiphenyliodonium nonafluoromethanesulfonate
  • Crosslinking agent Sanwa Chemical Co., Ltd.
  • Organic solvent Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA)
  • etching test was done on condition shown below, and etching tolerance was evaluated. The evaluation results are shown in Table 7.
  • etching resistance was evaluated by the following evaluation criteria.
  • evaluation criteria A: The etching rate is less than -10% compared to the novolak underlayer film.
  • each solution of the underlayer film forming material for lithography containing SBiP-1B of Examples 1B and 2B is applied on a 300 nm thick SiO 2 substrate, and baked at 240 ° C. for 60 seconds, and further at 400 ° C. for 120 seconds. As a result, a lower layer film having a thickness of 70 nm was formed. A resist solution for ArF was coated on this lower layer film, and baked at 130 ° C. for 60 seconds to form a photoresist layer with a film thickness of 140 nm.
  • 40, 40 and 20 indicate the molar ratio of each structural unit, and do not indicate a block copolymer.
  • the photoresist layer is exposed using an electron beam lithography system (manufactured by Elionix; ELS-7500, 50 keV), baked at 115 ° C. for 90 seconds (PEB), 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide ( By developing with TMAH) aqueous solution for 60 seconds, a positive resist pattern was obtained.
  • ELS-7500 electron beam lithography system
  • PEB baked at 115 ° C. for 90 seconds
  • TMAH 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide
  • Comparative Example 2B A photoresist layer was directly formed on a SiO 2 substrate in the same manner as in Example 3B except that the lower layer film was not formed, to obtain a positive resist pattern. The results are shown in Table 8.
  • Examples 5B and 6B A solution of the underlayer film forming material for lithography of Examples 1B and 2B is coated on a 300 nm thick SiO 2 substrate, and baked at 240 ° C. for 60 seconds, and further baked at 400 ° C. for 120 seconds to form an 80 nm thick underlayer. A film was formed. A silicon-containing intermediate layer material was coated on this lower layer film and baked at 200 ° C. for 60 seconds to form an intermediate layer film with a film thickness of 35 nm. Further, the resist solution for ArF was coated on the intermediate layer film and baked at 130 ° C. for 60 seconds to form a photoresist layer having a film thickness of 150 nm.
  • the silicon-containing intermediate layer material As the silicon-containing intermediate layer material, the silicon atom-containing polymer described in JP 2007-226170 A ⁇ Synthesis example 1> was used.
  • the photoresist layer is mask-exposed using an electron beam lithography system (manufactured by Elionix; ELS-7500, 50 keV), baked at 115 ° C. for 90 seconds (PEB), 2.38% by mass tetramethyl ammonium hydroxide By developing with an aqueous solution (TMAH) for 60 seconds, a 55 nm L / S (1: 1) positive resist pattern was obtained.
  • ELS-7500 electron beam lithography system
  • Examples 7B and 8B An optical component forming composition solution having the same composition as that of the underlayer film forming material for lithography of Examples 1B and 2B is coated on a 300 nm thick SiO 2 substrate and baked at 260 ° C. for 300 seconds to obtain a 100 nm thick film. An optical component forming film was formed. Next, using a vacuum ultraviolet multi-incident angle spectroscopic ellipsometer (VUV-VASE) manufactured by JA Woollam Japan, the refractive index at a wavelength of 550 nm and the transparency test at a wavelength of 400 nm are tested according to the following criteria: The refractive index and transparency were evaluated.
  • VUV-VASE vacuum ultraviolet multi-incident angle spectroscopic ellipsometer
  • Example 9B and Comparative Example 3B The compound represented by the above formula (SBiP-1B) or the following formula (BiP-C2) was dissolved in PGMEA to make a 5% solution. Next, it was applied on a 300 nm thick SiO 2 substrate and baked at 260 ° C. for 300 seconds to form a 100 nm thick film. Next, using a vacuum ultraviolet multi-incident angle spectroscopic ellipsometer (VUV-VASE) manufactured by JA Woollam Japan, the refractive index at a wavelength of 550 nm and the transparency test at a wavelength of 400 nm are tested according to the following criteria: The refractive index and transparency were evaluated.
  • VUV-VASE vacuum ultraviolet multi-incident angle spectroscopic ellipsometer
  • the compound and resin of this embodiment have high solubility in a safe solvent, good heat resistance and etching resistance, and the resist composition of this embodiment gives a good resist pattern shape.
  • a wet process is applicable, and it is possible to realize a compound, a resin and a film forming composition for lithography useful for forming a photoresist underlayer film excellent in heat resistance and etching resistance.
  • this film formation composition for lithography uses a compound or resin having a specific structure, which is high in heat resistance and high in solvent solubility, deterioration of the film at the time of high temperature baking is suppressed, oxygen plasma etching, etc. It is possible to form a resist and an underlayer film which are also excellent in etching resistance to Furthermore, when the lower layer film is formed, the adhesion to the resist layer is also excellent, so that an excellent resist pattern can be formed.
  • the refractive index is high and the coloration is suppressed by low-temperature to high-temperature treatment, it is also useful as various optical component-forming compositions.
  • the present invention includes, for example, insulating materials for electricity, resins for resists, sealing resins for semiconductors, adhesives for printed wiring boards, laminates for electricity mounted on electric devices, electronic devices, industrial devices, etc., electric devices ⁇ Matrix resin of prepreg mounted on electronic equipment / industrial equipment, build-up laminate material, resin for fiber reinforced plastic, resin for sealing liquid crystal display panel, paint, various coating agents, adhesive, coating for semiconductor Resin, resin for resist for semiconductor, resin for lower layer film formation, film or sheet, plastic lens (prism lens, lenticular lens, microlens, Fresnel lens, viewing angle control lens, contrast improvement lens, etc.) , Retardation film, film for shielding electromagnetic wave, prism, optical fiber, flexible Solder resist printed wiring, plating resist, multilayer printed wiring boards interlayer insulating film, the optical component such as a photosensitive optical waveguide, it is widely and effectively available.
  • the present invention has industrial applicability in the field of resists for lithography, underlayer films for lithography, underlayer films for multilayer resists, and optical components.

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Abstract

本発明の課題は、湿式プロセスが適用可能であり、耐熱性、溶解性及びエッチング耐性に優れるフォトレジスト及びフォトレジスト用下層膜を形成するために有用な化合物等を提供することである。前記課題は、下記式(1)で表される化合物によって解決できる。

Description

化合物、樹脂、組成物及びパターン形成方法
 本発明は、特定の構造を有する化合物、樹脂及びこれらを含有する組成物に関する。また、本発明は、該組成物を用いるパターン形成方法(レジストパターン形成方法、及び、回路パターン形成方法)に関する。
 半導体デバイスの製造において、フォトレジスト材料を用いたリソグラフィーによる微細加工が行われているが、近年、LSIの高集積化と高速度化に伴い、パターンルールによる更なる微細化が求められている。また、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は、KrFエキシマレーザー(248nm)からArFエキシマレーザー(193nm)へと短波長化されており、極端紫外光(EUV、13.5nm)の導入も見込まれている。
 しかしながら、従来の高分子系レジスト材料を用いるリソグラフィーでは、その分子量が1万~10万程度と大きく、分子量分布も広いため、パターン表面にラフネスが生じ、パターン寸法の制御が困難となり、微細化に限界がある。
 そこで、これまでに、より解像性の高いレジストパターンを与えるために、種々の低分子量レジスト材料が提案されている。低分子量レジスト材料は分子サイズが小さいことから、解像性が高く、ラフネスが小さいレジストパターンを与えることが期待される。
 現在、このような低分子量レジスト材料として、様々なものが知られている。例えば、低分子量多核ポリフェノール化合物を主成分として用いるアルカリ現像型のネガ型感放射線性組成物(例えば、特許文献1及び特許文献2参照。)が提案されており、高耐熱性を有する低分子量レジスト材料の候補として、低分子量環状ポリフェノール化合物を主成分として用いるアルカリ現像型のネガ型感放射線性組成物(例えば、特許文献3及び非特許文献1参照。)も提案されている。また、レジスト材料のベース化合物として、ポリフェノール化合物が、低分子量ながら高耐熱性を付与でき、レジストパターンの解像性やラフネスの改善に有用であることが知られている(例えば、非特許文献2参照。)。
 本発明者らは、エッチング耐性に優れるとともに、溶媒に可溶で湿式プロセスが適用可能な材料として、特定の構造の化合物及び有機溶媒を含有するレジスト組成物(特許文献4を参照。)を提案している。
 また、レジストパターンの微細化が進むと、解像度の問題若しくは現像後にレジストパターンが倒れるといった問題が生じてくるため、レジストの薄膜化が望まれるようになる。ところが、単にレジストの薄膜化を行うと、基板加工に十分なレジストパターンの膜厚を得ることが難しくなる。そのため、レジストパターンだけではなく、レジストと加工する半導体基板との間にレジスト下層膜を作製し、このレジスト下層膜にも基板加工時のマスクとしての機能を持たせるプロセスが必要になってきた。
 現在、このようなプロセス用のレジスト下層膜として、種々のものが知られている。例えば、従来のエッチング速度の速いレジスト下層膜とは異なり、レジストに近いドライエッチング速度の選択比を持つリソグラフィー用レジスト下層膜を実現するものとして、所定のエネルギーが印加されることにより末端基が脱離してスルホン酸残基を生じる置換基を少なくとも有する樹脂成分と溶媒とを含有する多層レジストプロセス用下層膜形成材料が提案されている(特許文献5参照。)。また、レジストに比べて小さいドライエッチング速度の選択比を持つリソグラフィー用レジスト下層膜を実現するものとして、特定の繰り返し単位を有する重合体を含むレジスト下層膜材料が提案されている(特許文献6参照。)。さらに、半導体基板に比べて小さいドライエッチング速度の選択比を持つリソグラフィー用レジスト下層膜を実現するものとして、アセナフチレン類の繰り返し単位と、置換又は非置換のヒドロキシ基を有する繰り返し単位とを共重合してなる重合体を含むレジスト下層膜材料が提案されている(特許文献7参照。)。
 一方、この種のレジスト下層膜において高いエッチング耐性を持つ材料としては、メタンガス、エタンガス、アセチレンガス等を原料に用いたCVDによって形成されたアモルファスカーボン下層膜がよく知られている。しかしながら、プロセス上の観点から、スピンコート法やスクリーン印刷等の湿式プロセスでレジスト下層膜を形成できるレジスト下層膜材料が求められている。
 また、本発明者らは、エッチング耐性に優れるとともに、耐熱性が高く、溶媒に可溶で湿式プロセスが適用可能な材料として、特定の構造の化合物及び有機溶媒を含有するリソグラフィー用下層膜形成組成物(特許文献8参照。)を提案している。
 なお、3層プロセスにおけるレジスト下層膜の形成において用いられる中間層の形成方法に関しては、例えば、シリコン窒化膜の形成方法(特許文献9参照。)や、シリコン窒化膜のCVD形成方法(特許文献10参照。)が知られている。また、3層プロセス用の中間層材料としては、シルセスキオキサンベースの珪素化合物を含む材料が知られている(特許文献11及び12参照。)。
 さらに光学部品形成組成物として、様々なものが提案されている。例えば、アクリル系樹脂が挙げられる(特許文献13及び14参照。)。
特開2005-326838号公報 特開2008-145539号公報 特開2009-173623号公報 国際公開第2013/024778号 特開2004-177668号公報 特開2004-271838号公報 特開2005-250434号公報 国際公開第2013/024779号 特開2002-334869号公報 国際公開第2004/066377号 特開2007-226170号公報 特開2007-226204号公報 特開2010-138393号公報 特開2015-174877号公報
T.Nakayama,M.Nomura,K.Haga,M.Ueda:Bull.Chem.Soc.Jpn.,71,2979(1998) 岡崎信次、他22名「フォトレジスト材料開発の新展開」株式会社シーエムシー出版、2009年9月、p.211-259
 上述したように、従来数多くのレジスト用途向けリソグラフィー用膜形成組成物及び下層膜用途向けリソグラフィー用膜形成組成物が提案されているが、スピンコート法やスクリーン印刷等の湿式プロセスが適用可能な高い溶媒溶解性を有するのみならず、溶媒溶解性と耐熱性及びエッチング耐性とを高い次元で両立させたものはなく、新たな材料の開発が求められている。
 また、従来数多くの光学部材向け組成物が提案されているが、耐熱性、透明性及び屈折率を高い次元で両立させたものはなく、新たな材料の開発が求められている。
 本発明は、上述の課題を解決すべくなされたものであり、その目的は、湿式プロセスが適用可能であり、耐熱性、溶解性及びエッチング耐性に優れるフォトレジスト及びフォトレジスト用下層膜を形成するために有用な、化合物、樹脂、及び組成物(例えば、リソグラフィー用膜形成又は光学部品形成に用いられる組成物)、並びに該組成物を用いたパターン形成方法(レジストパターン形成方法、及び、回路パターン形成方法)を提供することにある。
 本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、特定構造を有する化合物又は樹脂を用いることにより、前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに到った。すなわち、本発明は次のとおりである。
[1]
下記式(1)又は(1’)で表される、化合物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
(式(1)中、
 Rは、水素原子、置換基及び/又若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~60のアルキル基、又は置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数6~60のアリール基であり、
 Rは、置換基及び/又はヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~60のN価の基又は単結合であり、
 又は、R及びRは、それらが結合している炭素原子を含めて、置換基及び/又はヘテロ原子を有していてもよい4員~30員の環を形成していてもよく、
 Aは、置換基及び/又はヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~60の芳香族性を示す基であり、
 Rは、各々独立して、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数6~40のアリール基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~30のアルキルチオ基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基、シアノ基、カルボン酸基、チオール基、水酸基、又はチオール基若しくは水酸基の水素原子が酸架橋性基若しくは酸解離性基で置換された基であり、ここで、前記アルキル基、前記アルケニル基、前記アルキニル基及び前記アリール基は、エーテル結合、ケトン結合又はエステル結合を含んでいてもよく、
 Xは、酸素原子、硫黄原子又は無架橋であり、
ここで、
 A、R、R、R、及びXから選ばれる少なくとも1つは硫黄原子を含み、
 Rの少なくとも1つは、チオール基、水酸基、又はチオール基若しくは水酸基の水素原子が酸架橋性基若しくは酸解離性基で置換された基を含み、
 mは、各々独立して0~9の整数であり、
 Nは、1~4の整数であり、ここで、Nが2以上の整数の場合、N個の[ ]内の構造式は同一であっても異なっていてもよい。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
(式(1’)中、
 Rは、各々独立して、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数6~40のアリール基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~30のアルキルチオ基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基、シアノ基、チオール基、水酸基、又はチオール基若しくは水酸基の水素原子が酸架橋性基若しくは酸解離性基で置換された基であり、ここで、前記アルキル基、前記アルケニル基、前記アルキニル基、及び前記アリール基は、エーテル結合、ケトン結合又はエステル結合を含んでいてもよく、
 Rは、各々独立して、水素原子、置換基及び/又若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、又は置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数6~30のアリール基であり、
 又は、2つのRは、それらが結合している炭素原子を含めて、置換基及び/又はヘテロ原子を有していてもよい4員~30員の環を形成していてもよく、2つのRは、それらが結合している炭素原子に結合する2重結合であって、当該2重結合に、置換基及び/又若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、又は置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数6~30のアリール基が結合していてもよく、
 A、及びA’は、置換基及び/又はヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~60の芳香族性を示す基であり、
 Lは1~9の整数であり、
 k及びL’は、各々独立して0~9の整数である)
[2]
 前記式(1)で表される化合物が下記式(1-1)で表される化合物である、[1]に記載の化合物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
(式(1-1)中、
 R、R、A、X、及びNは、[1]で定義したとおりであり、
 R3Aは、各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基、カルボン酸基、又はチオール基であり、
 R4Aは、各々独立して、水素原子、酸架橋性基又は酸解離性基であり、
 ここで、A、R、R、R3A、R4A、及びXから選ばれる少なくとも1つは硫黄原子を含み、
 m6Aは、各々独立して0~5の整数であり、
 m7Aは、各々独立して0~5の整数である、
 ただし、2つのm7Aは同時に0ではない。)
[3]
 前記式(1)で表される化合物が下記式(2)で表される化合物である、[1]に記載の化合物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
(式(2)中、
 Rは、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基であり、
 Rは、炭素数1~60のN価の基又は単結合であり、
 Rは、各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~40のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基、シアノ基、チオール基、水酸基又は水酸基の水素原子が酸解離性基で置換された基であり、ここで、前記アルキル基、前記アルケニル基、前記アルキニル基及び前記アリール基は、エーテル結合、ケトン結合又はエステル結合を含んでいてもよく、ここで、Rの少なくとも1つはチオール基であり、
 Xは、酸素原子、硫黄原子又は無架橋であることを表し、
 mは、各々独立して0~9の整数であり、ここで、mの少なくとも1つは1~9の整数であり、
 Nは、1~4の整数であり、ここで、Nが2以上の整数の場合、N個の[ ]内の構造式は同一であっても異なっていてもよく、
 rは、各々独立して0~2の整数である。)
[4]
 前記式(2)で表される化合物が下記式(3)で表される化合物である、[3]に記載の化合物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
(式(3)中、
 Rは、[3]におけるRと同義であり、
 Rは、炭素数1~60のn価の基又は単結合であり、
 R~Rは、各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、チオール基、水酸基又は水酸基の水素原子が酸解離性基で置換された基であり、ここで、R~Rの少なくとも1つはチオール基であり、
 m及びmは、各々独立して、0~8の整数であり、
 m及びmは、各々独立して、0~9の整数であり、
 但し、m、m、m及びmは同時に0となることはなく、
 nは[3]におけるNと同義であり、ここで、nが2以上の整数の場合、n個の[ ]内の構造式は同一であっても異なっていてもよく、
 p~pは、[3]におけるrと同義である。)
[5]
 前記式(2)で表される化合物が下記式(4)で表される化合物である、[3]に記載の化合物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
(式(4)中、
 R0Aは、[3]におけるRと同義であり、
 R1Aは、炭素数1~60のn価の基又は単結合であり、
 R2Aは、各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、チオール基、水酸基又は水酸基の水素原子が酸解離性基で置換された基であり、ここで、R2Aの少なくとも1つはチオール基であり、
 nは、[3]におけるNと同義であり、ここで、nが2以上の整数の場合、n個の[ ]内の構造式は同一であっても異なっていてもよく、
 Xは、酸素原子、硫黄原子又は無架橋であることを表し、
 m2Aは、各々独立して、0~7の整数であり、但し、少なくとも1つのm2Aは1~7の整数であり、
 qは、各々独立して、0又は1である。)
[6]
 前記式(3)で表される化合物が下記式(3-1)で表される化合物である、[4]に記載の化合物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
(式(3-1)中、
 R、R、R、R、n、p~p、m及びmは、[4]で定義されるとおりであり、
 R及びRは、各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、ハロゲン原子、又はチオール基であり、
 m及びmは、各々独立して、0~7の整数である。)
[7]
 前記式(3-1)で表される化合物が下記式(3-2)で表される化合物である、[6]に記載の化合物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
(式(3-2)中、
 R、R、n、及びp~pは、[4]で定義されるとおりであり、
 R、R、m及びmは、[6]で定義される通りであり、
 R及びRは、R及びRと同義であり、
 m及びmは、各々独立して、0~8の整数である。)
[8]
 前記式(4)で表される化合物が下記式(4-1)で表される化合物である、[5]に記載の化合物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
(式(4-1)中、
 R0A、R1A、n、q及びX、は、[5]で定義されるとおりであり、
 R3Aは、各々独立して、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、又は置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基であり、
 m6Aは、各々独立して、0~5の整数である。)
[9]
 [1]又は[2]に記載の化合物を構成単位として含む樹脂。
[10]
 下記(5)で表される、[9]に記載の樹脂。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
(式(5)中、
 R、R、A、R、X、及びNは、[1]で定義されるとおりであり、
 mは、各々独立して0~8の整数であり、
 ここで、
 A、R、R、R、及びXから選ばれる少なくとも1つは硫黄原子を含み、
 Rの少なくとも1つは、チオール基、水酸基、又はチオール基若しくは水酸基の水素原子が酸架橋性基若しくは酸解離性基で置換された基を含み、
 Nが2以上の整数の場合、N個の[ ]内の構造式は同一であっても異なっていてもよく、
 Lは、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~30のアルキレン基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数6~30のアリーレン基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシレン基、又は単結合であり、前記アルキレン基、前記アリーレン基、及び前記アルコキシレン基は、エーテル結合、チオエーテル結合、ケトン結合又はエステル結合を含んでいてもよい。)
[11]
 [3]~[8]のいずれかに記載の化合物を構成単位として含む樹脂。
[12]
 下記式(6)で表される構造を有する、[11]に記載の樹脂。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
(式(6)中、
 Lは、置換基を有していてもよい炭素数1~30の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基又は単結合であり、
 Rは、[3]におけるRと同義であり、
 Rは、炭素数1~60のn価の基又は単結合であり、
 R~Rは、各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、チオール基、水酸基又は水酸基の水素原子が酸解離性基で置換された基であり、ここで、R~Rの少なくとも1つはチオール基であり、
 m及びmは、各々独立して、0~8の整数であり、
 m及びmは、各々独立して、0~9の整数であり、
 但し、m、m、m及びmは同時に0となることはなく、
 nは[3]におけるNと同義であり、ここで、nが2以上の整数の場合、n個の[ ]内の構造式は同一であっても異なっていてもよく、
 p~pは、[3]におけるrと同義である。)
[13]
 下記式(7)で表される構造を有する、[11]に記載の樹脂。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
(式(7)中、
 Lは、置換基を有していてもよい炭素数1~30の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基又は単結合であり、
 R0Aは、[3]におけるRと同義であり、
 R1Aは、炭素数1~60のn価の基又は単結合であり、
 R2Aは、各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、チオール基、水酸基又は水酸基の水素原子が酸解離性基で置換された基であり、ここで、R2Aの少なくとも1つはチオール基であり、
 nは、[3]におけるNと同義であり、ここで、nが2以上の整数の場合、n個の[ ]内の構造式は同一であっても異なっていてもよく、
 Xは、酸素原子、硫黄原子又は無架橋であることを表し、
 m2Aは、各々独立して、0~7の整数であり、但し、少なくとも1つのm2Aは1~6の整数であり、
 qは、各々独立して、0又は1である。)
[14]
 [1]~[8]に記載の化合物及び[9]~[13]に記載の樹脂からなる群より選ばれる1種以上を含有する組成物。
[15]
 溶媒をさらに含有する、[14]に記載の組成物。
[16]
 酸発生剤をさらに含有する、[14]又は[15]に記載の組成物。
[17]
 酸架橋剤をさらに含有する、[14]~[16]のいずれかに記載の組成物。
[18]
 ラジカル発生剤をさらに含有する、[14]~[17]のいずれかに記載の組成物。
[19]
 リソグラフィー用膜形成に用いられる、[14]~[18]のいずれかに記載の組成物。
[20]
 レジスト下層膜形成に用いられる、[19]に記載の組成物。
[21]
 レジスト膜形成に用いられる、[19]に記載の組成物。
[22]
 レジスト永久膜形成に用いられる、[19]に記載の組成物。
[23]
 光学部品形成に用いられる、[14]~[18]のいずれかに記載の組成物。
[24]
 基板上に、[19]に記載の組成物を用いてフォトレジスト層を形成する工程、
 前記フォトレジスト層の所定の領域に放射線を照射し、現像を行う工程、
を含む、レジストパターン形成方法。
[25]
 基板上に、[19]に記載の組成物を用いてフォトレジスト層を形成する工程、及び
 前記フォトレジスト層の所定の領域に放射線を照射し、現像を行う工程、
を含む、絶縁膜の形成方法。
[26]
 基板上に、[19]に記載の組成物を用いて下層膜を形成する工程、
 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、及び
 前記フォトレジスト層の所定の領域に放射線を照射し、現像を行う工程、
を含む、レジストパターン形成方法。
[27]
 基板上に、[19]に記載の組成物を用いて下層膜を形成する工程、
 前記下層膜上に、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、
 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、
 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、
 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する工程、
 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する工程、及び
 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により基板にパターンを形成する工程、
を含む、回路パターン形成方法。
[28]
 [1]~[8]のいずれかに記載の化合物又は[9]~[13]のいずれかに記載の樹脂の精製方法であって、
 前記化合物又は樹脂、及び水と任意に混和しない有機溶媒を含む溶液と、酸性の水溶液とを接触させて抽出する抽出工程を含む、精製方法。
 本発明によれば、湿式プロセスが適用可能であり、耐熱性、溶解性及びエッチング耐性に優れるフォトレジスト及びフォトレジスト用下層膜を形成するために有用な、化合物、樹脂、及び組成物(例えば、リソグラフィー用膜形成又は光学部品形成に用いられる組成物)、並びに該組成物を用いたパターン形成方法(レジストパターン形成方法、及び、回路パターン形成方法)を提供することができる。
 後述するように、本実施形態の化合物及び樹脂は、安全溶媒に対する溶解性が高く、耐熱性及びエッチング耐性が良好であり、本実施形態のレジスト組成物は良好なレジストパターン形状を与える。
