特許 6880537 化合物、樹脂、リソグラフィー用下層膜形成材料、リソグラフィー用下層膜形成用組成物、リソグラフィー用下層膜及びレジストパターン形成方法、回路パターン形成方法、及び、精製方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6880537

(24)【登録日】2021年5月10日

(45)【発行日】2021年6月2日

(54)【発明の名称】化合物、樹脂、リソグラフィー用下層膜形成材料、リソグラフィー用下層膜形成用組成物、リソグラフィー用下層膜及びレジストパターン形成方法、回路パターン形成方法、及び、精製方法

(51)【国際特許分類】

   C07D 233/64 20060101AFI20210524BHJP

   C07D 405/04 20060101ALI20210524BHJP

   C08G 12/28 20060101ALI20210524BHJP

   G03F 7/26 20060101ALI20210524BHJP

   G03F 7/11 20060101ALI20210524BHJP

   H01L 21/027 20060101ALI20210524BHJP

【ＦＩ】

   C07D233/64 101

   C07D405/04CSP

   C08G12/28

   G03F7/26 511

   G03F7/11 503

   H01L21/30 573

   H01L21/30 578

【請求項の数】19

【全頁数】47

(21)【出願番号】特願2017-529881(P2017-529881)

(86)(22)【出願日】2016年7月15日

(86)【国際出願番号】JP2016071018

(87)【国際公開番号】WO2017014191

(87)【国際公開日】20170126

【審査請求日】2019年5月15日

(31)【優先権主張番号】特願2015-145010(P2015-145010)

(32)【優先日】2015年7月22日

(33)【優先権主張国】JP

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000004466

【氏名又は名称】三菱瓦斯化学株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】岡田 佳奈

(72)【発明者】

【氏名】堀内 淳矢

(72)【発明者】

【氏名】牧野嶋 高史

(72)【発明者】

【氏名】越後 雅敏

【審査官】 早乙女 智美

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−３１５９５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−０６７２７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／０８０２４０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１３／０２４７７９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１４／１２３１０２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１４／１２３１０７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−０１８２２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 NATH, B. et al.，Polymorphism and porosity in 4-[(4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl)(5-methyl-1H-imidazol-4-yl)methyl]-2,6，CrystEngComm，２０１３年，15(31)，pp. 6249-6258，ISSN: 1466-8033

【文献】 NATH, B. et al.，An Imidazole-Based Bisphenol 2-((2-Hydroxy-3,5-dimethylphenyl)(imidazol-4-yl)methyl)-4,6-dimethylphe，Crystal Growth & Design，２０１２年，12(3)，pp. 1671-1682，ISSN: 1528-7483

【文献】 MOTOMURA, T. et al.，Transition-state stabilization via dynamic molecular recognition: a concerted acid-base bifunctional，Tetrahedron Letters，１９９１年，32(36)，pp. 4757-4760，ISSN: 0040-4039

【文献】 MAJI, B. et al.，N-Heterocyclic Carbenes: Organocatalysts with Moderate Nucleophilicity but Extraordinarily High Lewi，Angewandte Chemie, International Edition，２０１１年，50(30)，pp. 6915-6919, S6915/5，ISSN: 1433-7851

【文献】 BREUGST, M. et al.，Nucleophilic Reactivities of the Anions of Nucleobases and Their Subunits，Chemistry - A European Journal，２０１２年，18(1)，pp. 127-137，ISSN: 0947-6539

【文献】 第４版実験化学講座１ 基本操作Ｉ，丸善株式会社，１９９１年，pp.180-181

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０７Ｄ

ＣＡｐｌｕｓ／ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ）

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０／ＪＳＴＣｈｉｎａ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

下記式（１−３）で表される化合物。

【化1】

（式（１−３）中、Ｒ¹は、各々独立して、ハロゲン基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、水酸基、チオール基、複素環基、炭素原子数１〜３０のアルキル基、炭素原子数２〜３０のアルケニル基、炭素原子数６〜４０のアリール基、及びそれらの組み合わせからなる群より選択され、ここで、該アルキル基、該アルケニル基及び該アリール基は、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、Ｒ³は、各々独立して、炭素数１〜３０のアルキル基、炭素数６〜４０のアリール基、炭素数２〜３０のアルケニル基であり、ｐは各々独立して０又は１であり、ｑは０〜２の整数であり、ｎは１又は２であり、ｍ²は、各々独立して０〜３の整数である。）

【請求項2】

前記式（１−３）で表される化合物が、下記式（１−４）で表される化合物である、請求項１に記載の化合物。

【化2】

（式（１−４）中、Ｒ¹及びｑは前記式（１−３）で説明したものと同義である。）

【請求項3】

前記式（１−４）で表される化合物が、下記式（ＩＭＸ−１）で表される化合物である、請求項２に記載の化合物。

【化3】

【請求項4】

下記（ＩＭＸ−３）で表される化合物。

【化4】

【請求項5】

請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の化合物をモノマーとして得られる、樹脂。

【請求項6】

請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の化合物と架橋反応性のある化合物とを反応させることによって得られる、請求項５に記載の樹脂。

【請求項7】

前記架橋反応性のある化合物が、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、イソシアネート及び不飽和炭化水素基含有化合物から選ばれる１種以上である請求項６に記載の樹脂。

【請求項8】

下記式（２）で表される構造を有する樹脂。

【化5】

（式（２）中、Ｒ¹は、各々独立して、ハロゲン基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、水酸基、チオール基、複素環基、炭素原子数１〜３０のアルキル基、炭素原子数２〜３０のアルケニル基、炭素原子数６〜４０のアリール基、及びそれらの組み合わせからなる群より選択され、ここで、該アルキル基、該アルケニル基及び該アリール基は、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、Ｒ²は、各々独立して、炭素数１〜３０のアルキル基、炭素数６〜４０のアリール基、炭素数２〜３０のアルケニル基、チオール基又は水酸基である。但し、各アリール構造はＲ²として１つの水酸基を含む。Ｙは、単結合又は炭素数１〜２０のアルキレン基であり、ｍは、各々独立して、１〜４の整数であり、ｐは各々独立して０又は１であり、ｑは０〜２の整数であり、ｎは１又は２である。）

【請求項9】

請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の化合物及び／又は請求項５〜請求項８のいずれか一項に記載の樹脂を含有する、リソグラフィー用下層膜形成材料。

【請求項10】

請求項９に記載のリソグラフィー用下層膜形成材料と溶媒とを含有する、リソグラフィー用下層膜形成用組成物。

【請求項11】

酸発生剤をさらに含有する、請求項１０に記載のリソグラフィー用下層膜形成用組成物。

【請求項12】

架橋剤をさらに含有する、請求項１０又は請求項１１に記載のリソグラフィー用下層膜形成用組成物。

【請求項13】

請求項１０〜請求項１２のいずれか一項に記載のリソグラフィー用下層膜形成用組成物を用いて形成されるリソグラフィー用下層膜。

【請求項14】

基板上に、請求項１０〜請求項１２のいずれか一項に記載の下層膜形成用組成物を用いて下層膜を形成し、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、レジストパターン形成方法。

【請求項15】

基板上に、請求項１０〜請求項１２のいずれか一項に記載の下層膜形成用組成物を用いて下層膜を形成し、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、現像してレジストパターンを形成し、その後、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、回路パターン形成方法。

【請求項16】

請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の化合物又は請求項５〜請求項８のいずれか一項に記載の樹脂及び水と任意に混和しない有機溶媒を含む溶液と、酸性水溶液と、を接触させ抽出する工程を含む、化合物又は樹脂の精製方法。

【請求項17】

前記酸性水溶液が、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、請求項１６に記載の精製方法。

【請求項18】

前記水と任意に混和しない有機溶媒が、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、１，２−ジエトキシケトン、酢酸ブチル、又は酢酸エチルである請求項１６又は請求項１７に記載の精製方法。

【請求項19】

前記溶液と酸性水溶液とを接触させ抽出処理を行った後、さらに水による抽出処理を行う工程を含む、請求項１６〜請求項１８のいずれか一項に記載の精製方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、特定の構造を有する化合物又は樹脂に関する。また、前記化合物及び／又は樹脂を含有するリソグラフィー用下層膜形成材料、前記材料を含むリソグラフィー用下層膜形成用組成物、前記組成物から得られるリソグラフィー用下層膜及び前記組成物を用いるフォトレジストパターン形成方法（レジストパターン形成方法又は回路パターン形成方法）に関する。さらに、前記化合物又は樹脂の精製方法に関する。

【背景技術】

【0002】

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。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。そして、現在汎用技術として用いられている光露光を用いたリソグラフィーにおいては、光源の波長に由来する本質的な解像度の限界に近づきつつある。

【0003】

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いる。しかしながら、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。

【0004】

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（例えば、特許文献１（特開２００４−１７７６６８号公報）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２（特開２００４−２７１８３８号公報）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３（特開２００５−２５０４３４号公報）参照）。

【0005】

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、アセチレンガスなどを原料に用いたＣＶＤによって形成されたアモルファスカーボン下層膜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。

【0006】

また、本発明者らは、光学特性及び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、特定の構成単位を含むナフタレンホルムアルデヒド重合体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４：ＷＯ２００９／０７２４６５号公報及び特許文献５：ＷＯ２０１１／０３４０６２号公報を参照。）を提案している。

【0007】

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６（特開２００２−３３４８６９号公報）参照）や、シリコン窒化膜のＣＶＤ形成方法（特許文献７（ＷＯ２００４／０６６３７７号公報）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８（特開２００７−２２６１７０号公報）及び特許文献９（特開２００７−２２６２０４号公報）参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００４−１７７６６８号公報

【特許文献2】特開２００４−２７１８３８号公報

【特許文献3】特開２００５−２５０４３４号公報

【特許文献4】国際公開第２００９／０７２４６５

【特許文献5】国際公開第２０１１／０３４０６２

【特許文献6】特開２００２−３３４８６９号公報

【特許文献7】国際公開第２００４／０６６３７７

【特許文献8】特開２００７−２２６１７０号公報

【特許文献9】特開２００７−２２６２０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

上述したように、従来数多くのリソグラフィー用下層膜形成材料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、エッチング耐性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。

【0010】

また、近年はパターンの微細化の進行に伴い、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ることを可能とする段差埋め込み特性、及び形成された膜の平坦化性が求められている。特に、基板側に配置されるレジスト層（レジスト下膜層）は当該要求が高い。

【0011】

本発明は、上述の課題を鑑みて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、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、化合物又は樹脂及びこれを含むリソグラフィー用下層膜形成材料、前記材料を含むリソグラフィー用下層膜形成用組成物、前記組成物から得られるリソグラフィー用下層膜及び前記組成物を用いるフォトレジストパターン形成方法（レジストパターン形成方法又は回路パターン形成方法）を提供することにある。また、本発明は、前記化合物及び樹脂の精製に有用な精製方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

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、本発明はつぎのとおりである。
［１］下記式（１）で表される化合物。

【化1】

（式（１）中、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示し、Ｒ^１は、各々独立して、ハロゲン基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、水酸基、チオール基、複素環基、炭素原子数１〜３０のアルキル基、炭素原子数２〜３０のアルケニル基、炭素原子数６〜４０のアリール基、及びそれらの組み合わせからなる群より選択され、ここで、該アルキル基、該アルケニル基及び該アリール基は、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^２は、各々独立して、炭素数１〜３０のアルキル基、炭素数６〜４０のアリール基、炭素数２〜３０のアルケニル基、チオール基又は水酸基であり、ここで、Ｒ^２の少なくとも１つは水酸基又はチオール基を含む基であり、ｍは、各々独立して、０〜７の整数であり（ここで、ｍの少なくとも１つは１〜７の整数である。）、ｐは各々独立して０又は１であり、ｑは０〜２の整数であり、ｎは１又は２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、前記［１］に記載の化合物。

