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特許6994480ハードマスク組成物、ハードマスク層およびパターン形成方法
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(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】
(24)【登録日】2021-12-15
(45)【発行日】2022-01-14
(54)【発明の名称】ハードマスク組成物、ハードマスク層およびパターン形成方法
(51)【国際特許分類】
   C08L 65/00 20060101AFI20220106BHJP
   G03F 7/11 20060101ALI20220106BHJP
   G03F 7/40 20060101ALI20220106BHJP
   C08G 61/10 20060101ALI20220106BHJP
【FI】
C08L65/00
G03F7/11 502
G03F7/40 521
G03F7/11 503
C08G61/10
【請求項の数】 13
(21)【出願番号】P 2019113645
(22)【出願日】2019-06-19
(65)【公開番号】P2020007544
(43)【公開日】2020-01-16
【審査請求日】2019-06-19
(31)【優先権主張番号】10-2018-0080730
(32)【優先日】2018-07-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】590002817
【氏名又は名称】三星エスディアイ株式会社
【氏名又は名称原語表記】SAMSUNG SDI Co., LTD.
【住所又は居所原語表記】150-20 Gongse-ro,Giheung-gu,Yongin-si, Gyeonggi-do, 446-902 Republic of Korea
(74)【代理人】
【識別番号】110000671
【氏名又は名称】八田国際特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】林 栽 範
(72)【発明者】
【氏名】梁 善 暎
(72)【発明者】
【氏名】金 ▲せい▼ 煥
(72)【発明者】
【氏名】金 昇 ▲げん▼
(72)【発明者】
【氏名】朴 裕 信
【審査官】塚田 剛士
(56)【参考文献】
【文献】韓国公開特許第10-2018-0054300(KR,A)
【文献】国際公開第2015/137486(WO,A1)
【文献】国際公開第2018/056277(WO,A1)
【文献】特開2018-100249(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08L 65/00
G03F 7/004 - 7/18
G03F 7/40
C08G 61/10
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記の化学式1または下記の化学式2で表される構造単位が連続して連結されている重合体および溶媒を含む、ハードマスク組成物:
【化1】

【化2】

前記化学式1および化学式2において、
10 は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、置換もしくは非置換の炭素数1~10のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~20のヘテロアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のヘテロアリール基、またはこれらの組み合わせであり、
この際、R 10 のうち少なくとも一つは、ヒドロキシフェニル基、ヒドロキシナフチル基、ヒドロキシビフェニル基、ヒドロキシジフェニルフルオレニル基、ヒドロキシジナフチルフルオレニル基、ヒドロキシアントラセニル基、ヒドロキシフルオランテニル基、ヒドロキシアセナフチルレニル基、ヒドロキシアセナフテニル基、ヒドロキシフェナントレニル基、ヒドロキシベンゾフェナントレニル基、ヒドロキシピレニル基、ヒドロキシトリフェニレニル基、ヒドロキシクリセニル基、ヒドロキシテトラセニル基、ヒドロキシベンゾフルオランテニル基、ヒドロキシペリレニル基、ヒドロキシベンゾピレニル基、ヒドロキシナフトアントラセニル基、ヒドロキシペンタセニル基、ヒドロキシベンゾペリレニル基、ヒドロキシジベンゾピレニル基、ヒドロキシコロネニル基、
ヒドロキシピリジニル基、ヒドロキシピリミジル基、ヒドロキシトリアジニル基、ヒドロキシピロリル基、ヒドロキシイミダゾリル基、ヒドロキシピラゾリル基、ヒドロキシインドール基、ヒドロキシイソインドール基、ヒドロキシベンジミダゾリル基、ヒドロキシインダゾリル基、ヒドロキシフラニル基、ヒドロキシベンゾフラニル基、ヒドロキシチオフェニル基、ヒドロキシオキサゾリル基、ヒドロキシチアゾリル基、
ジヒドロキシフェニル基、ジヒドロキシナフチル基、ジヒドロキシビフェニル基、ジヒドロキシジフェニルフルオレニル基、ジヒドロキシジナフチルフルオレニル基、ジヒドロキシアントラセニル基、ジヒドロキシフルオランテニル基、ジヒドロキシアセナフチルレニル基、ジヒドロキシアセナフテニル基、ジヒドロキシフェナントレニル基、ジヒドロキシベンゾフェナントレニル基、ジヒドロキシピレニル基、ジヒドロキシトリフェニレニル基、ジヒドロキシクリセニル基、ジヒドロキシテトラセニル基、ジヒドロキシベンゾフルオランテニル基、ジヒドロキシペリレニル基、ジヒドロキシベンゾピレニル基、ジヒドロキシナフトアントラセニル基、ジヒドロキシペンタセニル基、ジヒドロキシベンゾペリレニル基、ジヒドロキシジベンゾピレニル基、ジヒドロキシコロネニル基、
ジヒドロキシピリジニル基、ジヒドロキシピリミジル基、ジヒドロキシトリアジニル基、ジヒドロキシピロリル基、ジヒドロキシイミダゾリル基、ジヒドロキシピラゾリル基、ジヒドロキシインドール基、ジヒドロキシイソインドール基、ジヒドロキシベンジミダゾリル基、ジヒドロキシインダゾリル基、ジヒドロキシフラニル基、ジヒドロキシベンゾフラニル基、ジヒドロキシチオフェニル基、ジヒドロキシオキサゾリル基、またはジヒドロキシチアゾリル基である。
【請求項2】
前記化学式1において、R~Rのうち少なくとも一つは、ヒドロキシフェニル基、ヒドロキシナフチル基、ヒドロキシビフェニル基、ヒドロキシジフェニルフルオレニル基、ヒドロキシジナフチルフルオレニル基、ヒドロキシアントラセニル基、ヒドロキシフルオランテニル基、ヒドロキシアセナフチルレニル基、ヒドロキシアセナフテニル基、ヒドロキシフェナントレニル基、ヒドロキシベンゾフェナントレニル基、ヒドロキシピレニル基、ヒドロキシトリフェニレニル基、ヒドロキシクリセニル基、ヒドロキシテトラセニル基、ヒドロキシベンゾフルオランテニル基、ヒドロキシペリレニル基、ヒドロキシベンゾピレニル基、ヒドロキシナフトアントラセニル基、ヒドロキシペンタセニル基、ヒドロキシベンゾペリレニル基、ヒドロキシジベンゾピレニル基、ヒドロキシコロネニル基、
ヒドロキシピリジニル基、ヒドロキシピリミジル基、ヒドロキシトリアジニル基、ヒドロキシピロリル基、ヒドロキシイミダゾリル基、ヒドロキシピラゾリル基、ヒドロキシインドール基、ヒドロキシイソインドール基、ヒドロキシベンジミダゾリル基、ヒドロキシインダゾリル基、ヒドロキシフラニル基、ヒドロキシベンゾフラニル基、ヒドロキシチオフェニル基、ヒドロキシオキサゾリル基、ヒドロキシチアゾリル基、
ジヒドロキシフェニル基、ジヒドロキシナフチル基、ジヒドロキシビフェニル基、ジヒドロキシジフェニルフルオレニル基、ジヒドロキシジナフチルフルオレニル基、ジヒドロキシアントラセニル基、ジヒドロキシフルオランテニル基、ジヒドロキシアセナフチルレニル基、ジヒドロキシアセナフテニル基、ジヒドロキシフェナントレニル基、ジヒドロキシベンゾフェナントレニル基、ジヒドロキシピレニル基、ジヒドロキシトリフェニレニル基、ジヒドロキシクリセニル基、ジヒドロキシテトラセニル基、ジヒドロキシベンゾフルオランテニル基、ジヒドロキシペリレニル基、ジヒドロキシベンゾピレニル基、ジヒドロキシナフトアントラセニル基、ジヒドロキシペンタセニル基、ジヒドロキシベンゾペリレニル基、ジヒドロキシジベンゾピレニル基、ジヒドロキシコロネニル基、
ジヒドロキシピリジニル基、ジヒドロキシピリミジル基、ジヒドロキシトリアジニル基、ジヒドロキシピロリル基、ジヒドロキシイミダゾリル基、ジヒドロキシピラゾリル基、ジヒドロキシインドール基、ジヒドロキシイソインドール基、ジヒドロキシベンジミダゾリル基、ジヒドロキシインダゾリル基、ジヒドロキシフラニル基、ジヒドロキシベンゾフラニル基、ジヒドロキシチオフェニル基、ジヒドロキシオキサゾリル基、またはジヒドロキシチアゾリル基である、請求項1に記載のハードマスク組成物。
【請求項3】
前記化学式1において、R~Rのうちの一つまたは二つは、ヒドロキシフェニル基、ヒドロキシナフチル基、ヒドロキシビフェニル基、ヒドロキシジフェニルフルオレニル基、ヒドロキシジナフチルフルオレニル基、ヒドロキシアントラセニル基、ヒドロキシフルオランテニル基、ヒドロキシアセナフチルレニル基、ヒドロキシアセナフテニル基、ヒドロキシフェナントレニル基、ヒドロキシベンゾフェナントレニル基、ヒドロキシピレニル基、ヒドロキシトリフェニレニル基、ヒドロキシクリセニル基、ヒドロキシテトラセニル基、ヒドロキシベンゾフルオランテニル基、ヒドロキシペリレニル基、ヒドロキシベンゾピレニル基、ヒドロキシナフトアントラセニル基、ヒドロキシペンタセニル基、ヒドロキシベンゾペリレニル基、ヒドロキシジベンゾピレニル基、ヒドロキシコロネニル基、
ヒドロキシピリジニル基、ヒドロキシピリミジル基、ヒドロキシトリアジニル基、ヒドロキシピロリル基、ヒドロキシイミダゾリル基、ヒドロキシピラゾリル基、ヒドロキシインドール基、ヒドロキシイソインドール基、ヒドロキシベンジミダゾリル基、ヒドロキシインダゾリル基、ヒドロキシフラニル基、ヒドロキシベンゾフラニル基、ヒドロキシチオフェニル基、ヒドロキシオキサゾリル基、ヒドロキシチアゾリル基、
ジヒドロキシフェニル基、ジヒドロキシナフチル基、ジヒドロキシビフェニル基、ジヒドロキシジフェニルフルオレニル基、ジヒドロキシジナフチルフルオレニル基、ジヒドロキシアントラセニル基、ジヒドロキシフルオランテニル基、ジヒドロキシアセナフチルレニル基、ジヒドロキシアセナフテニル基、ジヒドロキシフェナントレニル基、ジヒドロキシベンゾフェナントレニル基、ジヒドロキシピレニル基、ジヒドロキシトリフェニレニル基、ジヒドロキシクリセニル基、ジヒドロキシテトラセニル基、ジヒドロキシベンゾフルオランテニル基、ジヒドロキシペリレニル基、ジヒドロキシベンゾピレニル基、ジヒドロキシナフトアントラセニル基、ジヒドロキシペンタセニル基、ジヒドロキシベンゾペリレニル基、ジヒドロキシジベンゾピレニル基、ジヒドロキシコロネニル基、
ジヒドロキシピリジニル基、ジヒドロキシピリミジル基、ジヒドロキシトリアジニル基、ジヒドロキシピロリル基、ジヒドロキシイミダゾリル基、ジヒドロキシピラゾリル基、ジヒドロキシインドール基、ジヒドロキシイソインドール基、ジヒドロキシベンジミダゾリル基、ジヒドロキシインダゾリル基、ジヒドロキシフラニル基、ジヒドロキシベンゾフラニル基、ジヒドロキシチオフェニル基、ジヒドロキシオキサゾリル基、またはジヒドロキシチアゾリル基である、請求項2に記載のハードマスク組成物。
【請求項4】
前記化学式1は、下記の化学式1-1~1-4のうちのいずれか一つで表される、請求項1~3のいずれか1項に記載のハードマスク組成物:
【化3】

【化4】

前記化学式1-1~化学式1-4において、
~Rは、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、置換もしくは非置換の炭素数1~10のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~20のヘテロアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のヘテロアリール基、またはこれらの組み合わせであり、
この際、R~Rのうち少なくとも一つは、ヒドロキシフェニル基、ヒドロキシナフチル基、ヒドロキシビフェニル基、ヒドロキシジフェニルフルオレニル基、ヒドロキシジナフチルフルオレニル基、ヒドロキシアントラセニル基、ヒドロキシフルオランテニル基、ヒドロキシアセナフチルレニル基、ヒドロキシアセナフテニル基、ヒドロキシフェナントレニル基、ヒドロキシベンゾフェナントレニル基、ヒドロキシピレニル基、ヒドロキシトリフェニレニル基、ヒドロキシクリセニル基、ヒドロキシテトラセニル基、ヒドロキシベンゾフルオランテニル基、ヒドロキシペリレニル基、ヒドロキシベンゾピレニル基、ヒドロキシナフトアントラセニル基、ヒドロキシペンタセニル基、ヒドロキシベンゾペリレニル基、ヒドロキシジベンゾピレニル基、ヒドロキシコロネニル基、
ヒドロキシピリジニル基、ヒドロキシピリミジル基、ヒドロキシトリアジニル基、ヒドロキシピロリル基、ヒドロキシイミダゾリル基、ヒドロキシピラゾリル基、ヒドロキシインドール基、ヒドロキシイソインドール基、ヒドロキシベンジミダゾリル基、ヒドロキシインダゾリル基、ヒドロキシフラニル基、ヒドロキシベンゾフラニル基、ヒドロキシチオフェニル基、ヒドロキシオキサゾリル基、ヒドロキシチアゾリル基、
ジヒドロキシフェニル基、ジヒドロキシナフチル基、ジヒドロキシビフェニル基、ジヒドロキシジフェニルフルオレニル基、ジヒドロキシジナフチルフルオレニル基、ジヒドロキシアントラセニル基、ジヒドロキシフルオランテニル基、ジヒドロキシアセナフチルレニル基、ジヒドロキシアセナフテニル基、ジヒドロキシフェナントレニル基、ジヒドロキシベンゾフェナントレニル基、ジヒドロキシピレニル基、ジヒドロキシトリフェニレニル基、ジヒドロキシクリセニル基、ジヒドロキシテトラセニル基、ジヒドロキシベンゾフルオランテニル基、ジヒドロキシペリレニル基、ジヒドロキシベンゾピレニル基、ジヒドロキシナフトアントラセニル基、ジヒドロキシペンタセニル基、ジヒドロキシベンゾペリレニル基、ジヒドロキシジベンゾピレニル基、ジヒドロキシコロネニル基、
ジヒドロキシピリジニル基、ジヒドロキシピリミジル基、ジヒドロキシトリアジニル基、ジヒドロキシピロリル基、ジヒドロキシイミダゾリル基、ジヒドロキシピラゾリル基、ジヒドロキシインドール基、ジヒドロキシイソインドール基、ジヒドロキシベンジミダゾリル基、ジヒドロキシインダゾリル基、ジヒドロキシフラニル基、ジヒドロキシベンゾフラニル基、ジヒドロキシチオフェニル基、ジヒドロキシオキサゾリル基、またはジヒドロキシチアゾリル基である。
【請求項5】
前記化学式1-1は下記の化学式1-1aで表され、
前記化学式1-2は下記の化学式1-2aで表される、請求項4に記載のハードマスク組成物:
【化5】

前記化学式1-1aおよび化学式1-2aにおいて、
~Rは、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、置換もしくは非置換の炭素数1~10のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~20のヘテロアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のヘテロアリール基またはこれらの組み合わせであり、