 また、本実施形態の化合物及び樹脂は湿式プロセスが適用可能であり、耐熱性及びエッチング耐性に優れるフォトレジスト下層膜を形成するために有用な化合物、樹脂及びリソグラフィー用膜形成組成物を実現することができる。そして、このリソグラフィー用膜形成組成物は、耐熱性が高く、溶媒溶解性も高い、特定構造を有する化合物又は樹脂を用いているため、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も優れたレジスト及び下層膜を形成することができる。加えて、下層膜を形成した場合、レジスト層との密着性にも優れるので、優れたレジストパターンを形成することができる。さらには、屈折率が高く、また低温から高温までの広範囲の熱処理によって着色が抑制されることから、各種光学形成組成物としても有用である。
 以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明はその実施の形態のみに限定されない。
 本明細書に記載の構造式に関して、例えば下記のように、Cとの結合を示す線が環A及び環Bと接触している場合には、Cが環A及び環Bのいずれか一方又は両方と結合していることを意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
[式(1)で表される化合物]
 本発明の化合物は、下記式(1)、又は後述の式(1’)で表される。本発明の化合物は、このような構造を有するため、耐熱性が高く、炭素濃度が比較的に高く、酸素濃度が比較的に低く、溶媒溶解性も高い。また、硫黄原子を含むことにより高屈折率である。さらに、硬化前は低粘度であり、平坦化特性に優れる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
(式(1)中、
 Rは、水素原子、置換基及び/又若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~60のアルキル基、又は置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数6~60のアリール基であり、
 Rは、置換基及び/又はヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~60のN価の基又は単結合であり、
 又は、R及びRは、それらが結合している炭素原子を含めて、置換基及び/又はヘテロ原子を有していてもよい4員~30員の環を形成していてもよく、
 Aは、置換基及び/又はヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~60の芳香族性を示す基であり、
 Rは、各々独立して、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数6~40のアリール基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~30のアルキルチオ基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基、シアノ基、カルボン酸基、チオール基、水酸基、又はチオール基若しくは水酸基の水素原子が酸架橋性基若しくは酸解離性基で置換された基であり、ここで、前記アルキル基、前記アルケニル基、前記アルキニル基及び前記アリール基は、エーテル結合、ケトン結合又はエステル結合を含んでいてもよく、
 Xは、酸素原子、硫黄原子又は無架橋であり、
ここで、
 A、R、R、R、及びXから選ばれる少なくとも1つは硫黄原子を含み、
 Rの少なくとも1つは、チオール基、水酸基、又はチオール基若しくは水酸基の水素原子が酸架橋性基若しくは酸解離性基で置換された基を含み、
 mは、各々独立して0~9の整数であり、
 Nは、1~4の整数であり、ここで、Nが2以上の整数の場合、N個の[ ]内の構造式は同一であっても異なっていてもよい。)
 用語「アルキル基」は、特段明記しない限り、直鎖状、分岐状及び環状のアルキル基を含む。
 「アルキル基」としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、i-ブチル基、t-ブチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基等が挙げられる。
 アルキル基に対する置換基としては、例えば、ハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基、チオール基、水酸基、又はチオール基若しくは水酸基の水素原子が酸架橋性基若しくは酸解離性基で置換された基等が挙げられる。
 「アリール基」としては、例えば、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。
 アリール基に対する置換基としては、例えば、ハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基、チオール基、水酸基、フェニル基、又はチオール基若しくは水酸基の水素原子が酸架橋性基若しくは酸解離性基で置換された基等が挙げられる。
 「アルケニル基」としては、例えば、プロペニル基、ブテニル基等が挙げられる。
 アルケニル基に対する置換基としては、例えば、ハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基、チオール基、水酸基、又はチオール基若しくは水酸基の水素原子が酸架橋性基若しくは酸解離性基で置換された基等が挙げられる。
 「アルキニル基」としては、例えば、プロパギル基、ブタニル基等が挙げられる。
 アルキニル基に対する置換基としては、例えば、ハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基、チオール基、水酸基、又はチオール基若しくは水酸基の水素原子が酸架橋性基若しくは酸解離性基で置換された基等が挙げられる。
 「アルコキシ基」としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、シクロヘキシロキシ基、フェノキシ基、ナフトキシ基等が挙げられる。
 アルコキシ基に対する置換基としては、例えば、ハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基、チオール基、水酸基、又はチオール基若しくは水酸基の水素原子が酸架橋性基若しくは酸解離性基で置換された基等が挙げられる。
「アルキルチオ」としては、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、n-プロピルチオ基、i-プロピルチオ基、n-ブチルチオ基、i-ブチルチオ基、t-ブチルチオ基、シクロプロピルチオ基、シクロブチルチオ基等が挙げられる。
 アルキルチオ基に対する置換基としては、例えば、ハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基、チオール基、水酸基、又はチオール基若しくは水酸基の水素原子が酸架橋性基若しくは酸解離性基で置換された基等が挙げられる。
 「ハロゲン原子」としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
 「ヘテロ原子」としては、例えば、硫黄原子、窒素原子、酸素原子等が挙げられる。
 「酸解離性基」とは、酸の存在下で開裂して、アルカリ可溶性基等の溶解性を変化させる官能基を生じる特性基をいう。アルカリ可溶性基としては、特に限定されないが、例えば、フェノール性水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基、ヘキサフルオロイソプロパノール基等が挙げられ、中でも、導入試薬の入手容易性の観点から、フェノール性水酸基及びカルボキシル基が好ましく、フェノール性水酸基が特に好ましい。
 酸解離性反応基は、高感度・高解像度なパターン形成を可能にするために、酸の存在下で連鎖的に開裂反応を起こす性質を有することが好ましい。酸解離性反応基としては、特に限定されないが、例えば、KrFやArF用の化学増幅型レジスト組成物に用いられるヒドロキシスチレン系樹脂、(メタ)アクリル酸系樹脂等において提案されているもののなかから適宜選択して用いることができる。
 酸解離性反応基の好ましい例としては、酸により解離する性質を有する、置換メチル基、1-置換エチル基、1-置換-n-プロピル基、1-分岐アルキル基、シリル基、アシル基、1-置換アルコキシメチル基、環状エーテル基、アルコキシカルボニル基及びアルコキシカルボニルアルキル基からなる群より選ばれる基が挙げられる。なお、酸解離性反応基は、ラフネス性の観点から、架橋性官能基を有さないことが好ましい。
 置換メチル基としては、特に限定されないが、通常、炭素数2~20の置換メチル基であり、炭素数4~18の置換メチル基が好ましく、炭素数6~16の置換メチル基がより好ましい。置換メチル基の具体例としては、以下に限定されないが、メトキシメチル基、メチルチオメチル基、エトキシメチル基、n-プロポキシメチル基、イソプロポキシメチル基、n-ブトキシメチル基、t-ブトキシメチル基、2-メチルプロポキシメチル基、エチルチオメチル基、メトキシエトキシメチル基、フェニルオキシメチル基、1-シクロペンチルオキシメチル基、1-シクロヘキシルオキシメチル基、ベンジルチオメチル基、フェナシル基、4-ブロモフェナシル基、4-メトキシフェナシル基、ピペロニル基、及び下記式(Y-1)で表される置換基等を挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
 前記式(Y-1)中、R2Aは、炭素数1~4のアルキル基である。R2Aの具体例としては、以下に限定されないが、メチル基、エチル基、イソプロピル基、n-プロピル基、t-ブチル基、n-ブチル基等が挙げられる。
 1-置換エチル基としては、特に限定されないが、通常、炭素数3~20の1-置換エチル基であり、炭素数5~18の1-置換エチル基が好ましく、炭素数7~16の置換エチル基がより好ましい。1-置換エチル基の具体例としては、以下に限定されないが、1-メトキシエチル基、1-メチルチオエチル基、1,1-ジメトキシエチル基、1-エトキシエチル基、1-エチルチオエチル基、1,1-ジエトキシエチル基、n-プロポキシエチル基、イソプロポキシエチル基、n-ブトキシエチル基、t-ブトキシエチル基、2-メチルプロポキシエチル基、1-フェノキシエチル基、1-フェニルチオエチル基、1,1-ジフェノキシエチル基、1-シクロペンチルオキシエチル基、1-シクロヘキシルオキシエチル基、1-フェニルエチル基、1,1-ジフェニルエチル基、及び下記式(Y-2)で表される置換基等を挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
 前記式(Y-2)中、R2Aは、前記と同様である。
 1-置換-n-プロピル基としては、特に限定されないが、通常、炭素数4~20の1-置換-n-プロピル基であり、炭素数6~18の1-置換-n-プロピル基が好ましく、炭素数8~16の1-置換-n-プロピル基がより好ましい。1-置換-n-プロピル基の具体例としては、以下に限定されないが、1-メトキシ-n-プロピル基及び1-エトキシ-n-プロピル基等を挙げることができる。
 1-分岐アルキル基としては、特に限定されないが、通常、炭素数3~20の1-分岐アルキル基であり、炭素数5~18の1-分岐アルキル基が好ましく、炭素数7~16の分岐アルキル基がより好ましい。1-分岐アルキル基の具体例としては、以下に限定されないが、イソプロピル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、1,1-ジメチルプロピル基、1-メチルブチル基、1,1-ジメチルブチル基、2-メチルアダマンチル基、及び2-エチルアダマンチル基等を挙げることができる。
 シリル基としては、特に限定されないが、通常、炭素数1~20のシリル基であり、炭素数3~18のシリル基が好ましく、炭素数5~16のシリル基がより好ましい。シリル基の具体例としては、以下に限定されないが、トリメチルシリル基、エチルジメチルシリル基、メチルジエチルシリル基、トリエチルシリル基、tert-ブチルジメチルシリル基、tert-ブチルジエチルシリル基、tert-ブチルジフェニルシリル基、トリ-tert-ブチルシリル基及びトリフェニルシリル基等を挙げることができる。
 アシル基としては、特に限定されないが、通常、炭素数2~20のアシル基であり、炭素数4~18のアシル基が好ましく、炭素数6~16のアシル基がより好ましい。アシル基の具体例としては、以下に限定されないが、アセチル基、フェノキシアセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、ヘプタノイル基、ヘキサノイル基、バレリル基、ピバロイル基、イソバレリル基、ラウリロイル基、アダマンチルカルボニル基、ベンゾイル基及びナフトイル基等を挙げることができる。
 1-置換アルコキシメチル基としては、特に限定されないが、通常、炭素数2~20の1-置換アルコキシメチル基であり、炭素数4~18の1-置換アルコキシメチル基が好ましく、炭素数6~16の1-置換アルコキシメチル基がより好ましい。1-置換アルコキシメチル基の具体例としては、以下に限定されないが、1-シクロペンチルメトキシメチル基、1-シクロペンチルエトキシメチル基、1-シクロヘキシルメトキシメチル基、1-シクロヘキシルエトキシメチル基、1-シクロオクチルメトキシメチル基及び1-アダマンチルメトキシメチル基等を挙げることができる。
 環状エーテル基としては、特に限定されないが、通常、炭素数2~20の環状エーテル基であり、炭素数4~18の環状エーテル基が好ましく、炭素数6~16の環状エーテル基がより好ましい。環状エーテル基の具体例としては、以下に限定されないが、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、テトラヒドロチオピラニル基、テトラヒドロチオフラニル基、4-メトキシテトラヒドロピラニル基及び4-メトキシテトラヒドロチオピラニル基等を挙げることができる。
 アルコキシカルボニル基としては、通常、炭素数2~20のアルコキシカルボニル基であり、炭素数4~18のアルコキシカルボニル基が好ましく、炭素数6~16のアルコキシカルボニル基がさらに好ましい。アルコキシカルボニル基の具体例としては、以下に限定されないが、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n-プロポキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、n-ブトキシカルボニル基、tert-ブトキシカルボニル基又は下記式(Y-3)のn=0で表される酸解離性反応基等を挙げることができる。
 アルコキシカルボニルアルキル基としては、特に限定されないが、通常、炭素数2~20のアルコキシカルボニルアルキル基であり、炭素数4~18のアルコキシカルボニルアルキル基が好ましく、炭素数6~16のアルコキシカルボニルアルキル基がさらに好ましい。アルコキシカルボニルアルキル基の具体例としては、以下に限定されないが、メトキシカルボニルメチル基、エトキシカルボニルメチル基、n-プロポキシカルボニルメチル基、イソプロポキシカルボニルメチル基、n-ブトキシカルボニルメチル基又は下記式(Y-3)のn=1~4で表される酸解離性反応基等を挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
 前記式(Y-3)中、R3Aは水素原子又は炭素数1~4の直鎖状若しくは分岐状アルキル基であり、nは0~4の整数である。
 これらの酸解離性反応基の中でも、置換メチル基、1-置換エチル基、1-置換アルコキシメチル基、環状エーテル基、アルコキシカルボニル基、及びアルコキシカルボニルアルキル基が好ましく、より高い感度を発現する観点から、置換メチル基、1-置換エチル基、アルコキシカルボニル基及びアルコキシカルボニルアルキル基がより好ましく、炭素数3~12のシクロアルカン、ラクトン及び6~12の芳香族環から選ばれる構造を有する酸解離性反応基がさらに好ましい。
 炭素数3~12のシクロアルカンとしては、単環でも多環でもよいが、多環であることが好ましい。
 炭素数3~12のシクロアルカンの具体例としては、以下に限定されないが、モノシクロアルカン、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカン等が挙げられ、より具体的には、以下に限定されないが、シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン等のモノシクロアルカンや、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロデカン等のポリシクロアルカンが挙げられる。これらの中でも、アダマンタン、トリシクロデカン、テトラシクロデカンが好ましく、アダマンタン、トリシクロデカンがより好ましい。炭素数3~12のシクロアルカンは置換基を有してもよい。
 ラクトンとしては、以下に限定されないが、例えば、ブチロラクトン又はラクトン基を有する炭素数3~12のシクロアルカン基が挙げられる。
 6~12の芳香族環としては、以下に限定されないが、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環等が挙げられ、ベンゼン環、ナフタレン環が好ましく、ナフタレン環がより好ましい。
 前記の中でも、特に下記式(Y-4)で表される各基からなる群から選ばれる酸解離性反応基が、解像性がより高くなる傾向にあるため好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
 前記式(Y-4)中、R5Aは、水素原子又は炭素数1~4の直鎖状若しくは分岐状アルキル基であり、R6Aは、水素原子、炭素数1~4の直鎖状若しくは分岐状アルキル基、シアノ基、ニトロ基、複素環基、ハロゲン原子又はカルボキシル基であり、n1Aは0~4の整数であり、n2Aは1~5の整数であり、n0Aは0~4の整数である。
 本明細書において「酸架橋性基」とは、触媒存在下、又は無触媒下で架橋する基をいう。酸架橋性基としては、特に限定されないが、例えば、炭素数1~20のアルコキシ基、アリル基を有する基、(メタ)アクリロイル基を有する基、エポキシ(メタ)アクリロイル基を有する基、水酸基を有する基、ウレタン(メタ)アクリロイル基を有する基、グリシジル基を有する基、含ビニルフェニルメチル基を有する基、各種アルキニル基を有する基、炭素-炭素二重結合を有する基、炭素-炭素三重結合を有する基が挙げられる。
 アリル基を有する基としては、特に限定されないが、例えば、下記一般式(X-1)で表される基が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
(一般式(X-1)において、nX1は、1~5の整数である。)
 (メタ)アクリロイル基を有する基としては、特に限定されないが、例えば、下記一般式(X-2)で表される基が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
(一般式(X-2)において、nX2は、1~5の整数であり、Rは水素原子、又はメチル基である。)
 エポキシ(メタ)アクリロイル基を有する基としては、特に限定されないが、例えば、下記一般式(X-3)で表される基が挙げられる。ここで、エポキシ(メタ)アクリロイル基とは、エポキシ(メタ)アクリレートと水酸基が反応して生成する基をいう。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
(一般式(X-3)において、nx3は、0~5の整数であり、Rは水素原子、又はメチル基である。)
 ウレタン(メタ)アクリロイル基を有する基としては、特に限定されないが、例えば、下記一般式(X-4)で表される基が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
(一般式(X-4)において、nx4は、0~5の整数であり、sは、0~3の整数であり、Rは水素原子、又はメチル基である。)
 水酸基を有する基としては、特に限定されないが、例えば、下記一般式(X-5)で表される基が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
(一般式(X-5)において、nx5は、1~5の整数である。)
 グリシジル基を有する基としては、特に限定されないが、例えば、下記一般式(X-6)で表される基が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
(一般式(X-6)において、nx6は、1~5の整数である。)
 含ビニルフェニルメチル基を有する基としては、特に限定されないが、例えば、下記一般式(X-7)で表される基が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
(一般式(X-7)において、nx7は、1~5の整数である。)
 各種アルキニル基を有する基としては、特に限定されないが、例えば、下記一般式(X-8)で表される基が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
(一般式(X-8)において、nx8は、1~5の整数である。)
上記炭素-炭素二重結合含有基としては、例えば、(メタ)アクリロイル基、置換又は非置換のビニルフェニル基、下記式(X-9-1)で表される基等が挙げられる。また、上記炭素-炭素三重結合含有基としては、例えば、置換又は非置換のエチニル基、置換又は非置換のプロパルギル基、下記式(X-9-2)、(X-9-3)で表される基等が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
上記式(X-9-1)中、RX9A、RX9B及びRX9Cは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~20の1価の炭化水素基である。上記式(X-9-2)、(X-9-3)中、RX9D、RX9E及びRX9Fは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~20の1価の炭化水素基である。
 上記の中でも、紫外線硬化性の観点から、(メタ)アクリロイル基、エポキシ(メタ)アクリロイル基、ウレタン(メタ)アクリロイル基、グリシジル基を有する基、スチレン基を含有する基が好ましく、(メタ)アクリロイル基、エポキシ(メタ)アクリロイル基、ウレタン(メタ)アクリロイル基がより好ましく、(メタ)アクリロイル基がさらに好ましい。また、耐熱性の観点から、各種アルキニル基を有する基も好ましい。
 Rは、好ましくは、水素原子、又は置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~6のアルキル基であり、より好ましくは水素原子又炭素数1~6のアルキル基であり、さらに好ましくは水素原子又炭素数1~3のアルキル基である。
 Rは、好ましくは炭素数1~30のN価の基であり、より好ましくは環を含む炭素数3~30のN価の基であり、さらに好ましくは環を含む炭素数3~12のN価の基であり、特に好ましくは芳香環を含む炭素数3~12のN価の基である。N価の基は、硫黄原子を含んでいてもよい。環又は芳香環は、環員原子として、硫黄原子及び/又は窒素原子を含んでいてもよい。環又は芳香環は、硫黄原子を含む置換基(例えば、アルキルチオ基)、水酸基、フェニル基、又は炭素数1~6のアルキル基で置換されていてもよい。N価は、好ましくは1~3価であり、より好ましくは1又は2価である。
 Rは、例えば、炭素数1~60のアルキル基、炭素数1~60のアルキレン基、炭素数2~60のアルカントリイル基、炭素数3~60のアルカンテトライル基、又は炭素数6~60の芳香族基であってもよい。これらの基は、脂環式炭化水素基、二重結合、ヘテロ原子、又は炭素数6~60の芳香族基を有していてもよい。前記脂環式炭化水素基は、有橋脂環式炭化水素基であってもよい。
 R及びRは、好ましくは、それらが結合している炭素原子を含めて、4員~21員の環を形成し、より好ましくは、それらが結合している炭素原子を含めて、6員~13員の環を形成する。環は、脂環式炭化水素環、芳香環、又はこれらの縮合環であってもよい。脂環式炭化水素環は有橋脂環式炭化水素環であってもよい。環は、環員原子として、硫黄原子及び/又は窒素原子を含んでいてもよい。環は、硫黄原子を含む置換基(例えば、アルキルチオ基)、水酸基、フェニル基、又は炭素数1~6のアルキル基で置換されていてもよい。
 R又はR-C-Rとしては、例えば、以下の骨格を有するものを挙げることができる。屈折率を向上させる観点から、硫黄原子が骨格に含まれていることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
 Aは、好ましくは炭素数6~14のアリール基であり、より好ましくはフェニル基又はナフチル基である。
 Rは、好ましくは、各々独立して、チオール基、水酸基、又はフェニル基である。フェニル基は、チオール基及び/又は水酸基で置換されていてもよい。フェニル基は、スルフィド結合又はジスルフィド結合を介してAに結合していてもよい。
 Xは、好ましくは、酸素原子又は無架橋である。
 mは、好ましくは、各々独立して1~4の整数であり、より好ましくは、各々独立して1~3の整数であり、更に好ましくは、各々独立して1又は2である。
 Nは、好ましくは1~3の整数であり、より好ましくは1又は2である。
 上記式(1)で表される化合物は、比較的低分子量ながらも、その構造の剛直さにより高い耐熱性を有するので、高温ベーク条件でも使用可能である。リソグラフィー用膜製造に使用できるリソグラフィー用膜形成組成物として好適に用いられる。
 また、前記式(1)で表される化合物は、安全溶媒に対する溶解性が高く、耐熱性及びエッチング耐性が良好であるため、上記式(1)で表される化合物を含むリソグラフィー用レジスト形成組成物は、良好なレジストパターン形状を与えることができる。また硫黄原子を含むことから、EUVリソグラフィー用途においては、増感作用が期待しうる。
 さらに、比較的に低分子量で低粘度であることから、段差を有する基板(特に、微細なスペースやホールパターン等)であっても、その段差の隅々まで均一に充填させつつ、膜の平坦性を高めることが容易であり、その結果、これを用いたリソグラフィー用下層膜形成組成物は、埋め込み及び平坦化特性が良好である。また、比較的高い炭素濃度を有する化合物であり、硫黄原子を含むことから、高いエッチング耐性をも付与することができる。
 さらにまた、芳香族密度が高く、かつ硫黄原子を含むため屈折率が高く、また低温から高温までの広範囲の熱処理によって着色が抑制されることから、各種光学部品形成組成物としても有用である。光学部品は、フィルム状、シート状で使われるほか、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、液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンス(EL)ディスプレイ、光半導体(LED)素子、固体撮像素子、有機薄膜太陽電池、色素増感太陽電池、及び有機薄膜トランジスタ(TFT)として有用である。特に特に高屈折率が求められている固体撮像素子の部材である、フォトダイオード上の埋め込み膜及び平坦化膜、カラーフィルター前後の平坦化膜、マイクロレンズ、マイクロレンズ上の平坦化膜及びコンフォーマル膜として好適に利用できる。
 上記式(1)で表される化合物は、有機溶媒への溶解性の観点から、下記式(1-1)で表される化合物であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
 上記(1-1)中、
 R、R、A、X、及びNは、式(1)で定義されるとおりであり、
 R3Aは、各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基、カルボン酸基、又はチオール基であり、
 R4Aは、各々独立して、水素原子、酸架橋性基又は酸解離性基であり、
 ここで、A、R、R、R3A、R4A、及びXから選ばれる少なくとも1つは硫黄原子を含み、
 m6Aは、各々独立して0~5の整数であり、
 m7Aは、各々独立して0~5の整数である。
 上記式(1)で表わされる化合物の具体例を、さらに以下に例示するが、式(1)で表わされる化合物は、ここで列記した具体例に限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000046
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000047
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000048
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000049
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000050
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000051
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000052
 前記式(1-1)は、耐熱性、溶解性の観点から、下記式(1-2)、又は(1-3)、(1-3-1)、(1-3-2)、(1-4)、(1-4-1)であることが好ましい。
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000053
(式(1-2)中、
 Rは、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基であり、
 Rは、炭素数1~60のN価の基又は単結合であり、
 Rは、各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~40のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基、シアノ基、チオール基、水酸基又は水酸基の水素原子が酸解離性基で置換された基であり、ここで、前記アルキル基、前記アルケニル基、前記アルキニル基及び前記アリール基は、エーテル結合、ケトン結合又はエステル結合を含んでいてもよく、
 Xは、酸素原子、硫黄原子又は無架橋であることを表し、
ここで、R、R、R、及びXから選ばれる少なくとも1つは硫黄原子を含み、
 mは、各々独立して0~9の整数であり、ここで、mの少なくとも1つは1~9の整数であり、
 Nは、1~4の整数であり、ここで、Nが2以上の整数の場合、N個の[ ]内の構造式は同一であっても異なっていてもよく、
 rは、各々独立して0~2の整数である。)
 また、式(1-2)で表される化合物は、特に限定されるものではないが、着色性の抑制や化合物の分解性の抑制の観点から、下記(a)~(e)の1つ以上を満たすことが好ましい。
(a):式(1-2)中、[ ]内の構造式におけるrが同じであること、すなわち、[ ]内の構造式における2つのアリール構造で示される部位が同じ構造であること。
(b):式(1-2)中、[ ]内の構造式において各アリール構造で示される部位に結合するRが、同一のものであること、更には各アリール構造で示される部位における結合部位が同一であること。
(c):式(1-2)において、Nが1~2であること、更には1であること。
(d):式(1-2)において、Rが、炭素数1~30の直鎖状のアルキル基、又はフェニル基であること、更にはメチル基又はフェニル基であること。
(e):式(1-2)において、Rが、炭素数1~60のN価の基であること。
 化合物が下記構造を有すると、さらに耐熱性が高くなり、溶媒溶解性も高くなる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000054
 前記(1-3)式中、Rは、前記Rと同義であり、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基である。Rが、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、又は置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基であると、本化合物の酸化分解が抑制されて着色が抑えられ、耐熱性が高くなり、溶媒溶解性が向上する。
 Rは炭素数1~60のn価の基又は単結合であり、このRを介して各々の芳香環が結合している。
 R~Rは、各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、チオール基、水酸基又は水酸基の水素原子が酸解離性基で置換された基である。
ここで、R、R、R、R、R、及びRから選ばれる少なくとも1つは硫黄原子を含み、
 m及びmは、各々独立して、0~8の整数であり、m及びmは、各々独立して、0~9の整数である。但し、m、m、m及びmは同時に0となることはない。
 nは1~4の整数である。
 p~pは各々独立して0~2の整数である。なお、p~pが0の場合には式(3)でナフタレン構造で示される部位は、ベンゼン構造を示し、p~pが1の場合にはナフタレン構造を示し、p~pが2の場合にはアントラセン又はフェナントレン等の三環構造を示す。
 nは前記Nと同義であり、nが2以上の整数の場合、n個の[ ]内の構造式は同一であっても異なっていてもよい。
 なお、前記n価の基とは、n=1のときには、炭素数1~60のアルキル基、n=2のときには、炭素数1~60のアルキレン基、n=3のときには、炭素数2~60のアルカントリイル基、n=4のときには、炭素数3~60のアルカンテトライル基のことを示す。前記n価の基としては、例えば、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を有するもの等が挙げられる。ここで、前記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。また、前記n価の基は、炭素数6~60の芳香族基を有していてもよい。
 また、前記n価の炭化水素基は、脂環式炭化水素基、二重結合、ヘテロ原子若しくは炭素数6~60の芳香族基を有していてもよい。ここで、前記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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000055
 式(1-3-1)中、
 R、R、R、R、n、p~p、m及びmは、式(1-3)で説明したものと同義であり、
 R及びRは、各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、ハロゲン原子、又はチオール基であり、
 Rは、独立して、水酸基、又はチオール基であり、
 R、R、R、R、R、R、及びRから選ばれる少なくとも1つは硫黄原子を含み、
 m及びmは、各々独立して0~7の整数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000056
 式(1-3-2)中、
 R、R、n、p~pは、式(1-3)で説明したものと同義であり、R、R、m及びmは、式(1-3-1)で説明したものと同義であり、
 R及びRは、前記R及びRと同義であり、
 Rは、独立して、水酸基、又はチオール基であり、
 R、R、R、R、R、R、及びRから選ばれる少なくとも1つは硫黄原子を含み、
 m及びmは、各々独立して、0~8の整数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000057
 式(1-4)中、R0Aは、前記Rと同義であり、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基である。
 R1Aは、炭素数1~60のn価の基又は単結合であり、
 R2Aは、各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、チオール基、水酸基又は水酸基の水素原子が酸解離性基で置換された基であり、
 式(1-4)中、R0A、R1A、R2Aから選ばれる少なくとも1つは硫黄原子を含み、
 nは1~4の整数であり、ここで、式(1-4)中、nが2以上の整数の場合、n個の[ ]内の構造式は同一であっても異なっていてもよい。
 Xは、各々独立して、酸素原子、硫黄原子又は無架橋であることを表す。ここで、Xが酸素原子又は硫黄原子である場合、高い耐熱性を発現する傾向にあるため好ましく、酸素原子であることがより好ましい。Xは、溶解性の観点からは、無架橋であることが好ましい。
 m2Aは、各々独立して、0~6の整数である。但し、少なくとも1つのm2Aは1~6の整数である。
 qは、各々独立して、0又は1である。なお、qが0の場合には式(1-4)でナフタレン構造で示される部位は、ベンゼン構造を示し、qが1の場合にはナフタレン構造を示す。
 なお、前記n価の基とは、n=1のときには、炭素数1~60のアルキル基、n=2のときには、炭素数1~30のアルキレン基、n=3のときには、炭素数2~60のアルカントリイル基、n=4のときには、炭素数3~60のアルカンテトライル基のことを示す。前記n価の基としては、例えば、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を有するもの等が挙げられる。ここで、前記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。また、前記n価の基は、炭素数6~60の芳香族基を有していてもよい。
 また、前記n価の炭化水素基は、脂環式炭化水素基、二重結合、ヘテロ原子又は炭素数6~60若しくは6~30の芳香族基を有していてもよい。ここで、前記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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000058
 式(1-4-1)中、R0A、R1A、n、q及びXは、前記式(1-4)で説明したものと同義である。
 R3Aは、各々独立して、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、又は置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基であり、
 Rは、独立して、水酸基、又はチオール基であり、
 R0A、R1A、R3A、及びRから選ばれる少なくとも1つは硫黄原子を含み、
 m6Aは、各々独立して、0~5の整数である。
[式(1’)で表される化合物]
 本発明の化合物は、下記式(1’)でも表される。本発明の化合物は、このような構造を有するため、耐熱性が高く、炭素濃度が比較的に高く、酸素濃度が比較的に低く、溶媒溶解性も高い。また、硫黄原子を含むことにより高屈折率である。さらに、硬化前は低粘度であり、平坦化特性に優れる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000059
(式(1’)中、
 Rは、各々独立して、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数6~40のアリール基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~30のアルキルチオ基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基、シアノ基、チオール基、水酸基、又はチオール基若しくは水酸基の水素原子が酸架橋性基若しくは酸解離性基で置換された基であり、ここで、前記アルキル基、前記アルケニル基、前記アルキニル基及び前記アリール基は、エーテル結合、ケトン結合又はエステル結合を含んでいてもよく、
 Rは、各々独立して、水素原子、置換基及び/又若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、又は置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数6~30のアリール基であり、
 又は、2つのRは、それらが結合している炭素原子を含めて、置換基及び/又はヘテロ原子を有していてもよい4員~30員の環を形成していてもよく、2つのRは、それらが結合している炭素原子に結合する2重結合であって、当該2重結合に、置換基及び/又若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、又は置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数6~30のアリール基が結合していてもよく、
 A、及びA’は、置換基及び/又はヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~60の芳香族性を示す基であり、
 Lは1~9の整数であり、
 k及びL’は、各々独立して0~9の整数である。)