【化2】

（式（１−１）中、Ｒ^１、Ｒ^２、ｍ、ｐ、ｑ及びｎは、前記式（１）で説明したものと同義である。）
［３］前記式（１−１）で表される化合物が、下記式（１−２）で表される化合物である、前記［２］に記載の化合物。

【化3】

（式（１−２）中、Ｒ^３は、各々独立して、炭素数１〜３０のアルキル基、炭素数６〜４０のアリール基、炭素数２〜３０のアルケニル基であり、Ｒ^１、ｐ、ｑ、ｎは、前記式（１）で説明したものと同義であり、ｍ^２は、各々独立して０〜５の整数であり、ｍ^３は、各々独立して１〜６の整数であり、ｍ^２＋ｍ^３は１〜６の整数である。）
［４］前記式（１−２）で表される化合物が、下記式（１−３）で表される化合物である、前記［３］に記載の化合物。

【化4】

（式（１−３）中、Ｒ^１、Ｒ^３、ｐ、ｑ、ｎは前記式（１）で説明したものと同義であり、ｍ^２は前記式（１−２）で説明したものと同義である。）
［５］前記式（１−３）で表される化合物が、下記式（１−４）で表される化合物である、前記［４］に記載の化合物。

【化5】

（式（１−４）中、Ｒ^１及びｑは前記式（１）で説明したものと同義である。）
［６］前記式（１−４）で表される化合物が、下記式（ＩＭＸ−１）で表される化合物である、前記［５］に記載の化合物。

【化6】

［７］前記［１］〜前記［６］のいずれか一つに記載の化合物をモノマーとして得られる、樹脂。
［８］前記［１］〜前記［６］のいずれか一つに記載の化合物と架橋反応性のある化合物とを反応させることによって得られる、前記［７］に記載の樹脂。
［９］前記架橋反応性のある化合物が、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、イソシアネート及び不飽和炭化水素基含有化合物から選ばれる１種以上である前記［８］に記載の樹脂。
［１０］下記式（２）で表される構造を有する樹脂。

【化7】

（式（２）中、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示し、Ｒ^１は、各々独立して、ハロゲン基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、水酸基、チオール基、複素環基、炭素原子数１〜３０のアルキル基、炭素原子数２〜３０のアルケニル基、炭素原子数６〜４０のアリール基、及びそれらの組み合わせからなる群より選択され、ここで、該アルキル基、該アルケニル基及び該アリール基は、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^２は、各々独立して、炭素数１〜３０のアルキル基、炭素数６〜４０のアリール基、炭素数２〜３０のアルケニル基、チオール基又は水酸基であり、ここで、Ｒ^２の少なくとも１つは水酸基又はチオール基を含む基である。Ｙは、単結合又は炭素数１〜２０のアルキレン基であり、ｍは、各々独立して、０〜６の整数であり（ここで、ｍの少なくとも１つは１〜６の整数である。）、ｐは各々独立して０又は１であり、ｑは０〜２の整数であり、ｎは１又は２である。）
［１１］前記［１］〜前記［６］のいずれか一つに記載の化合物及び／又は前記［７］〜前記［１０］のいずれかに記載の樹脂を含有する、リソグラフィー用下層膜形成材料。
［１２］前記［１１］に記載のリソグラフィー用下層膜形成材料と溶媒を含有する、リソグラフィー用下層膜形成用組成物。
［１３］酸発生剤をさらに含有する、前記［１２］に記載のリソグラフィー用下層膜形成用組成物。
［１４］架橋剤をさらに含有する、前記［１２］又は前記［１３］に記載のリソグラフィー用下層膜形成用組成物。
［１５］前記［１２］〜前記［１４］のいずれか一つに記載のリソグラフィー用下層膜形成用組成物を用いて形成されるリソグラフィー用下層膜。
［１６］基板上に、前記［１２］〜前記［１４］のいずれか一つに記載の下層膜形成用組成物を用いて下層膜を形成し、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、レジストパターン形成方法。
［１７］基板上に、前記［１２］〜前記［１４］のいずれか一つに記載の下層膜形成用組成物を用いて下層膜を形成し、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、現像してレジストパターンを形成し、その後、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、回路パターン形成方法。
［１８］前記［１］〜前記［６］のいずれか一つに記載の化合物又は前記［７］〜前記［１０］のいずれか一つに記載の樹脂、及び水と任意に混和しない有機溶媒を含む溶液と、酸性水溶液と、を接触させ抽出する工程を含む、化合物又は樹脂の精製方法。
［１９］前記酸性水溶液が、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、前記［１８］に記載の精製方法。
［２０］前記水と任意に混和しない有機溶媒が、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、１，２−ジエトキシケトン、酢酸ブチル、又は酢酸エチルである前記［１８］又は前記［１９］に記載の精製方法。
［２１］前記溶液と酸性水溶液とを接触させ抽出処理を行ったのち、さらに水による抽出処理を行う工程を含む、前記［１８］〜前記［２０］のいずれか一つに記載の精製方法。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、湿式プロセスが適用可能であり、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、化合物又は樹脂及びこれを含むリソグラフィー用下層膜形成材料、前記材料を含むリソグラフィー用下層膜形成用組成物、前記組成物から得られるリソグラフィー用下層膜及び前記組成物を用いるフォトレジストパターン形成方法（レジストパターン形成方法又は回路パターン形成方法）を提供することができる。また、本発明によれば、前記化合物及び樹脂の精製に有用な精製方法を提供することができる。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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。
本発明は、湿式プロセスが適用可能であり、エッチング耐性に優れるフォトレジスト下層膜（以下、単に「下層膜」と称することがある。）を形成するために有用な、化合物又は樹脂及びこれを含むリソグラフィー用下層膜形成材料、前記材料を含むリソグラフィー用下層膜形成用組成物を実現することができる。本発明の化合物又は樹脂及びこれを含むリソグラフィー用下層膜形成材料は溶媒溶解性に優れる。更に、これら本発明のリソグラフィー用下層膜形成材料及びリソグラフィー用下層膜形成用組成物は特定構造を有する化合物又は樹脂を用いているため、硬化性にも優れる。そのため、高温ベーク時の膜の劣化が抑制され、フッ素系ガスのプラズマエッチング等に対するエッチング耐性に優れた下層膜を形成することができる。さらには、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形成することができる。

【0015】

［化合物］
本実施形態の化合物は、下記式（１）で表される。

【0016】

【化8】

【0017】

前記式（１）中、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。
Ｒ^１は、各々独立して、ハロゲン基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、水酸基、チオール基、複素環基、炭素原子数１〜３０のアルキル基、炭素原子数２〜３０のアルケニル基、炭素原子数６〜４０のアリール基、及びそれらの組み合わせからなる群より選択される。ここで、前記アルキル基、前記アルケ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い。
Ｒ^２は、各々独立して、炭素数１〜３０のアルキル基、炭素数６〜４０のアリール基、炭素数２〜３０のアルケニル基、チオール基又は水酸基である。但し、Ｒ^２の少なくとも１つは水酸基又はチオール基を含む基である。
上述のアルキル基及び前記アルケニル基は、それぞれ直鎖状、分岐状若しくは環状のいずれであってもよい。
ｍは、各々独立して、０〜７の整数である。但し、ｍの少なくとも１つは、１〜７の整数である。ｐは各々独立して０又は１であり、ｑは０〜２の整数であり、ｎは１又は２である。尚、ｐが０を示す場合、式（１）中、ナフタレン構造（２環構造）として示されている箇所は、フェニル構造（即ち単環構造）となる。

【0018】

前記式（１）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、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材料は埋め込み特性が比較的に有利に高められ得る。また、高いエッチング耐性をも付与される。

【0019】

ここで、本実施形態の化合物（上述の「前記式（１）で表される化合物」以下同様）の分子量としては、３００〜３０００が好ましく、３００〜２０００がより好ましく、３００〜１０００がさらに好ましい。なお、前記分子量は、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。

【0020】

前記式（１）で表される化合物は、硬化のし易さと有機溶媒への溶解性との観点から、Ｒ^２の少なくとも１つが水酸基又はチオール基を含む基である。

【0021】

また、前記式（１）で表される化合物は、原料の供給性の観点から、下記式（１−１）で表される化合物であることがより好ましい。

【0022】

【化9】

【0023】

前記式（１−１）中、Ｒ^１、Ｒ^２、ｍ、ｐ、ｑ及びｎは、前記式（１）で説明したものと同義である。

【0024】

前記式（１−１）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（１−２）で表される化合物であることがさらに好ましい。

【0025】

【化10】

【0026】

前記式（１−２）中、Ｒ^１、ｐ、ｑ及びｎは、前記式（１）で説明したものと同義であり、Ｒ^３は、各々独立して、炭素数１〜３０のアルキル基、炭素数６〜４０のアリール基、炭素数２〜３０のアルケニル基であり、ｍ^２は、各々独立して０〜５の整数であり、ｍ^３は、各々独立して１〜６の整数であり、ｍ^２＋ｍ^３は１〜６の整数である。前記アルキル基及び前記アルケニル基は、それぞれ直鎖状、分岐状若しくは環状のいずれであってもよい。

【0027】

前記式（１−２）で表される化合物は、さらなる有機溶媒への溶解性の観点から、下記式（１−３）で表される化合物であることが特に好ましい。

【0028】

【化11】

【0029】

前記式（１−３）中、Ｒ^１、Ｒ^３、ｐ、ｑ及びｎは前記式（１）で説明したものと同義であり、ｍ^２は前記式（１−２）で説明したものと同義である。）

【0030】

また、低分子量のほうが流動性が良好である観点から、前記式（１−３）で表される化合物は、前記式（１−３）においてｎ＝１である態様、すなわち下記式（１−４）で表される化合物であることが好ましい。

【化12】

【0031】

前記式（１−４）中、Ｒ^１及びｑは前記式（１）で説明したものと同義である。

【0032】

さらに、前記式（１−４）で表される化合物は、製造のし易さと原料の供給性の観点から下記式（ＩＭＸ−１）で表される化合物であることが特に好ましい。

【化13】

【0033】

以下に、前記式（１）で表される化合物の具体例を例示するが、ここで列挙した限りではない。

【0034】

【化14】

【0035】

【化15】

【0036】

【化16】

【0037】

上述の前記式（１）で表される化合物の具体例中、Ｒ^１、Ｒ^２、ｑ及びｍは、前記式（１）で説明したものと同義である。

【0038】

【化17】

【0039】

【化18】

【0040】

【化19】

【0041】

【化20】

【0042】

【化21】

【0043】

【化22】

【0044】

上述の前記式（１）で表される化合物の具体例中、Ｒ^１、Ｒ^２、ｑ及びｍは、前記式（１）で説明したものと同義である。

【0045】

本実施形態において使用される式（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、チオフェノール類、ナフトール類又はチオナフトール類と、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（１）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、上述の合成を加圧下で行うこともできる。

【0046】

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、メトキシベンゼン、カテコール、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、前記フェノール類としては、ハイドロキノン、トリメチルハイドロキノン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。

【0047】

前記チオフェノール類としては、例えば、ベンゼンチオール、メチルベンゼンチオール、メトキシベンゼンチオール、ベンゼンジチオール、トリメチルベンゼンジチ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、前記チオフェノール類としては、ベンゼンジチオール、トリメチルベンゼンジチオールを用いることがチオキサンテン構造を容易に作ることができる点でより好適である。