この際、R~Rのうち少なくとも一つは、ヒドロキシフェニル基、ヒドロキシナフチル基、ヒドロキシビフェニル基、ヒドロキシジフェニルフルオレニル基、ヒドロキシジナフチルフルオレニル基、ヒドロキシアントラセニル基、ヒドロキシフルオランテニル基、ヒドロキシアセナフチルレニル基、ヒドロキシアセナフテニル基、ヒドロキシフェナントレニル基、ヒドロキシベンゾフェナントレニル基、ヒドロキシピレニル基、ヒドロキシトリフェニレニル基、ヒドロキシクリセニル基、ヒドロキシテトラセニル基、ヒドロキシベンゾフルオランテニル基、ヒドロキシペリレニル基、ヒドロキシベンゾピレニル基、ヒドロキシナフトアントラセニル基、ヒドロキシペンタセニル基、ヒドロキシベンゾペリレニル基、ヒドロキシジベンゾピレニル基、ヒドロキシコロネニル基、
ヒドロキシピリジニル基、ヒドロキシピリミジル基、ヒドロキシトリアジニル基、ヒドロキシピロリル基、ヒドロキシイミダゾリル基、ヒドロキシピラゾリル基、ヒドロキシインドール基、ヒドロキシイソインドール基、ヒドロキシベンジミダゾリル基、ヒドロキシインダゾリル基、ヒドロキシフラニル基、ヒドロキシベンゾフラニル基、ヒドロキシチオフェニル基、ヒドロキシオキサゾリル基、ヒドロキシチアゾリル基、
ジヒドロキシフェニル基、ジヒドロキシナフチル基、ジヒドロキシビフェニル基、ジヒドロキシジフェニルフルオレニル基、ジヒドロキシジナフチルフルオレニル基、ジヒドロキシアントラセニル基、ジヒドロキシフルオランテニル基、ジヒドロキシアセナフチルレニル基、ジヒドロキシアセナフテニル基、ジヒドロキシフェナントレニル基、ジヒドロキシベンゾフェナントレニル基、ジヒドロキシピレニル基、ジヒドロキシトリフェニレニル基、ジヒドロキシクリセニル基、ジヒドロキシテトラセニル基、ジヒドロキシベンゾフルオランテニル基、ジヒドロキシペリレニル基、ジヒドロキシベンゾピレニル基、ジヒドロキシナフトアントラセニル基、ジヒドロキシペンタセニル基、ジヒドロキシベンゾペリレニル基、ジヒドロキシジベンゾピレニル基、ジヒドロキシコロネニル基、
ジヒドロキシピリジニル基、ジヒドロキシピリミジル基、ジヒドロキシトリアジニル基、ジヒドロキシピロリル基、ジヒドロキシイミダゾリル基、ジヒドロキシピラゾリル基、ジヒドロキシインドール基、ジヒドロキシイソインドール基、ジヒドロキシベンジミダゾリル基、ジヒドロキシインダゾリル基、ジヒドロキシフラニル基、ジヒドロキシベンゾフラニル基、ジヒドロキシチオフェニル基、ジヒドロキシオキサゾリル基、またはジヒドロキシチアゾリル基である。
【請求項6】
前記化学式1-3は下記の化学式1-3aで表され、
前記化学式1-4は下記の化学式1-4aで表される、請求項4または5に記載のハードマスク組成物:
【化6】

前記化学式1-3aおよび化学式1-4aにおいて、
~RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、置換もしくは非置換の炭素数1~10のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~20のヘテロアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のヘテロアリール基またはこれらの組み合わせであり、
この際、R~RおよびRのうち少なくとも一つは、ヒドロキシフェニル基、ヒドロキシナフチル基、ヒドロキシビフェニル基、ヒドロキシジフェニルフルオレニル基、ヒドロキシジナフチルフルオレニル基、ヒドロキシアントラセニル基、ヒドロキシフルオランテニル基、ヒドロキシアセナフチルレニル基、ヒドロキシアセナフテニル基、ヒドロキシフェナントレニル基、ヒドロキシベンゾフェナントレニル基、ヒドロキシピレニル基、ヒドロキシトリフェニレニル基、ヒドロキシクリセニル基、ヒドロキシテトラセニル基、ヒドロキシベンゾフルオランテニル基、ヒドロキシペリレニル基、ヒドロキシベンゾピレニル基、ヒドロキシナフトアントラセニル基、ヒドロキシペンタセニル基、ヒドロキシベンゾペリレニル基、ヒドロキシジベンゾピレニル基、ヒドロキシコロネニル基、
ヒドロキシピリジニル基、ヒドロキシピリミジル基、ヒドロキシトリアジニル基、ヒドロキシピロリル基、ヒドロキシイミダゾリル基、ヒドロキシピラゾリル基、ヒドロキシインドール基、ヒドロキシイソインドール基、ヒドロキシベンジミダゾリル基、ヒドロキシインダゾリル基、ヒドロキシフラニル基、ヒドロキシベンゾフラニル基、ヒドロキシチオフェニル基、ヒドロキシオキサゾリル基、ヒドロキシチアゾリル基、
ジヒドロキシフェニル基、ジヒドロキシナフチル基、ジヒドロキシビフェニル基、ジヒドロキシジフェニルフルオレニル基、ジヒドロキシジナフチルフルオレニル基、ジヒドロキシアントラセニル基、ジヒドロキシフルオランテニル基、ジヒドロキシアセナフチルレニル基、ジヒドロキシアセナフテニル基、ジヒドロキシフェナントレニル基、ジヒドロキシベンゾフェナントレニル基、ジヒドロキシピレニル基、ジヒドロキシトリフェニレニル基、ジヒドロキシクリセニル基、ジヒドロキシテトラセニル基、ジヒドロキシベンゾフルオランテニル基、ジヒドロキシペリレニル基、ジヒドロキシベンゾピレニル基、ジヒドロキシナフトアントラセニル基、ジヒドロキシペンタセニル基、ジヒドロキシベンゾペリレニル基、ジヒドロキシジベンゾピレニル基、ジヒドロキシコロネニル基、
ジヒドロキシピリジニル基、ジヒドロキシピリミジル基、ジヒドロキシトリアジニル基、ジヒドロキシピロリル基、ジヒドロキシイミダゾリル基、ジヒドロキシピラゾリル基、ジヒドロキシインドール基、ジヒドロキシイソインドール基、ジヒドロキシベンジミダゾリル基、ジヒドロキシインダゾリル基、ジヒドロキシフラニル基、ジヒドロキシベンゾフラニル基、ジヒドロキシチオフェニル基、ジヒドロキシオキサゾリル基、またはジヒドロキシチアゾリル基である。
【請求項7】
前記化学式2において、R~Rのうち少なくとも一つは、ヒドロキシフェニル基、ヒドロキシナフチル基、ヒドロキシビフェニル基、ヒドロキシジフェニルフルオレニル基、ヒドロキシジナフチルフルオレニル基、ヒドロキシアントラセニル基、ヒドロキシフルオランテニル基、ヒドロキシアセナフチルレニル基、ヒドロキシアセナフテニル基、ヒドロキシフェナントレニル基、ヒドロキシベンゾフェナントレニル基、ヒドロキシピレニル基、ヒドロキシトリフェニレニル基、ヒドロキシクリセニル基、ヒドロキシテトラセニル基、ヒドロキシベンゾフルオランテニル基、ヒドロキシペリレニル基、ヒドロキシベンゾピレニル基、ヒドロキシナフトアントラセニル基、ヒドロキシペンタセニル基、ヒドロキシベンゾペリレニル基、ヒドロキシジベンゾピレニル基、ヒドロキシコロネニル基、
ヒドロキシピリジニル基、ヒドロキシピリミジル基、ヒドロキシトリアジニル基、ヒドロキシピロリル基、ヒドロキシイミダゾリル基、ヒドロキシピラゾリル基、ヒドロキシインドール基、ヒドロキシイソインドール基、ヒドロキシベンジミダゾリル基、ヒドロキシインダゾリル基、ヒドロキシフラニル基、ヒドロキシベンゾフラニル基、ヒドロキシチオフェニル基、ヒドロキシオキサゾリル基、ヒドロキシチアゾリル基、
ジヒドロキシフェニル基、ジヒドロキシナフチル基、ジヒドロキシビフェニル基、ジヒドロキシジフェニルフルオレニル基、ジヒドロキシジナフチルフルオレニル基、ジヒドロキシアントラセニル基、ジヒドロキシフルオランテニル基、ジヒドロキシアセナフチルレニル基、ジヒドロキシアセナフテニル基、ジヒドロキシフェナントレニル基、ジヒドロキシベンゾフェナントレニル基、ジヒドロキシピレニル基、ジヒドロキシトリフェニレニル基、ジヒドロキシクリセニル基、ジヒドロキシテトラセニル基、ジヒドロキシベンゾフルオランテニル基、ジヒドロキシペリレニル基、ジヒドロキシベンゾピレニル基、ジヒドロキシナフトアントラセニル基、ジヒドロキシペンタセニル基、ジヒドロキシベンゾペリレニル基、ジヒドロキシジベンゾピレニル基、ジヒドロキシコロネニル基、
ジヒドロキシピリジニル基、ジヒドロキシピリミジル基、ジヒドロキシトリアジニル基、ジヒドロキシピロリル基、ジヒドロキシイミダゾリル基、ジヒドロキシピラゾリル基、ジヒドロキシインドール基、ジヒドロキシイソインドール基、ジヒドロキシベンジミダゾリル基、ジヒドロキシインダゾリル基、ジヒドロキシフラニル基、ジヒドロキシベンゾフラニル基、ジヒドロキシチオフェニル基、ジヒドロキシオキサゾリル基、またはジヒドロキシチアゾリル基である、請求項1~6のいずれか1項に記載のハードマスク組成物。
【請求項8】
前記化学式2において、R~Rのうちの一つまたは二つは、ヒドロキシフェニル基、ヒドロキシナフチル基、ヒドロキシビフェニル基、ヒドロキシジフェニルフルオレニル基、ヒドロキシジナフチルフルオレニル基、ヒドロキシアントラセニル基、ヒドロキシフルオランテニル基、ヒドロキシアセナフチルレニル基、ヒドロキシアセナフテニル基、ヒドロキシフェナントレニル基、ヒドロキシベンゾフェナントレニル基、ヒドロキシピレニル基、ヒドロキシトリフェニレニル基、ヒドロキシクリセニル基、ヒドロキシテトラセニル基、ヒドロキシベンゾフルオランテニル基、ヒドロキシペリレニル基、ヒドロキシベンゾピレニル基、ヒドロキシナフトアントラセニル基、ヒドロキシペンタセニル基、ヒドロキシベンゾペリレニル基、ヒドロキシジベンゾピレニル基、ヒドロキシコロネニル基、
ヒドロキシピリジニル基、ヒドロキシピリミジル基、ヒドロキシトリアジニル基、ヒドロキシピロリル基、ヒドロキシイミダゾリル基、ヒドロキシピラゾリル基、ヒドロキシインドール基、ヒドロキシイソインドール基、ヒドロキシベンジミダゾリル基、ヒドロキシインダゾリル基、ヒドロキシフラニル基、ヒドロキシベンゾフラニル基、ヒドロキシチオフェニル基、ヒドロキシオキサゾリル基、ヒドロキシチアゾリル基、
ジヒドロキシフェニル基、ジヒドロキシナフチル基、ジヒドロキシビフェニル基、ジヒドロキシジフェニルフルオレニル基、ジヒドロキシジナフチルフルオレニル基、ジヒドロキシアントラセニル基、ジヒドロキシフルオランテニル基、ジヒドロキシアセナフチルレニル基、ジヒドロキシアセナフテニル基、ジヒドロキシフェナントレニル基、ジヒドロキシベンゾフェナントレニル基、ジヒドロキシピレニル基、ジヒドロキシトリフェニレニル基、ジヒドロキシクリセニル基、ジヒドロキシテトラセニル基、ジヒドロキシベンゾフルオランテニル基、ジヒドロキシペリレニル基、ジヒドロキシベンゾピレニル基、ジヒドロキシナフトアントラセニル基、ジヒドロキシペンタセニル基、ジヒドロキシベンゾペリレニル基、ジヒドロキシジベンゾピレニル基、ジヒドロキシコロネニル基、
ジヒドロキシピリジニル基、ジヒドロキシピリミジル基、ジヒドロキシトリアジニル基、ジヒドロキシピロリル基、ジヒドロキシイミダゾリル基、ジヒドロキシピラゾリル基、ジヒドロキシインドール基、ジヒドロキシイソインドール基、ジヒドロキシベンジミダゾリル基、ジヒドロキシインダゾリル基、ジヒドロキシフラニル基、ジヒドロキシベンゾフラニル基、ジヒドロキシチオフェニル基、ジヒドロキシオキサゾリル基、またはジヒドロキシチアゾリル基である、請求項に記載のハードマスク組成物。
【請求項9】
前記化学式2は下記の化学式2-1で表される、請求項1~8のいずれか1項に記載のハードマスク組成物:
【化7】

前記化学式2-1において、
~R10は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、置換もしくは非置換の炭素数1~10のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~20のヘテロアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のヘテロアリール基またはこれらの組み合わせであり、
この際、R~R10のうち少なくとも一つは、ヒドロキシフェニル基、ヒドロキシナフチル基、ヒドロキシビフェニル基、ヒドロキシジフェニルフルオレニル基、ヒドロキシジナフチルフルオレニル基、ヒドロキシアントラセニル基、ヒドロキシフルオランテニル基、ヒドロキシアセナフチルレニル基、ヒドロキシアセナフテニル基、ヒドロキシフェナントレニル基、ヒドロキシベンゾフェナントレニル基、ヒドロキシピレニル基、ヒドロキシトリフェニレニル基、ヒドロキシクリセニル基、ヒドロキシテトラセニル基、ヒドロキシベンゾフルオランテニル基、ヒドロキシペリレニル基、ヒドロキシベンゾピレニル基、ヒドロキシナフトアントラセニル基、ヒドロキシペンタセニル基、ヒドロキシベンゾペリレニル基、ヒドロキシジベンゾピレニル基、ヒドロキシコロネニル基、
ヒドロキシピリジニル基、ヒドロキシピリミジル基、ヒドロキシトリアジニル基、ヒドロキシピロリル基、ヒドロキシイミダゾリル基、ヒドロキシピラゾリル基、ヒドロキシインドール基、ヒドロキシイソインドール基、ヒドロキシベンジミダゾリル基、ヒドロキシインダゾリル基、ヒドロキシフラニル基、ヒドロキシベンゾフラニル基、ヒドロキシチオフェニル基、ヒドロキシオキサゾリル基、ヒドロキシチアゾリル基、
ジヒドロキシフェニル基、ジヒドロキシナフチル基、ジヒドロキシビフェニル基、ジヒドロキシジフェニルフルオレニル基、ジヒドロキシジナフチルフルオレニル基、ジヒドロキシアントラセニル基、ジヒドロキシフルオランテニル基、ジヒドロキシアセナフチルレニル基、ジヒドロキシアセナフテニル基、ジヒドロキシフェナントレニル基、ジヒドロキシベンゾフェナントレニル基、ジヒドロキシピレニル基、ジヒドロキシトリフェニレニル基、ジヒドロキシクリセニル基、ジヒドロキシテトラセニル基、ジヒドロキシベンゾフルオランテニル基、ジヒドロキシペリレニル基、ジヒドロキシベンゾピレニル基、ジヒドロキシナフトアントラセニル基、ジヒドロキシペンタセニル基、ジヒドロキシベンゾペリレニル基、ジヒドロキシジベンゾピレニル基、ジヒドロキシコロネニル基、
ジヒドロキシピリジニル基、ジヒドロキシピリミジル基、ジヒドロキシトリアジニル基、ジヒドロキシピロリル基、ジヒドロキシイミダゾリル基、ジヒドロキシピラゾリル基、ジヒドロキシインドール基、ジヒドロキシイソインドール基、ジヒドロキシベンジミダゾリル基、ジヒドロキシインダゾリル基、ジヒドロキシフラニル基、ジヒドロキシベンゾフラニル基、ジヒドロキシチオフェニル基、ジヒドロキシオキサゾリル基、またはジヒドロキシチアゾリル基である。
【請求項10】
前記化学式2-1は下記の化学式2-1aで表される、請求項に記載のハードマスク組成物:
【化8】

前記化学式2-1aにおいて、
~R10は、それぞれ独立して水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、置換もしくは非置換の炭素数1~10のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~20のヘテロアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のヘテロアリール基、またはこれらの組み合わせであり、
この際、R~R10のうち少なくとも一つは、ヒドロキシフェニル基、ヒドロキシナフチル基、ヒドロキシビフェニル基、ヒドロキシジフェニルフルオレニル基、ヒドロキシジナフチルフルオレニル基、ヒドロキシアントラセニル基、ヒドロキシフルオランテニル基、ヒドロキシアセナフチルレニル基、ヒドロキシアセナフテニル基、ヒドロキシフェナントレニル基、ヒドロキシベンゾフェナントレニル基、ヒドロキシピレニル基、ヒドロキシトリフェニレニル基、ヒドロキシクリセニル基、ヒドロキシテトラセニル基、ヒドロキシベンゾフルオランテニル基、ヒドロキシペリレニル基、ヒドロキシベンゾピレニル基、ヒドロキシナフトアントラセニル基、ヒドロキシペンタセニル基、ヒドロキシベンゾペリレニル基、ヒドロキシジベンゾピレニル基、ヒドロキシコロネニル基、
ヒドロキシピリジニル基、ヒドロキシピリミジル基、ヒドロキシトリアジニル基、ヒドロキシピロリル基、ヒドロキシイミダゾリル基、ヒドロキシピラゾリル基、ヒドロキシインドール基、ヒドロキシイソインドール基、ヒドロキシベンジミダゾリル基、ヒドロキシインダゾリル基、ヒドロキシフラニル基、ヒドロキシベンゾフラニル基、ヒドロキシチオフェニル基、ヒドロキシオキサゾリル基、ヒドロキシチアゾリル基、