 上記式(1’)中の、「アルキル基」、及び、「アリール基」、「アルケニル基」、「アルキニル基」、「アルコキシ基」、「アルキルチオ基」、「ハロゲン原子」、「ヘテロ原子」、「酸解離性」、「酸架橋性基」等の用語は、式(1)で説明したものと同義である。
 上記式(1’)で表される化合物は、有機溶媒への溶解性の観点から、下記式(1-1’)で表される化合物であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000060
(式(1-1’)中、
 Rは、各々独立して、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数6~40のアリール基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~30のアルキルチオ基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基、シアノ基、チオール基、水酸基、又はチオール基若しくは水酸基の水素原子が酸架橋性基若しくは酸解離性基で置換された基であり、ここで、前記アルキル基、前記アルケニル基、前記アルキニル基及び前記アリール基は、エーテル結合、ケトン結合又はエステル結合を含んでいてもよく、
 Rは、各々独立して、水素原子、置換基及び/又若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、又は置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数6~30のアリール基であり、
 又は、2つのRは、それらが結合している炭素原子を含めて、置換基及び/又はヘテロ原子を有していてもよい4員~30員の環を形成していてもよく、2つのRは、それらが結合している炭素原子に結合する2重結合であって、当該2重結合に、置換基及び/又若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、又は置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数6~30のアリール基が結合していてもよく、
 rは、各々独立して、0~2の整数であり、
 Lは1~(4+2r)の整数であり、
 k’及びL’は、各々独立して0~(3+2r)の整数である。)
 上記式(1-1’)で表される化合物は、特に限定されないが、例えば下記式(1-2’)で例示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000061
 上記式(1-2’)は、エッチング耐性が高く、屈折率が高く、透過率が高い。
[式(2)で表される化合物]
 本実施形態の化合物は、下記式(2)で表されることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000062
(式(2)中、
 Rは、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基であり、
 Rは、炭素数1~60のN価の基又は単結合であり、
 Rは、各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~40のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基、シアノ基、チオール基、水酸基又は水酸基の水素原子が酸解離性基で置換された基であり、ここで、前記アルキル基、前記アルケニル基、前記アルキニル基及び前記アリール基は、エーテル結合、ケトン結合又はエステル結合を含んでいてもよく、ここで、Rの少なくとも1つはチオール基であり、
 Xは、酸素原子、硫黄原子又は無架橋であることを表し、
 mは、各々独立して0~9の整数であり、ここで、mの少なくとも1つは1~9の整数であり、
 Nは、1~4の整数であり、ここで、Nが2以上の整数の場合、N個の[ ]内の構造式は同一であっても異なっていてもよく、
 rは、各々独立して0~2の整数である。)
 また、式(2)で表される化合物は、特に限定されるものではないが、着色性の抑制や化合物の分解性の抑制の観点から、下記(a)~(e)の1つ以上を満たすことが好ましい。
(a):式(2)中、[ ]内の構造式におけるrが同じであること、すなわち、[ ]内の構造式における2つのアリール構造で示される部位が同じ構造であること。
(b):式(2)中、[ ]内の構造式において各アリール構造で示される部位に結合するRが、同一のものであること、更には各アリール構造で示される部位における結合部位が同一であること。
(c):式(2)において、Nが1~2であること、更には1であること。
(d):式(2)において、Rが、炭素数1~30の直鎖状のアルキル基、又はフェニル基であること、更にはメチル基又はフェニル基であること。
(e):式(2)において、Rが、炭素数1~60のN価の基であること。
 前記式(2)で表される化合物は、架橋のし易さと有機溶媒への溶解性の観点から、下記式(2-1)で表される化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000063
(式(2-1)中、
 RY’は、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基であり、
 Rは、炭素数1~60のN価の基又は単結合であり、
 RT’は、各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、チオール基、水酸基又は水酸基の水素原子が酸解離性基で置換された基であり、
ここで、RT’の少なくとも1つはチオール基であり、
 Xは、酸素原子、硫黄原子又は無架橋であることを表し、
 mは、各々独立して0~9の整数であり、ここで、mの少なくとも1つは1~9の整数であり、
 Nは、1~4の整数であり、ここで、Nが2以上の整数の場合、N個の[ ]内の構造式は同一であっても異なっていてもよく、
 rは、各々独立して0~2の整数である。)
 以下、式(3)で表される化合物及び式(4)で表される化合物を中心として、式(2)で表される化合物及び式(2-1)で表される化合物について説明する。但し、式(2)で表される化合物及び式(2-1)で表される化合物は、下記で説明される化合物に限定されるものではない。
[式(3)で表される化合物]
 本実施形態の化合物は、下記式(3)で表されることが好ましい。本実施形態の化合物が下記構造を有すると、さらに耐熱性が高くなり、溶媒溶解性も高くなる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000064
 前記(3)式中、Rは、前記Rと同義であり、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基である。Rが、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、又は置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基であると、本化合物の酸化分解が抑制されて着色が抑えられ、耐熱性が高くなり、溶媒溶解性が向上する。
 Rは炭素数1~60のn価の基又は単結合であり、このRを介して各々の芳香環が結合している。
 R~Rは、各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、チオール基、水酸基又は水酸基の水素原子が酸解離性基で置換された基である。但し、式(3)中、R~Rの少なくとも1つは、チオール基である。
 m及びmは、各々独立して、0~8の整数であり、m及びmは、各々独立して、0~9の整数である。但し、m、m、m及びmは同時に0となることはない。
 nは1~4の整数である。
 p~pは各々独立して0~2の整数である。なお、p~pが0の場合には式(3)でナフタレン構造で示される部位は、ベンゼン構造を示し、p~pが1の場合にはナフタレン構造を示し、p~pが2の場合にはアントラセン又はフェナントレン等の三環構造を示す。
 nは前記Nと同義であり、nが2以上の整数の場合、n個の[ ]内の構造式は同一であっても異なっていてもよい。
 なお、前記n価の基とは、n=1のときには、炭素数1~60のアルキル基、n=2のときには、炭素数1~60のアルキレン基、n=3のときには、炭素数2~60のアルカントリイル基、n=4のときには、炭素数3~60のアルカンテトライル基のことを示す。前記n価の基としては、例えば、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を有するもの等が挙げられる。ここで、前記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。また、前記n価の基は、炭素数6~60の芳香族基を有していてもよい。
 また、前記n価の炭化水素基は、脂環式炭化水素基、二重結合、ヘテロ原子若しくは炭素数6~60の芳香族基を有していてもよい。ここで、前記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。
 前記式(3)で表される化合物は、比較的に低分子量ながらも、その構造の剛直さにより高い耐熱性を有するので、高温ベーク条件でも使用可能である。また、分子中に3級炭素又は4級炭素を有しており、結晶性が抑制され、リソグラフィー用膜製造に使用できるリソグラフィー用膜形成組成物として好適に使用される。結晶性抑制の観点では、4級炭素を有していることが好ましい。
 また、前記式(3)で表される化合物は、安全溶媒に対する溶解性が高く、耐熱性及びエッチング耐性が良好であるため、本実施形態のリソグラフィー用レジスト形成組成物は良好なレジストパターン形状を与える。
 さらに、式(3)で表される化合物は、比較的に低分子量で低粘度であることから、段差を有する基板(特に、微細なスペースやホールパターン等)であっても、その段差の隅々まで均一に充填させつつ、膜の平坦性を高めることが容易であり、その結果、これを用いたリソグラフィー用下層膜形成組成物は、埋め込み及び平坦化特性が比較的に有利に高められ得る。また、比較的に高い炭素濃度を有する化合物であることから、高いエッチング耐性をも付与される。
 式(3)で表される化合物は、屈折率が高く、また低温から高温までの広範囲の熱処理によって着色が抑制されることから、各種光学部品形成組成物としても有用である。光学部品は、フィルム状、シート状で使われるほか、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、液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンス(EL)ディスプレイ、光半導体(LED)素子、固体撮像素子、有機薄膜太陽電池、色素増感太陽電池、及び有機薄膜トランジスタ(TFT)として有用である。特に高屈折率が求められている固体撮像素子の部材である、フォトダイオード上の埋め込み膜及び平坦化膜、カラーフィルター前後の平坦化膜、マイクロレンズ、マイクロレンズ上の平坦化膜及びコンフォーマル膜として好適に利用できる。
 前記式(3)で表される化合物は、架橋のし易さと有機溶媒への溶解性の観点から、下記式(3-1)で表される化合物であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000065
 式(3-1)中、
 R、R、R、R、n、p~p、m及びmは、式(3)で説明したものと同義であり、
 R及びRは、各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、ハロゲン原子、又はチオール基であり、
 m及びmは、各々独立して0~7の整数である。
 また、前記式(3-1)で表される化合物は、更なる架橋のし易さと有機溶媒への溶解性の観点から、下記式(3-2)で表される化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000066
 式(3-2)中、
 R、R、n、p~pは、式(3)で説明したものと同義であり、R、R、m及びmは、式(3-1)で説明したものと同義であり、
 R及びRは、前記R及びRと同義であり、
 m及びmは、各々独立して、0~8の整数である。
 また、原料の供給性の観点から、下記式(3a)で表される化合物であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000067
 前記式(3a)中、R~R、m~m及びnは、前記式(3)で説明したものと同義である。
 前記式(3a)で表される化合物は、有機溶媒への溶解性の観点から、下記式(3b)で表される化合物であることがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000068
 前記式(3b)中、R、R、R、R、m、m、及びnは前記式(3)で説明したものと同義であり、R、R、m、及びmは前記式(3-1)で説明したものと同義である。
 前記式(3a)で表される化合物は、反応性の観点から、下記式(3b’)で表される化合物であることがさらに好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000069
 前記式(3b’)中、R、R、R、R、m、m、及びnは前記式(3)で説明したものと同義であり、R、R、m、及びmは前記式(3-1)で説明したものと同義である。
 前記式(3b)で表される化合物は、有機溶媒への溶解性の観点から、下記式(3c)で表される化合物であることがさらに好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000070
 前記式(3c)中、R、R、及びnは式(3)で説明したものと同義であり、R、R、m、及びmは式(3-1)で説明したものと同義であり、R、R、m、及びmは式(3-2)で説明したものと同義である。
 前記式(3b’)で表される化合物は、反応性の観点から、下記式(3c’)で表される化合物であることがさらに好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000071
 前記式(3c’)中、R、R、及びnは式(3)で説明したものと同義であり、R、R、m、及びmは式(3-1)で説明したものと同義であり、R、R、m、及びmは式(3-2)で説明したものと同義である。
 前記式(3)で表される化合物は、有機溶媒へのさらなる溶解性の観点から、下記式(3d-1)又は(3d-2)で表される化合物であることが特に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000072
 前記式(3d-1)中、R、R、及びnは式(3)で説明したものと同義であり、R4’及びR5’は各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、又はハロゲン原子である。m4’及びm5’は、0~8の整数であり、m10’及びm11’は1~9の整数であり、m4’+m10’及びm5’+m11’は各々独立して1~9の整数である。
 Rとしては、例えば、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリアコンチル基、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、ピレニル基、ビフェニル基、ヘプタセニル基が挙げられる。
 R4’及びR5’としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリアコンチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、シクロウンデシル基、シクロドデシル基、シクロトリアコンチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、ピレニル基、ビフェニル基、ヘプタセニル基、ビニル基、アリル基、トリアコンテニル基、メトキシ基、エトキシ基、トリアコンチキシ基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、チオール基が挙げられる。
 前記R、R4’、R5’の各例示は、異性体を含んでいる。例えば、ブチル基は、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基を含んでいる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000073
 前記式(3d-2)中、R、R4’、R5’、m4’、m5’、m10’、及びm11’は前記式(3d-1)で説明したものと同義であり、R1’は、炭素数1~60の1価の基である。
 式(3)で表される化合物としては、以下の式で表される化合物を用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000074
 前記化合物中、R14は各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、ハロゲン原子、又はチオール基であり、m14は0~5の整数であり、m14’は0~4の整数であり、m14’’は0~3の整数である。
 R14としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリアコンチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、シクロウンデシル基、シクロドデシル基、シクロトリアコンチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、ピレニル基、ビフェニル基、ヘプタセニル基、ビニル基、アリル基、トリアコンテニル基、メトキシ基、エトキシ基、トリアコンチキシ基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、チオール基が挙げられる。
 前記R14の各例示は、異性体を含んでいる。例えば、ブチル基は、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基を含んでいる。
 式(3)で表される化合物としては、更に以下の式で表される化合物を用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000075
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000076
 前記化学式中、R15は、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、ハロゲン原子、又はチオール基である。
 R15としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリアコンチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、シクロウンデシル基、シクロドデシル基、シクロトリアコンチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、ピレニル基、ビフェニル基、ヘプタセニル基、ビニル基、アリル基、トリアコンテニル基、メトキシ基、エトキシ基、トリアコンチキシ基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、チオール基が挙げられる。
 前記R15の各例示は、異性体を含んでいる。例えば、ブチル基は、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基を含んでいる。
 式(3)で表される化合物としては、更に以下の式で表される化合物を用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000077
 前記化合物中、R16は、置換基を有していてもよい炭素数1~30の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキレン基、置換基を有していてもよい炭素数6~30の2価のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30の2価のアルケニル基、又は置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基である。
 R16としては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロペン基、ブテン基、ペンテン基、ヘキセン基、ヘプテン基、オクテン基、ノネン基、デセン基、ウンデセン基、ドデセン基、トリアコンテン基、シクロプロペン基、シクロブテン基、シクロペンテン基、シクロヘキセン基、シクロヘプテン基、シクロオクテン基、シクロノネン基、シクロデセン基、シクロウンデセン基、シクロドデセン基、シクロトリアコンテン基、2価のノルボルニル基、2価のアダマンチル基、2価のフェニル基、2価のナフチル基、2価のアントラセニル基、2価のピレン基、2価のビフェニル基、2価のヘプタセニル基、2価のビニル基、2価のアリル基、2価のトリアコンテニル基が挙げられる。
 前記R16の各例示は、異性体を含んでいる。例えば、ブチル基は、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基を含んでいる。
 式(3)で表される化合物としては、更に以下の式で表される化合物を用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000078
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000079
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000080
 前記式化合物中、R14は各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、ハロゲン原子、又はチオール基であり、m14は0~5の整数であり、m14’は0~4の整数である。
 R14は、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリアコンチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、シクロウンデシル基、シクロドデシル基、シクロトリアコンチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、ピレニル基、ビフェニル基、ヘプタセニル基、ビニル基、アリル基、トリアコンテニル基、メトキシ基、エトキシ基、トリアコンチキシ基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、チオール基が挙げられる。
 前記R14の各例示は、異性体を含んでいる。例えば、ブチル基は、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基を含んでいる。
 式(3)で表される化合物としては、更に以下の式で表される化合物を用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000081
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000082
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000083
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000084
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000085
 式(3)で表される化合物としては、更に以下の式で表される化合物を用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000086
 原料の入手性の観点から、以下に表される化合物が更に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000087
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000088
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000089
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000090
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000091
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000092
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000093
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000094
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000095
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000096
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000097
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000098
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000099
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000100
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000101
[式(4)で表される化合物]
 本実施形態の化合物は、下記式(4)で表されることが好ましい。本実施形態の化合物が下記構造を有すると、さらに耐熱性及び溶媒溶解性が高くなる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000102
 式(4)中、R0Aは、前記Rと同義であり、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基である。
 R1Aは、炭素数1~60のn価の基又は単結合であり、
 R2Aは、各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、チオール基、水酸基又は水酸基の水素原子が酸解離性基で置換された基であり、
 式(4)中、R2Aの少なくとも1つはチオール基である。
 nは1~4の整数であり、ここで、式(4)中、nが2以上の整数の場合、n個の[ ]内の構造式は同一であっても異なっていてもよい。
 Xは、各々独立して、酸素原子、硫黄原子又は無架橋であることを表す。ここで、Xが酸素原子又は硫黄原子である場合、高い耐熱性を発現する傾向にあるため好ましく、酸素原子であることがより好ましい。Xは、溶解性の観点からは、無架橋であることが好ましい。
 m2Aは、各々独立して、0~6の整数である。但し、少なくとも1つのm2Aは1~6の整数である。
 qは、各々独立して、0又は1である。なお、qが0の場合には式(4)でナフタレン構造で示される部位は、ベンゼン構造を示し、qが1の場合にはナフタレン構造を示す。
 なお、前記n価の基とは、n=1のときには、炭素数1~60のアルキル基、n=2のときには、炭素数1~30のアルキレン基、n=3のときには、炭素数2~60のアルカントリイル基、n=4のときには、炭素数3~60のアルカンテトライル基のことを示す。前記n価の基としては、例えば、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を有するもの等が挙げられる。ここで、前記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。また、前記n価の基は、炭素数6~60の芳香族基を有していてもよい。
 また、前記n価の炭化水素基は、脂環式炭化水素基、二重結合、ヘテロ原子又は炭素数6~60若しくは6~30の芳香族基を有していてもよい。ここで、前記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。
 前記式(4)で表される化合物は、比較的に低分子量ながらも、その構造の剛直さにより高い耐熱性を有するので、高温ベーク条件でも使用可能である。また、分子中に4級炭素を有しており、結晶性が抑制され、リソグラフィー用膜製造に使用できるリソグラフィー用膜形成組成物として好適に使用される。
 また、前記式(4)で表される化合物は、安全溶媒に対する溶解性が高く、耐熱性及びエッチング耐性が良好であるため、本実施形態のリソグラフィー用レジスト形成組成物は良好なレジストパターン形状を与える。
 さらに、前記式(4)で表される化合物は、比較的に低分子量で低粘度であることから、段差を有する基板(特に、微細なスペースやホールパターン等)であっても、その段差の隅々まで均一に充填させつつ、膜の平坦性を高めることが容易であり、その結果、これを用いたリソグラフィー用下層膜形成組成物は埋め込み及び平坦化特性が比較的に有利に高められ得る。また、比較的に高い炭素濃度を有する化合物であることから、高いエッチング耐性をも付与される。
 前記式(4)で表される化合物は、屈折率が高く、また低温から高温までの広範囲の熱処理によって着色が抑制されることから、各種光学部品形成組成物としても有用である。光学部品は、フィルム状、シート状で使われるほか、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、感光性光導波路として有用である。
 前記式(4)で表される化合物は、架橋のし易さと有機溶媒への溶解性の観点から、下記式(4-1)で表される化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000103
 式(4-1)中、R0A、R1A、n、q及びXは、前記式(4)で説明したものと同義である。
 R3Aは、各々独立して、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、又は置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基である。
 m6Aは、各々独立して、0~5の整数である。
 また、原料の供給性の観点から、下記式(4a)で表される化合物であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000104
 前記式(4a)中、X、R0A~R2A、m2A及びnは、前記式(4)で説明したものと同義である。
 また、有機溶媒への溶解性の観点から、下記式(4b)で表される化合物であることがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000105
 前記式(4b)中、X、R0A、R1A、及びnは、前記式(4)で説明したものと同義であり、R3A及びm6Aは、前記式(4-1)で説明したものと同義である。
 また、有機溶媒への溶解性の観点から、下記式(4c)で表される化合物であることがさらに好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000106
 前記式(4c)中、X、R0A、R1A、及びnは、前記式(4)で説明したものと同義であり、R3A及びm6Aは、前記式(4-1)で説明したものと同義である。
 前記式(4)で表される化合物は、有機溶媒へのさらなる溶解性の観点から、下記式(4d-1)又は(4d-2)で表される化合物であることが特に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000107
 前記式(4d-1)中、R0A、R1A、n、q、及びXは前記式(4)で説明したものと同義であり、R3A’は各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、又はハロゲン原子である。m3A’は、0~6の整数であり、m4A’は1~7の整数であり、m3A’+m4A’は各々独立して1~7の整数である。
 R0Aとしては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリアコンチル基、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、ピレニル基、ビフェニル基、ヘプタセニル基が挙げられる。
 R3A’としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリアコンチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、シクロウンデシル基、シクロドデシル基、シクロトリアコンチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、ピレニル基、ビフェニル基、ヘプタセニル基、ビニル基、アリル基、トリアコンテニル基、メトキシ基、エトキシ基、トリアコンチキシ基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
 前記R0A、R3A’の各例示は、異性体を含んでいる。例えば、ブチル基は、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基を含んでいる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000108
 前記式(4d-2)中、R0A、q、及びXは前記式(4)で説明したものと同義であり、R3A’、m3A’、及びm4A’は前記式(4d-1)で説明したものと同義であり、R1A’は、炭素数1~60の1価の基である。
 前記式(4)で表される化合物は、原料入手性の観点から以下の構造が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000109
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000110
 前記化合物中、R0Aは前記式(4)で説明したものと同義であり、R1A’は前記式(4d-2)で説明したものと同義である。
 前記化合物は、キサンテン骨格又はチオキサンテン骨格を有する方が耐熱性の観点から好ましい。
 式(4)で表される化合物は、エッチング耐性の観点から、以下の構造を有することが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000111
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000112
 前記化合物中、R0A、は前記式(4)で説明したものと同義であり、R1A’は前記式(4d-2)で説明したものと同義である。
 前記化合物は、ジベンゾキサンテン骨格を有する方が耐熱性の観点から好ましい。
 式(4)で表される化合物としては、例えば以下の構造を有するものが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000113
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000114
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000115
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000116
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000117
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000118
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000119
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000120
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000121
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000122
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000123
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000124
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000125
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000126
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000127
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000128
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 前記化合物中、R14は、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、ハロゲン原子、又はチオール基であり、m14は0~5の整数であり、m14’は0~4の整数である。
 R15は、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、ハロゲン原子、又はチオール基である。
 R16は、置換基を有していてもよい炭素数1~30の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキレン基、置換基を有していてもよい炭素数6~30の2価のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30の2価のアルケニル基、又は置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基である。
 前記化合物は、キサンテン骨格を有する方が耐熱性の観点から好ましい。
[式(1)で表される化合物の製造方法]
 本実施形態における式(1)で表される化合物は、公知の手法を応用して適宜合成することができ、その合成手法は特に限定されない。
 例えば、常圧下、フェノール類と、対応するアルデヒド類又はケトン類とを酸触媒下にて重縮合反応させることによりポリフェノール化合物を得ることができる。硫黄原子を含むフェノール類及び/又は硫黄原子を含むアルデヒド類又はケトン類を用いることが好ましい。また、必要に応じて、加圧下で行うこともできる。
 前記フェノール類としては、例えば、フェノール、クレゾール、メトキシベンゼン、カテコール、レゾルシノール、ハイドロキノン、トリメチルハイドロキノン、ピロガロール、フェニルフェノール、ビフェノール、メチルビフェノール、メトキシビフェノール、ナフトール、メチルナフトール、メトキシナフトール、ナフタレンジオール、ナフタレントリオール等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらは、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。これらの中でも、原料の安定供給性の観点から、フェノール、クレゾール、カテコール、レゾルシノール、ハイドロキノン、フェニルフェノール、ビフェノール、ナフトール、ナフタレンジオール、ナフタレントリオールを用いることが好ましく、高耐熱性の観点から、フェニルフェノール、ビフェノール、ナフトール、ナフタレンジオール、ナフタレントリオールを用いることがより好ましい。