【0048】

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、ナフタレンジ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、前記ナフトール類としてはナフタレンジオールを用いることがベンゾ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。

【0049】

前記チオナフトール類としては、例えば、ナフタレンチオール、メチルナフタレンチオール、メトキシナフタレンチオール、ナフタレンジチ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、前記チオナフトール類としては、ナフタレンジチオールを用いることがチオベンゾキサンテン構造を容易に作ることができる点でより好適である。

【0050】

前記アルデヒド類としては、例えば、４−ホルミルイミダゾール、１−メチル−４−ホルミルイミダゾール、２−メチル−４−ホルミルイミダゾール、２−ブチル−４−ホルミルイミダゾール、５−ホルミルイミダゾール、１−メチル−５−ホルミルイミダゾール、２−メチル−５−ホルミルイミダゾール、２−ブチル−５−ホルミルイミダゾール、２−ホルミルイミダゾール、４，５−ジホルミルイミダゾール、２−メチル−４，５−ジホルミルイミダゾ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。
これらの中でも前記アルデヒド類としては、４−ホルミルイミダゾール、１−メチル−４−ホルミルイミダゾールを用いることが、高い溶解性と高いエッチング耐性を与える点で好ましく、４−ホルミルイミダゾールを用いることがより好ましい。

【0051】

前記式（１）で表される化合物の合成反応に用いることのできる酸触媒は、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、無機酸や有機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、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、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、ｐ−トルエンスルホン酸又は硫酸を用いることが好ましい。
なお、前記酸触媒については、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、さらには反応条件など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。

【0052】

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、用いるアルデヒド類とフェノール類、チオフェノール類、ナフトール類、又はチオナフト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、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例示される。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、使用する原料及び使用する触媒の種類、さらには反応条件など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。

【0053】

本実施形態の式（１）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、フェノール類、チオフェノール類、ナフトール類又はチオナフトール類、アルデヒド類、触媒を一括で仕込む方法や、フェノール類、チオフェノール類、ナフトール類又はチオナフトール類やアルデヒド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。

【0054】

好ましい反応条件としては、アルデヒド類１モルに対し、フェノール類、チオフェノール類、ナフトール類又はチオナフトール類を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分間〜１００時間程度反応させることにより進行する。

【0055】

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（１）で表される化合物を得ることができる。

【0056】

[樹脂]
本実施形態の樹脂は、前記式（１）で表される化合物をモノマーとして得られる樹脂である。換言すると、本実施形態の樹脂は前記一般式（１）に由来する単位構造を有する樹脂である。前記樹脂の具体例として、下記式（２）で表される構造を有する樹脂が挙げられる。

【0057】

【化23】

【0058】

式（２）中、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示す。
Ｒ^１は、各々独立して、ハロゲン基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、水酸基、チオール基、複素環基、炭素原子数１〜３０のアルキル基、炭素原子数２〜３０のアルケニル基、炭素原子数６〜４０のアリール基、及びそれらの組み合わせからなる群より選択される。ここで、前記アルキル基、前記アルケ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い。
Ｒ^２は、各々独立して、炭素数１〜３０のアルキル基、炭素数６〜４０のアリール基、炭素数２〜３０のアルケニル基、チオール基又は水酸基である。但し、Ｒ^２の少なくとも１つは水酸基又はチオール基を含む基である。
上述のアルキル基及びアルケニル基は、それぞれ直鎖状、分岐状若しくは環状のいずれであってもよい。
Ｙは、単結合又は炭素数１〜２０のアルキレン基であり、ｍは、各々独立して０〜６の整数であり、ｐは各々独立して０又は１であり、ｑは０〜２の整数であり、ｎは１又は２である。前記アルケニル基は、直鎖状、分岐状若しくは環状のいずれであってもよく、直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基であることが好ましい。

【0059】

本実施形態における式（２）で表される構造を有する樹脂は、前記式（１）で表される化合物を架橋反応性のある化合物（以下、「架橋反応性のあるモノマー」とも称することがある。）と反応させることにより得ることができる。

【0060】

架橋反応性のあるモノマーとしては、前記式（１）で表される化合物と反応して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。架橋反応性のあるモノマーの具体例としては、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から選ばれる一種以上が挙げられるが、これらに特に限定されない。

【0061】

式（２）に表される構造を有する樹脂の具体例としては、例えば、前記式（１）で表される化合物と架橋反応性のあるモノマーであるアルデヒド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。

【0062】

ここで、前記式（１）で表される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、ホルムアルデヒドがより好ましい。なお、これらのアルデヒド類は、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、前記アルデヒド類の使用量は、特に限定されないが、前記式（１）で表される化合物１モルに対して、０．２〜５モルが好ましく、より好ましくは０．５〜２モルである。

【0063】

前記式（１）で表される化合物とアルデヒドとの縮合反応において、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例示される。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。

【0064】

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、さらには反応条件など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、前記式（１）で表される化合物、アルデヒド類、触媒を一括で仕込む方法や、前記式（１）で表される化合物やアルデヒド類を触媒存在下で滴下していく方法がある。

【0065】

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、目的物であるノボラック化した樹脂を得ることができる。

【0066】

ここで、本実施形態の樹脂は、前記式（１）で表される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、チモール等が挙げるが、これらに特に限定されない。

【0067】

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、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、前記式（１）で表される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、前記式（１）で表される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、前記式（１）で表される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。

【0068】

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５００〜２０，０００であることが好ましく、より好ましくは７５０〜１０，０００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、本実施形態の樹脂は、分散度（重量平均分子量Ｍｗ／数平均分子量Ｍｎ）が１．１〜７の範囲内のものが好ましく、より好ましくは１．１〜２である。なお、前記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。

【0069】

上述した式（１）で表される化合物及び／又は前記化合物をモノマーとして得られる樹脂は、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、これら化合物及び／又は樹脂は、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、前記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、前記式（１）で表される化合物及び／又は前記化合物をモノマーとして得られる樹脂１０ｇがＰＧＭＥＡ９０ｇに対して“溶解する”と評価されるのは、式（１）で表される化合物及び／又は前記化合物をモノマーとして得られる樹脂のＰＧＭＥＡに対する溶解度が「１０質量％以上」となる場合であり、“溶解しない”と評価されるのは、前記溶解度が「１０質量％未満」となる場合である。

【0070】

[リソグラフィー用下層膜形成材料]
本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成材料は、上述した式（１）で表される化合物及び前記化合物をモノマーとして得られる樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種の物質を含有する。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、リソグラフィー用下層膜形成材料中、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、１００質量％であることが特に好ましい。なお、本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成材料は、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。

【0071】

[リソグラフィー用下層膜形成用組成物]
本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物は、上述した式（１）で表される化合物及び／又は前記化合物をモノマーとして得られる樹脂以外に、必要に応じて、溶媒、架橋剤、酸発生剤等の他の成分を含んでいてもよい。以下、これらの任意成分について説明する。

【0072】

［溶媒］
本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物は、溶媒を含有していてもよい。溶媒としては、上述した式（１）で表される化合物及び／又は前記化合物をモノマーとして得られる樹脂が少なくとも溶解するものであれば、公知のものを適宜用いることができる。

【0073】

溶媒の具体例としては、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が、これらに特に限定されない。これらの溶媒は、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。

【0074】

前記溶媒の中で、安全性の点から、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。

【0075】

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、前記下層膜形成材料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。

【0076】

［架橋剤］
本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物は、インターミキシングを抑制する等の観点から、必要に応じて架橋剤を含有していてもよい。本実施形態で使用可能な架橋剤の具体例としては、例えば、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、エポキシ化合物、チオエポキシ化合物、イソシアネート化合物、アジド化合物、アルケニルエーテル基などの２重結合を含む化合物であって、メチロール基、アルコキシメチル基、アシロキシメチル基から選ばれる少なくとも一つの基を置換基（架橋性基）として有するものなどが挙げるが、これらに特に限定されない。なお、これらの架橋剤は、１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。また、これらは添加剤として用いてもよい。なお、前記架橋性基を式（１）で表される化合物及び／又は前記化合物をモノマーとして得られる樹脂におけるポリマー側鎖にペンダント基として導入してもよい。また、ヒドロキシ基を含む化合物も架橋剤として用いることができる。

【0077】

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などが挙げられる。エポキシ化合物の具体例としては、例えば、トリス（２，３−エポキシプロピル）イソシアヌレート、トリメチロールメタントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、トリエチロールエタントリグリシジルエーテルなどが挙げられる。

【0078】

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などが挙げられる。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などが挙げられる。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などが挙げられる。

【0079】

アルケニルエーテル基を含む化合物の具体例としては、例えば、エチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、１，２−プロパンジオールジビニルエーテル、１，４−ブタンジオールジビニルエーテル、テトラメチレングリコールジビニルエーテル、ネオペンチルグリコールジビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、１，４−シクロヘキサンジオールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル、ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、ソルビトールテトラビニルエーテル、ソルビトールペンタビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテルなどが挙げられる。

【0080】

本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物において、架橋剤の含有量は、特に限定されないが、リソグラフィー用下層膜形成材料１００質量部に対して、５〜５０質量部であることが好ましく、より好ましくは１０〜４０質量部である。上述の好ましい範囲にすることで、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。

【0081】

［酸発生剤］
本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物は、熱による架橋反応をさらに促進させるなどの観点から、必要に応じて酸発生剤を含有していてもよい。酸発生剤としては、熱分解によって酸を発生するもの、光照射によって酸を発生するものなどが知られているが、いずれのものも使用することができる。

【0082】

酸発生剤としては、
１）下記式（Ｐ１ａ−１）、（Ｐ１ａ−２）、（Ｐ１ａ−３）又は（Ｐ１ｂ）のオニウム塩、
２）下記式（Ｐ２）のジアゾメタン誘導体、
３）下記式（Ｐ３）のグリオキシム誘導体、
４）下記式（Ｐ４）のビススルホン誘導体、
５）下記式（Ｐ５）のＮ−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エステル、
６）β−ケトスルホン酸誘導体、
７）ジスルホン誘導体、
８）ニトロベンジルスルホネート誘導体、
９）スルホン酸エステル誘導体
等が挙げられるが、これらに特に限定されない。なお、これらの酸発生剤は、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。

【0083】

【化24】

【0084】

前記式中、Ｒ^101a、Ｒ^101b、Ｒ^101cはそれぞれ独立して炭素数１〜１２の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基、アルケニル基、オキソアルキル基又はオキソアルケニル基；炭素数６〜２０のアリール基；又は炭素数７〜１２のアラルキル基若しくはアリールオキソアルキル基を表し、これらの基の水素原子の一部又は全部がアルコキシ基等によって置換されていてもよい。また、Ｒ^101bとＲ^101cとは環を形成してもよく、環を形成する場合には、Ｒ^101b、Ｒ^101cはそれぞれ独立して炭素数１〜６のアルキレン基を表す。Ｋ⁻は非求核性対向イオンを表す。Ｒ^101d、Ｒ^101e、Ｒ^101f、Ｒ^101gは、それぞれ独立してＲ^101a、Ｒ^101b、Ｒ^101cに水素原子を加えて表される。Ｒ^101dとＲ^101e、Ｒ^101dとＲ^101eとＲ^101fとは環を形成してもよく、環を形成する場合には、Ｒ^101dとＲ^101e及びＲ^101dとＲ^101eとＲ^101fは炭素数３〜１０のアルキレン基を表し、又は、式中の窒素原子を環の中に有する複素芳香族環を表す。