ジヒドロキシフェニル基、ジヒドロキシナフチル基、ジヒドロキシビフェニル基、ジヒドロキシジフェニルフルオレニル基、ジヒドロキシジナフチルフルオレニル基、ジヒドロキシアントラセニル基、ジヒドロキシフルオランテニル基、ジヒドロキシアセナフチルレニル基、ジヒドロキシアセナフテニル基、ジヒドロキシフェナントレニル基、ジヒドロキシベンゾフェナントレニル基、ジヒドロキシピレニル基、ジヒドロキシトリフェニレニル基、ジヒドロキシクリセニル基、ジヒドロキシテトラセニル基、ジヒドロキシベンゾフルオランテニル基、ジヒドロキシペリレニル基、ジヒドロキシベンゾピレニル基、ジヒドロキシナフトアントラセニル基、ジヒドロキシペンタセニル基、ジヒドロキシベンゾペリレニル基、ジヒドロキシジベンゾピレニル基、ジヒドロキシコロネニル基、
ジヒドロキシピリジニル基、ジヒドロキシピリミジル基、ジヒドロキシトリアジニル基、ジヒドロキシピロリル基、ジヒドロキシイミダゾリル基、ジヒドロキシピラゾリル基、ジヒドロキシインドール基、ジヒドロキシイソインドール基、ジヒドロキシベンジミダゾリル基、ジヒドロキシインダゾリル基、ジヒドロキシフラニル基、ジヒドロキシベンゾフラニル基、ジヒドロキシチオフェニル基、ジヒドロキシオキサゾリル基、またはジヒドロキシチアゾリル基である。
【請求項11】
請求項1~10のいずれか1項に記載のハードマスク組成物の硬化物を含む、ハードマスク層。
【請求項12】
前記硬化物は、縮合多環芳香族炭化水素を含む、請求項11に記載のハードマスク層。
【請求項13】
材料層の上に請求項1~10のいずれか1項に記載のハードマスク組成物を塗布し熱処理してハードマスク層を形成する段階と、
前記ハードマスク層の上にフォトレジスト層を形成する段階と、
前記フォトレジスト層を露光および現像してフォトレジストパターンを形成する段階と、
前記フォトレジストパターンを用いて前記ハードマスク層を選択的に除去し、前記材料層の一部を露出させる段階と、
前記材料層の露出した部分をエッチングする段階と、を含む、パターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ハードマスク組成物、前記ハードマスク組成物の硬化物を含むハードマスク層、および前記ハードマスク組成物を用いたパターン形成方法に関する。
【背景技術】
【0002】
最近の半導体産業は、数百ナノメートルサイズのパターンから数~数十ナノメートルサイズのパターンを有する超微細技術に発展している。このような超微細技術を実現するためには効果的なリソグラフィー技法が必須である。
【0003】
典型的なリソグラフィー技法は、半導体基板の上に材料層を形成し、その上にフォトレジスト層をコーティングし、露光および現像を行ってフォトレジストパターンを形成した後、前記フォトレジストパターンをマスクとして材料層をエッチングする工程を含む。
【0004】
近年、形成するパターンのサイズが減少することに伴って、前述した典型的なリソグラフィー技法のみでは良好なプロファイルを有する微細パターンを形成しにくい。そのため、エッチングしようとする材料層とフォトレジスト層との間にいわゆるハードマスク層(hardmask layer)と呼ばれる補助層を形成して、微細パターンを形成する技術が開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開2014-162367号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記の従来技術によるハードマスク層は、耐エッチング性および耐薬品性が不十分であるという問題があった。
【0007】
そこで、本発明は、耐エッチング性および耐薬品性を改善できるハードマスク組成物を提供することを目的とする。
【0008】
本発明の他の目的は、前記ハードマスク組成物の硬化物を含むハードマスク層を提供することにある。
【0009】
本発明のまた他の目的は、前記ハードマスク組成物を用いたパターン形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の一実施形態によれば、置換されたビフェニレン構造単位を含む重合体および溶媒を含み、前記置換されたビフェニレン構造単位は、ビフェニレンを構成する各フェニレン基のうち少なくとも一部が、一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数6~30のアリール基および一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数3~30のヘテロアリール基のうち少なくとも一つで置換されているハードマスク組成物を提供する。
【0011】
前記置換されたビフェニレン構造単位は、ビフェニレンを構成する各フェニレン基のうち少なくとも一部が、ヒドロキシフェニル基、ヒドロキシナフチル基、ヒドロキシビフェニル基、ヒドロキシジフェニルフルオレニル基、ヒドロキシジナフチルフルオレニル基、ヒドロキシアントラセニル基、ヒドロキシフルオランテニル基、ヒドロキシアセナフチルレニル基、ヒドロキシアセナフテニル基、ヒドロキシフェナントレニル基、ヒドロキシベンゾフェナントレニル基、ヒドロキシピレニル基、ヒドロキシトリフェニレニル基、ヒドロキシクリセニル基、ヒドロキシテトラセニル基、ヒドロキシベンゾフルオランテニル基、ヒドロキシペリレニル基、ヒドロキシベンゾピレニル基、ヒドロキシナフトアントラセニル基、ヒドロキシペンタセニル基、ヒドロキシベンゾペリレニル基、ヒドロキシジベンゾピレニル基、ヒドロキシコロネニル基、ヒドロキシピリジニル基、ヒドロキシピリミジル基、ヒドロキシトリアジニル基、ヒドロキシピロリル基、ヒドロキシイミダゾリル基、ヒドロキシピラゾリル基、ヒドロキシインドール基、ヒドロキシイソインドール基、ヒドロキシベンジミダゾリル基、ヒドロキシインダゾリル基、ヒドロキシフラニル基、ヒドロキシベンゾフラニル基、ヒドロキシチオフェニル基、ヒドロキシオキサゾリル基、ヒドロキシチアゾリル基、ジヒドロキシフェニル基、ジヒドロキシナフチル基、ジヒドロキシビフェニル基、ジヒドロキシジフェニルフルオレニル基、ジヒドロキシジナフチルフルオレニル基、ジヒドロキシアントラセニル基、ジヒドロキシフルオランテニル基、ジヒドロキシアセナフチルレニル基、ジヒドロキシアセナフテニル基、ジヒドロキシフェナントレニル基、ジヒドロキシベンゾフェナントレニル基、ジヒドロキシピレニル基、ジヒドロキシトリフェニレニル基、ジヒドロキシクリセニル基、ジヒドロキシテトラセニル基、ジヒドロキシベンゾフルオランテニル基、ジヒドロキシペリレニル基、ジヒドロキシベンゾピレニル基、ジヒドロキシナフトアントラセニル基、ジヒドロキシペンタセニル基、ジヒドロキシベンゾペリレニル基、ジヒドロキシジベンゾピレニル基、ジヒドロキシコロネニル基、ジヒドロキシピリジニル基、ジヒドロキシピリミジル基、ジヒドロキシトリアジニル基、ジヒドロキシピロリル基、ジヒドロキシイミダゾリル基、ジヒドロキシピラゾリル基、ジヒドロキシインドール基、ジヒドロキシイソインドール基、ジヒドロキシベンジミダゾリル基、ジヒドロキシインダゾリル基、ジヒドロキシフラニル基、ジヒドロキシベンゾフラニル基、ジヒドロキシチオフェニル基、ジヒドロキシオキサゾリル基、およびジヒドロキシチアゾリル基のうち少なくとも一つで置換され得る。
【0012】
前記置換されたビフェニレン構造単位は、ビフェニレンを構成する各フェニレン基のうち少なくとも一部が、置換または非置換の炭素数6~30のアリール基、および置換または非置換の炭素数3~30のヘテロアリール基のうち少なくとも一つをさらに含み、前記置換された炭素数6~30のアリール基および置換された炭素数3~30のヘテロアリール基は、少なくとも一つの水素原子が、重水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、炭素数1~30のアルキル基、炭素数2~30のアルケニル基、炭素数2~30のアルキニル基、炭素数6~30のアリール基、炭素数7~30のアリールアルキル基、炭素数1~20のヘテロアルキル基、炭素数3~20のヘテロアリールアルキル基、炭素数3~30のシクロアルキル基、炭素数3~15のシクロアルケニル基、炭素数6~15のシクロアルキニル基、炭素数2~30のヘテロアリール基、およびこれらの組み合わせから選択される置換基で置換されたものであり得る。
【0013】
前記置換されたビフェニレン構造単位は、下記の化学式1で表され得る。
【0014】
【化1】
【0015】
前記化学式1において、
~Rは、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、置換もしくは非置換の炭素数1~10のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~20のヘテロアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のヘテロアリール基、またはこれらの組み合わせであり、
この際、R~Rのうち少なくとも一つは、一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数6~30のアリール基または一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数3~30のヘテロアリール基である。
【0016】
前記化学式1において、R~Rのうち少なくとも一つは、一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数6~30のアリール基または一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数3~30のヘテロアリール基であり得る。
【0017】
前記化学式1において、R~Rのうちの一つまたは二つは、一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数6~30のアリール基または一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数3~30のヘテロアリール基であり得る。
【0018】
前記化学式1で表される構造単位は、下記の化学式1-1~1-4のうちのいずれか一つで表され得る。
【0019】
【化2】
【0020】
【化3】
【0021】
前記化学式1-1~化学式1-4において、
~Rは、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、置換もしくは非置換の炭素数1~10のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~20のヘテロアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のヘテロアリール基またはこれらの組み合わせであり、
この際、R~Rのうち少なくとも一つは、一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数6~30のアリール基または一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数3~30のヘテロアリール基である。
【0022】
前記化学式1-1で表される構造単位は下記の化学式1-1aで表され得、前記化学式1-2で表される構造単位は下記の化学式1-2aで表され得る。
【0023】
【化4】
【0024】
前記化学式1-1aおよび化学式1-2aにおいて、
~Rは、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、置換もしくは非置換の炭素数1~10のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~20のヘテロアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のヘテロアリール基またはこれらの組み合わせであり、
~Rのうち少なくとも一つは、一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数6~30のアリール基または一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数3~30のヘテロアリール基である。
【0025】
前記化学式1-3で表される構造単位は下記の化学式1-3aで表され得、前記化学式1-4で表される構造単位は下記の化学式1-4aで表され得る。
【0026】
【化5】
【0027】
前記化学式1-3aおよび化学式1-4aにおいて、
~RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、置換もしくは非置換の炭素数1~10のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~20のヘテロアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のヘテロアリール基、またはこれらの組み合わせであり、
この際、R~RおよびRのうち少なくとも一つは、一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数6~30のアリール基または一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数3~30のヘテロアリール基である。
【0028】
前記置換されたビフェニレン構造単位は、下記の化学式2で表され得る。
【0029】
【化6】
【0030】
前記化学式2において、
~R10は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、置換もしくは非置換の炭素数1~10のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~20のヘテロアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のヘテロアリール基またはこれらの組み合わせであり、
この際、R~R10のうち少なくとも一つは、一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数6~30のアリール基または一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数3~30のヘテロアリール基である。
【0031】
~Rのうち少なくとも一つは、一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数6~30のアリール基または一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数3~30のヘテロアリール基であり得る。
【0032】
~Rのうちの一つまたは二つは、一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数6~30のアリール基または一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数3~30のヘテロアリール基であり得る。
【0033】
前記化学式2で表される構造単位は、下記の化学式2-1で表され得る。
【0034】
【化7】
【0035】
前記化学式2-1において、