 前記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、フェニルプロピルアルデヒド、ヒドロキシベンズアルデヒド、クロロベンズアルデヒド、ニトロベンズアルデヒド、メチルベンズアルデヒド、エチルベンズアルデヒド、ブチルベンズアルデヒド、ビフェニルアルデヒド、ナフトアルデヒド、アントラセンカルボアルデヒド、フェナントレンカルボアルデヒド、ピレンカルボアルデヒド、フルフラール、メチルチオベンズアルデヒド、チオフェンカルボキシアルデヒド、メチルチオチオフェンカルボキシアルデヒド、ホルミルテトラチアフルバレン、ベンゾチオフェンカルボキシアルデヒド等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。これらの中でも、高い耐熱性を付与する観点から、ベンズアルデヒド、フェニルアセトアルデヒド、フェニルプロピルアルデヒド、ヒドロキシベンズアルデヒド、クロロベンズアルデヒド、ニトロベンズアルデヒド、メチルベンズアルデヒド、エチルベンズアルデヒド、ブチルベンズアルデヒド、シクロヘキシルベンズアルデヒド、ビフェニルアルデヒド、ナフトアルデヒド、アントラセンカルボアルデヒド、フェナントレンカルボアルデヒド、ピレンカルボアルデヒド、フルフラール、メチルチオベンズアルデヒド、チオフェンカルボキシアルデヒド、メチルチオチオフェンカルボキシアルデヒド、ホルミルテトラチアフルバレン、ベンゾチオフェンカルボキシアルデヒドを用いることが好ましく、エッチング耐性を向上させる観点から、ベンズアルデヒド、ヒドロキシベンズアルデヒド、クロロベンズアルデヒド、ニトロベンズアルデヒド、メチルベンズアルデヒド、エチルベンズアルデヒド、ブチルベンズアルデヒド、シクロヘキシルベンズアルデヒド、ビフェニルアルデヒド、ナフトアルデヒド、アントラセンカルボアルデヒド、フェナントレンカルボアルデヒド、ピレンカルボアルデヒド、フルフラール、メチルチオベンズアルデヒド、チオフェンカルボキシアルデヒド、メチルチオチオフェンカルボキシアルデヒド、ホルミルテトラチアフルバレン、ベンゾチオフェンカルボキシアルデヒドを用いることがより好ましく、屈折率を向上させる観点から硫黄原子の導入した、メチルチオベンズアルデヒド、チオフェンカルボキシアルデヒド、メチルチオチオフェンカルボキシアルデヒド、ホルミルテトラチアフルバレン、ベンゾチオフェンカルボキシアルデヒドがさらに好ましい。
 前記ケトン類としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、シクロブタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、ノルボルナノン、トリシクロヘキサノン、トリシクロデカノン、アダマンタノン、フルオレノン、ベンゾフルオレノン、アセナフテンキノン、アセナフテノン、アントラキノン、アセトフェノン、ジアセチルベンゼン、トリアセチルベンゼン、アセトナフトン、ジフェニルカルボニルナフタレン、フェニルカルボニルビフェニル、ジフェニルカルボニルビフェニル、ベンゾフェノン、ジフェニルカルボニルベンゼン、トリフェニルカルボニルベンゼン、ベンゾナフトン、ジフェニルカルボニルナフタレン、フェニルカルボニルビフェニル、ジフェニルカルボニルビフェニル、メルカプト安息香酸、メチルチオアセトフェノン、アセチルチオフェン、アセチルベンゾチオフェン等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。これらの中でも、高い耐熱性を付与する観点から、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、ノルボルナノン、トリシクロヘキサノン、トリシクロデカノン、アダマンタノン、フルオレノン、ベンゾフルオレノン、アセナフテンキノン、アセナフテノン、アントラキノン、アセトフェノン、ジアセチルベンゼン、トリアセチルベンゼン、アセトナフトン、ジフェニルカルボニルナフタレン、フェニルカルボニルビフェニル、ジフェニルカルボニルビフェニル、ベンゾフェノン、ジフェニルカルボニルベンゼン、トリフェニルカルボニルベンゼン、ベンゾナフトン、ジフェニルカルボニルナフタレン、フェニルカルボニルビフェニル、ジフェニルカルボニルビフェニル、メルカプト安息香酸、メチルチオアセトフェノン、アセチルチオフェン、アセチルベンゾチオフェンを用いることが好ましく、エッチング耐性を向上させる観点から、アセトフェノン、ジアセチルベンゼン、トリアセチルベンゼン、アセトナフトン、ジフェニルカルボニルナフタレン、フェニルカルボニルビフェニル、ジフェニルカルボニルビフェニル、ベンゾフェノン、ジフェニルカルボニルベンゼン、トリフェニルカルボニルベンゼン、ベンゾナフトン、ジフェニルカルボニルナフタレン、フェニルカルボニルビフェニル、ジフェニルカルボニルビフェニル、メルカプト安息香酸、メチルチオアセトフェノン、アセチルチオフェン、アセチルベンゾチオフェンを用いることがより好ましく、屈折率を向上させる観点から硫黄原子の導入した、メルカプト安息香酸、メチルチオアセトフェノン、アセチルチオフェン、アセチルベンゾチオフェンがさらに好ましい。
 アルデヒド類又はケトン類としては、高い耐熱性及び高いエッチング耐性を兼備するという観点から、芳香環を有するアルデヒド又は芳香族を有するケトンを用いることが好ましい。
 上記反応に用いる酸触媒については、公知のものから適宜選択して用いることができ、特に限定されない。このような酸触媒としては、無機酸、有機酸、ルイス酸、固体酸等が広く知られており、例えば、塩酸、硫酸、リン酸、臭化水素酸、フッ酸等の無機酸;シュウ酸、マロン酸、こはく酸、アジピン酸、セバシン酸、クエン酸、フマル酸、マレイン酸、蟻酸、p-トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、ナフタレンジスルホン酸等の有機酸;塩化亜鉛、塩化アルミニウム、塩化鉄、三フッ化ホウ素等のルイス酸、或いはケイタングステン酸、リンタングステン酸、ケイモリブデン酸又はリンモリブデン酸等の固体酸等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらの中でも、製造上の観点から、有機酸及び固体酸が好ましく、入手の容易さや取り扱い易さ等の製造上の観点から、塩酸又は硫酸を用いることがより好ましい。なお、酸触媒については、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。また、酸触媒の使用量は、使用する原料及び触媒の種類、さらには反応条件等に応じて適宜設定でき、特に限定されないが、反応原料100質量部に対して、0.01~100質量部であることが好ましい。
 上記反応の際には、反応溶媒を用いてもよい。反応溶媒としては、用いるアルデヒド類又はケトン類と、フェノール類との反応が進行するものであれば、特に限定されず、公知のものの中から適宜選択して用いることができる。反応溶媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル又はこれらの混合溶媒等が挙げられる。なお、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。
 また、これらの反応溶媒の使用量は、使用する原料及び触媒の種類、さらには反応条件等に応じて適宜設定でき、特に限定されないが、反応原料100質量部に対して0~2000質量部の範囲であることが好ましい。さらに、上記反応における反応温度は、反応原料の反応性に応じて適宜選択することができ、特に限定されないが、通常10~200℃の範囲である。
 ポリフェノール化合物を得るためには、反応温度は高い方が好ましく、具体的には60~200℃の範囲が好ましい。なお、反応方法は、公知の手法を適宜選択して用いることができ、特に限定されないが、フェノール類、アルデヒド類又はケトン類、及び触媒を一括で仕込む方法や、フェノール類やアルデヒド類又はケトン類を触媒存在下で滴下していく方法が挙げられる。重縮合反応終了後、得られた化合物の単離は、常法に従って行うことができ、特に限定されない。例えば、系内に存在する未反応原料や触媒等を除去するために、反応釜の温度を130~230℃にまで上昇させ、1~50mmHg程度で揮発分を除去する等の一般的手法を採ることにより、目的物である化合物を単離することができる。
 好ましい反応条件としては、アルデヒド類又はケトン類1モルに対し、フェノール類を1モル~過剰量、及び酸触媒を0.001~1モル使用し、常圧で、50~150℃で20分~100時間程度反応させることが挙げられる。
 反応終了後、公知の方法により目的物を単離することができる。例えば、反応液を濃縮し、純水を加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離させ、得られた固形物を濾過し、乾燥させた後、カラムクロマトグラフにより副生成物と分離精製し、溶媒留去、濾過、及び乾燥を行って目的物である前記式(1)で表される化合物を得ることができる。
[式(3)で表される化合物の製造方法]
 本実施形態で使用される式(3)で表される化合物は、公知の手法を応用して適宜合成することができ、その合成手法は特に限定されない。例えば、(i)ビフェノール類、ビナフトール類又はビアントラセンオールと、対応するケトン類とを酸触媒下にて重縮合反応させて得られるポリフェノールの水酸基を、J. Am. Chem. Soc., Vol. 122, No. 28, 2000に記載の方法でチオール基に置換する方法、(ii)ビフェノール類、ビナフトール類又はビアントラセンオールと、対応するアルデヒド類とを酸触媒下にて重縮合し、得られたトリアリールメタン、又はキサンテン類のメチン部位を置換反応させて得られるポリフェノールの水酸基を、J. Am. Chem. Soc., Vol. 122, No. 28, 2000に記載の方法でチオール基に置換する方法がある。
 また(i)ビフェノール類、ビナフトール類又はビアントラセンオールと、対応するケトン類とを酸触媒下にて重縮合反応させる方法としては(a)有機溶媒中で行う方法、(b)水溶媒中で行う方法、(c)無溶媒で行う方法等がある。
 (i)(a)有機溶媒中で、ビフェノール類、ビナフトール類又はビアントラセンオールと、対応するケトン類とを酸触媒下にて重縮合反応させる方法としては、常圧下、ビフェノール類、ビナフトール類又はビアントラセンオールと、対応するケトン類とを酸触媒下にて重縮合反応させることによって、前記式(3)で表される化合物を得ることができる。また、その化合物の少なくとも1つのフェノール性水酸基に公知の方法により酸解離性基を導入できる。また、必要に応じて、加圧下で行うこともできる。
 (i)(b)水溶媒中、又は(c)無溶媒で、ビフェノール類、ビナフトール類又はビアントラセンオールと、対応するケトン類とを酸触媒下にて重縮合反応させる方法としては、ビフェノール類、ビナフトール類又はビアントラセンオールと、対応するケトン類とを酸及びメルカプト触媒下にて重縮合反応させることによって、前記式(3)で表される化合物を得ることができる。また、その化合物の少なくとも1つのフェノール性水酸基に公知の方法により酸解離性基を導入できる。また、本反応は、減圧下、常圧、又は加圧下で行うことができる。
 前記ビフェノール類としては、例えば、ビフェノール、メチルビフェノール、メトキシビフェノール等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらは、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。これらのなかでも、ビフェノールを用いることが原料の安定供給性の点でより好ましい。
 前記ビナフトール類としては、例えば、ビナフトール、メチルビナフトール、メトキシビナフトール等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。これらのなかでも、ビナフトールを用いることが、炭素原子濃度を上げ、耐熱性を向上させる点でより好ましい。
 前記ビアントラセンオール類としては、例えば、ビアントラセンオール、メチルビアントラセンオール、メトキシビアントラセンオール等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。これらのなかでも、ビアントラセンオールを用いることが、炭素原子濃度を上げ、耐熱性を向上させる点でより好ましい。
 前記ケトン類としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、アセトフェノン、ジアセチルベンゼン、トリアセチルベンゼン、アセトナフトン、ジフェニルカルボニルナフタレン、フェニルカルボニルビフェニル、ジフェニルカルボニルビフェニル、ベンゾフェノン、ジフェニルカルボニルベンゼン、トリフェニルカルボニルベンゼン、ベンゾナフトン、ジフェニルカルボニルナフタレン、フェニルカルボニルビフェニル、ジフェニルカルボニルビフェニル等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。これらのなかでも、アセトフェノン、ジアセチルベンゼン、トリアセチルベンゼン、アセトナフトン、ジフェニルカルボニルナフタレン、フェニルカルボニルビフェニル、ジフェニルカルボニルビフェニル、ベンゾフェノン、ジフェニルカルボニルベンゼン、トリフェニルカルボニルベンゼン、ベンゾナフトン、ジフェニルカルボニルナフタレン、フェニルカルボニルビフェニル、ジフェニルカルボニルビフェニルを用いることが、高い耐熱性を与える点で好ましく、アセトフェノン、ジアセチルベンゼン、トリアセチルベンゼン、アセトナフトン、ジフェニルカルボニルナフタレン、フェニルカルボニルビフェニル、ジフェニルカルボニルビフェニル、ベンゾフェノン、ジフェニルカルボニルベンゼン、トリフェニルカルボニルベンゼン、ベンゾナフトン、ジフェニルカルボニルナフタレン、フェニルカルボニルビフェニル、ジフェニルカルボニルビフェニルを用いることが、高いエッチング耐性を与える点でより好ましい。
 ケトン類として、芳香環を有するケトンを用いることが、高い耐熱性及び高いエッチング耐性を兼備し好ましい。
 前記反応に用いる酸触媒については、公知のものから適宜選択して用いることができ、特に限定されない。このような酸触媒としては、無機酸、有機酸、ルイス酸及び固体酸が広く知られており、例えば、塩酸、硫酸、リン酸、臭化水素酸、フッ酸等の無機酸や、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、クエン酸、フマル酸、マレイン酸、蟻酸、p-トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、ナフタレンジスルホン酸等の有機酸や、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、塩化鉄、三フッ化ホウ素等のルイス酸、又はケイタングステン酸、リンタングステン酸、ケイモリブデン酸又はリンモリブデン酸等の固体酸等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらのなかでも、製造上の観点から、有機酸及び固体酸が好ましく、入手の容易さや取り扱い易さ等の製造上の観点から、塩酸又は硫酸を用いることが好ましい。なお、酸触媒については、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。また、酸触媒の使用量は、使用する原料及び使用する触媒の種類、さらには反応条件等に応じて適宜設定でき、特に限定されないが、反応原料100質量部に対して、0.01~100質量部であることが好ましい。
 前記反応に用いるメルカプト触媒については、公知のものから適宜選択して用いることができ、特に限定されない。このような触媒としては、アルキルチオール類やメルカプトカルボン酸類が広く知られており、例えばアルキルチオールとしては炭素数1~12のアルキルメルカプタン、好ましくはn-オクチルメルカプタン、n-デシルメルカプタン、n-ドデシルメルカプタンが挙げられ、メルカプトカルボン酸としては2-メルカプトプロピオン酸、3-メルカプトプロピオン酸が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらの中でも、製造上の観点から、n-オクチルメルカプタン、n-デシルメルカプタン、n-ドデシルメルカプタンが好ましい。なお、メルカプト触媒については、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。また、メルカプト触媒の使用量は、使用する原料及び使用する触媒の種類、さらには反応条件等に応じて適宜設定でき、特に限定されないが、反応原料100質量部に対して、0.01~100質量部であることが好ましい。
 前記反応の際には、反応溶媒を用いてもよい。反応溶媒としては、用いるケトン類と、ビフェノール類、ビナフトール類又はビアントラセンジオールとの反応が進行するものであれば、特に限定されず、公知のものから適宜選択して用いることができる。例えば、水、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル又はこれらの混合溶媒等が挙げられる。なお、溶媒は、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。
 また、これらの溶媒の使用量は、使用する原料及び使用する触媒の種類、さらには反応条件等に応じて適宜設定でき、特に限定されないが、反応原料100質量部に対して0~2000質量部の範囲であることが好ましい。さらに、前記反応における反応温度は、反応原料の反応性に応じて適宜選択することができ、特に限定されないが、通常10~200℃の範囲である。
 本実施形態の式(3)で表される化合物を得るためには、反応温度は高い方が好ましく、具体的には60~200℃の範囲が好ましい。なお、反応方法は、公知の手法を適宜選択して用いることができ、特に限定されないが、ビフェノール類、ビナフトール類又はビアントラセンジオール、ケトン類、触媒を一括で仕込む方法や、ビフェノール類、ビナフトール類又はビアントラセンジオールやケトン類を触媒存在下で滴下していく方法がある。重縮合反応終了後、得られた化合物の単離は、常法にしたがって行うことができ、特に限定されない。例えば、系内に存在する未反応原料や触媒等を除去するために、反応釜の温度を130~230℃ にまで上昇させ、1~50mmHg程度で揮発分を除去する等の一般的手法を採ることにより、目的物である化合物を得ることができる。
 好ましい反応条件としては、ケトン類1モルに対し、ビフェノール類、ビナフトール類又はビアントラセンジオールを1.0モル~過剰量、及び酸触媒を0.001~1モル使用し、常圧で、50~150℃で20分~100時間程度反応させることが挙げられる。
 反応終了後、公知の方法により目的物を単離することができる。例えば、反応液を濃縮し、純水を加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離させ、得られた固形物を濾過し、乾燥させた後、カラムクロマトにより、副生成物と分離精製し、溶媒留去、濾過、乾燥を行って目的物である前記式(3)で表される化合物を得ることができる。
 (ii)ビフェノール類、ビナフトール類又はビアントラセンオールと、対応するアルデヒド類とを酸触媒下にて重縮合し、得られたトリアリールメタン、又はキサンテン類のメチン部位を置換する方法としては、ビフェノール類、ビナフトール類又はビアントラセンオールと、対応するアルデヒド類とを酸触媒下にて重縮合反応させることによって、前記式(3)で表される化合物のRを水素原子に置換した化合物(A)を得る。保護基導入剤によって化合物(A)の水酸基を保護基に置換した化合物(B)としたのち、前記式(3)で表される化合物のR部分に相当する水素原子を、塩基触媒下にてアルキル化剤と反応させることによって、前記式(3)で表される化合物のR部分に相当するアルキル基を導入する。更にその後に、前記化合物(B)で水酸基を置換した保護基を脱保護することによって前記式(3)が得られる。また、その化合物の少なくとも1つのフェノール性水酸基に公知の方法により酸解離性基を導入できる。また、必要に応じて、加圧下で行うこともできる。前記アルキル化剤としては、公知のものから適宜選択して用いることができ、特に限定されない。例えば、塩化アルキル、臭化アルキル、ヨウ化アルキル等が挙げられる。
 前記製造方法において、化合物(B)の前記式(3)で表される化合物のR部分に相当する水素原子を、前記式(3)で表される化合物のR部分に相当するアルキル基を導入する方法としては、前記製造方法の塩基触媒下にてアルキル化剤と反応させる方法にかえて、化合物(B)にハロゲン化剤を反応させて、前記式(3)で表される化合物のR部分に相当する水素原子をハロゲン原子に置換した後に、アルキル化剤と反応させることにより、前記式(3)を得ることもできる。アルキル化剤としては、公知のものから適宜選択して用いることができ、特に限定されない。例えば、グリニャール試薬、アルキルリチウム等が挙げられる。
 前記ビフェノール類としては、例えば、ビフェノール、メチルビフェノール、メトキシビフェノール等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらは、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。これらのなかでも、ビフェノールを用いることが原料の安定供給性の点でより好ましい。
 前記ビナフトール類としては、例えば、ビナフトール、メチルビナフトール、メトキシビナフトール等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。これらのなかでも、ビナフトールを用いることが、炭素原子濃度を上げ、耐熱性を向上させる点でより好ましい。
 前記ビアントラセンオール類としては、例えば、ビアントラセンオール、メチルビアントラセンオール、メトキシビアントラセンオール等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。これらのなかでも、ビアントラセンオールを用いることが、炭素原子濃度を上げ、耐熱性を向上させる点でより好ましい。
 前記アルデヒド類としては、例えば、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、フェニルプロピルアルデヒド、ヒドロキシベンズアルデヒド、クロロベンズアルデヒド、ニトロベンズアルデヒド、メチルベンズアルデヒド、エチルベンズアルデヒド、ブチルベンズアルデヒド、ビフェニルアルデヒド、ナフトアルデヒド、アントラセンカルボアルデヒド、フェナントレンカルボアルデヒド、ピレンカルボアルデヒド、フルフラール等が挙げられるが、これらに特に限定されない。
 ポリフェノール化合物の少なくとも1つのフェノール性水酸基に酸解離性基を導入する方法は公知である。例えば、以下のようにして、前記化合物の少なくとも1つのフェノール性水酸基に酸解離性基を導入することができる。酸解離性基を導入するための化合物は、公知の方法で合成又は容易に入手でき、例えば、酸クロライド、酸無水物、ジカーボネート等の活性カルボン酸誘導体化合物、アルキルハライド、ビニルアルキルエーテル、ジヒドロピラン、ハロカルボン酸アルキルエステル等が挙げられるが特に限定はされない。
 例えば、アセトン、テトラヒドロフラン(THF)、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非プロトン性溶媒に前記化合物を溶解又は懸濁させる。続いて、エチルビニルエーテル等のビニルアルキルエーテル又はジヒドロピランを加え、ピリジニウム p-トルエンスルホナート等の酸触媒の存在下、常圧で、20~60℃、6~72時間反応させる。反応液をアルカリ化合物で中和し、蒸留水に加え白色固体を析出させた後、分離した白色固体を蒸留水で洗浄し、乾燥することにより、水酸基の水素原子が酸解離性基に置換された化合物を得ることができる。
 また、例えば、アセトン、THF、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非プロトン性溶媒に、水酸基を有する前記化合物を溶解又は懸濁させる。続いて、エチルクロロメチルエーテル等のアルキルハライド又はブロモ酢酸メチルアダマンチル等のハロカルボン酸アルキルエステルを加え、炭酸カリウム等のアルカリ触媒の存在下、常圧で、20~110℃、6~72時間反応させる。反応液を塩酸等の酸で中和し、蒸留水に加え白色固体を析出させた後、分離した白色固体を蒸留水で洗浄し、乾燥することにより、水酸基の水素原子が酸解離性基に置換された化合物を得ることができる。
 なお、酸解離性基を導入するタイミングについては、ビナフトール類とケトン類との縮合反応後のみならず、縮合反応の前段階でもよい。また、後述する樹脂の製造を行ったのちに行ってもよい。
 本実施形態において、酸解離性基とは、酸の存在下で開裂して、アルカリ可溶性基等の溶解性を変化させる官能基を生じる特性基をいう。アルカリ可溶性基としては、フェノール性水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基、ヘキサフルオロイソプロパノール基等が挙げられ、フェノール性水酸基及びカルボキシル基が好ましく、フェノール性水酸基が特に好ましい。前記酸解離性基は、更に高感度・高解像度なパターン形成を可能にするために、酸の存在下で連鎖的に開裂反応を起こす性質を有することが好ましい。
[式(4)で表される化合物の製造方法]
 本実施形態で使用される式(4)で表される化合物は、公知の手法を応用して適宜合成することができ、その合成手法は特に限定されない。例えば、(i)フェノール類、ナフトール類又はアントラセンオールと、対応するケトン類とを酸触媒下にて重縮合反応させて得られるポリフェノールのフェノール性水酸基を、J. Am. Chem. Soc., Vol. 122, No. 28, 2000に記載の方法でチオール基に置換する方法、(ii)フェノール類、ナフトール類又はアントラセンオールと、対応するアルデヒド類とを酸触媒下にて重縮合し、得られたトリアリールメタン、又はキサンテン類のメチン部位を置換させて得られるポリフェノールのフェノール性水酸基を、J. Am. Chem. Soc., Vol. 122, No. 28, 2000記載にの方法でチオール基に置換する方法がある。
 また(i)フェノール類、ナフトール類又はアントラセンオールと、対応するケトン類とを酸触媒下にて重縮合反応させる方法としては(a)有機溶媒中で行う方法、(b)水溶媒中で行う方法、(c)無溶媒で行う方法等がある。
 (i)(a)有機溶媒中で、フェノール類、ナフトール類又はアントラセンオールと、対応するケトン類とを酸触媒下にて重縮合反応させる方法としては、常圧下、フェノール類、ナフトール類又はアントラセンオールと、対応するケトン類とを酸触媒下にて重縮合反応させることによって、前記式(4)で表される化合物を得ることができる。また、必要に応じて、加圧下で行うこともできる。またその化合物の少なくとも1つのフェノール性水酸基に公知の方法により酸解離性基を導入できる。
 (i)(b)水溶媒中、又は(c)無溶媒で、フェノール類、ナフトール類又はアントラセンオールと、対応するケトン類とを酸触媒下にて重縮合反応させる方法としては、フェノール類、ナフトール類又はアントラセンオールと、対応するケトン類とを酸及びメルカプト触媒下にて重縮合反応させることによって、前記式(4)で表される化合物を得ることができる。また、その化合物の少なくとも1つのフェノール性水酸基に公知の方法により酸解離性基を導入できる。また、本反応は、減圧下、常圧、又は加圧下で行うことができる。
 前記ナフトール類としては、特に限定されず、例えば、ナフトール、メチルナフトール、メトキシナフトール、ナフタレンジオール等が挙げられ、ナフタレンジオールを用いることがキサンテン構造を容易に作ることができる点でより好ましい。
 前記フェノール類としては、特に限定されず、例えば、フェノール、メチルフェノール、メトキシベンゼン、カテコール、レゾルシノール、ハイドロキノン、トリメチルハイドロキノン等が挙げられる。
 前記アントラセンオール類としては、例えば、アントラセンオール、メチルアントラセンオール、メトキシアントラセンオール等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。これらのなかでも、アントラセンオールを用いることが、炭素原子濃度を上げ、耐熱性を向上させる点でより好ましい。
 前記ケトン類としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトンアセトフェノン、ジアセチルベンゼン、トリアセチルベンゼン、アセトナフトン、ジフェニルカルボニルナフタレン、フェニルカルボニルビフェニル、ジフェニルカルボニルビフェニル、ベンゾフェノン、ジフェニルカルボニルベンゼン、トリフェニルカルボニルベンゼン、ベンゾナフトン、ジフェニルカルボニルナフタレン、フェニルカルボニルビフェニル、ジフェニルカルボニルビフェニル等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。これらのなかでも、、アセトフェノン、ジアセチルベンゼン、トリアセチルベンゼン、アセトナフトン、ジフェニルカルボニルナフタレン、フェニルカルボニルビフェニル、ジフェニルカルボニルビフェニル、ベンゾフェノン、ジフェニルカルボニルベンゼン、トリフェニルカルボニルベンゼン、ベンゾナフトン、ジフェニルカルボニルナフタレン、フェニルカルボニルビフェニル、ジフェニルカルボニルビフェニルを用いることが、高い耐熱性を与える点で好ましく、アセトフェノン、ジアセチルベンゼン、トリアセチルベンゼン、アセトナフトン、ジフェニルカルボニルナフタレン、フェニルカルボニルビフェニル、ジフェニルカルボニルビフェニル、ベンゾフェノン、ジフェニルカルボニルベンゼン、トリフェニルカルボニルベンゼン、ベンゾナフトン、ジフェニルカルボニルナフタレン、フェニルカルボニルビフェニル、ジフェニルカルボニルビフェニルを用いることが、高いエッチング耐性を与える点でより好ましい。
 ケトン類として、芳香環を有するケトンを用いることが、高い耐熱性及び高いエッチング耐性を兼備し好ましい。
 前記酸触媒は、特に限定されず、周知の無機酸、有機酸、ルイス酸、及び個体酸より適宜選択することができる。例えば、塩酸、硫酸、リン酸、臭化水素酸、ふっ酸等の無機酸;シュウ酸、蟻酸、p-トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロ酢酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、ナフタレンジスルホン酸等の有機酸;塩化亜鉛、塩化アルミニウム、塩化鉄、三フッ化ホウ素等のルイス酸;又はケイタングステン酸、リンタングステン酸、ケイモリブデン酸若しくはリンモリブデン酸等の固体酸が挙げられる。入手の容易さや取り扱い易さ等の製造上の観点から、塩酸又は硫酸を用いることが好ましい。また酸触媒については、1種類又は2種類以上を用いることができる。また、酸触媒の使用量は、使用する原料及び使用する触媒の種類、さらには反応条件等に応じて適宜設定でき、特に限定されないが、反応原料100質量部に対して、0.01~100質量部であることが好ましい。
 前記反応に用いるメルカプト触媒については、公知のものから適宜選択して用いることができ、特に限定されない。このような触媒としては、アルキルチオール類やメルカプトカルボン酸類が広く知られており、例えばアルキルチオールとしては炭素数1~12のアルキルメルカプタン、好ましくはn-オクチルメルカプタン、n-デシルメルカプタン、n-ドデシルメルカプタンが挙げられ、メルカプトカルボン酸としては2-メルカプトプロピオン酸、3-メルカプトプロピオン酸が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらの中でも、製造上の観点から、n-オクチルメルカプタン、n-デシルメルカプタン、n-ドデシルメルカプタンが好ましい。なお、メルカプト触媒については、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。また、メルカプト触媒の使用量は、使用する原料及び使用する触媒の種類、さらには反応条件等に応じて適宜設定でき、特に限定されないが、反応原料100質量部に対して、0.01~100質量部であることが好ましい。
 前記式(4)で表される化合物を製造する際、反応溶媒を用いてもよい。反応溶媒としては、用いるケトン類とナフトール類等との反応が進行すれば特に限定されないが、例えば、水、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、テトラヒドロフラン、ジオキサン又はこれらの混合溶媒を用いることができる。前記溶媒の量は、特に限定されず、例えば、反応原料100質量部に対して0~2000質量部の範囲である。
 前記ポリフェノール化合物を製造する際、反応温度は、特に限定されず、反応原料の反応性に応じて適宜選択することができるが、10~200℃の範囲であることが好ましい。本実施形態の式(4)で表される化合物を選択性良く合成するには、温度が低い方が効果が高く、10~60℃の範囲がより好ましい。
 前記式(4)で表される化合物の製造方法は、特に限定されないが、例えば、ナフトール類等、ケトン類、触媒を一括で仕込む方法や、触媒存在下でナフトール類やケトン類を滴下していく方法がある。重縮合反応終了後、系内に存在する未反応原料、触媒等を除去するために、反応釜の温度を130~230℃ にまで上昇させ、1~50mmHg程度で揮発分を除去することもできる。
 前記式(4)で表される化合物を製造する際の原料の量は、特に限定されないが、例えば、ケトン類1モルに対し、ナフトール類等を2モル~過剰量、及び酸触媒を0.001~1モル使用し、常圧で、20~60℃で20分~100時間程度反応させることにより進行する。
 前記式(4)で表される化合物を製造する際、前記反応終了後、公知の方法により目的物を単離する。目的物の単離方法は、特に限定されず、例えば、反応液を濃縮し、純水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、得られた固形物を濾過し、乾燥させた後、カラムクロマトにより、副生成物と分離精製し、溶媒留去、濾過、乾燥を行って目的化合物を得る方法が挙げられる。
 (ii)フェノール類、ナフトール類又はアントラセンオールと、対応するアルデヒド類とを酸触媒下にて重縮合し、得られたトリアリールメタン、又はキサンテン類のメチン部位を置換する方法としては、フェノール類、ナフトール類又はアントラセンオールと、対応するアルデヒド類とを酸触媒下にて重縮合反応させることによって、前記式(4)で表される化合物のRを水素原子に置換した化合物(A’)を得る。保護基導入剤によって化合物(A’)の水酸基を保護基に置換した化合物(B’)としたのち、前記式(4)で表される化合物のR部分に相当する水素原子を、塩基触媒下にてアルキル化剤と反応させることによって、前記式(4)で表される化合物のR部分に相当するアルキル基を導入する。更にその後に、前記化合物(B’)で水酸基を置換した保護基を脱保護することによって前記式(4)が得られる。また、その化合物の少なくとも1つのフェノール性水酸基に公知の方法により酸解離性基を導入できる。また、必要に応じて、加圧下で行うこともできる。前記アルキル化剤としては、公知のものから適宜選択して用いることができ、特に限定されない。例えば、塩化アルキル、臭化アルキル、ヨウ化アルキル等が挙げられる。
 前記製造方法において、化合物(B’)の前記式(4)で表される化合物のR部分に相当する水素原子を、前記式(4)で表される化合物のR部分に相当するアルキル基を導入する方法としては、前記製造方法の塩基触媒下にてアルキル化剤と反応させる方法にかえて、化合物(B’)にハロゲン化剤を反応させて、前記式(4)で表される化合物のR部分に相当する水素原子をハロゲン原子に置換した後に、アルキル化剤と反応させることにより、前記式(4)を得ることもできる。アルキル化剤としては、公知のものから適宜選択して用いることができ、特に限定されない。例えば、グリニャール試薬、アルキルリチウム等が挙げられる。
 前記フェノール類としては、例えば、フェノール、メチルフェノール、メトキシフェノール等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらは、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。これらのなかでも、フェノールを用いることが原料の安定供給性の点でより好ましい。
 前記ナフトール類としては、例えば、ナフトール、メチルナフトール、メトキシナフトール等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。これらのなかでも、ナフトールを用いることが、炭素原子濃度を上げ、耐熱性を向上させる点でより好ましい。
 前記アントラセンオール類としては、例えば、アントラセンオール、メチルアントラセンオール、メトキシアントラセンオール等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。これらのなかでも、アントラセンオールを用いることが、炭素原子濃度を上げ、耐熱性を向上させる点でより好ましい。
 前記アルデヒド類としては、例えば、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、フェニルプロピルアルデヒド、ヒドロキシベンズアルデヒド、クロロベンズアルデヒド、ニトロベンズアルデヒド、メチルベンズアルデヒド、エチルベンズアルデヒド、ブチルベンズアルデヒド、ビフェニルアルデヒド、ナフトアルデヒド、アントラセンカルボアルデヒド、フェナントレンカルボアルデヒド、ピレンカルボアルデヒド、フルフラール等が挙げられるが、これらに特に限定されない。
 ポリフェノール化合物の少なくとも1つのフェノール性水酸基に酸解離性基を導入する方法は公知である。例えば、以下のようにして、前記化合物の少なくとも1つのフェノール性水酸基に酸解離性基を導入することができる。酸解離性基を導入するための化合物は、公知の方法で合成又は容易に入手でき、例えば、酸クロライド、酸無水物、ジカーボネート等の活性カルボン酸誘導体化合物、アルキルハライド、ビニルアルキルエーテル、ジヒドロピラン、ハロカルボン酸アルキルエステル等が挙げられるが特に限定はされない。
 例えば、アセトン、テトラヒドロフラン(THF)、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非プロトン性溶媒に前記化合物を溶解又は懸濁させる。続いて、エチルビニルエーテル等のビニルアルキルエーテル又はジヒドロピランを加え、ピリジニウム p-トルエンスルホナート等の酸触媒の存在下、常圧で、20~60℃、6~72時間反応させる。反応液をアルカリ化合物で中和し、蒸留水に加え白色固体を析出させた後、分離した白色固体を蒸留水で洗浄し、乾燥することにより、水酸基の水素原子が酸解離性基に置換された化合物を得ることができる。
 また、例えば、アセトン、THF、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非プロトン性溶媒に、水酸基を有する前記化合物を溶解又は懸濁させる。続いて、エチルクロロメチルエーテル等のアルキルハライド又はブロモ酢酸メチルアダマンチル等のハロカルボン酸アルキルエステルを加え、炭酸カリウム等のアルカリ触媒の存在下、常圧で、20~110℃、6~72時間反応させる。反応液を塩酸等の酸で中和し、蒸留水に加え白色固体を析出させた後、分離した白色固体を蒸留水で洗浄し、乾燥することにより、水酸基の水素原子が酸解離性基に置換された化合物を得ることができる。
 なお、酸解離性基を導入するタイミングについては、ナフトール類とケトン類との縮合反応後のみならず、縮合反応の前段階でもよい。また、後述する樹脂の製造を行ったのちに行ってもよい。
 本実施形態において、酸解離性基とは、酸の存在下で開裂して、アルカリ可溶性基等の溶解性を変化させる官能基を生じる特性基をいう。アルカリ可溶性基としては、フェノール性水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基、ヘキサフルオロイソプロパノール基等が挙げられ、フェノール性水酸基及びカルボキシル基が好ましく、フェノール性水酸基が特に好ましい。前記酸解離性基は、更に高感度・高解像度なパターン形成を可能にするために、酸の存在下で連鎖的に開裂反応を起こす性質を有することが好ましい。
[式(1)で表される化合物を構成単位として含む樹脂]
 前記式(1)で表される化合物は、リソグラフィー用膜形成や光学部品形成に用いられる組成物(以下、単に「組成物」ともいう。)中で、そのまま使用することができる。また、前記式(1)で表される化合物を構成単位として含む樹脂を使用することもできる。樹脂は、例えば、前記式(1)で表される化合物と架橋反応性のある化合物とを反応させて得られる。
 前記式(1)で表される化合物を構成単位として含む樹脂としては、例えば、以下の式(5)で表される構造を有するものが挙げられる。すなわち、本実施形態における組成物は、下記式(5)で表される構造を有する樹脂を含有するものであってもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000140
(式(5)中、
 R、R、A、R、X、及びNは、式(1)で定義されるとおりであり、
 mは、各々独立して0~8の整数であり、