【0085】

上述のＲ^101a、Ｒ^101b、Ｒ^101c、Ｒ^101d、Ｒ^101e、Ｒ^101f、Ｒ^101gは互いに同一であっても異なっていてもよい。具体的には、アルキル基としては、以下に限定されないが、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロプロピルメチル基、４−メチルシクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられる。アルケニル基としては、以下に限定されないが、例えば、ビニル基、アリル基、プロぺニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基等が挙げられる。オキソアルキル基としては、以下に限定されないが、例えば、２−オキソシクロペンチル基、２−オキソシクロヘキシル基等や、２−オキソプロピル基、２−シクロペンチル−２−オキソエチル基、２−シクロヘキシル−２−オキソエチル基、２−（４−メチルシクロヘキシル）−２−オキソエチル基等を挙げることができる。オキソアルケニル基としては、以下に限定されないが、例えば、２−オキソ−４−シクロヘキセニル基、２−オキソ−４−プロペニル基等が挙げられる。アリール基としては、以下に限定されないが、例えば、フェニル基、ナフチル基等や、ｐ−メトキシフェニル基、ｍ−メトキシフェニル基、ｏ−メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、ｐ−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル基、ｍ−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル基等のアルコキシフェニル基；２−メチルフェニル基、３−メチルフェニル基、４−メチルフェニル基、エチルフェニル基、４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル基、４−ブチルフェニル基、ジメチルフェニル基等のアルキルフェニル基；メチルナフチル基、エチルナフチル基等のアルキルナフチル基；メトキシナフチル基、エトキシナフチル基等のアルコキシナフチル基；ジメチルナフチル基、ジエチルナフチル基等のジアルキルナフチル基；ジメトキシナフチル基、ジエトキシナフチル基等のジアルコキシナフチル基等が挙げられる。アラルキル基としては、以下に限定されないが、例えば、ベンジル基、フェニルエチル基、フェネチル基等が挙げられる。アリールオキソアルキル基としては、以下に限定されないが、例えば、２−フェニル−２−オキソエチル基、２−（１−ナフチル）−２−オキソエチル基、２−（２−ナフチル）−２−オキソエチル基等の２−アリール−２−オキソエチル基等が挙げられる。Ｋ⁻の非求核性対向イオンとしては、以下に限定されないが、例えば、塩化物イオン、臭化物イオン等のハライドイオン；トリフレート、１，１，１−トリフルオロエタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート等のフルオロアルキルスルホネート；トシレート、ベンゼンスルホネート、４−フルオロベンゼンスルホネート、１，２，３，４，５−ペンタフルオロベンゼンスルホネート等のアリールスルホネート；メシレート、ブタンスルホネート等のアルキルスルホネート等が挙げられる。

【0086】

また、Ｒ^101d、Ｒ^101e、Ｒ^101f、Ｒ^101gが式中の窒素原子を環の中に有する複素芳香族環である場合、その複素芳香族環としては、イミダゾール誘導体（例えばイミダゾール、４−メチルイミダゾール、４−メチル−２−フェニルイミダゾール等）、ピラゾール誘導体、フラザン誘導体、ピロリン誘導体（例えばピロリン、２−メチル−１−ピロリン等）、ピロリジン誘導体（例えばピロリジン、Ｎ−メチルピロリジン、ピロリジノン、Ｎ−メチルピロリドン等）、イミダゾリン誘導体、イミダゾリジン誘導体、ピリジン誘導体（例えばピリジン、メチルピリジン、エチルピリジン、プロピルピリジン、ブチルピリジン、４−（１−ブチルペンチル）ピリジン、ジメチルピリジン、トリメチルピリジン、トリエチルピリジン、フェニルピリジン、３−メチル−２−フェニルピリジン、４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン、ジフェニルピリジン、ベンジルピリジン、メトキシピリジン、ブトキシピリジン、ジメトキシピリジン、１−メチル−２−ピリドン、４−ピロリジノピリジン、１−メチル−４−フェニルピリジン、２−（１−エチルプロピル）ピリジン、アミノピリジン、ジメチルアミノピリジン等）、ピリダジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾリジン誘導体、ピペリジン誘導体、ピペラジン誘導体、モルホリン誘導体、インドール誘導体、イソインドール誘導体、１Ｈ−インダゾール誘導体、インドリン誘導体、キノリン誘導体（例えばキノリン、３−キノリンカルボニトリル等）、イソキノリン誘導体、シンノリン誘導体、キナゾリン誘導体、キノキサリン誘導体、フタラジン誘導体、プリン誘導体、プテリジン誘導体、カルバゾール誘導体、フェナントリジン誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、１，１０−フェナントロリン誘導体、アデニン誘導体、アデノシン誘導体、グアニン誘導体、グアノシン誘導体、ウラシル誘導体、ウリジン誘導体等が例示される。

【0087】

前記式（Ｐ１ａ−１）と式（Ｐ１ａ−２）のオニウム塩は、光酸発生剤及び熱酸発生剤としての機能を有する。前記式（Ｐ１ａ−３）のオニウム塩は、熱酸発生剤としての機能を有する。

【0088】

【化25】

【0089】

式（Ｐ１ｂ）中、Ｒ^102a、Ｒ^102bはそれぞれ独立して炭素数１〜８の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。Ｒ¹⁰³は炭素数１〜１０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基を示す。Ｒ^104a、Ｒ^104bはそれぞれ独立して炭素数３〜７の２−オキソアルキル基を示す。Ｋ⁻は非求核性対向イオンを表す。

【0090】

前記Ｒ^102a、Ｒ^102b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、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロプロピルメチル基、４−メチルシクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基等が挙げられる。Ｒ¹⁰³の具体例としては、以下に限定されないが、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、へキシレン基、へプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、１，４−シクロへキシレン基、１，２−シクロへキシレン基、１，３−シクロペンチレン基、１，４−シクロオクチレン基、１，４−シクロヘキサンジメチレン基等が挙げられる。Ｒ^104a、Ｒ^104bの具体例としては、以下に限定されないが、２−オキソプロピル基、２−オキソシクロペンチル基、２−オキソシクロヘキシル基、２−オキソシクロヘプチル基等が挙げられる。Ｋ⁻は式（Ｐ１ａ−１）、（Ｐ１ａ−２）及び（Ｐ１ａ−３）で説明したものと同様のものを挙げることができる。

【0091】

【化26】

【0092】

前記式（Ｐ２）中、Ｒ¹⁰⁵、Ｒ¹⁰⁶はそれぞれ独立して炭素数１〜１２の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素数６〜２０のアリール基又はハロゲン化アリール基、又は炭素数７〜１２のアラルキル基を表す。

【0093】

Ｒ¹⁰⁵、Ｒ¹⁰⁶のアルキル基としては、以下に限定されないが、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、アミル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられる。ハロゲン化アルキル基としては、以下に限定されないが、例えば、トリフルオロメチル基、１，１，１−トリフルオロエチル基、１，１，１−トリクロロエチル基、ノナフルオロブチル基等が挙げられる。アリール基としては、以下に限定されないが、例えば、フェニル基、ｐ−メトキシフェニル基、ｍ−メトキシフェニル基、ｏ−メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、ｐ−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル基、ｍ−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル基等のアルコキシフェニル基；２−メチルフェニル基、３−メチルフェニル基、４−メチルフェニル基、エチルフェニル基、４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル基、４−ブチルフェニル基、ジメチルフェニル基等のアルキルフェニル基等が挙げられる。ハロゲン化アリール基としては、以下に限定されないが、例えば、フルオロフェニル基、クロロフェニル基、１，２，３，４，５−ペンタフルオロフェニル基等が挙げられる。アラルキル基としては、以下に限定されないが、例えば、ベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。

【0094】

【化27】

【0095】

式（Ｐ３）中、Ｒ¹⁰⁷、Ｒ¹⁰⁸、Ｒ¹⁰⁹はそれぞれ独立して炭素数１〜１２の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基又はハロゲン化アルキル基；炭素数６〜２０のアリール基若しくはハロゲン化アリール基；又は炭素数７〜１２のアラルキル基を示す。Ｒ¹⁰⁸、Ｒ¹⁰⁹は互いに結合して環状構造を形成してもよく、環状構造を形成する場合、Ｒ¹⁰⁸、Ｒ¹⁰⁹はそれぞれ炭素数１〜６の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を表す。

【0096】

Ｒ¹⁰⁷、Ｒ¹⁰⁸、Ｒ¹⁰⁹のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基、ハロゲン化アリール基、アラルキル基としては、Ｒ¹⁰⁵、Ｒ¹⁰⁶で説明したものと同様の基が挙げられる。なお、Ｒ¹⁰⁸、Ｒ¹⁰⁹のアルキレン基としては、以下に限定されないが、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基等が挙げられる。

【0097】

【化28】

【0098】

前記式（Ｐ４）中、Ｒ^101a、Ｒ^101bは前記と同様である。

【0099】

【化29】

【0100】

前記式（Ｐ５）中、Ｒ¹¹⁰は炭素数６〜１０のアリーレン基、炭素数１〜６のアルキレン基又は炭素数２〜６のアルケニレン基を表す。これらの基の水素原子の一部又は全部は、さらに炭素数１〜４の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基又はアルコキシ基、ニトロ基、アセチル基、又はフェニル基で置換されていてもよい。Ｒ¹¹¹は炭素数１〜８の直鎖状、分岐状若しくは置換のアルキル基、アルケニル基又はアルコキシアルキル基、フェニル基、又はナフチル基を表す。これらの基の水素原子の一部又は全部は、さらに炭素数１〜４のアルキル基又はアルコキシ基；炭素数１〜４のアルキル基、アルコキシ基、ニトロ基又はアセチル基で置換されていてもよいフェニル基；炭素数３〜５のヘテロ芳香族基；又は塩素原子、フッ素原子で置換されていてもよい。

【0101】

ここで、Ｒ¹¹⁰のアリーレン基としては、以下に限定されないが、例えば、１，２−フェニレン基、１，８−ナフチレン基等が挙げられる。アルキレン基としては、以下に限定されないが、例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、フェニルエチレン基、ノルボルナン−２，３−ジイル基等が挙げられる。アルケニレン基としては、以下に限定されないが、例えば、１，２−ビニレン基、１−フェニル−１，２−ビニレン基、５−ノルボルネン−２，３−ジイル基等が挙げられる。Ｒ¹¹¹のアルキル基としては、Ｒ^101a〜Ｒ^101cと同様のものが挙げられる。アルケニル基としては、以下に限定されないが、例えば、ビニル基、１−プロペニル基、アリル基、１−ブテニル基、３−ブテニル基、イソプレニル基、１−ペンテニル基、３−ペンテニル基、４−ペンテニル基、ジメチルアリル基、１−ヘキセニル基、３−ヘキセニル基、５−ヘキセニル基、１−ヘプテニル基、３−ヘプテニル基、６−ヘプテニル基、７−オクテニル基等が挙げられる。アルコキシアルキル基としては、以下に限定されないが、例えば、メトキシメチル基、エトキシメチル基、プロポキシメチル基、ブトキシメチル基、ペンチロキシメチル基、ヘキシロキシメチル基、ヘプチロキシメチル基、メトキシエチル基、エトキシエチル基、プロポキシエチル基、ブトキシエチル基、ペンチロキシエチル基、ヘキシロキシエチル基、メトキシプロピル基、エトキシプロピル基、プロポキシプロピル基、ブトキシプロピル基、メトキシブチル基、エトキシブチル基、プロポキシブチル基、メトキシペンチル基、エトキシペンチル基、メトキシヘキシル基、メトキシヘプチル基等が挙げられる。