~R10は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、置換もしくは非置換の炭素数1~10のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~20のヘテロアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のヘテロアリール基、またはこれらの組み合わせであり、
この際、R~R10のうち少なくとも一つは、一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数6~30のアリール基または一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数3~30のヘテロアリール基である。
【0036】
前記化学式2-1で表される構造単位は下記の化学式2-1aで表され得る。
【0037】
【化8】
【0038】
前記化学式2-1aにおいて、
~R10は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、置換もしくは非置換の炭素数1~10のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~20のヘテロアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のヘテロアリール基、またはこれらの組み合わせであり、
この際、R~R10のうち少なくとも一つは、一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数6~30のアリール基または一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数3~30のヘテロアリール基である。
【0039】
本発明の他の実施形態によれば、前記ハードマスク組成物の硬化物を含むハードマスク層を提供する。
【0040】
前記硬化物は、縮合多環芳香族炭化水素を含むことができる。
【0041】
また、本発明のさらに他の実施形態によれば、材料層の上に前述したハードマスク組成物を塗布し熱処理して、ハードマスク層を形成する段階と、前記ハードマスク層の上にフォトレジスト層を形成する段階と、前記フォトレジスト層を露光および現像してフォトレジストパターンを形成する段階と、前記フォトレジストパターンを用いて前記ハードマスク層を選択的に除去して前記材料層の一部を露出させる段階と、前記材料層の露出した部分をエッチングする段階と、を含むパターン形成方法を提供する。
【発明の効果】
【0042】
本発明によれば、耐エッチング性および耐薬品性を改善できるハードマスク組成物が提供されうる。
【発明を実施するための形態】
【0043】
以下、本発明の実施形態について、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。しかし、本発明は様々な異なる形態で実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。
【0044】
以下、本明細書において別途の定義がない限り、‘置換’とは、化合物中の水素原子が重水素原子、ハロゲン原子(F、Br、Cl、またはI)、ヒドロキシ基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、アジド基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、カルボニル基、カルバモイル基、チオール基、エステル基、カルボキシル基またはその塩の基、スルホン酸基またはその塩の基、リン酸またはその塩の基、炭素数1~30のアルキル基、炭素数2~30のアルケニル基、炭素数2~30のアルキニル基、炭素数6~30のアリール基、炭素数7~30のアリールアルキル基、炭素数1~30のアルコキシ基、炭素数1~20のヘテロアルキル基、炭素数3~20のヘテロアリールアルキル基、炭素数3~30のシクロアルキル基、炭素数3~15のシクロアルケニル基、炭素数6~15のシクロアルキニル基、炭素数2~30のヘテロ環基、およびこれらの組み合わせから選択された置換基で置換されたことを意味する。
【0045】
また、上記の置換基であるハロゲン原子(F、Br、Cl、またはI)、ヒドロキシ基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、アジド基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、カルボニル基、カルバモイル基、チオール基、エステル基、カルボキシル基またはその塩の基、スルホン酸基またはその塩の基、リン酸またはその塩の基、炭素数1~30のアルキル基、炭素数2~30のアルケニル基、炭素数2~30のアルキニル基、炭素数6~30のアリール基、炭素数7~30のアリールアルキル基、炭素数1~30のアルコキシ基、炭素数1~20のヘテロアルキル基、炭素数3~20のヘテロアリールアルキル基、炭素数3~30のシクロアルキル基、炭素数3~15のシクロアルケニル基、炭素数6~15のシクロアルキニル基、および炭素数2~30のヘテロ環基中の隣接した二つの置換基が結合して環を形成することもできる。例えば、上記の置換された炭素数6~30のアリール基は、隣接したまた他の置換された炭素数6~30のアリール基と結合して、置換または非置換のフルオレン環を形成することができる。
【0046】
また、本明細書において別途の定義がない限り、‘ヘテロ’とは、N、O、S、SeおよびPから選択されたヘテロ原子を1個~3個含有したものを意味する。
【0047】
本明細書において‘アリール基(aryl group)’は、芳香族炭化水素構造を一つ以上有する基を意味し、広義では芳香族炭化水素構造を単結合で連結した形態、および芳香族炭化水素構造を直接的または間接的に縮合させた芳香族縮合環も含む。アリール基は、単環、多環、または縮合した多環(つまり、炭素原子の隣接した対を分け合う環)官能基を含む。
【0048】
本明細書において‘ヘテロ環基(heterocyclic group)’は、ヘテロアリール基を含む概念であり、これに追加してアリール基、シクロアルキル基、これらの縮合環、またはこれらの組み合わせのような環化合物中で炭素(C)の代わりにN、O、S、P、およびSiより選択されるヘテロ原子を少なくとも1個含有することを意味する。ヘテロ環基が縮合環の場合、ヘテロ環基全体またはそれぞれの環ごとにヘテロ原子を1個以上含むことができる。
【0049】
より具体的には、置換もしくは非置換のアリール基および/または置換もしくは非置換のヘテロ環基は、置換もしくは非置換のフェニル基、置換もしくは非置換のナフチル基、置換もしくは非置換のアントラセニル基、置換もしくは非置換のフェナントリル基、置換もしくは非置換のナフタセニル基、置換もしくは非置換のピレニル基、置換もしくは非置換のビフェニル基、置換もしくは非置換のターフェニル基、置換もしくは非置換のクォーターフェニル基、置換もしくは非置換のクリセニル基、置換もしくは非置換のトリフェニレニル基、置換もしくは非置換のペリレニル基、置換もしくは非置換のインデニル基、置換もしくは非置換のフラニル基、置換もしくは非置換のチオフェニル基、置換もしくは非置換のピロリル基、置換もしくは非置換のピラゾリル基、置換もしくは非置換のイミダゾリル基、置換もしくは非置換のトリアゾリル基置換もしくは非置換のオキサゾリル基、置換もしくは非置換のチアゾリル基、置換もしくは非置換のオキサジアゾリル基、置換もしくは非置換のチアジアゾリル基、置換もしくは非置換のピリジニル基、置換もしくは非置換のピリミジニル基、置換もしくは非置換のピラジニル基、置換もしくは非置換のトリアジニル基、置換もしくは非置換のベンゾフラニル基、置換もしくは非置換のベンゾチオフェニル基、置換もしくは非置換のベンズイミダゾリル基、置換もしくは非置換のインドリル基、置換もしくは非置換のキノリニル基、置換もしくは非置換のイソキノリニル基、置換もしくは非置換のキナゾリニル基、置換もしくは非置換のキノキサリニル基、置換もしくは非置換のナフチリジニル基、置換もしくは非置換のベンズオキサジニル基、置換もしくは非置換のベンズチアジニル基、置換もしくは非置換のアクリジニル基、置換もしくは非置換のフェナジニル基、置換もしくは非置換のフェノチアジニル基、置換もしくは非置換のフェノキサジニル基、置換もしくは非置換のフルオレニル基、置換もしくは非置換のジベンゾフラニル基、置換もしくは非置換のジベンゾチオフェニル基、置換もしくは非置換のカルバゾリル基、ピリドインドリル基、ベンゾピリドオキサジニル基、ベンゾピリドチアジニル基、9,9-ジメチル-9,10-ジヒドロアクリジニル基、これらの組み合わせ、またはこれらの組み合わせが縮合した形態であり得るが、これらに限定されない。本発明の一例において、ヘテロ環基またはヘテロアリール基は、ピリジル基、カルバゾリル基、またはピリドインドリル基であり得る。
【0050】
また、本明細書において重合体とは、オリゴマー(oligomer)の形態、および重合体(polymer)の形態を包含する。
【0051】
以下、本発明の一実施形態によるハードマスク組成物を説明する。
【0052】
本発明の一実施形態によるハードマスク組成物は、重合体および溶媒を含む。
【0053】
重合体は、フェニレン基が連続的に連結しているポリフェニレン構造を主鎖(main chain)に含み、各フェニレン基のうち少なくとも一部が、少なくとも一つの置換基で置換され得る。置換基は多様であり得、例えば、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基および置換もしくは非置換の炭素数3~30のヘテロアリール基のうちの少なくとも一つを含むことができ、例えば、ヒドロキシ基を有する炭素数6~30のアリール基およびヒドロキシ基を有する炭素数3~30のヘテロアリール基のうち少なくとも一つを含むことができる。
【0054】
一例として、重合体は、複数の構造単位を含むことができ、複数の構造単位は、置換されたビフェニレン構造単位を含むことができる。
【0055】
置換されたビフェニレン構造単位は、ビフェニレンを主要骨格にして、ビフェニレンを構成する各フェニレン基のうち少なくとも一部が、少なくとも一つの置換基で置換された構造であり得る。ここで置換基は、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、置換もしくは非置換の炭素数1~10のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~20のヘテロアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のヘテロアリール基、またはこれらの組み合わせであり得るが、これに限定されるものではない。
【0056】
一例として、ビフェニレンを構成する各フェニレン基のうち少なくとも一部は、置換または非置換の炭素数6~30のアリール基および置換または非置換の炭素数3~30のヘテロアリール基のうち少なくとも一つで置換され得る。ここでアリール基は、例えば、非縮合アリール基および/または縮合アリール基であり得、ヘテロアリール基は、非縮合ヘテロアリール基および/または縮合ヘテロアリール基であり得る。
【0057】
一例として、ビフェニレンを構成する各フェニレン基のうち少なくとも一部は置換または非置換のフェニル基、置換または非置換のナフチル基、置換または非置換のビフェニル基、置換または非置換のジフェニルフルオレニル基、置換または非置換のジナフチルフルオレニル基、置換または非置換のアントラセニル基、置換または非置換のフルオランテニル基、置換または非置換のアセナフチルレニル基、置換または非置換のアセナフテニル基、置換または非置換のフェナントレニル基、置換または非置換のベンゾフェナントレニル基、置換または非置換のピレニル基、置換または非置換のトリフェニレニル基、置換または非置換のクリセニル基、置換または非置換のテトラセニル基、置換または非置換のベンゾフルオランテニル基、置換または非置換のペリレニル基、置換または非置換のベンゾピレニル基、置換または非置換のナフトアントラセニル基、置換または非置換のペンタセニル基、置換または非置換のベンゾペリレニル基、置換または非置換のジベンゾピレニル基、置換または非置換のコロネニル基、置換または非置換のピリジニル基、置換または非置換のピリミジル基、置換または非置換のトリアジニル基、置換または非置換のピロリル基、置換または非置換のイミダゾリル基、置換または非置換のピラゾリル基、置換または非置換のインドール基、置換または非置換のイソインドール基、置換または非置換のベンジミダゾリル基、置換または非置換のインダゾリル基、置換または非置換のフラニル基、置換または非置換のベンゾフラニル基、置換または非置換のチオフェニル基、置換または非置換のオキサゾリル基、および置換または非置換のチアゾリル基のうち少なくとも一つで置換され得るが、これらに限定されるものではない。
【0058】
一例として、ビフェニレンを構成する各フェニレン基のうち少なくとも一部は、一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数6~30のアリール基および一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数3~30のヘテロアリール基のうち少なくとも一つで置換され得る。
【0059】
一例として、ビフェニレンを構成する各フェニレン基のうち少なくとも一部は、ヒドロキシフェニル基、ヒドロキシナフチル基、ヒドロキシビフェニル基、ヒドロキシジフェニルフルオレニル基、ヒドロキシジナフチルフルオレニル基、ヒドロキシアントラセニル基、ヒドロキシフルオランテニル基、ヒドロキシアセナフチルレニル基、ヒドロキシアセナフテニル基、ヒドロキシフェナントレニル基、ヒドロキシベンゾフェナントレニル基、ヒドロキシピレニル基、ヒドロキシトリフェニレニル基、ヒドロキシクリセニル基、ヒドロキシテトラセニル基、ヒドロキシベンゾフルオランテニル基、ヒドロキシペリレニル基、ヒドロキシベンゾピレニル基、ヒドロキシナフトアントラセニル基、ヒドロキシペンタセニル基、ヒドロキシベンゾペリレニル基、ヒドロキシジベンゾピレニル基、ヒドロキシコロネニル基、ヒドロキシピリジニル基、ヒドロキシピリミジル基、ヒドロキシトリアジニル基、ヒドロキシピロリル基、ヒドロキシイミダゾリル基、ヒドロキシピラゾリル基、ヒドロキシインドール基、ヒドロキシイソインドール基、ヒドロキシベンジミダゾリル基、ヒドロキシインダゾリル基、ヒドロキシフラニル基、ヒドロキシベンゾフラニル基、ヒドロキシチオフェニル基、ヒドロキシオキサゾリル基、ヒドロキシチアゾリル基、ジヒドロキシフェニル基、ジヒドロキシナフチル基、ジヒドロキシビフェニル基、ジヒドロキシジフェニルフルオレニル基、ジヒドロキシジナフチルフルオレニル基、ジヒドロキシアントラセニル基、ジヒドロキシフルオランテニル基、ジヒドロキシアセナフチルレニル基、ジヒドロキシアセナフテニル基、ジヒドロキシフェナントレニル基、ジヒドロキシベンゾフェナントレニル基、ジヒドロキシピレニル基、ジヒドロキシトリフェニレニル基、ジヒドロキシクリセニル基、ジヒドロキシテトラセニル基、ジヒドロキシベンゾフルオランテニル基、ジヒドロキシペリレニル基、ジヒドロキシベンゾピレニル基、ジヒドロキシナフトアントラセニル基、ジヒドロキシペンタセニル基、ジヒドロキシベンゾペリレニル基、ジヒドロキシジベンゾピレニル基、ジヒドロキシコロネニル基、ジヒドロキシピリジニル基、ジヒドロキシピリミジル基、ジヒドロキシトリアジニル基、ジヒドロキシピロリル基、ジヒドロキシイミダゾリル基、ジヒドロキシピラゾリル基、ジヒドロキシインドール基、ジヒドロキシイソインドール基、ジヒドロキシベンジミダゾリル基、ジヒドロキシインダゾリル基、ジヒドロキシフラニル基、ジヒドロキシベンゾフラニル基、ジヒドロキシチオフェニル基、ジヒドロキシオキサゾリル基およびジヒドロキシチアゾリル基のうち少なくとも一つで置換され得るが、これらに限定されるものではない。