 Lは、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~30のアルキレン基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数6~30のアリーレン基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシレン基、又は単結合であり、前記アルキレン基、前記アリーレン基、及び前記アルコキシレン基は、エーテル結合、チオエーテル結合、ケトン結合又はエステル結合を含んでいてもよく、
 ここで、A、R、R、R、X、及びLから選ばれる少なくとも1つは硫黄原子を含み、
 Rの少なくとも1つは、チオール基、水酸基、又はチオール基若しくは水酸基の水素原子が酸架橋性基若しくは酸解離性基で置換された基を含む。)
 アルキレン基、アリーレン基、及びアルコキシレン基に対する置換基としては、それぞれ、上記のとおり、アルキル基、アリール基、及びアルコキシ基に対する置換基として例示したものを挙げることができる。
[式(3)で表される化合物を構成単位として含む樹脂]
 前記式(3)で表される化合物は、リソグラフィー用膜形成組成物中で、そのまま使用することができる。また、前記式(3)で表される化合物を構成単位として含む樹脂を使用することもできる。例えば、前記式(3)で表される化合物と架橋反応性のある化合物とを反応させて得られる樹脂を使用することもできる。
 前記式(3)で表される化合物を構成単位として含む樹脂としては、例えば、以下の式(6)に表される構造を有するものが挙げられる。すなわち、本実施形態のリソグラフィー用膜形成組成物は、下記式(6)で表される構造を有する樹脂を含有するものであってもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000141
 式(6)中、Lは、置換基を有していてもよい炭素数1~30の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基又は単結合である。R、R、R~R、m~m、p~p、及びnは前記式(3)におけるものと同義であり、但し、m~mは同時に0となることはなく、R~Rの少なくとも1つはチオール基である。
[式(4)で表される化合物を構成単位として含む樹脂]
 前記式(4)で表される化合物は、リソグラフィー用膜形成組成物中で、そのまま使用することができる。また、前記式(4)で表される化合物を構成単位として含む樹脂を使用することもできる。例えば、前記式(4)で表される化合物と架橋反応性のある化合物とを反応させて得られる樹脂を使用することもできる。
 前記式(4)で表される化合物を構成単位として含む樹脂としては、例えば、以下の式(7)に表される構造を有するものが挙げられる。すなわち、本実施形態のリソグラフィー用膜形成組成物は、下記式(7)で表される構造を有する樹脂を含有するものであってもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000142
 式(7)中、Lは、置換基を有していてもよい炭素数1~30の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基又は単結合である。
 R0A、R1A、R2A、m2A、n、q及びXは前記式(4)におけるものと同義であり、
 nが2以上の整数の場合、n個の[ ]内の構造式は同一であっても異なっていてもよい。
 但し、R2Aの少なくとも1つはチオール基である。
[本実施形態の化合物を構成単位として含む樹脂の製造方法]
 本実施形態における樹脂は、本実施形態の化合物を、架橋反応性のある化合物と反応させることにより得られる。架橋反応性のある化合物としては、本実施形態の化合物をオリゴマー化又はポリマー化し得るものである限り、公知のものを特に制限なく使用することができる。その具体例としては、例えば、アルデヒド、ケトン、カルボン酸、カルボン酸ハライド、ハロゲン含有化合物、アミノ化合物、イミノ化合物、イソシアネート、不飽和炭化水素基含有化合物等が挙げられるが、これらに特に限定されない。
 本実施形態の樹脂の具体例としては、例えば、上記式本実施形態の化合物と、架橋反応性のある化合物であるアルデヒド及び/又はケトンとの縮合反応等によってノボラック化した樹脂が挙げられる。
 ここで、本実施形態の化合物をノボラック化する際に用いるアルデヒドとしては、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、フェニルプロピルアルデヒド、ヒドロキシベンズアルデヒド、クロロベンズアルデヒド、ニトロベンズアルデヒド、メチルベンズアルデヒド、エチルベンズアルデヒド、ブチルベンズアルデヒド、ビフェニルアルデヒド、ナフトアルデヒド、アントラセンカルボアルデヒド、フェナントレンカルボアルデヒド、ピレンカルボアルデヒド、フルフラール、メチルチオベンズアルデヒド、チオフェンカルボキシアルデヒド、メチルチオチオフェンカルボキシアルデヒド、ホルミルテトラチアフルバレン、ベンゾチオフェンカルボキシアルデヒド等が挙げられるが、これらに特に限定されない。屈折率を向上させる観点から硫黄原子の導入した、メチルチオベンズアルデヒド、チオフェンカルボキシアルデヒド、メチルチオチオフェンカルボキシアルデヒド、ホルミルテトラチアフルバレン、ベンゾチオフェンカルボキシアルデヒドが好ましい。ケトンとしては、前記ケトン類が挙げられる。屈折率を向上させる観点から硫黄原子の導入した、メルカプト安息香酸、メチルチオアセトフェノン、アセチルチオフェン、アセチルベンゾチオフェンがさらに好ましい。これらの中でも、生産性の観点からホルムアルデヒドが好ましい。
 なお、これらのアルデヒド及び/又はケトン類は、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。また、上記アルデヒド及び/又はケトン類の使用量は、特に限定されないが、本実施形態の化合物1モルに対して、0.2~5モルであることが好ましく、より好ましくは0.5~2モルである。
 本実施形態の化合物とアルデヒド及び/又はケトンとの縮合反応においては、酸触媒を用いることもできる。ここで使用する酸触媒については、公知のものから適宜選択して用いることができ、特に限定されない。このような酸触媒としては、無機酸有機酸、ルイス酸、固体酸等が広く知られており、例えば、塩酸、硫酸、リン酸、臭化水素酸、フッ酸等の無機酸;シュウ酸、マロン酸、こはく酸、アジピン酸、セバシン酸、クエン酸、フマル酸、マレイン酸、蟻酸、p-トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、ナフタレンジスルホン酸等の有機酸;塩化亜鉛、塩化アルミニウム、塩化鉄、三フッ化ホウ素等のルイス酸、或いはケイタングステン酸、リンタングステン酸、ケイモリブデン酸又はリンモリブデン酸等の固体酸等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらの中でも、製造上の観点から、有機酸及び固体酸が好ましく、入手の容易さや取り扱い易さ等の製造上の観点から、塩酸又は硫酸が好ましい。なお、酸触媒については、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。
 また、酸触媒の使用量は、使用する原料及び触媒の種類、さらには反応条件等に応じて適宜設定でき、特に限定されないが、反応原料100質量部に対して、0.01~100質量部であることが好ましい。但し、インデン、ヒドロキシインデン、ベンゾフラン、ヒドロキシアントラセン、アセナフチレン、ビフェニル、ビスフェノール、トリスフェノール、ジシクロペンタジエン、テトラヒドロインデン、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、リモネン等の非共役二重結合を有する化合物との共重合反応の場合は、必ずしもアルデヒド類は必要ない。
 本実施形態の化合物とアルデヒド及び/又はケトンとの縮合反応においては、反応溶媒を用いることもできる。この重縮合における反応溶媒としては、公知のものの中から適宜選択して用いることができ、特に限定されないが、例えば、水、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、テトラヒドロフラン、ジオキサン又はこれらの混合溶媒等が挙げられる。なお、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。
 また、これらの溶媒の使用量は、使用する原料及び触媒の種類、さらには反応条件等に応じて適宜設定でき、特に限定されないが、反応原料100質量部に対して0~2000質量部の範囲であることが好ましい。さらに、反応温度は、反応原料の反応性に応じて適宜選択することができ、特に限定されないが、通常10~200℃の範囲である。なお、反応方法は、公知の手法を適宜選択して用いることができ、特に限定されないが、本実施形態の化合物、アルデヒド及び/又はケトン類、並びに触媒を一括で仕込む方法や、本実施形態の化合物やアルデヒド及び/又はケトン類を触媒存在下で滴下していく方法が挙げられる。
 重縮合反応終了後、得られた樹脂の単離は、常法に従って行うことができ、特に限定されない。例えば、系内に存在する未反応原料や触媒等を除去するために、反応釜の温度を130~230℃にまで上昇させ、1~50mmHg程度で揮発分を除去する等の一般的手法を採ることにより、目的物であるノボラック化した樹脂を単離することができる。
 ここで、本実施形態の樹脂は、本実施形態の化合物の単独重合体であってもよいが、他のフェノール類との共重合体であってもよい。ここで共重合可能なフェノール類としては、例えば、フェノール、クレゾール、ジメチルフェノール、トリメチルフェノール、ブチルフェノール、フェニルフェノール、ジフェニルフェノール、ナフチルフェノール、レゾルシノール、メチルレゾルシノール、カテコール、ブチルカテコール、メトキシフェノール、メトキシフェノール、プロピルフェノール、ピロガロール、チモール、ビフェノール等が挙げられるが、これらに特に限定されない。
 また、本実施形態の樹脂は、上述した他のフェノール類以外に、重合可能なモノマーと共重合させたものであってもよい。かかる共重合モノマーとしては、例えば、ナフトール、メチルナフトール、メトキシナフトール、ジヒドロキシナフタレン、ナフタレントリオール、インデン、ヒドロキシインデン、ベンゾフラン、ヒドロキシアントラセン、アセナフチレン、ビフェニル、ビスフェノール、トリスフェノール、ジシクロペンタジエン、テトラヒドロインデン、4-ビニルシクロヘキセン、ノルボルナジエン、ビニルノルボルナエン、ピネン、リモネン等が挙げられるが、これらに特に限定されない。なお、本実施形態の樹脂は、本実施形態の化合物と上述したフェノール類との2元以上の(例えば、2~4元系)共重合体であっても、本実施形態の化合物と上述した共重合モノマーとの2元以上(例えば、2~4元系)共重合体であっても、本実施形態の化合物と上述したフェノール類と上述した共重合モノマーとの3元以上の(例えば、3~4元系)共重合体であっても構わない。
 なお、本実施形態の樹脂の分子量は、特に限定されないが、ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)が500~30,000であることが好ましく、より好ましくは750~20,000である。また、架橋効率を高めるとともにベーク中の揮発成分を抑制する観点から、本実施形態の樹脂の分散度(重量平均分子量Mw/数平均分子量Mn)が1~7の範囲内であることが好ましい。なお、上記Mw及びMnは、後述する実施例に記載の方法により求めることができる。
 本実施形態の樹脂は、湿式プロセスの適用がより容易になる等の観点から、溶媒に対する溶解性が高いものであることが好ましい。より具体的には、樹脂は、1-メトキシ-2-プロパノール(PGME)及び/又は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)を溶媒とする場合、当該溶媒に対する溶解度が10質量%以上であることが好ましい。ここで、PGME及び/又はPGMEAに対する溶解度は、「樹脂の質量÷(樹脂の質量+溶媒の質量)×100(質量%)」と定義される。例えば、前記樹脂10gがPGMEA90gに対して溶解する場合は、前記樹脂のPGMEAに対する溶解度は、「10質量%以上」となり、溶解しない場合は、「10質量%未満」となる。
 上記式(5)で表される樹脂は、有機溶媒への溶解性の観点から、下記式(5-1)で表される化合物であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000143
 式(5-1)中、
 R、R、A、X、及びNは、式(1)で定義されるとおりであり、
 R3A及びR4Aは、式(1-1)で定義されるとおりであり、
 Lは、式(5)で定義されるとおりであり、
 ここで、A、R、R、R3A、R4A、X、及びLから選ばれる少なくとも1つは硫黄原子を含み、
 m6Aは、各々独立して0~5の整数であり、
 m7Aは、各々独立して0~5の整数である。
[化合物及び/又は樹脂の精製方法]
 本実施形態における化合物及び/又は樹脂の精製方法は、本実施形態の化合物又は樹脂を、溶媒に溶解させて溶液(S)を得る工程と、得られた溶液(S)と酸性の水溶液とを接触させて、前記化合物及び/又は前記樹脂中の不純物を抽出する工程(第一抽出工程)とを含み、前記溶液(S)を得る工程で用いる溶媒が、水と任意に混和しない溶媒を含む。
 第一抽出工程において、上記樹脂は、本実施形態の化合物と架橋反応性のある化合物との反応によって得られる樹脂であることが好ましい。本実施形態の精製方法によれば、上述した特定の構造を有する化合物又は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、本実施形態の精製方法においては、前記化合物及び/又は前記樹脂を、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、前記溶液(S)に含まれる金属分を水相に移行させた後、有機相と水相とを分離して金属含有量の低減された化合物及び/又は樹脂を得ることができる。
 本実施形態の精製方法で使用する化合物及び/又は樹脂は、単独で用いてもよく、2種以上混合して用いることもできる。また、前記化合物や樹脂は、各種界面活性剤、各種酸架橋剤、各種酸発生剤、各種安定剤等を含有していてもよい。
 本実施形態の精製方法において使用される水と任意に混和しない溶媒としては、特に限定されないが、半導体製造プロセスに安全に適用できる有機溶媒が好ましく、具体的には、室温下における水への溶解度が30%未満、より好ましくは20%未満、さらに好ましくは10%未満である有機溶媒である。当該有機溶媒の使用量は、使用する化合物と樹脂の合計量に対して、1~100質量倍であることが好ましい。
 水と任意に混和しない溶媒の具体例としては、例えば、国際公開WO2015/080240号に記載されているものが挙げられる。これらの中でも、トルエン、2-ヘプタノン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチルイソブチルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、酢酸エチルが好ましく、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートがより好ましく、メチルイソブチルケトン、酢酸エチルがよりさらに好ましい。メチルイソブチルケトン、酢酸エチル等は、上記化合物及び該化合物を構成成分として含む樹脂の飽和溶解度が比較的高く、沸点が比較的低いことから、工業的に溶媒を留去する場合や乾燥により除去する工程での負荷を低減することが可能となる。これらの溶媒はそれぞれ単独で用いることもできるし、また2種以上を混合して用いることもできる。
 本実施形態の精製方法において使用される酸性水溶液としては、一般に知られる有機系化合物若しくは無機系化合物を水に溶解させた水溶液の中から適宜選択される。例えば、国際公開WO2015/080240号に記載されているものが挙げられる。これらの酸性水溶液は、それぞれ単独で用いることもできるし、また2種以上を組み合わせて用いることもできる。これらの酸性水溶液の中でも、塩酸、硫酸、硝酸及びリン酸からなる群より選ばれる1種以上の鉱酸水溶液、又は、酢酸、プロピオン酸、蓚酸、マロン酸、コハク酸、フマル酸、マレイン酸、酒石酸、クエン酸、メタンスルホン酸、フェノールスルホン酸、p-トルエンスルホン酸及びトリフルオロ酢酸からなる群より選ばれる1種以上の有機酸水溶液であることが好ましく、硫酸、硝酸、及び酢酸、蓚酸、酒石酸、クエン酸等のカルボン酸の水溶液がより好ましく、硫酸、蓚酸、酒石酸、クエン酸の水溶液がさらに好ましく、蓚酸の水溶液がよりさらに好ましい。蓚酸、酒石酸、クエン酸等の多価カルボン酸は、金属イオンに配位し、キレート効果が生じるために、より効果的に金属を除去できる傾向にあるものと考えられる。また、ここで用いる水は、本実施の形態の精製方法の目的に沿って、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。
 本実施形態の精製方法において使用する酸性水溶液のpHは、特に限定されないが、上記化合物や樹脂への影響を考慮して、調整されることが好ましい。酸性水溶液のpHは、通常0~5程度であり、好ましくはpH0~3程度である。
 本実施形態の精製方法において使用する酸性水溶液の使用量は特に限定されないが、金属除去のための抽出回数を低減する観点、及び全体の液量を考慮して操作性を確保する観点から、調整されることが好ましい。上記観点から、酸性水溶液の使用量は、前記溶液(S)100質量%に対して、好ましくは10~200質量%であり、より好ましくは20~100質量%である。
 本実施形態の精製方法においては、前記酸性水溶液と、前記溶液(S)とを接触させることにより、溶液(S)中の前記化合物又は前記樹脂から金属分を抽出することができる。
 本実施形態の精製方法において、前記溶液(S)が、水と任意に混和する有機溶媒をさらに含むことが好ましい。溶液(S)が水と任意に混和する有機溶媒を含む場合、前記化合物及び/又は樹脂の仕込み量を増加させることができ、また、分液性が向上し、高い釜効率で精製を行うことができる傾向にある。水と任意に混和する有機溶媒を加える方法は特に限定されず、例えば、予め有機溶媒を含む溶液に加える方法、予め水又は酸性水溶液に加える方法、有機溶媒を含む溶液と水又は酸性水溶液とを接触させた後に加える方法のいずれでもよい。これらの中でも、操作の作業性や仕込み量の管理のし易さの観点から、予め有機溶媒を含む溶液に加える方法が好ましい。
 本実施形態の精製方法において使用される水と任意に混和する有機溶媒としては、特に限定されないが、半導体製造プロセスに安全に適用できる有機溶媒が好ましい。水と任意に混和する有機溶媒の使用量は、溶液相と水相とが分離する範囲であれば特に限定されないが、使用する化合物と樹脂の合計量に対して、0.1~100質量倍であることが好ましく、0.1~50質量倍であることがより好ましく、0.1~20質量倍であることがさらに好ましい。
 本実施形態の精製方法において使用される水と任意に混和する有機溶媒の具体例としては、例えば、国際公開WO2015/080240号に記載されているものが挙げられる。これらの中でも、N-メチルピロリドン、プロピレングリコールモノメチルエーテル等が好ましく、N-メチルピロリドン、プロピレングリコールモノメチルエーテルがより好ましい。これらの溶媒はそれぞれ単独で用いることもできるし、2種以上を混合して用いることもできる。
 抽出処理を行う際の温度は通常、20~90℃であり、好ましくは30~80℃の範囲である。抽出操作は、例えば、撹拌等により、よく混合させた後、静置することにより行われる。これにより、溶液(S)中に含まれていた金属分が水相に移行する。また、本操作により、溶液の酸性度が低下し、化合物及び/又は樹脂の変質を抑制することができる。
 前記混合溶液は静置により、化合物及び/又は樹脂と有機溶媒とを含む溶液相と、水相とに分離するので、デカンテーション等により、溶液相を回収する。静置する時間は特に限定されないが、有機溶媒を含む溶液相と水相との分離をより良好にする観点から、当該静置する時間を調整することが好ましい。通常、静置する時間は1分以上であり、好ましくは10分以上であり、より好ましくは30分以上である。また、抽出処理は1回だけでも構わないが、混合、静置、分離という操作を複数回繰り返して行うことも有効である。
 本実施形態の精製方法においては、前記第一抽出工程後、前記化合物又は前記樹脂を含む溶液相を、さらに水に接触させて、前記化合物又は前記樹脂中の不純物を抽出する工程(第二抽出工程)を含むことが好ましい。具体的には、例えば、酸性の水溶液を用いて上記第一抽出工程を行った後に、回収された化合物及び/又は樹脂と有機溶媒とを含む溶液相を、さらに水による抽出処理に供することが好ましい。この水による抽出処理は、特に限定されないが、例えば、前記溶液相と水とを、撹拌等により、よく混合させた後、得られた混合溶液を静置することにより行うことができる。当該静置後の混合溶液は、化合物及び/又は樹脂と有機溶媒とを含む溶液相と水相とに分離するので、デカンテーション等により溶液相を回収することができる。
 また、ここで用いる水は、本実施の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回だけでも構わないが、混合、静置、分離という操作を複数回繰り返して行うことも有効である。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、先の酸性水溶液との接触処理の場合と同様で構わない。
 こうして得られた化合物及び/又は樹脂と溶媒とを含む溶液に混入しうる水分については、減圧蒸留等の操作を施すことにより容易に除去できる。また、必要により前記溶液に溶媒を加え、化合物及び/又は樹脂の濃度を任意の濃度に調整することができる。
 得られた化合物及び/又は樹脂と溶媒とを含む溶液から、化合物及び/又は樹脂を単離する方法は、特に限定されず、減圧除去、再沈殿による分離、及びそれらの組み合わせ等、公知の方法で行うことができる。必要に応じて、濃縮操作、ろ過操作、遠心分離操作、乾燥操作等の公知の処理を行うことができる。
[リソグラフィー用膜形成組成物]
 本実施形態におけるリソグラフィー用膜形成組成物は、本実施形態の化合物及び/又は樹脂を含有する。
[化学増幅型レジスト用途向けリソグラフィー用膜形成組成物]
 本実施形態における化学増幅型レジスト用途向けリソグラフィー用膜形成組成物(以下、「レジスト組成物」ともいう。)は、本実施形態の化合物及び/又は樹脂をレジスト基材として含有する。
 また、本実施形態におけるレジスト組成物は、溶媒を含有することが好ましい。溶媒としては、特に限定されないが、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ-n-プロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ-n-ブチルエーテルアセテート等のエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;エチ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エチルエーテル等のエチレングリコールモノアルキルエーテル類;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ-n-プロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ-n-ブチルエーテルアセテート等のプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、プロピレングリコールモノエチルエーテル等のプロピレングリコールモノアルキルエーテル類;乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n-プロピル、乳酸n-ブチル、乳酸n-アミル等の乳酸エステル類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n-プロピル、酢酸n-ブチル、酢酸n-アミル、酢酸n-ヘキシル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル等の脂肪族カルボン酸エステル類;3-メトキシプロピオン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-エ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、3-メトキシ-2-メチルプロピオン酸メチル、3-メトキシブチルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、3-メトキシ-3-メチルプロピオン酸ブチル、3-メトキシ-3-メチル酪酸ブチル、アセト酢酸メチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル等の他のエステル類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;2-ヘプタノン、3-ヘプタノン、4-ヘプタノン、シクロペンタノン(CPN)、シクロヘキサノン(CHN)等のケトン類;N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチルアセトアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン等のアミド類;γ-ラクトン等のラクトン類等を挙げることができる。これらの溶媒は、単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
 本実施形態で使用される溶媒は、安全溶媒であることが好ましく、より好ましくは、PGMEA、PGME、CHN、CPN、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から選ばれる少なくとも1種であり、さらに好ましくはPGMEA、PGME及びCHNから選ばれる少なくとも一種である。
 本実施形態において、固形成分及び溶媒の量は、特に限定されないが、固形成分及び溶媒の合計質量100質量%に対して、固形成分1~80質量%及び溶媒20~99質量%であることが好ましく、より好ましくは固形成分1~50質量%及び溶媒50~99質量%、さらに好ましくは固形成分2~40質量%及び溶媒60~98質量%であり、特に好ましくは固形成分2~10質量%及び溶媒90~98質量%である。
 本実施形態のレジスト組成物は、他の固形成分として、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)からなる群より選ばれる少なくとも一種を含有してもよい。なお、本明細書において「固形成分」とは溶媒以外の成分をいう。
 ここで、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)については公知のものが使用でき、特に限定されないが、例えば、国際公開第2013/024778号に記載されているものが好ましい。
 また、酸架橋剤(G)としては、チオール基と反応する化合物を含有することも好ましく、チオール基と反応する化合物は特に限定されないが、例えば、エポキシ基含有化合物、エピスルフィド基含有化合物およびイソシアナート基含有化合物を挙げることができる。これら化合物は、単独または2種以上を混合して使用することができる。
 エポキシ基含有化合物としては、限定されないが、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂及び脂環式エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、含複素環エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールF型エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂及びスピロ環含有エポキシ樹脂等を用いることができる。
 エピスルフィド基含有化合物はエポキシ化合物の酸素原子を硫黄原子に置換したものであり、例えば上記で記載したエポキシ化合物と硫化剤であるチオシアン酸塩やチオ尿素などと反応させることで得ることができる。
 イソシアネート基含有化合物としては、一般的にポリウレタン又はポリイソシアヌレート等に使用されている化合物が使用できる。このようなポリイソシアネートとしては、限定されないが、例えば、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、脂環式ポリイソシアネート、及びこれらの変性物、イソシアネート基末端プレポリマー等が挙げられる。
[各成分の配合割合]
 本実施形態のレジスト組成物において、レジスト基材として用いる化合物及び/又は樹脂の含有量は、特に限定されないが、固形成分の全質量(レジスト基材、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)等の任意に使用される成分を含む固形成分の総和、以下同様。)の1~100%であることが好ましく、より好ましくは50~99.4質量%、さらに好ましくは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。レジスト基材として用いる化合物及び/又は樹脂の含有量が上記範囲である場合、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。
 なお、レジスト基材として化合物と樹脂の両方を含有する場合、前記含有量は、両成分の合計量である。
[その他の成分(F)]
 本実施形態におけるレジスト組成物には、本発明の目的を阻害しない範囲で、必要に応じて、レジスト基材、酸発生剤(C)、酸架橋剤(G)及び酸拡散制御剤(E)以外の成分として、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、熱及び/又は光硬化触媒、重合禁止剤、難燃剤、充填剤、カップリング剤、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、染料、顔料、増粘剤、滑剤、消泡剤、レベリング剤、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、本明細書において、その他の成分(F)を任意成分(F)ということがある。
 本実施形態のレジスト組成物において、レジスト基材(以下、「成分(A)」ともいう。)、酸発生剤(C)、酸架橋剤(G)、酸拡散制御剤(E)、任意成分(F)の含有量(成分(A)/酸発生剤(C)/酸架橋剤(G)/酸拡散制御剤(E)/任意成分(F))は、固形物基準の質量%で、
 好ましくは1~100/0~49/0~49/0~49/0~99、
 より好ましくは50~99.4/0.001~49/0.5~49/0.001~49/0~49、
 さらに好ましくは55~90/1~40/0.5~40/0.01~10/0~5、
 さらに好ましくは60~80/3~30/1~30/0.01~5/0~1、
 特に好ましくは60~70/10~25/2~20/0.01~3/0、である。
 各成分の配合割合は、その総和が100質量%になるように各範囲から選ばれる。各成分の配合割合が上記範囲である場合、感度、解像度、現像性等の性能に優れる傾向にある。
 本実施形態のレジスト組成物は、通常は、使用時に各成分を溶媒に溶解して均一溶液とし、その後、必要に応じて、例えば、孔径0.2μm程度のフィルター等でろ過することにより調製される。
 本実施形態のレジスト組成物は、本発明の目的を阻害しない範囲で、本実施形態の樹脂以外のその他の樹脂を含むことができる。その他の樹脂としては、特に限定されず、例えば、ノボラック樹脂、ポリビニルフェノール類、ポリアクリル酸、エポキシ樹脂、ポリビニルアルコール、スチレン-無水マレイン酸樹脂、及びアクリル酸、ビニルアルコール、ビニルフェノール、又はマレイミド化合物を単量体単位として含む重合体あるいはこれらの誘導体等が挙げられる。その他の樹脂の含有量は、特に限定されず、使用する成分(A)の種類に応じて適宜調節されるが、成分(A)100質量部に対して、30質量部以下であることが好ましく、より好ましくは10質量部以下、さらに好ましくは5質量部以下、特に好ましくは0質量部である。
[レジスト組成物の物性等]
 本実施形態のレジスト組成物を用いて、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、本実施形態のレジスト組成物は、一般的な半導体製造プロセスに適用することができる。本実施形態の化合物及び/又は樹脂の種類及び/又は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。
 ポジ型レジストパターンの場合、本実施形態のレジスト組成物をスピンコートして形成したアモルファス膜の23℃における現像液に対する溶解速度は、5Å/sec以下であることが好ましく、0.05~5Å/secであることがより好ましく、0.0005~5Å/secであることがさらに好ましい。溶解速度が5Å/sec以下である場合、現像液に不溶で、レジストとすることが容易となる傾向にある。また、溶解速度が0.0005Å/sec以上である場合、解像性が向上する場合がある。これは、本実施形態の化合物及び/又は樹脂の露光前後の溶解性の変化により、現像液に溶解する露光部と、現像液に溶解しない未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もみられる。
 ネガ型レジストパターンの場合、本実施形態のレジスト組成物をスピンコートして形成したアモルファス膜の23℃における現像液に対する溶解速度は、10Å/sec以上であることが好ましい。溶解速度が10Å/sec以上である場合、現像液に易溶で、レジストに好適である。また、溶解速度が10Å/sec以上である場合、解像性が向上する場合もある。これは、本実施形態の化合物及び/又は樹脂のミクロの表面部位が溶解し、LERを低減するためと推測される。またディフェクトの低減効果もみられる。
 前記溶解速度は、23℃にて、アモルファス膜を所定時間現像液に浸漬させ、その浸漬前後の膜厚を、目視、エリプソメーター又はQCM法等の公知の方法によって測定して決定することができる。
 ポジ型レジストパターンの場合、本実施形態のレジスト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露光した部分の23℃における現像液に対する溶解速度は、10Å/sec以上であることが好ましい。溶解速度が10Å/sec以上である場合、現像液に易溶で、レジストに好適である。また、溶解速度が10Å/sec以上である場合、解像性が向上する場合もある。これは、本実施形態の化合物及び/又は樹脂のミクロの表面部位が溶解し、LERを低減するためと推測される。またディフェクトの低減効果もみられる。
 ネガ型レジストパターンの場合、本実施形態のレジスト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以下であることが好ましく、0.05~5Å/secであることがより好ましく、0.0005~5Å/secであることがさらに好ましい。溶解速度が5Å/sec以下である場合、現像液に不溶で、レジストとすることが容易となる傾向にある。また、溶解速度が0.0005Å/sec以上である場合、解像性が向上する場合もある。これは、本実施形態の化合物及び/又は樹脂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ためと推測される。またLERの低減、ディフェクトの低減効果もみられる。
[非化学増幅型レジスト用途向けリソグラフィー用膜形成組成物]
 本実施形態の非化学増幅型レジスト用途向けリソグラフィー用膜形成組成物(以下、「感放射線性組成物」ともいう。)に含有させる成分(A)は、後述するジアゾナフトキノン光活性化合物(B)と併用し、g線、h線、i線、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、極端紫外線、電子線又はX線を照射することにより、現像液に易溶な化合物となるポジ型レジスト用基材として有用である。g線、h線、i線、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、極端紫外線、電子線又はX線により、成分(A)の性質は大きくは変化しないが、現像液に難溶なジアゾナフトキノン光活性化合物(B)が易溶な化合物に変化するため、現像工程によってレジストパターンを作ることが可能となる。
 本実施形態の感放射線性組成物に含有させる成分(A)は、比較的低分子量の化合物であることから、得られるレジストパターンのラフネスは非常に小さい。また、前記式(1)中、R、A、R、Rからなる群より選択される少なくとも1つがヨウ素原子を含む基であることが好ましい。本実施形態の感放射線性組成物が、ヨウ素原子を含む成分(A)を含有すると、電子線、極端紫外線(EUV)、X線等の放射線に対する吸収能が増加し、その結果、感度が向上する。
 本実施形態の感放射線性組成物に含有させる成分(A)のガラス転移温度は、好ましくは100℃以上、より好ましくは120℃以上、さらに好ましくは140℃以上、特に好ましくは150℃以上である。成分(A)のガラス転移温度の上限値は、特に限定されないが、例えば、400℃である。成分(A)のガラス転移温度が上記範囲内であることにより、半導体リソグラフィープロセスにおいて、パターン形状を維持しうる耐熱性を有し、高解像度等の性能が向上する傾向にある。
 本実施形態の感放射線性組成物に含有させる成分(A)のガラス転移温度の示差走査熱量分析により求めた結晶化発熱量は、好ましくは20J/g未満である。また、(結晶化温度)-(ガラス転移温度)は、好ましくは70℃以上、より好ましくは80℃以上、さらに好ましくは100℃以上、特に好ましくは130℃以上である。結晶化発熱量が20J/g未満、又は(結晶化温度)-(ガラス転移温度)が上記範囲内であると、感放射線性組成物をスピンコートすることによりアモルファス膜を形成しやすく、かつレジストに必要な成膜性が長期に渡り保持でき、解像性を向上することができる傾向にある。
 本実施形態において、前記結晶化発熱量、結晶化温度及びガラス転移温度は、島津製作所製DSC/TA-50WSを用いた示差走査熱量分析により求めることができる。試料約10mgをアルミニウム製非密封容器に入れ、窒素ガス気流中(50mL/分)昇温速度20℃/分で融点以上まで昇温する。急冷後、再び窒素ガス気流中(30mL/分)昇温速度20℃/分で融点以上まで昇温する。さらに急冷後、再び窒素ガス気流中(30mL/分)昇温速度20℃/分で400℃まで昇温する。ステップ状に変化したベースラインの段差の中点(比熱が半分に変化したところ)の温度をガラス転移温度(Tg)、その後に現れる発熱ピークの温度を結晶化温度とする。発熱ピークとベースラインに囲まれた領域の面積から発熱量を求め、結晶化発熱量とする。
 本実施形態の感放射線性組成物に含有させる成分(A)は、常圧下、100℃以下、好ましくは120℃以下、より好ましくは130℃以下、さらに好ましくは140℃以下、特に好ましくは150℃以下において、昇華性が低いことが好ましい。昇華性が低いとは、熱重量分析において、所定温度で10分保持した際の重量減少が10%以下、好ましくは5%以下、より好ましくは3%以下、さらに好ましくは1%以下、特に好ましくは0.1%以下であることを示す。昇華性が低いことにより、露光時のアウトガスによる露光装置の汚染を防止することができる。また低ラフネスで良好なパターン形状を得ることができる。
 本実施形態の感放射線性組成物に含有させる成分(A)は、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)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、シクロヘキサノン(CHN)、シクロペンタノン(CPN)、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からなる群から選ばれ、かつ、成分(A)に対して最も高い溶解能を示す溶媒に、23℃で、好ましくは1質量%以上、より好ましくは5質量%以上、さらに好ましくは10質量%以上溶解する。特に好ましくは、PGMEA、PGME、CHNからなる群から選ばれ、かつ、成分(A)に対して最も高い溶解能を示す溶媒に、23℃で、20質量%以上、特に好ましくはPGMEAに対して、23℃で、20質量%以上溶解する。上記条件を満たしていることにより、実生産における半導体製造工程での使用が容易となる。
[ジアゾナフトキノン光活性化合物(B)]
 本実施形態の感放射線性組成物に含有させ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制限なく、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。