【0102】

なお、さらに置換されていてもよい炭素数１〜４のアルキル基としては、以下に限定されないが、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基等が挙げられる。炭素数１〜４のアルコキシ基としては、以下に限定されないが、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、イソブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基等が挙げられる。炭素数１〜４のアルキル基、アルコキシ基、ニトロ基又はアセチル基で置換されていてもよいフェニル基としては、以下に限定されないが、例えば、フェニル基、トリル基、ｐ−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル基、ｐ−アセチルフェニル基、ｐ−ニトロフェニル基等が挙げられる。炭素数３〜５のヘテロ芳香族基としては、以下に限定されないが、例えば、ピリジル基、フリル基等が挙げられる。

【0103】

酸発生剤の具体例としては、以下に限定されないが、トリフルオロメタンスルホン酸テトラメチルアンモニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸テトラメチルアンモニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸トリエチルアンモニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸ピリジニウム、カンファースルホン酸トリエチルアンモニウム、カンファースルホン酸ピリジニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸テトラｎ−ブチルアンモニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸テトラフェニルアンモニウム、ｐ−トルエンスルホン酸テトラメチルアンモニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ジフェニルヨードニウム、トリフルオロメタンスルホン酸（ｐ−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）フェニルヨードニウム、ｐ−トルエンスルホン酸ジフェニルヨードニウム、ｐ−トルエンスルホン酸（ｐ−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）フェニルヨードニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸（ｐ−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ジフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ビス（ｐ−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）フェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリス（ｐ−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホニウム、ｐ−トルエンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、ｐ−トルエンスルホン酸（ｐ−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ジフェニルスルホニウム、ｐ−トルエンスルホン酸ビス（ｐ−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）フェニルスルホニウム、ｐ−トルエンスルホン酸トリス（ｐ−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、ブタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルスルホニウム、ｐ−トルエンスルホン酸トリメチルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸シクロヘキシルメチル（２−オキソシクロヘキシル）スルホニウム、ｐ−トルエンスルホン酸シクロヘキシルメチル（２−オキソシクロヘキシル）スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ジメチルフェニルスルホニウム、ｐ−トルエンスルホン酸ジメチルフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ジシクロヘキシルフェニルスルホニウム、ｐ−トルエンスルホン酸ジシクロヘキシルフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリナフチルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸シクロヘキシルメチル（２−オキソシクロヘキシル）スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸（２−ノルボニル）メチル（２−オキソシクロヘキシル）スルホニウム、エチレンビス［メチル（２−オキソシクロペンチル）スルホニウムトリフルオロメタンスルホナート］、１，２’−ナフチルカルボニルメチルテトラヒドロチオフェニウムトリフレート等のオニウム塩；ビス（ベンゼンスルホニル）ジアゾメタン、ビス（ｐ−トルエンスルホニル）ジアゾメタン、ビス（キシレンスルホニル）ジアゾメタン、ビス（シクロヘキシルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（シクロペンチルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（ｎ−ブチルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（イソブチルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（ｓｅｃ−ブチルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（ｎ−プロピルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（イソプロピルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（ｔｅｒｔ−ブチルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（ｎ−アミルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（イソアミルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（ｓｅｃ−アミルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（ｔｅｒｔ−アミルスルホニル）ジアゾメタン、１−シクロヘキシルスルホニル−１−（ｔｅｒｔ−ブチルスルホニル）ジアゾメタン、１−シクロヘキシルスルホニル−１−（ｔｅｒｔ−アミルスルホニル）ジアゾメタン、１−ｔｅｒｔ−アミルスルホニル−１−（ｔｅｒｔ−ブチルスルホニル）ジアゾメタン等のジアゾメタン誘導体；ビス−（ｐ−トルエンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−（ｐ−トルエスルホニル）−α−ジフェニルグリオキシム、ビス−（ｐ−トルエンスルホニル）−α−ジシクロヘキシルグリオキシム、ビス−（ｐ−トルエンスルホニル）−２，３−ペンタンジオングリオキシム、ビス−（ｐ−トルエンスルホニル）−２−メチル−３，４−ペンタンジオングリオキシム、ビス−（ｎ−ブタンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−（ｎ−ブタンスルホニル）−α−ジフェニルグリオキシム、ビス−（ｎ−ブタンスルホニル）−α−ジシクロヘキシルグリオキシム、ビス−（ｎ−ブタンスルホニル）−２，３−ペンタンジオングリオキシム、ビス−（ｎ−ブタンスルホニル）−２−メチル−３，４−ペンタンジオングリオキシム、ビス−（メタンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−（トリフルオロメタンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−（１，１，１−トリフルオロエタンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−（ｔｅｒｔ−ブタンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−（パーフルオロオクタンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−（シクロヘキサンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−（ベンゼンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−（ｐ−フルオロベンゼンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルベンゼンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−（キシレンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−（カンファースルホニル）−α−ジメチルグリオキシム等のグリオキシム誘導体；ビスナフチルスルホニルメタン、ビストリフルオロメチルスルホニルメタン、ビスメチルスルホニルメタン、ビスエチルスルホニルメタン、ビスプロピルスルホニルメタン、ビスイソプロピルスルホニルメタン、ビス−ｐ−トルエンスルホニルメタン、ビスベンゼンスルホニルメタン等のビススルホン誘導体；２−シクロヘキシルカルボニル−２−（ｐ−トルエンスルホニル）プロパン、２−イソプロピルカルボニル−２−（ｐ−トルエンスルホニル）プロパン等のβ−ケトスルホン誘導体；ジフェニルジスルホン誘導体、ジシクロヘキシルジスルホン誘導体等のジスルホン誘導体、ｐ−トルエンスルホン酸２，６−ジニトロベンジル、ｐ−トルエンスルホン酸２，４−ジニトロベンジル等のニトロベンジルスルホネート誘導体；１，２，３−トリス（メタンスルホニルオキシ）ベンゼン、１，２，３−トリス（トリフルオロメタンスルホニルオキシ）ベンゼン、１，２，３−トリス（ｐ−トルエンスルホニルオキシ）ベンゼン等のスルホン酸エステル誘導体；Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドメタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド１−プロパンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド２−プロパンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド１−ペンタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド１−オクタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドｐ−トルエンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドｐ−メトキシベンゼンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド２−クロロエタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドベンゼンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド−２，４，６−トリメチルベンゼンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド１−ナフタレンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド２−ナフタレンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシ−２−フェニルスクシンイミドメタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシマレイミドメタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシマレイミドエタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシ−２−フェニルマレイミドメタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシグルタルイミドメタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシグルタルイミドベンゼンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシフタルイミドメタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシフタルイミドベンゼンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシフタルイミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシフタルイミドｐ−トルエンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシナフタルイミドメタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシナフタルイミドベンゼンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシ−５−ノルボルネン−２，３−ジカルボキシイミドメタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシ−５−ノルボルネン−２，３−ジカルボキシイミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシ−５−ノルボルネン−２，３−ジカルボキシイミドｐ−トルエンスルホン酸エステル等のＮ−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エステル誘導体等が挙げられる。

【0104】

これらのなかでも中でも、特に、トリフルオロメタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸（ｐ−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ジフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリス（ｐ−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホニウム、ｐ−トルエンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、ｐ−トルエンスルホン酸（ｐ−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ジフェニルスルホニウム、ｐ−トルエンスルホン酸トリス（ｐ−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリナフチルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸シクロヘキシルメチル（２−オキソシクロヘキシル）スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸（２−ノルボニル）メチル（２−オキソシクロヘキシル）スルホニウム、１，２’−ナフチルカルボニルメチルテトラヒドロチオフェニウムトリフレート等のオニウム塩；ビス（ベンゼンスルホニル）ジアゾメタン、ビス（ｐ−トルエンスルホニル）ジアゾメタン、ビス（シクロヘキシルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（ｎ−ブチルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（イソブチルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（ｓｅｃ−ブチルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（ｎ−プロピルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（イソプロピルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（ｔｅｒｔ−ブチルスルホニル）ジアゾメタン等のジアゾメタン誘導体；ビス−（ｐ−トルエンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム、ビス−（ｎ−ブタンスルホニル）−α−ジメチルグリオキシム等のグリオキシム誘導体、ビスナフチルスルホニルメタン等のビススルホン誘導体；Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドメタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド１−プロパンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド２−プロパンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド１−ペンタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドｐ−トルエンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシナフタルイミドメタンスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシナフタルイミドベンゼンスルホン酸エステル等のＮ−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エステル誘導体等が好ましく用いられる。

【0105】

本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物において、酸発生剤の含有量は、特に限定されないが、リソグラフィー用下層膜形成材料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。上述の好ましい範囲にすることで、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。

【0106】

［塩基性化合物］
さらに、本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物は、保存安定性を向上させる等の観点から、塩基性化合物を含有していてもよい。

【0107】

塩基性化合物は、酸発生剤より微量に発生した酸が架橋反応を進行させるのを防ぐための、酸に対するクエンチャーの役割を果たす。このような塩基性化合物としては、例えば、第一級、第二級又は第三級の脂肪族アミン類、混成アミン類、芳香族アミン類、複素環アミン類、カルボキシ基を有する含窒素化合物、スルホニル基を有する含窒素化合物、水酸基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合物、アミド誘導体、イミド誘導体等が挙げられるが、これらに特に限定されない。

【0108】

具体的には、第一級の脂肪族アミン類の具体例としては、以下に限定されないが、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、ｎ−プロピルアミン、イソプロピルアミン、ｎ−ブチルアミン、イソブチルアミン、ｓｅｃ−ブチルアミン、ｔｅｒｔ−ブチルアミン、ペンチルアミン、ｔｅｒｔ−アミルアミン、シクロペンチルアミン、ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、セチルアミン、メチレンジアミン、エチレンジアミン、テトラエチレンペンタミン等が挙げられる。第二級の脂肪族アミン類の具体例としては、以下に限定されないが、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ−ｎ−プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジ−ｎ−ブチルアミン、ジイソブチルアミン、ジ−ｓｅｃ−ブチルアミン、ジペンチルアミン、ジシクロペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジヘプチルアミン、ジオクチルアミン、ジノニルアミン、ジデシルアミン、ジドデシルアミン、ジセチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルメチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルテトラエチレンペンタミン等が挙げられる。第三級の脂肪族アミン類の具体例としては、以下に限定されないが、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、トリイソプロピルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、トリイソブチルアミン、トリ−ｓｅｃ−ブチルアミン、トリペンチルアミン、トリシクロペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリシクロヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、トリノニルアミン、トリデシルアミン、トリドデシルアミン、トリセチルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルメチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルテトラエチレンペンタミン等が挙げられる。