【0060】
一例として、ビフェニレンを構成する各フェニレン基のうち少なくとも一部は、一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数6~30のアリール基、および一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数3~30のヘテロアリール基のうち少なくとも一つで置換され得、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、置換もしくは非置換の炭素数1~10のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~20のヘテロアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のヘテロアリール基、またはこれらの組み合わせのうちの一つでさらに置換され得る。
【0061】
一例として、ビフェニレンを構成する各フェニレン基のうち少なくとも一部は、一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数6~30のアリール基、および一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数3~30のヘテロアリール基のうち少なくとも一つで置換され得、置換または非置換の炭素数6~30のアリール基および置換または非置換の炭素数3~30のヘテロアリール基のうち少なくとも一つでさらに置換され得る。
【0062】
一例として、ビフェニレンを構成する各フェニレン基のうち少なくとも一部は、一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数6~30の非縮合アリール基およびヒドロキシ基を有する炭素数3~30の非縮合ヘテロアリール基のうち少なくとも一つで置換され得る。
【0063】
例えば、前記ヒドロキシ基を有する炭素数6~30の非縮合アリール基は、ヒドロキシフェニル基、ヒドロキシビフェニル基、ヒドロキシターフェニル基、ヒドロキシクォーターフェニル基、ジヒドロキシフェニル基、ジヒドロキシビフェニル基、ジヒドロキシターフェニル基、ジヒドロキシクォーターフェニル基、またはこれらの組み合わせであり得るが、これらに限定されるものではない。
【0064】
例えば、前記ヒドロキシ基を有する炭素数3~30の非縮合ヘテロアリール基は、ヒドロキシピリミジニル基、ヒドロキシピリミジル基、ヒドロキシトリアジニル基、ヒドロキシピロリル基、ヒドロキシイミダゾリル基、ヒドロキシピラゾリル基、ヒドロキシフラニル基、ヒドロキシチオフェニル基、ヒドロキシオキサゾリル基、ヒドロキシチアゾリル基、ジヒドロキシピリミジニル基、ジヒドロキシピリミジル基、ジヒドロキシトリアジニル基、ジヒドロキシピロリル基、ジヒドロキシイミダゾリル基、ジヒドロキシピラゾリル基、ジヒドロキシフラニル基、ジヒドロキシチオフェニル基、ジヒドロキシオキサゾリル基、ジヒドロキシチアゾリル基、またはこれらの組み合わせであり得るが、これらに限定されるものではない。
【0065】
前記重合体は、置換されたビフェニレン構造単位のように、置換されたポリフェニレンを主鎖に含むことによって、硬化時、主鎖を構成するポリフェニレンとこれらに連結された置換基との反応によって縮合した構造を形成し、硬い膜質の縮合多環芳香族炭化水素を形成することができる。また、置換されたビフェニレン構造単位は、例えば、ヒドロキシ基を有する置換基で置換することによって、溶媒に対する溶解性を高めてスピンコーティングのような溶液工程により効果的に適用できる。さらに、塗布および硬化の際、下部膜質に対する親和度が増加して、これから製造されたハードマスク層の膜平坦性がさらに向上できるだけでなく、エッチング工程のような後続の工程で曝されるエッチングガスおよび化学液に耐えうる高い耐エッチング性および耐薬品性を示すことができる。
【0066】
置換されたビフェニレン構造単位の置換基は、互いに連結せずにそれぞれ独立して存在するか、または互いに連結して環を形成してもよいが、好ましくは、互いに連結せずにそれぞれ独立して存在する形態である。これによって、重合体の高い回転自由度を確保でき、高い回転自由度を確保することによって溶媒に対する溶解性を一層高めながらも、後続の熱処理工程で炭化水素脱離反応より後に、さらに高い耐エッチング性および耐薬品性を示すことができる。
【0067】
一例として、前記重合体は、同じまたは異なる構造単位を複数種類含んでもよく、好ましくは、同じ構造単位が連続して連結されている構造を含んでもよい。
【0068】
一例として、前記重合体は、線状高分子、分枝状高分子またはこれらの組み合わせであり得るが、これらに限定されるものではない。
【0069】
一例として、前記置換されたビフェニレン構造単位は、ビフェニレンを構成する各フェニレン基のうち少なくとも一部が、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、および置換もしくは非置換の炭素数3~30のヘテロアリール基のうち少なくとも一つをさらに含み、置換された炭素数6~30のアリール基および置換された炭素数3~30のヘテロアリール基は、少なくとも一つの水素原子が重水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、炭素数1~30のアルキル基、炭素数2~30のアルケニル基、炭素数2~30のアルキニル基、炭素数6~30のアリール基、炭素数7~30のアリールアルキル基、炭素数1~20のヘテロアルキル基、炭素数3~20のヘテロアリールアルキル基、炭素数3~30のシクロアルキル基、炭素数3~15のシクロアルケニル基、炭素数6~15のシクロアルキニル基、炭素数2~30のヘテロアリール基、およびこれらの組み合わせから選択される一つで置換されたものであり得る。
【0070】
一例として、前記置換されたビフェニレン構造単位は、置換もしくは非置換の炭素数6~30の非縮合アリール基および置換もしくは非置換の炭素数3~30の非縮合ヘテロアリール基のうち少なくとも一つをさらに含み、前記置換された炭素数6~30非縮合アリール基および置換された炭素数3~30の非縮合ヘテロアリール基は、少なくとも一つの水素原子が重水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、炭素数1~30のアルキル基、炭素数2~30のアルケニル基、炭素数2~30のアルキニル基、炭素数6~30のアリール基、炭素数7~30のアリールアルキル基、炭素数1~20のヘテロアルキル基、炭素数3~20のヘテロアリールアルキル基、炭素数3~30のシクロアルキル基、炭素数3~15のシクロアルケニル基、炭素数6~15のシクロアルキニル基、炭素数2~30のヘテロアリール基およびこれらの組み合わせから選択された一つで置換されたものであり得る。
【0071】
例えば、前記置換もしくは非置換の炭素数6~30の非縮合アリール基は、置換もしくは非置換のフェニル基、置換もしくは非置換のビフェニル基、置換もしくは非置換のターフェニル基、置換もしくは非置換のクォーターフェニル基、またはこれらの組み合わせであり得るが、これらに限定されるものではない。
【0072】
例えば、前記置換もしくは非置換の炭素数3~30の非縮合ヘテロアリール基は、置換もしくは非置換のピリミジニル基、置換もしくは非置換のピリミジル基、置換もしくは非置換のトリアジニル基、置換もしくは非置換のピロリル基、置換もしくは非置換のイミダゾリル基、置換もしくは非置換のピラゾリル基、置換もしくは非置換のフラニル基、置換もしくは非置換のチオフェニル基、置換もしくは非置換のオキサゾリル基、置換もしくは非置換のチアゾリル基、またはこれらの組み合わせであり得るが、これらに限定されるものではない。
【0073】
一例として、前記置換されたビフェニレン構造単位を含む重合体は、置換されたジエンと置換されたエチニル基を有する化合物とを反応原料として、ディールス・アルダー反応(Diels-Alder Reaction)および脱離反応(Elimination Reaction)を通じて合成し得る。しかし、これに限定されるものではなく、ディールス・アルダー反応に不利な官能基、例えばヒドロキシ基を含むことができる。
【0074】
一例として、前記重合体は三重結合(C≡C)とシクロペンタジエノンを含む化合物とから合成されるが、これに限定されるものではない。
【0075】
一例として、前記重合体は、下記の化学式1で表される構造単位を含むことができる。
【0076】
【化9】
【0077】
前記化学式1において、
~Rは、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、置換もしくは非置換の炭素数1~10のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~20のヘテロアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のヘテロアリール基、またはこれらの組み合わせであり、
この際、R~Rのうち少なくとも一つは、一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数6~30のアリール基または一つ以上のヒドロキシ基を有するヘテロアリール基である。
【0078】
重合体は、化学式1で表される構造単位を1個以上含むことができ、複数種類の繰り返し単位を含むことができる。化学式1で表される構造単位が複数種類繰り返される繰り返し単位として存在する場合、繰り返し単位の種類数および配列は限定されないが、繰り返し単位は、例えば2~100種類含まれ得る。
【0079】
一例として、R~Rは、互いに同じでもよいし異なっていてもよい。
【0080】
一例として、R~Rは、互いに同じでもよいし異なっていてもよい。
【0081】
一例として、R~Rは、互いに連結せずそれぞれ独立して存在するか、互いに連結して環を形成することができるが、好ましくは、互いに連結せずそれぞれ独立して存在することである。
【0082】
一例として、R~Rのうち少なくとも一つは、一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数6~30のアリール基または一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数3~30のヘテロアリール基であり得る。
【0083】
一例として、R~Rのうち少なくとも一つは、一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数6~30の非縮合アリール基または一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数3~30の非縮合ヘテロアリール基であり得る。
【0084】
一例として、R~Rのうちの一つまたは二つは、一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数6~30のアリール基または一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数3~30ヘテロアリール基であり得る。
【0085】
一例として、R~Rのうちの一つまたは二つは、一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数6~30の非縮合アリール基または一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数3~30の非縮合ヘテロアリール基であり得る。
【0086】
一例として、Rは、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1~20のヘテロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~20のヘテロアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~15のシクロアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数6~15のシクロアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のヘテロアリール基、またはこれらの組み合わせであり、この際、前記置換は、重水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、炭素数1~30のアルキル基、炭素数2~30のアルケニル基、炭素数2~30のアルキニル基、炭素数6~30のアリール基、炭素数7~30のアリールアルキル基、炭素数1~20のヘテロアルキル基、炭素数3~20のヘテロアリールアルキル基、炭素数3~30のシクロアルキル基、炭素数3~15のシクロアルケニル基、炭素数6~15のシクロアルキニル基、炭素数2~30のヘテロアリール基、およびこれらの組み合わせから選択される置換基で置換されたものであり得る。
【0087】
一例として、Rは、置換もしくは非置換の炭素数6~30の非縮合アリール基、または置換もしくは非置換の炭素数3~30の非縮合ヘテロアリール基であり、この際、前記置換は重水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、炭素数1~30のアルキル基、炭素数2~30のアルケニル基、炭素数2~30のアルキニル基、炭素数6~30のアリール基、炭素数7~30のアリールアルキル基、炭素数1~20のヘテロアルキル基、炭素数3~20のヘテロアリールアルキル基、炭素数3~30のシクロアルキル基、炭素数3~15のシクロアルケニル基、炭素数6~15のシクロアルキニル基、炭素数2~30のヘテロアリール基、およびこれらの組み合わせから選択される置換基で置換されたものであり得る。
【0088】
一例として、前記化学式1で表される構造単位は、下記の化学式1-1~1-4で表される構造単位のうちの少なくとも一つであることが好ましい。
【0089】
【化10】
【0090】
【化11】
【0091】
前記化学式1-1~化学式1-4において、R~Rは、前述の通りである。
【0092】
前記化学式1-3および化学式1-4において、好ましくは、Rは、水素原子または重水素原子であり得るが、これらに限定されるものではない。
【0093】
一例として、前記化学式1-1で表される構造単位は下記の化学式1-1aで表され、前記化学式1-2で表される構造単位は下記の化学式1-2aで表され得る。
【0094】
【化12】
【0095】
前記化学式1-1aおよび化学式1-2aにおいて、
~Rは、前述の通りである。
【0096】
一例として、前記化学式1-3で表される構造単位は下記の化学式1-3aで表され、前記化学式1-4で表される構造単位は下記の化学式1-4aで表され得る。
【0097】
【化13】
【0098】
前記化学式1-3aおよび化学式1-4aにおいて、
~RおよびRは、前述の通りである。
【0099】
一例として、前記重合体は、下記の化学式2で表される構造単位を含むことができる。
【0100】
【化14】
【0101】
前記化学式2において、