 成分(B)としては、ナフトキノンジアジドスルホン酸クロライドやベンゾキノンジアジドスルホン酸クロライド等と、これら酸クロライドと縮合反応可能な官能基を有する低分子化合物又は高分子化合物とを反応させることによって得られた化合物が好ましいものである。ここで、酸クロライドと縮合可能な官能基としては、特に限定されず、例えば、水酸基、アミノ基等が挙げられるが、特に水酸基が好適である。水酸基を含む酸クロライドと縮合可能な化合物としては、特に限定されず、例えば、ハイドロキノン、レゾルシン、2、4-ジヒドロキシベンゾフェノン、2、3、4-トリヒドロキシベンゾフェノン、2、4、6-トリヒドロキシベンゾフェノン、2、4、4’-トリヒドロキシベンゾフェノン、2、3、4、4’-テトラヒドロキシベンゾフェノン、2、2’、4、4’-テトラヒドロキシベンゾフェノン、2、2’、3、4、6’-ペンタヒドロキシベンゾフェノン等のヒドロキシベンゾフェノン類;ビス(2、4-ジヒドロキシフェニル)メタン、ビス(2、3、4-トリヒドロキシフェニル)メタン、ビス(2、4-ジヒドロキシフェニル)プロパン等のヒドロキシフェニルアルカン類;4、4’、3”、4”-テトラヒドロキシ-3、5、3’、5’-テトラメチルトリフェニルメタン、4、4’、2”、3”、4”-ペンタヒドロキシ-3、5、3’、5’-テトラメチルトリフェニルメタン等のヒドロキシトリフェニルメタン類等を挙げることができる。
 また、ナフトキノンジアジドスルホン酸クロライドやベンゾキノンジアジドスルホン酸クロライド等の酸クロライドとしては、例えば、1、2-ナフトキノンジアジド-5-スルフォニルクロライド、1、2-ナフトキノンジアジド-4-スルフォニルクロライド等が好ましいものとして挙げられる。
 本実施形態の感放射線性組成物は、例えば、使用時に各成分を溶媒に溶解して均一溶液とし、その後、必要に応じて、例えば、孔径0.2μm程度のフィルター等でろ過することにより調製されることが好ましい。
[感放射線性組成物の特性]
 本実施形態の感放射線性組成物を用いて、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、本実施形態の感放射性組成物は、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。
 ポジ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23℃における現像液に対する溶解速度は、5Å/sec以下であることが好ましく、0.05~5Å/secであることがより好ましく、0.0005~5Å/secであることがさらに好ましい。溶解速度が5Å/sec以下である場合、現像液に不溶で、レジストとすることが容易となる傾向にある。また、溶解速度が0.0005Å/sec以上である場合、解像性が向上する場合がある。これは、本実施形態の化合物及び/又は樹脂の露光前後の溶解性の変化により、現像液に溶解する露光部と、現像液に溶解しない未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もみられる。
 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23℃における現像液に対する溶解速度は、10Å/sec以上であることが好ましい。溶解速度が10Å/sec以上である場合、現像液に易溶で、レジストに好適である。また、溶解速度が10Å/sec以上である場合、解像性が向上する場合もある。これは、本実施形態の化合物及び/又は樹脂のミクロの表面部位が溶解し、LERを低減するためと推測される。またディフェクトの低減効果もみられる。
 前記溶解速度は、23℃にて、アモルファス膜を所定時間現像液に浸漬させ、その浸漬前後の膜厚を、目視、エリプソメーター又はQCM法等の公知の方法によって測定して決定することができる。
 ポジ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、10Å/sec以上が好ましく、10~10000Å/secがより好ましく、100~1000Å/secがさらに好ましい。溶解速度が10Å/sec以上である場合、現像液に易溶で、レジストに好適である。また、溶解速度が10000Å/sec以下である場合、解像性が向上する場合もある。これは、本実施形態の化合物及び/又は樹脂のミクロの表面部位が溶解し、LERを低減するためと推測される。またディフェクトの低減効果もみられる。
 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以下であることが好ましく、0.05~5Å/secであることがより好ましく、0.0005~5Å/secであることがさらに好ましい。溶解速度が5Å/sec以下である場合、現像液に不溶で、レジストとすることが容易となる傾向にある。また、溶解速度が0.0005Å/sec以上である場合、解像性が向上する場合もある。これは、本実施形態の化合物及び/又は樹脂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ためと推測される。またLERの低減、ディフェクトの低減効果もみられる。
[各成分の配合割合]
 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)等の任意に使用される固形成分の総和、以下同様。)に対して、好ましくは1~100質量%、より好ましくは1~99質量%、さらに好ましくは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傾向にある。
 本実施形態の感放射線性組成物において、ジアゾナフトキノン光活性化合物(B)の含有量は、固形成分全重量に対して、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。本実施の形態の感放射線性組成物は、ジアゾナフトキノン光活性化合物(B)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傾向にある。
[その他の成分(D)]
 本実施形態の感放射線性組成物には、本発明の目的を阻害しない範囲で、必要に応じて、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、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、熱及び/又は光硬化触媒、重合禁止剤、難燃剤、充填剤、カップリング剤、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、染料、顔料、増粘剤、滑剤、消泡剤、レベリング剤、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、本明細書において、その他の成分(D)を任意成分(D)ということがある。
 本実施形態の感放射線性組成物において、各成分の配合割合(成分(A)/ジアゾナフトキノン光活性化合物(B)/任意成分(D))は、固形成分基準の質量%で、
 好ましくは1~99/99~1/0~98、
 より好ましくは5~95/95~5/0~49、
 さらに好ましくは10~90/90~10/0~10、
 さらにより好ましくは20~80/80~20/0~5、
 特に好ましくは25~75/75~25/0、である。
 各成分の配合割合は、その総和が100質量%になるように各範囲から選ばれる。本実施形態の感放射線性組成物の各成分の配合割合が上記範囲である場合、ラフネスに加え、感度、解像度等の性能に優れる傾向にある。
 本実施形態の感放射線性組成物は、本発明の目的を阻害しない範囲で、本実施形態以外のその他の樹脂を含んでもよい。このようなその他の樹脂としては、ノボラック樹脂、ポリビニルフェノール類、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール、スチレン-無水マレイン酸樹脂、及びアクリル酸、ビニルアルコール、又はビニルフェノールを単量体単位として含む重合体あるいはこれらの誘導体等が挙げられる。これらの樹脂の配合量は、使用する成分(A)の種類に応じて適宜調節されるが、成分(A)100質量部に対して、30質量部以下であることが好ましく、より好ましくは10質量部以下、さらに好ましくは5質量部以下、特に好ましくは0質量部である。
 また、本実施形態の感放射線性組成物は、本発明の目的を阻害しない範囲で、後述の「下層膜用途向けリソグラフィー用膜形成組成物」で例示している、酸架橋剤、架橋促進剤、ラジカル重合開始剤、酸発生剤、塩基性化合物を用いてもよい。
[レジストパターン又は絶縁膜の形成方法]
 本実施形態における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又は感放射線性組成物を用いて基板上にフォトレジスト層を形成した後、前記フォトレジスト層の所定の領域に放射線を照射し、現像を行う工程を含む。絶縁膜は、前記レジストパターンの形成方法と同様の方法で形成することができる。
 より詳しくは、上述した本実施形態のレジスト組成物又は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、形成されたレジスト膜を露光する工程と、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。
 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レジスト組成物又は感放射線性組成物を、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。従来公知の基板としては、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が挙げられる。より具体的には、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、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、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、有機反射防止膜(有機BARC)が挙げられる。基板上には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。
 次に、必要に応じて、レジスト組成物又は感放射線性組成物を塗布した基板を加熱する。加熱条件は、レジスト組成物又は感放射線性組成物の配合組成等により変わるが、20~250℃であることが好ましく、より好ましくは20~150℃である。加熱することによって、レジストの基板に対する密着性が向上する傾向にあるため好ましい。次いで、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なる群から選ばれるいずれかの放射線により、レジスト膜を所望のパターンに露光する。露光条件等は、レジスト組成物又は感放射線性組成物の配合組成等に応じて適宜選定される。本実施形態においては、露光における高精度の微細パターンを安定して形成するために、放射線照射後に加熱することが好ましい。加熱条件は、レジスト組成物又は感放射線性組成物の配合組成等により変わるが、20~250℃であることが好ましく、より好ましくは20~150℃である。
 次いで、露光されたレジスト膜を現像液で現像することにより、所定のレジストパターンを形成する。現像液としては、本実施形態の化合物又は樹脂と溶解度パラメーター(SP値)が近い溶剤を選択することが好ましい。例えば、国際公開WO2013/024778号に記載されているケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤等の極性溶剤、炭化水素系溶剤又はアルカリ水溶液を用いることができる。
 上記溶剤は、複数混合してもよいし、性能を有する範囲内で、上記以外の溶剤や水と混合し使用してもよい。但し、本発明の効果を十二分に奏するという観点からは、現像液全体としての含水率が70質量%未満であることが好ましく、50質量%未満であることがより好ましく、30質量%未満であることがさらに好ましく、10質量%未満であることがさらにより好ましく、実質的に水分を含有しないことが特に好ましい。すなわち、現像液に対する有機溶剤の含有量は、現像液の全量に対して、30質量%以上100質量%以下であることが好ましく、50質量%以上100質量%以下であることがより好ましく、70質量%以上100質量%以下であることがさらに好ましく、90質量%以上100質量%以下であることがさらにより好ましく、95質量%以上100質量%以下であることが特に好ましい。
 特に、レジストパターンの解像性やラフネス等のレジスト性能を改善するという観点から、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤から選択される少なくとも1種の溶剤を含有する現像液が好ましい。
 現像液の蒸気圧は、20℃において、5kPa以下であることが好ましく、3kPa以下であることがより好ましく、2kPa以下であることがさらに好ましい。現像液の蒸気圧が5kPa以下である場合、現像液の基板上あるいは現像カップ内での蒸発が抑制され、ウェハ面内の温度均一性が向上し、結果としてウェハ面内の寸法均一性が良化する傾向にある。
 20℃において5kPa以下の蒸気圧を有する現像液の具体例としては、例えば、国際公開WO2013/024778号に記載されているものが挙げられる。
 20℃において2kPa以下の蒸気圧を有する現像液の具体例としては、例えば、国際公開WO2013/024778号に記載されているものが挙げられる。
 現像液には、必要に応じて界面活性剤を適当量添加することができる。界面活性剤としては特に限定されないが、例えば、イオン性や非イオン性のフッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤等を用いることができる。これらのフッ素及び/又はシリコン系界面活性剤としては、例えば、特開昭62-36663号公報、特開昭61-226746号公報、特開昭61-226745号公報、特開昭62-170950号公報、特開昭63-34540号公報、特開平7-230165号公報、特開平8-62834号公報、特開平9-54432号公報、特開平9-5988号公報、米国特許第5405720号明細書、同5360692号明細書、同5529881号明細書、同5296330号明細書、同5436098号明細書、同5576143号明細書、同5294511号明細書、同5824451号明細書に記載された界面活性剤を挙げることができ、好ましくは、非イオン性の界面活性剤である。非イオン性の界面活性剤としては特に限定されないが、好ましくは、フッ素系界面活性剤又はシリコン系界面活性剤である。
 界面活性剤の使用量は、現像液の全量に対して、通常0.001~5質量%、好ましくは0.005~2質量%、さらに好ましくは0.01~0.5質量%である。
 現像方法としては、例えば、現像液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、一定速度で回転している基板上に一定速度で現像液塗出ノズルをスキャンしながら現像液を塗出し続ける方法(ダイナミックディスペンス法)等を適用することができる。パターンの現像を行なう時間としては、特に制限はないが、好ましくは10秒~90秒である。
 また、現像を行う工程の後に、他の溶媒に置換しながら、現像を停止する工程を実施してもよい。
 現像の後には、有機溶剤を含むリンス液を用いて洗浄する工程を含むことが好ましい。
 現像後のリンス工程に用いるリンス液としては、架橋により硬化したレジストパターンを溶解しなければ特に制限はなく、一般的な有機溶剤を含む溶液又は水を使用することができる。前記リンス液としては、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤から選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含有するリンス液を用いることが好ましい。より好ましくは、現像の後に、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含有するリンス液を用いて洗浄する工程を行う。さらにより好ましくは、現像の後に、アルコール系溶剤又はエステル系溶剤を含有するリンス液を用いて洗浄する工程を行う。さらにより好ましくは、現像の後に、1価アルコールを含有するリンス液を用いて洗浄する工程を行う。特に好ましくは、現像の後に、炭素数5以上の1価アルコールを含有するリンス液を用いて洗浄する工程を行う。パターンのリンスを行なう時間としては、特に制限はないが、好ましくは10秒~90秒である。
 ここで、現像後のリンス工程で用いられる1価アルコールとしては、直鎖状、分岐状、環状の1価アルコールが挙げられ、例えば、国際公開WO2013/024778号に記載されているものを用いることができる。特に好ましい炭素数5以上の1価アルコールとしては、1-ヘキサノール、2-ヘキサノール、4-メチル-2-ペンタノール、1-ペンタノール、3-メチル-1-ブタノール等が挙げられる。
 前記各成分は、複数混合してもよいし、上記以外の有機溶剤と混合し使用してもよい。
 リンス液中の含水率は、10質量%以下であることが好ましく、より好ましくは5質量%以下であり、さらに好ましくは3質量%以下である。リンス液中の含水率を10質量%以下にすることで、より良好な現像特性を得ることができる傾向にある。
 現像後に用いるリンス液の蒸気圧は、20℃において0.05kPa以上、5kPa以下であることが好ましく、0.1kPa以上、5kPa以下であることがより好ましく、0.12kPa以上、3kPa以下であることがさらに好ましい。リンス液の蒸気圧が0.05kPa以上、5kPa以下である場合、ウェハ面内の温度均一性がより向上し、さらにはリンス液の浸透に起因した膨潤がより抑制され、ウェハ面内の寸法均一性がより良化する傾向にある。
 リンス液には、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
 リンス工程においては、現像を行ったウェハを前記の有機溶剤を含むリンス液を用いて洗浄処理する。洗浄処理の方法は特に限定されないが、例えば、一定速度で回転している基板上にリンス液を塗出し続ける方法(回転塗布法)、リンス液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面にリンス液を噴霧する方法(スプレー法)等を適用することができ、中でも、回転塗布方法により洗浄処理を行い、洗浄後に基板を2000rpm~4000rpmの回転数で回転させ、リンス液を基板上から除去することが好ましい。
 レジストパターンを形成した後、エッチングすることによりパターン配線基板が得られる。エッチングの方法はプラズマガスを使用するドライエッチング及びアルカリ溶液、塩化第二銅溶液、塩化第二鉄溶液等によるウェットエッチング等公知の方法で行うことができる。
 レジストパターンを形成した後、めっきを行うこともできる。めっき法としては、例えば、銅めっき、はんだめっき、ニッケルめっき、金めっき等が挙げられる。
 エッチング後の残存レジストパターンは有機溶剤で剥離することができる。有機溶剤としては、PGMEA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)、PGME(プロピレングリコールモノメチルエーテル)、EL(乳酸エチル)等が挙げられる。剥離方法としては、例えば、浸漬方法、スプレイ方式等が挙げられる。また、レジストパターンが形成された配線基板は、多層配線基板でもよく、小径スルーホールを有していてもよい。
 本実施形態における配線基板は、レジストパターン形成後、金属を真空中で蒸着し、その後レジストパターンを溶液で溶かす方法、すなわちリフトオフ法により形成することもできる。
[下層膜用途向けリソグラフィー用膜形成組成物]
 本実施形態における下層膜用途向けリソグラフィー用膜形成組成物(以下、「下層膜形成材料」ともいう。)は、本実施形態の化合物及び/又は樹脂を含有する。本実施形態において前記物質は塗布性及び品質安定性の点から、下層膜形成材料の固形成分中、1~100質量%であることが好ましく、10~100質量%であることがより好ましく、50~100質量%であることがさらに好ましく、80~100質量%であることがさらにより好ましく、100質量%であることが特に好ましい。
 本実施形態における下層膜用途向けリソグラフィー用膜形成組成物は、光学部品形成組成物として使用することもできる。光学部品形成組成物を、例えば、基板上に塗布、又は注型することにより、光学部品形成膜を形成することができる。
 本実施形態の下層膜形成材料は、湿式プロセスへの適用が可能であり、耐熱性及びエッチング耐性に優れる。さらに、本実施形態の下層膜形成材料は、上記物質を用いているため、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も優れた下層膜を形成することができる。さらに、本実施形態の下層膜形成材料は、レジスト層との密着性にも優れるので、優れたレジストパターンを得ることができる。なお、本実施形態の下層膜形成材料は、本発明の効果が損なわれない範囲において、既に知られているリソグラフィー用下層膜形成材料等を含んでいてもよい。
[溶媒]
 本実施形態における下層膜形成材料は、溶媒を含有してもよい。下層膜形成材料に用いられる溶媒としては、上述した物質が少なくとも溶解するものであれば特に限定されず、公知のものを適宜用いることができる。
 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。
 上記溶媒の中でも、安全性の観点から、シクロヘキサノン、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、乳酸エチル、ヒドロキシイソ酪酸メチル、アニソールが特に好ましい。
 溶媒の含有量は、特に限定されないが、溶解性及び製膜上の観点から、本実施形態の化合物及び/又は樹脂100質量部に対して、100~10,000質量部であることが好ましく、200~5,000質量部であることがより好ましく、200~1,000質量部であることがさらに好ましい。
[酸架橋剤]
 本実施形態における下層膜形成材料は、インターミキシングを抑制する等の観点から、必要に応じて酸架橋剤を含有していてもよい。酸架橋剤としては、特に限定されないが、例えば、国際公開第2013/024779号に記載されたものを用いることができる。
 本実施形態において使用可能な酸架橋剤の具体例としては、例えば、フェノール化合物、エポキシ化合物、シアネート化合物、アミノ化合物、ベンゾオキサジン化合物、アクリレート化合物、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、ウレア化合物、イソシアネート化合物、アジド化合物等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらの酸架橋剤は、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。これらの中でもベンゾオキサジン化合物、エポキシ化合物又はシアネート化合物が好ましく、エッチング耐性向上の観点から、ベンゾオキサジン化合物がより好ましい。
 前記フェノール化合物としては、公知のものが使用できる。例えば、フェノール類としては、フェノールの他、クレゾール類、キシレノール類等のアルキルフェノール類、ヒドロキノン等の多価フェノール類、ナフトール類、ナフタレンジオール類等の多環フェノール類、ビスフェノールA、ビスフェノールF等のビスフェノール類、あるいはフェノールノボラック、フェノールアラルキル樹脂等の多官能性フェノール化合物等が挙げられる。中でも、耐熱性及び溶解性の点から、アラルキル型フェノール樹脂が好ましい。
 前記エポキシ化合物としては、公知のものが使用でき、1分子中にエポキシ基を2個以上有するものの中から選択される。例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、3,3',5,5’-テトラメチル-ビスフェノールF、ビスフェノールS、フルオレンビスフェノール、2,2' -ビフェノール、3,3',5,5’-テトラメチル-4,4’-ジヒドロキシビフェノール、レゾルシン、ナフタレンジオール類等の2価のフェノール類のエポキシ化物、トリス-(4-ヒドロキシフェニル)メタン、1,1,2,2-テトラキス(4-ヒドロキシフェニル)エタン、トリス(2,3-エポキシプロピル)イソシアヌレート、トリメチロールメタントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、トリエチロールエタントリグリシジルエーテル、フェノールノボラック、o-クレゾールノボラック等の3価以上のフェノール類のエポキシ化物、ジシクロペンタジエンとフェノール類の共縮合樹脂のエポキシ化物、フェノール類とパラキシリレンジクロライド等から合成されるフェノールアラルキル樹脂類のエポキシ化物、フェノール類とビスクロロメチルビフェニル等から合成されるビフェニルアラルキル型フェノール樹脂のエポキシ化物、ナフトール類とパラキシリレンジクロライド等から合成されるナフトールアラルキル樹脂類のエポキシ化物等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。中でも、耐熱性と溶解性の観点から、フェノールアラルキル樹脂類、ビフェニルアラルキル樹脂類から得られるエポキシ樹脂等の常温で固体状エポキシ樹脂が好ましい。
 前記シアネート化合物としては、1分子中に2個以上のシアネート基を有する化合物であれば特に制限なく、公知のものを使用することができる。本実施形態において、好ましいシアネート化合物としては、1分子中に2個以上の水酸基を有する化合物の水酸基をシアネート基に置換した構造のものが挙げられる。また、シアネート化合物は、芳香族基を有するものが好ましく、シアネート基が芳香族基に直結した構造のものを好適に使用することができる。このようなシアネート化合物としては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールM、ビスフェノールP、ビスフェノールE、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ジシクロペンタジエンノボラック樹脂、テトラメチルビスフェノールF、ビスフェノールAノボラック樹脂、臭素化ビスフェノールA、臭素化フェノールノボラック樹脂、3官能フェノール、4官能フェノール、ナフタレン型フェノール、ビフェニル型フェノール、フェノールアラルキル樹脂、ビフェニルアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、ジシクロペンタジエンアラルキル樹脂、脂環式フェノール、リン含有フェノール等の水酸基をシアネート基に置換した構造のものが挙げられる。これらのシアネート化合物は、単独で又は2種以上を適宜組み合わせて使用してもよい。また、上記したシアネート化合物は、モノマー、オリゴマー及び樹脂のいずれの形態であってもよい。
 前記アミノ化合物としては、m-フェニレンジアミン、p-フェニレンジアミン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルプロパン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,3’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、3,4’-ジアミノジフェニルスルホン、3,3’-ジアミノジフェニルスルホン、4,4’-ジアミノジフェニルスルフィド、3,4’-ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’-ジアミノジフェニルスルフィド、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2-ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4'-ビス(3-アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-アミノ-3-クロロフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-アミノ-3-フルオロフェニル)フルオレン、O-トリジン、m-トリジン、4,4’-ジアミノベンズアニリド、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノビフェニル、4-アミノフェニル-4-アミノベンゾエート、2-(4-アミノフェニル)-6-アミノベンゾオキサゾール等が例示される。さらに、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルプロパン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,3’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、3,3’-ジアミノジフェニルスルホン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2-ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4'-ビス(3-アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]エーテル等の芳香族アミン類、ジアミノシクロヘキサン、ジアミノジシクロヘキシルメタン、ジメチルージアミノジシクロヘキシルメタン、テトラメチルージアミノジシクロヘキシルメタン、ジアミノジシクロヘキシルプロパン、ジアミノビシクロ[2.2.1]ヘプタン、ビス(アミノメチル)-ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、3(4),8(9)-ビス(アミノメチル)トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、1,3-ビスアミノメチルシクロヘキサン、イソホロンジアミン等の脂環式アミン類、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等の脂肪族アミン類等が挙げられる。
 前記ベンゾオキサジン化合物としては、二官能性ジアミン類と単官能フェノール類から得られるP-d型ベンゾオキサジン、単官能性ジアミン類と二官能性フェノール類から得られるF-a型ベンゾオキサジン等が挙げられる。
 前記メラミン化合物の具体例としては、例えば、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、ヘキサメチロールメラミンの1~6個のメチロール基がメトキシメチル化した化合物又はその混合物、ヘキサメトキシエチルメラミン、ヘキサアシロキシメチルメラミン、ヘキサメチロールメラミンのメチロール基の1~6個がアシロキシメチル化した化合物又はその混合物等が挙げられる。
 前記グアナミン化合物の具体例としては、例えば、テトラメチロールグアナミン、テトラメトキシメチルグアナミン、テトラメチロールグアナミンの1~4個のメチロール基がメトキシメチル化した化合物又はその混合物、テトラメトキシエチルグアナミン、テトラアシロキシグアナミン、テトラメチロールグアナミンの1~4個のメチロール基がアシロキシメチル化した化合物又はその混合物等が挙げられる。
 前記グリコールウリル化合物の具体例としては、例えば、テトラメチロールグリコールウリル、テトラメトキシグリコールウリル、テトラメトキシメチルグリコールウリル、テトラメチロールグリコールウリルのメチロール基の1~4個がメトキシメチル化した化合物又はその混合物、テトラメチロールグリコールウリルのメチロール基の1~4個がアシロキシメチル化した化合物又はその混合物等が挙げられる。
 前記ウレア化合物の具体例としては、例えば、テトラメチロールウレア、テトラメトキシメチルウレア、テトラメチロールウレアの1~4個のメチロール基がメトキシメチル化した化合物又はその混合物、テトラメトキシエチルウレア等が挙げられる。
 また、本実施形態においては、架橋性向上の観点から、少なくとも1つのアリル基を有する酸架橋剤を用いてもよい。少なくとも1つのアリル基を有する酸架橋剤の具体例としては、2,2-ビス(3-アリル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2,2-ビス(3-アリル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3-アリル-4-ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(3-アリル-4-ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス(3-アリル-4-ヒドロキシフェニル)エ-テル等のアリルフェノール類、2,2-ビス(3-アリル-4-シアナトフェニル)プロパン、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2,2-ビス(3-アリル-4-シアナトフェニル)プロパン、ビス(3-アリル-4-シアナトシフェニル)スルホン、ビス(3-アリル-4-シアナトフェニル)スルフィド、ビス(3-アリル-4-シアナトフェニル)エ-テル等のアリルシアネート類、ジアリルフタレート、ジアリルイソフタレート、ジアリルテレフタレート、トリアリルイソシアヌレート、トリメチロールプロパンジアリルエーテル、ペンタエリスリトールアリルエーテル等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは単独でも、2種類以上の混合物であってもよい。これらの中でも、ビスマレイミド化合物及び/又は付加重合型マレイミド樹脂との相溶性に優れるという観点から、2,2-ビス(3-アリル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2,2-ビス(3-アリル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3-アリル-4-ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(3-アリル-4-ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス(3-アリル-4-ヒドロキシフェニル)エ-テル等のアリルフェノール類が好ましい。
 下層膜形成材料中の酸架橋剤の含有量は、特に限定されないが、本実施形態の化合物及び/又は樹脂100質量部に対して、0.1~100質量部であることが好ましく、5~50質量部であることがより好ましく、さらに好ましくは10~40質量部である。酸架橋剤の含有量を上記範囲にすることで、レジスト層とのミキシング現象の発生が抑制される傾向にあり、また、反射防止効果が高められ、架橋後の膜形成性が高められる傾向にある。
[架橋促進剤]
 本実施形態の下層膜形成材料には、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。
 前記架橋促進剤としては、架橋、硬化反応を促進させるものであれば、特に限定されないが、例えば、アミン類、イミダゾール類、有機ホスフィン類、ルイス酸等が挙げられる。これらの架橋促進剤は、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。これらの中でもイミダゾール類又は有機ホスフィン類が好ましく、架橋温度の低温化の観点から、イミダゾール類がより好ましい。
 前記架橋促進剤としては、以下に限定されないが、例えば、1,8-ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン-7、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール等の三級アミン、2-メチルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール、2-フェニル-4-メチルイミダゾール、2-へプタデシルイミダゾール、2,4,5-トリフェニルイミダゾール等のイミダゾール類、トリブチルホスフィン、メチルジフェニルホスフイン、トリフェニルホスフィン、ジフェニルホスフィン、フェニルホスフィン等の有機ホスフィン類、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウム・エチルトリフェニルボレート、テトラブチルホスホニウム・テトラブチルボレート等のテトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレート、2-エチル-4-メチルイミダゾール・テトラフェニルボレート、N-メチルモルホリン・テトラフェニルボレート等のテトラフェニルボロン塩等が挙げられる。
 架橋促進剤の配合量としては、通常、本実施形態の化合物及び/又は樹脂を100質量部とした場合に、好ましくは0.1~10質量部であり、より好ましくは、制御のし易さ及び経済性の観点から0.1~5質量部であり、さらに好ましくは0.1~3質量部である。
[ラジカル重合開始剤]
 本実施形態の下層膜形成材料には、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。
 このようなラジカル重合開始剤としては、特に制限されず、従来用いられているものを適宜採用することができる。例えば、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンジルジメチルケタール、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)-フェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン、2-ヒドロキシ-1-{4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチル-プロピオニル)-ベンジル]フェニル}-2-メチルプロパン-1-オン、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-フォスフィンオキサイド、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキサイド等のケトン系光重合開始剤、メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド、メチルシクロヘキサノンパーオキサイド、メチルアセトアセテートパーオキサイド、アセチルアセテートパーオキサイド、1,1-ビス(t-ヘキシルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、1,1-ビス(t-ヘキシルパーオキシ)-シクロヘキサン、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)-2-メチルシクロヘキサン、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)-シクロヘキサン、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)シクロドデカン、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)ブタン、2,2-ビス(4,4-ジ-t-ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、p-メンタンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、1,1,3,3-テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、t-ヘキシルハイドロパーオキサイド、t-ブチルハイドロパーオキサイド、α,α’-ビス(t-ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、ジクミルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ビス(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン、t-ブチルクミルパーオキサイド、ジ-t-ブチルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ビス(t-ブチルパーオキシ)ヘキシン-3、イソブチリルパーオキサイド、3,5,5-トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ステアロイルパーオキサイド、スクシン酸パーオキサイド、m-トルオイルベンゾイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ジ-n-プロピルパーオキシジカーボネート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ビス(4-t-ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、ジ-2-エトキシエチルパーオキシジカーボネート、ジ-2-エトキシヘキシルパーオキシジカーボネート、ジ-3-メトキシブチルパーオキシジカーボネート、ジ-s-ブチルパーオキシジカーボネート、ジ(3-メチル-3-メトキシブチル)パーオキシジカーボネート、α,α’-ビス(ネオデカノイルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、クミルパーオキシネオデカノエート、1,1,3,3-テトラメチルブチルパーオキシネオデカノエート、1-シクロヘキシル-1-メチルエチルパーオキシネオデカノエート、t-ヘキシルパーオキシネオデカノエート、t-ブチルパーオキシネオデカノエート、t-ヘキシルパーオキシピバレート、t-ブチルパーオキシピバレート、1,1,3,3-テトラメチルブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノオエート、2,5-ジメチル-2,5-ビス(2-エチルヘキサノイルパーオキシ)ヘキサノエート、1-シクロヘキシル-1-メチルエチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、t-ヘキシルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、t-ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t-ブチルパーオキシイソブチレート、t-ブチルパーオキシマレート、t-ブチルパーオキシ-3,5,5-トリメトルヘキサノエート、t-ブチルパーオキシラウレート、t-ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキシルモノカーボネート、t-ブチルパーオキシアセテート、t-ブチルパーオキシ-m-トルイルベンゾエート、t-ブチルパーオキシベンゾエート、ビス(t-ブチルパーオキシ)イソフタレート、2,5-ジメチル-2,5-ビス(m-トルイルパーオキシ)ヘキサン、t-ヘキシルパーオキシベンゾエート、2,5-ジメチル-2,5-ビス(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t-ブチルパーオキシアリルモノカーボネート、t-ブチルトリメチルシリルパーオキサイド、3,3’,4,4’-テトラ(t-ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、2,3-ジメチル-2,3-ジフェニルブタン等の有機過酸化物系重合開始剤が挙げられる。