【0109】

また、混成アミン類の具体例としては、以下に限定されないが、ジメチルエチルアミン、メチルエチルプロピルアミン、ベンジルアミン、フェネチルアミン、ベンジルジメチルアミン等が挙げられる。芳香族アミン類及び複素環アミン類の具体例としては、以下に限定されないが、アニリン誘導体（例えばアニリン、Ｎ−メチルアニリン、Ｎ−エチルアニリン、Ｎ−プロピルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、２−メチルアニリン、３−メチルアニリン、４−メチルアニリン、エチルアニリン、プロピルアニリン、トリメチルアニリン、２−ニトロアニリン、３−ニトロアニリン、４−ニトロアニリン、２，４−ジニトロアニリン、２，６−ジニトロアニリン、３，５−ジニトロアニリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルトルイジン等）、ジフェニル（ｐ−トリル）アミン、メチルジフェニルアミン、トリフェニルアミン、フェニレンジアミン、ナフチルアミン、ジアミノナフタレン、ピロール誘導体（例えばピロール、２Ｈ−ピロール、１−メチルピロール、２，４−ジメチルピロール、２，５−ジメチルピロール、Ｎ−メチルピロール等）、オキサゾール誘導体（例えばオキサゾール、イソオキサゾール等）、チアゾール誘導体（例えばチアゾール、イソチアゾール等）、イミダゾール誘導体（例えばイミダゾール、４−メチルイミダゾール、４−メチル−２−フェニルイミダゾール等）、ピラゾール誘導体、フラザン誘導体、ピロリン誘導体（例えばピロリン、２−メチル−１−ピロリン等）、ピロリジン誘導体（例えばピロリジン、Ｎ−メチルピロリジン、ピロリジノン、Ｎ−メチルピロリドン等）、イミダゾリン誘導体、イミダゾリジン誘導体、ピリジン誘導体（例えばピリジン、メチルピリジン、エチルピリジン、プロピルピリジン、ブチルピリジン、４−（１−ブチルペンチル）ピリジン、ジメチルピリジン、トリメチルピリジン、トリエチルピリジン、フェニルピリジン、３−メチル−２−フェニルピリジン、４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン、ジフェニルピリジン、ベンジルピリジン、メトキシピリジン、ブトキシピリジン、ジメトキシピリジン、１−メチル−２−ピリドン、４−ピロリジノピリジン、１−メチル−４−フェニルピリジン、２−（１−エチルプロピル）ピリジン、アミノピリジン、ジメチルアミノピリジン等）、ピリダジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾリジン誘導体、ピペリジン誘導体、ピペラジン誘導体、モルホリン誘導体、インドール誘導体、イソインドール誘導体、１Ｈ−インダゾール誘導体、インドリン誘導体、キノリン誘導体（例えばキノリン、３−キノリンカルボニトリル等）、イソキノリン誘導体、シンノリン誘導体、キナゾリン誘導体、キノキサリン誘導体、フタラジン誘導体、プリン誘導体、プテリジン誘導体、カルバゾール誘導体、フェナントリジン誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、１，１０−フェナントロリン誘導体、アデニン誘導体、アデノシン誘導体、グアニン誘導体、グアノシン誘導体、ウラシル誘導体、ウリジン誘導体等が挙げられる。

【0110】

さらに、カルボキシ基を有する含窒素化合物の具体例としては、以下に限定されないが、アミノ安息香酸、インドールカルボン酸、アミノ酸誘導体（例えばニコチン酸、アラニン、アルギニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、グリシルロイシン、ロイシン、メチオニン、フェニルアラニン、スレオニン、リジン、３−アミノピラジン−２−カルボン酸、メトキシアラニン）等が挙げられる。スルホニル基を有する含窒素化合物の具体例としては、以下に限定されないが、３−ピリジンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸ピリジニウム等が挙げられる。水酸基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合物の具体例としては、以下に限定されないが、２−ヒドロキシピリジン、アミノクレゾール、２，４−キノリンジオール、３−インドールメタノールヒドレート、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、Ｎ−エチルジエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、２，２’−イミノジエタノール、２−アミノエタノ−ル、３−アミノ−１−プロパノール、４−アミノ−１−ブタノール、４−（２−ヒドロキシエチル）モルホリン、２−（２−ヒドロキシエチル）ピリジン、１−（２−ヒドロキシエチル）ピペラジン、１−［２−（２−ヒドロキシエトキシ）エチル］ピペラジン、ピペリジンエタノール、１−（２−ヒドロキシエチル）ピロリジン、１−（２−ヒドロキシエチル）−２−ピロリジノン、３−ピペリジノ−１，２−プロパンジオール、３−ピロリジノ−１，２−プロパンジオール、８−ヒドロキシユロリジン、３−クイヌクリジノール、３−トロパノール、１−メチル−２−ピロリジンエタノール、１−アジリジンエタノール、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）フタルイミド、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）イソニコチンアミド等が挙げられる。アミド誘導体の具体例としては、以下に限定されないが、ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、プロピオンアミド、ベンズアミド等が挙げられる。イミド誘導体の具体例としては、以下に限定されないが、フタルイミド、スクシンイミド、マレイミド等が挙げられる。

【0111】

本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物において、塩基性化合物の含有量は、特に限定されないが、リソグラフィー用下層膜形成材料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。上述の好ましい範囲にすることで、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。

【0112】

また、本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物は、熱硬化性の付与や吸光度をコントロールする目的で、他の樹脂及び／又は化合物を含有していてもよい。このような他の樹脂及び／又は化合物としては、ナフトール樹脂、キシレン樹脂ナフトール変性樹脂、ナフタレン樹脂のフェノール変性樹脂、ポリヒドロキシスチレン、ジシクロペンタジエン樹脂、（メタ）アクリレート、ジメタクリレート、トリメタクリレート、テトラメタクリレート、ビニルナフタレン、ポリアセナフチレンなどのナフタレン環、フェナントレンキノン、フルオレンなどのビフェニル環、チオフェン、インデンなどのヘテロ原子を有する複素環を含む樹脂や芳香族環を含まない樹脂；ロジン系樹脂、シクロデキストリン、アダマンタン（ポリ）オール、トリシクロデカン（ポリ）オール及びそれらの誘導体等の脂環構造を含む樹脂又は化合物等が挙げられるが、これらに特に限定されない。さらに、本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物は、公知の添加剤を含有していてもよい。前記公知の添加剤としては、以下に限定されないが、例えば、紫外線吸収剤、界面活性剤、着色剤、ノニオン系界面活性剤が挙げられる。

【0113】

［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］
本実施形態のリソグラフィー用下層膜は、本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物を用いて形成される。

【0114】

また、本実施形態のレジストパターン形成方法は、基板上に、本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物を用いて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、前記第２の形成工程の後、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。

【0115】

さらに、本実施形態の他のパターン形成方法は、基板上に、本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物を用いて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。

【0116】

本実施形態のリソグラフィー用下層膜は、本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物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、本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物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などで基板上に付与した後、有機溶媒を揮発させるなどして除去することで、下層膜を形成することができる。

【0117】

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、ベークをすることが好ましい。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秒間〜３００秒間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、３０ｎｍ〜２０，０００ｎｍ程度であることが好ましく、より好ましくは５０ｎｍ〜１５，０００ｎｍとすることが好ましい。

【0118】

下層膜を作製した後、２層プロセスの場合はその上に珪素含有レジスト層、或いは通常の炭化水素からなる単層レジスト、３層プロセスの場合はその上に珪素含有中間層、さらにその上に珪素を含まない単層レジスト層を作製することが好ましい。この場合、この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を使用することができる。

【0119】

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。

【0120】

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を使用し、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。

【0121】

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がある中間層としては、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を導入された、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。

【0122】

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る中間層の形成の方が、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、ポジ型でもネガ型でもどちらでもよく、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。

【0123】

さらに、本実施形態の下層膜は、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。

【0124】

前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、前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などで塗布した後、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、３０ｎｍ〜５００ｎｍが好ましく、より好ましくは５０ｎｍ〜４００ｎｍである。

【0125】

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、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、３ｎｍ〜２０ｎｍの軟Ｘ線、電子ビーム、Ｘ線等を挙げることができる。

【0126】

上述の方法により形成されるレジストパターンは、本実施形態の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、本実施形態の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。

【0127】

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などの不活性ガスや、ＣＯ、ＣＯ₂、ＮＨ₃、ＳＯ₂、Ｎ₂、ＮＯ_2、Ｈ₂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、ＣＯ₂、ＮＨ₃、Ｎ₂、ＮＯ_2、Ｈ₂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。

【0128】

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、上述の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。

【0129】

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（上述の特許文献６）、国際公開第２００４／０６６３７７（上述の特許文献７）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。

【0130】

中間層として、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（上述の特許文献８）、特開２００７−２２６２０４号（上述の特許文献９）に記載されたものを用いることができる。

【0131】

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ＳｉＯ₂、ＳｉＮであればフロン系ガスを主体としたエッチング、ｐ−ＳｉやＡｌ、Ｗでは塩素系、臭素系ガスを主体としたエッチングを行うことができる。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。

【0132】

本実施形態の下層膜は、これら基板のエッチング耐性に優れる特徴がある。なお、基板は、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、ＳｉＯ_２、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、ＳｉＯ_２、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、５０ｎｍ〜１０，０００ｎｍ程度であることが好ましく、より好ましくは７５ｎｍ〜５，０００ｎｍである。

【0133】

[化合物又は樹脂の精製方法]
本実施形態の化合物又は樹脂の精製方法は、式（１）で表される化合物又は前記化合物をモノマーとして得られる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（Ａ）とし、その溶液（Ａ）を酸性水溶液と接触させる抽出処理を行うことができる。前記抽出処理によると、前記化合物又は前記樹脂と有機溶媒を含む溶液（Ａ）に含まれる金属分を水相に移行させたのち、有機相と水相とを分離して精製する。本実施形態の精製方法により、式（１）で表される化合物又は前記化合物をモノマーとして得られる樹脂中の種々の金属分の含有量を著しく低減させることができる。

【0134】

本実施形態で使用される“水と任意に混和しない有機溶媒”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。使用する有機溶媒の量は、使用する式（１）で表される化合物又は前記化合物をモノマーとして得られる樹脂の全量に対して、通常１〜１００質量倍程度使用される。

【0135】

前記精製方法に使用される有機溶媒の具体例としては、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル等のエーテル類、酢酸エチル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸イソアミル等のエステル類、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、エチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、２−ヘプタノン、２−ペンタノン等のケトン類、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ブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（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等のグリコールエーテルアセテート類、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン等の脂肪族炭化水素類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素類等が挙げられる。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、酢酸エチル等が好ましく、特にシクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、１，２−ジエトキシケトン、酢酸ブチル、又は酢酸エチルが好ましい。これらの有機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。

【0136】

本実施形態で使用される酸性水溶液としては、一般に知られる有機、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、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸等の鉱酸を水に溶解させた鉱酸水溶液、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、トリフルオロ酢酸等の有機酸を水に溶解させた有機酸水溶液が挙げられる。これら酸性水溶液は、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。これら酸性水溶液の中でも、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好ましく、さらに、硫酸、蓚酸、酒石酸、クエン酸の水溶液が好ましく、特に蓚酸の水溶液が好ましい。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、より金属を除去できると考えられる。また、ここで用いる水は、本発明の目的に沿って、金属含有量の少ないもの、例えばイオン交換水等が好ましい。

【0137】

本実施形態で使用する酸性水溶液のｐＨは特に制限されないが、水溶液の酸性度があまり大きくなると式（１）で表される化合物又は前記化合物をモノマーとして得られる樹脂に悪影響を及ぼすことがあり好ましくない。通常、ｐＨ範囲は０〜５程度であり、より好ましくはｐＨ０〜３程度である。

【0138】

本実施形態で使用する酸性水溶液の使用量は特に制限されないが、その量があまりに少ないと、金属除去のための抽出回数多くする必要があり、逆に水溶液の量があまりに多いと全体の液量が多くなり操作上の問題を生ずることがある。水溶液の使用量は、通常、有機溶媒に溶解した式（１）で表される化合物又は前記化合物をモノマーとして得られる樹脂の溶液に対して１０〜２００質量％であり、好ましくは２０〜１００質量％である。