~R10は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、置換もしくは非置換の炭素数1~10のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~20のヘテロアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のヘテロアリール基、またはこれらの組み合わせであり、
この際、R~R10のうち少なくとも一つは、一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数6~30のアリール基または一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数3~30のヘテロアリール基である。
【0102】
重合体は、化学式2で表される構造単位を1種以上含むことができ、複数種の繰り返し単位に含むことができる。化学式2で表される構造単位が複数種繰り返される繰り返し単位が存在する場合、繰り返し単位の種類数および配列は限定されないが、繰り返し単位は、例えば2~100種類含まれ得る。
【0103】
一例として、R~R10は、互いに同じでもよいし異なっていてもよい。
【0104】
一例として、R~Rは、互いに同じでもよいし異なっていてもよい。
【0105】
一例として、R~R10は、互いに同じでもよいし異なっていてもよい。
【0106】
一例として、R~R10は、互いに連結せずそれぞれ独立して存在するか、または互いに連結して環を形成することができるが、好ましくは、互いに連結せずそれぞれ独立して存在する形態である。
【0107】
一例として、R~Rのうち少なくとも一つは、一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数6~30のアリール基または一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数3~30のヘテロアリール基であり得る。
【0108】
一例として、R~Rのうち少なくとも一つは、一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数6~30の非縮合アリール基または一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数3~30の非縮合ヘテロアリール基であり得る。
【0109】
一例として、R~Rのうちの一つまたは二つは、一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数6~30のアリール基または一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数3~30のヘテロアリール基であり得る。
【0110】
一例として、R~Rのうちの一つまたは二つは、一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数6~30の非縮合アリール基または一つ以上のヒドロキシ基を有する炭素数3~30の非縮合ヘテロアリール基であり得る。
【0111】
一例として、RおよびR10は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1~20のヘテロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~20のヘテロアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~15のシクロアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数6~15のシクロアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のヘテロアリール基またはこれらの組み合わせであり、前記置換は重水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、炭素数1~30のアルキル基、炭素数2~30のアルケニル基、炭素数2~30のアルキニル基、炭素数6~30のアリール基、炭素数7~30のアリールアルキル基、炭素数1~20のヘテロアルキル基、炭素数3~20のヘテロアリールアルキル基、炭素数3~30のシクロアルキル基、炭素数3~15のシクロアルケニル基、炭素数6~15のシクロアルキニル基、炭素数2~30のヘテロアリール基およびこれらの組み合わせから選択された置換基で置換されたものであり得る。
【0112】
一例として、RおよびR10は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の非縮合アリール基または置換もしくは非置換の炭素数3~30の非縮合ヘテロアリール基であり、この際、前記置換は、重水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、炭素数1~30のアルキル基、炭素数2~30のアルケニル基、炭素数2~30のアルキニル基、炭素数6~30のアリール基、炭素数7~30のアリールアルキル基、炭素数1~20のヘテロアルキル基、炭素数3~20のヘテロアリールアルキル基、炭素数3~30のシクロアルキル基、炭素数3~15のシクロアルケニル基、炭素数6~15のシクロアルキニル基、炭素数2~30のヘテロアリール基、およびこれらの組み合わせから選択された置換基で置換されたものであり得る。
【0113】
一例として、前記化学式2で表される構造単位は下記の化学式2-1で表され得る。
【0114】
【化15】
【0115】
前記化学式2-1において、R~R10は、前述の通りである。
【0116】
前記化学式2-1において、RおよびR10は、それぞれ独立して、水素原子または重水素原子であることが好ましいが、これらに限定されるものではない。
【0117】
一例として、前記化学式2-1で表される構造単位は、下記の化学式2-1aで表され得る。
【0118】
【化16】
【0119】
前記化学式2-1aにおいて、
~R10は、前述の通りである。
【0120】
前記重合体は、500~100,000の重量平均分子量を有することができる。より具体的には、前記重合体は500~10,000、800~5,000、または1,000~3,000の重量平均分子量を有することができる。このような範囲の重量平均分子量を有することによって、上記重合体を含むハードマスク組成物の炭素含有量および溶媒に対する溶解度を調節して最適化することができる。
【0121】
また、ハードマスク組成物に含まれる溶媒は、前記重合体に対する十分な溶解性または分散性を有するものであれば特に限定されないが、例えば、プロピレングリコール、プロピレングリコールジアセテート、メトキシプロパンジオール、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールブチルエーテル、トリ(エチレングリコール)モノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、乳酸エチル、γ-ブチロラクトン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、メチルピロリドン、メチルピロリジノン、アセチルアセトン、および3-エトキシプロピオン酸エチルから選択される少なくとも一つを含むことができる。しかし、これらに限定されるものではない。
【0122】
前記重合体は、前記ハードマスク組成物の総量に対して、例えば0.1~50質量%、例えば0.5~40質量%、1~30質量%、または2~20質量%で含まれ得る。このような範囲で重合体が含まれることによって、ハードマスクの厚さ、表面粗さおよび平坦化程度を調節することができる。
【0123】
前記ハードマスク組成物は、界面活性剤、架橋剤、熱酸発生剤、可塑剤などの添加剤をさらに含むことができる。
【0124】
前記界面活性剤は、例えばフルオロアルキル系化合物、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルピリジニウム塩、ポリエチレングリコール、第4級アンモニウム塩などを使用することができるが、これらに限定されるものではない。
【0125】
前記架橋剤は、例えばメラミン系、置換尿素系、またはそれらのポリマー系などが挙げられる。好ましくは、少なくとも2個の架橋形成置換基を有する架橋剤として、例えば、メトキシメチル化グリコールウリル、ブトキシメチル化グリコールウリル、メトキシメチル化メラミン、ブトキシメチル化メラミン、メトキシメチル化ベンゾグアナミン、ブトキシメチル化ベンゾグアナミン、メトキシメチル化尿素、ブトキシメチル化尿素、メトキシメチル化チオ尿素、またはブトキシメチル化チオ尿素などの化合物を使用することができる。
【0126】
また、前記架橋剤としては、耐熱性の高い架橋剤を使用することができる。耐熱性の高い架橋剤としては、分子内に芳香族環(例えばベンゼン環、ナフタレン環)を有する架橋形成置換基を含有する化合物を使用することができる。
【0127】
前記熱酸発生剤としては、例えばp-トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ピリジニウムp-トルエンスルホン酸、サリチル酸、スルホサリチル酸、クエン酸、安息香酸、ヒドロキシ安息香酸、ナフタレンカルボン酸などの酸性化合物および/または2,4,4,6-テトラブロモシクロヘキサジエノン、ベンゾイントシレート、2-ニトロベンジルトシレート、その他有機スルホン酸アルキルエステルなどを使用することができるが、これらに限定されるものではない。
【0128】
前記添加剤は、前記ハードマスク組成物100質量部に対して0.001~40質量部、0.01~30質量部、または0.1~20質量部で含まれ得る。添加剤の含有量が前記範囲であれば、ハードマスク組成物の光学的特性を変更せずとも溶解度を向上させることができる。
【0129】
他の実施形態によれば、上述したハードマスク組成物を用いて製造された有機膜を提供する。本発明の有機膜は、上述したハードマスク組成物を、例えば、基板上にコーティングした後、熱処理工程を経て硬化した形態であってもよく、例えば、ハードマスク層、平坦化膜、犠牲膜、充填剤など電子デバイスに使用される有機薄膜を含むことができる。
【0130】
また、他の実施形態によれば、上述したハードマスク組成物の硬化物を含むハードマスク層を提供する。
【0131】
一例として、上記の硬化物は、縮合多環芳香族炭化水素を含むことが好ましい。
【0132】
例えば、縮合多環芳香族炭化水素は、置換もしくは非置換のナフタレン、置換もしくは非置換のアントラセン、置換もしくは非置換のフェナントレン、置換もしくは非置換のナフタセン、置換もしくは非置換のピレン、置換もしくは非置換のクリセン、置換もしくは非置換のトリフェニレン、置換もしくは非置換のペリレン、これらの組み合わせ、またはこれらの組み合わせを縮合させた形態であり得るが、これらに限定されない。
【0133】
一例として、上記の硬化物は、ヘテロ環をさらに含むことができる。
【0134】
前記硬化物は、縮合多環芳香族炭化水素を含むことによって、エッチング工程を含む後続の工程で曝されるエッチングガスおよび化学液に耐えうる高い耐エッチング性および耐薬品性を示すことができる。
【0135】
以下、上述したハードマスク組成物を用いてパターンを形成する方法について説明する。
【0136】
本発明の一実施形態によるパターン形成方法は、基板上に材料層を形成する段階と、前記材料層の上に前記重合体および溶媒を含む本発明のハードマスク組成物を塗布し熱処理してハードマスク層を形成する段階と、前記ハードマスク層の上にフォトレジスト層を形成する段階と、前記フォトレジスト層を露光および現像してフォトレジストパターンを形成する段階と、前記フォトレジストパターンを用いて前記ハードマスク層を選択的に除去して前記材料層の一部を露出させる段階と、前記材料層の露出した部分をエッチングする段階と、を含む。
【0137】
前記基板は、例えばシリコンウェハー、ガラス基板または高分子基板であり得る。
【0138】
前記材料層は、最終的にパターンしようとする材料であって、例えばアルミニウム、銅などの金属層、シリコンなどの半導体層、または酸化ケイ素、窒化ケイ素などの絶縁層であり得る。前記材料層は、例えば化学気相蒸着法で形成することができる。
【0139】
前記ハードマスク組成物は、前述した通りであり、溶液形態で製造されてスピンオンコーティング法により塗布され得る。このとき、前記ハードマスク組成物の塗布厚さは、特に限定されないが、例えば、50Å~200,000Åの厚さに塗布され得る。
【0140】
前記ハードマスク組成物を熱処理する工程は、例えば100~700℃で10秒~1時間行うことができる。
【0141】
一例として、前記ハードマスク層の上にシリコン含有薄膜層を形成する段階をさらに含むことができる。前記シリコン含有薄膜層は、例えば、SiCN、SiOC、SiON、SiOCN、SiC、SiO、および/またはSiNなどの物質で形成することができる。
【0142】
一例として、前記フォトレジスト層を形成する段階前に前記シリコン含有薄膜層の上部またはハードマスク層の上部に底部反射防止層(bottom anti-reflective coating、BARC)をさらに形成することもできる。
【0143】
前記フォトレジスト層を露光する段階は、例えばArF、KrFまたはEUVなどを用いて行うことができる。また、露光後、100~700℃で熱処理工程を行うことができる。
【0144】
前記材料層の露出した部分をエッチングする段階は、エッチングガスを用いて乾式エッチングで行うことができ、エッチングガスは、例えば、CHF、CF、Cl、BClおよびこれらの混合ガスを使用することができる。
【0145】
前記エッチングされた材料層は、複数のパターンで形成されてもよく、前記複数のパターンは、金属パターン、半導体パターン、絶縁パターンなど多様化することができ、例えば半導体集積回路デバイス内の多様なパターンで適用され得る。
【実施例
【0146】
以下、実施例を通じて前述した本発明の実施形態をより詳細に説明する。ただし、下記実施例は、単に説明の目的のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。
【0147】
〔中間体の合成〕
(合成例1:1-ブロモ-4-(2-フェニルエチニル)ベンゼンの合成)
真空オーブンで乾燥した1Lの丸底フラスコに攪拌子を入れ、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(1.4g)、ヨウ化銅(I)(0.38g)、および体積比1対1のトリエチルアミン/テトラヒドロフラン混合溶液(0.4L)を入れ、窒素ガスで30分間バブリングした。その後、1-ブロモ-4-ヨードベンゼン(28.3g)およびフェニルアセチレン(12.3g)を入れた後、窒素雰囲気下で24時間攪拌して合成反応を進行させた。反応混合物をろ過し濃縮した後、ヘキサンを展開溶媒に用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーを用いて反応混合物を精製し、1-ブロモ-4-(2-フェニルエチニル)ベンゼンを得た(収率99%):
H NMR(300MHz、DMSO-d)δ(ppm):7.64(d、JHH=8.4Hz、2H)、7.57(m、2H)、7.51(d、JHH=8.4Hz、2H)、7.44(m、3H))。
【0148】
(合成例2:4-[2-(4-ブロモフェニル)エチニル]フェノールの合成)
フェニルアセチレン(12.3g)の代わりに4-エチニルフェノール(14.2g)を使用して合成し、ヘキサンの代わりにヘキサン/酢酸エチル混合溶液を展開溶媒に用いて混合物を精製したことを除いては、合成例1と同様の方法で、4-[2-(4-ブロモフェニル)エチニル]フェノールを得た(収率90%)。