 また、2-フェニルアゾ-4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル、1-[(1-シアノ-1-メチルエチル)アゾ]ホルムアミド、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオンアミジン)ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス(2-メチル-N-フェニルプロピオンアミジン)ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[N-(4-クロロフェニル)-2-メチルプロピオンアミジン]ジヒドリドクロリド、2,2’-アゾビス[N-(4-ヒドロフェニル)-2-メチルプロピオンアミジン]ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[2-メチル-N-(フェニルメチル)プロピオンアミジン]ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[2-メチル-N-(2-プロペニル)プロピオンアミジン]ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[N-(2-ヒドロキシエチル)-2-メチルプロピオンアミジン]ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[2-(5-メチル-2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[2-(4,5,6,7-テトラヒドロ-1H-1,3-ジアゼピン-2-イル)プロパン]ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[2-(3,4,5,6-テトラヒドロピリミジン-2-イル)プロパン]ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[2-(5-ヒドロキシ-3,4,5,6-テトラヒドロピリミジン-2-イル)プロパン]ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[2-[1-(2-ヒドロキシエチル)-2-イミダゾリン-2-イル]プロパン]ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]、2,2’-アゾビス[2-メチル-N-[1,1-ビス(ヒドロキシメチル)-2-ヒドロキシエチル]プロピオンアミド]、2,2’-アゾビス[2-メチル-N-[1,1-ビス(ヒドロキシメチル)エチル]プロピオンアミド]、2,2’-アゾビス[2-メチル-N-(2-ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオンアミド)、2,2’-アゾビス(2,4,4-トリメチルペンタン)、2,2’-アゾビス(2-メチルプロパン)、ジメチル-2,2-アゾビス(2-メチルプロピオネート)、4,4’-アゾビス(4-シアノペンタン酸)、2,2’-アゾビス[2-(ヒドロキシメチル)プロピオニトリル]等のアゾ系重合開始剤も挙げられる。本実施形態におけるラジカル重合開始剤としては、これらのうちの1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよく、他の公知の重合開始剤をさらに組み合わせて用いてもよい。
 前記ラジカル重合開始剤の含有量としては、化学量論的に必要な量であればよいが、本実施形態の化合物及び/又は樹脂を100質量部とした場合に0.05~25質量部であることが好ましく、0.1~10質量部であることがより好ましい。ラジカル重合開始剤の含有量が0.05質量部以上である場合には、硬化が不十分となることを防ぐことができる傾向にあり、他方、ラジカル重合開始剤の含有量が25質量部以下である場合には、下層膜形成材料の室温での長期保存安定性が損なわれることを防ぐことができる傾向にある。
[酸発生剤]
 本実施形態における下層膜形成材料は、熱による架橋反応をさらに促進させる等の観点から、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等が知られているが、いずれも使用することができる。酸発生剤としては、例えば、国際公開第2013/024779号に記載されたものを用いることができる。
 下層膜形成材料中の酸発生剤の含有量は、特に限定されないが、本実施形態の化合物及び/又は樹脂100質量部に対して、0.1~50質量部であることが好ましく、より好ましくは0.5~40質量部である。酸発生剤の含有量を上記範囲にすることで、酸発生量が多くなって架橋反応が高められる傾向にあり、また、レジスト層とのミキシング現象の発生が抑制される傾向にある。
[塩基性化合物]
 本実施形態における下層膜形成材料は、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。
 塩基性化合物は、酸発生剤から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。このような塩基性化合物としては、特に限定されないが、例えば、国際公開第2013/024779号に記載されたものが挙げられる。
 下層膜形成材料中の塩基性化合物の含有量は、特に限定されないが、本実施形態の化合物及び/又は樹脂100質量部に対して、0.001~2質量部であることが好ましく、より好ましくは0.01~1質量部である。塩基性化合物の含有量を上記範囲にすることで、架橋反応を過度に損なうことなく保存安定性が高められる傾向にある。
[その他の添加剤]
 また、本実施形態における下層膜形成材料は、熱や光による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、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等のナフタレン環、フェナントレンキノン、フルオレン等のビフェニル環、チオフェン、インデン等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、本実施形態における下層膜形成材料は、公知の添加剤を含有していてもよい。公知の添加剤としては、以下に限定されないが、例えば、熱及び/又は光硬化触媒、重合禁止剤、難燃剤、充填剤、カップリング剤、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、染料、顔料、増粘剤、滑剤、消泡剤、レベリング剤、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。
[リソグラフィー用下層膜及び多層レジストパターンの形成方法]
 本実施形態におけるリソグラフィー用下層膜は、上述した下層膜形成材料から形成される。
 また、本実施形態のレジストパターン形成方法は、上記組成物を用いて基板上に下層膜を形成し、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した後、前記フォトレジスト層の所定の領域に放射線を照射し、現像を行う工程を含む。より詳しくは、基板上に、本実施形態の下層膜形成材料を用いて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(A-2)工程の後、前記フォトレジスト層の所定の領域に放射線を照射し、現像を行う工程(A-3)と、を有する。
 さらに、本実施形態の回路パターン形成方法は、上記組成物を用いて基板上に下層膜を形成し、前記下層膜上にレジスト中間層膜材料を用いて中間層膜を形成し、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、
 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、
 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、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、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により基板にパターンを形成する工程、を含む。
 より詳しくは、基板上に、本実施形態の下層膜形成材料を用いて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、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、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-5)と、を有する。
 本実施形態におけるリソグラフィー用下層膜は、本実施形態の下層膜形成材料から形成されるものであれば、その形成方法は特に限定されず、公知の手法を適用することができる。例えば、本実施形態の下層膜材料をスピンコートやスクリーン印刷等の公知の塗布法或いは印刷法等で基板上に付与した後、有機溶媒を揮発させる等して除去し、次いで、公知の方法で架橋、硬化させて、本実施形態のリソグラフィー用下層膜を形成することができる。架橋方法としては、熱硬化、光硬化等の手法が挙げられる。有機溶媒を揮発させる等して除去することで、下層膜を形成することができる。
 下層膜の形成時には、上層レジストとのミキシング現象の発生を抑制するとともに架橋反応を促進させるために、ベークを施すことが好ましい。この場合、ベーク温度は、特に限定されないが、80~450℃の範囲内であることが好ましく、より好ましくは200~400℃である。また、ベーク時間も、特に限定されないが、10~300秒の範囲内であることが好ましい。なお、下層膜の厚さは、要求性能に応じて適宜選定することができ、特に限定されないが、通常、30~20,000nm程度であることが好ましく、より好ましくは50~15,000nmである。
 基板上に下層膜を作製した後、2層プロセスの場合は、その下層膜上に珪素含有レジスト層あるいは通常の炭化水素からなる単層レジストを作製することができる。3層プロセスの場合は、その下層膜上に珪素含有中間層、さらにその珪素含有中間層上に珪素を含まない単層レジスト層を作製することができる。これらの場合において、レジスト層を形成するためのフォトレジスト材料としては、公知のものから適宜選択して使用することができ、特に限定されない。
 2層プロセス用の珪素含有レジスト材料としては、酸素ガスエッチング耐性の観点から、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が使用され、さらに有機溶媒、酸発生剤、必要により塩基性化合物等を含むポジ型のフォトレジスト材料が好ましく用いられる。ここで珪素原子含有ポリマーとしては、この種のレジスト材料において用いられている公知のポリマーを使用することができる。
 3層プロセス用の珪素含有中間層としては、ポリシルセスキオキサンベースの中間層が好ましく用いられる。中間層に反射防止膜としての効果を持たせることによって、効果的に反射を抑えることができる傾向にある。例えば、193nm露光用プロセスにおいて、下層膜として芳香族基を多く含み基板エッチング耐性が高い材料を用いると、k値が高くなり、基板反射が高くなる傾向にあるが、中間層で反射を抑えることによって、基板反射を0.5%以下にすることができる。このような反射防止効果を有する中間層としては、以下に限定されないが、193nm露光用としては、フェニル基又は珪素-珪素結合を有する吸光基が導入された、酸或いは熱で架橋するポリシルセスキオキサンが好ましく用いられる。
 また、Chemical Vapour Deposition(CVD)法で形成した中間層を用いることもできる。CVD法で作製した、反射防止膜としての効果が高い中間層としては、以下に限定されないが、例えば、SiON膜が知られている。一般的には、CVD法より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って中間層を形成する方が、簡便でコスト的なメリットがある。なお、3層プロセスにおける上層レジストは、ポジ型、ネガ型のどちらでもよく、また、通常用いられている単層レジストと同じものを用いることができる。
 さらに、本実施形態における下層膜は、通常の単層レジスト用の反射防止膜或いはパターン倒れ抑制のための下地材として用いることもできる。本実施形態の下層膜は、下地加工のためのエッチング耐性に優れるため、下地加工のためのハードマスクとしての機能も期待できる。
 上記フォトレジスト材料によりレジスト層を形成する場合においては、上記下層膜を形成する場合と同様に、スピンコート法やスクリーン印刷等の湿式プロセスが好ましく用いられる。また、レジスト材料をスピンコート法等で塗布した後、通常、プリベークが行われるが、このプリベークは、80~180℃で10~300秒の範囲で行うことが好ましい。その後、常法にしたがい、露光を行い、ポストエクスポジュアーベーク(PEB)、現像を行うことで、レジストパターンを得ることができる。なお、レジスト膜の厚さは特に制限されないが、一般的には、30~500nmが好ましく、より好ましくは50~400nmである。
 また、露光光は、使用するフォトレジスト材料に応じて適宜選択して用いればよい。一般的には、露光光として、波長300nm以下の高エネルギー線、具体的には248nm、193nm、157nmのエキシマレーザー、3~20nmの軟X線、電子ビーム、X線等を挙げることができる。
 上述した方法により形成されるレジストパターンは、下層膜によってパターン倒れが抑制されたものとなる。そのため、本実施形態における下層膜を用いることで、より微細なパターンを得ることができ、また、そのレジストパターンを得るために必要な露光量を低下させ得る。
 次に、得られたレジストパターンをマスクにしてエッチングを行う。2層プロセスにおける下層膜のエッチングとしては、ガスエッチングが好ましく用いられる。ガスエッチングとしては、酸素ガスを用いたエッチングが好適である。酸素ガスに加えて、He、Ar等の不活性ガスや、CO、CO、NH、SO、N、NO、Hガスを加えることも可能である。また、酸素ガスを用いずに、CO、CO、NH、N、NO、Hガスだけでガスエッチングを行うこともできる。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好ましく用いられる。
 一方、3層プロセスにおける中間層のエッチングにおいても、ガスエッチングが好ましく用いられる。ガスエッチングとしては、上記の2層プロセスにおいて説明したものと同様のものが適用可能である。とりわけ、3層プロセスにおける中間層の加工は、フロン系のガスを用いてレジストパターンをマスクにして行うことが好ましい。その後、上述したように中間層パターンをマスクにして、例えば酸素ガスエッチングを行うことで、下層膜の加工を行うことができる。
 ここで、中間層として無機ハードマスク中間層膜を形成する場合は、CVD法やALD法等で、珪素酸化膜、珪素窒化膜、珪素酸化窒化膜(SiON膜)が形成される。窒化膜の形成方法としては、以下に限定されないが、例えば、特開2002-334869号公報、WO2004/066377に記載された方法を用いることができる。このような中間層膜の上に直接フォトレジスト膜を形成することができるが、中間層膜の上に有機反射防止膜(BARC)をスピンコートで形成して、その上にフォトレジスト膜を形成してもよい。
 中間層としては、ポリシルセスキオキサンベースの中間層も好ましく用いられる。レジスト中間層膜に反射防止膜としての効果を持たせることによって、効果的に反射を抑えることができる傾向にある。ポリシルセスキオキサンベースの中間層の具体的な材料については、以下に限定されないが、例えば、特開2007-226170号、特開2007-226204号に記載されたものを用いることができる。
 また、次の基板のエッチングも、常法によって行うことができ、例えば、基板がSiO、SiNであればフロン系ガスを主体としたエッチング、p-SiやAl、Wでは塩素系、臭素系ガスを主体としたエッチングを行うことができる。基板をフロン系ガスでエッチングする場合、2層レジストプロセスの珪素含有レジストと3層プロセスの珪素含有中間層は、基板加工と同時に剥離される。一方、塩素系或いは臭素系ガスで基板をエッチングした場合は、珪素含有レジスト層又は珪素含有中間層の剥離が別途行われ、一般的には、基板加工後にフロン系ガスによるドライエッチング剥離が行われる。
 本実施形態における下層膜は、基板のエッチング耐性に優れるという特徴を有する。なお、基板としては、公知のものを適宜選択して使用することができ、特に限定されないが、Si、α-Si、p-Si、SiO2、SiN、SiON、W、TiN、Al等が挙げられる。また、基板は、基材(支持体)上に被加工膜(被加工基板)を有する積層体であってもよい。このような被加工膜としては、Si、SiO2、SiON、SiN、p-Si、α-Si、W、W-Si、Al、Cu、Al-Si等、種々のLow-k膜及びそのストッパー膜等が挙げられ、通常、基材(支持体)とは異なる材質のものが用いられる。なお、加工対象となる基板或いは被加工膜の厚さは、特に限定されないが、通常、50~10,000nm程度であることが好ましく、より好ましくは75~5,000nmである。
 本実施形態における組成物を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、半導体デバイス関連では、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、スペーサー等が挙げられる。特に、本実施形態における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。
 本実施形態における組成物をレジスト永久膜用途に用いる場合には、硬化剤の他、更に必要に応じてその他の樹脂、界面活性剤や染料、充填剤、酸架橋剤、溶解促進剤等の各種添加剤を加え、有機溶剤に溶解することにより、レジスト永久膜用組成物とすることができる。
 本実施形態におけるリソグラフィー用膜形成組成物やレジスト永久膜用組成物は、上記各成分を配合し、攪拌機等を用いて混合することにより調製できる。また、本実施形態におけるレジスト下層膜用組成物やレジスト永久膜用組成物が充填剤や顔料を含有する場合には、ディゾルバー、ホモジナイザー、3本ロールミル等の分散装置を用いて分散あるいは混合して調製することができる。
 以下、本実施形態を合成実施例、合成比較例、実施例、及び比較例によりさらに詳細に説明するが、本実施形態は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
<<実施例A>>
(分子量)
 化合物の分子量は、Water社製Acquity UPLC/MALDI-Synapt HDMSを用いて、LC-MS分析により測定した。
 また、以下の条件でゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)分析を行い、ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、及び分散度(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℃
(溶解性)
 23℃にて、化合物をプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、シクロヘキサノン(CHN)、乳酸エチル(EL)、メチルアミルケトン(MAK)又はテトラメチルウレア(TMU)に対して3質量%溶液になるよう攪拌して溶解させ、1週間後の結果を以下の基準で評価した。
 評価A:いずれかの溶媒で析出物がないことを目視により確認した
 評価C:全ての溶媒で析出物があることを目視により確認した
[化合物の構造]
 化合物の構造は、Bruker社製「Advance600II spectrometer」を用いて、以下の条件で、1H-NMR測定を行い、確認した。
  周波数:400MHz
  溶媒:d6-DMSO
  内部標準:TMS
  測定温度:23℃
<合成実施例1A> BiP-1Aの合成
 攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積300mLの容器において、2,7-ジヒドロキシナフタレン(シグマ-アルドリッチ社製試薬)19.7g、ベンゾ[b]チオフェン-2-カルボキシアルデヒド(シグマ-アルドリッチ社製試薬)10.0g、濃硫酸3gを1,4-ジオキサン 120gに加えて、内容物を110℃で2時間撹拌して反応を行って反応液を得た。次に反応液を純水1.5Lの純水に加えて晶析してきたものを濾別し、酢酸エチル500mLに溶解させた。次に純水を加えて中性になるまで分液後、濃縮を行って溶液を得た。得られた溶液を、カラムクロマトによる分離後、所定の化合物が11.0g得られた。
 得られた化合物について、上述の方法により分子量を測定した結果、446であった。
 得られた化合物について、上述の測定条件で、NMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式(BiP-1A)の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm):9.9(2H,O-H)、7.0~7.8(15H,Ph-H)、6.7(1H,C-H)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000144
<合成実施例2A~9A> BiP-2A~BiP-9Aの合成
 合成実施例1Aのベンゾ[b]チオフェン-2-カルボキシアルデヒド及び2,7-ジヒドロキシナフタレンに代えて、下記の表1に記載のアルデヒド類及びフェノール類を使用したこと以外は、合成実施例1Aと同様にして下記式(BiP-2A)~(BiP-9A)で表されるポリフェノール化合物を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000145
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000146
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000147
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000148
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000149
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000150
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000151
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000152
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000153
<合成実施例10A> BiP-1A-MeBOCの合成
 攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積200mLの容器において、上記合成実施例1Aで得られた化合物(BiP-1A)5.5g(12.4mmol)とブロモ酢酸t-ブチル(アルドリッチ社製)5.4g(27mmol)とを100mLのアセトンに仕込み、炭酸カリウム(アルドリッチ社製)3.8g(27mmol)及び18-クラウン-6 0.8gを加えて、内容物を還流下で3時間撹拌して反応を行って反応液を得た。次に反応液を濃縮し、濃縮液に純水100gを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って固形物を分離した。
 得られた固形物を濾過し、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で、下記式(BiP-1A-MeBOC)で表される目的化合物(BiP-1A-MeBOC)を2.0g得た。
 得られた化合物(BiP-1A-MeBOC)について、上記方法により分子量を測定した結果、674であった。
 得られた化合物(BiP-1A-MeBOC)について、上記測定条件で、NMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式(BiP-1A-MeBOC)の化学構造を有することを確認した。
 δ(ppm):6.8~7.8(15H,Ph-H)、6.7(1H,C-H)、5.0(4H,-CH2-)、1.4(18H,-CH3)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000154
<合成実施例11A> BiP-1A-Propの合成
 攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積300mLの容器において、上記合成実施例1Aで得られた化合物(BiP-1A)8.9g(19.9mmol)とプロパギルブロミド7.9g(66mmol)とを100mLのジメチルホルムアミドに仕込み、室温で3時間撹拌して反応を行って反応液を得た。次に反応液を濃縮し、濃縮液に純水300gを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って固形物を分離した。
 得られた固形物を濾過し、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で、下記式(BiP-1A-Prop)で表される目的化合物(BiP-1A-Prop)を6.0g得た。
 得られた化合物(BiP-1A-Prop)について、上記方法により分子量を測定した結果、494であった。
 得られた化合物(BiP-1A-Prop)について、上記測定条件で、NMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式(BiP-1A-Prop)の化学構造を有することを確認した。
 δ(ppm):6.8~7.8(15H,Ph-H)、6.7(1H,C-H)、2.1(2H,≡CH)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000155
<合成実施例12A> R-BiP-2Aの合成
 攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積300mLの容器において合成実施例2Aで得られたBiP-2Aを10g、硫酸0.3g、4-ビフェニルアルデヒド(三菱瓦斯化学社製品)3.0g、1-メトキシ-2-プロパノール10gを加えて、内容物を90℃で6時間撹拌して反応を行って反応液を得た。反応液を冷却し、不溶物をろ別し、1-メトキシ-2-プロパノールを10g加え、その後、ヘキサンにより反応生成物を晶析させ、ろ過により回収した。回収物を酢酸エチル(関東化学株式会社製)100mLに溶解し、純水50mLを加えた後、酢酸エチルにより抽出した。次に純水を加えて中性になるまで分液後、脱水、濃縮を行って溶液を得た。得られた溶液を、カラムクロマトによる分離後、下記式(R-BiP-2A)で表される目的化合物(R-BiP-2A)を1.0g得た。
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000156
(式(R-BiP-2A)中、qは繰り返し単位数を表す。)
<合成実施例13A> R-BiP-3Aの合成
 BiP-2Aに代えて、合成実施例3Aで得られたBiP-3を用いた以外は合成実施例12Aと同様に反応させ、下記式(R-BiP-3A)で表される目的樹脂(R-BiP-3A)を0.8g得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000157
(式(RBiP-3A)中、qは繰り返し単位数を表す。)
(合成実施例14A)BiP-10Aの合成
 攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積300mLの容器において、o-フェニルフェノール(シグマ-アルドリッチ社製試薬)12g(69.0mmol)を120℃で溶融後、硫酸0.27gを仕込み、4-アセチルビフェニル(シグマ-アルドリッチ社製試薬)2.7g(13.8mmol)を加えて、内容物を120℃で6時間撹拌して反応を行って反応液を得た。次に反応液にN-メチル-2-ピロリドン(関東化学株式会社製)100mL、純水50mLを加えた後、酢酸エチルにより抽出した。次に純水を加えて中性になるまで分液後、濃縮を行って溶液を得た。
 得られた溶液を、カラムクロマトによる分離後、下記式(BiP-10A)で表される目的化合物(BiP-10A)が5.0g得られた。
 得られた化合物(BiP-10A)について、前記方法により分子量を測定した結果、518であった。また、炭素濃度は88.0質量%、酸素濃度は6.2質量%であった。
 得られた化合物(BiP-10A)について、400MHz-1H-NMRで、DMSO-6溶媒にてNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式(BiP-10A)の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.48(2H,O-H)、6.88~7.61(25H,Ph-H)、3.36(3H,C-H)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000158
(合成実施例15A)SBiP-10Aの合成
 攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積300mLの容器において、前記のようにして得られたBiP-10Aを、J. Am. Chem. Soc., Vol. 122, No. 28, 2000に記載の方法で、水酸基をチオール基に置換反応させ、カラムクロマトによる分離後、下記式(SBiP-10A)で表される目的化合物(SBiP-10A)が1.0g得られた。
 得られた化合物(SBiP-10A)について、前記方法により分子量を測定した結果、550であった。また、炭素濃度は82.9質量%であった。
 得られた化合物(SBiP-9A)について、400MHz-1H-NMRで、CDCl溶媒にてNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式(SBiP-9A)の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)3.40(2H,S-H)、6.88~7.61(25H,Ph-H)、3.36(3H,C-H)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000159
(合成比較例1A)
 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。
 得られたジメチルナフタレンホルムアルデヒド樹脂の分子量は、Mn:562、Mw:1168であり、分散度はMw/Mn: 2.08であった。
 続いて、ジムロート冷却管、温度計及び攪拌翼を備えた内容積0.5Lの四つ口フラスコを準備した。この四つ口フラスコに、窒素気流下で、上記のようにして得られたジメチルナフタレンホルムアルデヒド樹脂100g(0.51mol)とパラトルエンスルホン酸0.05gとを仕込み、190℃まで昇温させて2時間加熱した後、攪拌した。その後、さらに1-ナフトール52.0g(0.36mol)を加え、220℃まで昇温させて2時間反応させた。溶剤希釈後、中和及び水洗を行い、溶剤を減圧下で除去することにより、黒褐色固体の変性樹脂(CR-1)126.1gを得た。
 得られた樹脂(CR-1)の分子量は、Mn:885、Mw:2220であり、分散度はMw/Mn:4.17であった。
<合成比較例2A> BiP-C2の合成
 合成実施例1Aのベンゾ[b]チオフェン-2-カルボキシアルデヒド及び2,7-ジヒドロキシナフタレンに代えて、4-メチルベンズアルデヒド及び2,6-ジヒドロキシナフタレンを使用したこと以外は、合成実施例1Aと同様にして下記式(BiP-C2)で表されるポリフェノール化合物を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000160
(実施例1A~14A及び比較例1A)
 上記合成実施例1A~13A及び15Aに記載の化合物、及び合成比較例1Aに記載のCR-1を用いて溶解度試験を行った。結果を表2に示す。
 また、表2に示す組成のリソグラフィー用下層膜形成材料を各々調製した。
 次に、これらのリソグラフィー用下層膜形成材料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、酸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)
 酸架橋剤: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(PGME)
(実施例15A~26A)
 また、下記表3に示す組成のリソグラフィー用下層膜形成材料を各々調製した。次に、これらのリソグラフィー用下層膜形成材料をシリコン基板上に回転塗布し、その後、110℃で60秒間ベークして塗膜の溶媒を除去した後、高圧水銀ランプにより、積算露光量600mJ/cm、照射時間20秒で硬化させて膜厚200nmの下層膜を各々作製した。光ラジカル重合開始剤、酸架橋剤及び有機溶媒については次のものを用いた。
 光ラジカル重合開始剤:BASF社製 IRGACURE184
 酸架橋剤: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(PGME)
 そして、下記に示す条件でエッチング試験を行い、エッチング耐性を評価した。評価結果を表2及び表3に示す。
[エッチング試験]
 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]
 エッチング耐性の評価は、以下の手順で行った。
 まず、化合物(BiP-1A)に代えてノボラック(群栄化学社製 PSM4357)を用いたこと以外は、実施例1Aと同様の条件で、ノボラックの下層膜を作製した。そして、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。
 次に、各実施例及び比較例1Aの下層膜を対象として、上記エッチング試験を同様に行い、そのときのエッチングレートを測定した。
 そして、ノボラックの下層膜のエッチングレートを基準として、以下の評価基準でエッチング耐性を評価した。
 [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、-10%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、-10%~+5%
 C:ノボラックの下層膜に比べてエッチングレートが、+5%超
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000161
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000162
(実施例27A~38A)
 次に、BiP-1A~BiP-9A、BiP-1A-Prop、R-BiP-2A~3A、SBiP-10Aを含むリソグラフィー用下層膜形成材料の各溶液を膜厚300nmのSiO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70nm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。なお、ArFレジスト溶液としては、下記式(A)の化合物:5質量部、トリフェニルスルホニウムノナフルオロメタンスルホナート:1質量部、トリブチルアミン:2質量部、及びPGMEA:92質量部を配合して調製したものを用いた。
 式(A)の化合物を調製するために、2-メチル-2-メタクリロイルオキシアダマンタン4.15g、メタクリロイルオキシ-γ-ブチロラクトン3.00g、3-ヒドロキシ-1-アダマンチルメタクリレート2.08g、アゾビスイソブチロニトリル0.38gを、テトラヒドロフラン80mLに溶解させて反応溶液とした。この反応溶液を、窒素雰囲気下、反応温度を63℃に保持して、22時間重合させた後、反応溶液を400mlのn-ヘキサン中に滴下した。このようにして得られた生成樹脂を凝固精製させ、生成した白色粉末をろ過し、減圧下40℃で一晩乾燥させて、式(A)の化合物を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000163
 上記式(A)中、40、40、20とあるのは、各構成単位の比率を示すものであり、ブロック共重合体を示すものではない。
 次いで、電子線描画装置(エリオニクス社製;ELS-7500,50keV)を用いて、フォトレジスト層を露光し、115℃で90秒間ベーク(PEB)し、2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液で60秒間現像することにより、ポジ型のレジストパターンを得た。
 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、それ以外を「不良」として評価した。また、前記観察の結果、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。
 評価結果を表4に示す。
(比較例2A)