【0139】

本実施形態では上述のような酸性水溶液と、式（１）で表される化合物又は前記化合物をモノマーとして得られる樹脂及び水と任意に混和しない有機溶媒を含む溶液（Ａ）とを接触させることにより金属分を抽出する。

【0140】

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、よく混合させたあと、静置することにより行われる。これにより、式（１）で表される化合物又は前記化合物をモノマーとして得られる樹脂と有機溶媒とを含む溶液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、式（１）で表される化合物又は前記化合物をモノマーとして得られる樹脂の変質を抑制することができる。

【0141】

得られる混合物は、式（１）で表される化合物又は前記化合物をモノマーとして得られる樹脂及び有機溶媒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式（１）で表される化合物又は前記化合物をモノマーとして得られる樹脂と有機溶媒とを含む溶液を回収する。静置する時間は特に制限されないが、静置する時間があまりに短いと有機溶媒を含む溶液相と水相との分離が悪くなり好ましくない。通常、静置する時間は１分間以上であり、より好ましくは１０分間以上であり、さらに好ましくは３０分間以上である。また、抽出処理は１回だけでもかまわないが、混合、静置、分離という操作を複数回繰り返して行うのも有効である。

【0142】

酸性水溶液を用いてこのような抽出処理を行った場合は、処理を行ったあとに、前記水溶液から抽出し、回収した式（１）で表される化合物又は前記化合物をモノマーとして得られる樹脂と有機溶媒とを含む溶液（Ａ）は、さらに水との抽出処理を行うことが好ましい。抽出操作は、撹拌等により、よく混合させたあと、静置することにより行われる。そして得られる溶液は、式（１）で表される化合物又は前記化合物をモノマーとして得られる樹脂及び有機溶媒を含む溶液相と水相とに分離されるのでデカンテーション等により式（１）で表される化合物又は前記化合物をモノマーとして得られる樹脂及び有機溶媒を含む溶液相を回収する。また、ここで用いる水は、本発明の目的に沿って、金属含有量の少ないもの、例えばイオン交換水等が好ましい。抽出処理は１回だけでもかまわないが、混合、静置、分離という操作を複数回繰り返して行うのも有効である。また、抽出処理における両者の使用割合や、温度、時間等の条件は特に制限されないが、先の酸性水溶液との接触処理の場合と同様で構わない。

【0143】

こうして得られた式（１）で表される化合物又は前記化合物をモノマーとして得られる樹脂と有機溶媒とを含む溶液に混入する水分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、必要により有機溶媒を加え、式（１）で表される化合物又は前記化合物をモノマーとして得られる樹脂の濃度を任意の濃度に調整することができる。

【0144】

得られた式（１）で表される化合物又は前記化合物をモノマーとして得られる樹脂と有機溶媒とを含む溶液から、式（１）で表される化合物又は前記化合物をモノマーとして得られる樹脂のみ得る方法は、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。

【実施例】

【0145】

以下、本発明を合成例及び実施例により具体的に説明する。但し、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。

【0146】

（炭素濃度及び酸素濃度）
下記装置を用いて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）

【0147】

（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。

【0148】

（ポリスチレン換算分子量）
ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）分析により、ポリスチレン換算の重量平均分子量（Ｍｗ）、数平均分子量（Ｍｎ）を求め、分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）を求めた。
装置：Ｓｈｏｄｅｘ ＧＰＣ−１０１型（昭和電工(株)製）
カラム：ＫＦ−８０Ｍ×３
溶離液：ＴＨＦ １ｍｌ／ｍｉｎ
温度：４０℃

【0149】

（溶解度）
２３℃にて、化合物の１−メトキシ−２−プロパノール（ＰＧＭＥ）及び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）に対する溶解量を測定し、その結果を以下の基準で評価した。
評価Ａ：１０質量％以上
評価Ｂ：５質量％以上１０質量％未満
評価Ｃ：５質量％未満

【0150】

（合成例１） ＩＭＸ−１の合成
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積３００ｍＬの容器を準備した。この容器に、４−ホルミルイミダゾール（四国化成社製）７．６８ｇ（８０ｍｍｏｌ）と、２，７−ジヒドロキシナフタレン（東京化成社製試薬）２５．６ｇ（１６０ｍｍｏｌ）と、１，４−ジオキサン（関東化学社製試薬）１００ｍＬとを仕込んだ。さらに、ｐ−トルエンスルホン酸（関東化学社製試薬）７．６ｇ（４０ｍｍｏｌ）を加えて、反応液を調製した。この反応液を９０℃で６時間撹拌して反応を行った。次に、４８％水酸化ナトリウム水溶液（関東化学社製試薬）にて中和処理を行い、反応液を濃縮した。次いで、ｎ−ヘプタン（関東化学社製試薬）８０ｍＬを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。濾過により得られた固形物を乾燥させた。その後、カラムクロマトによる分離精製を行うことにより、下記式で表される目的化合物（ＩＭＸ−１）１３．２ｇを得た。
なお、４００ＭＨｚ−^１Ｈ−ＮＭＲにより以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
^１Ｈ−ＮＭＲ：（ｄ−ＤＭＳＯ、内部標準ＴＭＳ）
δ（ｐｐｍ）９．４（２Ｈ，Ｏ−Ｈ）、６．８〜７．７（１２Ｈ，Ｐｈ−Ｈ）、６．５（１Ｈ，Ｃ−Ｈ）、１１．２（１Ｈ，Ｎ−Ｈ）

【0151】

【化30】

【0152】

有機元素分析の結果、得られた化合物（ＩＭＸ−１）の炭素濃度は７５．８％、酸素濃度は１２．７％であった。
得られた化合物について、前記方法により分子量を測定した結果、３８０であった。
ＰＧＭＥ及びＰＧＭＥＡへの溶解性を評価した結果、１０質量％以上（評価Ａ）であり、化合物（ＩＭＸ−１）は優れた溶解性を有するものと評価された。そのため、化合物（ＩＭＸ−１）は溶液状態で高い保存安定性を有し、半導体微細加工プロセスで広く用いられるエッジビートリンス液（ＰＧＭＥ／ＰＧＭＥＡ混合液）にも十分に適用できるものと評価された。

【0153】

（合成例２） ＩＭＸ−２の合成
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積３００ｍＬの容器を準備した。この容器に、４−ホルミルイミダゾール（四国化成社製）７．６８ｇ（８０ｍｍｏｌ）と、２，６−ジヒドロキシナフタレン（東京化成社製試薬）２５．６ｇ（１６０ｍｍｏｌ）と、１，４−ジオキサン（関東化学社製試薬）１００ｍＬとを仕込んだ。さらに、ｐ−トルエンスルホン酸（関東化学社製試薬）７．６ｇ（４０ｍｍｏｌ）を加えて、反応液を調製した。この反応液を９０℃で６時間撹拌して反応を行った。次に、４８％水酸化ナトリウム水溶液（関東化学社製試薬）にて中和処理を行い、反応液を濃縮した。次いで、ｎ−ヘプタン（関東化学社製試薬）１００ｍＬを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。濾過により得られた固形物を乾燥させた。その後、カラムクロマトによる分離精製を行うことにより、下記式で表される目的化合物（ＩＭＸ−２）９．２ｇを得た。
なお、４００ＭＨｚ−^１Ｈ−ＮＭＲにより以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
^１Ｈ−ＮＭＲ：（ｄ−ＤＭＳＯ、内部標準ＴＭＳ）
δ（ｐｐｍ）９．３（２Ｈ，Ｏ−Ｈ）、６．８〜７．７（１２Ｈ，Ｐｈ−Ｈ）、６．５（１Ｈ，Ｃ−Ｈ）、１１．０（１Ｈ，Ｎ−Ｈ）

【0154】

【化31】

【0155】

有機元素分析の結果、得られた化合物（ＩＭＸ−２）の炭素濃度は７５．８％、酸素濃度は１２．７％であった。
得られた化合物について、前記方法により分子量を測定した結果、３８０であった。
ＰＧＭＥ及びＰＧＭＥＡへの溶解性を評価した結果、１０質量％以上（評価Ａ）であり、化合物（ＩＭＸ−２）は優れた溶解性を有するものと評価された。そのため、化合物（ＩＭＸ−２）は溶液状態で高い保存安定性を有し、半導体微細加工プロセスで広く用いられるエッジビートリンス液（ＰＧＭＥ／ＰＧＭＥＡ混合液）にも十分に適用できるものと評価された。

【0156】

（合成例３） ＩＭＸ−３の合成
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積３００ｍＬの容器を準備した。この容器に、４−ホルミルイミダゾール（四国化成社製）７．６８ｇ（８０ｍｍｏｌ）と、４，４−ビフェノール（東京化成社製試薬）２９．８ｇ（１６０ｍｍｏｌ）と、γ−ブチロラクトン（関東化学社製試薬）１００ｍＬとを仕込んだ。さらに、ｐ−トルエンスルホン酸（関東化学社製試薬）７．６ｇ（４０ｍｍｏｌ）を加えて、反応液を調製した。この反応液を１００℃で４時間撹拌して反応を行った。次に、４８％水酸化ナトリウム水溶液（関東化学社製試薬）にて中和処理を行い、次いで、蒸留水２００ｍＬを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。濾過により得られた固形物を乾燥させた。その後、カラムクロマトによる分離精製を行うことにより、下記式で表される目的化合物（ＩＭＸ−３）６．３ｇを得た。
なお、４００ＭＨｚ−^１Ｈ−ＮＭＲにより以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
^１Ｈ−ＮＭＲ：（ｄ−ＤＭＳＯ、内部標準ＴＭＳ）
δ（ｐｐｍ）９．１（４Ｈ，Ｏ−Ｈ）、６．５〜７．７（１６Ｈ，Ｐｈ−Ｈ）、６．５（１Ｈ，Ｃ−Ｈ）、１０．９（１Ｈ，Ｎ−Ｈ）

【0157】

【化32】

【0158】

有機元素分析の結果、得られた化合物（ＩＭＸ−３）の炭素濃度は７４．６％、酸素濃度は１４．２％であった。
得られた化合物について、前記方法により分子量を測定した結果、４５０であった。
ＰＧＭＥ及びＰＧＭＥＡへの溶解性を評価した結果、１０質量％以上（評価Ａ）であり、化合物（ＩＭＸ−３）は優れた溶解性を有するものと評価された。そのため、化合物（ＩＭＸ−３）は溶液状態で高い保存安定性を有し、半導体微細加工プロセスで広く用いられるエッジビートリンス液（ＰＧＭＥ／ＰＧＭＥＡ混合液）にも十分に適用できるものと評価された。

【0159】

（合成例４） ＩＭＸ−４の合成
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積３００ｍＬの容器を準備した。この容器に、２−フェニルイミダゾール−４−カルボキシアルデヒド（四国化成社製）１３．８ｇ（８０ｍｍｏｌ）と、２，６−ジヒドロキシナフタレン（東京化成社製試薬）２５．６ｇ（１６０ｍｍｏｌ）と、γ−ブチロラクトン（関東化学社製試薬）１００ｍＬとを仕込んだ。さらに、ｐ−トルエンスルホン酸（関東化学社製試薬）７．６ｇ（４０ｍｍｏｌ）を加えて、反応液を調製した。この反応液を９０℃で４時間撹拌して反応を行った。次に、４８％水酸化ナトリウム水溶液（関東化学社製試薬）にて中和処理を行い、次いで、蒸留水２００ｍＬを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。濾過により得られた固形物を乾燥させた。その後、カラムクロマトによる分離精製を行うことにより、下記式で表される目的化合物（ＩＭＸ−４）９．１ｇを得た。
なお、４００ＭＨｚ−^１Ｈ−ＮＭＲにより以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
^１Ｈ−ＮＭＲ：（ｄ−ＤＭＳＯ、内部標準ＴＭＳ）
δ（ｐｐｍ）９．３（２Ｈ，Ｏ−Ｈ）、６．５〜８．２（１６Ｈ，Ｐｈ−Ｈ）、６．５（１Ｈ，Ｃ−Ｈ）、１０．６（１Ｈ，Ｎ−Ｈ）