【0149】
(合成例3:1-ブロモ-3-(2-フェニルエチニル)ベンゼンの合成)
1-ブロモ-4-ヨードベンゼン(28.3g)の代わりに1-ブロモ-3-ヨードベンゼン(28.3g)を使用して合成したことを除いては、合成例1と同様の方法で、1-ブロモ-3-(2-フェニルエチニル)ベンゼンを得た(収率99%):
H NMR(300MHz、DMSO-d)δ(ppm):7.77(dd、JHH=1.5Hz、JHH=1.5Hz、1H)、7.50-7.70(m、4H)、7.32-7.48(m、4H))。
【0150】
(合成例4:5-[2-(3-ブロモフェニル)エチニル]ピリミジンの合成)
1-ブロモ-4-ヨードベンゼン(28.3g)の代わりに1-ブロモ-3-ヨードベンゼン(28.3g)を、フェニルアセチレン(12.3g)の代わりに5-エチニルピリミジン(12.5g)をそれぞれ使用して合成し、ヘキサンの代わりにヘキサン/酢酸エチル混合溶液を展開溶媒に用いて混合物を精製したことを除いては、合成例1と同様の方法で、5-[2-(3-ブロモフェニル)エチニル]ピリミジンを得た(収率95%)。
【0151】
(合成例5:5-[2-(3-ブロモフェニル)エチニル]-1H-インドールの合成)
1-ブロモ-4-ヨードベンゼン(28.3g)の代わりに1-ブロモ-3-ヨードベンゼン(28.3g)を、フェニルアセチレン(12.3g)の代わりに5-エチニル-1H-インドール(16.9g)をそれぞれ使用して合成し、ヘキサンの代わりにヘキサン/酢酸エチル混合溶液を展開溶媒に用いて混合物を精製したことを除いては、合成例1と同様の方法で、5-[2-(3-ブロモフェニル)エチニル]-1H-インドールを得た(収率92%)。
【0152】
(合成例6:4-ブロモベンジルの合成)
真空オーブンで乾燥した1Lの丸底フラスコに攪拌子を入れ、1-ブロモ-4-(2-フェニルエチニル)ベンゼン(25.7g)、ヨウ素(12.7g)、およびN,N’-ジメチルスルホキシド(0.4L)を入れて、コンデンサを連結した後、6時間還流する。以降、混合物をチオ硫酸ナトリウム水溶液(1M、0.5L)で希釈した後、再び酢酸エチル(1L)で希釈した。希釈後、蒸留水(1回1Lずつ3回)で抽出し、有機層を硫酸ナトリウム無水物で乾燥した。混合物をろ過し濃縮して、100%の収率で4-ブロモベンジルを得た:
H NMR(300MHz、DMSO-d)δ(ppm):7.94(d、JHH=7.2Hz、2H)、7.86(s、4H)、7.81(dd、JHH=7.5Hz、JHH=7.2Hz、1H)、7.63(dd、JHH=7.5Hz、JHH=7.5Hz、2H))。
【0153】
(合成例7:1-(4-ブロモフェニル)-2-(4-ヒドロキシフェニル)-1,2-エタンジオンの合成)
1-ブロモ-4-(2-フェニルエチニル)ベンゼン(25.7g)の代わりに4-[2-(4-ブロモフェニル)エチニル]フェノール(27.3g)を使用して合成したことを除いては、合成例6と同様の方法で、100%の収率で1-(4-ブロモフェニル)-2-(4-ヒドロキシフェニル)-1,2-エタンジオンを得た。
【0154】
(合成例8:3-ブロモベンジルの合成)
1-ブロモ-4-(2-フェニルエチニル)ベンゼン(25.7g)の代わりに1-ブロモ-3-(2-フェニルエチニル)ベンゼン(25.7g)を使用して合成したことを除いては、合成例6と同様の方法で3-ブロモベンジルを得た(収率84%):
H NMR(300MHz、DMSO-d)δ(ppm):8.09(dd、JHH=1.8Hz、3JHH=1.5Hz、1H)、8.01(ddd、3JHH=7.8Hz、JHH=1.8Hz、JHH=0.9Hz、1H)、7.96(m、2H)、7.92(ddd、JHH=7.8Hz、JHH=0.9Hz、JHH=0.9Hz、1H)、7.82(m、1H)、7.55-7.70(m、3H))。
【0155】
(合成例9:1-(5-ピリミジル)-2-(3-ブロモフェニル)-1,2-エタンジオンの合成)
1-ブロモ-4-(2-フェニルエチニル)ベンゼン(25.7g)の代わりに5-[2-(3-ブロモフェニル)エチニル]ピリミジン(25.9g)を使用して合成したことを除いては、合成例6と同様の方法で、1-(5-ピリミジル)-2-(3-ブロモフェニル)-1,2-エタンジオンを得た(収率78%)。
【0156】
(合成例10:1-(5-1H-インドール)-2-(3-ブロモフェニル)-1,2-エタンジオンの合成)
1-ブロモ-4-(2-フェニルエチニル)ベンゼン(25.7g)の代わりに5-[2-(3-ブロモフェニル)エチニル]-1H-インドール(29.6g)を使用して合成したことを除いては、合成例6と同様の方法で、1-(5-1H-インドール)-2-(3-ブロモフェニル)-1,2-エタンジオンを得た(収率75%)。
【0157】
(合成例11:3-(3-ブロモフェニル)-2,4,5-トリフェニル-2,4-シクロペンタジエン-1-オンの合成)
真空オーブンで乾燥した1Lの二口丸底フラスコに攪拌子を入れ、合成例8で得られた3-ブロモベンジル(28.9g)、1,3-ジフェニル-2-プロパノン(25.2g)、および無水エタノール(300mL)を入れた後、1時間還流しながら攪拌した。その後、混合溶液に水酸化カリウム(1.4g)を無水エタノール(7mL)に溶かした溶液を注射器でゆっくり滴下し、45分間還流しながら攪拌した。反応混合物を酢酸エチル(1L)で希釈し、蒸留水(1回1Lずつ3回)で洗浄した。以降、有機層を硫酸マグネシウム無水物で乾燥してろ過して濃縮した。濃縮した混合物を10%酢酸エチル/ヘキサンを展開溶媒に用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーを用いて精製して3-(3-ブロモフェニル)-2,4,5-トリフェニル-2,4-シクロペンタジエン-1-オンを得た(収率70%):
H NMR(300MHz、DMSO-d)δ(ppm):7.47(d、JHH=8.1Hz、1H)、7.10-7.38(m、15H)、6.95-7.05(m、3H))。
【0158】
(合成例12:3-(4-ブロモフェニル)-2,4,5-トリフェニル-2,4-シクロペンタジエン-1-オンの合成)
合成例8で得られた3-ブロモベンジル(28.9g)の代わりに合成例6で得られた4-ブロモベンジル(28.9g)を使用して合成したことを除いては、合成例11と同様の方法で、3-(4-ブロモフェニル)-2,4,5-トリフェニル-2,4-シクロペンタジエン-1-オンを得た(収率75%):
H NMR(300MHz、DMSO-d)δ(ppm):7.47(d、JHH=8.4Hz、2H)、7.10-7.38(m、15H)、6.93(d、JHH=8.4Hz、2H))。
【0159】
(合成例13:3-(4-ブロモフェニル)-4-(4-ヒドロキシフェニル)-2,5-ジフェニル-2,4-シクロペンタジエン-1-オンの合成)
合成例8で得られた3-ブロモベンジル(28.9g)の代わりに合成例7で得られた1-(4-ブロモフェニル)-2-(4-ヒドロキシフェニル)-1,2-エタンジオン(30.5g)を使用して合成したことを除いては、合成例11と同様の方法で、3-(4-ブロモフェニル)-4-(4-ヒドロキシフェニル)-2,5-ジフェニル-2,4-シクロペンタジエン-1-オンを得た(収率72%)。
【0160】
(合成例14:3-(3-ブロモフェニル)-2,5-ジ(4-ヒドロキシフェニル)-4-フェニル-2,4-シクロペンタジエン-1-オンの合成)
1,3-ジフェニル-2-プロパノン(25.2g)の代わりに1,3-ジ(4-ヒドロキシフェニル)-2-プロパノン(29.0g)を使用して合成したことを除いては、合成例11と同様の方法で、3-(3-ブロモフェニル)-2,5-ジ(4-ヒドロキシフェニル)-4-フェニル-2,4-シクロペンタジエン-1-オンを得た(収率65%)。
【0161】
(合成例15:3-(3-ブロモフェニル)-2,5-ジ(4-ヒドロキシフェニル)-4-(5-ピリミジル)-2,4-シクロペンタジエン-1-オンの合成)
合成例8で得られた3-ブロモベンジル(28.9g)の代わりに合成例9で得られた1-(5-ピリミジル)-2-(3-ブロモフェニル)-1,2-エタンジオン(29.1g)を、1,3-ジフェニル-2-プロパノン(25.2g)の代わりに1,3-ジ(4-ヒドロキシフェニル)-2-プロパノン(29.0g)をそれぞれ使用して合成したことを除いては、合成例11と同様の方法で、3-(3-ブロモフェニル)-2,5-ジ(4-ヒドロキシフェニル)-4-(5-ピリミジル)-2,4-シクロペンタジエン-1-オンを得た(収率67%)。
【0162】
(合成例16:3-(3-ブロモフェニル)-2,5-ジ(4-ヒドロキシフェニル)-4-(5-1H-インドール)-2,4-シクロペンタジエン-1-オンの合成)
合成例8で得られた3-ブロモベンジル(28.9g)の代わりに合成例10で得られた1-(5-1H-インドール)-2-(3-ブロモフェニル)-1,2-エタンジオン(32.8g)を、1,3-ジフェニル-2-プロパノン(25.2g)の代わりに1,3-ジ(4-ヒドロキシフェニル)-2-プロパノン(29.0g)をそれぞれ使用して合成したことを除いては、合成例11と同様の方法で、3-(3-ブロモフェニル)-2,5-ジ(4-ヒドロキシフェニル)-4-(5-1H-インドール)-2,4-シクロペンタジエン-1-オンを得た(収率60%)。
【0163】
(合成例17:3,4-ジ(4-ブロモフェニル)-2,5-ジフェニル-2,4-シクロペンタジエン-1-オンの合成)
合成例8で得られた3-ブロモベンジル(28.9g)の代わりに合成例6で得られた4、4’-ジブロモベンジル(36.8g)を使用して合成したことを除いては、合成例11と同様の方法で、3,4-ジ(4-ブロモフェニル)-2,5-ジフェニル-2,4-シクロペンタジエン-1-オンを得た(収率74%):
H NMR(300MHz、DMSO-d)δ(ppm):7.48(d、JHH=8.4Hz、4H)、7.10-7.38(m、10H)、6.94(d、JHH=8.4Hz、4H))。
【0164】
(合成例18:3,4-ジ(4-ブロモフェニル)-2,5-ジ(4-ヒドロキシフェニル)-2,4-シクロペンタジエン-1-オンの合成)
合成例8で得られた3-ブロモベンジル(28.9g)の代わりに合成例6で得られた4、4’-ジブロモベンジル(36.8g)を、1,3-ジフェニル-2-プロパノン(25.2g)の代わりに1,3-ジ(4-ヒドロキシフェニル)-2-プロパノン(29.0g)をそれぞれ使用して合成したことを除いては、合成例11と同様の方法で、3,4-ジ(4-ブロモフェニル)-2,5-ジ(4-ヒドロキシフェニル)-2,4-シクロペンタジエン-1-オンを得た(収率69%)。
【0165】
(合成例19:3-(3-エチニルフェニル)-2,4,5-トリフェニル-2,4-シクロペンタジエン-1-オンの合成)
真空オーブンで乾燥した1Lの二口丸底フラスコに攪拌子を入れて、合成例11で得られた3-(3-ブロモフェニル)-2,4,5-トリフェニル-2,4-シクロペンタジエン-1-オン(46.3g)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(1.4g)、ヨウ化銅(I)(0.38g)、および体積比1対1のトリエチルアミン/テトラヒドロフラン混合溶液(0.5L)を入れ、窒素ガスで30分間バブリングした。次に、(トリメチルシリル)アセチレン(29.5g)を入れ、窒素雰囲気下で24時間還流しながら攪拌して合成を進行させた。反応混合物をろ過紙でろ過して1Lの丸底フラスコに濃縮した後、前記1Lの丸底フラスコに炭酸カリウム(41.5g)を入れて体積比1対1のメタノール/テトラヒドロフラン混合溶液(0.5L)で希釈した。希釈した溶液に攪拌子を入れ30分間強く攪拌した後、ろ過紙でろ過して1Lの丸底フラスコに濃縮した。混合物を酢酸エチル(1L)で希釈し、蒸留水(1回1Lずつ3回)で洗浄した。有機層を硫酸マグネシウム無水物で乾燥しろ過した後、濃縮した。濃縮した混合物を10%酢酸エチル/ヘキサンを展開溶媒に用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーを用いて精製して、3-(3-エチニルフェニル)-2,4,5-トリフェニル-2,4-シクロペンタジエン-1-オンを得た(収率60%)。
【0166】
(合成例20:2,3,5-トリフェニル-4-[4-(2-フェニルエチニル)フェニル]-2,4-シクロペンタジエン-1-オンの合成)
真空オーブンで乾燥した1Lの二口丸底フラスコに攪拌子を入れ、合成例12で得られた3-(4-ブロモフェニル)-2,4,5-トリフェニル-2,4-シクロペンタジエン-1-オン(46.3g)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(1.4g)、ヨウ化銅(I)(0.38g)、および体積比1対1のトリエチルアミン/テトラヒドロフラン混合溶液(0.5L)を入れて、窒素ガスで30分間バブリングした。次に、フェニルアセチレン(12.2g)を入れて、窒素雰囲気下で24時間還流しながら攪拌して合成を進行させた。反応混合物をろ過紙でろ過して濃縮した後、酢酸エチル(1L)で希釈し、蒸留水(1回1Lずつ3回)で洗浄した。有機層を硫酸マグネシウム無水物で乾燥しろ過した後、濃縮した。濃縮した混合物を10%酢酸エチル/ヘキサンを展開溶媒に用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーを用いて精製して2,3,5-トリフェニル-4-[4-(2-フェニルエチニル)フェニル]-2,4-シクロペンタジエン-1-オンを得た(収率93%):
H NMR(300MHz、DMSO-d)δ(ppm):7.49-7.57(m、2H)、7.37-7.46(m、5H)、7.22-7.34(m、9H)、7.14-7.22(m、4H)、7.00(d、JHH=8.0Hz、4H))。
【0167】
(合成例21:2,5-ジフェニル-3,4-ジ[4-(2-フェニルエチニル)フェニル]-2,4-シクロペンタジエン-1-オンの合成)
真空オーブンで乾燥した1Lの二口丸底フラスコに攪拌子を入れ、合成例17で得られた3,4-ジ(4-ブロモフェニル)-2,5-ジフェニル-2,4-シクロペンタジエン-1-オン(54.2g)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(2.8g)、ヨウ化銅(I)(0.76g)、および体積比1対1のトリエチルアミン/テトラヒドロフラン混合溶液(0.5L)を入れて、窒素ガスで30分間バブリングした。次に、フェニルアセチレン(24.4g)を入れ、窒素雰囲気下で48時間還流しながら攪拌して合成を進行させた。反応混合物をろ過紙でろ過して濃縮した後、酢酸エチル(1L)で希釈し、蒸留水(1回1Lずつ3回)で洗浄した。有機層を硫酸マグネシウム無水物で乾燥しろ過した後、濃縮した。濃縮した混合物を10%酢酸エチル/ヘキサンを展開溶媒に用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーを用いて精製して、2,5-ジフェニル-3,4-ジ[4-(2-フェニルエチニル)フェニル]-2,4-シクロペンタジエン-1-オンを得た(収率85%)。
【0168】
(合成例22:2,5-ジ(4-ヒドロキシフェニル)-3-フェニル-4-(3-エチニルフェニル)-2,4-シクロペンタジエン-1-オンの合成)