 下層膜の形成を行わなかったこと以外は、実施例27A~39Aと同様にして、フォトレジスト層をSiO基板上に直接形成し、ポジ型のレジストパターンを得た。結果を表4に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000164
 表2及び3から明らかなように、本実施形態における化合物或いは樹脂を用いた実施例1A~26Aでは、溶解度及びエッチング耐性のいずれの点でも良好であることが確認された。一方、CR-1(フェノール変性ジメチルナフタレンホルムアルデヒド樹脂)を用いた比較例1Aでは、エッチング耐性が不良であった。
 また、実施例27A~39Aにおいては、現像後のレジストパターン形状が良好であり、欠陥も見られないことが確認された。下層膜の形成を省略した比較例2Aに比べて、解像性及び感度ともに有意に優れていることが確認された。
 現像後のレジストパターン形状の相違から、実施例27A~39Aにおいて用いたリソグラフィー用下層膜形成材料は、レジスト材料との密着性が良いことが示された。
(実施例40A~53A)
 実施例1A~14Aのリソグラフィー用下層膜形成材料の溶液を膜厚300nmのSiO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80nm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。
 次いで、電子線描画装置(エリオニクス社製;ELS-7500,50keV)を用いて、フォトレジスト層をマスク露光し、115℃で90秒間ベーク(PEB)し、2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液で60秒間現像することにより、55nmL/S(1:1)のポジ型のレジストパターンを得た。
 その後、サムコインターナショナル社製 RIE-10NRを用いて、得られたレジストパターンをマスクにして珪素含有中間層膜(SOG)のドライエッチング加工を行い、続いて、得られた珪素含有中間層膜パターンをマスクにした下層膜のドライエッチング加工と、得られた下層膜パターンをマスクにしたSiO基板のドライエッチング加工とを順次行った。
 各々のエッチング条件は、下記に示すとおりである。
 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 基板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:C12ガス流量:Cガス流量:O2ガス流量
          =50:4:3:1(sccm)
[評価]
 上記のようにして得られたパターン断面(エッチング後のSiO基板の形状)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、本実施形態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SiO基板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。
(実施例54A~66A)
 前記合成実施例で合成した各化合物、又は前記合成比較例で合成した変性樹脂CR-1を用いて、下記表5に示す配合で光学部品形成組成物を調製した。なお、表5中の光学部品形成組成物の酸発生剤、酸架橋剤、及び溶媒については、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)
 酸架橋剤: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(PGMEA)
[膜形成の評価]
 均一状態の光学部品形成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℃のオーブン中でプレベーク(prebake:PB)して、厚さ1μmの光学部品形成膜を形成した。調製した光学部品形成組成物について、膜形成が良好な場合には「A」、形成した膜に欠陥がある場合には「C」と評価した。
[屈折率及び透過率の評価]
 均一な光学部品形成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PBして、厚さ1μmの膜を形成した。その膜につき、ジェー・エー・ウーラム製多入射角分光エリプソメーターVASEにて、25℃における屈折率(λ=550nm)を測定した。調製した膜について、屈折率が1.70以上の場合には「A」、1.60以上1.70未満の場合には「B」、1.60未満の場合には「C」と評価した。また透過率(λ=400nm)が90%以上の場合には「A」、90%未満の場合には「C」と評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000165
(実施例67A~79A)
 前記合成実施例で合成した各化合物を用いて、下記表6に示す配合でレジスト組成物を調製した。なお、表6中のレジスト組成物のラジカル発生剤、ラジカル拡散抑制剤、及び溶媒については、以下のものを用いた。
 ラジカル発生剤:BASF社製 IRGACURE184
 ラジカル拡散抑制剤:BASF社製 IRGACURE1010
 有機溶媒:プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)
[評価方法]
(1)レジスト組成物の保存安定性及び薄膜形成
 レジスト組成物の保存安定性は、レジスト組成物を作成後、23℃、50%RHにて3日間静置し、析出の有無を目視にて観察することにより評価した。3日間静置後のレジスト組成物において、均一溶液であり析出がない場合には「A」、析出がある場合は「C」と評価した。また、均一状態の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40nmのレジスト膜を形成した。作成したレジスト膜について、薄膜形成が良好な場合には「A」、形成した膜に欠陥がある場合には「C」と評価した。
(2)レジストパターンのパターン評価
 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、40nm及び30nm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、PGME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、ネガ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。
 感度は、パターンを得るために必要な単位面積当たりの最小のエネルギー量で示し、以下に従って評価した。
 A:50μC/cm未満でパターンが得られた場合
 C:50μC/cm以上でパターンが得られた場合
 パターン形成は、得られたパターン形状をSEM(走査型電子顕微鏡:Scanning Electron Microscope)にて観察し、以下に従って評価した。
 A:矩形なパターンが得られた場合
 B:ほぼ矩形なパターンが得られた場合
 C:矩形でないパターンが得られた場合
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000166
<<実施例B>>
(炭素濃度及び酸素濃度)
 有機元素分析により炭素濃度及び酸素濃度(質量%)を測定した。
 装置:CHNコーダーMT-6(ヤナコ分析工業(株)製)
(分子量)
 LC-MS分析により、Water社製Acquity UPLC/MALDI-Synapt HDMSを用いて測定した。
(溶解性)
 23℃にて、化合物をプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)に対して5質量%溶液になるよう溶解させ、その後、5℃にて30日間静置し、結果を以下の基準で評価した。
 評価A:目視にて析出物なしを確認
 評価C:目視にて析出物ありを確認
(合成例1B)BiP-1Bの合成
 攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積300mLの容器において、o-フェニルフェノール(シグマ-アルドリッチ社製試薬)12g(69.0mmol)を120℃で溶融後、硫酸0.27gを仕込み、4-アセチルビフェニル(シグマ-アルドリッチ社製試薬)2.7g(13.8mmol)を加えて、内容物を120℃で6時間撹拌して反応を行って反応液を得た。次に反応液にN-メチル-2-ピロリドン(関東化学株式会社製)100mL、純水50mLを加えた後、酢酸エチルにより抽出した。次に純水を加えて中性になるまで分液後、濃縮を行って溶液を得た。
 得られた溶液を、カラムクロマトによる分離後、下記式(BiP-1B)で表される目的化合物(BiP-1B)が5.0g得られた。
 得られた化合物(BiP-1B)について、前記方法により分子量を測定した結果、518であった。また、炭素濃度は88.0質量%、酸素濃度は6.2質量%であった。
 得られた化合物(BiP-1B)について、400MHz-1H-NMRで、DMSO-6溶媒にてNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式(BiP-1B)の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.48(2H,O-H)、6.88~7.61(25H,Ph-H)、3.36(3H,C-H)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000167
(合成例2B)SBiP-1Bの合成
 攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積300mLの容器において、前記のようにして得られたBiP-1Bを、J. Am. Chem. Soc., Vol. 122, No. 28, 2000に記載の方法で、水酸基をチオール基に置換反応させ、カラムクロマトによる分離後、下記式(SBiP-1B)で表される目的化合物(SBiP-1B)が1.0g得られた。
 得られた化合物(SBiP-1B)について、前記方法により分子量を測定した結果、550であった。また、炭素濃度は82.9質量%であった。
 得られた化合物(SBiP-1B)について、400MHz-1H-NMRで、CDCl溶媒にてNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式(SBiP-1B)の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)3.40(2H,S-H)、6.88~7.61(25H,Ph-H)、3.36(3H,C-H)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000168
(合成例3B)
 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。
 得られたジメチルナフタレンホルムアルデヒドの分子量は、Mn:562、Mw:1168、Mw/Mn:2.08であった。
 続いて、ジムロート冷却管、温度計及び攪拌翼を備えた内容積0.5Lの四つ口フラスコを準備した。この四つ口フラスコに、窒素気流下で、前記のようにして得られたジメチルナフタレンホルムアルデヒド樹脂100g(0.51mol)とパラトルエンスルホン酸0.05gとを仕込み、190℃まで昇温させて2時間加熱した後、攪拌した。その後さらに、1-ナフトール52.0g(0.36mol)を加え、さらに220℃まで昇温させて2時間反応させた。溶剤希釈後、中和及び水洗を行い、溶剤を減圧下で除去することにより、黒褐色固体の変性樹脂(CR-1)126.1gを得た。
 得られた樹脂(CR-1)は、Mn:885、Mw:2220、Mw/Mn:4.17であった。また、炭素濃度は89.1質量%、酸素濃度は4.5質量%であった。
[実施例1B及び2B並びに比較例1B]
 前記SBiP-1B、CR-1につき、溶解度試験を行った。結果を表7に示す。
 また、表7に示す組成のリソグラフィー用下層膜形成材料を各々調製した。次に、これらのリソグラフィー用下層膜形成材料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次のものを用いた。
 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)
 そして、下記に示す条件でエッチング試験を行い、エッチング耐性を評価した。評価結果を表7に示す。
[エッチング試験]
 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]
 エッチング耐性の評価は、以下の手順で行った。
 まず、実施例1Bにおいて用いる化合物(SBiP-1B)に代えてノボラック(群栄化学社製 PSM4357)を用いること以外は、実施例1Bと同様の条件で、ノボラックの下層膜を作製した。そして、このノボラックの下層膜を対象として、前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。
 次に、実施例1B及び2B並びに比較例1Bの下層膜を対象として、前記エッチング試験を同様に行い、そのときのエッチングレートを測定した。
 そして、ノボラックの下層膜のエッチングレートを基準として、以下の評価基準でエッチング耐性を評価した。
 [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、-10%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、-10%~+5%
 C:ノボラックの下層膜に比べてエッチングレートが、+5%超
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000169
[実施例3B及び4B]
 次に、実施例1B及び2BのSBiP-1Bを含むリソグラフィー用下層膜形成材料の各溶液を膜厚300nmのSiO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70nm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。なお、ArFレジスト溶液としては、下記式(11)の化合物:5質量部、トリフェニルスルホニウムノナフルオロメタンスルホナート:1質量部、トリブチルアミン:2質量部、及びPGMEA:92質量部を配合して調製したものを用いた。
 式(11)の化合物を調製するために、2-メチル-2-メタクリロイルオキシアダマンタン4.15g、メタクリロイルオキシ-γ-ブチロラクトン3.00g、3-ヒドロキシ-1-アダマンチルメタクリレート2.08g、アゾビスイソブチロニトリル0.38gを、テトラヒドロフラン80mLに溶解させて反応溶液とした。この反応溶液を、窒素雰囲気下、反応温度を63℃に保持して、22時間重合させた後、反応溶液を400mLのn-ヘキサン中に滴下した。このようにして得られる生成樹脂を凝固精製させ、生成した白色粉末をろ過し、減圧下40℃で一晩乾燥させて、式(11)の化合物を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000170
 前記式(11)中、40、40、20とあるのは、各構成単位のモル比率を示すものであり、ブロック共重合体を示すものではない。
 次いで、電子線描画装置(エリオニクス社製;ELS-7500,50keV)を用いて、フォトレジスト層を露光し、115℃で90秒間ベーク(PEB)し、2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液で60秒間現像することにより、ポジ型のレジストパターンを得た。
 得られた55nmL/S(1:1)及び80nmL/S(1:1)のレジストパターンの形状及び欠陥を観察した結果を、表8に示す。
[比較例2B]
 下層膜の形成を行わないこと以外は、実施例3Bと同様にして、フォトレジスト層をSiO基板上に直接形成し、ポジ型のレジストパターンを得た。結果を表8に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000171
 表7から明らかなように、本実施形態の化合物であるSBiP-1Bを用いた実施例1B及び2Bでは、溶解度及びエッチング耐性のいずれの点でも良好であることが確認された。一方、CR-1(フェノール変性ジメチルナフタレンホルムアルデヒド樹脂)を用いた比較例1Bでは、エッチング耐性が不良であった。
 また、実施例3B及び4Bでは、現像後のレジストパターン形状が良好であり、欠陥も見られないことが確認された。実施例3B及び4Bでは、下層膜の形成を省略した比較例2Bに比して、解像性及び感度ともに有意に優れていることが確認された。
 現像後のレジストパターン形状の相違から、実施例3B及び4Bにおいて用いたリソグラフィー用下層膜形成材料は、レジスト材料との密着性がよいことが示された。
[実施例5B及び6B]
 実施例1B及び2Bのリソグラフィー用下層膜形成材料の溶液を膜厚300nmのSiO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80nm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。
 次いで、電子線描画装置(エリオニクス社製;ELS-7500,50keV)を用いて、フォトレジスト層をマスク露光し、115℃で90秒間ベーク(PEB)し、2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液で60秒間現像することにより、55nmL/S(1:1)のポジ型のレジストパターンを得た。
 その後、サムコインターナショナル社製 RIE-10NRを用いて、得られたレジストパターンをマスクにして珪素含有中間層膜(SOG)のドライエッチング加工を行い、続いて、得られた珪素含有中間層膜パターンをマスクにした下層膜のドライエッチング加工と、得られた下層膜パターンをマスクにしたSiO基板のドライエッチング加工とを順次行った。
 各々のエッチング条件は、下記に示すとおりである。
 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基板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:C12ガス流量:Cガス流量:O2ガス流量
          =50:4:3:1(sccm)
[評価]
 前記のようにして得られたパターン断面(エッチング後のSiO基板の形状)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、本実施形態の下層膜を用いた実施例では、多層レジスト加工におけるエッチング後のSiO基板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。
[実施例7B及び8B]
 実施例1B及び2Bのリソグラフィー用下層膜形成材料と同組成の光学部品形成組成物溶液を膜厚300nmのSiO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の光学部品形成膜を形成した。
 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、550nmの波長における屈折率及び400nmの波長における透明性試験を行い、以下の基準に従って屈折率及び透明性を評価した。
 [屈折率の評価基準]
 A:屈折率が1.65以上
 C:屈折率が1.65未満
 [透明性の評価基準]
 A:吸光定数が0.03未満
 C:吸光定数が0.03以上
 その結果、実施例7B及び8Bのいずれも屈折率A、透明性Aであり、光学部品形成組成物として有用であることが確認された。
[実施例9B及び比較例3B]
 前述式(SBiP-1B)又は下記式(BiP-C2)で表される化合物をPGMEAに溶解して5%溶液とした。次に、膜厚300nmのSiO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、550nmの波長における屈折率及び400nmの波長における透明性試験を行い、以下の基準に従って屈折率及び透明性を評価した。
 [屈折率の評価基準]
 A:屈折率が1.65以上
 C:屈折率が1.65未満
 [透明性の評価基準]
 A:吸光定数が0.03未満
 C:吸光定数が0.03以上
 その結果、前述式(SBiP-1B)で表される化合物を用いた場合はいずれも屈折率A、透明性Aであったが、前述式(BiP-C2)で表される化合物を用いた場合は、屈折率A、透明性Cであった。式(SBiP-1B)で表される化合物はタイ着色性に優れるあることが確認された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000172
 上述したとおり、本発明は、上記実施形態及び実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更を加えることが可能である。
 本実施形態の化合物及び樹脂は、安全溶媒に対する溶解性が高く、耐熱性及びエッチング耐性が良好であり、本実施形態のレジスト組成物は良好なレジストパターン形状を与える。
 また、湿式プロセスが適用可能であり、耐熱性及びエッチング耐性に優れるフォトレジスト下層膜を形成するために有用な化合物、樹脂及びリソグラフィー用膜形成組成物を実現することができる。そして、このリソグラフィー用膜形成組成物は、耐熱性が高く、溶媒溶解性も高い、特定構造を有する化合物又は樹脂を用いているため、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も優れたレジスト及び下層膜を形成することができる。さらには、下層膜を形成した場合、レジスト層との密着性にも優れるので、優れたレジストパターンを形成することができる。
 さらには屈折率が高く、また低温から高温処理によって着色が抑制されることから、各種光学部品形成組成物としても有用である。
 したがって、本発明は、例えば、電気用絶縁材料、レジスト用樹脂、半導体用封止樹脂、プリント配線板用接着剤、電気機器・電子機器・産業機器等に搭載される電気用積層板、電気機器・電子機器・産業機器等に搭載されるプリプレグのマトリックス樹脂、ビルドアップ積層板材料、繊維強化プラスチック用樹脂、液晶表示パネルの封止用樹脂、塗料、各種コーティング剤、接着剤、半導体用のコーティング剤、半導体用のレジスト用樹脂、下層膜形成用樹脂、フィルム状、シート状で使われる他、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、感光性光導波路等の光学部品等において、広く且つ有効に利用可能である。
 本発明は、リソグラフィー用レジスト、リソグラフィー用下層膜及び多層レジスト用下層膜及び光学部品の分野における産業上利用可能性を有する。
 

Claims (28)

  1.  下記式(1)又は(1’)で表される、化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (式(1)中、
     Rは、水素原子、置換基及び/又若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~60のアルキル基、又は置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数6~60のアリール基であり、
     Rは、置換基及び/又はヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~60のN価の基又は単結合であり、
     又は、R及びRは、それらが結合している炭素原子を含めて、置換基及び/又はヘテロ原子を有していてもよい4員~30員の環を形成していてもよく、
     Aは、置換基及び/又はヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~60の芳香族性を示す基であり、
     Rは、各々独立して、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数6~40のアリール基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~30のアルキルチオ基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基、シアノ基、カルボン酸基、チオール基、水酸基、又はチオール基若しくは水酸基の水素原子が酸架橋性基若しくは酸解離性基で置換された基であり、ここで、前記アルキル基、前記アルケニル基、前記アルキニル基及び前記アリール基は、エーテル結合、ケトン結合又はエステル結合を含んでいてもよく、
     Xは、酸素原子、硫黄原子又は無架橋であり、
    ここで、
     A、R、R、R、及びXから選ばれる少なくとも1つは硫黄原子を含み、
     Rの少なくとも1つは、チオール基、水酸基、又はチオール基若しくは水酸基の水素原子が酸架橋性基若しくは酸解離性基で置換された基を含み、
     mは、各々独立して0~9の整数であり、
     Nは、1~4の整数であり、ここで、Nが2以上の整数の場合、N個の[ ]内の構造式は同一であっても異なっていてもよい。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (式(1’)中、
     Rは、各々独立して、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数6~40のアリール基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~30のアルキルチオ基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基、シアノ基、チオール基、水酸基、又はチオール基若しくは水酸基の水素原子が酸架橋性基若しくは酸解離性基で置換された基であり、ここで、前記アルキル基、前記アルケニル基、前記アルキニル基、及び前記アリール基は、エーテル結合、ケトン結合又はエステル結合を含んでいてもよく、
     Rは、各々独立して、水素原子、置換基及び/又若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、又は置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数6~30のアリール基であり、
     又は、2つのRは、それらが結合している炭素原子を含めて、置換基及び/又はヘテロ原子を有していてもよい4員~30員の環を形成していてもよく、2つのRは、それらが結合している炭素原子に結合する2重結合であって、当該2重結合に、置換基及び/又若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、又は置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数6~30のアリール基が結合していてもよく、
     A、及びA’は、置換基及び/又はヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~60の芳香族性を示す基であり、
     Lは1~9の整数であり、
     k及びL’は、各々独立して0~9の整数である)
  2.  前記式(1)で表される化合物が下記式(1-1)で表される化合物である、請求項1に記載の化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    (式(1-1)中、
     R、R、A、X、及びNは、請求項1で定義したとおりであり、
     R3Aは、各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基、カルボン酸基、又はチオール基であり、
     R4Aは、各々独立して、水素原子、酸架橋性基又は酸解離性基であり、
     ここで、A、R、R、R3A、R4A、及びXから選ばれる少なくとも1つは硫黄原子を含み、
     m6Aは、各々独立して0~5の整数であり、
     m7Aは、各々独立して0~5の整数である、
     ただし、2つのm7Aは同時に0ではない。)
  3.  前記式(1)で表される化合物が下記式(2)で表される化合物である、請求項1に記載の化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
    (式(2)中、
     Rは、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基であり、
     Rは、炭素数1~60のN価の基又は単結合であり、
     Rは、各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~40のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基、シアノ基、チオール基、水酸基又は水酸基の水素原子が酸解離性基で置換された基であり、ここで、前記アルキル基、前記アルケニル基、前記アルキニル基及び前記アリール基は、エーテル結合、ケトン結合又はエステル結合を含んでいてもよく、ここで、Rの少なくとも1つはチオール基であり、
     Xは、酸素原子、硫黄原子又は無架橋であることを表し、
     mは、各々独立して0~9の整数であり、ここで、mの少なくとも1つは1~9の整数であり、
     Nは、1~4の整数であり、ここで、Nが2以上の整数の場合、N個の[ ]内の構造式は同一であっても異なっていてもよく、
     rは、各々独立して0~2の整数である。)
  4.  前記式(2)で表される化合物が下記式(3)で表される化合物である、請求項3に記載の化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
    (式(3)中、
     Rは、請求項3におけるRと同義であり、
     Rは、炭素数1~60のn価の基又は単結合であり、
     R~Rは、各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、チオール基、水酸基又は水酸基の水素原子が酸解離性基で置換された基であり、ここで、R~Rの少なくとも1つはチオール基であり、
     m及びmは、各々独立して、0~8の整数であり、
     m及びmは、各々独立して、0~9の整数であり、
     但し、m、m、m及びmは同時に0となることはなく、
     nは請求項3におけるNと同義であり、ここで、nが2以上の整数の場合、n個の[ ]内の構造式は同一であっても異なっていてもよく、
     p~pは、請求項3におけるrと同義である。)
  5.  前記式(2)で表される化合物が下記式(4)で表される化合物である、請求項3に記載の化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
    (式(4)中、
     R0Aは、請求項3におけるRと同義であり、
     R1Aは、炭素数1~60のn価の基又は単結合であり、
     R2Aは、各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、チオール基、水酸基又は水酸基の水素原子が酸解離性基で置換された基であり、ここで、R2Aの少なくとも1つはチオール基であり、
     nは、請求項3におけるNと同義であり、ここで、nが2以上の整数の場合、n個の[ ]内の構造式は同一であっても異なっていてもよく、
     Xは、酸素原子、硫黄原子又は無架橋であることを表し、
     m2Aは、各々独立して、0~7の整数であり、但し、少なくとも1つのm2Aは1~7の整数であり、
     qは、各々独立して、0又は1である。)
  6.  前記式(3)で表される化合物が下記式(3-1)で表される化合物である、請求項4に記載の化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
    (式(3-1)中、
     R、R、R、R、n、p~p、m及びmは、請求項4で定義されるとおりであり、
     R及びRは、各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、ハロゲン原子、又はチオール基であり、
     m及びmは、各々独立して、0~7の整数である。)
  7.  前記式(3-1)で表される化合物が下記式(3-2)で表される化合物である、請求項6に記載の化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
    (式(3-2)中、
     R、R、n、及びp~pは、請求項4で定義されるとおりであり、
     R、R、m及びmは、請求項6で定義される通りであり、
     R及びRは、R及びRと同義であり、
     m及びmは、各々独立して、0~8の整数である。)
  8.  前記式(4)で表される化合物が下記式(4-1)で表される化合物である、請求項5に記載の化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
    (式(4-1)中、
     R0A、R1A、n、q及びX、は、請求項5で定義されるとおりであり、
     R3Aは、各々独立して、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、又は置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基であり、
     m6Aは、各々独立して、0~5の整数である。)
  9.  請求項1又は2に記載の化合物を構成単位として含む樹脂。
  10.  下記(5)で表される、請求項9に記載の樹脂。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
    (式(5)中、
     R、R、A、R、X、及びNは、請求項1で定義されるとおりであり、
     mは、各々独立して0~8の整数であり、
     ここで、
     A、R、R、R、及びXから選ばれる少なくとも1つは硫黄原子を含み、
     Rの少なくとも1つは、チオール基、水酸基、又はチオール基若しくは水酸基の水素原子が酸架橋性基若しくは酸解離性基で置換された基を含み、
     Nが2以上の整数の場合、N個の[ ]内の構造式は同一であっても異なっていてもよく、
     Lは、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~30のアルキレン基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数6~30のアリーレン基、置換基及び/若しくはヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシレン基、又は単結合であり、前記アルキレン基、前記アリーレン基、及び前記アルコキシレン基は、エーテル結合、チオエーテル結合、ケトン結合又はエステル結合を含んでいてもよい。)
  11.  請求項3~8のいずれかに記載の化合物を構成単位として含む樹脂。
  12.  下記式(6)で表される構造を有する、請求項11に記載の樹脂。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
    (式(6)中、
     Lは、置換基を有していてもよい炭素数1~30の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基又は単結合であり、
     Rは、請求項3におけるRと同義であり、
     Rは、炭素数1~60のn価の基又は単結合であり、
     R~Rは、各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、チオール基、水酸基又は水酸基の水素原子が酸解離性基で置換された基であり、ここで、R~Rの少なくとも1つはチオール基であり、
     m及びmは、各々独立して、0~8の整数であり、
     m及びmは、各々独立して、0~9の整数であり、
     但し、m、m、m及びmは同時に0となることはなく、
     nは請求項3におけるNと同義であり、ここで、nが2以上の整数の場合、n個の[ ]内の構造式は同一であっても異なっていてもよく、
     p~pは、請求項3におけるrと同義である。)
  13.  下記式(7)で表される構造を有する、請求項11に記載の樹脂。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
    (式(7)中、
     Lは、置換基を有していてもよい炭素数1~30の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基又は単結合であり、
     R0Aは、請求項3におけるRと同義であり、
     R1Aは、炭素数1~60のn価の基又は単結合であり、
     R2Aは、各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、チオール基、水酸基又は水酸基の水素原子が酸解離性基で置換された基であり、ここで、R2Aの少なくとも1つはチオール基であり、
     nは、請求項3におけるNと同義であり、ここで、nが2以上の整数の場合、n個の[ ]内の構造式は同一であっても異なっていてもよく、
     Xは、酸素原子、硫黄原子又は無架橋であることを表し、
     m2Aは、各々独立して、0~7の整数であり、但し、少なくとも1つのm2Aは1~6の整数であり、
     qは、各々独立して、0又は1である。)
  14.  請求項1~8に記載の化合物及び請求項9~13に記載の樹脂からなる群より選ばれる1種以上を含有する組成物。
  15.  溶媒をさらに含有する、請求項14に記載の組成物。
  16.  酸発生剤をさらに含有する、請求項14又は15に記載の組成物。
  17.  酸架橋剤をさらに含有する、請求項14~16のいずれかに記載の組成物。
  18.  ラジカル発生剤をさらに含有する、請求項14~17のいずれかに記載の組成物。
  19.  リソグラフィー用膜形成に用いられる、請求項14~18のいずれかに記載の組成物。
  20.  レジスト下層膜形成に用いられる、請求項19に記載の組成物。
  21.  レジスト膜形成に用いられる、請求項19に記載の組成物。
  22.  レジスト永久膜形成に用いられる、請求項19に記載の組成物。
  23.  光学部品形成に用いられる、請求項14~18のいずれかに記載の組成物。
  24.  基板上に、請求項19に記載の組成物を用いてフォトレジスト層を形成する工程、
     前記フォトレジスト層の所定の領域に放射線を照射し、現像を行う工程、
    を含む、レジストパターン形成方法。
  25.  基板上に、請求項19に記載の組成物を用いてフォトレジスト層を形成する工程、及び
     前記フォトレジスト層の所定の領域に放射線を照射し、現像を行う工程、
    を含む、絶縁膜の形成方法。
  26.  基板上に、請求項19に記載の組成物を用いて下層膜を形成する工程、
     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、及び
     前記フォトレジスト層の所定の領域に放射線を照射し、現像を行う工程、
    を含む、レジストパターン形成方法。
  27.  基板上に、請求項19に記載の組成物を用いて下層膜を形成する工程、
     前記下層膜上に、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、
     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、
     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、
     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する工程、
     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する工程、及び
     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により基板にパターンを形成する工程、
    を含む、回路パターン形成方法。
  28.  請求項1~8のいずれかに記載の化合物又は請求項9~13のいずれかに記載の樹脂の精製方法であって、
     前記化合物又は樹脂、及び水と任意に混和しない有機溶媒を含む溶液と、酸性の水溶液とを接触させて抽出する抽出工程を含む、精製方法。
     
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