【0160】

【化33】

【0161】

有機元素分析の結果、得られた化合物（ＩＭＸ−４）の炭素濃度は７８．９％、酸素濃度は１０．５％であった。
得られた化合物について、前記方法により分子量を測定した結果、４５６であった。
ＰＧＭＥ及びＰＧＭＥＡへの溶解性を評価した結果、５質量％以上（評価Ｂ）であり、化合物（ＩＭＸ−４）は溶液状態で保存可能な安定性を有し、半導体微細加工プロセスで広く用いられるエッジビートリンス液（ＰＧＭＥ／ＰＧＭＥＡ混合液）にも十分に適用できるものと評価された。

【0162】

（合成例５） ＩＭＸ−５の合成
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積３００ｍＬの容器を準備した。この容器に、２−ブチル−４−クロロイミダゾール−５−カルボキシアルデヒド（四国化成社製）１４．９ｇ（８０ｍｍｏｌ）と、２，６−ジヒドロキシナフタレン（東京化成社製試薬）２５．６ｇ（１６０ｍｍｏｌ）と、γ−ブチロラクトン（関東化学社製試薬）１００ｍＬとを仕込んだ。さらに、ｐ−トルエンスルホン酸（関東化学社製試薬）７．６ｇ（４０ｍｍｏｌ）を加えて、反応液を調製した。この反応液を９０℃で４時間撹拌して反応を行った。次に、４８％水酸化ナトリウム水溶液（関東化学社製試薬）にて中和処理を行い、次いで、蒸留水２００ｍＬを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。濾過により得られた固形物を乾燥させた。その後、カラムクロマトによる分離精製を行うことにより、下記式で表される目的化合物（ＩＭＸ−５）１０．３ｇを得た。
なお、４００ＭＨｚ−^１Ｈ−ＮＭＲにより以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
^１Ｈ−ＮＭＲ：（ｄ−ＤＭＳＯ、内部標準ＴＭＳ）
δ（ｐｐｍ）９．３（２Ｈ，Ｏ−Ｈ）、６．５〜７．５（１０Ｈ，Ｐｈ−Ｈ）、６．５（１Ｈ，Ｃ−Ｈ）、１０．８（１Ｈ，Ｎ−Ｈ）

【0163】

【化34】

【0164】

有機元素分析の結果、得られた化合物（ＩＭＸ−５）の炭素濃度は７１．４％、酸素濃度は１０．１％であった。
得られた化合物について、前記方法により分子量を測定した結果、４７０であった。
ＰＧＭＥ及びＰＧＭＥＡへの溶解性を評価した結果、１０質量％以上（評価Ａ）であり、化合物（ＩＭＸ−５）は優れた溶解性を有するものと評価された。そのため、化合物（ＩＭＸ−５）は溶液状態で高い保存安定性を有し、半導体微細加工プロセスで広く用いられるエッジビートリンス液（ＰＧＭＥ／ＰＧＭＥＡ混合液）にも十分に適用できるものと評価された。

【0165】

（合成例６）樹脂（ＩＭＲ−１）の合成
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１Ｌ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、合成例１で得られたＩＭＸ−１を２６．６ｇ（７０ｍｍｏｌ、三菱ガス化学（株）製）、４０質量％ホルマリン水溶液２１．０ｇ（ホルムアルデヒドとして２８０ｍｍｏｌ、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、希釈溶媒としてオルソキシレン（和光純薬工業（株）製試薬特級）１８０．０ｇ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、オルソキシレンを減圧下で留去することにより、褐色固体の樹脂（ＩＭＲ−１）３５．２ｇを得た。

【0166】

得られた樹脂（ＩＭＲ−１）は、Ｍｎ：１７６５、Ｍｗ：３２５０、Ｍｗ／Ｍｎ:１．８４であった。また、炭素濃度は７９．８質量％、酸素濃度は８．５質量％であった。
熱重量測定（ＴＧ）の結果、得られた樹脂（ＩＭＲ−１）の１０％熱減量温度は３５０℃以上４００℃未満であった。そのため、高温ベークへの適用が可能であるものと評価された。
ＰＧＭＥ及びＰＧＭＥＡへの溶解性を評価した結果、１０ｗｔ％以上（評価Ａ）であり、樹脂（ＩＭＲ−１）は優れた溶解性を有するものと評価された。

【0167】

（合成例７）樹脂（ＩＭＲ−２）の合成
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１Ｌ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、合成例２で得られたＩＭＸ−２を２６．６ｇ（７０ｍｍｏｌ、三菱ガス化学（株）製）、４−ビフェニルアルデヒド５０．９ｇ（２８０ｍｍｏｌ、三菱ガス化学（株）製）、アニソール（関東化学(株)製）１００ｍＬ及びシュウ酸二水和物（関東化学(株)製）１０ｍＬ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、希釈溶媒としてオルソキシレン（和光純薬工業（株）製試薬特級）１８０．０ｇ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、有機相の溶媒および未反応の４−ビフェニルアルデヒドを減圧下で留去することにより、褐色固体の樹脂（ＩＭＲ−２）３７．１ｇを得た。

【0168】

得られた樹脂（ＩＭＲ−２）は、Ｍｎ：１４８２、Ｍｗ：２６１０、Ｍｗ／Ｍｎ:１．７６であった。また、炭素濃度は８１．２質量％、酸素濃度は７．５質量％であった。
熱重量測定（ＴＧ）の結果、得られた樹脂（ＩＭＲ−２）の１０％熱減量温度は３５０℃以上４００℃未満であった。そのため、高温ベークへの適用が可能であるものと評価された。
ＰＧＭＥ及びＰＧＭＥＡへの溶解性を評価した結果、１０ｗｔ％以上（評価Ａ）であり、樹脂（ＩＭＲ−２）は優れた溶解性を有するものと評価された。

【0169】

（比較合成例１）比較例用樹脂の合成
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。また、炭素濃度は８４．２質量％、酸素濃度は８．３質量％であった。

【0170】

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、上述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。

【0171】

（実施例１〜７、比較例１）
下記表１に示す組成となるように、リソグラフィー用下層膜形成用組成物を調製した。すなわち、下記の材料を使用した。
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（表１における“ＤＴＤＰＩ”）
架橋剤：三和ケミカル社製 ニカラックＭＸ２７０（表１における“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（表１における“ＰＧＭＥ”）
ノボラック：群栄化学社製 ＰＳＭ４３５７

【0172】

次に、実施例１〜７及び比較例１の下層膜形成用組成物をシリコン基板上に回転塗布し、その後、２４０℃で６０秒間、さらに４００℃で１２０秒間ベークして、膜厚２００ｎｍの下層膜を各々作製した。
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１に示す。

【0173】

［エッチング試験条件］
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）

【0174】

［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１で用いた化合物（ＩＭＸ−１）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１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、上述のエッチング試験を行い、その際のエッチングレートを測定した。
次に、実施例１〜７及び比較例１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、その際のエッチングレートを測定した。
更に、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]
Ｓ：ノボラックの下層膜に比べてエッチングレートが、−３０％未満
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

【0175】

【表1】

【0176】

（実施例８）
次に、実施例１で用いたリソグラフィー用下層膜形成用組成物を膜厚３００ｎｍのＳｉＯ_２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６０ｎｍ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１２０ｎｍ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ＰＧＭＥ：９２質量部を配合して調製したものを用いた。
式（１１）の化合物は、次のように調製した。すなわち、２−メチル−２−メタクリロイルオキシアダマンタン４．１５ｇ、メタクリルロイルオキシ−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℃で一晩乾燥させて下記式で表される化合物を得た。

【0177】

【化35】

【0178】

前記式（１１）中、括弧に付随する“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。

【0179】

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。

【0180】

（比較例２）
下層膜の形成を行わないこと以外は、実施例８と同様にして、フォトレジスト層をＳｉＯ_２基板上に直接形成し、ポジ型のレジストパターンを得た。

【0181】

［評価］
実施例８及び比較例２のそれぞれについて、得られた４０ｎｍＬ／Ｓ（１：１）及び８０ｎｍＬ／Ｓ（１：１）のレジストパターンの形状を（株）日立製作所製電子顕微鏡（Ｓ−４８００）を用いて観察した。現像後のレジストパターンの形状については、パターン倒れがなく、矩形性が良好なものを「良好」とし、それ以外を「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。その結果を、表２に示す。

【0182】

【表2】

【0183】

表２から明らかなように、実施例８の下層膜は、比較例２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。また、現像後のレジストパターン形状もパターン倒れがなく、矩形性が良好であることが確認された。さらに、現像後のレジストパターン形状の相違から、実施例１の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。

【0184】

（実施例９） ＩＭＸ−１の精製
１０００ｍＬ容量の四つ口フラスコ（底抜き型）に、合成例１で得られた化合物（ＩＭＸ−１）を酢酸エチルに溶解させた溶液（５質量％）を３００g仕込み、攪拌しながら８０℃まで加熱した。次いで、蓚酸水溶液（ｐＨ１．３）８０ｇを加え、５分間攪拌後、３０分静置した。これにより油相と水相とに分離したので、水相を除去した。この操作をさらに１回繰り返した後、得られた油相に、超純水８０ｇを仕込み、５分間攪拌後、３０分間静置し、水相を除去した。この操作を３回繰り返した後、５０℃に加熱しながらフラスコ内を２００ｈＰa以下に減圧することで、残留水分及び酢酸エチルを濃縮留去した。その後、ＥＬグレードのヘプタン（昭和電工社製）を添加し、再結晶を行うことにより、金属含有量の低減されたＩＭＸ−１を凝固固体化させた。生成した白色粉末をろ過し、減圧下８０℃で一晩乾燥させて溶媒の除去されたＩＭＸ−１を得た。

【0185】

（参考例） イオン交換樹脂による精製方法
イオン交換樹脂（三菱化学ダイヤイオン：ＳＭＴ１００−ミックス樹脂）２５ｇをシクロヘキサノンで膨潤後、テフロン（登録商標）カラムに充填し、ＰＧＭＥを５００ｍＬ通液することで溶媒置換した。次いで、実施例１で得られたＩＭＸ−１をＰＧＭＥに溶解させた溶液（１０質量％）５００ｇを通液することでＩＭＸ−１のＰＧＭＥ溶液を得た。

【0186】

処理前のＩＭＸ−１の１０質量％ＰＧＭＥ溶液、実施例９及び参考例において得られた溶液について、各種金属含有量をＩＣＰ−ＭＳによって測定した。測定結果を表３に示す。

【0187】

【表3】

【0188】

本実施形態の化合物及び樹脂は、フッ素系ガスへのエッチング耐性が高く、溶媒溶解性も比較的に高く、湿式プロセスが適用可能である。そのため、本実施形態の化合物又は樹脂を用いるリソグラフィー用下層膜形成材料及び下層膜はこれらの性能が要求される各種用途において、広く且つ有効に利用可能である。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、下層膜形成用樹脂等において、広く且つ有効に利用可能である。特に、本発明は、リソグラフィー用下層膜及び多層レジスト用下層膜の分野において、特に有効に利用可能である。

【0189】

２０１５年７月２２日に出願された日本国特許出願２０１５−０１４５０１０号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
また、明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。