合成例11で得られた3-(3-ブロモフェニル)-2,4,5-トリフェニル-2,4-シクロペンタジエン-1-オン(46.3g)の代わりに合成例14で得られた3-(3-ブロモフェニル)-2,5-ジ(4-ヒドロキシフェニル)-4-フェニル-2,4-シクロペンタジエン-1-オン(49.5g)を使用して合成したことを除いては、合成例19と同様の方法で、2,5-ジ(4-ヒドロキシフェニル)-3-フェニル-4-(3-エチニルフェニル)-2,4-シクロペンタジエン-1-オンを得た(収率55%)。
【0169】
(合成例23:2,5-ジ(4-ヒドロキシフェニル)-3-(5-ピリミジル)-4-(3-エチニルフェニル)-2,4-シクロペンタジエン-1-オンの合成)
合成例11で得られた3-(3-ブロモフェニル)-2,4,5-トリフェニル-2,4-シクロペンタジエン-1-オン(46.3g)の代わりに合成例15で得られた3-(3-ブロモフェニル)-2,5-ジ(4-ヒドロキシフェニル)-4-(5-ピリミジル)-2,4-シクロペンタジエン-1-オン(49.7g)を使用して合成したことを除いては、合成例19と同様の方法で、2,5-ジ(4-ヒドロキシフェニル)-3-(5-ピリミジル)-4-(3-エチニルフェニル)-2,4-シクロペンタジエン-1-オンを得た(収率48%)。
【0170】
(合成例24:2,5-ジ(4-ヒドロキシフェニル)-3-(5-1H-インドール)-4-(3-エチニルフェニル)-2,4-シクロペンタジエン-1-オンの合成)
合成例11で得られた3-(3-ブロモフェニル)-2,4,5-トリフェニル-2,4-シクロペンタジエン-1-オン(46.3g)の代わりに合成例16で得られた3-(3-ブロモフェニル)-2,5-ジ(4-ヒドロキシフェニル)-4-(5-1H-インドール)-2,4-シクロペンタジエン-1-オン(53.4g)を使用して合成したことを除いては、合成例19と同様の方法で、2,5-ジ(4-ヒドロキシフェニル)-3-(5-1H-インドール)-4-(3-エチニルフェニル)-2,4-シクロペンタジエン-1-オンを得た(収率59%)。
【0171】
(合成例25:2,3,5-トリフェニル-4-{4-[2-(4-ヒドロキシフェニル)エチニル]フェニル}-2,4-シクロペンタジエン-1-オンの合成)
フェニルアセチレン(12.2g)の代わりに4-エチニルフェノール(14.2g)を使用して合成したことを除いては、合成例20と同様の方法で、2,3,5-トリフェニル-4-{4-[2-(4-ヒドロキシフェニル)エチニル]フェニル}-2,4-シクロペンタジエン-1-オンを得た(収率90%):
H NMR(300MHz、DMSO-d)δ(ppm):9.95(s、1H)、7.1-7.6(m、18H)、6.85-7.04(m、3H)、6.70-6.85(m、2H))。
【0172】
(合成例26:2,5-ジフェニル-3-{4-[2-(5-ピリミジル)エチニル]フェニル}-4-(4-ヒドロキシフェニル)-2,4-シクロペンタジエン-1-オンの合成)
フェニルアセチレン(12.5g)の代わりに5-エチニルピリミジン(12.5g)を使用し、合成例12で得られた3-(4-ブロモフェニル)-2,4,5-トリフェニル-2,4-シクロペンタジエン-1-オン(46.3g)の代わりに合成例13で得られた3-(4-ブロモフェニル)-4-(4-ヒドロキシフェニル)-2,5-ジフェニル-2,4-シクロペンタジエン-1-オン(47.9g)を使用して合成したことを除いては、合成例20と同様の方法で、2,5-ジフェニル-3-{4-[2-(5-ピリミジル)エチニル]フェニル}-4-(4-ヒドロキシフェニル)-2,4-シクロペンタジエン-1-オンを得た(収率88%)。
【0173】
(合成例27:2,5-ジフェニル-3-{4-[2-(5-1H-インドール)エチニル]フェニル}-4-(4-ヒドロキシフェニル)-2,4-シクロペンタジエン-1-オンの合成)
フェニルアセチレン(12.5g)の代わりに5-エチニル-1H-インドール(16.9g)を使用し、合成例12で得られた3-(4-ブロモフェニル)-2,4,5-トリフェニル-2,4-シクロペンタジエン-1-オン(46.3g)の代わりに合成例13で得られた3-(4-ブロモフェニル)-4-(4-ヒドロキシフェニル)-2,5-ジフェニル-2,4-シクロペンタジエン-1-オン(47.9g)を使用して合成したことを除いては、合成例20と同様の方法で、2,5-ジフェニル-3-{4-[2-(5-1H-インドール)エチニル]フェニル}-4-(4-ヒドロキシフェニル)-2,4-シクロペンタジエン-1-オンを得た(収率82%)。
【0174】
(合成例28:2,5-ジ(4-ヒドロキシフェニル)-3,4-ジ[4-(2-フェニルエチニル)フェニル]-2,4-シクロペンタジエン-1-オンの合成)
合成例17で得られた3,4-ジ(4-ブロモフェニル)-2,5-ジフェニル-2,4-シクロペンタジエン-1-オン(54.2g)の代わりに合成例18で得られた3,4-ジ(4-ブロモフェニル)-2,5-ジ(4-ヒドロキシフェニル)-2,4-シクロペンタジエン-1-オン(57.5g)を使用して合成したことを除いては、合成例21と同様の方法で、2,5-ジ(4-ヒドロキシフェニル)-3,4-ジ[4-(2-フェニルエチニル)フェニル]-2,4-シクロペンタジエン-1-オンを得た(収率78%)。
【0175】
〔重合体の合成〕
(合成例29)
100mLの1口丸底フラスコに、テトラフェニルシクロペンタジエノン(3.84g)、合成例22で得られた2,5-ジ(4-ヒドロキシフェニル)-3-フェニル-4-(3-エチニルフェニル)-2,4-シクロペンタジエン-1-オン(17.6g)、4-エチニルフェノール(1.18g)、および1-メチル-2-ピロリドン(33.9g)を入れ、12時間還流しながら攪拌して、下記の化学式e1で表される重合体を製造した(Mw:2,125)。
【0176】
【化17】
【0177】
(合成例30)
100mLの1口丸底フラスコに、テトラフェニルシクロペンタジエノン(3.84g)、合成例23で得られた2,5-ジ(4-ヒドロキシフェニル)-3-(5-ピリミジル)-4-(3-エチニルフェニル)-2,4-シクロペンタジエン-1-オン(17.7g)、4-エチニルフェノール(1.18g)、および1-メチル-2-ピロリドン(34.1g)を入れて12時間還流しながら攪拌して、下記の化学式e2で表される重合体を製造した(Mw:2,132)。
【0178】
【化18】
【0179】
(合成例31)
100mLの1口丸底フラスコに、テトラフェニルシクロペンタジエノン(3.84g)、合成例24で得られた2,5-ジ(4-ヒドロキシフェニル)-3-(5-1H-インドール)-4-(3-エチニルフェニル)-2,4-シクロペンタジエン-1-オン(19.2g)、4-エチニルフェノール(1.18g)、および1-メチル-2-ピロリドン(36.3g)を入れ、12時間還流しながら攪拌し、下記の化学式e3で表される重合体を製造した(Mw:2,281)。
【0180】
【化19】
【0181】
(合成例32)
100mLの1口丸底フラスコに、テトラフェニルシクロペンタジエノン(3.84g)、合成例25で得られた2,3,5-トリフェニル-4-{4-[2-(4-ヒドロキシフェニル)エチニル]フェニル}-2,4-シクロペンタジエン-1-オン(20.0g)、4-(2-フェニルエチニル)フェノール(1.94g)、および1-メチル-2-ピロリドン(38.7g)を入れ、20時間還流しながら攪拌し、下記の化学式e4で表される重合体を製造した(Mw:2,441)。
【0182】
【化20】
【0183】
(合成例33)
100mLの1口丸底フラスコに、テトラフェニルシクロペンタジエノン(3.84g)、合成例26で得られた2,5-ジフェニル-3-{4-[2-(5-ピリミジル)エチニル]フェニル}-4-(4-ヒドロキシフェニル)-2,4-シクロペンタジエン-1-オン(20.1g)、4-(2-フェニルエチニル)フェノール(1.94g)、および1-メチル-2-ピロリドン(38.8g)を入れ、20時間還流しながら攪拌し、下記の化学式e5で表される重合体を製造した(Mw:2,449)。
【0184】
【化21】
【0185】
(合成例34)
100mLの1口丸底フラスコに、テトラフェニルシクロペンタジエノン(3.84g)、合成例27で得られた2,5-ジフェニル-3-{4-[2-(5-1H-インドール)エチニル]フェニル}-4-(4-ヒドロキシフェニル)-2,4-シクロペンタジエン-1-オン(21.6g)、4-(2-フェニルエチニル)フェノール(1.94g)および1-メチル-2-ピロリドン(41.1g)を入れ、20時間還流しながら攪拌して、下記の化学式e6で表される重合体を製造した(Mw:2,597)。
【0186】
【化22】
【0187】
(合成例35)
100mLの1口丸底フラスコに、テトラフェニルシクロペンタジエノン(3.84g)、合成例28で得られた2,5-ジ(4-ヒドロキシフェニル)-3,4-ジ[4-(2-フェニルエチニル)フェニル]-2,4-シクロペンタジエン-1-オン(18.5g)、4-(2-フェニルエチニル)フェノール(1.94g)および1-メチル-2-ピロリドン(36.4g)を入れて20時間還流しながら攪拌して、下記の化学式e7で表される重合体を製造した(Mw:2,317)。
【0188】
【化23】
【0189】
(比較合成例1)
100mLの1口丸底フラスコに、テトラフェニルシクロペンタジエノン(3.84g)、合成例19で得られた3-(3-エチニルフェニル)-2,4,5-トリフェニル-2,4-シクロペンタジエン-1-オン(16.3g)、フェニルアセチレン(1.02g)、および1-メチル-2-ピロリドン(31.7g)を入れ、12時間還流しながら攪拌して、下記の化学式e8で表される重合体を製造した(Mw:1,980)。
【0190】
【化24】
【0191】
(比較合成例2)
100mLの1口丸底フラスコに、テトラフェニルシクロペンタジエノン(3.84g)、合成例20で得られた2,3,5-トリフェニル-4-[4-(2-フェニルエチニル)フェニル]-2,4-シクロペンタジエン-1-オン(19.4g)、ジフェニルアセチレン(1.78g)、および1-メチル-2-ピロリドン(37.5g)を入れ、20時間還流しながら攪拌して、下記の化学式e9で表される重合体を製造した(Mw:2,361)。
【0192】
【化25】
【0193】
(比較合成例3)
100mLの1口丸底フラスコに、テトラフェニルシクロペンタジエノン(3.84g)、合成例21で得られた2,5-ジフェニル-3,4-ジ[4-(2-フェニルエチニル)フェニル]-2,4-シクロペンタジエン-1-オン(17.5g)、ジフェニルアセチレン(1.78g)、および1-メチル-2-ピロリドン(34.7g)を入れ、20時間還流しながら攪拌して、下記の化学式e10で表される重合体を製造した(Mw:2,205)。
【0194】
【化26】
【0195】
〔有機膜の形成〕
(実施例1)
前記合成例29で得られた重合体を、1-メトキシ-2-プロピルアセテート 56.6gに溶かし、ハードマスク組成物を得た。得られたハードマスク組成物をシリコンウェハーにスピンコーティングした後、窒素雰囲気下で、500℃で2分間熱処理して、厚さ4,000Åの有機膜を形成した。
【0196】
(実施例2)
前記合成例30で得られた重合体を、1-メトキシ-2-プロピルアセテート 56.8gに溶かし、ハードマスク組成物を得た。得られたハードマスク組成物をシリコンウェハーにスピンコーティングした後、窒素雰囲気下で、500℃で2分間熱処理して、厚さ4,000Åの有機膜を形成した。
【0197】
(実施例3)
前記合成例31で得られた重合体を、1-メトキシ-2-プロピルアセテート 60.6gに溶かし、ハードマスク組成物を得た。得られたハードマスク組成物をシリコンウェハーにスピンコーティングした後、窒素雰囲気下で、500℃で2分間熱処理して厚さ4,000Åの有機膜を形成した。
【0198】
(実施例4)
前記合成例32で得られた重合体を、1-メトキシ-2-プロピルアセテート 64.5gに溶かし、ハードマスク組成物を得た。得られたハードマスク組成物をシリコンウェハーにスピンコーティングした後、窒素雰囲気下で、500℃で2分間熱処理して厚さ4,000Åの有機膜を形成した。
【0199】
(実施例5)
前記合成例33で得られた重合体を、1-メトキシ-2-プロピルアセテート 64.7gに溶かし、ハードマスク組成物を得た。得られたハードマスク組成物をシリコンウェハーにスピンコーティングした後、窒素雰囲気下で、500℃で2分間熱処理して厚さ4,000Åの有機膜を形成した。
【0200】
(実施例6)
前記合成例34で得られた重合体を、1-メトキシ-2-プロピルアセテート 68.5gに溶かし、ハードマスク組成物を得た。得られたハードマスク組成物をシリコンウェハーにスピンコーティングした後、窒素雰囲気下で、500℃で2分間熱処理して、厚さ4,000Åの有機膜を形成した。
【0201】
(実施例7)
前記合成例35で得られた重合体を、1-メトキシ-2-プロピルアセテート 60.7gに溶かし、ハードマスク組成物を得た。得られたハードマスク組成物をシリコンウェハーにスピンコーティングした後、窒素雰囲気下で、500℃で2分間熱処理して、厚さ4,000Åの有機膜を形成した。
【0202】
(比較例1)
比較合成例1で得られた重合体を、1-メトキシ-2-プロピルアセテート52.9gに溶かし、ハードマスク組成物を得た。得られたハードマスク組成物をシリコンウェハーにスピンコーティングした後、窒素雰囲気下で、500℃で2分間熱処理して、厚さ4,000Åの有機膜を形成した。
【0203】
(比較例2)
比較合成例2で得られた重合体を、1-メトキシ-2-プロピルアセテート 62.6gに溶かし、ハードマスク組成物を得た。得られたハードマスク組成物をシリコンウェハーにスピンコーティングした後、窒素雰囲気下で、500℃で2分間熱処理して、厚さ4,000Åの有機膜を形成した。
【0204】
(比較例3)
比較合成例3で得られた重合体を、1-メトキシ-2-プロピルアセテート 57.8gに溶かし、ハードマスク組成物を得た。得られたハードマスク組成物をシリコンウェハーにスピンコーティングした後、窒素雰囲気下で、500℃で2分間熱処理して、厚さ4,000Åの有機膜を形成した。
【0205】
〔評価1:耐エッチング性評価〕
実施例1~7および比較例1~3による有機膜の厚さを測定した。次に、有機膜にCF混合ガスを用いて100秒間乾式エッチングした後、有機膜の厚さを再び測定した。
【0206】
乾式エッチング前後の有機膜の厚さの差とエッチング時間とから、下記計算式1によってエッチング率(bulk etch rate、BER)を計算した。
【0207】
【数1】
【0208】
その結果は下記表1のとおりである。
【0209】
【表1】
【0210】
表1を参照すれば、実施例1~7による有機膜は、比較例1~3による有機膜と比較して、エッチングガスに対する十分な耐エッチング性があるため、耐エッチング性が向上することを確認できる。
【0211】
〔評価2:耐薬品性評価〕
実施例1~7および比較例1~3による有機膜の厚さを測定した。次に、前記有機膜をKrF thinnerで1分間処理した後、残留有機膜の厚さを再び測定した。
【0212】
その結果は下記表2のとおりである。
【0213】
【表2】
【0214】
表2を参照すれば、実施例1~7による有機膜は、比較例1~3による有機膜と比較して、KrF thinnerに対して耐薬品性が向上することを確認できる。
【0215】
以上、本発明の望ましい実施例に対して詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属する。